JPS60206824A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関し、更に
詳しくは、成形物の耐湿性、耐腐食性及び可撓性並びに
組成物・成形物が優れると共に、それら諸特性をバラン
ス良く具備した半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関す
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、いわゆる情報化社会の進度に伴い、情報量の著し
い増大を招き、この処理のため、様々な分野で使用され
る半導体素子の大型化が要求されている。

従来、半導体素子の形成は封止樹脂による直接封止が主
流である。しかしながら、この封止方法にはインサート
物と樹脂との線膨張率の差もしくは熱応力に起因する素
子ペレットの割れ又はボンディング線の切断等の問題が
存在していた。

そこで、この応力問題の解決策としては、可撓性付与剤
を使用して変性する方法が提案されており、この方法は
、硬化物の低弾性率化効果を得ることができるものの、
同時にガラス転位点の急激な低下を招き、高温電気特性
及び耐湿性を低下させるという欠点があった。

また、低弾性率及び高ガラス転位点を同時に具備せしめ
る方法として、封止樹脂としてシリコーン系樹脂を使用
する方法が提案されているが、金属との接着性に劣り、
かつ透湿性が大きいため耐湿性に欠けるという欠点があ
った。

さらにまた、上記のような目的を達成する方法として、
フェノール硬化型エポキシ樹脂をポリブタジェン系樹脂
もしくはアクリロニトリル系樹脂により変性する方法が
提案されているが、金型からの離型が難しく、成形加工
性の面で欠点があった。

すなわち、封止樹脂の高いガラス転位点による耐湿性及
び耐熱衝撃性を維持しつつ、同時に応力を小さくするた
めの低弾性率による低膨張率及び低ガラス転位点を具備
することは極めて困難な課題であった。

したがって、従来の封止樹脂は個々の諸特性においては
、ある程度、所期の目的を達成しているものの、それぞ
れの特性が優れると共にその諸特性をバランス良く具備
した封止り（脂は未だ得られておらず、当業界において
は、そのような封止樹脂の出現が切望されていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記した欠点の解消にあり、成形物の高
い耐湿性、耐腐食性及び可撓性並びに組成物の高い成形
性が優れると共に、それらの諸特性をバランス良く具備
し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。

〔発明の概要〕

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、（ａ）エ
ポキシ樹脂　５〜２５重量％ （ｂ）フェノール樹脂硬化剤　１〜２５重量％（ｃ）硬
化促進剤　０．０１〜２．０重量％（ｄ）無機質充填剤
　５０〜８５重量％（ｅ）分子骨格に不飽和二重結合を
含み、分子中にエポキシ基、イソシアネート基、酸無水
物基、水酸基、アミノ基、カル ボキシル基及びメルカプト基から成る 群より選ばれる少なくとも１種の基を 有するゴム物質　０．１〜４．８５重量％（ｆ）分子中
に水素原子、エポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、
ビニル基及び メルカプト基から成る群より選ばれた 少なくとも１種のものを有する有機ケ イ素化合物　０．１〜４．７５重量％ から成ることを特徴とする。また、本発明のもう一つの
半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、ａ）エポキシ樹脂
　５〜２５重量％ ｂ）フェノール樹脂硬化剤　１〜２５重量％重量％比促
進剤　０．０１〜２．０重量％ｄ）無機質充填剤　５０
〜８５重量％ ｇ）分子骨格中に不飽和二重結合を含み、分子中にエポ
キシ基、イソシアネート基、酸無水物基、水酸基、アミ
ノ基、カルボキシル基及びメルカプト基から成る群より
選ばれる少なくとも１種の基を有するゴム物質と分子中
に水素原子、エポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、
ビニル基及びメルカプト基から成る群より選ばれた少な
くとも１種のものを有する有機ケイ素化合物との反応物 ０．３〜５，０重量％ から成ることを特徴とするものである。

本発明に使用されている（ａ）成分は、通常知られてい
るものであれば格別、限定されない。この（ａ）　成分
の具体例としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、
フェノールツ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等グリシジルエーテル型エポキシ
樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジル
アミン型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環
式エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂及びハロゲン化
エポキシ樹脂等の一分子中にエポキシ基を２個以上有す
るエポキシ樹脂が挙げられ、これらから成る群より選ば
れた１種もしくは２種以上のものが使用される。この（
ａ）成分として使用される好ましい化合物としては、エ
ポキシ当量１７５〜３００のノボラック型エポキシ樹脂
であり、例えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、
タレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ハロゲン化フェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。

