JPS5854505B2 - 難燃性エポキシ成形コンパウンドおよび該コンパウンドで包封された装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は難燃性エポキシ成形コンパウンドむよび該コン
パウンドで包封された半導体装置に関する。

より詳細に述べると、本発明は、エポキシ、硬化剤、触
媒、離型剤、任意成分とし、ての充てん剤（材）、任意
成分としての着色剤、任意成分としてのカップリング剤
および５ｂ２０．トよび好１しくは反応性タイプのハロ
ゲンを含有する有機化合物（以下゛′・・ロゲン含有有
機化合物″という）から成る難燃剤系を含有する改良さ
れた難燃性熱硬化性エポキシ成形コンパウンドむよび該
コンパウンドで包封された半導体装置に関する。

本発明に釦いて／・ロゲン含有有機化合物は独立した配
合剤であり得るが、好１しくはエポキシあるいは硬化剤
の一部である。

然しなから゛反応性タイプ″とはエポキシ樹脂あるいに
硬化剤の一部であるハロゲン含有有機化合物のみならず
、硬化後エポキシ樹脂と硬化剤の生成物の中に化学的に
配合される他の・・ロゲン含有有機化合物をも意味する
。

又、ノ・ロゲン含有有機化合物は潤滑剤あるいは着色剤
の如き他の配合剤の一部でもあり得る。

本発明はエポキシ成形コンパウンド用の改良された難燃
剤を使用することを特徴とする特に本発明はエポキシノ
ボラック成形コンパウンドむよヒ無水エポキシ成形コン
パウンドに関するが、それに制限されずエポキシ樹脂ン
むよび他のエポキシ成形コンパウンドにも適用され得る
。

それ故、斯様な成形コンパウンドで通常使用されるエポ
キシは本発明の難燃性エポキシ成形コンパウンドを製造
するのに使用され得る。

一般に、多官能価エポキシ樹脂、主としてエポキシ化フ
ェノールノボラックち−よびエポキシ化クレゾールノボ
ラックが使用される。

ビスフェノールＡあるいはテトラフェノールエタンのグ
リシジルエーテルあるいはジシクロペンタジェンジオキ
シドの様な他のエポキシもふされしい。

従って、用語゛エポキシ′″は通常の用語゛エポキシ樹
脂″′として一般に理解されている高分子材料として理
解されるべきではなく、２個以上の反応性オキシラン基
を含む物質として理解されるべきである。

同様に、エポキシノボラック成形コンパウンドの場合、
通常使用されているタイプのノボラック硬化剤が本発明
で使用される。

例えば、フェノールノボラック、クレゾールノボラック
およびビスフェノールＡ誘導体がふされしい。

本発明でこのグループは広範な用語゛°フェノール釦よ
び置換フェノールから誘導された″樹脂として参照され
、反応性フェノール基に基くエポキシ樹脂の硬化剤とし
て通常使用されるすべての斯様なコンパウンドを包含す
る。

エキシボ無水物成形コンパウンドの場合、本発明は特に
、上記の米国特許４０４２５５０ 釦よび３７８９０３
８号に記載されている様にマレイン酸モノマ、−のポリ
無水物督よび少くとも１個のアルキルスチレンモノマー
（あるいにポリアンヒドライドとエポキシドのプレポリ
マー）を硬化剤として使用する包封剤に応用出来る。

本発明は、又、米国特許３４６８８２４号に記載されて
いるベンゾフェノンテトラカルボキシ２無水物ち・よび
同３３３６２６０号に記載されている無水物を硬化剤と
して含むエポキシ成形コンパウンドにも応用出来るっ同
様に、本発明で使用される難燃剤系は種々の用途に使用
されているエポキシ樹脂と組み合せて使用される硬化剤
として他の無水物と共に使用される。

本発明では、使用される硬化剤にふされしい種種の触媒
を使用して硬化を促進させることが出来る。

この様な触媒は、例えばＢＦ３、スタニツククロライド
、ｚｎＣｔ２等の如き金属水酸化物ルイス酸；オクタン
酸第−錫等の如き金属カルボキシレート；α−メチルベ
ンジルージメチルア□ン、ジメチルエチルアミン、ジメ
チルアミノメチルフェノール、２，４，６−トリス（ジ
メチルアミノメチル）フェノール、トリエチルアミンお
よびイ□タゾール誘導体等の如きアミンの様な塩基性む
よび酸性触媒である。

