JPH08176270A

JPH08176270A - 封止用エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH08176270A
Application number: JP32624094A
Authority: JP
Inventors: Koji Ikeda; 幸司池田; Yoshihiro Miyatani; 至洋宮谷; Takayuki Ichikawa; 貴之市川; Hironori Ikeda; 博則池田; Ryuzo Hara; 竜三原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】低応力を維持しつつ、流動性が良く、金型汚
れの発生を低減できる封止成形性、連続成形性の良好な
封止用エポキシ樹脂組成物を提供する。【構成】エポキシ樹脂に、硬化剤、無機充填剤、硬化
促進剤及びシリコーン変性樹脂を添加してなる封止用エ
ポキシ樹脂組成物において、分子量７００以下の低分子
エポキシ樹脂と、ポリシロキサン１分子の両末端又は側
鎖にアミノ基、カルボキシル基及びフェノール性水酸基
からなる群から選択される少なくとも１種を備える反応
性シリコーンオイルとを反応させてなる反応生成物とオ
ルソ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂とを相溶化さ
せたシリコーン変性樹脂を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気部品、電子部品、
半導体素子等を封止するための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】従来、ダイオード、トランジスター、集
積回路等の電気・電子部品や半導体装置等の封止方法と
して、例えば、エポキシ樹脂やシリコン樹脂等による樹
脂封止方法や、ガラス、金属、セラミックス等を用いた
ハーメチックシール法が採用されてきているが、近年で
は、信頼性の向上とともに大量生産やコストの面でメリ
ットのあるエポキシ樹脂を用いる封止法においては、ク
レゾールノボラック型樹脂を樹脂成分とし、かつ、フェ
ノールノボラック型樹脂を硬化剤成分とする組成物から
なる成形材料が最も一般的に使用されている。

【０００３】しかしながら、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等
の電子部品や半導体装置の高密度化、高集積化にともな
って、モールド樹脂の薄肉化が進んでおり、これまでの
エポキシ樹脂組成物では、必ずしも満足に対応すること
ができなくなっている。例えば、表面実装用デバイスに
おいては、実装時にデバイス自身が半田に直接浸漬され
る等、急激に高温苛酷環境下に曝されるため、パッケ−
ジクラックの発生が避けられない事情となっている。す
なわち、成形後の保管中に吸湿した水分が、高温にさら
される際に急激に気化膨張し封止樹脂がこれに耐えきれ
ずに半導体装置のパッケージにクラックが生じる。そこ
で、低応力性を付与するために、シリコーン変性樹脂等
を使用することが検討されているが、フェノール樹脂中
にアミノシリコーンオイルを分散させただけのもので
は、シリコーンオイルとフェノール樹脂との間に化学的
結合が存在せず、封止材料中に含まれるシリコーンオイ
ルのブリードにより金型汚れが発生し、連続成形性が悪
いという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の事情に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、低応
力を維持しつつ、流動性が良く、金型汚れの発生を低減
できる封止成形性、連続成形性の良好な封止用エポキシ
樹脂組成物を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂に、硬化剤、無機
充填剤、硬化促進剤及びシリコーン変性樹脂を添加して
なる封止用エポキシ樹脂組成物において、分子量７００
以下の低分子エポキシ樹脂と、ポリシロキサン１分子の
両末端又は側鎖にアミノ基、カルボキシル基及びフェノ
ール性水酸基からなる群から選択される少なくとも１種
を備える反応性シリコーンオイルとを反応させてなる反
応生成物とオルソ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂
とを相溶化させたシリコーン変性樹脂を含有することを
特徴とする。

【０００６】本発明の請求項２に係るエポキシ樹脂組成
物は、前記低分子エポキシ樹脂がビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ジエチ
レングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレング
リコールジグリシジルエーテル又はポリプロピレングリ
コールジグリシジルエーテルであることを特徴とする。

【０００７】本発明の請求項３に係るエポキシ樹脂組成
物は、前記反応性シリコーンオイルの両末端又は側鎖に
備わるエポキシ基と反応する基の１当量に対して、前記
低分子エポキシ樹脂１〜１０当量を配合してなることを
特徴とする。

