JPS62106920A - 半導体封止用樹脂組成物 - 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】 産業上の利用分野 本発明は半導体封止用樹脂組成物に関するものである。

さらに詳しくいえば、本発明は、成形性に優れ、かつそ
の成形性が極めて低熱膨張性で高熱導伝性を有する、特
定のエポキシ樹脂を含有して成る半導体封止用樹脂組成
物に関するもの、である。

従来の技術 従来、ダイオード、トランジスタ、ＩＣなどの電子部品
においては、ガラス、金属、セラミックスを用いたハー
メチックシール方式に比較して経済的に有利なことから
、熱硬化性樹脂を用いて封止する方法が広く実用化され
ている。この封正に用いられる樹脂組成物としては、熱
硬化性樹脂組成物の中でも信頼性や価格の点から、エポ
キシ樹脂組成物が最も一般的に用いられている。

該エポキシ樹脂組成物には、タレゾールノポラツク型エ
ポキシ樹脂やフェノールノボラック型エポキシ樹脂を主
体としたものが、耐熱性、耐湿性などに優れているため
広く用いられている。

しかしながら、これらのノボラック型エポキシ園脂を主
体としたエポキシ樹脂組成物は、該樹脂が一般に剛性で
あるために、半導体や工Ｃの内部素子や回路などに与え
る機械的ストレスが大きく、したがって、半導体やＩＣ
が封止された場合、素子が正常に機能しなかったり、あ
るいは回路の一部が破壊することがあるなどの欠点を肩
している。

これらの原因の一つとして、半導体や基板の熱膨張係数
とエポキシ樹脂組成物の熱膨張係数との違いが挙げられ
る。すなわち、半導体素子や工Ｃ基板は熱膨張係数が極
めて小さいのに対し、エポキシ樹脂組成物のそれは大き
な値である。このような両者の熱膨張係数の大きな差異
によシ、封止。

アフタキュアー、あるいはその後の熱履歴を経ることに
よって、半導体素子や回路などの構成部に過大な内部応
力が生じる。また、この熱膨張係数の差は、エポキシ樹
脂組成物自体にクラックを生じたり、半導体とエポキシ
樹脂組成物との間にすき間を生じる原因にもなる。そし
て、このようなりランクやすき間が生じると、水分など
が浸入［７て素子の劣化を招くことになる。

そこで、従来、このような欠点を改良する目的で、主と
してたわみ性を付与するような樹脂を添加する方法及び
熱膨張係数の小さなシリカやアルミナなどの無機質充て
ん剤を従来よりも多量に配合する方法がとられてきた。

しかしながら、前者の方法は、エポキシ樹脂のクシツク
の対策にはなっても、該樹脂本来の重要な特性の一つで
ある鳩時硬度の低下やガラス転移温度の低下をもたらし
、エポキシ樹脂の高温特性が損われるのを免７″Ｌすい
。

また、後者の方法においては、所望の熱膨張係数に近い
硬ｆヒ物が得られる可能性があるが、従来のノボラック
型エポキシ樹脂を使用したエポキシ樹脂組成物では、無
機質充てん剤を多量に配合すると、その流動性は著しく
低下して、注型やトランスファー成形、粉体塗装などの
作業が困難となるため、該無機質充てん剤を７０重重量
上り多く配合することは、実質上不可能であった。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、このような事情のもとで、従来のもの
に比べて、その成形物が優れた耐湿性、耐熱性、低熱膨
張率、高熱伝導率を写し、かつ成形作業時における流動
性が良好な半導体封止用樹脂組成物を提供することにあ
る。

問題点を解決するための手段 本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結
果、エポキシ樹脂として特定の化合物を用いることによ
シ、その目的を達成しうろことを見出し、この知見に基
づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、（Ａ）一般式 （式中のｎけＱ、１又は２である） で示されるエポキシ樹脂、（Ｂ）エポキシ樹脂硬化剤及
び（Ｃ）無機質充てん剤を金石して成る半導体封止用樹
脂組成物を提供するものである。

ところで、前記一般式（１）で示されるエポキシ樹脂は
、熱可塑性樹脂の原料として公知の化合物であるが〔「
ジャーナル・オブ・アプライド・ポリマー・サイエンス
（Ｊ４ｐｐｌ−ＰＯｌｙ−Ｓｃｉ、　　）　Ｊ第１２巻
、第８７１〜８８８ページ（１９６８年）、特開昭５９
−１８６９６７号公報〕、号公報上性樹脂組成物の成分
として使用することは知られていない。

