JPH02120315A - エポキシ樹脂組成物 - 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】 （発明の利用分野］ 本発明は成形加工性（型ｌηれ、樹脂パリ、成形ボイド
、離型性）、捺印性、耐湿性、耐熱衝撃性、半田耐熱性
に優れた半導体封止用のエポキシ樹脂組成物に関するも
のである。

〔従来技術〕

近年ＩＣ，ＬＳＩ、トランジスター、ダイオードなどの
半導体素子や電子回路等の樹脂封止には特性、コスト等
の点からエポキシ樹脂組成物が多量に、かつ量も一般的
に用いられている。

しかし電子部品の量産性指向、軽薄短小化、集積度の増
大等に伴い封止樹脂に対する要求は厳しくなってきてお
り、成形加工性、捺印性、耐湿性、耐熱衝撃性、半田耐
熱性の改良が強く望まれている。

しかしながら耐湿性や耐熱衝撃性を改良するための添加
剤を配合しない、通常のエポキシ樹脂組成物においても
離型剤等の添加物の影響により型汚れ、樹脂パリ、ボイ
ドの発生や捺印性不良が発生し易い傾向に有るが、耐湿
性や耐熱衝撃性の改良のため、シリコーンオイル、シリ
コーンゴム等のシリコーン化合物、合成ゴム、熱可塑性
樹脂等の添加剤を使用せざるを得す、これらの添加剤の
使用により型汚れ、樹脂パリの発生、成形ボイド発生、
捺印性不良は更に悪化する傾向にある。

型汚れ、捺印性が悪くなるのは成形加工時にこれらの添
加剤成分が成形品表面に浮き出ずためであり、樹脂パリ
、成形ボイドが増加するのはこれらの成分がエポキシ樹
脂等との相溶性が悪いためである。

このような問題点を改良すべ〈従来種々の添加剤につい
て検討が行われてきており、芳香族系重合体とオルガノ
ポリシロキサンとからなるブロック重合体が提案されて
いる（特開昭５８−２１４１７号公報）が、成形加工性
、捺印性、耐熱衝撃性は向上がみられるものの、プロン
ク共重合体であるためにシリコーン部分の濃度にど“ら
が生じ、他の成分との相溶性が態く不満足なものであり
、半田耐熱性についてはほとんど効果が見られないもの
であった。

又、成形加工性、捺印性等に効果のあるものとしてはエ
ポキシ樹脂と一般硬化剤系に単にソリコーンとポリアル
キレンオキサイドの共重合体からなるシリコーンオイル
を添加することがすでに提案されている（特開昭６０−
１３８４１号公報、特公昭６２−６１２１５号公報）が
、これらは成形加工性、捺印性の向上に効果は認められ
るものの、耐熱衝撃性、半田耐熱性には効果がなく、更
には耐湿性については逆に若干低下するものであった。

耐熱衝撃性、耐熱性、成形加工性に効果のあるものとし
てエポキシ樹脂、フェノール性水酸基を有する化合物、
これらに非相溶のオルガノシロキサン重合体、およびフ
ェノール性水酸基を存する化合物とフェノール性水酸基
と反応する官能基を有するオルガノシロキサン重合体と
の反応物からなる組成物（特開昭６２−１７４２２２号
公報）が提案されている。

しかしながらこれらの組成物は、耐熱性については効果
が見られるものの、耐熱衝撃性や成形加工性については
不十分なものであった。

〔発明の目的〕

本発明の目的とすることろは、成形加工性（型汚れ、樹
脂パリ、成形ボイド離型性）、捺印性、耐湿性、耐熱衝
撃性、半田耐熱性のいずれもが良好な半導体封止用のエ
ポキシ樹脂組成物を提供する二とにある。

［発明の１１・を成〕 本発明考らは従来技術では克服できなかったバランスの
とれた優れ、′こ半導体１４止用ボキシ樹脂組成物を得
んと鋭、貨検討を進めた結果、エポキシ樹脂、；（ルガ
ノボリシロキサンとフェノール樹脂を反応させてなるラ
ンダム共重合シリコーン変性フェノール樹脂の双方に相
溶性があり、特定の溶解度パラメーター（以下ＳＰ値と
いう）を有するシリコーン系共重合体を組み合わせるこ
とにより成形加工性及び際印性が従来のものに比してさ
らに向上し、これに加えてリードフレームやＩＣチ・７
プと封止樹脂との密着性を向上させることにより半田６
（熱性が価れたものが得られる。

