JP2001323050A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物及び半導体装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物を
含まず、成形性、難燃性、高温保管特性、耐湿信頼性及
び半田クラック性に半導体封止用エポキシ樹脂組成物を
提供すること。 【解決手段】 エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促
進剤、無機充填材、金属水酸化物固溶体及びほう酸亜鉛
をチタネート系カップリング剤により表面処理した難燃
剤からなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
含まず、成形性、難燃性、高温保管特性、耐湿信頼性及
び半田クラック性に半導体封止用エポキシ樹脂組成物を
提供すること。 【解決手段】 エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促
進剤、無機充填材、金属水酸化物固溶体及びほう酸亜鉛
をチタネート系カップリング剤により表面処理した難燃
剤からなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハロゲン系難燃
剤、アンチモン化合物を含まず、難燃性、高温保管特性
に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及び半導体
装置に関するものである。
剤、アンチモン化合物を含まず、難燃性、高温保管特性
に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及び半導体
装置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
回路等の電子部品は、主にエポキシ樹脂組成物で封止さ
れている。これらのエポキシ樹脂組成物中には、難燃性
を付与するためにハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化
合物が配合されている。ところが、環境・衛生の点から
ハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物を使用しない
で、難燃性に優れた樹脂組成物の開発が要求されてい
る。又、ハロゲン系難燃剤及びアンチモン化合物を含む
エポキシ樹脂組成物で封止された半導体装置を高温下で
保管した場合、これらの難燃剤成分から熱分解したハロ
ゲン化物が遊離し、半導体素子の接合部を腐食し、半導
体装置の信頼性を損なうことが知られており、難燃剤と
してハロゲン系難燃剤とアンチモン化合物を使用しなく
ても難燃グレードV−0を達成できるエポキシ樹脂組成
物が要求されている。このように、半導体装置を高温下
(例えば、185℃等)に保管した後の半導体素子の接
合部(ボンディングパッド部)の耐腐食性のことを高温
保管特性といい、この高温保管特性を改善する手法とし
ては、五酸化二アンチモンを使用する方法(特開昭55
−146950号公報)や、酸化アンチモンと有機ホス
フィンとを組み合わせる方法(特開昭61−53321
号公報)等が提案され、効果が確認されているが、最近
の半導体装置に対する高温保管特性の高い要求レベルに
対して、エポキシ樹脂組成物の種類によっては不満足な
ものもある。
回路等の電子部品は、主にエポキシ樹脂組成物で封止さ
れている。これらのエポキシ樹脂組成物中には、難燃性
を付与するためにハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化
合物が配合されている。ところが、環境・衛生の点から
ハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物を使用しない
で、難燃性に優れた樹脂組成物の開発が要求されてい
る。又、ハロゲン系難燃剤及びアンチモン化合物を含む
エポキシ樹脂組成物で封止された半導体装置を高温下で
保管した場合、これらの難燃剤成分から熱分解したハロ
ゲン化物が遊離し、半導体素子の接合部を腐食し、半導
体装置の信頼性を損なうことが知られており、難燃剤と
してハロゲン系難燃剤とアンチモン化合物を使用しなく
ても難燃グレードV−0を達成できるエポキシ樹脂組成
物が要求されている。このように、半導体装置を高温下
(例えば、185℃等)に保管した後の半導体素子の接
合部(ボンディングパッド部)の耐腐食性のことを高温
保管特性といい、この高温保管特性を改善する手法とし
ては、五酸化二アンチモンを使用する方法(特開昭55
−146950号公報)や、酸化アンチモンと有機ホス
フィンとを組み合わせる方法(特開昭61−53321
号公報)等が提案され、効果が確認されているが、最近
の半導体装置に対する高温保管特性の高い要求レベルに
対して、エポキシ樹脂組成物の種類によっては不満足な
ものもある。
【0003】又、難燃剤としてほう酸亜鉛が提案されて
おり、多量に添加することにより難燃グレードV−0を
達成でき、高温保管特性も問題ないが、添加量が多いこ
とにより耐湿信頼性、成形性、耐半田クラック性が低下
するという問題がある。前記欠点を改良した技術とし
て、特定の金属水酸化物と特定の金属酸化物の併用、或
いは特定の金属水酸化物と特定の金属酸化物の複合化金
属水酸化物を用いることにより、難燃性と耐湿信頼性を
解決する提案がされているが(特開平10−25148
