JP2000204139A - 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】配線板への実装の際、特定の前処理をすること
なく、はんだ付けを行うことができ、耐リフロー性、耐
湿性などの信頼性に優れた封止用エポキシ樹脂成形材料
を提供する。 【解決手段】（Ａ）次式（Ｉ）で示されるエポキシ樹
脂、 【化１】 （ここで、Ｒは水素又は炭素数１〜４のアルキル基を示
し、４個全てが同一でも異なっていてもよい） （Ｂ）主鎖骨格に構成単位として次式（II）及び（II
I）で示される成分を含むフェノール化合物、 【化２】 （ここで、Ｒは水素又は炭素数１〜１０のアルキル基を
示し、互いに同じでも異なっていてもよい） （Ｃ）第三ホスフィンとキノン類との付加物、（Ｄ）無
機充填剤、を必須成分とし、（Ｄ）成分の含有量が成形
材料全体に対して６５〜８５体積％であることを特徴と
する封止用エポキシ樹脂成形材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、封止用エポキシ樹
脂成形材料、特に表面実装用プラスチックパッケージＩ
Ｃの封止用に好適な成形材料及びその成形材料で封止し
た素子を備える電子部品装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、トランジスタ、ＩＣなどの電
子部品封止の分野ではエポキシ樹脂成形材料が広く用い
られている。この理由としては、エポキシ樹脂が電気特
性、耐湿性、耐熱性、機械特性、インサート品との接着
性などの諸特性にバランスがとれているためである。特
に、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とフェ
ノールノボラック硬化剤の組み合わせはこれらのバラン
スに優れており、ＩＣ封止用成形材料のベース樹脂とし
て主流になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、電子部品のプリ
ント配線板への高密度実装化が進んでいる。これに伴
い、電子部品装置は従来のピン挿入型のパッケージか
ら、表面実装型のパッケージが主流になっている。表面
実装型のＩＣ、ＬＳＩなどは、実装密度を高くし実装高
さを低くするために、薄型、小型のパッケージになって
おり、素子のパッケージに対する占有体積が大きくな
り、パッケージの肉厚は非常に薄くなってきた。さら
に、これらのパッケージは従来のピン挿入型のものと実
装方法が異なっている。即ち、従来のピン挿入型パッケ
ージはピンを配線板に挿入した後、配線板裏面からはん
だ付けを行うため、パッケージが直接高温にさらされる
ことがなかった。しかし、表面実装型ＩＣは配線板表面
に仮止めを行い、はんだバスやリフロー装置などで処理
されるため、直接はんだ付け温度にさらされる。この結
果、ＩＣパッケージが吸湿した場合、はんだ付け時に吸
湿水分が急激に膨張しパッケージをクラックさせてしま
い、この現象が表面実装型ＩＣに係わる大きな問題とな
っている。また、はんだ付け工程でＩＣパッケージがク
ラックしないまでもＩＣ素子と封止用エポキシ樹脂界面
に剥離が生じた場合、ＩＣの耐湿性が大幅に低下してし
まう。これは、剥離した部分に吸湿した水分が水膜を生
成し、ここに封止用エポキシ樹脂中からイオン性不純物
が抽出されるため、ＩＣ素子上にアルミ蒸着で形成され
ている配線やボンディングパッドが腐食するためであ
る。一般的に、ＩＣの信頼性試験としては高温高湿試
験、バイアス型高温高湿試験、ＰＣＴ（PressureCooker
Test）、ＨＡＳＴ（Highly Accelerated Humidity and
Stress Test）などが行われ、これらの耐湿性試験で発
生する不良モードは殆どがＩＣの素子上に形成されてい
るアルミ配線の腐食による断線である。この内、高温高
湿試験やＰＣＴなどの放置型耐湿性試験に関しては、封
止用エポキシ樹脂成形材料の純度管理や接着性向上によ
り不良の発生は少なくなってきたが、バイアス型高温高
湿試験やＨＡＳＴなどの電圧印加下での耐湿性試験では
アルミ配線腐食不良が発生しやすい。

【０００４】現行のベース樹脂組成で封止したＩＣパッ
ケージでは、これらの問題が避けられないためＩＣを防
湿梱包して出荷するしたり、配線板へ実装する前に予め
ＩＣを十分乾燥して使用するなどの方法がとられてい
る。しかし、これらの方法は手間がかかり、コストも高
くなる。本発明はかかる状況に鑑みなされたもので、配
線板への実装の際、特定の前処理をすることなく、はん
だ付けを行うことができ、耐リフロー性、耐湿性などの
信頼性に優れた封止用エポキシ樹脂成形材料を提供しよ
うとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明者らは上記の課題を
解決するために鋭意検討を重ねた結果、ベース樹脂とし
てビフェニル骨格を有する特定のエポキシ樹脂、ナフタ
レン骨格を有する特定の硬化剤、及び第三ホスフィンと
キノン類との付加物を配合することにより上記の目的を
達成しうることを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。

