JPH0415252A - 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、新規な半導体封止用樹脂組成物に関し、さら
に詳しく言うと、たとえば電気・電子分野に好適に使用
することのできる半導体封止用樹脂組成物に関する。

［従来技術および発明か解決しようとする課題］従来、
半導体素子を外部のほこりや湿気等から遮蔽するため、
各種の封止剤か使用されている。

代表的な封止剤として、セラミックと樹脂とを挙げるこ
とかできるか１価格の点て樹脂か主流となっている。ま
た、−数的な樹脂封止剤としては、熱硬化型の封止剤か
用いられている。

しかしなから、たとえば、トランジスターやＩＣ等の半
導体装置の封止材料として、多く使用されている熱硬化
樹脂は、成形時間か長い、長時間のボストキュアか必要
である１歩留まりか悪いなどの種々の問題点かある。

また近年、ＰＰ５（ポリフェニレンスルフィト）樹脂で
封止する例もあるか、クラックの発生や耐湿性に劣る等
の問題点かある。

本発明は前記の事情に基づいてなされたものである。

本発明の目的は、ポリエーテル系共重合体に特定量の無
機質充填剤を配合した樹脂組成物を半導体の封止材料と
して使用することにより、十分なはんだ耐熱性を有し、
高流動性で、耐クラツク性や耐湿＠頼性に優れた半導体
封止用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］ 前記目的を達成するための、本発明の構成は、次式（Ｉ
） Ｎ （Ｉ） て表される繰り返し単位および次式（■）：（■） て表される繰り返し単位からなり、前記式（Ｉ）て表さ
れる繰り返し単位の含有割合［セル比。

（Ｉ）／（（Ｉ）＋　（ＩＩ））　］て０．１５〜０．
４であるとともに、温度４００℃、剪断速度１，０００
秒−１における溶融粘度か１．０００ボイズ未満である
ポリエーテル系共重合体に対し、無機質充填剤をその含
有割合か１０〜８０重量％となるように配合してなるこ
とを特徴とする半導体封止用樹脂組成物である。

以下、詳細に説明する。

一ポリエーテル系共重合体− 本発明に用いられるポリエーテル系共重合体において重
要な点の一つは、前記ポリエーテル系共重合体か、 前記式（１）て表わされる繰り返し単位と前記式（ＩＩ
）て表わされる繰り返し単位とからなるとともに、前記
式（１）で表わされる繰り返し単位の含有割合かモル比
で０．１５〜０．４の範囲にあることである。

前記式（Ｉ）て表わされる繰り返し単位の組成比か０．
１５未満であると、ポリエーテル系共重合体のガラス転
移温度か低くなって耐熱性か低下したり、融点か高くな
って成形性の劣化を招いたりする。一方、０．４を超え
ると、ポリエーテル系共重合体の結晶性か失われて、耐
熱性、耐溶剤性か低下する。

また２本発明におけるポリエーテル系共重合体において
は、温度４００°Ｃ，剪断速度１，０００抄Ｈにおける
溶融粘度か１．０００ボイズ未満であることか重要であ
る。

この溶融粘度か１．０００ボイズを超えると封止剤成形
時に、たとえば、ＩＣ回路内の断線の危険性かある。

本発明に用いられるポリエーテル系共重合体は、高流動
性でしかもはんだの溶融温度に十分に耐える耐熱性を有
し、したかって、たとえば、電気・電子分野、トランジ
スター・ＩＣ’＄の半導体刺止用の基材樹脂として好適
である。

このポリエーテル系共重合体は以下のようにして製造す
ることかてきる。

一ポリエーテル系共重合体の製造方法−ポリエーテル系
共重合体は、特定使用比率でジハロゲノベンゾニトリル
と４，４゛−ビフェノール、ならびにアルカリ金属化合
物とを中性極性溶媒の存在下に反応させた後、反応生成
物と特定量の４．４°−ジハロゲノベンゾフェノンとの
共重合反応を行なうことにより、製造することかてきる
。

