JPH0339319A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - 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】 及皇上立扛且立互 本発明は、成形材料、粉体塗装用材料、半導体の封止材
等、特に半導体封止材として好適に用いられるエポキシ
樹脂組成物及び該組成物の硬化物で封止された半導体装
置に関する。

の　　　び　　が　　しようとする課 エポキシ樹脂及びこれに無機充填剤等を配合したエポキ
シ樹脂組成物は、一般に他の熱硬化性樹脂に比べて成形
性、接着性、電気特性、機械特性、耐湿性等に優れてい
るため、各種成形材料、粉体塗装用材料、電気絶縁材料
などとして広く利用され、特に最近においては半導体の
封止材として注目されている。

この場合、エポキシ樹脂中には種々の遊離不純物が存在
するのでこれら不純物を低減させる必要がある。しかし
、特に遊離不純物として存在する加水分解性塩素の低減
には限界があるため、エポキシ樹脂組成物を半導体の封
止材として用いる場合、アルミニウム配線腐食を満足に
防止することが難しいという問題がある。

このアルミニウム配線腐食は、硬化促進剤として有機リ
ン化合物を使用することである程度は改善することがで
きるが、その改善度は十分ではない。

また、下記一般式 ％式％（） （但し、式中Ａは１種又は２種以上の３〜５価の遷移金
属を示し、Ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜７．ｚ＝０．２〜３、
ｗ＝０．２〜３、ｎ＝Ｏ〜２である。） で示され、平均粒径が５ミクロン以下で最大粒径が３０
ミクロン以下の無機イオン交換体を配合し。

加水分解性塩素濃度を低減させたエポキシ樹脂組成物が
提案されているが、このエポキシ樹脂組成物は硬化促進
剤として有機リン化合物を配合すると組成物の硬化性が
劣化すると共に、満足に塩素イオンを捕捉することも困
難になってしまい、この場合もアルミニウム配線腐食の
防止効果は不十分である。

従って、エポキシ樹脂組成物においては、その硬化物の
アルミニウム配線腐食の十分な改善が望まれている。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、加水分解性
塩素等の遊離不純物濃度が低く、半導体の封止材として
使用した場合、良好に硬化してアルミニウム配線腐食が
非常に少ない硬化物を与えるエポキシ樹脂組成物及びこ
の組成物の硬化物により封止された半導体装置を提供す
ることを目的とする。

を　　するための　　　び 本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた
結果、硬化性エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、及び
硬化促進剤として有機リン化合物を含有するエポキシ樹
脂組成物に下記一般式（１）％式％（１） （但し、式中ａ、ｂはそれぞれ１〜２、Ｃは４〜１０、
ｄは０．０２〜０．２、ｅは０．２〜３、ｆはＯ〜２の
数である。） で示される無機イオン交換体を好ましくは組成物全体の
０．５％（重量％、以下同じ）以上配合した場合、この
無機イオン交換体が加水分解性塩素。

臭素等の遊離不純物を確実に捕捉し、該組成物の硬化物
によるアルミニウム配線腐食を効果的に抑制する上、組
成物の硬化性も良好で、半導体の封止材等として好適に
用いることができるエポキシ樹脂組成物が得られること
を知見し５本発明をなすに至った。

従って、本発明は、硬化性エポキシ樹脂、硬化剤、無機
充填剤、及び硬化促進剤として有機リン化合物を含有し
てなるエポキシ樹脂組成物に下記一般式（１） ％式％（１） （但し、式中ａ、ｂはそれぞれ１〜２、Ｃは４〜１０、
ｄは０．０２〜０．２．ｅは０．２〜３、ｆはＯ〜２の
数である。） で示される無機イオン交換体を配合してなることを特徴
とするエポキシ樹脂組成物及びこの組成物の硬化物によ
り封止された半導体装置を提供する。

以下１本発明につき更に詳しく説明する。

まず、本発明の組成物を構成する硬化性エポキシ樹脂は
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
であって、このエポキシ樹脂は後述するような各種硬化
剤によって硬化させることが可能な限り分子構造１分子
量等に特に制限はなく、従来から知られている種々のも
のを使用することができる６例えば、エピクロルヒドリ
ンとビスフェノールをはじめとする各種ノボラック樹脂
とから合成されるエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、
塩素や臭素原子等のハロゲン原子を導入したエポキシ樹
脂などを用いることができる。

これらのなかでは置換及び非置換のノボラック型エポキ
シ樹脂並びにビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が好まし
く用いられる。上記エポキシ樹脂は、１種を単独で又は
２種以上を混合して使用してもよい。

なお、上記エポキシ樹脂の使用に際して、モノエポキシ
化合物を適宜併用することは差し支えない。モノエポキ
シ化合物としては、スチレンオキシド、シクロヘキセン
オキシド、プロピレンオキシド、メチルグリシジルエー
テル、エチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジル
エーテル、アリルグリシジルエーテル、オクチレンオキ
シド、ドデセンオキシドなどが例示される。

