JPS63135417A

JPS63135417A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPS63135417A
Application number: JP28076886A
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: 1986-11-27
Filing date: 1986-11-27
Publication date: 1988-06-07

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関し、更に
詳しくは、優れた耐熱衝撃性を有する硬化物を４える半
導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する。

（従来の技術）従来、半導体素子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お
り、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くなってきた。

このような点に鑑み、＊開昭５８−１０８２２０号公報
にはノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック
樹脂硬化剤及びゴム状物質からなる半導体対土用エポキ
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、素子ベレ
ット表面のアルミニウム（旭）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Ｉこ、その傾向が非常に大きい。その結果、ベレット
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
Ａ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ＳｉＮｇ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）Ｌ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
性能を高レベルに保つ必要がある。

また、前述の特開昭５８−１６８２２０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硬化物を
与える半導体対土用エポキシ樹脂組成物を提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段と作用）本発明は。

（Ｉ）ノボラック型エポキシ樹脂　６０〜９８重量部（
１（ａ）エポキシ基とヒドロキシル基を有する化合物（
ＩＩ−ａ　）と％（ｂ）ポリヒドロキシル化合物（ＩＩ
−ｂ−１）とポリイソシアネート化合物（１１−ｂ−２
）とから得られる末端イソシアネート基を含有するウレ
タンプレポリマー（ＩＩ−ｂ）とを反応させて得られる
ウレタン変性エポキシ樹脂　　　　　　　　　　２〜４
０重量部印フェノールノボラック樹脂　２０〜８０重量
部からなることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂
組成物である。

本発明に係る組成物中の一成分であるノボラック型エポ
キシ樹脂（１）としては１例えばフェノールノボラック
型エポキシ樹脂、タレゾールノボラック型エポキシ樹脂
、ハロゲン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。

これらのエポキシ樹脂は１種もしくは２ａ！以上の混合
系で用いてもよい。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１ｉｏｏ〜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。

また、上記以外のエポキシ樹脂例えばビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂など一般のグリシジルエーテル型エポキ
シ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環式エ
ポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキ
シ樹脂などは、上記ノボラック型エポキシ樹脂に併用し
た場合に使用することができる。配合量はノボラック型
エポキシ樹脂に対し、５０重量％以下が好ましい。

本発明に係るウレタン変性エポキシ樹脂ｔｎ）の原料で
あるエポキシ基とヒドロキシル基とを有する化合物（Ｉ
−ａ　）としては、１分子中にエポキシ基とヒドロキシ
ル基を夫々１個以上有する化合物であり、好ましくは１
分子量７０〜１０００の化合物であり１例えば、グリシ
ドール、エチレングリコールモノグリシジルエーテル、
グリセリンジグリシジルエーテルなどの多価アルコール
のグリシジルエーテル類、及びヒドロキシル基を有する
通常のエポキシ樹脂などがあげられる。

末端イソシアネート基を含有するウレタンプレポリマー
（ＩＩ−ｂ　）はポリヒドロキシ６ル化合物（１１−ｂ
−１）とポリイソシアネート化合物（ｆｌ−ｂ−２）と
の反応により製造されるが、ポリヒドロキシル化合物（
ＩＩ−ｂ−１）としては１例えば一般のウレタン化合物
の製造１こ用いられる種々のポリエーテルポリオール、
ポリエステルポリオールさらに末端ヒドロキシル基含有
ポリブタジェンもしくはブタジェン共重合体、１分子中
に２個以上のヒドロキシル基を含有するポリシロキサン
化合物などがあげられる。ここで、ポリエーテルポリオ
ールとしては１通常のウレタン化合物の製造に用いられ
る公知のポリエーテルポリオールが使用できる。これら
の中でも更に好ましいポリエーテルポリオールとして、
例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリ
コール、ポリテトラメチレングリコールなどがあげられ
る。またポリエステルポリオールとしては、例えばカプ
ロラクトン系、アジペート系、１，６−ヘキサンジオー
ル炭酸エステル系などがあげられる。

