JPH066618B2 - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、封止用樹脂組成物に関するものである。さ
らに詳しくは、この発明は、低応力性とともに、耐吸湿
半田クラック性にも優れた半導体装置等の封止用のエポ
キシ樹脂組成物に関するものである。

（従来の技術） 従来より、ダイオード、トランジスター、集積回路など
の電気・電子部品や半導体装置等の封止方法として、た
とえばエポキシ樹脂やシリコン樹脂などによる樹脂封止
方法や、ガラス、金属、セラミックスなどを用いたハー
メチックシール法が採用されてきているが、近年では、
信頼性の向上とともに大量生産やコストの面でメリット
のあるエポキシ樹脂を用いた低圧トランスファー成形に
よる樹脂封止が主流を占めている。

このエポキシ樹脂を用いる封止法においては、クレゾー
ルノボラック型樹脂を樹脂成分とし、かつ、フェノール
ノボラック型樹脂も硬化剤成分とする組成物からなる成
形材料が最も一般的に使用されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩなどの電子部品
や半導体装置等の高密度化、高集積化にともなうモール
ド樹脂の薄肉化のためにこれまでのエポキシ樹脂組成物
では必ずしも満足に対応することができなくなってい
る。

たとえば、表面実装用デバイスにおいては、実装時にデ
バイス自身がハンダに直接浸漬されるなど、急激に高温
苛酷環境下にさらされるため、パッケージクラックの発
生が避けられない事態となっている。すなわち、成形後
の保管中に吸湿した水分が、高温にさらされる際に急激
に気化膨脹し、封止樹脂がこれに耐えきれずにパッケー
ジにクラックが生じる。

封止用樹脂組成物については、耐熱性、密着性の向上等
の検討がなされ、実際にこれら特性の改善がなされてき
ているが、これらの特性、殊に低応力性とともに、上記
した通りの耐吸湿半田クラック性の向上についてはいま
だ満足できる状況にはない。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
り、従来の封止用エポキシ樹脂組成物の欠点を改善し、
低応力性等の特性の改善とともに、耐吸湿半田クラック
性の向上を図ることのできる新しい樹脂封止用のエポキ
シ樹脂組成物を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） この発明は、上記の課題を解決するものとして、次の成
分、 （Ａ） アミノ基当量が700以上のアミノシリコーンを
付加したビフェニル骨格を持つエポキシ樹脂、 （Ｂ） エポキシ樹脂（Ａ）中においてビニル変性シリ
コーンとハイドロジエンシリコーンとを反応させたシリ
コーン、 （Ｃ） 硬化剤 （Ｄ） 硬化促進剤 （Ｅ） 無機充填材 を配合してなることを特徴とする封止用エポキシ樹脂組
成物を提供する。

この組成物における（Ａ）成分のアミノシリコーンを付
加したビフェニル型エポキシ樹脂としては、１分子中に
エポキシ基とともにビフェニル骨格を持つ化合物の樹
脂、たとえば次式 （ｎは０〜５の数である） のビフェノール型エポキシ樹脂またはその混合樹脂、も
しくはこれに１分子中の平均水酸基数が２．３〜１０の
多価フェノールを、エポキシ基１個当り、フェノール性
水酸基0.05〜0.6個の割合で反応させたエポキシ樹脂と
することができる。

このエポキシ樹脂に付加するアミノシリコーンは、アミ
ノ基変性オルガノポリシロキサン等として示されている
ものであり、そのアミノ基の当量は、たとえば300〜3,0
00程度の適宜なものとする。

もちろん、上記のエポキシ樹脂、アミノシリコーンの化
学構造については、ビフェニル骨格、アミノ基当量等の
必須の要件を満たす限り、多様なものが使用可能であ
り、封止樹脂の成形、使用時の条件等に応じて選択する
ことができる。

