JPS61133222A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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JPS61133222A
JPS61133222A JP25504784A JP25504784A JPS61133222A JP S61133222 A JPS61133222 A JP S61133222A JP 25504784 A JP25504784 A JP 25504784A JP 25504784 A JP25504784 A JP 25504784A JP S61133222 A JPS61133222 A JP S61133222A
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Masatoshi Ichi
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正之 小林
Shinichiro Asai
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Denka Co Ltd
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Denki Kagaku Kogyo KK
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体等の電子部品封土用エポキシ樹脂組成
物に係り、特に内部応力が低減し、耐ヒートショック苧
に優れ、かつ耐湿信頼性の良好な、半導体電子部品封止
用エポキシ樹脂組成物に関するものである。
(従来の技術) 近年半導法(以下ICという)の封止はほとんど樹脂封
止で行なわれるようになり、また4!I脂の種類も素子
との密着性や価格の点からエポキシ樹脂組成物が主流と
なっている。そしてこれらには、半導法の特注保持に必
要な技術的改良が要求されている。この中でも耐湿信頼
性の向上と、樹脂の硬化収縮や樹脂と素子との熱膨張率
の差によるひずみから発生する内部応力の低減は、2つ
の重大なn題となっている。特に最近のICの高集積化
かう、素子が大型化したため、内部応力や、熱衝撃時の
内部応力に起因する樹脂のクラック発生は大きな問題と
なっている。
このため、最近この内部応力の低減を目的とした様々な
検討がなされ、内部応力を低減させる方法としては、 ■ 樹脂の熱膨張率を下げ、素子の熱膨張率に近くする
、 ■ 弾性率な下げる、 などが挙げられる。
前者は、一般に熱膨張率の小さい無機光てん剤を樹脂に
添加することでなされるが、逆に弾性率が増大するため
、内部応力の低減が十分に行なわれず、さらに高充てん
した場合は、成形性不良及び流動性低下の問題を生じる
。後者は、樹脂に可と5性付与剤を添加することでなさ
れる。これにはゴム成分を添加することJP(特開昭5
7−131223号公報など)、可と5注のあるシリコ
ーン化合物を添加することが行なわれている。
特にシリコーン化合物は、通常のゴムに比べ、耐熱性に
優れ、不純物が少ないなどの点で大きな期待が持てる。
シリコーン化合物のこれまでの技術としては、樹脂との
反応性のないシリコ−/化合物を添加する(特開昭58
−219218号公報など)や樹脂と反応性のある官能
基を有するシリコーン化合物を添710する(%開昭5
6−145942号公報、特開昭58−138730号
公報など)がある。しかし、これらの結果からは大幅な
内部応力の低減は認められず、これは次の様な問題点に
起因すると考えられる。つまり、樹脂と反応性のないシ
リコーン化合物は、樹脂との界面の結合力が弱く、また
、シリコーン化合物と樹脂とは本来相溶性が悪いためよ
く分散しないことが大きな原因と思われ、また樹脂と反
応する官能基を持つシリコーン化合物もやはり、樹脂と
の相溶性が悪いため大幅な効果が得られなかったと考え
られる。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明はかかる欠点を解決するものであり、式〔1〕で
我わされる有機シリコーン化合物あるいは式〔1〕と〔
2〕で表わされる有機シリコーン化合物との併用物と、
フェノール樹脂とを反応させ、さらに未反応の有機シリ
コーン化合物を炭化水素系溶剤にて抽出除去したフェノ