これらのポリヒドロキシル化合物（ＩＩ−ｂ−１）は分
子量が１０００〜５０００のものを使用するのが好まし
い。

末端イソシアネート基を含有するウレタンプレポリマー
（ｆｆ−ｂ　）の製造に用いられるポリイソシアネート
化合物（Ｕ−ｂ−２）とは１分子中に２個以上のイソシ
アネート基を有する化合物であり、例えば、トリレンジ
イソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、
ヘキサメチレンジイソシアネート、トリフェニルメタン
トリイソシアネートなどがあげられる。

本発明に係る末端イソシアネート基を含有するウレタン
プレポリマー（ＩＩ−ｂ　）は、上記のようなポリヒド
ロキシル化合物（Ｉｆ−ｂ−１）とポリイソシアネート
化合物（ＩＩ−ｂ−２）とを１通常のイソシアネート基
含有ウレタンプレポリマーの製法と同様にして反応させ
て得られる。

さらに、この末端イソシアネート基を有するウレタンプ
レポリマー（１−ｂ　）を、前記のエポキシ基とヒドロ
キシル基とを有する化合物（ＩＩ−ａ）と（ヒドロキシ
ル基／イソシアネート基）当量比が０．８〜１．２の割
合で、通常の方法で反応させることによって、本発明に
係るウレタン変性エポキシ樹脂（１０を得ることができ
る。

係るウレタン変性エポキシ樹脂（ＩＩ）の配合割合は通
常、エポキシ樹脂全量１００重量部に対して。

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。

耐衝撃性の改良効果が十分でなく、４０ｉ量部を超える
場合には硬化物の機械的強度や耐熱性が低下する。

本発明に係るフェノールノボラック樹脂口はエポキシ樹
脂の硬化剤として作用するものであり、例えば、フェノ
ール、クレゾール、キシレノール。

レゾルシノール、クロルフェノール、フェニルフェノー
ル、ビスフェノールＡなどの１種又は２種以上の混合物
；ホルムアルデヒド若しくはパラホルムアルデヒドとを
酸又は中性塩を触媒として反応させた反応物；をあげる
ことができる。これらのフェノールノボラック樹脂の中
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８Ｏ−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。

上記フェノールノボラック樹脂口の配合割合は、エポキ
シ樹脂全量１００重量部に対して、２０〜８０重量部の
範囲であることが望ましい。この配合割合が２０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８０重量部を超える場合Ｉこは、封止樹脂の
耐湿性が低下し、好ましくない。

つぎに１本発明の半導体封止用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Ｉこ
よる溶融混練、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１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、溶融石英ガラス、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
ロウ、炭酸カルシウム、マグネサイト、クレー、カオリ
ン、タルク、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
公知の難燃化剤が配合されてもよい。又、耐熱衝撃性を
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。

（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「重量部」を
示す。

合成例１ヒドロキシル価５６、平均分子量２０００のポリテトラ
メチレングリコール２００ｇとトリレンジイソシアネー
ト３５ｇを窒素気流下８５℃で約５時間加熱、攪拌しな
がら反応させ、末端イソシアネート基含有ポリウレタン
プレポリマーを得た。

これにグリシドール１４．８ｇを加え、窒素気流下６０
℃においてイソシアネート基がなくなるまで約１０時間
反応させて、ウレタン変性エポキシ樹脂（８）を得た。

得られた樹脂はエポキシ当量１２５０であった。

合成例２ヒドロキシル価１１２．平均分子量１０００のポリカー
ボネートジオール１００ｇとトリレンジイソシアネート
３５ｇとを反応させて得られる末端イソシアネート基含
有ポリウレタンプレポリマーにエチレングリコールモノ
グリシジルエーテル２＆６ｇを加えて、窒素気流下７０
℃において約９時間反応させ、ウレタン変性エポキシ樹
脂（Ｂ）を得た。

