JPH0346486B2 - - Google Patents
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Description
産業上の利用分野
本発明は、特に半導体装置封止用等として好適
に用いられるエポキシ樹脂組成物に関するもので
ある。
従来の技術及び発明が解決しようとする問題点
エポキシ樹脂、硬化剤及びこれに無機充填剤を
配合したエポキシ樹脂組成物は、一般に他の熱硬
化性樹脂に比べて成形性、接着性、電気特性、機
械的特性、耐湿性等に優れているため、各種成形
材料、粉体塗料用材料、電気絶縁材料等として広
く利用され、特に最近においては半導体装置封止
用材料として多量に使用されている。
しかしながら、従来のエポキシ樹脂組成物は、
高弾性率で可撓性に乏しいため、素子への成形、
加工を行なう時やヒートサイクル試験時において
クラツクが発生し易く、また、過大なストレスが
かかつて素子が変形するなどにより素子の機能低
下や破損が生じ易いなどといつた欠陥を有するも
のであつた。
これらの問題に対し、本発明者らは先に硬化剤
エポキシ樹脂にオルガノポリシロキサンを配合し
たエポキシ樹脂組成物(特開昭56−129246号)、
更には芳香族重合体とオルガノポリシロキサンと
からなるブロツク共重合体を添加したエポキシ樹
脂組成物(特開昭58−21417号)を提案し、エポ
キシ樹脂組成物の耐クラツク性を改善した。
上述した耐クラツク性の改善にもかかわらず、
近年、益々半導体装置封止用材料等への要求特性
が厳しくなり、現在では更に耐クラツク性に優
れ、かつガラス転移点が高く、低膨張係数を有
し、しかも曲げ強度を損なうことのないなどの特
性を有する材料の開発が望まれている。また、前
記提案のエポキシ樹脂組成物に使用したシリコー
ン変性化合物は、いずれも高価であり、このため
エポキシ樹脂組成物、従つてこれを応用した各種
成形、加工物の価格に少なからぬ影響を与え、こ
れらの価格の低価格化への障害となる場合もあつ
た。
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、流動
性及び曲げ強度や曲げ弾性率等の機械的強度が優
れている上、膨張係数が低くてガラス転移温度が
高く、かつ、耐クラツク性に優れ、経済的にも有
利なエポキシ樹脂組成物を提供することを目的と
する。
問題点を解決するための手段及び作用
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検
討を重ねた結果、硬化性エポキシ樹脂と、硬化剤
と、無機充填剤とを含有するエポキシ樹脂組成物
に特定のオルガノポリシロキサンゲルを含有、複
合化するという簡単な方法が有利であることを見
出したものである。
即ち、上述したエポキシ樹脂組成物に反応性の
官能基を1分子中に2個以上有するオルガノポリ
シロキサンを配合分散すると、ガラス転移点を低
下させることなく内部応力が低下して耐クラツク
性が向上する上に、この種のオルガノポリシロキ
サンは比較的安価であつて経済的に有利なエポキ
シ樹脂組成物が得られるものであるが、この方法
は配合したオルガノポリシロキサンがエポキシ樹
脂組成物の表面や、エポキシ樹脂組成物を用いて
半導体装置の封止を行なつた場合にリードフレー
ムとの界面に移行してマーキング不良や密着不良
を引き起すなどの弊害が生じる。更に、エポキシ
樹脂組成物が未硬化状態で長期に亘つて保存され
る場合にも同様のオルガノポリシロキサンの移行
やシリコーン分散粒子の凝集を起して著しく分散
度が変化するため、硬化後本来の機能が得られに
くいといつた問題も生じる。
これに対し、メチルビニルポリシロキサンもし
くはメチルフエニルビニルポリシロキサン中のビ
ニル基とメチルハイドロジエンポリシロキサンも
しくはメチルフエニルハイドロジエンポリシロキ
サン中の水素原子とをヒドロシリレーシヨン反応
(≡Si−CH=CH2と≡Si−Hとの付加反応)さ
せ、わずかに架橋せしめて特定範囲の稠度と弾性
率、即ちJIS−K2808に準じて測定した稠度が30
〜130、弾性率が103〜105ダイン/cm2の低架橋状
態のオルガノポリシロキサンゲルをエポキシ樹脂
組成物に配合し分散すると、この種のオルガノポ
リシロキサンはエポキシ樹脂組成物中で移行せ
ず、しかも耐クラツク性の向上が図られる上、通
常のシリコーンゴム系化合物を配合した場合に観
察されるエポキシ樹脂組成物の流動性や分散状態
の劣化が起こらず、このためエポキシ樹脂組成物
を応用した各種成形、加工が比較的容易に行ない
得ることを知見し、本発明を完成するに至つたも
のである。
従つて、本発明は、硬化性エポキシ樹脂と、硬
化剤と、無機充填剤とを含有するエポキシ樹脂組
成物に対し、メチルビニルポリシロキサンもしく
はメチルフエニルビニルポリシロキサンとメチル
ハイドロジエンポリシロキサンもしくはメチルフ
エニルハイドロジエンポリシロキサンとの反応に
よつて得られる、JIS−K2808に準じて測定した
稠度が30〜130、弾性率が103〜105ダイン/cm2の
オルガノポリシロキサンゲル又は該オルガノポリ
シロキサンゲルを形成可能なメチルビニルポリシ
ロキサンもしくはメチルフエニルビニルポリシロ
キサンとメチルハイドロジエンポリシロキサンも
しくはメチルフエニルハイドロジエンジポリシロ
キサンとの混合物とを含有するエポキシ樹脂組成
物を提供するものである。
以下、本発明を更に詳しく説明する。
まず、本発明のエポキシ樹脂組成物を構成する
硬化性エポキシ樹脂は1分子中に2個以上のエポ
キシ基を有するエポキシ樹脂であつて、このエポ
キシ樹脂は後述する各種硬化剤により硬化し得る
ものであれば分子構造、分子量等に制限はなく、
従来から知られている種々のものを使用すること
ができ、具体的には例えばエピクロルヒドリンと
ビスフエノールAをはじめとする各種ノボラツク
樹脂から合成されるノボラツク型エポキシ樹脂、
ビスフエノールA型エポキシ樹脂、脂環式エポキ
シ樹脂あるいは塩素や臭素原子等のハロゲン原子
を導入した置換エポキシ樹脂などが挙げられ、中
でも置換又は非置換のノボラツク型エポキシ樹脂
及びビスフエノールA型エポキシ樹脂が好適であ
る。
なお、上記エポキシ樹脂の使用に際して、モノ
エポキシ化合物を適宜併用することは差支えな
く、このモノエポキシ化合物としてはスチレンオ
キシド、シクロヘキセンオキシド、プロピレンオ
キシド、メチルグリシジルエーテル、エチルグリ
シジルエーテル、フエニルグリシジルエーテル、
アリルグリシジルエーテル、オクチレンオキシ
ド、ドデセンオキシドなどが例示される。上記エ
ポキシ樹脂は、その使用にあたつては必ずしも1
種類のみの使用に限定されるものではなく、2種
もしくはそれ以上を混合して使用してもよい。
また、硬化剤としてはジアミノジフエニルメタ
ン、ジアミノジフエニルスルホン、メタフエニレ
ンジアミン等に代表されるアミン系硬化剤、無水
フタル酸、無水ピロメリツト酸、無水ベンゾフエ
ノンテトラカルボン酸等の酸無水物系硬化剤、あ
るいはフエノールノボラツク、クレゾールノボラ
ツク等の1分子子中に2個以上の水酸基を有する
フエノールノボラツク硬化剤等が例示される。
更に、本発明においては上記した硬化剤とエポ
キシ樹脂との反応を促進させる目的で各種硬化促
進剤、例えばイミダゾールあるいはその誘導体、
三級アミン系誘導体、ホスフイン系誘導体、シク
