JPH03277654A

JPH03277654A - エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH03277654A
Application number: JP7981190A
Authority: JP
Inventors: Takao Hayashi; 隆夫林; Naokatsu Fujita; 藤田　直克
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1991-12-09

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〕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、チッ
プラ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ック発生等の問題が起こってい
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、その硬化物に可視性を付与して
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、成形時にパリが生じたり、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。

そこで、低応力化を図る改質剤として、エポキシ樹脂組
成物にポリエーテル変性シリコーン重合体を含ませるこ
とが行われてきた。

このようにすることで、確かに成形時のパリが発生しに
くくなり、かつ、Ｔｇを低下させずに低応力化された硬
化物を得るという所期の目的を達成することはできたが
、改質剤の硬化物表面へのにじみ出しにより、なつ印性
が低下するという問題が出てきた。

以上の事情に鑑み、この発明は、硬化物の低応力化を図
りながら、なおかつ、なつ印性の低下のないエポキシ樹
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（ｉ）式で表されるポリエーテル・エポキシ変性シ
リコーン重合体（以下、「改質剤ＡＪと言う）、下記（
ＩＩ）式で表される両末端ジオールシリコーン重合体（
以下、「改質剤ＢＪと言う）、および、アルコキシシラ
ンカップリング剤（以下、「改質剤Ｃ」と言う）が含ま
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改
質剤Ａ、ＢおよびＣを含む。

上記（Ｉ）式中の繰り返し数ａ、ｂ、ｃ、ｍ、ｍ２につ
いては特に限定はされないが、それぞれ、ａ＝２〜１０
００、ｂ＝２〜５００、ｃ＝２〜５００、ｍ１≦２０、
ｍ２≦２０の範囲にあることが好ましい。ただし、ｍｌ
およびｍ２のうちいずれか一方はＯであってもよい。こ
こで、上記ａ、ｂ、ｃのうち少なくとも１つが上記範囲
を下回ると、成形性、硬化物の低応刃物性などの性能を
向上させられないことがある。また、ａ、ｂ、Ｃ，ｍｌ
およびｍ！のうち少なくとも１つが上記範囲を上回ると
、成形性、硬化物の低応刃物性などの性能が低下するお
それがある。

改質剤への添加割合は、特に限定はされないが、エポキ
シ樹脂組成物全体中の０．１〜３．０重量％の範囲が好
ましい。０．１重量％未満だと、硬化物の低応力化とい
う効果が得られないことがある。

他方、３．０重量％を越えると、硬化物のＴｇや機械的
強度が低下したり、成形時にハリが発生したりするおそ
れがある。

なお、上式（Ｉ）中の基Ｒ１およびＲ２は、互いに同じ
基であってもよく、異なる基であってもよい。また、上
記（Ｉ）式中の主鎖の両末端は、たとえば、ＣＨ。

ＣＨ＊　ＡｉＯ昌３であり、基Ｘの末端は、たとえばＨである。

改質剤Ｂは、両末端が水酸基により封鎖されたシリコー
ン重合体である。上記（ＩＩ）式中の繰り返し数ｄは、
特に限定はされないが、２０〜１万程度であることが好
ましい。この範囲を外れると、成形性、硬化物の低応力
物性といった性能が低下する恐れがある。改質剤Ｂの配
合割合は、特に雨足はされないが、エポキシ樹脂組成物
全体中の０．１〜３．０重量％とするのが好ましい。０
．１重量％未満であると、低応力物性の効果が得られな
いことがあり、反対に３．０重量％を越えると、硬化物
のＴｇや機械的強度が低下したり、成形性に問題が生し
たりすることがある。この改質剤Ｂには反応触媒として
ジブチルすずジラウレートに代表される有機すず化合物
を添加することが好ましいが、これに限定されることは
ない。

上記改質剤Ｃは、有機材料と結合する置換基としてビニ
ル基、グリシドキシ基（エポキシ基）、アミノ基あるい
はメルカプト基を、無機材料と反応する加水分解性基と
してメトキシ基またはエトキシ基等を、それぞれ含むア
ルコキシシラン類である。その具体的な構造等は、特に
限定はされないが、たとえば、下記一般式（Ｉｌｆ）で
示されるものが、好ましい例として挙げられる。

〔Ｚ　　　（ＣＨｚ）　ｓＳｉ　（ＯＲ’）ｎ　（ＣＨｓ
）　ｓ　−ｎ　　　　　・・・　（ＩＩ［）（ＩＩＩ）
式中、Ｒ８はメチル基またはエチル基、ＺはＮ）ｌｚｃＬｃＨ□Ｎ１（−、ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨｌ
）ＣＯＯＨ５−、ＮＨ，−、または、　ＣＨｚ・ＣＨ−
等、ｎは２または３、をそれぞれ表す。〕なお、上式（ＩＩＩ）において、ｎが１のモノアルコキ
シシラン類では、曲げ強度向上にあまり効果が得られな
い恐れがある。

