JPH02219816A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、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。

〔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０−クレゾールノボラックエポ
キシ樹脂をノボラック型フェノール樹脂で硬化させたエ
ポキシ樹脂が用いられている。

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、薄型のフラットパッケージ、
５ＯＰＳＳＯＪ、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、応力によるクランク発生、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
てきている。

特に半田っ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七いった問題点
がでてきている。

これらの大型チップを封止するのに適した、信頼性の高
い刺止用樹脂組成物の開発が望まれてきている。

これらの問題を解決するために半田付は時の熱衝撃を緩
和する目的で、熱可塑性オリゴマーの添加（特開昭６２
−１１５８４９号公報）や各種シリコーン化合物の添加
（特開昭６２−１１５８５号公報、６２−１１６６５４
号公報６２−１２８１６２号公報）、更にはシリコーン
変性（特開昭６２−１３６８６０号公報）などの手法で
対処しているがいずれも半田付は時にパッケージにクラ
ックが生じてしまい信頼性の優れた半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物を得るまでには至らなかった。

一方、耐半田ストレス性に優れた耐熱性エポキシ樹脂組
成物を得る為に、樹脂系としては多官能エポキシ樹脂の
使用（特開昭６１−１６８６２０号公報）等、が検討さ
れてきたが、多官能エポキシ樹脂の使用により架橋密度
が上がり耐熱性が同上するが、特に２００℃〜３００″
Ｃのような高温にさらされた場合においては耐半田スト
レス性が不充分であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、このような問題に対してエポキシ樹脂として
多官能エポキシ樹脂を、フェノール樹脂硬化剤として可
撓性を有するジシクロペンタジェン変性フェノール樹脂
硬化剤を用いることにより、耐半田ストレス性が著しく
優れた半導体封止用エポキシ樹脂を提供するところにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂として、
下記式（１）で示される構造の多官能エポキシ樹脂。

（ｎは整数でありｎ＝ｏ〜１０、化学構造式中における
Ｘは［Ａ］が２に対して（Ｂ）が０〜ｌの割合で存在す
るランダム共重合物の混合ＩＦりを総エポキシ樹脂に対
して５０〜１００重量％を含むエポキシ樹脂と、フェノ
ール樹脂硬化剤として下記式〔■〕で示される構造のジ
シクロペンタジェン変性フェノール樹脂硬化剤。

（ｎは整数でありｎ−０〜５、式中のＲは水素原子、ハ
ロゲン原子、炭素数１〜４のアルキル基の中から選択さ
れる原子または基）を総フェノール樹脂硬化剤量に対し
て５０〜１００重憧％含むフェノール樹脂硬化剤を併用
することを特徴とし、従来のエポキシ樹脂組成物に比べ
て、非常に優れた耐半田ストレス性を有したものである
。

（作　用〕 式（１）で示される構造のエポキシ樹脂は、１分子中に
３個以上のエポキシ基を有する多官能工ポキシ樹脂であ
る。このようなエポキシ樹脂の使用量は、これをｌ１Ｍ
することにより耐半田ストレス性を最大限に引き出すこ
とができる。耐半田ストレス性の効果を出す為には、式
（１）で示される多官能エポキシ樹脂を総エポキシ樹脂
量の５０重量％以上、好ましくは７０重量％以上の使用
が望ましい、５０重量％未満だと架橋密度が、上がらず
耐半田ストレス性が不充分である。

更に式中のＸは（Ａ）が２に対して（Ｂ）が０〜ｌの割
合で存在するランダム共重合物を用いるのが好ましい、
この場合、（Ａ）を２としたときの（Ｂ）の比率が１よ
り大きいと吸水性が上がり、半田浸漬時の熱衝撃が増加
し、耐半田ストレス性が低下し、好ましくない。