ロアミジン誘導体等を併用することは何ら差支え
ない。
なお、前記硬化剤の使用量は通常使用される量
であり、硬化促進剤の配合量も通常の範囲とする
ことができる。
本発明において使用される無機充填剤は、エポ
キシ樹脂と硬化剤の総量100重量部に対し100重量
部未満では得られるエポキシ樹脂組成物の膨張係
数が大きく耐クラツク性などの物性面でも満足す
る結果が得られない場合が生じ、一方1000重量部
を越えると流動性が悪くなり、無機充填剤の分散
が困難となる場合があるので、100〜1000重量部
とすることが好ましく、より好ましくは250〜750
重量部である。なお、無機充填剤の種類、単独使
用あるいは複数種の併用等に制限はなく、エポキ
シ樹脂組成物の目的、用途等に応じて適宜選択さ
れ、例えば結晶性シリカ、非結晶性シリカ等の天
然シリカ、合成高純度シリカ、合成球状シリカ、
タルク、マイカ、窒化珪素、炭化珪素、窒化アル
ミニウム、ボロンナイトライド、アルミナなどか
ら選ばれる1種又は2種以上を使用することがで
きる。
本発明のエポキシ樹脂組成物に配合されるオル
ガノポリシロキサンゲルは、上述したようにオル
ガノポリシロキサン同志をヒドロシリレーシヨン
反応により反応させ、てずかに架橋せしめて得ら
れる仮架橋状態のオルガノポリシロキサンであつ
て、そのJIS−K2808に準じて測定した稠度が30
〜130かつ弾性率が103〜105ダイン/cm2であるも
のである。オルガノポリシロキサンゲルの稠度が
30未満の場合、あるいは弾性率が103ダイン/cm2
未満の場合には、このオルガノポリシロキサンゲ
ルを配合したエポキシ樹脂組成物の流動性には好
ましい結果を与えるものの、硬化後のエポキシ樹
脂組成物のシール特性、印刷特性に不具合が生じ
易く、また機械的強度の劣化が起るなどするため
に実用的でない。他方、オルガノポリシロキサン
ゲル稠度が130を越える場合、あるいは弾性率が
105ダイン/cm2を越える場合には、いずれもこの
オルガノポリシロキサンゲルを配合したエポキシ
樹脂組成物の流動性、分散性の低下を招き、ま
た、硬化後のエポキシ樹脂組成物の応力低下に十
分な硬化を与えることができず、このため耐クラ
ツク性も改善し得ないなどの点で本発明の目的に
対し不適である。
ここで、本発明のエポキシ樹脂組成物に配合さ
れるオルガノポリシロキサンゲルは、メチルビニ
ルポリシロキサンもしくはメチルフエニルビニル
ポリシロキサンにメチルハイドロジエンポリシロ
キサンもしくはメチルフエニルハイドロジエンポ
リシロキサン及び白金系触媒を加え、反応硬化さ
せることにより得ることができる。
こうしたオルガノポリシロキサンを得るための
オルガノポリシロキサンとしては、例えば下記一
般式(1)
RaSiO(4−a)/2 ……(1)
但し、式中Rは水素原子、メチル基、ビニル基
又はフエニル基を表し、aは1.5〜2.05である。)
で示されるオルガノポリシロキサンが挙げられ
る。具体的には以下の式〜
Me3SiO1/2……
(以下、Mと略称する。)
Me2SiO ……
(以下、Dと略称する。)
HMe2SiO1/2 ……
(以下、MHと略称する。)
(CH2=CH)MeSiO ……
(以下、DVと略称する。)
φ2SiO ……
(以下、D〓と略称する。)
(CH2=CH)Me2SiO1/2 ……
(以下、MVと略称する。)
MeSiO3/2 ……
(以下、Tと略称する。)
(ここで、Meはメチル基、φはフエニル基を
示す。)で表されるオルガノシロキサンの2種以
上を結合単位として、各オルガノシロキサン結合
単位が以下の比率(モル%)で結合したオルガノ
ポリシロキサン(1)〜(5)
オルガノポリシロキサン(1)
M:DV:D=0.8:1.6:97.6
オルガノポリシロキサン(2)
M:MV:T:D=4.03:0.75:5.62:89.60
オルガノポリシロキサン(3)
M:DV;D〓:D=0.8:1.6:1.6:96.0
オルガノポリシロキサン(4)
MH:D=10:90
オルガノポリシロキサン(5)
M:DH:D=20:30:50
などの1種又は2種以上が使用し得る。
とりわけオルガノポリシロキサンとして上述し
たオルガノポリシロキサン(1)〜(3)の様なメチルビ
ニルポリシロキサンを用い、これに架橋剤として
メチルハイドロジエンオルガノポリシロキサンを
用いたものが好適であり、更にこれらメチルビニ
ルポリシロキサンとメチルハイドロジエンポリシ
ロキサンとを白金触媒存在下で反応して得られた
オルガノポリシロキサンゲルが、本発明に係るオ
ルガノポリシロキサンゲルとして好適に使用し得
るものである。
中でも、メチルビニルポリシロキサンとして両
末端トリメチルシリルメチルビニルポリシロキサ
ンもしくは両末端トリメチルシリルメチルビニル
フエニルポリシロキサンを用い、メチルハイドロ
ジエンポリシロキサンとして両末端ハイドロジエ
ンメチルポリシロキサンもしくは両末端ハイドロ
ジエンメチルフエニルポリシロキサンを用いたも
のが本発明の目的に対しより好適である。
なお、本発明に係るオルガノポリシロキサンゲ
ルを得るためのメチルビニルポリシロキサンもし
くはメチルフエニルビニルポリシロキサンとメチ
ルハイドロジエンポリシロキサンもしくはメチル
フエニルハイドロジエンポリシロキサンとの配合
量は、両者を任意の割合で配合し得、特に制限は
ないが、両者の反応性の官能基数がほぼ等しい割
合となるように調製することが好ましい。
また、本発明に係るオルガノポリシロキサンゲ
ルの配合量は、本発明の目的を効果的に発揮する
ために硬化性エポキシ樹脂と硬化剤との総量100
重量部当り1〜50重量部、特に5〜30重量部とす
ることが好ましく、上記配合量が1重量部未満の
場合には目的とする耐クラツク性の向上に寄与す
るに十分な応力低下を付与することが難しく、ま
た、50重量部を越える場合には、硬化後のエポキ
シ樹脂組成物の機械的強度が低下する傾向を示
し、いずれの場合にも本発明の目的に対して好ま
しくない。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、更に必要に
よりその目的、用途などに応じ、各種の添加剤を
配合することができる。例えば接着性向上のため
の炭素官能性シラン、ワツクス類、ステアリン酸
などの脂肪酸及びその金属塩等の離型剤、カーボ
ンブラツク等の顔料、染料、酸化防止剤、離燃化
剤、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン等の表面処理剤、その他の添加剤を配合するこ
とは差支えない。
本発明のエポキシ樹脂組成物の製造方法につい
て特に制限はないが、以下の(i)〜(iv)の製造方法が
好適に採用し得る。
(i) 硬化性エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤等
のエポキシ樹脂組成物に直接、メチルビニルポ
リシロキサンもしくはメチルフエニルビニルポ
リシロキサン、メチルハイドロジエンポリシロ
キサンもしくはメチルフエニルハイドロジエン
ポリシロキサン及びこれらの反応触媒を混練し
て、エポキシ樹脂組成物の硬化と同時にオルガ
ノポリシロキサンゲルをも反応形成するように
する方法。
(ii) 溶液中でメチルビニルポリシロキサンもしく
はメチルフエニルビニルポリシロキサン、メチ
ルハイドロジエンポリシロキサンもしくはメチ
ルフエニルハイドロジエンポリシロキサンとか
