JPH0531885B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、低弾性率、低熱膨張率で、なおかつ
耐熱性を損なうことなく、耐熱衝撃性、半田耐熱
性に優れた、高信頼性を要求される半導体等電子
部品の封止用に適した半導体封止用樹脂組成物に
関するものである。 〔従来の技術〕 近年、半導体を封止する方法としてエポキシ樹
脂に代表される熱硬化性樹脂を使用したいわゆる
プラスチツク封止が原料の低廉、大量生産に適す
るといつた経済的利点をいかして広く実用化され
ている。特に多官能エポキシ樹脂、ノボラツク型
フエノール樹脂、無機質充填材を主成分とした樹
脂組成物が耐熱性、成形性、電気特性に優れてい
るため封止樹脂の主流となつている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 一方、半導体チツプの高集積化が進み、それに
伴いチツプサイズが大型化してきた。またパツケ
ージの形状は基板への高密度実装化、表面実装化
に伴い、チツプの大型化とは逆にフラツトパツケ
ージに見られる如く小型化・薄型化の傾向にあ
る。このため従来の封止樹脂では見られなかつた
不良現象が派生するようになつた。すなわち、封
止樹脂とチツプの熱膨張率の差に起因する樹脂の
応力がチツプの大型化、樹脂層の薄肉化のため、
熱衝撃によりパツシベーシヨン膜のクラツク、あ
るいは封止樹脂のクラツクといつた破壊現象を引
き起こし、又表面実装化に伴いパツケージそのも
のが半田浴温度にさらされるため、パツケージ内
の水分が急激に膨張し、パツケージにクラツクと
いつた破壊現象を引き起こし、半導体の耐湿性を
低下させ、ひいては信頼性を低下させる原因とな
つている。従つて、封止樹脂としてはこの応力の
小さく、半田耐熱性の優れた封止樹脂の開発が望
まれている。 応力を小さくする方法としては、樹脂の熱膨張
率を小さくしてチツプのそれとの差を小さくする
事が考えられるが、樹脂の熱膨張率とチツプのそ
れとの差は大きく、これを縮めるためには熱膨張
率の小さい無機質充填材を樹脂中に多量に使用し
なければならないが、現在すでにかなり多量の無
機質充填材が使用されていて、更にこれを増量す
る事は成形性の悪化の原因となる。一方、樹脂の
弾性率を下げて応力を小さくするという目的で可
塑材を添加したり、可撓性を有したエポキシ樹脂
あるいはフエノール樹脂を用いたりする事が試み
られたが、この方法により得られた硬化物は耐熱
性の点で問題があつた。 また特開昭58−108220に代表される如くゴム粒
子を封止樹脂中に分散させる事により耐熱性を保
持しつつ、耐クラツク性を付与する方法等も発明
されているが、これらの方法では半田浴の如き封
止樹脂のガラス転移温度を超える高温における耐
衝撃性の劣る等いくつかの問題点があつた。 本発明は、高集積回路等の高い信頼性を要求さ
れる半導体の封止用樹脂に対して要求されている
応力が小さく耐熱衝撃性、更に半田耐熱性等に優
れた半導体封止用樹脂組成物を提供することを目
的とする。 〔問題点を解決する為の手段〕 本発明者等は種々検討した結果、付加反応型の
シリコーンポリマーが反応してなるシリコーンゴ
ムの微粒子を樹脂組成物中に均一に分散させる事
が応力を小さくし、耐熱衝撃性に有効であるこ
と、又特定の構造を有するエポキシ樹脂が半田耐
熱性に有効であることを見出し、本発明に達し
た。 即ち本発明は、 (a) 一般式（）で示されるエポキシ樹脂とビニ
ルポリマーとのグラフト重合体中に、付加反応
型のシリコーンポリマーが反応してなる、シリ
コーンゴムが1.0μ以下の粒子径で均一に分散さ
れた変性エポキシ樹脂、 (b) 硬化剤 (c) 無機充填剤 を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用
樹脂組成物である。 本発明の(a)に使用されるエポキシ樹脂はレゾル
