JPS62199612A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

半導体封止用エポキシ樹脂組成物

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JPS62199612A
JPS62199612A JP4129186A JP4129186A JPS62199612A JP S62199612 A JPS62199612 A JP S62199612A JP 4129186 A JP4129186 A JP 4129186A JP 4129186 A JP4129186 A JP 4129186A JP S62199612 A JPS62199612 A JP S62199612A
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JP
Japan
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group
epoxy resin
inorganic filler
amount
coupling agent
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Pending
Application number
JP4129186A
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English (en)
Inventor
Takamitsu Fujimoto
隆光 藤本
Yuzo Kanegae
鐘ケ江 裕三
Shuichi Kita
喜多 修市
Norimoto Moriwaki
森脇 紀元
Torahiko Ando
虎彦 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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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、OH基含有フッ素樹脂とシランカップリング
剤とを変性反応せしめてなる変性反応物を無機充填剤と
混合せしめ、該混合物を多官能性工ボキシ樹脂に配合し
てなる耐ヒートサイクル性、耐湿性および耐熱性に優れ
た半導体封止用エポキシ樹脂組成物に間する。
[従来の技術およびその問題点] 現在IC,LSIなどの半導体素子をシリコーン樹脂ま
たはエポキシ樹脂などを用いて封止する樹脂封止法が広
く採用され、これらのなかでもエポキシ樹脂は比較的優
れた気密性を与え、かつ安価であることから半導体封止
用樹脂として汎用されている。
しかし、このエポキシ樹脂系を用いて大容量半導体素子
を封止したばあい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系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の
変形、断線の発生、または素子パッシベーションのクラ
ックの原因となる。そのためこれらのストレスを低減せ
しめるためにエポキシマトリックス中に可撓性付与剤を
添加したりまたは膨張係数を小さくするために無機充填
剤の添加器を増大せしめるなどの方法が検討されている
。
しかるに可撓性付与剤の添加に対しては、硬化樹脂のガ
ラス転移温度を降下せしめるとともに、高温領域での電
気特性および耐湿性に低下をもたらし、好ましくない結
果を生じるという欠点がある。
一方、無機充填剤の添加量を増大し膨張係数を低減せし
めるには、80重量%以上の添加量が必要であるが、こ
のばあい樹脂組成物の溶融粘度が増大して流動性が著し
く低下するので、素子の封止の際にはさらに高圧成形が
必要となる。また、溶融粘度の増大により成形時に金線
流れや断線が生じ、好ましくない状態を生じる。
[発明が解決しようとする問題点] 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、封止材料がもたらすストレスにより素子に損傷を与
えない耐ヒートサイクル性、耐熱性および耐湿性に優れ
、しかもIC素子成形の作業性が低下しない半導体封止
用エポキシ樹脂組成物をうろことを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、OH基含有フッ素樹脂と一般式(I):(式
中、■はフェニル基、エポキシ基またはアミノ基を含む
1価の有機基、Rは水素原子または1〜6のアルキル基
、R1はフェニル基、メチル基、エチル基、nは2また
は3を示す)で表わされるシランカップリング剤とを変
性反応せしめてなる変性反応物を無機充填剤と混合した
後、該混合物を多官能性エポキシ樹脂および/またはフ
ェノールノボラック樹脂、および硬化促進剤と配合して
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
に関する。
[作用および実施例] 無機充填剤と反応しうる官能基が導入された変性反応物
は、一般に熱安定性に優れた低吸湿性材料として知られ
ているOH基含有フッ素樹脂とシランカップリング剤と
の変性反応によりえられる。
該変性反応物と無機充填剤とを混合させることにより無
機充填剤の表面に樹脂層が形成され、硬化促進剤および
エポキシ樹脂マトリックスと混合する際、混合物の硬化
で発現する応力を著しく低減する。さらにエポキシ樹脂
マトリックスのガラス転移温度をほとんど低下させずに
低弾性率および低吸湿率を与えるので耐熱性および耐湿
性に優れたエポキシ樹脂組成物をうろことができる。
本発明に用いるOH基含有フッ素樹脂としてはテトラフ
ルオロエチレンまたはトリフルオロクロロエチレンと、
炭素数が2〜5であるオレフィン系炭化水素および/ま
たはビニルエーテルモノマーとを共重合せしめた数平均
分子量が500〜ioo、oooであるものを使用しう
る。
前記数平均分子量は500未満のばあい、エポキシ樹脂
マトリックスと無機充填剤との界面で発現する応力の低
減が小さくなり、また100.000をこえると、無機
