(57)【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有するエポキシ樹脂、（Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有する化合物及び（Ｃ）エポキシ基を有する水添１，２−ポリブタジエン、カルボキシル基を有する水添１，２−ポリブタジエン、下記式で表されるエポキシ基を有するポリブタジエン及び重量平均分子量１０００〜３０００の低分子量ポリエチレンの部分酸化物から選ばれるポリオレフィン（Ｃ−１）とヒドロキシフェニレン基を構造単位として有する重合体（Ｃ−２）との共重合体を必須成分とす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。
【化１】
0003624499.tif 000014
【請求項２】
（Ｃ）成分の製造に用いられるポリオレフィンが重量平均分子量１０００から３０００のものである請求項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】
（Ｃ）成分の製造に用いられるヒドロキシフェニレン基を構造単位として有する重合体（Ｃ−２）がフェノールノボラック樹脂である請求項１又は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】
（Ａ）成分のエポキシ樹脂がアルキル置換又は非置換の４，４′−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）ビフェニルである請求項１〜３何れか記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。
【請求項５】
（Ａ）成分のエポキシ樹脂又は（Ｂ）成分のフェノール性水酸基を有する化合物が飽和脂肪族環を分子中に有するエポキシ樹脂又は化合物である請求項１〜４何れか記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。
【請求項６】
（Ａ）成分のエポキシ樹脂として更に臭素化エポキシ樹脂を含有する請求項１〜５何れか記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。
【請求項７】
半導体素子と、それを封止する請求項１〜６何れか記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料の封止樹脂からなる半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインサート部品との接着性が良好でありかつ離型性にも優れる電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に関するもので、特に、素子サイズが大きく薄形のＬＳＩなどの電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コイル、コンデンサ、トランジスタ、ＩＣなど電子部品封止の分野ではエポキシ樹脂成形材料が封止材として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、耐熱性、機械強度、インサート部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。また、これらの電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料には成形時に金型からの良好な離型性を得るために、離型剤が添加されている。従来使用されている離型剤としては高級脂肪酸や高級脂肪酸エステル又はポリオレフィンなどが使用されている。前者としてはカルナバワックスなどの天然ワックスやステアリン酸、モンタン酸などの高級脂肪酸やそのエステル化物などが使用されている。後者としてはポリエチレン、ポリプロピレンなどの低分子量物やその部分酸化物などが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年のＩＣパッケージは表面実装型ＩＣが主流になり、ＴＳＯＰ（Ｔｈｉｎ  Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）に代表されるような小型薄形パッケージが増加している。これらのパッケージはＩＣチップ上の封止樹脂厚が薄く、信頼性を確保するためにはこれを封止する電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に高い接着性が要求される。しかし、接着性を高くすると、当然のことながら成形時の金型離型が悪くなる傾向にある。この傾向は、接着性向上を観点とした新規ベース樹脂系材料で顕著である。すなわち、従来のベース樹脂系であるオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂系よりも最近主流になりつつあるビフェニル系、ジシクロペンタジエン系の材料などで離型性に係わる問題が多く発生している。本発明はこれらの課題を解決すべく、ＩＣチップ及びリードフレームとの接着性が良好で、なおかつ金型離型性に優れた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。
【０００４】
本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料は、
（Ａ）１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、
（Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有する化合物及び
