JPH0575773B2

JPH0575773B2 -

Info

Publication number: JPH0575773B2
Application number: JP3286089A
Authority: JP
Inventors: Masaru Oota; Kenichi Yanagisawa
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1989-02-14
Filing date: 1989-02-14
Publication date: 1993-10-21
Also published as: JPH02212514A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は耐半田ストレス性及び耐熱衝撃性に優
れ、かつ成形加工性（型汚れ、樹脂バリ、成形ボ
イド、離型性）に優れた半導体封止用のエポキシ
樹脂組成物に関するものである。（従来の技術）近年IC、LSI、トランジスター、ダイオード等
半導体素子や電子回路等の樹脂封止には特性、コ
ストの両面からエポキシ樹脂組成物が一般に用い
られている。しかし電子部品の量産指向、軽薄短小化、集積
度の増大に伴い封止樹脂に対する要求は厳しくな
つてきており、特に耐半田ストレス性、耐熱衝撃
性、成形加工性の改良が強く望まれている。これらの問題を解決するためにいろいろな案が
提言されている。耐半田ストレス性を改良するために多官能エポ
キシ樹脂の使用（特開昭61−168620号公報）等が
提案されているが、多官能エポキシ樹脂の使用で
は架橋密度が上がり耐熱性が向上するが、特に
200〜300℃のような高温にさらされた場合におい
ては耐半田ストレス性が不十分であつた。更に架橋密度の向上のため樹脂組成物の弾性率
が上がり、耐熱衝撃性が低下するという欠点があ
るため多官能エポキシ樹脂の使用用途は限定せざ
るをえなかつた。又耐熱衝撃性を改善するためにエポキシ樹脂な
らびにフエノール樹脂硬化剤を反応性官能基を有
するシリコーン化合物で変性したいわゆるシリコ
ーン変性樹脂の使用（特開昭61−73725号公報）
等が提案されているが、単にシリコーン変性樹脂
を用いるのみでは樹脂弾性率は低下するが強度の
大幅な向上は認められず、耐熱衝撃性の向上には
不十分であつた。またさらにシリコーン変性樹脂
を用いれば強度のある程度の向上があり、耐半田
ストレス性も向上する傾向にあるが、シリコーン
変形によるガラス転移点（以下Tgという）の低
下（５〜20℃）のためその効果は不十分であつ
た。そこで耐半田ストレス性と耐熱衝撃性を同時に
向上させる方法として多官能エポキシ樹脂とシリ
コーン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性フエノ
ールノボラツク樹脂を組み合わせて樹脂組成物を
得ることが提案されて、この方法により耐半田ス
トレス性と耐熱衝撃性を同時にある程度向上させ
ることが可能となつた。しかしながら、これらの方法の場合、成形加工
性が不十分であり、さらに耐熱衝撃性（低応力
性）が現在の要求水準に未だ不十分であり、これ
らの欠点を改良することが強く望まれて来てい
る。（発明が解決しようとする課題）本願発明の目的とするところは耐半田ストレス
性、耐熱衝撃性と同時に成形加工性（型汚れ、樹
脂バリ、成形ボイド、離型性）に優れた、非常に
バランスのと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）本発明者らは従来技術においては克服できなか
つた耐半田ストレス性、耐熱衝撃性及び成形加工
性のいずれにも優れたバランスのとれた半導体封
止用エポキシ樹脂組成物に関して鋭意研究した結
果、特に耐熱性が良好で耐半田ストレス性を向上
させる効果を有する式〔〕で示される多官能エ
ポキシ樹脂

