JPH0480225A - 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
クラッ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ックの発
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てあり、また、ハ１ノの増
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、高温保管時
の不良等が生じる。

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
樹脂との共重合体（特開昭６３−２３８１２３号公報）
を配合することが提案されているが、このものても、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しることがわかった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記の欠点を解決し、耐熱衝撃性、耐半田クラ
ック性に借れ、機械特性を低下させることなく、しかも
成形性、高温保管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１ 本発明を構成するＳｉ−Ｈ基含有オルガノポリシロキサ
ン変性多官能エポキシ樹脂は、下記式（但し、式中Ｒ１
は多官能エポキシ樹脂、Ｒ７は炭素数１〜３のアルキル
基あるいはフェニル基で、１、　　ｍおよびｎは（ｌ＋
ｍ十〇）が１５から２００、ｍが０、〜２０、ｎが２〜
５０を満たすものである。　） の構造を有するものである。Ｒ１の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、フェノールノボラック系エポキシ樹脂、脂環族系エ
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、
等種々のタイプの多官能エポキシ樹脂があげられるが、
必ずしも種類の構造のみに限定されるものではなく、二
種もしくはそれ以上の混合物として構成してもよい。

これらの多官能エポキシ樹脂の中でもエポキシ当量１５
０−２５０、軟化点６０〜１３０°ＣでＮａＣ１−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
。Ｒ７はメチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イ
ソプロピル基、フェニル基等があげられ、一種の構造に
限定されるものではないが低応力化のためにはメチル基
が好ましい。

１、ｍ、　　ｎは、　（］　＋ｍ　＋　ｎ　）が１５−
２００、好ましくは３０〜１００であり、ｍがＯ〜２０
、好ましくは０−１０．ｎが２〜５０、好ましくは４〜
３０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、海島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
成上の問題等の諸問題が生じ、本発明の目的を達成する
ことが出来ない。さらにこのＳｉ−Ｈ基を有するオルガ
ノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹脂に付加せしめ
るアルケニル基含有低分子量エポキシ化合物とアルケニ
ル基含有低分子量フェノール化合物は、アルケニル基含
有低分子量エポキシ化合物のモル数（ａ）とアルケニル
基含有低分子量フェノール化合物のモル数（ｂ）の比が
（ａ）／（ｂ）＝０．１〜１０、好ましくは０．　６か
ら１５の範囲でであることが必要であり、かつ式（１）
のＳｉ−Ｈ基含有オルガノポリシロキサン変性エポキシ
樹脂中のＳｉ−Ｈ基のモル数に対してアルケニル基含有
低分子量エポキシ化合物とアルケニル基含有低分子量フ
ェノール化合物のアルケニル基のモル数の合計が４モル
％以上となるように付加せしめることが必要である。こ
れらの範囲を越える場合は、成形時のシリコーン成分の
しみだしや高温保管時の不良の原因となる。これらのア
ルケニル基含有低分子量エポキシ化合物とアルケニル基
含有低分子量フェノール化合物は、公知の白金系触媒に
よるハイドロシリル化反応により上記のＳｉ−Ｈ基含有
オルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹脂に導入
することが出来る。具体的には、アルケニル基含有低分
子量エポキシ化合物としては、アリルグリシジルエーテ
ル、アリルフェニルグリシジルエーテル、アリルビスフ
エノルＡエポキシ等があげられ、アルケニル基含有低分
子量フェノール化合物としては２−アリルフェノール、
オイゲノール、アリルビスフェノールＡ等があげられる
。

次に本発明を構成する多官能エポキシ樹脂としては、例
えば、クレゾールノボラック系エポキシ樹脂、含有フェ
ノールノボラック系エポキシ樹脂脂環族系エポキシ樹脂
、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、等種々のタ
イプの多官能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１５０〜２５０、軟化点６０〜１３０℃でＮａ＋、
ＣＩ−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、クレシルノボラック、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（、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〜］２０°ＣでＮａ”、ＣＩ−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、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、これらは星独または２種以上混合して使用
される。

本発明の組成物には、この他必要に応して各種の添加剤
、例えば天然ワックス類、合成ワックス類等の離型剤、
ヘキサブロモベンゼン、デカブロムビフェニルエーテル
、三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。

［作用］ 本発明においては、オルガノポリシロキサン成分に導入
されたエポキシ基とフェノール基が分散性を改良すると
ともに海島構造におけるドメインとマトリックスとの界
面を改良し、さらに硬化過程において凝集したシリコー
ンドメイン中で上証の導入されたエポキシ基とフェノー
ル基の反応によりドメイン内部に架橋構造をもたせるこ
とでシリコーン成分の成形物表面へのしみだしゃ、高温
保管時の不良を防ぐ等といった効果が発現される。

