JPH0238413A - 半導体封止用樹脂組成物 - 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〕 本発明は低応力、耐熱性に優れ、かつ成形性に優れた、
高信幀性を要求される半導体等電子部品の封止用に適し
た半導体封止用樹脂組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、半導体を封止する方法としてエポキシ樹脂に代表
される熱硬化性樹脂を使用したいわゆるプラスチック封
止が原料の低層、大量生産に適するといった経済的利点
をいかして広く実用化されている。特に多官能エポキシ
樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、無機質充填材を主
成分とした樹脂組成物が耐熱性、成形性、電気特性に優
れているため封止樹脂の主流となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一方、半導体チップの高集積化が進み、それに伴いチッ
プサイズが大型化してきた。またパッケージの形状は基
板への高密度実装化、表面実装化に伴い、チップの大型
化とは逆にフラントパッケ−ジに見られる如く小型化・
薄型化の傾向にある。このため従来の封止樹脂では見ら
れなかった不良現象が派生するようになった。すなわち
、封止樹脂とチップの熱膨張率の差に起因する樹脂の応
力がチップの大型化、樹脂層の薄肉化のため、熱衝撃に
よりパッシベーション膜のクランク、アルミ配線のスラ
イドあるいは封止樹脂のクランクといった破壊現象を引
き起こし、又表面実装化に伴いパッケージそのものが半
田浴温度にさらされるため、パッケージ内の水分が急激
に膨張し、パッケージにクランクといった破壊現象を引
き起こし、半導体の耐湿性を低下させ、ひいては信転性
を低下させる原因となっている。従って、封止樹脂とし
てはこの応力の小さく、半田耐熱性の優れた封止樹脂の
開発が望まれている。

具体的には樹脂の熱膨張率を小さくし、樹脂の耐熱温度
（ガラス転移温度）を高めることも一手段であり、この
目的に対してマレイミド樹脂とフェノール樹脂を組み合
わせることが考えられる。

しかしながらマレイミド樹脂とフェノール樹脂のみで硬
化させた成形物のガラス転移温度が高く、熱膨張係数も
小さく半田浴浸漬時の耐クラツク性は優れているが、弾
性率が大きくなるため、アルミ配線のスライド、パッシ
ベーション膜のクラックに対する低応力化という点では
問題があった。

またフェノール樹脂として一般に用いられているフェノ
ール樹脂、例えばノボラック樹脂の場合は成形時の流動
性に劣り高圧が必要であった。このため特に薄型のパッ
ケージの場合、成形物に隙間（ボイド）が発生したり、
金線流れが問題であった。

本発明は、高集積回路等の高い信転性を要求される半導
体の封止用樹脂に対して要求されている、低応力で半田
耐熱性に優れかつ成形性に優れた半導体封止用樹脂組成
物を提供するものである。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明者は種々検討した結果、エポキシ樹脂中にビニル
変性シリコーン重合体を主体とする軟質ビニル重合体の
微粒子が均一に分散した変性エポキシ樹脂とマレイミド
樹脂と特定構造のポリフェノール樹脂を併用して硬化し
たものが低応力で半田耐熱性に優れ、かつ成形性に優れ
ることを見出した結果、本発明に到達した。

即ち、本発明は （ａ）エポキシ樹脂とビニルポリマーとのグラト重合体
中に、ビニル変性シリコーン重合体を主体とする軟質ビ
ニル重合体が１．０μ以下の粒子径で均一に分散された
変性エポキシ樹脂、 （ｂ）マレイミド樹脂、 （ｃ）構造式（１）およびまたは構造式（ＩＩ）で表さ
れるポリフェノール樹脂、 （ｎ） （ｄ）無機充填剤 を含有してなることを特徴とする半導体封止用樹脂組成
物である。