これら触媒はエポキシおよび硬化剤の総重量当り約０．
１〜５．０重量パーセントの通常の量が使用される。

離型剤、即ち潤滑剤が本発明のエポキシ成形コンパウン
ドに配合される。

代表的なものはカルナバワックス；モンタン酸ワックス
；ポリエチレンワックス；ポリテトラフルオロエチレン
ワックス；グリセロールモノステアレート；カルシウム
、亜鉛および他の金属ステアレート；パラフィンワック
ス等である。

多くの場合、本発明のエポキシ成形コンパウンドは、好
ｔＬ＜は充てん剤（材）が配合され、そして少くとも約
５０重最多の充てん剤（材）を含むのがより好ましい。

充てん剤（材）はシリカ、炭酸カルシウム、ケイ酸カル
シウム、酸化アルミニウム ガラス繊維 クレイあるい
はタルクの様な従来の充てん剤（材）の１種又は２種以
上から成る。

特に、シリカが主要成分である充てん剤（材）配合組成
物が好ましい。

主要光てん剤（樽としてのシリカと共に他の充てん剤（
材）を少量使用するのが好ましい。

又、本発明のエポキシ成形コンパウンドの多くはカーボ
ンブラック、顔料、染料等の如き着色剤を含有している
。

又、本発明の成形コンパウンドの多くは、湿潤電気的性
質を向上させるためカップリング剤、特に周知のタイプ
のシランカップリング剤を含んでいる。

シランカップリング剤は一般式Ｒ／−８ｉ（ＯＲ）３
（ここで、πはアミノ、メルカプト、ビニル、エポキ
シあるいはメタアクリロキシの如き有機官能基を表わし
そしてＯＲはシリコンに結合している加水分解性アルコ
キシ基を表わしている）で表わされることを特徴とする
。

好捷しいカップリング剤は米国特許第４０４２５５０号
および３８４９１８７号に記載しである。

本発明の組成物で使用される・・ロゲン含有有機化合物
（／ｉ如何なるタイプのものでもよいが、反応性のタイ
プのものが好１しくそしてハロゲンとして塩素あるいは
臭素を有しているのが好捷しい。

代表的なハロゲン化有機化合物は米国特許第４０４２５
５０号に記載されていて、その記載は本明細書に引用さ
れていてそして特にハロゲン化ビスフェノールＡ釦よび
テトラブロモビスフェノールＡの如きビスフェノールＡ
の誘導体を含む。

エポキシ樹脂の一部として見なされるべき反応性・・ロ
ゲン化有機化合物の例としてはテトラブロモビスフェノ
ールＡのジグリシジルエーテルの如キハロゲン化樹脂の
グリシジルエーテルである。

ハロゲン含有有機化合物は単独添加物であり得るしある
いは成形コノパウンドの有機コンポーネント、特にエポ
キシあるいは硬化剤むよび潤滑剤あるいは着色剤あるい
は充てん剤ご有機光てん剤）の如き有機コンポーネント
の１つあるいはそれ以上に含有され得る。

術語゛ハロゲンー含有″″とはハロゲンがコンポーネン
トあるいはその先駆物質（モノマーの如き）のハロゲン
化を含む源からあるいはハロゲンが完全に除去されてい
ない反応によりノ・ロゲン含有モノマーの添加によりハ
ロゲンが存在する有機化合物を含むことを意味する。

硬化剤の一部として見なされるべき反応性ハロゲン−含
有有機化合物の例はテｉ・ラブロモおよびテトラクロロ
−フタルアンハイドライドの如きハロゲン化アンハイド
ライドである。

