JPH075862B2

JPH075862B2 - Ｉｃまたはハイブリッドｉｃ用被覆材

Info

Publication number: JPH075862B2
Application number: JP62153360A
Authority: JP
Inventors: 晢雄佐貫; 正俊平井
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1987-06-22
Publication date: 1995-01-25
Anticipated expiration: 2010-01-25
Also published as: JPS6420271A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はICまたはハイブリッドICに保護被膜を形成させ
るための被覆材に関するもので、高信頼性で、塗布作業
性に優れた溶剤系被覆材に係るものである。

〔従来技術〕

ICまたはハイブリッドICの外装方法には、気密封止（ハ
ーメチックシール）と樹脂封止がある。気密封止は信頼
性は高いが材料や工程での価格高は避けられないため樹
脂封止がその主流となりつつある。

樹脂封止はモールドタイプICとベアチップタイプICによ
り異なるが、ベアチップICではその主要構成は半導体チ
ップ等を部分被覆するチップコート材とその回路基板全
体を被覆する外装材に大別される。

（１）チップコート材ベアチップICにおいては半導体チップ等は接着剤により
回路基板に取り付けられ、ワイヤーボンディングされ
る。次いで機械的保護と防湿処理のために、通常チップ
コート材としてシリコン樹脂が主に使用されている。

しかし、シリコン樹脂は滴下塗布作業には比較的問題が
少ないが下記の様な欠点があり、これに代る材料の開発
が望まれている。

他の材料（外装材他）との密着性に乏しいうえ、透
湿性があり、水の侵入を妨げない。

エラストマー状塗膜が柔軟である為、ICまたはハイ
ブリッドICの製造工程での取り扱いにより塗膜をかいし
て金線などのボンディングワイヤーを切断する恐れがあ
る。

（３）概して耐溶剤性が良くないので、後洗浄工程な
ど（フラックス除去工程）により特性劣化や回路の短絡
が生じやすい。

更に、チップコート材はIC素子、搭載部品に直接接触す
るため、材料の応力、熱膨張率、密着性、イオン性不純
物量、吸湿性などを十分考慮して材料を選ばねばならな
い。そこで、本発明者らはかかる材料の開発を鋭意進め
た結果、シリコン樹脂に代って多量のフィラーを含んだ
溶剤系の被覆材を滴下塗布することにより、これらの問
題点を一気に解決できるという知見を得ている。

しかし、この被覆材に対して下記の改善すべき項目があ
る。

最近、高密度実装が進んで封止材料への信頼性は益
々厳しくなり、アルミパターンの腐食、短絡に係るイオ
ン性不純物量の低減。

ディスペンサーによる滴下塗布時において、ニード
ル部（ノズル部）に詰りが発生しやすいという欠点を改
良し滴下塗布作業の自動化に対応できること。

チップコート材はIC素子部分への部分被覆が必要で
あり、その滴下塗布面積精度の向上。

滴下後塗布形状が広がりすぎないタレ防止効果の向
上。

貯蔵保管時の充填剤の沈降防止など。

（２）外装材 ICまたはハイブリッドICの外装材としては、粉体塗料、
注型材、ディップ塗装材が用いられている。

特に多量の充填材を含んだ溶剤系のディップ塗装材は塗
膜の熱膨張率がセラミック並に小さく、内部応力も少な
いので耐熱衝撃性が優れている。ゆえに、最近は特に大
型回路基板を用いたハイブリッドICに適用が広まってい
る。このディップ塗装材もチップコート材同様にイオン
性不純物量の低減と共に回路基板の大型化に伴ってディ
ップ作業時のタレ性の改良が望まれている。

〔発明の目的〕

本発明は、従来のシリコン樹脂による保護被覆に代っ
て、充填剤を多量に含んだ溶剤系被覆材を用い、前記し
た不具合い点を改良できるだけでなく、回路基板との密
着性に優れた被覆材を提供するものである。そのために
は、主要成分として熱硬化性樹脂成分として含窒素化合
物触媒を使用したレゾール型フェノール樹脂と揺変剤成
分として有機物系の揺変剤を使用することにより、チッ
プコート材として厳しく要求されている諸特性を満し、
諸問題を解決できることを見い出し、かつ、外装材の要
求をも満し得ることが判り、本発明を完成するに至っ
た。

その目的とするところは、高信頼性で、かつ、塗布作業
性、部分被覆制度に優れたICまたはハイブリッドIC用被
覆材を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明は必須成分が熱硬化性樹脂、揺変剤、充填剤、添
加剤、溶剤とよりなる溶剤系被覆材において、（１）熱硬化性樹脂成分として含窒素化合物触媒を使
用したレゾール型フェノール樹脂、及び（２）揺変剤成分として有機物系揺変剤からなること
を特徴とするICまたはハイブリッドIC用被覆材である。

本発明において使用するレゾール型フェノール樹脂と
は、フェノール類１モルに対し通常ホルムアルデヒドを
１モル以上好ましくは1.1〜1.8モルで、かつ触媒として
含窒素化合物触媒、あるいは含窒素化合物とアルカリ土
類金属触媒を併用使用して、常法により縮合脱水させた
樹脂である。