充填剤の凝集が起こり組成物の溶融粘度が高くなるので
作業性が低下し、さらにはエポキシ樹脂マトリックスと
無機充填剤との界面で発現する応力の低減が小さくなる
。
0■基含有フツ素樹脂の叶価は10〜160mgにOH
/Qの範囲のものが好ましり、OH価が10mgにOH
/g未満のばあい、該OH基含有フッ素樹脂とシランカ
ップリング剤とを変性反応せしめた変性反応物は無機充
填剤との反応性が乏しく、またOH価が160111(
JKQH/(Jをこえると、前記変性反応において増粘
あるいはゲル化がおこる。
本発明に用いるシランカップリング剤は一般式(): %式%) (式中、Yはフェニル基、エポキシ基またはアミノ基を
含む1価の有機基、Rは水素原子または炭素数1〜6の
アルキル基、R1はフェニル基、メチル基、エチル基、
nは2または3を示す)で表わされる。
該シランカップリング剤の具体例としては、フェニルト
リメトキシシラン、γ−グリシドキシプロビルトリメト
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリベントキシ
シラン、γ−グリシドキシプロビルジメチルエトキシシ
ラン、γ−グリシドキシプロビルメチルジェトキシシラ
ン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルト
リメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノ
プロピルトリメトキシシランなどがあげられ、これらの
ものは単独あるいは2種以上で用いられる。
OH基含有フッ素樹脂とシランカップリング剤との変性
反応は通常たとえば、キシレン、トルエン、アセトン、
メチルエチルケトン、酢酸エチル、tert−ブチルア
ルコールなどの溶剤中でおこなわれるが、これらの溶剤
は単独あるいは2種以上混合して用いてもよい。
前記OH基含有フッ素樹脂の配合量A(部(重量部、以
下同様))とシランカップリング剤の配合量B(部)と
の比の値は A/B−0,2〜4.0 の範囲であるのが好ましい。A/Bが0.2未満のばあ
い、エポキシ樹脂マトリックスと無機充填剤との界面で
発現する応力の低減が小さくなり、また4、0をこえる
と、無機充填剤の凝集が起こり、作業性が低下するばか
りではなく、応力の低減も小さくなる。
シランカップリング剤の配合量は無機充填剤300部に
対して0.5〜3.0部の範囲内であるのが好ましい。
かかるシランカップリング剤の配合量は0.5部未満の
ばあい、無機充填剤の表面にエポキシ州脂マトリックス
の層が充分に形成されず、耐湿性に悪影響を与える。ま
た3、0部をこえると、過剰となったシランカップリン
グ剤により吸湿性を増大させ、耐湿性に悪影響を与える
。
OH基含有フッ素樹脂とシランカップリング剤とを変性
反応させた後、えられた変性反応物はヘンシェルミキサ
ー(三井三池製作所製)などを用いて無機充填剤と混合
する。このとき変性反応物の配合IC(部)は無機充填
剤の配合量D(部)に対して C/D−0,002〜0.04 の範囲内であるのが好ましい。C/Dが0.002未満
のばあい、エポキシ樹脂マトリックスと無機充填剤との
界面で発現する応力の低減が小さくなり、また0、04
をこえると無機充填剤の凝集が起こり、作業性が低下す
るばかりではなく、該応力の低減も小さくなる。該無機
充填剤としては、たとえば結晶性シリカ粉、溶融シリカ
粉、アルミナ粉、タルク、石英ガラス粉、炭酸カルシウ
ム粉、ガラス繊維などがあげられるが、これら無機質充
填剤の添加量は、本発明のエポキシ樹脂組成物に50〜
80%(重量%、以下同様)添加するのが好ましい。
50%未満では、線膨張係数および硬化応力を充分に下
げることができず、IC素子にクラックの発生などの問
題が生じ、また80%をこえると流動性が低下し、作業
性に問題が生じるので50〜80%の範囲内で要求特性
に応じた配合量を適宜1!1lliL、て用いる。
本発明に用いる多官能性エポキシ樹脂としてはエポキシ
当量が75〜250である、たとえばノボラック系エポ
キシ樹脂、ビスフェノールA系エポキシ樹脂、脂環族系
エポキシ樹脂など種々のタイプのエポキシ樹脂を使用し
うるが、これらのなかでもとくに高温特性の優れたノボ
ラック系エボキシ樹脂を使用するのが好ましい。またこ
れらのエポキシ樹脂は単独で使用してもよく、また2種
以上を併用してもよい。なお、これらのエポキシ樹脂と
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系エポキシ樹脂などのエポキ
シ樹脂の併用も可能である。
本発明に用いるフェノールノボラック樹脂としては、た
とえばフェノール、クレゾール、キシレノール、ビスフ
ェノールAルゾルシンなどのようなフェノール系化合物
と、ホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドとを
酸性触媒下で縮合反応させることによりえられる。えら
れらたフェノールノボラック樹脂中には未反応化合物は
IC素子の耐湿性、耐熱性の点から0.5%以下である
のが好ましい。
本発明に用いる硬化促進剤としては、たとえば2−メチ
ルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル
−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチル
イミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−ウ
ンデシルイミダゾールなどのイミダゾール系化合物や、
2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、2.4.6
− トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ベン
ジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミ
ン、ごベリジン、ジメチルラウリルアミン、ジアルキル
アミノメタノールアミン、テトラメチルグアニジン、2
−ジメチルアミノ −2−ヒトOキシブOパン、N、N