ら必要により触媒の存在下でオルガノポリシロ
キサンゲルを反応形成した後、溶剤を留去した
ものをエポキシ樹脂組成物に配合し、混練する
方法。
(iii) メチルビニルポリシロキサンもしくはメチル
フエニルビニルポリシロキサン、メチルハイド
ロジエンポリシロキサンもしくはメチルフエニ
ルハイドロジエンポリシロキサンとにシリカ等
の無機充填剤を加え、必要により触媒の存在下
において、溶液中で撹拌混合することなどして
オルガノポリシロキサンゲルを反応形成させる
共に、これを無機充填剤に吸着させ、得られた
オルガノポリシロキサンゲルを吸着した無機充
填剤を硬化性エポキシ樹脂、硬化剤等のエポキ
シ樹脂組成物に配合し混練する方法。
(iv) 上記(i)〜(iii)の併用、例えば(iii)の製造方法
に従
つた製造過程で得られたオルガノポリシロキサ
ンゲル吸着の無機充填剤を用い、更に(i)及び/
又は(ii)の方法に従つてエポキシ樹脂組成物を得
る方法。
なお、本発明のエポキシ樹脂組成物は、その製
造に際し、上述した成分の所定量を均一に撹拌、
混合し、予め70〜95℃に加熱してあるニーダー、
ロール、エクストルーダーなどで混練、冷却し、
粉砕するなどの方法で得ることができる。なお、
成分の配合順序に特に制限はない。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、成形材料、粉
体塗装用材料として好適に使用し得るほか、IC、
LSI、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等
の半導体装置の封止用、プリント回路板の製造な
どにも有効に使用できる。
なお、半導体装置の封止を行なう場合は、従来
より採用されている成形法、例えばトランスフア
成形、インジエクシヨン成形、注型法などを採用
して行なうことができる。この場合、エポキシ樹
脂組成物の成形温度は150〜180℃、ポストキユア
ーは150〜180℃で2〜16時間行うことが好まし
い。
発明の効果
以上説明したように本発明のエポキシ樹脂組成
物は、硬化性エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充
填剤と、JIS−K2808に準じて測定した稠度が30
〜130、弾性率が103〜105ダイン/cm2のオルガノ
ポリシロキサンゲル又は該オルガノポリシロキサ
ンゲルを形成可能なオルガノポリシロキサン混合
物を含有させたことにより、流動性及び曲げ強度
や曲げ弾性率等の機械的強度を損なうことなく、
膨張係数が低くてガラス転移温度が高く、しかも
耐クラツク性に優れまた半導体装置の封止に用い
た場合アルミニウム電極の変形量が小さい上、経
済的にも有利であり、このため半導体装置封止用
等として好適に用いられるエポキシ樹脂組成物が
得られるものである。
以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的
に説明するが、本発明は下記の実施例に制限され
るものではない。
なお、実施例と比較例を示すのに先立ち、実施
例及び比較例中にて採用した以下の(イ)〜(ホ)の測定
項目及びその測定方法及びオルガノポリシロキサ
ンゲルの製造例を示す。
(イ) スパイラルフロー値
EMMI規格に準じた金型を使用して、175℃、
70Kg/cm2の条件で測定した。
(ロ) 機械的強度(曲げ強度及び曲げ弾性率)
JIS−K6911に準じて175℃、70Kg/cm2、成形時
間2分の条件で10×4×100mmの抗折棒を成形し、
180℃で4時間ポストキユアーしたものについて
測定した。
(ハ) 膨張係数、ガラス転移温度
4mmφ×15mmの試験片を用いて、デイラトメー
ターにより毎分5℃の速さで昇温した時の値を測
定した。
(ニ) 耐クラツク性
9.0×4.5×0.5mmの大きさのシリコンチツプを
14PIN−ICフレーム(42アロイ)に接着し、これ
にエポキシ樹脂組成物を成形条件180℃×2分で
成形し、180℃で4時間ポストキユアーした後、−
196℃×1分〜260℃×30秒の熱サイクルを繰返し
て加え、50サイクル後の樹脂クラツク発生率を測
定した。(n=50)
(ホ) アルミニウム電極の変形量
3.4×10.2×0.3mmの大きさのシリコンチツプ上
にアルミニウム電極を蒸着した変形量測定素子を
14PIN−ICフレーム(42アロイ)にボンデイング
し、これにエポキシ樹脂組成物を成形条件180℃
×2分で成形し、180℃で4時間ポストキユアー
した後、−196℃×1分〜150℃×1分の熱サイク
ルを繰返して加え、200サイクル後のアルミニウ
ム電極の変形量を調べた。(n=3)
〔製造例 1〜7〕
オルガノポリシロキサンとして下記式(A)〜(C)
で表わされる化合物を第1表に示す割合で配合
し、これに白金濃度10ppmの白金触媒2−エチル
ヘキサノール変性塩化白金酸を加えてから150℃
で30分間加熱してオルガノポリシロキサンを製造
した。
得られたオルガノポリシロキサンゲルにつき、
JIS−K2808に準じて1/4インチミクロ稠度計で稠
度を測定し、また、粘弾性スペクトロメータで弾
性率を測定した。
測定結果を第1表に伴記する。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to an epoxy resin composition that is particularly suitable for use in encapsulating semiconductor devices. Problems to be Solved by the Prior Art and the Invention Epoxy resin compositions containing epoxy resins, curing agents, and inorganic fillers generally have better moldability, adhesiveness, and electrical properties than other thermosetting resins. Because of its excellent mechanical properties and moisture resistance, it is widely used as various molding materials, powder coating materials, electrical insulation materials, etc., and recently it has been used in large quantities as a material for encapsulating semiconductor devices. . However, conventional epoxy resin compositions
Due to its high elastic modulus and poor flexibility, molding into elements,