本発明の（ａ）に使用されるエポキシ樹脂は多価エポキ
シ樹脂であれば一般的に使用されるエポキシ樹脂が使用
可能であり、耐熱性、電気特性からフェノールノボラッ
ク、クレゾールノボラックなどのグリシジル化物等のノ
ボラックエポキシ樹脂が好ましいが、その他の１分子に
２ヶ以上の活性水素を有する化合物、例えばビスフェノ
ールＡ、ビスヒドロキシジフェニルメタン、レゾルシン
、ビスヒドロキシジフェニルエーテル、テトラブロムビ
スフェノールＡ等の多価フェノール類、エチレングリコ
ール、ネオペンチルグリコール、クリセリン、トリメチ
ロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジエチレング
リコール、ポリプロピレングリコール、ビスフェノール
Ａ−エチレンオキサイド付加物、トリスヒドロキシエチ
ルイソシアヌレート等の多価アルコール、エチレンジア
ミン、アニリン等のポリアミノ化合物、アジピン酸、フ
タル酸、イソフタル酸等の多価カルボキシ化合物等とエ
ピクロルヒドリン又は２−メチルエピクロルヒドリンを
反応させて得られるグリシジル型のエポキシ樹脂、ジシ
クロペンクジエンジエポキサイド、ブタジェンダイマー
ジエポキサイド等の如き脂肪族（脂環族を含む）のエポ
キシ樹脂などから選ばれた１種以上のエポキシ樹脂を使
用することが出来る。

本発明の（ａ）に於けるエポキシ樹脂とビニルポリマー
とのグラト重合体は、エポキシ樹脂の存在下に前記ビニ
ルポリマーを生成させるべくビニルモノマーを重合する
事により製造する方法が代表的である。ここでグラト重
合体なる語は通常ブロック重合体と呼ぶものを含む。こ
こでビニルポリマーをつくるために用いるビニルモノマ
ーとしては、スチレン、ビニルトルエン等の如きアルケ
ニル芳香族類、メチルメクアクリレート、ドデシルメタ
アクリレート、ブトキシエチルメタアクリレート、グリ
シジルメタアクリレート、メチルアクリレート、ブチル
アクリレ−１・、２−エチルへキシルアクリレート、ヒ
ドロキシエチルアクリレート、トリメチロールプロパン
トリアクリレート等の如きアクリルエステル類、アクリ
ルニトリル、アクリル酸、ブトキシメチルアクリルアミ
ド、メタアクリルアミド等の如きエステル基を持たない
アクリル化合物、ビニルアセテート、ビニルラウレート
１ビニルパーサテート、ビニルクロライド、ビニリデン
クロライド、エチレン、アリルアセテート等の如き非共
役性ビニル化合物、ブタジェン、イソプレン、クロロプ
レンの如き共役ジエン化合物が代表的で、その他、ビニ
ルシリコーン、ジブチルフマレート、モノメチルマレー
ト、ジエチルイタコネート、メタクリル酸トリフロロエ
チル、メタクリル酸テトラフロロプロピル等のメタクリ
ル酸、アクリル酸の弗素化合物等の如き重合性ビニル化
合物を用いることもできる。前記したビニルモノマーを
重合してビニルポリマーとするには、通常ラジカル開始
剤、例えばラウロイルパーオキサイド、ヘンシイルバー
オキサイド、ターシャリブチルパーヘンゾエート、ジメ
チルジヘンゾイルパーオキシヘキサン、ターシャリブチ
ルパービバレート、ジターシャリブチルパーオキサイＩ
′、１．１−ビスターシャリブチルパーオキシ３３．５
−　）リメチルシクロヘキサン、ジメチルジターシャリ
ブチルパーオキシヘキサン、ターシャリブチルクミルパ
ーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、シ
クロヘキサノンパーオキサイド、キュメンハイドロパー
オキサイド、ターシャリブチルパーオキシアリルカーボ
ネート、ジオクチルパーオキシジカーボネート、ターシ
ャリブチルパーオキシマレイン酸、琥珀酸パーオキサイ
ド、ターシャリブチルパーオキシイソプロピルカーボネ
ート、過酸化水素の如きパーオキサイド、アゾビスイソ
ブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリルの如
きアゾ化合物を用いてラジカル重合するのが代表的であ
る。

又、必要に応じて還元剤を併用していわゆるレドックス
重合をさせてもよく、ハイドロキノンの如き重合禁止剤
、ドデシルメルカプタンの如き連鎖移動剤を使用しても
よい。

