JP2585384C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は電気、電子部品の封止用樹脂組成物に関し、さらに詳しくは、流動性
が優れ、樹脂バリの発生が極めて少なく、その硬化時においても低応力であり、
その硬化物が優れた耐湿性および半田浴耐熱性を有している封止用樹脂組成物に
関する。 （発明の技術的背景と問題点） 従来ダイオード、トランジスタ、集積回路などの電子部品を熱硬化性樹脂を用
いて封止する方法が行われている。この樹脂封止は、ガラス、金属、セラミック
スを用いたハーメチックシール方式に比較して経済的に有利であるために広く実
用化されている。 封止用樹脂として使用される熱硬化性樹脂のなかでもエポキシ樹脂が最も一般
的に用いられている。エポキシ樹脂の製造には、酸無水物、芳香族アミン、ノボ
ラック型フェノール樹脂などの硬化剤が用いられている。これらのなかでもノボ
ラック型フェノール樹脂を硬化剤としたエポキシ樹脂は、他の硬化剤を使用した
ものに比べて、成形性、耐湿性が優れ、毒性が少なく、かつ安価であるために半
導体封止用樹脂材料として広く用いられている。よって、現在、電気、電子部品
を封止する方法として前記エポキシ樹脂を用いた低圧トランスファー成形による
樹脂封止が一般に行われている。 封止用樹脂に対する要求としては（イ）流動性がよく、未充填がないこと、（
ロ）溶融粘度が低く、ボンディングワイヤの変形がないこと、（ハ）リードフ レームに発生する樹脂バリが少ないことなどがある。 このような要求を充足せんとしてシリコーンオイルまたはシリコーンとポリア
ルキレンオキサイドの共重合体のような有機変成シリコーンオイルを成形用樹脂
と併用する技術が特開昭６１−１０１５２０号公報に開示されている。しかし、
前記シリコーンオイルまたは共重合体のような液状物を固形のエポキシ樹脂また
は固形のノボラック型フェノール樹脂、さらには無機質充填剤に均一に分散させ
るのに手間がかかったり、さらに成形後に前記液状物が成形物の表面にブリード
して金型を汚染したり、成形物への印刷性が低下したりする問題がある。 また、近年半導体集積回路の分野において、素子の高集積化、ペレットの大型
化が進み、これまでのノボラック型フェノール樹脂を硬化剤としたエポキシ樹脂
では、成型加工時に収縮して半導体素子に応力がかかりすぎ、信頼性が低下する
という問題点がある。そしてこうした樹脂を使用した成形品（封止品）の温寒サ
イクルテストを行うと、ボンディングワイヤのオープン、樹脂クラックおよびペ
レットクラックが発生し、電子部品としての機能が果たせなくなるという問題点
がある。 さらに、現在半導体装置の組み立て工程の自動化に伴う問題点がある。例えば
、フラットパッケージ型の半導体装置を回路基板に取り付ける場合、従来はリー
ドピンごとに半田付けを行っていたが、最近では半導体装置全体を２５０℃以上
に加熱した半田浴に浸漬して半田付けを行う方法が採用されている。しかし、従
来のエポキシ樹脂を用いた成形品全体の半田浴浸漬を行うと、樹脂と半導体ペレ
ットおよびフレームとの間に剥がれが生じ、著しい耐湿性の低下を招くという問
題点がある。 このような問題点を解決する方法として特開昭６２−２４０３１５号公報にお
いて加水分解性アルコキシ基を有するシリコーンゴムエラストマーを使用する方
法が開示され、特開昭６３−３０８号公報において加硫ゴム微粒子分散体を使用
する方法が開示されている。しかし、これらの方法では前記エラストマーおよび
加流ゴムの分散性が悪く、成形性が低いという問題点がある。 （発明の目的） 本発明は、上記問題点を解決し、流動性が優れ、樹脂バリの発生が極めて少な く、その硬化時においても低応力であり、その硬化物が優れた耐湿性および半田
浴耐熱性を有している封止用樹脂組成物を提供することを目的とする。 （発明の構成） 本発明の封止用樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）ノボラック型フェ
ノール樹脂、（Ｃ）ヘキサメチルジシラザンで表面処理された、平均粒子径が０
．１〜２０μｍのポリメチルシルセスキオキサン粉末および（Ｄ）無機質充填剤
からなることを特徴とする。 本発明で用いられる（Ａ）成分のエポキシ樹脂は、組成物におけるベースポリ
マーとなるものである。 このエポキシ樹脂は、その分子中にエポキシ基を少なくとも２個有する化合物
であれば、分子構造、分子量などは特に制限されるものではなく、一般に使用さ
れているものを広く使用することができる。 かかるエポキシ樹脂としては、ビスフェノール型の芳香族系、シクロヘキサン
誘導体のなどの脂環族系、さらに次の一般式で示されるエポキシノボラック系な
