JPH082937B2

JPH082937B2 - エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH082937B2
Application number: JP16484090A
Authority: JP
Inventors: 直克藤田; 隆夫林
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1990-06-21
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH0453820A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、たとえば半導体素子の樹脂封止等に用い
られるエポキシ樹脂組成物に関する。

〔従来の技術〕

エポキシ樹脂組成物は、電子機器や電子部品などを構
成するために、接着剤、積層板、半導体素子封止材料な
どとして、従来から使用されてきている。特に最近で
は、エレクトロニクスの分野におけるIC用、さらにはLS
I用封止材料としての需要が拡大している。

今日の半導体素子では、配線の高密度化とともに、チ
ップサイズの大型化が進んでいるが、この大型のチップ
をエポキシ樹脂組成物で封止した場合、その硬化物の内
部応力により、アルミ配線のずれ（スライド）、パッシ
ベーション層におけるクラック発生等の問題が起こって
いる。このために、現在、エポキシ樹脂組成物の硬化物
の低応力化が大きな課題の一つになっている。

そこで、エポキシ樹脂組成物に通常のシリコーン弾性
体を添加することにより、その硬化物に可撓性を付与し
て弾性率を低下させ、内部応力を緩和することが試みら
れてきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、通常のシリコーン弾性体を含有するエポキシ
樹脂組成物は、低応力化に効果はあるが、半導体チップ
やリードフレーム等金属との密着性を低下させる傾向に
ある。そのため、吸湿後、ハンダ浸漬耐熱試験を行う
と、リードフレームと封止樹脂との界面から吸湿した水
の蒸発による内部応力の発生によりパッケージにクラッ
クを生ずるという問題がある。

そこで、この発明は、低応力特性を損なわずに半導体
チップやリードフレーム等金属との密着性向上を図るこ
とができるエポキシ樹脂組成物を提供することを課題と
する。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、この発明にかかるエポキシ
樹脂組成物は、硬化物の低応力化および密着性向上を図
る改質剤として、下記（Ａ）および（Ｂ）を含むもので
ある。

（Ａ）下記一般式（Ｉ）で表されるポリエーテル・ポ
リブタジエン変性シリコーン重合体。

〔式中、R¹は１〜４個の炭素を含む２価の炭化水素
基、R²は１〜４個の炭素を含む２価の基、をそれぞれ表す。〕（Ｂ）下記一般式（II）で表される両末端Si−Ｈシリ
コーン重合体。

〔作用〕この発明のエポキシ樹脂組成物は、改質剤として、上
記（Ａ）および（Ｂ）を含んでいることにより、硬化物
の内部応力を低減することができ、しかも、チップやリ
ードフレームなどとの密着性の低下を防ぐことができ
る。

〔実施例〕

以下、この発明を詳しく説明する。

この発明のエポキシ樹脂組成物は、少なくともエポキ
シ樹脂、その硬化剤、上記低応力化のための改質剤を含
む。

改質剤は、上記（Ａ）および（Ｂ）である。

（Ａ）のポリエーテル・ポリブタジエン変性シリコン
重合体は、上記一般式（Ｉ）に示すとおりであり、側鎖
として、２価の基R¹、R²を介して、それぞれ、ポリオキ
シアルキレン基Ｚ、ポリプタジエン基Ｙを含んでいる。
ただし、式（Ｉ）において、ａ、ｂ、ｃの繰り返し数を
持つ３つの基は、それぞれ、（Ｉ）式で示される順番で
配列したブロック共重合体を形成していてもよいし、別
の順番や組み合わせでブロック共重合体を形成していて
もよいし、ランダム共重合体を形成していてもよい。

２価の基R¹およびR²は、それぞれ、たとえば、炭素数
１〜４の２価の炭化水素基であり、互いに同じであって
もよく、異なっていてもよい。また、基R²は、炭化水素
基である必要はなく、たとえば、−CH(OH)CH₂OCO−であ
ってもよい。

