JPS6399221A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法 - 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、耐湿性に優れ応力の小さいシラノール官能基
数２以下のシランカップリング剤を含む抗水性の強い可
撓性シラン化合物を添加した半導体封止用エポキシ樹脂
組成物の製造方法に関するものである。

（従来技術） 近年、電子機器業界は急速な発展をとげ、半導体の特性
保持のために数々の技術改良がなされてきている。これ
に伴い半導体封止用エポキシ樹脂成形材料にも、半導体
の特性保持に必要な技術的改良が要求されてきている。

これら要求の中で特に重要なことは、エポキシ樹脂封止
法の応力低下と耐湿性に関するものである。即ち樹脂の
硬ｆヒに伴って発生する歪を十分緩和し、また半導体組
立て時に受ける熱変化を十分吸収するだけ低応力で且つ
水の侵入によって発生するペレットの腐食等の少ないエ
ポキシ樹脂成形材料の開発要求が年々強くなってきてい
る。一般的に半導体の特性破壊の主要な原因は、半導体
組立て工程で受ける熱応力や封止樹脂の硬化収縮時に生
じる応力によるものであったり、水の侵入による腐食を
伴った絶縁破壊や回路短絡であった。これら半導体の特
性破壊を減少させるためには、半導体封止樹脂の応力を
小さくし且つ耐湿性を高めることが必要であった。

エポキシ樹脂に硬化可能なシリコーンゴムを添加する組
成物は特開昭５４−５４１６８号公報に開示されている
が、このシリコーンゴムはエポキシ樹脂とは反応性はな
くシリコーンゴムそれ自体が硬化するために分散剤を併
用している。従って硬化したエポキシ樹脂組成物は耐ク
ラツク性は有しているが、耐湿性や低応力性には欠けて
いた。

（発明の目的） 本発明は、樹脂組成物の中にエポキシ樹脂や硬化剤と反
応する撓水性の強い可撓性シラン化合物を加えることに
より、これら技術的問題が解決できることを見いだした
ものである。即ち可撓性シラン化合物が水の侵入を防止
すると共に応力緩衝層となることを見いだしたものであ
る。

（発明の構成） 本発明は、エポキシ樹脂にシラノール官能基数２以下の
シランカップリング剤及びアミン基、アルコール基、エ
ポキシ基又はカルボキシル基を有するシリコーンオイル
又はシリコーンゴムを０゜５〜３重量％を、充填材含む
原材料の一種又は二種以上の一部又は全部と過熱水蒸気
曝気下又はＰＲ〉８の条件で予備混合し、更に残りの原
材料と混合混練することを特徴とする半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物の製造方法である。

通常エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬
化促進剤、充填材、離型剤、表面処理剤、難燃剤等より
構成される。

エポキシ樹脂とはエポキシ基を有するもの全般をいい、
例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、グリシジル
イソシアネート樹脂等である。

硬化剤とはエポキシ樹脂を硬化させるもの全般をいい、
例えば、フェノールノボラック、オルＩ〜クレゾールノ
ボラック等のフェノールノボラック類、テトラクロル無
水フタル酸（ＴＣＰ、ｌ、テトラハイドロ無水フタル酸
（ＴＨＰＡ）、ヘキザハイドロ無水フタル酸（ＨＨＰ　
Ａ　）等の酸無水物、ジシアンジアミド（ＤＤＡ）　、
ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）等のアミン類であ
る。

硬化促進剤とはエポキシ樹脂と硬化剤の反応を促進する
もの全般をいい、例えば、モノジメチルアミノメチルフ
ェノール、ピペラジン、２，３，４，６．７．８，９，
１０．−オクタハイドロ−ピラミド（１，２−ａ）アゼ
ピン等の第３級アミン類、オクチルホスフィン、ジフェ
ニルホスフィン、ブチルフェニルホスフィン、トリフェ
ニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン等の有
機ボスフィン化合物、２−フェニルイミダゾール＜２Ｐ
Ｚ）、２エチル４メチルイミダソール（２Ｅ４ＭＺ）、
１−ベンジルイミダゾール＜ＩＢＺ）、２メチルイミダ
ゾール（２Ｍ　Ｚ　）等のイミダゾール類等である。

充填材としては例えば、シリカ、ガラス、炭酸カルシウ
ム、マイカ、クレー、アルミナ、アスベスト、水酸化ア
ルミニウム、水酸化マグネシウム等分挙けることができ
る。

難燃剤としては例えば、三酸化アンチモン、四三酸化ア
ンチモン等のアンチモン類、硼酸、無水硼酸、硼酸亜３
Ｈ等の硼素化名物等で゛ある。

これら充填材及び難燃剤は必要により、本発明に使用す
るシランカップリング剤とは別に、シランカップリング
剤、チタンカップリング剤等の表面処理剤によりあらか
じめその表面を改質してもよい。