どの樹脂を例示することができる。 （式中、Ｒ¹は水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基を表し、Ｒ²は水素原子
またはアルキル基を表し、ｎは１以上の整数を表す）ここでアルキル基としては
、メチル基、エチル基、プロピル基などを例示することができる。 エポキシ樹脂は１種類を使用することができ、また２種類以上を併用すること
ができる。 本発明で用いる（Ｂ）成分のノボラック型フェノール樹脂は、エポキシ樹脂の
架橋剤となるものである。 ノボラック型フェノール樹脂としては、フェノール、アルキルフェノールなど
のフェノール類とホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドを反応させて得
られるノボラック型フェノール樹脂およびこれらの変成樹脂、例えばエポキシ化
もしくはブチル化ノボラック型フェノール樹脂などを例示することができる。 ノボラック型フェノール樹脂は、１種類を使用することができ、また２種類以
上を併用することができる。 （Ｂ）成分は、（Ａ）成分のエポキシ当量に相当する量の水酸基当量になるよ
うに配合にすればよく、一般にはエポキシ１当量に対し水酸基当量が０．５〜２
．０になるように配合する。 本発明で用いられる（Ｃ）成分のポリメチルシルセスキオキサン粉末は、本発
明の目的を達成する上で最も重要な成分である。 ポリメチルシルセスキオキサン粉末は、一般式；［ＣＨ₃ＳｉＯ³/₂］_p（式中
、ｐはポリメチルシルセスキオキサン粉末が固体状を呈するに十分な数を示す）
で表されるものである。 本発明に用いられるポリメチルシルセスキオキサン粉末は、ヘキサメチルジシ
ラザンで表面処理された、平均粒子径が０．１〜２０μｍのものである。この平
均粒子径があまり小さすぎるものは製造が困難であり、あまり大きすぎるものは
組成物の成形性が低下する。 このポリメチルシルセスキオキサン粉末は、各々独立したほぼ真球状であるも
のが好ましく、さらにその粒度分布において８０％以上が平均粒子径の±３０％
の範囲であるものであることが組成物の流動性や樹脂バリの発生防止の点から好
ましい。 ポリメチルシルセスキオキサン粉末の製造方法としては、ベルギー国特許第５
７２４１２号公報、特開昭５４−７２３００号公報、特開昭６０−１３８１３号
公報および特開昭６３−７７９４０号公報に記載されているような３官能性シラ
ンを加水分解・縮合する方法、特開昭６０−１３８１３号公報および特開昭６３
−７７９４０号公報に記載されているようなアルコキシシランまたはその加水分
解縮合物をアンモニアまたはアミン類の水溶液中で加水分解・縮合する方法、ま
たは特開昭６３−７７９４０号公報に記載の方法などを適用することがで きる。これらのなかでも前記特開昭６０−１３８１３号公報および特開昭６３−
７７９４０号公報に記載の方法を適用することが、アルカリ金属などの不純物が
少なく、粉末の粒子径が揃ったものが得られることから好ましく、特開昭６３−
７７９４０号公報に記載の方法を適用することが真球状のポリメチルシルセスキ
オキサン粉末を得られることから好ましい。 本発明においては、ポリメチルシルセスキオキサン粉末は、半田浴耐熱性が優
れていることから、その表面をヘキサメチルジシラザンで表面処理されたものが
用いられる。 本発明で用いられる（Ｄ）成分の無機質充填剤は、硬化物に機械的強度を付与
することに資する成分である。 無機質充填剤としては、シリカ粉末、アルミナ、三酸化アンチモン、タルク、
炭酸カルシウム、チタンホワイト、クレー、アスベスト、マイカ、ベンガラ、ガ
ラス繊維、炭素繊維などを例示することができる。これらのなかでもシリカ粉末
またはアルミナが好ましい。この無機質充填剤は、１種類を使用することができ
、また２種類以上を併用することができる。 （Ｃ）および（Ｄ）成分の配合割合は特に制限されるものではないが、組成物
中において（Ｃ）および（Ｄ）成分の合計量が２５〜９０重量％量であることが
好ましい。（Ｃ）および（Ｄ）成分の合計量があまり少なすぎたり、多すぎたり
する場合は成形性が低下する。 本発明の組成物には、必要に応じて、さらに天然ワックス類、合成ワックス類
、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミドもしくはエステル類またはパラフィン類などの
離型剤、塩素化パラフィン、ブロムトルエン、ヘキサブロムベンゼン、三酸化ア
ンチモンなどの難燃剤、カーボンブラック、ベンガラなどの着色剤、シランカッ
プリング剤などを配合することができる。 また、硬化剤として第３級アミン類、イミダゾール類、有機ホスフィン化合物
