JPH03197526A - 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〕 本発明は高集積度ｉｃ封止用樹脂組成物に適する耐熱衝
撃性と半田耐熱性に優れ、しかも樹脂界面とシリコンチ
ップおよびリードフレームとの密着のよいエポキシ樹脂
組成物に関するものである。

〔従来技術］ 従来、ダイオード、トランジスタ、集積回路等の電子部
品を熱硬化性樹脂で封止しているが、特に集積回路では
耐熱性、耐湿性に優れたＯ−タレゾールノボラックエポ
キシ樹脂をノボラック型フェノール樹脂で硬化させたエ
ポキシ樹脂が用いられている。

ところが近年、集積回路の高集積化に伴いチップがだん
だん大型化し、かつパッケージは従来のＤＩＰタイプか
ら表面実装化された小型、薄型のフラットパッケージ、
ＳＯＰ、ＳＯＪ、ＰＬＣＣに変わってきている。

即ち大型チップを小型で薄いパッケージに封入すること
により、応力によりクランク発生、これらのクランクに
よる耐湿性の低下等の問題が大きくクローズアップされ
てきている。

特に耐熱衝撃性と半田耐熱性の２点をクリアーできる封
止樹脂が必要とされている。

耐熱衝撃性の向上に対しては、シリコーンオイル、シリ
コーンゴム等のシリコーン化合物や合成３ ゴム等の添加が行われてきた。しかしこれらの添加は、
成形時の型汚れ、樹脂パリの発生等不都合な現象が生じ
るため、シリコーンとエポキシ樹脂又は硬化剤とを反応
させたシリコーン変性レジンが開発されてきた。（例え
ば特開昭５８−２１４１７号公報）。現在の封止樹脂は
、この活用によりかなり耐熱衝撃性が向上している。し
かしまだ十分ではなく、しかも半田耐熱性が低下する傾
向であり、問題となっている。

半田耐熱性の向上に対しては、ポリイミド樹脂やフィラ
ーの検討および３官能樹脂の活用（例えば特開昭６１−
１６８６２０号公報）が有望とされているが、いずれも
耐熱衝撃性に劣り、しかも樹脂組成物粘度が増加するこ
とによるグイパッドシフト等の不良がおきやす（、これ
らの手法の単独使用ではバランスのとれた樹脂組成物系
を得ることは離しい。

〔発明が解決しようとする課題〕

耐熱衝撃性、半田耐熱性および成形性のいずれも優れた
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〕

本発明者らはこれらの問題を解決するために鋭意研究を
進め、つぎの組成を持つ樹脂組成物を見出した。耐熱衝
撃性向上に効果を有する下記式（１）で示される多官能
エポキシ樹脂と、（１） 半田耐熱性および耐水性向上、脆性改良に効果を有する
下記式（ＩＩ）で示されるナフタレン環エポキシ樹脂と 下記式（Ｉｌｌ）、（ＴＶ）で示されるシリコーン化合
物とフェノール樹脂との反応物である耐熱衝撃性を存す
るシリコーン変性フェノール樹脂硬化剤を組合せ、硬化
促進剤と無機充填剤とを必須成分にすることにより耐熱
衝撃性、半田耐熱性、低粘度性、さらに成形性にも優れ
た半導体封止用樹脂組成物が得られることを見い出して
本願発明を完成するに至ったものである。

〔作　　用〕

本発明において用いられる式（１）で示される構造の多
官能エポキシ樹脂の使用量は、これを調節することによ
り、半田耐熱性を最大限に引き出すことができる。一般
に２官能以下のエポキシ樹脂では架橋密度が上らず耐熱
性が劣る。また分子中に撥水性を示すメチル基、ｔ−ブ
チル基を多分に含むため、耐湿性に優れる性質を有する
。さらに式中のｎはＩＯ以下が好ましい。１０を越える
と粘性が上がり成形性を大きく損なう原因となる。

式［１１）で示される構造のナフタレン環エポキシ樹脂
の使用量は、これを調節することにより、半田耐熱性お
よび耐水性向上、さらには脆性改良を最大限に引き出す
ことができる。

