JPS62270617A - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低弾性率、低熱膨張率で、なおかつ耐熱性を
損なうことなく、耐熱衝撃性に優れた高倍転性を要求さ
れる半導体等電子部品の封止用に通した半導体封止用樹
脂組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、半導体を封止する方法としてエポキシ樹脂に代表
される熱硬化性樹脂を使用したいわゆるプラスチック封
止が原料の低度、大量生産に適するといった経済的利点
をいかして広く実用化されている。特に多官能エポキシ
樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、無機質充填材を主
成分とした樹脂組成物が耐熱性、成形性、電気特性に優
れているため封止樹脂の主流となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一方、半導体チップの高集積化が進み、それに伴いチッ
プサイズが大型化してきた。またパンケ−ジの形状は基
板への高密度実装化に伴い、チップの大型化とは逆にフ
ラットパッケージに見られる如く小型化・薄型化の傾向
にある。このため従来の封止樹脂では見られなかった不
良現象が派生するようになった。すなわち、封止樹脂と
チップの熱膨張率の差に起因する樹脂の応力がチップの
大型化、樹脂層の薄肉化のため、熱衝撃によりパンシヘ
ーション膜のクランク、あるいは封止樹脂のクランクと
いった破壊現象を引き起こし、半導体の耐湿性を低下さ
せ、ひいては信頼性を低下させる原因となっている。従
って、封止樹脂としてはこの応力の小さい封止樹脂の開
発が望まれている。

応力を小さくする方法としては、樹脂の熱膨張率を小さ
くしてチップのそれとの差を小さくする事が考えられる
が、樹脂の熱膨張率とチップのそれとの差は大きく、こ
れを縮めるためには熱膨張率の小さい無機質充填材を樹
脂中に多量に使用しなければならないが、現在すでにか
なり多量の無機質充填材が使用されていて、更にこれを
増量する事は成形性の悪化の原因となる。一方、樹脂の
弾性率を下げて応力を小さくするという目的で可塑材を
添加したり、可撓性を育したエポキシ樹脂あるいはフェ
ノール樹脂を用いたりする事が試みられたが、この方法
により得られた硬化物は耐熱性の点で問題があった。

また特開昭５８−１０８２２０に代表される如くゴム粒
子を封止樹脂中に分散させる事により耐熱性を保持しつ
つ、耐クラツク性を付与する方法等も発明されているが
、これらの方法では金型汚染、あるいは半田浴の如き封
止樹脂のガラス転移温度を超える高温における耐衝撃性
に劣る等いくつかの問題点があった。金型汚染が激しい
と金型の清掃を頻繁に行わなければならず、生産性が低
下する為、極めて不都合である。また高温の熱衝撃性に
劣る場合は、ハンダディップ後の信頼性が低下するが、
これはＩＣ等の封止材料においては致命的な欠陥となる
。

本発明は、高集積回路等の高い信頼性を要求される半導
体の封止用樹脂に対して要求されている応力が小さく耐
熱衝撃性等に優れ、また成形時における金型汚染のない
半導体封止用樹脂組成物を提供することを目的とする。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明者等は種々検討した結果、付加反応型のシリコー
ンポリマーが反応してなるシリコーンゴムの微粒子を樹
脂組成物中に均一に分散させる事がを効であることを見
出し、粒子径等について検討を加えた結果本発明に達し
た。即ち本発明は、ａ）エポキシ樹脂とビニルポリマー
とのグラフト重合体中に、付加反応型のシリコーンポリ
マーが反応してなるシリコーンゴムが１．０μ以下の粒
子径で均一に分散された変性エポキシ樹脂、ｂ）硬化剤
、 Ｃ）無機充填剤、および必要に応じ ｄ）エポキシ樹脂、 を主成分とすることを特徴とする半導体封止用樹脂組成
物である。