【０００６】すなわち、本発明は、（１）次式（Ｉ）で
示されるエポキシ樹脂、

【化４】 （ここで、Ｒは水素又は炭素数１〜４のアルキル基を示
し、４個全てが同一でも異なっていてもよい）（Ｂ）主
鎖骨格に構成単位として次式（II）及び（III）で示さ
れる成分を含むフェノール化合物、

【化５】 （ここで、Ｒは水素又は炭素数１〜１０のアルキル基を
示し、互いに同じでも異なっていてもよい）（Ｃ）第三
ホスフィンとキノン類との付加物、（Ｄ）無機充填剤、
を必須成分とし、（Ｄ）成分の含有量が成形材料全体に
対して６５〜８５体積％であることを特徴とする封止用
エポキシ樹脂成形材料、（２）（Ｃ）成分が第三ホスフ
ィンとp-ベンゾキノンとの付加物及び／又は第三ホスフ
ィンと1,4-ナフトキノンとの付加物である上記（１）記
載の封止用エポキシ樹脂成形材料、（３）陰イオン交換
体（Ｅ）をさらに含むことを特徴とする上記（１）又は
上記（２）記載の封止用エポキシ樹脂成形材料、（４）
陰イオン交換体（Ｅ）が次式（IV）で示されるハイドロ
タルサイト類である上記（３）記載の封止用エポキシ樹
脂成形材料、

【化６】 Ｍｇ_1-XＡｌ_X（ＯＨ）₂（ＣＯ₃）_X/2・ｍＨ₂Ｏ （IV） （０＜Ｘ≦０.５、ｍは正の数を示す）（５）陰イオン
交換体（Ｅ）がマグネシウム、アルミニウム、チタン、
ジルコニウム、ビスマス、アンチモンから選ばれる少な
くとも一つの元素の含水酸化物である上記（３）記載の
封止用エポキシ樹脂成形材料、（６）無機充填剤（Ｄ）
の平均粒径が１０〜３０μmであって、１００μm以上の
成分が無機充填剤全体の０．５重量％以下、５μm以下
の成分が無機充填剤全体の２０〜４０重量％であり、か
つ無機充填剤（Ｄ）の７０重量％以上が球状粒子である
ことを特徴とする上記（１）〜（５）記載のいずれかの
封止用エポキシ樹脂成形材料、（７）上記（１）〜
（６）記載のいずれかの封止用エポキシ樹脂成形材料に
より封止した素子を備える電子部品装置、である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明のエポキシ樹脂（Ａ）は、
次式（Ｉ）で表わされるビフェニル骨格型のジエポキシ
樹脂であり、式中のＲは、水素又はメチル基、エチル
基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基等の炭素数１〜４の
アルキル基を示し、４個全てが同一でも異なっていても
よい。

【化７】

【０００８】（Ａ）成分のエポキシ樹脂の製造法として
は特に限定はないが、例えば、４，４’−ビスヒドロキ
シビフェニル、４，４’−ビスヒドロキシ−３，３’，
５，５’−テトラメチルビフェニル、４，４’−ビスヒ
ドロキシ−３，３’，５，５’−テトラ（ｔ−ブチル）
ビフェニル等のビフェノール類をエピクロルヒドリンを
用いてエポキシ化する等の一般に知られる方法を挙げる
ことができる。これらのビフェニル型エポキシ樹脂
（Ａ）としては特に限定はないが、例えば、本発明の主
目的である耐リフロー性に対して特に優れた効果を示す
ものとしては、４，４’−ビス（２，３’−エポキシプ
ロポキシ）−３，３’，５，５’−テトラメチルビフェ
ニルが挙げられ、成形性や耐熱性の良好なものとしては
４，４’−ビス（２，３’−エポキシプロポキシ）ビフ
ェニルが挙げられる。これらビフェニル型エポキシ樹脂
は単独で用いても、２種以上併用してもよい。これらビ
フェニル型エポキシ樹脂（Ａ）の純度、特に加水分解性
塩素量は、ＩＣ等の素子上のアルミ配線腐食に係わるた
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
ることが好ましい。ここで、加水分解性塩素量とは試料
のエポキシ樹脂１ｇをジオキサン３０ｍｌに溶解し、１
Ｎ−ＫＯＨメタノール溶液５ｍｌを添加して３０分間リ
フラックス後、電位差滴定により求めた値を尺度とした
ものである。

【０００９】本発明においては、（Ａ）成分のエポキシ
樹脂以外に封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に使用さ
れているエポキシ樹脂を併用することができる。例え
ば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめとするフェノ
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Ａ、ビスフェノールＦ等のフェノ
ール類及び／又はα−ナフトール、β−ナフトール、ジ
ヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデ
ヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベン
ズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド類と
を酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラッ
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Ｂ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ等
のジグリシジルエーテル、フェノール・アラルキル樹脂
やナフトール・アラルキル樹脂をエポキシ化したもの、
フェノール類及び／又はナフトール類とジシクロペンタ
ジエンやテルペン類との付加物又は重付加物をエポキシ
化したもの、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピ
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
アヌル酸等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
ィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪
族エポキシ樹脂、及び脂環族エポキシ樹脂などが挙げら
れ、これらを適宜何種類でも併用することができる。