ールfaシリコーン化合物なエポキシ樹脂組成物に添加
することにより、封止材料の内部応力が大幅に低減し、
しかも耐湿信頼性も良好な半導本封止用エポキシ樹脂組
成物を提供しようとするものである。
(式〔1〕に於てRは水素、メチル基、エチル基あるい
ハフェニル基を示し、又はエポキシ基含有有機基、Yは
繰り返し単位な有する官能基で、オキシエチレン富合体
、オキシゾロぎレン重合本、アクリルアミド重合体、ビ
ニルアルコール重合体、ジオキソラン重合体、あるいは
これらの共重合体を示す。a、b、cは各シロキサン単
位のモル分率を示し、a=0.1〜0.99 、 b=
0.005〜0.5.c=0.005〜0.7である。
)(式〔2〕に於てRは水素、メチル基、エチル基ある
いはフェニル基を示し、又はエポキシ基含有有機基を示
す。dはモル分率を示し、d=0.005〜0.5であ
る。) (問題点を解決するための手段) すなわち本発明は、下記式〔1〕で表わされる有機シリ
コーン化合物あるいは下記式〔1〕と〔2〕で表わされ
る有機シリコーン化合物との併用物と、フェノール樹脂
とをあらかじめ反応させ、未反応の下記式〔1〕あるい
は式〔2〕を炭化水素系溶剤にて抽出除去したフェノー
ル変性7リコー/化合物、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂及び充てん剤からなることを特徴とする。
(式〔1〕に於てRは水素、メチル基、エチル基あるい
はフェニル基を示し、又はエポキシ基含有有機基、Yは
繰り返し単位を有する官能基で、オキノエチレン1合体
、オキシプロピレン重合体、アクリルアミド重合体、ビ
ニルアルコール重合体、ジオキソラン重合体、あるいは
これらの共重合体を示す。a、b、cは各シロキサン単
位のモル分率を示し、a=0.1〜0.99 、 b=
0.005〜0.5.0 = 0.005〜0.7であ
る。)−(式〔2〕に於てRは水素、メチル基、エチル
基ある−いはフェニル基を示し、Xはエポキシ基含有有
機基を示す。dはモル分率を示し、a=0.005〜0
.5である。) 以下、本発明の詳細な説明する。
本発明のフェノール変性シリコーン化合物に用いられる
有機シリコーン化合物は、一般式またRは、水素、メチ
ル基、エチル基及び7エ二ル基であり、Xはエポキシ基
を含有する有機基を示し、エポキシ基を持つものである
限り特に制限はない。例えば などが挙げられる。
Yはフェノール樹脂と相溶する官能基を示し、ポリオキ
シプロレ/、ポリオキシプロぎレン、ポリアクリル酸ア
ミド、ポリビニルアルコール、ポリジオキソラン及びこ
れらの共重合体などが挙げられ、これらの重合体の1合
度は5〜500、好ましくは10〜300である。重合
度が5未満では、相溶の効果が認められず、500を超
えるとエボキ7擲脂自体の強度低下があり、また、耐湿
性も悪くなって問題を生じる。
式〔1〕のa、b、c及び式〔2〕のdは、各シロキサ
ン単位のそれぞれのブロックのモル分率であり、aは0
.1〜0.99で、これ未満だと本来の有機シリコーン
化合物の%注が表われず、これを超えると樹脂との相溶
性が悪くなる。
bは0.005〜0.5で、これ未満だと樹脂との反応
性が悪く、これを超えると予備反応時にrル化を起こす
Cはo、o o s〜0.7で、これ未満だと樹脂との
相溶性が悪く、これを超えると樹脂自体の強度低下及び
耐湿性低下があり問題を生じる。
dは0.005〜0.5で、これ未満だと樹脂とのも 反応性が器くなり、これを超えると予備反応時にrル化
を起こす。
式〔1〕と式〔2〕の有機7リコ一ン化合物を併用する
場合は、式〔2〕中に式〔1〕がどのような割合で混合
していても何んら制限するものでない。
フェノール変性シリコーン化合物の製造方法は溶剤系又
は無溶剤系で行なわれる。浴剤系の場合は、有機シリコ
ーン化合物とフェノール樹脂を両者が良く溶解するよう
な溶剤、例えば、メチルエチルケトン、メチルインブチ
ルケト/などに溶解させ、好ましくはこれにトリフェニ
ル7オスフインなどの触媒を添加し、溶剤の還流温度で
加熱、攪拌する。そして所定時間経過した後、溶剤を蒸
留除去する。また無溶剤系の場合は、フェノール樹脂を
温度120〜160℃で溶融させ、好ましくはこれにト
IJ フェニルフォスフインなどの触媒を加えた後、有
機シリコーン化合物をFA加して、攪拌しながら所定時
間反応させる。この2つの方法で製造しに生成物中に未
