(57)【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）無機充填材、及び（Ｅ）平均炭素数３０〜７０のパラフィンワックスを酸化し、その酸価が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の酸化パラフィンワックスを必須成分とす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】
エポキシ樹脂が、融点６０℃以上の結晶性エポキシ化合物である請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
（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）無機充填材、（Ｅ）平均炭素数３０〜７０のパラフィンワックスを酸化させた酸価が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の酸化パラフィンワックス、及び（Ｆ）酸化防止剤を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生産性に優れ、且つ信頼性、特に耐半田クラック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】
トランジスター、コンデンサー、ダイオード、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体封止用樹脂組成物（以下、樹脂組成物という）の樹脂成分として熱硬化性樹脂、充填材としては無機質充填材、離型剤成分として高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、及びその他各種高級脂肪族化合物が、成形性、信頼性、量産性に適した原料として採用されている。
近年の電子機器の小型化、軽量化、高性能化、低価格化の市場動向の中で、樹脂組成物への要求は益々厳しくなり、半導体装置の生産性向上のために短時間成形と歩留まり向上等が必要とされており、以下の２つの矛盾する要求を同時に満たす必要がある。
（ｉ）半導体装置の表面実装の採用により、パッケージは半田浸漬、或いはリフロー工程で急激に２００℃以上の高温にさらされ、チップと封止樹脂との界面剥離が生じやすいため、封止樹脂は各種基材との良好な密着性を有する必要がある。
（ｉｉ）半導体パッケージの小型化、薄型化は、封止時の成形性を著しく困難にしており、金型からの離型性の大幅な改善が必要である。
上記の（ｉ）良好な密着性と、（ｉｉ）良好な離型性とを両立する事の困難さを改善するために、従来、各種のワックスが検討されてきた。例えば、特公平７−３７０４１号公報には、酸化ポリエチレンワックスを利用することによって、密着性と離型性とを両立することを目的としているが、現在の薄型、小型パッケージに対してはその効果が不十分である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の離型性を改善し、生産性を高め、且つ各種基材に対する密着性を向上し、耐半田クラック性に優れた高信頼性の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供することにある。
【０００４】
【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）無機充填材、及び（Ｅ）平均炭素数３０〜７０のパラフィンワックスを酸化し、その酸価が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の酸化パラフィンワックスを必須成分とする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り、更に（Ｆ）酸化防止剤を含むものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳しく説明する。
本発明で用いられるエポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般をいう。例えば、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型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ化合物、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等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いてもよい。エポキシ樹脂の軟化点、融点、エポキシ当量に関しては特に制限しない。又、これらのエポキシ樹脂は、耐湿信頼性のために塩素イオンやナトリウムイオン等のイオン性不純物が少ないことが望ましい。
耐半田クラック性向上のためには、無機充填材を多量に添加して吸水率を低減させる必要があり、エポキシ樹脂としては、融点６０℃以上の結晶性エポキシ化合物がより好ましい。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、スチルベン型エポキシ化合物、ハイドロキノン型エポキシ化合物等が挙げられる。本発明の結晶性エポキシ化合物の融点は、示差走査熱量計を用いて常温から昇温速度１０℃／分で昇温したときの、結晶融解の吸熱ピークの頂点の温度を指す。融点が６０℃未満だと、常温で融解しており、作業性が低下して、生産性が低下するので好ましくない。
【０００６】
