JPH08151427A

JPH08151427A - エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH08151427A
Application number: JP23717394A
Authority: JP
Inventors: Shigehisa Ueda; 茂久上田
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1996-06-11

Abstract

(57)【要約】【構成】エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化
促進剤、赤燐系難燃剤、イオン捕捉剤及び無機充填材か
らなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物。【効果】ハロゲン系難燃剤、三酸化アンチモンを含ま
ない耐湿性及び難燃性に優れた半導体装置を得ることか
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は難燃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
回路等の電子部品は、エポキシ樹脂組成物で封止されて
いる。この組成物中には、難燃剤としてハロゲン系難燃
剤単独あるいはハロゲン系難燃剤と三酸化アンチモンと
の併用、充填材として溶融シリカ、結晶シリカ等の無機
充填材が配合されている。ところが、環境衛生の点から
ハロゲン系難燃剤、三酸化アンチモンを使用しない難燃
性エポキシ樹脂組成物が要求されている。

【０００３】この要求に対して、水酸化アルミニウムや
水酸化マグネシウムの様な金属水酸化物、ホウ素化合物
等が検討されてきたが、不純物が多くかつ多量に添加し
ないと効果が発現できないことから実用化には至ってい
ない。又赤燐系の難燃剤は少量の添加で効果が有りエポ
キシ樹脂組成物の難燃化に有用であるが、赤燐は微量の
水分と反応しフォスフィンや腐食性の燐酸を生ずるた
め、耐湿性に対する要求が極めて厳しい半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物には使用できない。このため、赤燐粒
子を水酸化アルミニウム、金属酸化物、その他の無機化
合物、熱硬化性樹脂等の有機化合物で被覆し、赤燐の安
定化を図っているが半導体封止用エポキシ樹脂組成物に
採用できるまでの水準には至っていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な問
題に対して、赤燐系難燃剤の添加により難燃化を達成
し、かつイオン捕捉剤の添加により耐湿性を向上させ、
ハロゲン系難燃剤、三酸化アンチモンを含まない半導体
封止用エポキシ樹脂組成物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）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進
剤、（Ｄ）赤燐系難燃剤、（Ｅ）イオン捕捉剤及び
（Ｆ）無機充填材からなる半導体封止用エポキシ樹脂組
成物である。

【０００６】本発明で用いる赤燐系難燃剤には赤燐単独
も含まれるが酸化され易く、又不安定なため取り扱いに
難点があり、フェノール樹脂、又は水酸化アルミニウム
及びフェノール樹脂の混合物で赤燐の表面を予め被覆さ
れたものが好ましい。被覆された難燃剤中の赤燐の含有
量は６０〜９５重量％であることが好ましい。赤燐含有
量が６０重量％未満だと多量に添加する必要があり、９
５重量％を越えると赤燐の安定性の点で問題がある。又
赤燐系難燃剤の粒径としては、平均粒径が１０〜７０μ
ｍ、最大粒径が１５０μｍ以下のものが好ましい。平均
粒径が１０μｍ未満だと組成物の流動性の低下をきた
し、７０μｍを越えると難燃剤の分散性が悪くなる。又
最大粒径が１５０μｍを越えるとパッケージの充填性に
問題が生じる。赤燐系難燃剤としては、例えば燐化学工
業(株)のノーバレッド、ノーバエクセル等があり市場よ
り容易に入手することができる。全組成物中の赤燐の含
有量としては０．３〜５重量％が好ましく、０．３重量
％未満だと難燃性が不足する。又赤燐系難燃剤は可燃性
で難燃剤自身が酸化して難燃性を発揮するため、５重量
％を越えると難燃剤が多過ぎることにより難燃剤が燃焼
を助ける働きをし難燃性が不足する。

【０００７】本発明に用いるイオン捕捉剤は、燐酸、有
機酸アニオン、ハロゲンアニオン、アルカリ金属カチオ
ン、アルカリ土類金属カチオン等を捕促することにより
イオン性不純物を減少させるものである。赤燐より発生
する燐酸によりアルミニウムが腐食することは知られて
おり、燐酸を捕促することによりアルミニウムの腐食反
応を防止するものである。イオン捕捉剤としては、Ｂｉ
Ｏ_X（ＯＨ）_Y（ＮＯ₃）_Z〔ここで、Ｘ＝０．９〜１．
１、Ｙ＝０．６〜０．８、Ｚ＝０．２〜０．４〕、Ｍｇ
_4.3Ａｌ₂（ＯＨ）_12.6ＣＯ₃・３．５Ｈ₂Ｏ、Ｓｂ₂Ｏ₅・
２Ｈ₂Ｏ、ＳｂＳｉ_VＢｉ_WＯ_X（ＯＨ）_Y（ＮＯ₃）_Z・ｎ
Ｈ₂Ｏ〔ここで、Ｖ＝０．１〜０．３、Ｗ＝１．５〜
１．９、Ｘ＝４．１〜４．５、Ｙ＝１．２〜１．６、Ｚ
＝０．２〜０．３、ｎ＝１〜２〕等が挙げられ、これら
の内ではＢｉＯ_X（ＯＨ）_Y（ＮＯ₃）_Z、Ｍｇ_4.3Ａｌ
₂（ＯＨ）_12.6ＣＯ₃・３．５Ｈ₂Ｏが陰イオンを選択的
に捕捉するためより好ましく、これらは単独でも混合し
て用いてもよい。又これらのものは市場より容易に入手
できる。このイオン捕捉剤は、全組成物中に０．２〜２
重量％含有することが好ましい。０．２重量％未満だと
耐湿性が不足し、２重量％を越えると難燃性が低下する
ためである。