【００１０】これらのエポキシ樹脂を併用する場合、本
発明の（Ａ）成分のエポキシ樹脂の配合比は、エポキシ
樹脂全体の３０重量％以上が好ましく、５０重量％以上
がより好ましい。３０重量％未満では本発明の目的であ
る耐リフロー性に対して効果が少なく、特に有効な効果
を発揮するためには５０重量％以上が必要となる。

【００１１】本発明のフェノール化合物（Ｂ）は、主鎖
骨格に構成単位として次式（II）及び次式（III）で示
される成分を含む化合物で、エポキシ樹脂の硬化剤であ
る。

【化８】 （ここで、Ｒは水素又は炭素数１〜１０のアルキル基を
示し、互いに同じでも異なっていてもよい）

【００１２】フェノール化合物（Ｂ）の製造方法として
は特に限定はないが、フェノール類、ナフトール類及び
ホルムアルデヒドを酸触媒下で共縮合させる方法や、フ
ェノール類又はナフトール類のメチロール化物にフェノ
ール類及び／又はナフトール類を反応させる方法等を挙
げることができる。ここで用いられるフェノール類、ナ
フトール類は特に限定されるものではないが、上記式
（II）のフェノール類としては、例えばフェノール、o-
クレゾール、p-クレゾール、m-クレゾール、ブチルフェ
ノール、キシレノール、ノニルフェノール、アリルフェ
ノールなどが挙げられ、上記式（III）のナフトール類
としては、例えばα−ナフトール、β−ナフトールが挙
げられ、単独で、あるいは２種以上を併用して用いるこ
とができる。

【００１３】（Ｂ）成分のフェノール化合物としては、
主鎖骨格中に上記式（II）と式（III）とをランダムに
含むもの、規則的に含むもの、ブロック状に含むものが
挙げられ、式（II）と式（III）それぞれ単独で構成さ
れるものを含んでいてもよい。中でも、式（II）と式
（III）とをランダムに含むものを主成分とする化合物
が好ましい。本発明のフェノール化合物（Ｂ）として
は、例えば、次式（V）、（VI）、（VII）で示されるよ
うなフェノール化合物等が挙げられる。これらの式は、
ｘ個、ｙ個、ｚ個の構成単位をランダムに含むもの、規
則的に含むもの、ブロック状に含むもののいずれかを示
している。

【化９】 （ここで、ｘは１〜１０、ｙ、ｚはそれぞれ独立に１〜
５の数を示す。）

【００１４】上記式（II）と式（III）の成分の含有比
率は特に制限はないが、式（III）の成分をフェノール
化合物（Ｂ）全体に対して１０〜６０重量％の比率で含
むことが好ましい。１０重量％未満ではナフトール骨格
の疎水性及び耐熱性の効果が小さく、耐リフロー性及び
耐熱性の向上効果も十分でないためであり、６０重量％
を超えると（Ｂ）の化合物の溶融粘度が高くなるため、
封止用エポキシ樹脂成形材料の溶融成形時の粘度も高く
なり、未充填不良やボンディングワイヤ（素子とリード
を接続する金線）の変形を引き起こしやすくなる。耐リ
フロー性及び耐熱性を重視する場合には、式（III）の
成分の比率はフェノール化合物（Ｂ）全体に対して４０
〜６０重量％の範囲が好ましく、成形性を重視する場合
には１０〜４０重量％の範囲が好ましく、１０〜３０重
量％の範囲がより好ましい。また、式（II）の成分は、
フェノール化合物（Ｂ）全体に対して１０〜９０重量％
の比率で含むことが好ましい。

【００１５】本発明において用いられる（Ｂ）成分のフ
ェノール化合物以外に、封止用エポキシ樹脂成形材料で
エポキシ樹脂の硬化剤として一般に使用されている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
併用することができる。例えば、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Ａ、ビスフェノールＦ等のフェノール類又はα−
ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン
等のナフトール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチ
ルアルデヒド等のアルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又
は共縮合させて得られるノボラック型フェノール樹脂や
ノボラック型ナフトール樹脂、ビスフェノールＡ、ビス
フェノールＦ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ
等のビスフェノール類、フェノール類とジシクロペンタ
ジエンやテルペン類との付加物又は重付加物、ポリパラ
ビニルフェノール樹脂、フェノール類又はナフトール類
とジメトキシパラキシレンやビス（メトキシメチル）ビ
フェニル等とから合成されるフェノール・アラルキル樹
脂やナフトール・アラルキル樹脂、などが挙げられ、こ
れらを適宜何種類でも併用することができる。