6号公報、特開平11−11945号公報等)、十分な
難燃性を発現させるためには、多量の添加を必要とし、
そのため成形性、耐半田クラック性の低下を引きおこす
問題がある。即ち、難燃性を維持し、成形性、高温保管
特性、耐湿信頼性及び耐半田クラック性に優れ、ハロゲ
ン系難燃剤、及びアンチモン化合物を使用しないエポキ
シ樹脂組成物が求められている。
おり、多量に添加することにより難燃グレードV−0を
達成でき、高温保管特性も問題ないが、添加量が多いこ
とにより耐湿信頼性、成形性、耐半田クラック性が低下
するという問題がある。前記欠点を改良した技術とし
て、特定の金属水酸化物と特定の金属酸化物の併用、或
いは特定の金属水酸化物と特定の金属酸化物の複合化金
属水酸化物を用いることにより、難燃性と耐湿信頼性を
解決する提案がされているが(特開平10−25148
6号公報、特開平11−11945号公報等)、十分な
難燃性を発現させるためには、多量の添加を必要とし、
そのため成形性、耐半田クラック性の低下を引きおこす
問題がある。即ち、難燃性を維持し、成形性、高温保管
特性、耐湿信頼性及び耐半田クラック性に優れ、ハロゲ
ン系難燃剤、及びアンチモン化合物を使用しないエポキ
シ樹脂組成物が求められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ハロゲン系
難燃剤、及びアンチモン化合物を含まず成形性、難燃
性、高温保管特性、耐湿信頼性及び耐半田クラック性に
優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを用
いて半導体素子を封止してなる半導体装置を提供するも
のである。
難燃剤、及びアンチモン化合物を含まず成形性、難燃
性、高温保管特性、耐湿信頼性及び耐半田クラック性に
優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを用
いて半導体素子を封止してなる半導体装置を提供するも
のである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)エポキ
シ樹脂、(B)フェノール樹脂、(C)硬化促進剤、
(D)無機充填材、(E)水酸化マグネシウム、水酸化
アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、一般式(1)で示さ
れる金属水酸化物固溶体、又は一般式(2)で示される
ほう酸亜鉛を一般式(3)で示されるチタネート系カッ
プリング剤、或いは一般式(4)で示されるアルミニウ
ム系カップリング剤により表面処理されたものの中から
選ばれる1種以上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、及びこれを用いて半導
体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置であ
る。 Mg1-yM2+y (OH)2 (1) (式中M2+は、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu
2+及びZn2+からなる群から選ばれた少なくとも1種の
二価金属イオンを示し、yは0.01≦y≦0.5であ
る。) pZnO・qB2O3・rH2O (2) (式中p、q、rは正数。)
シ樹脂、(B)フェノール樹脂、(C)硬化促進剤、
(D)無機充填材、(E)水酸化マグネシウム、水酸化
アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、一般式(1)で示さ
れる金属水酸化物固溶体、又は一般式(2)で示される
ほう酸亜鉛を一般式(3)で示されるチタネート系カッ
プリング剤、或いは一般式(4)で示されるアルミニウ
ム系カップリング剤により表面処理されたものの中から
選ばれる1種以上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、及びこれを用いて半導
体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置であ
る。 Mg1-yM2+y (OH)2 (1) (式中M2+は、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu
2+及びZn2+からなる群から選ばれた少なくとも1種の
二価金属イオンを示し、yは0.01≦y≦0.5であ
る。) pZnO・qB2O3・rH2O (2) (式中p、q、rは正数。)
【化3】 (式中R1は炭素数1〜6のアルキル基を示す。Xは
C、N、P、S、O、Hからなる有機基の中から選択さ
れる基である。式中R2、R3は炭素数1〜20の有機基
であり、酸素原子を含んでいてもよく、これらは互いに
結合してもよい。式中R4は炭素数1〜20の有機基で
あり、酸素原子を含んでいてもよい。式中R5は炭素数
1〜20のアルキル基を示す。)
C、N、P、S、O、Hからなる有機基の中から選択さ
れる基である。式中R2、R3は炭素数1〜20の有機基
であり、酸素原子を含んでいてもよく、これらは互いに
結合してもよい。式中R4は炭素数1〜20の有機基で
あり、酸素原子を含んでいてもよい。式中R5は炭素数
1〜20のアルキル基を示す。)
【0006】
【化4】 (式中R6は炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲンの中
から選択される原子又は基を示す。)
から選択される原子又は基を示す。)
【0007】
