JPH03121111A - 半導体封止用樹脂組成物 - 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用樹脂組成物に関するものであり、
特に耐熱性が高くかつ流動性に優れた樹脂組成物に関す
るものである。

［従来の技術］ ｆｃ、　ＬＳＩなどの半導体素子は電気絶縁性、耐湿性
などを確保するために封止されるが、封止方法はセラミ
ック封止ど樹脂を用いたプラスチック封止が一般的であ
る。現在では、安価かつ量産性に優れるという点から、
中でも気密性耐熱性に優れるエポキシ樹脂を用いた低圧
トランスファー成形によるプラスチック封止が主流にな
っている。

熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂が従来より数多く用
いられてきたが、成形品に対する使用条件が近年まずま
す厳しさを帯びてきており、その結果エポキシ樹脂では
全体の特性を満足することが次第に困難になってきた。

エポキシ樹脂よりも更に耐熱性の高い樹脂として、ポリ
イミド樹脂がよく知られているが、一般にポリイミド樹
脂は有機溶剤に対する溶解性が低く、また融点または軟
化温度が高く成形加工性が必ずしも良好とは言い難かっ
た。

成形加工性の改良されたポリイミド樹脂としてポリマレ
イミド樹脂が知られており、ポリマレイミド樹脂とｏ、
　ｏ’−ジアリルビスフェノールＡとの樹脂組成物につ
いては特公昭５５−３９２４２号、ポリマレイミド樹脂
とビスフェノールＳのジアリルエーテル化物との樹脂組
成物については特開昭５３−１３４０９９号、ポリマレ
イミド樹脂とフェノールノボラック樹脂のアリルエーテ
ル化物との樹脂組成物については特開昭６２−１１７１
６号などが開示されている。

一方、プラスチック封止材においてはＩＣ，ＬＳＩの表
面での熱ストレスを軽減するため熱膨張係数の低いシリ
カを加えることが知られており、ポリマレイミド樹脂に
シリカを加え半導体封止用に開発された樹脂組成物につ
いては特開昭６３−２３０７２８号などが知られている
。しかし、これらにおいてはシリカの形状、平均粒径、
充てん量がおよぼす成形時の流動性への影響については
何ら記述がない。

［発明が解決しようとする問題点］ プラスチック封止材において熱ストレスを軽減するため
には樹脂に熱膨張係数の低いシリカを添加することが必
要である。シリカの添加量は多い程有効であるが、添加
量が増大するに従って成形時の流動性が低下するため成
形性に悪影響を及ぼすようになり、その結果望み通りの
成形が充分に行なわれていない。

［問題を解決するための手段］ 本発明者らは上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果
、ポリマレイミド樹脂、アルキル置換フェノール誘導体
及び複数のシリカを組み合わせることにより、高耐熱性
かつ商売てん性を維持したまま、流動性に富んだ樹脂組
成物が得られることを見い出し本発明に到達した。

すなわち、本発明の目的は Ａ、分子内に２個以上のマレイミド基を有するポリマレ
イミド樹脂 Ｂ、一般式（１） （式中のＲ１、Ｒ２の少なくとも一つはアルキル基であ
り、ＸはＣ（ＣＨ３）２、ｓｏ２、ＳＯ，Ｓ、０、又は
ＣＯである） で表わされるアルキル置換フェノール誘導体Ｃ９■平均
粒径が０．０５から１５０μのシリカ群のうち平均粒径
が異なる２群からなり、 ■平均粒子の最も小さいシリカ群を構成するシリカは平
均粒径が５ｐ以下の球状シリカであり、 ■平均粒子の最も小さいシリカ群以外のシリカ群は球状
シリカ及びｌまたは破砕シリカであり、 ■平均粒径が互いに近接した２つのシリカ群において平
均粒径の犬なるシリカ群の標準偏差値で規定される範囲
の最小粒径と平均粒径の小なるシリカ群の標準偏差値で
規定される範囲の最大粒径の比が２以上であり、 ■平均粒径が互いに近接した２つのシリカ群の合計体積
に対する平均粒径の犬な るシリカ群の割合が２０から９５　ｖｏ１％であるとこ
ろのシリカ を必須成分とする半導体封止用樹脂組成物の提供にある
。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明で用いられるＡ成分であるポリマレイミド樹脂は
分子内に２個以上のマレイミド基を有するポリマレイミ
ド樹脂であれば特に限定されるものではないが耐熱性の
点から芳香族ポリマレイミドが好ましい。具体的には一
般式（２） （ｎは２以上の整数、Ｙは２価以上の多価残基である）
で表わされる。一般式（２）においてＹは２価以上の多
価残基であれば脂肪族、芳香族、脂環式、複素環式のい
ずれでもよいが、特に芳香族であることが好ましい。

