JPH02175716A - 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、耐半田ストレス性に優れた半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体関連技術は近年の軽薄短小傾向より実装密度を向
上させる方向で進んできた。そのためにメモリーの集積
度の向上や、実装方法のスルーホール実装から表面実装
への移行が進んでいる。従ってパッケージは従来のＤＩ
Ｐタイプから表面実装用として小型薄型のフラットパッ
ケージ、ＳＯＰ、ＳＯＪ、ＰＬＣＣに変わってきており
、応力によるパッケージクラックの発生、これらのクラ
ックによる耐湿性の低下等の問題がある。

特に表面実装工程でのリードの半田付は時にバフケージ
は急激な温度変化を受け、このためにパッケージにクラ
ックが生じる問題が大きくクローズアップされている。

これらの問題を解決するために半田付は時の熱衝撃を緩
和する目的で、熱可塑性オリゴマーの添加（特開昭６２
−１１５８４９号公報）や各種シリコーン化合物の添加
（特開昭６２−１１５８５０号公報−６２−１１６６５
４号公報、６２−１２８１６２号公報）、更にはシリコ
ーン変性（特開昭６２−１３６８６０号公報）などの手
法で対処しているがいずれも半田付は時にパッケージに
クラックが生じてしまい信鯨性の優れた半導体対土用エ
ポキシ樹脂組成物を得るまでには至らなかった。

一方、耐半田ストレス性に優れた耐熱性エポキシ樹脂組
成物を得る為に樹脂系としては多官能エポキシ樹脂の使
用（特開昭６．１−１６８６２０号公報）等が検討され
てきたが、多官能エポキシ樹脂の使用では架橋密度が上
がり耐熱性が向上するが、特に２００°Ｃ〜３００″Ｃ
のような高温にさらされた場合においては耐半田ストレ
ス性が不充分であった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明はこのような問題に対してエポキシ樹脂として式
（１）で示される多官能エポキシ樹脂を（ｎはＯから１
０の整数であり、化学構造式中におけるＸは（Ａ）が２
に対して（Ｂ）がＯ〜１の割合で存在するランダム共重
合物の混合物。）フェノール樹脂硬化剤として式（Ｉ［
）で示される多官能フェノール樹脂硬化剤 ブチル基、ｔ−ブチル基の中で、１種もしくは２種以上
の組み合せを示す、）を用い、それらを併用することに
よって、更に耐半田ストレス性に著しく優れた半導体封
止用エポキシ樹脂組成物を提供するところにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のエポキシ樹脂組成物は従来の対土用樹脂組成物
に比べて非常に優れた耐半田ストレス性を有したもので
ある。

（ｎはＯから１０までの整数であり、式中のＲは水素原
子及びメチル基、エチル基、プロピル基、（ｎは０から
１０の整数であり、化学構造式中におけるＸは（Ａ）が
２に対して（Ｂ）が０〜１の割合で存在するランダム共
重合物の混合物、）上記式（１）で表わされるエポキシ
樹脂は１分子中に３個以上のエポキシ基を有する多官能
エポキシ樹脂であり、この多官能エポキシ樹脂を用いる
ことにより、従来の方法では得ることの出来なかった耐
半田ストレス性に非常に優れたエポキシ樹脂組成物を得
ることができる。

このようなエポキシ樹脂の使用量は、これを調節するこ
とにより耐半田ストレス性を最大限に引き出すことがで
きる。耐半田ストレス性の効果を出す為には式（１）で
示される多官能エポキシ樹脂をエポキシ樹脂の５０重量
％以上、更に好ましくは７０重量％以上の使用が望まし
い。５０重量％未満だと架橋密度が、上がらず耐半田ス
トレス性が不充分である。

更に式中のＸは（Ａ）が２に対してＣＢ）がＯ〜１の割
合で存在するランダム共重合物が好ましい。

この場合、（Ａ）を２としたときの（Ｂ）の比率が１よ
り大きいと吸水性が上がり、半田浸漬時の熱衝撃が大き
く、耐半田ストレス性が悪くなる傾向がある。また、２
官能以下のエポキシ樹脂では架橋密度が上がらず、耐熱
性が劣り耐半田ストレス性の効果が得られない、またｎ
の値は０から１０までの範囲が好ましい。この場合ｎの
値がＩＯより大きい場合、流動性が低下し、成形性が悪
（なる（頃向がある。