【００１６】これらのフェノール化合物を併用する場
合、本発明の（Ｂ）成分のフェノール化合物の配合量
は、フェノール化合物全体の３０重量％以上が好まし
く、５０重量％以上がより好ましい。３０重量％未満で
は本発明の目的である耐リフロー性に対して効果が少な
く、特に有効な効果を発揮するためには５０重量％以上
が必要となる。

【００１７】本発明において（Ａ）成分を含むエポキシ
樹脂の総量と（Ｂ）成分を含むフェノール化合物の総量
との配合比率は、特に限定はされないが、耐熱性、硬化
性の観点から、全エポキシ樹脂の当量と全フェノール化
合物の当量との比率（水酸基数／エポキシ基数）が０．
６〜１．４の範囲に設定されることが好ましく、０．８
〜１．２の範囲がより好ましい。

【００１８】本発明において用いられる（Ｃ）成分の第
三ホスフィンとキノン類との付加物は、エポキシ樹脂と
フェノール化合物の硬化反応を促進する硬化促進剤であ
り、特に（Ａ）成分のエポキシ樹脂、（Ｂ）成分のフェ
ノール化合物、６５体積％以上充填剤を配合した成形材
料に用いた場合、良好な耐リフロー性、耐湿性、成形性
を発揮する。

【００１９】（Ｃ）成分に用いられる第三ホスフィンと
しては特に限定するものではないが、ジブチルフェニル
ホスフィン、ブチルジフェニルホスフィン、エチルジフ
ェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス
（４−メチルフェニル）ホスフィン、トリス（４−メト
キシフェニル）ホスフィン等のアリール基を有する第三
ホスフィンが好ましい。また（Ｃ）成分に用いられるキ
ノン類としては、例えば、ｏ−ベンゾキノン、ｐ−ベン
ゾキノン、ジフェノキノン、１，４−ナフトキノン、ア
ントラキノン等が挙げられ、中でもｐ−ベンゾキノン、
１，４−ナフトキノンが耐湿性、成形性、保存安定性の
点から好ましい。

【００２０】（Ｃ）成分の付加物の製造方法としては、
例えば、原料となる第三ホスフィンとキノン類が伴に溶
解する溶媒中で両者を撹拌混合する方法等が挙げられ
る。この場合の製造条件としては室温から８０℃の範囲
で、原料の溶解度が高く、生成した付加物の溶解度が低
いメチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセ
トン等のケトン類などの溶媒中で、１時間〜１２時間撹
拌し、付加反応させることが好ましい。

【００２１】本発明の主目的である耐リフロー性と耐湿
性に優れ、硬化性、保存安定性にも良好な（Ｃ）成分と
しては、ｎ−ブチルジフェニルホスフィンとｐ−ベンゾ
キノンとの付加物、ｎ−ブチルジフェニルホスフィンと
１，４−ナフトキノンとの付加物、トリフェニルホスフ
ィンとｐ−ベンゾキノンとの付加物、トリフェニルホス
フィンと１，４−ナフトキノンとの付加物、トリス（４
−メチルフェニル）ホスフィンとｐ−ベンゾキノンとの
付加物、トリス（４−メチルフェニル）ホスフィンと
１，４−ナフトキノンとの付加物、トリス（４−メトキ
シフェニル）ホスフィンとｐ−ベンゾキノンとの付加
物、トリス（４−メトキシフェニル）ホスフィンと１，
４−ナフトキノンとの付加物、トリス（２，６−メトキ
シフェニル）ホスフィンとｐ−ベンゾキノンとの付加
物、トリス（２，６−メトキシフェニル）ホスフィンと
１，４−ナフトキノンとの付加物等が挙げられ、これら
は、単独で用いても２種以上併用しても良い。

【００２２】また、本発明の成形材料には、（Ｃ）成分
以外に、エポキシ樹脂とフェノール化合物の硬化反応を
促進する硬化促進剤として一般に用いられているものを
１種以上併用することができる。例えば、１，８−ジア
ザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン、１，５−
ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノネン、５，６−
ジブチルアミノ−１，８−ジアザビシクロ［５．４．
０］−７−ウンデセン等のシクロアミジン化合物及びこ
れらの化合物に無水マレイン酸、ベンゾキノン、ジアゾ
フェニルメタン等のπ結合をもつ化合物を付加してなる
分子内分極を有する化合物、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）
フェノール等の三級アミン類、及びこれらの誘導体、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
ルイミダゾール等のイミダゾール類及びこれらの誘導
体、、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、トリス（４−メチルフ
ェニル）ホスフィン等の有機ホスフィン類、テトラフェ
ニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフ
ェニルホスホニウム・エチルトリフェニルボレート、テ
トラブチルホスホニウム・テトラブチルボレート等のテ
トラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、２−エチ
ル−４−メチルイミダゾール・テトラフェニルボレー
ト、Ｎ−メチルモルホリン・テトラフェニルボレート等
のテトラフェニルボロン塩及びこれらの誘導体、などが
挙げられる。