改質剤Ｃの配合割合は、（Ｉ［ｌ）式中のアルコキシ基
ＯＲ”量と（Ｉｆ）式中の水酸基０ＨｉＯ比（ＯＲ”　
１０Ｈ）が０．５〜３．０になるように調整することが
推奨される。この範囲を外れると成形性や硬化物のＴｇ
、機械的物性を低下させる傾向がみられる。

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、ノボラック系エポキシ樹脂、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。

以上性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）、難燃化剤（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填され
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じてはその他の
成分を含む）を、たとえば、ミキサ、ブレンダ−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。なお、上記改質剤Ａ、Ｂおよび
Ｃを混合した後、熱熔融した、硬化剤であるフェノール
樹脂とあらかじめ混合しておき、ついでその他の成分と
混合するようにしてもよい。このようにすれば、改質剤
と樹脂とを均一に混合できるために好ましい。

なお、この発明のエポキシ樹脂組成物には、この発明の
目的達成を妨げないならば、硬化物の低応力化のための
上記改質剤Ａ、ＢおよびＣに合わせて、低応力化のため
の他の改質剤を併用することも可能である。

〔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
（ｒ）式で表されるポリエーテル・エポキシ変性シリコ
ーン重合体、上記（ｎ）式で表される両末端ジオールシ
リコーン重合体、および１、それらの重合体を架橋させ
るアルコキシシランカップリング剤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
、なつ印性の低下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。

実施例１〜３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）。

ここで、上記各成分の配合は、以下の手順に沿って行っ
た。まず、約１２０℃で熱溶融した上記フェノール樹脂
中に改質剤Ａ（上記（Ｉ）式において、ａ＝２００．ｂ
＝５０、ｃ＝５０、ｍ１＝ｍ２＝５、Ｒ’　＝Ｒ”　＝
−（ＣＨ，Ｌ−１主鎖ので、基Ｘの末端がＨで、基Ｙがである。）、改質剤Ｂ（上記（ｎ）式において、ｄ＝４
０である。）、および、第１表に示す改質剤Ｃを同表に
示す量だけ投入して（ただし、ＡとＢは１：１の重量比
で混合し、ＢＯＯＨ量／ＣのＯＲ’量が１となるように
調整）約１０分間流合し、その後室温で２〜３日放置し
てＡ、ＢおよびＣを反応させた。以降は、冷却、微粉砕
し、得られた微粉砕粉と上記の改質剤およびフェノール
樹脂以外の成分を合わせ、これらをミキ号で混合し、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／−１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。

一比較例１上記の改質剤のいずれも用いず、充填材配合量を７０．
６部とする他は、上記と同様に処理して、エポキシ樹脂
組成物を得、硬化物を得た。

比較例２− 改質剤への代わりに、その他の改質剤として（■）式で
表されるポリエーテル変性シリコーン重合体を用いた他
は、実施例１〜３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、成形時のパリの発生、線膨張係数（α１）、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い、なつ印性も調べた。

成形時のパリの発生は、１０〜１００μの金型スリット
間からのしみ出しの有（×）無（○）を観察し、Ｏ−Δ
−×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℃のヒート号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。な
つ印性は、硬化物になつ印後、外観検査により優秀（◎
）、良しく○）、悪しく×）で評価した。

以上の結果を第１表に示した。なお、第１表には、実施
例１〜３および比較例１，２のエポキシ樹脂組成物の配
合も示した。改質剤Ｃのうち、け）はγ−メルカプトプ
ロピルメチルトリメトキシシラン、（イ）は、γ−（２
−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、
（つ）は、Ｔ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ンである。

第１表にみるように、実施例のものは比較例１に比べて
線膨張係数α１と曲げ弾性率Ｅが低下している。すなわ
ち低応力化されている。そのためにヒートサイクル試験
結果も良好であった。さらに、比較例２に比べて実施例
のものはなつ印性が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
、硬化物の低応力化を図りながら、なおかつ、なつ印性
の良好な硬化物を得ることができる。

Claims

【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（ I
）式で表されるポリエーテル・エポキシ変性シリコーン
重合体、下記（II）式で表される両末端ジオールシリコ
ーン重合体、および、アルコキシシランカップリング剤
が含まれているエポキシ樹脂組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ I ）〔（ I ）式中、Ｒ＾１およびＲ＾２は炭素数１〜４の
２価の炭化水素基、Ｘは▲数式、化学式、表等があります▼、Ｙは▲数式、化学式、表等があります▼、あるいは▲数式、化学式、表等があります▼をそれぞれ
示す。〕 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（II）