使用に供される前記ジハロゲノベンゾニトリルの具体例
としては、たとえば、次式； （たたし、式中、Ｘはハロゲン原子である。）で表わさ
れる２、６−ジハロゲノベンゾニトリルや、次式； （たたし、式中、Ｘは前記と同じ意味である。）て表わ
される２、４−ジハロゲノベンゾニトリルなどが挙げら
れる。

これらの中でも、好ましいのは２．６−ジクロロベンゾ
ニトリル、２，６−ジフルオロベンゾニトリル、２．４
−ジクロロベンゾニトリル、２゜４−ジフルオロベンゾ
ニトリルてあり、特に好ましいのは２．６−ジクロロベ
ンゾニトリルである。

前記ジハロゲノベンゾニトリルと次式；て表わされる４
、４°−ビフェノールとをアルカリ金属化合物および中
性極性溶媒の存在下で反応させる。

使用に供される前記アルカリ金属化合物は、前記４，４
°−ビフェノールをアルカリ金属塩にすることのてきる
ものてあればよく、特に制限はないか、好ましいのはア
ルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩である。

前記アルカリ金属炭酸塩としては、たとえば炭酸リチウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルどジウム、
炭酸セシウムなどが挙げられる。

これらの中でも、好ましいのは炭酸ナトリウム、炭酸カ
リウムである。

前記アルカリ金属炭酸水素塩としては、たとえば炭酸水
素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、
炭酸水素ルビジウム、炭酸水素セシウムなどが挙げられ
る。

これらの中でも、好ましいのは炭酸水漏ナトリウム、炭
酸水素カリウムであるや 上記各種のアルカリ金属化合物の中ても、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウムを特に好適に使用することかてきる。

前記中性極性溶媒としては、たとえばＮ、Ｎジメチルホ
ルムアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ、Ｎ−
ジメチルアセトアミド、Ｎ。

Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ、Ｎ−シブロピルアセト
アミト、Ｎ、Ｎ−ジメチル安息香酸アミド、Ｎ−メチル
−２−ピロリドン、Ｎ−エチル−２−ピロリドン、Ｎ−
イソプロピル−２−ピロリドン、Ｎ−イソブチル−２−
ピロリドン、Ｎ−ｎ−プロピル−２−ピロリドン、Ｎ−
ｎ−ブチル−２−ピロリドン、Ｎ−シクロヘキシル２−
ピロリドン、Ｎ−メチル−３−メチル−２ピロリドン、
Ｎ−エチル−３−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−メチル
−３，４，５−トリメチル−２−ピロリドン、Ｎ−メチ
ル−２−ピペリドン、Ｎ−エチル−２−どベリトン、Ｎ
−イソプロピル−２−ピペリトン、Ｎ−メチル−６−メ
チル−２−ピペリトン、Ｎ−メチル−３−エチルピペリ
ドン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、
１−メチル−１−オキソスルホラン　ｌ−エチル−１−
オキソスルホラン、ｌ−フェニル−１−オキソスルホラ
ン、シメチルイミタゾリシノン、ジフェニルスルホンな
どが挙げられる。

ポリエーテル系共重合体の製造方法の一例としでは、前
記アルカリ金属化合５ｉ＠および前記中性極性溶媒の存
在下での前記ジハロゲノベンゾニトリルと前記４，４゛
−どフェノールとの反応を行なって得られる反応生成物
と前記４，４“−ジハロゲノベンゾフェノンとを反応さ
せる。

使用に供される前記４，４′−ジハロゲノベンゾフェノ
ンは、次式 （たたし、Ｘは前記と同し意味である。）て表わされる
化合物であり、本発明の方法においては、４．４’　−
ジフルオロベンゾフェノン、４．４′−ジクロロベンゾ
フェノンを特に好適に使用することかできる。

