JPS6178823A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物に関し、
さらに詳しくは、半導体装置封止用材料として極めて良
好な耐湿性及び耐熱衝撃性を有する半導体装置封止用エ
ポキシ樹脂組成物に関する。

（発明の技術的背景とその問題点〕 エポキシ樹脂組成物は、集積回路（ＩＣ）、大規模集積
回路（ＬＳＩ）、）ランシスター、ダイオードなどの半
導体素子や電子回路、あるいはその他の部品を封止する
用途に多用されている。

このような電子部品の封正に使用されるエポキシ樹脂組
成物には、半導体装置などの大型化あるいは高密度化に
伴い、高い信頼性が要求されている。特に、信頼性の中
でも耐湿性及び耐熱衝撃性の改良が強く望まれている。

そこで、樹脂封止型半導体装置の耐湿性及び耐熱ｉｈ撃
性を改良するために、エポキシ樹脂組成物について様々
な研究・開発が進められた結果、次のようないくつかの
提案がなされている。

第１に、エポキシ樹脂組成物としては、装置内部の金属
、特にアルミニウム配線の腐食を防止するために、キノ
ン化合物などの防食剤を配合して成るものが提案されて
いる。しかしながら、この提案の組成物では、耐湿性の
向上が十分でなく、最近の高度に微細化された素子に対
しては、要求される耐湿性を十分満足できない。

第２に、耐熱（ｈ撃性能を向上させるため、フィラーを
高充虜化することなどが検討されているが、成形性、特
に成形時の溶融粘度を高めるために、封止用途には好ま
しくない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した欠点の解消にあり、（封脂封
止された半導体装置が極めて良好な耐湿性及び耐熱衝撃
性を有する半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明者らは、エポキシ樹脂組成物を用いて封止された
樹脂封止型半導体装置の耐湿性及び耐熱（ｔ１撃性を改
善すべく鋭意研究を重ねた結果、アルコキシシランで処
理された酸化アンチモンとハロゲン化エポキシ樹脂を配
合して成るエポキシ樹脂組成物が半導体装置の封止用樹
脂として従来のものの有する外燃性をｔｉなうことなく
、極めて良好な耐湿性及び耐熱衝撃性を与えることを見
い出し、本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明の半導体装置封止用エポキシ樹脂組成
物は、 （ａ）１分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有する
エポキシ樹脂　　　　　８〜２５重量％（ｂ）１分子中
に少なくとも２個のエポキシ基を有するハロゲン化エポ
キシ樹脂 １〜８重量％ （ｃ）フェノールノポラ・ツク樹 ５〜１５重量％ （ｄ）アルコキシシランで処理された酸化アンチモン　
　　　　　　　　　　　０．２〜５重量％（ｅ）シリカ
粉末　　　　　６０〜８５重量％から成ることを特徴と
するものである。

本発明の（ａ）成分としてのエポキシ樹脂は１分子中に
２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であればい
かなるものであってもよ（、例えばビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシｆｉｌ
脂、タレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポ
キシ樹脂が挙げられる。これらのエポキシ樹脂の中でも
、エポキシ当量が２２０以下でかつ軟化点が１００℃以
下のもので好適にはＮａ、Ｃ１その他の不純物をできう
る限り除いたものが好ましい。エポキシ当量が２２０を
超えると架橋密度が小さくなり充分な耐熱性や強度が得
られず、また軟化点が１００℃より高くなると流れ性が
悪くなって成形性が劣り、これら欠点は結果的に半導体
装置の耐湿特性の低下にもつながるものである。

この（ａ）成分の配合割合が８重量％未満の場合には、
十分な耐湿性が得られない。また、２５ｆｆｉｆｆ１％
を超える場合には十分な成形性が得られない。好ましく
は１３〜２０重量％である。

本発明の（ｂ）成分としてのハロゲン化エポキシ樹脂は
１分子中に少な（とも２　ＩＩＩのエポキシ基を有する
ものであればいかなるものであってもよく、例えば、ブ
ロム化ビスフェノールＡ型エポキシ１Ｍ脂、ブロム化フ
ェノールノボラノクエボキシ樹脂なと′があり、ビスフ
ェノールタイプはブロムの含有量が１４〜４８．またフ
ェノールノポラノクエボキシでは、３５〜３７％程度の
Ｂｒを含有している難燃樹脂が入手でき、これらの中か
ら最良の材料を選べば良い。これらの樹脂の中でも、ブ
ロム化エポキシノボラック樹脂とブロム化ビスフェノー
ルＡタイプの樹脂が反応性が良好なため好適である。

