JPH03223327A - 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） 本発明は半田耐熱性、耐熱衝撃性及び成形性に優れた半
導体封止用エポキシ樹脂組成物に関するものである。

（従来の技術） エポキシ樹脂は耐熱性、電気特性、機械強度や接着性に
優れた樹脂であり、塗料、接着剤、電子部品封止樹脂、
積層板用樹脂やその他多方面にわたって広く用いられて
いる樹脂である。

例えばＩＣ，ＬＳＩ、トランジスター、グイオドなとの
半導体素子や電子回路等の樹脂封止には特性、コストの
両面からエポキシ樹脂組成物か一般に用いられている。

しかし近年ＩＣサイズの増大、パッケージサイズの小堅
化・薄肉化により、’Ｘ）ｆＡ度サイクルによるパッケ
ージクラックの増大、■表面実装時の半田熱衝撃による
パンケージクラックの増大か生しやすくなり、これらを
改善する効果的な手法か強く求められている。

これらを改善するため、Ｌ′Ｄ低弾性率化、■低熱膨張
係数化、（■高衝撃強度化、（■低吸水率化か検討され
ている。

■低弾性率化については、シリコーン変性エポキシ樹脂
化合物を利用する方法（特開昭６１−７３７２５号公報
、特開昭６２−１７４２２２号公報）か効果かあると言
われているか、星に低弾性化するたけては強度も低下す
るため半田耐熱性か低下し、良好な半導体封止用樹脂組
成物は得られなかった。

■低熱膨張係数化については、樹脂組成物中のノリ力充
填材量を増加させることか効果的といわれるか、充填材
量増加にともなう樹脂組成物の粘度の上昇か問題となり
、成形性の著しい低下をクリアする必要があった。

■高衝撃強度化については、ビフェニル型エポキン樹脂
や３官能エポキン樹脂の使用（特開昭６１−１６８６２
０号公報）か効果あるといわれているか、いずれも成形
性、特にウスバリ特性や金型汚れ性の低下かみられる。

■低吸水率化については、シリコーン変性樹脂の使用や
充填材量の増加か効果あるといわれているか、いずれも
上記に示す欠点かあり、実用化にまでは至っていない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、半田耐熱性、耐熱衝撃性、成形加工性の
いずれもか良好な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） 本発明者らは従来技術では克服できなかったバランスの
とれた優れた半導体針ロー用エボキン樹脂組成物を得ん
として鋭意検討を進めた結果、エポキシ樹脂に成形加工
性を損なうことなく、著しい強靭性、低弾性を賦与する
効果を有する下記式（■及び下記式（ｎ）の内の少なく
とも１種以上の特定の構造のオルガノポリシロキサンと
フェノール樹脂とを反応させてなる ） ランダム共重合シリコーン変性フェノール樹脂を総フェ
ノール樹脂に対して５０〜１００重量０６配合すること
によりえられる硬化剤及び無機充填材からなる樹脂組成
物か薄型で且つ大チップのく々ツケージにおいても成形
加工性、半田耐熱性、耐熱衝撃性のいずれもか著しく向
上することを見出し本発明を完成するに至った。

（作　用） 本発明で用いられるエポキシ樹脂としては１分子中に２
個以上のエボキン基を有するものであればいかなるもの
でも良く、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック
型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
、脂環式エポキシ樹脂及びこれらの変性樹脂等が挙げら
れ、これらのエポキシ樹脂は１種又は２種以上混合して
用いることも出来る。

これらのエポキシ樹脂の中ではエポキシ樹脂か１５０〜
２５０、軟化点か６０〜１３０°Ｃてあり、かつＮａ’
、Ｃ１−等のイオン性不純物か出来る限り少ないものか
好ましい。

本発明て用いられるランダム共重合ンリコーノ変性フェ
ノール樹脂硬化剤は、半田耐熱性、耐熱衝撃性のいずれ
をも向上させる効果を存する極めて重要な成分である。

これらのランダム共重合ンリコーノ変性フェノール樹脂
硬化剤の原料として用いられるフェノール樹脂としては
フェノールノボラック、クレゾールノボラック及びこれ
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。

