JPS63309515A

JPS63309515A - エポキシ樹脂組成物及び樹脂封止型半導体装置

Info

Publication number: JPS63309515A
Application number: JP14663187A
Authority: JP
Inventors: Akira Yoshizumi; 善積　章; Takeshi Uchida; 健内田; Kazutaka Matsumoto; 松本　一高; Shinetsu Fujieda; 新悦藤枝
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-06-12
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1988-12-16

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、特に半導体等の電子部
品のモールド用樹脂として好適なエポキシ樹脂組成物、
並びにかかるエポキシ樹脂により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及び集積度の
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。

ところで、従来の電子部品のモールド樹脂としては、フ
ェノールノボラック樹脂を硬化剤とじて含有するエポキ
シ樹脂組成物が使用されてきた。

しかしながら、かかる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充分に満足するものではなかっ
た。

このようなことから、上記成分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開発されている。し
かしながら、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幅
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、従来の問題点を解決するためになされたもの
で、モールド用樹脂として要求される耐熱性、耐湿性及
び電気特性に優れ、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強度、冷熱サイクルでのクラック
発生のない高強度の耐熱衝撃性を有するエポキシ樹脂組
成物、並びにかかる樹脂組成物で封止された高信頼性の
樹脂封止型半導体装置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）本願第１の発明は、（ａ）：１分子中に少なくとも２個
のエポキシ基を有するエポキシ樹脂にフッ素系界面活性
剤を用いて熱硬化性シリコーンゴムを均一に分散させて
なる変性エポキシ樹脂と、（ｂ）：１分子中に少なくと
も２個の水酸基を有する硬化剤としてのノボラック形フ
ェノール樹脂と、を主成分とすることを特徴とするエポキシ樹脂組成物で
ある。

本願第２の発明は、前記第１の発明のエポキシ樹脂組成
物によって封止されてなる樹脂封止型半導体装置である
。

上記（ａ）成分の変性エポキシ樹脂を構成するエポキシ
樹脂は、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もよく、例えばビスフェノール
Ａ型、ビスフェノールＦ型、フェノールノボラック型、
クレゾールノボラック型などのエポキシ樹脂やこれらの
樹脂に塩素原子もしくは臭素原子などのハロゲン原子を
導入したエポキシ樹脂等を挙げることができ、これらは
単独又は混合物の状態で使用できる。かかるエポキシ樹
脂を具体的に例示すると、ＥＯＣＮ−１０２８（日本化
薬■製、軟化点７４℃、エポキシ当量２０７）、ＥＳＣ
Ｎ−１９５ＸＬ　（住友化学■製、軟化点７０℃、エポ
キシ当ｆｆ１１９８　）　、Ｎ−８６５（大日本インキ
化学工業■製、軟化点６６℃、エポキシ当量２０９）な
どがあり、臭素化エポキシ樹脂のとしてはＡＥＲ−７４
５（旭化成工業■製、軟化点８１℃、エポキシ当量４６
０、臭素４９％）　、ＢＲＥＮ−Ｓ　（日本化薬■製、
軟化点８７℃、エポキシ当量２７５、臭素３５％）など
がある。

上記（ａ）成分の変性エポキシ樹脂を構成する熱硬化性
シリコーンゴムは、前記エポキシ樹脂の変性処理に用い
られる。このシリコーンゴムは、加熱硬化が可能なもの
であればいかなるものでもよいが、特に１００℃以下で
流動性を有するものが望ましい。かかるシリコーンゴム
を具体的に例示すると、Ｔ　Ｓ　Ｊ　−３１５０（東芝
シリコーン■製、２５℃での粘度：　１１００ｃｐ、硬
化推奨温度：１５０℃）、Ｔ　Ｓ　Ｊ　−３１５１（東
芝シリコーン■製、２５℃での粘度：　２３００ｃｐ、
硬化推奨温度＝１５０℃）、ＴＳＪ−３１７５（東芝シ
リコーン■製、２５℃での粘度：　３１００ｃｐ、硬化
推奨温度：１２５℃’）　、ＴＳ　Ｊ　−３１３０（東
芝シリコーン■製、２５℃での粘度：　３８００ｃｐ、
硬化推奨温度：１５０℃）　、ＴＳＥ−３５０４（東芝
シリコーン■製、２５℃での粘度：　１００００　ｃｐ
、常温硬化可能）　、ＴＳＥ−３０５１（東芝シリコー
ン■製、２５℃での粘度：　３１００ｃｐ、硬化推奨温
度：１２５℃）、ＴＳＪ　−３１３０（東芝シリコーン
■製、２５℃での粘度：　７００　ｃｐ、硬化推奨温度
：１２５℃）、ＪＣＲ−８１０１（東しシリコーン■製
、２５℃での粘度：約６５００ｃｐ）などが挙げられる
。