また、硬化剤としてはジアミノジフェニルメタン、ジア
ミノジフェニルスルホン、メタフェニレンジアミン等に
代表されるアミン系硬化剤、無水フタル酸、無水ピロメ
リット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸等の酸
無水物系硬化剤、あるいはフェノールノボラック、クレ
ゾールノボラック等の１分子中に２個以上の水酸基を有
するフェノールノボラック硬化剤等が例示される。

更に、本発明は、上記した硬化剤とエポキシ樹脂との反
応を促進する目的で用いる硬化促進剤として有機リン化
合物を配合するが、有機リン化合物としては、例えばト
リフェニルフォスフイン。

トリス（ｐ−アニシル）ホスフィン、トリス（ｐ　−ト
リル）ホスフィン、テトラフェニルホスフィンテトラフ
ェニルボレート等が挙げられる。

なお、前記硬化剤の使用量は通常使用される量であり、
硬化促進剤の配合量も通常の範囲とすることができる。

本発明において使用される無機充填剤は、その種類に制
限はなく、エポキシ樹脂組成物の用途等に応じて適宜選
択され、例えば結晶性シリカ、非結晶性シリカ等の天然
シリカ、合成高純度シリカ、合成球状シリカ、タルク、
マイカ、窒化ケイ素、ボロンナイトライド、アルミナな
どから選ばれる１種又は２種以上を使用することができ
る。

また、無機充填剤の配合量は、エポキシ樹脂と硬化剤の
総量１００重量部に対し１００〜１０００重量部とする
ことが好ましく、より好ましくは２５０〜７５０重量部
である。配合量が１００重量部未満では得られるエポキ
シ樹脂組成物が耐クラツク性などの物性面で満足する結
果が得られない場合が生じ、一方１０００重量部を超え
ると流動性が悪くなり、無機充填剤の分散が困難となる
場合がある。

本発明の組成物には、上記エポキシ樹脂、硬化剤、硬化
促進剤、無機充填剤と共に、下記式（Ｉ）Ｓ　ｂａＢ　
１ｂ０ｃ（Ｎｏ、）ｄ（ＯＨ）ｅ−ｆ（ＨｚＯ）　　　
・（■）（但し、式中ａ、ｂはそれぞれｌ〜２、Ｃは４
〜１０、ｄは０．０２〜０．２、ｅは０．２〜３゜ｆは
Ｏ〜２の数である。） で示される無機イオン交換体を配合する。

この場合、（り式の無機イオン交換体は、エポキシ樹脂
組成物中の遊離不純物イオンを捕捉する効果を有するも
ので、（１）式中のＮｏ１基の数ｄは０．０２〜０．２
、好ましくは０．０５〜０．１である。ｄが０．０２よ
り小さいと十分に不純物イオンを捕捉することができず
、ｄが０．２より大きいと組成物の硬化性が悪くなる。

また、（り式中のａ、ｂそれぞれ１〜２に対してＣは５
〜８、ｅは０．５〜１．５、ｆは０．２〜ｌの範囲であ
ることが好ましい。具体的にはＳ　ｂＪ　ｌｘ、ｚｏｉ
、５（ＮＯｉ）。、、５（ＯＨ）。４・０．４Ｈ，０な
どを挙げることができる。

また、（１）式の無機イオン交換体は平均粒径が５ミク
ロン以下、特に０．１〜２ミクロンであることが不純物
イオンを捕捉する効果を高めるために好ましい。

更に、無機イオン交換体の配合量は、組成物全体の０．
５％以上、特に１〜５％とすることが好ましく、配合量
が０．５％に満たないと不純物イオンの捕捉が不十分と
なってしまう場合がある。

本発明の組成物には、更に必要によりその目的、用途な
どに応じ、各種の添加剤を配合することができる１例え
ばワックス類、ステアリン酸などの脂肪酸及びその金属
塩等の離型剤、カーボンブラック等の顔料、染料、酸化
防止剤、難燃化剤、表面処理剤（γ−グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシラン等）、各種低応力剤、その他の
添加剤などを通常の添加量で配合し得る。

本発明の組成物は、上述した成分の所定量を均一に撹拌
、混合し、予め７０〜９５℃に加熱しであるニーダ−、
ロール、エクストルーダーなどで混線、冷却し、粉砕す
るなどの方法で得ることができる。なお、成分の配合順
序に特に制限はない。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、成形材料、粉体塗装用
材料として好適に使用し得るほか、ＩＣ１ＬＳＩ、トラ
ンジスタ、サイリスタ、ダイオード等の半導体装置の封
止用、プリント回路板の製造などにも有効に使用できる
。

