JPS608315A - 半導体封止用エポキシ樹脂成形材料 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体封止用エポキシ樹＋１１１成形材料に
関し、更に詳しくは、優れた耐湿性、耐腐食性、可撓性
及び成形性を有する硬化物を得ることが可能な半導体封
止用エポキシ樹脂成形材料に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

半導体素子を樹脂を用いて封止する場合には、一般に、
＠脂を半導体に直接封止することが行なわれている。そ
のため、半導体素子と樹脂との温度変化に伴う線膨張率
の差が大きい場合や大きな熱応力がかかった場合には、
素子ペレットが割れを生じたり、半導体素子のボンディ
ング綜が切断されるという問題点を有している。

一方、近６年において、半尋体系子が大型化されつつあ
ることに伴い、半導体素子に対する封止用ｍ１８Ｗの応
力を小さくすることが望までている。

このような要求を溝足するだめの方法として、例えは、
可撓性付与剤を配合する方法が知られている。しかしな
がら、従来知られている可撓性付与剤を配合した場合に
は、町−Ｉｈｊ性は改良されるものの、一方においてガ
ラン転移点（Ｔｇ）が急（改に低下すると同時に旨温べ
気特性も低下し、耐湿性に与える影響が大きいという問
題点を有している。

又、低弾性率及び尚ガラス転移点を有するシリコーン樹
脂は金属との接着性が劣り、透湿性が太きいために、耐
湿性の面で信頼性に欠けるという問題を有している。

またポリブタジェンやポリブタジェン９アクリロニトリ
ルなどの液状ゴムを配合すると、ガラス転移点を下げず
に、低弾性率化が可能であるが。

金型からの離型性が悪くなり、離型剤を多量に心安とす
るため、金属との接着性が低下し、耐湿性が恕くなる問
題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、成形性が良好でガラス転移点をはじめとする
硬化後のレジン物性の低下が少なく高い耐湿性と高い耐
腐食性および可続性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂
成形材料を提供することにある。

〔発明のれ要〕

上記目的を達成すべく本発明者らが鋭意検Ｕを市、ねた
結果離型剤として高級脂肪酸のアミドおよび／または多
価アミドを配合することにより成形性、耐湿性耐腐食性
および可撓性に優れたエポキシ樹脂成形材料が得られる
ことを見出した。すなわち、本発明の半導体封止用エポ
キシ園１旨成形材料は、 （ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）フェノール柿脂健化剤、（
Ｃ）有機ホンフィン化合物％（ｄ）無機質充てん剤、（
ｅ）分子骨格に不飽和二重結合を有するゴム成分、（ｆ
）高級脂肪酸のアミドおよび／または多価アミドを含む
ことを特徴とするものである。

本発明において用いられるエポキシ樹脂成分（ａ）は、
通常知られているものであり、時に限定されない。例え
ばビスフェノールＡ壓エポキシＪｆｐＪ　ＩＩ＆、フェ
ノールレノボラック屋エホキシ樹１］旨、クレソ°−ル
ノボラック型エポキシ樹脂などグリシジルエーテル型エ
ホキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリ
シジルアミン型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂
、ＩＩＶ４扉式エ水式エポキシ眉、複索線型エポキシ樹
脂指、ハロゲン化エポキシ樹脂など一分子中にエポキシ
糸を２個以上肩するエポキシｔＧＪ　脂が挙げられる。

しかしてこれらエポキシ樹ＦＩ目は１．ｉ！ｌｉもしく
は２棟以上の混合糸で用いてもよい。

本発明において用いられる更に好ましいエポキ’／　ｂ
ｌ　１１ｔＶは、エポキシ当量１７０〜３００のノボラ
ック型エポキシ樹脂でめって、たとえばフェノールノボ
ラック型エポキシ、樹脂、クレゾールノボラック型エポ
キシｍｌ脂、ハロゲン化フェノールノボラック型エポキ
シ−脂などである。

