JPS62209125A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - 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１ 本発明は半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する。さ
らに詳しくは、エポキシ変成水添ポリブタジェン樹脂と
フェノールノボラック樹脂との予備反応物を可撓化剤と
して用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物であり、エ
ポキシ樹脂の耐熱性と耐湿性とを保持し、かつ低弾性率
で低膨張率の硬化物を提供する半導体封止用エポキシ樹
脂組成物に関する。

［従来の技術・発明が解決しようとする問題点］近年、
半導体素子は大型化、高集積化の傾向を強め、従来のエ
ポキシ樹脂組成物で半導体を封止したばあい、チップや
リードフレームと封止樹脂との線膨張率の差による熱応
力により、チップにクラックが生じたり、ボンディング
線が切断されるなど、半導体部品の信頼性が低下すると
いう問題がある。これは、従来の半導体封止用エポキシ
樹脂組成物が耐熱性と耐水性という観点から開発されて
おり、その硬化物は非常に硬く、可撓性が乏しく、素子
に加わる応力が大ぎくなるためである。

この応力を小さくするには、弾性率、膨張率およびガラ
ス転移点を低下させればよいが、耐湿性と耐熱性を保持
するという面からみると、ガラス転移点は高い方がよい
。

低応力化の方法として可撓化剤を添加する方法があるが
、従来の可撓化剤で弾性率を低下させる方法では硬化物
のガラス転移点が大きく低下し、高温時の電気特性およ
び耐湿性の劣化がおこり、半導体封止用樹脂組成物とし
て不適当である。

高温時の電気特性をよくするために、耐熱性のある可撓
化剤である低弾性率のシリコーン樹脂を配合する方法も
あるが、シリコーン樹脂を用いると金属との接着性が劣
り、透湿性が大きくなるため、耐湿性の面で信頼性が欠
けるという問題がある。

耐湿性およびガラス転移点の低下のない可撓化剤として
、両端末にカルボキシル基を有するポリブタジェンまた
は両端末にカルボキシル基を有するポリブタジェンとア
クリロニトリルとの共重合体とエポキシ樹脂とを反応さ
せてえられるゴム変成エポキシ可撓化剤も提案されてい
るが、高温に保持するとポリブタジェン構造中の不飽和
結合が酸化され、劣化し、可撓性が消失するという問題
がある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らはかかる問題を改良すべく、耐熱性と耐湿性
とを有し、かつ低弾性率の半導体封止材料をつるため鋭
意研究を重ねた結果、エポキシ変成水添ポリブタジェン
樹脂とフェノールノボラック樹脂との予備反応物である
可撓化剤、ノボラック型エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促
進剤、充填剤、離型剤、表面処理剤を含む半導体封止用
エポキシ樹脂組成物を見出し、本発明を完成するに至っ
た。

［実施例］ 本発明に用いるノボラック型エポキシ樹脂としては、た
とえばクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノー
ルノボラック型エポキシ樹脂、アルキルベンゼン変成フ
ェノールノボラック型エポキシ樹脂、臭素化フェノール
ノボラック型エポキシ樹脂などがあげられるが、これら
に限定されるものではない。これらは単独で用いてもよ
り、２種以上併用してもよい。

本発明に用いる硬化剤としては、たとえばフェノールノ
ボラック樹脂、タレゾールノボラック樹脂、アルキル変
成フェノールノボラック樹脂などがあげられるが、これ
らに限定されるものではない。これらは単独で用いても
よく、２種以上併用してもよい。

本発明に用いる硬化促進剤は通常の触媒であるかぎりと
くに制限なく使用することができ、その具体例としては
、たとえばトリフェニルホスフィン、亜リン酸トリフェ
ニルなどのリン化合物、２−メチルイミダゾール、２−
フェニルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、
２−ヘプタデシルイミダゾール、２−エチル−４−メチ
ルイミダゾールなどのイミダゾール類、２−（ジメチル
アミノメチル）フェノール、２，４．６−トリス（ジメ
チルアミノメチル）フェノール、ベンジルジメチルアミ
ン、α−メチルベンジルメチルアミンのような第３アミ
ン、１．８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン
−７などの有機ｗ１Ｎ類があり、その添加量は封止樹脂
組成物中に０．０２〜１．０％（重量％、以下同様）で
よい。

本発明に用いる充填剤としては、たとえば結晶性シリカ
粉、石英ガラス粉などがあげられる。充填剤の添加量は
封止用樹脂組成物中に５０〜８０％が望ましく、８０％
をこえると組成物の流動性が低くなり、成形が難しくな
り、５０％未満になると線膨張率が大きくなるなどの問
題が生じる傾向にある。

