JPH03294331A - 封止用エポキシ樹脂組成物およびその製造方法 - 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］ 本発明は電気、電子部品の封止用エポキシ樹脂組成物お
よびその製造方法に関するものであり、詳しくは流動性
に優れ、その硬化時において低応力であり、その硬化物
が優れた耐湿性およびＡンダ浴耐熱性を有している封止
用エポキシ樹脂組成物およびその製造方法に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来より、ダイオード、トランジスタ、集積回路などの
電子部品を熱硬化性樹脂を用いて封止する方法が行われ
ている。　この樹脂封止は、カラス、金属、セラミック
スを用いたノ＼−メチ・ンクシール方式に比較して経済
的に有利であるために広く実用化されている。

封止用樹脂として使用される熱硬化性ｉ脂の中でもエポ
キシ樹脂が最も一般的に用いられて〜）る。

エポキシＩｎを硬化させるためには、酸無水物、芳香族
アミン、ノボラック型フェノール樹脂などの硬化剤が用
いられている。　これらの中でもノボラック型フェノー
ル樹脂を硬化剤としたエポキシ樹脂は、他の硬化剤を使
用したものに比べ、成形性、耐湿性に優れ、毒性が少な
く、かつ安価であるために、半導体側止用樹脂材料とし
て広く用いられている。　また、電気、電子部品の封止
方法としては、前記エポキシ樹脂を用いた低圧トランス
ファー成形による樹脂封止が一般に行われている。

封止用樹脂に対する要求としては、まず、（イ）流動性
が良く、充填欠陥がないこと、溶融粘度が低く、ボンデ
ィングワイヤの変形が無いこと、リードフレームに発生
する樹脂パリが少ないことなどがあげられる。

この様な要求をみたそうとしてシリコーンオイルまたは
ポリオルガノシロキサンとポリアルキレンオキサイドの
共重合体を成形用樹脂に添加する技術が特開昭６１−１
０１５２０号公報に開示されている。

しかしながら、シリコーンオイルや共重合体のような液
状物をエポキシ樹脂やノボラック型フェノール樹脂に均
一に分散させるには手間がかかったり、さらに、前記液
状物が成形物の表面にブリードして金型を汚染したり、
成形物への印刷性が低下したりする問題があった。

次に、近年、半導体集積回路の分野において、素子の高
集積化、ペレットの大型化が進み、これまでのノボラッ
ク型フェノール樹脂を硬化剤としたエポキシ樹脂では、
（ロ）成形加工時に収縮して半導体素子に応力がかかり
過ぎ、信頼性が低下するという問題が発生するようにな
った。　こうした樹脂を使用した封止成形品の熱サイク
ル試験を行うと、ボンディングワイヤのオープン、樹脂
クラックやペレットクラックなどが発生し、電子部品と
しての機能が果たせなくなるという問題点があった。

さらに、現在では半導体装置の組立ての自動化に伴う問
題点も発生してきている。　例えば、フラットパッケー
ジ型半導体装置を回路基板に取り付ける場合、従来はリ
ードピンごとにハンダ付けを行っていたが、最近では、
半導体装置全体を２５０℃以上に加熱したハンダ浴に浸
漬してハンダ付けを行う方法が採用されている。　しか
し、従来のエポキシ樹脂を用いたものでは、（ハ）ハン
ダ浴浸漬を行うと、樹脂と半導体ペレットおよびフレー
ムとの間に剥離か生じ、著しい耐湿性の低下を招くとい
う問題点があった。

［発明が解決しようとする課題］ エポキシ樹脂の低応力化、ハンダ浴耐熱性向上の方法と
して、特開昭６２−２４０３１５号公報には、加水分解
性アルコキシ基を有するシリコーンゴムエラストマーを
添加する方法が開示され、特開昭６３−３０８号公報に
は、加硫ゴム微粒子分散体を使用する方法が開示されて
いる。　しかしながら、これらの方法では低応力化、ハ
ンダ浴耐熱性向上については一応の効果がみられるもの
の、当該エラストマーやゴム微粒子の樹脂に対する分散
性が悪く、成形性が低いという問題が残されていた。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記の問題点を解決し、流動性に優れ、
その硬化時において低応力であり、その硬化物が優れた
耐湿性およびハンダ浴耐熱性を有している封止用エポキ
シ樹脂組成物を見いだすべく種々の検討を行った結果、
硬化性ポリオルガノシロキサン組成物を表面に担持させ
た微粉末を使用することによりこの目的を達成させるこ
とができることを見いだし、本発明をなすに至った。

