JPS6368628A - 電子部品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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐熱性、耐湿性および耐クランク性に優れた電
子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来、コイル、コンデンサ、トランジスタ、ＩＣなどの
電子部品封止用としては、エポキシ樹脂成形材料が広く
用いられている。特にガラス転移温度が高く、すなわち
耐熱性の優れた組成物としては、フェノール類とホルム
アルデヒドのノボラックをエポキシ化した多官能エポキ
シ樹脂が用いられており、その硬化剤としてはフェノー
ル・ホルムアルデヒドノボラック樹脂が用いられている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

電子部品の中で特にＩＣの分野では素子サイズが大形化
する一方、これを封止するパッケージは薄形化、小形化
している。この結果、耐熱衝撃試験時にパフケージ（封
止用エポキシ樹脂成形材料）がクラックする問題が発生
する。従って、耐クラツク性の良好な封止用エポキシ樹
脂成形材料が強く望まれている。また、ＩＣなど電子部
品封止用としては当然、耐熱性、耐湿性も要求される。

本発明は、耐熱性、耐湿性を維持して、従来組成による
成形材料の硬くて脆い性質を改良し、耐熱性、耐湿性、
耐クランク性の優れた電子部品封止用エポキシ樹脂成形
材料を提供せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料は、 （Ａ）構造式 （式中、ｎは平均操り返し単位数を表す）で示されるエ
ポキシ樹脂および （Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有す
る化合物 を必須成分として成ることを特徴とする。

本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料の必須成
分の１つである（Ａ）のエポキシ樹脂は、現在主流であ
るノボラック型の多官能エポキシ樹脂と比較すると、エ
ポキシ基間の分子量が大きく、２官能であるため、硬化
物の架橋密度が小さくなり、耐衝撃性に優れている。一
般に架橋密度を小さくすると、耐熱性が大幅に低下する
が、（Ａ）のエポキシ樹脂は樹脂骨格中に耐熱性の良好
なの構造があるため、耐熱性の指標となるガラス転移温
度はノボラック型の多官能エポキシ樹脂系と同等な硬化
物が得られる。

本発明に用いられる（Ａ）のエポキシ樹脂は、−ｉには
ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルフォンとエピクロ
ルヒドリンの反応により合成できる。

ここで、（Ａ）のエポキシ樹脂の構造式中の平均繰り返
し単位数ｎの値は、特に限定はされないが、本発明の効
果を十分発揮するためには、０．４以上、２、０以下が
望ましい。すなわち、ｎが０．４未満ではエポキシ基間
の分子量が小さくなるため十分な耐衝撃性が発現しない
、また、ｎが２．０を越えるとガラス転移温度の低下を
招き、耐熱性が低下する。

（Ａ）のエポキシ樹脂の純度は特に限定はされないが、
特に加水分解性塩素量については、ＩＣなど素子上のア
ルミ配線腐食に係るため、少ない方がよく、耐湿性の優
れた電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料を得るために
は、５００ｐｐｍ以下であることが望ましい、加水分解
性塩素量は試料１ｇをジオキサン３０１１に溶解し、Ｉ
Ｎ−ＫＯＨメタノール溶液５ｍ５奎ｌ加して３０分間リ
フランクス後、電位差滴定により求めたものを測定値と
して用いた。

本発明においては、（Ａ）のエポキシ樹脂以外のエポキ
シ樹脂を併用してもよい。例えば、現在電子部品封止用
エポキシ樹脂成形材料で一般に使用されている、フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボ
ランク型エポキシ樹脂をはじめとするフェノール類とア
ルデヒド類のノボラック樹脂をエポキシ化したもの、ビ
スフェノールＡ、ビスフェノールＢ１ビスフェノールＦ
などのジグリシジルエーテル、フタル酸グイマー酸など
の多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得られる
グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニ
ルメタン、イソシアヌル酸などのポリアミンとエピクロ
ルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エ
ポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸などの過酸で酸化
して得られる線状脂肪酸エポキシ樹脂、および脂環族エ
ポキシ樹脂などがあり、適宜何種類でも併用することが
できる。

併用するエポキシ樹脂も、当然のことながら、加水分解
性塩素量の少ないエポキシ樹脂を用いることが望ましい
、上記の如きエポキシ樹脂を併用する場合、その配合量
は、特に限定はされないが、６０重量％以下とすること
が好ましい、これを越えると、本発明の効果が阻害され
る。