更に該シリコーン系共重合体と相溶性の良いシリコーン
ゴム、液状合成ゴムまたはシリコーンゴムと液状合成ゴ
ムの？ｌｊ合物を組み合わせることにより成形加工性、
捺印性、半田耐熱性や耐衝撃性が著しく向上し、非常に
バランスのとれた組成物が（：＃られることを見いだし
本発明を完成するに至った。

本発明で用いられる（Ａ）成分としてのエポキシ樹脂は
１分子中に２個以上のエポキシ法を有するものであれば
いかなるものでも良く、例えばビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂、ビスフェノール１７型エポキシ樹脂、フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック
型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等が挙げられ、こ
れらのエポキシ樹脂は１種又は２種以上混合して用いる
ことも出来る。

これらのエポキシ樹脂の中ではエポキシ当量が１５０〜
２５０、軟化点が６０〜ｌ　３０　’Ｃであり、かつＮ
ａ”、Ｃ１−等のイオン性不純物が出来る限り少ないも
のが好ましい。

本発明で用いられる（Ｂ）成分としてのランダム共重合
シリコーン変性フェノールノボラック樹脂は硬化剤とし
ての働きをするものである。

これらのランダム共重合シリコーン変性フェノールノボ
ラック樹脂の原料として用いられるオルガノポリシロキ
サンはフェノールノボラック樹脂と反応しうる官能基を
有するものであり、これらの’ｌ”Ｈ屯２人としては例
えばエボ・ｊ−ン基、アルコキシ桔、ヒドロシリル店が
挙げられ、オルガノポリシロ１−ザンの分子構造は直鎖
状、分枝状のいずれでも良い。

これらのオルガノポリシロキサンと反応させるフェノー
ルノボラック樹脂とｔ７てはフェノールノボラック、タ
レゾールノボラック及びこれらの変性目脂等が挙げられ
、これらは１種又は２種以上混合して用いることも出来
る。

用いられるフェノールノボラック樹脂は水酸基当量が８
０〜１５０、軟化点が６０〜１２０℃であり、Ｎａ’、
ＣＩ−等のイオン性不純物ができるだけ少ないものが好
ましい。

本発明のランダム共重合シリコーン変性フェノールノポ
ラ７り樹脂は反応性官能基を且するオルガノポリシロキ
サンとフェノールノボラック樹脂とを第３級アミン類あ
るいは有機ホスフィン化合物等の触媒の存在下で反応さ
せることにより得られる。

本発明のランダム共重合シリコーン変性フェノールノボ
ラック樹脂はオルガノポリシロキ（）−ンがランダムに
共重合したものであり、単にブロンク共重合したものに
較ベシリコーンドメインが均一に分（ＩＹシているため
成形加工性、捺印性、耐湿性、耐熱衝撃性に優れる。

尚、本願発明において該ランダム共重合シリコーン変性
フェノール樹脂硬化剤は単独もしくは他のフェノールノ
ボラック系硬化剤と混合して用いても良いが、これらの
混合系においては該ランダム共重合シリコーン変性フェ
ノール樹脂は硬化剤系の内５０重量％以上用いることが
望ましい。

本発明で用いられる（Ｃ）成分としてのＳＰ値が７〜９
のノリコーン系共重合体は、エボ・キシ樹脂金ソリコー
ン変性フェノール樹脂との相溶性が低下し、又９を上回
れば現水性になりすぎ、エポキシ樹脂との相溶性は向上
するがランダム共重合ンＪコーン変性フェノール樹脂と
の相溶性が低下するためシリコーン系共重合体のＳＰ値
は７〜９の範囲内に有ることが必要である。

シリコーン系共重合体についてはＳＰ値が７〜９の範囲
内にあるものであれば特に構造に制限はないが具体例を
あげれば リードフレームやＩＣチップと封止樹脂との密着性向上
による半田耐熱性向上に効果　有している。

のような構造を有するオルガノポリシロキサンとアルキ
レンオキサイドの共重合体、あるいはのような構造を有
するオルガノポリシロキサンとスチレンとの共重合体等
があげられる。

これらのシリコーン系共重合体は樹脂分（Ａ＋Ｂ）に対
して０．２〜２０重量％の範囲内で用いられる。

これらの添加量が０．２重量％を下回れば半田耐熱性の
向上効果が不十分となり、又２０重量％を上回れば成形
加工性が低下する。

更に本発明の（Ｄ）成分として用いられるＳＰ埴が７〜
９の１．百聞にあるシリコーンゴム、液状合成ゴム又は
シリコーンゴムと液状合成ゴムの混合物は、（Ｃ）成分
として用いられるシリコーン系共重合体と相溶性の良い
低応力剤であり、（Ｂ）成分のランダム共重合シリコー
ン変性フェノール樹脂と（Ｃ）成分のソリコーン系共重
合体と組み合わせて用いることにより成形加工性、捺印
性、半田耐熱性、耐熱衝隼性のいずれもが著しく向上す
る。