【発明の実施の形態】本発明に用いるエポキシ樹脂とし
ては、1分子内にエポキシ基を2個以上有するモノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、その分子量、分
子構造を特に限定するものではないが、例えば、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、
スチルベン型エポキシ樹脂、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樹脂、アルキル変性トリ
フェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エ
ポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エ
ポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂(フ
ェニレン骨格、ジフェニレン骨格等を有する)等が挙げ
られ、これらは単独でも混合して用いても差し支えな
い。
ては、1分子内にエポキシ基を2個以上有するモノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、その分子量、分
子構造を特に限定するものではないが、例えば、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、
スチルベン型エポキシ樹脂、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樹脂、アルキル変性トリ
フェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エ
ポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エ
ポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂(フ
ェニレン骨格、ジフェニレン骨格等を有する)等が挙げ
られ、これらは単独でも混合して用いても差し支えな
い。
【0008】本発明に用いるフェノール樹脂としては、
1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有するモノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、その分子量、分
子構造を特に限定するものではないが、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型樹脂、フェノー
ルアラルキル樹脂(フェニレン骨格、ジフェニレン骨格
等を有する)等が挙げられ、これらは単独でも混合して
用いても差し支えない。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、フェノ
ールアラルキル樹脂、テルペン変性フェノール樹脂等が
好ましい。これらの配合量としては、全エポキシ樹脂の
エポキシ基数と全フェノール樹脂のフェノール性水酸基
数の比が0.8〜1.3が好ましい。
1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有するモノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、その分子量、分
子構造を特に限定するものではないが、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型樹脂、フェノー
ルアラルキル樹脂(フェニレン骨格、ジフェニレン骨格
等を有する)等が挙げられ、これらは単独でも混合して
用いても差し支えない。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、フェノ
ールアラルキル樹脂、テルペン変性フェノール樹脂等が
好ましい。これらの配合量としては、全エポキシ樹脂の
エポキシ基数と全フェノール樹脂のフェノール性水酸基
数の比が0.8〜1.3が好ましい。
【0009】本発明に用いる硬化促進剤としては、エポ
キシ基とフェノール性水酸基との硬化反応を促進させる
ものであればよく、一般に封止材料に用いられているも
のを使用することができる。例えば、1,8−ジアザビ
シクロ(5,4,0)ウンデセン−7、トリフェニルホ
スフィン、2−メチルイミダゾール、テトラフェニルホ
スホニウム・テトラフェニルボレート等が挙げられ、こ
れらは単独でも混合して用いても差し支えない。
キシ基とフェノール性水酸基との硬化反応を促進させる
ものであればよく、一般に封止材料に用いられているも
のを使用することができる。例えば、1,8−ジアザビ
シクロ(5,4,0)ウンデセン−7、トリフェニルホ
スフィン、2−メチルイミダゾール、テトラフェニルホ
スホニウム・テトラフェニルボレート等が挙げられ、こ
れらは単独でも混合して用いても差し支えない。
【0010】本発明に用いる無機充填材としては、一般
に封止材料に使用されているものを使用することができ
る。例えば、溶融シリカ粉末、結晶シリカ粉末、タル
ク、アルミナ、窒化珪素等が挙げられ、これらは単独で
も混合して用いても差し支えない。無機充填材の配合量
としては、本発明で言う難燃剤と前記無機充填材との合
計量が、成形性と耐半田クラック性のバランスから、全
エポキシ樹脂組成物中に60〜95重量%含有すること
が好ましい。60重量%未満だと、吸水率の上昇に伴う
耐半田クラック性が低下し、95重量%を越えると、ワ
