JPH07173255A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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JPH07173255A
JPH07173255A JP31870593A JP31870593A JPH07173255A JP H07173255 A JPH07173255 A JP H07173255A JP 31870593 A JP31870593 A JP 31870593A JP 31870593 A JP31870593 A JP 31870593A JP H07173255 A JPH07173255 A JP H07173255A
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JP
Japan
Prior art keywords
epoxy resin
curing agent
formula
resin
resin composition
Prior art date
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Pending
Application number
JP31870593A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoki Mogi
直樹 茂木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Publication of JPH07173255A publication Critical patent/JPH07173255A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 式(1)で示されるエポキシ樹脂を総エポキ
シ樹脂量に対して30〜100重量%含むエポキシ樹脂
とパラキシリレン変性フェノール樹脂を総フェノール樹
脂硬化剤量に対して30〜100重量%含むフェノール
樹脂硬化剤、無機充填材及びトリフェニルホスフィンを
含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化1】 【効果】 耐半田クラック性に優れ、かつ耐湿性に優れ
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスの表面実
装化における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。
【0002】
【従来の技術】従来、ダイオード、トランジスタ、集積
回路等の電子部品を熱硬化性樹脂で封止しているが、特
に集積回路では耐熱性、耐湿性に優れたオルソクレゾー
ルノボラック型エポキシ樹脂をフェノールノボラック樹
脂で硬化させ、充填材として溶融シリカ、結晶シリカ等
の無機充填材を配合したエポキシ樹脂組成物が用いられ
ている。ところが近年、集積回路の高集積化に伴いチッ
プがだんだん大型化し、かつパッケージは従来のDIP
タイプから表面実装化された小型、薄型のQFP、SO
P、SOJ、TSOP、TQFP、PLCCに変わって
きている。即ち大型チップを小型で薄いパッケージに封
入することになり、熱応力によりクラックが発生し、こ
れらのクラックによる耐湿性の低下等の問題が大きくク
ローズアップされている。特に半田付けの工程において
急激に200℃以上の高温にさらされることによりパッ
ケージの割れや樹脂とチップの剥離により耐湿性が劣化
してしまうといった問題点がでてきている。従って、こ
れらの大型チップを封止するのに適した信頼性の高い半
導体封止用樹脂組成物の開発が望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な問
題点に対してエポキシ樹脂として式(1)で示されるエ
ポキシ樹脂を用い、フェノール樹脂硬化剤として式
(2)で示されるフェノール樹脂硬化剤を用いることに
より、実装時における半導体パッケージの耐半田ストレ
ス性を著しく向上させ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。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)下記式
(1)で示されるエポキシ樹脂を総エポキシ樹脂量に対
して30〜100重量%含むエポキシ樹脂、
【0005】
【化3】 (式中のRは水素、ハロゲン類、アルキル基の中から選
択される同一もしくは異なる原子または基、n=0〜2
0)
【0006】(B)下記式(2)で示されるフェノール
樹脂硬化剤を総フェノール樹脂硬化剤量に対して30〜
100重量%含むフェノール樹脂硬化剤、
【0007】
【化4】 (式中のRは水素、ハロゲン類、アルキル基の中から選
択される同一もしくは異なる原子または基、n=0〜2
0)
【0008】(C)無機充填材 及び (D)硬化促進剤 を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物、従
来のエポキシ樹脂組成物に比べ優れた信頼性として耐半
田クラック性と半田処理後の耐湿性を有するものであ
る。
【0009】式(1)の分子構造で示されるエポキシ樹
脂は、パラキシレンとフェノールをフリーデル・クラフ
ツ・アルキル反応により重合し、エピクロルヒドリンで
グリシジルエーテル化することによって得られる。従来
のクレゾールノボラックエポキシ樹脂に比べ、硬化物の
ゴム領域での弾性率が低く、低吸湿性、リードフレーム
