JPH0138131B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

《産業上の利用分野》 本発明は耐湿性に優れ応力の小さいシラノール
官能基数２以下のシランカツプリング剤を含む撥
水性の強い可撓性シラン化合物を添加した半導体
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》 近年、電子機器業界は急速な発展をとげ、半導
体の特性保持のために数々の技術改良がなされて
きている。これに伴い半導体封止用エポキシ樹脂
成形材料にも、半導体の特性保持に必要な技術的
改良が要求されてきている。これら要求の中で特
に重要なことは、エポキシ樹脂封止法の応力低下
と耐湿性に関するものである。即ち樹脂の硬化に
伴つて発生する歪を十分緩和し、又半導体組立て
時に受ける熱変化を十分吸収するだけで低応力
で、且つ水の侵入によつて発生するペレツトの腐
食等の少ないエポキシ樹脂成形材料の開発要求が
年々強くなつてきている。一般的に半導体の特性
破壊の主要な原因は、半導体組立て工程で受ける
熱応力や封止樹脂の硬化収縮時に生じる応力によ
るものであつたり、水の侵入による腐食を伴つた
絶縁破壊や回路短絡であつた。これら半導体の特
性破壊を減少させるためには、半導体封止樹脂の
応力を小さくし且つ耐湿性を高めることが必要で
あつた。 エポキシ樹脂に硬化可能なシリコーンゴムを添
加する組成物は特開昭54−54168号公報に開示さ
れているが、このシリコーンゴムはエポキシ樹脂
とは反応性はなくシリコーンゴムそれ自体が硬化
するために分散剤を併用している。従つて硬化し
たエポキシ樹脂組成物は耐クラツク性は有してい
るが、耐湿性や低応力性には欠けていた。 《発明の目的》 本発明は、樹脂組成物の中にエポキシ樹脂や硬
化剤と反応する揆水性の強い可撓性シラン化合物
を加えることにより、これら技術的問題が解決で
きることを見いだしたものである。即ち可撓性シ
ラン化合物が水の侵入を防止すると共に応力緩衝
層となることを見いだしたものである。 《発明の構成》 本発明は、エポキシ樹脂にシラノール官能基数
２以下のシランカツプリング剤及びアミノ基、ア
ルコール基、エポキシ基又はカルボキシル基を有
するシリコーンオイル又はシリコーンゴムを0.5
〜３重量％含むことを特徴とする半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物である。 通常エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬
化剤、硬化促進剤、充填材、離型剤、表面処理
剤、難燃剤等より構成される。 エポキシ樹脂とはエポキシ基を有するもの全般
をいい、例えば、ビスフエノール型エポキシ樹
脂、フエノールノボラツク型エポキシ樹脂、クレ
ゾールノボラツク型エポキシ樹脂、トリアジン核
含有エポキシ樹脂、グリシジルイソシアネート樹
脂等である。 硬化剤とはエポキシ樹脂を硬化させるもの全般
をいい、例えば、フエノールノボラツク、オルト
クレゾールノボラツク等のフエノールノボラツク
類、テトラクロル無水フタル酸（TCPA）、テト
ラハイドロ無水フタル酸（THPA）、ヘキサハイ
ドロ無水フタル酸（HHPA）等の酸無水物、ジ
シアンジアミド（DDA）、ジアミノジフエニルメ
タン（DDM）等のアミン類である。 硬化促進剤とはエポキシ樹脂と硬化剤の反応を
促進するもの全般をいい、例えば、モノジメチル
アミノメチルフエノール、ピペラジン、２，３，
４，６，７，８，９，10，―オクタハイドローピ
ラミド（１，２―ａ）アゼピン等の第３級アミン
類、オクチルホスフイン、ジフエニルホスフイ
ン、ブチルフエニルホスフイン、トリフエニルホ
スフイン、トリシクロヘキシルホスフイン等の有
機ホスフイン化合物、２―フエニルイミダゾール