【０００８】本発明の請求項４に係るエポキシ樹脂組成
物は、前記反応性シリコーンオイルの含有量が、前記シ
リコーン変性樹脂の全量に対して３０〜４０重量％であ
ることを特徴とする。

【０００９】以下、本発明を詳述する。本発明に用いる
エポキシ樹脂は、１分子中に少なくとも２個のエポキシ
基を有するエポキシ樹脂であり、例えば、クレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂、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、ノボラック型
エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、
ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環を有するエポ
キシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂及びグリシジルエス
テル型エポキシ樹脂等のようなエポキシ樹脂を例示でき
る。

【００１０】本発明に用いる硬化剤としては、１分子中
にフェノール性水酸基を少なくとも２個有する硬化剤で
あれば、いずれの硬化剤でも用いることができ、例え
ば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック
樹脂及び多官能フェノール樹脂等がある。

【００１１】本発明では、無機充填材として、溶融シリ
カ、結晶シリカ、アルミナ及び窒化ケイ素等を用いるこ
とができ、硬化促進剤として、ジアザビシクロウンデセ
ン、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニ
ウム、テトラフェニルボレート、イミダゾール及び３級
アミン等を用いることができる。また、必要に応じてエ
ポキシシラン等のカップリング剤、ブロム化エポキシ樹
脂及び三酸化アンチモン等の難燃剤、シリコーン可撓
剤、カルナバワックス、ステアリン酸等の離型剤並びに
カーボンブラック等の顔料等を用いることができる。

【００１２】本発明に係る封止用エポキシ樹脂組成物で
は、シリコーン変性樹脂を含有することが必須である。
このシリコーン変性樹脂は、例えば、反応性シリコーン
オイルと有機架橋剤である分子量７００以下の低分子エ
ポキシ樹脂とを反応させて得た反応生成物と、オルソ−
クレゾールノボラックエポキシ樹脂とを相溶化させた相
溶化物である。前記低分子エポキシ樹脂としては、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、ジエチレングリコールジグリシジル
エーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテ
ル又はポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル
等を用いる。反応性シリコーンオイルは、例えば、ポリ
シロキサン１分子の両末端又は側鎖にアミノ基、カルボ
キシル基及びフェノール性水酸基からなる群から選択さ
れる少なくとも１種を２個以上備え、アミノ基、カルボ
キシル基及びフェノール性水酸基の当量は、３０００以
下が望ましい。また、配合比としては、反応性シリコー
ンオイルに備わるエポキシ基と反応する官能基１当量に
対して有機架橋剤である低分子エポキシ樹脂のエポキシ
基１〜１０当量であることが好ましい。さらに、前記反
応性シリコーンオイルの含有量が、前記シリコーン変性
樹脂の全量に対して３０〜４０重量％であることが望ま
しい。反応性シリコーンオイルと低分子エポキシ樹脂と
を反応させて得た反応生成物をオルソ−クレゾールノボ
ラックエポキシ樹脂と相溶化させて用いることにより、
前記反応生成物が封止用エポキシ樹脂組成物中に偏在す
ることなく、均一に分散し易くなる。

【００１３】このようにして、エポキシ樹脂に、硬化
剤、無機充填剤、硬化促進剤及びシリコーン変性樹脂を
添加して、混合、混練、粉砕し、さらに必要に応じて造
粒して封止用エポキシ樹脂組成物を得る。さらに、この
封止用エポキシ樹脂組成物を使用して、圧縮成形、トラ
ンスファー成形、射出成形等で半導体素子を封止して半
導体装置を得るものである。

【００１４】前記シリコーン変性フェノール樹脂を用い
ることにより、封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の低
応力が維持できる。しかも、反応性シリコーンオイルと
有機架橋剤である低分子エポキシ樹脂とが反応して、化
学的に結合するので、ブリードの発生を抑えることがで
きるため、例えば、大型フルモールドパッケージ等を連
続成形する場合、ショット数が多くなっても、金型汚
れ、パッケージ表面に汚れ、曇り等が発生し難い。すな
わち、低応力を維持しつつ、流動性が良く、金型汚れの
発生を低減できる封止成形性、連続成形性の良好な封止
用エポキシ樹脂組成物が得られる。

