JPS6320324A - 樹脂封止型半導体装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はエポキシ樹脂組成物に関し、更に詳しくは半導
体等の電子部品のモールド用樹脂として好適なエポキシ
樹脂組成物、及び係るエポキシ樹脂組成物で封止された
樹脂封止型半導体装置に関する。

（従来の技術） 近年、電子部品の小型化や薄層化への指向および集積度
の増大等に伴い、耐熱性、耐クラツク性、耐湿性、電気
特性等のバランスがとれたモールド用樹脂の開発が望ま
れている。

従来、電子部品のモールド用樹脂としては、フェノール
ノボラック樹脂を硬化剤として含有するエポキシ樹脂組
成物が使用されてきた。しかし。

この樹脂組成物はモールド用樹脂として要求される前記
特性を満たしていなかった。

このため、上記組成の他にシリコーン系化合物を添加し
たエポキシ樹脂組成物が使用されるに至った。しかし、
この樹脂組成物を用いて成形品をモールドすると金型に
曇りを生じたり、成形品自体の強度も大巾に低下するた
め、半導体モールド品に冷熱サイクルを加えた場合、樹
脂クラックが発生し易いという問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、従来のエポキシ樹脂組成物にみられる前記列
挙した型曇り、低強度、冷熱サイクルテストに弱い等の
問題点を解決し、モールド用樹脂として要求される耐熱
性、耐湿性及び電気特性が優れ、しかも型曇り等のない
良好な加工性、機械的衝撃に耐える高強度、冷熱サイク
ルに強い高度の耐熱衝撃性を有するエポキシ樹脂組成物
を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明を概説すると、本発明の第１の発明は、（ａ）：
１分子中に少くとも２個のエポキシ基を有するエポキシ
樹脂、及び （ｂ）：１分子中に少くとも２個の水酸基を有するノボ
ラック形フェノール樹脂にフッ素系及び／又はシリコー
ン系界面活性剤を、　　用いて熱硬化性シリコーンゴム
を分散させてなる硬化剤としての変性フェノール樹脂 とからなることを特徴とするフェノール硬化型エポキシ
樹脂組成物に関するものである。

また、本発明の第２の発明は前記第１の発明に係るエポ
キシ樹脂組成物によって封止されて成る樹脂封止型半導
体装置に関するものである。

以下、本発明の構成について詳細に説明する。

本発明において使用するエポキシ樹脂（ａ）成分は、１
分子中に２個以上のエポキシ基を有するものであればい
かなるものであってもよく、その具体例としては、ビス
フェノールＡ型、ビスフェノ−ルＦ型、フェノールノボ
ラック型、クレゾールノボラック型等のエポキシ樹脂及
びこれらの樹脂に塩素原子もしくは臭素原子等のハロゲ
ンに子を導入したエポキシ樹脂等が例示される。これら
は単独で又は混合系で使用される。具体例としては、Ｅ
ＯＣＮ−１０２３（日本化薬■、軟化点り４℃、エポキ
シ当量２０７）、ＥＳＣＮ−１９５ＸＬ（住人化学■。

軟化点７０℃、エポキシ当量１９８）、Ｎ−８６５（大
日本インキ化学工業■、軟化点６６℃、エポキシ当量２
０９）などがあり、臭素化エポキシ樹脂の例としては、
Ａ　Ｅ　Ｒ−７４５（［化成工業■、軟化点８り℃、エ
ポキシ当量４６０．臭素４９％）、　ＢＲＥＮ−８（日
本化薬■、軟化点り７℃、エポキシ当量２７５．臭素３
５％）などがある。

次に、本発明において使用する変性フェノール樹脂（ｂ
）成分について説明する。

変性フェノール樹脂（ｂ）成分の調製に際して使用され
るノボラック形フェノール樹脂は、１分子中に２個以上
のフェノール性水酸基を有するものであればいかなるも
のであってもよく、その具体例としては、フェノールノ
ボラック樹脂、オルソクレゾールノボラック樹脂及びメ
タクレゾールノボラック樹脂等が例示される。これらは
単独で又は混合系で使用される。フェノールノボラック
樹脂の具体側石しては、ＢＲＭ−５５７（昭和高分子−
。

