JPH02147620A

JPH02147620A - エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH02147620A
Application number: JP30077488A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yanagisawa; 健一柳沢; Masaru Ota; 賢太田; Masatoshi Kamiya; 正敏神谷
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1990-06-06
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JP2665484B2

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、かつ最も一般的
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おり、特に成形加工性、捺印
性の向上と耐湿性、耐熱衝撃性、半田耐熱性とのバラン
スのとれたエポキシ樹脂組成物が強く要求されている。

しかしなか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ず、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ららの添
加剤成分が成形品表面に浮き出すためであり、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、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
にシ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てに提案さ
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。

又、耐熱性（高Ｔｇ）、耐熱衝撃性や半田耐熱性（耐ク
ラツク性）を改良するものとしてアルケニル基等を含有
するエポキシ樹脂とオルガノポリシロキサンとの付加重
合体をエポキシ樹脂系に添加した組成物が提案されてい
る（特開昭６２−８４１４７号公報、特開昭６２−２１
２４１７号公報等）が、これらはいずれも耐熱性（高Ｔ
ｇ）、耐熱衝撃性や半田耐熱性（耐クラツク性）を改良
することを主目的とするものであり、これらの付加重合
体に含まれる未反応の非相溶のすルガノポリシロキサン
を多量に含むものであり成形加工性、捺印性と両立しな
いものでしかなかった。

（発明の目的）本発明の目的とするところは、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ことにある。

（発明の構成）本発明者らは従来技術では克服できなかったバランスの
とれた優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得んと
鋭意検討を進めた結果、オルガノポリシロキサンとエポ
キシ樹脂を反応させてなるランダム共重合シリコーン変
性エポキシ樹脂と硬化剤である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捺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チッ
プと封止樹脂とのｖＩ！着性を向上させることにより半
田耐熱性が優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
ムの混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得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）成分としてのオルガノポリシ
ロキサンとエポキシ樹脂を反応させてなるランダム共重
合シリコーン変性エポキシ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エポキシ樹脂と反応しうる官
能基を有するものであり、これらの官能基としては例え
ば、アルコキシ基、水酸基、アミノ基、ヒドロシリル基
が挙げられ、オルガノポリシロキサンの分子構造は直鎖
状、分校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工ポキシ
樹脂としては１分子中に２個以上のエポキシ基を有する
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Ｆ型エポキシ樹
脂、フェノールノボラックをエポキシ樹脂、タレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂及びこ
Ｊｌ、らの変性樹脂等が挙げられ、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６０〜１３０℃であり、かつＮａ’″
、ＣＩ−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。

これらの原料を用いてランダム共重合シリコーン変性エ
ポキシ樹脂の反応方法は特に限定されるものではないが
、例えば２ヶ以上のアミノ基を有するオルガノポリシロ
キサンとエポキシ樹脂の一部のエポキシ基を反応せしめ
てランダム共重合物となすとかアルケニル基含有エポキ
シ樹脂と２ヶ以上のハイドロシリル基を有するオルガノ
ポリシロキサンとを反応させてランダム共重合物を得る
などの方法がある。

本発明のランダム共重合シリコーン変性エポキシ樹脂は
オルガノポリシロキサンがランダムに共重゛合したもの
であり、単にブロッ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散し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ものとなる。

尚、本願発明において該ランダム共重合シリコーン変性
エポキシ樹脂は単独もしくは従来からあるエポキシ樹脂
と混合して用いても良いが、これら混合系においては該
ランダム共重合シリコーン変性エポキシ樹脂は！：ＩＯ
％以上七す以上色が必要である。

本発明で用いられる（Ｂ）成分としてのフェノール樹脂
は硬化剤としての働きをするものである。

これらのフェノール樹脂とし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樹脂等が挙げ
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樹脂は水酸基当量が８０〜１５０
、軟化点が６０〜１２０°Ｃであり、Ｎ　ａ　＋。

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。

本発明で用いられる（Ｃ）成分としてのＳＰ値が７〜９
のシリコーン系共重合体は、エポキシ樹脂とランダム共
重合シリコーン変性フェノール樹脂との相溶性改善に効
果があり成形加工性、捺印性さらにリードフレームやＩ
Ｃチップと封止樹脂との密着性向上による半田耐熱性向
上に効果も有している。

該シリコーン系共重合体のＳＰ値が７を下回ると疎水性
になりすぎランダム共重合シリコーン変性エポキシ樹脂
、フェノール樹脂との相溶性が低下し、又９を上回れば
親水性になりすぎ、エポキシ樹脂との相溶性は向上する
がランダム共重合シリ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
あげれば但し、Ｒ１〜Ｒ，は同じ基であってもそれぞれ異なる基
であっても良い。

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
レンオキサイドとの共重合体、あるいはＲ＋”Ｒ４ｚ　
−ＣＨ。

、−ｃ、Ｈ，、−ＣＨ＝Ｃ）ｌ、　、−＠）但し、Ｒ３
−Ｒ１は同じ基であってもそれぞれ異なる基であっても
良い。

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０．１〜１５重量％の範囲内で用いられる。

これらの添加量が０．１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１５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値が７〜
９の範囲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、（Ａ）成分のランダム共重合シリコーン変
性エポキシ樹脂と（Ｃ）成分のシ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、耐熱衝撃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エポキシ樹脂（Ａ）
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エポ
キシ樹脂（Ａ）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９混合物（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。シリコーンゴムの形状としては平均粒径が３０μ
ｍ以下で、球状（アスペクト比が１．５以下）のものが
望ましく、またエポキシ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重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１
〜２５重量％の範囲内で用いられる。

