JPH0450925B2

JPH0450925B2 -

Info

Publication number: JPH0450925B2
Application number: JP19582684A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Ichi; Masayuki Kobayashi; Shinichiro Asai
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1984-09-20
Filing date: 1984-09-20
Publication date: 1992-08-17
Also published as: JPS6173725A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、半導体等の電子部品封止用エポキシ
樹脂組成物に係り、特に内部応力が低減し、耐ヒ
ートシヨツク性に優れ、かつ耐湿信頼性の良好
な、半導体電子部品封止用エポキシ樹脂組成物に
関するものである。（従来の技術）近年半導体（以下ICという）の封止はほとん
ど樹脂封止で行なわれるようになり、また樹脂の
種類も素子との密着性や価格の点からエポキシ樹
脂組成物が主流となつている。そしてこれらに
は、半導体の特性保持に必要な技術的改良が要求
されている。この中でも耐湿信頼性の向上と、樹
脂の硬化収縮や樹脂と素子との熱膨張率の差によ
るひずみから発生する内部応力の低減は、２つの
重大な課題となつている。特に最近のICの高集
積化から、素子が大型化したため、内部応力や、
熱衝撃時の内部応力に起因する樹脂のクラツク発
生は大きな問題となつている。このため、最近この内部応力の低減を目的とし
た様々な検討がなされ、内部応力を低減させる方
法としては、樹脂の熱膨張率を下げ、素子の熱膨張率に近
くする、弾性率を下げる、などが挙げられる。前者は、一般に熱膨張率の小さい無機充てん剤
を樹脂に添加することでなされるが、逆に弾性率
が増大するため、内部応力の低減が十分に行なわ
れず、さらに高充てんした場合は、成形性不良及
び流動性低下の問題を生じる。後者は、樹脂に可
とう性付与剤を添加することでなされる。これに
はゴム成分を添加することや（特開昭57−131223
号公報など）、可とう性のあるシリコーン化合物
を添加することが行なわれている。特にシリコー
ン化合物は、通常のゴムに比べ、耐熱性に優れ、
不純物が少ないなどの点で大きな期待が持てる。
シリコーン化合物のこれまでの技術としては、樹
脂との反応性のないシリコーン化合物を添加する
（特開昭58−219218号公報など）や樹脂と反応性
のある官能基を有するシリコーン化合物を添加す
る（特開昭56−145942号公報、特開昭58−138730
号公報など）がある。しかし、これらの結果から
は大幅な内部応力の低減は認められず、これは次
の様な問題点に起因すると考えられる。つまり、
樹脂と反応性のないシリコーン化合物は、樹脂と
の界面の結合力が弱く、また、シリコーン化合物
と樹脂とは本来相溶性が悪いためよく分散しない
ことが大きな原因と思われ、また樹脂と反応する
官能基を持つシリコーン化合物もやはり、樹脂と
の相溶性が悪いため大幅な効果が得られなかつた
と考えられる。（発明が解決しようとする問題点）本発明はかかる欠点を解決するものであり、下
記式〔１〕で表わされる有機シリコーン化合物と
フエノール樹脂とを無溶剤下で反応させた、フエ
ノール変性シリコーン化合物とエポキシ樹脂組成
物とを用いることにより、封止材料の内部応力が
大幅に低減し、しかも耐湿信頼性も良好な半導体
電子部品封止用エポキシ樹脂組成物を提供するも
のである。（式Ｉに於てＲは水素、メチル基、エチル基ある
いはフエニル基を示し、Ｘはエポキシ基含有有機
基、Ｙは繰り返し単位を有する官能基でオキシプ
ロピレン重合体、アクリルアミド重合体、ビニル
アルコール重合体、ジオキソラン重合体を示す。
ｌ、ｍ、ｎは各シロキサン単位のモル分率を示
し、ｌ＝0.1〜0.98、ｍ＝0.01〜0.5、ｎ＝0.01〜
0.7である。）（問題点を解決するための手段）すなわち本発明は、下記式〔１〕で表わされる
有機シリコーン化合物とフエノール樹脂とをあら
かじめ無溶剤下で反応させ、未反応の下記式
〔１〕の有機シリコーン化合物を水により抽出除
去したフエノール変性シリコーン化合物、エポキ
シ樹脂、フエノール樹脂及び充てん剤とからなる
ことを特徴とする。（式Ｉに於てＲは水素、メチル基、エチル基ある
いはフエニル基を示し、Ｘはエポキシ基含有有機
基、Ｙは繰り返し単位を有する官能基でオキシプ
ロピレン重合体、アクリルアミド重合体、ビニル
アルコール重合体、ジオキソラン重合体を示す。
ｌ、ｍ、ｎは各シロキサン単位のモル分率を示
し、ｌ＝0.1〜0.98、ｍ＝0.01〜0.5、ｎ＝0.01〜
0.7である。）以下本発明を詳細に説明する。本発明のフエノール変性シリコーン化合物に用
いられる有機シリコーン化合物は、一般式で表わされるものである。また、Ｒは、水素、メチル基、エチル基及びフエニル基
であり、Ｘは、エポキシ基を含有する有機基を示
し、エポキシ基を持つものである限り特に制限は
ない。例えば

