JPH0229420A - 封止用エポキシ樹脂成形材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子・電気部品、とりわけ様々な半導体素
子の樹脂封止に用いられる封止用エポキシ樹脂成形材料
に関する。

〔従来の技術〕

１−ランジスタ、ＴＣ，ＬＳＩなどの半導体素子を物理
的、化学的に保護し、かつ実装を容易にするために、従
来から、低圧トランスファ成形等による樹脂封止が盛ん
に行われている。その封止用樹脂としては、価格面と信
頼性（耐湿性）の面から、エポキシ樹脂が主に用いられ
ているが、昨今の半導体素子の高集積化、高密度化、パ
ッケージの小型化、薄形化などの動きを受けて、−層高
度な特性が要求されている。

具体的には、配線の微細化とチップサイズの大型化が進
むなか、封止樹脂の低応力化が今日の重要な課題となっ
ており、これまで、低応力付与のための改質剤としてシ
リコーン類（各種シリコーン化合物、変性シリコーン化
合物など）をエポキシ樹脂に添加することにより、同樹
脂成形材料にｒｉＪｔＱ性を付与して低弾性化を図り、
内部応力を緩和することが試みられてきた（特願昭６１
−１３３２２３号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記改善策により、確かに低応力化の面では
向上がみられるのであるが１．さらに検討を重ねた結果
、長期的な耐ヒートサイクル性は未だ充分とはいえず、
パッケージクラックおよびアルミ配線スライド等の問題
が発生していることが明らかになった。

以上の事情に鑑み、この発明は、低応力で長期的な耐ヒ
ートサイクル性に優れた封止用エポキシ樹脂成形材料を
提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、この発明の封止用エポキシ樹
脂成形材料は、アルコキシシラン類および／またはポリ
エーテル変性シリコーンオイルにより表面処理されたシ
リコーンゴムを成形材料全量に対して０．１〜５重量％
含むようにする。

〔作　用〕

表面処理剤の働きにより、シリコーンゴムと他成分との
濡れ（なじみ）性が向上し、種々の成分の混合物である
成形材料が全体に均質になる。このような均質な状態で
表面処理シリコーンゴムが配合されていることにより、
エポキシ樹脂の弾性率が低下して内部応力が緩和、低減
され、内部応力に起因するクラック発生を長期的に抑制
することができるのである。

上記表面処理シリコーンゴムの配合量が成形材料全量に
対して０．１　＠量％に満たない場合は、この発明にお
ける効果が充分に得られず、５重量％を越える場合は、
成形材料の流れ（フロー）性や成形品の強度および外観
が低下する。

〔実　施　例〕

この発明におけるエポキシ樹脂としては、たとえば、ビ
スフェノールＡ系エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ系エ
ポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、臭素化エポキ
シ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂な
どが挙げられ、特に限定はされない。これらは単独で、
あるいは複数種を併−Ｕで用いられる。

硬化剤の種類も、特に限定はされず、たとえば各種アミ
ン類、イミダゾール類、酸無水物順、フェノールノボラ
ムク樹脂、ポリアミド樹脂等の一般的なものを、単独で
、あるいは複数種を併せて用いることができる。また、
その使用量に制限はなく、必要量を適宜設定すればよい
。

シリコーンゴムについては、特に限定ばされないが、そ
の平均粒径は１〜２０μ鳳であることが好ましく、１μ
璽未満であれば２次凝集が起こる恐れがあり、２０μ臘
を越えると成形品に表面ブリードが発生する傾向が見ら
れる。

シリコーンゴムの表面処理剤としてのアルコキシシラン
類は、その分子中に、１　（１１ｉ１以上のアルコキシ
基を含むシランカップリング剤であり、■　無機材料と
反応する加水分解性基としてのアルコキシ基Ｒ（メトキ
シ基、エトキシ基等）、■　有機材料と結合する置換基
（ビニル基、エポキシ基、メタクリル基７アミノ基、メ
ルカプト基等）を持つ任意の有機官能性基Ｘ、 の両者を含む５ｉＲｚＸ型のものが用いられることが多
い。これらは、上記Ｘの種類に応じて、ビニルシラン、
エポキシシラン、アミノシラン、メルカプトシラン等と
呼称され、さらに具体的には、ビニルトリエトキシシラ
ン、ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シラン、γ−
グリシドキシプロビルトリメトキシシラン、Ｔ−メタク
リロキシプロピルトリメトキシシラン、ｒ−（２−アミ
ノコニデル）アミノプロビルト Ｔ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｔ−アニリノ
プロピルトリメトキシシラン、γーメルカプトプロピル
トリメトキシシラン、γーメルカプトプロピルメチルジ
メトキシシラン等が例示できる。しかし、これらに限定
されることはなく、たとえば、上記有機官能性基Ｘ中の
置換基を含まないような、メチルトリメトキシシラン、
メチルトリエトキシシラン等を用いることもできる。以
上は、−船釣に用いられている市販品等を任意に、中独
で、あるいは複数種を併せて使用するミとができる。

