JPH0238417A - 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】 （発明の技術分野） 本発明は電気、電子部品の封止用樹脂組成物に関し、さ
らに詳しくは、流動性が優れ、樹脂パリの発生が極めて
少なく、その硬化時においても低応力であり、その硬化
物が優れた耐湿性および半田浴耐熱性を有している封止
用樹脂組成物に関する。

（発明の技術的背景と問題点） 従来ダイオード、トランジスタ、集積回路などの電子部
品を熱硬化性樹脂を用いて封止する方法が行われている
。この樹脂封止は、ガラス、金属、セラミックスを用い
たハーメチックシール方式に比較して経済的に有利であ
るために広く実用化されている。

封止用樹脂として使用される熱硬化性樹脂のなかでもエ
ポキシ樹脂が最も一般的に用いられている。エポキシ樹
脂の製造には、酸無水物、芳香族アミン、ノボラック型
フェノール樹脂などの硬化剤が用いられている。これら
のなかでもノボラック型フェノール樹脂を硬化剤とした
エポキシ樹脂は、他の硬化剤を使用したものに比べて、
成形性、耐湿性が優れ、毒性が少なく、かつ安価である
ために半導体封止用樹脂材料として広く用いられている
。よって、現在、電気、電子部品を封止する方法として
前記エポキシ樹脂を用いた低圧トランスファー成形によ
る樹脂封止が一般に行われている。

封止用樹脂に対する要求としては（イ）流動性がよく、
未充填がないこと、（ロ）溶融粘度が低く、ボンディン
グワイヤの変形がないこと、（ハ）リードフレームに発
生する樹脂パリが少ないことなどがある。

このような要求を充足せんとしてシリコーンオイルまた
はシリコーンとポリアルキレンオキサイドの共重合体の
ような有機変成シリコーンオイルを成形用樹脂と併用す
る技術が特開昭６１−１０１５２０号公報に開示されて
いる。しかし、前記シリコーンオイルまたは共重合体の
ような液状物を固形のエポキシ樹脂または固形のノボラ
ック型フェノール樹脂、さらには無機質充填剤に均一に
分散させるのに手間がかがったり、さらに成形後に前記
液状物が成形物の表面にブリードして金型を汚染したり
、成形物への印刷性が低下したりする問題がある。

また、近年半導体集積回路の分野において、素子の高集
積化、ペレットの大型化が進み、これまでのノボラック
型フェノール樹脂を硬化剤としたエポキシ樹脂では、成
型加工時に収縮して半導体素子に応力がかかりすぎ、信
頼性が低下するという問題点がある。そしてこうした樹
脂を使用した成形品（封止品）の温寒サイクルテストを
行うと、ボンディングワイヤのオープン、樹脂クラック
およびペレットクラックが発生し、電子部品としての機
能が果たせなくなるという問題点がある。

さらに、現在半導体装置の組み立て工程の自動化に伴う
問題点がある８例えば、フラットパッケージ型の半導体
装置を回路基板に取り付ける場合、従来はリードピンご
とに半田付けを行っていたが、最近では半導体装置全体
を２５０°Ｃ以上に加熱した半田浴に浸漬して半田付け
を行う方法が採用されている。しかし、従来のエポキシ
樹脂を用いた成形品全体の半田浴浸漬を行うと、樹脂と
半導体ペレットおよびフレームとの間に剥がれが生じ、
著しい耐湿性の低下を招くという問題点がある。

このような問題点を解決する方法として特開昭６２−２
４０３１５号公報において加水分解性アルコキシ基を有
するシリコーンゴムエラストマを使用する方法が開示さ
れ、特開昭６３−３０８号公報において加液ゴム微粒子
分散体を使用する方法が開示されている。しかし、これ
らの方法では前記エラストマーおよび加法ゴムの分散性
が悪く、成形性が低いという問題点がある。

（発明の目的） 本発明は、上記問題点を解決し、流動性が優れ、樹脂パ
リの発生が極めて少なく、その硬化時においても低応力
であり、その硬化物が優れた耐湿性および半田浴耐熱性
を有している封止用樹脂組成物を提供することを目的と
する。

（発明の構成） 本発明の封止用樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（
Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂、（Ｃ）ポリメチルシ
ルセスキオキサン粉末および（Ｄ）無機質充填剤、から
なることを特徴とする。

本発明で用いられる（Ａ）成分のエポキシ樹脂は、組成
物におけるベースポリマーとなるものである。

このエポキシ樹脂は、その分子中にエポキシ基を少なく
とも２個有する化合物であれば、分子構造、分子量など
は特に制限されるものではな（、一般に使用されている
ものを広く使用することができる。

かかるエポキシ樹脂としては、ビスフェノール型の芳香
族系、シクロヘキサン誘導体のなどの脂環族系、さらに
次の一般式で示されるエポキシノボラック系などの樹脂
を例示することができる。