イヤースィープ及びパッドシフト等の成形性の問題が生
じ、好ましくない。
に封止材料に使用されているものを使用することができ
る。例えば、溶融シリカ粉末、結晶シリカ粉末、タル
ク、アルミナ、窒化珪素等が挙げられ、これらは単独で
も混合して用いても差し支えない。無機充填材の配合量
としては、本発明で言う難燃剤と前記無機充填材との合
計量が、成形性と耐半田クラック性のバランスから、全
エポキシ樹脂組成物中に60〜95重量%含有すること
が好ましい。60重量%未満だと、吸水率の上昇に伴う
耐半田クラック性が低下し、95重量%を越えると、ワ
イヤースィープ及びパッドシフト等の成形性の問題が生
じ、好ましくない。
【0011】本発明に用いる一般式(3)で示されるチ
タネート系カップリング剤及び一般式(4)で示される
アルミニウム系カップリング剤は、1分子中に無機物と
結合する部分と有機物に親和する部分を有する。本発明
で言う難燃剤をチタネート系カップリング剤、或いはア
ルミニウム系カップリング剤で表面処理することによ
り、カップリング剤が難燃剤表面に化学的に結合し、有
機物と親和し易い被膜を形成するため、樹脂との相溶性
に優れ、樹脂中への難燃剤の分散性が向上する。このた
め、少量の添加で十分な難燃性を発現させることがで
き、難燃剤添加による硬化性低下、吸湿率増大、強度低
下、流動性低下を抑えることができる。チタネート系カ
ップリング剤、或いはアルミニウム系カップリング剤で
難燃剤の表面を処理する手法としては、常温で難燃剤を
スーパーミキサーにて予備混合した後、カップリング剤
をそのまま、或いは適当な溶剤に希釈して滴下し、更に
攪拌を行って処理した難燃剤を得る方法等が挙げられ
る。本発明で用いられるチタネート系カップリング剤及
びアルミニウム系カップリング剤の具体例としては、以
下の化合物が挙げられるが、これらに限定されるもので
はない。
タネート系カップリング剤及び一般式(4)で示される
アルミニウム系カップリング剤は、1分子中に無機物と
結合する部分と有機物に親和する部分を有する。本発明
で言う難燃剤をチタネート系カップリング剤、或いはア
ルミニウム系カップリング剤で表面処理することによ
り、カップリング剤が難燃剤表面に化学的に結合し、有
機物と親和し易い被膜を形成するため、樹脂との相溶性
に優れ、樹脂中への難燃剤の分散性が向上する。このた
め、少量の添加で十分な難燃性を発現させることがで
き、難燃剤添加による硬化性低下、吸湿率増大、強度低
下、流動性低下を抑えることができる。チタネート系カ
ップリング剤、或いはアルミニウム系カップリング剤で
難燃剤の表面を処理する手法としては、常温で難燃剤を
スーパーミキサーにて予備混合した後、カップリング剤
をそのまま、或いは適当な溶剤に希釈して滴下し、更に
攪拌を行って処理した難燃剤を得る方法等が挙げられ
る。本発明で用いられるチタネート系カップリング剤及
びアルミニウム系カップリング剤の具体例としては、以
下の化合物が挙げられるが、これらに限定されるもので
はない。
【化5】
【0012】
【化6】
【0013】
【化7】
【0014】
【化8】
【0015】本発明に用いる水酸化マグネシウム、水酸
化アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、一般式(1)で示
される金属水酸化物固溶体、又は一般式(2)で示され
るほう酸亜鉛は、難燃剤として作用するものである。水
酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム及び一般式
(1)で示される金属水酸化物固溶体の難燃機構として
は、燃焼時に金属水酸化物が脱水を開始し、吸熱するこ
とによって燃焼反応を阻害するものである。又樹脂硬化
物の炭化を促進することが知られており、硬化物表面に
酸素を遮断する難燃層を形成すると考えられる。更に、
一般式(1)で示される金属水酸化物固溶体は、吸熱開
始温度を適度に下げ、難燃性能を向上する効果がある。
吸熱開始温度が低いと成形性、信頼性に悪影響を及ぼ
し、又吸熱開始温度が樹脂硬化物の分解温度より高いと
難燃性が低下するが、本発明に用いる金属水酸化物固溶
体の吸熱開始温度は、300〜350℃近辺で適正な値
である。一般式(1)の内で特に好ましいM2+として
は、Ni 2+、Zn2+である。一般式(1)で示される金
属水酸化物固溶体の平均粒径は、0.5〜30μm、よ
り好ましくは0.5〜10μmである。
化アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、一般式(1)で示
される金属水酸化物固溶体、又は一般式(2)で示され
るほう酸亜鉛は、難燃剤として作用するものである。水
酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム及び一般式
(1)で示される金属水酸化物固溶体の難燃機構として
は、燃焼時に金属水酸化物が脱水を開始し、吸熱するこ
とによって燃焼反応を阻害するものである。又樹脂硬化
物の炭化を促進することが知られており、硬化物表面に
酸素を遮断する難燃層を形成すると考えられる。更に、
一般式(1)で示される金属水酸化物固溶体は、吸熱開
始温度を適度に下げ、難燃性能を向上する効果がある。
吸熱開始温度が低いと成形性、信頼性に悪影響を及ぼ
し、又吸熱開始温度が樹脂硬化物の分解温度より高いと
難燃性が低下するが、本発明に用いる金属水酸化物固溶
体の吸熱開始温度は、300〜350℃近辺で適正な値
である。一般式(1)の内で特に好ましいM2+として
