JPH01113455A - 半導体封止用樹脂組成物 - Google Patents

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〕 本発明は半導体素子封止用エポキシ樹脂成形材料に用い
られるオルガノポリシロキサン変性ノボラック系エポキ
シ樹脂組成物に関するものである。

更に詳しくは部分不飽和エステル化ノボラック系エポキ
シ樹脂に溶液ヒドロシリル化反応により、オルガノポリ
シロキサンを反応せしめて得られるブリード現象の全く
ない、海島構造を有する変性エポキシ樹脂を用いた低応
力半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関するものである
。

〔従来技術〕

従来、半導体素子を外部環境から保護する目的で成され
る樹脂封止としてはエポキシ樹脂組成物が広く用いられ
て来た。

この場合、半導体デバイスの信頼性向上のためには、封
止体である硬化成形物の耐熱性、耐湿性が重要となるた
め、一般に樹脂系としては、ノボラック系エポキシ樹脂
のフェノールノボラック硬化樹脂系が用いられており、
具体的にはこのような樹脂系に硬化促進剤、無機充填剤
、カップリング剤や顔料等を混練して得られる組成物を
用いてトランスファー成形により封止を行う方法が広く
用いられている。しかしながら、衆知の如（、半導体素
子の記憶容量の増大指向は日進月歩の感があり、これに
伴ない素子内配線の細線高密度化、素子の大型薄型化が
進み、この変化に伴ない封止剤に要求される性能も大き
く変化しつつあるのが現状である。

即ち半導体ＩＣ基板であるシリコン基板と封止体硬化成
形物間に熱膨脹係数差に起因して発生する応力が問題化
して来ている。その理由および現象は以下の如くである
。

１）　加熱を要する工程で、熱膨脹係数の差に起因して
応力が発生しこの応力のため半導体上のアルミ回路にず
れが生ずる。

２）　大型化フラット化に伴ない硬化樹脂面積が大きく
なると同時に封止厚が薄くなるため生じた応力により封
止体にクランクが発生する。

３）　フラットボンディングのため半田工程条件が厳し
くなり樹脂層に異常が生じる。

等である。

これらの欠点を解消する方法として・オルガノポリシロ
キサン粉末を成形材料中に分散混合した組成物、オルガ
ノボッシロキサンオイルを配合混練時に添加分散させた
組成物が提案されている。

しかしながら前者はポリシロキサン粉末が樹脂との濡れ
密着性に欠けるため、硬化樹脂中にボイドが発生し易い
とか、サンディング、切削加工時にポリシロキサン粉末
粒子が脱落し易いため平滑表面が得難いとか成形時の流
動性が悪いといった問題点が生じてしまうので現状では
大量に添加することは不可能となり従って添加効果も小
さいものである。

またオルガノポリシロキサンオイルを配合する場合は混
練時にエポキシ樹脂との反応が生じないか、若しくは生
じ難いため成形時にポリシロキサンオイルがブリードし
てしまうため型汚れが著しいとか成形体表面の印刷性が
悪いといった難点が生じてしまう、従ってこれとても添
加量が自ずと制約されてしまう。

更にこれら両者の欠点を除くため、水酸基、カルボキシ
ル基、アミノ基、メルカプト基等のエポキシ基と反応可
能な官能基を含有するポリシロキサンとノボラック型多
官能エポキシ樹脂の一部に、反応によりポリシロキサン
を組込もうという試みは多い。

しかしながら、エポキシ樹脂が多官能であるためゲル化
を生じ易いとかまたは相溶性が悪いため全く反応しない
ため前記のオイル添加と全く同様な難点が生じてしまう
。

〔発明の目的〕

本発明は従来の欠ヤを解消して、ブリードが全く無く、
かつ均一にポリシロキサンのミクロ粒子が均一に分散し
て、いわゆる海鳥構造を有しているエポキシ樹脂を再現
性良く、しかも容易に得ることができ、この樹脂からな
る組成物を用いて低応力封止用成形材料を得んとして研
究した結果、任意に変性量を変えた部分不飽和エステル
化ノボラック系エポキシ樹脂とハイドロシリル基を有す
るオルガノポリシロキサンを溶液系で反応させ、その後
溶媒を除去することにより、所望の樹脂が得られること
を見出し、得られた樹脂を用いることにより、低応力半
導体封止用の樹脂組成物を完成させるに至ったものであ
る。

