JPH02155915A - 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、）ランシスター、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、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見られるものの、ブロック
共重合体であるためシリコーン部分の濃度にむらが生じ
、他の成分との相溶性が悪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。

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ポ
リシロキサン重合体およびフェノール性水酸基を有する
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っては不
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、エポキシ樹脂との相溶性が良好
で且つ反応性が良好なフェノール性水酸基含有すルガノ
ポリシロキサンとエポキシ樹脂とを触媒存在下で反応し
て得られるシリコーン変性エポキシ樹脂が半導体封止用
エポキシ樹脂として最適であることを見いだして本願発
明を完成するに至ったものである。

（作用） 本願発明で用いるシリコーン変性エポキシ樹脂の原料と
して用いられるフェノール性水酸基含有オルガノポリシ
ロキサンは１分子中に水素基を３〜１０（Ｉ有し、且つ
シロキサン重合度が１０〜２００のオルガノポリシロキ
サンと不飽和二重結合基含有フェノール類、例えハク−
アリルフェノールとを有機溶媒中で塩化白金酸を触媒と
して付加反応させる方法、又は１分子中にエポキシ基を
３〜１０個有し、且つシロキサン重合度が１０〜２００
のするオルガノポリシロキサンとビスフェノール系化合
物、例えばビスフェノールＡやビスフェノールＦとを有
機溶媒中でイミダゾール類、有機ホスフィン類および第
３級アミン類から選ばれた１種又は２種以上の触媒の存
在下で開環付加反応させる方法等によって７エノール性
水酸基の数が１分子当たり３〜１０個有するフェノール
性水酸基含有オルガノポリシロキサンを得ることができ
る。

フェノール性水酸基含有オルガノポリシロキサンのフェ
ノール性水酸基の数が１分子当たり３個を下回ると官能
基の数が少ないためエポキシ樹脂との反応が十分起こら
ず、又１０個を上回ればゲル化しやすくなってしまうた
めフェノール性水酸基の数は３〜１０個とすることが必
要である。

又、フェノール性水酸基含有オルガノポリシロキサンの
シロキサン重合度が１０を下回ればシリコーンドメイン
の分散が細かくなり過ぎ応力吸収能が低下し、それに伴
い耐熱衝撃性が低下し、又シロキサン重合度が２００を
上回ればエポキシ樹脂との相溶性が低下し反応が十分起
こらなくなるためシロキサン重合度としては１０〜２０
０の範囲内にあることが必要である。

尚フェノール性水酸基の位置は側鎖、末端いずれでも良
く、分子構造は直鎖状、分枝鎖状いずれであっても良い
。

又もう一方の原料としてのエ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
ラック型エポキシ樹脂、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れらの変性樹脂等が
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°Ｃ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７エノール性水酸基含有オルガノポリシロキサ
ンとエポキシ樹脂との反応は有機溶媒中でイミダゾール
類、有機ホスフィン類及び第３級アミン類から選ばれた
１種又は２種以上の触媒を用い反応温度１００〜１８０
°Ｃで１時間以上開環付加反応させることによって得る
ことができる。

反応温度が１００℃を下回れば反応が不十分となり、１
８０℃を上回ればゲル化してしまう傾向がある。

又、反応時間としては１時間以上必要であり反応時間が
１時間を下回れば反応が不十分となってしまう。

配合量はエポキシ樹脂１００重量部に対してフェノール
性水酸基含有オルガノポリシロキサンを５〜６０重量部
、好ましくは１５〜３０重量部となるようにし反応させ
る。

エポキシ樹脂１００重量部に対するフェノール性水酸基
含有オルガノポリシロキサンの配合量が５重量部を下回
れば可撓性が不十分となる傾向にあり、６０重量部を上
回れば未反応のオルガノポリシロキサンが残存し、成形
加工性が低下する傾向がある。

反応の際用いる有機溶剤としては常圧における沸点が８
０〜１８０℃のアルコール類、ケトン類及びエステル類
から選ばれた１種または２種以上含有していれば他の溶
媒が混在していても差し支えかない。

これらの有機溶媒の中でもエポキシ樹脂とフェノール性
水酸基含有オルガノポリシロキサンの両方に適度の相溶
性を有するアルコール類が最も好ましい。

本発明の（Ａ）成分としてのシリコーン変性エポキシ樹
脂は封止材の成形加工性、捺印性の低下をまねくことな
く耐湿性、耐熱衝撃性や半田耐熱性を大幅に改善するこ
とを可能とする重要な成分であり、単独もしくは他のエ
ポキシ樹脂と混合して用いても良いが、これらの混合系
においては該シリコーン変性エポキシ樹脂は総エポキシ
樹脂の５０重量％以上用いることが望ましい。