又、グラト化促進の為に、エポキシ樹脂に重合性二重結
合やグラト可能な化学結合を導入しておく方法が有効で
ある。重合性二重結合の導入方法には、例えばアクリル
酸、アクリルアミド、メチロールアクリルアミド、ブト
キシメチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルメタアク
リレート、グリシジルメタアクリレート、無水マレイン
酸、モノエチルイタコネート、モノブチルフマレート、
クロルメチルスチレン、ホスホキシエチルメタアクリレ
ート、クロルヒドロキシプロピルメタアクリレート、パ
ラヒドロキシスチレン、ジメチルアミノエチルメタアク
リレートの如き官能基と重合性二重結合とを有する化合
物を、エポキシ樹脂とあらかじめ反応させておく方法が
代表的である。

なお、本発明に於いて前記グラト重合体中には前記エポ
キシ樹脂や前記ビニルポリマーがグラトしないでフリー
のまま残っていてもかまわない。

（ａ）の変性エポキシ樹脂は前記したエポキシ樹脂とビ
ニルポリマーとのグラト重合体の存在下に軟質ビニル重
合体を形成する七ツマ−を常法により重合することによ
り得られる。得られる軟質ビニル重合体の粒子径は１．
０μ以下、好ましくは０．５μ以下、更に好ましくは０
．０１μ以上０．２μ以下である。軟質ビニル重合体の
粒子径が１．０μを超えると本発明の目的である低応力
化を果たせず、耐熱衝撃性も改良されない。

本発明に使用される軟質系ビニル重合体はビニル変性シ
リコ−コンを主体とする重合体でなければならない。ビ
ニル変性シリコーンを主体とする重合体とはビニル変性
シリコーンの単独重合体もしくは共重合体またはビニル
変性シリコーンと他のビニルモノマーとの共重合体をい
う。ビニル変性シリコーンとしては例えばメタアクリロ
キシプロピルシロキサン、メタアクリロキシプロピルア
ルコキシシラン、ビニルアルコキシシラン等があげられ
る。また他のビニルモノマーとしては前記のグラト重合
体をつくる際に用いるモノマーは総て用いることができ
る。他のビニルモノマーの使用割合は、得られる共重合
体が軟質、即ち液状ないしゴム状でありかつその粒子径
が　１．０μ以下である範囲であり、モノマーの種類に
もよるが通常全モノマーの８０重量％以下である。

なお重合によって得る軟質ビニル重合体の粒径のコント
ロールは、エポキシ樹脂とグラト重合体を形成するビニ
ルポリマーの種類、量、軟質ビニル重合体を形成するモ
ノマー組成の選択によって可能であるが、エポキシ樹脂
に導入する二重結合の量によってもコントロールする事
ができる。

エポキシ樹脂とじニルポリマーのグラト重合体以外のエ
ポキシ樹脂中にビニル変性シリコーン重合体を分散させ
ることは、例えばシランカップリング剤、変性シリコン
オイル等を使用したとしても困難である。

本発明の組成物は（ａ＞の変性エポキシ樹脂を必須成分
とするが、所望により変性されていないエポキシ樹脂を
含有してもよい。変性されていないエポキシ樹脂として
は本発明の（ａ）に使用されるエポキシ樹脂が使用可能
であり、これらの中から選ばれた１種以上のエポキシ樹
脂を使用することができる。

又、軟質ビニル重合体は使用されるエポキシ樹脂の合計
に対して５重量％以上必要であり、特に１０〜５０重量
％が好ましい。５重量％未満では低応力化が達成されな
い。かつ軟質ビニル重合体の量は樹脂組成物中１重量％
以上、好ましくは２〜１２重量％の範囲である。

本発明に用いられるビスマレイミドは前記１分子中にマ
レイミド基を２ヶ以上有するものであって、例えばＮ、
Ｎ’　−エチレンビスマレイミド、Ｎ、Ｎ’−ヘキサメ
チレンビスマレイミド、ＮＮ’−ｍ−フェニレンビスマ
レイミド、Ｎ、　Ｎｐ−フェニレンビスマレイミド、Ｎ
、Ｎ’４４“−ジフェニルメタンビスマレイミド、Ｎ。

