JP3288185B2 - 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents
電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料及びそれを用いた半導体装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は耐熱衝撃性、耐リフロー
クラック性、成形性に優れた電子部品封止用エポキシ樹
脂成形材料及びそれを用いた半導体装置に関するもの
で、特に表面実装用プラスチックパッケージＬＳＩが対
象となる。
クラック性、成形性に優れた電子部品封止用エポキシ樹
脂成形材料及びそれを用いた半導体装置に関するもの
で、特に表面実装用プラスチックパッケージＬＳＩが対
象となる。
【０００２】
【従来の技術】従来から、トランジスタ、ＩＣなどの電
子部品封止用としては、エポキシ樹脂成形材料が広く多
量に用いられている。この理由としては、エポキシ樹脂
が電気特性、耐熱性、機械強度、インサートとの接着性
などの諸特性にバランスが取れているためである。とく
に、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とフェ
ノールノボラック硬化剤の組み合わせはこれらのバラン
スに優れており、ＩＣ封止用成形材料のベース樹脂とし
て主流になっている。しかし、電子部品のパッケージ
は、ＩＣに代表されるように、小形、薄形化の傾向にあ
り、冷熱サイクル時にパッケージがクラックするという
問題が生じ、耐熱衝撃性の改善が望まれている。エポキ
シ樹脂成形材料の耐熱衝撃性を改善するものとして、
（１）エポキシ樹脂成形材料に液状シリコーンを分散さ
せる方法、（２）特開平1-272620号公報に示されるよう
なエポキシ樹脂又は硬化剤をシロキサン化合物で予め変
性する方法、（３）特開昭61-185527号公報、特開昭62-
93962号公報、特開昭62-147749号公報、特開平5-175369
号公報に示されるようなエポキシ樹脂系をシリコーン重
合体微粒子で改質する方法がある。
子部品封止用としては、エポキシ樹脂成形材料が広く多
量に用いられている。この理由としては、エポキシ樹脂
が電気特性、耐熱性、機械強度、インサートとの接着性
などの諸特性にバランスが取れているためである。とく
に、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とフェ
ノールノボラック硬化剤の組み合わせはこれらのバラン
スに優れており、ＩＣ封止用成形材料のベース樹脂とし
て主流になっている。しかし、電子部品のパッケージ
は、ＩＣに代表されるように、小形、薄形化の傾向にあ
り、冷熱サイクル時にパッケージがクラックするという
問題が生じ、耐熱衝撃性の改善が望まれている。エポキ
シ樹脂成形材料の耐熱衝撃性を改善するものとして、
（１）エポキシ樹脂成形材料に液状シリコーンを分散さ
せる方法、（２）特開平1-272620号公報に示されるよう
なエポキシ樹脂又は硬化剤をシロキサン化合物で予め変
性する方法、（３）特開昭61-185527号公報、特開昭62-
93962号公報、特開昭62-147749号公報、特開平5-175369
号公報に示されるようなエポキシ樹脂系をシリコーン重
合体微粒子で改質する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】（１）の方法は、リフ
ロー工程での耐クラック性及びマーキング性が悪く、液
状シリコーンのしみ出しにより外観不良となる。（２）
の方法は、一般にガラス転移点が低下しパッケ−ジの耐
熱性が悪くなる傾向にある。また、（３）のシリコーン
重合体微粒子で改質する方法は、何れもエポキシ樹脂組
成物の弾性率を低減し、ＩＣの素子とエポキシ樹脂成形
材料の界面に発生する応力を低減する効果はある。しか
し、特開昭61-185527、特開平5-175369に示されるよう
な固形シリコーン化合物を分散させる方法ではエポキシ
樹脂成形材料の破断強度及び破断伸びを低下する欠点が
ある。この理由としては、シリコーン粒子とエポキシ樹
脂の界面接着が悪いためと推察できる。一方、特開昭62
-93962、特開昭62-147749号公報に示されるようにシリ
コーン粒子の表面をエポキシ樹脂と相溶性の良い樹脂で
被覆することにより、界面接着が改善でき強度、伸びの
低下をある程度防ぐことができる。しかし、これらの方
法により得られる粒子はコアが液状シリコーンである
か、または液状シリコーンを含む状態であり、この成分
の影響で様々な問題点が発生する。具体的には液状成分
の影響で、成形後のＩＣ表面のマーキング性が悪化した
り、配線板へのＩＣ実装時に接着剤により仮止めを行う
が、この際ＩＣが配線板から剥離、脱落する問題が生じ
る。
ロー工程での耐クラック性及びマーキング性が悪く、液
状シリコーンのしみ出しにより外観不良となる。（２）
の方法は、一般にガラス転移点が低下しパッケ−ジの耐
熱性が悪くなる傾向にある。また、（３）のシリコーン
重合体微粒子で改質する方法は、何れもエポキシ樹脂組
成物の弾性率を低減し、ＩＣの素子とエポキシ樹脂成形
材料の界面に発生する応力を低減する効果はある。しか
し、特開昭61-185527、特開平5-175369に示されるよう
な固形シリコーン化合物を分散させる方法ではエポキシ
樹脂成形材料の破断強度及び破断伸びを低下する欠点が
ある。この理由としては、シリコーン粒子とエポキシ樹
脂の界面接着が悪いためと推察できる。一方、特開昭62
-93962、特開昭62-147749号公報に示されるようにシリ
コーン粒子の表面をエポキシ樹脂と相溶性の良い樹脂で
被覆することにより、界面接着が改善でき強度、伸びの
低下をある程度防ぐことができる。しかし、これらの方
法により得られる粒子はコアが液状シリコーンである
か、または液状シリコーンを含む状態であり、この成分
の影響で様々な問題点が発生する。具体的には液状成分
の影響で、成形後のＩＣ表面のマーキング性が悪化した
り、配線板へのＩＣ実装時に接着剤により仮止めを行う
が、この際ＩＣが配線板から剥離、脱落する問題が生じ
る。
【０００４】本発明は、半導体素子に対する発生応力が
小さく、耐熱衝撃性が良好であり、さらに成形品表面に
係わる問題も無く、信頼性に優れた電子部品封止用エポ
キシ樹脂成形材料を提供するものである。特に表面実装
用ＩＣの信頼性に関しては、リフロー工程での耐クラッ
ク性が重要課題である。
小さく、耐熱衝撃性が良好であり、さらに成形品表面に
係わる問題も無く、信頼性に優れた電子部品封止用エポ
キシ樹脂成形材料を提供するものである。特に表面実装
用ＩＣの信頼性に関しては、リフロー工程での耐クラッ
