JPH02208314A - 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、半田耐熱性、耐熱衝撃性に優れた半導体封止
用エポキシ樹脂組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体関連技術は近年の軽薄短小傾向より実装密度を向
上させる方向で進んできた。そのためにメモリーの集積
度の向上や、実装方法のスルーホール実装から表面実装
への移行が進んでいる。従ってパッケージは従来のＤＩ
Ｐタイプから表面実装用として小型薄型のフラットパッ
ケージ、ＳＯＰ、ＳＯＪ、ＰＬＣＣに変わってきており
、応力によるパッケージクランクの発生、これらのクラ
ンクによる耐湿性の低下等の問題がある。

特に表面実装工程でのり一ト′の半田付は時にパ・２ケ
ージは急激な温度変化を受け、このためにパッケージに
クランクが生しる問題が大きくクローズアップされてい
る。

これらの問題を解決するために半田付は時の熱衝撃を緩
和する目的で、熱可塑性オリゴマーの添加（特開昭６２
−１１５８４９号公報）や各種シリコーン化合物の添加
（特開昭６２−１１．５８５０号公報、６２−１．１６
６５４号公報、６２−１２８１６２号公報）、更にはシ
リコーン変性（特開昭６２−１３６８６０号公報）など
の手法で対処しているがいずれも半田付は時にパッケー
ジにクラックが生してしまい信頬性の優れた半導体封止
用エポキシ樹脂組成物を得るまでには至らなかった。

一方、耐半田ストレス性に優れた耐熱性エポキシ樹脂組
成物を得る為に樹脂系としては多官能エポキシ樹脂の使
用（特開昭６１−１６８６２０号公報）等が検討されて
きたが、多官能エポキシ樹脂の使用では架橋密度が上が
り耐熱性が向上するが、特に２００　’Ｃ〜３００　’
Ｃのような高温にさらされた場合においては耐半田スト
レス性が不充分であり、又硬くてもろくなるため耐熱衝
撃性が極めて不満足なものであった。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 本発明の目的とするところは、半田耐熱性、耐熱衝撃性
のいずれもが良好な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。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは従来技術では充瓶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、耐熱性良好で半田耐熱性を向上
させる効果を存する式（１）で示される多官能エポキシ
樹脂と、 ○しＨ；ＬＨ％Ｈ。

ゝ０′ （ｎは整数であり、ｎ−１〜１０式中Ｒ，−Ｒ。

は、水素、ハロゲン、アルキル基の中から選択される原
子または基） 低弾性で且つ強靭性を有し耐熱衝撃性を向上させる効果
を有するランダム共重合シリコーン変性樹脂とを組み合
せて用いることにより半田耐熱性、耐熱衝撃性のいずれ
もが顕著に向上することを見い出し本発明を完成するに
至った。

本発明で用いられる式（Ｉ）で示される構造の多官能エ
ポキシ樹脂は１分子中に３個以上のエポキシ基を有する
もので、半田耐熱性を向上させる働らきを有している。

式中Ｒ，−Ｒ，は水素、ハロゲン、アルキル基な中から
選択される原子または基であればいずれでも良いが、中
でもＲ１、Ｒ６がメチル基、Ｒ２、Ｒ７がｔ−ブチル基
、Ｒ１、Ｒ４が水素原子、Ｒ３がメチル基又は水素原子
のものが、アルキル基導入による低吸水化の効果により
半田耐熱性が良好であり、アルキル基が適度についてい
るため成形性も良好であるため好適に用いられる。

又ｎの値は１〜１０の範囲のものを用いる必要がある。

ｎの値が１より小さい場合、硬化性が低下し、成形性が
悪くなり、またｎの値が、１０より大きい場合流動性が
低下し、成形性が悪くなる。

また、２官能以下のエポキシ樹脂では架橋密度が上がら
ず、耐熱性が劣り、耐半田ストレス性の効果が得られな
い。

本発明で用いられるランダム共重合シリコーン変性エポ
キシ樹脂は耐熱衝撃性を向上させる働らきを有している
。

これらの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、オリガノポリシロキ
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
、フェノールノボランク型エポキシ樹脂、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。

これらの原料を用いて得られる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ケ以」二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、耐衝撃性に優れるものとなる。