〔発明の構成〕

本発明に用いられる部分不飽和エステル化ノボラック系
エポキシ樹脂はフェノールノボラックエポキシ樹脂また
はアルキルフェノールノボラックエポキシ樹脂と不飽和
カルボン酸化合物とのエステル化反応により得られるも
のであり、エポキシ基の一部がアクリロイル化された樹
脂である。

具体的にはアクリル酸エステル化エポキシ樹脂であり、
その変性率は用いたエポキシ中の０．５ｓｏ１％〜５鋼
ｏ１％である。

変性率が０．５ｎｏ１％以下では化学量論的に反応させ
るポリシロキサン量が少く変性の効果が表われない。

５ｍｏ１％以上では化学量論量のポリシロキサンを添加
した場合海島構造が得難くなる。

またポリシロキサンの添加量を減すると未反応不飽和基
が残存してしまう。

また、一方の原料であるオルガノポリシロキサンは１ヶ
以上のハイドロシリル基を有するものであり、ハイドロ
ジエン基以外はメチル基又はメチル基とフェニル基を両
有するポリシロキサンである。

またその重合度は一５ｔＯ−ユニット換算で５０〜５０
０であり好ましくは、１００〜′２００である。

５０以下であるとポリシロキサンの凝集力が不足であり
均質系となってしまいドメイン形成が生じ難く硬化物−
のｔｇを低下させる結果になる。また化学量論的面から
も重量換算添加量が減じてしまう。

また５００以上では分子量に対して反応点が極端に存在
する基数高々２０以下であり、それ以上の場合反応時に
ゲル化を生じてしまう。

好ましくは、片末端のみ又は両末端のみにヒドロシリル
基を有するポリシロキサンが好ましい。

次いで上記化合物の共通溶媒を用いて混合溶解し溶液と
する。この場合溶媒としては共通溶媒であればすべて使
用可能であるが最終的に除去し易く、吸湿性の少ない共
通溶媒としてベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族
系溶媒、ブタノール、イソプロパツール等の高級アルコ
ール系溶媒が好ましい。

また混合溶媒も適宜使用可能である。

不飽和エステル変性エポキシ樹脂とオルガノポリシロキ
サンの配合割合は官能基の数、ポリシロキサンの重合度
、エポキシ樹脂の変性率により異なるがポリシロキサン
が１０〜５０重量％になるようにするのが一般的であり
、１０％以下では変性効果が少なく好ましくは２０〜３
０重量％である。

５０％以上では海鳥構造が逆転してしまう場合が多い。

次いで績糸に白金系化合物を添加するが一般には塩化白
金酸が用いられその添加量は反応速度との関係で適宜選
定されるが通常は樹脂に対して５０ｐｐ＋ｍ程度である
。

反応条件は適宜決定されるが通常は６０℃〜１５０℃で
１時間１２時間の条件が好ましい。

反応終了後、加熱減圧条件下で溶媒を除去する。

溶媒が除去されるに従い系は白色となるが分離は全く認
められない。

因みに触媒の無い反応が生じない系では溶媒の除去によ
り分離が生じてしまう、この事実からもハイドロシリル
化反応によりポリシロキサンはエポキシ樹脂に取りつけ
られ、長鎖の分子であることと両化合物が本質的に相接
性がないためエポキシ樹脂マトリックス中でポリシロキ
サンのミクロな凝集が生じていることが明らかである。