上記（ａ）成分の変性エポキシ樹脂においては、前記エ
ポキシ樹脂の熱硬化性シリコーンゴムによる変性処理に
際して該シリコーンゴムを均一分散させるために界面活
性剤が使用される。この界面活性剤は、熱硬化性シリコ
ーンゴムの均一分散後に成形性、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望ましく、こ
のためパーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノ
ール、フッ素化アルキルエステル等のフッ素系界面活性
剤がが使用される。かか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、具体的には
フロラードＦＣ−４８０（住友スリーエム株製、粘度Ｌ
５００ｃｐ）　、フロラードＦＣ−１７６（住友スリー
エム■製、粘度Ｌ５００ｃｐ）　、ロジンＳ−１０７（
チバガイギー■製）などを挙げることができる。

上記（ａ）成分の変性エポキシ樹脂に用いられる各変性
剤の配合量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して熱硬
化性シリコーンゴム５〜５０重量部（より好ましくは１
０〜３５重量部）、フッ素系界面活性剤０．２〜２０重
量部（より好ましくは１．０〜１０重量部）とすること
が望ましい。この理由は、熱硬化性シリコーンゴムの配
合量を５重量部未満にすると充分な耐熱衝撃性が得られ
ず、かといってその配合量が５０重量部を越えると耐湿
性が劣化する恐れがある。フッ素系界面活性剤の配合量
を０．２重量部未満にすると、前記熱硬化性シリコーム
ゴムをエポキシ樹脂に対して均一に分散することが難し
くなって充分な耐熱衝撃性が得られず、かといってその
配合量が２０重量部を越えると耐湿性が劣化する恐れが
ある。

上記（ａ）成分の変性エポキシ樹脂を製造するには、例
えば混合機構と加熱装置を有する反応器内で前記エポキ
シ樹脂、熱硬化性シリコーンゴム及びフッ素系界面活性
剤を１００℃以上（好ましくは１５０〜１８０℃）で１
０分間〜１時間（好ましくは２０〜４０分間）加熱、溶
融攪拌する方法が採用される。ここに用いる反応器とし
ては、化学反応釜、万能混合機、加熱形ホモジナイザ等
が挙げられる。

また、反応器から取出した変性エポキシ樹脂は冷却後、
充分に粉砕して用いることが好ましい。

上記（ｂ）成分の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もよく、例えば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を使用することができる。これ
らは単独又は混合物の状態で使用される。また、フェノ
ールノボラック樹脂を具体的に例示すると、ＢＲＧ−５
５７（昭和高分子■製、軟化点８７℃、ＯＨ当量１０４
　）　、Ｔ　Ｄ−２１３１（大日本インキ化学工業■製
、軟化点８０℃、ＯＨ当ｆｆ１１０５）などを挙げるこ
とができる。

上記（ａ）成分の変性エポキシ樹脂と（ｂ）成分のノボ
ラック形フェノール樹脂との配合比率は、エポキシ樹脂
のエポキシ当量とフェノール樹脂のＯＨ当量の当量比で
換算してエポキシ当量１０Ｈ当ｍ　−０，５〜１．５に
なるようにすることが望ましい。これら成分間の配合当
量比が、前記範囲を逸脱するとエポキシ樹脂組成物の強
度が低下する恐れがある。

上記（ａ）成分の変性エポキシ樹脂と（ｂ）成分のノボ
ラック形フェノール樹脂との配合に際しては、硬化反応
を促進する触媒を用いてもよい。

かかる触媒としては、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を用いることができるが、耐
湿性及び電気特性の観点から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。

本願箱１の発明のエポキシ樹脂組成物は、上記（ａ）、
（ｂ）の成分の他に溶融シリカを配合してもよい。この
溶融シリカの樹脂組成物中の含有量は６５〜８５重量％
の範囲することが望ましい。この理由は、溶融シリカの
含有量を６５重量％未満にすると樹脂組成物の熱膨張係
数が大きくなって耐熱衝撃性が劣化する恐れがあり、一
方その含有量が８５重量％を越えると粘度が高くなり過
ぎてインジェクション成形等の成形に際しての障害とな
る恐れがあるからである。

