JPS598722A - 半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐湿性、耐加水分解性にすぐれ、さらに常圧注
入性、硬化性にすぐれた半導体封止用液状エポキシ樹脂
組成物に関する。

現在工Ｃ，ＬＳＩなどの半導体素子をシリコーン樹脂あ
るいはエポキシ樹脂などを用いて封止する樹脂封止法が
広く採用され、これらのなかでもエポキシ樹脂は比較的
すぐれた気密性を与え、かつ安価であることから半導体
封止用樹脂として汎用されている。

従来の半導体封止用エポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂
に硬化剤および硬化促進剤などを配合し、あるいは硬化
反応を適当なところまで進行させ、固形状にしたものを
いったん粉末にし、タブレツト状に成形されていた。ま
た、半導体素子の封止にあたってはこのタブレットを成
形機のシリンダーに入れ、高温で加熱融解させ、そのの
ちあらかじめプレス機械型締め加熱された成形金型内に
２０ｋｐ／ｃｍ２以上の圧力で注入し、加熱硬化させて
いた。

このような従来の半導体封止用樹脂組成物の製造、半導
体素子の封正にあたっては種々の問題点があった。すな
わち、半導体封止用樹脂組成物の製造の際にはタブレッ
ト成形するまでの工程が複雑であること、および加熱融
解が長時間髪することにより、生産性の低下と製品のコ
スト高を生じていた。さらに半導体素子の封止の際には
、高圧成形のために樹脂利用効率がオつるいうえ、高価
な型締めプレスおよび耐高圧用金型の使用が要求され、
そのうえ半導体素子の配線、ボンディング線の変形、。

ズレ、断線などをしばしばひき起し、設備投資のコスト
高、製品特性、歩留りの低下をまねいていた。

かかる実情から、従来から液状の各種半導体封止用樹脂
の開発が鋭意進められてきたが、高信頼性を必要とする
用途の実用化には至っていない。

その最大の理由としては、かかる樹脂のうちとくに液状
のエポキシ樹脂を使用すれば前述の欠点はほぼ除去され
るが、樹脂封止半導体のアルミ配線が高温高湿下で腐食
を起すなど耐湿性の極端な低下をまねくという新たな問
題を・生じたからでおる。

そのほか硬化剤についても種々検討されているが、アミ
ン系硬化剤を用いた液状エポキシ樹脂組成物においては
、アミン系硬化剤が元来反応性が強く、配合後短時間で
常圧注入性が低下するばかりでなく、親水性が強く、そ
のうえ硬化の際アミン系硬化剤の活性水素とエポキシ基
との反応により、新たに親水性の強いアルコール性水酸
基を生成し、きわめて吸水性が高まり、短時間での耐湿
性の低下につながる。

またフェノール樹脂系硬化剤を用いた液状エポキシ樹脂
組成物においても、フェノール性水酸基とエポキシ基の
反応により、親水性の強いアルコール性水酸基を生成す
るとともに、フェノール性水酸基の水素結合のため半固
形化しやすく常圧注入性に劣り、その改善のために通常
低分子フェノール化合物、希釈剤などの変性剤が配合さ
れるが、一般的には加熱硬化後の硬化物の熱変形温度な
どの各種特性の低下をまねき、これまた短時間で耐湿性
が低下する。

一方、酸無水物を硬化剤として用いた液状エポキシ樹脂
組成物においては、低粘度の酸無水物が多量に配合可能
なため、かかる樹脂組成物の粘度はきわめて低く、注形
成形が可能である。このため、低粘度化のための希釈剤
などの変形剤の配合を必要とせず、熱変形温度などの各
種特性の低下をもたらさない。さらに硬化促進剤存在下
での酸無水物基とエポキシ基との反応により、親水性の
弱い活性水素を有しないエステル結合を生成するため、
耐湿性は短時間で低下せず、前記２種の硬化剤と相違し
て、工０．ＬＳＩなどの高信頼性を必要とする半導体封
止用樹脂組成物としての適用の可能性がある。

ところが前記酸無水物を硬化剤として用いたエポキシ樹
脂のエステル結合は通常の第６級７′ミンなどの硬化促
進剤の作用により徐々に加水分解をうけ、活性水素を有
するがために吸湿性の高いカルボン酸基とアルコール性
水酸基を生成し、比較的長時間での耐湿性に劣るという
問題があった。

したがって、今後ますます高耐湿化および微細化を要求
されるＬＳＩ、■ＬＳＩへの適用が可能で、耐湿性、耐
加水分解性にすぐれ、さらには常圧注入性、硬化性にも
すぐれた半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物の開発が
強く望まれているのが現状である。

