JPH03718A - 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） 本発明は半田耐熱性、耐熱衝撃性に優れた半導体封止用
エポキシ樹脂組成物に関するものである。

（従来技術） 半導体関連技術は近年の軽薄短小傾向により実装密度を
向上させる方向で進んできた。

そのＩ；めメモリーの集積度の向上や、実装方法のスル
ーホール実装から表面実装への移行が進んでいる。

従ってパッケージは従来の　ＤＩＰタイプから表面実装
化された小型、薄型の７ラツトパツケージ、例えば５Ｏ
ＰＳＳＯＪ、　ＰＬＣＣに変わってきており、内部応力
によるクランク発生、これらのクラックによる耐湿性の
低下等の問題が大きくクローズアンプされてきている。

特に表面実装工程でのリードの半田づけ時にパンケージ
は急激な温度変化を受け、このためにパッケージにクラ
ックが生じる問題が大きくクローズアップされている。

これらの問題を解決するために半田づけ時の熱衝撃を緩
和する目的で熱可塑性オリゴマーの添加（特開昭６２−
１１５８４９号公報）や各種シリコーン化合物の添加（
特開昭６２−１１５８５号公報、特開昭６２−１１６６
５４号公報、特開昭６２−１２８１６２号公報）、更に
はシリコーン変性（特開昭６２−１３６８６０号公報）
などの手法で対処しているがいずれも半田づけ時にパッ
ケージにクラックが生じてしまい信頼性の優れた半導体
封止用エポキシ樹脂組成物を得るまでには至らなかっｔ
；。

一方、半田耐熱性に優れた耐熱性エポキシ樹脂組成物を
得るために、樹脂系としては多官能エポキシ樹脂の使用
（特開昭６１−１６８６２０号公報）等が検討されてき
たが、多官能エポキシ樹脂の使用により架橋密度が上が
り耐熱性が向上するが、特に２００〜３００°Ｃのよう
な高温にさらされた場合においては半田耐熱性が不十分
であり、又硬くてもろくなるため耐熱衝撃性が極めて不
満足なものであった◎ そこで本発明者らは、これらの問題点を解決するため、
シリコーン変性した多官能エボキン樹脂を配合したエポ
キシ樹脂組成物をすでに提案しており、これらにより半
田耐熱性、耐熱衝撃性の大幅な向上を図ることを見出し
た。

しかしながら、パッケージの薄型化、チップの大型化は
ハイテンポで進んでおり、半導体封止用エポキシ樹脂組
成物に対する要求特性は益々厳しいものとなっており、
更に半田耐熱性、耐熱衝撃性に優れる樹脂組成物が求め
られている。

（発明が解決しようとする課題） 本発明はこのような問題に対してなされたもので、その
目的とするところは、半田耐熱性、耐熱衝撃性のいずれ
もが良好な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） 本発明者らは従来技術では克服できなかったバランスの
とれた優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得んと
して鋭意検討を進めた結果、耐熱性良好で半田耐熱性を
向上させる効果を有する下記ポリシロキサンとを反応さ
せてなるランダム共重合シリコーン変性多官能エポキシ
樹脂を総エポキシ樹脂に対して５０〜１００重量％配合
し、それに加えて可視性良好で半田ストレス性と耐熱衝
撃性を向上させる効果を有する下記式（ＩＩ）で示され
るパラキシレン変性硬化剤を５０〜１０〇−重量％含む
硬化剤と 無機充填剤及び硬化促進剤を必須成分として配合するこ
とにより、半田耐熱性、耐熱衝撃性のいずれもが著しく
向上することを見出し本発明を完成するに至っｔ二もの
である。

（作用） 本発明で用いられるランダム共重合シリコーン変性多官
能エポキシ樹脂は、半田耐熱性、耐熱衝撃性のいずれを
も向上させる効果を有する極めて重要な成分である。

これらのランダム共重合シリコーン変性多官能エポキシ
樹脂の原料として用いられるオルガノポリシロキサンは
多官能エポキシ樹脂と反応しうる官能基を有するもので
あり、これらの官能基としては例えばアルコキシ基、水
酸基、アミノ基、ヒドロシリル基が挙げられ、オルガノ
ポリシロキサンの分子構造は直鎖状、分校状のいずれで
も良い。

これらのオルガノポリシロキサンと反応させる式（Ｉ）
で示される構造のエポキシ樹脂は１分子中に３個以上の
エポキシ基を有するもので半田耐熱性を向上させる働き
を存している。