本発明のａ）に使用されるエポキシ樹脂は多価エポキシ
樹脂であれば一般的に使用されるエポキシ樹脂が使用可
能であり、耐熱性、電気特性からフェノールノボラック
、クレゾールノボラックなどのグリシジル化物等のノボ
ラックエポキシ樹脂が好ましいが、その他の１分子に２
ヶ以上の活性水素を有する化合物、例えばビスフェノー
ルＡ１ビスヒドロキシジフエニルメタン、レゾルシン、
ビスヒドロキシジフェニルエーテル、テトラブロムビス
フェノールＡ等の多価フェノール類、エチレングリコー
ル、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロ
ールプロパン、ペンタエリスリトール、ジエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコール、ビスフェノールＡ
−エチレンオキサイド付加物、トリスヒドロキシエチル
イソシアヌレート等の多価アルコール、エチレンジアミ
ン、アニリン等のポリアミノ化合物、アジピン酸、フク
ル酸、イソフタル酸等の多価カルボキシ化合物等とエピ
クロルヒドリン又は２−メチルエピクロルヒドリンを反
応させて得られるグリシジル型のエポキシ樹脂、ジンク
ロペンタジエンジエポキサイド、ブタジェンダイマージ
エポキサイド等の如き脂肪族（脂環族を含む）のエポキ
シ樹脂などから選ばれた１種以上のエポキシ樹脂を使用
することが出来る。

本発明のａ）に於けるエポキシ樹脂とビニルポリマーと
のグラフト重合体は、エポキシ樹脂の存在下に前記ビニ
ルポリマーを生成させるべくビニルモノマーを重合する
事により製造する方法が代表的である。ここでグラフト
重合体なる語は通常ブロック重合体と呼ぶものを含む。

ここでビニルポリマーをつくるために用いるビニルモノ
マーとしては、スチレン、ビニルトルエン等の如きアル
ケニル芳香族類、メチルメタアクリレート、ドデシルメ
タアクリレート、ブトキシエチルメタアクリレート、グ
リシジルメタアクリレート、メチルアクリレート、ブチ
ルアクリレート、２−エチルへキシルアクリレート、ヒ
ドロキシエチルアクリレート、トリメチロールプロパン
トリアクリレート等の如きアクリルエステル類、アクリ
ルニトリル、アクリル酸、ブトキシメチルアクリルアミ
ド、メタアクリルアミド等の如きエステル基を持たない
アクリル化合物、ビニルアセテート、ビニルラウレート
、ビニルパーサテート、ビニルクロライド、ビニルデン
クロライド、エチレン、アリルアセテート等の如き非共
役性ビニル化合物、ブタジェン、イソプレン、クロロプ
レンの如き共役ジエン化合物が代表的で、その他、ビニ
ルシリコーン、ジブチルフマレート、モノメチルマレー
ト、ジエチルイタコネート、メタクリル酸トリフロロエ
チル、メタクリル酸テトラフロロプロピル等のメタクリ
ル酸、アクリル酸の弗素化合物等の如き重合性ビニル化
合物を用いることもできる。前記したビニルモノマーを
重合してビニルポリマーとするには、通常ラジカル開始
剤、例えばラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパー
オキサイド、ターシャリブチルバーヘンゾエート、ジメ
チルジベンゾイルパーオキンヘキサン、ターシャリブチ
ルパーピバレート、ジターシャリブチルパーオキサイド
、１．１−ビスターシャリブチルパーオキシ３，３゜５
−トリメチルシクロヘキサン、ジメチルジターシャリブ
チルバーオキシヘキサン、ターンヤリブチルクミルパー
オキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、シク
ロヘキサノンパーオキサイド、キュメンハイドロパーオ
キサイド、ターシャリブチルパーオキシアリルカーボネ
ート、ジオクチルパーオキシジカーボネート、ターシャ
リブチルパーオキシマレイン酸、琥珀酸パーオキサイド
、ターシャリブチルパーオキシイソプロピルカーボネー
ト、過酸化水素の如きパーオキサイド、アゾビスイソブ
チロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリルの如き
アゾ化合物を用いてラジカル重合するのが代表的である
。