シンとジメトキシパラキシレンを酸性触媒下で脱
メタノール反応させて得られる反応物とエピクロ
ルヒドリンを反応させることにより得られる。 本発明の(a)に於ける一般式（）で示されるエ
ポキシ樹脂とビニルポリマーとのグラフト重合体
は、一般式（）で示されるエポキシ樹脂の存在
下に前記ビニルポリマーを生成させるべくビニル
モノマーを重合する事により製造する方法が代表
的である。ここでグラフト重合体なる語は通常ブ
ロツク重合体と呼ぶものを含む。ここでビニルポ
リマーをつくるために用いるビニルモノマーとし
ては、スチレン、ビニルトルエン等の如きアルケ
ニル芳香族類、メチルメタアクリレート、ドデシ
ルメタアクリレート、ブトキシエチルメタアクリ
レート、グリシジルメタアクリレート、メチルア
クリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘ
キシルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレ
ート、トリメチロールプロパントリアクリレート
等の如きアクリルエステル類、アクリルニトリ
ル、アクリル類、ブトキシメチルアクリルアミ
ド、メタアクリルアミド等の如きエステル基を持
たないアクリル化合物、ビニルアセテート、ビニ
ルラウレート、ビニルバーサテート、ビニルクロ
ライド、ビニルデンクロライド、エチレン、アリ
ルアセテート等の如き非共役性ビニル化合物、ブ
タジエン、イソプレン、クロロプレンの如き共役
ジエン化合物が代表的で、その他、ビニルシリコ
ーン、ジブチルフマレート、モノメチルマレー
ト、ジエチルイタコネート、メタクリル酸トリフ
ロロエチル、メタクリル酸テトラフロロプロピル
等のメタクリル酸、アクリル酸の弗素化合物等の
如き重合性ビニル化合物を用いることもできる。
前記したビニルモノマーを重合してビニルポリマ
ーとするには、通常ラジカル開始剤、例えばラウ
ロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイ
ド、ターシヤリブチルパーベンゾエート、ジメチ
ルジベンゾイルパーオキシヘキサン、ターシヤリ
ブチルパーピバレート、ジターシヤリブチルパー
オキサイド、１，１−ビスターシヤリブチルパー
オキシ３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、
ジメチルジターシヤリブチルパーオキシヘキサ
ン、ターシヤリブチルクミルパーオキサイド、メ
チルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサ
ノンパーオキサイド、キユメンハイドロパーオキ
サイド、ターシヤリブチルパーオキシアリルカー
ボネート、ジオクチルパーオキシジカーボネー
ト、ターシヤリブチルパーオキシマレイン酸、琥
珀酸パーオキサイド、ターシヤリブチルパーオキ
シイソプロピルカーボネート、過酸化水素の如き
パーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリル、
アゾビスジメチルバレロニトリルの如きアゾ化合
物を用いてラジカル重合するのが代表的である。 又、必要に応じて還元剤を併用していわゆるレ
ドツクス重合をさせてもよく、ハイドロキノンの
如き重合禁止剤、ドデシルメルカプタンの如き連
鎖移動剤を使用してもよい。 又、グラフト化促進の為に、エポキシ樹脂に重
合性二重結合やグラフト可能な化学結合を導入し
ておく方法が有効である。重合性二重結合の導入
方法には、例えばアクリル酸、アクリルアミド、
メチロールアクリルアミド、ブトキシメチルアク
リルアミド、ヒドロキシエチルメタアクリレー
ト、グリシジルメタアクリレート、無水マレイン
酸、モノエチルイタコネート、モノブチルフマレ
ート、クロルメチルスチレン、ホスホキシエチル