It had defects such as cracks easily occurring during processing and heat cycle tests, and deterioration of function and damage of the element due to excessive stress and deformation of the element. . In order to solve these problems, the present inventors have developed an epoxy resin composition (Japanese Patent Application Laid-open No. 129246/1983) in which organopolysiloxane is blended with an epoxy resin as a curing agent.
Furthermore, he proposed an epoxy resin composition (Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-21417) to which a block copolymer consisting of an aromatic polymer and an organopolysiloxane was added, thereby improving the crack resistance of the epoxy resin composition. Despite the improvement in crack resistance mentioned above,
In recent years, the requirements for materials for encapsulating semiconductor devices have become increasingly strict, and now there are materials that have superior crack resistance, a high glass transition point, a low coefficient of expansion, and do not impair bending strength. It is desired to develop a material with the following characteristics. Furthermore, the silicone-modified compounds used in the proposed epoxy resin composition are all expensive, which has a considerable impact on the price of the epoxy resin composition and, therefore, of various molded and processed products to which it is applied. In some cases, these prices became an obstacle to lowering prices. The present invention was developed in view of the above circumstances, and has excellent fluidity and mechanical strength such as bending strength and flexural modulus, as well as a low coefficient of expansion, a high glass transition temperature, and excellent crack resistance. The object of the present invention is to provide an economically advantageous epoxy resin composition. Means and Effects for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have made extensive studies and have developed an epoxy resin composition containing a curable epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler. It has been discovered that a simple method of containing and compositing a specific organopolysiloxane gel is advantageous. That is, when an organopolysiloxane having two or more reactive functional groups in one molecule is blended and dispersed in the above-mentioned epoxy resin composition, the internal stress is lowered without lowering the glass transition point and the crack resistance is improved. In addition, this type of organopolysiloxane is relatively inexpensive and provides an economically advantageous epoxy resin composition. When a semiconductor device is encapsulated using an epoxy resin composition, the epoxy resin composition migrates to the interface with the lead frame, causing problems such as poor marking and poor adhesion. Furthermore, when an epoxy resin composition is stored in an uncured state for a long period of time, similar migration of organopolysiloxane and agglomeration of silicone dispersed particles occur, resulting in a significant change in dispersion. Problems such as difficulty in obtaining functions also arise. On the other hand, a hydrosilylation reaction (≡Si-CH= (addition reaction between CH 2 and ≡Si-H) and slightly cross-linked, the consistency and elastic modulus in a specific range, that is, the consistency measured according to JIS-K2808 is 30.