は、Ni 2+、Zn2+である。一般式(1)で示される金
属水酸化物固溶体の平均粒径は、0.5〜30μm、よ
り好ましくは0.5〜10μmである。
【0016】本発明に用いる一般式(2)で示されるほ
う酸亜鉛は、難燃性と耐湿信頼性との兼ね合いから2Z
nO・3B2O3・3.5H2Oや4ZnO・B2O3・H2
O等が挙げられ、特に、2ZnO・3B2O3・3.5H
2Oが高い難燃性を示す。平均粒径としては、1〜30
μm、より好ましくは5〜20μmである。
う酸亜鉛は、難燃性と耐湿信頼性との兼ね合いから2Z
nO・3B2O3・3.5H2Oや4ZnO・B2O3・H2
O等が挙げられ、特に、2ZnO・3B2O3・3.5H
2Oが高い難燃性を示す。平均粒径としては、1〜30
μm、より好ましくは5〜20μmである。
【0017】本発明に用いるモリブデン酸亜鉛は、従来
塩化ビニル樹脂の発煙抑制剤、難燃剤として有効である
ことが知られている。その難燃機構については、燃焼時
にモリブデン酸亜鉛が、樹脂硬化物の炭化を促進するこ
とが知られており、これにより空気中の酸素との遮断が
起こり、燃焼が止まり難燃化が達成されると考えられ
る。又モリブデン酸亜鉛は単独で用いてもよいが、吸湿
し易い傾向があり、配合量が多くなると半導体装置の吸
湿率が高くなり、耐湿信頼性が低下するおそれがあり、
更に成形性も低下する。従って、溶融球状シリカ、タル
ク等の無機系物質をコア材としてモリブデン酸亜鉛で被
覆することにより、難燃剤として表面のモリブデン酸亜
鉛のみが作用することとなり、モリブデン酸亜鉛単独配
合による吸湿率の上昇を抑え、成形性も改良することが
できる。溶融球状シリカ、タルク等をモリブデン酸亜鉛
で被覆したものの平均粒径としては、0.5〜30μ
m、最大粒径としては75μm以下が好ましい。
塩化ビニル樹脂の発煙抑制剤、難燃剤として有効である
ことが知られている。その難燃機構については、燃焼時
にモリブデン酸亜鉛が、樹脂硬化物の炭化を促進するこ
とが知られており、これにより空気中の酸素との遮断が
起こり、燃焼が止まり難燃化が達成されると考えられ
る。又モリブデン酸亜鉛は単独で用いてもよいが、吸湿
し易い傾向があり、配合量が多くなると半導体装置の吸
湿率が高くなり、耐湿信頼性が低下するおそれがあり、
更に成形性も低下する。従って、溶融球状シリカ、タル
ク等の無機系物質をコア材としてモリブデン酸亜鉛で被
覆することにより、難燃剤として表面のモリブデン酸亜
鉛のみが作用することとなり、モリブデン酸亜鉛単独配
合による吸湿率の上昇を抑え、成形性も改良することが
できる。溶融球状シリカ、タルク等をモリブデン酸亜鉛
で被覆したものの平均粒径としては、0.5〜30μ
m、最大粒径としては75μm以下が好ましい。
【0018】水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウ
ム、モリブデン酸亜鉛、一般式(1)で示される金属水
酸化物固溶体、又は一般式(2)で示されるほう酸亜鉛
は、各々単独でも難燃性を付与する性質があるが、十分
な難燃性を発現させるには、多量の配合量が必要とな
る。多量に配合することにより、成形性及び強度の低
下、吸水率の増加を引き起こす傾向にあり、耐半田クラ
ック性が低下する。これらの諸特性の低下を防ぐために
も配合量は極力少なくする必要がある。各々の難燃剤を
併用することにより、その相乗効果として更に難燃性が
向上し、配合量を低減させることが可能となる。各々の
難燃剤とも燃焼時の吸熱を発生させると共に、水酸化マ
グネシウム、水酸化アルミニウム、一般式(1)で示さ
れる金属水酸化物固溶体、又はモリブデン酸亜鉛は、樹
脂硬化物の炭化を促進させ、一般式(2)のほう酸亜鉛
は、ガラス状被膜形成による炭化層の強度向上の作用が
ある。理由は定かでないがこれらを併用することによ
り、互いの能力を補い合い、その相乗効果として高い難
燃性を得ることができる。その結果として、配合量を少
なくしても難燃性を維持し、成形性及び強度の低下、吸
水率の増加等を防ぐことができる。
ム、モリブデン酸亜鉛、一般式(1)で示される金属水
酸化物固溶体、又は一般式(2)で示されるほう酸亜鉛
は、各々単独でも難燃性を付与する性質があるが、十分
な難燃性を発現させるには、多量の配合量が必要とな
る。多量に配合することにより、成形性及び強度の低
下、吸水率の増加を引き起こす傾向にあり、耐半田クラ
ック性が低下する。これらの諸特性の低下を防ぐために
も配合量は極力少なくする必要がある。各々の難燃剤を
併用することにより、その相乗効果として更に難燃性が
向上し、配合量を低減させることが可能となる。各々の
難燃剤とも燃焼時の吸熱を発生させると共に、水酸化マ
グネシウム、水酸化アルミニウム、一般式(1)で示さ
れる金属水酸化物固溶体、又はモリブデン酸亜鉛は、樹
脂硬化物の炭化を促進させ、一般式(2)のほう酸亜鉛
は、ガラス状被膜形成による炭化層の強度向上の作用が
ある。理由は定かでないがこれらを併用することによ
り、互いの能力を補い合い、その相乗効果として高い難
燃性を得ることができる。その結果として、配合量を少
なくしても難燃性を維持し、成形性及び強度の低下、吸
水率の増加等を防ぐことができる。
【0019】本発明の樹脂組成物は、(A)〜(E)成
分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、カーボンブラック等の着色剤、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