用いられるフェノール樹脂は水酸基当量か８０〜１５０
、軟化点か６０〜１２０℃であり、Ｎａ’Ｃｌ−等のイ
オン性不純物か出来るたけ少ないものか好ましい。

また、もう一方の原料として用いられるオルガノポリシ
ロキサンは式（Ｉ）、　　（ＩＩ）で示される構造を有
するもので 成形加工性を損なうことなく半田耐熱性、耐熱衝撃性を
向上させる効果を有しており、フェノール性水酸基と反
応しうるエポキノ基含有有機基を特定の比率で有するノ
ロキサン重合度（ｋ　＋　１　”、　ｍ＋２）か１０〜
２００の範囲のものてオルガノポリシロキサンの構造は
直鎖状、分岐状のいずれても良い。

ｈニノメ工＋ｌノ また、フェニル基又は二；；＝；＝ル基変性部のモル分
率（ｅ　ｙ’　（ｋ　＋　ｌ　＋　ｍ　＋　２　）　）
か０，１以下、シロキサン重合度／官能基数（（ｋ＋ｆ
＋ｍ＋２）／ｍ）か５以上、５０以下のものを用いる必
要かある。

シロキサン重合度（ｋ＋ｆ＋ｍ＋２）か１０を下回ると
、シリコーン反応部の分子量か小さくなりすぎるため組
成物のウスバリ特性か低下し、又２００を上回ると組成
物の他の成分との相溶性か低下するため、組成物の粘度
か増大し、金線変形等が生し易くなり、又捺印性か低下
し、型汚れか生じ易くなるため、シロキサン重合度か１
０以上、２００以下のものを用いる必要がある。

７ニニｌメ工ｆ−ｔ〆 フェニル基又は　　　　　　　基変性部のモル分率（１
／　（ｋ＋１’＋ｍ＋２））は０．１以下、好ましくは
０．０５付近のものか、シリコーン変性フェノール樹脂
硬化剤合成の際、オルガノポリシロキサンかフェノール
樹脂あるいは有機溶媒との間に適度の相溶性を有し、又
シリコーン変性フェノール樹脂硬化剤を用いた組成物に
おいてシリコーン変性フェノール樹脂硬化剤か他の成分
と適度の相溶性を有するため好適に使用される。

７エユル′工＋１７ フェニル基又は　　　　　　　基変性部のモル分率かＯ
，Ｉを上回ればシリコーン変性フェノール樹脂硬化剤を
用いた組成物において、シリコーン変性フェノール樹脂
硬化剤と他の成分との相溶性か良好となり過ぎ、ガラス
転移点、半田耐熱性か低下する。

シロキサン重合度／官能基数（（ｋ　＋　１　＋ｍｍ＋
２）／ｍ）は極めて重要なパラメーターであり、シロキ
サン重合度／官能基数か５以上、５０以下のものは成形
加工性を損なうことなく、強度、耐熱衝撃性、半田耐熱
性を向上させることか可能となる。

このパラメーターが５を下回れば、シリコーン変性フェ
ノール樹脂硬化剤を用いた組成物において、他の成分と
の相溶性が良好となり過ぎ、ガラス転移点、半田耐熱性
が低下し、又シリコーン反応部の分子量が大きくなり過
ぎ、組成物の粘度か増大するため金線変形が生じ易くな
る。

また、５０を上回れば、樹脂か不透明となりシリコーン
反応部の相分離を生し易くなり、強度、流動性、捺印性
か低下し型汚れが生し易くなる。

これらのエボキノ基含有有機基を有するオルガノボリン
ロキサンは、オルガノハイドロツエンポリノロキサンと
不飽和二重結合基含有エポキシ類、例えば了りルグリソ
ジルエーテルを有機溶媒中で塩化白金酸を触媒として付
加反応させる方法により得られる。

また、ランダム共重合シリコーン変性フェノール樹脂は
エポキノ基含有オルガノボリンロキサンとフェノール樹
脂を有機溶媒中でイミダゾール類、有機ホスフィン類及
び第３級アミン類から選ばれた１種又は２種以上の触媒
を用い開環付加反応させる方法等か挙げられる。

