JPH03277652A - 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】 Ｃ産業上の利用分野〕 この発明は、たとえば半導体素子の樹脂封止等に用いら
れるエポキシ樹脂組成物に関する。

〔従来の技術〕

エポキシ樹脂組成物は、電子機器や電子部品などを構成
するために、接着剤、積層板、半導体素子封止材料など
として、従来から使用されてきている。特に最近では、
エレクトロニクスの分野におけるＩＣ用、さらにはＬＳ
Ｉ用封止材料としての需要が拡大している。

今日の半導体素子では、配線の高密度化とともに、チン
プサイズの大型化が進んでいるが、この大型のチップを
エポキシ樹脂組成物で封止した場合、その硬化物の内部
応力により、アルミ配線のずれ（スライド）、パッシベ
ーション層におけるクランク発生等の問題が起こってい
る。このために、現在、エポキシ樹脂組成物の硬化物の
低応力化が大きな課題の１つになっている。

そこで、エポキシ樹脂組成物に通常のシリコーン弾性体
を添加することにより、その硬化物に可撓性を付与して
弾性率を低下させ、内部応力を緩和することが試みられ
てきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、通常のシリコーン弾性体を含有するエポキシ樹
脂組成物は、成形時乙こハリが生じたり、硬化物のガラ
ス転移点（Ｔｇ）が低下したり、さらには曲げ強度が低
下したりする、という問題点を有していた。

こうした事情に鑑み、この発明は、成形性を損なわず、
しかも、硬化物のＴｇおよび曲げ強度を低下させずに、
硬化物の低応力化を図ることかできたエポキシ樹脂組成
物を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明にかかるエポキシ
樹脂組成物は、硬化物の低応力化を図る改質剤として、
下記一般式（ｆ）で表されるポリエーテル変性シランカ
ップリング剤（Ａ）（以下、「シランカップリング剤（
５）」と言う）、および、下記一般式（ｎ）で表される
シランカップリング剤（Ｂ）が重合して含まれているも
のとされている。

Ｒ１（ＥＯ）ｌ　　　　（ＰＯ）−５ｉ（Ｃ）Ｉｔンｎ
（ＯＲ”）２−、　　　　　−（Ｉ　　）ノ Ｒ”（ＣＨｚ）ｓｓｉ（ＯＲ’）！ （ｎ） なお、この発明において、上記シランカップリング剤（
Ａ）および（Ｂ）は、両者が反応した形で、すなわち、
（４）と（Ｂｌの反応（重合）生成物として含まれてい
る。

この発明のエポキシ樹脂組成物は、少なくともエポキシ
樹脂、その硬化剤、ならびに、上記低応力化のための、
シランカップリング剤（Ａ）および［Ｆ］）の反応生成
物を含む。

上記Ｎ）式中の繰り返し数ｌおよびｍについては特に限
定はされないが、それぞれ、Ａ＝２〜２０、ｍ＝２〜２
０の範囲にあることが好ましいシランカップリング剤（
４）と（６）の反応生成物（ゲルまたはゴム状エラスト
マー）を得るには、たとえば、次のように行うことがで
きる。シランカップリング剤（ト））を水とメタノール
の混合液中に所定量投入し、室温で約１０時間反応させ
、脱水、脱メタノールを行い、やや粘性を持つ加水分解
重合物を得る。この重合物とシランカップリング剤（４
）を、使用するエポキシ樹脂および／または硬化剤とし
てのフェノール樹脂等を熱溶融させた中に所定量配合し
、高速デイスパーで加熱攪拌を行う。

反応は、８０〜１５０℃で５〜１２０分間程度分間−と
が好ましいが、これに限定されることはない。前記重合
物とシランカフプリング剤（Ａ）を、上記のように、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂などと混合して加熱攪拌を
行った場合には、シランカップリング剤（４）と田）の
反応生成物が樹脂と結合していてもよい。シランカップ
リング剤（Ａ）と（Ｂ）の合計配合量は特に限定されな
いが、エポキシ樹脂組成物全体中の１〜５重量％の範囲
が好ましい。この範囲を外れると、硬化物の低応力化と
いう効果が充分に得られなくなったり、硬化物物性や成
形性等のバランスが悪くなったりする恐れがある。

