JPH11322898A - 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置 - Google Patents

封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置

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JPH11322898A
JPH11322898A JP11972598A JP11972598A JPH11322898A JP H11322898 A JPH11322898 A JP H11322898A JP 11972598 A JP11972598 A JP 11972598A JP 11972598 A JP11972598 A JP 11972598A JP H11322898 A JPH11322898 A JP H11322898A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】配線板への実装の際、特定の前処理をすること
なく、はんだ付けを行うことができ、耐リフロー性、耐
湿性などの信頼性に優れた封止用エポキシ樹脂成形材料
を提供する。 【解決手段】(A)次式(I)で示されるエポキシ樹
脂、 【化1】 (R1〜R4は水素または炭素数1〜4のアルキル基から
選ばれ、互いに同じでも異なっていてもよい) (B)次式(II)で示される1分子中に2個以上のフェ
ノール性水酸基を有する化合物、 【化2】 (nは0〜10を示し、R1〜R3は水素または炭素数1
〜4のアルキル基から選ばれ、互いに同じでも異なって
いてもよい) (C)第三ホスフィンとキノン類との付加物、(D)無
機充填剤を必須成分とし、(D)成分の無機充填剤の含
有量が成形材料全体の65〜85体積%であることを特
徴とする封止用エポキシ樹脂成形材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に表面実装型プ
ラスチックパーケージの素子の封止に好適な成形材料、
及びその封止用成形材料により素子を封止して得られる
電子部品装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、トランジスタ、ICなどの電
子部品封止の分野ではエポキシ樹脂成形材料が広く用い
られている。この理由としては、エポキシ樹脂が電気特
性、耐湿性、耐熱性、機械特性、インサート品との接着
性などの諸特性にバランスがとれているためである。と
くに、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とフ
ェノールノボラック硬化剤の組み合わせはこれらのバラ
ンスに優れており、IC封止用成形材料のベース樹脂と
して主流になっている。
【発明が解決しようとする課題】
【0003】近年、電子部品のプリント配線板への高密
度実装化が進んでいる。これに伴い、電子部品装置は従
来のピン挿入型のパッケージから、表面実装型のパッケ
ージが主流になっている。IC、LSIなどの表面実装
型ICは実装密度を高くし、実装高さを低くするために
薄型、小型のパッケージになっており、素子のパッケー
ジに対する占有体積が大きくなり、パッケージの肉厚は
非常に薄くなってきた。さらに、これらのパッケージは
従来のピン挿入型のものと実装方法が異なっている。即
ち、従来のピン挿入型パッケージはピンを配線板に挿入
した後、配線板裏面からはんだ付けを行うため、パッケ
ージが直接高温にさらされることがなかった。しかし、
表面実装型ICは配線板表面に仮止めを行い、はんだバ
スやリフロー装置などで処理されるため、直接はんだ付
け温度にさらされる。この結果、ICパッケージが吸湿
した場合、はんだ付け時に吸湿水分が急激に膨張しパッ
ケージをクラックさせてしまい、この現象が表面実装型
ICに係わる大きな問題となっている。
【0004】また、はんだ付け工程でICパッケージが
クラックしないまでもIC素子と封止用エポキシ樹脂界
面に剥離が生じた場合、ICの耐湿性が大幅に低下して
しまう。これは、剥離した部分に吸湿した水分が水膜を
生成し、ここに封止用エポキシ樹脂中からイオン性不純
物が抽出され、IC素子上にアルミ蒸着で形成されてい
る配線やボンディングパッドが腐食するためである。一
般的に、ICの信頼性試験としては高温高湿試験、バイ
アス型高温高湿試験、PCT(Pressure Cooker Tes
t)、HAST(Highly Accelerated Humidity and Str
ess Test)などが行われ、これらの耐湿性試験で発生す
る不良モードは殆どがICの素子上に形成されているア
ルミ配線の腐食による断線である。この内、高温高湿試
験やPCTなどの放置型耐湿性試験に関しては、封止用
エポキシ樹脂成形材料の純度管理や接着性向上により不
良の発生は少なくなってきたが、バイアス型高温高湿試
験やHASTなどの電圧印加下での耐湿性試験ではアル
ミ配線腐食不良が発生しやすい。
【0005】現行のベース樹脂組成で封止したICパッ
ケージでは、これらの問題が避けられないためICを防
湿梱包して出荷したり、配線板へ実装する前に予めIC
を十分乾燥して使用するなどの方法がとられている。し
かし、これらの方法は手間がかかり、コストも高くな