更に式中のＸは（Ａ）が２に対して（Ｂ）が０〜ｌの割
合で存在するランダム共重合物である。

Ｘの（Ａ）が２に対して（Ｂ）の割合が１より大きいと
吸水性が大きくなってしまい、半田浸漬時の熱衝撃が大
きく、半田耐熱性が悪くなる傾向となる。

又エポキシ樹脂が２官能以下のものでは架橋密度が上が
らず、耐熱性が劣り、耐半田ストレス性の効果が得られ
ない。

又ｎの値はθ〜ｌＯであることが必要であり、ｌＯより
大きいと流動性が低下し成形性が悪くなる傾向がある。

これらの原料を用いて得られるランダム共重合シリコー
ン変性多官能エポキシ樹脂の反応方法は特に限定される
ものではないが、例えば２ヶ以上のアミノ基を有するオ
ルガノポリシロキサンとエポキシ樹脂の一部のエポキシ
基を反応せしめてランダム共重合物となすとかアルケニ
ル基含有エポキシ樹脂と２ヶ以上のハイドロシリル基を
有するオルガノポリシロキサンとを反応させてランダム
共重合物を得るなどの方法がある。

本発明のランダム共重合シリコーン変性多官能エポキシ
樹脂はオルガノポリシロキサンと多官能エポキシ樹脂が
ランダムに共重合したものであり、単にブロック共重合
したものに較べ、シリコーンドメインが均一に分散して
おり、成形加工性、捺印性、耐湿性、耐熱衝撃性に優れ
ており、且つシリコーンドメイン部がシリコーンと耐熱
性良好な多官能エポキシ樹脂との共重合物により構成さ
れているため、多官能エポキシ樹脂にシリコーンドメイ
ンが通常のエポキシ樹脂とシリコーンとの共重合物によ
り構成されてシリコーン変性エポキシ樹脂、ンリコーン
ドメインがフェノール樹脂とシリコーンとの共重合物に
より構成されているシリコーン変性７ニノール樹脂を配
合した場合に較べ、半田耐熱性が著しく向上する。

シリコーン変性多官能エポキシ樹脂に従来からあるエポ
キシ樹脂を混合して用いても良いが、これらの混合系に
おいては、シリコーン変性多官能エポキシ樹脂を総エポ
キシ樹脂量に対して５０！ｉ量％以上配合する必要があ
る。

配合量が５０重量％を下回れば、半田耐熱性、耐熱衝撃
性のいずもが低下し、不十分である。

尚、ここでいう従来からあるエポキシ樹脂とは、１分子
中に２ヶ以上のエポキシ基を有するものであればいかな
るものでも良く、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキ
シ樹脂及びこれらの変性樹脂等が挙げられ、これらのエ
ポキシ樹脂は１種又は２種以上混合して用いても良い。

これらのエポキシ樹脂の中ではエポキシ当量が１５０〜
２５０、軟化点が６０〜１３０°Ｃであり、かつＮａ＋
ＣＦ等のイオン性不純物ができるだけ少ないものが好ま
しい。

式（Ｉｆ）で表されるパラキシレン変性硬化剤は通常の
７エノールノポラツク硬化剤のメチレン基が−ＣＨ＋Ｃ
ｌ−１＝　　に置換された構造をもつものであり、これ
を用いることにより可視性、耐衝撃性、低吸水率を向上
させうるため、半田耐熱性に良好なエポキシ樹脂組成物
得ることができる。

バラキシレン変性硬化剤の使用量は、これを調整するこ
とにより半田耐熱性を最大限に引き出すことができる。

半田耐熱性の効果をだすためには、バラキシレン変性硬
化剤の量は全硬化剤の量のうちの５０重量％以上を占め
ることが必要であり、更に好ましくは７０重量％以上の
使用が望ましい。

５０重量％未満であれば可撓性が上がらず、半田耐熱性
が不十分である。

パラキシレン変性硬化剤以外の硬化剤としてはエポキシ
樹脂と硬化反応するポリマー全般のことをいい、例えば
フェノールノボラック、タレゾールノボラック樹脂、酸
無水物といったものを挙げらることができる。

エポキシ樹脂と硬化剤の配合比はエポキシ樹脂のエポキ
シ基と硬化剤の水酸基との当量比が０．５〜１．５の範
囲内である。当量比が０．５未満又は１．５をこえたも
のは耐湿性、成形作業性及び硬化物の電気特性が悪くな
るので好ましくない。