本発明者らはかかる実情を鑑みて酸無水物を硬化剤とし
て用いたエポキシ樹脂のエステル生成、加水分解反応と
硬化促進剤との関連について鋭意研究を積み重ね、液状
エポキシ樹脂に硬化剤として酸無水物さらに硬化促進剤
、無機光てん剤およびカップリング剤を配合してなる半
導体封止用液状エポキシ樹脂組成物において、硬化促進
剤としてフェノール性水酸基第３級アミンおよびジアザ
ビシクロ化合物がとくに有効であることを見出した。さ
らに詳細に検討した結果、前記フェノール性水酸基含有
第６級アミンを特定割合で使用したばあい、さらに好結
果かえられることを見出し、本発明に到達したものであ
る。

すなわち、本発明は液状エポキシ樹脂に硬化剤として酸
無水物、硬化促進剤としてフェノール性水酸基含有第６
級アミンとジアザビシクロ化合物の混合物（重量比１／
４〜４／１）が配合され、さらに無機充てん剤およびカ
ップリング剤が配合されてなる耐湿性、耐加水分解性、
常圧注入性および硬化性にすぐれた半導体封止用液状エ
ポキシ樹脂組成物に関するものである。

このように、本発明においては硬化促進剤としてフェノ
ール性水酸基含有第３級アミンとともにジアザビシクロ
化合物を前記範囲で併用することが重要であって、これ
らの硬化促進剤をそれぞれ単独に使用したばあいと比較
して、その理論的根拠は明らかではないが、より一層耐
湿性および耐加水分解性にすぐれた半導体封止用液状工
ｌキシ樹脂組成物かえられるという顕著な効果が奏され
るのである。

以下、本発明に関する半導体封止用液状エポキシ樹脂組
成物について詳細に説明する。

本発明において用いられる液状エポキシ樹脂としては、
たとえば液状ノボラック系エポキシ樹脂、液状ビスフェ
ノールＡ系エポキシ樹脂、液状脂環族系エポキシ樹脂な
ど種々のタイプのエポキシ樹脂が使用できるが、高温特
性のすぐれた液状ノボラック系エポキシ樹脂の使用が好
ましい。これらのエポキシ樹脂は単独もしくは２種以上
の使用も可能である。なお、これらの液状エポキシ樹脂
とともに、必要、に応じて臭素化ツボラック系エポキシ
樹脂、臭素化ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂などの固
形エポキシ樹脂を、常圧注入における作業性を害しない
程度の量であれば適宜併用可能である。

本発明において硬化剤として用いられる酸無水物として
は、たとえば無水フタル酸、無水テトラハイドロ７タル
酸、無水ヘキサハイドロフタル酸、無水メチルテトラハ
イドロフタル酸、無水メチルヘキサハイドロフタル酸、
無水マレイン酸、無水へキサクロロエンドメチレンテト
ラハイドロフタル酸などが使用できるが、高温特性、常
圧注入性にすぐれた無水ヘキサハイドロフタル酸、無水
テトラハイドロフタル酸の使用が好ましい。これらの酸
無水物は単独もしくは２種以上の使用が可能で、その使
用量は液状エポキシ樹脂１当量に対して通常０．４〜１
．２尚量、好適には０．６〜１．０当量の範囲である。

０．４当量より少ないと充分に硬化せず機械的特性に劣
り、熱変形温度および耐湿性の低下をきたし、また１、
２当量より多くなると過剰の酸無水物の影響をうけ耐湿
性の低下につながり、いずれも好ましくない。

本発明の特徴である硬化促進剤の一成分として用いられ
るフェノール性水酸基含有第６級アミンとしては、４−
（イミダゾ−１−リル）フェノール、４−（ＩＨ−１，
２，４−）リアシー１−リル）フェノール、４−（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）フェノールの使用カ硬化性、耐湿性か
らとくに好面しい。また硬化促進剤の他の成分として用
いられるジアザビシクロ化合物としては、１，５−ジア
ザビシクロ（４，５，０）ノネン−５および１，８−ジ
アザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７の使用が
硬化性、耐湿性からとくに好ましい。

これらフェノール性水酸基含有第３級アミンとジアザビ
シクロ化合物の重量割合は１／４〜４／１、好ましくは
１／６〜３／１の範囲である。この範囲外では耐湿性、
耐加水分解性の低下をもたらし好ましくない。硬化促進
剤の使用量は液状エポキシ樹脂１００部（重量部、以下
同様）に対し通常肌１〜６．０部、好ましくは０．２〜
２．０部の範囲である。

０．１部より少ないと硬化促進効果が乏しく組成物の硬
化性に劣り、また３部よりも多くなると耐湿性、貯蔵安
定性の低下をもたらし好ましくない。

本発明においては無機充てん剤としてたとえば結晶性シ
リカ、溶融シリカ、アルミナ、三酸化アンチモン、ガラ
ス繊維、マイカ、タルク、クレーなどが使用できるが、
とくに充てん性のすぐれた結晶性シリカ、溶融シリカ、
アルミナ、三酸化アンチモンの使用が好ましい。これら
の充てん剤は単独もしくは２種以上の使用が可能で、そ
の使用量は具体的種類などによって相違するが、一般的
には液状エボギシａＩ脂１０［］部に対して１００〜６
００部のｉ囲が好ましい。１００部より少ないと膨張係
数が大きくなり耐クラツク性に劣り、６ｏｏ部より多い
と高粘度化し常圧注入性に劣り、好ましくない。