メタアクリレート、クロルヒドロキシプロピルメ
タアクリレート、パラヒドロキシスチレン、ジメ
チルアミノエチルメタアクリレートの如き官能基
と重合性二重結合とを有する化合物を、エポキシ
樹脂とあらかじめ反応させておく方法が代表的で
ある。 なお、本発明に於いて前記グラフト重合体中に
は前記エポキシ樹脂や前記ビニルポリマーがグラ
フトしないでフリーのまま残つていてもかまわな
い。 (a)の変性エポキシ樹脂は前記した一般式（）
で示されるエポキシ樹脂とビニルポリマーとのグ
ラフト重合体の存在下に付加反応型のシリコーン
ポリマーを常法により付加反応することにより得
られる。即ち、(a)におけるシリコーンゴムは分子
内にビニル基を有するビニル変性シリコーンポリ
マーと分子内に活性水素を有するハイドロジエン
変性シリコーンポリマーがシリル化反応による付
加反応により生成するゴムであり、その粒子径は
1.0μ以下、好ましくは0.5μ以下、更に好ましくは
0.01μ以上0.2μ以下である。シリコーンゴムの粒
子径が1.0μを超えると本発明の目的である低応力
化を果たせず、耐熱衝撃性も改良されない。ビニ
ル変性シリコーンポリマーとは分子の末端あるい
は内部にSi−CH＝CH₂結合をすくなくとも１個
以上もつたポリシロキサンをいい、ハイドロジエ
ン変性シリコーンポリマーとは分子の末端あるい
は内部にSi−Ｈ結合を少なくとも２個以上もつた
ポリシロキサンをいう。両者は通常は組み合わせ
で市販されており、これらの例としては例えば東
レシリコーン株式会社のSE−1821、信越化学株
式会社のKE−1204等があげられる。 付加反応によつて得るシリコーンゴムの粒径は
エポキシ樹脂に導入する二重結合の量によつても
コントロールする事ができる。 又、付加反応によつて得られるシリコーンゴム
は使用されるエポキシ樹脂の合計に対して５重量
％以上必要であり、特に10〜20重量％が好まし
い。５重量％未満では低応力化が達成されない。
又、20重量％を超えると強度の低下が著しく実用
に供し難い。 本発明に用いられる(b)の硬化剤としては、フエ
ノール、アルキルフエノール等のフエノール類と
ホルムアルデヒドあるいはパラホルムアルデヒド
を反応させて得られるノボラツク型フエノール樹
脂が一般的であるが、その他に変性ノボラツク型
フエノール樹脂、アラルキル系のフエノール樹脂
及び一般的に用いられるアミン系硬化剤や酸無水
物等を単独または混合して使用する事ができる。
その配合量については特に制限はないが、エポキ
シ樹脂のエポキシ基と硬化剤の官能基の化学論量
の80〜120％が好ましい。 本発明に用いられる(c)の無機質充填材としては
例えば結晶性シリカ、溶融シリカ、アルミナ、タ
ルク、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、マイ
カ、クレー、チタンホワイト等の粉体、あるいは
ガラス繊維、炭素繊維等の単独または混合物が挙
げられる、熱膨張率、熱伝導率等の点から通常は
結晶性、溶融性等のシリカ粉末が用いられる。そ
の配合量は上記エポキシ樹脂100重量部に対して
200〜800重量部が好ましく、200重量部未満では
熱膨張率が大きく、良好な耐衝撃性は得られな
い。また800重量部を超えると樹脂の流動性が低
下し成形性が悪く実用に供し難い。 本発明の半導体封止用樹脂組成物は(a)一般式
（）で示されるエポキシ樹脂とビニルポリマー
とのグラフト重合体中に付加反応型のシリコーン
ポリマーが反応してなるシリコーンゴムが1.0μ以
下の粒子径で均一に分散された変性エポキシ樹
脂、(b)硬化材、(c)無機質充填剤を必須成分とする
が、実用に際してはイミダゾール類、三級アミン
類、フエノール類、有機金属化合物類、有機ホス
フイン類等の硬化促進剤、脂肪酸アミド、脂肪酸
塩、ワツクス等の離型剤、ブロム化合物、アンチ
モン、リン等の難燃剤、カーボンブラツク等の着
