JPS62181322A

JPS62181322A - エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPS62181322A
Application number: JP2287586A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Matsumoto; 松本　一高; Takeshi Uchida; 健内田; Akira Yoshizumi; 善積　章
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-02-06
Filing date: 1986-02-06
Publication date: 1987-08-08

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、エポキシ樹脂組成物に関し、更に詳しくは、
電気、電子部品の封止用に好適に使用されるエポキシ樹
脂組成物に関する。

〔従来の技術〕

従来、半導体装置の封止用樹脂としてフェノールノボラ
ック樹脂を硬化剤とするエポキシ樹脂組成物が用いられ
ている。

近年、半導体素子の高集積化に伴って、素子上の各種機
能単位の細密化、素子ペレット自体の大型化が進んでい
る。上述のエポキシ樹脂組成物を用いて大型でかつ微細
な表面構造を有する素子ペレットを封止した場合、耐熱
衝撃性等の要求を満足できない。

このような点に鑑み、特開昭５８−１８４２０４号公報
には、エポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂及び
ポリエステルエラストマーからなる半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物が記載されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来使用されているフェノールノボラック樹脂を硬化剤
とするエポキシ樹脂組成物を用いて、大型でかつ微細な
表面構造を有する素子ペレットを封止すると、素子ペレ
ット表面のアルミニウム（ＡＱ）パターンを保護するた
めの被覆材であるリンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）膜や窒化
ケイ素（ＳｉＮ）膜に割れを生じたり、素子ペレットに
割れを生じたりする。特に冷熱サイクル試験を実施した
場合に、その傾向が非常に大きい、その結果、ペレット
割れによる素子特性の不良や保護膜の割れに起因してＡ
Ｑパターンの腐食による不良などを生じる。

そこで、このような問題の対策としては、封止樹脂の内
部封入物に対する応力を小さくシ、かつ封止樹脂と素子
上のＰＳＧ膜やＳｉＮ膜などのガラス膜との密着性を大
きくする必要がある。しかも、硬化物については、素子
表面のＡＱパターンの腐食を極力防止するために、加水
分解性のハロゲン化合物、特に塩素濃度を低くおさえ、
かつ吸湿時や高温時の電気絶縁性能を亮レベルに保つ必
要がある。

また、前述の特開昭５８−１８４２０４号公報記載の半
導体封止用エポキシ樹脂組成物は、十分に満足できる耐
熱衝撃性を有する硬化物を与えるものではなかった。

以上より本発明は、優れた耐熱衝撃性を有するエポキシ
樹脂組成物を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段と作用〕本発明は。

（ａ）エポキシ樹脂　　　　　　　　　　　ｉｏｏ重量
部（ｂ）ノボラック型フェノール樹脂　　　１０〜５０
重量部（Ｃ）フェノールアラルキル樹脂　　　　１０〜
５０重量部であって、（ｂ）＋（Ｃ）の合計量が　　　
　　５０〜９０重景部（重量ポリウレタンエラストマー
　　　　２〜４０重量部からなることを特徴とするエポ
キシ樹脂組成物である。

本発明に係る組成物中の一成分であるエポキシ樹脂（ａ
）は１分子中にエポキシ基を少なくとも２個有するもの
であればいかなるものであってもよく、例えば、ビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂
、脂環型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ
靭脂が挙げられ、これらを組み合わせても良い。これら
のエポキシ樹脂の具体例としては、ＥＯＣＮ−１０２８
（日本化薬■、軟化点７４℃、エポキシ当量２１５）、
ＥＳＣＮ−１９５ＸＬ（住友化学■、軟化点７１℃、エ
ポキシ当量１９８）、ＥＣＮ−１２７３（チバガイギー
社、軟化点７３℃、エポキシ当量２３０）　、　Ｅ　Ｐ
　Ｐ　Ｎ−２０１（日本化薬■、軟化点６５℃、エポキ
シ当：１１８１）、エピコート１００１　（シェル化学
、軟化点７０℃、エポキシ当量４７５）　、チッソノッ
クス２０１（チッソ■、粘度１８００ｃｐｓ（２５℃）
、エポキシ当量１５４）　、チッソノックス２８９（チ
ッソ■、粘度８７０ｃｐｓ（２５℃）、エポキシ当量２
１９）などが挙げられる。上記エポキシ樹脂の中でも、
軟化点６０〜１００℃を有するものが好ましく、特に好
ましくは７０〜８５℃を有するものである。また、エポ
キシ当量１００〜３００を有するものが好ましく、特に
好ましくは１７５〜２２０を有するものである。