本発明において、エポキシ樹脂の硬化剤としてのフェノ
ール樹脂成分（ｂ）とは、例えばフェノールオルン、メ
タ、パラ−クレゾール、エチルフェノール、キシレノー
ル類、ｐ　ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、オクチルフェ
ノール、ノニルフェノール、ドデシルフェノールなどの
アルキル置換フェノール類； α−ナフトール、β−ナフトールなどの縮合多環系フェ
ノール類； ホルン、メタ、パラ−ビニルフェノール、オルソ、メタ
、パラ−アリルフェノール、方りデニルフェノール、オ
クタジェニルフェノール、ドデヵトリエニルフェノール
などの鎖状不飽和炭化水素基で置換されたフェノール類
； ｐ−メトキシフェノール、ｐ−エトキシフェノ−ｋｆｚ
どのアルコキシフェノール類；ｐ−カルボキシメチルフ
ェノール、ｐ−カルボキシエチルフェノールなどのｐ−
オキシ安息香酸エステル類； ビスフェノールＡ１フエニルフエノール、クミルフェノ
ール、スチレン化フェノール等の゛アルチルフェノール
類似化合物、カテコール、レゾルシン等の多価フェノー
ル；オルソ、メタ、パラ−クロロフェノール等から成る
群より遍ばれた少なくとも１種のフェノール誘導体と、
ホルムアルデヒド又はバラホルムアルデセドを酸、塩基
、又は中性塩などを触媒として反応せしめた樹脂等が挙
げられる。

更には、ポリグリコール類、カシコーナソト油、あまに
油のごとき共役２重結合を有しない乾性油、アニリンの
如きアミン類などで変性したフェノール樹脂また、トル
エン、キシレンあるいはメシチレン等とホルアリンとの
゛縮合物でおるいわゆる芳香族炭化水素樹脂変性フェノ
ール樹脂なども挙げられる。

以上のフェノール樹脂の中で、特に好ましくは、酸を触
媒として得られるノボラック型フェノール樹脂であり、
これらフェノール（１ｒ１脂の軟化点は６０’〜１２０
°Ｃの範囲内にあることが好１しく、更に常温における
水に可溶性のフェノール樹脂成分３チ以下であることが
好ましい。

またフェノール樹脂の配合量は、エポキシ樹脂１当量に
対して、０．５〜２．０当鋏であり、好ましくは０．８
〜１．２当量である。上記範囲外では特性劣化をまねき
やすくなるだめである。

本発明における分子骨格に不飽和二組結合を冶するゴム
成分ｅ）としては例えばポリブタジェン（ブタジェンゴ
ム）、インプレンゴム、クロロプレンゴム及びイソブチ
レンゴム等又はこれらを含む各種共重合体ゴム、例えば
、ブタジェン−アクリロントリル共重合ゴム、ブタジェ
ン−スチレン共重合ゴム、ブタジェン−スチレン共重合
体ゴム及びブタジェン−インブチレン共重合体ゴム等を
適用することができ、更に又、これらの化合物の分子内
部又は末端にカルボキシル基、ヒドロキシ基、７アノ基
、アミノ基、ニトロ基、アルデヒド基及びエポキシ基の
ような官能基を有するものであり、特にカルボキシル基
、水酸基、エポキシ基から選ばれる少くともひとつの基
を有するポリブタジェン、ポリブタジェン、アクリロニ
トリル共重合体ゴム等が本発明の効果を有効に発揮する
。

これらゴム成分ｅ）の配合量は前記成分ａ）　十ｂ）　
＋ｅ）に対して、０．５〜４０亘量％訛−よしくは１〜
２０［近％である。ｅ）成分の配合％が０．５重ｊｌＪ
ｔ％未満でおると、弾性率の低下が少なく、充分な可１
ｊ１：性が得にくいためであり、一方４０里、勘士襲イ
Ｉｌ−超えると戦械的強度及び祇気的特性の低下が大き
くなるためである。