ク性が重要課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、 （Ａ）１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキ
シ樹脂 （Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有す
る化合物 （Ｃ）(1) 固形シリコーン化合物のコアとビニル重合に
より得られる有機重合体のシェルからなる構造を持ち、 (2) コアの固形シリコーン化合物は、［ＲＳｉＯ3/2］
及び／又は［ＳｉＯ4/2］からなる単位を１〜２０モル
％有する［ＲＲ’ＳｉＯ2/2］単位のシリコーン化合物
である微粒子（ここで、Ｒは炭素数６個以下のアルキル
基、アリール基、又は末端に炭素二重結合を有する置換
基を表し、Ｒ’は炭素数６個以下のアルキル基又はアリ
ール基を表す）を含有し、熱硬化後の成形品表面の臨界
表面張力が２８dyne/cm以上であることを特徴とする電
子部品封止用エポキシ樹脂成形材料及びそれを用いた半
導体装置に関するものである。
シ樹脂 （Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有す
る化合物 （Ｃ）(1) 固形シリコーン化合物のコアとビニル重合に
より得られる有機重合体のシェルからなる構造を持ち、 (2) コアの固形シリコーン化合物は、［ＲＳｉＯ3/2］
及び／又は［ＳｉＯ4/2］からなる単位を１〜２０モル
％有する［ＲＲ’ＳｉＯ2/2］単位のシリコーン化合物
である微粒子（ここで、Ｒは炭素数６個以下のアルキル
基、アリール基、又は末端に炭素二重結合を有する置換
基を表し、Ｒ’は炭素数６個以下のアルキル基又はアリ
ール基を表す）を含有し、熱硬化後の成形品表面の臨界
表面張力が２８dyne/cm以上であることを特徴とする電
子部品封止用エポキシ樹脂成形材料及びそれを用いた半
導体装置に関するものである。
【０００６】本発明において用いられる（Ａ）成分の１
分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂と
しては、電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に
使用されているものであれば制限はなく、フェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック
型エポキシ樹脂をはじめとするフェノール類とアルデヒ
ド類のノボラック樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェ
ノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、アル
キル置換ビフェノールなどのジグリシジルエーテル、ジ
アミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸などのポリア
ミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシ
ジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸な
どの過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、
及び脂環族エポキシ樹脂などがある。
分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂と
しては、電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に
使用されているものであれば制限はなく、フェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック
型エポキシ樹脂をはじめとするフェノール類とアルデヒ
ド類のノボラック樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェ
ノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、アル
キル置換ビフェノールなどのジグリシジルエーテル、ジ
アミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸などのポリア
ミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシ
ジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸な
どの過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、
及び脂環族エポキシ樹脂などがある。
【０００７】（Ａ）のエポキシ樹脂において特に優れた
耐リフロークラック性を示すものとして、置換または非
置換のビフェニル骨格型エポキシ樹脂があり、使用エポ
キシ樹脂全量に対し６０重量％以上使用することが好ま
しい。この理由としては、６０重量％未満では当該エポ
キシ樹脂の低吸湿性、高接着性の特長が発揮されず、本
発明の目的である耐はんだ性に対して効果が小さいため
である。当該エポキシ樹脂としては、４，４’−ビスヒ
ドロキシビフェニルや４，４’−ビスヒドロキシ３，
３’，５，５’−テトラメチルビフェニルをエピクロル
ヒドリンを用いてエポキシ化したもの等があげられる。
耐リフロークラック性を示すものとして、置換または非
置換のビフェニル骨格型エポキシ樹脂があり、使用エポ
キシ樹脂全量に対し６０重量％以上使用することが好ま
しい。この理由としては、６０重量％未満では当該エポ
キシ樹脂の低吸湿性、高接着性の特長が発揮されず、本
発明の目的である耐はんだ性に対して効果が小さいため
である。当該エポキシ樹脂としては、４，４’−ビスヒ
ドロキシビフェニルや４，４’−ビスヒドロキシ３，
３’，５，５’−テトラメチルビフェニルをエピクロル
ヒドリンを用いてエポキシ化したもの等があげられる。
【０００８】本発明における（Ａ）のエポキシ樹脂は適
宜何種類でも併用することができるが、純度、特に加水
分解性塩素量はＩＣなど素子上のアルミ配線腐食に係わ
るため少ない方がよく、耐湿性の優れた電子部品封止用
エポキシ樹脂成形材料を得るためには５００ｐｐｍ以下
であることが好ましい。ここで、加水分解性塩素量とは
試料のエポキシ樹脂１ｇをジオキサン３０ｍｌに溶解
し、１Ｎ−ＫＯＨメタノール溶液５ｍｌを添加して３０
分間リフラックス後、電位差滴定により求めた値を尺度
としたものである。
宜何種類でも併用することができるが、純度、特に加水
分解性塩素量はＩＣなど素子上のアルミ配線腐食に係わ
るため少ない方がよく、耐湿性の優れた電子部品封止用
エポキシ樹脂成形材料を得るためには５００ｐｐｍ以下
