JPH10182792A

JPH10182792A - 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品

Info

Publication number: JPH10182792A
Application number: JP8349240A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Hagiwara; 伸介萩原; Hiroyuki Saito; 裕之斎藤; Yoshihiro Takahashi; 佳弘高橋
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-07
Anticipated expiration: 2016-12-27
Also published as: JP3257426B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ノンハロゲン、ノンアンチモンで難燃化を達成
でき、熱時硬度等の成形性が良好で、耐湿性、高温放置
特性などの信頼性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂成
形材料を提供する。【解決手段】（Ａ）１分子中に２個以上のエポキシ基を
持つエポキシ樹脂、（Ｂ）１分子中に２個以上のフェノ
ール性水酸基を持つ化合物、（Ｃ）次式（Ｉ）【化１】（Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、Ａｒは芳香族環を示
す）で示される化合物、（Ｄ）窒素原子を１０重量％以
上含有する化合物、（Ｅ）無機充填剤を必須成分とする
成形材料であって、（Ｃ）成分と（Ｄ）成分の含有量
が、充填剤（Ｅ）を除く配合成分の合計量に対してそれ
ぞれ、燐原子の量が０．２〜３．０重量％となる量、窒
素原子の量が０．２〜１０．０重量％となる量であり、
（Ｅ）成分の含有量が成形材料全体に対して７０重量％
以上であることを特徴とする電子部品封止用エポキシ樹
脂成形材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体封止用エポ
キシ樹脂成形材料、特に環境対応の観点から要求される
ノンハロゲン系の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料
で、耐湿性、耐リフロークラック性など厳しい信頼性を
要求されるＶＬＳＩの封止用に好適な成形材料及びその
成形材料で素子を封止した電子部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、トランジスタ、ＩＣなどの電
子部品封止の分野ではエポキシ樹脂成形材料が広く用い
られている。この理由としては、エポキシ樹脂が電気特
性、耐湿性、耐熱性、機械特性、インサート品との接着
性などの諸特性にバランスがとれているためである。こ
れらのエポキシ樹脂成形材料の難燃化は主にテトラブロ
モビスフェノールＡのジグリシジルエーテル等のブロム
化樹脂と酸化アンチモンの組合せにより行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、環境保護の観点
からダイオキシンの問題に端を発し、デカブロムをはじ
めハロゲン化樹脂についても規制の動きがある。同様に
アンチモン化合物も毒性面から規制の動きがあり、電子
部品封止用エポキシ樹脂成形材料についても脱ハロゲン
化（脱ブロム化）、脱アンチモン化の要求が出てきてい
る。また、プラスチック封止ＩＣの高温放置特性にブロ
ムイオンが悪影響を及ぼすことが知られており、この観
点からもブロム化樹脂量の低減が望まれている。本発明
はかかる状況に鑑みなされたもので、高温保管特性の優
れた電子部品封止用エポキシ樹脂材料を提供しようとす
るものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】発明者らは上記の課題を
解決するために鋭意検討を重ねた結果、特定の燐化合物
及び窒素化合物を配合することにより上記の目的を達成
しうることを見いだし、本発明を完成するに至った。

【０００５】すなわち、本発明は、（１）（Ａ）１分子中に２個以上のエポキシ基を持つエ
ポキシ樹脂、（Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性
水酸基を持つ化合物、（Ｃ）次式（Ｉ）

