JPH0556018B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は硬化剤としてレゾール型フエノール系
樹脂を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物に
係るものである。半導体封止材料としてエポキシ
樹脂と硬化剤としてノボラツク型フエノール系樹
脂とを無触媒あるいは硬化促進剤として第３級ア
ミン類、イミダゾール類、第４級アンモニウム塩
あるいは有機金属塩を配合したものが知られてい
る。半導体封止材料としては信頼性特に耐湿性の
高い樹脂組成物が要求されているがこれまでは耐
湿性の点でエポキシ樹脂の硬化剤としてはノボラ
ツク型フエノール系樹脂が一般に使用されてき
た。この理由は、酸無水物硬化に比べて吸湿劣化
が小さくしかも製造作業性、成形性に優れている
ためである。 しかしながらより信頼性の高い樹脂組成物が要
求されている昨今では、従来のノボラツク型フエ
ノール系樹脂をそのまま用いることができず洗浄
等の工程を加えた後使用しているのが現状であ
る。これは樹脂材料中のイオン性不純物をできる
かぎり抑えるためであり、ノボラツク系フエノー
ル樹脂の合成中に使用される塩酸、硫酸もしくは
蓚酸等の触媒残留物を除去するためである。この
ためノボラツク型フエノール系樹脂の使用はコス
トの点でも非常に不利になつてきている。 本発明は以上の点に鑑みなされたものでありエ
ポキシ樹脂に硬化剤としてレゾール型フエノール
系樹脂を配合したことを特徴とし、耐湿性、信頼
性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提
供するものである。 レゾール型フエノール系樹脂の合成には、アン
モニア、消石灰などのアルカリ触媒を用いるため
樹脂組成物を製造した場合、ノボラツク型フエノ
ール系樹脂を使用した樹脂組成物が酸性となるの
に比べて中性〜弱アルカリ性となり、半導体装置
のアルミニウム配線の腐食に対して有利になる。
しかもレゾール型フエノール系樹脂はその構造に
水酸基、メチロール基を有しているためエポキシ
樹脂の硬化剤であると同時に、樹脂それ自信が自
硬化する。それ故ノボラツク型フエノール系樹脂
を使用した場合に比べて、未反応物が極端に少な
くなる。そしてこれらの理由により耐湿性、信頼
性が向上する。 また本発明においてはレゾール型フエノール系
樹脂の分子量は800以上のものを５〜25重量％含
むものが好ましい。これ以下の場合硬化性、耐熱
性が低下する。 本発明に適用できるレゾール型フエノール系樹
脂としてはアルキル基などの置換基を有さない一
価フエノールとホルムアルデヒドとをアルカリ性
触媒下で反応することにより得られる縮合生成物
が用いられ、得られるレゾール型樹脂の分子量を
調整する方法は、上記フエノール類とホルムアル
デヒドのモル比と使用する触媒種と量によりコン
トロールが可能である。また使用できる触媒とし
ては、アンモニア、消石灰、苛性カリなどの一般
アルカリもしくはこれら金属塩もしくはこれら二
種以上を併用することができる。合成条件は、触
媒種、触媒量、モル比等により異なるため一概に
決定できないが、縮合生成物の判定は液体クロマ
トグラフイにより容易に行われ所望のレゾール型
フエノール系樹脂が得られる。 レゾール型フエノール系樹脂はエポキシ樹脂に
対して0.6〜1.3当量配合するのが好ましい。 本発明に適用できるエポキシ樹脂としては１分
子内に２ケ以上のエポキシ基を含む既に公知のエ
ポキシ樹脂全般を意味するものであり、例えばビ
スフエノールＡとエピクロリヒドリンとから得ら
れるビスフエノール系エポキシ樹脂、ノボラツク
樹脂にエピクロルヒドリンを反応させて得られる
ノボラツク系エポキシ樹脂、シクロヘキセン、シ
クロペンタジエン、ジシクロペンタジエンのよう
な脂環式化合物から得られるエポキシ樹脂、ビニ
ルポリマーから得られるエポキシ樹脂、グリセリ
ンのような多価アルコールから得られるエポキシ
樹脂などがあり、これらの少なくとも一種が用い
られる。 本発明のエポキシ樹脂組成物には、前述したエ
ポキシ樹脂、レゾール型フエノール系樹脂の他
に、必要に応じ組成物全体に対して40〜70容量％
のシリカガラス繊維、アルミナ等の無機質充填剤
が配合される。 さらに、必要に応じて、触媒、離型剤、顔料、
表面処理剤、可撓化剤などを配合することも可能
である。触媒としてはペンジルジメチルアミンな
どの３級アミン、イミダゾール等が表面処理剤と
してはエポキシシランが好ましい。 本発明のエポキシ樹脂組成物の製造法は該エポ
キシ樹脂およびレゾール型フエノール系樹脂と必
要に応じて上記充填剤、触媒などの添加物を混合
しニーダー、擂かい機、一軸もしくは二軸の混練
押出機を用いて混合する。使用する樹脂の軟化点
におうじて加熱加温を行なうが、その温度は100
℃を超えないことが望ましい。 以下本発明について実施例に従がい説明する
が、本発明を何ら制限するものではない。尚、以
下各列中に部とあるのは重量部を意味する。 実施例１および比較例１ ホルムアルデヒド、フエノールをモル比1.08、
25％アンモニア水溶液を触媒としてフラスコでか
きまぜながら温度をあけ、還流しながら90℃で