一般に多官能のノボラックエボキシクイプは架橋密度を
高めるため耐熱性を向上させるが、一方では脆くなると
いう欠点を有する。

三官能の特徴を活かし、疎水性の大きいナフタレン環を
骨格に導入することで耐熱性と耐水性を向上させ、硬化
物の脆性も改良することができた。

式（１）および（ＩＩ）で示されるエポキシ樹脂と併用
するエポキシ樹脂とは、エポキシ基を有するもの全般を
いう。たとえばビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラ
ック型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂等
のことをいう。

弐（１）と式〔■〕のエポキシ樹脂の合計量は総エポキ
シ樹脂量に対し５０−１００重量％である必要がある。

もし５０重量％未満の場合、半田耐熱性あるいは流動性
のいづれか、又は両方の欠ける樹脂系となり性能が低下
する。

弐（１）と式（ＩＩ）のエポキシ樹脂の重量比は、（１
）／（Ｉｔ）　−１０／９０〜９０／１０が望ましい。

１０／９０以下となると流動性や粘度が低下し、９０／
１０以上となると半田耐熱性が低下する傾向にあるため
である。

本発明で（Ｂ）成分として用いるシリコーン変性フェノ
ール樹脂の原料としてのフェノール樹脂はフェノールノ
ボラック樹脂、タレゾールノボラック樹脂及びこれらの
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。

これらのフェノール樹脂の中でも、水酸基当量が８０〜
１５０、軟化点が６０〜１２０℃でありＮａ”、ＣＩ−
等のイオン性不純物を出来る限り除いたものが好ましい
。

また、本発明のシリコーン変性フェノール樹脂の一方の
原料として用いられるオルガノポリシロキサンは、上述
のフェノール樹脂と反応し得る官能基を有するもので、
官能基としては、たとえばカルボキシル基、シクロヘキ
シル型エポキシ基、グリシジル型エポキシ基、ヒドロシ
ル基等が挙げられる。

分子構造は下記式（Ｉ［［］、〔■〕で示されるオルガ
ノポリシロキサンであり Ｎ　（ｊ！＋ｍ＋ｎ＋２）が１０未満の時は、低弾性率
性、高強度性が低下し、しかもフェノールノボラック樹
脂との反応性基（式（Ｉ［）、（〔Ｉ〕のＡ基）が１分
子中に１つも存在しないオルガノポリシロキサンが副生
成物として存在する可能性が大きくなるためにシリコー
ン変性フェノール樹脂硬化剤の合成が困難となり、メリ
ットが少ない。

また、Ｎが２００より大きい場合、フェノールノボラッ
ク樹脂との混和性が低下し、十分に合成反応が進まない
ために、樹脂からシリコーンオイルがブリードし、成形
性を大きく損なう。

さらに、式（Ｉ［［）、（ＩＶ）のオルガノポリシロキ
サンにおいて、ｍ　／　Ｎは０〜０．１が望ましく、０
．１を越えるとシロキサン鎖の熱運動が抑制され、シロ
キサン成分のＴｇが高温側にシフトするためにより高温
域からでないと低応力効果が生じず、樹脂組成物の耐熱
衝撃性が低下する。

また、０．１を越えるとオルガノポリシロキサン合成の
コストが高くなってしまう。

ｍ　／　Ｎは０．１以下ならばどのような値であっても
良いが、０．０５程度が望ましい。

シロキサンのＴｇの高温へのシフトもなく、しかも側鎖
官能基の存在のためフェノールノボラック樹脂との相溶
性が向上し、シリコーン変性フェノール樹脂の合成が容
易となるためである。

そして５≦Ｎ／ｎ≦５０であることが望ましい。

Ｎ　／　ｎが５０より大きければオルガノポリシロキサ
ンとフェノール樹脂との反応性が悪いため、未反応のオ
ルガノポリシロキサンのブリードがあり、成形性が低下
する。５より小さければ、合成反応時にゲル化を起こし
、満足出来るシリコーン変性フェノール樹脂が得られな
い。

シリコーン変性フェノール樹脂中のシリコーン成分の含
有量は原料フェノール樹脂１００重量部に対して１０〜
５０重量部となる範囲のものが好適に用いられる。

シリコーン成分が１０重量部未満の場合は耐熱衝撃性が
不十分であり、５０重量部を越えれば反応率が低下し、
未反応のオルガノポリシロキサンがブリードし成形性が
低下する。