【化２】（Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、Ａｒは芳香族環を示
す）で示される化合物、（Ｄ）窒素原子を１０重量％以
上含有する化合物、（Ｅ）無機充填剤を必須成分とする
成形材料であって、（Ｃ）成分と（Ｄ）成分の含有量
が、充填剤を除く配合成分の合計量に対してそれぞれ、
燐原子の量が０．２〜３．０重量％となる量、窒素原子
の量が０．２〜１０．０重量％となる量であり、（Ｅ）
成分の含有量が成形材料全体に対して７０重量％以上で
あることを特徴とする電子部品封止用エポキシ樹脂成形
材料、（２）（Ｄ）成分がメラミンまたはメラミン誘導体であ
る上記（１）記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材
料、（３）（Ａ）成分のエポキシ樹脂が４，４’−ビス
（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’，５，５’
−テトラメチルビフェニルである上記（１）または
（２）記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料、（４）上記（１）〜（３）記載のいずれかの電子部品封
止用エポキシ樹脂成形材料を使用して得られる電子部
品、である。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明において用いられる（Ａ）
成分のエポキシ樹脂としては、電子部品封止用エポキシ
樹脂成形材料で一般に使用されているもので特に限定は
ないが、たとえば、フェノールノボラック型エポキシ樹
脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじ
めとするフェノール類とアルデヒド類のノボラック樹脂
をエポキシ化したもの、ビスフェノールＡ、ビスフェノ
ールＦ、ビスフェノールＳ、アルキル置換ビフェノール
などのジグリシジルエーテル、ジアミノジフェニルメタ
ン、イソシアヌル酸などのポリアミンとエピクロルヒド
リンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ
樹脂、オレフィン結合を過酢酸などの過酸で酸化して得
られる線状脂肪族エポキシ樹脂、及び脂環族エポキシ樹
脂などがあり、これらを適宜何種類でも併用することが
できる。

【０００７】上記に示したエポキシ樹脂の中で、４，
４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，
３’，５，５’−テトラメチルビフェニルなどのアルキ
ル置換ビフェノール型ジエポキシ樹脂を用いた場合、接
着性、吸湿性が良好であり、これにより耐リフロークラ
ック性及び耐湿性に優れた成形材料が得られる。このア
ルキル置換ビフェノール型ジエポキシ樹脂は、エポキシ
樹脂全量に対し６０重量％以上使用することが好まし
い。６０重量％未満では当該エポキシ樹脂の低吸湿性、
高接着性の特長が発揮されず、本発明の目的である耐は
んだ性に対して効果が小さいためである。当該エポキシ
樹脂としては、４，４’−ビスヒドロキシ３，３’，
５，５’−テトラメチルビフェニルをエピクロルヒドリ
ンを用いてエポキシ化して得られるものなどが上げられ
る。

【０００８】本発明において用いられる（Ｂ）成分の１
分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有する化合物
としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、レ
ゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノ
ールＦなどのフェノール類又はα−ナフトール、β−ナ
フトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類と
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアル
デヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のア
ルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得ら
れる樹脂、ポリパラビニルフェノール樹脂、フェノール
類とジメトキシパラキシレンから合成されるキシリレン
基を有するフェノール・アラルキル樹脂などがあり、単
独又は２種類以上併用してもよい。

【０００９】（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分の
フェノール化合物の当量比（（Ｂ）の水酸基数／（Ａ）
のエポキシ基数）は、特に限定はされないが、それぞれ
の未反応分を少なく抑えるために０．７〜１．３の範囲
に設定することが好ましい。

【００１０】また、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の硬
化反応を促進する硬化促進剤を必要に応じて使用するこ
とができる。この硬化促進剤としては、例えば、１，８
−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７などの
ジアザビシクロアルケン及びその誘導体、トリエチレン
ジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールア
ミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルア
ミノメチル）フェノールなどの三級アミン類、２−メチ
ルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェ
ニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミ
ダゾールなどのイミダゾール類、トリブチルホスフィ
ン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフ
ィンなどの有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニ
ウム・テトラフェニルボレートなどのテトラ置換ホスホ
ニウム・テトラ置換ボレート、２−エチル−４−メチル
イミダゾール・テトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモ
ルホリン・テトラフェニルボレートなどのテトラフェニ
ルボロン塩などがある。

【００１１】本発明において用いられる（Ｃ）成分の燐
化合物は次式（Ｉ）

【化３】（Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、Ａｒは芳香族環を示
す）で示される化合物であり、たとえば、次の式（II）
〜（VI）

【化４】

【化５】

【化６】

【化７】

【化８】で示される化合物などが上げられる。

【００１２】これらの燐化合物の添加量は、充填剤を除
く他の全配合成分に対して、０．２〜３．０重量％の範
囲内であることが必要である。０．２重量％より少ない
場合は難燃効果が発揮されず、３．０重量％を超えた場
合は耐湿性の低下や、成形時にこれらの燐化合物がしみ
出し、外観を阻害する。