本発明において（Ｂ）の１分子中に２個以上のフェノー
ル性水酸基を有する化合物としては、フェノール、クレ
ゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビス
フェノールＡ１ビスフエノールＦなどのフェノールとホ
ルムアルデヒド、サリチルアルデヒドなどのアルデヒド
類を酸性触媒下で縮合反応させて得られるノボラック型
フェノール樹脂、ビスフェノールＡ１ビスフエノールＦ
１ポリバラビニルフエノール樹脂、レゾルシン、カテコ
ール、ハイドロキノンなどの多価フェノールなどがあり
、単独または２種類以上併用してもよいが、エポキシ樹
脂との当量比（（Ｂ）の水酸基数／（Ａ）のエポキシ基
数）は０．７〜１．３が好ましい。

また、本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に
はエポキシ樹脂とフェノール性水酸基を有する化合物の
硬化反応を促進する硬化促進剤を使用することができる
。この硬化促進剤としては、例えば、トリエチレンジア
ミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン
、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノ
メチル）フェノールなどの三級アミン類、２−メチルイ
ミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル
−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾ
ールなどのイミダゾール類、トリブチルホスフィン、メ
チルジフェニルホスフィン、トリ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などの有機
ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウム・テトラフ
ェニルボーレート、トリフェニルホスフィン・テトラフ
ェニルボーレート、２−エチル−４−メチルイミダゾー
ル・テトラフェニルボーレート、Ｎ−メチルモルホリン
・テトラフェニルボーレートなどのテトラフェニルボロ
ン塩などがある。

また、本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に
は無機充填剤として、結晶シリカ、溶融シリカ、アルミ
ナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化
珪素、窒化珪素、窒化ホウ素、ベリリア、マグネシア、
ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト
、スピネル、ムライト、チタニアなどの粉体およびチタ
ン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、アルミナなどの単
結晶繊維、ガラス繊維などを１種類以上添加することが
できる。無機質充填剤の配合量としては４０〜７０容量
％が好ましいが、特に限定されるものではない。

また、本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に
は高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、エステル系ワックス
などの離型剤、カーボンブラックなどの着色剤、エポキ
シシラン、アミノシラン、ビニルシラン、アルキルシラ
ン、有機チタネート、アルミニウムアルコレートなどの
カップリング剤を使用することができる。

以上のような原材料を用いて電子部品封止用エポキシ樹
脂成形材料を作製する一般的な方法としては、所定の配
合量の原材料混合物をミキサー等によって十分混合した
後、熱ロール、押出機等によって混練し、冷却、粉砕す
ることによって、成形材料を得ることができる０本発明
で得られる成形材料を用いて電子部品を封止する方法と
しては、低圧トランスファ成形法が最も一般的であるが
、インジェクション成形、圧縮成形、注型などの方法に
よっても可能である。

〔作用〕

本発明で耐熱性が良好で、熱衝撃時における耐クランク
性が優れた電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料が得ら
れる理由は、本発明に用いられる（Ａ）のエポキシ樹脂
の構造によるものである。

現在、電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料用として一
般に使用されているノボラック型多官能エポキシ樹脂は
、構造式 （式中、ｍ＞ＯｌＲは水素またはメチル基など）で示さ
れる。このノボラック型の多官能エポキシ樹脂と比較す
ると、本発明に用いられる（Ａ）のエポキシ樹脂はエポ
キシ基間の分子量が大きく、２官能であるため、硬化物
の架橋密度が小さくなり、可撓性が発現し、耐熱衝撃性
が向上すると考えられる。一般的には架橋密度を下げた
場合、ガラス転移温度が大きく低下するが、本発明に用
いられる（Ａ）の工逮キシ樹脂は樹脂骨格中に剛直で耐
熱性に優れた 〔実施例〕 以下、本発明を実施例により説明するが、本発明の範囲
はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１ ００Ｈ ｎ　＝　０．８、エポキシ当ｆｆ１３１０、加水分解性
塩素量３６０ｐｐｍ、軟化点８０℃のエポキシ樹脂〔１
３８０重量部、臭素含量４８重量％、エポキシ当１３７
５の臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２０重量部
、水酸基当量１０６．軟化点８３℃のフェノールホルム
アルデヒドノボラック樹脂３３重量部、トリフェニルホ
スフィン１．５重量部、カルナバワックス２重量部、三
酸化アンチモン８重量部、カーボンブランク１．５重量
部、Ｔ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン３重
量部、石英ガラス粉４００重量部を配合し、１０インチ
径の加熱ロールを使用して混練温度８０〜９０℃、混練
時間１０分の条件で混練した。その後、朋来式粉砕機を
用い粉砕し、エポキシ樹脂成形材料を作製した。