軟化点８７℃、ＯＨ当量１０４）、　ＴＤ−２１３１（
大日本インキ化学工業■、軟化点８０℃、ＯＨ当［１０
５）などがあげられる。

本発明においては、前記樹脂成分、即ち１分子中に少く
とも２個の水酸基を有するノボラック形フェノール樹脂
に熱硬化性シリコーンゴムを配合して樹脂を変性し、こ
れをエポキシ樹脂の硬化剤として用いる点に大きな特徴
を有するものである。

熱硬化性シリコーンゴムによる変成は、前記ノボラック
形フェノール樹脂に熱硬化性シリコーンゴムを加熱下に
界面活性剤を用いて十分に分散し、硬化させることによ
り行なわれる。前記熱硬化性シリコーンゴムによる変成
に際して、最終組成物の成形性や成形時の金型汚れを向
上させるために、界面活性剤としてエポキシ基含有のポ
リエーテル変成シリコーン系界面活性剤を用い、かつ該
界面活性剤中のエポキシ基とノボラック形フェノール樹
脂中の水酸基との反応を加速する触媒を用いることは好
ましい変成手段である。以下、更に詳しく前記ノボラッ
ク形フェノール樹脂の熱硬化性シリコーンゴムによる変
成方法について説明する。

本発明においてノボラック形フェノール樹脂変成に使用
される熱硬化性のシリコーンゴムは。

１００℃以下で流動性を有することが望ましく、　かつ
加熱硬化が可能であれば、いかなるものであっても良い
。具体例としては、Ｔ　Ｓ　Ｊ　−３１５０（東芝シリ
コーン＠製、２５℃で粘度が１１００ｃｐ、硬化推奨９
度１５０℃）、　Ｔ　Ｓ　Ｊ−３１５１（東芝シｌＪ：
１−ンＸ製。

２５℃で粘度が２３００ｃｐ　、硬化推奨温度１５０℃
）、ＴＳＪ−３１７５（東芝シリコーン■製、２５℃で
粘度が３１００ＣＰ＋硬化推奨温度１２５℃）、　Ｔ　
Ｓ　Ｊ　−３１３０＜東芝シリコーン■製、２５℃で粘
度が３８００ｃｐ　、硬化推奨温度１５０℃）、　Ｔ　
Ｓ　Ｅ−３５０４（東芝シリコーン＠製。

２５℃で粘度が１００００ｃｐ、常温硬化可能）、ＴＳ
Ｅ−３０５１（東芝シリコーン！Ｉ＄ｌ製、２５０℃で
粘度が７００ｃｐ　ｖ硬化推奨温度１２５℃）、　Ｊ　
ＣＲ−６１０１（東しシリコーン■製、２５℃で粘度が
約６５００ｃｐ）、　などがあげられる。

本発明の前記熱硬化性シリコーンゴムによるノボラック
形フェノール樹脂の変成処理において、均一分散を助け
るために界面活性剤が使用される。

界面活性剤としては熱硬化性シリコーンゴムの均−分散
後に成形性、成形時の金型汚れ、耐熱性などの特性に悪
影響を与えないものが好ましく、そのような観点からフ
ッ素系及び／又はシリコーン系界面活性剤が使用される
。

・フッ素系界面活性剤としては、フッ素系非イオン界面
活性剤が好ましくその具体例としてはフロラードＦＣ−
４３０（住人スリーエム■、粘度１５００ｃｐｓ）、フ
ロラードＦ　Ｃ−１７６（住人スリーエム■、粘度１５
００ｃｐｓ）、ロジンＳ−１０７（チバガイギー社製） などが挙げられる。

・シリコーン系界面活性剤としては、シリコーン系非イ
オン界面活性剤が好ましくその具体例とシテ、Ｓ　Ｈ−
３７４９（東芝シリ：］−ンＸ、粘度１３００ｃｐｓ）
、Ｓ　Ｈ−８４１０（東しシリコーン■、粘度２９００
ｃｓｔ）、Ｓ　Ｈ−８４２１（東しシリコーン■、粘度
３５００ｃｓｔ） などが挙げられる。