る。
【0006】本発明はかかる状況に鑑みなされたもの
で、配線板への実装の際、特定の前処理をすることな
く、はんだ付けを行うことができ、耐リフロー性、耐湿
性などの信頼性に優れた封止用エポキシ樹脂成形材料を
提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】発明者らは上記の課題を解決するために鋭
意検討を重ねた結果、ベース樹脂としてビフェニル骨格
を有する特定のエポキシ樹脂、キシリレン骨格を有する
特定の硬化剤、及び第三ホスフィンとキノン類との付加
物を配合することにより上記の目的を達成しうることを
見いだし、本発明を完成するに至った。
【0008】すなわち、本発明は、(1)(A)次式
(I)で示されるエポキシ樹脂、
【化4】 (R1〜R4は水素または炭素数1〜4のアルキル基から
選ばれ、互いに同じでも異なっていてもよい) (B)次式(II)で示される1分子中に2個以上のフェ
ノール性水酸基を有する化合物、
【化5】 (nは0〜10を示し、R1〜R3は水素または炭素数1
〜4のアルキル基から選ばれ、互いに同じでも異なって
いてもよい) (C)第三ホスフィンとキノン類との付加物、 (D)無機充填剤を必須成分とし、(D)成分の無機充
填剤の含有量が成形材料全体の65〜85体積%である
ことを特徴とする封止用エポキシ樹脂成形材料、(2)
(C)成分が第三ホスフィンとp−ベンゾキノンとの付
加物およびまたは第三ホスフィンと1,4−ナフトキノ
ンとの付加物である上記(1)記載の封止用エポキシ樹
脂成形材料、(3)陰イオン交換体(E)をさらに含む
ことを特徴とする上記(1)または(2)記載の封止用
エポキシ樹脂成形材料、(4)陰イオン交換体(E)が
次式(III)で示されるハイドロタルサイト類である上
記(3)記載の封止用エポキシ樹脂成形材料、
【化6】 Mg1-XAlX(OH)2(CO3X/2・mH2O ……(III) (0<X≦0.5、mは正数) (5)陰イオン交換体(E)がマグネシウム、アルミニ
ウム、チタン、ジルコニウム、ビスマスから選ばれる少
なくとも一つの元素の含水酸化物である上記(3)記載
の封止用エポキシ樹脂成形材料、(6)無機充填剤
(D)の平均粒径が10〜30μmであって、100μ
m以上の成分が無機充填剤全体の0.5重量%以下、5
μm以下の成分が無機充填剤全体の20〜40重量%で
あり、かつ無機充填剤(D)の70重量%以上が球状粒
子であることを特徴とする上記(1)〜(5)記載のい
ずれかの封止用エポキシ樹脂成形材料、(7)上記
(1)〜(6)記載のいずれかの封止用エポキシ樹脂成
形材料により素子を封止して得られる電子部品装置、で
ある。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のエポキシ樹脂(A)は、
次式(I)で示されるビフェニル骨格のジエポキシ樹脂
であり、
【化7】 式中のR1〜R4は、水素またはメチル基、エチル基、イ
ソプロピル基、t−ブチル基などの炭素数1〜4のアル
キル基を示し、互いに同じであっても異なっていてもよ
い。これらのエポキシ樹脂は4,4’−ビスヒドロキシ
ビフェニル、4,4’−ビスヒドロキシ3,3’,5,
5’−テトラメチルビフェニル、4,4’−ビスヒドロ
キシ3,3’,5,5’−テトラ(t−ブチル)ビフェ
ニルなどのビフェノール類をエピクロルヒドリンを用い
てエポキシ化することで得ることができる。これらのビ
フェニル型エポキシ樹脂の中で本発明の主目的である耐
リフロー性に対して特に優れた効果を示すものとして
は、4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−
3,3’,5,5’−テトラメチルビフェニルが挙げら
れ、成形性や耐熱性の良好なものとしては、4,4’−
ビス(2,3−エポキシプロポキシ)ビフェニルが挙げ
られるが、特に構造を限定するものではない。また、こ
れらのビフェニル型エポキシ樹脂は単独または併用して
使用できる。
【0010】これらビフェニル型エポキシ樹脂の純度に
関しては、特に加水分解性塩素量はICなど素子上のア
ルミ配線腐食に係わるため少ない方がよく、耐湿性の優
れた電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料を得るために
は500ppm以下であることが好ましい。ここで、加
水分解性塩素量とは試料のエポキシ樹脂1gをジオキサ
ン30mlに溶解し、1N−KOHメタノール溶液5m
lを添加して30分間リフラックス後、電位差滴定によ
り求めた値を尺度としたものである。
【0011】本発明においては上記(A)成分のエポキ
シ樹脂の他に、封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に使
用されているエポキシ樹脂を組合せて使用してもよい。
それを例示すればフェノールノボラック型エポキシ樹
脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじ
めとするフェノール、クレゾール、キシレノール、レゾ
ルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノー
ルFなどのフェノール類及び/またはα−ナフトール、