テトラブロモビスフェノールＡおよび他のハロゲン化モ
ノマーは硬化剤、殊に、フェノールあるいは置換フェノ
ールから誘導された硬化剤の一部と考えられる。

本発明においては四酸化アンチモンあるいは三酸化アン
チモンより五酸化アンチモンがハロゲン含有有機化合物
の相乗剤として使用され得る。

これは、五酸化アンチモンが酸化剤として作用すると信
じられていた従来技術の観点からは特に驚くべきことで
ある。

本発明の組成物の五酸化アンチモンは如何なる形でも利
用出来る。

好１しくは、米国特許第３８６０５２３号に記載されて
いる様にコロイド状の五酸化アンチモンが使用される。

この様々物質はしばしばアルカリアンチモネートコンプ
レックスおよび水および五酸化アンチモン自身を含む。

本発明の成形組成物は通常の方法で製造され得る。

例えば、配合剤は微粉砕され、乾燥混合されそしてそれ
から熱示差ロールミルに圧縮され次に造粒化される。

、より一般的には、−配合物は微粉末として製造されて
エクストルーダーの如き配合装置に直接供給されるかあ
るいは原料物質のプレミックスとして製造される。

若しも最初の成形物に全配合物が存在しないならば残余
の配合物は圧縮工程の前かその最中に添加され得る。

圧縮化は、微粉末の場合、例えば、プレフオーマ−ある
いはコンパイニングミルによる機械圧縮により可能であ
りそして 微粉末、直接供給あるいはプレミックスの場
合エクストルーダーあるいは示差ロール□ルによって可
能である。

又、全部の配合剤を含１ない（プレフオーマむよび粒状
形状）の如きプレミックスあるいは圧縮成形物を同様の
あるいは異った形状の残余の配合剤と共に系中の最終モ
ールド中に供給することも出来る。

本発明は斯様な成形コンパウンドのための改良された難
燃剤系を使用することを特徴とするから、如何なる物理
的形状のコンパウンドも含むとあるいは２つあるいはそ
れ以上の配合剤の系も含むと理解されるべきである。

２つ以上の配合剤を使用する場合、一つはエポキシを他
方は硬化剤を含むべきである。

好１しくは、充てん剤（材）の一部がこれらの配合剤に
存在し且つ触媒が硬化剤配合剤中に存在してエポキシの
接触的ホモ重合を回避することである。

これらの組成物は適当な温度および圧力を適用する事に
よって種々の物品に成形される。

例えば、本発明の包封半導体を成形するための条件は温
度約１４９〜２０４℃（約３００〜４００°Ｆ１好捷し
くは約１７７〜１９１℃（約３５０〜３７５０Ｆ）の範
囲、圧力約２８〜１０５驚（４００〜１５００ ｐｓ八
へ１しくは約３５〜６３％（５００〜９００ ｐｓｉ）
Ｄ範囲、時間約３０〜１２０秒、好１しくは６０〜９０
秒の範囲である。

数個取金型を併ったトランスファー成形機の様な適当な
成形装置が使用され得る。

種々の配合剤の割合は巾広く変えられる。

一般に、ノボラック硬化剤に対するエポキシ比は、オキ
シラン：反応性ヒドロキシの比が約０．８ 釦よび約１
２５の間にある様な範囲にある。

同様に、エポキシ対無水物硬化剤の比はオキシラン基対
無水物均等物の比が約１．７〜約１０、好１しくは約１
．２５〜約１１１である様な範囲にある。

使用される触媒が如何なるものであってもエポキシ成形
コンパウンドが成形条件下で硬化するのに十分なレベル
で適用される。

通常、約０．１〜約５重量多の量のエポキシ及び硬化剤
の組み合せで十分である。

モールドを離型するのに十分な量そして、しばし、包封
半導体装置の湿潤電気的物性を改良するのに十分な量の
離型剤が使用される。

全組成物重量当り約０．０１〜約２俤、好１しくは約０
．２〜約１多の潤滑剤を使用し得る。

充てん剤（材）の総量は全組成物のＯ〜約８０優で変化
され得る。

好１しくは、充てん剤（材）は全組成物の５０重重量板
上、より好１しくは全組成物の約５５〜約７テ重量％Ｑ
範囲である。

又、好捷しくは、全組成物の約５５〜約７５重量饅がシ
リカ充てん材である。

着色剤を使用する場合は、通常包封装置に希望する色、
多くの場合黒を与えるのに充分な量が使用される。

湿潤電気的物性を与えるのに十分な量、好１しくは組成
物総重量当り約０．０５〜２φ、より好ｔＬ＜は約０．
２〜０．５咎のカップリング剤、特にシランカップリン
グ剤を、使用する。