【００２３】これらの硬化促進剤を併用する場合、
（Ｃ）成分の配合量は、全硬化促進剤量に対して６０重
量％以上が好ましく、より好ましくは８０重量％以上で
ある。（Ａ）のエポキシ樹脂と（Ｂ）のフェノール化合
物を使用した成形材料においては、上記第三アミン類は
（Ｃ）成分を用いた場合と比較し耐湿性、保存安定性が
悪くなり、上記有機ホスフィン類は酸化による硬化性低
下の影響を受けやすい欠点があり、上記テトラフェニル
ボロン塩を用いた場合は接着性に欠点が出やすいため、
（Ｃ）成分の配合量が６０％未満であると本発明の効果
が小さくなる。

【００２４】（Ｃ）成分を含む硬化促進剤の全配合量
は、硬化促進効果が達成される量であれば特に限定され
るものではないが、成形材料全体に対して０．００５〜
２重量％が好ましく、より好ましくは０．０１〜０．５
重量％である。

【００２５】また、充填剤としては吸湿性低減及び強度
向上の観点から無機充填剤を用いることが必要である。
本発明における（Ｄ）成分の無機充填剤としては、特に
限定はないが、例えば、結晶シリカ、溶融シリカ、ガラ
ス、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、窒化アルミ、窒化ホウ素、
ベリリア、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、チタニア等の粉体、
又はこれらを球形化したビーズ、チタン酸カリウム、炭
化珪素、窒化珪素、アルミナ等の単結晶繊維、ガラス繊
維などを１種類以上配合することができる。さらに、難
燃効果のある無機充填剤としては水酸化アルミニウム、
水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛等が挙げられ、これら
を単独で用いても併用してもよい。中でも、線膨張係数
低減の観点からは溶融シリカが、高熱伝導性の観点から
はアルミナが好ましい。

【００２６】無機充填剤（Ｃ）の配合量は、成形材料全
体の６５〜８５体積％であることが必要である。６５体
積％未満では吸湿性低減および強度向上の効果が十分に
発揮されないため耐リフロー性が低下し、８５体積％を
超えた場合は成形時の流動性に支障をきたす。流動性の
観点からは、（Ｄ）成分の無機充填剤の７０重量％以上
を球状粒子とし、無機充填剤全体の平均粒径（累積重量
５０％になるメジアン粒径）を１０〜３０μmとするこ
とが好ましく、１００μm以上の成分を無機充填剤全体
の０．５重量％以下、より好ましくは０．１重量％以
下、５μm以下の成分を無機充填剤全体の２０〜４０重
量％とすることが好ましい。さらには１μm以下の成分
を無機充填剤全体の８〜１５重量％とすることがより好
ましく、さらに好ましくは１０〜１５重量％である。

【００２７】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料に
は、ＩＣの耐湿性を向上させる観点からは、陰イオン交
換体（Ｅ）を添加することが好ましい。こで問題とする
耐湿性とはＩＣの耐湿信頼性であり、特にバイアス型高
温高湿試験、ＨＡＳＴ（HighlyAccelerated Humidity a
nd Stress Test）等の電圧印加下での耐湿性試験が対象
である。これらの耐湿性試験で発生する不良モードは殆
どがＩＣの素子上に形成されているアルミ配線の腐食に
よる断線であるが、本発明の（Ａ）成分のエポキシ樹
脂、（Ｂ）成分のフェノール化合物、（Ｃ）成分の硬化
促進剤、及び、特定配合量の（Ｄ）成分の無機充填剤の
組合せからなる封止用エポキシ樹脂成形材料を使用する
ことで良好な耐湿信頼性を得ることができる。しかし、
更に優れた電圧印加型の耐湿性を得るためには陰イオン
交換体の添加が有効である。電圧印加型耐湿試験の場合
は陽極側のアルミ配線が特に腐食しやすく、この原因と
しては以下の現象が考えられる。陽極側の配線又はボン
ディングパッドは水分が存在する場合、水の電気分解に
より発生する酸素により陽極酸化を受け、表面に安定な
酸化アルミの皮膜が形成されるためアルミ腐食は進行し
ないはずである。しかし、微量でも塩素などのハロゲン
イオンが存在すると酸化アルミ膜を可溶化するため、下
地のアルミが溶解する孔食腐食となる。この陽極側の孔
食腐食は陰極側の粒界腐食と比較し進行が速いため、電
圧印加型耐湿試験では陽極側のアルミ配線腐食が先に進
行し不良となる。そこで、陽極側の腐食を防止するため
には微量のハロゲンイオンを捕捉できる陰イオン交換体
の添加が有効になる。