上記三成分（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｅ）に関し、こ
れら三成分の配合順序は特に眠足されず、どのような順
序で加えてもよく父、三成分（ａ）　ｌ　（ｂ）及□び
（ｅ）　’（Ｉ−同時に配合してもよい。これらの配合
法を具体的に述べると、１９１Ｊえば成分（ａ）と成分
（ｅ）を混合し、これに成分（ｂ）を加えてロール、ニ
ーダ笠により、６０〜１００°Ｃ１１０分間程度の混ｆ
１！金行なう手法、成分（ａ）と（ｂ）を混合し、これ
に成分（ｅ）を加えて同上処理を行なう手法及び上記三
成分を同時に配合して同上処理を行なう手法をとること
が可能である。そして更には、例えば、成分（ａ）の半
分と成分（ｂ）、成分（ａ）の半分と成分（ｅ）または
成分（ａ）と成分（ｂ）の半分、成分（ｂ）の半分と成
分（ｅ）または成分（ａ）と成分（ｅ）の半分、成分（
ｂ）と成分（ｅ）の半分とを別個に配合した後、両者を
トライブレンドすることも可能である。

また本り６明においては、成分（ａ）と成分（ｅ）をｆ
Ｗ融混合（加熱、８０”Ｃ〜２００°Ｃ２１０分〜５時
曲）して４）本られる反応物を用い、これを成分（ｂ）
に配合１寸たけ成分（ｂ）と成分（ｅ）を溶融混合（加
＄、８０”（’ｔ〜２００　’（Ｊ３　、１０分〜５時
間）して得られる反応物を用い、これを成分（＆）に配
合し、ロール、ニーダ−等により６０゛Ｃ〜１００℃で
１０分間程度混練することにより、目的とする優れた特
性の成形劇料を得ることができる。また成分（ｃ）　、
　（ｄ）　、　（ｆ）の配合順序も！１１に限定されず
、上記三成分の配合の際に含まれてもか壕わない。成分
（ｃ）については特に、成分（ｃ）の一部を成分（ａ）
と成分（ｅ）の加熱反応の隙の触媒として配合すること
もできる。

本発明において、硬化促進剤として有機ホスフィン化合
物を用いることによって、従来のイミダゾールやアミン
等の硬化促進剤を用いた用５合に比較して、樹１指封止
型半導体装置の耐湿性や高湯亀負特性を著しく改善する
ことができる。

本発明において用いられる有機ホスフィン化合物として
は、式〔■〕： １ Ｒ２−Ｐｉ：Ｉ） ｓ においてｌ（ｌ〜Ｒ３がすべて有機基である第３ホスフ
ィン化合物ｓ　Ｒ３のみ水素である第２ボスフィン化合
’ｌｌ’Ｊ　、Ｒｚ　ｌＲ３がともに水素で５る第１ホ
スフィ／化合物がある。具体的にはトリフェニルホスフ
ィン、トリブチルホスフィン、トリシクロヘキシルホス
フィン、メチルジフェニルホスフィン、ブチルフェニル
ホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィ
ン、オクチルホスフィンナトである。またＲ、が有機ホ
スフィンを含む有機基であってもよい。たとえば１，２
−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン、ビス（ジフェ
ニルホスフィノ）メタンなどである。

これらの中でもアリールホスフィンが好ましく、特にト
リフェニルホスフィン等のトリアリールホスフィンが好
ましい。またこれらの有機ホスフィン化合物は１種もし
くは２種以上の混合系で用いてもよい。しかしてこの有
機ホスフィン化合物の配合量は一般に樹脂成分（エポキ
シ樹脂と硬化剤）のｏ、ｏｏｉ〜２０重量％の範囲内で
よいが！侍に好ましい特性は０．０１〜５重量−の範囲
内で得られる。

有様ホスフィン化合物の配合量を特にこの範囲とする仁
とにより、優れた特性の半導体封止用エポキシ樹脂成形
材料を得ることができる。配合量が０．００１重蓋−未
満では添加の効果が認めがたく、エポキシ樹脂組成物の
硬化に長時間を要する欠点があり、２０重ｆｔ９Ｉ＋を
超えると品質に惑影曽を及はす。

