JPS61285242A - 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】 〔技術分野］ 本発明は、耐湿信頼性を向上したエポキシ樹脂組成物、
特に半導体封止用のエポキシ樹脂組成物に関するもので
ある。

［背景技術］ 近年、半導体素子の高集積化、高密度化にはめざましい
ものがあり、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に対する
要求もさらに厳しく成ってきている。半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物の適用分野として、トランジスタ、ＩＣ
は勿論のこと、ＬＳＩさらには６４ＫＤＲＡＭ、２５６
ＫＤＲＡＭに代表されるような超ＬＳＩの封止も近年は
上記エポキシ樹脂組成物でなされている。ところが、エ
ポキシ樹脂組成物に代表される樹脂封止のデメリットは
耐湿信頼性にあり、セラミック封止に比較して劣るのが
現状である。樹脂封止における耐湿性の低下は、封止用
樹脂組成物中に含まれているイオン成分、特にハロゲン
、アルカリなどのイオン性不純物がイオン化し、半導体
素子の配線材料であるアルミニウムを腐食するという問
題が生じてくるのである。

そこで従来、上記問題に対して、イオンを低減する方法
として次のような方法が試みられた。一つはベース樹脂
合成の際に副生する加水分解性イオン、特にクロルイオ
ンを低減する方法である。

この方法では効果は認められるが樹脂合成の段階での低
減には限界があり、充分なものとは言えなかった。他の
方法は、イオン化するイオンを無害なイオンに交換する
イオン交換樹脂をベース樹脂に混入する方法である。し
かしながら、この方法ではイオン交換樹脂の交換能力が
低いばかりでな（イオン交換樹脂の純度に問題があり、
＊た耐熱性が良くないために半田衝撃などの熱衝撃を受
けるとイオン交換能力が低下、ついには無くなるという
問題があり、共に充分な効果は得られていないのが現状
であった。

また、最近種々の硬化助剤、例えば３１＆アミン系化合
物、りん系化合物をエポキシ樹脂成形材料の硬化促進剤
として使用した場合には、プレッシャークツカーなどの
放置耐湿信頼性及びバイアス印加時の耐湿性が向上する
と言われているが、まだ充分な耐湿性を有しているとは
言いがたい現状にあり、より耐湿性の向上が望まれてい
る。

［発明の目的］ 本発明は上記の点に鑑みて成されたものであって、耐熱
性が良く、交換能力が高く、しかも純度に優れるイオン
交換樹脂を使用してクロルイオン、ブロムイオンやナト
リウムイオンなどを減少し、耐湿信頼性を向上すること
ができるエポキシ樹脂組成物を提供することを目的とす
るものである。

［発明の開示１ すなわち、本発明のエポキシ樹脂組成物は、一般式　Ａ
ｘＯｙ（ＯＨ）ｚ（Ｎ　Ｏ３）ｗ　ｍ　ｎ（Ｈ２０）（
Ａは３〜５価の遷移金属であって単独または２種以上の
金属、には１〜５、ｙは１〜７．２は０．２〜３、冑は
０゜２〜３、ｎは０〜２）で示されるｊ！ｔｌｉｌｆ１
イオン交換体がエポキシ系樹脂に配合されて成ることを
特徴とするもので、上記化学式の無機イオン交換体をエ
ポキシ系樹脂に添加することにより上記目的を達成した
ものである。

以下本発明の詳細な説明する。本発明に使用する無機イ
オン交換体は、一般式　Ａ　ｘｏ　ｙ（ＯＨ）ｚ（ＮＯ
ｒ）醤・ｎ（Ｈｚｏ）（Ａは３〜５価の遷移金属であっ
て、単独または２種以上の金属、には１〜５、ｙは１〜
７、Ｚは０．２−３、智は０．２−３、ｎは０〜２）で
示されるもので、この金属酸化物を溶融混合、結晶化さ
せたものである。ここで、Ａとしては例えば、リン、ひ
素、アンチモン、ビスマス、アルミニウム、〃リウム、
インンウム等があり、一種または二種以上の金属を組み
合わせて使用することができ、好ましくはアンチモンと
ビスマスの岨み合わせである。また、Ｘｓ　ｙｒＺ＋−
及びｎは整数とは限らないものである。この無機イオン
交換体の表面状態を観察するとＡ−ＯＨ（Ａは上記遷移
金属、以下同じ）の構造を部分的に有しでおり、このＡ
−ＯＨがイオン交換に対して重要な役割を果たすのであ
る。すなわち、ハロゲンイオンに対しては、Ａ−ＯＨ＋
Ｈ”＋ＣＩ−→Ａ−ＣＩ＋Ｈ”＋ＯＨ−→Ａ−ＣＩ　十
Ｈ２０ また、アルカリイオンに対しては、 Ａ　　　ＯＨ＋Ｎａ＋　→Ａ−ＯＮａ＋ＯＨ−＋Ｈ”→
　Ａ　　−ＯＮ　　ａ　　　十　　８　２０このように
してイオン交換した後のＡ−ＯＮａ。