しても差し支えない。又、本発明の樹脂組成物は、
(A)〜(E)成分、及びその他の添加剤等をミキサー
等を用いて充分に均一に混合した後、更に熱ロール又は
ニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して得られる。本
発明の樹脂組成物を用いて、半導体等の各種の電子部品
を封止し、半導体装置を製造するには、トランスファー
モールド、コンプレッションモールド、インジェクショ
ンモールド等の従来からの成形方法で硬化成形すればよ
い。
分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、カーボンブラック等の着色剤、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
しても差し支えない。又、本発明の樹脂組成物は、
(A)〜(E)成分、及びその他の添加剤等をミキサー
等を用いて充分に均一に混合した後、更に熱ロール又は
ニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して得られる。本
発明の樹脂組成物を用いて、半導体等の各種の電子部品
を封止し、半導体装置を製造するには、トランスファー
モールド、コンプレッションモールド、インジェクショ
ンモールド等の従来からの成形方法で硬化成形すればよ
い。
【0020】
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。配合割合は重量部とす
る。なお、実施例、及び比較例で用いたエポキシ樹脂、
フェノール樹脂、カップリング剤にて処理を行った難燃
剤の詳細を以下にまとめて示す。 エポキシ樹脂A:ビフェニル型エポキシ樹脂(エポキシ
当量190g/eq) エポキシ樹脂B:ジシクロペンタジエン変性フェノール
型エポキシ樹脂(エポキシ当量265g/eq) フェノール樹脂A:フェノールアラルキル樹脂(水酸基
当量165g/eq) フェノール樹脂B:フェノールノボラック樹脂(水酸基
当量104g/eq)
れらに限定されるものではない。配合割合は重量部とす
る。なお、実施例、及び比較例で用いたエポキシ樹脂、
フェノール樹脂、カップリング剤にて処理を行った難燃
剤の詳細を以下にまとめて示す。 エポキシ樹脂A:ビフェニル型エポキシ樹脂(エポキシ
当量190g/eq) エポキシ樹脂B:ジシクロペンタジエン変性フェノール
型エポキシ樹脂(エポキシ当量265g/eq) フェノール樹脂A:フェノールアラルキル樹脂(水酸基
当量165g/eq) フェノール樹脂B:フェノールノボラック樹脂(水酸基
当量104g/eq)
【0021】カップリング剤処理した難燃剤の製造例 難燃剤A:金属水酸化物固溶体(Mg0.8Zn0.2(O
H)2、平均粒径1μm)50重量部とほう酸亜鉛(2Z
nO・3B2O3・3.5H2O、平均粒径10μm)5
0重量部を常温でスーパーミキサーを用いて攪拌しなが
ら、式(5)で示されるチタネート系カップリング剤1
重量部を滴下して加え、そのまま攪拌を5分間継続した
後、室温で4時間放置し難燃剤Aを得た。 難燃剤B:平均粒径18μm、比表面積2.0m2/gの
溶融球状シリカ8重量部当たりモリブデン酸亜鉛2重量
部で被覆した難燃剤(平均粒径24μm)50重量部と
ほう酸亜鉛(2ZnO・3B2O3・3.5H2O、平均
粒径10μm)50重量部を常温でスーパーミキサーを
用いて攪拌しながら、式(5)で示されるチタネート系
カップリング剤1重量部を滴下して加え、そのまま攪拌
を5分間継続した後、室温で4時間放置し難燃剤Bを得
た。 難燃剤C:金属水酸化物固溶体( Mg0.8Zn0.2(O
H)2 、平均粒径1μm)50重量部とほう酸亜鉛(2
ZnO・3B2O3・3.5H2O、平均粒径10μm)
50重量部を常温でスーパーミキサーを用いて攪拌しな
がら、式(6)で示されるアルミニウム系カップリング
剤1重量部を滴下して加え、そのまま攪拌を5分間継続
した後、室温で4時間放置し難燃剤Cを得た。 難燃剤D:金属水酸化物固溶体(Mg0.8Zn0.2(O
H)2、平均粒径1μm)50重量部とほう酸亜鉛(2Z
nO・3B2O3・3.5H2O、平均粒径10μm)5
0重量部を常温でスーパーミキサーを用いて攪拌しなが
ら、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1重
量部を滴下して加え、そのまま攪拌を5分間継続した
後、室温で4時間放置し難燃剤Dを得た。
H)2、平均粒径1μm)50重量部とほう酸亜鉛(2Z
nO・3B2O3・3.5H2O、平均粒径10μm)5
0重量部を常温でスーパーミキサーを用いて攪拌しなが
ら、式(5)で示されるチタネート系カップリング剤1
重量部を滴下して加え、そのまま攪拌を5分間継続した
後、室温で4時間放置し難燃剤Aを得た。 難燃剤B:平均粒径18μm、比表面積2.0m2/gの
溶融球状シリカ8重量部当たりモリブデン酸亜鉛2重量
部で被覆した難燃剤(平均粒径24μm)50重量部と
ほう酸亜鉛(2ZnO・3B2O3・3.5H2O、平均
粒径10μm)50重量部を常温でスーパーミキサーを
用いて攪拌しながら、式(5)で示されるチタネート系
カップリング剤1重量部を滴下して加え、そのまま攪拌
を5分間継続した後、室温で4時間放置し難燃剤Bを得
た。 難燃剤C:金属水酸化物固溶体( Mg0.8Zn0.2(O
H)2 、平均粒径1μm)50重量部とほう酸亜鉛(2
ZnO・3B2O3・3.5H2O、平均粒径10μm)
50重量部を常温でスーパーミキサーを用いて攪拌しな
