JPS6134018A - 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】 〔技術分野〕 この発明は、王として、紙基材エポキシ基板（積層板）
上に実装されるＩＣなどの半導体チップの封正に用いら
れるのに適した封止用エポキシ樹脂組成物に関するもの
である。

〔背景技術〕

近年のエレクトロニクスの急激な発展に伴−１半導体素
子封止用の樹脂について要求される信頼性も厳しくなっ
ており、低圧トランスファモールド品に対する信頼性向
上１に耐湿信頼性向上）のための努力が続けられてきた
。

一方、半導体素子は、個別にパッケージされて回路素子
として使われているものも多いが、ノ・イブリッドＩＣ
，ナツプオンボードと呼ばれる、回路基板に半導体のチ
ップが取り付けられるような使用法が、少量多品種対応
、薄膜化のために増加する傾向にある。特に、ガラス−
エポキシ積層板を基板に用いてＩＣを実装す３方法は、
民生用、中でも時計、カメラ用を中心に一般化している
・さらに最近では、低コスト化、連続生産性によるメリ
ットから、このガラス−エポキシ積層板に代えて、紙基
材エポキシ積層板（以下、紙−エポキシ基鈑という）を
基板に用いる方法が考案されている。紙基材の場合は、
パンチングが可能であり、小型部品をいくつも並べて連
続生産することが比較的容易である。

セラミック基板、ガラス−エポキシ基板１紙−エポキシ
基板などに実装されたＩＣは、その信頼性を確保するた
め、通常、エポキシ樹脂で封止される。このような封止
は、成形材料となる樹脂組酸物を冷開成形して所定形状
のペレットとしたのち、これを溶融加熱によって硬化さ
せたり、ｌ液性または２液性の樹脂をディスペンサで定
量吐出したりして行っている。

このように封止されることにより、ＩＣ，トランジスタ
などの半導体チップは、その耐湿信頼性。

耐熱衝撃性が確保されている。ところが、セラミック基
板、ガラス−エポキシ基板上のチップの封止には、比較
的信頼性の高い樹脂組成物が知られているのに対して、
紙−エポキシ基板では、良好な封止材料となる樹脂組成
物が知られていない。

その理由としては、つぎのことがあげられる。第１図の
、基板上に取付けた半導体チップを封止したものを示す
断面図において、封止材ｌと基板２の界面Ａおよび封止
材ｌと半導体チップ３の界面Ｂの両方について、使用時
、評価試験時に高い密着性が要求される。基板が、セラ
ミック基板、ガラス−エポキシ基板であれば、それらの
線膨張係数が半導体チップの線膨張係数と同じくらい小
さく、界面Ａと界面Ｂとはほぼ同じような性質を有して
おり、封止材料の低線膨張化、低硬化収縮化により、比
較的容易に密着性を出すことが可能である。

この上う彦低線膨張化、低硬化収縮化をはかるため、従
来は、充填材を封止用樹脂組成物全組成中に６０〜７０
　ｖｏｌ　％となるように配合されていた。

仁れに対し、紙−エポキシ基板であれば、界面Ａｔ；ｔ
、紙−エポキシ基板と硬化物（封止材）との界面であり
、界面Ｂｒｉ、シリコンベースの半導体チップと硬化物
との界面であり、界面Ａ、Ｂは性質が異なる。紙−エポ
キシ基板は、線膨張係数が３Ｘ　１０　’　〜４Ｘｌ　
Ｏ’　［ｄｅｇ−１］とセラミック基板、カラス−エポ
キシ基板よりも大きいうえに、封止材の硬化時、使用時
、評価試験時の熱履歴により収縮が起こるという性質が
ある。すなわち、界面Ａでは、適当な大きさの硬化収縮
と線膨張係数を持った硬化物が適するのに対して、界面
Ｂでは、セラミック基板やガラス−エポキシ基板のとき
と同様に、低硬化収縮、低線膨張の硬化物でないと密着
性が確保されない。

このため、従来のように封止用樹脂組成物に充填材を配
合しているだけでは、前記のような性能をもたせること
ができなかった。

〔発明の目的〕

この発明は、以上のことに鑑み、紙−エポキシ基板上に
実装するＩＣなどの半導体チップを封止する信頼性の高
い材料を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

この発明は、上記の目的を達成するために、充填材を全
組成中３５〜４０　ｖｏｌ　４含み、エポキシ樹脂１０
０重量部に対して、１０〜６０重量部の末端カルボキシ
ル液状アクリロニトリル−ブタジエン共重合体を含む封
止用熱硬化性エポキシ樹脂組成物をその要旨としている
。以Ｆ１　この発明について詳１−７〈説明する。

