JPH04183710A

JPH04183710A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH04183710A
Application number: JP30888090A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Oda; 茂小田
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1990-11-16
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 1992-06-30
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: JP2947921B2

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、半導体封止材料として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１多官能エポキシ化合物、フェノールノボラック系硬化剤
、硬化促進剤、無機質充填剤を主成分としたエポキシ樹
脂組成物は、優れた性能を有することが認められており
、近年伸長の著しい半導体の封止材料として広く用いら
れている。

しかしながら、半導体の高集積化・大型化および半導体
の基板への実装方法の変化にともない低応力性、耐半田
クラック性等の性能が強く求められているが、従来の樹
脂組成物では対応が困難となり、半導体やそれらを用い
た装置に半田クラック、熱衝撃にともなうクラックの発
生等という欠陥を生じる原因の一つとなっている。

今までこの問題を解決する方法としてアルケニル基含有
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
ック共重合体を硬化性エポキシ樹脂中に添加することが
提案さねていた（特開昭５８−２１４１７号公報）が、
このブロック共重合体においてはエポキシ硬化物中にポ
リシロキサンがミクロ分散するという海島構造における
ドメインサイズの制御が困難なため、ヒートサイクルテ
ストにおける耐熱衝撃性、耐半田クラック性が不十分て
あり、また、パリの増加、捺印性の不良等に代表される
成形性の改良が強く望まれていた。

これらの問題を解決するために、オルガノポリシロキサ
ンと、芳香族炭化水素とオルガノポリシロキサンとの共
重合体の組合せ（特開昭６１−２７１３１９号公報）が
提案されているが、このものでは硬化後のオルガノポリ
シロキサンのしみだしによる成形性の不良、高温保管時
の不良等が生しる。

また、短鎖長オルガノポリシロキサンと長鎖長オルガノ
ポリシロキサンとの組合せとアルケニル基含有エポキシ
樹脂との共重合体（特開昭６３−２３８１２３号公報）
を配合することが提案さとているが、このものても、短
鎖長オルガノポリシロキサンにもとづく低分子量成分の
しみだしによる成形性の不良が生しることがわかった。

［発明が解決しようとする課題］本発明は上記の欠点を解決し、耐熱衝撃性、耐半田クラ
ック性に優れ、機械特性を低下させることなく、しかも
成形性、高温保管性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂
組成物を提供することにある。

［課題を解決するための手段１本発明は、（１）（Ａ）下記式（Ｉ）で示されるＳｉ−Ｈ基含有オ
ルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹脂（但し、式中Ｒは多官能エポキシ樹脂、Ｒ２は炭素数１
〜３のアルキル基あるいはフェニル基で、■、ｍおよび
ｎは（１＋ｍ＋ｎ）が１５から２００でありｍがＯ〜２
０、ｎが２〜５０を満たすものである）のＳｉ−Ｈ基の
少なくとも一つに下記式（■）で示されるビニル基含有
オルガノポリシロキサン（但し、式中Ｒ３は、炭素数１〜３のアルキル基あるい
はフェニル基で、ｐ、ｑは（ｐ＋ｑ）がＯ〜５０であり
ｑが０〜５を満たすものである）を付加反応せしめたオ
ルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹脂（Ｂ）多官能エポキシ化合物（Ｃ）フェノールノボラック系硬化剤（Ｄ）硬化促進剤（Ｅ）無機質充填剤とからなることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂
組成物である。

