JPH03134051A - 半導体封止用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） 本発明は半導体封止用のエポキシ樹脂組成物に関わり、
特に、表面実装型の半導体装置のように半田耐熱性を要
求される半導体装置を封止するのに適した樹脂組成物に
関する。

〔従来の技術〕

電気機器、電子部品、とりわけ半導体の分野では、高密
度実装化、多機能化の傾向にあり、これを封止する材料
には、実装工程における高温半田に対して耐熱性に優れ
た樹脂組成物の開発が強く望まれている。

従来、半導体封止用樹脂組成物としては、０クレゾール
ノボラツク型エポキシ樹脂に代表されるエポキシ樹脂、
その硬化剤およびシリカを主成分とする樹脂組成物が成
形性、信頬性の点で（１れているため、主流となってい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、樹脂封止型半導体装置については、前述
の高密度実装化の流れにより、表面実装型の半導体装置
に変わりつつある。　このような表面実装型の半導体装
置においては、従来の挿入型半導体装置と違って半導体
装置全体が２００°Ｃ以上の半田付は温度に曝される。

エポキシ樹脂よりなる封止用樹脂組成物は、そのガラス
転移温度が半田付は温度よりも低く、半田付は温度にお
ける強度の低下が激しく、特に、吸湿時においては強度
の低下が助長され、半田付は時のクラ２り発生の原因と
なっている本発明の目的は、リフロー半田付けが適用さ
れる表面実装型の半導体装置に適用できる封止用樹脂と
して、吸湿時においても強度低下が小さく、半田耐熱性
に優れた樹脂組成物を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は種々検討した結果、特に、樹脂と無機充填
剤の界面状態の差により、吸湿時の強度低下が左右され
ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明はエポキシ樹脂（ａ）、エポキシ硬化
剤（ｂ）、および無機充填剤（ｃ）から本質的になるエ
ポキシ樹脂組成物において、アミノ基を含んでなるシラ
ン系カップリング剤（ｄ）を含むこ、とを特徴とする半
導体封止用エポキシ樹脂組成物である。

エポキシ樹脂（ａ）は、１分子中に少なくとも２個のエ
ポキシ基を有するものであれば全て使用可能である。　
これらについて以下に、例示する。

フェノール、クレゾール、レゾルシノール等のフェノー
ル類とアルデヒド類との反応生成物であるノボラック樹
脂から誘導されるノボラック型エポキシ樹脂、および上
記のフェノール類とアラルキルエーテル類との反応生成
物であるアラルキル樹脂から誘導されるアラルキル型エ
ポキシ樹脂が耐熱性、電気特性の点から好ましい。

その他、１分子中に２個以上の活性水素を有する化合物
から誘導されるエポキシ樹脂、例えば、ビスフェノール
Ａ１ビスフエノールＦ、レゾルシン、ビスヒドロキシジ
フェニルエーテル、テトラブロムビスフェノールＡ、）
リヒドロキシフェニルメタン、テトラヒドロキシフェニ
ルエタン、アルカンテトラキスフェノール等の多価フェ
ノール類；エチレングリコール、ネオペンチルグリコー
ル、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリ
スリトール、ジエチレングリコール、ポリプロピレング
リコール等の多価アルコール頬；エチレンジアミノ、ア
ニリン、ビス（４−アミノフェニル）メタン等のアミノ
頻；アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸等の多価カル
ボン酸類とエピクロルヒドリンまたは２−メチルエピク
ロルヒドリンを反応させて得られるエポキシ樹脂があり
、これらのエポキシ樹脂の１種類または２種類以上が使
用される。

また、前記エポキシ樹脂（ａ）として、オイル状、ゴム
状等のシリコーン化合物で変性したエポキシ樹脂を使用
することもできる。　　例えば、特開昭６２−２７０６
１７号、特開昭６２−２７３２２２号に開示された方法
により製造されるシリコーン変性エポキシ樹脂等がある
。

エポキシ硬化剤（ｂ）については、公知のものが使用で
きる。　　例えば、フェノール、クレゾール、レゾルシ
ノール等のフェノール類とアルデヒド類との反応生成物
であるノボラック型フェノール樹脂、上記のフェノール
類とアラルキルエーテル類との反応生成物であるアラル
キル型フェノール樹脂、トリヒドロキシフェニルメタン
、テトラヒドロキシフェニルエタン、テトラキスフェノ
ール等の多価フェノール類、その他、アミノ類、酸無水
物等が挙げられ、これらの１種類または２種類以上が使
用される。

