JPH03100014A - 半導体封止用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〕 本発明は、半導体封止材料として用いられるエポキシ樹
脂組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

多官能エポキシ化合物、フェノールノボラック系硬化剤
、硬化促進剤、無機質充填剤を主成分としたエポキシ樹
脂組成物は、優れた性能を有することが認められており
、近年伸長の著しい半導体の封止材料として広く用いら
れている。

しかしながら、半導体の高集積化・大型化および半導体
の基板への実装方法の変化にともない低応力性、耐半田
クランク性等の性能が強く求められているが、従来の樹
脂組成物では対応が困難となり、半導体やそれらを用い
た装置に半田クラック、熱衝撃にともなうクランクの発
生等という欠陥を生じる原因の一つとなっている。

今までこの問題を解決する方法としてアルケニル基含有
芳香族重合体と一種類のオルガノポリシロキサンとから
なるブロック共重合体を硬化性エポキシ樹脂中に添加す
ることが提案されていた（特開昭５８−２１４１７号公
報）が、このブロック共重合体においてはドメインサイ
ズの制御が困難なため、ヒートサイクルテストにおける
耐熱衝撃性、耐半田クラック性が不十分であり、また。

パリの増加、捺印性の不良等に代表される成形性の改良
が強く望まれていた。

これらの問題を解決するために、オルガノポリシロキサ
ンと、芳香族炭化水素とオルガノポリシロキサンとの共
重合体の組合せ（特開昭６１−２７１３１９号公報）が
提案されているが、このものでは硬化後のオルガノポリ
シロキサンのしみだしによる成形性の不良が生じる。

また、短鎖長オルガノポリシロキサンと長鎖長オルガノ
ポリシロキサンとの組合せとアルケニル基含有エポキシ
樹ｎｕとの共重合体（特開昭６３−２３８１２３号公報
）を配合することが提案されているが、このものでも、
短鎖長オルガノポリシロキサンにもとづく低分子量成分
のしみだしによる成形性の不良が生じることがわかった
。

〔発明が解決しようとする１！ＩＱ） 本発明は特定の二種のオルガノポリシロキサンの混合物
とアルケニル基含有多官能エポキシ樹脂との付加反応物
を用いることによって耐熱衝撃性、耐半田クラック性に
優れ、機械特性を低下させることなく、しかも成形性に
優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記の目的を達成するために多官能エポキシ
樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機質充填剤を主成分とし
て構成される組成物に下記式（１）で示される両末端反
応型ハイドコシエンオルガノポリシロキサンと と下記式（Ｉｆ）で示される側鎖反応型ノ１イドロジエ
ンオルガノポリシロキサン とを（１）式の化合物／（■）式の化合物＝０゜１〜１
００の重量比にて混合したものとアルケニル基含有多官
能エポキシ樹脂との付加反応により得られるオルガノポ
リシロキサン変性多官能エポキシ樹脂を配合することに
より耐熱衝撃性、耐半田クラック性に関する効果を有し
、しかも成形性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成
物に関する。

〔作用〕

本発明を構成する多官能エポキシ樹脂としては、例えば
、タレゾールノボラック系エポキシ樹脂、フェノール系
エポキシ樹脂、Ｊ］１１５Ｊ族系エポキシ樹脂、ビスフ
ェノールＡノボラック系エポキシ樹脂、臭化ビスフェノ
ールＡノボラック系エポキシ樹脂、等積々のタイプのエ
ポキシ樹脂があげられるが、その使用にあたっては、必
ずしも一種類のみの使用に限定されるものではなく、二
種もしくはそれ以上を混合して使用してもよい、これら
の多官能エポキシ樹脂の中でもエポキシ当量１５０〜２
５０、軟化点６０〜１３０℃でＮａ”、０１″等のイオ
ン性不純物をできるだけ取り除いたものが好ましい。

次に本発明を構成するフェノールノボラック系硬化剤と
しては、例えば、フェノールノボラック、クレゾールノ
ボラック、キシレノールノボラック、ビスフェノールＡ
ノボラック、　レゾルシンノボラック樹脂等があげられ
るが、その使用にあたっては、必ずしも一種類のみの使
用に限定されるものではなく、二種もしくはそれ以上を
混合して使用してもよい。これらのフェノールノボラッ
ク系硬化剤の中でもＯＨ当量８０〜１５０、軟化点６０
〜１２０℃でＮａ”、Ｃ１−等のイオン性不純物をでき
るだけ取り除いたものが好ましい。

さらに上記の多官能エポキシ樹脂とフェノールノボラッ
ク系樹脂との反応を促進する目的で硬化促進剤として、
イミダゾールあるいはその誘導体、三級アミン系誘導体
、ホスフィン系誘導体、シクロアミジン系誘導体等が使
用される。

無機質充填剤としては、結晶シリカ、溶融シリカ、アル
ミナ、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、ガラス繊維等
が挙げられ、これらは単独または２種以上混合して使用
される。