（Ｃ）１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、（Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有する化合物及び（Ｃ）エポキシ基を有する水添１，２−ポリブタジエン、カルボキシル基を有する水添１，２−ポリブタジエン、下記式で表されるエポキシ基を有するポリブタジエン及び重量平均分子量１０００〜３０００の低分子量ポリエチレンの部分酸化物から選ばれるポリオレフィンと（Ｃ−１）とヒドロキシフェニレン基を構造単位として有する重合体（Ｃ−２）との共重合体を必須成分とすることを特徴とするものである。
【化２】
0003624499.tif 000002
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられる（Ａ）成分の１分子中に２個以上のエポキシ基を有する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あれば制限はなく、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、アルキル置換又は非置換の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、及び飽和脂肪族環を有するエポキシ樹脂（脂環族エポキシ樹脂）などがある。また、臭素化エポキシ樹脂など、これらのエポキシ樹脂をハロゲン化したハロゲン化エポキシ樹脂、例えば臭素化ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂等も難燃性を向上させるために用いられる。具体的には臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が好適に用いられ、その配合量はエポキシ樹脂全体に対して好ましくは５〜４０重量％、更に好ましくは１０〜３０重量％配合される。
【０００６】
（Ａ）成分のエポキシ樹脂において特に優れた接着性を示すものとして、アルキル置換又は非置換のビフェニル骨格型エポキシ樹脂があり、本発明のエポキシ樹脂成形材料に特に優れた接着性を付与するためには、使用エポキシ樹脂全量に対し２０重量％以上、好ましくは６０重量以上％使用することが望ましい。アルキル置換ビフェニル骨格型エポキシ樹脂とは、ビフェニル環がアルキル基で置換されたものであり、アルキル基としては、メチル基等の炭素数１〜４のものが好ましい。このようなエポキシ樹脂の具体例としては、例えば、４，４′−ビスヒドロキシビフェニルや４，４′−ジヒドロキシ−３，３′，５，５′−テトラアルキルビフェニル等のアルキル置換又は非置換４，４′−ジヒドロキシ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たもの、すなわち、アルキル置換又は非置換の４，４′−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）ビフェニル等が挙げられる。
【０００７】
（Ａ）成分のエポキシ樹脂は適宜何種類でも併用することができるが、純度、特に加水分解性塩素量はＩＣなど素子上のアルミ配線腐食に係わるため少ない方がよく、耐湿性の優れた電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料を得るためには５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。ここで、加水分解性塩素量とは試料のエポキシ樹脂１ｇをジオキサン３０ｍｌに溶解し、１Ｎ−ＫＯＨメタノール溶液５ｍｌを添加して３０分間リフラックス後、電位差滴定により求めた値を尺度としたものである。
【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、飽和脂肪族環を分子中に有する化合物などがあり、単独で又は２種類以上併用してもよい。また、難燃性付与の目的で、ハロゲン化フェノール類、例えば臭素化ビスフェノールＡなどを併用してもよく、その配合量は（Ｂ）成分総量中、５〜４０重量％、好ましくは１０〜３０重量％が適当である。
【０００９】
本発明における（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分のフェノール性水酸基を有する化合物において、接着性に優れるものとしては、樹脂又は化合物の構造中に特定の飽和脂肪族環を有するものが挙げられる。これを例示すれば、ジシクロペンタジエンや、リモネンなどのテルペン化合物に酸触媒等を用いてフェノール類を付加させた樹脂、又はこれをエポキシ化した樹脂があげられる。これらの樹脂又は化合物の添加量としては、（Ａ）成分＋（Ｂ）成分の合計重量に対し、飽和脂肪族環の重量が２０％〜４０％であることが好ましい。２０重量％未満では従来のオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂／フェノールノボラック樹脂系のエポキシ樹脂成形材料と比較し高接着性の効果が不十分となることがある。更に、これらの構造を有するエポキシ樹脂又はフェノール性水酸基を有する化合物は前出のビフェニル骨格型エポキシ樹脂と併用することで、更に優れた接着性を発揮できる。
【００１０】
エポキシ樹脂成形材料中の（Ａ）成分のエポキシ樹脂の配合割合は、通常５  〜３０重量％、好ましくは７〜２０重量％、（Ｂ）成分のフェノール性水酸基を有する化合物の配合割合は、通常３〜３０重量％、好ましくは５〜１５重量％が適当である。
【００１１】
また、（Ａ）成分のエポキシ樹脂中のエポキシ基と、（Ｂ）成分のフェノール性水酸基を有する化合物中のフェノール性水酸基及び（Ｃ）成分の共重合体中に存在するフェノール性水酸基の当量比（（Ｂ）及び（Ｃ）成分のフェノール性水酸基数／（Ａ）成分のエポキシ基数）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。
