JPS61168619A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は耐熱衝撃性、耐熱性、耐湿性を改良し九半導体
封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法に関する・ （従来の技術） 近年、半導体素子、コンデンサ、コイル等の電子回路部
品の封止方式は、量産性が高く価格の安いことなどによ
り従来のセラミックス材料によるハーメチック方式から
シリコーン系、エポキシ系などの熱硬化性樹脂方式に大
半が変わってきており中でもエポキシ樹脂系成形材料が
多くなっている。

しかしながら、これらエポキシ系成形材料で封止された
半導体装置は従来のハーメチック方式に比べ信頼性（耐
熱衝撃性、耐湿性、高温動作特性尋）に若干劣る欠点が
ある。

一方、電子機器産業界は近年急速な発展をとげ半導体素
子自体が従来に比べ高密度化、大型化される傾向にあシ
、また成形品のパッケージ構造も薄型化、小型化される
傾向にある。これに伴ない半導体封止用エポキシ樹脂成
形材料に４．半導体の特性保持のために更に高い信頼性
が要求されてきており、中でも重要なことはエポキシ封
正方式による成形品の応力低下と耐湿性、耐熱性に関す
るものである。

ところで、このような高密度化、大型化された半導体素
子を従来のエポキシ系成形材料で小型、薄型のパッケー
ジ構造に成形した場合、あるものは成形後に素子がクラ
ックしたり成形品がクラックしたりする。またある′も
のは成形後の信頼性試験（ｉｔ熱衝撃試験、耐湿試験、
高温動作試験等）において素子がクラックしたり成形品
がクラックしたりするなどの問題があった。

この問題点を改善しようとする１つの試みとして、２官
能以下の７ランカツプリング剤及びシリコーンオイル又
はシリコーンゴムを改質剤として使用する方法が特開昭
５８−３４８２４号公報に開示されている。該公報には
シリカ粉末に該カップリング剤を散布し、シリコーンゴ
ムを添加して、特定の条件で蒸気を吹き込みながらニー
ダ−内で予備混合した後、エポキシ樹脂、その他の成分
と混合するエポキシ樹脂組成物の製造方法が記載されて
いる。この方法では該改質剤の使用量全増加すると耐湿
性、耐熱性が低下するため使用量に限度（該組成物中３
重量チ以下）があり、その結果低応力下での耐熱衝撃性
が不充分となシ、更に改善が必要となっている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者は改質剤としてのシリコーンゴムの使用量を増
加しても耐湿性、耐熱性が低下せずに耐熱衝撃性が改善
される半導体対土用エポキシ樹脂組成物の製造方法を開
発すべく鋭意検討した結果、シリコーンゴム粉末表面を
予めシランカップリング剤で処理して使用すれば上記の
問題点が解決できることを見い出し本発明を完成するに
到った。

（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は、耐熱衝撃性、耐熱性、耐湿性の優れた
半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法を提供する
ことにあり、本発明のこの目的は、エポキシ樹脂、硬化
剤、充填剤、改質剤等から成る半導体封止用エポキシ樹
脂組成物を製造するに際し、改質剤として、予めシラン
カップリング剤で表面処理された粉末シリコーンゴムを
使用することによって達成される。

本発明においてはシランカップリング剤によシ予め表面
処理した粉末シリコーンゴムを改質剤として使用するこ
と−が必要であシ、粉末シリコーンゴムと他の配合成分
とを混合する過程でシランカップリング剤を添加したの
では封止成形品の耐湿性が著しく劣ると共に耐熱性も低
下し本発明の目的は達成されない。