Ｎ、４．４’　−ジフェニルエーテルビスマレイミド、
Ｎ、Ｎ’　−メチレンビス（３−クロロ−ｐフェニレン
）ビスマレイミ）’　　、Ｎ、Ｎ’、４４”　−ジフェ
ニルスルフォンビスマレイミド、Ｎ、Ｎ’　、４．４’
　−ジシクロヘキシルメタンビスマレイミド、Ｎ、Ｎ’
　−α、α゛−４４ジメチレンシクロヘキサンビスマレ
イミド、Ｎ。

Ｎ”−ｍ−メタキシレンビスマレイミド、ＮＮ４．４“
−ジフェニルシクロヘキサンビスマレイミドなどがあり
、これらの少なくとも１種以上が使用できる。

マレイミドの使用量は樹脂組成物中に３０〜８０重量％
含まれるように配合するのが好ましい。

本発明において用いられる構造式（１）およびまたは構
造式（ＩＩ）で表されるポリフェノール樹脂の使用量は
、通常マレイミド樹脂１００重量部に対して１０〜５０
０重量部の範囲である。使用に際しては、樹脂組成物を
通常のように配合、混練させてもよいが、マレイミド樹
脂をポリフェノール樹脂に予め溶解させてお（ことが混
練性、成形性の点で好ましく、部分的に反応させておけ
ば更に好ましい。

また本発明の組成物は構造式（１）　　（ｎ）であられ
されるポリフェノール樹脂を必須成分とするが、所望に
より他のフェノール樹脂を含有してもよい。他のフェノ
ール樹脂としては、ノボラックフェノール樹脂、アラル
キル系のフェノール樹脂あるいはこれらを変性したもの
を単独または混合して使用することができる。

本発明に用いられる（ｄ）の無機質充填材としては例え
ば結晶性シリカ、溶融シリカ、アルミナ、タルク、ケイ
酸カルシウム、炭酸カルシウム、マイカ、クレー、チタ
ンホワイト等の粉体、あるいはガラス繊維、炭素繊維等
の単独または混合物が挙げられるが、熱膨張率、熱伝導
率等の点から通常は結晶性、溶融性等のシリカ粉末が用
いられる。その配合量は（ａ）　（ｂ）　（ｃ）の総量
１００重量部に対して１００〜６００重量部が好ましく
、１００重量部未満では熱膨張率が大きく、良好な耐衝
撃性は得られない。また６００重量部を超えると樹脂の
流動性が低下し成形性が悪く実用に供し難い。

本発明において、樹脂組成物を硬化せしめるにあたって
は硬化促進剤として塩基性化合物を用いると良い。例え
ばトリフェニルホスフィン、トリ４−メチルフェニルホ
スフィン、トリー４−メトキシフェニルホスフィン、ト
リブチルホスフィン、トリオクチルホスフィン、トリー
２−シアノエチルホスフィンなどのホスフィン類、■、
８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７およ
びその塩類、イミダゾール類、３級アミン類、４級アン
モニウム塩等を挙げることができる。硬化促進剤の使用
量は（ａ）　（ｂ）　（ｃ）の総量１００重量部に対し
０．１〜１０重量部が好ましい。

又必要に応して有機過酸化物、アゾ化合物を併用するこ
ともできる。有機過酸化物としては、ジアルキルパーオ
キサイド、Ｌ−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミル
パーオキサイド、１３ビス−（ｔ−ブチルパーオキシル
イソプロピル）ベンゼン、１．１−ジ−ｔ−ブチルパー
オキシ３．３．５−　）リメチルシクロヘキサン、１．
１−ジし一ブチルパーオキシシクロヘキサンなどのジア
ルキルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーヘンゾエトなど
のアルキルパーエステルを挙げることができる。アゾ化
合物としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス
ジメチルバレロニトリル等がある。

