JPH03100015A - 半導体封止用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、半導体封止材料として用いられるエポキシ樹
脂組成物に関する。

〔従来の技術〕

多官能エポキシ化合物、フェノールノボラック系硬化剤
、硬化促進剤、無機質充填剤を主成分としたエポキシ樹
脂組成物は、憬れた性能を有することが認められており
、近年伸長の著しい半導体の封止材料として広く用いら
れている。

しかしながら、半導体の高集積化・大型化および半導体
の基板への実装方法の変化にともない低応力性、耐半田
クラック性等の性能が強く求められているが、従来の樹
脂では対応が困難となり。

半導体やそれらを用いた装置に半田クラック、熱衝撃に
ともなうクランクの発生等という欠陥を生じる原因の一
つとなっている。

今までこの問題を解決する方法としてアルケニル基含有
芳香族重合体と一種類のオルガノポリシロキサンとから
なるブロック共重合体を硬化性エポキシ樹脂中に添加す
ることが提案されていた（特開昭５８−２１４１７号公
報）が、このブロック共重合体においてはドメインサイ
ズの制御が困難なため、ヒートサイクルテストにおける
耐熱衝撃性、耐半田クラック性が不十分であり、また、
パリの増加、捺印性の不良等に代表される成形性の改良
が強く望まれていた。

これらの問題を解決するために、オルガノポリシロキサ
ンと、芳香族炭化水素とオルガノポリシロキサンとの共
重合体の組合せ（特開昭６１−２７１３１９号公報）が
提案されているが、このものでは硬化後のオルガノポリ
シロキサンのしみだしによる成形性の不良が生じる。

また、短鎖長オルガノポリシロキサンと長鎖長オルガノ
ポリシロキサンとの組合せとアルケニル基含有エポキシ
！Ｍ　Ｈ′ａとの共重合体（特開昭６３−２３８１２３
号公報）を配合することが提案されているが、このもの
でも、短鎖長オルガノポリシロキサンにもとづく低分子
量成分のしみだしによる成形性の不良が生じることがわ
かった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は特定の二種のオルガノポリシロキサンを各々ア
ルケニル基含有多官能エポキシ樹脂と付加反応させるこ
とにより得られる付加反応物を混合したものを用いるこ
とによって耐ｐＩ！、衝撃性、耐半田クラック性に優れ
、機械特性を低下させることなく、しかも成形性に優れ
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。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記の目的を達成するために多官能エポキシ
樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機質充填剤を主成分とし
て構成される組成物に下記式（１）で示される両末端反
応型ハイドロジエンオルガノポリシロキサンと アルケニル基含有多官能エポキシ樹脂との付加反応によ
り得られるオルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ
樹脂（ａ）および、下記式（１１）で示される側鎖反応
型ハイドロジエンオルガノポリシロキサンと アルケニル基含有多官能エポキシ樹脂との付加反応によ
り得られるオルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ
樹ＪＪｉｔ（ｂ）とを〔オルガノポリシロキサン変性多
官能エポキシ樹脂（ａ）中のオルガノポリシロキサン成
分〕／〔オルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹
脂（ｂ）中のオルガノポリシロキサン成分］＝０．１〜
１００の重量比となるように混合したオルガノポリシロ
キサン変性多官能エポキシ樹脂混合物を配合することに
より耐熱ｗ撃性、耐半田クラック性が著しく向上する効
果を有し、しかも成形性に優れる半導体封止用エポキシ
樹脂組成物を得ることにある。

〔作用〕

本発明を構成する多官能エポキシ樹脂としては、例えば
、クレゾールノボラック系エポキシ樹脂、フェノール系
エポキシ樹脂、ＪＩＷ環族系エポキシ樹脂、ビスフェノ
ールＡノボラック系エポキシ樹脂、臭化ビスフェノール
Ａノボラック系エポキシ樹脂、等積々のタイプのエポキ
シ樹脂があげられるが、その使用にあたっては、必ずし
も一種類のみの使用に限定されるものではなく、二種も
しくはそれ以上を混合して使用してもよい。これらの多
官能エポキシ樹脂の中でもエポキシ当量１５０〜２５０
、軟化点６０〜１３０℃でＮａ”、Ｃ１−等のイオン性
不純物をできるだけ取り除いたものが好ましい。