~130 and a modulus of elasticity of 10 3 to 10 5 dynes/cm 2 and dispersed in an epoxy resin composition, this type of organopolysiloxane does not migrate in the epoxy resin composition. In addition, the crack resistance is improved, and the fluidity and dispersion state of the epoxy resin composition do not deteriorate, which is observed when ordinary silicone rubber compounds are blended. It was discovered that various applied molding and processing can be performed relatively easily, and the present invention was completed. Therefore, the present invention provides an epoxy resin composition containing a curable epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler. Organopolysiloxane gel or organopolysiloxane gel having a consistency of 30 to 130 and an elastic modulus of 10 3 to 10 5 dynes/cm 2 as measured according to JIS-K2808, obtained by reaction with phenylhydrodiene polysiloxane. The present invention provides an epoxy resin composition containing a mixture of methylvinylpolysiloxane or methylphenylvinylpolysiloxane and methylhydrogenpolysiloxane or methylphenylhydrodiene dipolysiloxane that can form a siloxane gel. The present invention will be explained in more detail below. First, the curable epoxy resin constituting the epoxy resin composition of the present invention is an epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule, and this epoxy resin can be cured with various curing agents described below. There are no restrictions on molecular structure, molecular weight, etc.
Various conventionally known epoxy resins can be used, specifically, for example, novolac type epoxy resins synthesized from various novolac resins including epichlorohydrin and bisphenol A;
Examples include bisphenol A type epoxy resins, alicyclic epoxy resins, and substituted epoxy resins into which halogen atoms such as chlorine and bromine atoms are introduced, among which substituted or unsubstituted novolac type epoxy resins and bisphenol A type epoxy resins are used. suitable. In addition, when using the above-mentioned epoxy resin, there is no problem in appropriately using a monoepoxy compound in combination, and examples of the monoepoxy compound include styrene oxide, cyclohexene oxide, propylene oxide, methyl glycidyl ether, ethyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether,
Examples include allyl glycidyl ether, octylene oxide, and dodecene oxide. The above epoxy resin does not necessarily require 1
It is not limited to the use of only one type, and two or more types may be used in combination. In addition, as curing agents, amine curing agents such as diaminodiphenylmethane, diaminodiphenyl sulfone, metaphenylene diamine, etc., acid anhydrides such as phthalic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic anhydride, etc. Examples include phenol novolak curing agents, or phenol novolak curing agents having two or more hydroxyl groups in one molecule, such as phenol novolak and cresol novolak. Furthermore, in the present invention, various curing accelerators such as imidazole or its derivatives,
There is no problem in using tertiary amine derivatives, phosphine derivatives, cycloamidine derivatives, etc. in combination. The amount of the curing agent used is a commonly used amount, and the amount of the curing accelerator can also be within a normal range. If the inorganic filler used in the present invention is less than 100 parts by weight per 100 parts by weight of the total amount of epoxy resin and curing agent, the expansion coefficient of the obtained epoxy resin composition is large and the result is satisfactory in terms of physical properties such as crack resistance. On the other hand, if it exceeds 1000 parts by weight, the fluidity may deteriorate and it may be difficult to disperse the inorganic filler, so it is preferably 100 to 1000 parts by weight, more preferably 250 parts by weight. ~750
Parts by weight. Note that there are no restrictions on the type of inorganic filler, whether it is used alone or in combination, and it may be selected appropriately depending on the purpose and use of the epoxy resin composition. , synthetic high-purity silica, synthetic spherical silica,
One or more selected from talc, mica, silicon nitride, silicon carbide, aluminum nitride, boron nitride, alumina, etc. can be used. The organopolysiloxane gel blended into the epoxy resin composition of the present invention is a temporarily crosslinked organopolysiloxane obtained by reacting organopolysiloxanes together through a hydrosilylation reaction and slightly crosslinking them, as described above. It is a siloxane with a consistency of 30 as measured according to JIS-K2808.