β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトー
ル類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオ
ンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド
等のアルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させ
て得られるノボラック樹脂をエポキシ化したもの、ビス
フェノールA、ビスフェノールB、ビスフェノールF、
ビスフェノールSなどのジグリシジルエーテル、フェノ
ール・アラルキル樹脂をエポキシ化したもの、フェノー
ル類とジシクロペンタジエンやテルペン類との付加物ま
たは重付加物をエポキシ化したもの、フタル酸、ダイマ
ー酸などの多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により
得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノ
ジフェニルメタン、イソシアヌル酸などのポリアミンと
エピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルア
ミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸などの過
酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、及び脂
環族エポキシ樹脂などが挙げられ、これらを適宜何種類
でも併用することができる。
【0012】これらのエポキシ樹脂を併用する場合、本
発明の(A)成分のエポキシ樹脂の配合比は、エポキシ
樹脂全体の30重量%以上が好ましく、さらに好ましく
は50重量%以上である。30重量%未満では本発明の
目的である耐リフロー性に対して効果が少なく、特に有
効な効果を発揮するためには50重量%以上が必要とな
るためである。
【0013】本発明の本発明における(B)成分の次式
(II)でで示されるフェノール性水酸基を2個以上有す
る化合物は、
【化8】 (nは0〜10を示し、R1〜R3は水素または炭素数1
〜4のアルキル基から選ばれ、互いに同じでも異なって
いてもよい)エポキシ樹脂の硬化剤であり、フェノー
ル、クレゾール等のフェノール類とジメトキシキシレン
あるいはアルキル置換ジメトキシキシレンとの縮合など
の方法により得ることができる。ここで、nが10を越
えた場合は(B)成分の溶融粘度が高くなるため、封止
用エポキシ樹脂成形材料の溶融成形時の粘度も高くな
り、未充填不良やボンディングワイヤ(素子とリードを
接続する金線)の変形を引き起こしやすくなる。したが
って、nは0〜10の範囲であることが必要であるが、
さらに好ましくは1〜4の範囲である。
【0014】これらの化合物を例示すれば、次式(I
V)、(V)、(VI)で示されるようなフェノール樹脂
等が挙げられ、
【化9】 特に式(IV)及び式(V)で示される化合物が耐リフロ
ー性及び成形性の観点から好ましい。
【0015】本発明においては(B)成分のフェノール
化合物の他に、封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に使
用されているエポキシ樹脂の硬化剤を併用して用いるこ
とができる。これらを例示すると、フェノール、クレゾ
ール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフ
ェノールA、ビスフェノールFなどのフェノール類及び
/またはα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキ
シナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、ア
セトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデ
ヒド、サリチルアルデヒドなどのアルデヒド類とを酸性
触媒下で縮合反応させて得られるノボラック型フェノー
ル樹脂、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフ
ェノールAD、ビスフェノールSなどのビスフェノール
類、フェノール類とジシクロペンタジエンやテルペン類
との付加物または重付加物、ポリパラビニルフェノール
樹脂などの、1分子中に2個以上のフェノール性水酸基
を有するフェノール化合物が挙げられ、単独または2種
類以上併用してもよい。
【0016】これらのフェノール化合物を併用する場
合、(B)成分のフェノール化合物の配合量はフェノー
ル化合物全体の30重量%以上が好ましく、さらには5
0重量%以上が好ましい。30重量%未満では本発明の
目的である耐リフロー性に対して効果が少なく、特に有
効な効果を発揮するためには50重量%以上が必要とな
るためである。
【0017】本発明において(A)成分を含むエポキシ
樹脂の総量と(B)成分を含むフェノール化合物の総量
との配合比率は、全エポキシ樹脂の当量に対し、全フェ
ノール化合物の当量の比率が0.6〜1.4の範囲が耐
熱性、硬化性の観点から望ましく、さらに好ましい範囲
は0.8〜1.2である。
【0018】本発明において用いられる(C)成分の第