本発明で使用するシランカップリング剤は特に限定され
ず、いわゆる７ランカツプリング剤と称されるものであ
れば使用することができる。

例示するならば、テトラエトキシシラン、テトラアセト
キンジシロキサン、ビニルトリアセトキシンラン、ｒ−
グリシドキシグロビル・トリメトキクシラン、β−（３
，４−エボキシンクロヘキシル）エチル−トリメトキン
シラン、ｒ−メルカプトグロビル・トリメトキクシラン
、γ−アミノプロピル・トリエトキシシラン、γ−アミ
ノグロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチ
ル）−ｒ−７ミノグロビルトリメトキシシラン、メチル
トリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン等々の
３官能シランカツプリング剤や、Ｎ−（β−アミノエチ
ル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、ｒ
−グリシドキシ・グロビルメチル・ジメトキシシラン、
ｒ−メルカプトグロビルメチル・ジメトキシシラン、ジ
メチルジメトキシン２ン、ジメチルジアセトキシシラン
、メチルフェニルジアセトキシ７ラン、ｒ−グリシドキ
シグロビルジメチル・メトキン７ラン、Ｎ−β−（アミ
ノエチル）−γ−アミノプロピルジメチル・メトキシ７
ラン、ジメチル・エトキシ７ラン、トリメチルエトキシ
７ラン等々の７ランカツプリング剤が挙げられる。

７ランカツプリング剤の使用量はシリコーンゴム１００
重量部に対し０．５〜５ｘ量部である。

０．５重量部未満では耐湿性、耐熱性が改善されず、５
重量部を超えて使用しても効果は飽和してしまう０好ま
しくは１〜５重量部である０ 本発明で使用するシリコーンゴムは特に限定されず、粉
末状のものであればよいが、エポキシ樹脂や硬化剤と反
応する官能基（例えばアミノ基、水酸基、エポキシ基、
カルボキシル基等）を有しているものが好ましい。

粉末の粒径は０．５龍以下が好ましく、さらに好ましく
は０．３１１以下である〇 本発明においては粉末シリコーンゴムは前記のシランカ
ップリング剤で予め表面が処理されていることが必要で
ある。

表面処理の方法は粉末シリコーンゴムの表面が７ランカ
ツプリング剤でコーティングされる方法であればどのよ
うな方法でもよい。例えば、樹脂封止剤組成物を製造す
る際、ヘンシェルミキサー、インターナルミキサー等の
混合機中で粉末シリコーンゴムを攪拌しつ＼、所定量の
シランカップリング剤を徐々に添加したシ、あるいは噴
霧させる等により両成分を充分に混合した後、引き続き
他の配合成分を添加して混合する方法、左記の方法で得
られたシランカップリング剤で処理された粉末シリコー
ンゴムを一旦混合機よシ取シ出し、貯蔵して置（方法等
が挙げられる＠ 予め７ランカツプリング剤で表面処理された粉末シリコ
ーンゴムは後記のエポキシ樹脂１００重量部当り３〜５
０重量部の範囲で使用される。３重量部未満では耐熱衝
撃性が充分に改良されず、５０重量部を越えると成形時
に於ける流動性が著しく劣ると共に耐熱性が低下するの
で好ましくない＠好ましくは１０〜４０ｘ量部である。

本発明で使用できるエポキシ樹脂は、特に限定されたも
のではなく、公知のエポキシ化合物が広り使用できる。

例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦルゾルシ
ノール、フェノールノボラック、クレゾールノボラック
などのフェノール類のグリ７ジルエーテル、ブタンジオ
ール、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ルなどのアルコール類のグリシジルエーテル、フタル酸
、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸などのカルボン
酸類のグリシジルエステル、アニリン、イソシアネート
類などの窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で
置換したものなどのグリシジル型（メチルグリシジル型
も含む〕エポキシ樹脂、分子内のオレフィン結合を過酸
等でエポキシ化して得られるビニルククロヘキセンジエ
ボキシド、４４−エボキシンクロヘキシルメチルー４４
−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、２−（５
，４−エポキシ）シクロヘキシル−５，５−スピロ（３
，４−エポキシ）シクロヘキサン−量−ジオキサンなど
のいわゆる脂環型エポキシドなどが用いられる。

