JPH0577689B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

《産業上の利用分野》 本発明は、ガラス転移温度および機械性能を、
従来品に比較して低下させずに、低応力性，耐熱
衝撃性が改良された硬化物が得られる半導体封止
用エポキシ樹脂組成物に関する。 《従来の技術》 現在半導体素子を封止するエポキシ樹脂組成物
としてはオルソ・クレゾールノボラツクのエポキ
シ化物、フエノールノボラツク硬化剤、硬化促進
剤、無機充填剤を必須成分とする混練組成物が広
く用いられており、半導体産業の伸長に伴ないそ
の生産量が増大している。 然しながら半導体素子の高集積化，デバイスの
大型フラツト化、封止硬化物の薄肉化、基板への
搭載時の表面実装化等が進み、これに伴なう封止
成形材料に要求される性能も大幅に変化しつつあ
る。 即ち温度変化に伴なうIC基板、キヤリヤーフ
レームと硬化成形物との熱膨張係数の差に起因す
る応力の顕在化し、ICアルミ配線のスライド、
ボンデイング金線の断線、IC界面と封止硬化物
の剥離、封止硬化物のクラツク等の具体的問題が
生じている。 これ等問題に対処するための１つの手法として
封止樹脂硬化物の低応力化が挙げられ、単に硬化
物を低弾性率化するのみでは、同時にガラス転移
点（Tg）も低下し、従つて高温での熱膨張係数
が増大し、これに起因する応力が生じてしまい、
また同時に機械的強度も低下せざるを得ない。こ
れら低弾性率化（低応力化）と高Tg化という相
反する特性要求を両立化する手法として、エポキ
シ樹脂硬化物マトリツクス中に、ゴム状弾性微粒
子を均一分散させる謂ゆる樹脂のハイブリツド化
が提案され、広く採用されるに至つている。 具体的にはシリコンゴム粉末、エポキシ樹脂と
反応し得る官能基を有するオルガノポリシロキサ
ンオイルを、樹脂〜充填剤混練時に添加する方法
である。然しながら該方法は相溶性という見地か
ら粒子の均一分散性に難点があり自ずとその添加
量に限界が生じてしまい所望の高Tg且つ低弾性
率硬化体を得るには至つていない。またこの場合
オルガノポリシロキサンにより形成される謂ゆる
ドメイン粒径も非常に大となり、封止体にした場
合分離等を生じてしまい封止ICとしての種々の
難点が生じてしまう。 これら難点を改良する方法として、通常の硬化
性エポキシ樹脂および無機質充填剤からなる系に
芳香族系重合体とオルガノポリシロキサンとから
形成されるブロツク共重合体を添加する方法（特
公昭61−48544号公報，特開昭58−21417号公報）、
通常の硬化性エポキシ樹脂と硬化剤と無機充填剤
とを含有するエポキシ樹脂組成物に、アルケニル
基含有エポキシ樹脂とオルガノポリシロキサンと
の付加反応により得られる共重合体を配合する方
法（特開昭62−84147号公報）等の方法が提案さ
れてはいる。 然しながらこの様な組成物の場合は、使用され
るオルガノポリシロキサンの重合度は実質的に低
重合体にならざるを得ない。 即ち、高重合度ポリシロキサンを用いた場合、
１）芳香族系重合体またはアルケニル基含有エポ
キシ樹脂との相溶性が極端に悪く両者の完全なブ
ロツク共重合体反応は実質的に期待出来ず、未反
応オルガノポリシロキサンが混在してしまう。 従つてこれら組成物はロール混練時、成形時に
ブリード現象を生じ、ロール混練作業性、成形時
の型よごれ、成形体への捺印不良が生じる結果と
なる。２）組成物を構成するポリシロキサン〜芳
香族系重合体のブロツク共重合体と硬化性エポキ
シ樹脂との相溶性が悪く、成形に際して両樹脂の
金型微細部で流動時の分離が生じバリの発生量が
増大する。３）形成されるドメイン粒径が比較的
大きなものになり低応力効果を低減し、且つマト
リツクスである樹脂層との密着が悪く機械的強度
を低下させることになる等にの問題点を有してい
る。 また高重合度ポリシロキサンを用いた場合の上
記欠点を避ける目的で低重度ポリシロキサンを用
いると、１）相溶性が向上するため完全なブロツ
ク共重合体が得られるものの逆に形成されるドメ
インが小さくなり過ぎるためTg、機械的性能が
低下する。２）耐クラツク性が低下する、といつ
た目的達成のための致命的欠陥が生じる。 《発明が解決しようとする課題》 本発明は、上記従来技術の欠点を改良し、未反