実施例２ 実施例１のエポキシ樹脂（Ｉ）を４０重量部とし、エポ
キシ当量２００、軟化点８０℃、加水分解性塩素量４１
０ｐｐｍのオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂
（ｎ）を４０重量部加えた以外は実施例１と同様にエポ
キシ樹脂成形材料を作製した。

比較例１ 実施例１においてエポキシ樹脂（Ｉ）を実施例２に用い
たエポキシ樹脂（ｎ）に変え、フェノールホルムアルデ
ヒドノボラック樹脂を４８重量部に変えた以外は実施例
１と同様にエポキシ樹脂成形材料を作製した。なお、こ
の組成は、現在、半導体対土用成形材料の一般的な配合
例である。

比較例２ 比較例１のエポキシ樹脂（ｎ）において、加水分解性塩
素量が８６０ｐｐｍであること以外は比較例１と同様に
エポキシ樹脂成形材を作製した。

比較例３ 実施例１においてエポキシ樹脂（Ｉ）を、エポキシ当１
ｔ４７０、軟化点６７℃のビスフェノールＡ型ジグリシ
ジルエーテル樹脂に変え、フェノールホルムアルデヒド
ノボラック樹脂を２４重量部に変えた以外は実施例１と
同様にエポキシ樹脂成形材料を作製した。

実施例および比較例で得られた成形材料をトランスファ
成形機にて７０ｋｒ／ａｄ、１８０℃、９０秒間硬化し
、その後１８０℃、５時間、後硬化し、各種特性を評価
した結果を表１に示す。

なお、表中の各種特性は以下に示す方法により測定した
。

１１Ｔｇ：　理学電機製ＴＭＡ装置を用い、温度−線膨
張曲線から、その屈曲点の温度をＴｇ　（ガラス転移温
度）とした。測定温度範囲は室温〜２５０℃とした。

″２弾性率等：　　ＪＩＳ−に−６９１１に準じ、東洋
ボールドウィン製テンシロンを用い、室温にて３点支持
型の曲げ試験により求めた。

１３耐クラック性：　　６Ｘ６Ｘ０．４ｔ（１菖）の素
子を、外形寸法１９Ｘ２４Ｘ２ｔ　　（鰭）のフラット
パッケージ型ＩＣの形状に成形材料で重視し、−１５０
℃のシリコーンオイルと一１９６℃の液体窒素に各２分
間浸漬し、その行程をＩＱｏとする熱衝撃試験を行い、
パッケージのクラックしたものを不良とした。

“４耐湿性：　＊３と同様なＩＣパンケージを各種成形
材料で作製し、平田製作所製のＰＣＴ試験機を用い、２
気圧、１２１℃、ＤＣ２０Ｖ電圧印加の状態で試験を行
い、断線の生じたものを不良とした。評価に使用した素
子はシリコンサブストレート上に１μｍの酸化膜を施し
、その上に線巾１０μ、線間１０μ、厚み１μのアルミ
配線を形成したものである。

以下余白 表１から明らかな如く、本発明に用いられるエポキシ樹
脂であるエポキシ樹脂（１）を用いた実施例１は、半導
体封止用成形材料の一般的な配合例である比較例１およ
び比較例２と比べ、耐クラツク性が格段に優れている。

また、実施例１はビスフェノールＡ型ジグリシジルエー
テル樹脂を用いた比較例３と耐クランク性は同等である
が、耐熱性の目安となるガラス転移温度（Ｔｇ）の点で
明らかに有利である。実施例１と比較例１、比較例２を
比較すると、破断強度、破断伸びが共に優れており、こ
のことからも耐クラツク性の良さを裏付けることができ
る。さらには、実施例２に示すように、従来のエポキシ
樹脂と併用した場合も、上述した効果を十分発揮できる
。

耐湿性については加水分解性塩素量の少ないものを選択
することで実施例１および実施例２のように、良好なレ
ベルを維持できる。

〔発明の効果〕

本発明によって得られた電子部品封止用エボキシ樹脂成
形材料は、従来材料と比較し、耐りランク製に優れた特
徴を持ち、同時に耐熱性、耐湿性にも優れており、その
工業的価値は大である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（Ａ）構造式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、ｎは平均繰り返し単位数を表す） で示されるエポキシ樹脂および （Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有す
   る化合物 を必須成分として成ることを特徴とする電子部品封止用
   エポキシ樹脂成形材料。 ２、（Ａ）のエポキシ樹脂における構造式中の平均繰り
   返し単位数ｎが０．４以上、２．０以下である特許請求
   の範囲第１項記載の電子部品封止用エポキシ樹脂形成材
   料。 ３、（Ａ）のエポキシ樹脂の加水分解性塩素量が５００
   ｐｐ以下である特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。