また、硬化剤としては公知のエポキシ樹脂用硬化剤を用
いることができる。

例えば、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水テトラヒ
ドロフタル酸、無水へキサヒドロフタル酸、無水エンド
メチレンテトラヒドロフタル酸、無水メチルエンドメチ
レンテトラヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフ
タル酸、テトラクロロ無水フタル酸、無水エンドジクロ
ロメチレンテトラクロロフタル酸、テトラブロモ無水フ
タル酸、無水トリメリット酸、シクロペンタンテトラカ
ルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン陵二
無水物、ピロメリット酸二無水物などのいわゆる酸無水
物硬化剤、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェ
ニルエーテル、ジアミノジフェニルスルホン、ベンジジ
ン、ジアニンジン、フェニレンシアミン、メチレンビス
（ｏ−クロロアニリン）、′５．３′−ジカルボキシル
ベンジジン、４３′−ジカルボキシルジアミノジフェニ
ルメタンなどの芳香族アミン、フェノールノボラック、
クレゾールノボラックや、フェノール、クレゾール等ト
パラキシリレンジメトキサイドとの結合物、フェノール
、クレゾール等とジフェニルエーテル、ホルムアルデヒ
ドとの結合物などの多価フェノール性水酸基を有するい
わゆるフェノール系硬化剤などがある◇更に、エポキシ
樹脂と反応してオキサゾリドン環を生成して硬化すると
共に、それ自身が３量化してポリマー化するイソシアネ
ート類、例えばトリレンジイソシアネート、ジフェニル
メタンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイ
ソシアネート、ヘキサン−１，６−ジインシアネート、
ナフタリンジイソシアネート、ポリメテレンボリフエニ
レンボリイノシアネート、及び上記イソシアネートの２
量化ないしｓ量化したものなどがある。また、ジアミノ
ジフェニルメタン、ポリメチレンポリフェニレンポリア
ミンなどのアミンと無水マレイン酸から合成されるマレ
イミド類も、それ自身重合することはもちろん、分子中
に残存するアミド酸にエポキシ樹脂が反応して硬化する
ものであり、エポキシ樹脂の硬化剤として用いることが
できる・また、上記マレイミド類とポリアミンの付加物
も、エポキシ樹脂の硬化剤として用いることができる。

硬化促進剤としては、エポキシ樹脂用として有用な公知
のものはすべて使用できる。例えば硬化剤がフェノール
系硬化剤の場合、脂肪族、あるいは芳香族第２級ないし
第３級アミンやイミダシリン類、イミダゾール類などの
含窒素へテロ環化合物などがあげられ、特にテトラ置換
ホスホニウム・テトラ置換ボレート、ナト２置換アルノ
ニウム・テトラ置換ボレート、テトラ置換アンモニウム
・テトラ置換ボレート、各種イミダゾール化合物のボレ
ート及びジメチルアミノエタノールと酸無水物との反応
生成物を使用するのが好ましい。また仁れらは２種以上
併用してもよい。

また、本発明方法で製造されるエポキシ樹脂組成物には
、トランジスタ、ＩＣ，Ｌ８工等の半導体封止成形品を
トランスファ成形するために無機充てん剤を配合するこ
とが好ましい。無機充てん剤としては、例えば炭酸カル
シウム、クリカ粉、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸カルシ
ウム、石英ガラス粉、タルク、クレー、マイカ、ガラス
繊維粉などが有用であシ、これらは、必要に応じて２種
以上併用してもよい＠また、その他の添加剤として、離
型剤、着色剤、表面カップリング剤、難燃助剤などを配
合してもよい。

本発明においてエポキシ樹脂組成物を調製するに当って
は、予めシランカップリング剤で表面処理された粉末シ
リコーンゴムを前記の他の配合成分と混合すればよく、
混合方法は公知の方法に従えばよく、特に制限されない
。通常は、ミキクンクロール機、ニー／−、９ボンミキ
サー、ボールミルなど慣用の混機械を使用し、固状の成
分材料をそれぞれ粉砕し、次いで他の配合成分と所望の
割合で十分に混合する。得られた混合物は、そのままト
ランスファ成形に適用できる◇ 以下実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１ 以下の実施例で使用するシランカップリング剤で表面処
理した粉末シリコーンゴムを調製した。

粉末シリコーンゴム（ＡＹ４９−２９０　：　）−レ・
シリコーン社製）１００重量部に対し、シランカップリ
ング剤としてγ−グリシドキンプロピル・トリメトキシ
シラン（Ａ−１８７：日本ユニカー社製）を第１表に示
す各重量部噴霧しながらヘンシェル型ミキサー内で混合
し表面処理シリコーンゴムＡ−Ｆを得た。