本発明で用いられるフェノール樹脂硬化剤としては、１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般をいう。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、キシリレン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン型フェノール樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いてもよい。フェノール樹脂の軟化点、融点、水酸基当量に関しては特に制限しない。これらのフェノール樹脂は、耐湿信頼性のために塩素イオンやナトリウムイオン等のイオン性不純物が少ないことが望ましい。
【０００７】
本発明で用いられる無機充填材としては、例えば、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次凝集シリカ粉末又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、これらは単独でも混合して用いてもよい。又、無機充填材の形状は破砕状でも球状でも特に問題ない。流動特性、機械的強度、及び熱的特性のバランスのとれた球状の溶融シリカ粉末が好適に用いられている。更に、各種カップリング剤で表面処理されていても問題ない。
【０００８】
本発明で用いられる硬化促進剤としては、エポキシ基とフェノール性水酸基との反応を促進させるものであれば良く、一般に封止用材料に使用されているものをひろく使用することができる。例えば、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッドボレート、ジメチルベンジルアミン等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いてもよい。これらの硬化促進剤は、樹脂組成物中にドライブレンドされても、溶融ブレンドされても、又は両者の併用でもかまわない。
【０００９】
本発明で用いられる平均炭素数が３０〜７０のパラフィンワックスを酸化し、その酸価が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の酸化パラフィンワックスは、本発明の重要なポイントであるので詳細に説明する。
本発明の酸化パラフィンワックスは、パラフィンワックスを酸化することにより、カルボキシル基が導入され、酸価が高くなっている。このカルボキシル基は、親水基であり、金属表面への反応性を有し、酸化パラフィンワックスを樹脂組成物へ配合することにより、金属表面への良好な密着性を発現する。更に、親水基の存在により、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂への親和性が向上し、樹脂組成物中に良好に分散できるので、この樹脂組成物で半導体素子を成形すると、成形時の金型汚れがほとんどない。
本発明の酸化パラフィンワックスの酸価は、５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上が好ましく、より好ましくは５０〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇである。酸価が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満だと、金属表面への密着性や樹脂組成物との相溶性が不十分なため、金属表面への密着性不良や成形時の金型汚れ等を引き起こすので好ましくない。
本発明の酸化パラフィンワックスに用いる原材料のパラフィンワックスの平均炭素数は、３０〜７０が好ましい。平均炭素数が３０未満だと密着性が低下し、７０を越えると離型性の低下、成形時の金型汚れが発生するので好ましくない。
本発明の酸化パラフィンワックスは、平均炭素数３０〜７０のパラフィンワックスを酸化させたものであり、ポリエチレンワックスよりも低分子であり、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂に良好に分散しやすいので、成形時の金型汚れがほとんどないという特徴を有している。又、本発明の酸化パラフィンワックスの原料となるパラフィンワックスとポリエチレンワックスの差は分子量だけではなく、ＣnＨmで表現すると、パラフィンワックスではｎは偶数又は奇数であるのに対し、ポリエチレンワックスではｎは必ず偶数である。従って、酸化パラフィンワックスはポリエチレンワックスとは異なる物質である。なお、酸価の測定方法はＪＩＳ  Ｋ  ２５０１に準ずる。本発明の酸化パラフィンワックス製造方法については特に限定しない。
【００１０】
酸化パラフィンワックスは、全樹脂組成物中に０．０２〜５重量％配合することが好ましい。０．０２重量％未満だと、各種基材への密着性付与剤としての効果を発揮することができず、離型性や密着性が劣る。５重量％を越えると、ブリードアウトして成形時の金型汚れの原因となるので好ましくない。
酸化パラフィンワックスの添加効果を損なわない範囲で、カルナバワックス、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス、ステアリン酸ワックス、モンタン酸ワックス、ステアリン酸亜鉛等の酸系ワックス、ポリエチレンワックス等と併用してもかまわない。
【００１１】