本発明において離型剤として用いられる高級脂肪酸のア
ミドおよび／または多価アミドは、例えば炭素数１４以
上の長鎖−価飽和脂肪酸と、アンモニア、脂肪族アミン
および脂肪族多価アミンとを、通常トルエン、キシレン
のような有機溶剤の存在下で加熱反応によυ、脱水縮合
させて得られる。ここに使用する長鎖−価飽和脂肪酸の
例としてはステアリン酸、べへ／酸、モンタン酸などで
あシ、また脂肪族アミン−の例としては、メチルアミン
、エチルアミンなどがあり、また１脂肪族多価アミンの
例としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミ／
などが挙げられる。

また高級脂肪族酸のアミドおよび／または多価アミドの
配合割合はエポキシ樹脂成形材料に対してｏ、ｉ〜２．
０１目、好ましくは０．２〜ｉ、ｏ承量％でめる。配合
割合が多くなりすぎると金属との接着性が低下し、耐湿
性に悪影響をおよほすためと。

電気的、機械的、化学的緒特性が低下しゃすいだめであ
る。

なお上記両級脂肪酸のアミドおよび／または多価アミド
とともに、従来公知のステアリン酸のよりな長鎖脂肪酸
、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酵カルシウムで代表さ
れる長鎖１１目肪酸の金屑塩、カルナバワックス、モン
タンワックスで代表されるエステル系ワックスなどを併
用しても景し支えない。

本発明の成分（ｄ）の無機質フィラーとしては例えば結
晶体シリカ粉、石英ガラス粉、タルクケイ酸カルシウム
粉、ケイ酸ジルマニウム粉、アルミナ粉、炭酸カルシウ
ム粉、クレー、硫酸バリクム粉、カラス繊維などがあげ
られる。これら無機質フィラーの添加量としては、５０
〜８５重釦：％が望ましく、８５重量％以上では組成物
の流動性が低く、５０重量％以下では線膨張率が大きく
なるなどの問題が生じる。したがって５０〜８５重＋＃
チのφ１も囲において無機質フィラーの種類により所望
の弾性率、線Ｊ膨張率、ガラス転移点を付与するに十分
なり１゛配合される。

本発明は必要に応じて更に酸化アンチモン、ハロゲン化
物、リン化物などの難燃化剤、シラン系、ボラン系、及
びチタン系カップリング剤のような充てん剤の表面処理
剤、カーボンブラックのような顔料なども添加すること
ができる。本４ら明のエポキシ樹脂成形材料の製法は、
常法に従い上述した各成分を例えはミキサーによって、
充分混合後、さらに熱ロールにより混合処理を施し−Ｃ
１成形材料とし、これを低圧トランスファー成形法など
によシ、トランジスタ、パワートランジスタ、ダイオー
ド、ＩＣ，ＬＳＩ等の半得体素子を封止すればよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、その樹脂硬化物が優れた耐湿性、耐腐
食性可撓性及び成形性を有する半導体封止用エポキシ樹
脂成形材料を得ることが可能でおる。

〔発明の実施例〕

合成例 四つ目フラスコに表−１に示した配合量（重量部）でエ
ポキシ樹脂、ポリブタジェ／、ポリブタジェンアクリロ
ニトリルゴムを加え、窒素気流中、１４０±１０’Ｏの
一温度範囲で攪拌上反応を続はゴム変成エポキシ樹脂Ａ
−Ｃを得た。またフェノール樹脂とポリブタジェンを１
５０’０Ｘ３０分反応させた反応物りを合成した。

尚、エポキシ樹脂としてクレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂（エポキシ当量２２０．軟化点７５”Ｃ）、エピ
コート８２８（シェル化学社製、エポキシ当量約１９０
）を、ポリブタジェンとしてＰｂ−Ｒ−４５Ｍ　（出光
石油化学社製、分子１％１ｉ１８００．水酸基価４２）
とＰｂ−Ｒ−４５ＥＰＴ　（出光石油化学社製、分子量
２８００、エポキシ当量１６００　）を、又、ポリブタ
ジェン−アクリロニトリルゴムとしてＨ３’　ｃ　ａ　
ｒ　Ｃ１’ｌ（Ｎ　−１３００Ｘ８　（宇部興Ｍ物製、
カルボキシル基当縫約１７９０％ＡＮ％：１８）を、さ
らにフェノール社′４１１旨としては、フェノールノボ
ラック４Ａｊ　ｉｔｓ　（水酸基轟音１０４）を用いた
。