〔式中、Ｒ’は水素原子、ハロゲン原子またはアルキル
基を表し、Ｒ２は水素原子またはアルキル基を表し、ｎ
は１以上の整数を表す）ここでアルキル基としては、メ
チル基、エチル基、プロピル基などを例示することがで
きる。

エポキシ樹脂は１種類を使用する゛ことができ、また２
種類以上を併用することができる。

本発明で用いる（Ｂ）成分のノボラック型フェノール樹
脂は、エポキシ樹脂の架橋剤となるものである。

ノボラック型フェノール樹脂としては、フェノール、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
ドまたはバラホルムアルデヒドを反応させて得られるノ
ボラック型フェノール樹脂およびこれらの変成樹脂、例
えばエポキシ化もしくはブチル化ノボラック型フェノー
ル樹脂などを例示することができる。

ノボラック型フェノール樹脂は、１種類を使用すること
ができ、また２種類以上を併用することができる。

（Ｂ）成分は、（Ａ）成分のエポキシ当量に相当する量
の水酸基当量になるように配合にすればよく、一般には
エポキシｌ当量に対し水酸基当量が０．５〜２．０にな
るように配合する。

本発明で用いられる（Ｃ）成分のポリメチルシルセスキ
オキサン粉末は、本発明の目的を達成する上で最も重要
な成分である。

ポリメチルシルセスキオキサン粉末は、−数式；　　［
ＣＨ３５ｉＯ３／２］　ｐ（式中、ｐはポリメチルシル
セスキオキサン粉末が固体状を呈するに十分な数を示す
）で表されるものである。

ポリメチルシルセスキオキサン粉末は、平均粒子径が０
．０５〜１００μｍのものが好ましく、０．１〜２０μ
ｍのものがさらに好ましい。この平均粒子径があまり小
さすぎるものは製造が困難であり、あまり大きすぎるも
のは組成物の成形性が低下する。

このポリメチルシルセスキオキサン粉末は、各々独立し
たほぼ真球状であるものが好ましく、さらにその粒度分
布において８０％以上が平均粒子径の±３０％の範囲で
あるものであることが組成物の流動性や樹脂パリの発生
防止の点から好ましい。

ポリメチルシルセスキオキサン粉末の製造方法としては
、ベルギー国特許第５７２４１２号公報、特開昭５４−
７２３００号公報、特開昭６０−１３８１３号公報およ
び特開昭６３−７７９４０号公報に記載されているよう
な３官能性シランを加水分解・縮合する方法、特開昭６
０−１３８１３号公報および特開昭６３−７７９４０号
公報に記載されているようなアルコキシシランまたはそ
の加水分解縮合物をアンモニアまたはアミン類の水溶液
中で加水分解・縮合する方法、または特開昭６３−７７
９４０号公報に記載の方法などを適用することができる
。これらのなかでも前記特開昭６０−１３８１３号公報
および特開昭６３−７７９４０号公報に記載の方法を適
用することが、アルカリ金属などの不純物が少なく、粉
末の粒子径が揃ったものが得られることから好ましく、
特開昭６３−７７９４０号公報に記載の方法を適用する
ことが真球状のポリメチルシルセスキオキサン粉末を得
られることから好ましい。

ポリメチルシルセスキオキサン粉末としては、半田浴耐
熱性が優れていることからその表面がヘキサメチルジシ
ラザンなどのトリオルガノシリル基含有ケイ素化合物な
どの表面処理剤で処理されたものが好ましい。

本発明で用いられる（Ｄ）成分の無機質充填剤は、硬化
物に機械的強度を付与することに資する成分である。

無機質充填剤としては、シリカ粉末、アルミナ、三酸化
アンチモン、タルク、炭酸カルシウム、チタンホワイト
、クレー、アスベスト、マイカ、ベンガラ、ガラス繊維
、炭素繊維などを例示することができる。これらのなか
でもシリカ粉末またはアルミナが好ましい。この無機質
充填剤は、１種類を使用することができ、また２種類以
上を併用することができる。

（Ｃ）および（Ｄ）成分の配合割合は特に制限されるも
のではないが、組成物中において（Ｃ）および（Ｄ）成
分の合計量が２５〜９０重量％量であることが好ましい
。（Ｃ）および（Ｄ）成分の合計量があまり少なすぎた
り、多すぎたりする場合は成形性が低下する。

本発明の組成物には、必要に応じて、さらに天然ワック
ス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド
もしくはエステル類またはパラフィン類などの離型剤、
塩素化パラフィン、ブロムトルエン、ヘキサブロムベン
ゼン、三酸化アンチモンなどの難燃剤、カーボンブラッ
ク、ベンガラなどの着色剤、シランカップリング剤など
を配合することができる。

また、硬化剤として第３級アミン類、イミダゾール類、
有機ホスフィン化合物、金属キレート類などを配合する
ことができる。硬化剤としては有機ホスフィン化合物が
好ましい。