であることが好ましい。ここで、加水分解性塩素量とは
試料のエポキシ樹脂１ｇをジオキサン３０ｍｌに溶解
し、１Ｎ−ＫＯＨメタノール溶液５ｍｌを添加して３０
分間リフラックス後、電位差滴定により求めた値を尺度
としたものである。
【０００９】本発明において用いられる（Ｂ）成分の１
分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有する化合物
としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、レ
ゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノ
ールＦなどのフェノール類又はα−ナフトール、β−ナ
フトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類と
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアル
デヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のア
ルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得ら
れる樹脂、ポリパラビニルフェノール樹脂、フェノール
類とジメトキシパラキシレンから合成されるキシリレン
基を有するフェノール・アラルキル樹脂、脂環骨格を構
造中に持つフェノール化合物などがあり、単独又は２種
類以上併用してもよい。
分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有する化合物
としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、レ
ゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノ
ールＦなどのフェノール類又はα−ナフトール、β−ナ
フトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類と
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアル
デヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のア
ルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得ら
れる樹脂、ポリパラビニルフェノール樹脂、フェノール
類とジメトキシパラキシレンから合成されるキシリレン
基を有するフェノール・アラルキル樹脂、脂環骨格を構
造中に持つフェノール化合物などがあり、単独又は２種
類以上併用してもよい。
【００１０】本発明における（Ａ）のエポキシ樹脂と
（Ｂ）のフェノール性水酸基を有する化合物において、
耐リフロークラック性に優れるものとしては、樹脂また
は化合物の構造中にナフタレン環または飽和脂肪族環が
含まれるものがあげられる。これを例示すれば、ヒドロ
キシナフタレンとアルデヒド類から合成されるノボラッ
ク樹脂、またはこれをエポキシ化した樹脂があげられ
る。また、飽和脂肪族環が含まれるものとしてはジシク
ロペンタジエンに酸触媒等を用いてフェノール類を付加
させた樹脂、またはこれをエポキシ化した樹脂があげら
れる。これらの樹脂または化合物の添加量としては、
（Ａ）＋（Ｂ）の合計重量に対し、ナフタレン環または
飽和脂肪族環の重量が２０％以上であることが好まし
い。この理由としては、２０重量％未満ではナフタレン
環または飽和脂肪族環の疎水効果が発揮されにくく、吸
湿性が高くなるため耐リフロークラック性に対しても効
果が発揮されにくいためである。さらに、これらの構造
を有するエポキシ樹脂またはフェノール化合物は前出の
ビフェニル骨格型エポキシ樹脂と併用することで、さら
に優れた耐リフロークラック性を発揮できる。また、
（Ａ）のエポキシ樹脂と（Ｂ）のフェノール化合物の当
量比（（Ｂ）の水酸基数／（Ａ）のエポキシ基数）は、
特に限定はされないが、それぞれの未反応分を少なく抑
えるために０．７〜１．３の範囲に設定することが好ま
しい。
（Ｂ）のフェノール性水酸基を有する化合物において、
耐リフロークラック性に優れるものとしては、樹脂また
は化合物の構造中にナフタレン環または飽和脂肪族環が
含まれるものがあげられる。これを例示すれば、ヒドロ
キシナフタレンとアルデヒド類から合成されるノボラッ
ク樹脂、またはこれをエポキシ化した樹脂があげられ
る。また、飽和脂肪族環が含まれるものとしてはジシク
ロペンタジエンに酸触媒等を用いてフェノール類を付加
させた樹脂、またはこれをエポキシ化した樹脂があげら
れる。これらの樹脂または化合物の添加量としては、
（Ａ）＋（Ｂ）の合計重量に対し、ナフタレン環または
飽和脂肪族環の重量が２０％以上であることが好まし
い。この理由としては、２０重量％未満ではナフタレン
環または飽和脂肪族環の疎水効果が発揮されにくく、吸
湿性が高くなるため耐リフロークラック性に対しても効
果が発揮されにくいためである。さらに、これらの構造
を有するエポキシ樹脂またはフェノール化合物は前出の
ビフェニル骨格型エポキシ樹脂と併用することで、さら
に優れた耐リフロークラック性を発揮できる。また、
（Ａ）のエポキシ樹脂と（Ｂ）のフェノール化合物の当
量比（（Ｂ）の水酸基数／（Ａ）のエポキシ基数）は、
特に限定はされないが、それぞれの未反応分を少なく抑
えるために０．７〜１．３の範囲に設定することが好ま
しい。
【００１１】本発明において用いられる（Ｃ）成分のシ
リコーン重合体粒子は表面に有機重合体のシェルを有す
る常温固形のシリコーン重合物である。コアとなるシリ
コーン重合体は［ＲＲ’ＳｉＯ2/2］単位を有するジオ
ルガノシロキサンを主原料とする重合物であり、架橋成
分として３官能性シロキサン単位（［ＲＳｉＯ3/2］）
あるいは４官能性シロキサン単位（［ＳｉＯ4/2］）を
用いることが好ましい。これらの成分が多くなるとコア
となるシリコーン重合体の硬度、弾性率が高くなり、目
的とする電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料の弾性率
低減、発生応力の低減効果が小さくなってしまう。した
がって、３官能または４官能シロキサン成分は０.５〜
２０モル％が好ましく、さらには３官能シロキサン成分
を２〜１０モル％使用することが好ましい。ここで、３
官能または４官能シロキサン成分が少なくなると、弾性
率の低い重合体を得ることができるが、架橋密度が低く
なるため、未反応シロキサン成分が多くなる。この結
果、未反応成分の移行により、成形品のマーキング性な
どを低下させてしまう。したがって、３官能または４官