得られた樹脂はエポキシ当量６２０であった。

合成例３ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（平均分子量７００、
エポキシ当量３４０％水酸基当−３７００）７００ｇと
ジフェニルメタン−４，４１−ジイソシアネート１００
ｇとを窒素気流下、７０℃において約１０時間反応させ
、ウレタン変性エポキシ樹脂（ｑを得た。

得られた樹脂はエポキシ当ｊｋ、４７０であった。

実施例１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）７０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チ、軟化点８７℃、
エポキシ当量２８８）１５部、ウレタン変性エポキシ樹
脂（Ａ）１５部、フェノールノボラック樹脂（軟化点８
５℃、水酸基当１１０４）４３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、離を剤としてカ
ルナハワソクス１部１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４２０部％難燃助剤とし
て三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２４部を配合し、７０〜１００℃の二軸ロー
ルで混練し、得られた混線物を冷却・粉砕し、タブレッ
ト化して本発明の半導体対土用エポキシ樹脂組成物を得
た。

得られた組成物を用いて、低圧トランスファー成形機Ｃ
束亜精機５０トンプレス）により１７５℃、　８０ｋｆ
／ａＡ、　　１２０秒の条件で、表面Ｐ２Ｏ層を有する
大型ペレット評価用試料素子（８＋ａｘ８　ｍ　）を封
止した。

得られた試料素子について耐熱衝撃性、機械特性（曲げ
弾性率１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。

耐熱衝撃性試験−得られた試料素子２０個を用（、）−
６５℃〜１５０℃の範囲モ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鏡
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、顕微鏡で確認した。

曲げ弾性率はＪＩＳＫ−６９１１に準じて測定した。

曲げ強さはＪＩＳＫ−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計を用いて測定した。

結果を表に示す。

実施例２実施例１のオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂
を５５部、ウレタン変性エポキシ樹脂（５）を３０部％
フェノールノボラック樹脂を３７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。

実施例３実施例１のウレタン変性エポキシ樹脂（５）をウレタン
変性エポキシ樹脂（Ｂ）とした以外は、実施例１と同ａ
！ｌこ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。

比較例１実施例１のウレタン変性エポキシ樹脂囚を用いず、代え
てオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を８５部
、フェノールノボラック樹脂を５０部とした以外は実施
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。

比較例２実施例１のオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂
を４０部、ウレタン変性エポキシ樹脂（５）を４５部、
フェノールノボラック樹脂を３０部とした以外は、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。

比較例３実施例１のウレタン変性エポキシ樹脂囚をウレタン変性
エポキシ樹脂（ｑとし、フェノールノボラック樹脂を４
５部とした以外は実施例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。

比較例４実施例１のウレタン変性エポキシ樹５脂囚を用いス代え
てオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を８５部
、フェノールノボラック樹脂を５０部に、また溶融シリ
カ粉を４３０部に変更し、更にスチレン−ブタジェンゴ
ム（商品名；ＪＡＲ１５００、日本合成ゴム■製）１２
部を添加した以外は実施例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１及び３，４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衝撃性が良好
であることがわかる。

また１本発明の実施例では、機械的強度や耐熱性を損な
うことなく１曲げ弾性率が低下していることがわかる。

〔発明の効果〕

以上に詳述した通り、本発明の半導体封止用エポキシ樹
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。

（以下余白） −゛

Claims

【特許請求の範囲】（ I ）ノボラック型エポキシ樹脂６０〜９８重量部（
II）（ａ）エポキシ基とヒドロキシル基を有する化合物
（II−ａ）と、（ｂ）ポリヒドロキシル化合物（II−ｂ
−１）とポリイソシアネート化合物（II−ｂ−２）とか
ら得られる末端イソシアネート基を含有するウレタンプ
レポリマー（II−ｂ）とを反応させて得られるウレタン変性エポキ
シ樹脂２〜４０重量部（III）フェノールノボラック樹脂２０〜８０重量部か
らなることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成
物。