応シロキサン化合物が少なく成形材料化に際して
の混練作業性に優れ、成形時のバリの発生、金型
汚れが少なく、高Tgで機械強度が大であり、且
つ低応力化された、捺印性を有する硬化封止体の
得られるエポキシ樹脂IC封止用成形材料組成物
を提供する目的で成された発明である。 《課題を解決するための手段》 本発明者等は上記目的を達成するために鋭意検
討を重ねた結果、部分的にアルケニル基を含有す
るフエノール系ノボラツクエポキシ樹脂に、重合
度の異なる２種以上の両末端ハイドロジエンオル
ガノポリシロキサンの混合物を白金触媒下に反応
せしめて得られるブロツク付加体と硬化剤である
フエノールノ系ボラツク、硬化促進剤および無機
充填剤を必須成分として構成される樹脂組成物が
目的達成のために有効であるとの知見を得、本発
明を成すに到つた。 即ち重合度の異なるポリシロサンを併用するこ
とにより、１）低重合度ハイドロジエンポリシロ
キサンとアルケニル基を含むエポキシ樹脂の完全
なブロツク体が得られこのものが相溶化剤の役目
を果すため高重合度ハイドロジエンポリシロキサ
ンのエポキシ樹脂との反応が完結し未反応物が無
くなり、２）硬化によつて形成されるドメイン粒
径の分布が広がり（高重合体の場合は低重合体の
場合よりドメインは大きくなる）、耐衝撃性効果、
低応力化効果が大となることを見い出し本発明に
到達した。 以下に本発明の詳細につき述べる。 本発明に用いられる部分的にアルケニル基を含
有するノボラツク系エポキシ樹脂は、ノボラツク
系エポキシ樹脂とアリルフエノールとの反応によ
り得られ、次式（）で表されるエポキシ樹脂で
あり、反応触媒としては第３級アミンおよびその
誘導体、シクロアミジン系誘導体等が用いられ
る。

【化】 〔但し式中R₁は水素原子又はアルキル基を、
ｎ，ｍは１以上の整数をそれぞれ表す。〕 なお本反応は公知の反応でありこの他、アルケ
ニル基を部分的にエポキシ樹脂に導入する方法は
すべて使用可能である。 次いで得られたアルケニル基含有エポキシ樹脂
をトルエン、ベンゼン、キシレン等の芳香族系溶
媒に溶解し少くとも２ケ以上のハイドロジエンシ
リル基を有するオルガノポリシロキサンを添加し
て反応せしめる。 この際ハイドロジエンポリシロキサンの重合度
の異なる２種以上のオルガノポリシロキサンを添
加することが肝要であり、好ましくは重合度20〜
150の両末端ハイドロジエンオルガノポリシロキ
サンと重合度150〜500の両末端ハイドロジエンオ
ルガノポリシロキサンとの組合せが目的達成のた
めに有効な組合せでありその比率は適宜選定され
る。 また本ハイドロシリル化反応の触媒としては通
常、塩素酸白金等の白金系触媒が用いられる。反
応終了後は溶媒を完全に除去し、乾燥することに
より固型のハイドロシリル化エポキシ樹脂が得ら
れる。 本発明において硬化剤として用いるノボラツク
型フエノール樹脂としてはフエノール、アルキル
フエノール等のフエノール類とホルムアルデヒ
ド、パラホルムアルデヒドを反応させて得られる
ノボラツク型フエノール樹脂およびキシレン変性
フエノールノボラツク等の変性樹脂が用いられ
る。 更に本発明において用いられる硬化促進剤とし
ては一般にエポキシ樹脂とフエノールノボラツク
の反応促進剤はすべて使用可能であり、例えばイ
ミダゾールあるいはその誘導体、第３級アミン系
誘導体、ホスフイン系誘導体、シクロアミジン系
誘導体等が挙げられる。 本発明に用いられる無機充填剤としては一般に
シリカ粉末が用いられるがその他、アルミナ、三
酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、酸化チタ
ン、タルク等のフイラーも使用目的により使用す
ることが出来る。なお無機充填剤の配合量は配合
物全体の50％〜80％であり、50％以下では成形品
にした場合の性能が不足となり80％以上では成形
性に難点が生じる。 なお本願発明の骨子であるブロツク体のポリシ
ロキサンユニツトの凝集に伴ない形成されるドメ
インサイズの観察を行う場合は充填剤を含まない
成形体での観察が有効である。 本発明の封止用樹脂成形材料を得るための一般
的な方法としては前述の配合組成物をミキサー等
により充分混合した後熱ロール又はニーダーによ
