JPH0420558A - 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、半導体封止用エポキシ樹脂に関するものであ
る。さらに詳しくは、熱可塑性樹脂を含有したシリコー
ンゴムを配合し、硬化物の耐熱性、耐湿性を損なわずに
耐冷熱衝撃性を向上させ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。

〔従来の技術〕

ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体装置においては、その半導体
素子をシリコーン樹脂、エポキシ樹脂などによって封止
する樹脂封止法が広く採用されている。これらの封止樹
脂の中でも、特に、ノボラック型エポキシ樹脂とフェノ
ールノボラック樹脂とを組合わせたエポキシ樹脂組成物
（例えば特開昭６３−７７９３０号公報に開示された組
成物）は、封止後の耐湿性を効果的かつ良好に保持でき
るとともに、比較的安価であることとも相俟って汎用さ
れている。

しかし、このエポキシ樹脂組成物により大容量の半導体
素子を封止した場合には、硬化時の収縮によるストレス
または内部素子とエポキシ樹脂との膨張係数の差によっ
て生じるストレスなどにより、素子のボンディングワイ
ヤが変形したり、断線、素子パッシベーションのクラッ
クなどが発生したりしやすいという問題がある。そこで
これらのストレスを低減せしめるために、シリコーンゴ
ムおよびポリスチレン系ブロック共重合体を添加し、発
生する熱応力を低減せしめる方法（特開昭６３−２４８
８２０号）が検討されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、シリコーンゴムによる可撓化は、シリコ
ーンゴムとエポキシ樹脂マトリックスとの相溶性が低い
ため、十分に接着せず、機械強度が低下し、樹脂封止素
子のアセンブリ工程でパッケージクラックにつながる可
能性がある。また、冷熱衝撃で発生する熱応力を十分に
低減できない可能性がある。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもの
であり、シリコーンゴムによる可撓化によっても、機械
強度を殆ど低下させず、冷熱衝撃で発生する熱応力を十
分に低減できる硬化物を与える半導体封止用エポキシ樹
脂組成物をうることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕 すなわち、本発明は、 （Ａ）一分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキ
シ樹脂、 （Ｂ）エポキシ樹脂の硬化剤、および （Ｃ）熱可塑性樹脂を含有したシリコーンゴム、からな
るエポキシ樹脂組成物であって、該（Ｃ）成分のうち、
熱可塑性樹脂（ａ）とシリコーンゴム（ｂ）の配合比が
、重量比で（ａ）／　（ｂ）＝　０．０５〜１．０の範
囲であるようにして、機械的強度を低下させずに応力を
低減できる、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供す
るものである。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物使用するエポ
キシ樹脂としては、一分子中に２個以上のエポキシ基を
有するエポキシ樹脂を使用する。

これに適当なエポキシ樹脂の具体例としては、例えばノ
ボラック系エポキシ樹脂、トリス（ヒドロキシフェニル
）メタンのトリグリシジルエーテル、ビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂、脂環式系エポキシ樹脂など種々のタイ
プのエポキシ樹脂があげられる。これらの中でも、ノボ
ラック系エポキシ樹脂やトリス（ヒドロキシフェニル）
メタンのトリグリシジルエーテルは高温特性に優れてい
るので、とくに好ましい。これらは単独で用いてもよく
、２種以上を併用してもよい。

さらに、前記の具体例としてあげたエポキシ樹脂ととも
に、必要に応じて臭素化ノボラック系エポキシ樹脂、臭
素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などのハロゲン化
エポキシ樹脂を併用してもよい、この場合、ハロゲン化
エポキシ樹脂の使用割合は、エポキシ樹脂成分中５０％
以下であるのが好ましい。

Ｂ　エポキシ　　の　　剤 本発明に用いられる（Ｂ）成分であるエポキシ樹脂の硬
化剤としては、従来慣用されている公知のものでよく、
例えばフェノールノボラック型樹脂、クレゾールノボラ
ック型樹脂などのフェノール系硬化剤、メチルヘキサハ
イドロ無水フタル酸、メチルテトラハイドロ無水フタル
酸などの酸無水物系硬化剤、ジシアンジアミド、ジアミ
ノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンなど
のアミン系硬化剤などがあげられる。このうちフェノー
ル系硬化剤が耐湿性の点で好ましい。

硬化剤の配合量は、（Ａ）成分のエポキシ当量、硬化剤
（Ｂ）の種類などによっても異なるが、通常、（Ａ）成
分１００重量部に対して（Ｂ）１０〜１００重量部であ
るのが好ましい。

（ａ　　　　　　を　　したシリコーンゴム本発明に用
いられる（Ｃ）成分である熱可塑性樹脂含有シリコーン
ゴムにおいて、シリコーンゴムは、例えば有機ポリシロ
キサン構造を主成分とする架橋物で、平均粒径１００μ
−以下の粉体、分散物あるいはゲル状物を用いることが
できる。