(42アロイ、銅合金)等の金属類との接着性に優れ
る。このエポキシ樹脂の使用量はこれを調節することに
より、耐半田クラック性を最大限に引き出すことができ
る。耐半田クラック性の効果を引き出すためには式
(1)で示されるエポキシ樹脂を総エポキシ樹脂量に対
して30重量%以上、好ましくは50重量%以上の使用
が望ましい。30重量%未満だと目標とした耐半田クラ
ック性が不充分である。更に式中のRは水素原子が好ま
しい。式中のnは0〜20であるが、20を越えると流
動性が悪化する。式(1)で示されるエポキシ樹脂以外
の他のエポキシ樹脂を併用する場合、エポキシ基を2個
以上有する化合物あるいはポリマー全般を言う。例え
ば、ビフェニル型エポキシ化合物、ビスフェノール型エ
ポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェノール
メタン型エポキシ化合物、アルキル変性トリフェノール
メタン型エポキシ化合物等のことを言う。
【0010】式(2)で示されるフェノール樹脂硬化剤
は、パラキシレンとフェノールをエポキシ樹脂と同様に
フリーデル、クラフツ、アルキル化反応により重合させ
ることによって得られる。従来のフェノールノボラック
樹脂に比べ、硬化物のゴム領域での弾性率が低く、低吸
湿性、リードフレーム(42アロイ、銅合金)等の金属
類との接着性に優れている。この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クラック性
を最大限に引き出すことができる。耐半田クラック性の
効果を引き出すためには式(2)で示されるフェノール
樹脂硬化剤を総フェノール樹脂硬化剤量に対して30重
量%以上、好ましくは50重量%以上の使用が望まし
い。30重量%未満だと目標とした耐半田クラック性が
不充分である。更に式中のRは水素原子が好ましい。式
中のnは0〜20であるが、20を越えると流動性が悪
化する。式(1)で示されるフェノール樹脂硬化剤以外
に他のフェノール樹脂硬化剤を併用する場合、フェノー
ル性水酸基を有するポリマー全般を言う。例えばフェノ
ールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシ
クロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変性フ
ェノール樹脂、トリフェノールメタン化合物等が挙げら
れ、特にフェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジ
エン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂
及びこれらの混合物が好ましい。また、これらの硬化剤
の配合量としてはエポキシ化合物のエポキシ基数と硬化
剤の水酸基数を合わせるように配合することが好まし
い。
【0011】以上述べた様に、従来、式(2)で示され
るパラキシリレン構造を有する樹脂は、フェノール樹脂
硬化剤としてのみしか用いられなかったのに対して、こ
れをグリシジルエーテル化し、エポキシ樹脂として用い
ることにより、フェノール樹脂硬化剤だけでなくエポキ
シ樹脂中にもパラキシリレン構造を導入することにより
全ての樹脂中にパラキシリレン構造を導入するところで
ある。本発明で用いる無機充填材としては、溶融シリカ
粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、2次凝集シリ
カ粉末、多孔質シリカ粉末、アルミナ等が挙げられ、特
に球状シリカ粉末及び溶融シリカ粉末と球状シリカ粉末
との混合物が好ましい。また無機充填材の配合量として
は、耐半田クラック性から総エポキシ樹脂組成物量に対
して80〜90重量%が好ましい。無機充填材量が80
重量%未満だと低熱膨張化、低吸水化が得られず耐半田
クラック性が不充分である。また、無機充填材量が90
重量%を越えると高粘度化による半導体パッケージ中の
ダイパッド、金線ワイヤーのずれ等の不都合が生じる。
【0012】本発明に用いる硬化促進剤は、エポキシ基
と水酸基との硬化反応を促進させるものであればよく、
一般に封止材料に使用されているものを広く使用するこ
とができる。例えば、1,8−ジアザビシクロウンデセ
ン、トリフェニルホスフィン、ベンジルジメチルアミン
や2−メチルイミダゾール等あり、単独でも混合して用
いても差し支えない。本発明のエポキシ樹脂組成物はエ
ポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材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、三酸化アンチモン、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。また、
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
材、その他の添加剤をミキサー等によって充分に均一に
混合した後、更に熱ロールまたはニーダー等で溶融混練
し、冷却後粉砕して封止材料とすることができる。これ
らの成形材料は電気部品あるいは電子部品であるトラン
ジスタ、集積回路等の被覆、絶縁、封止等に適用するこ
とができる。
【0013】以下本発明を実施例で具体的に説明する。 実施例1 下記組成物 式(3)で示されるエポキシ樹脂(軟化点50℃、エポキシ当量250g/e q) 6.76重量部
【0014】
【化5】 (nの値は0から3を示す混合物であり、その重合割合
はn=0が1に対してn=1が0.70、n=2が0.
