JPH0324110A - 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ｌ１！￥−） 本発明は半田耐熱性、銅熱衝聖性に優れｔこ半導体封止
用エポキシ樹脂組或物に関するものマある。

（従来技術） Ｙ導体関連技術は近年の軽薄短小傾向により実装密度を
向毛させる方向で道んできた。

そのためメ七りーの集積度の向上や、実装方法のスルー
ホール実装から表面実装への移行が進んでいる。

従ってパッケージは従来の　ＤＩＰタイン′から表面実
装化されｔ；小型、薄型のフラットパッケージ、例えば
ＳＯＰ、Ｓｏ　．１、ＰＬＣＣに変わってきており、内
部応力によるクラック発生、これらのクラツクによる耐
湿性の低下等の問題がある。

特に表面実装工程でのリー　ドの半田づけ時にバノケー
ジは急激な温度変化を受（ハこのためにパッケージにク
ラックが生じる問題が大きくクローズアップされている
。

これらの問題を解決するｔ；め６，′．学田づけ時の熱
衝撃を緩和する目的で熱可塑性オリゴマーの添加（特開
Ｗ３　６２−１１５８４９号公報）や各種シリコーン化
合物の添加（特開昭６２−１１５８５０号公報、特開昭
６２−１１６６５４号公報、特開昭ｆｉ２−１２８１６
２号公報）、更にはシリコーン変性（特開昭６２−ｉ３
６８６０号公報）などの手法で対処しているがいずれも
半田づ｛ブ時にパッケージにクラックが生じてしまい信
頼性の優れた半導体封止用エポキシ樹鮨組成物を得るま
でに１、土至らなかった。

一方、半田耐熱性に優れた耐熱性エポキシ樹脂組戊物を
得るために、樹脂系としては多官能コーボキシ樹脂の使
用（特開昭６１−１６８６２０号・公報）等が検討され
てきたが、多官能エポキシ樹脂の使用により架橋密度が
上がり耐熱性が向止するが、秘に２００〜３００℃のＪ
：うな高濡にさらされた場合においては半田耐熱性が不
十分であり、又硬くてもろくなるため耐熱衝撃性が極め
て不満足な八のであった。

そこで本発明者らは、これらの問題点を解決するため、
多官能エポキシ樹鮨に冫ンダム共重合シリコーン変性エ
ポキシ樹脂、ランダム共重合シリコーン変性フェノール
樹脂等を配合し、たエポキシ樹脂組成物及び前記エボＡ
−シ樹詣絽威物に添加型低応力剤を配合したエポキシ樹
脂組戊物、更にはランダム共重合シリコーン変性多官能
エポキシ樹脂を配合したエポキシ樹脂組成物をすでに提
案しており、これらにより半田耐熱性、耐熱衝撃性の大
幅な向上を図ることを見出した。

しかしながら、パッケージの薄型化、チップの大型化は
ハイテンポで進んでおり、半導体封止用エポキシ樹脂組
或物ｊこ対する要求特性は益々厳しいものとなっており
、更に半田耐熱性、耐熱衝撃性に優れる樹脂組或物が求
められている。

（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、耐熱衝撃性のいずれもが良
好な半導体封止用エポキシ樹脂組戊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封止用エポキシ樹脂組成物を得んと
して鋭意検討を進めた結果、耐熱性良好で半田耐熱性を
向上させる効果を有する下記式（１）で示される構造の
多官能エポキシ樹脂と（ｎは０−１０の整数であり、Ｘ
は（Ａ）が２に対して（Ｂ）が０−１の割合で存在する
ランダム共重合物の混合物） 強靭性、低弾性を賦与する効果を有するオルガノポリシ
ロキサンとを反応させてなるランダム共重合シリコーン
変性多官能エポキシ樹脂を総エポキシ樹脂量に対して５
０〜１００重量％配合し、組成物の耐熱性向上に著しい
効果を有する下記式（■）８よび／又は下記式（ＩＩ＋
）で示される構造を有するフェノール樹脂のうちから選
ばれた少なくとも１種以上の耐熱性を有する硬化剤を配
合すること ？ｍ．ｑはＯ以上の整数であり、且つＯ≦ｍ≦１０．１
≦ｑ≦７であり、Ｒ■，Ｒ，は水素原子、メチル基、エ
チル基、プロビル基、ブチル基，ｔ−ブチル基の群から
選ばれた同一又は異なる原子又は基を示す。） により、半田耐熱性、耐熱衝撃性のいずれもが著しく向
上することを見出し本発明を完戊するに至ったものであ
る。