これらのうち、成形性などの観点から、５Ｆ−８４２１
が好ましい界面活性剤である。

前記Ｓ　Ｆ−８４２１は、下記に示される如く、υ エポキシ基含有のポリエーテル（ＰＯＡ）変成シリコー
ンオイルである。

本発明においては、前記５Ｆ−８４２１の如く１分子当
り１個以上のエポキシ基とポリエーテル基をそれぞれ有
するシリコーンオイルであれば如何なるものであっても
有利に使用することができる。

シリコーンオイルは、一般に有機物や水に溶は難いとい
う制約があるが、エポキシ基含有ポリエーテル変成シリ
コーンオイルは、この点を改良し、さらに界面活性とし
ての特長を有するものである。

ポリエーテル部位は、ポリエチレングリコール。

ポリプロピレングリコール、エチレングリコール−プロ
ピレングリコール共重合体、ブチレングリコールなどか
ら構成される。本発明で使用する前記エポキシ基含有の
ポリエーテル変性シリコーンオイルはポリエーテル基を
有すると共に、フェノールノボラック樹脂の水酸基と反
応することができるエポキシ基を有するものである。

本発明の熱硬化性シリコーンゴムによるノボラック形フ
ェノール樹脂の変成において、界面活性剤として前記し
たエポキシ基含有ポリエーテル変成シリコーンオイルを
用い、加熱分散時に両者を反応させることは好ましい変
成法である。その際、加熱分散時にエポキシ基含有ポリ
エーテル変成シリコーンオイルとノボラック形フェノー
ル樹脂の反応を促進するために触媒を用いることができ
る。

このような触媒には通常エポキシ樹脂とフェノール樹脂
の硬化反応に使われているイミダゾール類。

ジアザビシクロウンデセンなどのアミン類やその塩、ト
リフェニルホスフィン等のリン化合物が使えるが、電気
特性の良好なトリフェニルホスフィン又はジアザビシク
ロウンデセンが望ましい、触媒の添加量は変性反応物全
体に対して０．１〜３．０重１％が好ましい。

前記した各変成剤の使用量は、熱硬化性シリコーンゴム
とフッ素系及び／又はシリコーン系界面活性剤をノボラ
ック形フェノール樹脂１００重量部に対してそれぞれ２
〜１００重量部を加えることが望ましい。更に詳しくは
熱硬化性シリコーンゴムは１０〜４０重量部、界面活性
剤は１０〜３５重量部加えることが好ましい。次に加熱
分散工程での溶融反応条件は１００℃以上の温度で、０
．５〜４時間反応させることが好ましく、更に好ましく
は１５０℃〜１８０℃の温度で１〜２時間反応させるこ
とである。

本発明において、前記のようにして調製された変性フェ
ノール樹脂（ｂ）成分は、前記エポキシ樹脂（ａ）成分
の硬化剤として用いられる。その場合の配合比率は、エ
ポキシ樹脂のエポキシ当量とフェノール樹脂のＯＨ当量
の当量比がらみてエポキシ当量／　ＯＨ当−ｔ＝ｏ、ｓ
〜１．５（当量比）になるようにすることが好ましい。

当量比がこの範囲がらはずれると強度が低下してしまう
ので好ましくない。

また、エポキシ樹脂（ａ）成分と変性フェノール樹脂（
ｂ）成分との配合に際して、硬化反応を促進する触媒を
用いても良いことはいうまでもないことである。

このような触媒としては、通常イミダゾール類。

三級アミン類、ジアザビシクロウンデセンやその塩類、
リン系化合物、有機金属化合物などが用いられるが、耐
湿性および電気特性の点からはトリフェニルホスフィン
等の有機ホスフィン類又はジアザビシクロウンデセンや
その塩が好ましい。

また、この他にも用途、目的に応じて、本発明の目的が
阻害されない範囲内で種々の添加剤を配合することがで
きる。このような添加剤としては、例えば、ステアリン
酸などの脂肪酸、ワックス類等の離型剤、カーボンブラ
ック等の着色剤、エポキシシラン、ビニルシラン、ボラ
ン系化合物、アルキルチタネート等のカップリング剤、
及びアンチモン、リン化合物等の難燃剤があげられる。

