JPH08176269A

JPH08176269A - 封止用エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH08176269A
Application number: JP32611194A
Authority: JP
Inventors: Hironori Ikeda; 博則池田; Yoshihiro Miyatani; 至洋宮谷; Koji Ikeda; 幸司池田; Takayuki Ichikawa; 貴之市川; Ryuzo Hara; 竜三原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】低応力を維持しつつ、流動性が良く、金型汚
れの発生を低減できる封止成形性、連続成形性の良好な
封止用エポキシ樹脂組成物を提供する。【構成】エポキシ樹脂に、硬化剤、無機充填剤、硬化
促進剤及びシリコーン変性樹脂を添加してなる封止用エ
ポキシ樹脂組成物において、数平均分子量４００以下の
低分子フェノール類と、ポリシロキサン１分子の両末端
又は側鎖にエポキシ基又はエポキシ基及びポリエーテル
基を少なくとも２個備える反応性シリコーンオイルとを
反応させてなる反応生成物とフェノールノボラック樹脂
とを相溶化させたシリコーン変性樹脂を含有する。前記
低分子フェノール類がビスフェノールＡ、ビスフェノー
ルＦ又は常温で液状のフェノールノボラックである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気部品、電子部品、
半導体素子等を封止するための封止用エポキシ樹脂組成
物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダイオード、トランジスター、集
積回路等の電気・電子部品や半導体装置等の封止方法と
して、例えば、エポキシ樹脂やシリコン樹脂等による樹
脂封止方法や、ガラス、金属、セラミックス等を用いた
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を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。

【０００３】しかしながら、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等
の電子部品や半導体装置の高密度化、高集積化にともな
って、モールド樹脂の薄肉化が進んでおり、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。例えば、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半田に直接浸漬され
る等、急激に高温苛酷環境下に曝されるため、パッケ−
ジクラックの発生が避けられない事情となっている。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張し封止樹脂がこれに耐えきれ
ずに半導体装置のパッケージにクラックが生じる。そこ
で、低応力性を付与するために、シリコーン変性樹脂等
を使用することが検討されているが、フェノール樹脂中
にアミノシリコーンオイルを分散させただけのもので
は、シリコーンオイルとフェノール樹脂との間に化学的
結合が存在せず、封止材料中に含まれるシリコーンオイ
ルのブリードにより金型汚れが発生し、連続成形性が悪
いという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の事情に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、低応
力を維持しつつ、流動性が良く、金型汚れの発生を低減
できる封止成形性、連続成形性の良好な封止用エポキシ
樹脂組成物を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂に、硬化剤、無機
充填剤、硬化促進剤及びシリコーン変性樹脂を添加して
なる封止用エポキシ樹脂組成物において、数平均分子量
４００以下の低分子フェノール類と、ポリシロキサン１
分子の両末端又は側鎖にエポキシ基又はエポキシ基及び
ポリエーテル基を少なくとも２個備える反応性シリコー
ンオイルとを反応させてなる反応生成物とフェノールノ
ボラック樹脂とを相溶化させたシリコーン変性樹脂を含
有することを特徴とする。

【０００６】本発明の請求項２に係るエポキシ樹脂組成
物は、前記低分子フェノール類がビスフェノールＡ、ビ
スフェノールＦ又は常温で液状のフェノールノボラック
であることを特徴とする。

【０００７】本発明の請求項３に係るエポキシ樹脂組成
物は、前記反応性シリコーンオイルの両末端又は側鎖に
備わるフェノール類と反応する基の１当量に対して、前
記低分子フェノール類１〜１０当量を配合してなること
を特徴とする。

【０００８】本発明の請求項４に係るエポキシ樹脂組成
物は、前記反応性シリコーンオイルの含有量が、前記シ
リコーン変性樹脂の全量に対して３０〜４０重量％であ
ることを特徴とする。

【０００９】以下、本発明を詳述する。本発明に用いる
エポキシ樹脂は、１分子中に少なくとも２個のエポキシ
基を有するエポキシ樹脂であり、例えば、クレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型
エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、
ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環を有するエポ
キシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂及びグリシジルエス
テル型エポキシ樹脂等のようなエポキシ樹脂を例示でき
る。