（作用） 本発明で用いられるランダム共重合シリコーン変性多官
能エポキシ樹脂は、半田耐熱性、耐熱衝撃性のいずれを
も向上させる効果を有する極めて重要な戊分である。

これらのランダム共重合シリコーン変性多官能エポキシ
樹脂の原料として用いられるオルガノポリシロキサンは
多官能エポキシ樹脂と反応しうる官能基を有するもので
あり、これらの官能基としては例えばアルコキシ基、水
酸基、アミ７基、ヒドロシリル基が挙げられ、オルガノ
ポリシロキサンの分子構造は直鎖状、分枝状のいずれで
も良い。

これらのオルガノポリシロキサンと反応させる式ＣＩ）
で示される構造のエポキシ樹脂は１分子中に３個以上の
エポキシ基を有するもので、半田耐熱性を向上させる働
きを有している。

更に式中のＸは（Ａ）が２に対して（Ｂ）が０〜ｌの割
合で存在するランダム共重合物である。

Ｘの（Ａ）が２に対して（Ｂ）の割合がｌより大きいと
吸水性が大きくなり、半田浸漬時の熱衝撃が大きく、半
田耐熱性が悪くなる傾向がある。

又エポキシ樹脂が２官能以下のものでは架橋密度が上が
らず、耐熱性が劣り、半田耐熱性の効果が得られない。

更に、ｎの値はｏ−ｉｏであることが必要であり、１０
より大きいと流動性が低下し成形性が悪くなる傾向があ
る。

これらの原料を用いて得られるランダム共重合シリコー
ン変性多官能エポキシ樹脂の反応方法は特に限定される
ものではないが、例えば２ヶ以上のアこノ基を有するオ
ルガノポリシロキヅンとエポキシ樹脂の一部の−Ｌポキ
シ乱を反応せしめてランダム共瓜合物ｋｔすとかγルケ
ニル基含有エポキシ樹脂）：２ヶ以Ｊ二のハイド０シリ
ル基を有するオルカ／ボリシロギサンとを反応させてラ
ンダム共重合物を得るなどの方法がある。

本発明のランダ／．＃重合シリコ・一冫変性多官能エポ
キシ樹脂はオルガノボリシロやサンと多官能エポキシ樹
脂がランダムに共重合しＩ二ものであり、単にプロノク
共重合したものに較べ、シリコ・−ンドメインが均一に
分散しており、戊形加工性、捺印性．耐湿性、耐黙衝馨
性に優れＴ′おり、且つシリコーンドメＫン部がシリコ
ーンと耐熱性良好な多官能エポキシ樹脂この共重合物に
より構威されているため、多官能エポキシ樹脂にシリコ
ーンドメインが通常のエポキシ樹詣とシリコーンとの共
重合物により構成されているシリコーン変牲エポキシ樹
脂、シリコーンドメイ／がフェノール樹脂とシリコーン
どの共重合物により構戊されているシリコーン変性フェ
ノール樹詣を配合し２た場合に較べ、半田耐熱性が著し
く向上する。

シリコーン変性多官能五ポキシ樹詣に従来からあるエポ
キシ樹脂を混合して用いても良いが、これらの混合系に
おいては、シリコーン変性多官能エポキシ樹脂を総エポ
キシ樹脂量に対して５０重量％以上配合する必要がある
。

配合量が５０重量％を下回れば、半田耐熱性、耐熱衝撃
性のいずもが低下し、不十分である。

尚、ここでいう従来からあるエボヤシ樹脂とは、１分子
中に２ヶ以上のエポキシ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ＦＷエポキシ樹脂、フェノール／ボ
ラック型エポキシ樹脂、クレゾールノポラック聖エポキ
シ樹脂、脂環式エポキシ樹詣、トリアジン核含有エポキ
シ樹脂及びこれらの変性樹脂等が室げられ、これらのエ
ポキシ樹詣は１種又は２種以上混合して用いても良い。

これらのエポキシ樹詣の中ではエポキシ当量がｌ５０〜
２５０、軟化点が６０〜１３０℃であり、かつＮａ”　
，Ｃ　Ｉ”等のイオン性不純物ができるｔコけ少ないも
のが好ましい。

