JPS6381120A - エポキシ樹脂組成物 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、弾性率、線膨張係数が小さなエポキシ樹脂組
成物の係り、特に、半導体封止用に適したエポキシ樹脂
組成物に関する。

（従来の技術〕 エポキシ樹脂組成物の熱応力を小さくするには、線膨張
係数の小さい充填材を添加して線膨張係数を小さくする
方法と、特開昭６１−４７２１号公報に記載のように、
弾性率を小さくする方法を知られている。前者は、充填
材の添加量の増加に伴い、弾性率が増大するという欠点
があり、添加量にも限界がある。後者も、弾性率は小さ
くなるが、弾性率と線膨張係数の両者を小さくする考慮
はされていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

半導体素子をエポキシ樹脂で封止した場合、樹脂〜の硬
化収縮および冷却時の熱収縮により熱応力が発生し、半
導体素子や素子表面に形成されているパッシベーション
膜にクラックが生じたり、あるいは、封止樹脂に割れを
生じたり、素子上の配線の切断、ズレ等が生じ易く、素
子特性の変動や信頼性の低下が問題になってくる。さら
に、半導体素子は、集積度の向上に伴い、素子の大型化
、配線の微細化、多層化が進んでいる。また、パッケー
ジは、今後さらに、小型、薄型化の傾向にあり、封止樹
脂層は益々薄肉化が進んでおり、熱応力の低下が強く望
まれている。

エポキシ樹脂で封止された素子に加わる熱応力ｊσは。

ただし、 ｋ　：定数 αｒ：封止材料の線膨張係数 αＳ：半導体素子の線膨張係数 Ｔ１：封止材料のガラス転移温度 Ｔ　：室温 Ｅｒ：封止材料の弾性率 従って応力を小さくするには、封止材料の（１）ガラス
転移温度を下げる、（五）線膨張係数を小さくする、（
■）弾性率を小さくするなどの方法が挙げられる。

しかし、（１）のガラス転移温度を下げると、耐熱性、
耐湿性が低下するために、半導体素子封止用としては探
り入札ることができない。

（ｎ）の方法として、線膨張係数の小さい無機質充填材
を多量に使用した場合、半導体素子の表面の損傷や封止
材料の粘度の上昇のために作成性が低下したり、逆に弾
性率が上昇するなどの問題がある。

（１１１）の方法として、末端にカルボキシル基を含む
ブタジェン−７クリロントリル共重金物などの可撓性付
与剤を添加して弾性率を低下させる方法等が知られてい
るが、゛半導体素子の集積度の向上に伴い、さらに応力
を小さくするためには、弾性率の低下だけでは不十分で
ある。そこで、耐熱性などを低下させずに応力を小さく
するためには。

封止材料のガラス転移温度を下げずに、弾性率と線膨張
係数を小さくする必要がある。

本発明の目的は、ガラス転移温度は従来のエポキシ樹脂
硬化物と同等で、弾性率と線膨張係数の両方を同時に小
さくすることによって熱応力の小さいエポキシ樹脂組成
物を提供することにある。

ｃ問題点を解決するための手段〕 上記目的は、樹脂そのものの線膨張係数と弾性率を同時
に低下することが出来れば達成可能と思われる。そこで
、発明者らは樹脂に各種変性剤を添加した場合の、変性
剤の化学構造、添加量と樹脂組成物の諸特性との関係を
検討した。

その結果、エポキシ樹脂に官能基を側鎖に持つシリコー
ン重合体と官能基を両末端に持つシリコーン重合体を添
加することにより、樹脂組成物の線膨張係数と弾性率の
両者を小さくすることができることを見出した。

本発明に用いる両末端に官能基をもつシリコーン重合体
は、官能基としてアミノ基、カルボキシル基、エポキシ
基、水ｌ！２基、ピリミジンをもつポリジメチルシロキ
サンを使用することができ、そのなかでも、両末端にア
ミノプロピル基をもつポリジメチルシロキサンは弾性率
を著しく低下する効果がある。さらに、アミンの当量と
しては、１０００以上が好ましく、１０００より小さい
アミン当量のシリコーン重合体を添加した場合には、樹
脂硬化物のゲル化が早く良好なエポキシ樹脂硬化物が得
られない、一方、側鎖に官能基をもつシリコーン重合体
は、官能基としてエポキシ基、アミノ基。