この理由は、シリコーン系共重合体（Ｃ）により改善さ
れたランダム共重合シリコーン変性フェノール樹脂（Ｂ
）と他の封止樹脂成分との相溶性がシリコーンゴム、液
状合成ゴム又はシリコーンゴムと液状合成ゴムとの混合
物（Ｄ）を組み合わせることにより更に向上するため、
成形加工性、捺印性、半田耐熱性が著しく向上するため
である。

又低応力効果のあるランダム共重合シリコーン変性フェ
ノール樹脂（Ｂ）とシリコーンゴム、液状合成ゴム又は
シリコーンゴムと液状合成ゴムとのｄＩ合ｌ＃Ｊ（Ｄ）
が組み合わさることにより耐熱衝撃性が著しく向上する
ものと考えられる。

本発明の（Ｄ）成分として用いられるもののうちシリコ
ーンゴムは三次元架橋したいわゆる硬化したものであり
、そのＳＰ値が７〜９の範囲のものであれば特に制限は
ない。ソリコーンゴムの形状としては平均粒径が３０μ
ｒｎ以下で、球状（アスペクト比が１．５以下）のもの
が望ましく、またエボキン樹脂又はランダム共重合シリ
コーン変性フェノール樹脂あるいはこれらの樹脂両方に
反応性もしくは親和性を有するシリコーンゴムが望まし
く、更にはこれらの平均粒径が１５μｍ以下の球状のも
のが好ましい、これらのシリコーンゴムとしては例えば
ビニル基を有するオルガノポリシロキサンと水素基を有
するオルガノポリシロキサンを界面組合させて得られる
球状のシリコーンゴム等が挙げられる。

これらのシリコーンゴムは樹脂分（Ａ＋Ｂ）に対して２
〜３０重四％の範囲内で用いられる。

これらの添加量が２重量％を下回れば成形加工性、捺印
性、耐熱衝撃性、半田耐熱性の向上効果、が不十分にな
り、又３０重量％を上回れば成形時の熱時硬度、成形品
の強度が低下してしまう。

又液状合成ゴムはジエン系ゴム質ポリマーで分子内に硬
化剤と反応しうるエポキシ基を１個以上イ１′ノーるも
のが望ましく、例えばエポキシ化ポリフタジエンゴム等
が挙げられる。

これらの液状合成ゴムは樹脂分（Ａ＋Ｂ）に対して１〜
２５重ゲ％の範囲内で用いられる。

これらの添加量が１重量％を下回れば成形加工性、捺印
性、耐熱衝撃性、半田耐熱性の向上効果が不十分になり
、又２５重量％を上回れば成形時の夕、す時硬度、成形
品の強度が低下してしまう。

更にシリコーンゴムと液状合成ゴムとの混合物としては
、シリコーンゴム分１００部にたいして液状合成ゴム分
が２０〜１００部の範囲で混合したものが望ましい。

又これらのシリコーンゴムと液状合成ゴムとの混合物は
樹脂分（Ａ＋Ｂ）に対して１〜２０重四％の範囲内で用
いられる。

これらの添加量が１重世％を下回れば成形加工性、捺印
性、耐熱衝撃性、半田耐熱性の向上効果が不十分になり
、又２０重量％を上回れば成形時−・の熱時硬度、成形
品の強度が低下してしまう。

本発明で用いられる（Ｅ）成分としての無機充填剤とし
ては結晶シリカ、熔融シリカ、アルミナ、炭酸カルシウ
ム、タルク、マイカ、ガラス繊維等が挙げられこれらは
１種又は２種以上混合して使用される。