【化】（ｎ及びｍは１以上の整数であり、ｎ＋ｎ＝２〜
10、R₁、R₂、A₁〜A₅、B₁〜B₅：水素、ハロゲ
ン、アルキル基の中から選ばれる原子または基で
あり、AiとBi（ｉ＝１〜５）は１組み以上異なつ
た原子又は基を示す。）と低弾性で且つ強靭性を有し、耐熱衝撃性を向上
させる効果を有するランダム共重合シリコーン変
性エポキシ樹脂とを組み合わせた系に、更に低応
力性付与剤兼成形加工性向上剤としてランダム共
重合シリコーン化合物とポリアルキレンオキサイ
ドのブロツク共重合であるシリコーン系共重合体
及びシリコーンゴム、合成ゴムを組み合わせるこ
とにより目的とする特性を満足する半導体封止用
エポキシ樹脂組成物が得られることを見い出して
本願発明を完成するに至つたものである。（作用）本発明において用いられる式（）で示される
構造の多官能エポキシ樹脂は１分子中に５個以上
のエポキシ基を有するもので、耐半田ストレス性
を向上させる働きを有している。更には式中のR₁、A₄、B₄がメチル基、R₂、A₅
がｔ−ブチル基、A₁、A₂、B₁、B₂、B₅は水素原
子、A₃、B₃はメチル基又は水素原子を導入した
ものが、アルキル基導入による低吸水化の効果に
より耐半田ストレス性が良好であり、好適に用い
られる。又ｎ、ｍの値は１以上であり、ｎ＋ｍは２〜10
の範囲のものを用いる必要がある。ｎもしけはｍ
の値を変えて分子構造を操作することにより成形
加工性、硬化剤をコントロールでき、更に吸水量
をコントロールすることにより耐半田ストレス性
をコントロールすることが出来る。ｎ＋ｍの値が２より小さい場合は硬化性が低下
し、成形性が悪くなつてしまう。ｎ＋ｍの値が11
以上の場合は流動性が低下し、成形性が悪くな
る。又２官能以下のエポキシ樹脂では架橋密度が
上がらず、Tgが低下し、耐半田ストレス性の効
果が得られない。本発明で用いられるランダム共重合シリコーン
変性エポキシ樹脂は耐熱衝撃性を向上させる働き
を有している。ランダム共重合シリコーン変性エポキシ樹脂の
原料として用いられるオルガノホルリシロキサン
はエポキシ樹脂と反応し得る官能基を有するもの
であり、これらの官能基としては、例えばアルコ
キシ基、水酸基、アミノ基、ヒドロシリル基が挙
げられ、オルガノポリシロキサンの分子構造は直
鎖状、分枝状のいずれでも良い。これらのオルガノポリシロキサンと反応させる
エポキシ樹脂としては１分子中に２個以上のエポ
キシ基を有するものであればいかなるものでも良
く、例えばビスフエノールＡ型エポキシ樹脂、ビ
スフエノールＦ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、脂環式エポキシ樹脂及びこれらの
変性樹脂等が挙げられ、これらのエポキシ樹脂は
１種又は２種以上混合して用いることもできる。これらのエポキシ樹脂の中ではエポキシ当量が
150〜250、軟化点が60〜130℃であり、かつNa⁺、
Cl^-等のイオン性不純物が出来る限り少ないもの
が好ましい。これらの原料を用いてランダム共重合シリコー
ン変性エポキシ樹脂の反応方法は特に限定された
ものではないが、例えば２ケ以上のアミノ基を有
するオルガノポリシロキサンとエポキシ樹脂の一
部のエポキシ基を反応せしめてランダム共重合物
となすとか、アルケニル基含有エポキシ樹脂と２
ケ以上のハイドロシリル基を有するオルガノポリ
シロキサンとを反応させてランダム共重合物を得
るなどの方法がある。本発明のランダム共重合シリコーン変性エポキ
シ樹脂はオルガノポリシロキサンがランダムに共
重合したものであり、単にブロツク共重合したも
のに較べシリコーンドメインが均一に分散してい
るため成形加工性、捺印性、耐湿性、耐熱衝撃性
に優れたものとなる。多官能エポキシ樹脂、ランダム共重合シリコー