また、前記溶融シリカの他に本発明の目的を阻害しない
範囲内で種々の添加剤を配合することができる。かかる
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、アンチモン、リン化
合物などの難燃剤を挙げることができる。

本願第１の発明のエポキシ樹脂組成物は、ロール、ニー
ダ−又はスクリュ一式連続混線機等を用いてドライ混練
、溶融混練法などにより均一に混合した後、コンプレン
ジョン、トランスファ又はインジェクション成形に供さ
れる。

一方、本願第２の発明に係わる樹脂封止型半導体装置は
、前述したエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封
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としては、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
による封止法も同様に適用できる。こうした封止後にお
いて、加熱硬化させることにより前記組成物の硬化物に
よって封止された樹脂封止型半導体装置が得られる。硬
化に際しては、１５０℃以上に加熱することが特に望ま
しい。また、前記半導体素子としては例えば集積回路、
大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオー
ド等を挙げることができる。

（作用）本願第１の発明によれば、１分子中に少なくとも２個の
エポキシ基を有するエポキシ樹脂にフッ素系界面活性剤
を用いて熱硬化性シリコーンゴムを均一に分散させてな
る変性エポキシ樹脂（ａ成分）と、１分子中に少なくと
も２個の水酸基を有する硬化剤としてのノボラック形フ
ェノール樹脂（ｂ成分）とを主体とする組成とするこに
よって、耐熱性、耐湿性及び電気特性に優れ、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強度、
冷熱サイクルでのクラック発生のない高強度の耐熱衝撃
性を有するエポキシ樹脂組成物を得ることができる。ま
た、本願第２の発明によれば、前述した特性を有する樹
脂組成物で半導体素子を封止することによって、電気絶
縁性や耐熱衝撃性等の優れた高信頼性の樹脂封止型半導
体装置を得ることができる。

（発明の実施例）まず、本実施例１〜３に使用する変性エポキシ樹脂（Ａ
）〜（Ｃ）及び比較例１．２に使用する変性エポキシ樹
脂（Ｄ）、（Ｅ）の調製例を説明する。

変性エポキシ樹脂（Ａ）の調製例オルソクレゾールノボラック形エポキシ樹脂（Ｅ　Ｓ　
ＣＮ−１９５ＸＬ　、住友化学■製商品名）１０００ｇ
を１５０℃の万能混合機中で溶融し、フッ素系界面活性
剤（フロラードＦＣ−４３０．住友スリーエム■製商品
名）５０ｇを加え、１０分間攪拌した後、未硬化のシリ
コーンゴム（Ｔ　Ｓ　Ｊ−３１５０；東芝シリコーン■
製商品名）　２００９を加えて攪拌した。３０分間攪拌
した後に溶融樹脂を取出し、冷却し、更に粉砕して変性
エポキシ樹脂（Ａ）を調製した。

変性エポキシ樹脂（Ｂ）の調製例オルソクレゾールノボラック形エポキシ樹脂（ＥＯＣＮ
−１０２Ｓ　；　日本化薬■製商品名）　１０００グを
１５０℃の万能混合機中で溶融し、フッ素系界面活性剤
（フロラードＦＣ−４３０．住友スリーエム沖製商品名
）１０ｇを加え、１０分間攪拌した後、未硬化のシリコ
ーンゴム（ＴＳ　Ｊ−３０５１；東芝シリコーン■製商
品名）１００ｇを加えて攪拌した。

３０分間攪拌した後に溶融樹脂を取出し、冷却し、更に
粉砕して変性エポキシ樹脂（Ｂ、　）を調製した。

変性エポキシ樹脂（Ｃ）の調製例オルソクレゾールノボラック形エポキシ樹脂（Ｅ　Ｓ　
ＣＮ−１９５ＸＬ　、住友化学株製商品名）１０００　
ｇを１５０℃の万能混合機中で溶融し、フッ素系界面活
性剤（ロジンＳ−１０７；チバガイギー味製商品名）５
０ｇを加え、１０分間攪拌した後、未硬化のシリコーン
ゴム（Ｔ　Ｓ　Ｊ　−３１５０；　東芝シＩＪ　ｍｌ−
ン■製商品名’）　２００　ｇを加えて攪拌した。３０
分間攪拌した後に溶融樹脂を取出し、冷却し、更に粉砕
して変性エポキシ樹脂（Ｃ）を調製した。