エポキシ樹脂（ａ）とエポキシ硬化剤（ｂ）の割合は、
エポキシ樹脂（ａ）に対してエポキシ硬化剤（ｂ）が当
量比で０．１−１０の範囲、好ましくは０，５〜２の範
囲である。

無機充填剤（ｃ）はシリカ、アルミナ、窒化ケイ素、炭
化ケイ素、タルク、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム
、マイカ、クレー、チタンホワイト等の粉体；ガラス繊
維、カーボン繊維等の繊維体が例示される。

これらの中で、熱膨張率と熱伝導率の点から結晶性およ
び／または溶融シリカが好ましい。

更に、樹脂組成物の成形時の流動性を考えると、その形
状は球形、または球形と不定形の混合物が好ましい。

無機充填剤（ｃ）の配合量は、エポキシ樹脂（ａ）とエ
ポキシ硬化剤（ｂ）の合計量１００重量部に対して、１
００〜９００重量部であることが必要であり、好ましく
は２００〜６００重量部である。

本発明の目的を達成するために使用されるシラン系カッ
プリング剤（ｄ）は、一級および／または二級のアミノ
基を含む有機基を有する。

このようなカップリング剤は、従来のエポキシ系シラン
に比べてエポキシ樹脂と強固に反応し、しかも吸湿率が
小さいために、吸湿時の強度低下を小さくする効果があ
る。

かかるシラン系カップリング剤（ｄ）の例としては、３
−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロ
ピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルジメトキ
シメチルシラン、３−アミノプロピルジェトキシメチル
シラン、３−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、
２−アミノエチルアミノメチルトリメトキシシラン、３
−（２−アミノエチルアミノプロピル）トリメトキシシ
ラン、３−（２−アミノエチルアミノプロピル）ジメト
キシメチルシラン、３−　（２−（２−アミノエチルア
ミノエチルアミノ）プロピル〕トリメトキシシラン、３
−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、３−ベ
ンジルアミノプロピルトリメトキシシラン、３−シクロ
ヘキシルアミノプロビルトリメトキシシラン、Ｎ−（３
トリエトキシシリルプロピル）ウレア、Ｎ−（３−トリ
エトキシシリルブロビル）−ｐ−ニトロベンズアミド、
２−（２−アミノエチルチオエチル）トリエトキシシラ
ン、２−（２−アミノエチルチオエチル）ジェトキシメ
チルシラン、３−ピペラジノプロピルトリメトキシシラ
ン、ジメトキシメチル−３−ピペラジノプロピルシラン
等が　挙げられ、これらのカップリング剤は１種類また
は２種類以上が使用される。

なお、シラン系カップリング剤（ｄ）の配合量は、エポ
キシ樹脂（ａ）とエポキシ硬化剤（ｂ）の合計量１００
重量部に対して０．５〜５０重量部、好ましくは１．５
〜３５重量部である。

前記カップリング剤（ｄ）の樹脂組成物への導入方法は
、配合時に他の原料とともに配合する方法、予めエポキ
シ樹脂（ａ）、エポキシ硬化剤（ｂ）の一部または全部
に溶解・混合する方法があるが、好ましくは無機充填剤
（ｃ）の表面に予め化学反応ないしは吸着により固定さ
れていることが必要である。

固定する方法はカップリング剤（ｄ）をそのまま、ある
いは水、アルコール等の適当な溶媒に溶解させ、無機充
填剤（ｃ）とともに高速ミキサーにより１５〜６０分間
混合させた後、５０〜１５０°Ｃの温度で１〜３時間、
加熱乾燥する方法が一般的である。

本発明において、樹脂組成物を硬化させるにあた。って
は、硬化促進剤を使用することが望ましい。

かかる硬化促進剤としては、２−メチルイミダゾール、
２−メチル−４−エチルイミダゾール等のイミダゾール
類；トリエタノールアミノ、トリエチレンジアミノ、Ｎ
−メチルモルホリニアン類；トリブチルホスフィン、ト
リフェニルホスフィン、トリトリルホスフィン等の有機
ホスフィン′Ｒ：テトラフェニルホスホニウムテトラフ
ェニルボレート、トリエチルアンモニウムテトラフェニ
ルボレート等のテトラフェニルボロン塩類：１、８−ジ
アザ−ビシクロ（　５，４．０）ウンデセン−７および
その誘導体等が挙げられる。