ン変性エポキシ樹脂に従来からあるエポキシ樹脂
を混合して用いても良いが、これら混合系におい
ては多官能エポキシ樹脂とランダム共重合シリコ
ーン変性エポキシ樹脂の合計を50重量％以上とす
ることが必要であ理、50重量％未満の場合、耐半
田ストレス性と耐熱衝撃性が低下する。多官能エポキシ樹脂とランダム共重合シリコー
ン変性エポキシ樹脂との組み合わせてにおいては
多官能エポキシ樹脂重量／ランダム共重合シリコ
ーン変性エポキシ樹脂が0.3〜３の範囲であるこ
とが必要である。この比率が0.3を下回れば耐半
田ストレス性が不十分となり、又３を上回れば耐
熱衝撃性が不十分となる。本発明で(B)成分として用いるランダム共重合シ
リコーン変性フエノール樹脂は耐熱衝撃性の向上
に効果があり、硬化剤としての働きを有するもの
である。これらのランダム共重合シリコーン変性フエノ
ール樹脂の原料として用いられるオルガノポリシ
ロキサンはフエノール樹脂と反応しうる官能基を
有するものであり、これらの官能基としては例え
ばエポキシ基、アルコシキ基、ヒドロシリル基が
挙げられ、オルガノポリシロキサンの分子構造は
直鎖状、分枝状のいずれであつても良い。このオルガノポリシロキサンと反応させるフエ
ノール樹脂としてはフエノールノボラツク、クレ
ゾールノボラツク及びこれらの変性樹脂等が挙げ
られ、これらは１種又は２種以上混合して用いる
ことも出来る。用いられるフエノール樹脂は水酸基当量が80〜
150、軟化点が60〜120℃でありNa⁺、Cl^-等のイ
オン性不順物ができるだけ少ないものが好まし
い。これらのランダム共重合シリコーン変性フエノ
ール樹脂は前述の官能基を有するオルガノポリシ
ロキサンと前述のフエノール樹脂とを第３級アミ
ン類の触媒の存在下で反応させることにより得ら
れる。本発明のランダム共重合シリコーン変性フエノ
ール樹脂はオルガノポリシロキサンがランダムに
共重合したものであり、単にブロツク共重合した
ものに較べてシリコーンドメインが均一に分散し
ているため成形加工性、捺印性、耐湿性、耐熱衝
撃性に優れている。尚、本発明において該ランダム共重合シリコー
ン変性フエノール樹脂硬化剤は単独もしくは他の
フエノールノボラツク系硬化剤と混合して用いて
も良いが、これらの混合系においてはランダム共
重合シリコーン変性フエノール樹脂は硬化剤系の
内50重量％以上用いることが好ましく、50重量％
未満となると耐熱衝撃性が低下する。本発明で用いられる(C)成分としての無機充填材
としては結晶性シリカ、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１種又は２種以上混合して
使用される。これらの中で特に結晶性シリカまた
は溶融シリカが好適に用いられる。本発明で用いられる(D)成分としてSP値が７〜
９のシリコーン系共重合体は、３官能エポキシ樹
脂、ランダム共重合シリコーン変性エポキシ樹脂
とランダム共重合シリコーン変性フエノール樹脂
及び各種低応力剤との相溶性改善に効果があり成
形加工性、捺印性さらにリードフレームやICチ
ツプと封止用樹脂との密着性向上による耐半田ス
トレス性向上に効果も有している。該シリコーン系共重合体のSP値が７を下回る
と疎水性になりすぎランダム共重合シリコーン変
性エポキシ樹脂、フエノール樹脂との相溶性が低
下し、又９を上回れば親水性になりすぎエポキシ
樹脂との相溶性は向上するがランダム共重合シリ
コーン変性フエノール樹脂との相溶性が低下する
ためシリコーン系共重合体のSP値は７〜９の範
囲内にあることが必要である。シリコーン系共重合体についてはSP値が７〜
９の範囲内にあるものであれば特に構造に制限は
ないが例えば下記に示すもの