変成フェノール樹脂（ｂ）成分の製造には、混合機構と
加熱装置を有する反応器であればいかなるものであって
もよく、例えば化学反応釜、万能混合機などを用いるこ
とができる。反応器から取り出した変成フェノール樹脂
は冷却後、十分に粉砕して用いることが好ましい。

本発明になる前記変成フェノール樹脂を用いたエポキシ
樹脂組成物は、ロール、ニーダ−又はスクリュー式連続
混練機等を用いて、ドライ混練、溶融混練法等により均
一に混合された後、コンプレッション、トランスファー
又はインジェクション成形に供される。

本発明になる樹脂封止型半導体装置は、前記したエポキ
シ樹脂組成物を用いて半導体装置を封止することにより
容易に製造することができる。封止法の最も一般的な方
法は低圧トランスファ成形法があるが、インジェクショ
ン成形、圧縮成形、注型などによる封止法も適用できる
ことはいうまでもないことである。

封止用エポキシ樹脂組成物による封止に際して、加熱硬
化により、最終的にはこの組成物の硬化物によって封止
された樹脂封止型半導体装置を得ることができる。硬化
に際しては１５０℃以上に加熱することが特に望ましい
。

本発明でいう半導体装置とは集積回路、大規模集積回路
、トランジスタ、サイリスタ、ダイオードなどであって
、特にこれらに限定されるものではない。

（実施例） 以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明の技術的思想を逸脱しない限り、本発明はこれら
実施例に何等限定されるものではない。

く参考例〉 変成フェノール樹脂（Ａ）の調製− ノボラック形フェノール樹脂ＢＲＭ−５５７の３５０ｇ
を１５０℃の万ＩＩｉ；混合機中で溶融し、５０ｇのフ
ッ素系界面活性剤ＦＣ−４３０を加え１０分後に１００
ｇのシリコーンゴム（未硬化）Ｔ　Ｓ　Ｊ　−３１５０
を加え撹拌した。１時間後に溶融樹脂を取出し冷却の後
に粉砕し、変成フェノール樹脂（Ａ）とした。

変成フェノール樹脂（Ｂ）の調製 ノボラック形フェノール樹脂ＢＲＭ−５５７の３５０ｇ
を１５０℃の万能混合機中で溶融し、５０ｇのシリコー
ン系界面活性剤５Ｆ−８４２１と１００ｇ　のシリコー
ンゴム（未硬化）Ｔ　Ｓ　Ｊ−３１５０をビーカーで混
合した後に混合機中に投入し、１時間撹拌し冷却後に粉
砕し変成フェノール樹脂（Ｂ）を得た。

灸成フェノール樹脂（Ｃ）の調製 ノボラック形フェノール樹脂Ｔ　Ｄ　−２１３１の３５
０ｇを１５０℃の万能混合機中で溶融し、７５ｇのシリ
コーン系界面活性剤５Ｆ−８４２１と７５ｇのシリコー
ンゴムＴ　Ｓ　Ｅ−３０５１をビーカーで混合した後に
混合機中に投入し、１０分後にトリフェニルホスフィン
触媒２．５ｇを加え、　そののち１時間２０分反応させ
た。冷却後に粉砕して変成フェノール樹脂（Ｃ）を得た
。

（実施例１〜８と比較例１〜３） 第１表に示す配合で（使用割合は全て重量％である）、
まず、フィラー、二酸化アンチモン、カーボン粉末をミ
キミー中で撹拌し、これにカップリング剤を加えて表面
処理を行った。そののち残余の配合物を添加して良く混
合した後、これを６０〜１００℃の二軸加熱ロールで混
練し、　８種の本発明組成物を調製した（実施例１〜８
）。同様に比較例として、上記と同様に３種の組成物を
調製した（比較例１〜３）。

前記実施例１〜８および比較例１〜３で得たエポキシ樹
脂組成物について、トランスモールド成型（１７５℃、
３分）を行ない、金型の曇りを調べた。更に、これを１
７５℃の乾燥器中に４時間放置した後、その物性を測定
した。これらの結果を第２表に記した。