45、n=3が0.30である。)
【0015】 オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂(軟化点58℃、エポキシ当量20 0g/eq) 1.69重量部 式(4)で示されるフェノール樹脂硬化剤(軟化点63℃、水酸基当量170 g/eq) 4.28重量部
【0016】
【化6】 (nの値は0から3を示す混合物であり、その重量割合
はn=0が1に対してn=1が0.60、n=2が0.
42、n=3が0.22である。)
【0017】 フェノールノボラック樹脂硬化剤(軟化点65℃、水酸基当量105g/eq ) 1.07重量部 溶融シリカ粉末(平均粒径10μm、比表面積2.0m2/g) 35重量部 球状シリカ粉末(平均粒径30μm、比表面積2.5m2/g) 50重量部 トリフェニルホスフィン 0.2重量部 カーボンブラック 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℃で2軸ロー
ルにより混練し、冷却後粉砕して成形材料とした。粉砕
して得られた成形材料は、EMMI−I−66に準じて
175℃、70kg/cm2、120秒の条件でスパイ
ラルフローを測定した。更に得られた成形材料をタブレ
ット化し、低圧トランスファー成形機にて175℃、7
0kg/cm2、120秒の条件で半田クラック試験用
として6×6mmのチップを52pQFPに封止し、ま
た半田耐湿性試験用として3×6mmのチップを16p
SOP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行った。
【0018】半田クラック試験:封止したテスト用素子
を85℃、85%RHの環境下で24時間、48時間、
72時間及び120時間処理し、その後260℃の半田
槽に10秒間浸漬後顕微鏡で外部クラックを観察した。 半田耐湿性試験:封止したテスト用素子を85℃、85
%RHの環境下で72時間処理し、その後260℃の半
田槽に10秒間浸漬後、プレッシャークッカー試験(1
25℃、100%RH)を行い、回路のオープン不良を
測定した。試験結果を表1に示す。
【0019】実施例2〜6 表1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った。試験結果を表1に示
す。 比較例1〜4 表2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った。試験結果を表2に示
す。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【発明の効果】本発明に従うと、従来技術で得ることの
できなかった半田付け時工程における急激な温度変化に
よる熱ストレスを受けた時の耐クラック性に非常に優
れ、更に耐湿性が良好のことから、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において、信頼
性が非常に必要とされる製品に好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/29 23/31

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)下記式(1)で示されるエポキシ
    樹脂を総エポキシ樹脂量に対して30〜100重量%含
    むエポキシ樹脂、 【化1】 (式中のRは水素、ハロゲン類、アルキル基の中から選
    択される同一もしくは異なる原子または基、n=0〜2
    0) (B)下記式(2)で示されるフェノール樹脂硬化剤を
    総フェノール樹脂硬化剤量に対して30〜100重量%
    含むフェノール樹脂硬化剤、 【化2】 (式中のRは水素、ハロゲン類、アルキル基の中から選
    択される同一もしくは異なる原子または基、n=0〜2
    0) (C)無機充填材 及び (D)硬化促進剤 を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
JP31870593A 1993-12-17 1993-12-17 エポキシ樹脂組成物 Pending JPH07173255A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7431990B2 (en) * 2004-05-27 2008-10-07 Sumitomo Bakelite Co Resin composition for encapsulating semiconductor chip and semiconductor device therewith
JP4639460B2 (ja) * 2000-11-08 2011-02-23 住友ベークライト株式会社 エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
CN112980138A (zh) * 2019-12-17 2021-06-18 衡所华威电子有限公司 一种用于电子元器件封装的环氧树脂组合物及其制备方法

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