前記ジハロゲノベンゾニトリルと前記４，４゛−ビフェ
ノールと前記アルカリ金属化合物との使用割合は、前記
４，４゛−ビフェノールに対するモル比て、前記ジハロ
ゲノベンゾニトリルか、通常、０．１５〜０．３５、好
ましくは０．２０〜０．３０の割合てあり、前記アルカ
リ金属化合物か、通常、１．０３〜２．５Ｇ、好ましく
は１．０５〜１．２５の割合である。

前記中性極性溶媒の使用量については、特に制限はない
か、通常、前記ジハロゲノベンゾニトリルと、前記４，
４′−ビフェノールと、前記アルカリ金属化合物との合
計１００重量部当り、　２００〜２．０００重量部の範
囲で選ばれる。

ポリエーテル系共重合体を得るには、たとえば、前記中
性極性溶媒中に、前記ジハロゲノベンゾニトリルと、前
記４．４°〜ビフエノールと。

前記アルカリ金属化合物とを、同時に添加してＲｒｌ　
記ジハロゲノベンゾニトリルと前記４，４′ビフエノー
ルの反応を行なわせた後、さらに前記４．４°　−ジハ
ロゲノベンゾフェノンを添加し、通常は　１５０〜３８
０℃、好ましくは１８０〜コ３０’Ｃの範囲の温度にお
いて一連の反応を行なわせる。反応温度か　１５０℃未
満ては１反応速度か遅すぎて実用的てはないし、　３８
０℃を超えると、副反応を招くことかある。

また、この一連の反応の反応時間は、通常、０．１〜１
０時間であり、好ましくは１時間〜５時間である。

反応の終了後、得られるポリエーテル系共重合体を含有
する中性極性溶媒溶液から、公知の方法に従って、ポリ
エーテル系共重合体を分離、精製することにより、ポリ
エーテル系共重合体を得ることかてきる。

また、本発明に用いられるポリエーテル系共重合体は、
中性極性溶媒溶液中にジハロゲノベンゾニトリルとビフ
ェノールとアルカリ金属塩とジハロゲノベンゾフェノン
とを同時に添加することにより得ることもてきる。

得られたポリエーテル系共重合体は、温度４００℃、剪
断速度１，００Ｑｉｌｊ−’における溶融粘度か１．０
００ボイズ以ドてあり、結晶融点は、　３２０〜４００
℃である。

一無機質充填剤 本発明の半導体封止用樹脂組成物は、前記ポリエーテル
系共重合体と無機質充填剤とを含有する。

ポリエーテル系共重合体に配合される前記無機質充填剤
としては、たとえば、炭酸カルシウム、二酸化ケイＸ（
溶融シリカ、結晶性シリカ）、アルミナ、タルク等か挙
げられる。

これらの無機質充填剤は、一種単独て使用してもよいし
、あるいは二種以上を併用してもよい。

前記無機質充填剤は、その粒径か５ｇｍ以下であれば良
いか、好ましくはより細かいものを用いる。

無機質充填剤の種類、粒径は１Ｍ止する半導体の種類に
応して適宜に選択すればよい。

配合される前記無機質充填剤は、その表面に適当な処理
剤か施されていてもかまわない。

本発明において、前記ポリエーテル系共重合体に対する
前記無機質充填剤の配合割合か、　Ｉｎ〜８０重シ％、
好ましくは２０〜５５重Ｉ％であることか重要である。

前記無機質充填剤の配合割合か１０歌量χ未満であると
、得られるポリエーテル系共重合体組ＩＩｔ物の熱膨張
係数か大きく、熱伝導率か小さいため温度ショックによ
るクラックか発生することかある。

また、配合割合か８０重量％を超える場合、混練か困難
になり均一な混合を達成することかできないし、得られ
るポリエーテル系共重合体組成物の流動性か不良となる
。

ポリエーテル系共重合体に無機質充填剤を添加すること
によって、得られるボッエーテル系共重合体組成物の、
その熱伝導率の増加と、線１１畳係数の減少か可能とな
る。

一封大成形方法一 本発明の半導体封止用樹脂組成物は、前記ポリエーテル
系共重合体に前記無機質充填剤を配合し、Ｒ諌すること
により得ることかできる。

たとえば、上述したポリエーテル系共重合体の製造方法
により得られたポリエーテル系共重合体パウダーに無機
質充填剤を所定量混合し、ブレンドした後、押出機にて
ベレット化を行う。