また、熱可塑性樹脂としては、スチレン、メチルメタク
リレート、グリシジルメタクリレート、アクリル酸メチ
ル、ヒドロキシエチルメタクリレートなどの単独重合物
、あるいは、２種以上の共重合物、ポリエーテルスルホ
ン、ポリエーテルイミド、ポリサルホン、ポリフェニレ
ンオキサイドなどのエンジニアリングプラスチックスが
あげられ、単独あるいは２種以上混合して用いることが
できる。

なお、熱可塑性樹脂とともに、カップリング剤を併用し
てもよく、カップリング剤としては、シラン系カップリ
ング剤、チタネート系カップリング剤などがあげられる
。カップリング剤の添加量は、シリコーンゴム成分に対
し、１０％以下であることが好ましい。

前記シリコーンゴムへ熱可塑性樹脂を含有させる方法の
一例としては、例えばシリコーンゴム粉体あるいはゲル
状物に、スチレンなどのビニルモノマーおよび／または
グリシジルメタクリレートなどのアクリルモノマーを含
浸し、その場（ｉｎｓｉｔｕ）重合する方法や、熱可塑
性樹脂をシクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、アセ
トン、トルエンなどの有機溶剤に溶解し、シリコーンゴ
ムに含浸させた後、減圧下で有機溶剤を除去する方法、
熱可塑性樹脂粉末を反応性ポリシロキサン中に分散させ
、室温あるいは加熱してシリコーンゴムを得る方法など
があげられる。

なお、その場（ｉｎ　５ｉｔｕ）重合法では、ジビニル
ベンゼン、エチレングリコールジメタクリレートなどの
架橋剤、ベンゾインエチルエーテルなどの光重合開始剤
、過酸化ベンゾイルなど過酸化物を、重合性モノマーに
対して１０重量％以下で添加することができる。

熱可塑性樹脂（ａ）とシリコーンゴム（ｂ）の配合比は
、重量比で（ａ）／　（ｂ）＝　０．０５〜１．０　＋
好ましくは０．１５〜０．７０の範囲である。０．０５
未満では、エポキシ樹脂との接着力を十分改良すること
ができず、また、シリコーンゴムの補強効果が得られな
い、１．０を超えるとシリコーンゴムが硬くなりすぎて
、熱応力を低減することができなくなる。

エポキシ樹脂（Ａ）と熱可塑性樹脂を含有したシリコー
ンゴム（Ｃ）との配合割合は、重量で、（Ａ）；（Ｃ）
−１００＋　５〜５０、好ましくは１ｏｏ：１０〜４０
、さらに好ましくは１ｏｏ：１５〜３０である。

さらに本発明の組成物には、必要に応じて結晶性シリカ
粉、溶融シリカ粉、アルミナ粉、石英ガラス粉、ガラス
繊維などの無機充填剤を組成物中５０〜８５重量％の範
囲で、イミダゾール系化合物、第３級アミン類、リン系
化合物などの硬化促進剤、カーボンブラックなどの着色
剤、カルナバワックス、合成ワックスなどの離型剤、三
酸化アンチモンなどの難燃助剤、γ−グリシドキシプロ
ビルトリメトキシシランなどのカップリング剤などの成
分などを、組成物中での含有量が全体で１０％を超えな
い範囲でそれぞれに添加してもよい 本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前記の成
分を例えば、ローラー、ニーダミキサーエクストルーダ
、ヘンシェルミキサー〔（株）三片三池製作所製〕など
、−船釣に使用されている公知の混合装置を用いて混合
することにより容易に調製しうる。

〔作用〕

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、熱可塑性
樹脂を含有したシリコーンゴムを配合したものであり、
エポキシ樹脂マトリックスとシリコーンゴムの接着力を
熱可塑性樹脂で改良し、さらに、熱可塑性樹脂によりシ
リコーンゴムを補強しているので高い耐冷熱衝撃性を付
与できたものである。

〔実施例〕

次に本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を、実施
例および比較例によってさらに詳細に説明する。

１１月１ 第１表に示す配合・組成によって熱可塑性樹脂含有シリ
コーンゴムを調製した。

第 表 （表中単位は部） ［注］１）トーレシリコーン（株）製 ２）　　　　　　Ｈ ３）　　　　　　ｎ ４）信越化学工業（株）製 ５）公知の方法で乳化重合より調製し、水を除去しパウ
ダーを得た。

６）　ＩＣＩジャパン（株）製５００３Ｐ７）日本化工
（株）製ＥＰＰＮ５０１　（エポキシ当量１６０〜１７
０） 第１表中製造例番号Ａ〜Ｃは５Ｅ１８８０または５Ｅ１
８８１を１００℃、４０分加熱し、ゲル状シリコーンを
得、その後ベンゾインエーテルを溶解させた、熱可塑性
樹脂成分となる単量体混合物を第１表の割合で、２５℃
、１２時間で含浸させ、紫外線によりその場（ｉｎ　５
ｉｔｕ）重合し、熱可塑性樹脂含有シリコーンゴムを得
た。

