JPS6166713A - 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〕 この発明は）耐クラツク性および耐湿性に優れかつ、よ
り安定化の図られた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〕

現在ＩＣ！　、　ＬＳＩなどの半導体素子をシリコーン
樹脂又は１工ｆキシ樹脂などを用いて封止する樹脂封止
法が広く採用され、これらのなかでもエポキシ樹脂は比
較的優れた気密性を与え、かつ安価であることから半導
体封止用樹脂として汎用されている。

しかし、このエポキシ樹脂により大容量半導体素子を封
止した場合には硬化時の収縮によるストレス又は内部素
子とエポキシ樹脂との膨張係数の差によって生じるスト
レスなどにより素子のボンディングワイヤの変形、断線
の発生、又は、素子パッシベーションのクラックの原因
となる。そのためこれらのストレスを低減せしめるため
にエポキシマトリックス中に可撓性付与剤を添加したり
又は膨張係数を小さくするために無機充填剤の添加量を
増大せしめるなどの方法により検討されている。

しかるに可撓性付与剤の添加に対してはエポキシ樹脂中
へ分散させた可撓性付与剤とエポキシ樹脂との界面が高
温高湿下で劣化し耐湿性の低下をもたらし好ましくない
結果を生じるという欠点がある。

一方、無機充填剤の添加量を増大し膨張係数を低減せし
めるには、７０ｗｔ％以上の添加量が必要であるが、こ
の場合樹脂組成物の溶融粘度が増大し流動性が著しく低
下し素子の封正に際し、さらに高圧成形が必要となる。

又、溶融粘度の増大により成形時に金線流れや断線が生
じ好ましくない状態を生じる。

以上の欠点を解決するため、我々の提案した先行技術（
同一出願人による出願、特願昭５９−ＹＯ５８８半導体
封止用エポキシ樹脂組成物参照）として、可撓化剤とし
て知られているシリコーン樹脂をエポキシマトリックス
に添加する場合、予めシリコーン樹脂と粉末シリカを混
合したものをエポキシマトリックスに混合することによ
り、相分離を生じない安定した分散状態が得られること
を見出した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のよう（こ、我々の先行技術により得られた半導体
封止用エポキシ樹脂組成物は、優れた耐クラツク性およ
び耐湿性を示すが、更Ｉこ組成物のより安定化、より低
応力化が望まれる。

この発明は、かかる要望のためになされたもので、優れ
た耐クラツク性および耐湿性を示すと共に、より安定化
され、低応力化された半導体対土用エポキシ樹脂組成物
の製造方法を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法
は、一般式 で示される液状シリコーン樹脂１００重量部および粉末
シリカ２〜８０重量部を混合してシリコーン樹脂混合物
を得、次に１〜２５重社部の上記シリコーン樹脂混合物
および１００重量部の無機充填剤を混合し、混合後にエ
ポキシ樹脂、エポキシ樹脂の硬化剤、硬化促進剤および
界面処理剤を混合することにより半導体封止用エポキシ
樹脂組成物を得るものである。

〔作用〕

一般的に可撓化剤として知られているシリコーン樹脂は
、エポキシ樹脂と非相溶性であるが、予め、シリコーン
樹脂と粉末シリカを混合することにより、粉末シリカが
、シリコーン樹脂の水素結合で作る網目の中に存在しグ
リース状となり安定した状態となる０次に、予め混合さ
れた上記シリコーン樹脂混合物を無機充填剤と混合する
ことにより、無機充填剤表面への物理的吸着などにより
、７リコーン樹脂が半導体封止用エポキシ樹脂組成物に
、より均一に混合することが可能となりこれら組成物の
より安定化が図れる。又、上記シリコーン樹脂混合物と
無機充填剤を混合したものを用いることにより、無機充
填剤界面に起こる内部応力をシリコーン樹脂混合物が低
減させる効果を持つと考えられ組成物としての低応力化
が達成される。

さらに、半導体封止用エポキシ樹脂組成物における低応
力化と高耐湿化は、素子界面にシリコーン樹脂が若干に
じみ出し素子全体を覆うことにより成し遂げられると考
えられる。

〔実施例〕

この発明に係わる一般式 で示される液状シリコーン樹脂は単独又は２種以上で使
用される。

この発明に係わる粉末シリカは、平均径５〜５０μｍの
ものが好適に用いられ、上記液状シリコーン樹脂１００
重量部に対し、２〜８０重量部の範囲で均一に混合する
。２重量部以下では他の組成と混合した時のシリコーン
樹脂混合物の安定性に欠け、相分離が生じるため好まし
くない、８０重量部以上では、他の組成と混合して得た
半導体封土用エポキシ樹脂の粘度が高くなり、成形時に
好ましくない状態を生じると共に、硬化時に、シリコー
ン樹脂のにじみ出しが少なく種々のストレスを除くこと
ができなくなる・ この発明に係わる無機充填剤としては：例えば溶融シリ
カ、結晶性シリカ、アＩレミナなどが用いられ、無機充
填剤１００重量部に対し、予め混合されたシリコーン樹
脂混合物を１〜２５重゛量部の範囲で均一に混合する。

１重量部以下では種々のストレスを除くことができず、
２５重量部以上では無機充填剤が凝集し好ましくない、
又、無機充填剤としては、必要に応じ三酸化アンチモン
等の難燃助剤を併用することも可能である。

この発明に係わるエポキシ樹脂としては、例えばフェノ
ールノポラッ冴系工ｆキシ樹脂、フレジー／レノボラッ
ク系工はキシ樹脂、ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂、
および脂環式エポキシ樹脂など、分子中にエポキシ基を
２ヶ以上有するものがあり、これらのうち少なくとも一
種が用いられる。