（2PZ）、２エチル４メチルイミダソール
（2E4MZ）、１―ベンジルイミダゾール（1BZ）、
２メチルイミダゾール（2MZ）等のイミダゾー
ル類等である。 充填材としては例えば、シリカ、ガラス、炭酸
カルシウム、マイカ、クレー、アルミナ、アスベ
スト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム
等を挙げることができる。 難燃剤としては例えば、三酸化アンチモン、四
三酸化アンチモン等のアンチモン類、硼酸、無水
硼酸、硼酸亜鉛等の硼素化合物等である。 これら充填材及び難燃剤は必要により、本発明
に使用するシランカツプリング剤とは別に、シラ
ンカツプリング剤、チタンカツプリング剤等の表
面処理剤によりあらかじめその表面を改質しても
よい。 離型剤としては、カルナバワツクス、ステアリ
ン酸、ステアリン酸塩類、ポリエチレンワツクス
等が挙げられる。 シラノール官能基数２以下のシランカツプリン
グ剤としては、γ―グリシドキシメチルジメトキ
シシラン、γ―アミノプロピルメチルジエトキシ
シラン、γ―メルカプトプロピルメチルジメトキ
シシラン、γ―ウレイドプロピルメチルエトキシ
シラン、γ―グリシドキシメチルジメトキシシラ
ン、γ―グリシドプロピルメチルジエトキシシラ
ン、（ビシクロ〔４，１，０〕４オキサヘプチル
エチル）メチルジメトキシシラン等が使用され
る。 シリコーンオイルとしては、アミノ変性シリコ
ーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カ
ルビノール変性シリコーンオイル、カルボキシ変
性シリコーンオイル等が使用される。 シリコーンゴムとしては、アミノ変性シリコー
ンゴム、エポキシ変性シリコーンゴム、カルビノ
ール変性シリコーンゴム、カルボキシ変性シリコ
ーンゴム等が使用される。 耐湿性と低応力を両立させるためには、シラノ
ール基が１乃至２のシランカツプリング剤とエポ
キシ樹脂又は硬化剤と反応性を有するシリコーン
オイル又はシリコーンゴムを併用することが必要
である。シラノール基が３以上だと架橋密度が高
くなり可撓性が失われるためシランカツプリング
剤のシラノール基数は２以下が必要である。更に
シランカツプリング剤だけでは応力低下が不十分
であること、及びシリコーンオイル又はシリコー
ンゴムだけではシリカ粉末等の充填材を疎水化で
きない即ち耐湿性が劣ることにより、シランカツ
プリング剤とエポキシ樹脂や硬化剤と反応性を有
するシリコーンオイル又はシリコーンゴムを併用
することが必要である。その添加量は0.5〜３重
量％使用することが必要である。これは0.5重量
％未満だと応力低下の効果が少ないこと、及び３
重量％を越えると製品のガラス転移点が低下した
り捺印性が悪くなる等の害が生じるためである。 特にエポキシ樹脂低圧封入材料として使用する
場合は、エポキシ樹脂はオルトクレゾールノボラ
ツク型エポキシ樹脂、中でも軟化点が80℃以下、
エポキシ当量が220以下、全塩素量が1000ppm以
下、プレツシヤークツカー抽出水の電気伝導度が
500μ／cm以下のものが好ましく、硬化剤とし
てはフエノールノボラツク、中でも軟化点が105
℃以下、プレツシヤークツカー抽出水の電気伝導
度が100μ／cm以下、かつ蟻酸量が50ppm以下
のものが好ましい。（全塩素量はナトリウムアマ
ルガム法によつて測定、プレツシヤークツカー抽
出条件はレジン５ｇｒを蒸留水40grで180℃20hr
抽出で行つた値） 《発明の効果》 本発明のエポキシ樹脂組成物は、耐湿性に優れ
応力が小さく半導体封止用として好適であり、電
子機器部品の大容量化等を可能にし産業上極めて
有用である。 《実施例》 実施例及び比較例で使用した原材料は、 エポキシ樹脂（クレゾールノボラツクエポキ