がら、式(6)で示されるアルミニウム系カップリング
剤1重量部を滴下して加え、そのまま攪拌を5分間継続
した後、室温で4時間放置し難燃剤Cを得た。 難燃剤D:金属水酸化物固溶体(Mg0.8Zn0.2(O
H)2、平均粒径1μm)50重量部とほう酸亜鉛(2Z
nO・3B2O3・3.5H2O、平均粒径10μm)5
0重量部を常温でスーパーミキサーを用いて攪拌しなが
ら、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1重
量部を滴下して加え、そのまま攪拌を5分間継続した
後、室温で4時間放置し難燃剤Dを得た。
【化9】
【0022】
【化10】
【0023】 実施例1 エポキシ樹脂A 77重量部 フェノール樹脂A 68重量部 1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(以下、DBUという ) 2重量部 溶融球状シリカ 800重量部 難燃剤A 40重量部 エポキシシランカップリング剤 5重量部 カーボンブラック 3重量部 カルナバワックス 5重量部 を常温でスーパーミキサーを用いて混合し、70〜10
0℃でロール混練し、冷却後粉砕して樹脂組成物とし
た。得られた樹脂組成物を以下の方法で評価した。結果
を表1に示す。
0℃でロール混練し、冷却後粉砕して樹脂組成物とし
た。得られた樹脂組成物を以下の方法で評価した。結果
を表1に示す。
【0024】評価方法 スパイラルフロー:EMMI−1−66に準じたスパラ
ルフロー測定用金型を用いて、金型温度175℃、圧力
70kg/cm2、硬化時間120秒で測定した。 硬化性:(株)オリエンテック・製、JSRキュラスト
メーターIVPSを用いて、ダイスの直径35mm、振
幅角1°、成形温度175℃、成形開始90秒後のトル
ク値を測定した。数値が小さいものは硬化が遅い。単位
はkgf・cm。 難燃性:低圧トランスファー成形機を用いて成形温度1
75℃、圧力70kg/cm2、硬化時間120秒で試
験片(127mm×12.7mm×3.2mm)を成形
し、アフターベークとして175℃、8時間処理した
後、UL−94垂直法に準じてΣF、Fmaxを測定し、
難燃性の判定をした。 熱時強度:低圧トランスファー成形機を用いて成形温度
175℃、圧力70kg/cm2、硬化時間120秒で
試験片(80mm×10mm×4mm)を成形し、アフ
ターベークとして175℃、8時間処理した後、240
℃での曲げ強度をJIS K 6911に準じて測定し
た。単位はN/mm2。 吸水率:低圧トランスファー成形機を用いて成形温度1
75℃、圧力70kg/cm2、硬化時間120秒で試
験円盤(直径50mm、厚さ4mm)を成形し、アフタ
ーベークとして175℃、8時間処理した後、150℃
で16時間乾燥処理を行い、85℃、相対湿度85%で
168時間処理を行ったものについて、初期重量に対す
る増加重量の百分率を求めた。単位は%。 耐半田クラック性:低圧トランスファー成形機を用い、
成形温度175℃、圧力70kg/cm2、硬化時間1
20秒で、80pQFP(2mm厚、チップサイズ9.
0mm×9.0mm)を成形し、アフターベークとして
175℃、8時間処理した後、85℃、相対湿度85%
で96時間の処理を行い、IRリフロー処理(240
℃、10秒)を行った。処理済みのパッケージを超音波
探傷機を用いて観察し、パッケージ内部の剥離、クラッ
ク等の不良を観察。6個のパッケージ中の不良パッケー
ジ数を示す。 高温保管特性:低圧トランスファー成形機を用いて成形
温度175℃、圧力70kg/cm2、硬化時間120
秒で16pDIP(チップサイズ3.0mm×3.5m
m)を成形し、アフターベークとして175℃、8時間
処理した後、高温保管試験(185℃、1000時間)
を行い、配線間の電気抵抗値が初期値に対し20%増加
したパッケージを不良と判定した。15パッケージ中の
不良率を百分率で示した。単位は%。
ルフロー測定用金型を用いて、金型温度175℃、圧力
70kg/cm2、硬化時間120秒で測定した。 硬化性:(株)オリエンテック・製、JSRキュラスト
メーターIVPSを用いて、ダイスの直径35mm、振
幅角1°、成形温度175℃、成形開始90秒後のトル
ク値を測定した。数値が小さいものは硬化が遅い。単位
はkgf・cm。 難燃性:低圧トランスファー成形機を用いて成形温度1
75℃、圧力70kg/cm2、硬化時間120秒で試
験片(127mm×12.7mm×3.2mm)を成形
し、アフターベークとして175℃、8時間処理した
後、UL−94垂直法に準じてΣF、Fmaxを測定し、
難燃性の判定をした。 熱時強度:低圧トランスファー成形機を用いて成形温度
175℃、圧力70kg/cm2、硬化時間120秒で
試験片(80mm×10mm×4mm)を成形し、アフ
ターベークとして175℃、8時間処理した後、240
℃での曲げ強度をJIS K 6911に準じて測定し
た。単位はN/mm2。 吸水率:低圧トランスファー成形機を用いて成形温度1
75℃、圧力70kg/cm2、硬化時間120秒で試
験円盤(直径50mm、厚さ4mm)を成形し、アフタ
ーベークとして175℃、8時間処理した後、150℃
で16時間乾燥処理を行い、85℃、相対湿度85%で
168時間処理を行ったものについて、初期重量に対す
る増加重量の百分率を求めた。単位は%。 耐半田クラック性:低圧トランスファー成形機を用い、
成形温度175℃、圧力70kg/cm2、硬化時間1
20秒で、80pQFP(2mm厚、チップサイズ9.
