JPH02311552A - エポキシ樹脂組成物 - 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、たとえば半導体素子の樹脂封止等に用いら
れるエポキシ樹脂組成物に関する。

〔従来の技術〕

エポキシ樹脂組成物は、電子機器や電子部品などを構成
するために、接着剤、積層板、半導体素子封止材料など
として、従来から使用されてきている。特に最近では、
エレクトロニクスの分野におけるＩＣ用、さらにはＬＳ
Ｉ用封止＋、ｌ料としての需要が拡大している。

今日の半導体素子では、配線の高密度化とともに、チッ
プサイズの大型化が進んでいるが、この大型のチップを
エポキシ樹脂組成物で封止した場合、その硬化物の内部
応力により、アルミ配線のずれ（スライド）、パンシヘ
ーション層におけるクラック発生等の問題が起こってい
る。このため、現在、エポキシ樹脂組成物の硬化物の低
応力化が大きな課題の一つになっている。

そこで、エポキシ樹脂組成物に通常のシリコーン弾性体
を添加することにより、その硬化物に可撓性を付与して
弾性率を低下させ、内部応力を緩和することが試みられ
てきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、通常のシリコーン弾性体またはオイル状物質を
含有するエポキシ樹脂組成物は、成形時にパリが生じた
り、硬化物のガラス転移点（Ｔｇ）が低下したりすると
いう問題点ををしていた。

こうした事情に鑑み、この発明は、成形性を損なわず、
しかも、硬化物のＴｇを低下させずに、硬化物の低応力
化を図ることができるエポキシ樹脂組成物を提供するこ
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、この発明にかかるエポキシ樹
脂組成物は、硬化物の低応力化を図る改質剤として、下
記（Ａｌおよび（Ｂ）がゲル状で含まれていることを特
徴とする。

（Ａ）　　両末端が水酸基であるオルガノポリシロキサ
ン。

（］３）エポキシ系のアルコキシシランカップリング剤
。

なお、この発明において、上記（２）および（Ｂ）は、
両者が反応した形で、すなわち（〜と０３）の反応生成
物（以下、［反応生成物（ＡＢ）Ｊと言う）として含ま
れていてもよい。

この発明のエポキシ樹脂組成物は、少なくともエポキシ
樹脂、その硬化剤、上記低応力化のための改質剤を含む
。

両末端が水酸基により封鎖されたオルガノポリシロキサ
ン（Ａ）としては、特に限定はないが、たとえば、下記
構造式（Ｉ） で示されるポリジメチルシロキサン骨格を有するものな
どが好例として挙げられる。ここで、側鎖のメチル基は
、たとえばフェニル基等により、その一部が置き換えら
れていてもよい。また、同式中の繰り返し数ｍは、特に
限定はされないが、２０〜１万程度であることが好まし
い。この範囲を外れると、成形性、硬化物の低応力物性
といった性能が低下するおそれがある。

エポキシ系のアルコキシシランカップリング剤（ト））
は、エポキシ基を有するアルコキシシランカップリング
剤であり、有機材料と結合する置換基としてグリシドキ
シ基（グリシジルエーテル基）、エポキシ基を有する脂
環状の基などを、無機材料と反応する加水分解性基とし
てメトキシ基またはエトキシ基等を、それぞれ含むアル
コキシシラン類である。その具体的な構造等は、特に限
定されないが、たとえば、下記一般式（ＩＩ）で示され
るもの、および、下記一般式（ＩＩＩ）で示されるもの
が好ましい例として挙げられ、それぞれ、単独でまたは
２つ以上合わせて使用される。併用する場合には、下記
（Ｉｆ）式および（ＩＩＩ）式中のＲ１は、互いに同じ
でもよく、異なっていてもよい。

Ｘ　　（ＣＨ＝）ｔＳｉ（ＯＲ’）、１（Ｃｌｌ−）−
１・（Ｉｌ）〔式中、Ｒ１はメチル基またはエチル基を
表し、ｎは２または３を表す。〕 Ｘ−（ＣＨｚ）−５ｉ（ＯＲ’）、１（Ｃ１ｌ−）ｔ−
０・・・（Ｉ［［）〔式中、Ｒ１はメチル基またはエチ
ル基を表し、ｎは２または３を表す。〕 なお、上記（ＩＩ）式および（Ｉ［［）式において、ｎ
が１のモノアルコキシシラン類では、曲げ強度向上にあ
まり効果が得られないおそれがある。

