JPS61188411A - 半導体封止用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】 （産業上の利用分野） 本発明はゴム成分として粘度が１００万ａｐ＃以下でヨ
ウ素価が１２０以下の液状ジエン系重合体及び／又は液
状アクリル重合体を配合した耐熱性、耐クラツク性、耐
湿性が改善され大半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関
するものである。

（従来の技術） 近年、半導体素子、コンデンサ、コイル等の電子回路部
品の封止方式は、量産性が高（価格の安いことなどによ
り従来のセラミックス材料によるハーメチック方式から
シリコーン系、エボキク系などの熱硬化性樹脂を用いる
方式に大半が変わってきておシ、中でも”エポキシ樹脂
系材料が多（使用されている＠ しかしながら、エポキシ樹脂系材料で封止された半導体
装置は従来のハーメチック方式に比べ信頼性（耐熱衝撃
性、耐湿性、高温動作特性等）に若干劣る欠点がある。

・　・ 一方、電子機器産業界は近年急速な発展をとげ半導体素
子自体が従来に比べ高密度化、大型化される傾向にあり
、ま友成形品のパッケージ構造も薄型化、小型化される
傾向にある０これに伴ない半導体封止用エポキシ樹脂材
料にも半導体の特性保持のために更に高い信頼性が要求
されてきており、中でも重要なことはエポキシ封止方式
による成形品の応力低下と耐湿性、耐熱性に関するもの
である。　　　　　　・ ところで、このような高密度化、大型化された半導体素
子を従来のエポキシ樹脂系材料で小型。

薄型のパッケージ構造に成形した場合、あるものは成形
後に素子又は成形品がクラック管起こす。

まｆｃあるものは成形後の信頼性試験（耐熱衝撃試験、
耐湿試験、高温動作試験等）において、素子及び成形品
のクラック発生、アルミニウム配線の腐食発生、リーク
電流の増加などの問題があった。

かかる従来のエポキシ樹脂系材料の欠点を改良すべく、
官能基数２以下のシランカップリング剤おヨヒシリコー
ンオイル又はシリコンゴムで改質する方法（Ｗ開昭５８
−３４８２４）　、ポリエステルエラストマーで改質す
る方法（特開昭５８−１８４２０４）、合成ゴム状微粒
子及びオルガノポリシロキサンで改質する方法（特開昭
５９−９４４４２）などが提案されている。しかし、か
かる方法によれば耐クラツク性は改良されるものの、高
温動作特性においてリーク電流が増加するなど、耐熱性
が低下し九り、或いは耐湿試験においてアルミニウム配
線腐食による不良発生が増加するなど、耐湿性が低下す
るという問題があり、未だ満足できる改善はなされてい
ない。

さらに近年では、パッケージ構造を薄型化した成形品に
お−で、はんだ浴槽に浸せきした際、素子および成形品
がクラックを起こすという問題が発生している。かかる
問題は、パッケージの吸湿と内部応力の増大とに関わる
ものであるが、これについても未だ満足できる改善はな
されていない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者は、かかる従来技術の欠点を改良すべく鋭意研
究した結果、ある特定の液状重合体を改質剤として使用
して、半導体封止用樹脂を低応力化させることによυ、
この樹脂の耐熱性、耐湿性を保持しながら耐クラツク性
を著しく改良し得ることを見出し本発明を完成するに到
った。

本発明の目的は、耐熱性、耐湿性を保持しながら耐クラ
ツク性を改良した半導体対土用エポキシ樹脂組成物を提
供することにある０ （問題点を解決する友めの手段） 本発明の目的は、エポキシ樹脂、硬化剤、充てん剤及び
改質剤を含有するエポキシ樹脂組成物において、改質剤
として粘度が１００万ｃｐｅ以下でヨウ素価が１２０以
下の液状ジエン系重合体及び／又は液状アクリル重合体
をエポキシ樹脂１００重量部当９１〜５σ重量部使用す
る半導体封止用立ポキシ樹脂組成物によって達成される
。