【００１３】本発明の（Ｄ）成分である１０重量％以上
窒素原子を含む窒素化合物としては、特に限定するもの
ではないが、メラミンまたはメラミン誘導体が好まし
い。その他、トリアジン環を有する化合物、シアヌル酸
誘導体、イソシアヌル酸誘導体等が上げられる。これら
の窒素含有化合物の添加量は、充填剤を除く他の全配合
成分に対して、０．２〜１０．０重量％の範囲内である
ことが必要である。０．２重量％より少ない場合は難燃
効果が発揮されず、１０．０重量％を超えた場合は吸水
率の増加が顕著になり、耐湿性の低下を生じる。好まし
くは０．５〜７．０重量％である。

【００１４】本発明においては、（Ｃ）成分の特定の燐
化合物と（Ｄ）成分の特定の窒素化合物を併用すること
で信頼性、成形性の優れたノンハロゲン、ノンアンチモ
ンの難燃性電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料を提供
するものである。燐化合物と窒素化合物の併用が難燃化
に良いことは一般的に知られているが、本発明は、特に
半導体封止用エポキシ樹脂成形材料として、優れた信頼
性を発揮できる特定の燐化合物と窒素化合物の組合せ及
び量比を提供するものである。

【００１５】また、充填剤としては吸湿性低減及び強度
向上の観点から無機充填剤を用いることが必要である。
本発明における（Ｅ）成分の無機質充填剤としては、溶
融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カル
シウム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化ホウ素、ベリ
リア、ジルコニア、などの粉体、又はこれらを球形化し
たビーズ、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、ア
ルミナなどの単結晶繊維、ガラス繊維などを１種類以上
配合して用いることができる。さらに、難燃効果のある
無機充填剤としては水酸化アルミニウム、水酸化マグネ
シウム、硼酸亜鉛などが上げられ、これらを単独または
併用して用いることもできる。無機質充填剤の配合量と
しては、吸湿性、線膨張係数の低減及び強度向上の観点
から７０重量％以上が好ましい。上記の無機充填剤の中
で、線膨張係数低減の観点からは溶融シリカが、高熱伝
導性の観点からはアルミナが好ましく、充填剤形状は成
形時の流動性及び金型摩耗性の点から球形が好ましい。

【００１６】その他の添加剤として高級脂肪酸、高級脂
肪酸金属塩、エステル系ワックス、ポリオレフィン系ワ
ックスなどの離型剤、カーボンブラックなどの着色剤、
エポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、ビニ
ルシラン、アルキルシラン、有機チタネート、アルミニ
ウムアルコレートなどのカップリング剤などを用いるこ
とができる。

【００１７】本発明における成形材料は、各種原材料を
均一に分散混合できるのであれば、いかなる手法を用い
ても調製できるが、一般的な手法として、所定の配合量
の原材料をミキサー等によって十分混合した後、ミキシ
ングロール、押出機等によって溶融混練した後、冷却、
粉砕する方法を挙げることができる。

【００１８】リードフレーム、配線済みのテープキャリ
ア、配線板、ガラス、シリコンウエハなどの支持部材
に、半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリ
スタなどの能動素子、コンデンサ、抵抗体、コイルなど
の受動素子等の素子を搭載し、必要な部分を本発明の封
止用成形材料で封止して、電子部品を製造することがで
きる。このような電子部品としては、たとえば、テープ
キャリアにバンプで接続した半導体チップを、本発明の
成形材料で封止したＴＣＰを挙げることができる。ま
た、配線板やガラス上に形成した配線に、ワイヤーボン
ディング、フリップチップボンディング、はんだなどで
接続した半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サ
イリスタなどの能動素子及び／又はコンデンサ、抵抗
体、コイルなどの受動素子を、本発明の成形材料で封止
したＣＯＢモジュール、ハイブリッドＩＣ、マルチチッ
プモジュールなどを挙げることができる。電子部品を封
止する方法としては、低圧トランスファー成形法が最も
一般的であるが、インジェクション成形法、圧縮成形法
等を用いてもよい。