【００１２】
本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料には、エポキシ樹脂とフェノール性水酸基を有する化合物の硬化反応を促進する硬化促進剤を配合することができる。この硬化促進剤としては、例えば、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、１，６−ジアザビシクロ（４，３，０）ウンデセン−５、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７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、ジフェニルホスフィン、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、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレート、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り、単独で又は２種以上併用してもよい。硬化促進剤総量の好ましい配合割合は（Ａ）成分のエポキシ樹脂１００重量部に対して０．３〜２０重量部、更に好ましくは０．６〜１０重量部である。
【００１３】
本発明の（Ｃ）成分、すなわちフェノール性水酸基と反応する官能基を有するポリオレフィン（Ｃ−１）とヒドロキシフェニレン基を構造単位として有する重合体（Ｃ−２）との共重合体は、本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料の接着性を阻害することなく、優れた離型性を発現させるための成分である。従来の高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、高級脂肪酸エステル、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス等では添加量を多くすることで離型性を良くすることはできるが、接着性も低下していまい、この両立が困難である。そこで本発明者らは従来の離型剤成分とベース樹脂の共重合体を各種合成し、接着性と離型性との関係について鋭意検討を行った結果、上記の共重合体を使用することで離型性と接着性の両立を図ることができることを見出した。ここで、フェノール性水酸基と反応する官能基を有するポリオレフィン（Ｃ−１）のポリオレフィン部を例示するとポリエチレン、ポリプロピレン、１，２−ポリブタジエン又は１，４−ポリブタジエン更にはこれらポリブタジエン類の不飽和二重結合を水添したものなどが挙げられる。フェノール性水酸基と反応する官能基を有するポリオレフィンは、ポリオレフィン主鎖の末端又は分子内に、エポキシ基、カルボキシル基などの官能基を有しているものが用いられる。
【００１４】
上記官能基を有するポリオレフィン（Ｃ−１）の好ましい例として、エポキシ基を両末端に有する水添１，２−ポリブタジエン、カルボキシル基を両末端に有する水添１，２−ポリブタジエン、エポキシ基を両末端に有するポリエチレンなどを挙げることができる。これらのポリオレフィンは官能基を有することでフェノール樹脂等のヒドロキシフェニレン基を有する重合体（Ｃ−２）と容易にブロック共重合体又はグラフト共重合体等の共重合体を生成することができる。すなわちエポキシ基を有する場合は前述のエポキシ基とフェノール性水酸基の反応を促進する硬化促進剤の存在下で付加反応を行えば（Ｃ）成分の共重合体を得ることができる。また、カルボキシル基を有する場合は酸触媒を用いることで縮合反応により（Ｃ）成分の共重合体を得ることができる。何れの場合も重合体（Ｃ−２）としてフェノール樹脂類を用いる場合は、ゲル化を避けるために、ポリオレフィン（Ｃ−１）の官能基１当量当たり、フェノール樹脂類のフェノール性水酸基３〜２０倍当量、好ましくは５〜１０倍当量の割合で反応させることが望ましい。
【００１５】
なお、（Ｃ）成分の共重合体の製造に用いられる重合体（Ｃ−１）の具体例としては、例えば
【００１６】
【化３】
0003624499.tif 000003
低分子量ポリエチレンの部分酸化物
等が挙げられる。
【００１７】
また、上記共重合体（（Ｃ）成分）の製造に用いられるポリオレフィン（Ｃ−１）の分子量は特に限定するものではないが、重量平均分子量で、５００〜５０００の範囲が好ましく、更には１０００〜３０００の範囲が好ましい。この理由としては分子量がこの範囲より小さくなると離型性に対して効果が無く、大きい場合は（Ｃ）成分の共重合体の軟化点が高くなり、成形材料中への分散が悪くなるため離型性に対する効果が低下するおそれがあるためである。
【００１８】
本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料には、（Ｃ）成分以外の離型剤として一般的に使用される高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、エステル系ワックス、ポリエチレン系ワックスなどを同時に何種類でも使用することができる。（Ｃ）成分以外の離型剤の配合割合としては、通常、（Ａ）成分のエポキシ樹脂１００重量部に対して０．１〜３重量部、好ましくは０．５〜１．５重量部が適当である。
【００１９】
また、本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料には、無機質充填剤として、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種類以上配合することができる。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エポキシ樹脂成形材料全体に対して５０〜９５重量％、好ましくは７０〜９０重量％とすることが適当である。上記の無機質充填剤の中で、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。