~130 and an elastic modulus of 103 to 105 dynes/ cm2 . The consistency of organopolysiloxane gel is
If the modulus is less than 30 or the modulus is 10 3 dynes/cm 2
If it is less than 10%, although favorable results are obtained for the fluidity of the epoxy resin composition containing this organopolysiloxane gel, problems tend to occur in the sealing properties and printing properties of the epoxy resin composition after curing, and the machine It is not practical because it causes deterioration of the optical strength. On the other hand, if the organopolysiloxane gel consistency exceeds 130 or the elastic modulus
If it exceeds 105 dynes/ cm2 , this will lead to a decrease in the fluidity and dispersibility of the epoxy resin composition containing this organopolysiloxane gel, and will also lead to a decrease in stress in the epoxy resin composition after curing. It is unsuitable for the purpose of the present invention because it cannot provide sufficient hardening and therefore cannot improve crack resistance. Here, the organopolysiloxane gel blended into the epoxy resin composition of the present invention includes methylvinylpolysiloxane or methylphenylvinylpolysiloxane, methylhydrodienepolysiloxane or methylphenylhydrodienepolysiloxane, and a platinum-based catalyst. In addition, it can be obtained by reaction curing. Organopolysiloxanes for obtaining such organopolysiloxanes include, for example, the following general formula (1) R a SiO (4-a)/2 ... (1) where R is a hydrogen atom, a methyl group, or a vinyl group. or represents a phenyl group, and a is 1.5 to 2.05. )
Examples include organopolysiloxanes represented by: Specifically, the following formula ~ Me 3 SiO 1/2 ... (hereinafter abbreviated as M) Me 2 SiO ... (hereinafter abbreviated as D) HM e2 SiO 1/2 ... (hereinafter abbreviated as D) (abbreviated as M H ) (CH 2 = CH) MeSiO ... (hereinafter abbreviated as D V ) φ 2 SiO ... (hereinafter abbreviated as D〓) (CH 2 = CH) Me 2 SiO 1/2 ... (hereinafter abbreviated as M V ) MeSiO 3/2 ... (hereinafter abbreviated as T) (Here, Me is a methyl group and φ is a phenyl group.) Organopolysiloxanes (1) to (5) in which two or more types of organosiloxanes are used as bonding units, and each organosiloxane bonding unit is bonded in the following ratio (mol%) Organopolysiloxane (1) M:D V :D =0.8:1.6:97.6 Organopolysiloxane (2) M:M V :T:D=4.03:0.75:5.62:89.60 Organopolysiloxane (3) M:D V ;D〓:D=0.8:1.6:1.6: 96.0 Organopolysiloxane (4) M H :D=10:90 Organopolysiloxane (5) M:D H :D=20:30:50 One or more of these may be used. In particular, it is preferable to use a methyl vinyl polysiloxane such as organopolysiloxanes (1) to (3) mentioned above as the organopolysiloxane, and use a methylhydrodiene organopolysiloxane as a crosslinking agent. An organopolysiloxane gel obtained by reacting vinyl polysiloxane and methylhydrodiene polysiloxane in the presence of a platinum catalyst can be suitably used as the organopolysiloxane gel according to the present invention. Among them, trimethylsilylmethylvinylpolysiloxane at both ends or trimethylsilylmethylvinyl phenylpolysiloxane at both ends is used as the methylvinylpolysiloxane, and hydrodiene methylpolysiloxane at both ends or hydrodienemethylphenylpolysiloxane at both ends is used as the methylhydrogen polysiloxane. It is more suitable for the purpose of the present invention. In addition, the blending amount of methylvinylpolysiloxane or methylphenylvinylpolysiloxane and methylhydrodienepolysiloxane or methylphenylhydrodienepolysiloxane to obtain the organopolysiloxane gel according to the present invention may be determined by mixing the two in an arbitrary ratio. Although there is no particular limitation, it is preferable to prepare the two so that the number of reactive functional groups in the two is approximately equal. In addition, in order to effectively achieve the purpose of the present invention, the amount of the organopolysiloxane gel according to the present invention is determined such that the total amount of the curable epoxy resin and the curing agent is 100%.
It is preferable to use 1 to 50 parts by weight, particularly 5 to 30 parts by weight, and when the above-mentioned amount is less than 1 part by weight, a stress reduction sufficient to contribute to the desired improvement in crack resistance is achieved. It is difficult to apply it, and if it exceeds 50 parts by weight, the mechanical strength of the cured epoxy resin composition tends to decrease, which is not preferable for the purpose of the present invention in either case. The epoxy resin composition of the present invention may further contain various additives depending on its purpose, use, etc., if necessary. For example, carbon-functional silanes to improve adhesion, waxes, release agents such as fatty acids such as stearic acid and their metal salts, pigments such as carbon black, dyes, antioxidants, flame retardants, γ-greens, etc. There is no problem in blending a surface treatment agent such as sidoxypropyltrimethoxysilane and other additives. Although there are no particular limitations on the method for producing the epoxy resin composition of the present invention, the following production methods (i) to (iv) can be suitably employed. (i) Methylvinylpolysiloxane, methylphenylvinylpolysiloxane, methylhydrogenpolysiloxane or methylphenylhydrodienepolysiloxane, and these A method in which an organopolysiloxane gel is reacted and formed simultaneously with curing of an epoxy resin composition by kneading a reaction catalyst. (ii) after reaction-forming an organopolysiloxane gel from methylvinylpolysiloxane or methylphenylvinylpolysiloxane, methylhydrodienepolysiloxane or methylphenylhydrodienepolysiloxane in a solution, optionally in the presence of a catalyst; A method in which the solvent is distilled off and the mixture is blended into an epoxy resin composition and kneaded. (iii) Add an inorganic filler such as silica to methyl vinyl polysiloxane, methyl phenyl vinyl polysiloxane, methyl hydrogen polysiloxane or methyl phenyl hydrogen polysiloxane, and if necessary in the presence of a catalyst, in a solution. An organopolysiloxane gel is reacted and formed by stirring and mixing, and this is adsorbed onto an inorganic filler. A method of blending and kneading into a resin composition. (iv) A combination of (i) to (iii) above, for example, using an organopolysiloxane gel-adsorbing inorganic filler obtained in the manufacturing process according to the manufacturing method (iii), and further (i) and/or
Or a method of obtaining an epoxy resin composition according to method (ii). The epoxy resin composition of the present invention is manufactured by uniformly stirring a predetermined amount of the above-mentioned components,
A kneader that has been mixed and preheated to 70-95℃,
Knead with rolls, extruders, etc., cool,
It can be obtained by methods such as crushing. In addition,
There is no particular restriction on the order of blending the components. The epoxy resin composition of the present invention can be suitably used as a molding material and a powder coating material, as well as IC,
It can also be effectively used for sealing semiconductor devices such as LSIs, transistors, thyristors, and diodes, and for manufacturing printed circuit boards. In the case of sealing the semiconductor device, conventionally used molding methods such as transfer molding, injection molding, and casting can be used. In this case, the molding temperature of the epoxy resin composition is preferably 150 to 180°C, and the post-curing is preferably performed at 150 to 180°C for 2 to 16 hours. Effects of the Invention As explained above, the epoxy resin composition of the present invention contains a curable epoxy resin, a curing agent, an inorganic filler, and a consistency of 30% as measured in accordance with JIS-K2808.