本発明を構成する式（Ｉ）で示されるＳｉ−Ｈ基含有オ
ルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹脂において
、Ｒ１の多官能エポキシ樹脂とじては、例えば、クレゾ
ールノボラック系エポキシ樹脂、フェノールノボラック
系エポキシ樹脂、脂環族系エポキシ樹脂、ビスフェノー
ルＡノボラック系エポキシ樹脂、臭化ビスフェノールＡ
ノボラック系エポキシ樹脂、等種々のタイプの多官能エ
ポキシ樹脂があげられるが、必ずしも一種類の構造のみ
に限定されるものではな（、二種もしくはそれ以上の混
合物として構成してもよい。これらの多官能エポキシ樹
脂の中でもエポキシ当量１５０〜２５０、軟化点６０〜
１３０℃でＮａ”、ＣＩ−等のイオン性不純物をできる
だけ取り除いたものが好ましい。Ｒンはメチル基、エチ
ル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、フェニル
基等があげられ、一種の構造に限定されるものではない
が低応力化のためにはメチル基が好ましい。１、ｍ、ｎ
は、　（１＋ｍ＋ｎ）が１５〜２００、好ましくは３０
〜１００であり、ｍが０〜２０、好ましくは０〜１０、
ｎが２〜５０、好ましくは４〜３０であることが必要で
ある。これらの範囲をこえる場合には、エポキシ硬化物
中にポリシロキサンがミクロ分散するという海鳥構造の
微細化にともなうガラス転移点の低下やパリの増大、あ
るいは形成されたドメインとマトリックスとの界面の結
合の弱化に伴う相分離による曲げ強度の低下、バーコー
ル硬度の低下や、捺印性の低下、合成上の問題等の諸問
題が生じ、本発明の目的を達成することが出来ない。さ
らにこのＳｉ−Ｈ基を有するオルガノポリシロキサン変
性多官能エポキシ樹脂に付加せしめる式（ｎ）で示され
るビニル基含有オルガノポリシロキサンにおいて、Ｒは
メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピ
ル基、フェニル基等があげられ、一種の構造に限定され
るものではないが低応力化のためにはメチル基が好まし
い。ｐおよびｑは（ｐ＋ｑ）がＯ〜５０、好ましくは０
〜ｌＯであり、ｐが０〜５であることが必要である。こ
れらの範囲を越える場合は、成形時のシリコーン成分の
しみだしゃ高温保管時の不良の原因となる。このビニル
基含有オルガノポリシロキサンは、公知の白金系触媒に
よるハイドロシリル化反応により上記のＳｉ−Ｈ基含有
オルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹脂に導入
することが出来る。

次に本発明を構成する多官能エポキシ樹脂（Ｂ）として
は、例えば、クレゾールノボラック系エポキシ樹脂、含
有フェノール、ノボラック系エポキシ樹脂、指環族系エ
ポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック系エポキシ樹
脂、臭化ビスフェノールＡノボラック系エポキシ樹脂、
等種々のタイプの多官能エポキシ樹脂があげられるが、
その使用にあたっては、必ずしも一種類のみの使用に限
定されるものではなく、二種もしくはそれ以上を混合し
て使用してもよい。これらの多官能エポキシ樹脂の中で
もエポキシ当量１５０〜２５０、軟化点６０〜１３０℃
でＮａ−１Ｃ１−等のイオン性不純物をできるだけ取り
除いたものが好ましい。　　次に本発明を構成するフェ
ノールノボラック系硬化剤（Ｃ）としては、例えば、フ
ェノールノボラック、クレゾールノボラック、キシレノ
ールノボラック、ビスフェノールＡノボラック、レゾル
シンノボラック樹脂等があげられるが、その使用にあた
っでは、必ずしも一種類のみの使用に限定されるもので
はなく、二種もしくはそれ以上を混合して使用してもよ
い。これらのフェノールノボラック系硬化剤の中でもＯ
Ｈ当量８０〜１５０、軟化点６０〜１２０℃でＮａ−１
ＣＩ−等のイオン性不純物をできるだけ取り除いたもの
が好ましい。

さらに上記の多官能エポキシ樹脂とフェノールノボラッ
ク系樹脂との反応を促進する目的で硬化促進剤（Ｄ）と
して、イミダゾールあるいはその誘導体、三級アミン系
誘導体、ホスフィン系誘導体、シクロアミジン系誘導体
等が使用される。

無機質充填剤（Ｅ）としては、結晶シリカ、溶融シリカ
、アルミナ、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、ガラス
繊維等が挙げられ、これらは単独または２種以上混合し
て使用される。

さらに、上記の組成物の組成比率としては、オルガノポ
リシロキサン変性多官能エポキシ樹脂（Ａ）中に含まれ
るオルガノポリシロキサン成分が５〜５０重量％、好ま
しくは１０〜３５重量％であって、かつ全組成物中０．
３〜５．５重量％含有されることが必要であり、　１．
０〜３．５重量％含有されることが好ましい。オルガノ
ポリシロキサン変性エポキシ樹脂（Ａ）、多官能エポキ
シ化合物（Ｂ）の総エポキシ基のモル数とフェノールノ
ボラック系硬化剤（Ｃ）のフェノール性水酸基ののモル
数の比が０．６〜１．４であることが必須であり、０．
９〜１０であることが好ましい。硬化促進剤（Ｄ）の組
成物中の含有量は、０．０８〜０．３５重量％、好まし
くは０．　１〜領　３重量％である。そして、無機質充
填剤（Ｅ）の組成物中の含有量は、６５〜９０重量％、
好ましくは７２〜８５重量％である。