離型剤としては、たとえば天然ワックス、合成ワックス
、高級脂肪酸またはその金属塩類、あるいはパラフィン
類などがあげられる。

表面処理剤とは充填剤の表面処理剤のことであり、公知
のシランカップリング剤が用いられる。

本発明において、エポキシ変成水添ポリブタジェン樹脂
とフェノールノボラック樹脂との予備反応物が可撓化剤
として用いられる。

前記エポキシ変成水添ポリブタジェン樹脂とは、たとえ
ば末端にカルボキシル基を有する水素添加型ポリブタジ
ェン樹脂あるいは末端に水Ｍ基を有する水素添加型ポリ
ブタジェン樹脂とビスフェノール型エポキシ樹脂あるい
は脂環式エポキシ樹脂の混合物に所定の触媒を加え、１
３０〜１５０℃、窒素雰囲気下で２〜３０時間程度反応
させてえられる両末端にエポキシ基をもつエポキシ変成
水添ポリブタジェン樹脂のごとき樹脂のことである。

前記末端にカルボキシル基を有する水素添加型ポリブタ
ジェン樹脂としては、たとえば日本台達■製のＣ１１０
００などがあげられる。また末端に水酸基を有する水素
添加型ポリブタジェン樹脂としては、たとえば日本曹達
■製のＧ１１０００、Ｇ１１０００、Ｇ１３０００など
があげられる。さらにビスフェノール型エポキシ樹脂と
しては、たとえば油化シェルエポキシ■製のエピコート
８０７、同８２７、同８２８、同８３４など、チバガイ
ギー社製のアラルダイトＧＹ２５０、同２５５、同２６
０、同２８０など、ダウケミカル社製のＤＥＲ−３３０
、同３３１、同３３１などがあげられる。脂環式エポキ
シ樹脂としては、たとえばチバガイギー社製のアラルダ
イトＣＹ１７５　、同１７９、同１８０、ＲＯ−４など
があげられる。

エポキシ変成水添ポリブタジェン樹脂とフェノールノボ
ラック樹脂との予備反応物は、エポキシ変成水添ポリブ
タジェン樹脂とフェノールノボラック樹脂の混合物に、
触媒としてリン系化合物あるいはイミダゾール系化合物
などを加え、窒素雰囲気下で１２０〜１５０℃、５〜２
０時間程度の反応によってえられる。

前記フェノールノボラック樹脂は、軟化点が６０〜１１
０℃のものが望ましい。触媒として用いるリン系化合物
としては、たとえばトリフェニルホスフィンなどのホス
フィン類、イミダゾール系化合物としては、とくに２−
エチル−４−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾ
ール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシル
イミダゾールが好ましい。

エポキシ変成水添ポリブタジェン樹脂とフェノールノボ
ラック樹脂の配合比は、エポキシ変成水添ポリブタジェ
ン樹脂中のエポキシ基とフェノールノボラック樹脂中の
水Ｍｌの当量比（エポキシ基／フェノール性水酸基）が
０．０２／１〜０．３／１となるような割合が好ましい
。エポキシ変成水添ポリブタジェン樹脂中のエポキシ基
とフェノールノボラック樹脂中の水酸基の当世比が０．
０２より小さいばあいには、可撓化剤中の水添ポリブタ
ジェン成分の割合が少なくなり、半導体封止材料に用い
ても可撓化効果を充分発揮しないことがあり、当量比が
０．３より大きいばあいには、エポキシ変成水添ポリブ
タジェン樹脂とフェノールノボラック樹脂の予備反応中
にゲル化がおこったり、安定した可撓化剤をうることが
できなかったりしがちである。

触媒の添加量はエポキシ変成水添ポリブタジェン樹脂１
００部（重量部、以下同様）に対して０．１〜２．０部
が好ましい。

このようにして製造されるエポキシ変成水添ポリブタジ
ェン樹脂とフェノールノボラック樹脂との予備反応物で
ある可撓化剤の添加量［３Ｆは硬化剤ｆｆｉ　［ｂｌに
対して［ｓ］　／　（［ｂｌ　＋［ｓ］　）　ｒ５〜７
０％の範囲であることが好ましく、１０〜６０％である
ことがさらに好ましい。該割合が５％未満では、えられ
る組成物を形成したばあいの弾性率の低下が少なく、可
撓性効果が充分でないばあいがあり、７０％をこえると
、ガラス転移点の低下の生ずることがあったり、機械的
強度の低下、高温時の電気特性の低下が大きくなること
があるなどの問題が生じやすくなる傾向にある。

本発明の組成物におけるノボラック型エポキシ樹脂のエ
ポキシ基と硬化剤および可撓化剤中のフェノール性水酸
基の合計との当量比（エポキシ基／フェノール性水酸基
）は、０．１〜１．３の範囲が好ましい。