前記シランカップリング剤ＣＢ）の配合割合は、同カン
プリング剤（Ｉ３）中のアルコキシ基ＯＲ’量と上記末
端水酸基オルガノポリシロキサンｆＡｌ中の水酸基ＯＨ
量の比ＯＲ’１０Ｈが０．２〜２．０、より好ましくは
０．７〜１．５になるように調整することが推奨される
。この範囲（同上０．２〜２．０）を外れると、成形性
や硬化物のＴｇを低下させる傾向がみられる。

上記両末端水酸基オルガノポリシロキサン（んとアルコ
キシシランカップリング剤（Ｂｌは、両者を併せて単に
組成物中に配合、混合するようにしてもよいが、あらか
じめ両者を反応させて得られた反応生成物（ＡＢ）を配
合することもできる。さらに、反応前の（Ａ）および／
または（Ｂｌと、反応後の反応生成物（ＡＢ）とを併用
することも可能である。好ましくは、加熱溶融させたエ
ポキシ樹脂中に上記化合物（〜および（［３）を添加し
、分散させ、同樹脂中でシリコーンゲル（ＡＢ）を形成
させるのである。

上記いずれの添加形態をとっても、化合物（５）と■）
の反応に際しては、反応触媒として、ジブチル錫ジラウ
レート等に代表される有機錫化合物を用い、８０〜１３
０℃で５〜６０分間程度行うことが好ましいが、これに
限定されることはない。以下に、化合物（Ａｌ　（ポリ
ジメチルシロキサン骨格とする）と化合物（Ｂ）（（Ｉ
［）式で示されるトリアルコキシシランとする）の反応
式の１例を示す。このように、化合物（Ａ）とＣＢＩと
の間で、脱アルコール縮合（ここでは、化合物（Ｂ）１
分子につき３分子の脱１１’ＯＨ）が繰り返され、ゲル
状またはゴム状の反応生成物（ＡＢ＞（シリコーンゲル
／ゴム前駆体）が得られるのである。

この発明で用い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、ノボラック系エポキシ樹脂、脂環式エポキ
シ樹脂等が挙げられ、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使用される。ただし、半
導体素子等を封止する成形材料として、この発明のエポ
キシ樹脂組成物を用いる場合には、硬化物のＴｇ、耐湿
性等の物性を鑑み、ノボラック系エポキシ樹脂を用いる
ことが好ましい。

硬化剤としては、たとえば、フェノールノポラ７り樹脂
、酸無水物、アミン類などを、単独で、あるいは複数種
を併せて使用できる。上記エポキシ樹脂の場合と同様の
理由から、硬化剤としてはフェノールノボラック樹脂等
のフェノール樹脂を用いることが好ましいが、これに限
定されることはない。また、硬化剤の配合割合に、特に
制限はなく、必要量を適宜設定すればよい。

以上述べてきた必須成分を含むこの発明のエポキシ樹脂
組成物は、さらに必要に応じて、下記のその他の成分を
１種以上含んでいてもよい。同成分としては、たとえば
、硬化助剤または硬化促進剤（第３級アミン、イミダゾ
ール類、有機リン化合物等）、充填材または補強材（シ
リカ粉末、アルミナ粉末、炭酸カルシウム粉末、ガラス
繊維。

炭素繊維等）、ｈ燃化剤（三酸化アンチモン、臭素化エ
ポキシ樹脂、水和アルミナ等）、離型剤（ワックス、ス
テアリン酸、ステアリン酸塩等）、着色剤（カーボンブ
ラック、金属酸化物等の顔料）などが挙げられるが、こ
れらの種類および配合割合等は、特に限定されるもので
はない。なお、充填材を用いる場合には、エポキシ樹脂
組成物全体１００重量部（以下、単に「部」と記す）に
対して１０〜８０部となるように設定するのが好ましい
。１０部以上の充填材を加えることにより、線膨張係数
を小さくして熱放散性を良好に保つことができるが、８
０部を越えると、キャビティーに完全に先頃されなくな
り、成形性が悪くなる恐れがある。