−ジメチルピペラジン、N−メチルモルホリン、ピペラ
ジン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、ヘキ
サメチレンテトラミン、1−ヒドロキシルエチル−2−
ヘプタデシルグリオキサリジン、1.8−ジアザビシク
ロ(5,4,0)ウンデセン−7などの第3級アミンお
よびその他のアミン系化合物やイミダゾール系化合物な
どがあげられる。
また、使用に際してカーボンブラックなどの着色剤、カ
ルナウバワックス、ポリエチレンワックスなどの離型剤
や三酸化アンチモンなどの難燃剤、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を添加
してもよい。
前記各種成分は一般に使用されている公知の混合装置、
たとえばロール、ニーダ、ライカイ機、ヘンシェルミキ
サー(三井三池製作所製)などを用いて容易に調節でき
る。
つぎに本発明のエポキシ樹脂組成物を実施例および比較
例をあげてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実
施例のみに限定されるものではない。
実験例1(変性反応物A−Hの製造) OH基含有フッ素樹脂(旭硝子■製ルミフロン)、シラ
ンカップリング剤、溶剤を第1表のA−Hに示す組成と
なるように調整し、フルペン中に添加して均一な組成と
なるように充分に撹拌した。
つぎにコルベンを50℃に加温して5時間反応せしめて
変性反応物をえた。
実験例2(変性反応物と無機充填剤の混合物の製造) 第2表に示す組成となるように、実験例1でえられた変
性反応物A−Hと無機充填剤とをヘンシェルミキサー(
三井三池製作所製)を用いて混合し、混合物をえた。
実験例3(充填剤i −に製造) 第2表に示す組成となるように、実験例1でえられた変
性反応物BまたはHlまたはγ−グリシドキシプロビル
トリメトキシシランと無機充填剤第  1  表 実施例1〜9および比較例1〜3 第3表に示されるように多官能性エポキシ化合物、フェ
ノールノボラック樹脂、無機充填剤と変性反応物の混合
物、硬化促進剤、カーボンブラック、カルナウバワック
ス、三酸化アンチモンおよびγ−グシリドキシブロビル
トリメトキシシランを調製し、70〜90℃の熱ロール
間で7分間混練し、常法によりタブレットを成形した。
つぎにえられたタブレットを180℃、5oka/ a
l、1分間の条件でトランスファ成形し、175℃で8
時間、後硬化を行ない、耐湿信頼性評価用モニターチッ
プおよび各種評価用試験片を作製した。
耐湿試験はPCT (Pressure Cooker
 Te5t) 121℃、2気圧の条件下での不良発生
時間を測定した。
また耐湿試験を行なう前に、260℃の半田浴に耐湿信
頼性評価用モニターチップを30秒浸漬したのち、液体
チッ素中に30秒間浸漬しヒートショックを与えたもの
も同時に耐湿試験を行なった。その結果を第4表に示す
。
また、えられたタブレットの物性として、曲げ弾性率、
ガラス転移温度、線膨張係数、体積抵抗率および流動性
を各種評価用試片を用いて調べた。
第4表から明らかなように、本発明の半導体封止エポキ
シ樹脂組成物は、ガラス転移温度および線膨張係数など
の基本的特性および組成物の流動性を大きく変えること
なく、低応力化がえられており、また耐クラツク性に優
れており、しかも第4表から明らかなように、ヒートシ
ョック後の耐湿信頼性にも非常に優れていることがわか
る。
[発明の効果] 以上のように本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
は優れた耐ヒートシヨツク性、耐熱性、耐湿性を有し、
しかも流動性が大きく変らないので、ICやLSIなど
の半導体封止に好適に使用しうるという効果を奏する。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)OH基含有フッ素樹脂と一般式( I ):▲数式
    、化学式、表等があります▼( I ) (式中、Yはフェニル基、エポキシ基またはアミノ基を
    含む1価の有機基、Rは水素原子または炭素数1〜6の
    アルキル基、R_1はフェニル基、メチル基、エチル基
    、nは2または3を示す)で表わされるシランカップリ
    ング剤とを変性反応せしめてなる変性反応物を無機充填
    剤と混合した後、該混合物を多官能性エポキシ樹脂およ
    び/またはフェノールノボラック樹脂、および硬化促進
    剤と配合して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。
  2. (2)前記OH基含有フッ素樹脂のOH価が10〜16
    0mgKOH/gである特許請求の範囲第(1)項記載
    の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
  3. (3)前記OH基含有フッ素樹脂の配合量A(重量部)
    と前記シランカップリング剤の配合量B(重量部)との
    比の値が A/B=0.2〜4.0 であり、前記シランカップリング剤の配合量が無機充填
    剤300重量部に対して0.5〜3.0重量部である特
    許請求の範囲第(1)項記載の半導体封止用エポキシ樹
    脂組成物。
  4. (4)前記OH基含有フッ素樹脂と前記シランカップリ
    ング剤との変性反応物の配合量C(重量部)と無機充填
    剤の配合量D(重量部)との比の値がC/D=0.00
    2〜0.04 である特許請求の範囲第(1)項記載の半導体封止用エ
    ポキシ樹脂組成物。
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Cited By (2)

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WO2015111513A1 (ja) * 2014-01-22 2015-07-30 ダイキン工業株式会社 硬化性組成物
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