【００２０】
また、本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料にはカーボンブラック、有機染料などの着色剤、エポキシシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ビニルシラン、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を使用することができる。カップリング剤の好ましい配合割合は（Ａ）成分のエポキシ樹脂１００重量部に対して１〜１５重量部、更に好ましくは２〜８重量部である。
【００２１】
更に、本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料には、上記のハロゲン化物以外の難燃剤として、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、水酸化アルミニウムなどの難燃剤を使用することができる。これらの難燃剤の好ましい配合割合は（Ａ）成分のエポキシ樹脂１００重量部に対して１〜３０重量部、更に好ましくは２〜１５重量部である。
【００２２】
以上のような原材料を用いて成形材料を作製する一般的な方法としては、所定の配合量の原材料混合物をミキサー等によって充分混合した後、熱ロール、押出機等によって混練し、冷却、粉砕することによって、成形材料を得ることができる。
【００２３】
本発明で得られる成形材料を用いて電子部品を封止する方法としては、低圧トランスファ成形法が最も一般的であるが、インジェクション成形、圧縮成形、注型などの方法によっても可能である。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例及びその比較例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２５】
実施例１〜１１、比較例１〜１３
表２及び表３に示す実施例及び比較例の成形材料を作製するにあたり、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の各種エポキシ樹脂及び硬化剤としては次に示すものを使用した。
【００２６】
【化４】
0003624499.tif 000004
＊１：ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量＝２００）、住友化学工業（株）製、ＥＳＣＮ−１９５
【００２７】
【化５】
0003624499.tif 000005
＊２：  テトラメチルビフェニル型ジエポキシ樹脂（エポキシ当量＝１８８）、油化シェルエポキシ（株）製、ＹＸ−４０００Ｈ
【００２８】
【化６】
0003624499.tif 000006
【００２９】
【化７】
0003624499.tif 000007
（Ｃ）成分の共重合体としては表１に示すもの使用した。
【００３０】
【表１】
0003624499.tif 000008
前記したエポキシ樹脂、硬化剤、表１に示す共重合体、エポキシ当量３７５、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、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、カルナバワックス、  重量平均分子量３０００の非酸化ポリエチレンワックス、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、石英ガラス粉を原材料とし、表２、表３に示す重量比で配合を行い、混練温度８０〜９０℃、混練時間１０分の条件でロール混練を行い、実施例及び比較例の成形材料を作製した。なお、表２及び表３中、成分の量は重量部で示した。表４、表５に実施例及び比較例の成形材料特性を、表６に特性評価法の詳細を示す。表４、表５に示すように比較例と比べ実施例１〜１１は離型性とマーキング性を両立した優れた性能を有している。更に、実施例１〜１１は優れた離型性を発揮すると共に、ベース樹脂本来の接着性を維持する能力が高いため、表面実装型ＩＣの最重要特性である耐リフロークラック性にも優れていることが分かる。
【００３１】
【表２】
0003624499.tif 000009
＊７：１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７
＊８：γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
＊９：非酸化型ポリエチレンワックス（分子量３０００）
【００３２】
【表３】
0003624499.tif 000010
【００３３】
【表４】
0003624499.tif 000011
【００３４】
【表５】
0003624499.tif 000012
【００３５】
【表６】
0003624499.tif 000013
【００３６】
【発明の効果】
本発明によって得られたエポキシ樹脂成形材料は耐クラック性が従来のものと比べ大きく改善できる。電子部品の分野、特にＦＰ（フラットパッケージ）、ＳＯＰ（スモールアウトラインパッケージ）などのＩＣではパッケージが薄形、小形になり、素子の大型化と相俟って耐パッケージクラック性が強く要求されており、これらの製品へ広く適用でき、その工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】離型性の測定法を示す斜視図。
【符号の説明】
１  金型
２  成形品
【図１】
0003624499.tif 000015