本発明で用いられる無機充填材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る。

これらの１種又は２種以上混合して使用される。

これらのうちで特に結晶シリカ又は溶融シリカが好適に
用いられる。

又、本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ基とフェ
ノール性水酸基との反応を促進するものであればよく、
一般に封止用材料に使用されているものを広く使用する
ことができ、例えばＢ　ＤＭＡ等の第３級アミン類、イ
ミダゾール類、ｌ、８−ジアザビシクロ［５，４，Ｑ］
タウンセン−７（ＤＢＩＩ）、トリフェニルホスフィン
（ＴＰＰ）等の有機リン化合物等が単独もしくは２種以
上混合して用いられる。

本発明の封止用エポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂、硬
化剤、無機充填材及び硬化促進剤を必須成分とするが、
これ以外に必要に応じてシランカップリング剤、ブロム
化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、ヘキサブロムベン
ゼン等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色
剤、天然ワックス、合成ワックス等の［剤及びシリコー
ンオイル、ゴム等の低応力添加剤等の種々の添加剤を適
宜配合しても良い。

また、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物を成形材料と
して製造するには、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材
、硬化促進剤、その他の添加剤をミキサー等によって充
分に均一に混合した後、さらに熱ロール又はニーダ−等
で溶融混練し、冷却後粉砕することによって得ることが
できる。これらの成形材料は電子部品あるいは電気部品
の封止、被覆、絶縁等に用いることができる。

（実施例） 実施例１ 下記組成物 ランダム共重合シリコーン変性多官能エポキシ樹脂（ａ
）　　　　　　　　　　　　　９０重量部臭素化ビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量３７０．軟化
点６５℃、臭素含有率３７％）１０重量部 パラキシレン変性硬化剤　（ｅ） ６０重量部 溶融シリカ　　　　　　　　　　４９０！量部三酸化ア
ンチモン　　　　　　　　２５重量部シランカップリン
グ剤　　　　　　　２重量部ＤＢＵ　　　　’　　　　
　　　　　　　２重量部カーボンブラック　　　　　　
　　　３重量部カルナバワックス　　　　　　　　　３
重量部を常温で充分混合し、次いで９５〜１００℃で２
軸ロールにより混練し、冷却後粉砕してタブレット化し
て本願発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。

この材料をトランスファー成形機（成形圧条件：金型温
度１７５℃、硬化時間２分）を用いて成形し、得られた
成形品を１７５℃、８時間後硬化し耐熱衝撃性および半
田耐熱性を評価した。その結果を第１表に示す。

実施例・２ 実施例１においてランダム共重合シリコーン変性多官能
エポキシ樹脂（ａ）９．０重量部を６０重量部にし、更
にタレゾールノボラックエポキシ樹脂３０重量部を配合
した以外は実施例１と同様にして半導体封止用エポキシ
樹脂組成物を得た。

この材料をトランスファー成形機（成形圧条件：金型温
度１７５℃、硬化時間２分）を用いて成形し、得られた
成形品を１７５℃、８時間後硬化し耐熱衝撃性および半
田耐熱性を評価した。その結果を第１表に示す。

実施例３，４ 実施例１と同様にし第１表に示す組成物の半導体封止用
エポキシ樹脂組成物を得た。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物の評価結果もあわ
せ第１表に示す。

比較例１〜３ 第１表にしたがマて配合し、実施例Ｉと同様にして半導
体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物の評価した結果も
あわせて第１表に示す。