１１ ２ 尚、本発明においてシリコーン変性フェノール樹脂硬化
剤は単独もしくは従来からあるフェノール系樹脂硬化剤
と混合して用いても良いが、これらの混合系においては
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３０重量％以上用いることが好ましく、３０重重
量未満となると耐熱衝撃性が低下する。

総エポキシ成分と総フェノール成分は当量比でエポキシ
基／フェノール性水酸基が７０／１００〜１００／７０
の範囲が好適である。当量比が７０７１００未満もしく
は１００／７０より大きいとＴｇの低下、熱時硬度の低
下、耐湿性の低下等が生じ、半導体封止用樹脂組成物と
して不適となってしまう。

なお、通常のエポキシ樹脂−フェノール樹脂系組成物に
上記ナフタレン環エポキシ化合物を配合すればウスバリ
特性が低下するが、本発明のようにシリコーン変性フェ
ノール樹脂系組成物にナフタレン環エポキシ化合物を配
合すれば、低分子のエポキシ化合物はシリコーン変性に
よる高重合度成分とも反応するため、ブリードしにくく
なり、ウスバリ特性は低下しない。

本発明で用いられる（Ｃ）成分としての無機充填材とし
ては結晶性シリカ、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
で特に結晶性シリカまたは溶融シリカが好適に用いられ
る。

また、本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ基とフ
ェノール性水酸基との反応を促進するものであれば良く
、一般に封止用材料に使用されているものを広く使用す
ることができ、例えば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〕
ウンデセン−７、トリフェニルホスフィン等の有機リン
化合物等が単独もしくは２種以上混合して用いられる。

その他必要に応じて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、二酸化ア
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できる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造するに
は一般的な方法としては、所定の配合比の原料をミキサ
ー等によって十分に混合した後、更にロールやニーダ−
等により溶融混練処理し、次いで冷却固化させて適当な
大きさに粉砕することにより容易に製造することが出来
る。

〔実施例〕

フェノールノボラック樹脂（軟化点１０５°Ｃ１ＯＨ当
１１０５）とオルガノポリシロキサンとを溶媒中で触媒
存在下で反応させ、第−表に示すシリコーン変性フェノ
ール樹脂（イ〜チ）を得た。

実施例１ 多官能エポキシ樹脂Ａ　　　　　　　　４０重量部ナフ
タレン環エポキシ樹脂　　　　　５０重量部臭素化ビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量３７０、軟
化点６５℃、臭素含有率３７％）　　　　　　　　　　
　　　１０重量部シリコーン変性フェノールノボラック
樹脂（イ）７０重量部 破砕状溶融シリカ　　　　　　　　５００重量部三酸化
アンチモン　　　　　　　　　１０重量部シランカップ
リング剤　　　　　　　　　２重量部トリフェニルホス
フィン　　　　　　　２．１ｉｔ部カーボンブランク　
　　　　　　　　　３重量部カルナバワックス　　　　
　　　　　　３重量部を常温で十分に混合し、更に９５
〜１００”Ｃで２軸ロールにより混練し、冷却後粉砕し
て成形材料とし、これをタブレット化して半導体封止用
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Ｉａ（成形条件：金型温
度１７５℃、硬化時間２分）を用いて成形し、得られた
成形品を１７５℃、８時間で後硬化し評価した。結果を
第２表に示す。

実施例２ 実施例１の多官能エポキシ樹脂Ａを、多官能エポキシ樹
脂Ｂに変更し、さらにシリコーン変性フェノールノボラ
ック樹脂（イ）をシリコーン変性フェノールノボラック
樹脂（ロ）に変更した以外５ ６ は実施例１と同様にして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を第２
表に示す。