【００２８】本発明において用いることのできる（Ｅ）
成分の陰イオン交換体としては、次式（IV）で示される
ハイドロタルサイト類や、

【化１０】 Ｍｇ_1-XＡｌ_X（ＯＨ）₂（ＣＯ₃）_X/2・ｍＨ₂Ｏ （IV） （０＜Ｘ≦０.５、ｍは正の数を示す） マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、
ビスマス、アンチモンから選ばれる元素の含水酸化物が
好ましく、これらを単独用いても2種以上併用してもよ
い。

【００２９】ハイドロタルサイト類は、ハロゲンイオン
等の陰イオンを構造中のＣＯ₃と置換することで捕捉
し、結晶構造の中に組み込まれたハロゲンイオンは約３
５０℃以上で結晶構造が破壊するまで脱離しない性質を
持つ化合物である。この様な性質を持つハイドロタルサ
イト類を例示すれば、天然物として産出されるＭｇ₆Ａ
ｌ₂(ＯＨ)₁₆ＣＯ₃・４Ｈ₂Ｏや合成品としてＭｇ_4.3Ａｌ
₂(ＯＨ)_12.6ＣＯ₃・ｍＨ₂Ｏ等が挙げられる。また、本
発明の封止用エポキシ樹脂成形材料は、（Ｂ）成分のフ
ェノール化合物の影響で、純水を使用した硬化物の抽出
液がｐＨ値３〜５と酸性を示す。したがって、両性金属
であるアルミに対しては腐食しやすい環境となるが、ハ
イドロタルサイト類は酸を吸着する作用も持つことから
抽出液を中性に近づける作用もあり、この作用効果もハ
イドロタルサイト類添加がアルミ腐食防止に対し有効に
働く要因であると推察できる。

【００３０】マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジ
ルコニウム、ビスマス、アンチモンから選ばれる元素の
含水酸化物もハロゲンイオンを水酸イオンと置換するこ
とで捕捉でき、さらにこれらのイオン交換体は酸性側で
優れたイオン交換能を示す。本発明の封止用エポキシ樹
脂成形材料については、前述のように抽出液が酸性側と
なることから、これらの含水酸化物もアルミ腐食防止に
対し特に有効である。これらを例示すると、ＭｇＯ・ｎ
Ｈ₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃・ｎＨ₂Ｏ、ＴｉＯ₂・ｎＨ₂Ｏ、ＺｒＯ₂・
ｎＨ₂Ｏ、Ｂｉ₂Ｏ₃・ｎＨ₂Ｏ、Ｓｂ₂Ｏ₅・ｎＨ₂Ｏ等の含
水酸化物が挙げられる。

【００３１】（Ｅ）成分の陰イオン交換体の配合量は、
ハロゲンイオンなどの陰イオンを捕捉できる十分量であ
れば特に限定されるものではないが、成形材料全体に対
して０．００２〜３重量％が好ましく、より好ましくは
０．００５〜１重量％である。

【００３２】本発明の成形材料には、その他の添加剤と
して高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、エステル系ワック
ス、ポリオレフィン系ワックス、低分子量ポリエチレン
等の離型剤、染料、カーボンブラック等の着色剤、エポ
キシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、ビニルシ
ラン、アルキルシラン、メルカプトシラン、有機チタネ
ート、アルミニウムアルコレート等のカップリング剤、
シリコーンパウダー、シリコーンオイル、シリコーンゴ
ム粉末等の可撓剤、ブロム化樹脂、酸化アンチモン、リ
ン酸エステル、メラミンをはじめとする含窒素化合物等
の難燃剤などを必要に応じて配合するることができる。

【００３３】本発明における成形材料は、各種原材料を
均一に分散混合できるのであれば、いかなる手法を用い
ても調製できるが、一般的な手法として、所定の配合量
の原材料をミキサー等によって十分混合した後、ミキシ
ングロール、押出機等によって溶融混練した後、冷却、
粉砕する方法を挙げることができる。成形条件に合うよ
うな寸法及び重量でタブレット化すると使いやすい。

【００３４】本発明で得られる封止用エポキシ樹脂成形
材料を用いて、電子部品装置の素子を封止する方法とし
ては、低圧トランスファー成形法が最も一般的である
が、インジェクション成形法、圧縮成形法によっても可
能である。