能シロキサン成分は０.５モル％以上が好ましく、さら
には２モル％以上が好ましい。半導体素子に対する発生
応力が小さく、耐熱衝撃性が良好であり、さらに成形品
表面に係わる問題も無く、信頼性に優れた電子部品封止
用エポキシ樹脂成形材料とするためには、コアの硬さが
重要である。本発明では、コアの硬さは３官能または４
官能シロキサン成分の使用量によって、設計値通りの最
適の硬さに制御することが容易となる。
リコーン重合体粒子は表面に有機重合体のシェルを有す
る常温固形のシリコーン重合物である。コアとなるシリ
コーン重合体は［ＲＲ’ＳｉＯ2/2］単位を有するジオ
ルガノシロキサンを主原料とする重合物であり、架橋成
分として３官能性シロキサン単位（［ＲＳｉＯ3/2］）
あるいは４官能性シロキサン単位（［ＳｉＯ4/2］）を
用いることが好ましい。これらの成分が多くなるとコア
となるシリコーン重合体の硬度、弾性率が高くなり、目
的とする電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料の弾性率
低減、発生応力の低減効果が小さくなってしまう。した
がって、３官能または４官能シロキサン成分は０.５〜
２０モル％が好ましく、さらには３官能シロキサン成分
を２〜１０モル％使用することが好ましい。ここで、３
官能または４官能シロキサン成分が少なくなると、弾性
率の低い重合体を得ることができるが、架橋密度が低く
なるため、未反応シロキサン成分が多くなる。この結
果、未反応成分の移行により、成形品のマーキング性な
どを低下させてしまう。したがって、３官能または４官
能シロキサン成分は０.５モル％以上が好ましく、さら
には２モル％以上が好ましい。半導体素子に対する発生
応力が小さく、耐熱衝撃性が良好であり、さらに成形品
表面に係わる問題も無く、信頼性に優れた電子部品封止
用エポキシ樹脂成形材料とするためには、コアの硬さが
重要である。本発明では、コアの硬さは３官能または４
官能シロキサン成分の使用量によって、設計値通りの最
適の硬さに制御することが容易となる。
【００１２】（Ｃ）成分のコアの成分である［ＲＳｉＯ
３／２］、［ＲＲ’ＳｉＯ2/2］単位について、Ｒ’は
メチル基、エチル基等の炭素数６個以下のアルキル基ま
たはフェニル基等のアリール基が好ましく（Ｒ’は一種
類でも二種以上であっても良い）低弾性率、コストの点
からはメチル基が好ましい。ＲもＲ’と同様なアルキル
基またはアリール基が好ましい（Ｒは一種類でも二種以
上であっても良く、Ｒ’、Ｒは同種でも異種でも良い）
が、少なくとも一部に末端に炭素二重結合を有する置換
基を持つことが好ましい。この理由としては、コアを重
合させた後、ビニル重合により得られる有機重合体をシ
ェルとして重合を行う際に、コアに含まれる炭素二重結
合とシェルの有機重合体がグラフト化することでコア／
シェル界面を有機結合により強固に結合できるためであ
る。この場合の炭素二重結合の割合は、１〜１０モル％
の範囲が好ましい。この理由としては、１モル％未満で
はグラフト化の効果が少なく、１０モル％を越えた場合
はこの基の影響で耐熱性や弾性率等コアの物性が低下す
る傾向にあるためである。炭素二重結合を有する置換基
としてはビニル基、アリル基、メタクリル基、メタクリ
ロキシ基、またはこれらを末端に持つアルキル基等があ
げられる。
３／２］、［ＲＲ’ＳｉＯ2/2］単位について、Ｒ’は
メチル基、エチル基等の炭素数６個以下のアルキル基ま
たはフェニル基等のアリール基が好ましく（Ｒ’は一種
類でも二種以上であっても良い）低弾性率、コストの点
からはメチル基が好ましい。ＲもＲ’と同様なアルキル
基またはアリール基が好ましい（Ｒは一種類でも二種以
上であっても良く、Ｒ’、Ｒは同種でも異種でも良い）
が、少なくとも一部に末端に炭素二重結合を有する置換
基を持つことが好ましい。この理由としては、コアを重
合させた後、ビニル重合により得られる有機重合体をシ
ェルとして重合を行う際に、コアに含まれる炭素二重結
合とシェルの有機重合体がグラフト化することでコア／
シェル界面を有機結合により強固に結合できるためであ
る。この場合の炭素二重結合の割合は、１〜１０モル％
の範囲が好ましい。この理由としては、１モル％未満で
はグラフト化の効果が少なく、１０モル％を越えた場合
はこの基の影響で耐熱性や弾性率等コアの物性が低下す
る傾向にあるためである。炭素二重結合を有する置換基
としてはビニル基、アリル基、メタクリル基、メタクリ
ロキシ基、またはこれらを末端に持つアルキル基等があ
げられる。
【００１３】 （Ｃ）成分のシリコーン重合体粒子の表
面に形成するビニル重合により得られる有機重合体シェ
ルとしては、電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料のベ
ース樹脂であるエポキシ樹脂及び硬化剤と相溶性の良い
樹脂であることが好ましい。これを例示すれば、ポリビ
ニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、アク
リル樹脂やその共重合体などがあげられ、特にアクリル
樹脂またはアクリル樹脂の共重合体が好適である。アク
リル樹脂としてはアクリル酸及びそのエステル、メタク
リル酸及びそのエステル、アクリルアミド、アクリロニ
トリルなどの重合物や、一般的に行われるようにスチレ
ンなど他のモノマとの共重合体があげられる。アクリル
樹脂については特に限定するものではないが、強靭性、
耐加水分解性の面からポリメタクリル酸エステルが好ま
しく、さらには価格、反応性を考慮すればポリメタクリ
ル酸メチル及びその共重合体が好ましい。また、（Ｃ）
成分のシリコーン重合体粒子の表面に形成するビニル重
合により得られる有機重合体シェルとして、耐熱性に重
点を置く場合は芳香族環を有するビニルエステル樹脂が
好適である。ビニル重合により得られる有機重合体シェ
ルの量については、シリコーン重合体粒子を均一に被覆
できる最少量が良く、この観点からシリコーン重合体と
ビニル重合により得られる有機重合体の重量比は１：１
〜５：１の範囲が好ましい。
面に形成するビニル重合により得られる有機重合体シェ
ルとしては、電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料のベ
ース樹脂であるエポキシ樹脂及び硬化剤と相溶性の良い
樹脂であることが好ましい。これを例示すれば、ポリビ
ニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、アク
リル樹脂やその共重合体などがあげられ、特にアクリル
樹脂またはアクリル樹脂の共重合体が好適である。アク
リル樹脂としてはアクリル酸及びそのエステル、メタク
リル酸及びそのエステル、アクリルアミド、アクリロニ
トリルなどの重合物や、一般的に行われるようにスチレ