本発明の組成物には必要に応じて、カーボンのような着
色剤、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、す゛ン酸
塩などの難燃剤などを添加してもよい。　以下、実施例
に基づき具体的に本発明の詳細な説明する。

実施例１〜８ 末端にカルボキシル基を有する水添ポリブタジェン樹脂
（Ｃ１１０００）　１００部とビスフェノール型エポキ
シ樹脂（エピコート８２８　）　６４部と２−エチル−
４−メチルイミダゾール０．５部とを窒素を吹き込みな
がら１５０℃で６時間反応させ、両端末にエポキシ基を
もつエポキシ当世９００のエポキシ変成水添ボリプタジ
エン樹脂を合成した。

フェノールノボラック樹脂（ＰＳＥ−４２６１、群栄化
学＠％）１００部と上記エポキシ変成水添ポリブタジェ
ン樹脂８５部（エポキシ基／フェノール性水酸基の当量
比＝　０．１）と２−エチル−４−メチルイミダゾール
０．３部とを、窒素を吹き込みながら１４０℃で１０時
間反応させ、エポキシ変成水添ポリブタジェン樹脂とフ
ェノールノボラック樹脂とを予備反応させた可撓化剤（
Ａ）をえた。

クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ＥＯＣＮ１０２
Ｓ、日本化薬■製）、臭素化フェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂（ＢＲＥＷ−３，日本化薬＠製）、硬化剤で
あるフェノールノボラック樹脂（ＰＳＥ−４２６１）　
、硬化促進剤、可撓化剤（Ａ）、充填剤としての溶融シ
リカ（ＲＤ−８、龍森■製）およびその他の材料（シラ
ンカップリング剤２部、三酸化アンチモン６部、ワック
ス２部、着色剤５部）を第１表に示す割合で混合したの
ち、加熱ロールにより混線後冷却し、粉砕して、成形用
エポキシ樹脂組成物を調製した。

えられた組成物を１７５℃／３分の条件で成形し、１８
０℃、１６時間の後硬化を行ない、硬化試験片を作製し
た。

こうしてえられた成形品の曲げ弾性率（ＪＩＳＫ６９１
１）　、ガラス転移点および１２１℃、２気圧で５００
時間のプレッシャークツカーテスト前後の体積抵抗率を
測定した。結果を第１表に示す。

実施例９ フェノールノボラック樹脂（Ｒ３Ｆ−４２６１）　　１
００部と実施例１で用いたエポキシ変成水添ポリブタジ
ェン樹脂４２部（エポキシ基／フェノール性水酸基の当
量比＝　Ｏ，ＯＳ）と２−エチル−４−メチルイミダゾ
ール０．２部とを配合し、実施例１と同様にして反応さ
せ、えられた可撓化剤（８）を用いた他は実施例１と同
様にして組成物を調製し、評価した。結果を第１表に示
す。

実施例１０ エポキシ変成水添ポリブタジェン樹脂の合成およびエポ
キシ変成水添ポリブタジェン樹脂とフェノールノボラッ
ク樹脂の予備反応に用いる触媒としてトリフェニルホス
フィンを用い、かつえられた可撓化剤（Ｃ）を用いた他
は実施例６と同様にして組成物を調製し、評価した。結
果を第１表に示す。

比較例１ 可撓化剤としてダウケミカル社製のＤＥＲ７３６を用い
て第１表の配合組成の封止用エポキシ樹脂組成物をＷ４
製し、評価した。結果を第１表に示す。

比較例２ 可撓化剤としてチバガイギー社製のアラルダイトＧＹ　
２９８を用い、第１表の配合組成の封止用エポキシ樹脂
組成物を調製し、評価した。結果を第１表に示す。

比較例３ 可撓化剤を用いないで第１表の配合組成の封止用エポキ
シ樹脂組成物を調製し、評価した。結果を第１表に示す
。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明のエポキシ変成
水添ポリブタジェン樹脂とフェノールノボラック樹脂と
の予備反応物を可撓化剤として用いた封止用エポキシ樹
脂組成物は、耐熱性と耐湿性を保持し、低弾性率であり
、半導体封止用エポキシ樹脂組成物として好適である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エポキシ変成水添ポリブタジエン樹脂とフェノー
   ルノボラック樹脂との予備反応物である可撓化剤、ノボ
   ラック型エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、充填剤、
   離型剤および表面処理剤を含む半導体封止用エポキシ樹
   脂組成物。
2. （２）前記エポキシ変成水添ポリブタジエン樹脂のエポ
   キシ基とフェノールノボラック樹脂の水酸基との当量比
   （エポキシ基／フェノール性水酸基）が０．０２／１〜
   ０．３／１の範囲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。