反応の有機シリコ−/化合物が残っていると耐湿信頼性
が低下し、また成形本表面にブリーディングが生じるの
で、次にオートクレーブに移し、炭化水素系溶剤をIJ
oえ、高温高圧で未反応の有機シリコーン化合物を抽出
除去する。抽出液を分離した後、十分に抽出浴剤を乾燥
させ、粉砕する。得られた化合物は、エボ争7樹脂中に
良く分散し、樹脂と化合物の界面でよく相饅し、また化
学結合によって強い密着性を持つ。
また、未反応シリコーン化合物の抽出に使う炭化水素系
溶剤は、炭化水素よりなるものであるなら、特に制限は
ない。例えば、脂肪族炭化水素としては、n−へキサン
、2−メチルペンタノ、6−メチルペンタ7.2.2−
ジメチルブタン、2.3−ツメチルブタ7、Q−へブタ
ン、n−オクタy、n−デカンなどが挙げられ、芳香族
炭化水素としては、べ/イン、トルエン、0〜キ/し/
、m−キ7し/、p−キシソノ、エチルベンゼン、プロ
ビルペ/ゼ/、クメ7などが挙げられる。
フェノール変性クリコー7化合物の添加倉は、エポキシ
樹脂100重量部に対して2〜70重倉部、好ましくは
5〜60憲量部である。添7FOtが2重量部未満では
、内部応力の低減化、耐湿信頼性向上が十分に得られな
く、70重賞部を超えると樹脂の強度や成形性に悪影響
を及ぼすので好ましくない。
本発明に用いるエポキシ樹脂は、その分子中にエポキシ
結合を少なくとも2個以上有するものであれば、分子構
造、分子tなどに特に制限はない。
例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノ
ざラック型エポキシ樹脂、クレゾールノざラック型エポ
キシ樹脂などが挙げられるが、その際、不純物や児水分
解註塩素の少ないものが望ましい。
次に硬化剤としては、例えばフェノールノボラック樹脂
やクレゾールノボラック樹脂などのフェノール系硬化剤
、アミ/系硬化剤、あるいは酸無水物硬化剤などが挙げ
られる。これらの使用量については特に制限はないが、
エポキシ基と硬化剤の化学量論量tmえることが必要で
ある。
無機光てん剤としては、例えば結晶質7リカ、溶融シリ
カ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カルシウム、メ
ルク、硫酸バリウムなどの粉体か、あるいはガラス繊維
などが挙げられるが、通常は結晶質シリカか溶融シリカ
が用いられる。これらの無機光てん剤の全体に対する配
合比は、選択する上記の樹脂分によっても違うが、一般
に樹脂分100重量部に対して150〜450重量部程
度でよい。150重量部未満では熱膨張率、成形収縮率
が犬となり、また熱伝導率も低く、450重量部な超え
ると流動性低下、金型阜耗が大きくなる欠点がある。
その他、必要に応じて加えられる成分としてはr−グリ
シドキシゾロぎルトリメトキシシラ/などのシランカッ
プリング剤、イミダゾール類、フォスフイン類好ましく
はトリフェニルフォスフインなどの硬化促進剤、カーボ
ンブランクなどの顔料、モンタナワックス、カルナバワ
ックスあるいはへキストワツクスなどの離型剤、臭素化
エポキシ樹脂や二酸化アンチモンなどの難燃剤などが挙
げられる。
本発明の樹脂組成物は、各成分及び添加剤をミキサーで
攪拌混合し、770熱ロールにて混−裸し、冷却、粉砕
することにより得ることができる。
(実施例) 実施例1〜15 表に示した構造の有機シリコーン比合物を表に示した添
刀口童でそれぞれフェノールノざランク樹脂30fit
部、トリフェニルフォスフイン0.21檜部と表に示し
た様に溶剤中又は無溶剤で反応させた。溶剤としては、
メチルイソブチルケトン40重量部中に上記のものを加
え、120°Cで6時間反応させ、また無溶剤下では上
記のものを140°Cで3時間反応させた。できた生成
物を303+nJのn−オクタンによりオートクレーブ
中で110℃で1時間抽出する。次に抽出残渣は、60
℃、30關Hg  で24時間減圧乾燥し、ヘンンエル
ミキサーで粉砕した後、他の材料と茨に示した割合(重
電部)で、それぞれミキサーで混合した。フェノール樹
脂に関しては、我に示した添加量になるように不足分を
さらにつげ加えた。その後この混合物は加熱ロールで混
練し、冷却した後、粉砕し、1Da[類の成形材料な製
造した。
比較例1〜7 表に示した各種有機7リコ一/化合物について表に示し
た様な割合で、実施例と同様に8種類の成形材料を製造