【化】（但しＡ；

【式】Ｂ；―（CH₂）_r――Ｏ―（C₂H₄O）_i―――（C₃H₆O）_j―
―CH₃ R₁〜R₆；−CH₃、

【式】

【式】 −CH＝CH₂、

【式】ただしR₁〜R₆は同じ基であつても、それぞれ
異なる基であつてもよい。）のような構造を有するオルガノポリシロキサンと
アルキレンオキサイドとの共重合体、あるいは

【化】（但しR₁〜R₄； −CH₃、

【式】−C₂H₅、

【式】 −CH＝CH₂、

【式】ただしR₁〜R₄は同じ基であつても、それぞれ
異なる基であつてもよい。）のような構造を有するオルガノポリシロキサンと
スチレンとの共重合体等が挙げられる。これらのシリコーン系共重合体は樹脂分（Ａ＋
Ｂ）に対して0.1〜15重量％の範囲内で用いられ
る。これらの添加量が0.1重量％を下回れば低応
力剤のブリードのため成形加工性が低下し、かつ
耐半田ストレス性の向上効果が不十分となり、又
15重量％を上回れば成形加工性が低下する。更に
本発明の(E)成分として用いられるSP値が７〜９
の範囲にあるシリコーンゴム、(F)成分として用い
られる液状合成ゴム又は(G)成分として用いられる
シリコーンゴムと液状合成ゴムとの混合物は(D)成
分のシリコーン系共重合体と相溶性の良い低応力
剤であり(A)成分の多官能エポキシ樹脂、ランダム
共重合シリコーン変性エポキシ樹脂、(B)成分のラ
ンダム共重合シリコーン変性フエノール樹脂と組
み合わせて用いることによつて成形加工性、耐半
田ストレス性、耐熱衝撃性のいずれもが著しく向
上する。この理由は、多官能エポキシ樹脂、ランダム共
重合シリコーン変性エポキシ樹脂(A)及びランダム
共重合シリコーン変性フエノール樹脂(B)と他の封
止樹脂成分との相溶性がシリコーン系共重合体(D)
により改善され、さらにシリコーンゴム(E)、液状
合成ゴム(F)及びシリコーンゴムと液状合成ゴムと
の混合物(G)を組み合わせることにより相溶性がよ
り向上するため、強度、靭性、リードフレームや
ICチツプとの密着性等が著しく向上する成形加
工性と耐半田ストレス性が向上した。さらに低応力効果のあるランダム共重合シリコ
ーン変性エポキシ樹脂、ランダム共重合シリコー
ン変性フエノール樹脂とシリコーンゴム、液状合
成ゴム又はシリコーンゴムと液状合成ゴムとの混
合物が組み合わさることにより著しい低応力化が
達成されるため耐熱衝撃性が著しく向上するもの
と考えられる。本発明の(E)成分として用いられるシリコーンゴ
ムは三次元架橋したいわゆる硬化したものであ
り、そのSP値が７〜９の範囲のものであれば特
に制限はない。シリコーンゴムの形状としては平
均粒径が30μｍ以下で球状（アスペクト比が1.5以
下）のものが望ましく、またエポキシ樹脂成分又
はフエノール樹脂成分あるいはこれらの樹脂双方
に反応性もしくは親和性を有するシリコーンゴム
が望ましく、更にはこれらの平均粒径が15μｍ以
下の球状のものが望ましい。これらのシリコーン
ゴムとしては例えばビニル基を有するオルガノポ
リシロキサンと水素基を有するオルガノポリシロ
キサンを界面重合して得られる球状のシリコーン
ゴム等が挙げられる。これらのシリコーンゴムは
樹脂分（Ａ＋Ｂ）に対して１〜25重量％の範囲内
で用いられる。これらの添加量が１重量％を下回れば耐熱衝撃
性の向上効果が不十分になり、又25重量％を上回
ればシリコーンゴムのブリードによる成形加工性
の低下と、成形時の熱時硬度、成形品の強度の低
下による耐半田ストレス性の低下がおこる。本発明の(F)成分として用いられる液状合成ゴム
はジエン系ゴム質ポリマーで分子内に硬化剤と反
応し得るエポキシ基を１個以上有するものが望ま
しく、例えばエポキシ化ポリブタジエンゴム等が
挙げられる。これらの液状合成ゴムは樹脂分（Ａ
＋Ｂ）に対して0.5〜20重量％の範囲内で用いら
れる。これらの添加量が0.5重量％を下回れば成
形加工性、耐熱衝撃性の向上効果が不十分にな
り、又20重量％を上回れば合成ゴムのブリードに
よる成形加工性の低下と、成形時の熱時硬度、成
形品の強度の低下による耐半田ストレス性の低下
がおこる。更に(G)成分として用いられるシリコーンゴムと
液状合成ゴムとの混合物としては、シリコーンゴ
ム分100重量部に対して液状合成ゴム分が20〜100
重量部の範囲で混合したものが性能バランス上望
ましいがこの比率を多少はずれても十分用いるこ
とができる。又これらのシリコーンゴムと液状合
成ゴムとの混合物は樹脂分（Ａ＋Ｂ）に対して
0.5〜15重量％の範囲内で用いられる。これらの
添加量が0.5重量％を下回れば耐熱衝撃性の向上
効果が不十分になり、又15重量％を上回ればシリ
コーンゴム及び液状合成ゴムのブリードによる成
形加工性の低下と、成形時の熱時硬度、成形品の
強度の低下による耐半田ストレス性の低下がおこ
る。又これら以外の成分として必要に応じて
BDMA等の第３級アミン類、イミダゾール類、
１，８−ジアザビシクロ〔５，４，０〕ウンデセ
ン−７、トリフエニルホスフイン等の有機リン化
合物等の硬化促進剤が用いられる。その他必要に応じてワツクス類等の離型剤、ヘ
キサブロムベンゼン、デカブロムビフエニルエー
テル、三酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブ
ラツク、ベンガラ等の着色剤、シランカツプリン
グ剤その他熱可塑性樹脂等を適宜添加配合するこ
とができる。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製
造するには一般的な方法としては、所定の配合比
の原料をミキサー等によつて十分に混合した後、
更にロールやニーダー等により溶融混練処理し、
次いで冷却固化させて適当な大きさに粉砕するこ
とにより容易に製造することが出来る。（実施例）実施例１多官能エポキシ樹脂(a) 45重量部ランダム共重合シリコーン変性エポキシ樹脂(c)
45重量部臭素化ビスフエノールＡ型エポキシ樹脂（エポキ
シ当量370、軟化点65℃、臭素含有率37％）
10重量部 ο−クレゾールノボラツクエポキシ樹脂（エポキ
シ当量200、軟化点65℃） 10重量部ランダム共重合シリコーン変性フエノール樹脂(e)
60重量部フエノールノボラツク樹脂（水酸基当量105、軟
化点95℃）５重量部ランダム共重合シリコーン変性ポリアルキレンオ
キサイド(i) ５重量部シリコーンゴム 10重量部溶融シリカ 490重量部トリフエニルホスフイン２重量部シランカツプリング剤２重量部カルナバワツクス３重量部カーボンブラツク３重量部三酸化アンチモン 25重量部を常温で十分に混合し、更に95〜100℃で混練し、
冷却後粉砕して成形材料とし、これをタブレツト
化して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。この材料を型汚れ性、樹脂バリ、をトランスフ
アー成形機（成形条件：金型温度175℃、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℃、８時間で後硬化しパツケージ内部の
ボイド、捺印性、耐熱衝撃性、耐湿性及び耐半田
ストレス性を評価した。実施例２〜９同様にして第１表に示す組成物の半導体封止用
エぽきし樹脂組成物を得た。この半導体封止用エポキシ樹脂組成物の評価結
果を第１表に示す。比較例１〜13 同様にして第１表に示す組成物の半導体封止用
エぽきし樹脂組成物を得た。この半導体封止用エポキシ樹脂組成物の評価結
果を第１表に示す。