なお、これらのエポキシ樹脂とともに、必要に応じて臭
素化ノボラック系エポキシ樹脂および臭素化ビスフェノ
ールＡ系エポキシ樹脂などの併用も可能である。又、エ
ポキシ樹脂１００重量部に対し、シリコーン樹脂混合物
は２〜８０重量部の範囲配合するのが好ましい、２重量
部以下では低応力化の効果が無く、８０重量部以上では
にじみ出しが多くなり、金型の汚れ、封止物の外観が損
われる。

この発明係わる硬化剤としては１例えば、フェノールノ
ボラックなどのフェノール系化合物、メチルテトラハイ
ドロ無水フタル酸、メチルテトラハイドロ無水フタル酸
などの酸無水物系化合物、並びにアミン系化合物が用い
られる。

コノ発明に係わる界面処理剤としてのカッブリ・ング剤
としては、例えばγ−グリシドキシプロビルトリメトキ
シシラン、β−（ａ、４−エポキシシクロヘキシ／Ｌ／
）エチルトリメトキシシラン、およびフェニルトリメト
キシシランなどのシラン化合物が好適に用いられる。

この発明に係わる硬化促進剤としては、例えばイミダゾ
ール化合物、および第８級アミンなどが用いられる。

又、この発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物が必要
に応じてカーボンブラックなどの着色剤、カルナウバワ
ックスおよび合成ワックスなどの離型剤を含有すること
も可能である。

なお、この発明の実施例の半導体封止用エポキシ樹脂組
成物は、従来の半導体封止材料の調整などに使用されて
いる公知の混合装置箋たとえばロール、ニーダ、ライカ
イ機およびヘンシェルミキサーなどを用いることによっ
て容易に調整できる。

以下、この発明の実施例および比較例による中間生成物
および半導体封止用エポキシ樹脂をあげてこの発明をさ
らに詳細に説明するが、この発明はこれに限定されない
。

表ＩＪζ実施例および比較例に用いたシリコーン樹脂混
合物の組成を示す、上記シリコーン樹脂と粉末シリカの
混合はロー〜を用い常法により行なった。

表２（ζ、実施例および比較例に用いたシリコーン樹脂
混合物と無機充填剤の配合割合および組成を示す、なお
、シリコーン樹脂混合物と無機充填剤の混合は、ヘンシ
ェルミキサー（例えば三井三池社製）を用いて行なった
。

表２のシリコーン樹脂混合物と無機充填剤との混合物の
保存安定性を室温１週間放置後、目視にて相分離の有無
を調べた。その結果を表８に示す。

表８ 表８の結果より、シリコーン樹脂混合物と無機充填剤を
混合したものの内、相分離したＫおよびＬを除いて、半
導体封止用エポキシ樹脂組成物を常法により調整し、表
４にそれらの樹脂組成を示す。

それによると、比較例２１は無機充填剤の凝集力が強く
均一な分散が行なえず、評価用試料の作製は不可能であ
った。又、比較例２８は金型の汚れ、素子封止物の外観
の汚れなど好ましくない結果を生じた。

又、表４に示した樹脂組成物により耐湿性評価用シリコ
ン素子および一般特性測定用試料を、１７０℃で８分間
の成形条件でモールドし、さらに１７０℃で８時間後硬
化し、耐湿試験用試料および一般特性測定用試料を得た
。

表５には、上記のように調製した組成物の硬化物におけ
る各−膜特性の結果を示す。

又、上記耐湿試験用試料と共に、これに耐湿試験を行な
う前に、２６０℃の半田浴に８０秒浸漬した後、液体チ
ッ素中に８０秒浸漬しヒートショックを与えたものも同
時に耐湿試験を行なった。耐湿試験はＰ　ＣＴ　（Ｐｒ
ｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｏｋｅｒ　Ｔｅ５ｔ　）　１２１℃
、２気圧の条件下での不良発生時間により測定し１．そ
の結果を表６に示す。

表５から明らかなように、この発明の実施例による半導
体封止用エポキシ樹脂組成物は、ガラス転移温度および
線膨張係数等の基本的特性を著るしく変えることなく、
低応力化が得られており、耐クラツク性に優れており、
しかも表６から明らかなように、ヒートショック後の耐
湿信頼性にも非常に優れていることがわかる。

〔発明の効果〕

で示されろ液状シリコーン樹脂１００１ｉ１部および粉
末シリカ２〜８０重盪部を混合してシリコーン樹脂混合
物を得、次に１〜２５重量部の上記シリコーン樹脂混合
物および１００　［置部の無機充填剤を混合し、混合後
にエポキシ樹脂、エポキシ樹脂の硬化剤、硬化促進剤お
よび界面処理剤を混合することにより、優れた耐クラツ
ク性および耐湿性を示すと共に、より安定化され、より
低応力化された半導体エポキシ樹脂組成物の製造方法を
得ることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＿１およびＲ＿２は一価の有機基および水素
   の内の一種、Ｒ＿３およびＲ＿４は一価の炭化水素基お
   よび水素の内の一種、ｎは整数である。） で示される液状シリコーン樹脂１００重量部および粉末
   シリカ２〜８０重量部を混合してシリコーン樹脂混合物
   を得、次に１〜２５重量部の上記シリコーン樹脂混合物
   および１００重量部の無機充填剤を混合し、混合後にエ
   ポキシ樹脂、エポキシ樹脂の硬化剤、硬化促進剤および
   界面処理剤を混合する半導体封止用エポキシ樹脂組成物
   の製造方法。
2. （２）一価の有機基が、ビニル基、水酸基、メチル基お
   よびフェニル基の内の一種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の製造方法。
3. （３）一価の炭化水素基がメチル基およびフェニル基の
   内の一種である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法。