離型剤としては、カルナバワックス、ステアリン酸、ス
テアリン酸塩類、ポリエチレンワックス等が挙げられる
。

シラノール官能基数２以下のシランカップリング剤とし
ては、γ−グリシドキシメチルジメトキシシラン、γ−
アミノプロピルメチルジェトキシシラン、γ−メルカプ
トプロピルメチルジメトキシシラン、γ−ウレイドプロ
ピルメチルエトキシシラン、γ−グリシドキシメチルジ
メ１ヘキシシラン、γ−グリシドプロピルメチルジェト
キシシラン、（ビシクロ（４，１，Ｆｌ　４オキサヘプ
チルエチル）メチルジメトキシシラン等が使用される。

シリコーンオイルとしては、アミン変性シリコーンオイ
ル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルビノール変性
シリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル等
が使用される。

シリコーンゴムとしては、アミノ変性シリコーンゴム、
エポキシ変性シリコーンゴム、カルビノール変性シリコ
ーンゴム、カルボキシ変性シリコーンゴム等が使用され
る。

耐湿性と低応力を両立させるためには、シラノール基が
１乃至２のシランカップリング剤とエポキシ樹脂又は硬
化剤と反応性を有するシリコーンオイル又はシリコーン
ゴムを併用することが必要である。シラノール基が３以
上だと架橋密度が高くなり可撓性が失われるためシラン
カップリング剤のシラノール基数は２以下が必要である
。更にシランカップリング剤だけでは応力低下が不十分
であること、及びシリコーンオイル又はシリコーンゴム
だけではシリカ粉末等の充填材を疎水化できない即ち耐
湿性が劣ることにより、シランカップリング剤とエポキ
シ樹脂や硬化剤と反応性を有するシリコーンオイル又は
シリコーンゴムを併用することが必要である。その添加
量は０．５〜３重量％使用することが必要である。これ
は０．５重量％未満だと応力低下の効果が少ないこと、
及び３重量％を越えると製品のガラス転移点が低下した
り捺印性が悪くなる等の害が生じるなめである。

更に、これらシランカップリング剤及びシリコーンオイ
ル又はシリコーンゴムを有効に働かせるためには、充填
材を含む原材料の一種又は二種以上の一部又は全部と、
過熱水蒸気曝気下又はＰＨ＞８の条件で予備混合し、更
に残りの原材料と混合混練することが必要である。耐湿
性及び可撓性を充分且つ均一に引き出すためには充填材
とよく混合し、且つこの混合物を他の原材料中に均質分
散させることが重要である。又、シランカップリング剤
による充填材の疎水化反応を完全に行うためには、過熱
水蒸気曝気下又はＰＨ＞８の条件で充填材とシランカッ
プリング剤を処理することが必要である。これ以外の方
法だと疎水化反応が不充分となり耐湿性の低下を招く。

また、ＰＨ＞８にするための塩基性物質としては、水酸
化ナトリウムのような無機イオン性物質でなく有機物（
例えば、Ｏｃ　ｔａｈｙｄｒｏ−ｐｙｒａｍ　ｉｄｏ　
（１、２−ａ）ａｚｅｐ　ｉ　ｎｅ等）の方が望ましい
。

特にエポキシ樹脂低圧封入成形材料として使用する場合
は、エポキシ樹脂はオルトクレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂、中でも軟化点が８０℃以下、エポキシ当量が
２２０以下、全塩素量が１１０００ｐｐ以下、プレッシ
ャークツカー抽出水の電気伝導度が５００μΦ／　ｃ　
ｍ以下のものが好ましく、硬化剤としてはフェノールノ
ボラック、中でも軟化点が１０５℃以下、プレッシャー
クツカー抽出水の電気伝導度が１００μ＊　／　ｃ　ｍ
以下、かつ蟻酸量が５０ｐｐｍ以下のものが好ましい。

（全塩素量はナトリウムアマルガム法によって測定、プ
レッシャークツカー抽出条件はレジン５ｇｒを蒸留水４
０ｇｒで１８０℃２０ｈｒ抽出で行った値） （発明の効果） 本発明で得られたエポキシ樹脂組成物は、耐湿性に優れ
応力が小さく半導体封止用として好適であり、電子機器
部品の大容量化等を可能にし産業上極めて有用である。

（実施例） 実施例及び比較例で使用した原材料は、エポキシ樹脂（
クレゾールノボラックエポキシ）：住友化学工業（株−
）製ＥＳＣＮ−２２０ＬＣ硬化剤（フェノールノボラッ
ク） ：日本化薬（株）製ＰＮ−１００ 離型剤　　　：ヘキストワックスＳ 硬化促進剤　：四国化成（株）製ＩＢ２ＭＺ充填材（結
晶シリカ） ：龍森（株）製ＧＰ−２００Ｔ 以下使用量は重量部であって部と略記する。