多官能エポキシ樹脂、ランダム共重合シリコーン変性エ
ポキシ樹脂に従来からあるエポキシ樹脂を混合して用い
ても良いが、これら混合系においては、多官能エポキシ
樹脂とランダム共重合シリコーン変性エポキシ樹脂の合
計を５０％以上とすることが必要である。

多官能エポキシ樹脂とランダム共重合シリコーン変性エ
ポキシ樹脂とを組み合せて用いる場合は、多官能エポキ
シ樹脂の仕込み重量：ランダム共重合シリコーン変性エ
ポキシ樹脂の仕込み重量−７：３〜３ニアの範囲で用い
る必要がある。

多官能エポキシ樹脂の比率が３を下廻ると半田耐熱性が
不十分となり、又ランダム共重合シリコーン変性エポキ
シ樹脂の比率が３を下廻ると耐熱衝撃性が不十分となる
。

又、多官能エポキシ樹脂、ランダム共重合シリコーン変
性エポキシ樹脂、ランダム共重合シリコーン変性フェノ
ール樹脂を組み合せて用いる場合は、多官能エポキシ樹
脂の仕込み重量二ランダム共重合シリコーン変性エポキ
シ樹脂の仕込み重量−９：１〜５：５の範囲で用いる必
要がある。

多官能エポキシ樹脂の比率が５を下廻ると半田耐熱性が
不十分となり、又ランダム共重合シリコーン変性エポキ
シ樹脂の比率が１を下廻ると耐熱性が不充分となる。本
発明で用いられる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、Ｎａ”Ｃ１−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ランダム共重合シリコーン変性フェ
ノール樹脂は耐熱衝撃性の向上に効果があり、硬化剤と
しての働らきを有するものである。

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カッポリシロキ
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、これらの官能基としては例えばエポ
キシ基、アルコキシ基、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、分枝状のい
ずれでも良い。

本発明のランダム共重合シリコーン変性フエノルノボラ
ソク樹脂は反応性官能基を有するオルガノポリシロキサ
ンと前記の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
ランク樹月旨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、単にプロ・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。

尚、本願発明において該ランダム共重合シリコン変性フ
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。

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、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。

本発明で用いられる無機充填剤としては結晶ンリカ、溶
融シリカ、アルミナ、炭酸力ルソウム、タルク、マイカ
、ガラス繊維等が挙げられるこれらは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。

又、これら以外の成分として必要に応じてＢＤＭＡ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）ウンデンセン−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
ーグー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１ 多官能エポキシ樹脂（イ）　　　４５重量部ランダム共
重合シリコーン変性 エポキシ樹脂（ハ）　　　　　　４５重量部軟化点６５
°Ｃ１臭素含有率３７％）１０重量部フェノールノボラ
ック樹脂 （ＯＨ当量１０５．軟化点９５℃）　　　　５０重量部
溶融シリカ　　　　　　　　　４９０重量部二酸化アン
チモン　　　　　　　２５重ＩＩ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　重ｌｌ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〜Ｉ　ＯＯ”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）を用いて成形し、得られた
成形品を１７５°Ｃ１８時間で後硬化し耐熱衝撃性、半
田耐湿性および半田耐熱性を評価した。

その結果を第１表に示した。

実施例２ 実施例１において、多官能エポキシ樹脂（イ）４５重量
部を多官能エポキシ樹脂（イ）２０重量部、多官能エポ
キシ樹脂（ロ）２５重量部にかえ、ランダム共重合シリ
コーン変性エポキシ樹脂（ハ）４５重量部を２５重量部
にかえ、更にタレゾールノボラックエポキシ樹脂２０重
量部を配合した以外は実施例１と同様にして半導体封止
用樹脂組成物を得た。

この材料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）を用いて成形し、得られた
成形品を１７５°Ｃ１８時間で後硬化し耐熱衝撃性、半
田耐湿性および半田耐熱性を評価した。