ここでいうエポキシ樹脂とは、エポキシ基を有するもの
全般をいう、たとえばビスフェノール型エポキシ樹脂、
ノボラック型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ
樹脂等のことをいう。

（ｎはＯから１０までの整数であり、式中のＲは水素原
子及びメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、Ｌ
−ブチル基の中で、１種もしくは２種以上の組み合せを
示す、） 上記式（Ｉｔ）で表わされるフェノール樹脂硬化割け１
分子中に３個以上の水酸基を存する多官能フェノール樹
脂硬化剤であり、この多官能フェノール樹脂硬化剤を用
いることにより、従来の方法では得ることの出来なかっ
た耐半田ストレス性に非常に優れたエポキシ樹脂組成物
を得ることができる。

このようなフェノール樹脂硬化剤の使用量は、これを調
節することにより耐半田ストレス性を最大限に引き出す
ことができる。

耐半田ストレス性の効果を出す為には式（ＩＩ）で示さ
れる多官能フェノール樹脂硬化剤をフェノール樹脂の５
０重量％以上、更に好ましくは７０重量％以上の使用が
望ましい、この場合使用量が５０重量％未満だと架橋密
度が上がらず耐半田ストレス性が不充分である。

更に式中のＲは水素原子及び炭素数４までのアルキル基
が好ましく、炭素数が５以上のアルキル基の場合、エポ
キシ樹脂との反応性が低下し、硬化性が劣化する傾向が
ある。また２官能以下のフェノール樹脂硬化剤では架橋
密度が上がらず、耐熱性が劣り耐半田ストレス性の効果
が得られない。

またｎの値は０から１０までの範囲が好ましい。

この場合ｎの値が１０より大きい場合、流動性が低下し
、成形性が悪くなる傾向がある。

ここで併用する他のフェノール樹脂硬化剤とは、エポキ
シ樹脂と硬化反応するポリマー全般のことを言い、例え
ばフェノールノボラック樹脂、タレゾールノボラック樹
脂、ジシクロペンタジェン変性フェノール樹脂、バラキ
シレン変性フェノール樹脂酸無水物といた一般名を挙げ
ることが出来る。

また、上記多官能エポキシ樹脂と多官能フェノール樹脂
を組み合せて用いることによって単独使用では得られる
ことの出来なかったより耐熱性の優れるエポキシ樹脂組
成物を得ることが出来る。

本発明に使用される無機充填材としては通常のシリカ粉
末として溶融シリガ、結晶シリカ、多孔質シリカ、２次
凝集シリカの他、アルミナ、炭酸カルシウム、炭素繊維
等の充填材全般を指し、特に溶融シリカ、多孔質シリカ
、２次凝集シリカの使用が好ましい。

本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ基とフェノー
ル性水酸基との反応を促進するものであればよく、一般
に封止用材料に使用されているものを広く使用すること
ができ、例えばジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ）、
トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）、ジメチルベンジル
アミン（ＢＤＭＡ）や２メチルイミダゾール（２ＭＺ）
等が単独もしくは２種類以上混合して用いられる。

本発明の対土用エポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂、硬
化剤、無機充填剤及び硬化促進剤を必須成分とするが、
これ以外に必要に応じてシランカップリング剤、ブロム
化エポキシ樹脂、二酸化アンチモン、ヘキサブロムベン
ゼン等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色
剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤及びシリコ
ーンオイル、ゴム等の低応力添加剤等の種々の添加剤を
適宜配合しても差し支えがない。

又、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物を成形材料とし
て製造するには、エポキシ樹脂、硬化剤硬化促進剤、充
填剤、その他の添加剤をミキサー等によって十分に均一
に混合した後、さらに熱ロールまたはニーダ−等で溶融
混練し、冷却後粉砕して成形材料とすることができる。