Ａ−ＣＩは安定であり、２次分解する恐れはないもので
ある。また、交換した後に発生するＨ＋と＃−０Ｈ−は
Ｈ２Ｏとして再結合するものであり、半導体素子の配線
材料であるアルミニウムを腐食させることはないもので
ある。このようにイオン交換した後の生成物も非常に安
定であり、従来のイオン交換樹脂に見られない特徴を有
するばかりでなく、カチオン、アニオン両方を単一物質
でトラップ、交換する特徴がある。また、この無機イオ
ン交換体は４００〜４５０℃まで安定であり、半田など
の熱衝撃を与えても交換能力は低下することはないもの
である。

このｐ＠機ベイオン交換体エポキシ樹脂、変性エポキシ
樹脂あるいはブロム化エポキシ樹脂等のエポキシ系樹脂
に最初に予備混合すると更にイオン交換能力が高まるも
のである。すなわち、１００〜１６０℃好ましくは１３
０〜１５０℃に溶融されたエポキシ系樹脂１００重量部
に対して無機イオン交換体を１〜３０重量部添加し、０
．５〜３時間混合した後、取り出して冷却し粉砕するの
である。この際の粉砕粒子径としては２００ミクロン以
下が好ましい。

このように、予備混合された無機イオン交換体を添加す
ると、従来にない耐湿性の向上を図ることができるもの
である。すなわち、従来は硬化促進剤の技術により耐湿
性を向上してきたが、最近の硬化促進剤としては、りん
系化合物、３級アミン系のものが耐湿性に関してイミグ
ゾール系のものより優れていると言われているが、りん
系化合物及び３級アミン系の硬化促進剤とも特にバイア
ス印加時の耐湿性が不十分であった。しかし、上記無機
イオン交換体がエポキシＭ樹脂に混合された混合物を添
加することにより、飛躍的に向上できるものである。こ
こで、混合物の粉砕粒子径としては２００ミクロン以下
が好ましく、２００ミクロンを超える場合にはイオンの
補足率が低下し、耐湿性に寄与する効果が少なくなるも
のである。

次いで、上記予備混合物と溶融シリカ等の無機充填材、
フェノール／ボラック樹脂等の硬化剤、りん系化合物、
３級アミン等の効果促進剤及び必要に応じてワックス、
着色剤、カップリング剤、難燃剤等とを加熱混練し、そ
の後冷却した後粉砕して半導体封止用エポキシ樹脂組成
物を得るのである。樹脂組成物に添加する無機イオン交
換体の添加量としては、エポキシ系樹脂１００重量部に
対して１〜３０重ｊｌｓ添加することができる。添加量
が１重量部未満の場合には添加効果に乏しく、また添加
量が３０ｊｌｉｊｉ部を超えたとしてもイオン交換能力
が向上せず経済的でないものである。

しかして、一般式　ＡｘＯｙ（ＯＨ）ｚ（ＮＯ＊）ｗ・
ｎ（Ｈｚｏ）（Ａは３〜５価の遷移金属であって単独ま
たは２種以上の金属、Ｘは１〜５、ｙは１〜７．２は０
．２〜３、臀は０．２〜３、ｎは０〜２）で示される無
機イオン交換体をエポキシ系樹脂に添加することにより
、樹脂組成物中に存在するハロゲンイオンやナトリウム
イオン等の各イオンと交換して水素イオン及び水酸イオ
ンを放出し、水素イオン及び水酸イオンが再結合して水
となるために、配線材料であるアルミニウムを腐食させ
ることがないものである。具体的には、抽出イオン量と
しては従来の１／２以下であり、耐湿信頼性も従来の２
倍以上に向上できた。しがも、この無機イオン交換体は
上記したように交換能力が高く、加えて金属酸化物であ
るために耐熱性にも優れており半田衝撃などの熱衝撃を
受けてもイオン交換能力が低下するということがなく複
合信頼性も向上でき、また純度も高いものである。特に
、上記無機イオン交換体を予めエポキシ系樹脂を予備混
合した後、粉砕し、この混合物を添加するようにするこ
とにより、イオン交換能力をさらに向上することができ
るものである。また、りん系化合物や３級アミン等の硬
化促進剤と併用することによって、プレッシャークツカ
ーなどの放置耐湿信頼性及びバイヤス印加時の耐湿性を
向上できるものである。

以下本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

火ｍ １５０℃に加熱溶融されたエポキシ樹脂１６０重量部に
対して無機イオン交換体８重量部を添加して０．５時間
加熱混合し、次いで取り出した後粉砕して平均粒径２０
０ミクロン以下の混合物を得た１次いで、この混合物と
表１に示す他の各配合物を表１の配合部数で溶融混練し
、次いで冷却後粉砕して半導体対土用エポキシ樹脂組成
物を得た。