本発明の組成物には、この他必要に応じて各種の添加剤
、例えば天然ワックス類、合成ワックス類等の離型剤、
ヘキサブロモベンゼン、デカブロムビフェニルエーテル
、三酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブラック、ベ
ンガラ等の着色剤、シランカップリング剤その他の合成
ゴム、シリコーン化合物、熱可塑性樹脂等を適宜配合す
ることは差し支＾ない、上記の配合物をミキサー等によ
り十分に混合した後、さらにニーダ−やロール等で加熱
溶融混合し、次いて冷却固化後粉砕処理をして本発明の
半導体材土用エポキシ樹脂組成物を得る。

〔作用］本発明においては、Ｓｉ−Ｈ基含有オルガノポリシロキ
サン変性エポキシ樹脂にビニル基含有オルガノポリシロ
キサンを付加せしめることにより直鎖状シロキサン構造
中に導入された分岐点が分散性を改良し、さらに硬化過
程において凝集したシリコーンドメイン中で上記の導入
されたシロキサン構造中の分岐点てドメイン内部に半架
橋構造をもたせることによりシリコーン成分の成形物表
面へのしみだしゃ、高温保管時の不良を防ぐ等といった
効果が発現される。

［実施例］（参考例　（１））まず本発明を構成するオルガノポリシロキサン変性多官
能エポキシ樹脂の製造例を示す。

１リツトルの四つロフラスコに下記式（Ａ）て示される
オルガノシロキサン成分含有率が１６゜７重量％のＳｉ
−Ｈ基を含有するオルガノポリシロキサン変性エポキシ
樹脂（Ｓｉ−Ｅｐと略す）１２０ｇとトルエン４４０ｇ
を入れ、リフラックスコンデンサーと滴下ロートを取り
付け１時間の共沸脱水を行った後、系内の温度を９０℃
にする。それから塩化白金酸の１％イソプロパツール溶
液０゜５ｇを加え、第１表に示される量の下記式（ａ）
で示されるビニル基含有オルガノポリシロキサン（ＤＶ
Ｓと略す）を滴下し３時間反応させる。次いで溶剤を減
圧下にて留去することによりオルガノポリシロキサン変
性多官能エポキシ樹脂を得た。

（参考例　（２）〜（６））Ｓｉ−Ｅｐを下記式（Ｂ）〜（Ｄ）にかえ、ビニル基含
有オルガノポリシロキサンを第１表に示される量の下記
式（ｂ）〜（ｃ）に変更し、参考例（１）と同様の操作
により、それぞれオルガノポリシロキサン変性多官能エ
ポキシ樹脂を得た。

（注）式中Ｒはオルソクレゾールノボラック系エポキシ
樹脂（エポキシ当量２００、軟化点６２°Ｃ）である。

ＣＨ３［’：Ｈ３ＣＨｚ＝ＣＨ−ＳｉＯ−Ｓｉ−０！＝Ｃ）ｌｚ　　　　
　　　　　　　　　　　（ａ）ＣＨ３［ＴＨ３ＣＨ３・〔：旧ｌＣＨ３］　　１１　１　　１ＣＨｚ＝ＣＨ−Ｓ　ｉＯ−＼ｉ０−’□Ｓ　ｉ−［ＴＨ
＝（ＴＨ２（ｂ）九３　’、　ＣＨ−＋　ｌ　ＯＣｆｔ
３（：Ｈ′３．　ｒＪＨ・□　　〔：旧　　、　　ＣＨ
３ＣＨ３’、ＣＨ３’、４　　□　ｃｏ＝口Ｈ２；　　
　　ＣＨ３ＣＨ３：’　ＣＨ３１”　ＣＨ３’ｌＣＨ３
第１表実施例　［１〜４１参考例（１）〜（４）に基づき合成されたオルガノポリ
シロキサン変性多官能エポキシ樹脂７０重量部と多官能
エポキシ化合物としてクレゾールノボラックエポキシ樹
脂（エポキシ当量２００、軟化点６２℃）３０重量部、
フェノールノボラック系硬化剤としてフェノールノボラ
ック樹脂（ＯＨ当量１０５、軟化点１００℃）４０重量
部、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン４重量部
、無機質充填剤として溶融シリカ５３０重量部、難燃化
剤として臭素化フェノールノボラックエポキシ樹脂（臭
素含有率３０重量％、エポキシ当量２８０、軟化点７１
’Ｃ）１０重量部、三酸化アンチモン２０重量部、そし
てシランカップリング剤３重量部、カルナバワックス５
重量部、カーボンブラック５重量部を常温で十分混合し
、さらに９５〜ｌＯＯ℃で混練し、冷却後粉砕してタブ
レット化して本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
４種を製造した。