式（ｆｆ）及び（ＩＩＩ）で表される７エノール樹脂は
耐熱性硬化剤であり、この耐熱性硬化剤を用いることに
より、従来方法では得ることの出来なかった半田耐熱性
、耐熱衝幇性に非常に優れたエポキシ樹脂組成物得るこ
とができるう このようなフェノール樹脂硬化剤及びこれらの混合物の
使用量は、これを調整することにより半田耐熱性、耐Ｍ
衝撃性を最大限に引き出すことができる。

半田耐熱姓、耐熱衝撃性の効果をだすためには、構造式
（ＩＮ）及び（ＩＩＩ）で示される７エノール樹脂梗化
剤の中から選ばれる少なくともｌ種あるいは混合物を全
７ェノール樹脂硬化剤量に対して３０重量％以上さらに
好ましくは５０重量％以上の使用が望ましい。

使用量が３０重量％未満であれば耐熱性が上がらず、半
田耐熱性、耐熱衝撃性が不十分である。

更に構造式（ＩＩ）及び／又は（ＩＩ１）で示されるフ
ェノール樹脂硬化剤のエポキシ樹詣に対する使用比率は
硬化性及び半田耐熱性、耐熱衝翳性のバランスより等モ
ル量であることが望ましい。

ここで併用する他のフェノール樹脂硬化剤どしてはエポ
キシ樹脂と硬化反応するボリマー全般のことをいい、例
えば７エノールノボラック樹脂、タレゾールノポラック
樹脂、酸無水物といったものを挙げることができる。

本発明で用いられる無機充填材どＩ７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
力、ガラス繊維等が挙げられる。

これらは１種又は２種以上混合して使用される。

これらのうちで特に結晶シリカ又は溶融シリカが好適に
用いられる。

又、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よく、
一般に半導体封止用材料に使用され丁いるものを広く使
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、３．８−ジアザビシクロＥ５．４．
０］ウンデセン−７　（１）ＢＵ）、トリフェニルホス
フィン（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られる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組戊物はエポキシ樹
脂、硬化剤、無機充填材及び硬化促進剤を必須成分とす
るが、これ以外に必要に応じてシランカップリング剤、
ブロム化エポキシ樹脂、二酸化アンチモン、ヘキサブロ
ムベンゼン等の難燃剤、カーポンプラック、ペンガラ等
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。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を成形材料と
して製造するには、エポキシ樹脂、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二−ダー等
で溶融混練し、冷却後粉砕することによって得ることが
できる。これらの戊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ができる。

（実施例） 実施例１ 下記組戊物 ランダム共重合シリコーン変性多官能エポキシ樹脂（ａ
）　　　　　　　　　　　　　９０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 下記式ＣＴＶ’）で示されるフェノール樹脂硬化剤５０
重量部 溶融シリカ　　　　　　　　　　４９０重量部三酸化ア
ンチモン　　　　　　　　２５重量部シランカ７グリン
グ剤　　　　　　　２重量部トリフエニルホス７イン　
　　　　　２　重ｉ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ＯＮ （但しｎ＝２のときｍ−１の化合物とｎ−５のときｍ＝
２の化合物の割合が８：２の混合物）を常温で充分混合
し、次いで９５〜１００℃で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（戊形条件：金型温度
１７５°Ｃ，硬化時間２分）を用いて成形し、得られた
戊形品を１７５゜Ｃ，　８時間後硬化し耐熱衝撃性およ
び半田耐熱性を評価した。その結果を第ｌ表に示す。

実施例２ 実施例ｌにおいてランダム共重合シリコーン変性多官能
エポキシ樹脂（ａ）９０重量部を６０重量部にし、タレ
ゾールノボラックエポキシ樹脂３０重量部を配合し、更
に式（ＩＶ）で示されるフェノール樹脂硬化剤を下記式
（Ｖ）で示されるフェノール樹脂硬化剤に変えた以外は
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。

（ｑ　−　３） この材料をトランスファー戊形機（″ＦＲ形序条件：金
型温度１７５゜Ｃ，硬化時間２分）を用いて成形し、得
られた戒形品を１７５℃、８時間後硬化し耐熱衝撃性お
よび半田耐熱性を評価した。その結果を第１表に示す。