【００１５】

【作用】本発明に係るエポキシ樹脂組成物では、低分子
エポキシ樹脂と、ポリシロキサン１分子の両末端又は側
鎖にアミノ基、カルボキシル基及びフェノール性水酸基
からなる群から選択される少なくとも１種を含む反応性
シリコーンオイルとを反応させてなる反応生成物とオル
ソ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂とを相溶化させ
たシリコーン変性樹脂を含有するので、反応性シリコー
ンオイルと有機架橋剤である低分子エポキシ樹脂とが反
応して、化学的に結合するため、ブリードの発生を抑え
ることができる。しかも、反応性シリコーンオイルと低
分子エポキシ樹脂とを反応させて得た反応生成物をオル
ソ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂と相溶化させて
用いることにより、前記反応生成物が封止用エポキシ樹
脂組成物中に偏在することなく、均一に分散し易くな
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。

【００１７】（実施例１）以下の方法で、シリコーン変
性樹脂を得た。すなわち、反応性シリコーンオイルとし
てアミノ基当量６５０の両末端にアミノ基を備えるポリ
シロキサンと、低分子エポキシ樹脂として分子量５００
のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とを当量比で１：８
にしてステンレスビーカーに入れた。このステンレスビ
ーカーをオイルバスで、内部の試料温度を１２０℃に保
ち、ディスパーで６時間撹拌した。次いで、溶融したエ
ポキシ当量１９５のオルソ−クレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂（住友化学工業株式会社製：商品名ＥＳＣＮ
１９５ＸＬ）を加えて、反応性シリコーンオイルの含有
量をシリコーン変性樹脂の全量に対して３３重量％にし
て、１時間撹拌した後、冷却してシリコーン変性樹脂を
得た。

【００１８】エポキシ樹脂として、エポキシ当量１９５
のオルソ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（住友
化学工業株式会社製：商品名ＥＳＣＮ１９５ＸＬ）を１
１重量部、硬化剤として、水酸基当量１０４のフェノー
ルノボラック樹脂（荒川化学工業株式会社製：商品名タ
マノール７５２）を７．８重量部、前記シリコーン変性
樹脂を１重量部、充填剤としてγ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシランでカップリング処理した溶融シリ
カを８０重量部、硬化促進剤としてトリフェニルホスフ
ィンを０．１５重量部、難燃剤としてエポキシ当量４０
０のブロム化エポキシ樹脂１．４重量部及び三酸化アン
チモン２．１重量部、離型剤としてカルナバワックス
０．２重量部並びに顔料としてカーボンブラックを０．
２５重量部の割合で常温で混合し、さらに、９０〜９５
℃で混練して、冷却、粉砕して封止用エポキシ樹脂組成
物を得た。

【００１９】得られた封止用エポキシ樹脂組成物を１７
０℃に加熱した金型内にトランスファー注入して硬化さ
せ、トランスファー成形で成形品を得た。この方法で連
続成形を行い、成形品表面の曇り、汚れの状態を目視に
より評価した。その結果５００ショット以上連続成形し
ても、成形品表面の曇り、汚れが発生しなかった。

【００２０】（実施例２）反応性シリコーンオイルとし
てアミノ基当量６５０の両末端にアミノ基を備えるポリ
シロキサンと、低分子エポキシ樹脂として分子量５００
のジエチレングリコールジグリシジルエーテルとを当量
比で１：９にしてディスパーで１２０℃、７時間撹拌し
た以外は、実施例１と同様にしてシリコーン変性樹脂、
封止用エポキシ樹脂組成物及び成形品を得、成形品表面
の曇り、汚れの状態を目視により評価した。その結果５
５０ショット以上連続成形しても、成形品表面の曇り、
汚れが発生しなかった。