三ホスフィンとキノン類との付加物は、エポキシ樹脂と
フェノール性水酸基を有する化合物との硬化反応を促進
する硬化促進剤であり、特に(A)成分のエポキシ樹
脂、硬化剤として(B)成分のフェノール化合物、65
体積%以上の充填剤を配合した成形材料に用いた場合、
良好な耐リフロー性、耐湿性、成形性を発揮する。
(C)成分に用いられる第三ホスフィンとしては特に限
定するものではないが、ジブチルフェニルホスフィン、
ブチルジフェニルホスフィン、エチルジフェニルホスフ
ィン、トリフェニルホスフィン、トリス(4−メチルフ
ェニル)ホスフィン、トリス(4−メトキシフェニル)
ホスフィンなどのアリール基を有する第三ホスフィンが
好ましい。また(C)成分に用いられるキノン類として
はo−ベンゾキノン、p−ベンゾキノン、ジフェノキノ
ン、1,4−ナフトキノン、アントラキノンなどが挙げ
られ、なかでもp−ベンゾキノン、1,4−ナフトキノ
ンが耐湿性、成形性、保存安定性の点から好ましい。
【0019】(C)成分の付加物の製造方法としては、
原料となる第三ホスフィンとキノン類がともに溶解する
溶媒中で両者を撹拌混合する方法が挙げられる。この場
合の製造条件としては、室温から80℃の範囲で、原料
の溶解度が高く生成した付加物の溶解度が低いメチルイ
ソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトンなどの
ケトン類などの溶媒中で、1時間〜12時間撹拌し、付
加反応させることが好ましい。
【0020】本発明の主目的である耐リフロー性と耐湿
性に優れ、硬化性、保存安定性にも良好な(C)成分と
しては、n−ブチルジフェニルホスフィンとp−ベンゾ
キノンとの付加物、n−ブチルジフェニルホスフィンと
1,4−ナフトキノンとの付加物、トリフェニルホスフ
ィンとp−ベンゾキノンとの付加物、トリフェニルホス
フィンと1,4−ナフトキノンとの付加物、トリス(4
−メチルフェニル)ホスフィンとp−ベンゾキノンとの
付加物、トリス(4−メチルフェニル)ホスフィンと
1,4−ナフトキノンとの付加物、トリス(4−メトキ
シフェニル)ホスフィンとp−ベンゾキノンとの付加
物、トリス(4−メトキシフェニル)ホスフィンと1,
4−ナフトキノンとの付加物、トリス(2,6−メトキ
シフェニル)ホスフィンとp−ベンゾキノンとの付加
物、トリス(2,6−メトキシフェニル)ホスフィンと
1,4−ナフトキノンとの付加物が挙げられ、これら
は、単独でも2種以上併用して用いても良い。
【0021】また本発明の成形材料には、(C)成分以
外に、エポキシ樹脂とフェノール性水酸基を有する化合
物の硬化反応を促進する硬化促進剤として一般に用いら
れているものを1種以上併用することができる。これら
の硬化促進剤としては、例えば、1,8−ジアザビシク
ロ(5,4,0)ウンデセン−7、1,6−ジアザビシ
クロ(4,3,0)ノネン−5などのジアザビシクロア
ルケン及びその誘導体、トリエチレンジアミン、ベンジ
ルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルア
ミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェ
ノールなどの第三アミン類、2−メチルイミダゾール、
2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル
イミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾールなどのイ
ミダゾール類、トリブチルホスフィン、メチルジフェニ
ルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス(4−
メチルフェニル)ホスフィン、トリフェニルホスフィン
・トリフェニルボロン錯体などの有機ホスフィン類また
は有機ホスフィン類と有機ボロン類との錯体、テトラフ
ェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラ
フェニルホスホニウム・エチルトリフェニルボレート、
テトラブチルホスホニウム・テトラブチルボレートなど
のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、2−
エチル−4−メチルイミダゾール・テトラフェニルボレ
ート、N−メチルモルホリン・テトラフェニルボレート
などのテトラフェニルボロン塩などが挙げられる。
【0022】これらの硬化促進剤を併用する場合、
(C)成分の配合量は、全硬化促進剤量に対して60重
量%以上が好ましく、さらに好ましくは80重量%以上
である。(A)成分のエポキシ樹脂と(B)成分のフェ
ノール化合物を使用した成形材料においては、上記第三
アミン類は(C)成分を用いた場合と比較し耐湿性、保
存安定性が悪くなり、上記有機ホスフィン類は酸化によ
る硬化性低下の影響を受けやすい欠点があり、上記テト
ラフェニルボロン塩を用いた場合は接着性に欠点が出や
すいため、(C)成分の配合量が60%未満であると本
発明の効果が少なくなる。
【0023】(C)成分を含む硬化促進剤の全配合量
は、硬化促進効果が達成される量であれば特に限定され
るものではないが、成形材料全体に対して0.005〜
2重量%が好ましく、さらに好ましくは0.01〜0.