この（ｂ）成分の配合割合が１重量％未満の場合には難
燃性が得られず、８重量％を超える場合には成形性が劣
化する。好ましくは３〜６重量％である。

本発明の（ｃ）成分としてのフェノールノボラック樹脂
は（ａ）成分のエポキシ樹脂の硬化剤として作”用する
ものであり、例えば、フェノール、クレゾール、キシレ
ノール、クウルフェノール、フェニルフェノール、ビス
フェノールなどの一種または二種以上の混合物とホルム
アルデヒドないしパラホルムアルデヒドとを酸、塩基ま
たは中性塩などを触媒として反応させて得られるもので
ある。この反応物は半導体素子に悪影響を与える未反応
のモノマーやＣｌイオンができるだけ除かれていること
が望ましい。

この（ｃ）成分の配合割合が５重量％未滴の場合には十
分な成形性が得られず、１５重量％を超える場合には素
子を封止した場合に耐湿性が劣化する。好ましくは７〜
１２重量％である。

本発明の（ｄ）成分としてのアルコキシシラン処理され
た酸化アンチモンは、表面が疎水性の有機分子でおおわ
れているため、エポキシ樹脂組成物に適用した場合、封
止樹脂に水分が侵入して、封止用樹脂が素子の発熱など
によって温度が上昇しても、ハロゲン化エポキシ樹脂の
ハロゲン原子との反応や、他の不純物との接触を防止す
る作用をするものと予想し、本発明に至ったものである
。

アルコキシシランは少なくとも１個の疎水性基を有する
ものであればいかなるものであってもよく、例えば、メ
チルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、
ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジェトキシシラン
、トリメチルメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラ
ン、ヘキシルトリメトキシシラン、フェニルジメチルエ
トキシシラン、フェニルジエチルメトキシシラン、トリ
フェニルメトキシシラン、フェニルトリペントキシシラ
ンが挙げられる。これらの中でも、フェニルトリエトキ
シシランまたはメチルトリメトキシシランが好ましい。

酸化アンチモンは普通に知られているものであって、粉
末状のものであればいかなるものであってもよく、例え
ば、二酸化ニアンチモン、四酸化ニアンチモン、五酸化
ニアンチモンや以上三種のアンチモンを組み合わせて得
られる１３酸化６アンチモンなども使用できる。これら
の中でも、三酸化ニアンチモン粉末や四酸化ニアンチモ
ン粉末が好ましい。

この処理に使用されるアルコキシシランは酸化アンチモ
ン１００重量部に対して、通常、０．０１〜１０重量部
で、好ましくは０．１〜５．０重量部で使用される。こ
の処理に使用されるアルコキシシランの割合が０．０１
重量％未溝の場合には充分な耐湿性、耐熱衝撃性能を発
揮できず、１０重量％を超える場合には成形品表面にに
じみなどが発生することがある。

かかるアルコキシシランによる酸化アンチモンの処理は
、通常、水の存在下で酸化アンチモンとアルコキシシラ
ンとを接触せしめ、乾燥させれば良く、例えば（ａ）Ｖ
型ブレンダーに酸化アンチモンを入れて攪拌し乍らアル
コキシシラン水溶液（又は水−有機溶媒溶液）を空気も
しくはＮ２ガス等で噴霧させながら処理したあと乾燥さ
せる方法；　　（ｂ）酸化アンチモンを水に又は有機溶
剤に分散させ、スラリー状態にしたあとアルコキシシラ
ンの水溶液及び／又は有機溶剤を添加して攪拌後静止し
酸化アンチモンを沈降分離して乾燥させる方法；　（ｃ
）加熱炉からでてきた高温の酸化アンチモンにアルコキ
シシラン水溶液及び／又は有機溶剤液をスプレー処理す
る方法等があげられるが、必ずしもこれらの方法に限定
されるものではない。

この（ｄ）成分の配合割合が０．２重量％未溝の場合に
は多量の難燃エポキシ樹脂を加えないと十分な難燃性が
得られないため、エポキシ樹脂組成物に高い耐湿性を付
与できない。５重量％を超える場合にも上記同様耐湿性
が不十分となる。好ましくは１．５〜３重量％である。

本発明の（ｅ）の成分としてのシリカ粉末は、封止材料
の熱膨張係数を小さくして封止樹脂とリードフレームな
どとの剥がれ現象を防止し以って耐湿性を向上させるた
めのものである。この具体例としては、溶融シリカ粉末
、結晶性シリカ粉末が挙げられるが、粒径が大き過ぎれ
ば配線などに悪影響を及ぼすために、通常、平均粒径が
２〜１０μのものが使用され、好ましくは熔融シリカ粉
末である。

この（ｅ）成分の配合割合が６０重量％未鳩の場合には
成形品の熱膨張係数が大きくなり耐熱（ｈ撃性能が劣化
する。また８５重量％を超える場合には成形時の十分な
流れが得られない。好ましくは６８〜７６重量％である
。