充填材の含量は、樹脂組成物全組成中３５〜４０ｖｏｌ
　％とすることが必要である。これによって、樹脂の線
膨張係数が１紙−エポキシ基板のそれに近似するように
なり、前記界面Ａでの密着性、すなわち紙−エポキシ基
板との密着性が確保できる材料となる。充填材の含量が
４０　ｖｏｌ　４を超えると、封止材の線膨張や硬化収
縮が小さくなりすぎ紙−エポキシ基板との密着性が悪く
なる。充填材としては、高純度で得ら几る、結晶ブリ力
、浴融シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウムなどが用
いられる。

熱硬化性エポキシ樹１旨は、液状、粉状、ペレット状な
ど形態は問わない。その形態に応じて、ビスフェノール
型エポキシ、ノボラック型エポキシ。

クレゾールノボラック型エポキシ、脂環式エポキシなど
を樹脂として用いることができる。硬化剤・とじては、
アミン類、酸無水物類、−１ミダゾール類、ジシアンジ
アミド、ヒドラジド化合物、アミンイミド化合物、ポリ
アミド類などを用いることができる。必要なら、イミダ
ゾール類、ＶＪ三級アミンなどの硬化促進剤や滑剤、希
釈剤、カップリング剤、顔料、界面活性剤その他の添加
剤を用いてもよい。

末端カルボキシル液状アクリロニトリル−ブタジエン共
重合体（以下、ＣＴＢＮと表示する）Ｆｉ、エボキン樹
脂１００重量部に対してｌＯ〜６０重量部含まれるよう
にする必要がある。これは、前記界面Ｂ１すなわち半導
体チップとの界面において、ＣＴＢＮの添加による封止
材の応力分散、低ヤング率化で、膨張、収縮時に密着性
確保が可能であるためと考えられる。ＣＴＢＮの含量が
１０重量部より少ないと前記効果がみられないし、６０
重量部よりも多いと硬化物がゴム状となり、ガラス転移
点が低下（すなわち耐熱性が低下）するのでよくない。

単なるＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタ、　ジエンゴム
）、すなわち、末端にカルボキシル基を有しないＮＢＲ
では、Ｔｇ　（ガラス転移点）も低下してしまい、耐熱
性の点から見て不適当である。

アクリロニトリルを共重合させることによって、エポキ
シｍ脂との相溶性が増那しており、一般的には、アクリ
ロニトリル含有量は、重合体中の５〜４０係が好ましｔ
、−＝、ＣＴＢＮは、エポキシ樹月旨との分散性から室
温で液状であることが好ましい。

その他、基板としては、紙−エポキシ基板であれば特に
限定されない、エツチングＣｕをそのままパターンとし
て用いる場合もあるし、その場合には、ソルダーレジス
トも塗布されている部分があってもかまわない。また、
ＣｕパターンをＡｕその他の金属メッキを施している場
合もこの兄明の樹脂組成物が封止材料としてそのま１使
える。

以下、実施例および比較例を７・六す。

（実施例１） エポキシ樹脂（シェル化学（株）　製：エビコート８２
８）１００重量部に対して、アジピン酸ジヒドラジドを
１７重量部、イミダゾール１　ｏ、　３重量部配合し、
３本ロールを用いて均一に分散したのち、カップリング
剤としてエポキシシランＡ−１８７（日本ユニカー（株
）製）を０．５重量部およびＣＴＢＮ（グツドリッチ社
ｌｌｌ：　１３００Ｘ８）、充填材として溶融シリカ（
電気化学（株）ｇ：Ｆ−９ｏ）ｉそれぞれ第１表に示す
ような割合で配合し、３本ロールで混練し液状封止材料
を得た・この封止材料を用いて、紙−エポキシ積層板（
松下電工（株）製：　Ｒ−１７２０＞　　上に実装した
ＩＣをディスペンサを使って封止し、１６０℃で３時間
加熱硬化させ封止物を得た。

（実施例２，３および比較例１〜４） 実施例１の組成物において、ＣＴＢＮおよび浴融シリカ
をそれぞれ第１表に示すような割合で配合して、実施例
１と同様にして液状封止材料を得た。

実施例２．３および比較例１〜４の封止材料をそれぞれ
用いて、紙−エポキシ基板（松下電工ζ株）製：　Ｒ−
１７２０）上に実装したＩＣをディスペンサを使って封
止し、１６０’Ｃで３時間加熱硬化させ封止物を得た。