その結果を第１表に示した。

実施例３〜９ 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も合せ
第１表に示す。

比較例１〜９ 同様にし第工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も合せ
第１表に示す。

※１）式（ＩＩ）で示されるトリス（ヒドロキシアルキ
ルフェニル）メタントリグリシジルエーテル※３）式（
ＩＶ）で示されるエポキシ樹脂とビスフェノールＡとの
ランダム共重合エポキシ樹脂と弐（Ｖ）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（エポキシ当Ｍ２６０．軟化点７５°Ｃ） ※２）式（Ｉ［ｌ）で示されるトリス（ヒドロキシアル
ギルフェニル）メタントリグリシジルエーテル但しｍ／
　ｎ　−１−ｍ　＝０．０５ ※４）式（Ｖｌ）で示されるエポキシ樹脂とオリソアリ
ルフェノールとのランダム共重合エポキシ樹脂と式（■
）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（エポキシ当量２５５．軟化点７８°
Ｃ）※５）式（■）で示されるフェノールとオリソアリ
ルフェノールとのランダム共重合ノボランクと式（ＩＸ
）で示されるオルガノポリシロキサンとを、ランダム共
重合ノボラック／オルカリポリシロキサンを１００／２
０（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Ｉ２５．軟化点９５°Ｃ） 但しｍ　／　ｎ　＋　ｍ　＝　０　、０８イ旦しｍ　／
　ｎ　十ｍ　＝０．０９ ※６）フェノールノボラック樹脂（０■１当１１１０軟
化点９５’Ｃ）と式（Ｘ）で示されるオルガノポリシロ
キサンとを、フェノールノボラック樹脂／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フェノール樹脂（ＯＩ］当量
１２７．軟化点９７°Ｃ）※７）成形品２０個（後軟化
１７５°ｃ　８　Ｈ）を温度サイクルテスｌ−（１５０
〜−６５°Ｃ）にかけ、５００ザ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。表中には、成
形品２０個中のクラックの発生した成形品個数を示す。

※８　）　ｉ、ｊ止したテスト用素子を８５°Ｃで、８
５％ＲＨの環境下で７２　Ｈｒ処理し、その後２４０°
Ｃの半田槽に１０秒間浸漬後プレソシャークソ力試験（
１２５°Ｃ１１００％ＲＨ）を行い回路のオゾン不良を
測定した。

※９）成形品１６個（後硬化１７５°Ｃ３Ｈ）について
８５°Ｃ８５％の水蒸気下で７２Ｉ］処理後、２６０°
Ｃの半田浴に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個中のクラックの発
生した成形品個数を示す。

〔発明の効果〕

本発明に従うと従来技術では得ることのできなかった耐
熱性、耐水性及び可撓性を存するエポキシ樹脂組成物を
えることができるので、半田付は工程による急激な温度
変化による熱ストレスを受けたときの耐クランク性、耐
熱衝撃性に非常に優れ、更に耐湿性が良好なことから電
子、電気部品の封止用、被覆用絶縁用等に用いた場合、
特に表面実装パッケージに搭載された高集積大型チップ
Ｉｃにおいて信頬性が非常に必要とする製品について好
適である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）下記式（ I ）で示される構造の多官能エ
   ポキシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼…（ I ） （ｎは整数であり、ｎ＝１〜１０式中Ｒ＿１〜Ｒ＿７は
   、水素、ハロゲン、アルキル基の中から選択される原子
   または基） （Ｂ）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 （Ｃ）フェノール樹脂 （Ｄ）無機充填剤 を必須成分とし、多官能エポキシ樹脂（Ａ）とランダム
   共重合シリコーン変性エポキシ樹脂（Ｂ）との組成比（
   Ａ／Ｂ）が７／３〜３／７であることを特徴とするエポ
   キシ樹脂組成物。
2. （２）（Ａ）式（ I ）で示される構造の多官能エポキ
   シ樹脂 （Ｂ）オルガノポ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 （Ｃ）無機充填剤 を必須成分とすることを特徴とするエポキシ樹脂組成物
   。
3. （３）（Ａ）で式（ I ）で示される構造の多官能エポ
   キシ樹脂 （Ｂ）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 （Ｃ）オルガノポ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 （Ｄ）無機充填剤 を必須成分とし、多官能エポキシ樹脂（Ａ）仕込み重量
   ：ランダム共重合シリコーン変性エポキシ樹脂（Ｂ）仕
   込み重量＝９：１〜５：５であることを特徴とするエポ
   キシ樹脂組成物。