本発明においてはカップリング剤としてたとえばγ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４
−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン
、ビニルトリー２−メトキシシラン、γ〜ルアミノプロ
ピルトリメトキシシランｒ−メルカプトプロピルトリメ
トキシシランなどが使用できるが、とくに充てん剤およ
びエポキシ樹脂との反応性にすぐれたγ−グリシドキシ
プロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシ
シクロヘキシル）エチルトリメトキシシランの使用が好
ましい。これらのカップリング剤は単独もしくは２種以
上の使用が可能で、その使用凰は充てん剤１００部に対
して０．１〜３部、好ましくは０．２〜２部の範囲であ
る。

０．１部よりも少なくても、また３部より多くても充て
ん剤とエポキシ樹脂の接着性に劣り、耐湿性の低下をも
たらし、好ましくない。

本発明の組成物には、必要に応じてカーボンブラックな
どの着色剤、カルナウバワックス、ポリエチレンワック
スなどの離型剤や難燃剤の添加が可能である。

本発明の組成物は従来のエポキシ樹脂、シリコーン樹脂
の調製などに使用されている公知の混合装置、たとえば
ロール、ニーダ、ライカイ機などを用いることによって
容易に調製できる。

以下、実施例、比較例をあげて本発明を説明する。

実施例１〜９および比較例１〜９ エポキシ樹脂、酸無水物、硬化促進剤、充てん剤、難燃
剤、カップリング剤、着色剤、離型剤の各成分を第１表
および第２表にそれぞれ示す割合（重量部）で配合し、
ニーダを用いて温度４０°Ｃで１０分間真空混合してエ
ポキシ樹脂組成物をえた。

えられた組成物の常圧注入性、硬化性、耐加水分解性お
よび耐湿性を調べ、えられた結果を第６表および第４表
にそれぞれ示す。

常圧注入性については４０ｏＣ！における粘度で評価し
た。硬化性については１７０ｏａのゲルタイムで評価し
た。耐加水分解性については３　Ｘ　５　Ｘ２０ｍｍの
形状に真空注型成形後、１２１°０１２気圧、相対湿度
１００％の条件でＰＣＴ　（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　０ｏｏ
ｋｅｒ　Ｔｅ５ｔ）を行ない、その後赤外分光分析を用
いて評価した。耐湿性については耐湿性評価用シリコー
ン素子を真空注型成形し、前記条件で放置したときの不
良発生時間を調べた。

第６表および第４表より明らかなように、本発明による
半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物は常圧注入性にす
ぐれ、高温硬化性が良好で、耐加水分解性、耐湿性にす
ぐれ、半導体素子の液状封止用樹脂組成物としてきわめ
て有用であることがわかる。

手続袖市外（自発） １）、１イ’Ｉ’ｌｉ艮’１：Ｘ”　１１ｊう１　東ｆ
″１−の表引　　　　特ｒ（Ｑ（ｉ昭　５７−　１１９
ｉｉ号２　楚明の６稍、 半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物 ３　？山上をする右 ５、補正の対象 （１）明細書の「発明の詳細な説明」の欄６、　補正の
内容 （１）明細書４頁６・−７行の「そのほか硬化剤につい
ても種々検討されているが」を１すなわち」と補正する
。

以　　上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）液状エポキシ樹脂に、硬化剤として酸無水物、硬
   化促進剤としてフェノール性水酸基含有第６級アミンと
   ジアザビシクロ化合物の混合物（垂蓋比１７４〜４／１
   ）が配合され、さらに無機光てん剤およびカップリング
   剤か配合されてなる半導体封止用液状エポキシ樹脂組成
   物。
2. （２）前記フェノール性水酸基含有第６級アミンが４−
   （イミダゾ−１−リル）フェノール、４−（ＩＨ−１，
   ２，４−１リアシー１−リル）フェノール、４−（ジメ
   チルアミノメチル）フェノール、２，４．６−　）　Ｉ
   Ｊス（ジメチルアミノメチル）フェノールおよび４−（
   ジメチルアミノ）フェノールよりなる群から選ばれた少
   なくとも１種以上であり、前記ジアザビシクロ化合物が
   １．５−ジアザ−ビシクロ（４，３，０）ノネン−５お
   よび１．８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン
   −７のうち少なくとも１種以上であることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載の半導体封止用液状エポ
   キシ樹脂組成物。
3. （３）前記硬化促進剤の使用鈑が液状エポキシ樹脂１０
   ０重量部に対して０．１〜６重蓋部であることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載の
   半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。