JPH04249524A - 半導体封止用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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、末端にアミン基或いは
フェノール基を有するポリスルホンと多官能エポキシ化
合物を、触媒存在下或いは無触媒中で予備反応させたも
のを配合してなる耐冷熱衝撃性、耐熱性および靭性に優
れた新規な半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】現在ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体素子をシ
リコーン樹脂又はエポキシ樹脂などを用いて封止する樹
脂封止法が広く採用され、これらのなかでもエポキシ樹
脂は比較的優れた気密性を与え、かつ安価であることか
ら半導体封止用樹脂として汎用されている。

【０００３】しかしながら、ＩＣ、ＬＳＩの実装方法の
多用化により樹脂封止パッケージは小型化および薄型化
される傾向にあり、従来のエポキシ系樹脂を用いて小型
化および薄形化されたパッケージを作製した場合、エポ
キシ系樹脂の高温機械強度が低いため、基板実装後、半
田のなかにディップしたのちに封止樹脂にクラックが発
生する。そこでこのクラックを防ぐためにエポキシマト
リックス中にゴム成分或いはエンジニアリングプラスチ
ック成分を分散させるなどの方法が検討されている。

【０００４】例えば、特開昭６０−１８１１２０号公報
、特開昭６０−１５５２２３号公報、特開昭６０−１５
６７１６号公報、特開昭６０−２４３１１３号公報、特
開昭６２−２０５５５号公報、特開昭６２−３０１１８
号公報、特開昭６３−２８９０１６号公報、特開昭６３
−３３４１３号公報、特開昭６４−２６６２４号公報、
特開平１−９６２４１号公報および特開平１−１３２６
５１号公報等がある。しかしながら、これらの公報に開
示されているような方法によりポリスルホンをエポキシ
マトリックス中に分散させた場合、封止樹脂パッケージ
を半田のなかにディップさせたとき、クラック発生が低
減するという効果はあるが、高分子量（２００００以上
）ポリスルホンでは、含有量が多い場合は低フロー、少
ない場合は靭性効果が無く、混合物であるので不均一分
散およびエポキシマトリックスとポリスルホンドメイン
の界面の剥離などの好ましくない状態を生じ、作業性お
よび耐クラック性の信頼性に問題を生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
点を解決するために為されたもので、エポキシマトリッ
クスとポリスルホンドメインの界面を反応により結合さ
せ、耐冷熱衝撃性、耐熱性および靭性に優れた新規な半
導体封止用エポキシ樹脂組成物をうることを目的とする
。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、多官能エポキ
シ化合物、フェノールノボラック樹脂、無機質フィラー
、硬化促進剤および末端にアミン基又はフェノール基を
有するポリスルホンを含有した樹脂組成物であり、ポリ
スルホンを多官能エポキシ化合物に対して０．１〜３０
重量％予め触媒の存在下或いは無触媒中で反応させてい
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。

【０００７】本発明に用いられる多官能エポキシ化合物
としては、たとえばノボラック系エポキシ樹脂、ビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂、脂環式系エポキシ樹指、３
，３′，５，５′−テトラメチルビフェノール型エポキ
シ樹脂など種々のタイプのエポキシ樹脂があげられる。 なお、これらのエポキシ樹脂は単独で用いても良く、ま
た２種以上を併用してもよい。

【０００８】さらにこれらの多官能エポキシ化合物とと
もに必要に応じて臭素化ノボラック系エポキシ樹脂、臭
素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などのエポキシ樹
脂を併用してもよい。この場合、これらのエポキシ樹脂
の使用量は多官能エポキシ樹脂１００重量部に対して５
０重量部以下であるのが好ましい。

【０００９】本発明に用いられるフェノールノボラック
樹脂とは、たとえばフェノール、クレゾール、キシレノ
ール、ビスフェノールＡ、レゾルシンなどのフェノール
系化合物とホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒ
ドを酸性触媒下で縮合反応させることにより得られたも
のであり、未反応モノマーは得られたフェノールノボラ
ック樹脂中、０．５重量％以下であるのが好ましい。