ここで言うフェノール類とは、フェノール、クレゾー
ル、キシレノール、レゾルシン、及びパラターシャリブ
チルフェノール、パラオクチルフェノール、パラノニル
フェノール、パラフェニルフェノールなどのアルキルフ
ェノールである。

ホルムアルデヒドは通常ホルマリン水溶液の他にパラホ
ルムアルデヒドでもよい。

含窒素化合物とは、アンモニア、トリエチルアミン、ト
リエタノールアミン、ジエチレンアミン、アニリン、ヘ
キサメチレンテトラミンなどである。アルカリ土類金属
とは、カルシウム、マグネシウム、バリウムなどアルカ
リ土類金属の酸化物、水酸化物である。

含窒素化合物、及び含窒素化合物とアルカリ土類金属併
用触媒より得られるレゾール型フェノール樹脂は、アル
ミパターン腐食の１つの原因であるイオン性不純物の量
が少ない。さらに、この樹脂の硬化物の耐湿性が良いこ
とにより、信頼性向上のための必須の樹脂である。

これに比し、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のアル
カリ金属触媒のみを使用したレゾールの場合、樹脂の耐
湿性が悪く被覆材とした場合アルミパターン腐食を起す
要因を含んでいる。実際これらの樹脂を用いた場合、信
頼性のある被覆材は得られない。

このことは、樹脂構造中に取り込まれる触媒の含窒素基
が耐湿性、高信頼性に良い影響を与えているものと考え
られる。

本発明で使用するレゾール型フェノール樹脂として、更
に好ましくはアンモニア、ヘキサメチレンテトラミンを
反応触媒として使用したアンモニアレゾールである。好
ましい触媒量はフェノール100部に対して、NH₃として３
〜15部である。

また、熱硬化性樹脂成分の添加量は充填剤に対して５〜
20重量％であることが好ましい。

揺変剤は大きくわけると無機物系と有機物系にわけられ
る。無機物系の揺変材はステアリン酸アルミニウムなど
の金属石鹸類、アミン変性ベントナイト、無水微粉末シ
リカ、表面処理炭酸カルシウム、カオリン、クレーなど
がある。一方、有機物系揺変剤としては、重合植物油
系、水素添加ヒマシ油系、ポリエチレンを酸化してカル
ボキシル基を導入した酸化ポリエチレン系、高級脂肪酸
とアミンの縮合物であるアマイドワックス系（高級脂肪
酸窒素誘導体）、ベンジリデンソルビトールなどがあ
る。

無機物系のほとんどの揺変剤はタレ性の改良に使用され
るが、イオン性不純物が多く、そのためICのアルミパタ
ーンの腐食の原因となり、信頼性を悪化させる。また、
ディスベンサーでの滴下塗布作業時のノズル詰りの改良
には期待できないことが判った。更に微粉末であるがゆ
えに塗膜欠陥としてクラックの発生を促進させる欠点も
ある。

本発明で使用する有機物系揺変剤は無機物系揺変剤にに
比し、イオン性不純物は少なく、信頼性を損うことはな
い。また、ディスペンサーでの滴下塗布作業時のノズル
詰りも大巾に改良でき、充分なタレ防止効果も有してい
ることが判った。有機物系揺変剤の中でも酸化ポリエチ
レン系、アマイドワックス系がより好ましく、これらを
併用してもよい。揺変剤の添加量は充填剤に対し、固形
分換算で0.2〜2.0重量％であることが好ましい。

本発明において使用する充填剤は、炭酸カルシウム、ア
ルミナ、タルク、結晶シリカ、溶融シリカ、焼結珪酸ア
ルミニウムなどの無機フィラーであるが、これに限定さ
れるものではない。またこれら充填剤の１種以上を組み
合わせて使用することができる。この充填剤の中でもイ
オン性不純物の少ない結晶シリカ、溶融シリカを使用す
ることが好ましい。

本発明において使用する溶剤は、トルエン、キシレンな
どの炭化水素系溶剤、エチルアルコールなどのアルコー
ル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン
系溶剤、その他、エステル系、エーテル系、エーテルア
ルコール系、エーテルエステル系などの溶剤の１種また
は２種以上使用する。

レゾール型フェノール樹脂を溶解する溶剤で、出来るだ
け誘電率の小さい溶剤が好ましい。また、添加剤につい
ては密着性をより向上させるためにシラン系カップリン
グ剤やチタン系カップリング剤を充填剤に対し0.1〜2.0
重量％含有させることが好ましい。

他の添加剤としてはイミダゾール類や芳香族アミンなど
の硬化促進剤、消泡剤、顔料、染料などを適量配合する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、ICまたはハイブリッドIC用被覆材と
して、本発明の溶剤系の被覆材は耐熱衝撃性に優れてい
ることはもとより、信頼性と作業性が共に優れている。

この高信頼性はレゾール型フェノール樹脂による硬化物
の耐湿性付与効果、そしてイオン性不純物の少ない樹脂
成分とイオン性不純物の少ない有機物系揺変剤の使用に
よる効果である。

