JPH0229421A - 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〕

トランジスタ、ＩＣ，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１−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望＋ｔ４化、高密度化
、バノゲージの小型化、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ザイズの大型化が進
むなか、封止樹脂の低応力化が今日の重１′ｌｌ！ｔｉ
′課題となっており、これまで、低応力（・１す、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）をエポキシ樹脂に南方１
目゛ることにより、同樹脂成形祠料にｊｉＪｌ’、４性
を付与して低弾性化を図り、内部応力を緩和するごとが
試みられてきた（特Ｉ９］１昭６１−１３３２２３゛・
）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、さらに検討をｉｎねた結果
、長期的な耐ヒートザ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。

加えて、樹脂と基材との密着性、すなわち耐湿性という
問題も残されている。この耐湿性では、特にハンダ処理
等の前処理も含めた複合耐湿性が重要になるのであるが
、樹脂と基材との密着性が充分でないと、ハンダ浸漬に
より１・（止樹脂と半導体千ノブやり一トの界面の隙間
が拡大し、そこから水が侵入して耐湿性が著しく低下し
てしまうのである。

以上の事情に鑑み、この発明は、低応力で長期的な耐ヒ
ー１−サイクル性に冨み、かつ、複合耐湿信何１性にも
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。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記課題を解決するため、この発明にかかる封止用エポ
キシ樹脂成形材料は、アルコキシシラン１１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
されてなるシリコーンゴムと、エポキシ変性ポリブタジ
ェンとを、成形材料全量に対してそれぞれ０．１〜５重
量％含むようにする。

〔作　用〕

表面処理剤および変性剤（改質剤）の（す１きにより、
シリコーンゴムやポリブタジェンと他成分との濡れ（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。このような均質状態で、表面処理
シリコーンゴムおよび変性ポリブタジェンが併せて配合
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２低減され、内部応力に起因するクラ
ンク発生を長期的に抑制することができる。同時に、樹
脂の対基祠密着性が大幅に改善され、高度な耐湿性が得
られるようになる。

上記表面処理シリコーンゴムおよびエポキシ変性ポリブ
タジェンの配合量が、それぞれ、成形材Ｋｉｔ全量に対
し−ζ０．【重量％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、５ｆｆｉ（１％を越える場合
は、成形＋Ａ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Ｆ系エ
ポキシ樹脂、ノボラ、７り型エポキシ樹脂、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せて用いられる。

硬化剤の［Ｑも、特に限定はされず、たとえば各挿アミ
ン類、イミダゾール類、酸無水物類、フェノールノボラ
ック樹脂、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ｑを適宜設定ずればよい
。

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個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、アミノ基、メルカプト基
等）を持つ任、汀の有機官能性基Ｘ、 の両者を含む５ｉＲｓＸ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、γ−（２−ア
ミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン。

γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ｒ−アニリノ
プロピルトリメトキシシラン、Ｔ−メルカフ゛トブロピ
ルｌ・ツメ１−キシシラン５　Ｔ−メルカフ゛トプロビ
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ｌ−リエト
キシシラン、メチルトリメ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、単独で、あるいは複数種を併せて使用すること
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、特
に限定はされないが、シリコーンゴム１００重量部（以
下、１部」と記す）に対し０．１〜１０部程度用いるこ
とが好ましい。表面処理剤が少なすぎる場合は、充分な
処理効果が得られず、反対に多ずぎる場合は、成形品に
表面ブリード等が発生ずる恐れがある。

同じくシリコーンゴムの表面処理剤としてのポリエーテ
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１、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
キサ等により高速撹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加、攪１１〒するなどの方法が採用
できる。この際、シリコーンゴＪ・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６０〜７
０’ｃ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、攪１１
ゝするだけでもよいが、必要に応じては加温などの処置
を講じるごとも好ましい。

次に、エポキシ変性ポリブタジェンについて説明する。

これは、未ａｔ；ａあるいは側鎖にエポキシ基を含むよ
うに変性されたポリシタジエンであり、たとえば、市販
の両末端／内部エポキシ変性ポリブタジェン等を用いる
ことができる。なお、エポキシ樹脂成形月利を開裂する
際には、このエポキシ変性ポリブタジェンを任意のエポ
キシ樹脂と熔（、″ｌｌ混合（前処理）し、あらかじめ
両者を反応させておくことが好ましい。

以上のエポキシ樹脂、硬化剤２表面処理シリコーンゴム
およびエポキシ変性ポリブタジェンの各成分の他、この
発明にがかる封止用エポキシ樹脂成形）」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、有機リン化合物；ホスフィン類等）、充填材あ
るいは補強材（ガラス繊維、炭素繊維、アスベスト、タ
ルク、溶融シリカ、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシ
ウノ、等）、難燃化剤（三酸化アンチモン、臭素化エポ
キシ樹脂等）、カンプリング剤（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。