以下余白 実施例・比較例 合成例で得たゴム変性エポキシ樹脂およびフェノール樹
脂と下記の材料を用いて、表−２に示すごとき組成のエ
ポキシ樹脂組成物（実施例１〜７゜比較例１〜４）をミ
キサーにより混合、加熱ロールによる混線、冷却後粉砕
して、エポキシ樹脂成形材料を゛調製した。

次いで各成形材料を用いて、１７５°（Ｊ×３分で硬化
し、１８０’ＯＸ８時間の後硬化の条件で集積回路ケ封
止した。このようにして得られた梢脂飼止型半導体装置
を、高温高圧水蒸気中における耐湿試験：　ＰＣＴ　（
プレッシャークツカーテスト；１２０’０２気圧）に供
した。各実施例、各比較例につき被評価個数１００個を
試験に供し、一定時間経過時におけ本不良発生個数を調
べこれを表−３に示した。

技たべ−３には、トランスファモールドを用いて１７５
’ＱＸａ分成形での全滅からの離型性の評価結果と、１
７５℃×３分の条件で試験片を作Ｍ　Ｌ。

１８００Ｘ８時間の後硬化を行なっだ後諸特性を評価し
た結果を示した。

エポキシ樹脂： Ａ：クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当
量２２０） Ｂ：臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂（エポ
キシ当量２７ｏ） フェノ・−ル樹脂硬化剤： フェノールノボラック型ＶＩＭ脂（水酸基当量１ｏ４）
硬化促進剤二 Ａニトリフェニルホスフィン Ｂ：ヘプタデシルイミダゾール ゴム成分： Ａ：末端カルボキシル基を有するポリブタジェンＰＢ−
Ｃ−２０００（日本曹達社製　分子量２０００、酸価３
７．１） 離型剤： Ａニステアリン酸とエチレンジアミンとの縮合物（融点
１４０℃） Ｂ：モンタン酸とエチレンジアミンとの縮合物（融点１
３０°Ｃ） Ｃ：エステル系ワックス（ヘキストワックスＥ）Ｄ：カ
ルナバワックス その他無機質充てん剤として、溶融シリカ（充てん剤Ａ
）、結晶性シリカ（充てん剤Ｂ）を使用し、難燃剤とし
て三酸化アンチモン、カップリング剤としてＡ−１８７
（日本ユニカー）、顔料としてカーボンブラックを用い
た。

表−２および表−３の結果から、本発明のエポキシＭＪ
ＪＤ’ｔｌ成形材料は成形性（離型性）、可１七性に優
れているほか、耐湿性、耐アルミ腐食性も優れているこ
とがわかる。

以下余白

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ）エポキシ樹り旨 ｂ）フェノール樹脂硬化剤 Ｃ）有機ホスフィン化合物 ｄ）無機質光てん剤 ｅ）分子骨格に不飽和二重結合を有するゴム成分 子）高ｌｊ＆脂肪酸のアミドおよび／または多価アミド
   會 宮むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂成形材
   料。
2. （２）分子骨格に不飽和二重結合を有するゴム成分が、
   カルボキシル基、水酸蹟、エポキシ基から選ばれる少く
   ともひとつの基を有するポリブタジェ／および／′！ｔ
   、たはポリブタジェンアクリロニトリルでめる特許請求
   の範囲第１項記載の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料
   。
3. （３）分子骨格に不丁９和二重結合を有するゴム成分と
   エポキシ樹脂の溶融混合物または反応物を用いる特許請
   求の範囲第１項記載の半導体封止用エポキシ樹脂成形材
   料。
4. （４）分子骨格に不飽和二重結合を有するゴム成分とフ
   ェノール樹脂の溶融混合物または反応物を用いる特許請
   求の範囲第１項記載の半一体封止用エボキシ樹＋１）７
   成形材料。