0mm×9.0mm)を成形し、アフターベークとして
175℃、8時間処理した後、85℃、相対湿度85%
で96時間の処理を行い、IRリフロー処理(240
℃、10秒)を行った。処理済みのパッケージを超音波
探傷機を用いて観察し、パッケージ内部の剥離、クラッ
ク等の不良を観察。6個のパッケージ中の不良パッケー
ジ数を示す。 高温保管特性:低圧トランスファー成形機を用いて成形
温度175℃、圧力70kg/cm2、硬化時間120
秒で16pDIP(チップサイズ3.0mm×3.5m
m)を成形し、アフターベークとして175℃、8時間
処理した後、高温保管試験(185℃、1000時間)
を行い、配線間の電気抵抗値が初期値に対し20%増加
したパッケージを不良と判定した。15パッケージ中の
不良率を百分率で示した。単位は%。
【0025】実施例2〜7、比較例1〜7 表1の配合に従い、実施例1と同様にして樹脂組成物を
作製し、実施例1と同様にして評価した。結果を表1に
示す。比較例1に用いる臭素化ビスフェノールA型エポ
キシ樹脂のエポキシ当量は、365g/eq.。
作製し、実施例1と同様にして評価した。結果を表1に
示す。比較例1に用いる臭素化ビスフェノールA型エポ
キシ樹脂のエポキシ当量は、365g/eq.。
【表1】
【0026】
【発明の効果】本発明に従うと、ハロゲン系難燃剤、及
びアンチモン化合物を含まず、成形性に優れた半導体封
止用エポキシ樹脂組成物が得られ、これを用いた半導体
装置は難燃性、高温保管特性、耐湿信頼性及び半田クラ
ック性に優れる。
びアンチモン化合物を含まず、成形性に優れた半導体封
止用エポキシ樹脂組成物が得られ、これを用いた半導体
装置は難燃性、高温保管特性、耐湿信頼性及び半田クラ
ック性に優れる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08L 63/00 C08L 63/00 C H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 Fターム(参考) 4J002 CC03X CC10X CD04W CD05W CD06W CD07W CD18W DE077 DE147 DE187 DJ006 DJ016 DJ046 DK007 EU118 EU208 EW138 FB087 FB167 FD016 FD137 FD14X FD158 GQ05 4J036 AC02 AC18 AD07 AD08 AD10 AE05 AF06 AF07 AK02 DC41 DC46 DD07 FA02 FA04 FA05 FA06 FB07 FB08 GA06 GA23 JA07 4M109 AA01 EA02 EB03 EB06 EB07 EB12 EC20
Claims (2)
- 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール
樹脂、(C)硬化促進剤、(D)無機充填材、(E)水
酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、モリブデン酸
亜鉛、一般式(1)で示される金属水酸化物固溶体、又
は一般式(2)で示されるほう酸亜鉛を一般式(3)で
示されるチタネート系カップリング剤、或いは一般式
(4)で示されるアルミニウム系カップリング剤により
表面処理されたものの中から選ばれる1種以上を必須成
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。 Mg1-yM2+y (OH)2 (1) (式中M2+は、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu
2+及びZn2+の群から選ばれた少なくとも1種の二価金
属イオンを示し、yは0.01≦y≦0.5である。) pZnO・qB2O3・rH2O (2) (式中p、q、rは正数。) 【化1】 (式中R1は炭素数1〜6のアルキル基を示す。Xは
C、N、P、S、O、Hからなる有機基の中から選択さ
れる基である。式中R2、R3は炭素数1〜20の有機基
であり、酸素原子を含んでいてもよく、これらは互いに
結合してもよい。式中R4は炭素数1〜20の有機基で
あり、酸素原子を含んでいてもよい。式中R5は炭素数
1〜20のアルキル基を示す。) 【化2】 (式中R6は炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲンの中
から選択される原子又は基を示す。) - 【請求項2】 請求項1記載のエポキシ樹脂組成物を用
いて半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000140138A JP2001323050A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000140138A JP2001323050A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001323050A true JP2001323050A (ja) | 2001-11-20 |
Family
ID=18647479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000140138A Pending JP2001323050A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001323050A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003268079A (ja) * | 2002-03-18 | 2003-09-25 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2005281597A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2006008769A (ja) * | 2004-06-23 | 2006-01-12 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2007045882A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Nitsukan Kogyo Kk | 難燃性樹脂組成物およびそれを用いたフレキシブル銅張積層板、カバーレイフィルムならびに接着剤シート |
| JP2007077237A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Nitto Denko Corp | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いて得られた半導体装置 |
| JP2008050546A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Matsushita Electric Works Ltd | 光半導体封止用樹脂組成物及び光半導体装置 |
| RU2398806C2 (ru) * | 2002-01-24 | 2010-09-10 | Биоматера Инк. | Биоразлагаемые флексографические чернила и способ их приготовления |
| JP2016060870A (ja) * | 2014-09-19 | 2016-04-25 | 日立化成株式会社 | 熱硬化性樹脂組成物及びその製造方法、並びにこれを用いたプリプレグ、積層板及びプリント配線板 |
-
2000
- 2000-05-12 JP JP2000140138A patent/JP2001323050A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2398806C2 (ru) * | 2002-01-24 | 2010-09-10 | Биоматера Инк. | Биоразлагаемые флексографические чернила и способ их приготовления |
| JP2003268079A (ja) * | 2002-03-18 | 2003-09-25 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2005281597A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2006008769A (ja) * | 2004-06-23 | 2006-01-12 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2007045882A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Nitsukan Kogyo Kk | 難燃性樹脂組成物およびそれを用いたフレキシブル銅張積層板、カバーレイフィルムならびに接着剤シート |
| JP2007077237A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Nitto Denko Corp | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いて得られた半導体装置 |
| JP2008050546A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Matsushita Electric Works Ltd | 光半導体封止用樹脂組成物及び光半導体装置 |
| JP2016060870A (ja) * | 2014-09-19 | 2016-04-25 | 日立化成株式会社 | 熱硬化性樹脂組成物及びその製造方法、並びにこれを用いたプリプレグ、積層板及びプリント配線板 |
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