り、金ＶＳ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およびエポキシ変性ポ
リブタジェンの配合量は、それぞれ上述の通り、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ｌ昆合し、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、必要に応じて冷却固化し、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。

実施例１〜５．比・校則１．２＝ ■　゛　　　シリコーンゴムの 平均粒径ｌＯμｍのシリコーンゴム（トーμ・シリコー
ン０１盟）をヘンツエルミキサで高速攪１’ｌ：　して
いる中に、同ソリコーンゴム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（１
１製Ａ−，１８７）３部およびメルカプトシラン（チッ
ソ（１菊製Ｓ−８１０）　３部、ポリエーテル変性シリ
コーンオイル（トーμ・シリコーン（４ηｌ５１１−３
７４９）５部を共に、噴霧状態（粒径５ｏμ鮨）で添加
してＩｊ’Ｊ　ｌ’ｌした。以−Ｌの左面処理後のシリ
コーンゴム取り出し時の表面温度は、６０°Ｃであった
。

■　　　ボ１ブ　ジエンへの−″゛ １２０〜１３０“Ｃに７容融されたオルトクレ゛プール
型エポキシ樹脂（住友化学工業−週）８０部に対し、両
末端エポキシ変性ポリブタジェン（Ａ：出光石油化学（
構製Ｒ４５ＥＩ）Ｔ）　　２０部を添加して、１３０〜
１５０“Ｃで１〜２時間溶融混合し、その後、冷却、粉
砕して変性ポリブタジェンＡの前処理品を得た。

■　　　ボ１ブ　ジエンＢの４１ 両末端エポキシ変性ポリブタジェンＡの代わりに内部エ
ポキシ変性ポリブタジェン（Ｂ；出光石油化学＠製１１
４５ＵＰＩ）を使用するようにする他は、」二記と同様
にして、変性ポリブタジェンＢの前処理品を得た。

■　　　　エポキシ４　　　イ　　の エポキシ樹脂（住友化学工業＠製；軟化点６８”ｃ）１
３５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℃）７５部、三酸化アンチモン２０部、溶融シリ
カ７４３部、カーボンブラ・ツク３部、カップリング剤
（日本ユニ力＝（樽製へ−１８７、＾−１８６またはト
ーレ・シリコーン（＋１）製５１１−６０４０）４部、
カルナバワックス３部およびトリフェニルポスフィン２
部（以上合計１０００部）に対し、第１表に示した皇の
上記０〜０表面処理シリコーンゴムおよびエポキシ変性
ポリブタジェンＡ、　　Ｂの１）；１処理品（ただし、
表には変性ポリブタジェンＡ、Ｂとしての配合量を示す
）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ｔｊ＃た。なお、比較例１
では変性ボ１ブタジェンを添加せず、比較例２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、ｌ　６ｐｉｎ　Ｄ　Ｉ　Ｐ、縦
３゜２×横１１．５ｍｍのベレットを作製し、これに−
６５℃／１分間−十１５０℃／１分間のヒートショック
を与え、１０００サイクル後のアルミ配線スライドを測
定した。

（イ１ｆｉ５１１μ二 上記成形材料を用いて、１８ｐｉｎＳＯＰ、縦３゜２×
横２．３鰭のベレットを作製し、これを８５°Ｃ８５％
ＲＨ下で７２時間吸湿させた後、２６０°Ｃの熔融ハン
ダ浴上に１０秒間浮かせ、最後にプレッシャ・クノカ試
験（ＰＣＴ；１５１℃、■００％ＲＨ）を行って、封止
品の１割に不良が発生ずるまでの時間を測定した。

以上の結果を、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およびエポキシ変性
ポリブタジェンの両者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表にみるように、比較例のも
のに比べ、ヒートサイクル試験におけるアルミ配線スラ
イドが１／２以下に低減され、かつ、複合耐湿性が２〜
３倍以上も向上している。

〔発明の効果］ この発明にがかる封止用エポキシ４ＡＪ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ザイクル性
に富み、クラックやアルミ配線のズレ等が発止しに＜＜
、かつ、１′１１度な複合耐湿性を備えた良好な成形品
を与−えるこさができる。したがって、同エポキシ樹脂
成形＋Ａ料は、様々な半導体素子の樹脂封止に用いられ
る成形材料寡占して、幅広い用途が期待される。

代理人　弁理士　　松　本　武　彦 判「４６ｔネ１１１正書：（０悄０ 昭和６３年１１月１１［１ １１雨１１６３年特謂ｔ９Ｅ’ｓ　ｌ　８０７６８号２
、発明の名称 封１１．Ｊｌ］エポキシ樹脂成形材料 ３、補正をする者 事件との関係 （１所 名　　　称 代表名 ４、代理人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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てなるシリコー
   ンゴムと、エポキシ変性ポリブタジエンとを、成形材料
   全量に対してそれぞれ０．１〜５重量％含む封止用エポ
   キシ樹脂成形材料。