【００１０】本発明に用いる硬化剤としては、１分子中
にフェノール性水酸基を少なくとも２個有する硬化剤で
あれば、いずれの硬化剤でも用いることができ、例え
ば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック
樹脂及び多官能フェノール樹脂等がある。

【００１１】本発明では、無機充填材として、溶融シリ
カ、結晶シリカ、アルミナ及び窒化ケイ素等を用いるこ
とができ、硬化促進剤として、ジアザビシクロウンデセ
ン、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニ
ウム、テトラフェニルボレート、イミダゾール及び３級
アミン等を用いることができる。また、必要に応じてエ
ポキシシラン等のカップリング剤、ブロム化エポキシ樹
脂及び三酸化アンチモン等の難燃剤、シリコーン可撓
剤、カルナバワックス、ステアリン酸等の離型剤並びに
カーボンブラック等の顔料等を用いることができる。

【００１２】本発明に係る封止用エポキシ樹脂組成物で
は、シリコーン変性樹脂を含有することが必須である。
このシリコーン変性樹脂は、例えば、反応性シリコーン
オイルと有機架橋剤である数平均分子量４００以下の低
分子フェノール類とを反応させて得た反応生成物と、溶
融したフェノールノボラック樹脂とを相溶化させた相溶
化物である。すなわち、フェノール類の数平均分子量が
４００を越える場合には、反応性シリコーンオイルと反
応し難くなる。さらに、低分子フェノール類の数平均分
子量は、３００以下がより好ましい。前記低分子フェノ
ール類としては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェ
ノールＦ、又は液状フェノールノボラック等を用いる。
反応性シリコーンオイルは、ポリシロキサン１分子の両
末端又は側鎖にエポキシ基又はエポキシ基及びポリエー
テル基を少なくとも２個備え、エポキシ基又はエポキシ
基及びポリエーテル基の当量は、３０００以下が望まし
い。反応性シリコーンオイルは、例えば、下記の一般式
で表される。

【００１３】

【化１】

【００１４】前記の一般式中のエポキシ基を含有した
基Ｘは、例えば、下記の一般式で表される。

【００１５】

【化２】

【００１６】前記の一般式中のポリエーテル基を含有
した基Ｙは、例えば、下記の一般式で表される。

【００１７】

【化３】

【００１８】また、配合比としては、反応性シリコーン
オイルに備わるフェノール類と反応する官能基１当量に
対して、有機架橋剤である低分子フェノール類のフェノ
ール性水酸基が１〜１０当量であることが好ましい。さ
らに、前記反応性シリコーンオイルの含有量が、前記シ
リコーン変性樹脂の全量に対して３０〜４０重量％であ
ることが望ましい。反応性シリコーンオイルと低分子フ
ェノール類とを反応させて得た反応生成物を溶融したフ
ェノールノボラック樹脂と相溶化させることにより、前
記反応生成物が封止用エポキシ樹脂組成物中に偏在する
ことなく、均一に分散し易くなる。

【００１９】このようにして、エポキシ樹脂に、硬化
剤、無機充填剤、硬化促進剤及びシリコーン変性樹脂を
添加して、混合、混練、粉砕し、さらに必要に応じて造
粒して封止用エポキシ樹脂組成物を得る。さらに、この
封止用エポキシ樹脂組成物を使用して、圧縮成形、トラ
ンスファー成形、射出成形等で半導体素子を封止して半
導体装置を得るものである。

【００２０】前記シリコーン変性樹脂を用いることによ
り、封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の低応力が維持
できる。しかも、反応性シリコーンオイルと有機架橋剤
である低分子フェノール類とが反応して、化学的に結合
するので、ブリードの発生を抑えることができるため、
例えば、大型フルモールドパッケージ等を連続成形する
場合、ショット数が多くなっても、金型汚れ、パッケー
ジ表面に汚れ、曇り等が発生し難い。すなわち、低応力
を維持しつつ、流動性が良く、金型汚れの発生を低減で
きる封止成形性、連続成形性の良好な封止用エポキシ樹
脂組成物が得られる。