【００３５】本発明で得られる封止用エポキシ樹脂成形
材料により封止した素子を備える電子部品装置として
は、リードフレーム上に半導体素子を固定し、素子の端
子部（ボンディングパッドなど）とリード部をワイヤボ
ンディングやバンプ等で接続した後、本発明の封止用エ
ポキシ樹脂成形材料を用いてトランスファ成形等により
封止した、一般的な樹脂封止型ＩＣなどが挙げられる。
これを例示すればＤＩＰ（Dual Inline Package）、Ｐ
ＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）、ＱＦＰ（Qua
d Flat Package）、ＳＯＰ（Small Outline Packag
e）、ＳＯＪ（Small Outline J-lead package）、ＴＳ
ＯＰ（Thin Small Outline Package）、ＴＱＦＰ（Thin
Quad Flat Package）などが挙げられ、特に表面実装法
により配線板に実装される電子部品装置に適用した場合
優れた信頼性を発揮できる。また、上記に示したリード
（外部接続端子）を有する樹脂封止型パッケージの形態
であれば、封止される素子はトランジスタ、サイリス
タ、ＩＣ等の半導体素子ばかりでなく、抵抗体、抵抗ア
レイ、コンデンサ、ポリスイッチ等のスイッチ類なども
対象となり、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料はこ
れらの素子に対しても優れた信頼性を提供できるととも
に、各種素子や電子部品をセラミック基板に搭載した後
に全体を封止してなるハイブリットＩＣについても優れ
た信頼性を得ることができる。さらには、裏面に配線板
接続用の端子を形成した有機基板の表面に素子を搭載
し、バンプまたはワイヤボンディングにより素子と有機
基板に形成された配線を接続した後、封止用エポキシ樹
脂成形材料を用いて素子を封止した、ＢＧＡ（Ball Gri
d Array）やＣＳＰ（Chip Size Package）等の電子部品
装置についても優れた信頼性を得ることができる。

【００３６】

【実施例】次に実施例により本発明を説明するが、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。

【００３７】実施例１〜２２、比較例１〜１０ 次式（VIII）で示されるエポキシ当量１９５のエポキシ
樹脂−１、

【化１１】 次の式（IX）で示される水酸基当量１３６、軟化点７２
℃の硬化剤−１、式（X）で示される水酸基当量２０
０、軟化点７６℃の硬化剤−２、式（XI）で示される水
酸基当量１９５、軟化点７５℃の硬化剤−３、式（XI
I）で示される水酸基当量１０６、軟化点７５℃の硬化
剤−４、

【化１２】 トリフェニルホスフィンとｐ−ベンゾキノンとの付加物
（促進剤−１）、トリフェニルホスフィンと１，４−ナ
フトキノンとの付加物（促進剤−２）、トリフェニルホ
スフィン（促進剤−３）、ハイドロタルサイトとしてMg
_4.3Al₂(OH)_12.6CO₃・ｍH₂O、含水酸化物として東亜合成
化学社製のＩＸＥ５００（含水酸化物−１）、ＩＸＥ６
００（含水酸化物−２）、臭素含有率５０重量％、エポ
キシ当量３７５のビスフェノールＡ型臭素化エポキシ樹
脂、三酸化アンチモン、カルナバワックス、カーボンブ
ラック、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシ
プロピルトリメトキシシラン、及び溶融シリカを表１〜
表３に示す割合で配合し、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７〜１０分
の条件で実施例１〜２２、比較例１〜１０のエポキシ樹
脂成形材料を作製した。なお、表１〜表３に示した配合
量の単位は、溶融シリカは体積％であり、それ以外は重
量部である。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】実施例及び比較例で得られたエポキシ樹脂
成形材料について、以下に示す（１）〜（６）の各種特
性試験を行った。結果を表４〜表６に示す。 （１）スパイラルフロー ＡＳＴＭ Ｄ３１２３に準拠したスパイラルフロー金型
を使用し、１８０℃、６．９Ｍｐａの条件で流動長さを
測定した。 （２）ワイヤスウィープ ８０ピンの４２アロイリードフレームに、シリコンサブ
ストレート上にアルミ配線を施してなる８×１０×０．
４（ｍｍ）のテスト素子を接続し、リード部と素子上の
ボンディングパッドを２５μmの金線でボンディングし
た後、トランスファ成形により１８０℃、６．９Ｍｐ
ａ、９０秒の条件でエポキシ樹脂成形材料を成形して外
形寸法１４×２０×２（ｍｍ）の評価用ＱＦＰ得た。得
られた評価用ＱＦＰの金線の変形量（ワイヤスウィープ
量）をソフトＸ線観察により求めた。ワイヤスウィープ
量はリードフレーム面に対し垂直方向から観察を行い、
第一ボンディング部と第二ボンディング部を結ぶ直線上
からの最大の変形量を当該直線長で除した値を百パーセ
ント表示することにより示した。 （３）耐リフロー性 上記（２）のワイヤスウィープ評価に用いたものと同仕
様のＱＦＰを作製し、８５℃、８５％ＲＨにて所定時間
加湿した後、２１５℃のＶＰＳ（ＶａｐｏｒＰｈａｓｅ
Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）にて９０秒リフロー処理を行
い、パッケージクラックの有無を顕微鏡観察より評価し
た。 （４）耐湿性 耐湿性の評価に用いたＩＣは３５０ｍｉｌ幅、４２アロ
イ２８ピンのＳＯＰであり、１０μm幅のアルミ配線を
施した５×１０×０.４（ｍｍ）テスト素子を搭載し、
２５μmの金線を用いてワイヤボンディングしたもので
ある。試験条件は８５℃、８５％ＲＨで７２時間加湿
し、２１５℃のＶＰＳにて９０秒リフロー処理した後、
２気圧、１２１℃、１００％ＲＨの条件で所定時間加湿
し、アルミ配線腐食による断線不良を調べた。 （５）ＰＣＢＴ ＰＣＢＴの評価に用いたＩＣは３５０ｍｉｌ幅、４２ア
ロイ２８ピンのＳＯＰであり、１０μm幅のアルミ配線
を施した５×１０×０. ４（ｍｍ）テスト素子を搭載
し、２５μm の金線を用いてワイヤボンディングしたも
のである。試験条件は８５℃、８５％ＲＨにて７２時間
加湿し、２１５℃のＶＰＳにて９０秒リフロー処理した
後、２気圧、１２１℃、１００％ＲＨ、ＤＣ２０Ｖ加電
圧の条件で所定時間加湿し、アルミ配線腐食による断線
不良を調べた。