【表】

〔発明の効果〕

本発明によれば従来技術では得ることの出来な
かつた高Tg、高可撓性、高強度、高成形加工性
を有するエポキシ樹脂組成物を得ることができる
ので、耐半田ストレス性と耐熱衝撃性が非常に高
く、更に成形加工性が良好でしかも耐湿性も優れ
ていることから電子、電気部品の封止用、被覆
用、絶縁用等に用いた場合、特に表面実装パツケ
ージに搭載された高集積大型チツプICにおいて
信頼性が非常に必要とする製品について好適であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１ (A)(i) 下記式〔〕で示される多官能エポキ
シ樹脂【化】（ｎ及びｍは１以上の整数であり、ｎ＋ｎ＝
２〜10、 R₁、R₂、A₁〜A₅、B₁〜B₅：水素、ハロゲ
ン、アルキル基の中から選ばれる原子または
基であり、AiとBi（ｉ＝１〜５）は１組み以
上異なつた原子又は基を示す。）を総エポキシ樹脂に対して50〜100重量％を
含むエポキシ樹脂、 (ii) ランダム共重合シリコーン化合物とエポキシ
樹脂とを反応させて得られるシリコーン変性
エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂(i)とシリコーン変性エポ
キシ樹脂(ii)との重量配合比率(i)／(ii)が0.3〜３
であり、かつ多官能エポキシ樹脂(i)とシリコー
ン変性エポキシ樹脂(ii)との合計が全エポキシ樹
脂量の50〜100重量％であるエポキシ樹脂 (B) ランダム共重合シリコーン化合物とフエノー
ル樹脂とを反応させて得られるシリコーン変性
フエノール樹脂が全フエノール樹脂量の50〜
100重量％であるフエノール樹脂硬化剤 (C) 無機充填材 (D) SP値が７〜９のシリコーン系共重合体 (E) SP値が７〜９のシリコーンゴムを必須成分とし、樹脂成分〔(A)＋(B)〕に対してシ
リコーン系共重合体成分(D)を0.1〜15重量％、シ
リコーンゴム成分(E)を１〜25重量％含有すること
を特徴とする樹脂組成物。２特許請求項１において(E)成分の代わりとして
SP値が７〜９の範囲にある液状合成ゴム(F)を用
い、樹脂成分〔(A)＋(B)〕に対して液状合成ゴム(F)
を0.5〜20重量％配してなる樹脂組成物。３特許請求項１において(E)成分の代わりとして
SP値が７〜９の範囲にあるシリコーンゴムと液
状合成ゴムとの混合物(G)を用い、樹脂成分〔(A)＋
(B)〕に対してシリコーンゴムと液状合成ゴムとの
混合物(G)を0.5〜15重量％配してなる樹脂組成物。