120分反応させてその後液温を70℃に下げて減圧
濃縮を120分行なつた。その後常圧に戻し、105℃
で15分濃縮させてレゾール型フエノール樹脂(A)を
得た。得られたレゾール型フエノール樹脂(A)の分
子量分布の判定には、東洋ソーダ社製の液体クロ
マトグラフイ（H.L.C）を使用し、カラム
G3000HとG2000Hを組み合わせてその存在量を
測定した。 上記レゾール型ウヘノール樹脂(A)に対して比較
としてホルムアルデヒド、フエノールをモル比
1.2、苛性ソーダを触媒として94℃で110分反応さ
せその後液温を65℃に下げて減圧濃縮を110分行
なつた。その後常圧に戻し、105℃で20分濃縮し
てレゾール型フエノール樹脂(B)を得た。得られた
フエノール樹脂(A)、(B)の分子量を調べると樹脂(A)
には分子量800以上のものがほぼ７〜10％含まれ
ており、樹脂(B)は800以上が２〜３％であつた。 得られた各レゾール型フエノール樹脂(A)、(B)30
部エピコート1011（シエル製ビスフエノール型エ
ポキシ樹脂商品名）100部、イミダゾールC₁₁Z
（四国化成社製）１部、メタノール80部を加えビ
ーカーで撹拌して、完全に溶解させて樹脂組成物
〔〕、〔〕を作成した。樹脂組成物〔〕はレ
ゾール型フエノール樹脂(A)を（実施例１）、〔〕
はレゾール型フエノール樹脂(B)を（比較例１）使
用している。これら樹脂組成物〔〕、〔〕の特
性を表−１に示す。表−１においてゲルタイム
は、JIS・C2104に規定されている熱板を用い150
℃で流動性がなくなる時間で判定した。硬度、二
次転移点の試料は、85℃で30分、110℃で20分乾
燥し、これを150℃で30分加圧成形（圧力70Kg／
cm²）して硬化物を作成した。硬度の判定はシヨア
Ｄを用い、二次転移点はT.M.A（Thermal
Mechanical Analgsis）を用いた。抽出液の作成
は上記硬化物を粉砕し121℃、２気圧下で蒸溜水
により抽出した。 樹脂組成物〔〕は、硬度、二次転移点が
〔〕に比べて高くしかも抽出水溶液の結果も良
好である。 比較例 ２ ホルマリン、フエノールをモル比0.79、塩酸、
蓚酸を触媒としフラスコで撹拌しながら80℃で90
分、100℃で60分各還流下で反応させ、その後減
圧下で加熱脱水して内容物の温度が130℃に達し
た自とり出して、ノボラツク型フエノール樹脂(C)
を得た。このフエノール樹脂(C)25部に実施例１お
よび比較例１と同じくエポキシ樹脂エピコート
1001を100部、イミダゾールC₁₁Z １部、メタノ
ール130部を加えて完全溶解し、樹脂組成物〔〕
…比較例２を作成した。この樹脂組成物〔〕の
特性を表−１に併記する。比較例２の樹脂組成物
〔〕は実施例１に比べてゲルタイムは短かく、
硬度、二次転移点は同等であるが、抽出水のPHが
酸性で電気伝導度も本発明品（実施例１）の約２
倍となつている。 実施例１および比較例１〜２の樹脂組成物
〔〕〜〔〕を用いて、テストチツプ（アルミ
配線パターンを形成したもの）を封止し、その信
頼性を評価した。成形にあつてはテストチツプの
上に直接滴下し、１mmの厚みを作成して85℃で30
分、110℃で20分乾燥後、常圧150℃で30分硬化し
た。これらを121℃、２気圧水蒸気下で放置し配
線の腐食レベルを試験した。結果を表−２に示
す。 表−２の結果より、本発明の実施例１は耐湿性
試験に対しても極めて強いことがわかる。 実施例２及び比較例３ 実施例１において作成したレゾール型フエノー
ル樹脂(A)45部に、EocN102（日本化薬社製ノボラ
ツク型エポキシ樹脂商品名）100部触媒イミダゾ
ールC₁₇Z 1.5部、シリカ粉末300部、カルナバワ
ツクス２部を加え、加圧ニーダで60℃20分間混練
を行ない半固型のエポキシ樹脂組成物〔〕（実
施例２）を作成した。比較例２で作成したノボラ
ツク型フエノール樹脂(C)45部に、実施例２で用い
た同一各素材を添加した後、60〜80℃の加熱ロー
ルで６〜７分混練し冷却・粉砕してエポキシ樹脂
組成物〔〕（比較例３）を作成した。これらエ
ポキシ樹脂組成物〔〕、〔〕を、170℃〜180℃
で２分、圧力70Kg／cm²で成形し、その信頼性を実
施例１と同じくテストチツプで評価した。結果を
表−３に示す。試験方法は121℃２気圧水蒸気下
での放置である。 表−３の結果より本発明のエポキシ樹脂組成物
によつて封止された半導体装置は表−２の結果と
同様耐湿試験に極めて良好であることがわかる。

【表】

【表】 ＊１ 分子は不良発生数、分母は全個数を示す。

【表】 ＊２ 分子は不良発生数、分母は全個数を示す。
以上に示されるように本発明の半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物は耐湿性、信頼性に優れたもの
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エポキシ樹脂にたいし、置換基を有さない一
   価フエノール−ホルムアルデヒド樹脂であつて
   800以上の分子量成分を５〜25重量％含有するレ
   ゾール型フエノール樹脂を配合してなることを特
   徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。