変性エポキシ樹脂（Ｄ）の調製例オルソクレゾールノボラック形エポキシ樹脂（Ｅ　Ｓ　
ＣＮ−１９５ＸＬ　、住友化学■製商品名）１０００ｇ
を１５０℃の万能混合機中で溶融し、フッ素系界面活性
剤（フロラードＦＣ−４３０．住友スリーエム沖製商品
名）５０ｇを加え、１０分間攪拌した後、溶融樹脂を取
出し、冷却し、更に粉砕して変性エポキシ樹脂（Ｄ）を
調製した。

変性エポキシ樹脂（Ｅ）の調製例オルソクレゾールノボラック形エポキシ樹脂（Ｅ　Ｓ　
ＣＮ−１９５ＸＬ　、住友化学■製商品名）１０００　
’；ｊを１５０℃の万能混合機中で溶融し、未硬化のシ
リコーンゴム（Ｔ　Ｓ　Ｊ−３１５０；東芝シリコーン
■製商品名）　２００　ｇを加えて３０分間攪拌した。

硬化したシリコーンゴムは均一に分散せずゴムの塊が残
っていたが、そのまま冷却した後に粉砕して変性エポキ
シ樹脂（Ｅ）を調製した。

次いで、上記方法により調製した変性エポキシ樹脂（Ａ
）〜（Ｅ）及びクレゾールノボラック形エポキシ樹脂を
下記第１表に示す各種成分と共に混合し、以下に示す方
法により８種のエポキシ樹脂組成物を調製した。即ち、
フィラー（溶融シリカ）、三酸化アンチモン及びカーボ
ン粉末をまずミキサー中で混合し、これにカップリング
剤を加えて表面処理を行なった。つづいて、第１表に示
す残余の配合物（変性エポキシ樹脂、難燃用樹脂等）を
添加して充分混合した後、これらを６０〜１００℃に二
輪加熱ロールで混練して実施例１〜５のエポキシ樹脂組
成物、比較例１〜３のエポキシ樹脂組成物を夫々調製し
た。

次いで、本実施例１〜５及び比較例１〜３のエポキシ樹
脂組成物について、トランスモールド成形（１７５℃、
３分間）を行ない、これらを１７５℃の乾燥器に４時間
放置した後、その物性を調べたところ、下記第２表に示
す結果を得た。

また、本実施例１〜５及び比較例１〜３のエポキシ樹脂
組成物を用いて模擬素子を封止した樹脂封止型半導体装
置について、耐熱衝撃性（−６５℃〜室温〜１５０℃の
間を繰返す冷熱サイクル）と耐湿性（１２７℃、２．５
気圧ＰＣＴ、１５Ｖ印加）を調べた。その結果を同第２
表に併記した。

第２表から明らかな如く、本発明のエポキシ樹脂組成物
（実施例１〜５）は比較例１〜３のエポキシ樹脂組成物
に比べて耐熱性、耐熱衝撃性、耐湿性及び電気特性が共
に優れていることがわかる。

［発明の効果］以上詳述した如く、本発明によれば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に優れ、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強
度、冷熱サイクルでのクラック発生のない高強度の耐熱
衝撃性を有するエポキシ樹脂組成物、並びにかかる樹脂
組成物で封止され、耐熱衝撃性、耐湿性の優れた高信頼
性の樹脂封止型半導体装置を提供できる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、（ａ）：１分子中に少なくとも２個のエポキシ
基を有するエポキシ樹脂にフッ素系界面活性剤を用いて
熱硬化性シリコーンゴムを均一に分散させてなる変性エ
ポキシ樹脂と、（ｂ）：１分子中に少なくとも２個の水酸基を有する硬
化剤としてのノボラック形フェノール樹脂と、を主成分とすることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
（２）、エポキシ樹脂組成物によって封止されてなる樹
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分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有す
るエポキシ樹脂にフッ素系界面活性剤を用いて熱硬化性
シリコーンゴムを均一に分散させてなる変性エポキシ樹
脂と、（ｂ）：１分子中に少なくとも２個の水酸基を有する硬
化剤としてのノボラック形フェノール樹脂と、を主成分とするものであることを特徴とする樹脂封止型
半導体装置。