JPH02173154A - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、信頼性を改良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。

〈従来の技術〉 たとえば、半導体装置などの電子回路部品の封止方法と
しては、従来より金属やセラミックスによるハーメチッ
クシールやフェノール樹脂、シリ：！−ン樹脂およびエ
ポキシ樹脂などによる樹脂封止が提案されているが、経
済性、生産性および物性のバランスの点からエポキシ樹
脂による樹脂封止が中心になっている。

しかるに、エポキシ樹脂は耐熱性、耐湿性、電気特性お
よび接着性などが優れており、さらには配合処方により
種々の特性を付与できるという特徴を有しているものの
、剛直な網目横道を有するために熱応力が発生しやすく
、たとえば、半導体装置の封止に用いた場合、急激な温
度変化によりパシベーション膜や素子の表面にクラック
を生じたり、アルミ配線がスライドして電流がリークし
たり、さらには封止樹脂自体にクラックを生じたりする
という好ましくない傾向があった。

このために、エポキシ樹脂に対する低応力剤としてゴム
類を配合する方法（特開昭５８−２１９２１８号、特開
昭５９−９６１２２号公報）およびシリコーンオイル類
を配合する方法（特公昭６１−４８５４４号公報）など
が提案されており、なかでもシリコーンオイル類、すな
わちオルガノポリシロキサン誘導体を用いたエポキシ樹
脂組成物は、高温安定性および電気特性が改良されて、
半導体封止用樹脂としての潰れた性能を具備している。

〈発明か解決しようとする課題〉 しかしながら、オルガノポリシロキサン誘導体は、エポ
キシ樹脂とのＨ１溶性がよくないなめ、このものをその
まま添加した場合には、エポキシ樹脂中での分散か悪く
、成形時のパリを大幅に増加させると共に、オルガノポ
リシロキサン誘導体自身か表面ににじみでてきて、捺印
性（インクマーク性）を阻害するなどの点で、信頼性に
劣るという問題があった。

そこで本発明の課題は、上述した従来の半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物が有する問題点を解消することにある
。

したがって本発明の目的は、クラックやパリの発生がな
く、しかも捺印性が優れ、信頼性が向上した半導体封止
用エポキシ樹脂組成物を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉 本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した
結果、両末端にエポキシ基を含有するオルガノポリシロ
キサンと、特定のフェノール化合物との反応生成物を低
応力化剤として使用することにより、上記目的に合致し
たエポキシ樹脂組成物が得られることを見出し、本発明
に到達した。

すなわち本発明は、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）
、両末端にエポキシ基を含有するオルガノポリシロキサ
ンと、下記−服代（Ｉ）で表されるフェノール化合物と
の反応生成物（Ｃ）　（以下、変性オルガノポリシロキ
サン（Ｃ）と呼ぶ）およびシリカ粉末（Ｄ）からなるこ
とを特徴とするエポキシ樹脂組成物を提供するものであ
る。

混合使用することにより、収＠伴業性の向上やシリカの
添加量増加などを図ることができる。

（ただし、式中のＲ１は水素原子、メチル基またはエチ
ル基を、Ｒ２は水素原子またはメチル基を示す。） 本発明で使用するエポキシ樹脂（Ａ）としては、たとえ
ば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノール
ノボラｙり型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡやレゾル
シンなどから合成される各種ノボラック型エポキシ樹脂
、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキ
シ樹脂、脂環式エポキシ樹脂および複素環式エポキシ樹
脂などが挙げられるなかでもノボラック型エポキシ樹脂
が耐湿性の面から最も好適に使用できる。

なお、上記エポキシ樹脂（Ａ＞は、それぞれ単独で、あ
るいは二種以上を併用して使用することができるが、さ
らに室温では固体であるが、高温では粘度の低い液体と
なる、下記−服代（ｎ）で表わされる骨格を有するエポ
キシ樹Ｆｍ　（Ａ　−）を（ただし、Ｒ１−Ｒ８は水素
原子、０１〜Ｃ４の低級アルキル基またはハロゲン原子
を示す、） これらエポキシ樹脂（Ａ−）の具体例としては、４．４
′−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）ビフェニル、
４．４′−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，
３”　、５．５’−テトラメチルビフェニル、４．４′
−ビス（２，３−エポキシ１０ボキシ）−３，３’　、
５．５’−テトラメチル−２−クロロビフェニル、４，
４′−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３”
　、５゜５′−テトラメチル−２−ブロモビフェニル、
４゜４′−ビス（２，３−エポキシ１０ボキシ）−３゜
３′、５．５’−テトラエチルビフェニルおよび４．４
′−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３′、
５．５′−テトラブチルビフェニルなどが挙げられれ、
これらの配合量は上記エポキシ樹脂（Ａ）に対して通常
５重量％以上が好適である。