各例５０個ずつの封止物について、１３３℃。

３気圧でのプレッシャークツカーＫｍ　（ｐｒｅｓｓｕ
ｒｅｃｏｏｋｅｒ　ｔｅｓｔ　ｓ以下ＰＣＴと略す）を
行い、１０時間ごとに特性をチェックし、不良率が１０
４になる時間を調べた。また、各例九ついて封止物を１
０個ずつとり、気相−５５℃、３０分−１００’ｃ。

３０分の熱衝撃試験を５０サイクル行って特性をチェッ
クした。結果を第１表に併せて示す。

（実施例４） エポキシ樹脂（シェル化’？−（株）＠ｌｌ：エビコー
ト１００７）７０重量部、エポキシ樹脂（シェル化学（
株）　製：エビコート８２ｇ）３０重量部、イミダゾー
ル化合物（四国化成０株）Ｒ１：　２Ｅ４ＭＺ−ＯＫ）
４重量部、カップリング剤としてエポキシシランＡ−ｉ
８７（日本ユニカーＣ株）製）を０．５重量部。

および、　ＣＴＢＮ　（グツトリッチ社製：　１３００
Ｘ８）。

アルミナ（住人アルミｃ株）製：ＡＣ−３１）をそれぞ
れ第１表に示すような割合で配合し、Ｏ−ルで加熱溶融
したのち粉砕し、冷間成形して所定形状にベレット化し
た。これを用いて実施例１と同様にして封止物を得た。

ただし、このときの硬化条件は、１５０℃９２時間＋１
２０℃、１６時間とした。

（実施例５，６および比較例５） 実施例４の組成物において、ＣＴＢＮおよびアルミナを
それぞれ第１表に示すような割合で配合して、実施例４
と同様りこしてペレット状封止材料を得た。

実施例５，６および比較例５の封止材料をそれぞれ用い
て、実施例４と同様にして、封止物を得た。硬化条件も
実施例４と同様であった。

実施例４−６および比較例５で得られた封止物について
上記と同様に試験を行った。結果を第１表に併せて示す
・ （以　下　余　白） 第１表に見るように、ＣＴＢＮの添加により前記界面Ｂ
（第１図参照）の密着性が増加し、耐湿信頼性を示すＰ
ＣＴ結来が良好になっている。ＣＴＢＮの含有量が樹脂
１００重量部に対し６０重量部を超えるとＴｇが低下し
、耐熱性が低下している。また、−充填材の含有量を調
節することにより、前記界面Ａ（第１図参照）の密着性
が増加し、熱衝撃性にも優れた封止材となっている。

〔発明の効果〕

この発明の対土用樹脂組成物は、充填材含有量が調節さ
れているので、紙−エポキシ基板に用いれば、その基板
との密着性が増加し、熱衝撃性にも優れた封止物が得ら
れ、また、この発明の封止用樹脂は、ＣＴＢＮを含有し
ているため、半導体チップとの密着性も良好で耐湿信頼
性も優れた封止物が得られる・

【図面の簡単な説明】

第１図は、封止物の断面図である。 ｌ・・・封止材　２・・・基板　３・・・半導体テップ
　Ａ・・・封止材°と基板との界面　Ｂ・・・封止材と
半導体チップとの界面 代理人　弁理士　松　本　武　彦 第１図 零ト糸六ネ甫正書（自発） 昭和５９年１１月　１日 ２、発明の名称 封止用エポキシ樹脂組成物 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 柱　　　所　　　　大阪府門真市大字門真１０４８番地
名　称（５８３）松下電工株式会社 代表者　　　　代表取締役　小　林　　郁４４代理人 な　　　　し ６、補正の対象 明細書 ７、　補正の内容 （１）明細書第４頁第１３行にｒ３Ｘ１０−６〜４Ｘ１
０’Ｊとあるを、ｒ３Ｘ１０−５〜４Ｘ１０−５」と訂
正する。 （２）明細書第１０頁第５行にｒ２Ｅ４ＭＺ−ＯＫゴと
あるを、ｒ２Ｅ４ＭＺ−ＡＪと訂正する。 （３）明細書第１０頁第９行にｒＡＣ−３１Ｊとあるを
、ｒＡＬ−３１ｊと訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）充填材を全組成中３５〜４０ｖｏｌ％含み、エポ
   キシ樹脂１００重量部に対して、１０〜６０重量部の末
   端カルボキシル液状アクリロニトリル−ブタジエン共重
   合体を含む封止用熱硬化性エポキシ樹脂組成物。