比較例　〔１〜２１参考例（５）、　（６）に基づき合成されたオルガノポ
リシロキサン変性エポキシ樹脂を用いて実施例と同様の
配合により二種のエポキシ樹脂組成物を製造した。

これらの実施例および比較例として製造したエポキシ樹
脂組成物の型汚れ性、樹脂パリ等をトランスファー成形
Ｉｌ（成形条件二金型温度１７５°Ｃ１硬化時間２分）
を用いて判定すると共に、得られた成形品を１７５℃、
４時間後硬化し、パッケージの捺印性、耐熱衝撃性、耐
半田性、機械的強度等を、　（ア）〜（コ）の諸試験に
より評価した。

その評価結果を第２表に示す。

（ア）スパイラルフロー値ＥＭＭＩ規格に準じた金型を使用し、成形温度１７５℃
、成形圧カフ　０　Ｋｇ／ｃｍｌて測定した。

（イ）パリ成形後、ベント部の樹脂パリの長さを測定した。

（つ）パーコール硬度成形温度１７５℃、成形圧カフ　０　Ｋｇ／ｃｍ、成形
時間２分て成形しパーコール硬度９３５にて成形時に硬
度を測定した。

（１）成形性金型量が発生するまでの成形ショツト数が、２０００以
上のものを　○　、　　ｔｏｏｏ以下のものを　ｘ　　
、ｔｏｏｏ〜２０００のものを　△　として評価した。

（オ）捺印性１０シヨツト目の成形品を使用し、捺印後セロテープに
より捺印がはがれるかどうかを評価した。

はがれないものを　○　、はがれるものを　×　、その
中間を　△　として表した。

（力）機械的強度（曲げ弾性率、曲げ強度）Ｊ　Ｉ　Ｓ
−に６９１１に準じて成形温度１７５℃、成形圧カフ　
０　Ｋｇ／ｃｍン、成形時間２分で成形し１７５℃、４
時間の後硬化をしたものについて測定した。

（キ）ガラス転移点デイラド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。

（り）耐熱衝撃性成形温度１７５℃、成形圧カフ　０　Ｋｇ／ｃｍン、成
形時間２分で成形し１７５℃、８時間の後硬化した後、
−６５℃Ｘ１５分、　１５０℃Ｘ１５分の熱サイクルを
繰り返して行い、１０００サイクル後の樹脂クラック発
生率をｆｉｌｌ定した。

（ケ）耐半田性成形温度１７５℃、成形圧カフ　０　Ｋｇ／ｃｍ−成形
時間２分で成形し１７５℃、８時間の後硬化した後、８
５℃、８５％の蒸気下で１４４時間の処理後、２６０℃
の半田浴に１０秒間浸漬し、樹脂クラック発生率を測定
した。

（コ）高温保管特性１００ｍｍＸＩＯｍｍＸ４ｍｍの試験片の２００℃、１
０００時間保管したときの重量減少率（％）を測定した
。

〔発明の効果〕

本発明は、Ｓｉ−Ｈ基を有するオルガノポリシロキサン
変性多官能エポキシ樹脂にアルケニル基含有エポキシ化
合物とアルケニル基含有フェノール化合物を付加させた
オルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹脂を多官
能エポキシ化合物、フェノールノボラック系硬化剤、硬
化促進剤、無機質充填剤に配合することにより耐熱衝撃
性、耐半田クラック性に関する効果を有し、しかも成形
性、高温保管性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成
物が得られた。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（Ａ）下記式（ I ）で示されるＳｉ−Ｈ基含有
オルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ I ）（但し、式中Ｒ＿１は多官能エポキシ樹脂、Ｒ＿２は炭
素数１〜３のアルキル基あるいはフェニル基で、ｌ、ｍ
およびｎは（ｌ＋ｍ＋ｎ）が１５から２００でありｍが
０〜２０、ｎが２〜５０を満たすものである）のＳｉ−
Ｈ基の少なくとも一つに下記式（II）で示されるビニル
基含有オルガノポリシロキサン ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（II）（但し、式中Ｒ＿３は、炭素数１〜３のアルキル基ある
いはフェニル基で、ｐ、ｑは（ｐ＋ｑ）が０〜５０であ
りｑが０〜５を満たすものである）を付加反応せしめた
オルガノポリシロキサン変性多官能エポキシ樹脂（Ｂ）多官能エポキシ化合物（Ｃ）フェノールノボラック系硬化剤（Ｄ）硬化促進剤（Ｅ）無機質充填剤とからなることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂
組成物。