実施例３．４ 実施例ｌと同様にし第１表に示す組成物の半導体封止用
エポキシ樹脂組戊物を得た。

この半導体封止用エポキシ樹脂組戒物の評価結果もあわ
せ第１表に示す。

比較例１〜５ 第１表にしたがって配合し、実施例ｌ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或物の評価した結果も
あわせて第１表に示す。

（以下余白） ＊Ｉ）下記式（Ｖｌ）で示されるｈリス（ヒドロキシア
ルキルフェニル）メタントリグリシジルエーテノレ （ｒ−２のときｓ−１の化治物が６、ｒ−５のときｓ＝
２の化合物が４の割合で混台されているもの） とオルソアリル７エノールとのランダム共重合多官能エ
ポキシ樹脂と下記式（■）で示されるＡルガノボリシロ
キザンとを、ランダム共重合多官能毛ボキシ樹脂／オル
ガノポリシロキサンとを１００／２０（ＩＩＩ比）で反
応させたランダム共重合シリコーン変性多官能エポキシ
樹詣（ゴーポキジ当量２６（）、軟化点７５℃） ＊り　式（Ｖｌ）で示されるトリス（ヒド口キシアルキ
ルフェニル）メタン１・リグリシジルエーテルとビスフ
ェノール九とのランダム共重合多官能エポキシ樹脂と式
（■）で示されるオルガノポリシロキサンとを、ランダ
ム共重合多官能エポキシ樹脂／オルガノボリシロキザン
を１００／２０（重量比）で反応させたランダム共重合
シリコーン変性多官能エポキシ樹脂（エポキシ当量２５
８、軟化点７２℃） ＊り　式（ＩＩ）で示されるトリス（ヒドロキシアルキ
ル７エニル）メタントリグリシジルエーテル（ｔ−１．
２．３であり、その混合比がｔ−１が８、ｔ−２が１、
ｔ−３が１の割合で混合されてなるもの） とオルソアリルフェノールとのランダム共重合多官能エ
ポキシ樹脂と式（■）で示されるオルガノポリシロキサ
ンとを、ランダム共重合多官能エポキシ樹脂／オルガノ
ポリシロキサンを１　０　０／２０　（ｍ！量比）で反
応させ！二ランダム共重合シリコーン変性多官能エポキ
シ樹脂（エポキシ当量２６４、軟化点８０℃） ＊つ　式（ＩＩ）で示されるトリス（ヒドロキシアルキ
ルフェニル）メタントリグリシジルエーテルとビスフェ
ノールＡとのランダム共重合多官能エポキシ樹脂と式（
■）で示されるオルガノポリシロキサンとを、ランダム
共重合．多官能エポキシ樹脂／オルガノポリシロキサン
を１００／２０（！量比）で反応させたランダム共重合
シリコーン変性多官能エポキシ樹脂（エポキシ当量２６
２、軟化点７９℃） 本５）下記式（Ｘ）で示されるエポキシ樹脂とビスフェ
ノールＡとのランダム共重合エポキシ樹脂と式（■）で
示されるオルガノポリシロキサンとを、ランダム共重合
エポキシ樹脂／オルガノポリシロキサンを１００／２０
（重量比）で反応させたランダム共重合シリコーン変性
エポキシ樹脂（エポキシ当量２６０．軟化点７５℃） ＊つ　式（ＩＩ）で示されるトリス（ヒドロキシアルキ
ル７エニル）メタントリグリシジルエーテル）＊１）フ
ェノールノボラツク樹脂（ＯＨ当量ｌ１０，軟化点９５
℃）と下記式（ｎ）で示されるオルガノポリシロキサン
とを、フエノールノボラック樹脂／オルガノポリシロキ
サンを１　０　０／２　０（重量比）で反応させたラン
ダム共重合シリコーン変性７エノール樹脂（Ｏ｝１当量
ｌ２７．軟化点９７℃） ＊り　成形品（チップサイズ３５ｍｓ”、パッケージ厚
２．０５ｍｍ，後硬化１７５℃、８Ｈｒｓ）２０個を温
度サイクルテスト（１５０゜Ｃ〜−６５℃）にかけ、５
００サイクルのテストを行いクラックの発生した戊形品
の個数で判定。表中にはクラックの発生した或形品個数
を示す。

＊”）ＦＲ形品（チップサイズ９０ｍｍ”、パッケージ
厚３　．　７　１１１０１，後硬化１７５℃、８Ｈｒｓ
）２０個を温度サイクルテスト（１５０℃〜−６５℃）
にかけ、５００サイクルのテストを行いクラックの発生
した戊形品の個数で判定。