【００２１】

【作用】本発明に係るエポキシ樹脂組成物では、数平均
分子量４００以下の低分子フェノール類と、ポリシロキ
サン１分子の両末端又は側鎖にエポキシ基又はエポキシ
基及びポリエーテル基を少なくとも２個を備える反応性
シリコーンオイルとを反応させてなる反応生成物とフェ
ノールノボラック樹脂とを相溶化させたシリコーン変性
樹脂を含有するので、反応性シリコーンオイルと有機架
橋剤である低分子フェノール類とが反応して、化学的に
結合するため、ブリードの発生を抑えることができる。
しかも、反応性シリコーンオイルと低分子フェノール類
とを反応させて得た反応生成物と、溶融したフェノール
ノボラック樹脂とを相溶化させることにより、前記反応
生成物が封止用エポキシ樹脂組成物中に偏在することな
く、均一に分散し易くなる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。

【００２３】（実施例１）以下の方法で、シリコーン変
性樹脂を得た。すなわち、反応性シリコーンオイルとし
てエポキシ基当量６００の両末端にエポキシ基を備える
ポリシロキサンと、低分子フェノール類としてビスフェ
ノールＡとを当量比で１：３にしてステンレスビーカー
に入れた。このステンレスビーカーをオイルバスで、内
部の試料温度を１２０℃に保ち、ディスパーで７時間撹
拌した。次いで、水酸基当量１０４、数平均分子量７２
０、軟化点８０℃の常温で固体のフェノールノボラック
樹脂（荒川化学工業株式会社製：商品名タマノール７５
２）を溶融して加え、反応性シリコーンオイルの含有量
をシリコーン変性樹脂の全量に対して３３重量％にし
て、１時間撹拌した後、冷却してシリコーン変性樹脂を
得た。

【００２４】エポキシ樹脂として、エポキシ当量１９５
のオルソ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（住友
化学工業株式会社製：商品名ＥＳＣＮ１９５ＸＬ）を１
２重量部、硬化剤として、水酸基当量１０４、数平均分
子量７２０、軟化点８０℃の常温で固体のフェノールノ
ボラック樹脂（荒川化学工業株式会社製：商品名タマノ
ール７５２）を６．８重量部、前記シリコーン変性樹脂
を１重量部、充填剤としてγ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシランでカップリング処理した溶融シリカを
８０重量部、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン
を０．１５重量部、難燃剤としてエポキシ当量４００の
ブロム化エポキシ樹脂１．４重量部及び三酸化アンチモ
ン２．１重量部、離型剤としてカルナバワックス０．２
重量部並びに顔料としてカーボンブラックを０．２５重
量部の割合で常温で混合し、さらに、９０〜９５℃で混
練して、冷却、粉砕して封止用エポキシ樹脂組成物を得
た。

【００２５】得られた封止用エポキシ樹脂組成物を１７
０℃に加熱した金型内にトランスファー注入して硬化さ
せ、トランスファー成形で成形品を得た。この方法で連
続成形を行い、成形品表面の曇り、汚れの状態を目視に
より評価した。その結果３５０ショット以上連続成形し
ても、成形品表面の曇り、汚れが発生しなかった。

【００２６】（実施例２）反応性シリコーンオイルとし
てエポキシ基当量６５０の両末端にエポキシ基を備える
ポリシロキサンと、低分子フェノール類として数平均分
子量２００、軟化点１０℃の常温で液状のフェノールノ
ボラックとを当量比で１：２にしてディスパーで１２０
℃、７時間撹拌した以外は、実施例１と同様にしてシリ
コーン変性樹脂、封止用エポキシ樹脂組成物及び成形品
を得、成形品表面の曇り、汚れの状態を目視により評価
した。その結果３１０ショット以上連続成形しても、成
形品表面の曇り、汚れが発生しなかった。