本発明は上述の配合剤に制限されないで難燃剤の難燃性
を低減しない他の配合剤も含み得る。

従って、５酸化アンチモンの量より少量の３酸化アンチ
モンおよび４酸化アンチモンをはじめとして他の有機あ
るいは無機物質が上述した条件下で添加され得る。

以下に実施側転よび比較例を掲げ本発明をより具体的に
説明する。

゛部″は特に断りのない限り重量規準のそれである。

実施例１〜３および比較例４〜９ エポキシ包封剤を表−１に示した処方によって製造した
。

フオーミュレーション１，４むよヒフ。同２，５むよび
８同３，６むよび９は使用している酸化アンチモン（釦
よび一定の総無機レベルに達するために使用したシリカ
レベル）を除いては各々実質的に同じである。

フオーミュレーションの３グループは、フオーミュレー
ション１，３゜４．６．ｉ−よび９の臭素化グリシジル
エーテルで供給されるエポキシ均等物を補うためのエポ
キシ樹脂および硬化剤の量の点において異る。

特に、シランカップリング剤以外の全配合物は適当なサ
イズの磁気ボール内で秤量し１時間粉砕した。

ついで、シランカップリング剤を添加して更に３時間粉
砕を続けて微粉砕された均質な粉末状生成物を得た。

ついで、この粉末を加熱された示差ロールミルでシート
に成形した。

冷却後、このシートを磨砕してノ・ンマーミルで均一な
粒状生成物にした。

これらの配合剤のアイデンテイーは下記の通りである： １、軟化点（ＡＳＴＭＥ−２８）６フ一７６℃釦よびエ
ポキシ当量２００〜２２２のエポキシクレゾールノボラ
ック樹脂。

２、軟化点（ジュラン）５５〜６５℃、エポキシ当量３
５０〜４５０むよび臭素５０重量φのテトラブロモビス
フェノールＡグリシジルエーテル樹脂。

３、軟化点（ジュラン）７０〜８０℃、エポキシシ当量
４５０〜４７０釦よび臭素５０重量φのテトラブロモビ
スフェノールＡグリシジルエーテル樹脂。

４、テトラフロモビスフェノールＡ０ ５、樹脂分子当りフェノール基の平均数１０個の固体フ
ェノールノボラック樹脂。

６．２，４．６−）リス（ジメチルアー□ツメチル）フ
ェノール ７、平板状酸化アルミニウム。

８、結晶シリカ（水晶）粉末。

９、 カーボンブラック。

１０、シラン３−（２，３エポキシプロポキシ）プロピ
ルトリメトキシ−０ １１、市販のコロイド状５酸化アンチモン（５酸化アン
チモン８３ｑ／）＄−よび残部が水とアルカリ金属化合
物からなりアンチモネートコンプレックスとして存在し
ていると考えられる） ２０個の１４リ一ド７４００ＴＴＬ回路を２０個の金型
モールドに包封剤で包封した。

各包封剤を８２−９３℃（１８０〜２００’Ｆ）に予熱
してモールド温度１７６．７℃（３５０’Ｆ）、モール
ド圧力４２．２贅（６００ｐｓｉａ） 釦よびサイクル
時間７５秒の条件で成形した。

包封された装置はすべて１７５℃で２時間後加熱した。

ついでこれらの装置をトリミングし、整形し７４００Ｔ
ＴＬ回路で確立されている標準電気的および機能的規格
に関するアクセプタビリティ−をテストした。

１７〜２０の装置はその１１にして規格に充たない装置
は除去した。

ついでこれらの装置を強制熱対流炉で２００℃でエージ
ングして除去された破損装置と共に周期的にテストした
。

この点で目立った破損は主として媒介変数的なものであ
った。

結果を表−２に示す。

実施例１むよび比較例４および７の硬化された包封剤の
物性をＵＬ−９４ＣＯ，１６ｃｒｎ（１／ １６インチ
）〕チ・よびＡＳＴｙＬＤ１５σに従って測定した。

これら３つのサンプルは総燃焼時間１５．１１．５むよ
び１９秒でＵＬ−９４により■−Ｏに評価される。

１００Ｈｚでの電気的性質（湿潤ち−よび乾燥誘電率訃
よび誘電損失）は実施例１−Ｊ、−よび比較例Ｃ４釦よ
びＣ７の物質で実質的に同じであった。

他の物理釦よび電気的性質を更にテストした所５酸化ア
ンチモンを異った包封剤は３酸化アンチモンあるいは４
酸化アンチモンを異った包封剤と実質的に均等な効果を
与えた。