これらの成形材料は電子部品あるいは電気部品の封止、
被覆、絶縁等に適用することができる。

〔実施例］ 実施例１ 下記組成物 式（ＩＩＩ）で示されるエポキシ樹脂 ただしｎ−２のときｍ−１の化合物とｎ−５のときｍ−
２の化合物の割合が８＝２の混合物１５重量部 オルトクレゾールノボラソクエボキシ樹脂５重量部 式（ＩＶ）で示されるフェノール樹脂 ただしｎ＝２のときｍ−１の化合物とｎ−５のときｍ−
２の化合物の割合が８：２の混合物７重量部 フェノールノボラック樹脂　　　　３重量部溶融シリカ
粉末　　　　　　　６８．８重量部トリフェニルホスフ
ィン　　　　ｏ、２ｔｔｓカーボンブラツク　　　　　
　　０．５重量部カルナバワックス　　　　　　　０．
５重量部を、ミキサーで常温で混合し、７０〜１００°
Ｃで２軸ロールにより混練し、冷却後粉砕し成形材料と
した。

得られた成形材料をタブレット化し、低圧トラ：／７．
７７−成形ｉに７１７５’ｃ、７０　ｋｇ／ｃｄ、　　
１２０秒の条件で半田クラック試験用として６×６叩の
チップを５２Ｐパツケージに封止し、又半田耐湿性試験
用として３×６論のチップを１６ｐＳ０Ｐパツケージに
封止した。

封止したテスト用素子について下記の半田クラック試験
及び半田耐湿性試験をおこなった。

半田クランク試験：封止したテスト用素子を８５°Ｃ１
８５％ＲＨの環環境下で４８Ｈｒおよび７２Ｈｒ処理し
、その後２５０°Ｃの半田槽に１０秒間浸漬後顕微鏡で
外部クランクを観察した。

半田耐湿性試験：封止したテスト用素子を８５℃で、８
５％ＲＨの環環境下で７２　Ｈｒ処理し、その後２５０
℃の半田槽に１０秒間浸浸漬後レッシャークシカー試験
（１２５°Ｃ１１００％ＲＨ）を行い回路のオーブン不
良を測定した。

実施例２〜５ 第１表の処方に従って配合し、実施例１と同様にして成
形材料を得た。この成形材料で試験用の封止した成形品
を得、この成形品を用いて実施例１と同様に半田クラッ
ク試験及び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を第１
表に示す。

比較例２〜６ 第１表の処方に従ワて配合し、実施例１と同様にして成
形材料を得た。この成形材料で試験用の封止した成形品
を得、この成形品を用して実施例１と同様に半田クラン
ク試験及び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を第１
表に示す。

〔発明の効果〕

本発明に従うと従来技術では得ることのできなかった耐
熱性及び、耐水性を有するエポキシ樹脂組成物を得るこ
とができるので、半田付は工程による急激な温度変化に
よる熱ストレスを受けたときの耐クランク性に非常に優
れ、更に耐湿性が良好なことから電子、電気部品の封止
用、被覆用絶縁用等に用いた場合、特に表面実装パッケ
ージに搭載された高集積大型チップＩＣにおいて信較性
が非常に必要とする製品について好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）式（Ｉ）の化学構造式で示される多官能エ
   ポキシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼（Ｉ） （ｎは０から１０の整数であり、化学構造式中における
   Ｘは（Ａ）が２に対して（Ｂ）が０〜１の割合で存在す
   るランダム共重合物の混合物）を総エポキシ樹脂量に対
   して５０〜１００重量％含むエポキシ樹脂 （Ｂ）式（ＩＩ）の化学構造式で示される多官能フェノ
   ール樹脂硬化剤 ▲数式、化学式、表等があります▼（ＩＩ） （ｎは０から１０までの整数であり、式中のＲは水素原
   子及びメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ｔ
   −ブチル基の中で、１種もしくは２種以上の組み合せを
   示す。）を総フェノール樹脂硬化剤量に対して５０〜１
   ００重量％含むフェノール樹脂硬化剤 （Ｃ）無機充填材 （Ｄ）硬化促進剤 を必須成分と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。