なお、上記一般式（Ｉ）において、たとえば、Si−Ｏ
鎖（主鎖）の両末端は、であり、ポリオキシアルキレン基Ｚの末端はＨ、ポリブ
タジエン基Ｙの末端はCH₃である。

上記式（Ｉ）中の繰り返し数ａ、ｂ、ｃ、m₁、m₂およ
びｎについては、特に限定されないが、それぞれ、ａ＝２〜500、ｂ＝２〜100、ｃ＝２〜100、m₁≦20、 m₂≦20、ｎ＝５〜100、の範囲内にあることが好ましい。ただし、m₁とm₂のうち
いずれか一方は０であってもよい。

また、上記式（II）中の繰り返し数ｌも特に限定され
ないが、４〜20の範囲内にあるのが好ましい。

ａ、ｂ、ｃ、m₁、m₂、ｎ、ｌが上記範囲を上回ると、
成形性、硬化物の低応力物性などの性能が低下するおそ
れがある。

上述したように、上記（Ａ）のポリエーテル・ポリブ
タジエン変性シリコーン重合体と（Ｂ）の両末端SiHポ
リジメチルシロキサンは、両者が互いに反応した形で含
まれている方が好ましい。

上記（Ａ）と（Ｂ）の反応生成物（ゲルまたはゴム状
エラストマー）を得るには、たとえば、以下のように行
うことができる。すなわち、使用するエポキシ樹脂およ
び／または硬化剤としてのフェノール樹脂等を熱溶融さ
せた中に上記（Ａ）と（Ｂ）を所定量配合し、高速ディ
スパーなどで加熱攪拌を行うのである。反応は、80〜15
0℃で５〜120分間程度行うことが好ましいが、これに限
定されることはない。（Ａ）と（Ｂ）の配合割合につい
ては、特に限定はないが、たとえば、（Ａ）のビニル基
当量／（Ｂ）の−SiH当量が１〜10程度になっているこ
とが好ましい。また、（Ａ）と（Ｂ）の合計配合量も限
定されないが、たとえば、エポキシ樹脂組成物全体中の
１〜５重量％の範囲が好ましい。この範囲を外れると、
硬化物の低応力化という効果が充分に得られなくなった
り、硬化物物性や成形性等のバランスが悪くなったりす
るおそれがある。

この発明で用いるエポキシ樹脂としては、たとえば、
ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ系
エポキシ樹脂、ノボラック系エポキシ樹脂、脂環式エポ
キシ樹脂等が挙げられ、特に限定はされない。これらは
単独で、あるいは複数種を併せて使用される。ただし、
半導体素子等を封止する成形材料として、この発明のエ
ポキシ樹脂組成物を用いる場合には、硬化物のTg、耐湿
性等の物性に鑑みて、ノボラック系エポキシ樹脂を用い
ることが好ましい。

硬化剤としては、たとえば、フェノールノボラック樹
脂、酸無水物、アミン類などを、単独で、あるいは複数
種を併せて使用できる。上記エポキシ樹脂の場合と同様
の理由から、硬化剤としてはフェノールノボラック樹脂
等のフェノール樹脂を用いることが好ましいが、これに
限定されることはない。また、硬化剤の配合割合に、特
に制限はなく、必要量を適宜設定すればよい。

以上述べてきた必須成分を含むこの発明のエポキシ樹
脂組成物は、さらに必要に応じて、下記のその他の成分
を１種以上含んでいてもよい。同成分としては、たとえ
ば、硬化助剤または硬化促進剤（第３級アミン、イミダ
ゾール類、有機リン化合物等）、充填材または補強材
（シリカ粉末、アルミナ粉末、炭酸カルシウム粉末、ガ
ラス繊維、炭素繊維等）、難燃化剤（三酸化アンチモ
ン、臭素化エポキシ樹脂、水和アルミナ等）、離型剤
（ワックス、ステアリン酸、ステアリン酸塩等）、着色
剤（カーボンブラック、金属酸化物等の顔料）などが挙
げられるが、これらの種類および配合割合等は、特に限
定されるものではない。なお、充填材を用いる場合に
は、エポキシ樹脂組成物全体100重量部（以下、単に
「部」と記す）に対して10〜80部となるように設定する
のが好ましい。10部以上の充填材を加えることにより、
線膨張係数を小さくして熱放散性を良好に保つことがで
きるが、80部を越えると、キャビティーに完全に充填さ
れなくなり、成形性が悪くなるおそれがある。