本発明に使用される（ｂ）成分は、通常、エポキシ樹脂
の硬化剤として使用されるフェノール樹脂であればいか
なるものであってもよい。この（ｂ）成分の具体例とし
ては、フェノール、０−ｌｍ−＋ｐ〜クレゾール、エチ
ルフェノール、キシレノール類、Ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル
フェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、
ドデシルフェノール等のアルキル置換フェノール類；α
−ナフトール、β−ナフトール等の縮合多環系フェノー
ル類；０−、ｍ−、ｐ−ビニルフェノール、Ｏ−、ｍ−
、ｐ−アリルフェノール、オクテニルフェノール、オク
タジェニルフェノール、ドデカトリエニルフェノール等
の鎖状不飽和炭化水素基で置換されたフェノール類；Ｐ
−メトキシフェノール、Ｐ−エトキシフェノール等のア
ルコキシルフェノール頬；Ｐ−カルボキシメチルフェノ
ール、Ｐ−カルボキシエチルフェノール等のＰ−オキシ
安息香酸エステル類；ビスフェノールＡ、フェニルフェ
ノール、クミルフェノール、スチレン化フェノール等の
アルキルフェノール類似化合物；カテコール、レゾルシ
ン等の多価フェノールｉｏ−＋ｍ−＋１）−クロロフェ
ノール等から成る群より選ばれた少なくとも１種のフェ
ノール誘導体と、ホルムアルデヒド又は、パラホルムア
ルデヒド酸、塩基又は中性塩等を触媒として反応せしめ
た樹脂等が挙げられる。またさらにポリグリコール類、
カシューナツト油、あまに油等の共役２重粘合を有しな
い乾性油、アニリン等のアミン類等により変性シたフェ
ノール樹脂；トルエン、キシレン、メシチレン等とホル
ムアルデヒドの縮合物であるいわゆる芳香族炭化水素樹
脂変性フェノール樹脂等も挙げられる。なお、（ｂ）成
分として使用されるフェノール樹脂系硬化剤としては、
軟化点が６０〜１２０℃であり、常温における水溶性の
フェノール樹脂成分の含量が３％以下のものが好ましい
。

前記（ａ）成分の、エポキシ樹脂１当量に対して、０．
５〜２．０当量であり、好ましくは０．８〜１．２当量
である。上記範囲外では、特性劣化を招きやすくなる。

本発明に使用される（Ｃ）成分は硬化促進剤として常用
される触媒であればいかなるものであってもよい。この
（Ｃ）成分の具体例としては、２−（ジメチルアミノメ
チル）フェノール、２゜４．６−）リス（ジメチルアミ
ノメチル）フェノール、ベンジルジメチルアミン、α−
メチルベンジルジメチルアミン等の第三アミン；２−メ
チルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−ヘ
プタデシルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミ
ダゾール等のイミダゾール頻；トリフェニルホスフィン
等の有機ホスフィン類等があげられ、これらから成る群
より選ばれた１種もしくは２種以上のものが使用される
。これらの化合物の中で好ましい（ｃ）成分は、一般式
： 異なっていてもよく、少なくとも１個が有機基を表わし
、残部は水素原子を表わす）で示されている有機ホスフ
ィン化合物が挙げられる。この化合物の具体例としては
、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、ト
リシクロヘキシルホスフィン、メチルジフェニルホスフ
ィン、ブチルフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィ
ン、フェニルホスフィン、オクチルホスフィン等が挙げ
られる。また、上記した一般式中、Ｒ１が有機ホスフィ
ン含む有機基であってもよく、例えば１，２−ビス（ジ
フェニルホスフィノ）エタン、ビス（ジフェニルホスフ
ィノ）メタン等が挙げられる。

これらの化合物の中で更に好ましくは、特にトリフェニ
ルホスフィン等のトリアリールホスフィンが挙げられ、
これら有機ホスフィン化合物は１種もしくは２種以上の
混合系で使用される。