前記Ａ成分のポリマレイミド樹脂は一般式（３）％式％
（３ （ｎは２であり、Ｙは一般式（２）のＹに同じで２価の
残基を表わす） で表わされるジアミン化合物、又は一般式（４）％式％
（４） （ｎは３以上の整数であり、Ｙは一般式（２）のＹに同
じで３価以上の残基を表わす） で表わされるポリアミン化合物と無水マレイン酸どの反
応で容易に得られる。

ジアミン化合物と無水マレイン酸との反応で得られるポ
リマレイミド樹脂としては、例えば、１，２−シマレイ
ミドエタン、１，３−シマレイミドプロパンなどのよう
な脂肪族ポリマレイミド、ビス（マレイミドフェニル）
メタン、ビス（３−エチル−４−マレイミドフェニル）
メタン、・ビス（３−エチル−４−マレイミド−５−メ
チルフェニル）メタン、２，７−ジマレイミドフルオレ
ン、１，３−シマレイミドベンゼン、１，４−シマレイ
ミドベンゼン、２，４−シマレイミドトルエン、ビス（
マレイミドフェニル）スルホン、ビス（マレイミドフェ
ニル）エーテル、２，２−ビス（４−（４−マレイミド
フェノキシ）フェニル）プロパン、ビス（４−（４−マ
レイミドフェノキシ）フェニル）スルホン、１．３−ビ
ス（２−（３−マレイミドフェニル）プロピル）ベンゼ
ン（各々異性体を含む）などのような芳香族ポリマレイ
ミド、１，４−シマレイミドシクロヘキサンなどのよう
な脂環式ポリマレイミド、ビス（マレイミドフェニル）
チオフェン（異性体を含む）などのような複素環式ポリ
マレイミドなどが挙げられる。

また、ポリアミン化合物と無水マレイン酸との反応で得
られるポリマレイミド樹脂としては、例えば、アニリン
またはその誘導体とホルマリンとの重縮合物のマレイミ
ド化物などが挙げられる。

更に前記ジアミンやポリアミンを２種類あるいはそれ以
上組み合せて無水マレイン酸と反応させマレイミド化し
使用しても良く、あるいは上記ジアミンもしくはポリア
ミンをそれぞれマレイミド化した後それらのなかから２
種類あるいはそれ以上を組み合わせて使用することも可
能である。またこれらのポリマレイミド樹脂においては
耐熱性および耐湿耐水性を損なわない範囲においてモノ
マレイミドを加えることもできる。