ただ、このアミノシリコーン付加ビフェニル型エポキシ
樹脂のみでは、封止樹脂の強度低下が大きく、耐吸湿半
田クラック性が劣る。そこでこの発明では、上記エポキ
シ樹脂中においてビニル基を有するオルガノポリシロキ
サン等のシリコーンを、ハイドロジエンシリコーンと反
応させたものを配合する。この反応の際には、触媒とし
て白金（Ｐｔ）系化合物を使用することが有利でもあ
る。Ｐｔ系触媒としては、たとえば塩素酸白金、白金黒
などが通常使用される。

アミノシリコーンを付加することのない一般のエポキシ
樹脂中でビニル変性シリコーンとハイドロジエンシリコ
ーンとを反応させたものを単独使用する場合には相溶性
の点からシリコーンドメイン粒径が大きく、かつ、マト
リックスとの密着性が劣るため機械的強度を低下させて
しまう。このため吸湿半田クラック性が劣る。そこで、
このシリコーンに代えて、ポリエーテル変性シリコーン
などの相溶化剤を用いることによりドメイン径を小さく
し、かつ、マドリックスとの密着性を向上させる手段を
採用することも可能である。しかしながらこの場合に
は、ドメインとマトリックスと間で結合を持たないた
め、機械強度の低下防止効果には限界がある。

また、ポリエーテルシリコーンなどの相溶化剤は吸湿性
が高く、耐吸湿クラック性という観点からは不利であ
る。

しかしながら、この発明の成分（Ａ）（Ｂ）の組合わせ
により、以上の問題が解決される。すなわち、アミノシ
リコーン付加エポキシ樹脂が相溶化剤として性格を有
し、ビニルシリコーンとハイドメジエンシリコーンとの
反応物のビニルシリコーンラジカル付加重合物のドメイ
ン径が小さくなり、マトリックスとの密着性も向上し、
低応力化が図られる。機械的強度低下も小さくなる。

成分（Ａ）と成分（Ｂ）が架橋構造としてからみ合い、
特有の効果を奏するものと考えられる。

成分（Ａ）（Ｂ）のシリコーン成分としての重量比は、
これらの観点からみて、通常は1/4〜2/1程度とすること
が好ましい。1/4より小さい場合には相溶化効果が小さ
くなり、ドメイン粒径が大きくなってしまう。また、2/
1より大きいと、アミノシリコーンによる効果が大きく
なりすぎる。強度低下、耐吸湿半田クラック性の向上に
は不利となる。

成分（Ｃ）の硬化剤としてはフェノール樹脂が好ましく
使用され、フェノールノボラック樹脂が具体例として示
される。これに配合する成分（Ｄ）の硬化促進剤につい
てもその種類に格段の限定はなく、リン系、３級アミン
系、あるいはイミダゾール系等の硬化促進剤が１種もし
くは２種以上用いることができる。

成分（Ｅ）の無機充填材についても、シリカ、アルミ
ナ、タルク、水酸化アルミニウム、マグネシア等を適宜
用いることができる。特にシリカが好適でもある。

もちろん、この発明の樹脂組成物には、上記の（Ａ）
（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）以外にも、さらに適宜な添加
剤、たとえば難燃剤、離型剤等を配合してもよいことは
いうまでもない。

（作 用） この発明のエポキシ樹脂組成物においては、成分（Ａ）
のアミノシリコーン付加ビフェニル・エポキシ樹脂と成
分（Ｂ）のビニルシリコーン付加重合物との組合せによ
って、封止剤としての諸特性を維持し、かつ、低応力化
とともに耐吸湿半田クラック性を向上させる。

（実施例） 以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明の封止用エ
ポキシ樹脂組成物について説明する。

実施例１〜６（比較例１〜５） 組成物に配合するエポキシ樹脂として、以下の種類のも
のを調製した。

樹脂（ａ）：次式 で表わされるエポキシ当量185のビフェニル骨格を持つ
エポキシ樹脂（ａ−１）135部に、アミノ基当量2400の
末端アミノシリコーン（ａ−２）８部を140℃の温度に
おいてＮ_２雰囲気下に３時間加熱反応させた。