5重量%である。
【0024】本発明の(D)成分の無機充填剤は、吸湿
性、線膨張係数低減、熱伝導性向上及び強度向上のため
に成形材料に配合されるものであり、結晶シリカ、溶融
シリカ、ガラス、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウ
ム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化アル
ミ、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フ
ォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チ
タニアなどの粉体、またはこれらを球形化したビーズな
どが使用でき、1種類以上用いることができる。さら
に、難燃効果のある無機充填剤としては水酸化アルミニ
ウム、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛などが挙げられ、
これらを単独または併用して用いることもできる。上記
の無機充填剤の中で、線膨張係数低減の観点からは溶融
シリカが、高熱伝導性の観点からはアルミナが好まし
い。
【0025】無機充填剤(D)の配合量は、成形材料全
体の65〜85体積%であることが必要である。65体
積%未満では吸湿性低減および強度向上の効果が十分に
発揮されないため耐リフロー性が低下し、85体積%を
越えた場合は成形時の流動性に支障をきたす。
【0026】流動性の観点からは、(D)成分の無機充
填剤の70重量%以上を球状粒子とし、無機充填剤全体
の平均粒径を10〜30μm、100μm以上の成分を
無機充填剤全体の0.5重量%以下、5μm以下の成分
を無機充填剤全体の20〜40重量%とすることが好ま
しく、さらには1μm以下の成分を無機充填剤全体の8
〜15重量%とすることが好ましく、さらに好ましくは
10〜15重量%である。
【0027】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料に
は、ICの耐湿性を向上させる観点からは、陰イオン交
換体(E)を添加することが好ましい。ここで問題とす
る耐湿性とはICの耐湿信頼性であり、特にバイアス型
高温高湿試験、HAST(Highly Accelerated Humidit
y and Stress Test)などの電圧印加下での耐湿性試験
が対象である。これらの耐湿性試験で発生する不良モー
ドは殆どがICの素子上に形成されているアルミ配線の
腐食による断線であるが、本発明の(A)成分のエポキ
シ樹脂、(B)成分のフェノール化合物、(C)成分の
硬化促進剤及び(D)成分の特定配合量の無機充填剤の
組合せからなる封止用エポキシ樹脂成形材料を使用する
ことで良好な耐湿信頼性を得ることができる。しかし、
更に優れた電圧印加型の耐湿性を得るためには陰イオン
交換体の添加が有効である。電圧印加型耐湿試験の場合
は陽極側のアルミ配線が特に腐食しやすく、この原因と
しては以下の現象が考えられる。陽極側の配線またはボ
ンディングパッドは水分が存在する場合、水の電気分解
により発生する酸素により陽極酸化を受け、表面に安定
な酸化アルミの皮膜が形成されるためアルミ腐食は進行
しないはずである。しかし、微量でも塩素などのハロゲ
ンイオンが存在すると酸化アルミ膜を可溶化するため、
下地のアルミが溶解する孔食腐食となる。この陽極側の
孔食腐食は陰極側の粒界腐食と比較し進行が速いため、
電圧印加型耐湿試験では陽極側のアルミ配線腐食が先に
進行し不良となる。そこで、陽極側の腐食を防止するた
めには微量のハロゲンイオンを捕捉できる陰イオン交換
体の添加が有効になる。
【0028】本発明において用いることのできる(E)
成分の陰イオン交換体としては、次式(III)で示され
るハイドロタルサイト類や、
【化10】 Mg1-XAlX(OH)2(CO3X/2・mH2O ……(III) (0<X≦0.5、mは正数) マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、
ビスマスから選ばれる元素の含水酸化物が好ましく、こ
れらを単独またはいくつでも併用して用いることができ
る。
【0029】ハイドロタルサイト類は、ハロゲンイオン
などの陰イオンを構造中のCO3と置換することで捕捉
し、結晶構造の中に組み込まれたハロゲンイオンは約3
50℃以上で結晶構造が破壊するまで脱離しない性質を
持つ化合物である。この様な性質を持つハイドロタルサ
イト類を例示すれば、天然物として産出されるMg6
2(OH)16CO3・4H2Oや合成品としてMg4.3
2(OH)12.6CO3・mH2Oが挙げられる。また、
本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料は(B)のフェノ
ール化合物の影響で、純水を使用した硬化物の抽出液が
pH値3〜5と酸性を示す。したがって、両性金属であ
るアルミに対しては腐食しやすい環境となるが、ハイド