【式】

【式】などが挙げられる。Ｙはフエノール樹脂と相溶する官能基を示し、
ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポ
リアクリル酸アミド、ポリビニルアルコール、ポ
リジオキソランなどが挙げられ、これらの重合体
の重合度は、５〜500、好ましくは10〜300であ
る。重合度が５未満では、相溶の効果が認められ
ず、500を超えるとエポキシ樹脂自体の強度低下
があり問題を生じる。ｌ、ｍ、ｎは、各シロキサン単位のそれぞれの
ブロツクのモル分率であり、ｌは0.1〜0.98で、
これ未満だと本来のシリコーン化合物の特性が表
われず、これを超えると樹脂との相溶性が悪くな
る。ｍは0.01〜0.5で、これ未満だと樹脂との反応
性が悪くこれを超えると予備反応時にゲル化を起
こす。ｎは0.01〜0.7で、これ未満だと樹脂との相溶
性が悪くこれを超えると樹脂自体の強度低下があ
り問題を生じる。またフエノール変性シリコーン化合物の製造方
法は、まずフエノール樹脂を温度120〜160℃で無
溶剤下加熱溶融させ、好ましくはこれにトリフエ
ニルフオスフインなどの触媒と有機シリコーン化
合物を添加して、攪拌しながら反応させる。所定
時間経過した後、前記化合物を容器より取り出
し、未反応のものが残つていると耐湿信頼性が低
下するので、次にオートクレーブに移し、高温高
圧で水を加えて未反応の有機シリコーン化合物を
押出除去し、十分に水分を乾燥させ生成物を粉砕
する。得られた化合物は、エポキシ樹脂中によく
分散し、樹脂と化合物の界面でよく相溶し、また
化学結合によつて強い密着性を持つ。フエノール変性シリコーン化合物の添加量は、
エポキシ樹脂100重量部に対して２〜40重量部好
ましくは５〜30重量部である。添加量が２重量部
未満では、耐湿信頼性及び内部低応力が得られ
ず、40重量部を超えると成形性や樹脂組成物の強
度低下を生じるので好ましくない。本発明に用いるエポキシ樹脂は、その分子中に
エポキシ結合を少なくとも２個以上有するもので
あれば、分子構造、分子量などに特に制限はな
い。例えばビスフエノールＡ型エポキシ樹脂、フ
エノールノボラツク型エポキシ樹脂、クレゾール
ノボラツク型エポキシ樹脂などが挙げられるが、
その際、不純物や加水分解性塩素の少ないものが
望ましい。次に硬化剤としては、例えばフエノールボラツ
ク樹脂やクレゾールノボラツク樹脂などのフエノ
ール系硬化剤、アミン系硬化剤、あるいは酸無水
物硬化剤などが挙げられる。これらの使用量につ
いては特に制限はないが、エポキシ基と硬化剤の
化学量論量を加えることが必要である。無機充てん剤としては、例えば結晶質シリカ、
溶融シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸
カルシウム、タルク、硫酸バリウムなどの粉体
か、あるいはガラス繊維などが挙げられるが、通
常は、結晶質シリカか、溶融シリカが用いられ
る。これらの無機充てん剤の全体に対する配合比
は、選択する上記の樹脂分によつても違うが、一
般に樹脂分100重量部に対して150〜450重量部程
度でよい。150重量部以下だと熱膨張率、成形収
縮率が大となり、また熱伝導率も低く、450重量
部以上だと流動性低下、金型摩耗が大きくなる欠
点がある。その他、必要に応じて加えられる成分として
は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ンなどのシランカツプリング剤、イミダゾール
類、フオスフイン類好ましくはトリフエニルフオ
スフインなどの硬化促進剤、カーボンブラツクな
どの顔料、モンタナワツクス、カルナバワツクス
あるいはヘキストワツクスなどの離型剤、臭素化
エポキシ樹脂や三酸価アンチモンなどの難燃剤な
どが挙げられる。本発明の樹脂組成物は、各成分及び添加剤をミ
キサーで攪拌混合し、加熱ロールにて混練し、冷
却、粉砕することにより得ることができる。（実施例）実施例１〜10 表に示した構造の有機シリコーン化合物を表に
示した添加量でそれぞれフエノールノボラツク樹
脂30重量部、トリフエニルフオスフイン0.2重量
部を140℃で３時間反応させ、できた生成物を300
mlの水によりオートクレーブ中で110℃で３時間
抽出する。抽出残渣を80℃、30mmHgで16時間減
圧乾燥し、ヘンシエルミキサーで粉砕した後、他
の材料と表に示した割合（重量部）で、それぞれ
ミキサーで混合した。フエノール樹脂に関しては
表に示した添加量になるように不足分をさらにつ
け加えた。その後この混合物を加熱ロールで混練
し、冷却した後粉砕し、10種類の成形材料を製造
した。比較例１〜８表に示した各種シリコーン化合物について、表
に示した様な割合で実施例と同様に８種類の成形
材料を製造し、評価した。その後、製造方法につ
いては、比較のため、表に示した通り、フエノー
ル変性シリコーン化合物の予備反応や水抽出を実
施しないものについても行なつた。１応力評価半導体素子にかかる内部応力を評価するためピ
エゾ抵抗素子（応力により抵抗値の変化するピエ
ゾ抵抗を半導体チツプに形成したもの）を16ピン
DIP型ICのフレームにセツトし、各組成物でトラ
ンスフアー成形し、素子にかかる応力を抵抗変化
より測定した。２耐ヒートシヨツク性評価アイランドサイズ４×7.5mmの16ピンリードフ
レームを各組成物によりトランスフアー成形し、
その16ピンDIP型成形体を−196℃の液体と＋260
℃の液体に30秒ずつ浸漬を繰り返して成形体表面
のクラツクの発生率を試料価数50個から求めた。３耐湿信評価各組成物を用い、対向するアルミニウム線の電
極を有する素子をトランスフアー成形し、この封
止サンプルについて、温度125℃、2.5気圧の水蒸
気加圧下で、電極間に直流20Vのバイアス電圧を
かけ、時間の経過によるアルミニウム線のオープ
ン不良率を試料価数50個から求めた。このテスト
をBPCT（バイアスプレツシヤークツカーテスト）
と呼ぶ。また同様にノンバイアス下でもテストを
行ない、このテストをPCT（プレツシヤークツカ
ーテスト）と呼ぶ。