これを120℃に冷却し、ビニル変性シリコーン／ハイド
ロジエンシリコーン（ａ−３）を、ＹＥ58/8A／ＹＥ58/
8B（東芝シリコーン、付加型シリコーンゴム）（重量比
10/1）１２部を滴下し、１時間加熱反応させ、所定の樹
脂とした。

樹脂（ｂ）：樹脂（ａ）のエポキシ樹脂（ａ−１）を次
式 （ｎは平均値で０〜５） （ｂ−１）に変更して所定の樹脂とした。

樹脂（ｃ）：樹脂（ｂ）において、ビニル変性シリコー
ン／ハイドロジエンシリコーン（ａ−３）を、ＴＳＥ30
32ＲＴＵＡ／ＴＳＥ3032ＲＴＵＢ（東芝シリコーン、付
加型シリコーンゴム）（重量比10/1）に変更して所定の
樹脂とした。

樹脂（ｄ）：樹脂（ｂ）において、末端アミノシリコー
ン（ａ−２）をアミノ当量450のものに変更して所定の
樹脂とした。

樹脂（ｆ）：樹脂（ｂ）において、末端アミノシリコー
ン（ａ−２）を４部、およびビニル変性シリコーン／ハ
イドロジエンシリコーン（ａ−３）を１６部使用して所
定の樹脂とした。

樹脂（ｇ）：樹脂（ｆ）において、その使用量を（ａ−
２）１３部、（ａ−３）７部に変更して所定の樹脂とし
た。

樹脂（ｈ）：樹脂（ｆ）において、その使用量を（ａ−
２）２０部、（ａ−３）０部に変更して所定の樹脂とし
た。

樹脂（ｉ）：樹脂（ｆ）において、その使用量を（ａ−
２）０部、（ａ−３）２０部に変更して所定の樹脂とし
た。

樹脂（ｊ）：樹脂（ｆ）において、その使用量を（ａ−
２）０部、（ａ−３）１８部に変更し、さらにポリエー
テルシリコーン２部を用いて所定の樹脂とした。

樹脂（ｋ）：樹脂（ａ）において、エポキシ樹脂（ａ−
１）をクレゾールノボラック型エポキシ樹脂135部に変
更して所定の樹脂とした。

以上の樹脂（ａ）〜（ｄ）、（ｆ）〜（ｇ）を用いてこ
の発明の樹脂組成物を調製し、また樹脂（ｅ），（ｈ）
〜（ｋ）を用いて比較のための樹脂組成物を調製した。
その配合割合を表１に示した。

また、各々の樹脂組成物において、曲げ弾性率、曲げ強
度、線膨張係数および吸湿率を評価し、吸湿半田クラッ
クテストも実施した。その結果も表１に示した。

この発明の実施例１〜６のものは、比較例に比べて他の
特性を損うことなく、耐吸湿半田クラック性を向上させ
ていることがわかる。

（発明の効果） 以上詳しく説明した通り、この発明により、低応力性を
図り、他の諸特性を損うことなく、耐吸湿半田クラック
性を大幅に向上させた樹脂封止材が提供される。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/31 (56)参考文献 特開 昭64−9215（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−156819（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−77921（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−17927（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−221457（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−104135（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】次の成分 （Ａ） アミノ基当量が700以上のアミノシリコーンを
   付加したビフェニル骨格を持つエポキシ樹脂、 （Ｂ） エポキシ樹脂（Ａ）中においてビニル変性シリ
   コーンとハイドロジエンシリコーンとを反応させたシリ
   コーン、 （Ｃ） 硬 化 剤 （Ｄ） 硬化促進剤 （Ｅ） 無機充填材 を配合してなることを特徴とする封止用エポキシ樹脂組
   成物。
2. 【請求項２】エポキシ樹脂（Ａ）中のアミノシリコーン
   と、成分（Ｂ）のシリコーンとの比を、重量比で1/4〜2
   /1としてなる請求項（１）記載のエポキシ樹脂組成物。