【００１９】

【実施例】次に実施例により本発明を説明するが、本発
明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００２０】実施例１〜１７エポキシ当量２００、軟化点６７℃のクレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂、エポキシ当量１８８、融点１０６
℃のビフェニル骨格型エポキシ樹脂（油化シェルエポキ
シ製；エピコートＹＸ−４０００Ｈ）、エポキシ当量３
７５、軟化点８０℃、臭素含量４８重量％の臭素化ビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂、水酸基当量１０６、軟化
点８３℃のフェノールノボラック樹脂、水酸基当量１６
７、軟化点７０℃のフェノール・アラルキル樹脂（三井
東圧製；ミレックスＸＬ−２２５）、トリフェニルホス
フィン、カルナバワックス、三酸化アンチモン、カーボ
ンブラック、カップリング剤としてγ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン、溶融シリカ及び本発明の
（Ｃ）成分として表１に示す燐化合物１〜５、本発明の
（Ｄ）成分として窒素含有量６７重量％のメラミン（窒
素化合物１）と窒素含有量１４重量％の１，３，５−ト
リグリシジルイソシアヌレート（窒素化合物２）を、表
２、表３に示す重量比で配合し、混練温度８０〜９０
℃、混練時間１０分の条件でロール混練を行い、実施例
１〜１７の成形材料を作製した。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【表３】

【００２４】比較例１〜７難燃剤として、従来積層板等で用いられているトリフェ
ニルホスフェートと本発明の（Ｄ）成分に相当する窒素
化合物１、あるいは、ブロム化エポキシ樹脂と三酸化ア
ンチモンを組合せて用い、実施例と同様に表４に示す配
合で、比較例１〜７の成形材料を作製した。

【００２５】

【表４】

【００２６】表５〜７に実施例及び比較例で得られた成
形材料の特性を、表８に特性評価法の詳細を示す。

【００２７】

【表５】

【００２８】

【表６】

【００２９】

【表７】

【００３０】

【表８】

【００３１】本発明における（Ｃ）成分を含有しない比
較例２〜４では、外観、熱時硬度、耐湿性が劣り、
（Ｃ）成分と（Ｄ）成分をともに含まない比較例５〜７
では、高温放置特性が劣っている。両者をともに含むが
（Ｃ）成分の含有量が本発明の限定からはずれる比較例
１では、外観、熱時硬度、耐湿性、高温放置特性の全て
が悪い。

【００３２】これに対して、（Ａ）〜（Ｅ）成分を全て
含み、すなわち、難燃剤として特定の燐化合物（Ｃ）及
び窒素化合物（Ｄ）を配合し、成分含量が本発明の限定
を満たす実施例１〜１７は、外観、熱時硬度、耐湿性、
高温放置特性のいずれも良好であり、難燃性も全てＶ−
０と良好である。

【００３３】

【発明の効果】本発明によって得られる電子部品封止用
エポキシ樹脂成形材料は実施例で示したようにノンハロ
ゲン、ノンアンチモンで難燃化を達成でき、これを用い
てＩＣ、ＬＳＩなどの電子部品を封止すれば成形性が良
好であり、耐湿性、高温放置特性などの信頼性に優れた
製品を得ることができ、その工業的価値は大である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）１分子中に２個以上のエポキシ基を
持つエポキシ樹脂（Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を持つ
化合物（Ｃ）次式（Ｉ）【化１】（Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、Ａｒは芳香族環を示
す）で示される化合物（Ｄ）窒素原子を１０重量％以上含有する化合物（Ｅ）無機充填剤を必須成分とする成形材料であって、（Ｃ）成分と
（Ｄ）成分の含有量が、充填剤（Ｅ）を除く配合成分の
合計量に対してそれぞれ、燐原子の量が０．２〜３．０
重量％となる量、窒素原子の量が０．２〜１０．０重量
％となる量であり、（Ｅ）成分の含有量が成形材料全体
に対して７０重量％以上であることを特徴とする電子部
品封止用エポキシ樹脂成形材料。
【請求項２】（Ｄ）成分がメラミンまたはメラミン誘導
体である請求項１記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成
形材料。
【請求項３】（Ａ）成分のエポキシ樹脂が４，４’−ビ
ス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’，５，
５’−テトラメチルビフェニルである請求項１または請
求項２記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。
【請求項４】請求項１〜３各項記載のいずれかの電子部
品封止用エポキシ樹脂成形材料を使用して得られる電子
部品。