この（Ｃ）成分の配合割合は、通常、０．０１〜２．０
重量％の範囲、好ましくは０．１〜１．５重量％の範囲
もある。この配合割合が０．０１重量％未満の場合は添
加効果が認め難く、エポキシ樹脂組成物の硬化に長時間
を要する欠点があり、２．０重量％を超える場合は品質
に悪影響を及ぼすため、好ましくない。

本発明に使用される（ｄ）成分は、通常、充填剤として
使用されるものであればいかなるものであってもよい。

この（ｄ）成分の具体例としては、結晶性シリカ粉、石
英ガラス粉、タルクケイ酸カルシウム粉、ケイ酸ジルコ
ニウム粉、アルミナ粉、炭酸カルシウム粉、クレー、硫
酸バリウム粉、ガラス繊維等が挙げられる。

この（ｄ）成分の配合割合は、通常、５０〜８５重量％
の範囲、好ましくは６０〜８０重量％の範囲である。こ
の配合割合が５０重量％未満の場合は組成物の線膨張率
が増加し、８５重量％を超える場合は流動性の低下を招
く。

本発明に使用される（ｅ）成分は、まず、分子骨格に不
飽和二重結合を有するものであり、この（ｅ）成分の具
体例としては、ブタジェン重合体、イソプレン重合体、
クロロプレン重合体、イソブチレン重合体、ブタジェン
−アクリロニトリル共重合体、ブタジェン−スチレン共
重合体、ブタジェン−イソブチレン共重合体等が挙げら
れる。すなわち、（ｅ）成分は、これら重合体の分子内
部又は末端に前記した通りの種々の官能基を有するもの
である この（ｅ）成分の配合割合は、通常、０．１〜４．８５
重量％の範囲、好ましくは０．２〜４．５重量％の範囲
である。この配合割合が０．１重量％未満の場合は可撓
化効果は不十分であり、４．８５重量％を超える場合は
、熱時の機械的強度が低下し、金型からの離型性が悪く
なるため好ましくない。

本発明に使用される（ｆ）成分は、一般式：同一であっ
ても異なっていてもよく、水素原子又は１価の炭化水素
基を表わし、ｑは２以上の整数、ｑは平均値として１．
８〜２．３をとる正の整数である）で示される化合物で
あって、上記したＲ４　がその水素原子を部分的にエポ
キシ基、アミノ基、カルボキシル基、ビニル基及びメル
カプト基から成る群より選ばれた少なくとも１種の基で
置換された有機シリコーン化合物である。上記した一般
式中、Ｒ４の具体例としては、メチル基、エチル基、　
プロピル基、ブチル基、アリル基、フェニル基、ビニル
基等が挙げられる。

この（ｆ）成分の配合割合は、通常、０．１〜４．７５
重量％の範囲、好ましくは０．２〜４．５重量％の範囲
である。この配合割合が０．１重量％未満の場合は金型
からの離型効果が不十分であり、４．７５重量％を超え
る場合は金属との密着性が劣り、耐湿性を悪くする傾向
があるため、好ましくない。

本発明のもう一つの発明に使用される（ｇ）成分は、上
記した（ｅ）成分と（「）成分に、富用の方法を適用し
て得られる反応物である。この常用の方法の具体例とし
ては、窒素雰囲気下、両成分を室温〜２００℃温度で０
．５〜１５時間、混合反応せしめる。

この（ｇ）成分の配合割合は、通常、０．３〜５．０重
量％の範囲、好ましくは０．５〜４．０重量％の範囲で
ある。この配合割合が０．３重量％未満の場合は可撓効
果が不十分であり、５．０重量％を超える場合には熱時
の機械的強度が弱く、作業性が悪くなるため、好ましく
ない。

本発明に使用される好ましい成分としては、前記した対
応する成分に代えて、（ｅ）成分及び／又はＣＩ）成分
と（ａ）成分及び／又は（ｅ）成分との溶融混合物又は
反応物が挙げられる。これらの溶融混合物又は反応物は
、その製法として常用の方法を適用すればよく、例えば
、前者が所定の成分を単に、加熱、混合して得られるも
のであり、後者が所定の成分を、窒素雰囲気下、室温〜
２００℃の温度で０．５〜１５時間、反応せしめて得ら
れる。このような成分を使用することにより、均一な分
散性を有する組成物はその緒特性が格段に向上する。