、金属キレート類などを配合することができる。硬化剤としては有機ホスフィン
化合物が好ましい。 本発明の組成物の一般的な製造方法として次の方法を適用することができる。 すなわち本発明の（Ａ）〜（Ｄ）成分、さらに必要に応じて他の成分をミキサ
ーなどによって均一になるように混合したのち、さらに熱ロールによる溶融混練
処理、またはニーダーなどによる混練処理を行い、次いで冷却固化させたものを
適当な大きさに粉砕する方法である。 （発明の効果） 本発明の封止用樹脂組成物は、流動性が優れており、樹脂バリの発生が少ない
。また、硬化時においても低応力であり、その硬化物は優れた耐湿性および半田
浴耐熱性を有している。 したがって、本発明の封止用樹脂組成物を用いて低圧トランスファー成形など
の方法で成形を行った場合にも、未充填がなく、ボンディングワイヤの変形も小
さく、さらにはボンディングワイヤのオープン、樹脂クラックおよびペレットク
ラックの発生が生じることがない。また、２５０℃以上の半田浴浸漬後において
も耐湿性および機械的強度などの特性が低下することがない。 （実施例） 以下、本発明を実施例により説明する、なお、以下において部は全て重量部で
ある。 参考例１ 温度計、還流器および撹拌機の付いた４つ口フラスコに、ヘキサメチルジシラ
ザン１０００部と、特開昭６０−１３８１３号公報に記載の方法により得た平均
粒子径５μｍのポリメチルシルセスキオキサン粉末（Ｆ−１）１０００部を仕込
み、２５℃で撹拌し、１５時間保持した。次いで、処理物を濾紙で吸引濾過後、
２００℃の乾燥機中で乾燥させ、表面処理されたポリメチルシルセスキオキサン
粉末（Ｆ−２）を得た。 参考例２ 特開昭６３−７７９４０号公報に記載の方法により製造した粒子形状がほぼ独
立した真球状で、平均粒子径が０．８μｍのポリメチルシルセスキオキサン粉末
（Ｆ−３）を用いた以外は参考例１と同様にして表面処理されたポリメチルシル
セスキオキサン粉末（Ｆ−４）を得た。 参考例３ ヘキサメチルジシラザンの代わりにトリメチルクロルシランを用いた以外は参
考例１と同様にして表面処理されたポリメチルシルセスキオキサン粉末（Ｆ−５
）を得た。 実施例１、２、比較例１〜４ 第１表に示す割合の各成分をヘンシェルミキサーを使用し、３０００r.p.m.の
回転速度で３分間均一になるように撹拌混合した。次に、この混合物を温度を８
０〜１００℃に設定した熱ロールで３分間溶融混練し、冷却したのち、粉砕して
各封止用樹脂組成物を得た。 得られた組成物および前記組成物からトランスファー成形により得た成形品に
ついて第２表に示す各試験を行った。試験方法は以下のとおりである。 スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に基づいて行った。 樹脂バリの長さ：１０μｍのスリットの溝を流れるバリの長さを測定した。 耐湿試験：前記組成物を用い、２本のアルミニウム配線を有する電気部品を１
７０℃で３分間トランスファー成形し、その後１８０℃で８時間硬化させた。こ
うして得た電気部品１００個について、１２０℃の高圧水蒸気中で耐湿試験を行
い、アルミニウム腐食による５０％の断線（不良発生）の起こる時間を測定し、
耐湿性を評価した。 耐熱衝撃性サイクル試験：耐湿試験に記載の方法に準じて３０×２５×５ｍｍ
の成形品を成形した。次に、前記成形品の底面に２５×２５×３ｍｍの銅板を埋
め込み、−４０℃と２００℃の恒温槽へ交互に各３０分ずつ入れ（１サイクル）
、これを１５サイクル繰り返し、樹脂クラックが生じた成形品の割合を次式； クラックの発生した成形品数／全成形品数、から求めて耐熱衝撃性を評価した。 半田浴耐熱性試験：前記組成物を用い、２本のアルミニウム配線を有する電気
部品を通常の４２アロイフレームに接着し、１７０℃で３分間トランスファー成
形して５×１０×１．５ｍｍのフラットパッケージ型成形品を得た。この成形品
はその後１８０℃で８時間硬化させた。この成形品を予め４０℃、９０％ＲＨ、
１００時間の吸湿処理を施したのち、２５０℃の半田浴に１０秒間浸漬した。そ の後、１２７℃、２．５気圧の飽和水蒸気中でプレッシャークッカーテストを行
った。その結果、アルミニウムが腐食して断線したものを不良品として半田浴耐
熱性を評価した。測定項目中の数字は試験時間を表し、測定値中の数字は、不良
品数／試験体数を表す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂、（Ｃ）ヘキサメチ
   ルジシラザンで表面処理された、平均粒子径が０．１〜２０μｍのポリメチルシ
   ルセスキオキサン粉末および（Ｄ）無機質充填剤からなることを特徴とする封止
   用樹脂組成物。