なお、上記粘度は２５℃での測定値を、また、ヨウ素価
はＪ工８　ＫＯＯ７０による測定値をそれぞれ意味する
。

本発明における改質剤により封止成形品の耐はんだ衝撃
性を改善するには改質剤の粘度が１００万０ｐ８以下で
あることが必要であシ、好ましくは８０万〜２，０００
６ｐ＠ｓ更に好ましくは３０万〜５１３０［１ｃｐ−で
ある。また、耐熱性を改善するには改質剤のヨウ素価は
１２０以下でなければならない。好ましくはＯ〜１００
、更に好ましくは０〜８５である。

本発明で使用するジエン系重合体は、１．５−ブタジェ
ン、２．３−ジメチルブタジェン、イソグレン、１．３
−ペンタジェンなどの共役ジエン系単量体の１種以上の
重合体の水素化物、共役ジエンとこれと共重合可能な単
量体、例えばアクリロニトリル、メタクリレートリルな
どの不飽和ニトリル：スチレン、α−メチルスチレンな
どの芳香族ビニル化合物；アクリル酸、メタクリル酸、
イタコン酸、マレイン酸などの不飽和カルボン酸及びそ
の塩；メチルアクリレート、２−エチルへキシルアクリ
レート、メチルメタクリレートのような前記カルボン酸
のエステル；メ、トキシアクリレート、エトキクエチル
アクリレート、メトキシエトキクエチルアクリレートの
ような前記不飽和カルボン酸のアルコキシアルキルエス
テル：アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチロ
ール（メタ）アクリルアミド、Ｎ、Ｎ’−ジメチロール
（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エトキシメチル（メタコ
アクリルアミドのよう７１Ｎ−置換（メタ）アクリルア
ミドなどのアミド系単量体：７リルグリシジルエーテル
、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート
などのエポキシ基含有単量体などの１種以上との共重合
体及びこれらの水素化物であるＯ 本発明で使用するアクリル重合体は、メチルアクリレー
ト、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エ
チルへキシルアクリレート、メトキシメチルアクリレー
ト、エトキシエチルアクリレート、シアノエチルアクリ
レート、シアノブチルアクリレートなどのアクリル酸エ
ステルの１種以上の共重合体ゴム、これらのアクリル酸
エステルの１種以上と、これと共重合可能なアクリル酸
、モノメチルマレエート、マレイン酸、メタクリル酸、
ビニルグリ７ジルエーテル、アリルグリシジルエーテル
、メタリルグリシジルエーテル、アクリル酸グリ７ジル
、メタクリル酸グリシジル、ビニルアセｆ−）、エチレ
ン、プロピレンナトノエチレン系不飽和単量体の１種以
上との共重合体などのアクリル酸エステル含有重合体で
ある。

本発明で使用する重合体の具体簿例としては、ポリブタ
ジェン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジェン共重合
体（ランダム及びブロック）、スチレン−イソプレン共
重合体（ランダム及びブロック）、ブタジェン−アクリ
ロニトリル共重合体、イソプレン−ブタジェン−アクリ
ロニトリル共重合体、イソプレン−アクリロニトリル共
重合体、ブタジェン−エチレン　　　　　　　　　共重
合体などの共役ジエン単位部分を水素化したもの：ロニ
トリル共重合体など、及びこれらを水素化したもの；プ
チルアクリレートーエトキシエチルアクリレートービニ
ルクａａアセテート−アクリロニトリル共重合体、プチ
ルアクリレートーエトキシエチルアクリレートービニル
ノルポーネンーアクリロニトリル共重合体、ブチルアク
リレート−エチルアクリレート−グリシジルエーテル共
重合体、エチルアクリレート−ブチルアクリレート−ア
クリル酸共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重
合体、エチレン−メチルアクリレート−モノメチルマレ
エート共重合体、エチレン−メチルアクリレート−ビニ
ルアセテート共重合体などが挙げられる。これらの重合
体は通常の重合手法及び通常の水素化方法を用−ること
により得られるが、その製造方法は特に限定されないこ
とは言うまでもない。これらの重合体の使用量はエポキ
シ樹脂１００重量部当り１〜５０重量部である。