これらの中で特に結晶シリカ又は熔融シリカが好適に用
いられる。

本発明において、エポキシ樹脂（Ａ）、ランダム共重合
シリコーン変性フェノールｍ脂（Ｂ）、シリコーン系共
重合体（Ｃ）、シリコーンゴムおよび／または合成ゴム
（Ｄ）及び無機充填剤（Ｅ）の他に必要に応じてＢＤＭ
Ａ等の第３級アミン類、イミダゾール類、１．８−ジア
ザビシクロ（５，４，Ｏ）ウンデセン−７、トリフェニ
ルホスフィン等の有機リン化合物等の硬化促進剤、天然
ワックス類、合成ワックス類等の離型剤、ヘキサブロム
ベンゼン、デカブロムビフェニルエーテル、三酸化アン
チモン等の難燃剤、カーボンブランク、ヘンガラ等の着
色剤、シランカップリング剤その地熱可塑性樹脂等を適
宜添加配合することが出来る。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造する場
合の一儀的な方法としては、所定の組成比の原料をミキ
サー等によって十分均一に混合した後、更にロールやニ
ーダ−等により溶融混合処理し、次いで冷却固化させ、
適当な大きさに粉砕することにより、容易に行うことが
できる。

〔実施例〕

実施例１ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２０
０、軟化点６５’Ｃ）　　　　　　８５重量部臭素化フ
ェノールノボラックエポキシ樹脂（エボギシ当量２７０
、軟化点Ｔ１’Ｃ，臭素含有率３０重計％）　　　　　
　　　　　　　　　１５重量部ランダム共重合シリコー
ン変性フェノール樹脂（Ａ）　　　　　　　　　　　　
　　　６５重量部オルガノポリシロキサンとアルキレン
オキサイドとの共重合体　　　　　　　　　　　　４重
量部シリコーンゴム　　　　　　　　　　　ｌＯ重量部
溶融ンリカ　　　　　　　　　　　４５０重量部酸化ア
ンチモン　　　　　　　　　２０重量部シランカップリ
ング剤　　　　　　　　　２重量部トリフェニルホスフ
ィン　　　　　２．５１１部カルナバワックス　　　　
　　　　　　３重量部カーボンブラック　　　　　　　
　　　３重量部を常温で十分に混合し、さらに９５〜１
００°Ｃで混練し、冷却した後粉砕してタブレット化し
て本願発明の半導体封止用エポキシ樹脂■成物を得た。

この材料の型汚れ性、樹脂パリをトランスファー成形機
（成形条件；金型温度１７５°Ｃ１硬化時間２分）を用
いて判定すると共に、得られた成形品を１７５℃、８時
間で後硬化しパッケージ内部のボイド、捺印性、耐熱衝
撃性、耐湿性および半田耐熱性を評価した。その結果を
第２表に示した。

実施例２ 実施例１においてランダム共重合シリコーン変性フェノ
ール樹脂（Ａ）６５重量部をランダム共重合シリコーン
変性フェノール樹脂（Ｂ）に変え、更にオルガノポリシ
ロキサンとアルニトレンオキサイ１′との共重合体をス
チレンとオルガノポリシロキサンとの共重合体に変え、
更にシリコーンゴムを液状合成ゴムに変えた以外は実施
例１と同様にして半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得
た。

ごの材ｔ４の型ｌηれ性、樹脂パリをトランスファー成
形ｉ（成形条件二金型温度１７５°Ｃ１硬化時間２分）
を用いて判定すると共に、得られた成形品を１７０°Ｃ
，８時間で後硬化しパンケージ内部のボイド、捺印性、
耐熱衝撃性、耐湿性および半田耐熱性を評価した。その
結果を第２表に示した。

実施例３〜６ 同様にし第１表に示す組成物の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物を得た。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物の評価結果を第２
表に示す。