本発明で用いる硬化剤（Ｂ）は、エポキシ樹脂＜Ａ）と
反応して硬化されるものであれば特に限定されるもので
はなく、たとえば、フェノールノボラック樹脂、クレゾ
ールノボラック樹脂、下記式一般式（ＩＩＩ）で表わさ
れるノボラック樹脂、（ただし、ｎは０以上の整数を示
す、）ビスフェノールＡやレゾルシンから合成される各
種ノボラック樹脂、各種多価フェノール化合物、無水マ
レイン酸、無水フタル酸、無水ビロメリ・ｙｌ−ｉＶな
どの酸無水物およびメタフェニレンジアミン、ジアミノ
ジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンなどの
芳香族アミンなどが挙げられる。なかでも、ノボラック
型フェノール樹脂が好適であり、ここでいうノボラック
型フェノール樹脂としては、フェノールおよびアルキル
フェノールなどのフェノール類とホルムアルデヒドとを
反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂を特に
制限なく使用することができるが、望ましくは、軟化点
が７０〜９５°Ｃ１水酸基当量が９５〜１５０のものが
さらに好適である。

本発明のエポキシ樹脂組成物において、硬化剤（Ｂ）の
配合量については特に制限はないが、通常は１〜２０重
量％、好ましくは２〜１５重量％である。

エポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の配合比は、ｍ械的
性質や耐熱性などの点からエポキシ樹脂（Ａ）に対する
硬化剤（Ｂ）の化学当量比が０５〜１，５、特に０．７
〜１．３の範囲にあることが好ましい。

次に、本発明の変性オルガノポリシロキサン（Ｃ）を形
成する両末端にエポキシ基を含有するオルガノポリシロ
キサン（Ｃ１）とは、次の一般式（ＩＶ）で示される化
合物である。

・・・　（ＩＶ） （式中、ｎは１以上の整数、Ｒは２僅の有機基を示す、
） 上記式（ＩＶ）におけるＲは２価の有機基、たとえば置
換もしくは！換アルキレン基、非置換もしくは置換フェ
ニレン基および非置換もしくは置換アラルキレン基を示
し、その具体例としてはエチレン基、グロビレン基、ブ
チレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘキ
サメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デ
カメチレン基、フェニレン基、トリレン基およびキシリ
レン基などが挙げられるが、なかでもエチレン基が好適
である。また上記式（ＩＩＩ）においてｎは好ましくは
５〜２００である。

また、上記一般式（Ｉ）で表されるフェノール化合Ｔｈ
（Ｃ２＞としては、たとえばビスフェノールＡ、ビスフ
ェノールＦ、テトラメチルビスフェノールＡ、テトラメ
チルビスフェノールＦ、テトラエチルビスフェノールＡ
およびテトラエチルビスフェノールＦなどが挙げられる
。

上記両末端にエポキシ基を含有するオルガノポリシロキ
サン（Ｃ１）に対する上記フェノール化合物（Ｃ２）の
反応割合は、前者１当量に対し、後者が０．５〜２．０
当量、特に０．７〜当量となる範囲が好適である。フェ
ノール化合物（Ｃ２）の反応割合が上記の範囲よりも多
いと、得られるエポキシ樹脂組成物の耐熱性が低下し１
、また上記の範囲よりも少ないと、組成物の成形時にパ
リを生じたり、前者のオルガノポリシロキサン成分の滲
み出しが生起するという好ましくない傾向が招かれるこ
とがある。

なお、上記オルガノポリシロキサン（Ｃ１）と、フェノ
ール化合物（Ｃ２）の反応は、たとえば両者を加熱混合
した後、触媒としてトリフェニルホスフィンを添加して
反応を生起せしめ、次いで冷却することにより行われる
。ここで、触媒の添加量が少ない場合には反応生成物の
粘度が増大し、逆に少ない場合には反応中にゲル化を生
じるため注意を要する。

なお、本発明における変性オルカッポリシロキサン（Ｃ
）は、上記オルガノポリシロキサン（Ｃ１）とフェノー
ル化合物（Ｃ２）が全て反応したものに限らず、未反応
原料を一部含有しているものも包含するが、望ましくは
全てが反応したものが好適である。

これら変性オルカッポリシロキサン（Ｃ）の添加方法に
は特に制限はないが、予めシリカ粉末（Ｄ）と混合して
おくか、あるいはエポキシ樹脂（Ａ）と加熱混合する方
法か望ましい。

次いで、本発明で用いるシリカ粉末（Ｄ）については、
その種類を特に限定しないが、好ましくは、平均粒径３
０μｍ以下で、最大粒径１００μｍ以下のものであれば
粉砕品でも、球状品でら、また両者の混合品でも使用す
ることができる。

シリカ（Ｄ）の配合割合は、エポキシ樹脂組成物に対し
て６５〜８５重量％が好ましい。この範囲より多くなる
と流動性が極端に低下し成形ができなくなり、またこの
範囲より少なくなると組成物の熱膨張率が大きくなるな
どの好ましくない問題を生ずることがある。