一方、ディスペンサー作業性、タレ性などの作業性に関
しては、主として有機物系揺変剤による効果である。

本発明により作業面での自動化の達成と相俟って、信頼
性の高いICまたはハイブリッドICが確実かつ容易に製造
でき、工業上極めて有効である。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例、比較例により説明する。しか
し、本発明は実施例によって限定されるものではない。
また、ここに記載している「部」、「％」はすべて「重
量部」、「重量％」を示す。

製造例１フェノール94部、37％ホルマリン146部、触媒として28
％アンモニア水15部と水酸化カルシウム0.5部を仕込み
温度100℃で40分間反応を行ない、次いで真空下で脱水
を行なって溶剤（アセトン／エチルアルコール＝1/1）
で希釈して樹脂分50％のレゾール型フェノール樹脂を得
た。

製造例２触媒として28％のアンモニア水20部を用いた以外は製造
例１と同様にして樹脂分50％のレゾール型フェノール樹
脂を得た。

比較製造例１触媒として水酸化ナトリウム２部、水酸化カルシュウム
0.5部を用いた以外は製造例１と同様にして樹脂分50％
のレゾール型フェノール樹脂を得た。

比較製造例２触媒として水酸化カルシウム７部を用いた以外は製造例
１と同様にして樹脂分50％のレゾール型フェノール樹脂
を得た。

製造例３フェノール94部、37％ホルマリン60部、触媒としてシュ
ウ酸１部を仕込み、温度100℃で３時間反応を行ない、
次いで、真空下で脱水を行なって融点70℃のノボラック
型フェノール樹脂を得た。

実施例及び比較例溶剤系被覆材は、次の様に調製した。

熱硬化性樹脂成分及び充填剤は第１表及び第２表に示す
配合部、揺変剤0.4％（対充填剤）シランカップリング
剤0.85部、メチルエチルケトン35部を混合機にて２時間
混合し、被覆材を作成し、更にメチレエチルケトンにて
希釈して25℃における粘度を30ポイズに調整した。

組成及び評価結果を第１表から第３表に記載する。

評価方法は次の通りである。

1.イオン性不純物の測定熱水抽出によるイオン性不純物測定方法は次のようであ
る。被覆材を150℃２時間で硬化させ、次いで硬化物を
粉砕する。得られた粉末試料に少量のエチルアルコール
を加えて浸漬させ、次に純水を加え125℃20時間処理
し、上澄液を検液とし、イオンクロマトグラフにより塩
素イオン濃度（ppm）、ナトリウムイオン濃度（ppm）を
求めた。

2.ディスペンサー作業性空気圧送方式のディスペンサーを用い、50ccのシリンジ
に被覆材を入れて、金属ニードル（0.86m/mφノズル）
を取りつけ、実際の連続滴下塗布作業を想定して、５分
毎に0.5kg/cm²の圧力をかけ滴下操作を繰返してノズル
詰りの程度を求めた。

結果は、５分後（１回目）でノズル詰りしたものを×、
10〜20分（２回〜４回）でノズル詰りしたものを△、25
分以上（５回以上）ノズル詰りなしを○と表示した。

3.タレ性被覆材中にスライドグラスを縦長方向に約半分だけ浸漬
し、ゆっくり引き上げて上下を反転させ、タレの度合を
目視により観察した。

タレのないものを○と表示した。

4.硬化物の耐湿性 30mm（巾）×100mm×1mm（厚さ）の試験片を作成し、15
0℃２時間かけて硬化させ、硬化試験片を得る。この硬
化試験片についてプレッシャークッカー（条件:125℃2.
3気圧湿度100％）２時間処理後の曲げ強度を測定し、末
処理と対比させ強度変化のないものを○、強度低下があ
るものを×とし表示した。

5.信頼性評価素子として微細アルミ配線くし形パターンを用い
て、被覆材をパターン上に滴下塗布し、風乾16時間後温
度150℃２時間かけて硬化させ、アルミ腐食に基づく短
絡不良数をテスターで測定した。

分母はテストサンプル数、分子は短絡不良数を表わす。

6.曲げ強度の速度巾30mm長さ100mmの金形に被覆材を約1mmになるように流
し込み、室温にて24時間風乾後、温度150℃２時間かけ
て硬化させる。

金型より取り出し、この試験片を曲げ強度試験機にて2m
m/分の荷重速度で曲げ強度を測定した。

7.密着性試験片として10mm×0.6mm×40mmのアルミナセラミック
基板を用いて、被覆材を接着面積５×10mmに塗布し、試
験片を貼り合せて、室温にて16時間風乾後温度150℃２
時間硬化させる。この接着試験片を引張り試験機にて5m
m/分の荷重速度で引張り剪断接着強さを測定し、この値
を密着性とした。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】必須成分が熱硬化性樹脂、揺変剤、充填
剤、添加剤及び溶剤からなり、かつ熱硬化性樹脂成分が
含窒素化合物触媒を使用したレゾール型フェノール樹脂
であり、揺変剤成分が有機系揺変剤であることを特徴と
するICまたはハイブリッドIC用被覆材。