表面処理の際の上記アルコキシシラン類の使用量は、４
）に限定はされないが、シリコーンゴム１００重口部（
以］；、「部」と記す）に対し０．　１〜ＩＯ部程度用
いることが好ましい。表面処理剤が少なずぎる場合は、
充分な処理効果が得られず、反対に多ｔぎる場合は、成
形品に表面ブリード等が発生ずる恐れがある。

同シ＜シリコーンゴムの表面処理剤としてのボリエーテ
ル変性シリコーンオイルは、ポリエーテル類で変性され
たシリコーンオイル、すなわち、シリコーンとポリエー
テルとの共重合体であり、通常の市販品等を単独で、あ
るいは複数種を併せて使用でき、特に限定されることは
ない。同変性シリコーンオイルの表面処理時の使用量に
ついては、上記アルコキシシラン類と同様である。

なお、シリコーンゴムに対する上記２表面処理剤は、両
者が併用されればその処理効果は一層高いものとなって
好ましいが、それぞれが単独で用いられてもよい。

表面処理方法は、特に限定はされないが、たとえば、ミ
キサ等により高速攪拌を行っているシリコーンゴム中に
上記表面処理剤を添力旧攪拌するなどの方法が採用でき
る。この際、シリコーンゴムは処理中に発熱して高温と
なるが、処理後の取り出しは、表面温度６０〜７０℃程
度にまで冷却されてから行うようにすることが好ましい
（高温のままでは２次凝集する恐れがある）。なお、シ
リコーンゴムと表面処理剤を単に混合、Ｉ３２拌するだ
りでもよいが、必要に応じては加温などの処置を講じる
ことも好ましい。

以上のエポキシ樹脂、硬化剤および表面処理シリコーン
ゴムの各成分の他、この発明にががる封止用エポキシ樹
脂成形材料は、必要に応じて、船釣な硬化促進剤（第３
級アミン、イミダゾール類、をＩｆｆ　ＩＪン化合物；
ボスフィン類等）、充填（」あるいは補強（Ａ（ガラス
繊維、炭素繊維、アスベスト、タルり、ｌ容融シリカ、
ケイ酸カルシウム。

ケイ酸マグネシウム等）　、ｆｆ１ｌｔ燃化剤（三酸化
アンチモン、臭素化エポキシ樹脂等）、カップリング剤
（シランカップリング剤等）、離型剤（ワックス、ステ
アリン酸、ステアリン酸塩等）１着色剤（カーボンブラ
ソ先金屈酸化物等の顔料）等のその他の成分を含んでい
てもよい。なお、これら全部を合わせた成形材料全体に
対する表面処理シリコーンゴムの配合量は、上述の通り
、０．１〜５重量％である。

以上の構成成分を、たとえば、ミキサ、ブレンダーなど
で混合し、ニーダやロールなどを使用して混練すること
により、成形材料としてのエポキシ樹脂組成物を得るこ
とができる。混練後、必要に応して冷却固化し、粉砕し
て粒状などにしてもよい。成形は、（低圧）トランスフ
ァー成形、射出成形によることが好ましいが、これらに
限定されることはなく、たとえば、注型や圧縮成形等を
行ってもよい。

つぎに、この発明の実施例を比較例と併せて説明する。

一実施例１〜５．比較例１．２ ■　　　　　シリコーンゴムＡの 平均粒径１０μ園のシリコーンゴム（トーμ・シリコー
ンゴム製）をヘンツェルミキサで高速攪拌している中に
、同シリコーンゴム１００部に対し、アルコキシシラン
類としてのエポキシシラン（日本ユニカー−製Ａ−１８
７）　３部、さらにポリエーテル変性シリコーンオイル
（トーμ・シリコーン■製５ｌｌ−３７４９）　５部を
共に、噴霧状態（粒径５０μ鶴）で添加して攪拌し、表
面処理シリコーンゴムＡを得た。処理後のシリコーンゴ
ム取り出し時の表面温度は、６０〜７０　’ｃであった
。

■　人価葛芳シ副」−ンゴにルΔ戒裂 アルコキシシラン類として、同上エポキシシラン３部お
よびメルカプトシラン（チッソ■η製５−８１０）３部
を用いるようにする他は、上記■と同様に表面処理を行
い、表面処理シリコーンゴムＢをｉ！ｔた。

■　人血臭旦ノＬ≧≦６Ｕ四ｆｆｌ アルコキシシラン炎１としてアミノシラン（日本１ニカ
ー０１）か−１１００）　　３部を用いるようにする他
は、上記■と同様にして表面処理を行い、表面処理シリ
コーンゴＪいＣをｆｊ？た。

■　　−」エポキシ１　　　　　の エポキシ樹脂（住友化学工業（＋＠製；軟化点６８”Ｃ
）１３５部、臭素化エポキシ樹脂（同上■製）１５部、
フェノールノボラック樹脂（荒用化学工業（（１製；軟
化点８５”ｃ）７５部、三酸化アンチモン２０部、熔１
Ｍｊシリカ７４３部、カーボンブラック３部、カップリ
ング剤（日本ユニカーＧη製ｌｌ−１８７）４’ｆｌｌ
＋、　カルナバワックス３部およびｌ・リフエニルホス
フィン２部（以上合計１０００部）に対し、第１表に示
した量の上記■シ■表面処理シリコーンゴムΔ〜Ｃを配
合し、ミキサで混合したのちニーダを用いて混練し、エ
ポキシ樹脂成形材料を得た。なお、比較例１では未処理
の同上シリコーンゴムを用いるようにした。