次に本発明を構成するフェノールノボラック系硬化剤と
しては、例えば、フェノールノボラック。

クレゾールノボラック、キシレノールノボラック、ビス
フェノールＡノボラック、レゾルシンノボラック樹脂等
があげられるが、その使用にあたっては、必ずしも一種
類のみの使用に限定されるものではなく、二種もしくは
それ以上を混合して使用してもよい。これらのフェノー
ルノボラック系硬化剤の中でも○Ｈ当量８０〜１５０、
軟化点６０〜１２０℃でＮａ”、Ｃ１−等のイオン性不
純物をできるだけ取り除いたものが好ましい。

さらに上記の多官能エポキシ樹脂とフェノールノボラッ
ク系樹脂との反応を促進する目的で硬化促進剤として、
イミダゾールあるいはその誘導体、三級アミン系誘導体
、ホスフィン系誘導体、シクロアミジン系誘導体等が使
用される。

無機質充填剤としては、結晶シリカ、溶融シリカ、アル
ミナ、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、ガラス繊維等
が挙げられ、これらは単独または２種以上混合して使用
される。

さらに式（１）により示される両末端反応型オルガノポ
リシロキサンとアルケニル基含有多官能エポキシ樹脂と
の付加反応により得られるオルガノポリシロキサン変性
多官能エポキシ樹脂（ａ）および、式（ｎ）により示さ
れる側鎖反応型オルガノポリシロキサンとアルケニル基
含有多官能エポキシ樹脂との付加反応により得られるオ
ルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹脂（ｂ）は
併用するもので、用いられるオルガノポリシロキサンと
しては、特にハイドロジエンジメチルポリシロキサン、
ハイドロジエンメチルフェニルポリシロキサン、ハイド
ロジエンメチルフェネチルポリシロキサンが好ましい。

具体的には、両末端反応型オルガノポリシロキサンとし
ては、下記式（■）〜（Ｖ）の化合物が、側鎖反応型オ
ルガノポリシロキサンとしては、下記式（ＶＩ）〜（×
１）の化合物等が挙げられる。

ここで上記式（１）の両末端反応型オルガノポリシロキ
サンの重合度は３０〜５００．好ましくは５０から２０
０の範囲で、上記式（ｎ）の側鎖反応型オルガノポリシ
ロキサンの重合度は１５〜５００、好ましくは３０〜１
００の範囲で、　（１＋ｍ）／ｍは５〜５０、好ましく
は５．５〜３５の範囲であることが必要である。これら
の範囲をこえる場合には、海鳥構造の微細化にともなう
ガラス転移点の低下やパリの増大、あるいは形成された
ドメインとマトリックスとの界面の結合の弱化に伴う相
分離による曲げ強度の低下、バーシール硬度の低下や、
捺印性の低下１合成上の問題等の諸問題が生じ、本発明
の目的を達成することが出来ない。

さらに本発明においては上記式（１）の両末端反応型オ
ルガノポリシロキサンとアルケニル基含有多官能エポキ
シ樹脂との付加反応により得られるオルガノポリシロキ
サン変性多官能エポキシ樹１１１９　（ａ）と上記式（
ＩＩ）の側鎖反応型オルガノポリシロキサンとアルケニ
ル基含有多官能エポキシ樹脂との付加反応により得られ
るオルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹１ｆｌ
（ｂ）とを組み合わせることが必須であり、オルガノポ
リシロキサン変性多官能エポキシ樹Ｊｌｉ（ａ）中のオ
ルガノポリシロキサン成分とオルガノポリシロキサン変
性多官能エポキシ樹Ｊｌ！（ｂ）中のオルガノポリシロ
キサン成分の重量比は、０．　１〜１００で好ましくは
、０．５〜２０の範囲であることが必要であり、０．１
以下では海島構造の微細化によりガラス転移点が低下し
耐熱ｍｓ性あるいは耐半田クランク性が良好とならず、
１００以上では、形成されたドメインとマトリックスと
の界面の結合の弱化に伴う相分離による曲げ強度の低下
、パーコール硬度の低下や、捺印性の低下、合成上の問
題等が諸問題として生じてくる。