ｘｌ　代（１）で示されるフェノールとオリソアリルフ
１−ノールとのランダム共重合体ノボラックと弐（１１
）で示されるオルガノポリノロキサンとを、ラノダム共
重合ノボラック／オルガノポリノロ千４ノンを１００／
２０（重量比）で反応させたランダム共重合ノリコーン
変性フェノール樹脂（Ｏ１］当￥１３０、軟化点１００
°Ｃ） う〈２　フェノールノボラック樹脂（ＯＨ当ｌ１ｌＯ２
軟化点９５°Ｃ）と弐（ＩＩＩ）で示されるオルガノポ
リノロキサンとを、フェノールノア１εラツク樹脂／オ
ルガノポリシロキサンをｔｏｏ／２０（重量比）で反応
させたランダム共重合シリコーン変性フェノール樹脂（
ＯＨ当量１２７、軟化点９７°ｃ） 但し　ｍ／Ｉ’Ｈ−ｍ　＝　０ｊ Ｘ３　フェノールノポラ、り樹脂（ＯＨ当ｆｆｔ１０６
、軟化点１００℃）と式（ＩＶ）で示される両末端エポ
キシ変性ジメチルシロキサンとをフェノールノボラック
樹脂／ジメチルシロキサンとを１００／３３．３（重量
比）で反応させたもの（０１１当量１５７、軟化点９６
°Ｃ） 弐（Ｖ） で示される共重合体 式（Ｖｌ） で示される共重合体 ※６ 式（■） で示されるポリツメチルシロキサ ン ※７　ンリコーンゴム（平均粒径１５μ、球状、ＳＰ値
７．５） ビニル基含有オルガノポリシロキサンと水素含有オルガ
ノポリシロキサンとの界面重合により三次元架橋させて
得られる球状の固形シリコーンゴム％８　　エボキン化
ポリフ゛タジエンゴム（ＳＰ（直８゜４酸素含有量７％
、粘度５５００ポイズ）ブタジェンゴムの不飽和二重結
合の一部を酸化し、エポキシ化した液状エポキシボリプ
クジエンゴム＊ｌ　型曇りが発生するまでの成形ショツ
ト数にて１′１１定 ＊２　得られた成形品のヘント部分の樹脂パリの長さを
測定 ＊３　ｌＯシｑ　７　）目の成形品を使用し、捺印後セ
ロテープをはり、このセロテープをはがした時捺印が取
られた数で１′１１定０表中には成形品５０（国中捺印
のはがれた成形品個数を示す。

＊４　成形品２０個（後硬化１７５’Ｃ３Ｈ）を温度サ
イクルテスト（１５０〜−６５°Ｃ）にかけ、５００サ
イクルのテストを行いクラックの発生した成形品の個数
で判定６表中には、成形品２０個中のクランクの発生し
た成形品個数を示す。

＊５　成形品１００個（後硬化１７５°Ｃ３Ｈ）につい
て１２０°Ｃの高圧水蒸気で１０００時間の耐湿テスト
を行ない不良個数を調べた４表中は１００個中の不良個
数を示す。

＊６　成形品１６個（後硬化１７５°Ｃ３Ｈ）について
８５℃８５％の水蒸気下で７２＋１処理後、２６０°Ｃ
のギ田浴に１０秒間浸漬し、クラックの発生した成形品
の数で判定。表中には成形品１６個ボキシ樹脂組成物を
得た。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物の評価結果を第２
表に示す。

〔発明の効果〕

エポキシ樹脂及びランダム共重合シリコーン変性フェノ
ール樹脂両者に相溶性のある溶解度パラメーター（ＳＰ
値）を有するシリコーン系共重合体を組み合わせること
により成形加工性、捺印性及び密着性の向上による半田
耐熱性の向上が図られ、さらにシリコーン系共重合体と
相溶性の良いシリコーンゴム、液状合成ゴムまたはシリ
コーンゴムと液状合成ゴムとの混合物を組み合わせるこ
とによりさらにいっそうの成形加工性、捺印性、半田耐
熱性の向上が図られ、更に耐熱衝撃性が顕著に向上した
半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られる。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物は耐熱り性に優れ
ることから大きなチップを封止することが可能で、且つ
半田耐熱性にも非常に優れることから）１１ノいパッケ
ージに用いても信ｄ□ｎ性の高いものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　（Ａ）エポキシ樹脂 （Ｂ）オルガノポリシロサンとフェノール ノボラック樹脂を反応させてなるランダム 共重合シリコーン変性フェノール樹脂硬化 剤 （Ｃ）ＳＰ値が７〜９の範囲にあるシリコ ーン系共重合体 （Ｄ）ＳＰ値が７〜９の範囲にあるシリコ ーンゴム （Ｅ）無機充填剤 を必須成分とし、樹脂成分（Ａ＋Ｂ）に対 してシリコーン系共重合体（Ｃ）を０．２〜２０重量％
   、シリコーンゴム（Ｄ）を２〜 ３０重量％含有することを特徴とするエポ キシ樹脂組成物。
2. （２）　特許請求項（１）において（Ｄ）成分としてＳ
   Ｐ値が７〜９の範囲にある液状合成ゴムを用い、樹脂分
   （Ａ＋Ｂ）に対して液状合成ゴム（Ｄ）を１〜２５重量
   ％含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
3. （３）　特許請求項（１）において（Ｄ）成分としてＳ
   Ｐ値が７〜９の範囲にあるシリコーンゴムと液状合成ゴ
   ムとの混合物を用い樹脂分（Ａ＋Ｂ）に対してシリコー
   ンゴムと液状合成ゴムの混合物（Ｄ）を１〜２０重量％
   含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物。