これらの添加量が１ｆｆｆｉ％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個以上有するものが望
ましいく、例えばエポキシ化ポリブタジェンゴム等が挙
げられる。

これらの液状合成ゴムは樹脂分（Ａ＋Ｂ）に対して０．
５〜２０重量％の範囲内で用いられる。

これらの添加量が０．５１１ｆｆｉ％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。

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０．５〜１５重量％の範囲内
で用いられる。

これらの添加量が０．５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１５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
Ｌ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、ランダム共重合シリコーン変性エポキ
シ樹脂（Ａ）　、フェノール樹脂（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Ｂ
ＤＭＡ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（５，４，０）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、カーボンブラック、ベンガラ等
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
合の一般的な方法としては、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ランダム共重合シリコーン変性エポキシ樹脂（イ）＊’
　　　　　　　　　　　９０重量部臭素化フェノールノ
ボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２７０、軟化点７
１℃、臭素含有率３Ｑｗｔ％）１０／／フェノールノボラック樹脂（ＯＨ当ｆｆ１１０５、軟化
点９５℃）　　　　　　　　　　　　　　４０　〃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
体本３　　　　　　　　　　５　〃シリコーンゴム　　
　　　　　　　　　　６　〃溶融シリカ　　　　　　　
　　　　　５００　〃三酸化アンチモ　　　　　　　　
　　２０　〃シランカップリング剤　　　　　　　　２
　〃トリフェニルホスフィン　　　　　　　　３　　／
／カルナバワックス　　　　　　　　　　　３　　ｔｔ
カーボンブラック　　　　　　　　　　　３　　／／を
常温で十分に混合し、さらに９５〜１００°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組成物を得た。

この材料の型汚れ性、樹脂パリをトランスファー成形機
（成形条件二金属温度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エポキ
シ樹脂（イ）をランダム共重合シリコーン変性エポキシ
樹脂（ロ）本２にかえ、更に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ヲスチレンとオルガ
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Ｉ；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。

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°ｃ、　
３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。

比較例１〜８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。

（以下余白）ネ１式〔Ｉ）で示されるエポキシ樹脂とオルソアリルフ
ェノールとの共重合エポキシ樹脂と式［１）で示される
オルガノポリシロキサンとをランダム共重合エポキシ樹
脂／オルガノポリシロキサンを１００／２０（重量比）
で反応させたランダム共重合シリコーン変性エポキシ樹
脂（エポキシｍｆｆ１２５０、軟化点７５°Ｃ）ィ巨し　汀し／ｎ＋ｍ　＝０．０８本２式（ＩＩＩ）で示されるエポキシ樹脂とビスフェノ
ールＡとの共重合エポキシ樹脂と式（ＩＶ）で示される
オルガノポリシロキサンとをランダム共重合エポキシ樹
脂／オルガノポリシロキサンを１００／２０（ｆｆｉｆ
ｆｉ比）で反応させたランダム共重合シリコーン変性エ
ポキシ樹脂（エポキシ当量２６５、軟化点７７°Ｃ）ィ几しｍ／ｎ十ｍ−０，○６ネコ式（Ｖ）で示される共重合体＊４式（ＶＩ）で示される共重合体本５ビニル基含有オルガノポリシロキサンと水素含有オ
ルカッ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（平均粒径１５
μ、球状、ＳＰ値７．５）本６ブタジエンゴムの不飽和
二重結合の一部を酸化し、エポキシ化した液状エポキシ
化ポリブタジェンゴム（酸素含有量７％、粘度５５００
ボイズ、ＳＰ値８．４）（払下　な；　会）ネ７型曇りが発生するまでの成形ショツト数にて判定。

ネ６得られた成形品のベント部の樹脂パリの長さを測定
。

＊′　１０シヨツト目の成形品を使用し、捺印後セロテ
ープをはがした時、捺印が取られた数で判定。

表中には成形品５０個中の捺印のはがれた個数を示す。

本１０成形品２０個（後硬化１７５°Ｃｓ　８　Ｈｒｓ
）を温度サイクルテスト（１５０°Ｃ〜−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
た個数で判定。表中には成形品２０個中のクラックの発
生した個数を示す。

零′１成形品１００個（後硬化１７５°Ｃｓ　８ｌ−１
ｒｓ）を＋２０°Ｃの高圧水蒸気中で１０００時間の耐
湿テストを行い発生した不良個数で判定。表中には成形
品１００個中の不良の発生した個数を示す。

ネ１２成形品１６個（後硬化１７５℃、８Ｈｒｓ）を８
５°Ｃ１８５％の水蒸気中で７２時間処理後、２６０℃
の半田浴に１０秒浸漬しシラツクの発生した個数で判定
。表中には成形品１６個中のクラックの発生した個数を
示す。

（以下余白）（発明の効果）ランダム共重合シリコーン変性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の両者に相溶性
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衝撃性に優れ
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薄いパッケージ
に用いても信頼性の高いものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（Ａ）オルガノポリシロキサンとエポキシ樹脂を
反応させてなるランダム共重合シリコーン変性エポキシ
樹脂（Ｂ）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０．１〜１５重量％、シリコーン
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。
（２）特許請求項（１）において（Ｄ）成分としてＳＰ
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０．５〜２０重
量％含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
（３）特許請求項（１）において（Ｄ）成分としてＳＰ
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０．５〜２０重量
％含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物。