第１表 改質剤としてｔＫ１表のＡ〜Ｆの６種の表面処理された
粉末シリコーンゴム及び未処理の粉末シリコーンゴムを
用い、第２表の配合処方に従って、１０インチミキシン
グロールを用いて７０〜８０℃の温度で各配合成分を７
分間混練して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を調製し
た。

第２表配合処方 次に得られた成形材料で高温バイアス特性評価用ＩＣ１
耐熱衝撃性評価用ＸＣ及び耐湿性評価用ＩＣ！ｔ−１７
５℃、　　６０ｋｌ／ｘ”、　２．５分の成形条件で成
形し、目的の樹脂封止型半導体装置を得、高温バイアス
特性、耐熱衝撃性、耐湿性を測定するとともに、体積固
有抵抗１曲げ弾性率、ガラス転移温度（Ｔｇ）　　など
の諸特性も測定した。その結果を後記第３表に比較例と
共に示した・ 尚、試験法は下記の通シである。

（菫）　スパイラルフロー（０１１）　：　ＫＭＭ工規
格に準じた金型を使用し成形温度１７５℃成形圧カフ　
０　ｋｆ／／ｆｉ’で測定 （２）　　体積固有抵抗（Ω−ｍ）：Ｊ工８に−６９１
１に準じた試験片（１００■麿φ）を作製し測定（３）
　　ガラス転移点Ｔｇ　（”０）　！　ＡＥＩＴＭ　Ｄ
−６９６の測定法によυ線膨張率の屈曲点から測定（４
）　　弾性率（ｋ５＋／ｓｗ’）：Ｊ工８に−６９１１
に準じた曲が試験片（１０ｍＸ８０ｍＸ４ｍ）　　を作
製し測定 ＋１５１　７１１３温バイアス特性！アルミニウム模擬
素子を１６ビンの１Ｃフレーム取付けた後、トランスフ
ァ成形により封止し、１５０℃、３０Ｖ印加し、時間の
経過と不良発生状況により調べ九〇 （Ｑ　耐熱ｗｒ撃性：１７５℃、６０ｋｌｌ／ｌが、１
５分で成形した模擬素子を取付けた小形薄型ＩＣ成形品
を使用し、７５℃、７５１２ＲＨの恒温・湿槽内で２４
時間吸湿処理した後２６０℃のハンダ浴に１０秒間浸漬
し、クラックの発生数によシ詞べ九。

（η　耐湿性ニアルミニウム模擬素子を１６ピンのＩＣ
フレームに取付けた後トランスファ成形によシ封止し、
１２１℃、２気圧の水蒸気中に放置し時間の経過とアル
ミニウム腐食による不良の発生状況により調べた。

実施例２ 第２表の配合処方において、表面処理粉末シリコーンゴ
ムとして実施例１０Ｄを２〜６０重量部／エポキシ樹脂
１００重量部使用する以外は実施例１と同様にエポキシ
樹脂組成物を調製した。これらの組成物を用いて評価用
樹脂封止型半導体装置を作成し、各種特性を測定した。

また、比較のため第２表の配合処方において、表面処理
粉末シリコーンゴム３０重量部に代えて実施例１の粉末
シリコーンゴム２９重量部を他の配合成分と混線しつ＼
、ｒ−グリシドキシグロピルトリメトキシシラン１重量
部を添加して樹脂組成物を調製した（実験番号１０）。

上前と同様該半導体装置を作成し、各種特性を測定し、
結果を第４表に示した。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤、改質剤等から成
   るエポキシ樹脂組成物を製造するに際し、改質剤として
   、予めシランカップリング剤で表面処理された粉末シリ
   コーンゴムを使用することを特徴とする半導体封止用エ
   ポキシ樹脂組成物の製造方法。
2. （２）表面処理された粉末シリコーンゴムをエポキシ樹
   脂１００重量部当り３〜５０重量部使用する特許請求の
   範囲第（１）項記載の製造方法。
3. （３）シランカップリング剤の使用量がシリコーンゴム
   １００重量部に対し０．５〜５重量部である特許請求の
   範囲第（１）項記載の製造方法。