【００２７】（実施例３）反応性シリコーンオイルとし
てポリエーテル基及びエポキシ基当量２０００の側鎖に
ポリエーテル基及びエポキシ基を備えるポリシロキサン
と、低分子フェノール類としてビスフェノールＦとを当
量比で１：１にしてディスパーで１２０℃、８時間撹拌
した以外は、実施例１と同様にしてシリコーン変性樹
脂、封止用エポキシ樹脂組成物及び成形品を得、成形品
表面の曇り、汚れの状態を目視により評価した。その結
果３３０ショット以上連続成形しても、成形品表面の曇
り、汚れが発生しなかった。

【００２８】（実施例４）反応性シリコーンオイルとし
て、ポリエーテル基及びエポキシ基当量２０００の側鎖
にポリエーテル基及びエポキシ基を備えるポリシロキサ
ンと、低分子フェノール類としてビスフェノールＡとを
当量比で１：１にしてディスパーで１２０℃、８時間撹
拌した以外は、実施例１と同様にしてシリコーン変性樹
脂、封止用エポキシ樹脂組成物及び成形品を得、成形品
表面の曇り、汚れの状態を目視により評価した。その結
果３１０ショット以上連続成形しても、成形品表面の曇
り、汚れが発生しなかった。

【００２９】（実施例５）反応性シリコーンオイルとし
て、エポキシ基当量３０００の側鎖に脂環式エポキシ基
を備えるポリシロキサンと、低分子フェノール類として
ビスフェノールＡとを当量比で１：１にしてディスパー
で１２０℃、１０時間撹拌した以外は、実施例１と同様
にしてシリコーン変性樹脂、封止用エポキシ樹脂組成物
及び成形品を得、成形品表面の曇り、汚れの状態を目視
により評価した。その結果３００ショット以上連続成形
しても、成形品表面の曇り、汚れが発生しなかった。

【００３０】（比較例１）シリコーンオイルとして、ア
ミノ基当量６００の側鎖にアミノ基を備えるシリコーン
オイルと、水酸基当量１０４、数平均分子量７２０、軟
化点８０℃の常温で固体のフェノールノボラック樹脂
（荒川化学工業株式会社製：商品名タマノール７５２）
とをシリコーンオイルの含有量がシリコーン変性樹脂の
全量に対して３３重量％にして、１２０℃の溶融状態で
２時間撹拌した後、冷却してシリコーン変性樹脂を得た
以外は、実施例１と同様にして、封止用エポキシ樹脂組
成物及び成形品を得、成形品表面の曇り、汚れの状態を
目視により評価した。その結果１５０ショットの連続成
形で、成形品表面の曇り、汚れが発生した。

【００３１】以上の結果、実施例は比較例に比べて低応
力を維持しつつ、流動性が良く、連続成形しても、成形
品表面の曇り、汚れが発生し難いことが確認できた。

【００３２】

【発明の効果】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物によ
ると、反応性シリコーンオイルと有機架橋剤である低分
子フェノール類とが反応して、化学的に結合するため、
ブリードの発生を抑えることができるので、低応力を維
持しつつ、流動性が良く、金型汚れの発生を低減でき、
封止成形性、連続成形性が良好である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者市川貴之大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者原竜三大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂に、硬化剤、無機充填剤、
硬化促進剤及びシリコーン変性樹脂を添加してなる封止
用エポキシ樹脂組成物において、数平均分子量４００以
下の低分子フェノール類と、ポリシロキサン１分子の両
末端又は側鎖にエポキシ基又はエポキシ基及びポリエー
テル基を少なくとも２個備える反応性シリコーンオイル
とを反応させてなる反応生成物とフェノールノボラック
樹脂とを相溶化させたシリコーン変性樹脂を含有するこ
とを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】前記低分子フェノール類がビスフェノー
ルＡ、ビスフェノールＦ又は常温で液状のフェノールノ
ボラックであることを特徴とする請求項１記載の封止用
エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】前記反応性シリコーンオイルの両末端又
は側鎖に備わるフェノール類と反応する基の１当量に対
して、前記低分子フェノール類１〜１０当量を配合して
なることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の封止
用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】前記反応性シリコーンオイルの含有量
が、前記シリコーン変性樹脂の全量に対して３０〜４０
重量％であることを特徴とする請求項１乃至請求項３い
ずれかに記載の封止用エポキシ樹脂組成物。