本発明で用いられる酸化防止剤は、酸化パラフィンワックスの熱劣化を改善して樹脂組成物の連続成形性を向上させるためのものである。酸化パラフィンワックスは、他のワックスと比較して熱劣化しやすい。示差熱・熱重量同時測定装置で熱劣化温度を分析すると、従来よく使用されていたカルナバワックスやモンタン酸エステルと比較して、５０〜７０℃も熱劣化温度が低く、高温、長時間の処理である樹脂組成物の連続成形において、連続成形時間が長くなると、離型性不良、金型汚れ等の問題が発生しやすいため、酸化防止剤を配合して酸化パラフィンワックスの熱劣化を防止し、連続成形性を改良することが好ましい。
酸化防止剤としては、特に限定しない。酸化防止機構についても、ラジカルトラップ型でもハイドロパーオキサイドをトラップする型でも良い。例えば、２，３−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール、２，２’−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレン−ビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、テトラキス−[メチレン−３−（３’,５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピネート]メタン等が挙げられるが、特にこれらに限定しない。酸化防止剤の融点としては、６０〜１５０℃が好ましいが、特には限定しない。
【００１２】
本発明の樹脂組成物は（Ａ）〜（Ｅ）成分、又は（Ａ）〜（Ｆ）成分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、臭素化エポキシ樹脂、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、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、本発明の樹脂組成物は、必須成分、及びその他の添加剤をミキサー等で十分に均一混合した後、更に熱ロール又はニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して得られる。これらの樹脂組成物は、電子部品或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。
【００１３】
【実施例】
以下に本発明を実施例で示す。配合割合は重量部とする。
0003739065.tif 000002
を表２に示した配合割合でミキサーを用いて常温で混合し、５０〜１３０℃で二軸ロールを用いて混練し、冷却後粉砕し、タブレット化して樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を以下の方法で評価した。結果を表２に示す。酸化パラフィンワックス（Ｗ−１）の構造、酸価は表１に示す。酸価はＪＩＳ  Ｋ  ２５０１に準ずる。
【００１４】
評価方法
成形性：低圧トランスファー成形機の金型を用いて１６０ｐＱＦＰ成形テストを行った。成形温度１７５℃、圧力７０ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間２分で成形したパッケージの離型性を○、×で判定した。更に、得られたパッケージの表面の状態を目視で観察し、金型汚れの有無を○、×で判定した。
耐半田クラック性：成形温度１７５℃、圧力７０ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間２分で８０ｐＱＦＰ（１．５ｍｍ厚）のパッケージを成形し、１７５℃、８時間のポストキュアを行ってサンプルとした。サンプル数は６個。これらのサンプルを８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿槽内に１６８時間投入した後に、２４０℃のＩＲリフロー処理を行った。処理後のパッケージ内部の剥離を超音波探傷機を用いて観察し、チップ表面の剥離、又はパッド裏面の剥離があるパッケージの個数で耐半田クラック性（及び密着性）を判定した。
【００１５】
実施例２〜１７
表２、表３に示した配合割合で、実施例１と同様に樹脂組成物を得、実施例１と同様にして評価した。結果を表２、表３に示す。表２中の酸化防止剤（Ｏ−１）、（Ｏ−２）、表３中のエポキシ樹脂（Ｅ−１）〜（Ｅ−４）、及びフェノール樹脂硬化剤（Ｈ−１）〜（Ｈ−３）の構造は以下に示す。又、表２中の酸化パラフィンワックス（Ｗ−２）〜（Ｗ−７）の原料パラフィンワックスの構造、酸価は表１に示す。酸価はＪＩＳ  Ｋ  ２５０１に準ずる。
【００１６】
比較例１〜５
表４に示した配合割合で、実施例１と同様に樹脂組成物を得、実施例１と同様にして評価した。結果を表４に示す。表４中の酸化パラフィンワックス（Ｗ−８）〜（Ｗ−１０）の原料パラフィンワックスの構造、酸価は表１に示す。酸価はＪＩＳ  Ｋ  ２５０１に準ずる。
【表１】
0003739065.tif 000003
【００１７】
【表２】
0003739065.tif 000004
【００１８】
【表３】
0003739065.tif 000005
【００１９】
【表４】
0003739065.tif 000006
【００２０】
【化１】
0003739065.tif 000007
【００２１】
【化２】
0003739065.tif 000008
【００２２】
【化３】
0003739065.tif 000009
【００２３】
【発明の効果】
本発明に従うと、離型性が良好で信頼性の高い半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができるため、生産性が向上し、コストを低減することができる。