すなわち、本発明の組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（
Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂および（Ｃ）硬化性ポ
リオルガノシロキサン組成物担持微粉末からなることを
特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物である。

また本発明の製造方法は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）
ノボラック型フェノール樹脂および（Ｃ）硬化性ポリオ
ルガノシロキサン組成物担持微粉末からなる成分を混練
して封止用エポキシ樹脂組成物を製造するにあたり、硬
化のおそれのない成分を加熱溶融したものに、（Ｃ）硬
化性ポリオルガノシロキサン組成物担持微粉末を均一に
分散させるとともに加熱溶融の熱により硬化性ポリオル
ガノシロキサン組成物を硬化させる工程と、上記の分散
硬化工程を経た成分と分散硬化工程に含まれない成分と
を均一に混練する工程を含むことを特徴とする封止用エ
ポキシ樹脂組成物の製造方法である。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明で用いられる（Ａ）成分のエポキシ樹脂は、本組
成物のベースポリマーとなるものである。

このエポキシ樹脂は、その１分子中にエポキシ基を少な
くとも２個有する化合物であれば、分子構造、分子量な
どはとくに制限されるものではなく、一般に使用されて
いるものを用いることができる。

かかるエポキシ樹脂としては、ビスフェノール型の芳香
族系、シクロヘキサン誘導体などの脂肪族系、また、次
の一般式で示されるエポキシノボラック系などのものを
例示することができる。

（式中、Ｒ１は水素原子、ハロゲン原子またはアルキル
基を表し、Ｒ２は水素原子またはアルキル基を表し、ｎ
は１以上の整数を表す） ここでアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロ
ピル基などを例示することができる。

エポキシ樹脂として　１種類のものを使用しても良いし
、また２種類以上のものを併用することもできる。

本発明で用いられる（Ｂ）成分のノボラック型フェノー
ル樹脂は、（Ａ）のエポキシ樹脂の架橋剤となるもので
ある。　ノボラック型フェノール樹脂としては、フェノ
ール類をホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒド
と反応させて得られる本来のノボラック型フェノール樹
脂のほか、これらを変性させたもの、例えば、エポキシ
化もしくはブチル化ノボラック型フェノール樹脂を例示
することができる。　ノボラック型フェノール樹脂とし
て　１種類のものを使用しても良いし、また２種類以上
のものを併用することもできる。

（Ｂ）成分は（Ａ）成分のエポキシ当量に相当する量の
水酸基量になるように配合すれば良く、一般にはエポキ
シ１当量に対し水酸基量が０．５〜２．０になるように
配合する。

本発明で用いられる（Ｃ）成分の硬化性ポリオルガソシ
ロキサン組成物担持微粉末は、本発明の根幹をなす最も
重要な成分である。　本微粉末は、硬化性ポリオルガノ
シロキサン組成物を、未硬化の状態で適当な粉体と混合
し、そのポリオルガノシロキサン組成物を当該粉体表面
に担持させることによって生成させたものである。

この微粉末を作るのに用いられる、硬化性ポリオルカッ
シロキサン組成物はいわゆるシリコーンゴムなとであり
、これまでに知られている様々な硬化機構を取るものを
用いることかできる。　例えば、アルゲニル基含有ポリ
オルカッシロキサンと、ケイ素原子に結合した水素原子
を含有するポリオルカッシロキサンと、ヒドロシリル化
反応触媒とから本質的になる付加型反応により硬化する
もの、シラノール含有ポリオルガノシロキサンと、加水
分解性基を有する有機ゲイ素化合物と、縮合触媒とから
本質的になる縮合型反応により硬化するもの、アルゲニ
ル基含有ポリオルガノシロキサンと過酸化物とから本質
的になるラジカル型反応により硬化するものなどがあげ
られる。　それらを構成するベースポリマーとしても、
重合度が低いものから高いものまで、すなわち、液状で
流動性を示すものから半塑性を示すものまで用いること
ができる。　また硬化後の性状も、レシン状のものから
ゴム状のもの、さらには、いわゆるゲル状となるものま
で用いることができる。

