JPH0662735B2 - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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JPH0662735B2
JPH0662735B2 JP1026674A JP2667489A JPH0662735B2 JP H0662735 B2 JPH0662735 B2 JP H0662735B2 JP 1026674 A JP1026674 A JP 1026674A JP 2667489 A JP2667489 A JP 2667489A JP H0662735 B2 JPH0662735 B2 JP H0662735B2
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epoxy resin
silicone
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random copolymer
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健一 柳沢
賢 太田
直樹 茂木
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半田耐熱性、耐熱衝撃性に優れた半導体封止
用エポキシ樹脂組成物に関するものである。
〔従来の技術〕
半導体関連技術は近年の軽薄短小傾向より実装密度を向
上させる方向で進んできた。そのためにメモリーの集積
度の向上や、実装方法のスルーホール実装から表面実装
への移行が進んでいる。従ってパッケージは従来のDIP
タイプから表面実装用として小型薄型のフラットパッケ
ージ、SOP、SOJ、PLCCに変わってきており、応力による
パッケージクラックの発生、これらのクラックによる耐
湿性の低下等の問題がある。
特に表面実装工程でのリードの半田付け時にパッケージ
は急激な温度変化を受け、このためにパッケージにクラ
ックが生じる問題が大きくクローズアップされている。
これらの問題を解決するために半田付け時の熱衝撃を緩
和する目的で、熱可塑性オリゴマーの添加(特開昭62−
115849号公報)や各種シリコーン化合物の添加(特開昭
62−115850号公報、62−116654号公報、62−128162号公
報)、更にはシリコーン変性(特開昭62−136860号公
報)などの手法で対処しているがいずれも半田付け時に
パッケージにクラックが生じてしまい信頼性の優れた半
導体封止用エポキシ樹脂組成物を得るまでには至らなか
った。
一方、耐半田ストレス性に優れた耐熱性エポキシ樹脂組
成物を得る為に樹脂系としては多官能エポキシ樹脂の使
用(特開昭61−168620号公報)等が検討されてきたが、
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充分であり、
又硬くてもろくなるため耐熱衝撃性が極めて不満足なも
のであった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的とするところは、半田耐熱性、耐熱衝撃性
のいずれもが良好な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では克服できなかったバランスの
とれた優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得んと
鋭意検討を進めた結果、耐熱性良好で半田耐熱性を向上
させる効果を有する式(I)で示される多官能エポキシ
樹脂と、 (nは整数であり、n=1〜10式中R〜Rは、水
素、ハロゲン、アルキル基の中から選択される原子また
は基) 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樹脂とを組み合
せて用いることにより半田耐熱性、耐熱衝撃性のいずれ
もが顕著に向上することを見い出し本発明を完成するに
至った。
本発明で用いられる式(I)で示される構造の多官能エ
ポキシ樹脂は1分子中に3個以上のエポキシ基を有する
もので、半田耐熱性を向上させる働らきを有している。
式中R〜Rは水素、ハロゲン、アルキル基な中から
選択される原子または基であればいずれでも良いが、中
でもR、Rがメチル基、R、Rがt−ブチル
基、R、Rが水素原子、Rがメチル基又は水素原
子のものが、アルキル基導入による低吸水化の効果によ
り半田耐熱性が良好であり、アルキル基が適度について
いるため成形性も良好であるため好適に用いられる。
又nの値は1〜10の範囲のものを用いる必要がある。
nの値が1より小さい場合、硬化性が低下し、成形性が
悪くなり、またnの値が、10より大きい場合流動性が低
下し、成形性が悪くなる。
また、2官能以下のエポキシ樹脂では架橋密度が上がら
ず、耐熱性が劣り、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らきを有してい
る。
これらの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ポリシロキサンはエポキ
シ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、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、例えばビスフェノー
ルA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹
脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂、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出来る。
これらのエポキシ樹脂の中ではエポキシ当量が150〜25
0、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得られる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るもので
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、単にブロッ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、耐衝撃性に優れるものとなる。
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%以上とすることが必要である。
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
ポキシ樹脂とを組み合せて用いる場合は、多官能エポキ
シ樹脂の仕込み重量:ランダム共重合シリコーン変性エ
ポキシ樹脂の仕込み重量=7:3〜3:7の範囲で用いる必要
がある。
多官能エポキシ樹脂の比率が3を下廻ると半田耐熱性が
不十分となり、又ランダム共重合シリコーン変性エポキ
シ樹脂の比率が3を下廻ると耐熱衝撃性が不十分とな
る。
又、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、ランダム共重合シリコーン変性フェノ
ール樹脂を組み合せて用いる場合は、多官能エポキシ樹
脂の仕込み重量:ランダム共重合シリコーン変性エポキ
シ樹脂の仕込み重量=9:1〜5:5の範囲で用いる必要があ
る。
多官能エポキシ樹脂の比率が5を下廻ると半田耐熱性が
不十分となり、又ランダム共重合シリコーン変性エポキ
シ樹脂の比率が1を下廻ると耐熱性が不充分となる。本
発明で用いられるフェノール樹脂は硬化剤としての働き
をするものである。
これらのフェノール樹脂としてはフェノールノボラッ
ク、クレゾールノボラッ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。