カルボキシル基、水酸基、トリフルオロメチル基をもつ
ポリジメチルシロキサンを使用することができ、なかで
も側鎖にエポキシ基をもつポリジメチルシロキサンが線
膨張係数を著しく低下する効果がある。

これらシリコーン重合体はエポキシ樹脂１００重量部に
対し、５〜６０重量部添加するのが好ましいが、耐熱性
、耐湿性９機械的性質が良好な範囲は１０〜５０重量部
が好ましい。

エポキシ樹脂は、現在半導体封止用成形材料として一般
に用いられているクレゾールノボラック型エポキシ樹脂
、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂等が用いられ、硬化剤としてはフェ
ノールノボラックやクレゾールノボラックなどのノボラ
ック樹脂、無水ピロメリット酸や無水ベンゾフェノンな
どの酸無水物が用いられる。さらに必要に応じて、硬化
促進剤、充填材、カップリング剤８着色剤、Ｒ燻化剤、
ｌｌ型剤などを添加してもよい。

〔作用〕

側鎖に官能基を持つシリコーン重合体は、樹脂硬化物の
線膨張係数を小さく６１両末端に官能基を持つシリコー
ン重合体は樹脂硬化物の弾性率を小さくする。すなわち
、側鎖に官能基を持つシリコーン重合体は、マトリック
ス樹脂と相互作用を起してマトリックスの硬化状態を変
え樹脂をより稠密な構造にすることにより線膨張係数を
小さくする。また、両末端に官能基を持つシリコーン重
合体は、マトリックス樹脂中で柔かい弾性体として存在
し、硬化物の弾性率を小さくする。これを組み合せるこ
とにより無機質充填材などを添加することなしに、樹脂
硬化物の線膨張係数と弾性率を小さくすることができる
。それにより、エポキシ樹脂の硬化に伴う硬化収縮や熱
収縮に伴う熱応力を小さくすることができ、半導体素子
を封止した場合、素子に加わる応力を小さくすることが
できる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

〔実施例１〜４．比較例１，２〕 エポキシ樹脂として０−クレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂（住友化学社製スミエポキシ。

ＥＳＣＮ　−１９５ＸＬ　、エポキシ当量１９５ｇ／ａ
ｇ）、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（日本化
薬社製Ｐ、Ｎ、ＯＨ当量１０６ｇ／ｅｇ）に表１に示し
た変性剤を表２に示した組成で、１２０℃〜１４０℃の
温度範囲で混合し、さらに、２３０℃Ｘ　２４ｈｒの条
件で硬化後、ガラス転移温度２弾性率、線膨張係数を測
定した。

第　　１　　表 中いずれもシリコーン重合体である。

これより、両末端に官能基をもつシリコーン重合体と側
鎖に官能基をもつシリコーン重合体を組み合せてエポキ
シ樹脂に添加することにより、ガラス転移温度を低下さ
せずに線膨張係数と弾性率を小さくすることができる。

〔実施例５，６．比較例３，４〕 さらに、第３表に示した組成の樹脂組成物を用いて、ト
ランスファ成形し、１８０℃Ｘ６ｈｒの後、硬化を行っ
た後、線膨張係数１曲げ弾性率、ガラス転移温度を測定
した。

また、図に示したような内径（Ｄｉ）Ｌｏｗ。

外径（Ｄｏ）２５ｍｍ、高さくＨ）２０ｍ、金属製円筒
をモールドした時に金属円筒３に加わる熱応力を円筒内
側に貼り付けたストレインゲージ２によって測定した。

その結果、実施例の組成物は、線膨張係数と弾性率が小
さく熱応力の小さい樹脂硬化物を与えることがわかる。

図中１は樹脂硬化物、４は熱電対。

［発明の効果〕 本発明によれば、樹脂硬化物の弾性率と線膨張係数の両
方を小さくすることができるので熱応力を小さくし、半
導体素子を封止した場合、半導体装置の信頼性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エポキシ樹脂と、硬化剤と、両末端に官能基をもつ
   第一のシリコーン重合体と、側鎖に官能基をもつ第二の
   シリコーン重合体とを必須成分として含有することを特
   徴とするエポキシ樹脂組成物。 ２、前記第一のシリコーン重合体がアミノシリコン中間
   体であり、アミン当量が１０００以上であることを特徴
   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、前記第一のシリコーン重合体が、エポキシシリコン
   中間体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。 ４、前記第一のシリコーン重合体および前記第二のシリ
   コーン重合体の添加量の合計が、エポキシ樹脂１００重
   量部に対し、１０〜５０重量部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。