シ）：住友化学工業(株)製ESCN―220LC 硬化剤（フエノールノボラツク）：日本化薬(株)製
PN―100 離型剤：ヘキストワツクスＳ 硬化促進剤：四国化成(株)製1B2MZ 充填材（結晶シリカ）：龍森(株)製GP―200T 以下使用量は重量部であつて部と略記する。 実施例 １ 充填材67部をヘンシエルミキサーに仕込み、こ
れにシラノール基数が２のシランカツプリング剤
γ―グリシドキシメチルジメトキシシラン１部、
アミノ変性シリコーンオイル0.5部及び１，５―
ジアザービシクロ（４，３，０）ノネン―５の１
％水溶液0.1部の混合液を噴霧して添加しながら
10分間予備混合し、（この混合材料を純水で洗い
出した水のPHは8.3であつた。）これにエポキシ樹
脂20部、硬化剤10部、離型剤0.5部、硬化促進剤
0.5部を加え更に10分間混合した。この混合物を
コニーダーで吐出温度90℃で混練しエポキシ樹脂
組成物を得た。 実施例 ２ 充填材67部をニーダーに仕込み、これにシラノ
ール基数が２のシランカツプリング剤γ―アミノ
プロピルメチルジエトキシシラン１部及びエポキ
シ変性シリコーンゴム２部を散布し、さらに７
Kg／cm²の蒸気を30秒毎に５秒間の割合で６回噴き
込んでニーダー内で混合し、さらにエポキシ樹脂
20部、硬化剤10部、離型剤0.5部、硬化促進剤0.5
部を加え10分間混合した。この混合物を100℃の
熱ロールでさらに混練し、エポキシ樹脂組成物を
得た。 比較例 １ 充填材67部と通常使用されるシラノール基数が
３のシランカツプリング剤（日本ユニカー製Ａ―
187）１部をヘンシエルミキサーで10分間予備混
合し、（この混合材料を純水で洗い出した水のPH
は7.7であつた。）これにエポキシ樹脂20部、硬化
剤10部、離型剤0.5部、硬化促進剤0.5部を加え更
に10分間混合した。この混合物をコニーダーで吐
出温度90℃で混練し通常のエポキシ樹脂組成物を
得た。 比較例 ２ 充填材67部並びにシラノール基数が３のシラン
カツプリング剤（日本ユニカー製Ａ―187）0.5部
とシラノール基数が２のシランカツプリング剤γ
―メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン２
部及びエポキシ変性シリコーンゴム1.5部（合計
3.5部）、さらに２，３，４，６，７，８，９，10
―オクタハイドロ―ピラミド―（１，２―ａ）ア
ゼピンの１％水溶液0.1部をヘンシエルミキサー
に添加し10分間予備混合し、（この混合材料を純
水で洗い出した水のPHは8.2であつた。）これにエ
ポキシ樹脂20部、硬化剤10部、離型剤0.5部、硬
化促進剤0.5部を加えさらに10分間混合した。こ
の混合物をコニーダーで吐出温度90℃で混練しエ
ポキシ樹脂組成物を得た。 上記の組成物の種々の特性について測定しその
結果を第１表に示した。 各組成物を使用した半導体製品のピエゾ抵抗に
よる応力（以下応力と称する）、曲げ弾性率、プ
レツシヤー釜による信頼性テスト（以下PCTと
称する）、半導体製品の−200℃から240℃までの
温度サイクルテスト（以下TCTと称する）、ガラ
ス転移点、捺印性等について検討した。 以上から分かるように、本発明のエポキシ樹脂
組成物を使用すると半導体製品の応力が小さく且
つ耐湿性が向上しており、TCTは不良率が従来
の約1/6であつた。

【表】

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エポキシ樹脂にシラノール官能基数２以下の
   シランカツプリング剤及びアミノ基、アルコール
   基、エポキシ基又はカルボキシル基を有するシリ
   コーンオイル又はシリコーンゴムを0.5〜３重量
   ％含むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹
   脂組成物。