JPH02258829A - エポキシ系樹脂組成物 - 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系樹
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、シリコーン樹脂およびエポ
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
、剛直な網目構造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
を生じなり、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ボキシ樹
脂組成物は、金型離型性および低応力性が改良されて、
半導体封止用樹脂としての優れた性能を具備している。

〈発明が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
キシ樹脂との相溶性がよくないため、このものをそのま
ま添加した鳩舎には、エポキシ樹脂中での分散が悪く、
成形時のパリを大幅に増加させると共に、耐熱性や電気
絶縁性も不十分であるなどの点で、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
ポキシ系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、しかも低応力性、耐熱性および電気絶縁性などが優
れ、信頼性が向上した半導体対土用エポキシ系樹脂組成
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、両末端にアミノ基を含有するオルガノポリシロキ
サンと、無水マレイン酸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、エポキシ樹脂くＡ）、硬化剤（Ｂ
）、両末端にアミン基を含有するオルガノポリシロキサ
ンと、無水マレイン酸との反応生成物（以下、変性オル
ガノポリシロキサンと呼ぶ）　（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系樹脂組成物
を提供するものである。

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
ノボラック型エポキシ樹脂、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、下記一般式（Ｉ＞で表わされる骨格を有するエポ
キシ樹脂（Ａ゛）を混合使用することにより、取扱作業
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
。

ＲＩ　　　　Ｒ５ＲＩ　　　　Ｒ２ （ただし、Ｒ１，ｌ：ｊ　８は水素原子、Ｃ１〜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（ＡＮ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テトラメチルビフエニル、４．４−一ビス（２゜３−
エポキシプロポキシ）−３，３−，５，５−−テトラメ
チル−２−クロロビフェニル、４゜４−一ビス（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
−エポキシプロポキシ）−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、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（Ｂ）硬化剤は、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、下記一般式（ＩＩ）で表わされる
ノボラック樹脂、 ＯＨ ＯＨ （Ｍ） （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、無水ピロメリット酸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℃、水酸基当量
が９５〜１５０のものがさらに好適である。

本発明のエポキシ系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、機械的
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０．５〜１．５、特に０．
７〜１．３の範囲にあることが好ましい。

次に、本発明で使用する変性オルガノポリシロキサン（
Ｃ）を形成する両末端にアミノ基を含有するオルガノポ
リシロキサンとは、次の一般式（ＩＩＩ）で示される化
合物である。

ＣＨ３ＣＨ３ （式中、ｎは１以上の整数を示す。） 上記式（ＩＩＩ）においてｎは１以上であれば特に制限
はないが、好ましくは５〜２００である。

上記両末端にアミン基を含有するオルガノポリシロキサ
ンに対する無水マレイン酸の反応割合は、前者のアミン
基１当量に対し、後者が０゜５〜２．０当量、特に０．
８〜１．２当量となる範囲が好適である。無水マレイン
酸の反応割合が上記の範囲よりも多いと、得られるエポ
キシ系樹脂組成物の吸水率が高くなり、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、上記両末端にアミノ基を含有するオルガノポリシ
ロキサンと、無水マレイン酸の反応は、５５±５℃の温
度で予め無水マレイン酸を融解させておき、これに両末
端にアミノ基を含有するオルガノポリシロキサンを直接
加え、アミック酸の状態にした後、今度は１５０℃から
２５０℃、とくに１７０〜２００℃の温度で加熱するこ
とにより、末端基をイミドにするという方法がとられる
。第１段階の反応温度が６０℃を越えると、無水マレイ
ン酸の二重結合がアミン基と反応するため、好ましくな
い。

本発明における変性オルガノポリシロキサン（Ｃ）は、
上記両末端にアミノ基を含有するオルガノポリシロキサ
ンと無水マレイン酸が全て反応、イミド化したものに限
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。

これら変性オルガノポリシロキサン（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
法が望ましい。

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、球状品でも、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−フェ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。

離型剤としては、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ができる。

本発明のエポキシ系樹脂組成物は、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
その他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、極めて優れた低応力
性、耐熱性および電気絶縁性を発揮する。

〈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ＰＡ１（変性オルガノポリシロキサン（Ｃ）の合成
） 攪拌機、温度計を備えたフラスコ中に、まず無水マレイ
ン酸を仕込み、窒素雰囲気下５５°Ｃに加熱して溶解さ
せた。完全に溶解したところで、両末端にアミノ基を含
有するオルガノポリシロキサンをすばやく加え、そのま
ま６０分放置、反応させた。

次に、１７０℃に昇温し、１５０分放置しくｆ！拌は継
続）、イミド閉環させた。同時に生成した水は、減圧濃
縮することにより除いた。

以上の操作をアミン当量の異なるアミノ基を含有するオ
ルガノポリシロキサン２種について行い、変性オルガノ
ポリシロキサンＣａ−Ｃｂを得た。なお、アミノ基を含
有するオルガノポリシロキサンの種類を表１に、無水マ
レイン酸との反応割合を表２に示した。

実施例１〜４．比較例１〜３ 製造例１によって得られた変性オルガノポリシロキサン
Ｃａ、Ｃｂと他の原料を表３に示す割合で室温で混合し
た後、９０〜９５°Ｃで混練し冷却、粉砕し、目的とす
る粉末状のエポキシ系樹脂組成物を得た。

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”Ｘ
ｉ／２“Ｘｉ／４′ｉ、円盤（４“φＸｉ／８”）、お
よび模擬素子を封止した４４ｐｉｎＱＦＰ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　　Ｄ７９０
規格にしたがい測定した。

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

バ　　　リ：パリ金型を用いて評価した。

ヒートサイクル：　４４Ｄｉｎ　ＱＦＰ５０個に１５０
°Ｃ×３０分〜−５０℃×３ ０分のサーマルサイクルを５ ００回与え、５０個のうちク ラックが発生する個数を求め た。

電気絶縁性：ＪＩＳ　　Ｋ６９１１規格にしながい１体
積固有抵抗値を測定した。

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、本発明のエポキシ系樹
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、耐熱性
および電気絶縁性も優れている。

〈発明の効果〉 本発明の封止用エポキシ系樹脂組成物は、クラックやパ
リの発生がなく、しかも耐熱性および電気絶縁性が優れ
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。

特許出願大東し株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、両末端にアミノ基
   を含有するオルガノポリシロキサンと、無水マレイン酸
   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系樹脂組成物。