又、必要に応じて１元剤を併用していわゆるレドックス
重合をさせてもよく、ハイドロキノンの如き重合禁止剤
、ドデシルメルカプタンの如き連鎖移動剤を使用しても
よい。

又、グラフト化促進の為に、エポキシ樹脂に重合性２重
結合やグラフト可能な化学結合を導入してお（方法が有
効である。重合性２重結合の導入方法には、例えばアク
リル酸、アクリルアミド、メチロールアクリルアミド、
ブトキシメチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルメタ
アクリレート、グリシジルメタアクリレート、無水マレ
イン酸、モノブチルフマレ−ト、モノブチルフマレート
、クロルメチルスチレン、ホスホキシエチルメタアクリ
レート、クロルヒドロキンプロピルメタアクリレート、
パラヒドロキシスチレン、ジメチルアミノエチルメタア
クリレートの如き官能基と重合性２重結合とを有する化
合物を、エポキシ樹脂とあらかじめ反応させておく方法
が代表的である。

なお、本発明に於いて前記グラフト重合体中には前記エ
ポキシ樹脂や前記ビニルポリマーがグラフトしないでフ
リーのまま残っていてもかまわない。

ａ）の変性エポキシ樹脂は前記したエポキシ樹脂とビニ
ルポリマーとのグラフト重合体の存在下に付加反応型の
シリコーンポリマーを常法により付加反応することによ
り得られる。即ち、ａ）におけるシリコーンゴムは分子
内にビニル基を存するビニル変性ンリコーンボリマーと
分子内に活性水素を有するハイドロジエン変性シリコー
ンポリマーがシリル化反応による付加反応により生成す
るゴムであり、その粒子径は１．０μ以下、好ましくは
０．５μ以下、更に好ましくは０．０１μ以上０．２μ
以下である。シリコーンゴムの粒子径が１．０μを超え
ると本発明の目的である低応力化を果たせず、耐熱衝撃
性も改良されない。ビニル変性シリコーンポリマーとは
分子の末端あるいは内部に５ｉ−ＣＨ・ＣＨ，結合をす
くなくとも１個以上もったポリシロキサンをいい、ハイ
ドロジエン変性シリコーンポリマーとは分子の末端ある
いは内部に５ｉ−８結合を少なくとも２個以上もったポ
リシロキサンをいう。両者は通常は組み合わせで市販さ
れており、これらの例としては例えば東レシリコーン株
式会社の５Ｅ−１８２１、信越化学株式会社のＫＥ−１
２０４等があげられる。

付加反応によって得るシリコーンゴムの粒径はエポキシ
樹脂に導入する二重結合の量によってもコントロールす
る事ができる。

本発明の組成物は所望によりｄ）としてエポキシ樹脂を
含有してもよい。ｄ）のエポキシ樹脂としては前述のａ
）において使用するエポキシ樹脂が総て使用でき、両者
は同じでもよく、異なっていても差し支えない。

又、付加反応によって得るシリコーンゴムはａ）及びｄ
）に使用されるエポキシ樹脂の合計に対して５重量％以
上必要であり、特に１０〜２０重量％が好ましい。５重
量％未満では低応力化が達成されない。又、２０重量％
を超えると強度の低下が著しく実用に供し難い。

上記のシリコーンゴムを所望の量に調節するにはａ）の
変性エポキシ樹脂を製造する際に使用するビニルモノマ
ーの量を８周節してもよいが、ｄ）のエポキシ樹脂の量
を変化させることにより行うのがより簡単で、このよう
な点からもｄ）のエポキシ樹脂を併用するのが好ましい
。

本発明に用いられるｂ）の硬化剤としては、フェノール
、アルキルフェノール等のフェノール類とホルムアルデ
ヒドあるいはパラホルムアルデヒドを反応させて得られ
るノボラック型フェノール樹脂が一般的であるが、その
他に変性ノボラック型フェノール樹脂、アラルキル系の
フェノール樹脂及び一般的に用いられるアミン系硬化剤
や酸無水物等を単独または混合して使用する事ができる
。