し、評価した。その際、製造方法については比較のため
、表に示しに通り、フェノール変性クリコーン化合物の
予備反応や炭化水素系浴剤による抽出を実施しないもの
についても行なった。
1)応力評価 半導体素子にかかる内部応力をFF−11bfるためピ
エゾ抵抗素子(応力により抵抗値の変化するぎニジ抵抗
を半導本チップに形成したもの)を16ビンDIP型I
C’のフレームにセットし、各組成物でトラ/スフア−
成形し、素子にかかる応力を抵抗変化より測定した。
2)耐ヒートシヨツク性評価 アイランドサイズ4X7.5mの16ビンリードフレー
ムを各組成物によりトランスファー成形し、その16ビ
7 DIP型成形体を一196°Cの液体と+260°
Cの液体に30秒ずつ浸漬を繰り返して成形本表面のク
ランクの発生率を試料価数50個から求めた。
6)耐湿性評価 各組成物を用い、対向するアルミニウム線の電極を有す
る素子をトランスファー成形し、この封止すブチルにつ
いて、温度125°G、 2.5気圧の水蒸気加圧下で
、電極間に直流20Vのバイアス電圧をかけ、時間の経
過によるアルミニウム線のオープン不良率を試料価数5
0個から求めた。このテストをRPCT (バイアスプ
レッシャークツカーテスト)と呼ぶ。また同様に、ノン
バイアス下でも−テストを行ない、このテストなPCT
 (プレッシャータンカーテスト)と呼ぶ。
ロ         ロ        ロ     
  ロロ         0        ロ  
     ロロ         ロ        
 ロ        ロロ         ロ   
      ロ        ロロ        
 ロ         ロ        ロtnW寸
ヘ  ロ寸    ロへ   ロ6        S
        さ        ヨ(発明の効果) 以上説明したとおり、本発明は、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂、充てん剤及びフェノールKaシリコーン化合
物の組成物とすることにより封止成形品の内部応力の低
減、耐湿信頼性向上にすぐれ、しかも成形性と組成物の
強度低下がなく、用途として半導体等の電子部品の封正
にすぐれた効果を発揮するものである。
特許出願人  電気化学工業株式会社 手  続  補  正  書 昭和60年11月5日 特許庁長官  宇 賀 道 部 殿 1、事件の表示 昭和59年特許願第255047号 2、発明の名称 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 住所 ■100 東京都千代田区有楽町1丁目4番1号
明細書の発明の詳細な説明の欄 5、補正の内容

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  下記式〔1〕で表わされる有機シリコーン化合物ある
    いは下記式〔1〕と〔2〕で表わされる有機シリコーン
    化合物との併用物と、フェノール樹脂とをあらかじめ反
    応させ、未反応の下記式〔1〕あるいは〔2〕を炭化水
    素系溶剤にて抽出除去したフェノール変性シリコーン化
    合物、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及び充てん剤から
    なる半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼式〔1〕 (式〔1〕に於てRは水素、メチル基、エチル基あるい
    はフェニル基を示し、Xはエポキシ基含有有機基、Yは
    繰り返し単位を有する官能基で、オキシエチレン重合体
    、オキシプロピレン重合体、アクリルアミド重合体、ビ
    ニルアルコール重合体、ジオキソラン重合体、あるいは
    これらの共重合体を示す。a、b、cは各シロキサン単
    位のモル分率を示し、a=0.1〜0.99、b=0.
    005〜0.5、c=0.005〜0.7である。)▲
    数式、化学式、表等があります▼式〔2〕 (式〔2〕に於てRは水素、メチル基、エチル基あるい
    はフェニル基を示し、Xはエポキシ基含有有機基を示す
    。dはモル分率を示し、d=0.005〜0.5である
    。)
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