１重量部未満では耐クラツク性は改善されず、又５０Ｊ
！量部を趨えると成形時における流動性、耐湿性及び耐
はんだ衝撃性などが低下する。好ましくは１５〜３０重
量部である＠ 本発明においては前記の液状重合体とともに、高分子量
の合成ゴム粉末を使用することにより更に良好な改善効
果が得られる。合成ゴム粉末としては特に限定されない
が、耐熱性、耐湿性を考慮するとヨウ素価が１２０以下
のジエン系ゴム重合体、ヨウ素価が１２０以下のアクリ
ルゴム、シリコンゴムなどの粉末が好ましい例として挙
げられるＯ 本発明で使用されるエポキシ樹脂は、特に限定されず、
公知のエポキシ化合物が広（使用できる。

例エバ、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦルゾル７
ノール、フェノールノボラック、クレゾールノボラック
などのフェノール類のグリシジルｘ　−ｆル、ブタンジ
オール、ポリエチレンクリコール、ポリプロピレングリ
フールなどのアルコール類のグリシジルエーテル、フタ
ル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸などのカル
ボン酸類のグリシジルエステル、・アニリン、イソシア
ヌール酸などの窒素原子に結合した活性水素をグリシジ
ル基で置換したものなどのグリフジル型（メチルグリシ
ジル型も含む〕エポキシ樹脂、分子内のオレフィン結合
を過酸等でエポキシ化して得られるビニルシクロヘキセ
ンジエポキシド、４４−エポキシシクロヘキシルメチル
−３，４−エボキシシｌａヘキサンカルボキシレート、
２−（４４−４ボキシ）シクロヘキシル−５，５−スピ
ロ（Ｌ４−エポキシ）フクロヘキサン−ｍ−ジオキサン
などのいわゆる脂環型エポキシドなどが用いられる。

また、硬化剤としては公知のエポキシ樹脂用硬化剤を用
いることができる。例えば、無水マレイン酸、無水フタ
ル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水へキサヒトミフ
タル酸、無水エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、無
水メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、無水メ
チルテトラヒドロフタル酸、テトラクロロ無水フタル酸
、無水エンドジクロロメチレンテトラクロロフタル酸、
テトラブロモ無水フタル酸、無水トリメリット酸、シク
ロペンタンテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノン
テトラカルボン酸二無水物、ピロメリツ）［二無水物な
どのいわゆる酸無水物硬化剤、ジアミノジフェニルメタ
ン、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニル
スルホン、ベンジジン、ジアニシジン、フェニレンジア
ミン、メチレンビス（Ｏ−クロロアニリン）、５．３’
−ジカルボギシルペンジジン、４３′−ジカルボキシル
ジアミノジフェニルメタンなどの芳香族アミン、フェノ
ールノボラック、クレゾールノボラックや、フェノール
、クレゾール等とパラキシリレンジメトキサイドとの結
合物、フェノール、クレゾール等とジフェニルエーテル
、ホルムアルデヒドとの縮合物などの多価フェノール性
水酸基を有するいわゆるフェノール系硬化剤などがある
。更に、エポキシ樹脂と反応してオキサゾリドン環を生
成して硬化すると共に、それ自身が３を化してポリマー
化するインシアネート類、例えばトリレンジイソシアネ
ート、ジフェニルメタンジイソシアネート、水素化ジフ
ェニルメタンジイソシアネート、ヘキサン−１，６−ジ
イソシアネート、ナフタリンジイソシアネート、ポリメ
チレンポリフェニレンポリイソシアネート、及び上記イ
ソシアネートの２社化ないし３量化したものなどがある
。また、ジアミノジフェニルメタン、ポリメチレンポリ
フェニレンポリアミンなどのアミンと無水マレイン酸か
ら合成されるマレイミド類も、それ自身重合することは
もちろん、分子中に残存するアミド酸にエポキシ樹脂が
反応して硬化するものであり、エポキシ樹脂の硬化剤と
して用いることができる０ま九、上記マレイミド類とポ
リアミンの付加物も、エポキシ樹脂の硬化剤として用い
ることができる◎硬化促進剤としては、エポキシ樹脂用
として有用な公知のものはすべて使用できる０例えば硬
化剤がフェノール系硬化剤の場合、脂肪族あるいは芳香
族第２級ないし第３級アミンやイミダシリン類、°イミ
ダゾール類などの含窒素へテロ環化合物などがあけられ
、特にテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、
テトラ置換アルソニウム・テトラ置換ボレート、テトラ
置換アンモニウム・テトラ置換ボレート、各種イミダゾ
ール化合物のボレート及びジメチルアミノエタノールと
酸無水物との反応生成物を使用するのが好ましい。また
これらは２種以上併用してもよい。