ンなど他のモノマとの共重合体があげられる。アクリル
樹脂については特に限定するものではないが、強靭性、
耐加水分解性の面からポリメタクリル酸エステルが好ま
しく、さらには価格、反応性を考慮すればポリメタクリ
ル酸メチル及びその共重合体が好ましい。また、（Ｃ）
成分のシリコーン重合体粒子の表面に形成するビニル重
合により得られる有機重合体シェルとして、耐熱性に重
点を置く場合は芳香族環を有するビニルエステル樹脂が
好適である。ビニル重合により得られる有機重合体シェ
ルの量については、シリコーン重合体粒子を均一に被覆
できる最少量が良く、この観点からシリコーン重合体と
ビニル重合により得られる有機重合体の重量比は１：１
〜５：１の範囲が好ましい。
【００１４】（Ｃ）成分のシリコーン重合体粒子を得る
方法としては、乳化重合によりコアとなるシリコーン重
合体を合成し、次にアクリルモノマと開始剤を添加して
２段目の重合を行うことでシェルを形成する方法などが
ある。この場合、１段目の重合に用いるシロキサンモノ
マまたはオリゴマ成分に二重結合を有するシロキサン化
合物を適度に配合することで、二重結合を介してアクリ
ル樹脂がグラフト化してコアとシェルの界面が強固にな
るため、この様にして得られたシリコーン重合体粒子を
使用することで成形品の強度を高めることができる。ま
た、（Ｃ）成分のシリコーン重合体の粒径は組成物を均
一に変性するためには細かい方が良好であり、平均１次
粒子径が０．０５〜１．０μｍの範囲であることが好ま
しく、０．０５〜０．５μｍの範囲であることが更に好
ましい。
方法としては、乳化重合によりコアとなるシリコーン重
合体を合成し、次にアクリルモノマと開始剤を添加して
２段目の重合を行うことでシェルを形成する方法などが
ある。この場合、１段目の重合に用いるシロキサンモノ
マまたはオリゴマ成分に二重結合を有するシロキサン化
合物を適度に配合することで、二重結合を介してアクリ
ル樹脂がグラフト化してコアとシェルの界面が強固にな
るため、この様にして得られたシリコーン重合体粒子を
使用することで成形品の強度を高めることができる。ま
た、（Ｃ）成分のシリコーン重合体の粒径は組成物を均
一に変性するためには細かい方が良好であり、平均１次
粒子径が０．０５〜１．０μｍの範囲であることが好ま
しく、０．０５〜０．５μｍの範囲であることが更に好
ましい。
【００１５】本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形
材料には、エポキシ樹脂とフェノール性水酸基を有する
化合物の硬化反応を促進する硬化促進剤を配合すること
ができる。この硬化促進剤としては、例えば、１，８−
ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリエ
チレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノ
ールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメ
チルアミノメチル）フェノールなどの三級アミン類、２
−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２
−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシ
ルイミダゾールなどのイミダゾール類、トリブチルホス
フィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホ
スフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン
などの有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウム
テトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテト
ラフェニルボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾ
ールテトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモルホリンテ
トラフェニルボレートなどのテトラフェニルボロン塩な
どがある。
材料には、エポキシ樹脂とフェノール性水酸基を有する
化合物の硬化反応を促進する硬化促進剤を配合すること
ができる。この硬化促進剤としては、例えば、１，８−
ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリエ
チレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノ
ールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメ
チルアミノメチル）フェノールなどの三級アミン類、２
−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２
−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシ
ルイミダゾールなどのイミダゾール類、トリブチルホス
フィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホ
スフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン
などの有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウム
テトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテト
ラフェニルボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾ
ールテトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモルホリンテ
トラフェニルボレートなどのテトラフェニルボロン塩な
どがある。
【００１６】また、本発明の電子部品封止用エポキシ樹
脂成形材料には、無機質充填剤として、溶融シリカ、結
晶シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸
カルシウム、炭化珪素、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコ
ニア、などの粉体、又はこれらを球形化したビーズ、チ
タン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、アルミナなどの
単結晶繊維、ガラス繊維などを１種類以上配合すること