上記した硬化性ポリオルガノシロキサン組成物の種類に
より、これを表面に担持させて微粉末を製造するときの
工程条件や、その微粉末を本発明において使用するとき
の使用条件が左右される。

これらの条件の自由度が一番大きいという点からは、付
加型反応により硬化するものを用いることが好ましい。

硬化性ポリオルガノシロキサン組成物を担持する粉体は
とくに限定されるものではないが、シリカ、炭酸カルシ
ウム、ケイソウ土、カオリン、タルクなどの無機質の粉
体、ナイロン粉、テフロン粉、ポリオルガノシルセスキ
オキサン粉などの有機質の粉体が例示される。　なかで
も不純物が少なく、シリコーンと類似の化学構造である
シリカや球形ポリオルガノシルセスキオキサン粉がより
好ましい、　粉体の粒径としては、−室以上の吸油量が
必要であることから１．０μｍ以下であることが望まし
い。

この微粉末は、前述の硬化性ポリオルガノシロキサン組
成物を、未硬化の状態で適当な未担持粉体と混合し、そ
のポリオルガノシロキサン組成物を当該粉体表面に担持
させることによって生成させることができる６　この硬
化性ポリオルガノシロキサン組成物と未担持粉体の混合
比率は粉体の性状によるのでとくに定まったものではな
いが、微粉末が加熱された後に形成される架橋ポリオル
ガノシロキサンの特性等をも考えあわせて、未担持粉体
に対して同一重量以上のポリオルガノシロキサン組成物
を混合するのが好ましい、　ただし、未担持粉体の吸油
量以上にポリオルガノシロキサン組成物を混合すると、
多くは担持された状態と異なる連続相が形成され、粉体
は形成されなくなる。　この混合工程は、両者の材料を
適当な混合機で混ぜ合わせることにより達成される。　
硬化性ポリオルガノシロキサン組成物が低粘度である場
合は双腕型混練機やアトライターのような装置を用いる
ことができるが、非常に高粘度である場合はニーダ−や
ヘンシェルミキサーなどの装置を用いると効果的である
。

本発明において、（Ｃ）成分の微粉末は充填剤としても
機能するものであるが、さらに無機質充填剤を硬化物の
機械的強度を付与する目的で配合することができ、また
その方が望ましい。　かかる無機質充填剤としては、シ
リカ粉末、アルミナ、タルク、炭酸カルシウム、酸化チ
タン、クレーマイカ、カラス繊維、炭素繊維などを例示
することができる。　これらの中でも、シリカまたはア
ルミナ粉末が好ましい。　この無機質充填剤は１種類の
使用でも良いし、２種類以上を併用しても良い。

（Ｃ）成分、または無機質充填剤を加えた（Ｃ）成分の
配合割合はとくに限定されるものではないが、樹脂組成
物に対して２５〜９０重量％であることが好ましい。　
配合量が少なすぎると樹脂組成物が粉体状になりにくい
とともに耐湿性、とくに半田浸漬後の耐湿性に劣り、ま
た多すぎると未担持部分が残るために所望の特性が得ら
れないとともに成形流動性が低下する。

本発明の組成物には、必要に応じて、さらに天然ワック
ス類、合成ワックス類、高級脂肪酸金属塩、酸アミド、
エステル類、パラフィン頚なとの離型剤、塩素化パラフ
ィン、ブロモトルエン、ヘキサブロモベンセン、三酸化
アンチモンなどの難燃化剤、カーボンブラック、ベンガ
ラなどの着色剤、シランカップリング剤などを配合する
ことができる。