ロタルサイト類は酸を吸着する作用も持つことから抽出
液を中性に近づける作用もあり、この作用効果もハイド
ロタルサイト類添加がアルミ腐食防止に対し有効に働く
要因であると推察できる。
【0030】マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジ
ルコニウム、ビスマス、アンチモンから選ばれる元素の
含水酸化物も、ハロゲンイオンを水酸イオンと置換する
ことで捕捉でき、さらにこれらのイオン交換体は酸性側
で優れたイオン交換能を示す。本発明の封止用エポキシ
樹脂成形材料については、前述のように抽出液が酸性側
となることから、これらの含水酸化物もアルミ腐食防止
に対し特に有効である。これらを例示すればMgO・n
2O、Al23・nH2O、TiO2・nH2O、ZrO
2・nH2O、Bi23・nH2O、Sb25・nH2Oな
どの含水酸化物が挙げられる。
【0031】(E)成分の陰イオン交換体の配合量は、
ハロゲンイオンなどの陰イオンを捕捉できる十分量であ
れば特に限定されるものではないが、成形材料全体に対
して0.002〜3重量%が好ましく、さらに好ましく
は0.005〜1重量%である。
【0032】本発明の成形材料には、高級脂肪酸、高級
脂酸金属塩、エステル系ワックス、低分子量ポリエチレ
ンなどの離型剤を用いることができるが、特に良好な離
型性、連続成形性が必要な場合には、ポリエチレン系ワ
ックス、ポリエチレン系ワックスとカルナバワックスと
からなる離型剤、ポリエチレン系ワックスとモンタン酸
系ワックスとからなる離型剤を1種以上配合することが
好ましい。離型剤の配合量はエポキシ樹脂100重量部
に対して、0.5〜5重量部が好ましい。
【0033】さらに、その他の添加剤として、染料、カ
ーボンブラックなどの着色剤、エポキシシラン、アミノ
シラン、ウレイドシラン、ビニルシラン、アルキルシラ
ン、有機チタネート、アルミニウムアルコレートなどの
カップリング剤等の表面処理剤、ブロム化樹脂、酸化ア
ンチモン、リン酸エステル、メラミンをはじめとする含
窒素化合物等の難燃剤、シリコーンオイルやシリコーン
ゴム粉末等の応力緩和剤等を必要に応じて成形材料に配
合することができる。
【0034】本発明における成形材料は、各種原材料を
均一に分散混合できるのであれば、いかなる手法を用い
ても調製できるが、一般的な手法として、所定の配合量
の原材料をミキサー等によって十分混合した後、ミキシ
ングロール、押出機等によって溶融混練した後、冷却、
粉砕する方法を挙げることができる。成形条件に合うよ
うな寸法及び重量でタブレット化すると使いやすい。
【0035】本発明で得られる封止用エポキシ樹脂成形
材料により素子を封止して得られる電子部品装置として
は、リードフレーム上に半導体素子を固定し、素子の端
子部(ボンディングパッドなど)とリード部をワイヤボ
ンディングやバンプなどで接続した後、電子部品封止用
エポキシ樹脂成形材料を用いてトランスファ成形などに
より封止してなる、一般的な樹脂封止型ICが挙げられ
る。これを例示すればDIP(Dual Inline Packag
e)、PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)、QF
P(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Pac
kage)、SOJ(Small Outline J-lead package)、T
SOP(Thin Small Outline Package)、TQFP(Th
in Quad Flat Package)などが挙げられ、特に表面実装
法により配線板に実装される電子部品装置に適用した場
合、優れた信頼性を発揮できる。中でも薄型表面実装型
の樹脂封止型半導体装置、すなわち、Siチップ面積が
25mm2以上又は一辺の長さが5mm以上で、かつパ
ッケージの厚さが3mm以下である半導体装置で本発明
の封止用成形材料は有効である。また、上記に示したリ
ード(外部接続端子)を有する樹脂封止型パッケージの
形態であれば、封止される素子はトランジスタ、サイリ
スタ、ICなどの半導体素子ばかりでなく、抵抗体、抵
抗アレイ、コンデンサ、ポリスイッチなどのスイッチ類
なども対象となり、これらの素子に対しても優れた信頼
性を提供できるとともに、各種素子や電子部品をセラミ
ック基板に搭載した後に全体を封止してなるハイブリッ
トICについても優れた信頼性を得ることができる。さ
らには、裏面に配線板接続用の端子を形成した有機基板
の表面に素子を搭載し、バンプまたはワイヤボンディン
グにより素子と有機基板に形成された配線を接続した
後、電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料を用いて素子
を封止してなる、BGA(BallGrid Array)やCSP
(Chip Size Package)などの電子部品装置についても
優れた信頼性を得ることができる。本発明で得られる成
形材料を用いて、電子部品装置を封止する方法として