製造側番号りはシリコーンゴム粉末に、ベンゾインエチ
ルエーテルを溶解させた第１表の単量体混合物を２５℃
、１２時間で含浸させ、紫外線によりその場（ｉｎ　５
ｉｔｕ）重合し、熱可塑性樹脂含有シリコーンゴムを得
た。製造側番号Ｅは、液状シリコーンＫＥ１０８中にポ
リスチレンパウダーを均一分散させたものを、１２０℃
に加熱したＥＰＰＮ５０１［日本化工（株）製エポキシ
樹脂〕中に均一分散させ、熱可塑性樹脂含有シリコーン
ゴムを得た。この時、液状シリコーンＫＥ１０８は１２
０℃、１時間でエポキシ樹脂を撹拌しながら硬化させた
。製造側番号Ｆは５Ｅ１８８０を１００℃、４０分加熱
し、ゲル状シリコーンを得、有機溶剤に溶解させたポリ
エーテルスルホンを２５℃、１２時間で含浸し、１５０
℃、減圧下１０時間で有機溶剤を除去し、熱可塑性樹脂
含有シリコーンゴムを得た。

Ｌ艷ｌ童贋１ 第２表に示す配合・組成で熱可塑性樹脂含有シリコーン
ゴムを調製した。調製方法は、製造例１のＡ〜Ｃの方法
に準じた。

第 つ 表 く表中単位は部） 第３表に示す組成・配合割合でエポキシ樹脂、硬化剤、
熱可塑性樹脂含有シリコーンゴム、無機充填剤、硬化促
進剤およびその他の成分を調製し、７０〜１１０℃の熱
ロールにより、４〜７ｍ１ｎ間混練したのち、粉砕し、
プレス装置を用いて直径４５１、高さ３５１１１１１１
のタブレットにその嵩密度が１５〜１．８となるように
して成形した。

得られたタブレットを用いて、プランジャー圧力８０　
ｋｙ／　ｃｍ２、金型温度１７５±５℃、成形時間９０
秒の条件でトランスファー成形し、各種信頼性評価用モ
ニターチップおよび各種評価用試片を作製した。

次にこの各種信頼性評価用モニターチップおよび各種評
価用試片に１７５℃、８時間の後硬化を施した。

次に得られた各種評価用試片を用いて曲げ弾性率、曲げ
強度、線膨張係数およびガラス転移温度を測定した。結
果を第４表に示す。

さらに、前記のように処理された各種信頼性評価用モニ
ターチップを用いて、耐熱信頼性試験、耐湿信頼性試験
および耐冷熱衝撃試験を下記の方法で行った。結果を第
５表に示す。

（耐熱信頼性試験） モニターチップを空気中、２５０℃の条件下に放置し、
モニターチップに不良が発生するまでの時間を測定する
。

（耐湿信頼性試験） モニターチップ２０個をＰ　ＣＴ　（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
Ｃｏｏｋｅｒ　Ｔｅ５ｔ）　１３０℃、２．７気圧の条
件で、１０００時間放置したのち、不良モニターチップ
の個数によって評価する。

（耐冷熱衝撃試験） モニターチップ２０個を用い、−６５℃で３０分間と１
５０℃で３０分間とを１サイクルとし、２００サイクル
のちの不良モニターチップの個数によって評価する。

前記第４表に示す結果から判るように、本発明の半導体
封止用エポキシ樹脂組成物を用いた場合には、樹脂自体
の曲げ強度、耐熱性および線膨張係数などの基本的特性
を損なうことなしに、曲げ弾性率を低下させることがで
きる。しかも第５表に示す結果から判るように、本発明
の樹脂組成物で樹脂封止した素子は、耐熱性、耐湿性お
よび耐冷熱衝撃性についても非常に優れた特性を有する
ものである。

〔発明の効果〕

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、熱可塑性
樹脂含有シリコーンが含まれているため、耐熱性、耐湿
性を損なうことなしに優れた耐冷熱衝撃性を有し、ＩＣ
，ＬＳＩなどの半導体封止樹脂として好適に使用できる
という効果を奏する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ａ）一分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキ
   シ樹脂、 （Ｂ）エポキシ樹脂の硬化剤、および （Ｃ）熱可塑性樹脂を含有したシリコーンゴム、からな
   るエポキシ樹脂組成物であって、 （Ｃ）成分のうち、熱可塑性樹脂（ａ）とシリコーンゴ
   ム（ｂ）の配合比が、重量比で（ａ）／（ｂ）＝０．０
   ５〜１．０の範囲であることを特徴とする、半導体封止
   用エポキシ樹脂組成物。