上記硬化促進剤は、単独で用いても２種類以上を併用し
てもよく、その使用量はエポキシ樹脂（ａ）とエポキシ
硬化剤（ｂ）の合計量１００重量部に対して、０．０１
〜１０重量部の範囲で用いられる。

その他、必要に応じて、脂肪酸、脂肪酸塩、ワンクス等
の離型剤、ブロム化合物、アンチモン、リン等の難燃剤
、カーボンブランク等の着色剤、各種シリコーンオイル
等を配合し、混合・混練し成形材料とすることができる
。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

（カップリング剤の無機充填剤表面への固定）平均粒径
２０μの溶融シリカ（ハリミンクＳ−ＣＯ、■マイクロ
ン製）１００重量部に対して第１表に示したカップリン
グ剤を１重量部の割合でヘンシェルミキサーにより２０
分間混合した。

次いで、この混合物をステンレス製のバットに広げ、１
１０°Ｃで２時間乾燥し第１表に示した処理シリカ（１
）〜（４）を得た。

実施例１〜３、及び比較例１．２ 第２表に示す組成（重量部）の配合物を８０〜１１０　
’Ｃの熱ロールにて３分間、溶融・混合した後、冷却、
粉砕し、打錠して成形用樹脂組成物を得た。

なお、第２表中で使用した原料は次のものであった。

・エポキシ樹脂；日本化薬■製　ＥＯＣＮ−１０２７・
ノボラック型フェノール樹脂； 日本化薬■製　ＰＮ　−８０ これらの組成物を用いてトランスファー成形（１８０°
Ｃ２３０ｋｇ／ｃｄ、　３分間）により、物性測定用の
試験片を成形した。　また、フラットパッケージ型半導
体装置用リードフレームの素子搭載部に、ｌ軸−Ｘ１０
ｍｌ角の試験用素子を搭載し、トランスファー成形（１
８０°Ｃ１３０ｋｇ／ＣＩａ１３分間）ニヨり試験用の
半導体装置を得た。

これらの試験用成形物は各試験を行う前に、１８０’Ｃ
で６時間、後硬化を行った。

試験結果を第３表に示す。

なお、試験方法は次の通りである。

・ガラス転移温度ｎＴＭＡ法 ・曲げ強度：ＪＩＳ　Ｋ−６９１１ ・吸湿率：　プレッシャークンカーテスター（１２１’
Ｃ１２気圧）に２４時間放置後の重量増加率。

・吸湿時の曲げ強度：曲げ強度測定用の試験片をプレッ
シャークツカーテスター（１２１°Ｃ，２気圧）に２４
時間放置した後、吸湿状態のまま曲げ試験を行った。　
吸湿前の強度に対する保持率で表示する。

・ｖ、ｐ、ｓ、テスト：試験用の半導体装置をプレンシ
ャークツカ−テスター（１２１°Ｃ１２気圧）に２４時
間放置した後、直ちに２１５°Ｃのフロリナート液（住
友スリーエム■製、ＰＣ−７０）に投入し、パッケージ
樹脂にクラックが発生した半導体装置の数を数えた。　
試験値を分数で示し、分子はクシツクの発生した半導体
装置の数、分母は試験に供した半導体装置の総数である
。

第１表 〔発明の効果〕 実施例及び比較例にて説明したごとく、本発明による半
導体封止用エポキシ樹脂組成物は、吸湿時の強度、密着
性および耐熱性に優れた樹脂組成物で、高耐熱性が要求
されている半導体装置、特に、リフロー半田付は方法が
適用される表面実装型の半導体装置の封止に用いた場合
、優れた信鯨性を得ることができ、工業的に有益な発明
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、エポキシ樹脂（ａ）、エポキシ硬化剤（ｂ）お
   よび無機充填剤（ｃ）から本質的になるエポキシ樹脂組
   成物において、一級および／または二級のアミノ基を含
   む有機基を有するシラン系カップリング剤（ｄ）を含む
   ことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
2. （２）、無機充填剤（ｃ）が、一級および／または二級
   のアミノ基を含む有機基を有するシラン系カップリング
   剤（ｄ）によって予め処理されていることを特徴とする
   請求項（１）記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。