また（Ａ）と（Ｂ）を硬化させるための硬化触媒として
、第３級アミン類、イミダゾール項、有機ホスフィン化
合物、金属キレート類などを配合することができる。　
なかでも第３級アミン類や有機ホスフィン化合物が好ま
しい。

本発明の組成物の製造方法は、以下の方法による。　す
なわち、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分および必
要に応じて無機質充填剤、その他を配合して混線均一化
するとともに加熱状態下で（Ｃ）成分のポリオルガノシ
ロキサンを硬化せしめた後、冷却固化させる。　この際
（Ｃ）成分の配合は、（Ａ）成分または（Ｂ）成分の一
方を加熱溶解して、（Ｃ）成分を加えてそのポリオルガ
ノシロキサンを硬化せしめるとともに均一な混合体とし
、冷却して粉体化した後、（Ａ）成分または（Ｂ）成分
のもう一方を混合し、ミキサー、ロール等で混練、溶融
させる方法が一般にとられる。

［発明の効果］ 本発明の封止用エポキシ樹脂組成物は、流動性に優れ、
その硬化時において低応力であり、その硬化物は優れた
耐湿性およびハンダ浴耐熱性を有している。　したがっ
て、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物を用いて低圧ト
ランスファー成形などの方法て成形を行った場合、成形
物には未充填欠陥はなく、ボンディングワイヤの変形は
小さく、さらにはボンディングワイヤのオープン、樹脂
クラックおよびベレットクラックの発生が生じない。

また２５０℃のハンダ浴浸漬後においても耐湿性および
機械強度などの特性が低下することがない。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を示すが、本発明は下記実施例に
よって制限を受けるものではない、　以下に記す「粘度
」は２５℃における値であり、［部。

は重量部を意味する。

参考例　１ 粘度７００ｃＰの片末端ビニル基封鎖ポリジメチルシロ
キサン１００部、粘度３０ｃＰで活性水素含有量０．８
６％のメチルハイドロジエンポリシロキサン０．８部、
塩化白金酸オクタツール錯体（白金含有量４％）　　０
．０１部、トリアリルイソシアヌレート０．２　ｆｌｉ
を均一になるまで混合し、ポリオルガノシロキサン組成
物−１を得た。　ポリオルガノシロキサン組成物−１１
５０部に平均粒径０．０１μｍのポリメチルシルセスキ
オキサン粉末１００部を加え、冷却下に双腕型混練機で
混合することにより、ポリオルガノシロキサン組成物担
持微粉末−１を得た。　この微粉末の平均粒径は４μｍ
であった。

なお、このポリオルガノシロキサン組成物−１はそれ自
体を硬化させると、針入度８０のゲル状物を与えた。

参考例　２ 粘度８００ｃＰの両末端ビニル基封鎖ポリジメチルシロ
キサン１００部、粘度３０ｃ　Ｐで活性水素含有量０．
８６％のメチルハイドロジエンポリシロキサン３部、塩
化白金酸オクタツール錯体（白金含有量４％）　　０．
０３部、３−メチル−１−ブチン−３−オール０．０３
部を均一になるまで混合し、ポリオルガノシロキサン組
成物−２を得た。　ポリオルガノシロキサン組成物−２
１５０部に平均粒径０．０１５μｍの湿式シリカ粉１０
０部を加え、冷却下に双腕型混練機で混合することによ
り、ポリオルカッシロキサン組成物担持微粉末−２を得
た。　この微粉末の平均粒径は４μｍであった。

実施例　１ ノボラック型フェノール樹脂１００部を　１５０℃に加
熱し溶融させた。　攪拌しながらこのものにポリオルガ
ノシロキサン組成物担持粉体−１５１部を添加した。　
ポリオルガノシロキサン組成物担持粉体−１はすみやか
に均一混合することができた。　そのまま１時間撹拌し
た後、冷却し粉砕することにより、架橋ポリオルガノシ
ロキサン分散フェノール樹脂−１を得た。