本発明の組成物は、必要に応じて、更に酸化アンチモン
、ハロゲン化物、リン化物等の難燃化剤；シラン系、ボ
ラン系及びチタン系カップリング剤等の無機質フィラー
の表面処理剤；カーボンブラック等の着色剤；ステアリ
ン酸等の長鎖脂肪酸、ステアリン酸亜鉛及びステアリン
酸カルシウム等の長鎖脂肪酸の金属塩、カルナバワック
ス及びモンタンワツクス等のエステル系ワックス、高級
脂肪酸のアミド及び／又は多価アミド等の離型剤等を添
加してもよい。

以上の組成から成る半導体封止用エポキシ樹脂組成物を
、成形材料として調製するには、通常の方法を用いれば
よく、例えば、所定の配合量の原料成分を、ミキサー等
によって充分混合後、更に熱ロール等により溶融混合処
理を施すか、またはニーダ−等により混合処理を施すこ
とにより、容易に成形材料を得ることができる。

本発明に係る半導体素子としては、例えば、トランジス
タ、パワートランジスタ、ダイオード、ＩＣ，ＬＳＩ等
が挙げられ、これら素子を上記した成形材料を用いて、
低圧トランスファ成形法等を適用して封止すればよい。

以下において、実施例を掲げ、本発明を更に詳しく説明
する。

（発明の実施例〕 Ｍｉｉ訓１ ゴム物質と有機シリコーン化合物（表−１）を混合し、
窒素還流下、室温〜２００℃で０．５〜１５時間、反応
を行ない反応物を得た。

表−１ （重量部） ゴム物質と有機シリコーンとビスフェノールＡ型エポキ
シ樹脂（表−２）を用いて、製造例１と同様にして反応
物を得た。

表−２ 裂１１引走 タレゾールノボラックエポキシ樹脂とフェノール樹脂硬
化剤とゴム物質と有機シリコーン化合物（表−３）を用
いて、製造例１と同様にして反応物を得た。

表−３ 実長」口二二Ｈ エポキシ樹脂としてエポキシ当量２２０を有するクレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ樹脂Ａ）及び
エポキシ当量２９０の臭素化エボキシノボラソク樹脂（
エポキシ樹脂Ｂ）を用い、フェノール樹脂硬化剤として
水酸基当量１０４を有するフェノールノボラック樹脂を
用い、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィンを用い
、無機質充填剤として溶融シリカを用い、ゴム物質とし
て分子量４０００を有するポリブタジェンゴム（カルボ
キシル基数：　２．０１モル）を用い、有機シリコーン
化合物として分子量１ｏｏｏのエポキシ基含有ジメチル
型シロキサンを用い、ゴム物質と有機シリコーン化合物
の反応物として表−１の反応物を用い、ゴム物質と有機
シリコーン化合物とエポキシ樹脂の反応物として表−２
の反応物を用い、ゴム物質と有機シリコーン化合物とエ
ポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤の反応物として表−
２の反応物を用い、更に、三酸化アンチモン２重量％（
難燃剤）、Ａ−１８７０，３重量％（商品名二日本ユニ
カー社！！！＝カップリング剤）、カーボンブラック０
．３重量％（＃１料）、ヘキストＥＯ３４重量％（商品
名：ヘキストジャパン社製：離型剤）を用いて、表−４
に示すような配合（重量％）で半導体封止用エポキシ樹
脂組成物（実施例１〜１４）を調製した。

比性乳上二主 本発明のゴム物質及び／又は有機シリコーン化合物を用
いなかった点を除き、他は実施例と同様にして比較例の
樹脂組成物を得た。配合物及び配合割合は表−４に示す
。

これらの樹脂組成物について、１７０℃×２分間加熱後
、更に１８０℃で８時間加熱して硬化せしめ、樹脂硬化
物を得た。

このようにして得た樹脂硬化物について、熱膨張計（真
空理工（株）製、ＤＬ−１５００）を用いて、線膨張率
を測定し、その屈曲点からガラス転位点を測定した。ま
た、品性オートグラフＢ５５５０００を用いて、曲げ弾
性率を測定した。各結果を表−４に示す。