【０００８】本発明に用いるエポキシ樹脂は、１分子中
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及びト
リアジン核含有エポキシ樹脂等が挙げられ、単独でも混
合して用いても差し支えない。本発明に用いるフェノー
ル樹脂硬化剤は、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、パラキシリレ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、パラキシリレン
変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂等が
好ましく、単独でも混合しても差し支えない。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
キシ基数とフェノール樹脂硬化剤の水酸基数の比は０．
８〜１．２が好ましい。

【０００９】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が挙げられ、単独でも混合
して用いても差し支えない。無機充填材としては、溶融
シリカ粉末、結晶シリカ粉末、アルミナ、窒化珪素等が
挙げられる。これら無機充填材の配合量は成形性と信頼
性のバランスから全樹脂組成物中に６０〜９０重量％含
有することが好ましい。特に充填材量の多い配合では、
球状の溶融シリカを用いるのが一般的である。

【００１０】本発明のエポキシ樹脂組成物はエポキシ樹
脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤、赤燐系難燃
剤、イオン捕捉剤及び無機充填材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、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
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、必須成分である各成分、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。

【００１１】以下本発明を実施例で具体的に説明する。実施例１下記組成物オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（融点６５℃、エポキシ当量２００ｇ／ｅｑ）１８．３重量部フェノールノボラック樹脂硬化剤（軟化点８０℃、水酸基当量１０４ｇ／ｅｑ）９．５重量部溶融シリカ粉末（平均粒径１５μｍ、比表面積２．２ｍ²／ｇ）６８．５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重量部赤燐系難燃剤Ａ（水酸化アルミニウム及びフェノール樹脂の混合物で赤燐を表面処理したもので、赤燐含有量７５重量％、平均粒径４０μｍ、最大粒径１５０ μｍ）２．０重量部ビスマス系イオン捕捉剤〔ＢｉＯ_X（ＯＨ）_Y（ＮＯ₃）_Z〕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。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℃、７０Ｋｇ／ｃｍ²、１２０秒の
条件で、耐燃テスト用試験片を成形し、又耐湿性試験用
として３×３．５ｍｍのチップを１６ｐＤＩＰに封止し
た。封止したテスト用素子について下記の耐湿性試験を
行なった。耐燃テスト：ＵＬー９４垂直試験（試料厚さ１．０ｍ
ｍ）、難燃性で表した。耐湿性試験：封止したテスト用素子をプレッシャークッ
カー試験（１２５℃、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。

【００１２】実施例２〜７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。なお実施例５のアルミニウム・マグネシウ
ム系イオン捕捉剤は、Ｍｇ_4.3Ａｌ₂（ＯＨ）_12.6ＣＯ₃
・３．５Ｈ₂Ｏで、実施例６の赤燐系難燃剤Ｂは、フェ
ノール樹脂で赤燐を表面処理したもので、赤燐含有量８
５重量％、平均粒径２５μｍ、最大粒径１５０μｍであ
る。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と同様に耐燃テスト及び耐湿性
試験を行なった。試験結果を表１に示す。比較例１〜７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。比較例７のブロム化エポキシ樹脂は、軟化
点６０℃、エポキシ当量３６０ｇ／ｅｑである。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と同様に耐燃テスト及び耐湿性試験を行な
った。試験結果を表２に示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】

【発明の効果】本発明の組成物により、半導体素子を封
止することにより、ハロゲン系難燃剤、三酸化アンチモ
ンを含まない耐湿性及び難燃性に優れた半導体装置を得
ることができる。

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Ｃ０８Ｋ 3/18 ＮＫＶＣ０８Ｌ 63/00 ＮＬＤＨ０１Ｌ 23/29 23/31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）赤燐系難燃剤、
（Ｅ）イオン補捉剤及び（Ｆ）無機充填材からなること
を特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】赤燐系難燃剤が赤燐をフェノール樹脂、
又は水酸化アルミニウム及びフェノール樹脂の混合物で
被覆されてなり、該赤燐系難燃剤中の赤燐の含有量が６
０〜９５重量％で、かつ平均粒径が１０〜７０μｍ、最
大粒径が１５０μｍ以下である請求項１記載の半導体封
止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】イオン捕捉剤がＢｉＯ_X（ＯＨ）_Y（ＮＯ
₃）_Z〔ここで、Ｘ＝０．９〜１．１、Ｙ＝０．６〜０．
８、Ｚ＝０．２〜０．４〕及び／又はＭｇ_4.3Ａｌ₂（Ｏ
Ｈ）_12.6ＣＯ₃・３．５Ｈ₂Ｏである請求項１又は請求項
２記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】全組成物中の赤燐の含有量が０．３〜５
重量％である請求項１、請求項２又は請求項３記載の半
導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】全組成物中のイオン捕捉剤の含有量が
０．２〜２重量％である請求項１、請求項２、請求項３
又は請求項４記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。