実施例−１ 充゛填材６７部をヘンシェルミキサーに仕込み、これに
シラノール基数が２のシランカップリング剤γ−グリシ
ドキシメチルジメトキシシラン１部、アミノ変性シリコ
ーンオイル０．５部及び１．５−ジアザ−ビシクロ（４
，３，Ｏ）ノネン−５の１％水溶液０．１部の混合液を
噴霧して添加しながら１０分間予予備台し、（この混合
材料を純水で洗い出した水のＰＨは８．３であった。）
これにエポキシ樹脂２０部、硬化剤１０部、離型剤０゜
５部、硬化促進剤０．５部を加え更に１０分間混合した
。この混合物をコニーダーで吐出温度９０°Ｃで混練し
エポキシ樹脂組成物を得た。

実施例−２ 充填材６７部分ニーダ−に仕込み、これにシラノール基
数が２のシランカップリング剤γ−アミノプロピルメチ
ルジェトキシシラン１部及びエポキシ変性シリコーンゴ
ム２部を散布し、さらに７ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２の蒸
気３３０秒毎に５秒間の割合で６回噴き込んでニーダ−
内で混合し、さらにエポキシ樹脂２０部、硬化剤１０部
、離型剤０．５部、硬化促進剤０．５部を加え１０分間
混合した。この混合物を１００°Ｃの熱ロールでさらに
混練し、エポキシ樹脂組成物を得た。

比較例−１ 充填材６７部と通常使用されるシラノール基数が３のシ
ランカップリング剤（日本ユニカー製Ａ−１８７）１部
をヘンシェルミキサーで１０分間予備混合し、（この混
合材料金純水で洗い出した水のＰＨは７．７であった。

）これにエポキシ樹脂２０部、硬化剤１０部、離型剤０
．５部、硬化促進剤０．５部を加え更に１０分間混合し
た。この混合物をコニーダーで吐出温度９０℃で混練し
通常のエポキシ樹脂組成物を得た。

比較例−２ 充填材６７部並びにシラノール基数が３のシランカップ
リング剤く日本ユニカー製Ａ−１８７）０．５部とシラ
ノール基数が２のシランカップリング剤γ−メルカブト
プロピルメチルジメ１〜キシシラン２部及びエポキシ変
性シリコーンゴム１゜５部（合計３．５部）、さらに２
，３，４，６゜７．８，９．１０−オクタハ・イドロー
ピラミド−＜１．２−ａ）アゼピンの１％水溶液０．１
部をヘンシェルミキサーに添加し１０分間予備混合し、
くこの混合材料３純水で洗い出した水のＰＨは８゜２で
あった。）これにエポキシ樹脂２０部、硬化剤１０部、
離型剤０．５部、硬化促進剤０．５部をを加えさらに１
０分間混合した。この混合物をコニーダーで吐出温度９
０°Ｃで混練しエポキシ樹脂組成物を得た。

比較例−３ 充填材６７部をニーダ−に仕込み、これにシラノール基
数が２のシランカップリング剤γ−アミノプロピルメチ
ルジェトキシシラン１部及びエポキシ変性シリコーンゴ
ム２部を散布し５分間混合し、さらにエポキシ樹脂２０
部、硬化剤１０部、離型剤０．５部、硬化促進剤０．５
部を加え１０分間混合した。この混合物を１００’Ｃの
熱ロールでさらに混練し、エポキシ樹脂組成物を得た。

上記の組成物の種々の特性について測定しその結果を第
１表に示した。

各組成物を使用した半導体製品のピエゾ抵抗による応力
（以下応力と称する）、曲げ弾性率、プレッシャー釜に
よる信頼性テスト（以下ＰＣＴとｆホする）、半導体製
品の一２００°Ｃから２４０　’Ｃまでの温度サイクル
テスト（以下ＴＣＴと称する）、ガラス転移点、捺印性
等について検討した。

以上から分かるように、本発明のエポキシ樹脂組成物を
使用すると半導体製品の応力が小さく且つ耐湿性が向上
しており、ＴＣＴは不良率が従来の約１／６であった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エポキシ樹脂にシラノール官能基数２以下のシランカッ
   プリング剤及びアミノ基、アルコール基、エポキシ基又
   はカルボキシル基を有するシリコーンオイル又はシリコ
   ーンゴムを０．５〜３重量％を、充填材含む原材料の一
   種又は二種以上の一部又は全部と過熱水蒸気曝気下又は
   ＰＨ＞８の条件で予備混合し、更に残りの原材料と混合
   混練することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組
   成物の製造方法。