~130 and an elastic modulus of 10 3 to 10 5 dynes/cm 2 or an organopolysiloxane mixture capable of forming the organopolysiloxane gel, thereby improving fluidity, bending strength, and flexural modulus. without compromising the mechanical strength of
It has a low expansion coefficient, a high glass transition temperature, excellent crack resistance, and when used for encapsulation of semiconductor devices, the amount of deformation of the aluminum electrode is small, and it is economically advantageous. An epoxy resin composition suitably used for commercial purposes etc. is obtained. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained by showing examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples. In addition, prior to showing Examples and Comparative Examples, the following measurement items (a) to (e) adopted in Examples and Comparative Examples and their measurement methods, and manufacturing examples of organopolysiloxane gels will be shown. (a) Spiral flow value: 175℃, using a mold that complies with EMMI standards.
It was measured under the condition of 70Kg/cm 2 . (b) Mechanical strength (bending strength and flexural modulus) According to JIS-K6911, a 10 x 4 x 100 mm transverse rod was formed at 175°C, 70 kg/cm 2 , and a forming time of 2 minutes.
Measurements were made on samples post-cured at 180°C for 4 hours. (c) Expansion coefficient, glass transition temperature The values were measured using a 4 mmφ x 15 mm test piece when the temperature was raised at a rate of 5° C. per minute using a dilatometer. (d) Cracking resistance Silicon chips with a size of 9.0 x 4.5 x 0.5 mm
It was adhered to a 14PIN-IC frame (42 alloy), an epoxy resin composition was molded onto it under molding conditions of 180℃ x 2 minutes, and after post-curing at 180℃ for 4 hours, -
A heat cycle of 196°C x 1 minute to 260°C x 30 seconds was repeatedly applied, and the resin crack occurrence rate was measured after 50 cycles. (n=50) (e) Amount of deformation of aluminum electrode A deformation measuring element with an aluminum electrode deposited on a silicon chip with a size of 3.4 x 10.2 x 0.3 mm was used.
Bonded to 14PIN-IC frame (42 alloy) and molded the epoxy resin composition at 180℃.
After molding for 2 minutes and post-curing at 180°C for 4 hours, thermal cycles of -196°C x 1 minute to 150°C x 1 minute were repeated, and the amount of deformation of the aluminum electrode after 200 cycles was examined. (n=3) [Production Examples 1 to 7] The following formulas (A) to (C) as organopolysiloxanes The compounds represented by are mixed in the proportions shown in Table 1, a platinum catalyst 2-ethylhexanol-modified chloroplatinic acid with a platinum concentration of 10 ppm is added, and the mixture is heated at 150°C.
was heated for 30 minutes to produce organopolysiloxane. For the obtained organopolysiloxane gel,
Consistency was measured using a 1/4-inch micro-consistency meter in accordance with JIS-K2808, and elastic modulus was measured using a viscoelasticity spectrometer. The measurement results are included in Table 1.
【表】【table】
エポキシ当量200のエポキシ化クレゾールノボ
ラツク樹脂(表中硬化性エポキシ樹脂〔〕で示
す。〕、下記方法で得られたアリル基含有エポキシ
化ノボラツク樹脂とオルガノポリシロキサンとの
共重合体(表中共重合体〔〕で示す。)、フエノ
ール当量110のフエノールノボラツク樹脂、製造
例1〜7で得られたオルガノポリシロキサンゲル
(表中オルガノポリシロキサンゲル〔〕〜〔〕
で示す。)、トリフエニルホスフイン(表中TPP
で示す。)、1,8−ジアザビシクロウンデセン−
7(表中DBUで示す。)をそれぞれ第2表に示す
配合量で使用し、これに臭素化エポキシノボラツ
ク樹脂7部、溶融シリカ粉260部、3−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン1.5部、ワツク
スE1.5部、カーボンブラツク1.0部を加えて得ら
れた配合物を熱二本ロールで均一に溶融混合して
9種のエポキシ樹脂組成物(実施例1〜6、比較
例1〜3)を製造した。
なお、アリル基含有エポキシ化ノボラツク樹脂
とオルガノポリシロキサンとの共重合体は、リフ
ラツクスコンデンサー、温度計、撹拌機および滴
下ロートを具備した1の4つ口フラスコにアリ
ル基含有エポキシ樹脂120g、メチルイソブチル
ケトン100g、トルエン200g、白金濃度2%の2
−エチルヘキサノール変性塩化白金酸溶液0.04g
を入れてから撹拌、加熱し、、還流温度に達した
時点から、オルガノポリシロキサンとして下記式
(F)
で表わされる化合物80gを滴下時間30分間にて滴
下し、滴下終了後、更に同一温度で4時間反応さ
せた後、得られた内容物を水洗し、減圧乾燥を行
なうことにより、製造され、得られたものは150
℃での溶融粘度が760cpの白黄色不透明固体であ
つた。
上記方法により得られたエポキシ樹脂組成物に
つき、上述した(イ)〜(ホ)の諸試験を行なつた。
結果を第2表に伴記する。
Epoxidized cresol novolac resin with an epoxy equivalent of 200 (indicated by curable epoxy resin [ ] in the table), copolymer of allyl group-containing epoxidized novolac resin obtained by the following method and organopolysiloxane (indicated by copolymer in the table) ), phenol novolak resin with a phenol equivalent of 110, organopolysiloxane gels obtained in Production Examples 1 to 7 (organopolysiloxane gels [] to [] in the table)
Indicated by ), triphenylphosphine (TPP in the table)
Indicated by ), 1,8-diazabicycloundecene-
7 (indicated by DBU in the table) in the amounts shown in Table 2, and 7 parts of brominated epoxy novolac resin, 260 parts of fused silica powder, and 1.5 parts of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane. , 1.5 parts of Wax E, and 1.0 part of Carbon Black were uniformly melted and mixed using two heated rolls to obtain nine types of epoxy resin compositions (Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 3). ) was manufactured. The copolymer of allyl group-containing epoxidized novolak resin and organopolysiloxane was prepared by placing 120 g of allyl group-containing epoxy resin, methyl 100g of isobutyl ketone, 200g of toluene, 2% platinum concentration
-Ethylhexanol modified chloroplatinic acid solution 0.04g
After stirring and heating, from the time it reaches reflux temperature, the organopolysiloxane is converted to the following formula:
(F) 80g of the compound represented by is added dropwise over a period of 30 minutes, and after the addition is complete, the reaction is further carried out at the same temperature for 4 hours, and the resulting content is washed with water and dried under reduced pressure. 150
It was a white-yellow opaque solid with a melt viscosity of 760 cp at °C. The various tests (a) to (e) described above were conducted on the epoxy resin composition obtained by the above method. The results are included in Table 2.