は、低圧トランスファー成形法が最も一般的であるが、
インジェクション成形法、圧縮成形法等を用いてもよ
い。
【0036】
【実施例】次に本発明の実施例を示すが、本発明の範囲
はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0037】実施例1〜22、比較例1〜13 次式(VII)〜(IX)で示されるエポキシ樹脂−1(エ
ポキシ当量195)、エポキシ樹脂−2(エポキシ当量
135)、エポキシ樹脂−3(エポキシ当量200、軟
化点68℃)、
【化11】
【0038】次式(X)〜(XII)で示される硬化剤−
1(水酸基当量170、軟化点72℃)、硬化剤−2
(水酸基当量200、軟化点76℃)、硬化剤−3(水
酸基当量106、軟化点75℃)、
【化12】
【0039】トリフェニルホスフィンとp−ベンゾキノ
ンとの付加物(促進剤−1)、トリフェニルホスフィン
と1,4−ナフトキノンとの付加物(促進剤−2)、ト
リス(4−メチルフェニル)ホスフィンとp−ベンゾキ
ノンとの付加物(促進剤−3)、トリス(4−メトキシ
フェニル)ホスフィンとp−ベンゾキノンとの付加物
(促進剤−4)、トリフェニルホスフィン(促進剤−
5)、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセ
ン−7のフェノール塩(促進剤−6)、2−フェニル−
4−メチルイミダゾール(促進剤−7)、ハイドロタル
サイトとしてMg4.3Al2(OH)12.6CO3・mH
2O、含水酸化物として東亜合成化学社製のIXE50
0(含水酸化物−1)、IXE600(含水酸化物−
2)、臭素比率50重量%、エポキシ当量375の臭素
化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、三酸化アンチモ
ン、カルナバワックス、カーボンブラック、シランカッ
プリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン、溶融シリカを、表1〜表4に示す割合で配合
し、10インチ径の加熱ロールを使用して、混練温度8
0〜90℃、混練時間7〜10分の条件で実施例1〜2
2、比較例1〜13のエポキシ樹脂成形材料を作製し
た。なお、表1〜表4に示した配合量の単位は、溶融シ
リカは体積%であり、それ以外は重量部または重量%で
ある。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】
【0042】
【表3】
【0043】
【表4】
【0044】得られたエポキシ樹脂成形材料について、
以下に示す(1)〜(6)の各種特性試験を行った。結
果を表5〜表8に示す。 (1)スパイラルフロー ASTM D3123に準拠したスパイラルフロー金型
を使用し、180℃、6.9Mpaの条件で流動長さを
測定した。 (2)バリ特性 30、20、10、2μmの各スリットを持つ金型を使
用し、180℃、6.9Mpaの条件で成形し、各スリ
ットに流出した距離を測定し、その最大値をバリの値と
した。 (3)ワイヤスウィープ 80ピンの42アロイリードフレームに、シリコンサブ
ストレート上にアルミ配線を施してなる8×10×0.
4(mm)のテスト素子を接続し、リード部と素子上の
ボンディングパッドを25μmの金線でボンディングし
た後、トランスファ成形により180℃、6.9Mp
a、90秒の条件でエポキシ樹脂成形材料を成形して外
形寸法14×20×2(mm)の評価用QFP得た。得
られた評価用QFPの金線の変形量(ワイヤスウィープ
量)をソフトX線観察により求めた。ワイヤスウィープ
量はリードフレーム面に対し垂直方向から観察を行い、
第一ボンディング部と第二ボンディング部を結ぶ直線上
からの最大の変形量を当該直線長で除した値を百パーセ
ント表示することにより示した。 (4)耐リフロー性 上記(3)ワイヤスウィープ評価に用いたものと同仕様
のQFPを作製し、85℃、85%RHにて所定時間加
湿した後、215℃のVPS(Vapor Phase Solderin
g)にて90秒リフロー処理を行い、パッケージクラッ
クの有無を顕微鏡観察より評価した。 (5)耐湿性 耐湿性の評価に用いたICは350mil幅、42アロ
イ28ピンのSOPであり、10μm幅のアルミ配線を
施した5×10×0.4(mm)テスト素子を搭載し、
25μmの金線を用いてワイヤボンディングしたもので
ある。試験条件は85℃、85%RHで72時間加湿
し、215℃のVPSにて90秒リフロー処理した後、
2気圧、121℃、100%RHの条件で所定時間加湿
し、アルミ配線腐食による断線不良を調べた。 (6)PCBT 上記(5)耐湿性評価に用いたものと同仕様のSOPを
85℃、85%RHにて72時間加湿し、215℃のV
PSにて90秒リフロー処理した後、2気圧、121
℃、100%RH、DC20V加電圧の条件で所定時間
加湿し、アルミ配線腐食による断線不良を調べた。
【0045】
【表5】
【0046】
【表6】
【0047】
【表7】
【0048】
【表8】
【0049】表5〜表7の実施例1〜22に示すよう