クレゾールノボラック型エポキシ樹脂１５０部、臭素化
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２０部、架橋ポリオル
ガノシロキサン分散フェノール樹脂−１８８部、ジアザ
ビシクロウンデセン２部、カルナバワックス３部、カー
ボンブラック３部、溶融シリカ粉７１０部、二酸化アン
チモン２０部をヘンシェルミキサーを使用し、３０００
ｒｐＩｍで３分間均一になるように撹拌混合した。　次
いで、この混合物を　１００　’Ｃに設定した熱ロール
で３分間溶融混練し、冷却した後粉砕して封止用エポキ
シ樹脂組成物１を得た。　これをトランスファー成形（
１７５℃。

３分）し、１７５℃で４時間エージングしたのち、その
物性を測定した。　結果を第１表に示す。

比較例　１ ポリオルガノシロキサン組成物担持粉体−１５１部の代
わりに、ポリオルガノシロキサン組成物１３０部を用い
て（ポリオルガノシロキサン組成物量としては実施例１
と等しい）実施例１と同様な操作を行い、封止用エポキ
シ樹脂組成物−Ｃを得た。　実施例１と同様に成形した
後、その物性を測定した。　結果を第１表に示す。

実施例　２ ポリオルガノシロキサン組成物担持粉体−１５１部の代
わりに、ポリオルガノシロキサン組成物担持粉体−２５
１部を用いて実施例１と同様な操作を行い、封止用エポ
キシ樹脂組成物−２を得た。

実施Ｍｌと同様に成形した後、その物性を測定した。　
結果を第１表に示す。

第１表 （単位） Ｕ：前記組成物を用い、２本のアルミニウム配線を有す
る電気部品を１７０℃で３分間トランスファー成形し、
その後１８０℃で８時間エージングさせた。　こうして
得な電気部品１００個について、１２０℃の高圧水蒸気
中で耐湿試験を行い、アルミニウム腐食による５０％の
断線（不良発生）の起こる時間を測定し、耐湿性を評価
した。

熱衝撃　サイクル試験：耐湿試験の方法に準じて３０ｘ
　２５ｘ　５ｎｎの成形品を成形した。　次に、前記成
形品の底面に２５　ｘ　２５　ｘ　：３ｅｍの銅板を埋
め込み、−４０℃と　２００℃の恒温槽へ交互に各３０
分ずつ入れ（１サイクル）、これを１５サイクル繰り返
し、樹脂クラックが生じた成形品の割合を［クラックの
発生した成形品１！ｌ／全成形品数コから求めて耐熱衝
撃性を評価しな。

１匹展藍ヱユｘ皇：前記組成物を用い、２本のアルミニ
ウム配線を有する電気部品を通常の４２７０イフレーム
に接着し、１７０℃で３分間トランスファー成形して５
ｘ　１０ｘ　　１．５ｎｍのフラットパッケージ型成形
品を得た。　この成形品はその後１８０℃で８時間エー
ジングさせた。　この成形品を予め４０℃、９０％ＲＨ
，１００時間の吸湿処理を總したのち、２５０℃のハン
ダ浴に１０秒間浸漬した。　その後、１２７℃、２，５
気圧の飽和水蒸気中で１０００時間のプレッシャークツ
カーテストを行った。　その結果、アルミニウムが腐食
して断線したものを不良品として［不良品数／試験体数
］からハンダ浴耐熱性を評価した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）ノボラック型フェノー
   ル樹脂および（Ｃ）硬化性ポリオルガノシロキサン組成
   物担持微粉末からなることを特徴とする封止用エポキシ
   樹脂組成物。 ２　（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）ノボラック型フェノー
   ル樹脂および（Ｃ）硬化性ポリオルガノシロキサン組成
   物担持微粉末からなる成分を混練して封止用エポキシ樹
   脂組成物を製造するにあたり、硬化のおそれのない成分
   を加熱溶融したものに、（Ｃ）硬化性ポリオルガノシロ
   キサン組成物担持微粉末を均一に分散させるとともに加
   熱溶融の熱により硬化性ポリオルガノシロキサン組成物
   を硬化させる工程と、上記の分散硬化工程を経た成分と
   分散硬化工程に含まれない成分とを均一に混練する工程
   を含むことを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物の製
   造方法。