実施例３ 同様にして第２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を第２
表に示す。

比較例１〜９ 同様にして第２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を第２
表に示す。

※１　下記式（Ｖ）で示されるオルガノポリシロキサン ※２　下記式（Ｖｌ）で示されるオルガノポリシロキサ
ン ※３　下記式〔■〕で示されるオルガノポリシロキサン ※４ 下記式（■〕で示されるオルガノポリシロキサン ※５ 下記式（ＩＸ）で示されるオルガノポリシロキサン ※６ 下記式（Ｘ）で示されるオルガノポリシロキサン 　９− （ｎ＝２のときｍ＝１の化合物が８ １のときｍ＝ｏの化合物が２の割合で混合されているも
の） ※１０ 下記式（ＸＩＶ）に示されるエポキシ樹脂※７ 下記式（ＸＩ）で示されるオルガノポリシ※８ 下記式（ＸＩ［）に示される多官能エポキシ樹脂Ａ （ｎ−１の化合物が７、 ｎ−２の化合物が ３の割合で混合されているもの） ※９ 下記式（ＸＩｌ［）に示される多官能エポキシ樹脂Ｂ ０ 評価方法 ＊１１　　ＥＭＭ−１−１−６６に準じたスパイラルフ
ロー測定用金型を用い、試料を２’Ｏｇ、成形温度１７
５°Ｃ２成形圧カフ、　０　Ｍ　Ｐ　ａ、成形時間２分
で成形した時の成形品の長さ。

＊１２　得られた１６ＰＤＩＰ成形品のベントバリの長
さ。

＊１３　成形１０００シヨツト後の金型汚れの状態を目
視で評価。

＄１４　１７５’Ｃ時の高化式フロー粘度（ポイズ）＊
１５　成形品（チップサイズ３６Ｍ”、パッケージ厚２
．０ｍｍ）２０個の温度サイクルのテスト（＋１５合ビ
１９６°Ｃ）にかけ、５００サイクルのテストを行いク
ラックの発生した個数を示す。

＊１６　成形品（チップサイズ３６ｍ５”、パッケージ
厚２．０１１Ｉｍ＞２０個について８５℃、８５％ＲＨ
の水蒸気下で７２時間処理後、２１５°ＣのＶＰＳ処理
を９０秒行い、クラックの発生した個数を示す。

〔発明の効果〕

本発明のナフタレン環エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹
脂、シリコーン変性フェノール樹脂硬化剤、無機充填剤
および硬化促進剤を必須成分とする半導体封止用樹脂組
成物はｉ１熱衝撃性と半田耐熱性に極めて優れ、このた
め金線変形性および充填性に優れ、さらに成形加工性（
樹脂パリ）にも優れ、極めてバランスのとれた樹脂組成
物であるため高集積度ＩＣ封止用樹脂組成物として非常
に信頼性の高いものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）下記式〔 I 〕で示される多官能エポキシ
   樹脂と ▲数式、化学式、表等があります▼ １≦ｎ≦１０〔 I 〕 〔▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式
   、表等があります▼〕 下記式〔II〕で示されるナフタレン環エポキシの合計量
   が ▲数式、化学式、表等があります▼〔II〕 総エポキシ量に対して５０〜１００重量％であるエポキ
   シ樹脂組成物。 （Ｂ）下記式〔III〕および下記式〔IV〕の内の少なく
   とも１種以上のシリコーン化合物とフェノールノボラッ
   クとを反応させて得られるシリコーン変性フェノールノ
   ボラック樹脂硬化剤を総硬化剤量に対して３０〜１００
   重量％含有する硬化剤。 ▲数式、化学式、表等があります▼〔III〕 〔Ｒ＿１：▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式
   、化学式、表等があります▼、Ｃ＿２Ｈ＿５ Ｒ＿２：▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、
   化学式、表等があります▼、Ｃ＿２Ｈ＿５、ＣＨ＿３Ａ
   ：−Ｒ−ＣＯＯＨ、▲数式、化学式、表等があります▼
   、▲数式、化学式、表等があります▼、Ｈ〕ここで１０
   ≦Ｎ＝ｌ＋ｍ＋ｎ＋２≦２００ ０≦ｍ／Ｎ≦０．１、５≦Ｎ／ｎ≦５０ ▲数式、化学式、表等があります▼〔IV〕 Ｒ＿１：▲数式、化学式、表等があります▼、５式％、
   Ｃ＿２Ｈ＿５ Ｒ＿２：▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、
   化学式、表等があります▼、Ｃ＿２Ｈ＿５、ＣＨ＿３Ａ
   ：−Ｒ−ＣＯＯＨ、▲数式、化学式、表等があります▼
   、▲数式、化学式、表等があります▼、Ｈ ここで１０≦Ｎ＝ｌ＋ｍ＋ｎ＋２≦２００ ０≦ｍ／Ｎ≦０．１、５≦Ｎ／ｎ≦５０ （Ｃ）硬化促進剤及び （Ｄ）無機充填材 を必須成分とする半導体封止用樹脂組成物。