【表】【table】
【表】
第2表の結果から、オルガノポリシロキサンゲ
ルを含まない比較例3のエポキシ樹脂組成物及び
稠度又は弾性率が本発明の範囲から外れたオルガ
ノポリシロキサンゲルを配合した比較例1,2の
エポキシ樹脂組成物はいずれも耐クラツク性に劣
りアルミニウム電極の変形が観察されるのに対
し、本発明のエポキシ樹脂組成物は採用した測定
条件下でクラツクの発生及びアルミニウム電極の
変形が観察されず、かつ流動性、曲げ強度や曲げ
弾性率に見られる機械的強度、膨張係数、ガラス
転移温度も実用の水準をクリアーとしていること
から本発明の効果が確認された。なお、比較例1
のエポキシ樹脂組成物においては、成形物表面に
シリコーンがにじみ出すことにより外観不良及び
マーキング不良が生じた。[Table] From the results in Table 2, the epoxy resin composition of Comparative Example 3, which does not contain organopolysiloxane gel, and Comparative Examples 1 and 2, which contain organopolysiloxane gels whose consistency or elastic modulus is outside the range of the present invention. In contrast, the epoxy resin compositions of the present invention had poor crack resistance and deformation of the aluminum electrode was observed, whereas the epoxy resin composition of the present invention exhibited no cracking and deformation of the aluminum electrode under the measurement conditions adopted. Moreover, the effects of the present invention were confirmed because the fluidity, mechanical strength as seen in bending strength and bending modulus, expansion coefficient, and glass transition temperature also cleared practical levels. In addition, comparative example 1
In the epoxy resin composition, silicone oozed out onto the surface of the molded product, resulting in poor appearance and poor marking.
Claims (1)
フエニルビニルポリシロキサンとメチルハイド
ロジエンポリシロキサンもしくはメチルフエニ
ルハイドロジエンポリシロキサンとの反応によ
つて得られる、JIS−K2808に準じて測定した
稠度が30〜130、弾性率が103〜105ダイン/cm2
のオルガノポリシロキサンゲル又は該オルガノ
ポリシロキサンゲルを形成可能なメチルビニル
ポリシロキサンもしくはメチルフエニルビニル
ポリシロキサンとメチルハイドロジエンポリシ
ロキサンもしくはメチルフエニルハイドロジエ
ンポリシロキサンとの混合物と を含有してなることを特徴とするエポキシ樹脂組
成物。 2 硬化性エポキシ樹脂が置換及び非置換のノボ
ラツク型エポキシ樹脂並びにビスフエノールA型
エポキシ樹脂から選ばれる1種又は2種以上であ
る特許請求の範囲第1項記載のエポキシ樹脂組成
物。 3 メチルビニルポリシロキサンもしくはメチル
フエニルビニルポリシロキサンが両末端トリメチ
ルシリルメチルビニルポリシロキサンもしくは両
末端トリメチルシリルメチルビニルフエニルポリ
シロキサンであり、メチルハイドロジエンポリシ
ロキサンもしくはメチルフエニルハイドロジエン
ポリシロキサンが両末端ハイドロジエンジメチル
ポリシロキサンもしくは両末端ハイドロジエンメ
チルフエニルポリシロキサンである特許請求の範
囲第1項記載のエポキシ樹脂組成物。 4 オルガノポリシロキサンゲルの配合量が硬化
性エポキシ樹脂と硬化剤との総量100重量部当た
り1〜50重量部である特許請求の範囲第1項乃至
第3項のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成
物。 5 無機充填剤の配合量が硬化性エポキシ樹脂と
硬化剤との総量100重量部当たり100〜1000重量部
である特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれ
か1項に記載のエポキシ樹脂組成物。[Scope of Claims] 1. (a) a curable epoxy resin, (b) a curing agent, (c) an inorganic filler, and (d) methylvinylpolysiloxane or methylphenylvinylpolysiloxane and methylhydrogen polysiloxane. Obtained by reaction with siloxane or methylphenylhydrodiene polysiloxane, with a consistency of 30 to 130 and an elastic modulus of 10 3 to 10 5 dynes/cm 2 as measured according to JIS-K2808.
or a mixture of methylvinylpolysiloxane or methylphenylvinylpolysiloxane and methylhydrogenpolysiloxane or methylphenylhydrodienepolysiloxane capable of forming the organopolysiloxane gel. An epoxy resin composition characterized by: 2. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the curable epoxy resin is one or more selected from substituted and unsubstituted novolak type epoxy resins and bisphenol A type epoxy resins. 3 Methylvinylpolysiloxane or methylphenylvinylpolysiloxane is trimethylsilylmethylvinylpolysiloxane or trimethylsilylmethylvinylphenylpolysiloxane at both ends, and methylhydrodienepolysiloxane or methylphenylhydrodienepolysiloxane is The epoxy resin composition according to claim 1, which is diene dimethyl polysiloxane or double-terminated hydrodiene methyl phenyl polysiloxane. 4. The epoxy according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of organopolysiloxane gel is 1 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of the curable epoxy resin and curing agent. Resin composition. 5. The epoxy resin according to any one of claims 1 to 4, wherein the inorganic filler is blended in an amount of 100 to 1000 parts by weight per 100 parts by weight of the curable epoxy resin and curing agent. Composition.
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1986
- 1986-02-14 JP JP2888186A patent/JPS62187721A/en active Granted
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