ｎの値は、０〜１０の範囲のものを用いる必要がある。

ｎの値が１０より大きい場合流動性が低下し成形性が悪
くなる。

また、２官能以下のエポキシ樹脂では架橋密度が上がら
ず、耐熱性が劣り、耐半田ストレス性の効果が得られな
い。

式〔Ｉ〕で示される多官能エポキシ樹脂と併用するエポ
キシ樹脂とは、エポキシ基を有するもの全般をいう、た
とえばビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エ
ポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂等のことを
いう。

式（ｎ）で示される構造のジシクロペンタジェン変性フ
ェノール樹脂硬化剤は、分子中に可撓性を有するジシク
ロペンタジェン構造を有することを特徴とするものであ
り、これを用いることにより可撓性に冨み、耐半田スト
レス性に良好なエポキシ樹脂組成物を得ることができる
。

ジシクロペンタジェン変性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ストレス性を最
大限に引き出すことができる。耐半田ストレス性の効果
を出す為にはジシクロペンタジェン変性フェノール樹脂
硬化剤を全硬化剤に対して５０重量％以上、好ましくは
７０重量％以上の使用が望ましい、５０重量％以下だと
可撓性が上がらず耐半田ストレス性が不充分である。

弐〇〇で示される構造のジシクロペンタジェン変性フェ
ノール樹脂硬化剤と併用する硬化剤としては、エポキシ
樹脂と反応する硬化剤全般をいい例えば、フェノールノ
ボラック樹脂、タレゾールノボラック樹脂、トリス（ヒ
ドロキシアルキルフェニル）メタン型フェノール樹脂、
バラキシレン変性フェノール樹脂、酸無水物等を用いる
ことができる。

エポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤の配合比は、硬化
剤の水酸基数１に対し、エポキシ樹脂のエポキシ基数を
０．５〜２の範囲内になるように配合を調製する必要が
ある。０．５未満または２を超えたものは耐湿性、成形
作業性および硬化物の電気”特性が悪くなる。好ましく
は、硬化剤の水酸基数１に対し、エポキシ樹脂のエポキ
シ基数が１．１〜１．３の範囲内とする配合が好適であ
る。１．１未満または１．３を超えたものは、吸水性が
上がり半田浸漬時の熱ａｉｉｉが増加し、耐半田ストレ
ス性が悪くなる傾向がある。

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、２次凝集シリカ粉末または多孔質
シリカ粉末を粉砕したシリカ粉末、アルミナ等が挙げら
れ、特に溶融シリカ粉末が好ましい。

本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ基とフェノー
ル性水酸基との反応を促進するものであればよく、一般
に封止用材料に使用されているものを広く使用すること
ができ、例え！ｉジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ）
、）リフェニルホスフィン（ＴＰＰ）、ジメチルベンジ
ルアミン（ＢＤＭＡ）や２メチルイミダゾール（２ＭＺ
）等が単独もしくは２種類以上混合して用いられる。

本発明の封止用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シプリング剤、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。

又、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、
充填剤、その他の添加剤をミキサー等によって十分に均
一に混合した後、さらに熱ロールまたはニーグー等で溶
融混線し、冷却後粉砕して成形材料とすることができる
。これらの成形材料は電子部品あるいは電気部品の封止
、被覆、絶縁等に適用することができる。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、多官能エポキシ１１１
とジシクロペンタジェン変性フェノール樹脂硬化剤を用
いることを特徴とするものである。

エポキシ樹脂として多官能エポキシ樹脂を使用すると、
架橋密度が上がり耐熱性が向上するが、２００℃〜３０
０℃のような高温にさらされた場合においては半田スト
レス性が不充分である。また、フェノール樹脂硬化剤と
してジシクロペンタジェン変性フェノール樹脂硬化剤を
使用すると、可撓性が向上するが高温での半田ストレス
性が不充分である。

そこで本発明者らは、多官能エポキシ樹脂とジシクロペ
ンタジェン変性フェノール樹脂硬化剤を併用することに
より、それぞれ単独に用いた場合の特性から予想される
併用系の半田ストレス性よりも、非常に優れた半田スト
レス性を有することを見い出した。即ち、本発明のエポ
キシ樹脂組成物は、耐熱性が向上し、且つ可撓性を有す
ることにより、非常に優れた半田ストレス性を有したも
のである。