その配合量については特に制限はないが、エポキシ樹脂
のエポキシ基と硬化剤の官能基の化学論量の８０〜１２
０％が好ましい。

本発明に用いられるＣ）の無機質充填材としては例えば
結晶性シリカ、溶融シリカ、アルミナ、タルク、ケイ酸
カルシウム、炭酸カルシウム、マイカ、クレー、チタン
ホワイト等の粉体、あるいはガラス繊維、炭素繊維等の
単独または混合物が挙げられるが、熱膨張率、熱伝導率
等の点から通常は結晶性、溶融性等のシリカ粉末が用い
られる。

その配合量は上記エポキシ樹脂１００重量部に対して２
００〜８００重量部が好ましく　、２００重量部未満で
は熱膨張率が大きく、良好な耐衝撃性は得られない。ま
た８００重社部を超えると樹脂の流動性が低下し成形性
が悪く実用に供し難い。

本発明の半導体封止用樹脂組成物はａ）エポキシ樹脂と
ビニルポリマーとのグラフト重合体中に付加反応型のシ
リコーンポリマーが反応してなるシリコーンゴムが１．
０μ以下の粒子径で均一に分散された変性エポキシ樹脂
、ｂ）硬化材、Ｃ）無機質充填剤、および必要に応じて
ｄ）エポキシ樹脂、を主成分とするが、実用に際しては
イミダゾール類、三級アミン類、フェノール類、有機金
属化合物類、有機ホスフィン類等の硬化促進剤、脂肪酸
アミド、脂肪酸塩、ワックス等の離型剤、ブロム化合物
、アンチモン、リン等の難燃剤、カーボンブランク等の
着色剤、シランカップリング剤等を適宜配合することも
可能である。　本発明の半導体封止用樹脂組成物は、ミ
キサー等によって十分プレミックスした後、熱ロール、
あるいはニーグーの如き溶融混合機で混練し、次いで冷
却粉砕を行うことにより、成形材料として容易に得るこ
とが出来る。

このようにして得られた本発明の半導体封止用樹脂組成
物は弾性率が低く、熱膨張率が小さく、優れた耐熱衝撃
性を示すことから、この樹脂組成物を集積度の高い半導
体、あるいはフラットパッケージの如き小型・薄型の半
導体の封正に用いた場合、優れた信頼性を得ることが出
来る。また、成型時における金型汚染がなく、長時間の
連続生産に適している。

〔実施例〕

本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は
実施例に限定されるものではない。以下において部は特
記せぬ限り重量部を意味する。

実施例１ オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当
１２１７）　１００部、トルエン１０部、メタクリル酸
１部を３級アミンの存在下で１２０〜１２５℃で２時間
反応させた後、ブチルアクリレート５部、メタアクリロ
キシプロピルシリコーンオリゴマー（信越化学株式会社
製）１０部、アゾビスイソバレロニトリル０．４部、酢
酸エチル１００部を７５℃で４時間反応させる。更に付
加反応型シリコーンポリマーとして、ビニル変性ポリシ
ロキサ７１０部とハイドロジエン変性ポリシロキサン１
０部（いずれも信越化学株式会社製ＫＥ−１２０４）を
加え激しく撹拌し２時間反応させた。その後更に１３０
℃において減圧にて脱溶剤し、粒径０．２〜０，５μの
シリコーンゴムが分散した変性エポキシ樹脂（Ａ）（エ
ポキシ当量２９５）を得た。

オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当
量２１７）５６部、変性エポキシ樹脂（Ａ）　４４部、
ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当量１０６）
４１部、トリフェニルホスフィン０．８５部、あらかじ
めシランカップリング剤で処理した溶融シリカ４００部
、カーボンブランク２部、カルナバワックス２．５部を
ミキサーで混合し、更に８０〜９０°Ｃの熱ロールにて
３分間溶融混合後、冷却粉砕し、成形用樹脂組成物を得
た。