（以下余白） ＊ｌ）式（ＩＩＩ）で示されるトリス（ヒドロキシアル
キルフェニル）メタントリグリシジルエーテル（ｎ−２
のときｍｍｌの化合物が６、ｎｘ５のときｍ＝２の化合
物が４の割合で混合されているもの） とオルソアリルフェノールとのランダム共重合多官能エ
ポキシ樹脂と式（ＩＶ）で示されるオルガノポリシロキ
サンとを、ランダム共重合多官能エポキシ樹脂／オルガ
ノポリシロキサンとを１００／２０（重量比）で反応さ
せたランダム共重合シリコーン変性多官能エポキシ樹脂
（エポキシ当ｆｋ２６０、軟化点７５℃） ＊２）　　式（Ｉ［［）で示されるトリス（ヒドロキシ
アルキルフェニル）メタントリグリシジルエーテルとビ
スフェノールＡとのランダム共重合多官能エポキシ樹脂
と式（Ｖ）で示されるオルガノポリシロキサンとを、ラ
ンダム共重合多官能エポキシ樹脂／オルガノポリシロキ
サンとを１００／２０（重量比）で反応させたランダム
共重合シリコーン変性多官能エポキシ樹脂（エポキシ当
量２５８、軟化点７２℃） ＊３）式（Ｖｌ）で示されるトリス（ヒドロキシアルキ
ルフェニル）メタントリグリシジルエーテル（ｎ＝１．
２．３であり、その混合比がｎ＝１が８、ｎ−２が１、
ｎ−３が１の割合で混合されてなるもの） とオルソアリルフェノールとのランダム共重合多官能エ
ポキシ樹脂と式（ｒＶ）で示されるオルガノポリシロキ
サンとを、ランダム共重合多官能エポキシ樹脂／オルガ
ノポリシロキサンとを１００／２０（重量比）で反応さ
せたランダム共重合シリコーン変性多官能エポキシ樹脂
（エポキシ当量２６４、軟化点８０℃） ＊４）式（Ｖｌ）で示されるトリス（ヒドロキシアルキ
ルフェニル）メタントリグリシジルエーテルとビスフェ
ノールＡとのランダム共重合多官能エポキシ樹脂と式（
Ｖ）で示されるオルガノポリシロキサンとを、ランダム
共重合多官能エポキシ樹脂／オルガノポリシロキサンと
を１００／２０（重量比）で反応させたランダム共重合
シリコーン変性多官能エポキシ樹脂（エポキシ当量２６
２、軟化点７９℃） ＊５）式（ＶＩ）で示されるトリス（ヒドロキシアルキ
ルフェニル）メタントリグリシジルエーテル）＊６）式
（■）で示されるバラキシレン変性硬化剤 （ｎ：３−５．０Ｈ当ｉ　１８５．軟化点８０℃）＊７
）成形品（チップサイズ３６ｍｍ”、パッケージ厚２ｍ
ｍ）２０個を温度サイクルテスト（１５０°Ｃ〜−１９
６℃）にかけ、５００サイクルのテストを行いクラック
の発生した成形品の個数で判定。

表中にはクラックの発生した成形品個数を示す。

＊８）成形品（チップサイズ３６ｍが、パッケージ厚１
．５ｒｌ！ｍ）２０個を温度サイクルテスト（１５０°
Ｃ〜−１９６℃）にかけ、５００サイクルのテストを行
いクラックの発生した成形品の個数で判定。

表中にはクラックの発生した成形品個数を示す。

＊９）成形品（チップサイズ３６ｍｍ”１パツケ一ジ厚
２ｍｍ）２０個について８５°Ｃ１８５％ＲＨの水蒸気
下で７２時間処理後、２６０℃の半田槽に１０秒間浸漬
し、クラックの発生した成形品の個数で判定。

表中にはクラックの発生した成形品個数を示す。

＊ｌＯ）成形品（チップサイズ３６ｍｍ”、パッケージ
厚１．５ｍｍ）２０個について８５℃、８５％ＲＨの水
蒸気下で７２時間処理後、２６０℃の半田槽に１０秒間
浸漬し、クラックの発生した成形品の個数で判定。

表中にはクラックの発生した成形品個数を示す。

（発朋の効果） 本発明に従うと従来技術では得ることの出来なかった高
度の耐熱性及び可撓性を有するエポキシ樹脂組成物を得
ることができるので、半田づけ時の急激な温度変化によ
る熱ストレスを受けたときの半田耐熱性、耐熱衝撃性に
非常に優れることから、電子部品、電気部品の封止用、
被覆用、絶縁用等にもちいた場合、特に表面実装パッケ
ージに搭載された高集積大型チップＩＣ等の信頼性が高
度に要求される用途には好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）下記式（Ｉ）で示される構造の多官能エポ
   キシ樹脂とオルガノポリシロキサンとを反応してなるラ
   ンダム共重合シリコーン変性多官能エポキシ樹脂を総エ
   ポキシ樹脂量に対して５０〜１００重量％含むエポキシ
   樹脂 ▲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▼・・・（Ａ）▲数式
   、化学式、表等があります▼（Ｂ） （ｎは０〜１０の整数であり、Ｘは（Ａ）が２に対して
   （Ｂ）が０〜１の割合で存在す るランダム共重合物の混合物） （Ｂ）下記式（ＩＩ）で示される構造のパラキシレン変
   性硬化剤を５０〜１００重量％含む硬化剤▲数式、化学
   式、表等があります▼・・・（ＩＩ） （Ｃ）無機充填材 （Ｄ）硬化促進剤 を必須成分とする半導体封止用の樹脂組成物。