本発明で用いられる（Ｂ）成分としてのフェノール樹脂
は上記のエポキシ樹脂の硬化剤としての働きをするもの
であり、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　４’。

ＣＦ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）成分としての無機充填剤とし
ては結晶シリカ、溶融シリカ、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溶融シリカが好適に用いられる。

又、これら以外の成分として必要に応じてＢＤＭ八等の
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他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） エポキシ樹脂１００重量部と７エノール性水酸基含有オ
ルガノポリシロキサン（ａ＝ｆ）２５重量部とを第１表
に示す反応条件で反応させ６種のシリコーン変性エポキ
シ樹脂（イ〜へ）を得た。

（以下余白） 本１式（Ｉ）で示されるオルガノポリシロキサンと２−
アリルフェノールとを反応させたもの 本６式ＣｒＶ’）で示されるオルガノポリシロキサンと
ビスフェノールＦとを反応させたもの 本２式（ＩＩ）で示されるオルガノポリシロキサンとビ
スフェノールＡとを反応させたもの 本５式（Ｖ）で示されるオルガノポリシロキサンとビス
フェノールＡとを反応させたもの 本３式（Ｉ［［）で示されるオルガノポリシロキサンと
２−アリルフェノールとを反応させたもの 本１式（Ｖｌ）で示されるオルガノポリシロキサンと２
−アリルフェノールとを反応させたもの 本１１．８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン
−７実施例１ シリコーン変性エポキシ樹脂（イ）　９００重量部臭素
化フェノールノボラックエポキシ脂（エポキシ当量２７
０、軟化点７１℃、臭素含有量３０ｖｔ％）ＯＩ フェノールノボラック樹脂 （ＯＨ当量１０６、軟化点１００℃）　　　　４０　Ｉ
溶融シリカ　　　　　　　　　　　　４７０　〃三酸化
アンチモン　　　　　　　　　２５　＃シランカップリ
ング剤　　　　　　　　　２　〃トリフェニルホスフィ
ン　　　　　　　　３Ｎカルナバワツクス　　　　　　
　　　　　３Ｎカーボンブラツク　　　　　　　　　　
　３　〃を常温で十分に混合し、さらに９５〜１０Ｏ°
０で混疎し、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：金を温度１７５℃、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３表に示した。

実施例２ 実施例１においてシリコーン変性エポキシ樹脂（イ）を
シリコーン変性エポキシ樹脂（ロ）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。

この材料のを汚れ性、樹脂パリをトランスファー成形Ｗ
Ａ（成形条件：金型温度１７５℃、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３表に示した。

比較例１〜４ 同様にし第２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３
表に示す。

＊８型曇りが発生するまでの成形ショツト数にて判定。

ネ１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
プをはり、この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。

＊１１戊形成形０個（後硬化１７５°０．８Ｈｒｓ）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。

ネＩ２成形品１００個（後硬化１７５°０．８Ｈｒｓ）
を１２０℃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。

本１！成形品１６個（後硬化１７５°０．８Ｈｒｓ）を
８５℃、８５％の水蒸気中で７２時間処理後、２６０℃
の半田浴に１０秒浸漬しクラッ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。

（発明の効果） エポキシ樹脂との相溶性、反応性が良好なフェノール性
水酸基含有オルガノポリシロキサンとエポキシ樹脂とを
触媒の存在下で反応して得られるシリコーン変性エポキ
シ樹脂を用いることにより従来に比べて成形加工性、捺
印性の低下をまねくことなく耐湿性、耐熱衝撃性や半田
耐熱性が著しく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
用いても従来では得ることのできなかった非常に信頼性
の高いものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）オルガノポリシロキサンと不飽和二重結合
   基含有フェノール類とを反応させて得られるフェノール
   性水酸基を１分子中に３〜１０個有し、且つシロキサン
   重合度が１０〜２００であるフェノール性水酸基含有オ
   ルガノポリシロキサンとエポキシ樹脂とを触媒存在下で
   反応して得られるシリコーン変性エポキシ樹脂 （Ｂ）フェノール樹脂 （Ｃ）無機充填剤 を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキ
   シ樹脂組成物。
2. （２）（Ａ）オルガノポリシロキサンとビスフェノール
   系化合物とを反応させて得られるフェノール性水酸基を
   １分子中に３〜１０個有し、且つシロキサン重合度が１
   ０〜２００であるフェノール性水酸基含有オルガノポリ
   シロキサンとエポキシ樹脂とを触媒存在下で反応して得
   られるシリコーン変性エポキシ樹脂 （Ｂ）フェノール樹脂 （Ｃ）無機充填剤 を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキ
   シ樹脂組成物。