［実施例］ （参考例　（１）） 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。

１リツトルの四つロフラスコに下記式（Ａ）で示される
オルガノシロキサン成分含有率が１６゜７重量％のＳｉ
−Ｈ基を含有するオルガノポリシロキサン変性エポキシ
樹脂（Ｓｉ−Ｅｐと略す）１２０ｇとトルエン４４０ｇ
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時間の共沸脱水を行った後、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を加え、第１表に示される量のアリルグリシ
ジルエーテル（ＡＧＥと略す）と２−アリルフェノール
（２−ＡＰと略す）を滴下し３時間反応させる。次いで
溶剤を減圧下にて留去することによリオルガノボリシロ
キサン変性多官能エポキシ樹脂を得た。

（参考例　（２）〜（６）） Ｓｉ−Ｅｐを下記式（Ｂ）〜（Ｆ）にかえ、ＡＧＥ、２
−ＡＰを第１表に示される量に変更し、参考例（１）と
同様の操作により、それぞれオルガノボッシロキサン変
性多官能エポキシ樹脂を得た。

（注） 式中Ｒはオルンクレゾールノボラック糸エポキシ樹脂で
ある。

第１表 実施例 〔 １〜４］ 参考例（１）〜（４）に基づき合成されたオルガノポリ
シロキサン変性多官能エポキシ樹脂７０重量部とタレゾ
ールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２００、軟
化点６２℃）３０重量部、フェノールノボラック樹脂（
ＯＨ当量１０５、軟化点１００℃）４０重量部、臭素化
フェノールノボラックエポキシ樹脂（臭素含有率３０重
量％、エポキシ当量２８０、軟化点７１℃）１０重量部
、溶融シリカ５３０重量部、三酸化アンチモン２０重量
部、シランカップリング剤３重置部、　トリフェニルホ
スフィン４重量部、カルナバワックス５重量部、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°Ｃ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用エポキシ樹脂組成物４種を製造し
た。

比較例　［１〜２］ 参考例（５）、　（６）に基づき合成されたオルガノポ
リシロキサン変性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（成形条件二金型温度１７５°Ｃ１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、パッケージの捺印性、耐熱衝撃性、耐半
田性、機械的強度等を、　（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 Ｅ　Ｍ　Ｍ−Ｔ規格に準じた金型な使用し、成形温度１
７５℃、成形圧カフ　０　Ｋｇ／ｃｍノで測定した。

（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°Ｃ１成形圧カフ　０　Ｋｇ／ｃｍ７、
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 金型酋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　　、１０
００〜２０００のものを　△　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　○　、はがれるものを　×その中間
を　△　として表した。

（力）機械的強度（曲げ弾性率、曲げ強度）Ｊ　Ｉ　Ｓ
−に６９１１に準じて成形温度１７５℃、成形圧カフ　
０　Ｋｇ／ｃｍノ、成形時間２分で成形し１７５°Ｃ１
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°Ｃ２成形圧カフ　０　Ｋｇ／ｃｍノ、
成形時間２分で成形し１７５℃、８時間の後硬化した後
、−６５℃Ｘ１５分、　１５０℃×１５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）耐半田性 成形温度１７５°Ｃ１成形圧カフ　０　Ｋｇ／ｃｍン、
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、２６
０°Ｃの半田浴に１０秒間浸漬し、樹脂クラック発生率
を測定した。

（コ）高温保管特性 １００ｍｍＸ　１０ｍｍＸ４ｍｍの試験片の２００℃、
　１０００時間保管したときの重量減少率（％）を測定
した。

〔発明の効果〕

本発明は、Ｓｉ−Ｈ基を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にアルケニル基含有エポキシ化
合物とアルケニル基含有フェノール化合物を付加させた
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、 高温保管性に優れる半導体封土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）下記式（ I ）で示されるＳｉ−Ｈ基含有
   オルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼…（ I ） （但し、式中Ｒ＿１は多官能エポキシ樹脂、Ｒ＿２は炭
   素数１〜３のアルキル基あるいはフェニル基で、ｌ、ｍ
   およびｎは（ｌ＋ｍ＋ｎ）が１５から２００でありｍが
   ０〜２０、ｎが２〜５０を満たすものである。）のＳｉ
   −Ｈ基にアルケニル基を含有する低分子量エポキシ化合
   物とアルケニル基を含有する低分子量フェノール化合物
   を、アルケニル基含有低分子量エポキシ化合物のモル数
   （ａ）とアルケニル基含有低分子量フェノール化合物の
   モル数（ｂ）が（ａ）／（ｂ）＝０．１〜１０の比で、
   かつ式（ I ）で示されるＳｉ−Ｈ基含有オルガノポリ
   シロキサン変性エポキシ樹脂中のＳｉ−Ｈ基のモル数に
   対してアルケニル基含有低分子量エポキシ化合物とアル
   ケニル基含有低分子量フェノール化合物のアルケニル基
   のモル数の合計が４モル％以上となるように付加反応せ
   しめたオルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹脂 （Ｂ）多官能エポキシ化合物 （Ｃ）フェノールノボラック系硬化剤 （Ｄ）硬化促進剤 （Ｅ）無機質充填剤 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。