さらに式（１）により示される両末端反応型オルガノポ
リシロキサンと、式（ｎ）により示される側鎖反応型オ
ルガノポリシロキサンは併用するもので、特にハイドロ
ジエンジメチルポリシロキサン、ハイドロジエンメチル
フェニルポリシロキサン、ハイドロジエンメチルフェネ
チルポリシロキサンが好ましい。具体的には、両末端反
応型オルガノポリシロキサンとしては、下記式（ＩＩＩ
）〜（Ｖ）の化合物が、側鎖反応型オルガノポリシロキ
サンとしては、下記式（ＶＩ）〜（Ｘ［）の化合物等が
挙げられる。

ここで上記式（１）の両末端反応型オルガノポリシロキ
サンの重合度は３０〜５００、好ましくは５０から２０
０の範囲で、上記式（ｎ）の側鎖反応型オルガノポリシ
ロキサンの重合度は１５〜５００、好ましくは３０〜２
００の範囲テ、　（ｌ＋ｍ）７ｍは５〜５０、好ましく
は５．５〜３５のＩｉ！囲であることが必要である。こ
れらの範囲をこえる場合には、海鳥構造の微細化にとも
なうガラス転移点の低下やパリの増大、あるいは形成さ
れたドメインとマトリックスとの界面の結合の弱化に伴
う相分離による曲げ強度の低下、パーコール硬度の低下
や、捺印性の低下、合成上のｒＪＪｇ等の諸問題が生じ
、本発明の目的を達成することが出来ない。

さらに本発明においては上記式（１）の両末端反応型オ
ルガノポリシロキサンと上記式（ｎ）の側鎖反応型オル
ガノポリシロキサンを組み合わせることが必須であり、
両末端反応型オルガノポリシロキサンと側鎖反応型オル
ガノポリシロキサンの重量比は、０．１〜１００で好ま
しくは、０゜５〜２０の範囲であることが必要であり、
０．１以下では海鳥構造の微細化によりガラス転移点が
低下し耐ｌ＠衝撃性あるいは耐半田クラック性が良好と
ならず、１００以上では、形成されたドメインとマトリ
ックスとの界面の結合の弱化に伴う相分離による曲げ強
度の低下、パーコール硬度の低下や、捺印性の低下、合
成上の問題等が諸問題として生じてくる。

本発明の組成物には、この他必要に応じて各種の添加剤
、例えば天然ワックス類、合成ワックス類等の！Ｉｌ型
剤、ヘキサブロモベンゼン、デカブロムビフェニルエー
テル、二酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブラック
、ベンガラ等の着色剤、シランカップリング剤その他の
合成ゴム、シリコーン化合物、熱可塑性樹脂等を適宜配
合することは差し支えない。上記の配合物をミキサー等
により十分に混合した後、さらにニーダ−やロール等で
加熱溶融混合し、次いで冷却固化後粉砕処理をして本発
明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得る。

〔実施例〕

（参考例） まず本発明を構成するオルガノポリシロキサン変性多官
能エポキシ樹脂の製造例を示す。

ｆｉｌｌ！機を取り付けた３００ミリリツトルの四つロ
フラスコにクレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキ
シ当量２００、軟化点６２℃）１００ｇを入れ、１時間
の減圧加熱乾燥により樹脂中の水分を留去した後、リフ
ラックスコンデンサー　温度計と滴下ロートを取り付け
、２−アリルフェノール３ｇと１，８−ジアザビシクロ
［５，４，Ｏ］−ウンデ−７−ニン０．１ｇの混合物を
滴下し、１５０’Ｃにて１時間反応させ、アリル化クレ
ゾールノボランクエポキシ樹脂を得た。

次に、１リツトルの四つ目フラスコに上記のアリル化ク
レゾールノボランクエポキシ樹脂１００ｇとトルエン４
４０ｇを入れ、リフラックスコンデンサーと滴下ロート
を取り付け１時間の共沸１１水を行った後、系内の温度
を９０℃にする。それから塩化白金酸の１％インプロパ
ツール溶液０゜５ｇを添加し、第１表に示される重量分
率の両末端反応型オルガノポリシロキサンと側鎖反応型
オルガノポリシロキサンの混合物２０ｇを滴下し３時間
反応させる０次いで溶剤を減圧下にて留去することによ
りオルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹脂を得
た。

第１表 （注）　用いたオルガノシロキサンは、それぞれ両末端
型、即ち両末端反応型が 側ＩＩ型、即ち側鎖反応型が 実施例　〔１〜５〕 参考例に基づき両末端反応型オルガノポリシロキサンと
側鎖反応型オルガノポリシロキサンが第１表の重量分率
となるようように混合し反応させたオルガノポリシロキ
サン変性多官能エポキシ樹ｎ５０重量部とクレゾールノ
ボラックエポキシ樹ｎ（エポキシ当量２００、軟化点６
２℃）５０重量部、フェノールノボラック樹Ｊｌｉｆ　
（ＯＰＩ当量１０５、軟化点１００℃）４０重ｊｋ部、
臭素化フェノールノボラックエポキシ樹脂（臭素含有率
３０ｆｆｌ童％、エポキシ当呈２８０、軟化点７１°ｃ
）１０重量部、溶融シリカ５３０重量部、二酸化アンチ
モン２０重量部、シランカンブリング剤３重量部。