本発明におけるＢ成分としては一般式（１）で表わされ
るアルキル置換フェノール誘導体であれば特に限定され
るものではない。

一般式（１）中のＲ１、Ｒ２の少なくとも１つはアルキ
ル基であり、該アルキル基としてはメチル基、エチル基
、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基などが好まし
く、特にメチル基が好ましい。具体的には、２，２−ビ
ス（３−アリル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル
）プロパン、２，２−ビス（３−アリル−４−ヒドロキ
シ−５−エチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（３
−アリル−４−ヒドロキシ−５−プロピルフェニル）プ
ロパン、２，２−ビス（３−アリル−４−ヒドロキシ−
５−ブチルフェニル）プロパン、ビス（３−アリル−４
−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）スルホン、ビス（
３−アリル−４−ヒドロキシ−５−エチルフェニル）ス
ルホン、ビス（３−アリル−４−ヒドロキシ−５−プロ
ピルフェニル）スルホン、ビス（３−アリル−４−ヒド
ロキシ−５−ブチルフェニル）スルホン、ビス（３−ア
リル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）スルホキ
シド、ビス（３−アリル−４−ヒドロキシ−５−メチル
フェニル）スルフィド、ビス（３−アリル−４−ヒドロ
キシ−５−メチルフェニル）エーテル、ビス（３−アリ
ル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）ケトンなど
が例示できる。これらのアルキル置換フェノール誘導体
は単独で用いても良いし、２種類あるいはそれ以上を組
み合わせて使用することも可能である。

本発明で用いるＣ成分は、平均粒径が０．０５から１５
０μのシリカのうち平均粒径が異なる２群からなりかつ
、平均粒子の最も小さいシリカ群を構成するシリカは平
均粒径が５μ以下の球状シリカでありかつ、平均粒子の
最も小さいシリカ群以外のシリカ群は球状シリカ及び／
または破砕シリカでありかつ、平均粒径が互いに近接し
た２つのシリカ群において平均粒径の犬なるシリカ群の
標準偏差値で規定される範囲の最小粒径と平均粒径の小
なるシリカ群の標準偏差値で規定される範囲の最大粒径
の比が２以上でありかつ、平均粒径が互いに近接した２
つのシリカ群の合計体積に対する平均粒径の犬なるシリ
カ群の割合が２０から９５　ｖｏ１％であるところのシ
リカであれば特に限定されるものではない。

シリカは組成物を硬化させた後の硬化物の熱膨張係数を
下げるためにできるだけ多く添加するのでそれを加えた
ことによる電気的特性の低下は好ましくなく、そのため
ウラン、トリウムなどの不純物元素が少ないことが望ま
しい。

シリカの平均粒径としては１５０　、を越えると、平均
粒径がそれより小さいシリカとの分散が悪くなりまた分
離しやすいため均一混合、均一成形が困難となり、０．
０５　、未満であるとシリカの比表面積が増大し凝集を
おこし易くかつ樹脂組成物の粘度が上がり結果として流
動性が低下する傾向にあるため好ましくない。また同じ
充てん率で平均粒径が０．０５から１５０μのシリカ群
から１種類のみを用い、前記のポリマレイミド樹脂とア
リルフェノール誘導体との組み合わせで作製した樹脂組
成物は流動性がきわめて低いため実用に適しない。前記
のシリカ群において平均粒径が互いに近接した２つのシ
リカ群において平均粒径の犬なるシリカ群の標準偏差値
で規定される範囲の最小粒径と平均粒径の小なるシリカ
群の標準偏差値で規定される範囲の最大粒径の比が２よ
り小さくなると犬なるシリカ群の間に生じる空隙に小な
るシリカ群が入りにくくなり好ましくない。更に平均粒
径の最も小さいシリカ群を構成する平均粒径が５μ以下
の球状シリカは、それより大きいシリカの間隙に存在し
て充てん量を増大させるが、該球状シリカの平均粒径が
５０を越えると大きいシリカの間隙に入りにくくなり充
てん量が上がらない。その際、平均粒径の最も小さいシ
リカ群を構成するシリカは破砕シリカだと同じように充
てん量が上がらない。平均粒径の最も小さいシリカ群を
構成するシリカ以外のシリカは球状シリカ、破砕シリカ
から選んで単独あるいは混合して使えるが、樹脂組成物
の流動性や充てん量の向上のためには球状シリカを用い
た方が有利であるが、コストの点からは破砕シリカを用
いた方が良く、樹脂組成物の性能とコストを勘案し球状
シリカと破砕シリカの比率を決めればよい。平均粒径が
互いに近接した２つのシリカ群の合計体積に対する平均
粒径の犬なるシリカ群の割合力２０　ｖｏ１％より小さ
いと充てん効率が悪く、９５　ｖｏ１％を越えると平均
粒径の犬なるシリカ群によって生じる空隙の増大に対し
てその空隙を埋める平均粒径の小なるシリカ群の体積割
合が小さくなり充てん効率が悪い。

