JPS62273222A

JPS62273222A - 半導体封止用樹脂組成物

Info

Publication number: JPS62273222A
Application number: JP61114658A
Authority: JP
Inventors: Yuji Okitsu; 興津　雄二; Koichi Machida; 町田　貢一; Motoyuki Torikai; 基之鳥飼; Junko Tsuji; 辻　順子; Kotaro Asahina; 浩太郎朝比奈; Kazuya Shinoda; 新小田　一弥; Mikio Kitahara; 北原　幹夫; Takayuki Kubo; 久保　隆幸
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1986-05-21
Filing date: 1986-05-21
Publication date: 1987-11-27
Also published as: JPH0531884B2

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信鯨性を要求さ
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。

Ｃ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。またパフケ−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
ラー／　）パフ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、熱衝撃によりパッ
シベ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、可撓性を有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、耐クラン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
と金型の清掻を頷緊に行わなければならず、生産性が低
下する為、掻めて不都合である。また高温の熱衝撃性に
劣る場合は、ハンダディツブ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、ビニル変性シリコー
ンを主成分とする軟質ビニル重合体の微粒子を樹脂組成
物中に均一に分散させる事が有効であることを見出し、
更にビニル重合体組成及び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）エポキシ樹脂ととニルポリマーとのグラフト重合体
中にビニル変性シリコーン重合体を主体とする軟質ビニ
ール重合体が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工ポキン
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、電気特性からクレゾールノボラック
、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Ａ、ビスヒドロキシジフェニルメタン、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−
１５，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
へ−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
タル酸、イソフタル酸等の多価カルボキシ化合物等とエ
ビクロルヒトリンスは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
キシ樹脂などがら選ばれた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とニルポリマーと
のグラフト重合体は、エポキシ樹脂の存在下に前記ビニ
ルポリマーを性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プロン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
ル変性シリコーン、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
ーを重合してと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、ターシャリブチルパーベンゾエート、
ジメチルジベンゾイルパーオキシヘキサン、ターシャリ
ブチルパーピバレート、ジク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
ャリブチルパーオキシヘキサン、ターシャリブチルクミ
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ンマレイン酸、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ビルカー
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、必要に応じて還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く方法が有
効である０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、モノエチルイタコネート、モツプチルフマレー
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、クロルヒドロキシ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ク
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し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軟質系ビニル
重合体を形成するモノマーを常法により重合することに
より得られる。得られる軟質系ビニル重合体の粒子径は
１・、０μ以下でなければならず、１．０μをこえると
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。

本発明に使用される軟質系ビニル重合体はビニル変性シ
リコ−コンを主体とする重合体でなければならない、ビ
ニル変性シリコ−コンを主体とする重合体とはビニル変
性シリコ−コンの単独重合体もしくは共重合体またはビ
ニル変性シリコ−コンと他のビニルモノマーとの共重合
体をいう、ビニル変性シリコ−コンとしては例えばメタ
アクリロキシプロピルシロキサン、メタアクリロキシプ
ロピルアルコキシシラン、ビニルアルコキシシラン等が
あげられる。また他のビニルモノマーとしては前記のグ
ラフト重合体をつくる際に用いる七ツマ−は総て用いる
ことができる。他のビニルモノマーの使用割合は、得ら
れる共重合体が軟質、即ち液状ないしゴム状でありかつ
その粒子径が１．０μ以下である範囲であり、七ツマ−
の種類にもよるが通常全モノマーの８０重量％以下であ
る。

、本発明の目的である低応力化を果たし、耐衝撃性を改
良する為には軟質ビニル重合体は１．０μ以下、好まし
くは０，５μ以下、更に好ましくは０．２μ以下０．０
１μ以上の粒径でなければならない。軟質系ヒニル重合
体の粒径コントロールについては、エポキシ樹脂とグラ
フト重合体を形成するビニルポリマーの種類、量、軟質
ビニル重合体を形成する七ツマー組成の選択によるが、
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（、異なっていても差し支えない。

又、軟質系ビニル重合体は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
１０〜２４１％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。

上記の軟質系ビニル重合体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
ノマーの量を調節してもよいが、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革で、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重量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ビニル変性シリ
コーン重合体を主体とする軟質ビニル重合体が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、り等の着色側
、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錬し、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（、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、優れた信鯨性を得ることが出
来る。また、成型時における金型汚染がなく、長時間の
連続生産に通している。

〔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
量２１７）　１００部、トルエン１００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３．６部、グリシ
ジルメタクリレート０．１部、ｔ−ブチルパーオキシ２
−エチルヘキサノエートＯ，ＯＳ部を１００℃で１時間
反応させる。さらにメタアクリロキシプロピルシロキサ
ン３０部、ネオペンチルグリコールジアクリレート０．
６部、１．１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）３．３．
５−　トリシクロヘキサン０．１５部を連続滴下しなが
ら４時間、その後更に４時間反応させた後、減圧にて脱
溶剤し、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２１？）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
めシランカフプリング剤で処理した溶融シリカ４００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、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
にｇ／ｃ＋Ｊ、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　（４ｘ８■／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。

実施例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２１７）　１００部、トルエン１００部、メタクリル
酸１．０部を三級アミン存在下で１２０〜１２５℃で２
時間反応させた後、２−エチルへキシルアクリレート３
．６部、グリシジルメタクリレート０．１部、ｔ−ブチ
ルパーオキシ２−エチルヘキサノエート０．０５部を１
００℃で１時間反応させる。更に２−エチルへキシルア
クリレート１５部、メタアクリロキシプロピルシロキサ
ン１５部、グリシジルメタクリレート０．４部、ネオペ
ンチルグリコールアクリレ−）０．４部、１．１−ビス
（ｔ−ブチルパーオキシ）３．３．５−トリシクロヘキ
サン０．１５部を連続滴下しながら４時間、その後更に
４時間反応させた後、減圧にて脱溶剤し変性エポキシ樹
脂（Ｂ）（エポキシ当量２９７）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
量２１７）　１００部、ノボラック型フェノール樹脂（
フェノール当量１０６）　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フプリング剤で処
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
にｇ／ｃ＋４．３分間）により物性試験用の試験片およ
び熱衝ｔ１試験用の１６ｐｉｎ　ＤＩＰ（４Ｘ８ａ＋／
ｍの素子搭［）を得た。これらの試験片は成形後、１７
５℃、４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
チルポリシロキサン（東しシリコーン社製）３０部を１
３０℃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のした変性エポ
キシ樹脂（Ｃ）を得た。

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Ｐ１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・薄型の半導体の封止に用いた場合、優れた信
鎖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ろとい
える。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ａ）エポキシ樹脂とビニルポリマーとのグラフト
重合体中にビニル変性シリコーン重合体を主体とする軟
質ビニル重合体が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）ａ）エポキシ樹脂とビニルポリマーとのグラフト
重合体中にビニル変性シリコーン重合体を主体とする軟
質ビニル重合体が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。