この（ａ）成分には、好ましくは、エポキシ樹脂１００
重量部に対して、３０重量部までの難燃エポキシ樹脂を
加えることで、構成される。

本発明に係るノボラック型フェノール樹脂（ｂ）は（ａ
）成分のエポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであ
り１例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボ
ラック樹脂などのフェノール性水酸基を２個以上有する
ものが挙げられる。前記ノボラック型フェノール樹脂の
中でも、軟化点６０〜１２０℃を有するものが好ましく
、特に好ましくは８０〜１００℃を有するものであり、
水酸基当量１００〜１５０を有するものが好ましく、特
に好ましくは１００〜１１０を有するものである。

本発明に係るフェノールアラルキル樹脂（Ｑ）はアラル
キルエーテルとフェノールとをフリーデルクラフッ触媒
で反応させた樹脂で、フリーデルクラフッ型樹脂とも呼
ばれる。α、α′−ジメトキシーＰ−キシレンフェノー
ルモノマーの縮合重合化合物が良く知られている。（プ
ラスチックスＶｏＬ３４、　Ｎｃｉ２．　Ｐ８５）、　
　具体的には、Ｘ　Ｌ　−２２５（Ｅ井東圧化学■、軟
化点８５℃〜１０５℃）、ＸＹＬＯＫ−２２５（アルブ
ライト・アンド・ウィルソン■、軟化点８５℃〜１０５
℃）などが挙げられる。これらフェノールアラルキル樹
脂の中でも軟化点８０℃〜１２０℃を有するものが好ま
しく、特に好ましくは８５℃〜１０５℃を有するもので
あり水酸基当量は、１９５〜２３５℃を有するものが好
ましい。

上記（ｂ）、（Ｑ）の添加量は、（ｂ）　＋　（ｃ）の
合計量がエポキシ樹脂１００重量部に対し５５０重承部
〜９０重世部の範囲で加えることが必要である。この配
合割合が５０重量部未満の場合には、樹脂硬化物の強度
が弱くなり好ましくなく、一方９０重量部を超える場合
には、封止樹脂の耐湿性が低下し、好ましくない。ノボ
ラック型フェノール樹脂とフェノールアラルキル樹脂の
添加量は、上記条件を満たす範囲内で、かつ、それぞれ
１０〜５０重量部の範囲内で選択できる。

フェノール樹脂が１０重量部未満では十分な成形品の硬
さが得られず、一方、フェノールアラルキル樹脂が１０
重量部未満では十分な耐熱ｗＩｌ性が得られない。

また、フェノール樹脂が５０重量部を超える場合には、
十分な耐湿性が得られず、一方、フェノールアラルキル
樹脂が５０重量部を超える場合には、粘度が高く成形品
が悪くなる。

本発明に係るポリウレタンエラストマーは、一般に知ら
れている熱可塑性ポリウレタンエラストマーであればい
かなるものであってもよい。ポリウレタンエラストマー
は、　一般的には分子量５００〜３０００の長鎖グリコ
ールとジイソシアネートとの付加重合反応によって作ら
れるソフトセグメントと１分子量５００以下の短鎖グリ
コールとジイソシアネートとから作られるハードセグメ
ントを分子構造内に持つものである。本発明にかかるポ
リウレタンエラストマーとしては、例えばポリエーテル
系ポリウレタンエラストマー、ポリエステル系ポリウレ
タンエラストマー、ポリカーボネート系ポリウレタンニ
ジストマーが挙げられる。このポリウレタンエラストマ
ーは、通常、　　７０〜１６０℃の軟化点を有するもの
であり、好ましくは８５〜１４５℃の軟化点を有するも
のである。これらのポリウレタンエラストマーの具体例
としては、エラストランＥ１９０．エラストランＥ３８
０、エラストランＥ５９０、エラストランＥ９９０（以
上１日本エラストラン■）、バンデックスＴ−５０００
、バンデックスＴ−５０１０、バンデックスＴ−６０９
０（以上、大日本インキＩｎ）などが挙げられる。