ができる。無機質充填剤の配合量としては、吸湿性、線
膨張係数の低減及び強度向上の観点から７０重積％以上
が好ましい。上記の無機充填剤の中で、線膨張係数低減
の観点からは溶融シリカが、高熱伝導性の観点からはア
ルミナが好ましく、充填剤形状は成形時の流動性及び金
型摩耗性の点から球形が好ましい。
脂成形材料には、無機質充填剤として、溶融シリカ、結
晶シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸
カルシウム、炭化珪素、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコ
ニア、などの粉体、又はこれらを球形化したビーズ、チ
タン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、アルミナなどの
単結晶繊維、ガラス繊維などを１種類以上配合すること
ができる。無機質充填剤の配合量としては、吸湿性、線
膨張係数の低減及び強度向上の観点から７０重積％以上
が好ましい。上記の無機充填剤の中で、線膨張係数低減
の観点からは溶融シリカが、高熱伝導性の観点からはア
ルミナが好ましく、充填剤形状は成形時の流動性及び金
型摩耗性の点から球形が好ましい。
【００１７】また、本発明の電子部品封止用エポキシ樹
脂成形材料には、高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、エス
テル系ワックス、ポリエチレン系ワックスなどの離型
剤、カーボンブラックなどの着色剤、エポキシシラン、
アミノシラン、アルキルシラン、ビニルシラン、有機チ
タネート、アルミニウムアルコレートなどのカップリン
グ剤を使用することができる。
脂成形材料には、高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、エス
テル系ワックス、ポリエチレン系ワックスなどの離型
剤、カーボンブラックなどの着色剤、エポキシシラン、
アミノシラン、アルキルシラン、ビニルシラン、有機チ
タネート、アルミニウムアルコレートなどのカップリン
グ剤を使用することができる。
【００１８】また、本発明の電子部品封止用エポキシ樹
脂成形材料には、Br化ビスフェノールＡまたはそのエポ
キシ化物などのハロゲン化物や三酸化アンチモン、五酸
化アンチモン、水酸化アルミニウムなどの難燃剤を使用
することができる。
脂成形材料には、Br化ビスフェノールＡまたはそのエポ
キシ化物などのハロゲン化物や三酸化アンチモン、五酸
化アンチモン、水酸化アルミニウムなどの難燃剤を使用
することができる。
【００１９】以上のような原材料を用いて成形材料を作
製する一般的な方法としては、所定の配合量の原材料混
合物をミキサー等によって充分混合した後、熱ロール、
押出機等によって混練し、冷却、粉砕することによっ
て、成形材料を得ることができる。本発明で得られる成
形材料を用いて電子部品を封止する方法としては、低圧
トランスファ成形法が最も一般的であるが、インジェク
ション成形、圧縮成形、注型などの方法によっても可能
である。
製する一般的な方法としては、所定の配合量の原材料混
合物をミキサー等によって充分混合した後、熱ロール、
押出機等によって混練し、冷却、粉砕することによっ
て、成形材料を得ることができる。本発明で得られる成
形材料を用いて電子部品を封止する方法としては、低圧
トランスファ成形法が最も一般的であるが、インジェク
ション成形、圧縮成形、注型などの方法によっても可能
である。
【００２０】本発明の成形材料は、耐熱衝撃性（試験
法：表６）が、１０００サイクルまで不良なし、耐リフ
ロークラック性（試験法：表６）が４８時間で不良半数
（対母数）以内、好ましくは４８時間で不良なし、更に
好ましくは７２時間不良なし、臨界表面張力（試験法：
表６）が２８以上の特性を兼ね備えている。
法：表６）が、１０００サイクルまで不良なし、耐リフ
ロークラック性（試験法：表６）が４８時間で不良半数
（対母数）以内、好ましくは４８時間で不良なし、更に
好ましくは７２時間不良なし、臨界表面張力（試験法：
表６）が２８以上の特性を兼ね備えている。
【００２１】
【実施例】以下実施例により本発明を説明するが、本発
明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。 実施例１〜１２、比較例１〜５ エポキシ当量２２０、軟化点６７℃のクレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂、エポキシ当量３７５、軟化点８０
℃、臭素含量４８重量％の臭素化ビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂、水酸基当量１０６、軟化点８３℃のフェノ
ールノボラック樹脂、１，８−ジアザビシクロ（５，
４，０）ウンデセン−７、カルナバワックス、三酸化ア
ンチモン、カーボングラック、カップリング剤としてγ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、石英ガラ
ス粉及び固形シリコーン化合物のコアと有機重合体のシ
ェルからなる構造を持つ微粒子＃１〜＃６（表１）を表
２に示す重量比で配合し、混練温度８０〜９０℃、混練
時間１０分の条件でロール混練を行い、実施例１〜６の
成形材料を作製した。
明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。 実施例１〜１２、比較例１〜５ エポキシ当量２２０、軟化点６７℃のクレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂、エポキシ当量３７５、軟化点８０
℃、臭素含量４８重量％の臭素化ビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂、水酸基当量１０６、軟化点８３℃のフェノ
ールノボラック樹脂、１，８−ジアザビシクロ（５，
４，０）ウンデセン−７、カルナバワックス、三酸化ア
ンチモン、カーボングラック、カップリング剤としてγ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、石英ガラ
ス粉及び固形シリコーン化合物のコアと有機重合体のシ
ェルからなる構造を持つ微粒子＃１〜＃６（表１）を表
２に示す重量比で配合し、混練温度８０〜９０℃、混練
時間１０分の条件でロール混練を行い、実施例１〜６の
成形材料を作製した。
【００２２】比較例１は実施例２の微粒子＃２の代わり
に、微粒子＃７（微粒子＃２のシリコーンコアのみ）を
添加して実施例２と同様な条件で作製した。比較例２は
実施例２の微粒子＃２の代わりに、架橋成分を含まない
液状のシリコーンコアに微粒子＃２と同様なＰＭＭＡシ