本発明の組成物には、この他必要に応じて各種の添加剤
、例えば天然ワックス類、合成ワックス類等の離型剤、
ヘキサブロモベンゼン、デカブロムビフェニルエーテル
、二酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブラック１．
ベンガラ等の着色剤、シランカップリング剤その他の合
成ゴム、シリコーン化合物、熱可塑性樹脂等を適宜配合
することは差し支えない、上記の配合物をミキサー等に
より十分に混合した後、さらにニーダ−やロール等で加
熱溶融混合し、次いで冷却固化後粉砕処理をして本発明
の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得る。

［実施例〕 （参考例） まず本発明を構成するオルガノポリシロキサン変性多官
能エポキシ樹脂の製造例を示す。

攪拌機を取り付けた３００ミ・リリットルの四つロフラ
スコにタレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当
量２００、軟化点６２９Ｃ）１００ｇを入れ、１時間の
減圧加熱乾燥により樹脂中の水分を留去した後、リフラ
ックスコンデンサー　温度針と滴下ロートを取り付け、
２−アリルフェノール３ｇと１，８−ジアザビシクロ［
５，４，ＯＦ−ウンデ−７−ニン０，１ｍの混合物を滴
下し、１５０℃にて１時間反応させ、アリル化りレゾー
ルノボラックエボキシ＜１を得た。

次に、１リツトルの四つ目フラスコに上記のアリル化タ
レゾールノボラツクエボキシ樹Ｊ］￥ｌ１００ｇとトル
エン４４０ｇを入れ、リフラックスコンデンサーと滴下
ロートを取り付け１時間の共沸脱水を行った後、系内の
温度を９０℃にする。それから塩化白金酸の１％イソプ
ロパツール溶液０゜５ｇを添加し、両末端反応型オルガ
ノポリシロキサン２０ｇを滴下し３時間反応させる。次
いで溶剤を減圧下にて留去することによりオルガノポリ
シロキサン変性多官能エポキシ樹脂（ａ）を得た。

同様の反応操作により側鎖反応型オルガノポリシロキサ
ンとアリル化クレゾールノボラックエポキシ樹脂の反応
生性物であるオルガノポリシロキサン変性多官能エポキ
シ樹脂（ｂ）を得、オルガノポリシロキサン変性多官能
エポキシ樹脂（ａ）とオルガノポリシロキサン変性多官
能エポキシ樹ｎ（ｂ）に含まれるオルガノポリシロキサ
ンが第１表に示される重量分率となるように溶融混合し
、混合物を得た。

第１表 （注）　用いたオルガノシロキサンは、それぞれ両末端
型、即ち両末端反応型が 側鎖型、即ち側鎖反応型が 実施例　〔１〜５〕 参考例に基づき製造した第１表に示すオルガノポリシロ
キサン変性多官能エポキシ樹脂５０重量部とクレゾール
ノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２００、軟化点
６２℃）５０重量部、フェノールノボランク樹脂（ＯＨ
当量１０５、軟化点１００℃）４０重量部、臭素化フェ
ノールノボラックエポキシ樹脂（臭素含有率３０重量％
、エポキシ当量２８０、軟化点７１℃）１０重量部、溶
融シリカ５３０重量部、二酸化アンチモン２Ｏｆｆｉ量
部、シランカップリング剤３重量部、　トリフェニルホ
スフィン４重量部、カルバナワックス５ｗ。

置部、カーボンブラック５重量部を常温で十分混合し、
さらに９５〜１００℃で混疎し、冷却後粉砕してタブレ
ット化して本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を
製造した。

硬化時間２分）を用いて判定すると共に、得られた成形
品を１７５℃、４時間後硬化し、パッケージの捺印性、
耐熱衝撃性、耐半田性、機械的強度等を、　（ア）〜（
コ）の諸試験により評価した。

その評価結果を第２表に示す。

比較例　〔１〜２〕 参考例に基づき製造した第１表に示すオルガノポリシロ
キサン変性多官能エポキシ樹脂を用いて実施例と同様の
配合により二種のエポキシ樹脂組成物を製造した。