溶媒を完全に除去した後これをバット等に取り出し冷却
する。

得られるオルカ１ノポリシロキサン変性エポキシ樹脂は
白色固型の樹脂でありポリシロキサンのブリードは全く
認められず粉砕可能な樹脂状物であった。

得られた変性エポキシ樹脂に、硬化剤としてのフェノー
ルノボラック樹脂、各種アミン類、イミダゾール類、ト
リフェニルホスフィンフッ化ホウ素のアミン錯体等の硬
化促進剤、熔融シリカに代表される充填剤、カルナバワ
ックス、ステアリン酸類、キンクンワックス等の離型剤
、エポキシシラン、ビニルシラン等のカップリング剤ブ
ロム化エポキシ樹脂、二酸化アンチモン等の難燃化剤、
カーボーンブラック等の顔料等の公知の物質を配合した
配合組成物を得る。

得られた組成物を、加熱ロールまたはコニーダー等の従
来用いられている混練機により溶融混練を行ない冷却粉
砕して、均一混練さ°れ゛た半導体封止用エポキシ樹脂
成形材料を得る。

このものは半導体素子の搭載されたデバイス上にトラン
スファー成形により成形封止される。

〔発明の効果〕

該組成物は成形に際して流動性が良好である上に溶融成
形に際してもオルガノポリシロキサンの滲出が無く通常
のエポキシ樹脂成形と全く同様な条件で成形可能であっ
た。

また得られた硬化封止体は変性エポキシ樹脂を用いた効
果である。

高耐湿、低応力品であり、加えて、オルガノポリシロキ
サンの単なる混練品に比較してマーキング性にも問題は
無く、従来にない優れた半導体封止用樹脂組成物であっ
た。

〔実施例１〕 エポキシ当Ｎ２２０のエポキシクレゾールノボラック樹
脂のエポキシ基の２モル％をアクリル化したエポキシア
クリレートｉ　ｏ　ｏ　ｇ、重合度２００の両末端ハイ
ドロジエンジメチルポリシロキサン３０ｇ、）ルエン８
００ｇ、塩化白金酸の５％イソプロパツール溶液１００
■を１２フラスコ中で１００″０３時間反応させた。

この変性樹脂、及び原料として用いたエポキシクレゾー
ルノボラック樹脂そのものを用い第１表に示すような組
成物を熱２本ロールで均一に溶融混合して成形材料とし
た。

この成形材料を１７５℃、１０ｋｇ／ｄで９０秒間成形
した後、１７５℃、４時間後硬化した硬化物の物性を第
２表に示す。

〔比較例１．２〕 第１表に示すような組成物を熱２本ロールで均一に溶融
混合して成形材料とした。

この成形材料を実施例１と同様な方法で成形し、得られ
た硬化物の物性を第２表に示す。

第１表 第２表 第２表からあきらかな如（、実施例１はポリシロキサン
変性を施したにもかかわらずガラス転移温度の低下は認
められないことから、エポキシ樹脂部分をマトリックス
とした海鳥構造が形成された硬化物であることがわかる
。

従ってこの構造故に熱膨脹係数が小さく且つ曲げ弾性率
が低いといつた低応力封入用樹脂組成物として優れてい
るものであった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　式（１）で表される部分不飽和エステル化ノボラック
   系エポキシ樹脂と、式（２）で表わされる１ケ以上のハ
   イドロシリル基を含有するオルガノポリシロキサンを共
   通溶媒に混合溶解し、白金化合物系触媒の存在下にヒド
   ロシリル化反応を行い、反応後溶媒を加熱減圧して除去
   することによって得られるオルガノポリシロキサンが均
   質微粒子状態に分散されているオルガノポリシロキサン
   変性ノボラック系エポキシ樹脂を用いることを特徴とす
   る半導体封止用樹脂組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼（１） Ｒ＿１：Ｈまたは炭化水素基 Ｒ＿２：エチレン性２重結合を含有する炭化水素基ｍ：
   ２以上の整数 ｎ：ｎ／（ｍ＋ｎ）＝０．００５〜０．０５ ▲数式、化学式、表等があります▼（２） Ｒ＿３：アルキル基、フェニル基又はパーフルオロアル
   キル基 Ｒ＿４：水素又はアルキル基 ｌ：０〜２０の整数 ｋ＋ｌ：５０〜５００の整数