に、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料を用いること
により、成形時の流動性を損なうことなく、優れた耐リ
フロークラック性及び耐湿性を得ることができる。とく
に、イオン補足剤の適用による耐湿性の向上効果と充填
剤の球形化比率、粒度を調製することで得られる流動性
向上の効果は顕著である。
【0050】
【発明の効果】本発明によって得られた封止用エポキシ
樹脂成形材料は、流動性を損なうことなく充填剤の高充
填化が可能になるため、表面実装型電子部品に最も強く
要求される耐リフロークラック性及びリフロー後の耐湿
性が従来のものと比べ大幅に改善できる。とくに厳しく
要求される耐リフロークラック性に関しては、本発明の
封止用エポキシ樹脂成形材料を使用することで、大半の
電子部品が防湿梱包をせず出荷可能なレベルとなりその
工業的価値は大きい。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)次式(I)で示されるエポキシ樹
    脂、 【化1】 (R1〜R4は水素または炭素数1〜4のアルキル基から
    選ばれ、互いに同じでも異なっていてもよい) (B)次式(II)で示される1分子中に2個以上のフェ
    ノール性水酸基を有する化合物、 【化2】 (nは0〜10を示し、R1〜R3は水素または炭素数1
    〜4のアルキル基から選ばれ、互いに同じでも異なって
    いてもよい) (C)第三ホスフィンとキノン類との付加物、 (D)無機充填剤、を必須成分とし、(D)成分の無機
    充填剤の含有量が成形材料全体の65〜85体積%であ
    ることを特徴とする封止用エポキシ樹脂成形材料。
  2. 【請求項2】(C)成分が第三ホスフィンとp−ベンゾ
    キノンとの付加物およびまたは第三ホスフィンと1,4
    −ナフトキノンとの付加物である請求項1記載の封止用
    エポキシ樹脂成形材料。
  3. 【請求項3】陰イオン交換体(E)をさらに含むことを
    特徴とする請求項1または請求項2記載の封止用エポキ
    シ樹脂成形材料。
  4. 【請求項4】陰イオン交換体(E)が次式(III)で示
    されるハイドロタルサイト類である請求項3記載の封止
    用エポキシ樹脂成形材料。 【化3】 Mg1-XAlX(OH)2(CO3X/2・mH2O ……(III) (0<X≦0.5、mは正数)
  5. 【請求項5】陰イオン交換体(E)がマグネシウム、ア
    ルミニウム、チタン、ジルコニウム、ビスマスから選ば
    れる少なくとも一つの元素の含水酸化物である請求項3
    記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
  6. 【請求項6】無機充填剤(D)の平均粒径が10〜30
    μmであって、100μm以上の成分が無機充填剤全体
    の0.5重量%以下、5μm以下の成分が無機充填剤全
    体の20〜40重量%であり、かつ無機充填剤(D)の
    70重量%以上が球状粒子であることを特徴とする請求
    項1〜5各項記載のいずれかの封止用エポキシ樹脂成形
    材料。
  7. 【請求項7】請求項1〜6各項記載のいずれかの封止用
    エポキシ樹脂成形材料により素子を封止して得られる電
    子部品装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001114872A (ja) * 1999-08-06 2001-04-24 Hitachi Chem Co Ltd 封止用エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
JP2001151866A (ja) * 1999-11-30 2001-06-05 Hitachi Chem Co Ltd 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置
JP2002128991A (ja) * 2000-10-27 2002-05-09 Sumitomo Bakelite Co Ltd エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2006299246A (ja) * 2005-03-24 2006-11-02 Shin Etsu Chem Co Ltd 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP5050310B2 (ja) * 2000-03-31 2012-10-17 日立化成工業株式会社 新規なシリコーン重合体の製造法、その方法により製造されたシリコーン重合体、熱硬化性樹脂組成物、樹脂フィルム、絶縁材料付金属箔、両面金属箔付絶縁フィルム、金属張積層板、多層金属張積層板及び多層プリント配線板

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