これらの実施例および比較例として製造したエポキシ樹
脂組成物の型汚れ性、樹脂パリ等をトランスファー成形
機（成形条件：金型温度１７５℃、（ア）スパイラルフ
ロー値 ＥＭＭＩ規格に準じた金型を使用し、成形温度１７５℃
、成形圧カフ　０　Ｋｇ／ｃｍ２テ測定シタ。

（イ）パリ 成形後、ベント部の樹脂パリの長さを測定した。

（つ）パーコール硬度 成形温度１７５℃、成形圧カフ　０　Ｋｇ７ｃｍ２、成
形時間２分で成形しパーコール硬度９３５にて成形時に
硬度を測定した。

（１）成形性 金型曇が発生するまでの成形ショツト数が、２０００以
上ノものを　０　１ｏｏｏＪ）、下のものを　ｘ　　　
１ｏｏｏ〜２ｏｏｏのものを　△　として評価し夙 （オ）捺印性 １ｏシヨツト目の成形品を使用し、捺印後セロテープに
より捺印がはがれるかどうかを評価した。

はがれないものを　Ｏはが九るものを　Ｘその中間を　
Δ　として表した。

（力）機械的強度（曲げ弾性率、曲げ強度）ＪＩＳ−に
６９１１に準じて成形温度１７５℃、成形圧カフ　０　
Ｋｇ／ａｍ”、成形時間２分で成形し１７５℃、４時間
の後硬化をしたものについて測定した。

（キ）ガラス転移点 デイラドメーターにより毎分５℃の速さで昇温した時の
値を測定した。

（り）耐熱衝撃性 成形温度１７５℃、成形圧カフ　０　Ｋｇ／ｃｍ２、成
形時間２分で成形し１７５℃、８時間の後硬化した後、
−６５℃×１５分、１５０℃Ｘ１５分の熱サイクルを繰
り返して行い、１０００サイクル後の樹脂クラック発生
率を測定した。

（ケ）耐半田性 成形温度１７５℃、成形圧カフ　０　Ｋｇ／ｃｍ”、成
形時間２分で成形し１７５℃、８時間の後硬化した後、
８５℃、８５％の蒸気下で１４４時間の処理後、２６０
℃の半田浴に１００秒間浸漬し、樹脂クランク発生率を
測定した。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、多官能エポキシ化合物、
フェノールノボラック系硬化剤、硬化促進剤、無機質充
填剤に加えて上記式（１）のオルガノポリシロキサンを
含有するオルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹
脂および上記式（ＩＩ）のオルガノポリシロキサンを含
有するオルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹脂
の混合物を用いることにより耐熱衝撃性、耐半田クラッ
ク性に優れ１機械的物性を低下させることなく、しかも
成形性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得ら
れるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）多官能エポキシ化合物 （Ｂ）フェノールノボラック系硬化剤 （Ｃ）硬化促進剤 （Ｄ）無機質充填剤 （Ｅ）下記式（ I ）および（II）で示され るオルガノポリシロキサン ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（II） （但し、式中Ｒは有機基、Ｒ′は有機基あ るいは水素原子、ｎは３０〜５００、ｌお よびｍは（ｌ＋ｍ）／ｍが５〜５０とｌ＋ ｍが１５〜５００を満たすものである。） のうち（ I ）式の化合物とアルケニル基含 有多官能エポキシ樹脂を付加反応させるこ とにより得られるオルガノポリシロキサン 変性多官能エポキシ樹脂（ａ）および（II）式の化合物
   とアルケニル基含有多官能エポ キシ樹脂を付加反応させることにより得ら れるオルガノポリシロキサン変性多官能エ ポキシ樹脂（ｂ）とを〔オルガノポリシロ キサン変性多官能エポキシ樹脂（ａ）中の オルガノポリシロキサン成分〕／〔オルガ ノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹脂 （ｂ）中のオルガノポリシロキサン成分〕 ＝０．１〜１００の重量比となるように混 合したオルガノポリシロキサン多官能エポ キシ樹脂混合物 とからなることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂
   組成物。