かかるポリウレタンエラストマーの配合法としては、使
用するポリウレタンエラストマーの軟硬に応じて適宜選
択すればよい、すなわち、軟かい場合は、予め、エポキ
シ樹脂と共に加熱混融して分散させればよい。硬い場合
は、粉末となし、組成物の混合時に直接添加して使用さ
れる。この粉末の粒径は、成形性の面から３００μ以下
であり、好ましくは１５０μ以下である。

この（ｄ）成分の配合割合は、通常、２〜４０重量部で
、好ましくは５〜３０重量部である。この配合割合が２
重量部未満の場合には、耐熱衝撃性能の改良硬化が十分
でなく、４０重量部を超える場合には樹脂の成形性が劣
化して好ましくない。

つぎに、本発明の　゛　　　　　　　エポキシ樹脂組成
物の製造方法について述べる。

本発明の組成物は、上記した各成分を、加熱ロールによ
る溶融混線、ニーダ−による溶融混練、押出機による溶
融混練、微粉砕後の特殊混合機による混合及びこれらの
各方法の適宜な組合せによって容易に製造することがで
きる。

なお、本発明の組成物は、必要に応じて、イミダゾール
もしくはその誘導体、第三級アミン系誘導体、ホスフィ
ン誘°導体、シクロアミジン誘導体などの硬化促進剤；
ジルコン、シリカ、ＷＩ融石英ガラス、アルミナ、水酸
化アルミニウム、ガラス石英ガラス、ケイ酸カルシウム
、石コウ、炭酸カルシウム、マグネサイト、クレー、カ
オリン、タルク、鉄粉、銅粉、マイカ、アスベスト、炭
化珪素、窒化ホウ素、二酸化モリブデン、鉛化合物。

鉛酸化物、亜鉛華、チタン白、カーボンブラックなどの
充填剤；高級脂肪酸、ワックス類などの離型剤；エポキ
シシラン、ビニルシラン、アミノシラン、ボラン系化合
物、アルコキシチタネート系化合物、アルミキレート系
化合物などのカップリング剤；アンチモン、リン化合物
、臭素や塩素を含む公知の壁燃化剤が配合されてもよい
、又、耐熱１Ｒ１１性をさらに向上させるために、シリ
コーンオイルなどを添加してもよい。

本発明によるエポキシ樹脂組成物は、電気、電子部品の
封止用、とくに半導体装置の封止用として好適に用いら
れるものであるが、一般の成形用樹脂として用いること
もでき、格別に限定されるものではない。

〔実施例〕

以下において、実施例及び比較例を掲げ、本発明を更に
詳しく説明する。

なお、実施例及び比較例中、「部」は全てｒ重置部」を
示す。

失胤匹よオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（軟化点７
４℃、当量２００）　１００部、臭素化フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂（臭素含有量３０％、軟化点８７
℃、エポキシ当量２８８）　１５部、フェノールノボラ
ック樹脂（軟化点９５℃、水酸基当量１０４）３６部、
フェノールアラルキル樹脂（Ｘ　Ｌ　−２２５；三井東
圧■）（軟化点９０℃、水酸基出量１９６）３６部、ポ
リウレタンエラストマー（エラストランＥ　３８０　：
日本エラストランＮ）（ポリエーテル系、軟化点９０℃
）１２部、さらに硬化促進剤としてトルフェニルホスフ
ィン１．５部、離型剤としてカルナバワックス１部、着
色剤としてカーボン粉末１．８部、充填剤として溶融シ
リカ粉５００部、ｌｌｌ燃剤剤して二酸化アンチモン粉
末１５部、エポキシシラン系カップリング剤２．４部を
配合し、７０〜１００℃の二軸ロールで混練し、得られ
た混練物を冷却・粉砕し、タブレット化して本発明の判
子崇紫丑封址埋エポキシ樹脂組成物を得た。