【００１０】前記多官能エポキシ化合物などのエポキシ
樹脂とフェノールノボラック樹脂およびアミン基或いは
フェノール基末端ポリスルホンとの配合割合は、エポキ
シ樹脂のエポキシ基１当量あたりフェノールノボラック
樹脂の水酸基当量およびアミン基或いはフェノール基末
端ポリスルホンのアミン当量或いは水酸基当量の合計が
０．８〜１．２当量であるのが好ましい。０．８未満で
ある場合、組成物のガラス転移温度が低くなって、耐湿
性や耐熱性が低下し、また１．２を越える場合、硬化物
中にフェノールノボラック樹脂が未反応物として多く残
り、耐湿性や耐湿性が低下するようになる。

【００１１】本発明に用いられる無機質フィラーとして
は、たとえば結晶性シリカ粉、熔融シリカ粉、アルミナ
粉、タルク、石英ガラス粉、炭酸カルシウム粉およびガ
ラス繊維などがあげられる。これら無機質フィラーの添
加量は組成物中に５０〜８５重量％念有されるのが好ま
しい。５０重量％未満では線膨張係数および硬化収縮を
低下させる効果が小さくなり、また８５重量％を越える
と流動性が低下し、作業性が低下する傾向にあるので、
５０〜８５重量％の範囲で要求特性に応じて配合量を適
宜選択するのが好ましい。

【００１２】本発明におけるアミン基或いはフェノール
基末端ポリスルホンは靭性および高温機械強度を向上さ
せるために配合される成分であり、たとえば一般式

【０
０１３】

【化１】

【００１４】に示されるような構造より成り立っている
。

【００１５】ポリスルホンの分子量は１０００〜２００
００が好ましく、１０００より小さいと靭性効果に乏し
く、又予備反応物の分子量が大きくなり流動性の低下を
きたす。２００００より大きいと流動性が低下し作業が
悪くなり、また分散性に乏しくなる。

【００１６】前記ポリスルホンは、多官能エポキシ化合
物に対して、０．１〜３０重量％用いなければならず、
さらに１０〜２５重量％の範囲であるのが好ましい。 ０．１重量％未満では靭性及び高温機械強度を向上させ
る効果が小さくなり、また３０重量％を越える場合は得
られる組成物の流動性が低下し作業性を損い実用に適さ
ない。

【００１７】本発明に用いられる硬化促進剤およびアミ
ン基或いはフェノール基末端ポリスルホンとエポキシ化
合物との反応触媒としては、共通のものが使用できる。 たとえばイミダゾール系化合物；２−メチルイミダゾー
ル、２−エチルイミダゾール、２−エチル−４−メチル
イミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール
、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−ウンデシルイミ
ダゾールなど、第３級アミン系化合物；２−（ジメチル
アミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジメ
チルアミノメチル）フェノール、ベンジルジメチルアミ
ン、α−メチルベンジルジメチルアミン、ピペリジン、
ジメチルラウリルアミン、ジアルキルアミノメタノール
アミン、テトラメチルグアニジン、２−ジメチルアミノ
−２−ヒドロキシプロパン、Ｎ，Ｎ′−ジメチルピペラ
ジン、Ｎ−メチルモルホリン、ピペラジン、ヘキサメチ
レンテトラミン、１−ヒドロキシエチル−２−ヘプタデ
シルグリオキサリジン、１，８−ジアザビシクロ（５，
４，０）ウンデセンなど、ホスフィン系化合物；トリフ
ェニルホスフィントリブチルホスフィン、トリ−４−メ
チルフェニルホスフィンなどがあげられる。硬化促進剤
およびアミン基或いはフェノール基末端ポリスルホンと
エポキシ化合物との反応触媒の添加量は、上記化合物の
種類によって異なるので一概に決定することはできず、
本発明はかかる添加量によって限定されるものではない
が、通常エポキシ樹脂１００重量部に対して０．２５〜
５重量部であるのが好ましい。