半導体の封止は、ポリエーテル系共重合体のベレフトを
成形機に供給すると共に、予め形成した電子部品を金型
内に設置し、この金型内にポリエーテル系共重合体を射
出成形することにより行なうことかできる。

封入成形は、樹脂温度か３５０〜４５０℃、金型温度か
１５０〜２５０℃で行う。

このようにして得られた半導体封止用樹脂組成物は、高
流動性て、しかもはんだ耐熱性を有し、熱伝導率の大き
い、線膨張係数の低い、耐熱性、耐クラック性、耐湿信
頼性に優れた半導体封止用樹脂組成物であり、電気・電
子分野に好適に用いることかできる。

［実施例］ 次に、この発明の実施例を示し、この発明についてさら
に具体的に説明する。

（実施例１） トルエンを満たしたディーンスタルクトラップ、攪拌装
置およびアルゴンガス吹込管を備えた内容積２００文の
反応器に、２．６−シクロロヘンゾニトリル１，５４８
　ｇ、（９モル１４．４ヒフエノール５，５８０　　（
３０モル）、炭酸カリウム４．５６１　　（３３モル）
およびＮ−メチル−２−ピロリドン５０ＩＬを入れ、ア
ルゴンガスな吹込みなから、１時間かけて室温から　１
９５℃にまて昇温した。

昇温後、少量のトルエンを加えて生成する水を共沸によ
り除去した。

次いで、温度１９５℃にて３０分間かけて反応を行なっ
た後、４，４′−ジフルオロベンゾフェノン４．５８２
　ｇ　（２１モル）をＮ−メチル−２−ピロリドン７０
又に溶解した溶液を加えて、さらに４０分間かけて反応
を行なった。

反応終了後、生成物を粉砕し、水、メタノールの順に洗
浄を行なってから、乾燥させて、白色粉末状の共重合体
１０．０ｋｇ　（収率９８％）を得た。

この共重合体の特性についてＩＩ４定したところ、ガラ
ス転移温度か１７２°Ｃ１結晶融点か３６５℃、熱解開
始温度が５６０°Ｃ（空気中、５％重１減）てあった。

東洋精機製作所ＭｔＪのキャピロクラフを用いて、４０
０℃における剪断速度１，０００秒−１ての溶解粘度を
測定した。

この共重合体は下記の繰り返し単位を有するものである
。

（ＩＩ） （Ｉ）／（（Ｉ）＋（■））　　＝０．３このボッエー
テル系共重合体と東芝セラミック製の溶融シソ力（ＧＲ
−８０）とを、その含有率か５０重菫％になるようにブ
レンドし、温度１８０’Ｃにて二軸押出機（池貝鉄工社
製：ＰＣＭ−３０）により、押出成形し、ついてベレッ
ト化した。

この樹脂組成物をバレル温度３８５℃、金型温度１９５
℃にてＩＣ基板をインサートして射出成形した。

得られた半導体か封止された電子材料について、耐クラ
ック性、はんだ耐熱性、耐湿性を評価した。

■耐クラック性ｉｔ価 冷熱衝撃試験装置（Ｅ＆Ｍ社製）にて−７０〜＋２００
℃の範囲で冷熱サイクル５０回を行い、評価サンプル３
０個中のクラックの発生を測定した。

■はんだ耐熱性評価 タハイ輛製のはんだ付は性試験機にて上述の封止後の電
子材料を２８０°Ｃのはんだに３０秒間浸漬したか何等
変化はなかった。

■耐湿性評価 恒温恒湿槽（バーンイン処理装置、タハイ■製）にて８
５℃、９８％ＲＨの条件下にて１．２Ｖ（バイヤス）て
　５００時間経過後の素子３０個中の不良数を調べた。