り溶融混練処理を行ない、次いで冷却固化させた
後、粉砕することにより得られる。 《発明の効果》 本発明の封止用組成物は、ハイドロシリル化反
応時に低重合体と高重合体のハイドロジエンポリ
シロキサンを組合せることにより、均一且つ完全
にブロツク体が形成されているエポキシ樹脂を用
いているため、ロール混練時のスリツプ等の現象
が全くなく均一に混練された組成物である。 また同様の理由により未反応ポリシロキサン成
分が無いため、成形に際してのバリの発生、金型
汚れ等が無く、更に成形体表面への印刷性も優れ
ているものである。 更に、重合度の異なるハイドロジエンポリシロ
キサン単位から構成されるドメイン粒径はその分
布が広く、従つて低応力化とTgのキープといつ
た相反する特性が両立化され、優れた封止成形体
の得られる成形材料組成物であつた。 《参考例》 エポキシ当量200、軟化点65℃のオルソクレゾ
ールノボラツクエポキシ樹脂1000部を150℃にて
加熱し、溶融状態にて撹拌した。 これに、オルソアリルフエノール25部、１，８
−ジアザビシクロ〔５，４，０〕−７−ウンデセ
ン５部の混合物を１時間にわたつて滴下し、その
後２時間反応を続けた。 こうして得られたアリル基含有エポキシ樹脂の
エポキシ当量は214で、軟化点は67℃であつた。 《実施例》 参考例のアリル基含有エポキシ樹脂1000部、ト
ルエン2000部を80℃に加熱、撹拌して均一の溶液
とした。これに１重量％の塩化白金酸イソプロパ
ノール溶液６部を添加した後、平均重合度300の
両末端にのみ水素基をもつハイドロジエンジメチ
ルポリシロキサン（以下オイルＡと称す）120部
と平均重合度40の両末端にのみ水素基をもつハイ
ドロジエンジメチルポリシロキサン（以下オイル
Ｂと称す）180部との混合物を１時間にわたつて
滴下し、その後系を100℃に昇温して反応を３時
間続けた。 冷却後減圧下トルエンを溜去することで、エポ
キシ当量278、軟化点71℃のブロツク付加体Ｃを
得た。 得られた付加体と硬化剤としてOH当量103の
フエノールノボラツク樹脂、硬化促進剤としてト
リフエニルホスフイン、結晶性シリカ、３−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン、カルナバ
ワツクス、カーボンブラツクを第１表に示した量
で配合し、加熱ロールにて混練することで成形材
料を得た。 材料化の際のロール作業性、得られた成形材料
のトランスフアー成形での成形性、硬化物特性を
第２表に示す。 比較例 １ 実施々に於いて、オイルA120部、オイルB180
部を用いる代わりにオイルA300部を用いた以外
は実施例と全く同様にしてブロツク付加体Ｄを得
た。この樹脂のエポキシ当量は278、軟化点は69
℃であつた。 付加体Ｄを第１表の如き配合により、材料化し
たもののロール作業性、成形性、軟化物特性を第
２表に示す。 比較例 ２ 実施例の反応に於いて、オイルA120部、オイ
ルB180部を用いる代わりにオイルB300部を用い
た以外は実施例と全く同様にしてブロツク付加体
Ｅを得た。この樹脂のエポキシ当量は278、軟化
点は70℃であつた。 付加体Ｅを第１表の如き配合により、材料化し
たもののロール作業性、成形性、軟化物特性を第
２表に示す。 比較例 ３ 実施例に於いて、付加体Ｃの代わりにエポキシ
当量200、軟化点65℃のオルソクレゾールノボラ
ツクエポキシ樹脂を用いて、第１表の如き配合に
より材料化したもののロール作業性、成形性、硬
化物特性を第２表に示す。

【表】

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 部分的にアルケニル基を含有する、フエノー
   ルノボラツク系エポキシ樹脂に、重合度20〜150
   の両末端ハイドロジエンオルガノポリシロキサン
   と重合度150〜500の両末端ハイドロジエンオルガ
   ノポリシロキサン混合物を、白金系接触存在下に
   付加反応せしめて得られるブロツク付加体と、硬
   化剤であるフエノール系ノボラツク、硬化促進剤
   および無機充填剤を必須成分とし、該組成物を熱
   溶融混練して得られることを特徴とするエポキシ
   樹脂組成物。