トリフェニルホスフィン４重量部、カルバナワックス５
重量部５　カーボンブラック５重量部を常温で十分混合
し、さらに９５〜１００℃で混練し、冷却後粉砕してタ
ブレット化して本発明の半導体封止坩エポキシ樹脂組成
物を製造した。

比較例　〔１〜２〕 参考例に基づき両末端反応型オルガノポリシロキサンと
側鎖反応型オルガノポリシロキサンが第１表の重量分率
となるようように混合し反応させたオルガノポリシロキ
サン変性多官能エポキシ樹脂を用いて実施例と同様の配
合により二種のエポキシ樹脂組成物を製造した。

これらの実施例および比較例として製造したエポキシ樹
脂組成物の型汚れ性、樹脂パリ等をトランスファー成形
機（成形条件：金型温度１７５℃、硬化時間２分）を用
いて判定すると共に、得られた成形品を１７５℃、４時
間後硬化し、パンケージの捺印性、耐熱［ｉ撃性、耐半
田性、８１械的強度等を、　（ア）〜（コ）の諸試験に
より評価した。

その評価結果を第２表に示す。

（ア）スパイラルフロー値 ＥＭＭＩ規格に準じた金型を使用し、成形温度１７５℃
、成形圧カフ　０　Ｋｇ／ａｍ２で測定した。

（イ）パリ 成形後、ベント部の樹脂パリの長さを測定した。

（つ）パーコール硬度 成形温度１７５℃、成形圧カフ　０　Ｋｇ／ｃｍ２、成
形時間２分で成形しパーコール硬度９３５にて成形時に
硬度を測定した。

（１）成形性 金型曇が発生するまでの成形ショツト数が、２０００以
上のものを　０　　１０００以下のものを　Ｘ　　　１
０００〜２０００のものを　Δ　として評′価した。

（オ）捺印性 １０シヨツト目の成形品を使用し、捺印後セロテープに
より捺印がはがれるかどうかを評価した。

はがれないものを　Ｏはがれるものを　×その中間を　
Δ　として表した。

（力）機械的強度（曲げ弾性率、曲げ強度）ＪＩＳ−に
６９１１に準じて成形温度１７５℃、成形圧カフ　０　
Ｋｇ／ｃｍ２、成形時１１５２分で成形し１７５℃、４
時間の後硬化をしたものについて測定した。

（キ）ガラス転移点 デイラドメーターにより毎分５℃の速さで昇温した時の
値を測定した。

（り）耐熱衝撃性 成形温度１７５°Ｃ１成形圧カフ　０　Ｋｇ／ｃｍ２、
成形時間２分で成形し１７５℃、８時間の後硬化した後
、−６５℃×１５分、１５０℃Ｘ１５分の熱サイクルを
繰り返して行い、１０００サイクル後の樹脂クラック発
生率を測定した。

（ケ）討半田性 成形温度１７５℃、成形圧カフ　０　Ｋｇ／ａｎ２、成
形時間２分で成形し１７５℃、８時間の後硬化した後、
８５℃、８５％の蒸気下で１４４時間の処理後、２６０
°Ｃの半田浴に１００秒間浸漬し、樹脂クランク発生率
を測定した。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、多官能エポキシ化合物、
フェノールノボラック系硬化剤、硬化促進剤、無機質充
填剤に加えて上記式（１）および上記式（ＩＩ）の２種
のオルガノポリシロキサンを含有するオルガノポリシロ
キサン変性多官能エポキシ樹脂を用いることにより耐熱
衝撃性、耐半田クランク性に優れ、機械的物性を低下さ
せることなく、しかも成形性に優れた半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物が得られた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）多官能エポキシ化合物 （Ｂ）フェノールノボラック系硬化剤 （Ｃ）硬化促進剤 （Ｄ）無機質充填剤 （Ｅ）下記式（ I ）および（II）で示され るオルガノポリシロキサン ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（II） （但し、式中Ｒは有機基、Ｒ′は有機基あ るいは水素原子、ｎは３０〜５００、ｌお よびｍは（ｌ＋ｍ）／ｍが５〜５０とｌ＋ ｍが１５〜５００を満たすものである。） のうちオルガノポリシロキサンを（ I ）式 の化合物／（II）式の化合物＝０．１〜１ ００の重量比にて混合したものとアルケニ ル基含有多官能エポキシ樹脂との付加反応 により得られるオルガノポリシロキサン変 性多官能エポキシ樹脂 とからなることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂
   組成物。