用いられるフェ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等のイオン性不純
物ができるだけ少ないものが好ましい。
本発明で用いられるランダム共重合シリコーン変性フェ
ノール樹脂は耐熱衝撃性の向上に効果があり、硬化剤と
しての働ら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ェノールノボ
ラック樹脂の原料として用いられるオルガノポリシロキ
サンはフェノールノボラック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、アルコキシ基、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。
本発明のランダム共重合シリコーン変性フェノールノボ
ラック樹脂は反応性官能基を有するオルガノポリシロキ
サンと前記のフェノールノボラック樹脂とを第3級アミ
ン類あるいは有機ホスフィン化合物等の触媒の存在下で
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ェノールノボ
ラック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、単にブロッ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、耐熱衝撃性に優れる。
尚、本願発明において該ランダム共重合シリコーン変性
フェノール樹脂硬化剤は単独もしくは他のフェノールノ
ボラック系硬化剤と混合して用いても良いが、これらの
混合系においては該ランダム共重合シリコーン変性フェ
ノール樹脂は硬化剤系の内50重量%以上用いることが望
ましい。
用いられるフェ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等のイオン性不純
物ができるだけ少ないものが好ましい。
本発明で用いられる無機充填剤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るこれらは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シリカ又
は溶融シリカが好適に用いられる。
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〕ウンデンセン−7、トリフェニルホスフィン
等の有機リン化合物等の硬化促進剤、天然ワックス類、
合成ワックス類等の離型剤、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
カップリング剤との他熱可塑性樹脂等を適宜添加配合す
ることが出来る。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造する場
合の一般的な方法としては、所定の組成比の原料をミキ
サー等によって十分均一に混合した後、更にロールやニ
ーダー等により溶融混合処理し、次いで冷却固化させ適
当な大きさに粉砕することにより、容易に行うことがで
きる。
実施例1 多官能エポキシ樹脂(イ) 45重量部 ランダム共重合シリコーン変性 エポキシ樹脂(ハ) 45重量部 臭素化ビスフェノール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 フェノールノボラック樹脂(OH当量105,軟化点95℃)50
重量部 溶融シリカ 490重量部 三酸化アンチモン 25重量部 シランカップリング剤 2重量部 トリフェニルホスフィン 2重量部 カルナバワックス 3重量部 カーボンブラック 3重量部 を常温で十分に混合し、さらに95〜100℃で混練し、冷
却した後粉砕してタブレット化して本願発明の半導体封
止用エポキシ樹脂組成物を得た。
この材料をトランスファー成形機(成形条件:金型温度
175℃、硬化時間2分)を用いて成形し、得られた成形
品を175℃、8時間で後硬化し耐熱衝撃性、半田耐湿性
および半田耐熱性を評価した。
その結果を第1表に示した。
実施例2 実施例1において、多官能エポキシ樹脂(イ)45重量部を
多官能エポキシ樹脂(イ)20重量部、多官能エポキシ樹脂
(ロ)25重量部にかえ、ランダム共重合シリコーン変性エ
ポキシ樹脂(ハ)45重量部を25重量部にかえ、更にクレゾ
ールノボラックエポキシ樹脂20重量部を配合した以外は
実施例1と同様にして半導体封止用樹脂組成物を得た。
この材料をトランスファー成形機(成形条件:金型温度
175℃、硬化時間2分)を用いて成形し、得られた成形
品を175℃、8時間で後硬化し耐熱衝撃性、半田耐湿性
および半田耐熱性を評価した。
その結果を第1表に示した。
実施例3〜9 同様にし第1表に示す組成物の半導体封止用エポキシ樹
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も合せ
第1表に示す。
比較例1〜9 同様にし第1表に示す組成物の半導体封止用エポキシ樹
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も合せ
第1表に示す。
〔発明の効果〕 本発明に従うと従来技術では得ることのできなかった耐
熱性、耐水性及び可撓性を有するエポキシ樹脂組成物を
えることができるので、半田付け工程による急激な温度
変化による熱ストレスを受けたときの耐クラック性、耐
熱衝撃性に非常に優れ、更に耐湿性が良好なことから電
子、電気部品の封止用、被覆用絶縁用等に用いた場合、
特に表面実装パッケージに搭載された高集積大型チップ
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/29 23/31 (56)参考文献 特開 昭57−141419(JP,A) 特開 昭62−290720(JP,A) 特開 昭63−191821(JP,A) 特開 昭63−264622(JP,A) 特開 昭62−254454(JP,A) 特開 昭62−7723(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)下記式(I)で示される構造の多官能
    エポキシ樹脂 (nは整数であり、n=1〜10式中R〜Rは、水
    素、ハロゲン、アルキル基の中から選択される原子また
    は基) (B)オルガノポリシロキサンとエポキシ樹脂を反応させ
    てなるランダム共重合シリコーン変性エポキシ樹脂 (C)フェノール樹脂 (D)無機充填剤 を必須成分とし、多官能エポキシ樹脂(A)とランダム共
    重合シリコーン変性エポキシ樹脂(B)との組成比(A/
    B)が7/3〜3/7であることを特徴とするエポキシ樹脂組成
    物。
  2. 【請求項2】(A)式(I)で示される構造の多官能エポキシ
    樹脂 (B)オルガノポリシロキサンとフェノール樹脂を反応さ
    せてなるランダム共重合シリコーン変性フェノール樹脂 (C)無機充填剤 を必須成分とすることを特徴とするエポキシ樹脂組成
    物。
  3. 【請求項3】(A)で式(I)で示される構造の多官能エポキ
    シ樹脂 (B)オルガノポリシロキサンとエポキシ樹脂を反応させ
    てなるランダム共重合シリコーン変性エポキシ樹脂 (C)オルガノポリシロキサンとフェノール樹脂を反応さ
    せてなるランダム共重合シリコーン変性フェノール樹脂 (D)無機充填剤 を必須成分とし、多官能エポキシ樹脂(A)仕込み重量:
    ランダム共重合シリコーン変性エポキシ樹脂(B)仕込み
    重量=9:1〜5:5であることを特徴とするエポキシ樹脂組
    成物。
JP1026674A 1989-02-07 1989-02-07 エポキシ樹脂組成物 Expired - Lifetime JPH0662735B2 (ja)

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