犬１」Ｌ虹 １５０℃に加熱溶融されたエポキシ樹脂１６０重量部に
対して無機イオン交換体１６重量部を添加して０．５時
間加熱混合し、次いで取り出した後粉砕して平均粒径１
００ミクロン以下の混合物を得た。次いで、この予備混
合物と表１に示す他の各配合物を表１の配合部数で溶融
混練し、次いで冷却後粉砕して半導体封止用エポキシ樹
脂組成物を得た。

」１九 表１に示す配合部数で無機イオン交換体を使用しない他
は、実施例と同様にして半導体封止用工ボキシ樹脂組成
物を得た。

次に、得られた樹脂組成物中の耐湿性を測定した。、１
ｗ湿性試験は、１６ｐＤＩＰにアルミニウム配線をした
ＴＥＧを封止し、この封止品をＰＣＴ（１５１℃・１０
０％ＲＨ）の条件及１／ＰＣＢＴ（１３３℃・１００％
ＲＨ，Ｂ＝２０Ｖ）の条件に放置してアルミニウムの腐
食を目視にて観察し、封止品５０％が不良となるまでの
時間で表した。その結果を表２に示す０表２の結果がら
、実施例１及び２のエポキシ樹脂組成物にあっては、放
置耐湿信頼性及びバイアス印加時の耐湿性が着しく同表
１ 表２ ［発明の効果］ 上記のように本発明は、一般式　ＡｘＯｙ（ＯＨ）ｚ（
Ｎ　Ｏ、）ｗ　・ｎ（Ｈ２０）（Ａは３〜５価）遷移金
属であって単独または２種以上の金属、Ｘは１〜５、ｙ
は１〜７．２は０．２〜３、導け０．２〜３、ｎは０〜
２）で示される無機イオン交換体をエポキシ系樹脂に配
合したので、無機イオン交換体が樹脂組成物中に存在す
るハロゲンイオンやナトリウムイオン等のイオンと交換
してアルミニウムに無害な水素イオン及び水酸イオンを
放出するために、配線材料であるアルミニウムを腐食さ
せることがなく、耐湿信頼性向上することができるもの
であり、特に無機イオン交換体をエポキシ系樹脂と予備
混合し、トＩＪフェニル７オスフインのようなりん系化
合物等の硬化促進剤を併用することにより、バイヤス印
加時の耐湿性を飛躍的に向上できるものである。

しかも、この無機イオン交換体は交換能力が高く、加え
て金属酸化物であるために耐熱性にも優れており半田衝
撃などの熱衝撃を受けてもイオン交換能力が低下すると
いうことがな（複合信頼性も向上でき、また純度も高い
ものである。

代理人　弁理士　石　１）長　七 手続補正書（自発） １．７＄件の表示 昭和６０年特許願第１２８５０７号 ２、発明の名称 エポキシ樹脂組成物 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　大阪府門真市大字門真１０４８番地名称（５８
３）松下電工株式会社 代表者　　藤　井　貞　夫 ４、代理人 郵便番号　５３０ ５、補正命令の日付 自　　発 １）明細書第４頁第７行目の「イオン交換樹脂」を削除
し、「無機イオン交換体」を挿入します。

２）同上第６頁第５行乃至第６行目の［交換した後に・
・・ものであり、］を削除します。

３）同上第８頁第３行目の「３級アミン」の次に、「、
イミダゾール類」を挿入します。

４）同上＃Ｓ８頁第２０打乃至第９頁第１行目の［水素
イオン及び・・・なるために、」を削除します。

５）同上第９頁第１５行目の「等の硬化促進剤」の前に
、「、イミダゾール類」を挿入します。

６）同上第１２頁の表１及び表２を次のように訂表１ 表２ ７）同上第１３頁第１４行目のＦトリフェニル７ｔスフ
ィンのような」を削除します。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式ＡｘＯｙ（ＯＨ）ｚ（ＮＯ＿３）ｗ・ｎ（
   Ｈ＿２Ｏ）（Ａは３〜５価の遷移金属であって単独また
   は２種以上の金属、ｘは１〜５、ｙは１〜７、ｚは０．
   ２〜３、ｗは０．２〜３、ｎは０〜２）で示される無機
   イオン交換体がエポキシ系樹脂に配合されて成ることを
   特徴とするエポキシ樹脂組成物。
2. （２）無機イオン交換体はエポキシ系樹脂と予備混合さ
   れた予備混合物として配合されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のエポキシ樹脂組成物。
3. （３）無機イオン交換体とエポキシ系樹脂の予備混合物
   の粒径が２００ミクロン以下であることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載のエポキシ樹脂組成物。