本発明の樹脂組成物においては、これらＡ、Ｂ、Ｃ成分
を必須成分とするものであり、各成分の配合比率として
はポリマレイミド樹脂（Ａ成分）のマレイミド官能基１
当量に対して、アルキル置換フェノール誘導体（Ｂ成分
）のアリル基が０．５がら１．５当量の範囲にあること
が好ましい。アリル基が０．５当量より少ない場合は成
形物が脆くなり、１．５当量より多い場合は耐熱性が低
下する。またＣ成分は全体の２０から９０体積％を占め
ていることが望ましく、好ましくは４０から８５体積％
である。充てん率が２０体積％に満だない場合は熱膨張
係数の低下の効果が不十分であり、また充てん率が９０
体積％を越す場合は成形に必要な流動性を確保できなく
なる。

以上のように特定の平均粒径、粒径分布、形状、平均粒
径比及び体積割合の条件を満足したシリカ（Ｃ成分）を
前記のポリマレイミド樹脂（Ａ成分）とアルキル置換フ
ェノール誘導体（Ｂ成分）とに混練することにより、平
均粒径の小なるシリカが平均粒径の犬なるシリカの間隙
に効率よく充てんし、高度に流動性を維持しつつ樹脂組
成物全体に対するシリカの充てん量を増大させることが
可能となる。この様な樹脂組成物は熱膨張率が小さく耐
熱性が良好でしかも流動性が高く成形性の良好なＩＣ封
止材用樹脂組成物として用いることができる。

ここで本発明の組成物の硬化方法は外部より加熱するこ
とにより容易に達成されるが、更に触媒や硬化促進剤を
添加し成形方法や成形品の形状などに応じて成形温度あ
るいは成形時間を制御することもできる。これに使われ
る触媒や硬化促進剤としては、特に限定されないが有機
過酸化物やアゾ化合物などのラジカル発生剤、有機アミ
ン化合物などの塩基性化合物などが挙げられる。その具
体例としては、アゾイソブチロニトリル、ターシャリブ
チルパーベンゾエート、ジクミルパーオキシド、ベンゾ
イルパーオキシド、あるいはトリブチルアミン、４−（
Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノ）ピリジン、ルチジン、２−エ
チル−４−メチルイミダゾールなどが挙げられる。

また、本発明の樹脂組成物にシリカ以外の無機光てん材
や強化繊維などを加えることもできる。

その具体例としては、アルミナ粉、マイカ、チタニア、
ジルコニアあるいはガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊
維、ボロン繊維などが挙げられる。

さらに、必要に応じて天然ワックス、合成ワックス、有
機脂肪酸、有機脂肪酸の金属塩などの内部離型剤、ハロ
ゲン化合物、酸化アンチモンなどのＫｍ　燻化剤、カー
ボンブラックなどの着色剤、シランカップリング剤、チ
タンカップリング剤などの表面処理剤、ニトリルゴム、
シリコーン樹脂などの可撓性付与剤などの機能性改善剤
を添加することもできる。

［実施例］ 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はその要旨を越えない限りこれら実施例に限定さ
れるものではない。