シランカフプリング剤（５）と（ト））の配合割合は、
特に限定はされないが、たとえば、次のように設定され
る。シランカップリング剤ＣＢＩは、加水分解され、基
ＯＲ’　　（上記式（ＩＩ）参照）が基ＯＨに変わり、
シラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）が生成する。

このシラノール基の量とシランカップリング剤（Ａ）の
（ＯＲ”）、、基（上記式（Ｉ）〔（Ｉ）参照）の量の
比率（たとえば、重量比）が、５ｉＯＨ／Ｓｉ（ＯＲ２
）、−９＝０．７〜５となるようにするのが好ましい（
理想的には１：１である）。この範囲を外れると成形性
が低下するおそれがある。

この発明で用いるエポキシ樹脂としては、たとえば、ビ
スフェノールＡ系エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ系エ
ポキシ樹脂、ノボランク系エポキシ樹脂、脂環式エポキ
シ樹脂等が挙げられ、特に限定はされない。これらは単
独で、あるいは複数種を併せて使用される。ただし、半
導体素子等を封止する成形材料として、この発明のエポ
キシ樹脂組成物を用いる場合には、硬化物のＴｇ、耐湿
性等の物性を鑑み、ノボラック系エポキシ樹脂を用いる
ことが好ましい。

この発明に用いるエポキシ樹脂の硬化剤としては、たと
えば、フェノールノボラック樹脂、酸無水物、アミン類
などを単独であるいは複数種を併せて使用できる。上記
エポキシ樹脂の場合と同様の理由から、硬化剤としては
フェノールノボラック樹脂等のフェノール樹脂を用いる
ことが好ましいが、これに限定されることはない。また
、硬化剤の配合割合に特に制限はなく、必要量を適宜設
定すればよい。

以上述べてきた必須成分を含むこの発明のエポキシ樹脂
組成物は、さらに必要に応じて、下記のその他の成分を
１種以上含んでいてもよい。同成分としては、たとえば
、硬化助剤または硬化促進剤（第３級アミン、イミダゾ
ール類、有機リン化合物等）、充填材または補強材（シ
リカ粉末、アルミナ粉末、炭酸カルシウム粉末、ガラス
繊維、炭素繊維等）、！＃燃化剤（三酸化アンチモン、
臭素化エポキシ樹脂、水和アルミナ等）、離型剤（ワッ
クス、ステアリン酸、ステアリン酸塩等）、着色剤（カ
ーボンブランク、金属酸化物等の顔料）などが挙げられ
るが、これらの種類および配合割合等は、特に限定され
るものではない。なお、充填材を用いる場合には、エポ
キシ樹脂組成物全体１００重量部（以下、単に「部」と
記す）に対して１０〜８０部となるように設定するのが
好ましい。１０部以上の充填材を加えることにより、線
膨張係数を小さくして熱放散性を良好に保つことができ
るが、８０部を越えると、キャビティーに完全に充愼さ
れなくなり、成形性が悪くなる恐れがある。

上記構成成分（必須成分および必要に応してはその他の
成分を含む）を、たとえば、ミキサ、ブレンダーなどで
混合し、ニーダ、ロールなどを使用して混練することに
より、成形材料としてのエポキシ樹脂組成物を得ること
ができる。混練後に、必要に応じて冷却固化し、粉砕し
て粒状等としてもよい。

〔作　　　用〕

この発明のエポキシ樹脂組成物は、改質剤として、上記
シランカップリング剤（４）と旧）の反応生成物を含ん
でいることにより、硬化物の内部応力を低減することが
でき、しかも、成形時にパリが発生したり、硬化物のＴ
ｇや曲げ強度が低下したりするのを防ぐことができる。

〔実　施　例〕 以下に、この発明の具体的な実施例および比較例を示す
が、この発明は下記実施例に限定されない。

一実施例１− シランカンプリング剤（４）として下式で表されるポリ
エーテルシランカノブリング剤を用い、シランカップリ
ング剤ＣＢ＋として下式で表されるＴ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシランを用いて、以下の各成分から
なるエポキシ樹脂組成物を調製した（数字は配合部を表
す）臭素化エポキシ樹脂　　　　・・・　１．５ここで
、上記各成分の配合は、以下の手順に沿って行った。シ
ランカフプリング剤（Ｂｌを次のようにして予備反応さ
せた。すなわち、シランカップリング剤ＣＢ＋を、ＣＢ
Ｉ／水／メタノール＝２／１／１の配合比で室温で１０
時間加水分解させ、エバポレータで脱水、脱メタノール
処理したもの（（ト））の縮重合物）を得た。次に、約
１５０℃で熱溶融した上記フェノール樹脂中に、シラン
カフブリング剤（Ｂｌの縮重合物およびシランカップリ
ング剤（Ａ）を投入して約１時間混合反応させた。その
後、冷却、微粉砕し、得られた微粉砕粉と上記その他の
成分を合わせ、これらをミキサで混合し、ニーダを使用
して混練してエポキシ樹脂組成物（成形材料）を得た。