得られた組成物を用いて、低圧Ｉ・ランスファー成形機
（東亜精機５０トンプレス）により１７５℃、８０ｋｇ
／ｄ、１２０秒の条件で、表面に２８０層を有する大型
ペレット評価用試料素子（８ｍＸ８ｎｏ）を封止した。

得られた試料素子について耐熱ＷＩ撃性、機械特性（曲
げ弾性率、曲げ強さ）及び熱特性（ガラス転移点、熱膨
張係数）を評価するために、後述する各試験を実施した
。

耐熱＊ｍ性試験−得られた試料素子２０個を用い一６５
℃〜１５０℃の範囲で表に示すサイクル数だけ急熱、急
冷し、クラック発生の有無により耐熱衝撃性を試験した
。クラック発生の有無は発煙硝酸を用いて成形用樹脂を
溶かし去り、顕＊ｆｉで確認した。

曲げ弾性率はＪ　Ｉ　Ｓ　Ｋ−６９１１に準じて測定し
た。

曲げ強さはＪ　Ｉ　Ｓ　Ｋ−６９１１に準じて測定した
。

ガラス転移点は真空理工製の熱膨張計を用い、熱膨張カ
ーブの変曲点より求めた。

熱膨張係数は真空理工製膨張針を用いて測定した。

大１１１に実施例１のポリウレタンエラストマーを２４部、溶融シ
リカ粉を４８８部とした以外は、実施例１と同様にして
本発明の組成物を得、同様の評価試験を実施した。結果
を表に示す。

失ｌ舅ユ実施例１のポリウレタンエラストマーをエラストランＥ
９９０（日本エラストラン■、ポリカーボネート系、軟
化点１１５℃）とした以外は、実施例１と同様にして本
発明の組成物を得、同様の評価試験を実施した。結果を
表に示す。

叉五匠土実施例１のフェノールノボラック樹脂を５０部、フェノ
ールアラルキル樹脂２０部とした以外は、実施例１と同
様にして本発明の組成物を得、同様の評価試験を実施し
た、結果を表に示す。

崖較■上実施例１のフェノールアラルキル樹脂３６部とポリウレ
タンエラストマー１２部を用いず、代えてフェノールノ
ボラック樹脂を５５部に増量し、フィラーの充填量を一
定にするため、溶融シリカ粉を４８０部にした以外は、
実施例１と同様にして比較用の組成物を得、同様の評価
試験を実施した。結果を表に示す。

ル」を辺」ユ実施例１のポリウレタンエラストマー１２部を用いずに
、溶融シリカ粉を４９１部に変更した以外は。

実施例１と同様にして比較用の組成物を得、同様の評価
試験を実施した。結果を表に示す。

崖軟■ユ実施例１のフェノールアラルキル樹脂３６部を用いず、
フェノールノボラック樹脂を５５部に、また溶融シリカ
粉を４８８部に変更した以外は、実施例１と同様にして
比較用の組成物を得、同様の評価試験を実施した。結果
を表に示す。

以上の結果より、本発明の実施例では耐熱衝撃試験の試
験サイクル数が５００になっても不良品の数が少ないが
、比較例ではすでに全てが不良品となっている。明らか
に、本発明の実施例では耐熱ｕ１撃性が良好であること
がわかる。

また、本発明の実施例では曲げ弾性率が比較例に比べ小
さい値を示しており応力が低くなっているが、曲げ強さ
は比較例とほぼ同程度の値を示しており機械的強度は低
下していないことがわかる。

〔発明の効果〕

以上に詳述した通り、本発明のエポキシ樹脂組成物は、
その硬化物が優れた耐熱衝撃性を有するものであり、高
集積度の半導体装置等の用途にお・ける実用的価値は極
めて大と言える。

代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　竹花喜久男

Claims

【特許請求の範囲】（ａ）エポキシ樹脂１００重量部（ｂ）ノボラック型フェノール樹脂１０〜５０重量部（
ｃ）フェノールアラルキル樹脂１０〜５０重量部であっ
て、（ｂ）＋（ｃ）の合計量が５０〜９０重量部（ｄ）
ポリウレタンエラストマー２〜４０重量部からなること
を特徴とするエポキシ樹脂組成物。