【００１８】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
には必要に応じてカーボンブラックなどの着色剤、カル
ナバワックス、ポリエチレンワックスなどの離型剤や三
酸化アンチモンなどの難燃剤、γ−グリシロキシプロピ
ルトリメトキシシランなどのカップリング剤、シリコー
ンゴム、フッ素ゴムなどのゴム成分を該組成物中の含有
量が１０％を越えない範囲で添加してもよい。

【００１９】また本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組
成物は、一般に使用されている公知の混合装置、例えば
ロール、ニーダ、ライカイ機、ヘンシェルミキサーなど
を用いて容易に調製することができる。

【００２０】なお、ポリスルホンと多官能エポキシ化合
物との反応方法としては、■ポリスルホンと多官能エポ
キシ化合物とを加熱熔融下で反応させる。反応は無触媒
でも進行するが、本発明の成分として例示した反応触媒
を適当量使用することも反応時間の短縮の観点から好ま
しい。■ポリスルホンと多官能エポキシ化合物との共通
の良溶剤を用いて両者を溶解し均一な溶液とする。次い
で、用いた溶剤を減圧下に留去した後、減圧乾燥を行っ
て均一な樹脂とし、■と同様にして反応させる。

【００２１】以下、実施例及び比較例を用いて本発明を
さらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定される
ものではない。

【００２２】

【実施例　　】（参考例−１）窒素気流下、３Ｌの四つ
の口フラスコにビスフェノールＡ３００ｇ、４，４′−
ジクロロジフェニルスルホン３１４．５ｇ及び無水炭酸
カリウム１９０．７ｇを仕込みさらに１−メチル−２−
ピロリドン１５００ｍｌ及びトルエン７５０ｍｌを加え
、攪拌しながら加熱を行った。トルエンとの共沸脱水に
より系内の水分を留去した後、系の温度１８０℃に保ち
ながら８時間反応を続けた。反応後酢酸で中和し、水中
に沈澱させた後メタノールで数回洗浄した。これを減圧
乾燥して目的とするポリスルホンを得た。分子量：５０
００、１Ｈ−ＮＭＲにより末端の９８％以上がフェノー
ル性水酸基であった。

【００２３】（参考例−２）参考例−１と全く同じ条件
で、ビスフェノールＡ３００ｇ、４，４′−ジクロロジ
フェニルスルホン４５２．９ｇ、ｐ−アミノフェノール
３１．６ｇ、無水炭酸カリウム２１８ｇ、１−メチル−
２−ピロリドン１５００ｍｌ及びトルエン７５０ｍｌい
て反応を行い、目的とするポリスルホンを得た。分子量
：５４００、１Ｈ−ＮＭＲにより末端の９８％以上がア
ミン基であった。

【００２４】（参考例−３）参考例−２と全く同じ条件
で、ｐ−アミノフェノールを２−ｐ−アミノフェニル−
２−ｐ−ヒドロキシフェニルプロパン６５．７ｇに変え
て反応を行い、目的とするポリスルホンを得た。分子量
：４９００、１Ｈ−ＮＭＲにより末端の９８％以上がア
ミン基であった。

【００２５】（実施例１、２、３、比較例１、２）表１
に示す組成でエポキシ化合物とポリスルホンの反応物を
得、表２に示す組成物を９０℃のロールで充分混練を行
った後、冷却して粉砕して封止用樹脂組成物を得た。次
にこれを１７５℃で２分間の条件でトランスファー成形
し、１７５℃８時間の後硬化を行った後、物性評価を行
った。各特性値を表２に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明の半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物は、熱時の機械強度、耐衝撃性に優れ、
このため半田浴浸漬時の耐クラック性及びその後の耐湿
性にも優れることが明らかである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　末端にアミン基又はフェノール基を有
   するポリスルホンと多官能エポキシ化合物との予備反応
   物、フェノーポラック樹脂、無機質フィラーおよび硬化
   促進剤とからなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
2. 【請求項２】　　予備反応物中のポリスルホンの割合が
   ０．１〜３０重量％である請求項１記載の半導体封止用
   エポキシ樹脂組成物。
3. 【請求項３】　　ポリスルホンの分子量か、１０００〜
   ２００００であることを特徴とする請求項１記載の半導
   体封止用エポキシ樹脂組成物。