これらの結果を第１表に示す。

（実施例２） 実施例１において、溶融シリカの配合量を、その含有割
合が２０重量％となるようにしたほかは、実施例１と同
様にした。

評価結果を第１表に示す。

（実施例３） 実施例１における共重合体製造時の原料仕込量を、２，
６−シクロロベンゾニトリル１，２９０　ｇ　（７，５
モル）、炭酸カリウム４，９７６　ｇ　（３６モル）。

４．４゛−ジフルオロベンゾフェノン４，９１０　ｇ　
（２２，５モル）に変更した他は、実施例１と同様にし
て、下記の構造単位からなる共重合体を得た。

（Ｉ） （ｎ） （１）／（（１）＋（ＩＩ））＝０．２５このポリエー
テル系共重合体のガラス転移温度は１７０℃、結晶融点
か３６２℃、熱分解開始温度か５５６℃であった。

このポリエーテル系共重合体に、前記溶融シリカをその
含有割合が５０重量％となるようにブレンドし、実施例
１と同様に評価した。

評価結果を第１表に示す。

（実施例４） 溶融シリカの配合量を、含有割合が２０重量％となるよ
うにしたほかは実施例３と同様にした。評価結果を第１
表に示す。

（実施例５） 溶融シリカの配合量を、含有割合か６５１７１７１％と
なるようにしたほかは実施例３と同様にした。

評価結果をｗ４１表に示す。

（比較例１） 実施例１て製造したボッエーテル系共重合体に、無機質
充填剤を添加することなく、実施例１と同様の評価をし
た。

評価結果を第１表に示す。

（比較例２） 実施例１て製造したポリエーテル系共重合体に、無機質
充填剤を、その含有割合か８５重量％となるように配合
したところ、押出成形を行うことかてきなかった。

第　　１ 表 ［発明の効果］ 本発明の半導体封止用樹脂組成物は、流動性に優れ、熱
伝導率か大きく、線膨張係数か低く、高＃熱性でしかも
耐クラツク、耐湿性に優れる。

本発明の半導体封止用樹脂組成物は、電気・電子分野に
好適に使用することかでき、たとえば、トランジスター
やＩＣ等の半導体封止材料に使用可能である。

この半導体封止用樹脂組成物を使用してトランジスター
やＩＣ？封止すると、その寿命を大幅に長期化すること
かできる。

手 続 補 正 書 平成３年 ７日 平成２年特許願第１１９０２５号 事件との関係　　特許出願人 住所　　　　東京都千代田区丸の白玉丁目１番１号名称
　　　　出光興産株式会社 代表者　　出光　紹介 特許出願人　　出光興産株式会社 代理人　　　　弁理士　福村直樹 ４、代理人 住所 東京都新宿区西新宿七丁目１８番２０号５、補正命令の
日付 ６、補正の対象 なし・自発　　　方　式　（へ 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ７、補正の内容 （１）明細Ｓの第６頁最下行に記載の式補正する。

（２）明細書の第１１頁第６行に記載のｒＯ，１ｓ〜０
．３５、」をｒＯ，ｌｓ〜０．４０、」に補正する。

（３）明細書の第１７頁第２行から：ｊｇ３行に記載の
「熱解開始温度か」を「熱分解開始温度か」に補正する
。

以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）次式（ I ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） で表される繰り返し単位および次式（II）；▲数式、化
   学式、表等があります▼（II） で表される繰り返し単位からなり、前記式（ I ）で表
   される繰り返し単位の含有割合［モル比；（ I ）／｛
   （ I ）＋（II）｝］で０．１５〜０．４であるととも
   に、温度４００℃、剪断速度１，０００秒＾−＾１にお
   ける溶融粘度が１，０００ポイズ未満であるポリエーテ
   ル系共重合体に対し、無機質充填剤をその含有割合が１
   ０〜８０重量％となるように配合してなることを特徴と
   する半導体封止用樹脂組成物。