この発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、以上
の（ａ）〜（ｅ）成分のほか、一般に各種アミン、トリ
フェニルフォスフインやその誘導体、イミダゾール類な
どの硬化促進剤やカルナバワックス、モンクンワノクス
、ステアリン酸などの離型剤が用いられる。硬化促進剤
および離型剤の使用量はそれぞれ組成物全体の０．１〜
１．０重量％程度である。また、必要に応じて顔料、シ
ランカップリング剤、変性剤などの公知の添加剤を配合
しても差支えない。

この発明においては、上述の如き各種の成分を加熱ロー
ルもしくは押出機によって熔融混練するか、あるいは各
成分を微粉砕したのち混合するなどの任意の手段で混練
ないし混合することにより、目的とする半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物とするが、この組成物は一般的には粉
末状又はタブレットとして使用に供される。

以下において、実施例及び比較例を掲げ、本発明をさら
に詳しく説明する。

一乍　１〜５、　１１　び２ エポキシ当Ｎ２Ｏ５、軟化点７４℃のオルトクレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂（（ＥＯＣＮ−１０２３日本
化薬製）以下、エポキシ樹脂Ａという）、エポキシ当量
２７０で臭素を３０重量％含むノボラック型エポキシ樹
脂（（ＢＲＥＮ−３日本化薬製）以下、エポキシ樹脂Ｂ
という）、エポキシ当量４５０で臭素を２０重量％含む
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（（アラルダイト８０
１１　　チバ社製）以下、エポキシ樹脂Ｃという）、フ
ェノール当ｆｆ１１０５のフェノールノボラック樹脂、
（ＯＴＭ−００８昭和ユニオン合成製）フェニルトリメ
トキシシラン（処理剤Ａ）、メチルトリエトキシシラン
（処理剤Ｂ）、三酸化ニアンチモン（粉末、ｔｌ！燃助
剤Ａ）、五酸化ニアンチモン（粉末、＃ｌ燃助剤Ｂ）、
熔融シリカ粉末、さらに、２−メチルイミダゾール（促
進剤Ａ）、トリフェニルホスフィン（促進剤Ｂ）、カル
ナウバワックス（離型剤）、シランカップリング剤（Ａ
−１８７ＵＣＣ社！！りカーボンブラックを用いて、下
記の第１表に示される配合割合（重量％）で比較例を含
め７種の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。

なお、酸化アンチモンのアルコキシシラン処理は、前記
Ｖ型ブレラダー法（ａ）を採用した。

上記組成物の調製は、まず充てん剤、難燃剤、（アルコ
キシシラン処理した酸化アンチモンで、表面処理量につ
いては、重量の測定や分析等で測定ずみ。なお第１表の
処理剤の量は最終の全組成中に配合されるアルコキシシ
ランの重量％を表示した。）カーボンブランクおよび硬
化促進剤を混合したのちカップリング剤を加えて混合し
、さらに残りの成分（粉砕したもの）を加え、７０〜９
０゛Ｃの加熱ロールで混練し、冷却後粉砕する方法で行
なった。

第１表 上記の各組成物を用いて低圧トランスファー成形法によ
りＭ　ＯＳ型ＩＣ素子を樹脂封止し、得られた樹脂封止
半導体装置についてプレノシャーク７カーテスｔ−（２
，５気圧の水蒸気中でのテスト）を行ない、アルミ電極
の腐食による耐湿性を評価した。結果、つぎの第２表に
示されるとおりであった。なお、表中の数値は、試験個
数４８個中の腐食か生じたものの不良開数である。

また、米国アンダーライターズ・ラボラトリーズの規格
サブジェクト９４　　（ＵＬ−９４）に準拠し、試験片
として厚み１ｍｍのサンプルを用いて難燃性を評価した
。結果を第２表に併せて示す。

さらにまた、金ワイヤーでポンディングされたＭＯ３Ｉ
Ｃ素子をモールドしてテストサンプルを作成し、−６５
℃〜２００°Ｃの熱サイクルを加えてボンディングワイ
ヤーの切断を測定し、耐熱衝撃性を評価した。結果を第
２表に併せて示す。

Ｃ発明の効果〕 以上に詳述したとおり、本発明の半導体装置封止用エポ
キシ樹脂組成物を用いて封止した半導体装置は従来のも
のに比べ、極めて良好な耐湿性及び耐熱衝撃性を有する
ものであり、その工業的価値は大である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）１分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有する
   エポキシ樹脂８〜２５重量％ （ｂ）１分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有する
   ハロゲン化エポキシ樹脂 １〜８重量％ （ｃ）フェノールノボラック樹脂 ５〜１５重量％ （ｄ）アルコキシシランで処理された酸化アンチモン０
   ．２〜５重量％ （ｅ）シリカ粉末６０〜８５重量％ から成ることを特徴とする半導体装置封止用エポキシ樹
   脂組成物。