得られたランダム共重合シリコーン変性フェノル樹脂に
従来からあるフェノール樹脂を混合してエボキン樹脂の
硬化剤として用いても良いか、これらの混合系において
は、ソリコーン変性フェノール樹脂を総フェノール樹脂
量に対して５０重量％以上上記する必要かある。

配合量か５０重量９６を下回れば、半田耐熱性、耐熱衝
撃性のいずれもか低下し、不十分である。なお、ここで
いう従来からあるフェノール樹脂とはフェノールノボラ
ック、クレゾールノホラック及びこれらの変性樹脂等か
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。

用いられるフェノール樹脂は水酸基当量が８０〜＋５０
、軟化点か６０〜１２０°Ｃてあり、Ｎａ’Ｃｆ−等の
イオン性不純物か出来るだけ少ないものか好ましい。

総エポキシ樹脂成分と総硬化剤（フェノール樹脂）成分
は当量比でエポキシ基／フェノール性水酸基＝７０／１
００〜＋００／７０の範囲が好適である。

当量比７０／　１００未満もしくは＋００／７０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
し、半導体封止用樹脂組成物として不適である。

本発明で用いられる無機充填材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ｍ！＃等か挙げられる。

これらの１種又は２種以上混合して使用される。

これらのうちで特に結晶ノリ力又は溶融シリカか好適に
用いられる。又、これら以外の成分として必要に応して
硬化促進剤等を用いるか、硬化促進剤としてはエボキン
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
ばよく、一般に封止用材料に使用されているものを広く
使用することかでき、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Ｃ５，４
，Ｏ）ウシデセン−７（ＤＢＵ）、）リフェニルホスフ
イン（ＴＰＰ）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ても良い。

更に、これ以外に必要に応してシランカップリング剤、
ブロム化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、ヘキサブロ
ムベンゼン等の難燃剤、カーホンブラック、ベンガラ等
の着色剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤及び
シリコーンオイル、ゴム等の低応力添加剤等の種々の添
加剤を適宜配合しても良い。

本発明の封止用エボキノ樹脂組成物を成形材料として製
造するには、エポキシ当量、硬化剤、無機充填材、硬化
促進剤、その他の添加剤をミキサー等によって充分に均
一に混合した後、さらに熱ロール又はニーダ−等で溶融
混練し、冷却後粉砕することによって得ることかできる
。これらの成形材料は電子部品あるいは電気部品の封止
、被覆、絶縁等に用いることかできる。

（実施例） 次に実施例について比較例とあわせて説明する。

まず、オルガノポリシロキサン２０重量部とフェノール
ノボラック樹脂１００重量部とをブタノール溶媒２００
重量部中で触媒存在下で反応させ、第１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 下記組成物 クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 （エポキシ当量２００．軟化点６５°Ｃ）　　　９０重
量部臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂（エポ
キシ当量２７２．軟化点７５°Ｃ１臭素含有率３２％）
１０重量部 シリコーン変性フェノールノボラック樹脂硬化剤（イ）
　　　　　　　　　　　６０重量部溶融シリカ　　　　
　　　　　　　４５０重量部三酸化アンチモン　　　　
　　　　　２５重量部ソ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重量部カーボンブラック　　　　　　　　　　３重量
部カルナバワックス　　　　　　　　　　３重量部を常
温で充分混合し、次いて９５〜＋００°Ｃて２軸ロール
により混練し、冷却後粉砕してタブレット化して本願発
明の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機（成形条件二金型温度
＋７５°Ｃ１硬化時間２分）を用いて成形し、この材料
の型汚れ性、樹脂パリを判定すると共に得られた成形品
を１７５°Ｃ１８時間後硬化し捺印性、耐熱衝撃性、半
田耐湿性及び半田耐熱性を評価した。その結果を第２表
に示す。

実施例２〜３ 第２表に従って配合し、実施例１と同様にして半導体封
止用エポキノ樹脂組成物を得た。この半導体封止用エボ
キン樹脂組成物の評価した結果もあわせて第２表に示す
。

比較例１〜７ 第２表に従って配合し、実施例１と同様にして半導体封
止用エボキン樹脂組成物を得た。この半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物の評価した結果もあわせて第２表に示す
。