実施例１ ２．２−ビス（４−（４−マレイミドフェノキシ）フェ
ニル）プロパン（以下ビスマレイミドＡ　）　１００グ
ラム、２，２−ビス（３−アリル−４−ヒドロキシ−５
−メチルフェニル）プロパン（以下アリルフェノールＡ
）５２グラム、平均粒径３１．の破砕シリカ（以下破砕
シ’）　力Ａ）３８８グラムと平均粒径０．９　＋、ｌ
の球状シリカ（以下球状シリカＡ）６８グラムを２本ロ
ールで均一に混合し樹脂組成物を得た。得られた樹脂組
成物の流動性は９３ボイズであった。この樹脂組成物を
２３０°Ｃ１６時間加熱して得られた硬化物のガラス転
移温度は２２０°Ｃであった。これらの結果を表２に示
す。

実施例２〜４、および比較例１，２ ビスマレイミドＡ又はビス（４−マレイミドフェニル）
メタン（以下ビスマレイミドＢ）及び破砕シリカＡ、球
状シリカＡを表１記載の割合で混合した以外は実施例１
と全く同様の操作によりそれぞれ樹脂組成物を得た。こ
れら樹脂組成物の流動性及び２３０°Ｃ１６時間加熱後
の硬化物のガラス転移温度を測定しその結果を表２に示
す。

比較例３ オルトクレゾールノボラック型エポキシ１００グラム、
フェノールノボラック５０グラム、平均粒径３１１ｊの
破砕シリカ３８２グラムと平均粒径０．９μの球状シリ
カ６８グラムを２本ロールで均一に混合し樹脂組成物を
得た。得られた組成物の流動性は８０ポイズであった。

この樹脂組成物を２００’Ｃ１６時間加熱して得られた
硬化物のガラス転移温度は１８２°Ｃであった。この結
果を表２に示す。

表２ １流動性はフローテスター（島津製）で１２０°Ｃ１ノ
ズル径１ｍｍの条件で測定した。

２　ガラス転移温度はＴＭＡ（島津製）で測定した。

表２より明らかなように本発明の樹脂組成物は商売てん
率のシリカ含量を維持しているにもかかわらず流動性が
良好であり、かつ該組成物から得られた硬化物は優れた
耐熱性を有していることがわかる。

［発明の効果］ 本発明によればポリマレイミド樹脂、アルキル置換フェ
ノール誘導体及び複数のシリカを組み合わせることによ
りシリカ含有量が高く、従って、熱膨張率が低く耐熱性
に優れ、しかも流動性が高く成形性にも優れた半導体封
止用樹脂組成物を得ることができ、その工業的価値は犬
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａ、分子内に２個以上のマレイミド基を有するポ
   リマレイミド樹脂 Ｂ、一般式（１） ▲数式、化学式、表等があります▼（１） （式中のＲ＿１、Ｒ＿２の少なくとも一つはアルキル基
   であり、ＸはＣ（ＣＨ＿３）＿２、ＳＯ＿２、ＳＯ、Ｓ
   、Ｏ、を又はＣＯである） で表わされるアルキル置換フェノール誘導体 Ｃ、［１］平均粒径が０．０５から１５０μのシリカ群
   のうち平均粒径が異なる２群からなり、 ［２］平均粒子の最も小さいシリカ群を構成するシリカ
   は平均粒径が５μ以下の球状シリカであり、 ［３］平均粒子の最も小さいシリカ群以外のシリカ群は
   球状シリカ及び１または破砕シリカであり、 ［４］平均粒径が互いに近接した２つのシリカ群におい
   て平均粒径の大なるシリカ群の標準偏差値で規定される
   範囲の最小粒径と平均粒径の小なるシリカ群の標準偏差
   値で規定される範囲の最大粒径の比が２以上であり、 ［５］平均粒径が互いに近接した２つのシリカ群の合計
   体積に対する平均粒径の大なるシリカ群の割合が２０か
   ら９５ｖｏｌ％であるところのシリカを必須成分とする
   半導体封止用樹脂組成物
2. （２）Ｂ成分として、一般式（１）の中のＲ＿１、Ｒ＿
   ２の少なくとも一つがメチル基であるアルキル置換フェ
   ノール誘導体を含有して成る請求項１記載の半導体封止
   用樹脂組成物