上記成形材料を用いて、６０ｐｉｎ　ＱＦ　Ｐ、縦１１
　ｘ横１　：（■■、　肉”ｆｌ−２，４ｍｓのベレッ
トを作製し、これに−６５°Ｃ／１分間−十１５０℃／
１分間のヒートショックを与え、１０００サイクル後の
パノう−−ジクラソク数を測定した。

（イ）　　　二と一ハイーζ−酒己わに２２（−ラ！ご
イーニド−上記成形材料を用いて、１６ｐｉｎ　Ｉ）　
Ｉ　Ｐ、　１１３゜２Ｘ横１１．５ｍのベレットを作製
し、こレニー６５°ｃ／１分間−＋１５０’ｃ／１分間
のヒートショックを与え、５００サイクル後のアルミ配
線スライドを測定した。

以」二の結果を、同じく第１表に示す。

表面処理が行われたシリコーンゴムを含む実施例の成形
品は、いずれも良好な外観を呈し、第１表にのるように
、比較例のものに比べ、パッケージクラック特性が３倍
以上も向上し、かつ、ピー１〜ザイクル試験におけるア
ルミ配線スライドがｌ／２以下に低減された。

さらに、］］７−均粒径５μおよび１５〜２０μ重のシ
リコ−ンゴムに−に記聞様の表面処理を施し、それを用
いて以降も同様に成形品の作製まで行い、その特性を評
価した結果、上記実施例と同様の性能をｒＴ　シている
こと〃判明した。

（発明の効果］ この発明にがかる封止用エポキシ樹脂成形材料は、従来
に比べ、低応力で長期にわたり耐ヒートサイクル性に優
れ、クラ、りやアルミ配線のズレ等の発生が抑制された
良好な成形品を与えることができる。したがって、同エ
ポキシ樹脂成形材料は、様々な半導体素子の樹脂封止に
用いられる成形材料等として、幅広い用途が期待される
。

代理人　弁理士　　松　本　武　彦 円「４５闇ネ市正書く自発 １、事件の表示 昭和６３年特許願第１８０７６６号 ２、発明の名称 封止用エポキシ樹脂成形材料 ３、　　？ｉｔｉ正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　　　所　　　　大阪府門真市大字門真１０４８番地
名　称（５８３）松下電工株式会社 代表者　　　代表取締役　三　好　俊　夫４、代理人 な　　　し ６、補正の対象 ＞ｊ＋１１ＦＩＣのとおり ６、補正の対象 明細書 ７、補正の内容 ■　明細書第１頁第１８行〜第２頁第６行に「トランジ
スタ・・・要求されている。」とあるを、下記の文言に
訂正する。

一記一 ［トランジスタ、ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体素子を水、
衝撃、振動などの外部環境から保護し、電気絶縁性、熱
放散性などを良好にし、かつ実装を容易にするために、
従来から、低圧トランスファ成形等による樹脂封止が盛
んに行われている。その封止用樹脂としては、高生産性
とコストダウン、さらには信頼性（耐湿性）の面から、
エポキシ樹脂が主に用いられているが、昨今の半導体素
子の高簗積化、高密度化１パッケージの小型化、　Ｖ＃
形化などの動きを受けて、より一層高い信頼性が要求さ
れている。」 ■　明細書第２頁第１８〜１９行に「さらに検討を重ね
た結果、」とあるを、下記の文言に訂正する。

記− 「最近のデバイスの高機能化による配線のルールの微細
化、ペレットサイズの大型化、さらにはパッケージ形態
の多様化などを受けて、封止樹脂の低応力化に対する要
求が従来にも増してより厳しいものとなっている状況下
において、」■　明細書第８頁第８〜１０行に［？！強
材（・・・ケイ酸マグネシウム等）、」とあるを、「補
強材（ガラス繊維、炭素繊維、ウィスカー類、ファイン
セラミックス、シリカ等）、」と訂正する■　明細書第
８頁第１２〜１３行に「離型剤（・・・ステアリン酸塩
等）、」とあるを、「離型剤（合成ワックス、天然ワッ
クス等）、」と訂正する。

■　明細書第１１頁第１１行および同頁第１６〜１７行
の合計２個所に「−６５℃／１分間−十１５０℃／１分
間」とあるを、「−６５℃１５分間−十１５０℃１５分
間」と訂正する。

■　明細書第１２頁の第１表を別紙のとおりに訂正する
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　アルコキシシラン類および／またはポリエーテル変
   性シリコーンオイルにより表面処理されたシリコーンゴ
   ムを成形材料全量に対して０．１〜５重量％含む封止用
   エポキシ樹脂成形材料。 ２　シリコーンゴムの平均粒径が１〜２０μｍである請
   求項１記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。