有機過酸化物、アブ化合物の添加量は、マレイミド樹脂
１００重量部に対し０．１〜５重量部が好ましい。

本発明の組成物は前述のものの外、必要に応してジアリ
ルフタレート、トリアリルイソシアヌレート、０，０°
−ジアリルビスフェノールＡ等のマレイミド樹脂に対し
て一般的に使用される反応希釈剤、エポキシ樹脂、アミ
ン類、シリコーンオイル、シランカップリング剤、離型
剤、着色剤、難燃剤などを配合し、混合、混練し成形材
料とする。

（実施例〕 本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は
実施例に限定されるものではない。以下においては部は
特記せぬ限り重量部を意味する。

製造例１ オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当
量２１７）　１００部、トルエン１０部、メタクリル酸
１部を３級アミンの存在下で１２０〜１２５°Ｃで２時
間反応させた後、ブチルアクリレート３．６部、グリシ
ジルメタクリレート０．１部、ｔ−ブチルパーオキシ２
−エチルヘキサノエート０．０５部を１００°Ｃで１時
間反応させる。さらにメタアクリロキシプロピルシロキ
サン３０部、ネオペンチルグリコールジアクリレート０
．６部、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３
．５−　　トリシクロヘキサン０．１５部を連続滴下し
ながら４時間、その後更に４時間反応させた後、減圧に
て脱溶剤し、粒径０．２〜０．５μの軟質ビニル重合体
が分散した変性エポキシ樹脂（ａｌ）（エポキシ当量２
９５）を得た。

製造例２ 製造例１においてメタクリル酸の量が１．２部、ブチル
アクリレートの量が５．０部、メタアクリロキシプロピ
ルシロキサンの量が５５部、ネオペンチルグリコールジ
アクリレートの量が１．０部である以外は製造例１と同
様にして、粒径０．２〜０．５　μの軟質ビニル重合体
が分散した変性エポキシ樹脂（ａ−２）（エポキシ当量
３１５）を得た。

実施例１〜４および比較例１〜４ 表−１に示す原料をミキサーで混合し、更に１１０〜１
２０°Ｃの熱ロールにて５分間熔融混合後、冷却粉砕し
打錠した成形用樹脂組成物を得た。

この組成物を用い、トランスファー成形（１８５°Ｃ、
３０ｋｇ／ｃＴＡ、３分間）により、試験用（７）１０
０ピンフラツトパツケージ（２０即Ｘ　３０ｍｍ　Ｘ　
２．５ｍｍ、１２ｍｍＸ１２ｍｍの試験用素子搭載）、
及び物性測定用の試験片を成形し、１８０°Ｃで６時間
後硬化した。

試験結果を表−２に示す。

表 （１１ＥＭＭ＋規格 （２）アルミスライド 一６５°Ｃ（３０３））　〜１５０°Ｃ（３０分）の冷
熱繰り返しを１００ｏ回行った後の試験素子の隅のボン
ディングパソト部　（１００μ×ｌＯＯμ）のずれ （３）　Ｖ、Ｐ、Ｓテスト パッケージを１２１’Ｃ１２気圧のプレンシャータンカ
ーテスターに２．Ｒ１１ｊｌ保ち、直ちに２１５°Ｃの
フロリーナート（住友３Ｍ　ＦＣ−７０）に投入しクラ
ンクの発生数を数える。

〔発明の効果〕

実施例及び比較例にて説明した如く、本発明に従うと、
得られた樹脂組成物は弾性率が低く熱膨張係数が小さく
、従って艇応力に優れ、更に優れた耐熱性及び成形性を
示す。本発明の樹脂組成物を集積度の高い半導体あるい
はフラットパッケージの如き小型、薄型の半導体の封止
ら用いた場合、優れた信顛性を得ることができ、工業的
に有益な発明であるといえる。

特許出願人　三井東圧化学株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）エポキシ樹脂とビニルポリマーとのグラト
   重合体中に、ビニル変性シリコーン重合体主体とする軟
   質ビニル重合体が１．０μ以下の子径で均一に分散され
   た変性エポキシ樹脂、（ｂ）マレイミド樹脂、 （ｃ）構造式（ I ）およびまたは構造式（II）表され
   るポリフェノール樹脂、 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ I ）（II） （ｄ）無機充填剤 を含有してなることを特徴とする半導体封止用脂組成物
   。