上記構成成分（必須成分および必要に応じてはその他の
成分を含む）を、たとえばミキサ、ブレンダーなどで混
合し、ニーダ、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。混練後に、必要に応じて冷却固化し、粉砕して
粒状等としてもよい。

なお、この発明のエポキシ樹脂組成物には、この発明の
目的達成を妨げないならば、硬化物の低応力化のための
上記化合物（４）および田）に合わせて、低応力化のた
めの他の改質剤を併用することも可能である。

〔作　　　用〕

この発明のエポキシ樹脂組成物は、改質剤として、上記
末端水酸基オルガノポリシロキサン（Ａ）および上記ア
ルコキシシランカップリング剤（Ｉ３）を含んでいるこ
とにより、硬化物の内部応力を低減することができ、し
かも、成形時にパリが発生したり、硬化物のＴｇが低下
したりするのを防ぐことができる。

〔実　施　例〕

以下に、この発明の具体的な実施例および比較例を示す
が、この発明は下記実施例に限定されない。

一実施例１，２および比較例１− 以下の各成分からなるエポキシ樹脂組成物を調製した（
数字は配合部を表す）。

ここで、上記各成分の配合は、以下の手順に沿って行っ
た。まず、約１２０℃で熱溶融した上記エポキシ樹脂中
に、下記２種の改質剤；化合物（Ｎ・・・上記（１）式
で示されるポリジメチルシロキサン（ｍ＝２０） 化合物（ト））・・・第１表の（７１，（イ）を投入し
て（ただし、化合物（〜のＯＨ量量化化合物Ｉ３）のＯ
Ｒ’量が１となるよう調整）約１０分間混合し、その後
、室温で１０時間放置して、化合物（Ａ）と所定の化合
物（Ｂ）とを反応させるようにした。

以降は、冷却、微粉砕し、得られた微粉砕粉と上記その
他の成分を合わせ、これらをミキサで混合し、ニーダを
使用して混練して成形材料を得た。

同成形材料を常法に従って、圧力５０ｋｇ／ｍｊ。

温度１７０℃で３分間成形し、１７０℃で５時間アフタ
キュアさせて硬化させた。

一比較例２− 上記の改質剤のいずれをも用いず、充填材配合量を７０
．６部とする他は、上記と同様に処理して成形材料およ
び硬化物を得た。

上記実施例および比較例の各エポキシ樹脂組成物につい
て、成形時のパリの発生、線膨張係数（α１）、曲げ弾
性率（Ｂ）　、Ｔｇをそれぞれ調べ、さらにヒートサイ
クル試験を行った。

成形時のパリの発生は、１０〜１１００ｐの金型スリッ
ト間からのしみ出しの有（×）無（○）を観察し、○、
×、△て評価した。線膨張係数およびＴｇは、ＴＭＡ法
により求め、曲げ弾性率は、曲げ強度試験機を用いて測
定した。ヒートサイクル試験は、ΔＴ＝２００℃のヒー
トサイクル温度試験幅で行い、その結果を、良しく○）
、悪しく×）で評価した。

以上の結果を、同じく第１表に示す。

第　　　　１　　　　表 〔γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン〕を使
用。

〔β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリ
ノトキソンラン〕を使用。

第１表にみるように、実施例のものは比較例Ｉに比べて
パリの発生がなく、また、Ｔｇが低下することな（、比
較例１および２に比べて線膨張係数α１と曲げ弾性率Ｅ
が一層低下している。すなわち、低応力化されている。

また、ヒートサイクル試験結果も、実施例のものは良好
であった。

〔発明の効果〕

この発明にかかるエポキシ樹脂組成物は、以上のように
、成形時にパリが発生しにくく、しかも、硬化物のＴｇ
を低下させずに、低応力化された硬化物を得ることがで
きる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、硬化物の低応力化を図る改質剤として、下記（Ａ）
   および（Ｂ）がゲル状で含まれているエポキシ樹脂組成
   物。 （Ａ）両末端が水酸基であるオルガノポリシロキサン。 （Ｂ）エポキシ系のアルコキシシランカップリング剤。