又、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いた樹脂封止型半
導体装置の信頼性を調べた。模擬素子を本発明のエポキ
シ樹脂組成物で封止し、耐熱衝撃性（−６５＠〜ＲＴ〜
１５０℃）と耐湿性（１２７℃、２．５気圧ＰＣＴ中、
１５ｖ印加）を調べた結果を併せて第２表に記載した。

第２表から明らかなごとく、本発明のエポキシ樹脂組成
物は耐熱性、耐熱衝撃性、耐湿性、電気特性及びモール
ド時の金型器り（金型汚れ性）がともに優れており、そ
の実用的価値は大である。

以下余白 〔発明の効果〕 本発明のエポキシ樹脂組成物は、モールド用樹脂として
要求される耐熱性のほかに、電気絶縁性能、低弾性率、
高強度、及び低膨張率などの諸物性に優れている。

また本発明のエポキシ樹脂組成物で封止した半導体装置
は、耐熱衝撃性と耐湿性に優れ、高い信頼性を持つこと
ができる。

したがって、本発明になるエポキシ樹脂組成物の工業的
価値は極めて大である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）：１分子中に少くとも２個のエポキシ基を有
   するエポキシ樹脂、及び、 （ｂ）：１分子中に少くとも２個の水酸基を有するノボ
   ラック形フェノール樹脂にフ ッ素系及び／又はシリコーン系界面活 性剤を用いて熱硬化性シリコーンゴム を均一分散させてなる硬化剤としての 変性フェノール樹脂 とからなることを特徴とするエポキシ樹脂 組成物。 ２、フッ素系及び／又はシリコーン系界面活性剤が、１
   分子当り１個以上のエポキシ基と ポリエーテル基をそれぞれ有するポリエー テル変成シリコーンオイルであることを特 徴とする特許請求の範囲第１項記載のエポ キシ樹脂組成物。 ３、ノボラック形フェノール樹脂の水酸基と、エポキシ
   基含有ポリエーテル変成シリコー ンオイルのエポキシ基との反応を促進する ために触媒を用いることを特徴とする特許 請求の範囲第２項記載のエポキシ樹脂組成 物。 ４、エポキシ樹脂組成物が６５重量％〜８５重量％の溶
   融シリカ及び／又は結晶性シリカを含 有することを特徴とする特許請求の範囲第 １項記載のエポキシ樹脂組成物。 ５、エポキシ樹脂組成物によつて封止されて成る樹脂封
   止型半導体装置において、前記エ ポキシ樹脂組成物が、 （ａ）：１分子中に少くとも２個のエポキシ基を有する
   エポキシ樹脂、及び （ｂ）：１分子中に少くとも２個の水酸基を有するノボ
   ラック形フェノール樹脂にフ ッ素系及び／又はシリコーン系界面活 性剤を用いて熱硬化性シリコーンゴム を均一分散させてなる硬化剤としての 変性フェノール樹脂 とからなるものであることを特徴とする樹 脂封止型半導体装置。 ６、エポキシ樹脂組成物が、フッ素系及び／又はシリコ
   ーン系界面活性剤として１分子当 り１個以上のエポキシ基とポリエーテル基 をそれぞれ有するポリエーテル変性シリコ ーンオイルを用いて調製された変成ノボラ ック形フェノール樹脂を含有してなるもの であることを特徴とする特許請求の範囲第 ５項記載の樹脂封止型半導体装置。 ７、エポキシ樹脂組成物が、ノボラック形フェノール樹
   脂の水酸基と、エポキシ基含有ポ リエーテル変成シリコーンオイルのエポキ シ基との反応を促進するために触媒を用い て調製された変性ノボラックフェノール樹 脂を含有してなるものであることを特徴と する特許請求の範囲第６項記載の樹脂封止 型半導体装置。 ８、エポキシ樹脂組成物が６５重量％〜８５重量％の溶
   融シリカ及び／又は結晶性シリカを含 有してなるものであることを特徴とする特 許請求の範囲第５項記載の樹脂封止型半導 体装置。