この組成物を用い、トランスファ成形（１７５℃、３０
Ｋｇ／ｃｄ、３分間）により物性試験用の試験片及び熱
衝撃試験用の１６ｐｉｎ　ＤＩＰ　（４部８ｍ／ｍの素
子搭載）を得た。これらの試験片は成形後１７５℃で４
時間の後硬化を行った後、各種試験を行った。

比較例１ オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当
１２１７）　１００部、ノボラック型フェノール樹脂（
フェノール当１３１０６）４９部、トリフェニルホスフ
ィン０．８５部、あらかじめシランカップリング剤で処
理した溶融シリカ４１２部、カーボンブラック２部、カ
ルナバワックス２．５部をミキサーで混合し、更に８０
〜９０℃の熱ロールにて３分間溶融混合後、冷却粉砕し
た成形用樹脂組成物を得た。

この組成物を用い、トランスファ成形（１７５℃、３０
Ｋｇ／ｃｊ、３分間）により物性試験用の試験片および
熱衝撃試験用の１６ｐｉｎ　ＤＩＰ（４Ｘ８ｍ／ｍの素
子搭載）を得た。これらの試験片は成形後、１７５°Ｃ
１４時間の後硬化を行った後、各試験を行った。

比較例２ オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当
量２１？）　１００部、トルエン１００部、シランカッ
プリング剤（Ｔ−グリシドキシプロビルトリメトキシシ
ラン、東しシリコ、−ン社製）５部を７５℃に保ち、付
加反応型シリコーンポリマー（東しシリコーン社製）３
０部を加え激しく攪拌し２時間反応させた。その後１３
０℃において減圧にて脱溶剤し、粒径ｌ〜５μのシリコ
ーンゴムが分散した変性エポキシ樹脂（Ｂ）を得た。

上記変性エポキシ樹脂を用い、以下実施例１と同様にし
て各種試験を行った。

比較例３ オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当
量２１７）　１００部、トルエン１００部、エポキシ変
性シリコーンオイル（東しシリコーン社製）５部、ジメ
チルポリンロキサンゴム（東しシリコーン社製）３０部
を１３０℃で４時間混合し、更に減圧にて脱溶剤し、粒
径５〜２０μの不定形シリコーンゴムが分散した変性エ
ポキシ樹脂（Ｃ）を得た。

上記変性エポキシ樹脂を用い、以下実施例１と同様にし
て各種試験を行った。

以上の実施例及び比較例の内容を第１表、試験結果を第
２表に示す。

〔発明の効果〕

実施例及び比較例にて説明した来た如く、本発明による
半導体封止用樹脂組成物は弾性率が低く、熱膨張率が小
さく、優れた耐衝撃性を示ｒことから、この樹脂組成物
を集積度の高い半導体あるいはフラットパッケージの如
き小型・薄型の半導体の封正に用いた場合、優れた信頼
性を得ることが出来、また、金型汚染がなく長時間連続
生産に適することから工業的に有益な発明であるといえ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ）エポキシ樹脂とビニルポリマーとのグラフト
   重合体中に、付加反応型のシリコーンポリマーが反応し
   てなるシリコーンゴムが１．０μ以下の粒子径で均一に
   分散された変性エポキシ樹脂、 ｂ）硬化剤、 ｃ）無機充填剤、 を主成分とすることを特徴とする半導体封止用樹脂組成
   物。
2. （２）ａ）エポキシ樹脂とビニルポリマーとのグラフト
   重合体中に、付加反応型のシリコーンポリマーが反応し
   てなるシリコーンゴムが１．０μ以下の粒子径で均一に
   分散された変性エポキシ樹脂。 ｂ）硬化剤、 ｃ）無機充填剤、 ｄ）エポキシ樹脂、 を主成分とすることを特徴とする半導体封止用樹脂組成
   物。