また、本発明のエポキシ樹脂組成物には、トランジスタ
、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体封止成形品をトランスファ成
形するために充てん剤、特に無機光てん剤を配合するこ
とが好ましい。無機光てん剤としては、例えば炭酸カル
シウム、シリカ粉、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸カルシ
ウム、石英ガラス粉、タルク、クレー、マイカ、ガラス
繊維粉などが有用であり、これらは、必要に応じて２種
以上併用してもよい。また、その他の添加剤として、離
型剤、着色剤、表面カップリング剤、難燃助剤などを配
合してもよい。

本発明のエポキシ樹脂組成物を成形材料に調製するに当
っては、公知の方法に従えばよ（、例えば固状の成分材
料をそれぞれ粉砕し、次いで所望の割合で十分に混合す
る◎混合には、ミキクングロール機、ニーダ−、リボン
ミキサー、ボールミルなど慣用の混合機械を使用でき得
られた混合物は、そのままトランスファ成形に適用でき
る。

（実施例） 以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する
。なお、実施例中の部及び慢はとくに断シのないかぎり
重量基準である。

実施例１ 改質剤として粘度が３万ｃｐｓでヨウ素価が２５の液状
アクリロニトリル−ブタジェン共重合体（以下ＮＢＲと
略す）を□使用し、下記の配合処方に従って、各成分を
１０インチのミキシングミールで７０〜８０℃、７分間
混練し、エポキシ樹脂組成物を調製した。

エポキシ樹脂（エポキシ当量２２０．　ＫＯＣＮ　ｉ０
２日本化薬社製）　　　　１００部 フェノールノボラック樹脂（平均分子量８００）　　　
５０＃２−ウンデフルイミダゾール　　　　　　　　　
　　５〃カルナバワツクス　　　　　　　　　　　　　
　　　３〃石英ガラス粉　　　　　　　　　　　　　４
１０〃γ−グリシドキシフロピルトリメトキシシラン（
Ａ−１８７日本ユニカー社製） 三酸化アンチモン　　　　　　　　　　　　　　　　５
＃テカフロムジフエニルエーテル　　　　　　　　　１
０　＃カーボンブラック　　　　　　　　　　　　　　
　　３〃改質剤　　　　　　　　１〜８０＃ 次に得られ友組成物を１７５℃、　　６　Ｑ　ｋｇ／＋
が２．５分の成形条件で成形し、樹脂封止型半導体と〜
　　　して、高温バイアス特性評価用工Ｃ９耐クラック
性評価用ＩＣ及び耐湿性評価用工Ｃを得、高温バイアス
特性、耐クラツク性、耐湿性、体積固有抵抗、曲げ弾性
率、ガラス転移温度（Ｔｇ）などの諸特性を測定した。

その結果を第１表に比較例と共に示した。

尚、試験法は下記の通りである。

１１１　　スパイラルフロー（ｐ４：　ＫＭＭ工規格に
準じた金型を使用し成形温度１７５℃成形圧カフ０穆／
ａｌ　”で測定。

（２）　　体積固有抵抗（（１−ｃｓ＋）：　ＩＩＳ　
Ｋ−６９ｔｌに準じた試験片（１００１１１１６，）ｔ
−作成し測定。

（３）　　ガラス転移点Ｔｇ（切：　Ａ８ＴＭ　］）−
６９６の測定法により線膨張率の屈曲点から測定。

（４）弾性率（ｋｇ／履”）：Ｊより’Ｅ、−６９１１
　　に準じ友曲げ試験片（１０層×８０履Ｘ４ｍ）　　
を作成し測定。

（５）　　高温バイアス特性ニアルミニウム模屓素子を
１６ビンのＩＣフレームに取付ケた後、トランスファ成
形によシ封止し、１５０℃、３０Ｖ印加し、時間の経過
と不良発生状況により調べた。