【００４２】

【表４】

【００４３】

【表５】

【００４４】

【表６】

【００４５】表４及び表５の実施例１〜２２に示すよう
に、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料を用いること
により、成形時の流動性を損なうことなく、優れた耐リ
フロークラック性及び耐湿性を得ることができる。特
に、陰イオン交換体の適用による耐湿性の向上効果と、
充填剤の球形化比率、粒度を調製することで得られるワ
イヤスウィープに及ぼす効果は顕著である。

【００４６】

【発明の効果】本発明によって得られる封止用エポキシ
樹脂成形材料は、流動性を損なうことなく充填剤の高充
填化が可能になるため、表面実装型電子部品に最も強く
要求される耐リフロークラック性及びリフロー後の耐湿
性が従来のものと比べ大幅に改善できる。特に厳しく要
求される耐リフロークラック性に関しては、本発明の封
止用エポキシ樹脂成形材料を使用することで、大半の電
子部品が防湿梱包をせず出荷可能なレベルとなり、その
工業的価値は大きい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 陶 晴昭 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社筑波開発研究所内 Ｆターム(参考） 4J002 CC042 CD051 DE287 EE056 EW136 FD207 GQ05 4J036 AA04 AD07 DA02 DA04 FA02 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA03 EA06 EB02 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB09 EB12 EB13 EB15 EB18 EC01 EC03 EC14

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）次式（Ｉ）で示されるエポキシ樹
   脂、 【化１】 （ここで、Ｒは水素又は炭素数１〜４のアルキル基を示
   し、４個全てが同一でも異なっていてもよい） （Ｂ）主鎖骨格に構成単位として次式（II）及び（II
   I）で示される成分を含むフェノール化合物、 【化２】 （ここで、Ｒは水素又は炭素数１〜１０のアルキル基を
   示し、互いに同じでも異なっていてもよい） （Ｃ）第三ホスフィンとキノン類との付加物、 （Ｄ）無機充填剤、を必須成分とし、（Ｄ）成分の含有
   量が成形材料全体に対して６５〜８５体積％であること
   を特徴とする封止用エポキシ樹脂成形材料。
2. 【請求項２】（Ｃ）成分が第三ホスフィンとp-ベンゾキ
   ノンとの付加物及び／又は第三ホスフィンと1,4-ナフト
   キノンとの付加物である請求項１記載の封止用エポキシ
   樹脂成形材料。
3. 【請求項３】陰イオン交換体（Ｅ）をさらに含むことを
   特徴とする請求項１又は請求項２記載の封止用エポキシ
   樹脂成形材料。
4. 【請求項４】陰イオン交換体（Ｅ）が次式（IV）で示さ
   れるハイドロタルサイト類である請求項３記載の封止用
   エポキシ樹脂成形材料。 【化３】 Ｍｇ_1-XＡｌ_X（ＯＨ）₂（ＣＯ₃）_X/2・ｍＨ₂Ｏ （IV） （０＜Ｘ≦０.５、ｍは正の数を示す）
5. 【請求項５】陰イオン交換体（Ｅ）がマグネシウム、ア
   ルミニウム、チタン、ジルコニウム、ビスマス、アンチ
   モンから選ばれる少なくとも一つの元素の含水酸化物で
   ある請求項３記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
6. 【請求項６】無機充填剤（Ｄ）の平均粒径が１０〜３０
   μmであって、１００μm以上の成分が無機充填剤全体の
   ０．５重量％以下、５μm以下の成分が無機充填剤全体
   の２０〜４０重量％であり、かつ無機充填剤（Ｄ）の７
   ０重量％以上が球状粒子であることを特徴とする請求項
   １〜５各項記載のいずれかの封止用エポキシ樹脂成形材
   料。
7. 【請求項７】請求項１〜６各項記載のいずれかの封止用
   エポキシ樹脂成形材料により封止した素子を備える電子
   部品装置。