【００２１】（実施例３）反応性シリコーンオイルとし
てカルボキシル基当量７００の両末端にカルボキシル基
を備えるポリシロキサンと、低分子エポキシ樹脂として
分子量５００のビスフェノールＦ型エポキシとを当量比
で１：５にしてディスパーで１２０℃、７．５時間撹拌
した以外は、実施例１と同様にしてシリコーン変性樹
脂、封止用エポキシ樹脂組成物及び成形品を得、成形品
表面の曇り、汚れの状態を目視により評価した。その結
果４００ショット以上連続成形しても、成形品表面の曇
り、汚れが発生しなかった。

【００２２】（実施例４）反応性シリコーンオイルとし
てカルボキシル基当量３０００の側鎖にカルボキシル基
を備えるポリシロキサンと、低分子エポキシ樹脂として
分子量５００のビスフェノールＡ型エポキシとを当量比
で１：４にしてディスパーで１２０℃、６時間撹拌した
以外は、実施例１と同様にしてシリコーン変性樹脂、封
止用エポキシ樹脂組成物及び成形品を得、成形品表面の
曇り、汚れの状態を目視により評価した。その結果５０
０ショット以上連続成形しても、成形品表面の曇り、汚
れが発生しなかった。

【００２３】（実施例５）反応性シリコーンオイルとし
て、アミノ基当量２０００の両末端にアミノ基を備える
ポリシロキサンと、低分子エポキシ樹脂として分子量５
００のビスフェノールＡ型エポキシとを当量比で１：７
にしてディスパーで１２０℃、８時間撹拌した以外は、
実施例１と同様にしてシリコーン変性樹脂、封止用エポ
キシ樹脂組成物及び成形品を得、成形品表面の曇り、汚
れの状態を目視により評価した。その結果４５０ショッ
ト以上連続成形しても、成形品表面の曇り、汚れが発生
しなかった。

【００２４】（比較例１）シリコーンオイルとして、ア
ミノ基当量６００の側鎖にアミノ基を備えるシリコーン
オイルと水酸基当量１０４のフェノールノボラック樹脂
（荒川化学工業株式会社製：商品名タマノール７５２）
とをシリコーンオイルの含有量がシリコーン変性樹脂の
全量に対して３３重量％にして、２時間撹拌した後、冷
却してシリコーン変性樹脂を得た以外は、実施例１と同
様にして、封止用エポキシ樹脂組成物及び成形品を得、
成形品表面の曇り、汚れの状態を目視により評価した。
その結果１５０ショットの連続成形で、成形品表面の曇
り、汚れが発生した。

【００２５】以上の結果、実施例は比較例に比べて低応
力を維持しつつ、流動性が良く、連続成形しても、成形
品表面の曇り、汚れが発生し難いことが確認できた。

【００２６】

【発明の効果】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物によ
ると、反応性シリコーンオイルと有機架橋剤である低分
子エポキシ樹脂とが反応して、化学的に結合するため、
ブリードの発生を抑えることができるので、低応力を維
持しつつ、流動性が良く、金型汚れの発生を低減できる
封止成形性、連続成形性が良好である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池田博則大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者原竜三大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂に、硬化剤、無機充填剤、
硬化促進剤及びシリコーン変性樹脂を添加してなる封止
用エポキシ樹脂組成物において、分子量７００以下の低
分子エポキシ樹脂と、ポリシロキサン１分子の両末端又
は側鎖にアミノ基、カルボキシル基及びフェノール性水
酸基からなる群から選択される少なくとも１種を備える
反応性シリコーンオイルとを反応させてなる反応生成物
とオルソ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂とを相溶
化させたシリコーン変性樹脂を含有することを特徴とす
る封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】前記低分子エポキシ樹脂がビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹
脂、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリ
エチレングリコールジグリシジルエーテル又はポリプロ
ピレングリコールジグリシジルエーテルであることを特
徴とする請求項１記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】前記反応性シリコーンオイルの両末端又
は側鎖に備わるエポキシ基と反応する基の１当量に対し
て、前記低分子エポキシ樹脂１〜１０当量を配合してな
ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の封止用
エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】前記反応性シリコーンオイルの含有量
が、前記シリコーン変性樹脂の全量に対して３０〜４０
重量％であることを特徴とする請求項１乃至請求項３い
ずれかに記載の封止用エポキシ樹脂組成物。