本発明の組成物は他の物理的ち−よび電気的性質テスト
でも良い性能を示すことが期待される。

実施例 １０〜１２ 実施例１−３を表−３に示した配合比で配合剤を使用し
てくり返した。

各実施例で樹脂成分（Ａ）＄−よび硬化剤成分伯）は別
々に調製した。

これらの混合物はエクストルーダーで別々に造粒されつ
いで配合剤Ａ耘よびＢが最終組成物を与える比率でスク
リュープレヒーター内で混合される。

形成された包封装置は実施例１〜３に示したと同様の高
温安定性を有していることが期待される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１ａ）約１〜５０重量φのエポキシ； ６）約１〜５０重量多のフェノールあるいは置換フェノ
   ールから誘導された樹脂硬化剤； （ｃ） エポキシ樹脂と硬化剤の反応のための効果的
   量の触媒； （ｄ）硬化された成形コンパウンドをモールドから離型
   するための効果的量の離型剤： （ｅ） （１） （ａ）、 （ｂ）釦よび（ｅ）の
   組み合せの重量当り約１〜２０％の５酸化アンチモンお
   よび （２） （ａ）、 （ｂ）および（ｅ）の組み合せの
   重量当り約０．５〜１５％のハロゲンを供給するのに十
   分な量の１あるいはそれ以上の他の成分を含み得るハロ
   ゲンを含有する有機コンパウンドの難燃剤系 から成るエポキシ成型コンパウンド。 ２ エポキシがエポキシ成形コンパウンドの約５〜２０
   重量多であり、フェノールあるいは置換フェノールから
   誘導された硬化剤がエポキシ成形コンパウンドの約５〜
   ２０重量φでありそしてエポキシ成形コンパウンドが更
   に約５０〜約８５重量多の充てん剤（材）を含む特許請
   求の範囲第１項記載のエポキシ成形コンパウンド。 ３ ハロゲンを含有する有機コンパウンドがテトラブロ
   モビスフェノールＡである特許請求の範囲第１項記載の
   エポキシ成形コンパウンド。 ４ ハロゲンを含有する有機コンパウンドがテトラブロ
   モビスフェノールＡのグリシジルエーテルである特許請
   求の範囲第１項記載のエポキシ成形コンパウンド。 ５ ハロゲンを含有する有機化合物が反応性タイプであ
   る特許請求の範囲第１項記載のエポキシ成形コンパウン
   ド。 ６ ハロゲンを含有する有機コンパウンドがエポキシの
   一部である特許請求の範囲第５項記載のエポキシ成形コ
   ンパウンド。 ７ ハロゲンを含有する有機コンパウンドがフェノール
   あるいは置換フェノールから誘導された樹脂硬化剤の一
   部である特許請求の範囲第５項記載のエポキシ成形コン
   パウンド。 ８ 難燃剤系がエポキシ樹脂の第１成分を含むものおよ
   び硬化剤の第２成分を含む少くとも２つの成分から戒る
   特許請求の範囲第１項記載のエポキシ成形コンパウンド
   。 ９ 第一成分がエポキシ、充てん剤の第１部分から成り
   そして第２戒分が硬化剤、充てん剤（材）の第２部公転
   よび触媒から成る特許請求の範囲第８項記載のエポキシ
   成形コンパウンド。 １０ （ａ） 約１〜２０重量多のエポキシ；（ｂ
   ）約１〜２０重量俤のフェノールあるいは置換フェノー
   ルから誘導された樹脂硬化剤； （ｃ） エポキシ樹脂と硬化剤の反応のための効果的
   量の触媒： （ｄ） 硬化された成形コンパウンドをモールドから
   離型するための効果的量の離型剤； （ｅ） （１） （ａ）、 （ｂ）釦よび（ｅ）の
   組み合せの重量当り約１〜２０幅の５酸化アンチモンお
   よび （２） （ａ）、 （ｂ）ｚ−よび（ｅ）の組み合せ
   の重量当り約０．５〜１５φのハロゲンを供給するのに
   十分な量の１あるいはそれ以上の他の成分を含み得るハ
   ロゲンを含有する有機コンパウンドの難燃剤系 から戒るエポキシ成型コンパウンドで包封された半導体
   装置。