上記の実施例及び比較例で得られた樹脂組成物を用いて
、トランスファ成形法により１７０℃、２分間の成形条
件で集積回路（ＩＣ）を封止した。

この際、成形性としてトランスファ成形時の金型からの
離型性を評価した結果を表−４に示す。

これらの樹脂封止型半導体装置を、プレッシャークツカ
ー（タバイ　（株）製）に供した。この時の条件は、１
２１℃、２気圧であった。各実施例及び各比較例につい
て、被評価個数１００個を試験に供し、所定時間経過後
の不良発生個数を調べた。

結果を表−４に示す。

手続補正書 昭和８０年１月１４日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第　６１２１０号 ２、発明の名称 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　（３０？）　株式会社　東芝 ４、代理人 ５、補正命令の日付　自発 ［［発明の効果］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）エポキシ樹脂　５〜２５重量％（ｂ）フェノ
   ール樹脂硬化剤　１〜２５重量％（Ｃ）硬化促進剤　０
   ．０１〜２．０重量％（ｄ）無機質充填剤　５０〜８５
   重量％（ｅ）分子骨格に不飽和二重結合を含み、分子中
   にエポキシ基、イソシアネート基、酸無水物基、水酸基
   、アミノ基、カル ボキシル基及びメルカプト基から成る 群より選ばれる少なくとも１種の基を 有するゴム物質　０．１〜４．８５重量％（ｆ）分子中
   に水素原子、エポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、
   ビニル基及び メルカプト基から成る群より選ばれた 少なくとも１種のものを有する有機ケ イ素化合物　０．１〜４．７５重量％ から成ることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組
   成物。 ２、エポキシ樹脂が、エポキシ当量１７５〜３００のノ
   ボラック型エポキシ樹脂である特許請求の範囲第１項記
   載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 ３、分子骨格中に不飽和二重結合を有するゴム物質が、
   ポリブタジェン及び／又はポリブタジェンアクリロニト
   リルである特許請求の範囲第１項記載の半導体封止用エ
   ポキシ樹脂組成物。 ４、ゴム物質及び／又は有機シリコーン化合物とエポキ
   シ樹脂及び／又はフェノール樹脂硬化剤との溶融混合物
   又は反応物を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半
   導体封止用エポキシ樹脂組成物。 ５、硬化促進剤が、有機ホスフィン化合物である特許請
   求の範囲第１項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
   。 ６、ａ）エポキシ樹脂　５〜２５重量％ｂ）フェノール
   樹脂硬化剤　１〜２５重量％重量％化促進剤　０．０１
   〜２．０重量％ｄ）無機質充填剤　５０〜８５重量％ ｇ）分子骨格中に不飽和二重結合を含み、分子中にエポ
   キシ基、イソシアネート基、酸無水物基、水酸基、アミ
   ノ基、カルボキシル基及びメルカプト基から成る群より
   選ばれる少なくとも１種の基を有するゴム物質と分子中
   に水素原子、エポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、
   ビニル基及びメルカプト基から成る群より選ばれた少な
   くとも１種のものを有する有機ケイ素化合物との反応物 ０．３〜５．０重量％ から成ることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組
   成物。 ７、エポキシ樹脂が、エポキシ当量１７５〜３００のノ
   ボラック型エポキシ樹脂である特許請求の範囲第６項記
   載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 ８、分子骨格中に不飽和二重結合を有するゴム物質が、
   ポリブタジェン及び／又はポリブタジェンアクリロニト
   リルである特許請求の範囲第６項記載の半導体封止用エ
   ポキシ樹脂組成物。 ９、ゴム物質及び有機シリコーン化合物の反応物と、エ
   ポキシ樹脂及び／又はフェノール樹脂硬化剤との溶融混
   合物又は反応物を特徴とする特許請求の範囲第６項記載
   の半導体対１Ｆ用ユボキシ樹脂組成物。 １０、硬化促進剤が、有機ホスフィン化合物である特許
   請求の範囲第６項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成
   物。