本発明の組成物の一般的な製造方法として次の方法を適
用することができる。

すなわち本発明の（Ａ）〜（Ｄ）成分、さらに必要に応
して他の成分をミキサーなどによって均一になるように
混合したのち、さらに熱ロールによる溶融混線処理、ま
たはニーターなどによる混線処理を行い、次いで冷却固
化させたものを適当な大きさに粉砕する方法である。

（発明の効果） 本発明の封止用樹脂組成物は、流動性が優れており、樹
脂パリの発生が少ない。また、硬化時においても低応力
であり、その硬化物は優れた耐湿性および半田浴耐熱性
を有している。

したがって、本発明の封止用樹脂組成物を用いて低圧ト
ランスファー成形などの方法で成形を行った場合にも、
未充填がなく、ポンディングワイヤの変形も小さく、さ
らにはポンディングワイヤのオープン、樹脂クラックお
よびペレットクラックの発生が生じることがない。また
、２５０℃以上の半田浴浸漬後においても耐湿性および
機械的強度などの特性が低下することがない。

（実施例） 以下、本発明を実施例により説明する、なお、以下にお
いて部は全て重量部である。

参考例１ 温度計、還流器および撹拌機の付いた４つロフラスコに
、ヘキサメチルジシラザン１０００部と、特開昭６０−
１３８１３号公報に記載の方法により得た平均粒子径５
μｍのポリメチルシルセスキオキサン粉末（Ｆ−１）１
０００部を仕込み、２５°Ｃで撹拌し、１５時間保持し
た。次いで、処理物を濾紙で吸引濾過後、２００°Ｃの
乾燥機中で乾燥させ、表面処理されたポリメチルシルセ
スキオキサン粉末（Ｆ−２）を得た。

参考例２ 特開昭６３−７７９４０号公報に記載の方法により製造
した粒子形状がほぼ独立した真球状で、平均粒子径が０
．８μｍのポリメチルシルセスキオキサン粉末（Ｆ−３
）を用いた以外は参考例１と同様にして表面処理された
ポリメチルシルセスキオキサン粉末（Ｆ−４）を得た。

参考例３ ヘキサメチルジシラザンの代わりにトリメチルクロルシ
ランを用いた以外は参考例１と同様にして表面処理され
たポリメチルシルセスキオキサン粉末（Ｆ−５）を得た
。

実施例１〜５、比較例 第１表に示す割合の各成分をヘンシェルミキサーを使用
し、３０００　ｒ、ｐ、ｍ、の回転速度で３分間均一に
なるように撹拌混合した６次に、この混合物を温度を８
０〜１００℃に設定した熱ロールで３分間溶融混練し、
冷却したのち、粉砕して各封止用樹脂組成物を得た。

得られた組成物および前記組成物からトランスファー成
形により得た成形品について第２表に示す各試験を行っ
た。試験方法は以下のとおりである。

スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に基づいて行っ
た。

鮭阻バユ９五直：ｌＯμｍのスリットの溝を流れるパリ
の長さを測定した。

肚温拭麗：前記組成物を用い、２本のアルミニウム配線
を有する電気部品を１７０°Ｃで３分間トランスファー
成形し、その後１８０°Ｃで８時間硬化させた。こうし
て得た電気部品１００個について、１２０°Ｃの高圧水
蒸気中で耐湿試験を行い、アルミニウム腐食による５０
％の断線（不良発生）の起こる時間を測定し、耐湿性を
評価した。

耐熱衝　・サイクル試　：耐湿試験に記載の方法に準じ
て３０Ｘ２５Ｘ５ｍｍの成形品を成形した。次に、前記
成形品の底面に２５Ｘ２５Ｘ３ｍｍの銅板を埋め込み、
−４０°Ｃと２００°Ｃの恒温槽へ交互に各３０分ずつ
入れ（ｌサイクル）、これを１５サイクル繰り返し、樹
脂クラックが生じた成形品の割合を次式： クラックの発生した成形品数／全成形品数、から求めて
耐熱衝撃性を評価した。

主旦五団蓋ユ茗１：前記組成物を用い、２本のアルミニ
ウム配線を有する電気部品を通常の４２アロイフレーム
に接着し、１７０℃で３分間トランスファー成形して５
ｘｌＯｘ１．５ｍｍのフラットパッケージ型成形品を得
た。この成形品はその後１８０℃で８時間硬化させた。

この成形品を予め４０°Ｃ１９０％ＲＨ１１００時間の
吸湿処理を施したのち、２５０°Ｃの半田浴に１０秒間
浸漬した。その後、１２７℃、２．５気圧の飽和水蒸気
中でプレッシャークツカーテストを行った。

その結果、アルミニウムが腐食して断線したものを不良
品として半田浴耐熱性を評価した。測定項目中の数字は
試験時間を表し、測定値中の数字は、不良品数／試験体
数を表す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）ノボラック型フェノール樹
   脂、（Ｃ）ポリメチルシルセスキオキサン粉末および（
   Ｄ）無機質充填剤、からなることを特徴とする封止用樹
   脂組成物。