表中にはクラックの発生しｔ；戊形品個数を示す。

＊ＩＩ）　　ｒｌｌ形品（チップサイズ３　６　ｍｌｆ
ｉ”、パッケージ厚２．０５叩）２０個について８５℃
，８５％ＲＨの水蒸気下で７２時間処理後、２６０℃の
半田槽に１０秒間浸漬し、クラックの発生した戊形品の
個数で判定。

表中にはクラックの発生した戊形品個数を示す。

＊１）戒形品（チップサイズ９０ｍｍ″、パッケージ厚
３．７ｍｍ）２０個について８５℃、８５％ＲＨの水蒸
気下で７２時間処理後、２６０°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Ｉこ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
度の耐熱性及び可撓性を有するエポキシ樹脂ｍｙ．物を
得ることができるので、半田付け工程による急激な温度
変化による黙ストレスを受けたときの耐クラック性、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、絶縁用等にもちいた場合、特に表面
実装バッケージに搭載された高集積大型チップ゛ＩＣ等
の信頼性が高度に要求される用途には好適である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）下記式（ I ）で示される構造の多官能エ
   ポキシ樹脂とオルガノポリシロキサンとを反応してなる
   ランダム共重合シリコーン変性多官能エポキシ樹脂を総
   エポキシ樹脂量に対して５０〜１００重量％含むエポキ
   シ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・（ I ） Ｘ；▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・（Ａ
   ）、▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・（Ｂ
   ）（ｎは０〜１０の整数であり、Ｘは（Ａ）が２に対し
   て（Ｂ）が０〜１の割合で存在す るランダム共重合物の混合物） （Ｂ）下記式（II）で示される構造を有するフェノール
   樹脂を総フェノール樹脂硬化剤量に対して３０〜１００
   重量％含む硬化剤 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・（II） （ｍは０以上の整数であり、０≦ｍ≦１０ Ｒ＿１、Ｒ＿２は水素原子、メチル基、エチル基、プロ
   ピル基、ブチル基、ｔ−ブチル基の群から選ばれる同一
   乃至は異なる原子又は 基を示す） （Ｃ）無機充填材 （Ｄ）硬化促進剤 を必須成分とする半導体封止用の樹脂組成物。
2. （２）（Ａ）下記式（ I ）で示される構造の多官能エ
   ポキシ樹脂とオルガノポリシロキサンとを反応してなる
   ランダム共重合シリコーン変性多官能エポキシ樹脂を総
   エポキシ樹脂量に対して５０〜１００重量％含むエポキ
   シ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・（ I ） Ｘ；▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・（Ａ
   ）、▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・（Ｂ
   ）（ｎは０〜１０の整数であり、Ｘは（Ａ）が２に対し
   て（Ｂ）が０〜１の割合で存在す るランダム共重合物の混合物） （Ｅ）下記式（III）で示される構造を有するフェノー
   ル樹脂を総フェノール樹脂硬化剤量に対して３０〜１０
   ０重量％含む硬化剤 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・（III） （ｑは０以上の整数であり、１≦ｑ≦７） （Ｃ）無機充填材 （Ｄ）硬化促進剤 を必須成分とする半導体封止用の樹脂組成物。
3. （３）（Ａ）下記式（ I ）で示される構造の多官能エ
   ポキシ樹脂とオルガノポリシロキサンとを反応してなる
   ランダム共重合シリコーン変性多官能エポキシ樹脂を総
   エポキシ樹脂量に対して５０〜１００重量％含むエポキ
   シ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・（ I ） Ｘ；▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・（Ａ
   ）、▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・（Ｂ
   ）（ｎは０〜１０の整数であり、Ｘは（Ａ）が２に対し
   て（Ｂ）が０〜１の割合で存在す るランダム共重合物の混合物） （Ｆ）特許請求項（１）の（Ｂ）において示される構造
   式（II）及び特許請求項（２）の（Ｅ）において示され
   る構造式（III）のフェノール樹脂の混合物を総フェノ
   ール樹脂硬化剤量に対して３０〜１００重量％含む硬化
   剤 （Ｃ）無機充填材 （Ｄ）硬化促進剤 を必須成分とする半導体封止用の樹脂組成物。