本発明においては、上記４成分のほかに必要に応じて硬
化促進剤、離型剤、カップリング剤、難燃剤、着色剤を
用いることができる。硬化促進剤としては、エポキシ樹
脂をフェノールで硬化させる際の反応触媒となるものは
すべて用いることができ、たとえば、２−メチルイミダ
ゾール、２フエニルイミダゾールなどのイミダゾール類
、ベンジルジメチルアミン、１．８−ジアザビシクロ（
５，４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵと略す）などのア
ミン類、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホス
ホニウムテトラフェニルボレートなどの有機リン化合物
などが好ましく用いられる。

、ＪＩ型剤としては、天然ワックス類、合成ワックス類
および長鎖脂肪酸の金属塩類などを用いることかできる
。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記原料を用いて次の
ようにして製造することもできる。すなわち、上記エポ
キシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、変性オルガノポリシロ
キサン（Ｃ）、シリカ（Ｄ＞およびその池の添加剤とを
適宜配合し、ミキサーなどで十分均一混合した後、熱ロ
ールなどで溶融混練し、室温に戻し粉砕し封止材料用組
成物とすることができる。この組成物を用いて半導体素
子を封止した場合、得られる装置は、パリやクラックの
発生が少なく、極めて１憂れた低応力性および捺印性を
発揮する。これは変性オルガノポリシロキサン（Ｃ）の
フェノール性水酸基がシリカ（Ｄ）と反応して（Ｃ）成
分自体が微分散してその流出が防止され、さらには（Ｃ
）成分がエポキシ樹脂（Ａ）中に微分散して、その滲み
出しが一層効里的に防止されることによるものと考えら
れる。

〈実施例〉 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

実験例１ （変性オルガノポリシロキサン（Ｃ）の合成）撹拌機、
温度計を備えたフラスコ中に、表１に示した構造式から
なるキシ基を含有するオルガノポリシロキサン（Ｃ１）
およびフェノール化合物（Ｃ２ａ〜ｄ）を、夫々表２に
示す割合（重量比）で加え、窒素気流下、１６０°Ｃで
　　分間撹拌した後、トリフェニルホスフィンを１．５
ｇ加えることにより、５種の反応生成物（変性オルガノ
ポリシロキサン）ａ〜ｅを得た。

実施例１〜６、比較例１〜３ 実験例１によって得られた変性オルガノポリシロキサン
ａ〜ｅと池の原料を表３に示す割合で室温で混合したの
ち、９０〜９５°Ｃで混練し冷却して、粉砕し目的とす
る粉末状のエポキシ樹脂組成１勿を得た。

この樹脂組成物を用い、低圧トランスファー成形法によ
り１７５℃×４分の条件で成形して曲げ試験片（５″×
１／２″Ｘｉ／４”）および模擬素子を封止した４４ｐ
ｉｎＱＦＰを得たのち、１７５°Ｃで５時間ポストキュ
アした。ボストキュア後、次の物性測定法により、各組
成物の物性を測定した。

曲　げ　弾　性　率：曲げ試験片を用いてＡＳＴＭ　　
Ｄ−７９０規格にしたがい測定した。

ガラス転移温度　：試料（１／２　ｘ　１／４″×１７
４″）についてＴＭＡ　（昇温速度＝１０℃／分）で測
定した。

バ　　　　　　リ　：バリ金型を用いて評価。

ヒートサイクル：　４４ｐｉｎ　ＱＦＰ５０個に１５０
°Ｃ×３０分〜−６０°Ｃ×３０分のサーマルサイクル
を５００回与え、５０個のうちクラックが発生ずる個数
を求めた。

捺　　印　　性：得られたデバイスを後硬化した後、フ
ロンで洗浄し乾燥した。それに線幅のことなるスタンプ
を用い熱硬化性インクを捺印して、熱硬化した。このも
のをフロン洗浄（３分）した後、豚毛のブラックで１０
回擦った。この作業を３回繰り返し、インクの付着状態
を顕ＩＲ鏡で観察した。

これらの結果を表４に示す。

表４の結果から明らかなように、本発明のエポキシ樹脂
組成物は、曲げ弾性率が低くて、良好な低応力性を有し
ており、しかもクラックやパリの発生がなく、捺印性も
潰れている。

〈発明の効果〉 本発明の封止用エポキシ樹脂組成物は、クラックやパリ
の発生がなく、しかも捺印性が潰れており、信頼性が向
上した半導体装置を与えることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、両末端にエポキシ
   基を含有するオルガノポリシロキサンと、下記一般式（
   Ｉ）で表されるフェノール化合物との反応生成物（Ｃ）
   およびシリカ粉末（Ｄ）からなることを特徴とするエポ
   キシ樹脂組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（Ｉ） （ただし、式中のＲ＿１は水素原子、メチル基またはエ
   チル基を、Ｒ＿２は水素原子またはメチル基を示す。）