ェルを形成した微粒子＃８を添加して実施例２と同様な
条件で作製した。比較例３は実施例１〜６と同様な配合
組成で液状シリコーンを可撓剤として添加して同様な条
件で作製した。比較例４は実施例１〜６と同様な配合組
成で微粒子を添加せずに同様な条件で作製した。また、
実施例７〜１２は実施例２の微粒子＃２を用いて
に、微粒子＃７（微粒子＃２のシリコーンコアのみ）を
添加して実施例２と同様な条件で作製した。比較例２は
実施例２の微粒子＃２の代わりに、架橋成分を含まない
液状のシリコーンコアに微粒子＃２と同様なＰＭＭＡシ
ェルを形成した微粒子＃８を添加して実施例２と同様な
条件で作製した。比較例３は実施例１〜６と同様な配合
組成で液状シリコーンを可撓剤として添加して同様な条
件で作製した。比較例４は実施例１〜６と同様な配合組
成で微粒子を添加せずに同様な条件で作製した。また、
実施例７〜１２は実施例２の微粒子＃２を用いて
【化１】〜
【化５】
【化１】
【化２】
【化３】
【化４】
【化５】 に示す各種エポキシ樹脂及び硬化剤を実施例２で使用し
たオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂及びフェ
ノールノボラック樹脂と置き換えた以外は実施例２と同
様に作製した（表３）。比較例５は実施例１２と同様な
配合組成で液状シリコーンを可撓剤として添加して、実
施例１２と同様な条件で作製した。表４、表５に実施例
及び比較例で得られた成形材料の特性を、表６に特性評
価法の詳細を示す。
たオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂及びフェ
ノールノボラック樹脂と置き換えた以外は実施例２と同
様に作製した（表３）。比較例５は実施例１２と同様な
配合組成で液状シリコーンを可撓剤として添加して、実
施例１２と同様な条件で作製した。表４、表５に実施例
及び比較例で得られた成形材料の特性を、表６に特性評
価法の詳細を示す。
【００２３】この結果、実施例１〜１２で得られた成形
材料はいずれも、耐熱衝撃性、耐湿性、成形品外観、マ
ーキング性に優れている。耐熱衝撃性、耐湿性について
は比較例２にあるようにコア／シェル型シリコーン系の
微粒子可撓剤を使うことで良好な特性を得ることができ
る。しかし、比較例２ではコアが液状であるため、成形
材料を硬化する点で、未反応シリコーンが表面にしみ出
し、臨界表面張力が低下するため、マーキング性等が可
撓剤の影響で悪くなる。また、比較例１のようにＰＭＭ
Ａシェルを成形しないものを微粒子可撓剤として用いた
場合は耐熱衝撃性が低下するとともに、マーキング性も
低下してしまう。比較例３に示すように、液状シリコー
ンを単独で用いた場合は耐熱衝撃性は良好だが、耐リフ
ロークラック性及びマーキング性が低下してしまう。
材料はいずれも、耐熱衝撃性、耐湿性、成形品外観、マ
ーキング性に優れている。耐熱衝撃性、耐湿性について
は比較例２にあるようにコア／シェル型シリコーン系の
微粒子可撓剤を使うことで良好な特性を得ることができ
る。しかし、比較例２ではコアが液状であるため、成形
材料を硬化する点で、未反応シリコーンが表面にしみ出
し、臨界表面張力が低下するため、マーキング性等が可
撓剤の影響で悪くなる。また、比較例１のようにＰＭＭ
Ａシェルを成形しないものを微粒子可撓剤として用いた
場合は耐熱衝撃性が低下するとともに、マーキング性も
低下してしまう。比較例３に示すように、液状シリコー
ンを単独で用いた場合は耐熱衝撃性は良好だが、耐リフ
ロークラック性及びマーキング性が低下してしまう。
【００２４】さらには、実施例７〜１２に示すように耐
リフロークラック性の良好な樹脂系に本発明のコア／シ
ェル型シリコーン系の微粒子可撓剤を添加することで、
表面実装型ＬＳＩに必要な特性である、耐リフロークラ
ック性、耐熱衝撃性、耐湿性、マーキング性等に優れた
特性を得ることができる。特に、実施例１２に示すよう
に特定の樹脂系にコア／シェル型シリコーン系の微粒子
可撓剤を使用することで全項目に優れた特性が得られ
る。液状シリコーンを可撓剤として用いて実施例１２と
同様の配合組成と条件で作製した比較例５では、耐リフ
ロークラック性及びマーキング性が低下してしまう。
リフロークラック性の良好な樹脂系に本発明のコア／シ
ェル型シリコーン系の微粒子可撓剤を添加することで、
表面実装型ＬＳＩに必要な特性である、耐リフロークラ
ック性、耐熱衝撃性、耐湿性、マーキング性等に優れた
特性を得ることができる。特に、実施例１２に示すよう
に特定の樹脂系にコア／シェル型シリコーン系の微粒子
可撓剤を使用することで全項目に優れた特性が得られ
る。液状シリコーンを可撓剤として用いて実施例１２と
同様の配合組成と条件で作製した比較例５では、耐リフ
ロークラック性及びマーキング性が低下してしまう。
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【００２５】
【発明の効果】本発明によって得られる電子部品封止用
エポキシ樹脂成形材料を用いてＩＣ、ＬＳＩなどの電子
部品を封止すれば、耐熱衝撃性、耐リフロークラック
性、耐熱性、耐湿性等の信頼性に優れた製品を得ること
ができ、非相溶性の可撓剤を使用した際に発生しやすい
成形品外観の劣化、マーキング性の低下等の問題点もな
く、その工業的価値は大である。
エポキシ樹脂成形材料を用いてＩＣ、ＬＳＩなどの電子
部品を封止すれば、耐熱衝撃性、耐リフロークラック
性、耐熱性、耐湿性等の信頼性に優れた製品を得ること
ができ、非相溶性の可撓剤を使用した際に発生しやすい
成形品外観の劣化、マーキング性の低下等の問題点もな
く、その工業的価値は大である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 83:04） (72)発明者 斎藤 裕之 茨城県つくば市和台48番 日立化成工業 株式会社 筑波開発研究所内 (72)発明者 幸島 博起 茨城県結城市大字鹿窪1772−１ 日立化 成工業株式会社 下館工場内 (72)発明者 ペータ フーバ ドイツ国 ブルックハウゼン グルック ストラッセ 39 (72)発明者 ルンバルト ドイッチャ ドイツ国 ブルックハウゼン フィルコ ストラッセ 14 (72)発明者 ミハエル ゲック ドイツ国 ブルックハウゼン アインシ ュタインストラッセ ２ (56)参考文献 特開 平６−172661（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−93962（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−20558（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−270710（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−301931（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08L 63/00 - 63/10 C08G 59/62 H01L 23/29 C08L 83/04 - 83/08