本１　式（Ｉ［Ｉ）で示されるオルガノポリシロキサン
＊２ 式 （） て示されるオルガノポリノロキサン Ｃ１１゜ ＣＨ６ 雪 Ｈｔ 本３ 式 （） て示されるオルガノポリシロキサン 日 式 （） て示されるオルガノポリシロキサン ネ５ 式 （） て示されるオルガノポリシロキサン ネ６ 式 （） て示されるオルガノポリシロキサン 本７ 式 （） て示されるオルガノポリシロキサン 零８ 式 （） て示されるオルガノポリンロキサン ＊９　住友化学工業■製エポキノ樹脂ＥＳＸ２２１エボ
キノ当量２・ｌＯｇ／ｅｑ、、軟化点８４”Ｃ） ネ１０住友化学工業相製エポキン樹脂ＥＳＸ２２２エポ
キシ当ｆｆｉ　２１０　ｇ　／　ｅ　Ｑ、軟化点８５°
Ｃ）評価方法 零１１　スパイラルフロー ＥＭＭＩ　　Ｉ　　６６に準したスパイラルフロー測定
用金型を用い、試料を２０ｇ、成形温度＋７５°Ｃ１成
形圧カフ、０ＭＰａ、成形時間２分て成形した時の成形
品の長さ。

本１２樹脂のハリ長さ 得られた成形品のヘント部の樹脂パリの長さを測定。

第１３型汚れ性 型曇りか発生するまでの成形ショツト数にて判定。

本１４捺印性 ｌＯショット目の成形品を使用し、捺印性後セロテープ
をはり、このセロテープをはがした時、−捺印かとられ
た数で判定。

表中には５０個中の捺印のはかれた個数を示す。

ネ１５耐熱衝撃性 成形品（チップサイズ３６ｍｍ２　　パッケージ厚２゜
０ｍｍ、後硬化＋７５°Ｃｌ８Ｈｒｓ）２０個を温度サ
イクルテスト（１５０℃〜−１９６’Ｃ）にかけ、５０
０サイクルのテストを行いクランクの発生した成形品の
個数で判定。表中にはクラックの発生した成形品個数を
示す。

本１６半田耐湿性平均寿命 封止したテスト用素子を８５°Ｃ１８５％ＲＨの水蒸気
下で７２時間処理後、２４０℃の半田槽に１０秒間浸漬
後、プレッシャークツカー試験（１２５℃、＋　０００
６ＲＩ（）を行い回路のオーブン不良を測定した。

本１７半田耐熱性 成形品（チップサイズ３６ｆｆＩＩｎ２　　パワケージ
厚２．０ｍｍ）２０個について８５°Ｃ１８５％ＲＨの
水蒸気下で７２時間処理後、２４０°Ｃの半田槽に１０
秒間浸漬し、クラックの発生した成形品の個数で判定。

表中にはクラックの発生した成形品個数を示す。

（発明の効果） 本発明に従うと従来技術では得ることの出来なかった高
度の耐熱性、耐熱衝撃性及び成形加工性を存するエポキ
ノ樹脂組成物を得ることができるので、半田付は工程に
よる急激な温度変化による熱ストレスを受けたときの耐
クラツク性、耐熱衝撃性に非常に優れることから、電子
部品、電気部品の封止用、被覆用、絶縁用等に用いた場
合、特に表面実装パッケージに搭載された薄型の高集積
大型チップＩＣ等の信頼性か高度に要求される用途には
好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）エポキシ樹脂 （Ｂ）下記式（ I ）及び下記式（II）の内の少なくと
   も１種以上のオルガノポリシロキサンとフェノール樹脂
   とを反応してなるランダム共重合シリコーン変性フェノ
   ール樹脂を総フェノール樹脂量に対して５０〜１００重
   量％含むフェノール樹脂硬化剤 ▲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） ▲数式、化学式、表等があります▼ （ここで１０≦Ｎ＝（ｋ＋ｌ＋ｍ＋２）≦２００であり
   ０≦ｌ／Ｎ≦０．１、５≦Ｎ／ｍ≦５０）（Ｃ）無機充
   填材 を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキ
   シ樹脂組成物。