色剤、シランカツプリング剤等を適宜配合するこ
とも可能である。 本発明の半導体封止用樹脂組成物は、ミキサー
等によつて十分プレミツクスした後、熱ロール、
あるいはニーダーの如き溶融混合機で混練し、次
いで冷却粉砕を行うことにより、成形材料として
容易に得ることが出来る。 このようにして得られた本発明の半導体封止用
樹脂組成物は弾性率が低く、熱膨張率が小さく、
優れた耐熱衝撃性を示すことから、この樹脂組成
物を集積度の高い半導体、あるいはフラツトパツ
ケージの如き小型・薄型の半導体の封止に用いた
場合、優れた信頼性を得ることが出来る。 〔実施例〕 本発明を実施例によつて具体的に説明するが、
本発明は実施例に限定されるものではない。以下
において部は特記せぬ限り重量部を意味する。 （変性エポキシ樹脂の製造） 製造例 １ 一般式（）で示されるエポキシ樹脂（レゾル
シンザイロツクエポキシ：三井東圧化学株式会社
製、エポキシ当量165）100部、トルエン10部、メ
タクリル酸１部を３級アミンの存在下で120〜125
℃で２時間反応させた後、ブチルアクリレート５
部、メタアクリロキシプロピルシリコーンオリゴ
マー（信越化学株式会社製）10部、アゾビスイソ
バレロニトリル0.4部、酢酸エチル100部を75℃で
４時間反応させる。更に付加反応型シリコーンポ
リマーとして、ビニル変性ポリシロキサン10部と
ハイドロジエン変性ポリシロキサン10部（いずれ
も信越化学株式会社製KE−1204）を加え激しく
攪拌し２時間反応させた。その後更に130℃にお
いて減圧にて脱溶剤し、粒径0.2〜0.5μのシリコ
ーンゴムが分散した変性エポキシ樹脂（ａ−１）
（エポキシ当量225）を得た。 比較製造例 １ オルソクレゾールノボラツクエポキシ樹脂（エ
ポキシ当量217）100部、トルエン10部、メタクリ
ル酸１部を３級アミンの存在下で120〜125℃で２
時間反応させた後、ブチルアクリレート５部、メ
タアクリロキシプロピルシリコーンオリゴマー
（信越化学株式会社製）10部、アゾビスイソバレ
ロニトリル0.4部、酢酸エチル100部を75℃で４時
間反応させる。更に付加反応型シリコーンポリマ
ーとして、ビニル変性ポリシロキサン10部とハイ
ドロジエン変性ポリシロキサン10部（いずれも信
越化学株式会社製KE−1204）を加え激しく攪拌
し２時間反応させた。その後更に130℃において
減圧にて脱溶剤し、粒径0.2〜0.5μのシリコーン
ゴムが分散した変性エポキシ樹脂（ａ−２）（エ
ポキシ当量295）を得た。 実施例１および比較例１〜２ 110〜120℃の熱ロールにて５分間溶融混合後、
冷却粉砕し打錠した成形用樹脂粗成物を得た。こ
の粗成物を用い、トランスフアー成形（185℃、
30Kg／cm²、３分間）により、試験用の100ピンフ
ラツトパツケージ（20mm×30mm×2.5mm、10mm×
10mmの試験用素子搭載）、及び物性測定用の試験
片を成形し、180℃で６時間後硬化した。 試験結果を表−２に示す。

【表】

【表】

〔発明の効果〕

実施例及び比較例にて説明した来た如く、本発
明による半導体封止用樹脂組成物は弾性率が低
く、熱膨張率が小さく、応力が小さく、優れた半
田耐熱性を示すことから、この樹脂組成物を集積
度の高い半導体あるいはフラツトパツケージの如
き小型・薄型の半導体の封止に用いた場合、優れ
た信頼性を得ることが出来、工業的に有益な発明
であるといえる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 一般式（）で示されるエポキシ樹脂と
   ビニルポリマーとのグラフト重合体中に、付加
   反応型のシリコーンポリマーが反応してなる、
   シリコーンゴムが1.0μ以下の粒子径で均一に分
   散された変性エポキシ樹脂、 (b) 硬化剤 (c) 無機充填剤 を必須成分することを特徴とする半導体封止用樹
   脂組成物。