Claims (7)
- 【請求項１】（Ａ）１分子中に２個以上のエポキシ基を
有するエポキシ樹脂 （Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有す
る化合物 （Ｃ）(1) 固形シリコーン化合物のコアとビニル重合に
より得られる有機重合体のシェルからなる構造を持ち、 (2) コアの固形シリコーン化合物は、［ＲＳｉＯ3/2］
及び／又は［ＳｉＯ4/2］からなる単位を１〜２０モル
％有する［ＲＲ’ＳｉＯ2/2］単位のシリコーン化合物
である微粒子（ここで、Ｒは炭素数６個以下のアルキル
基、アリール基、又は末端に炭素二重結合を有する置換
基を表し、Ｒ’は炭素数６個以下のアルキル基又はアリ
ール基を表す） を含有し、熱硬化後の成形品表面の臨界表面張力が２８
dyne/cm以上であることを特徴とする電子部品封止用エ
ポキシ樹脂成形材料。 - 【請求項２】（C）成分のビニル重合により得られる有
機重合体が、アクリル樹脂またはアクリル樹脂の共重合
体である請求項１記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成
形材料。 - 【請求項３】（C）成分のビニル重合により得られる有
機重合体が、芳香族環を有するビニルエステル樹脂であ
る請求項１記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材
料。 - 【請求項４】（Ａ）のエポキシ樹脂が置換または非置換
ビフェノールから誘導されたエポキシ樹脂を含み、その
置換または非置換ビフェノールから誘導されたエポキシ
樹脂が使用する全エポキシ樹脂中の６０重量％以上であ
る請求項１〜３各項記載の電子部品封止用エポキシ樹脂
成形材料。 - 【請求項５】（Ａ）のエポキシ樹脂及び／又は（Ｂ）の
化合物が、ナフタレン環を有する化合物を含む請求項１
〜４各項記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。 - 【請求項６】（Ａ）のエポキシ樹脂及び／又は（Ｂ）の
化合物が、飽和脂肪族環を有する化合物を含む請求項１
〜４各項記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。 - 【請求項７】半導体素子と、それを封止する請求項１〜
６各項記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料の封
止樹脂からなる半導体装置。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24406994A JP3288185B2 (ja) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料及びそれを用いた半導体装置 |
| MYPI20013384 MY115938A (en) | 1994-10-07 | 1995-09-23 | Semiconductor sealant of epoxy resin and organic polymer-grafted silicone polymer |
| MYPI95002840A MY113317A (en) | 1994-10-07 | 1995-09-23 | Epoxy resin molding material for sealing electronic parts containing organic polymer-grafted silicone |
| US08/536,141 US5739217A (en) | 1994-10-07 | 1995-09-29 | Epoxy resin molding for sealing electronic parts containing organic polymer-grafted silicone |
| KR1019950033921A KR0169828B1 (ko) | 1994-10-07 | 1995-10-04 | 전자 부품 봉입용 에폭시 수지 성형 재료 및 그것을 이용한 봉입 반도체 장치 |
| EP95115672A EP0707042B1 (en) | 1994-10-07 | 1995-10-05 | Epoxy resin molding material for sealing electronic parts and sealed semiconductor device using the same |
| TW084110490A TW376402B (en) | 1994-10-07 | 1995-10-05 | Epoxy resin molding material for sealing electronic parts and sealed semiconductor device using the same |
| DE69501771T DE69501771T2 (de) | 1994-10-07 | 1995-10-05 | Epoxidharzformmasse zur Einkapselung elektronischer Bauelemente und eingekapselte Halbleiteranordnung unter Verwendung dieser Formmasse |
| SG1995001501A SG42780A1 (en) | 1994-10-07 | 1995-10-06 | Epoxy resin molding material for sealing electronic parts and sealed semiconductor device usin the same |
| CN95102569A CN1065259C (zh) | 1994-10-07 | 1995-10-06 | 用于封闭电子元件的环氧树脂模制材料及用其封闭的半导体装置 |
| US09/015,213 US5962139A (en) | 1994-10-07 | 1998-01-29 | Semiconductor sealant of epoxy resin and organic polymer-grafted silicone polymer |
Applications Claiming Priority (1)
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