上記構成成分（必須成分および必要に応じてはその他
の成分を含む）を、たとえば、ミキサ、ブレンダーなど
で混合し、ニーダ、ロールなどを使用して混練すること
により、成形材料としてのエポキシ樹脂生成物を得るこ
とができる。混練後に、必要に応じて冷却固化し、粉砕
して粒状等としてもよい。

以下に、この発明の具体的な実施例および比較例を示
すが、この発明は下記実施例に限定されない。

−実施例１〜３および比較例１− 下記の改質剤ＡおよびB; A:ポリエーテル・ポリブタジエン変性シリコーン重合体
〔ただし、上記（Ｉ）式中、ａ＝200、ｂ＝ｃ＝20、m₁
＝m₂＝５、ｎ＝50、R¹およびR²は炭素数１〜４の２価の
炭化水素基であった〕 B:両末端にSiHを有するポリジメチルシロキサン〔ただ
し、上記（II）式中、ｌ＝20であった〕を用いて、以下の各成分からなるエポキシ樹脂組成物を
調製した（数字は配合部を表す。ただし、実施例３で
は、改質剤の配合部は3.0、充填材の配合部は67.6であ
る）。

ここで、上記各成分の配合は、以下の手順に沿って行
った。まず、約150℃で熱溶融した上記フェノール樹脂
中に、第１表に示した改質剤を投入して、約１時間混合
反応させた。その後、冷却、微粉砕し、得られた微粉砕
粉と上記その他の生成を合わせ、これらをミキサで混合
し、ニーダを使用して混練して成形材料を得た。

同成形材料を常法に従って、圧力50kg/mm²、温度170
℃で３分間成形し、170℃で５時間アフタキュアさせて
硬化させた。

−比較例２− 上記の改質剤ＡおよびＢのいずれをも用いず、充填材
配合量を70.6部とする他は、上記と同様に処理して硬化
物を得た。

上記実施例および比較例の各エポキシ樹脂組成物につ
いて線膨張係数（α₁）、曲げ弾性率（Ｅ）、曲げ強度
（σｆ）およびガラス転移温度（Tg）を測定し、フレー
ム引き抜きテストを行った。線膨張係数およびTgはTMA
法により求め、曲げ弾性率および曲げ強度は、曲げ強度
試験機を用いて測定した。フレーム引き抜きテストは、
リードフレームの一部が外部に突出するようにエポキシ
樹脂組成物で封止し、外部に突出したリードフレームの
部分に開けられた孔を利用して、リードフレームの長さ
方向に沿ってリードフレームと封止樹脂との引張強度を
計測し、4kg/mm²以上を○、4kg/mm²未満を×で示した。
結果を第１表に示した。

第１表にみるように、実施例のものは、Ｅが低下して
いるが、比較例１ほどもσｆが低下せず、また、リード
フレームとの密着性を保持できている。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、この発明にかかるエポキシ樹脂
組成物は、上記（Ａ）および（Ｂ）を含んでいるので、
応力特性を低下させずにリードフレームとの密着性を保
持できる硬化物を得させる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬化物の低応力化および密着性向上を図る
改質剤として、下記（Ａ）および（Ｂ）が含まれている
エポキシ樹脂組成物。（Ａ）下記一般式（Ｉ）で表されるポリエーテル・ポ
リブタジエン変性シリコーン重合体。〔式中、R¹は１〜４個の炭素を含む２価の炭化水素基、
R²は１〜４個の炭素を含む２価の基、をそれぞれ表す。〕（Ｂ）下記一般式（II）で表される両末端Si−Ｈシリ
コーン重合体。