同成形材料を常法に従って、圧力５０ｋｇ／ｄ、温度１
７０℃で３分間成形し、１７０℃で５時間アフタキュア
させて硬化させた。

一実施例２ 実施例１において、シランカップリング剤ＣＢＩとして
下式 ％式％） で表されるγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
を用い、第１表に示す配合割合にしたこと以外は実施例
１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得、硬化物を得た
。

一実施例３一 実施例１において、シランカップリング剤ＣＢ）として
下式 ％式％） で表されるＴ−アミノプロピルトリエトキシシランを用
い、第１表に示す配合割合にしたこと以外は実施例１と
同様にしてエポキシ樹脂組成物を得、硬化物を得た。

一比較例１一 実施例１において、シランカップリング剤（４）および
■を予備反応させずに配合し、第１表に示す配合割合に
したこと以外は実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成
物を得、硬化物を得た。

−比較例２− 上記のシランカップリング剤のいずれも用いず、第１表
に示す配合割合にしたこと以外は実施例１と同様にして
エポキシ樹脂組成物を得、硬化物を得た。

上記実施例および比較例の各エポキシ樹脂組成物につい
て、成形時のハリの発生、線膨張係数（αＩ）、曲げ弾
性率（Ｅ）、曲げ強度（σｆ）、Ｔｇをそれぞれ調べ、
さらにヒートサイクル試験を行った。

成形時のハリの発生は、１０〜１００ｎの金型スリット
間からのしみ出しの有（×）無（０）を観察し、〇−△
−×で評価した。線膨張係数およびＴｇは、ＴＭＡ法に
より求め、曲げ弾性率および曲げ強度は、曲げ強度試験
機を用いて測定した。ヒートサイクル試験は、ΔＴ＝２
００℃のヒートサイクル温度試験幅で行い、その結果を
、優秀（◎）、良しく○）、悪しく×）で評価した。以
上の結果を第１表に示した。

第１表にみるように、実施例のものは比較例１に比べ、
パリの発生がなく、Ｔｇおよび曲げ強度σｆが低下する
ことなく、線膨張係数α１と曲げ弾性率Ｅが比較例２よ
りも低下している。すなわち低応力化されている。また
、ヒートサイクル試験結果も、実施例のものは非常に良
好であった。

〔発明の効果〕

この発明にかかるエポキシ樹脂組成物は、以上のように
、成形時にパリが発生しにくく、しかも、硬化物のＴｇ
および曲げ強度を低下させずに、低応力化された硬化物
を得ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　硬化物の低応力化を図る改質剤として、下記一般式
   （ I ）で表されるポリエーテル変性シランカップリン
   グ剤（Ａ）、および、下記一般式（II）で表されるシラ
   ンカップリング剤（Ｂ）が重合して含まれているエポキ
   シ樹脂組成物。 Ｒ＾１（ＥＯ）ｌ（ＰＯ）ｍＳｉ（ＣＨ＿３）ｎ（ＯＲ
   ＾２）＿３＿−＿ｎ・・・（ I ）〔（ I ）式において
   、ｎ＝０、１、２、 Ｒ＾１＝炭素数２〜５のアルキル基、 Ｒ＾２＝ＣＨ＿３またはＣＨ＿２ＣＨ＿３、ＥＯ＝エチ
   レンオキシド基、 ＰＯ＝プロピレンオキシド基 である。〕 Ｒ＾３（ＣＨ＿２）＿３Ｓｉ（ＯＲ＾４）＿３・・・（
   II）（II）式において、Ｒ＾３＝エポキシ基、 アミノ基またはメルカプト基、 Ｒ＾４＝ＣＨ＿２またはＣＨ＿２ＣＨ＿３、である。