なお、半導体装置の封止を行なう場合は、従来より採用
されている成形法、例えばトランスファ成形、インジェ
クション成形、注型法などを採用して行なうことができ
る。この場合、エポキシ樹脂組成物の成形温度は１５０
〜１８０℃、ポストキュアーは’１５０−１８０℃で２
〜１６時間行なうことが好ましい。

見咀食羞果 以上説明したように、本発明のエポキシ樹脂組成物は、
速やかに硬化してアルミニウム配線腐食の非常に少ない
硬化物を与えるもので、半導体の封止材などとして好適
に使用でき１本発明の組成物により封止された半導体装
置は高品質なものである。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない
。

なお、以下の例において部はいずれも重量部である。

〔実施例１，２、比較例１〜３〕 エポキシ当量２００のエポキシ化クレゾールノボラック
樹脂（硬化性エポキシ樹脂）、フェノール当量１１０の
フェノールノボラック樹脂、トリフェニルフォスフイン
、２−フェニルイミダゾール、下記式 で示されるポリシロキサン、下記に示す無機イオン交換
体をそれぞれ第１表に示す配合量で使用し。

コレに臭ｍ化エポキシノボラック樹脂ｔｏｌ、二酸化ア
ンチモン１０部、３−グリシドキシプロビルトリメトキ
シシラン１．５部、ワックスＥ　１．５部、カーボンブ
ラック１．０部及び溶融シリカ３００部を加えて得られ
た配合物を熱２本ロールで均一に溶融混合してエポキシ
樹脂組成物（実施例１，２．比較例１〜３）を製造した
。

無機イオン交換体Ａ： Ｓ　ｂｉ　Ｂ　ｉ　ｚ、　＊　Ｏｘ、　ａ　（ＮＯａ）
ａ、ａｓ　（ＯＨ）。８・Ｑ、４Ｉ−１，０無機イオン
交換体Ｂ： Ｓ　ｂ＊Ｂ　ｉｔ、ｚｏｓ、４（ＮＯｉ）。、５（ＯＨ
）。、・０．５Ｈ，０無機イオン交換体Ｃ： Ｓ　ｂｄ３１ｘ、ｚＯｓ、＊（ＯＨ）ａ、ｓ・０．５Ｈ
，０これらのエポキシ樹脂組成物につき、以下の（イ）
〜（ホ）の諸試験を行なった。

結果を第１表に併記する。

（イ）スパイラルフロー値 ＥＭＮＩ規格に準じた金型を使用して、１７５’Ｃ，７
部ｋｇ／ａＪの条件で測定した。

（ロ）熱時硬度 ＪＩＳ　　Ｋ６９１１に準じて１７５℃、　７０ｋｇ／
ａＪ、成形時間２分の条件で１０１０Ｘ４Ｘ１００の抗
折捧を成形し、熱時硬度をパーコール硬度計ＧＹ２Ｊ−
９３５（バーパーコールマン社製）を用いて測定した。

（ハ）ガラス転移温度 １７５℃、７０ｋｇ／ｃｄ、成形時間２分で成形した後
、１８０℃、４時間で硬化させ、この硬化物の４ｍφＸ
１５ｍの試験片を用いて、デイラトメータートこより毎
分５℃の速さで昇温した時の値を測定した。

（ニ）抽出水純度 （ハ）と同様の硬化物の５０ｍφＸ３ｍｎ＋の試験片を
２５０℃、２０時間の条件で劣化させたものと劣化を行
なわないものについて、下記試験を行なった。

試料を粉砕し、７０メツシユふるいをパスした粉末５ｇ
及び純水５０＋ｎ！Ｑを加圧容器へ入れ、１６０℃、２
０時間後に抽出水の分析を行なった。

（ホ）５０％腐食発生時間 （ハ）と同様の成形、硬化条件で１４ｐｉｎＤＩＰ　Ｔ
ＥＧ素子（アルミ配線＠：５ミクロン）を封止し、１４
０℃、８５％ＲＨの条件でプレッシャークツカーテスト
を行ない、アルミニウム配線の腐食発生率が５０％とな
った時の時間を調べた。

第１表の結果より、本発明の組成物は硬化性が良好であ
り、かつ遊離不純物濃度が低く高純度で、硬化物はアル
ミニウム配線腐食が非常に少ないことが確認された。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、硬化性エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、及び硬
   化促進剤として有機リン化合物を含有してなるエポキシ
   樹脂組成物に下記一般式（１）Ｓｂ＿ａＢｉ＿ｂＯ＿ｃ
   （ＮＯ＿３）＿ｄ（ＯＨ）＿ｅ・ｆ（Ｈ＿２Ｏ）・・・
   （Ｉ）（但し、式中ａ、ｂはそれぞれ１〜２、ｃは４〜
   １０、ｄは０．０２〜０．２、ｅは０．２〜３、ｆは０
   〜２の数である。） で示される無機イオン交換体を配合してなることを特徴
   とするエポキシ樹脂組成物。 ２、請求項１記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物により
   封止された半導体装置。