〔実施例〕

実施例１ 下記組成物 式（Ｉ「〕で示されるトリス（ヒドロキシアルキルフェ
ニル）メタントリグリシジルエーテル１２重量部 （ｎ−２のときｍ−１の化合物が８、ｎ＝１のときｍ＝
００化合物が２の割合で混合なされているもの） オルトクレゾールノボラックエポキシ樹脂８重量部 式（ＩＶ）で示される、ジシクロペンタジェン変性フェ
ノール樹脂　　　　　　　　６重量部（ｎ＝１．３．４
の化合物が２！６：２の割合で混合なされているもの） フェノールノボラック樹脂　　　　　４重量部熔融シリ
カ粉末　　　　　　　　６ａ、８重量部トリフェニルホ
スフィン　　　　　０．２１１６Ｂカーボンブラツク　
　　　　　　　０．５重量部カルナバワックス　　　　
　　　　０．５重量部（エポキシ樹脂とフェノール樹脂
の配合比は、フェノール樹脂の水酸基数１に対し、エポ
キシ樹脂のエポキシ基数が１．２になるように配合を調
整した。） を、ミキサーで常温で混合し、７０〜１００℃で２輪ロ
ールにより混練し、冷却後粉砕して成形材料とした。

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℃、７０ｋｇ／ｃｄ、１２０秒の条
件で半田クランク試験用として６×６−のチップを５２
ｐパツケージに封止し、又半田耐湿性試験用として３×
６−のチップをｔｓｐｓＯＰパッケージに封止した。

封止したテスト用素子について下記の半田タラツク試験
及び半田耐湿性試験をおこなった。半田クランク試験：
封止したテスト用素子を８５℃、８５％ＲＨの環境下で
４８Ｈｒおよび７２Ｈｒ処理し、その後２５０℃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℃で、
８５％ＲＨの環境下で７２Ｈ「処理し、その後２５０°
Ｃの半田槽に１０秒間浸漬後、プレッシャークツカー試
験（１２５’Ｃ，１００％ＲＨ）を行い回路のオーブン
不良を測定した。

試験結果を第１表に示す。

実施例２〜５ 第１表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と同様に半田クラン
ク試験及び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を第１
表に示す。

比較例１〜５ 第１表の処方に従うて配合し、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と同様に半田クラン
ク試験及び半田耐湿性試験を行った。試験結果を第１表
に示す。

〔発明の効果〕

本発明に従うと従来技術では得ることのできなかった耐
熱性可撓性及び、低吸水性を有するエポキシ樹脂組成物
を得ることができるので、半田付は工程による急激な温
度変化による熱ストレスを受けたときの耐クラツク性に
非常に優れ、更に耐湿性が良好なことから電子、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ＩＣにお
いて信鎖性が非常に必要とする製品について好適である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）下記式〔Ｉ〕で示される構造の多官能エポ
   キシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼……〔Ｉ〕 ▲数式、化学式、表等があります▼……〔Ａ〕▲数式、
   化学式、表等があります▼……〔Ｂ〕 （ｎは整数でありｎ＝０〜１０、化学構造式中における
   Ｘは〔Ａ〕が２に対して〔Ｂ〕が０〜１の割合で存在す
   るランダム共重合物の混合物）を総エポキシ樹脂量に対
   して５０〜１００重量％含むエポキシ樹脂。 （Ｂ）下記式（II）で示されるフェノール樹脂硬化剤 ▲数式、化学式、表等があります▼……〔II〕 （ｎは整数でありｎ＝０〜５、式中のＲは水素原子、ハ
   ロゲン原子、炭素数１〜４のアルキル基の中から選択さ
   れる原子または基）を総フェノール樹脂硬化剤量に対し
   て５０〜１００重量％含むフェノール樹脂硬化剤。 （Ｃ）無機充填材 （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。