前記一般式（【）で示されるエポキシ樹脂を含有した本
発明組成物が、前記したような優れた物性を有する理由
については明確ではないが、該エポキシ樹脂骨格中の＝
ｓｏ２−基が水素結合的な分子分極に起因する結合を、
エポキシ樹脂硬化物中の水酸基と有していること、及び
このエポキシ樹脂の溶融粘度が低いことなどによるため
と考えられる。

本発明組成物においては、（Ａ）成分として、前記一般
式（１）で示されるエポキシ樹脂でｎが０．１又は２の
ものが用いられる。これらはそれぞれ単独で用いてもよ
いし、２種以上組み合わせた混合物として用いてもよい
が混合物の場合は、ｎの小さい成分の多いものが硬化時
の架橋密度が高く、硬化物の耐熱性や耐湿性が良好であ
り、かつ成形時の流動性も良好である。特に一般式（１
）で示されるエポキシ樹脂中に、ｎが０である成分を８
０重重量板上含むものが好適である。

また、通常のグリシジル型エポキシ樹脂と同様に、一般
式（υで示されるエポキシ樹脂中には微量の塩素を含む
化合物が不純物として混合するととが知られているが、
不発明の半導体封止用樹脂組成物においては、このよう
な塩素化合物の混入量ができるだけ少ないエポキシ樹脂
を用いることが好ましい。

本発明組成物において（Ｂ）成分として用いられるエポ
キシ樹脂硬化剤としては、従来慣用されている公知のも
のでよく、例えばフェノールノボラック型樹脂、タレゾ
ールノボラック型樹脂’Ｉど（Ｄフェノール系硬化剤、
無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水テトラヒドロ
フタル酸、無水へキサヒドロフタル酸、無水ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸などの酸：無水物系硬化剤、ジン
アンジアミド、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジ
フェニルスルホン、メタフェニレンジアミン、ビス（３
−メチル−４−アミノフェニル）メタン、ビス（４−ア
ミノ−シクロヘキシル）メタンなどのアミン系硬化剤な
どが挙げられる。これらの硬化剤の配合量は、（Ａ）成
分のエポキシ樹脂の重合度や硬化剤の種類により異なる
が、＃エポキシ樹脂１００重量部に対し、好ましくは１
〜１００重畢部の範囲で選ばれる。

本発明組成物においては、前記硬化剤以外拠、イミダゾ
ールや第三級アミンで代表される硬化促進剤を使用する
ことができる。

本発明組成物において（Ｃ）成分として用いられる無機
質充てん剤としては、例えば結晶シリカ粉末、溶融シリ
カ粉末などのシリカ粉末の他に、アルミナ、タルク、マ
イカ、炭酸カルシウム、ガラス粉末、あるいは酸化アン
チモンのような難燃化助剤などが挙げられる。これらの
充てん剤は通常０．２〜５００μｍの粒径のものが使用
される。

また、前記無機質充てん剤の配合量は、樹脂組成物に対
して、好ましくは５０〜９０重量係、さ世上好ましくは
６０〜８０重量係の範世上選ばれる。この量が５０重量
世上満では硬化物の熱膨張率が大きく、かつ熱伝導性が
低くなるし、−万９０重世上を超えると該組成物の成形
時流動性が著しく低下し、事実上成形できなくなる。

不発明のエポキシ樹脂組成物には、これらの必須成分以
外に、ブロム化エポキンタレゾールノボラック樹脂、ブ
ロム化エポキシビスフェノール樹脂、リン化合物などの
難燃材や、高級脂肪酸金属塩、エステル系ワックスで代
表される内部離型剤、７ランカツプリング剤、顔料など
を必要に応じて含有させることができる。

本発明組成物は前記の囚成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分
及び必要に応じて用いられる他の成分をローラー、エク
ストルータ、ニーダミキサー、ヘンシェルミキサーなど
の混合装置を用いて均一に混練することにより容易に製
造することができる。

発明の効果 本発明のエポキシ樹脂組成物は、従来のものに比べて、
その成形物が優れた耐湿性、耐熱性、低熱膨張率、高熱
伝導率をＭし、かつ成形作業時における流動性が良好で
あって、ダイオード、トランジスタ、ＩＣなどの電子部
品の封止用として好適に用いられる。