（６）　耐クラツク性 ■　耐熱筒本性＝１７５℃、６０穆／ｌｘ”、　２．５
分で成形した横置素子を取付けた小形薄形ＩＣ成形品を
使用し、−６５”０１５分。

＋１５５°Ｃ１５分（フロリナート液浸せき）を１サイ
クルとした試験条件で熱衝撃試験ｉ　１０００サイクル
行い、そのときのり２ツク発生数により調べた。

■　耐はんだ衝撃性：１７５℃、　　６０　ｋｇ／ｃｓ
＋’　。

ｚｓ分で成形し次模漠素子を取付は友小型薄形工Ｃ成形
品を使用し、８５℃×８５％ＲＨに制御された恒温恒湿
槽内に４０時時間数置し吸湿処理した後、２６０℃又は
２８５℃のはんだ浴槽に１０秒間浸せきし、そのときの
クラック発生数により調べた。

（７）　　耐湿性ニアルミニウム模擬素子を１６ビンの
工Ｃフレームに取付けた後トランスファ成形により封止
し、１２１℃、２気圧の水蒸気中に放置し時間の経過と
アルミニウム腐食による不良の発生状況により調べ皮。

実施例２ 結合アクリロニトリル量３工０重ｊｔ慢の液状ＮＢＲ（
粘度１０万ｃｐｅ、ヨウ素価２６０）を常法に従って部
分水素化してヨウ素価１５０〜２５の５種類の液状水素
化ＮＢＲを調製した０又、通常の乳化重合によりブタジ
ェン／ブチルアクリレート／アクリロニトリル（６１１
５／３４重量％）の液状三元共重合体〔粘度１０万ａｐ
ｅ、ヨウ素価２３５、ＮＢＢＲ（Ｉ）と略す〕ｔ−調製
し、これを部分水素化しヨウ素価を６５とし２　ＣＮＢ
ＢＲ（ＩＩ）　）。

これらの重合体を改質剤として２５重量部使用する以外
は全て同じ条件で実施例１を繰返し、第２表に示す結果
を得た。

実施例３ 結合アク＋７　ｅ＋　ニドＩＪル量３３重量％の液状Ｎ
ＢＲｉ常法に従い製造し友後、部分水素化しヨウ素価が
２５で、粘度が５，０００〜１５０万ｃｐｓの６種類の
液状水素化ＮＢＲｔ−調裏した。

結合アクリロニトリルミ１３＆０重童チの固形のアクリ
ロニトリル−ブタジェン共重合ゴム（日本ゼオン社製　
１（ｉｐｏｌ　１０４２．ヨウ素価２６０）を常法に従
って部分水素化してヨウ素価２５の水素化物を調製した
。

これらの重合体を改質剤として２５重責部使用する以外
は全て同じ条件で実施例１を繰返し、第３表に示す結果
を得た。

実施例４ 実施例１で用い九と同じ液状Ｎ　Ｂ　Ｒ［Ａ］　１５重
量部と、実施例３で用いたと同じアクリロニトリル−ブ
タジェン共重合ゴムの部分水素化物の粉末〔８３１５重
量部又は市販のアクリルゴム（日本ゼオン社↓　Ｎ１ｐ
ｏｌ　ＡＲ３２）　を部分水嵩化して得られたヨウ素価
２５の水素化アクリルゴム粉末〔Ｃ〕１５Ｍ量部又は、
市販のシリコンゴム粉末１：Ｄ〕（トーン・７リコ一ン
社製ＡＭ４９−２９０）１５重量部を使用する以外は全
て同じ条件で実施例１を繰シ返し、第４表に示す結果を
得た。

第４表 特許出願人　　日本ゼオン株式会社 手続補正書（自発） 昭和６０年４月２５日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エポキシ樹脂、硬化剤、充てん剤及び改質剤を含有す
   るエポキシ樹脂組成物において、改質剤として粘度が１
   ００万ｃｐｅ以下でヨウ素価が１２０以下の液状ジエン
   系重合体及び／又は液状アクリル重合体をエポキシ樹脂
   １００重量部当り１〜５０重量部使用することを特徴と
   する半導体封止用エポキシ樹脂組成物。