【表】

【表】合物(7)

（発明の効果）以上説明したとおり、本発明は、エポキシ樹
脂、フエノール樹脂、充てん剤及びフエノール変
性シリコーン化合物の組成物とすることにより封
止成形品の内部応力の低減、耐湿信頼性向上にす
ぐれ、しかも成形性と組成物の強度低下がなく、
用途として半導体等の電子部品の封止にすぐれた
効果を発揮するものである。

Claims

【特許請求の範囲】１下記式〔１〕で表わされる有機シリコーン化
合物とフエノール樹脂とをあらかじめ無溶剤下で
反応させ、未反応の下記式〔１〕の有機シリコー
ン化合物を水により抽出除去したフエノール変性
シリコーン化合物、エポキシ樹脂、フエノール樹
脂及び充てん剤とからなる半導体電子部品封止用
エポキシ樹脂組成物。（式１に於てＲは水素、メチル基、エチル基ある
いはフエニル基を示し、Ｘはエポキシ基含有有機
基、Ｙは繰り返し単位を有する官能基でオキシエ
チレン重合体、オキシプロピレン重合体、アクリ
ルアミド重合体、ビニルアルコール重合体、ジオ
キソラン重合体を示す。ｌ、ｍ、ｎは各シロキサ
ン単位のモル分率を示し、ｌ＝0.1〜0.98、ｍ＝
0.01〜0.5、ｎ＝0.01〜0.7である。）