実施例 次に実施例により本発明をさらに詳１細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。

製造例　エポキシ樹脂の製造 ビス（２，６−シメチルー４−ヒドロキシフェニル）ス
ルホン１５３ｆｆｉｔ＠Ｌ　エピクロルヒドリン・１６
２重−置部を混合し、７０℃に加熱した。次いで４８％
水酸化ナトリウム水溶液８３．３重量部を３時間かけて
徐々に滴下したのち、さらに８０℃に昇温し、１時間反
石させた。反応終了後、冷却し、水層を捨て、１０００
重量部の温水で３回洗浄したのち、減圧下で未反応のエ
ビクロルリドリンを留出除去した。このようにして、粗
エポキシ樹脂２１０重量部を得た。この粗エポキシ樹脂
中には塩素原子として４５００ｐｐｍに相当するＭ機塩
素化合物を含んでいた。次に、粗エポキシ樹脂１００重
量部をメチルイノブチルケトン２００重量部に加熱溶解
し、８０℃の温度で４０％水酸化すトリウム水溶液１．
２６重量部を加え１時間反応させたのち、冷却し、３０
０重量部の温水で３回洗浄し、減圧下で溶媒を完全に留
出除去した。このようにして、無色固体の精製エポキシ
樹脂９８重量部を得た。

コノＭｌ　衷ジフェニルスルホン型エポキン樹脂のエポ
キシ当量は２１８　？　／当量であり、融点は１１８〜
１２０℃であり、有（幾塩素化合物含量は、塩素原子と
して４００ｐｐｍであった。

実施例１ 製造例で得た精製ジフェニルスルホン型エポキシ樹脂１
２．８重量部、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂
（軟化点、８０℃）６．３重量部、溶融シリカ粉末（平
均粒径１０μ）８０重量部、２−フェニルイミダゾール
０．１５重量部、シランカップリング剤０．４重量部、
カルナバワックス０．１５重量部、カーボンブラック０
．２０重量部を混合したのち、９０〜１００℃の熱ロー
ルで混練し、冷却して粉砕し熱硬化性エポキシｔｔｔ脂
組成物とした。

次にこの樹脂組成物の成形性及び硬化物物性を測定した
結果を表に示す。硬化物物性として、この樹脂組成物を
１８０℃、９０　ｓｅｃ　、　　７０　Ｋ９７Ｃ１ｄの
条件でトランスファー成形し、１８０℃で３時間ポスト
キュアしたのちのガラス転移温度（Ｔｇ）　、熱膨張係
数（α１）、熱伝導度、吸水率、曲げ強度、曲げ弾性率
及び体積抵抗率を示した。

実施例２ 製造例で得た精製ジフェニルスルホン型エポキ／樹脂１
６．０重量部、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂
（軟ｆヒ点８０℃）７．９重量部、溶融シリカ粉末（平
均粒径１０μ）７５重−置部、２−フェニルイミダゾー
ル０．２重量部、シランカップリング剤０．５重１部、
カルナバワックス０．２１蛋部、カーボンブラック０．
２重量部を混合したのち、９０〜１００℃の熱ロールで
混練し、冷却して粉砕し、熱硬化性エポキシ樹脂組成物
とした。

この樹脂組成物の成形性及び硬ｆヒ物物性を実施例１と
同様な条件で測定（７、表に示した。

実施例３ 製造例で得た精製ジフェニルスルホン型エポキシ樹脂１
９．３重量部、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂
（軟ｆヒ点８０℃）９．５重量部、溶融シリカ粉末（平
均粒径１０μ）７０重量部、２−フェニルイミダゾール
０．２重量部、シランカップリング剤０．６重量部、カ
ルナバワックス０．２重１部、カーボンブラック０．２
１債部を混合したのち、９０〜１００℃の熱ロールで混
練し、冷却して粉砕し、熱硬化性エポキシ１１！４脂組
成物とした。

この樹脂組成物の成形性及び硬化物物性を実施例１と同
様な条件で測定し、表に示した。

比較例１〜３ 実施例１〜３で使用した精製ジフェニルスルホン型エボ
キン樹脂の代りに、タレゾールノボランク型エポキシ樹
脂〔エポキシ当量２２０９　／当量、軟化点８５℃、有
機塩素含有量約１，３００ｐｐｍ（塩素原子として）〕
を使用した他はそれぞれ実施例１〜３と同じ配合かつ同
じ寸法で熱硬化性樹脂組成物を得た。

また、同様な方法で成形性及び硬化物物性を測定し、表
に示した。

表から明らかなように、本発明組成物は、流動性がタレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂を配合した組成物と同
等の場合には、優れた熱膨張係数と熱伝導率を示し、シ
リカなどの無機質光てん材の配合量が同等の場合には優
れた流動性を示すことが分かる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（Ａ）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中のｎは０、１又は２である） で示されるエポキシ樹脂、（Ｂ）エポキシ樹脂硬化剤及
   び（Ｃ）無機質充てん剤を含有して成る半導体封止用樹
   脂組成物。 ２　無機質充てん剤を５０〜９０重量％含有する特許請
   求の範囲第１項記載の組成物。