JP2551828B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、ガラス転移温度を保持し、低弾性，耐ヒー
トショック性が著しく改善された半導体封使用エポキシ
樹脂組成物に関する。

［従来の技術およびその問題点］ 従来から、ダイオード，トランジスタ,IC,SLIなどの
電子部品をエポキシ樹脂を用いて封止する方法が用いら
れてきた。この樹脂封止は、ガラス，金属，セラミック
を用いたハーメチックシール方法に比較して経済的に有
利なため広く実用化されている。しかしこの樹脂封止
は、トランスファー成形により素子を直接封止してしま
うため、素子と樹脂との線膨張率の差や、熱応力によっ
て、素子の歪や破損を生じたり、ボンディング線が切断
されるなどの問題があり、素子への応力を小さくするこ
とが望まれている。特に近年、半導体素子の大型化，高
集積化に伴なってその要求はますます強くなっている。
応力を小さくするために硬化物の弾性率や線膨張率を低
くするように材料の工夫がなされている。

すなわち、低応力化の一方法として可撓性付与剤を配
合する方法が知られている。しかし、従来知られている
ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルや長い
側鎖を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などの可
撓性付与剤を配合した場合には、低弾性率化効果は認め
られるものの、ガラス転移点（Tg）が急激に降下し、高
温時の電気特性が低下するという問題点を有している。
また、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂を不飽和二
重結合を有するゴムで変性した場合も弾性率は低下する
が、ガラス転移点もかなり低下する（特開昭58−174416
号，特開昭60−8315号）。

近年、耐熱性，耐湿性の向上もうたった低応力化材と
して、シリコーンオイルを添加したエポキシ樹脂組成物
が報告されてきている。しかし、シリコーンオイルの成
形品上へのブリードや、金型を汚染したり、LSIやVLSI
に求められているシリコーンオイル、または、ゴム粒子
の微分散化は達成されておらず（特開昭54−54168
号）、シリコーンを十分に使いこなした樹脂組成物は報
告されていない。

本発明の目的は、特定のオルガノポリシロキサンと、
両末端カルボキシル基含有ブタジエン−アクリロニトリ
ル共重合体とを反応させ、これをエポキシ樹脂中に分散
させることにより、ガラス転移温度を下げずに弾性率を
大幅に減少させ、耐ヒートショック性が著しく改善され
たエポキシ樹脂組成物を提供することにある。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、 （１）ａ）エポキシ樹脂 ｂ）フェノール樹脂硬化剤 ｃ）分子内にエポキシ基を２ヶ以上有する オルガノポリシロキサン 分子内に２ヶ以上のエポキシ基とポリオキシアルキレ
ン基とを有するオルガノポリシロキサン 両末端カルボキシル基を有するブタジエン−アクリロ
ニトリル共重合体 を、およびの分子内エポキシ当量（ａ）とのカル
ボキシル基当量（ｂ）との比（b/a）が0.05〜0.5の範囲
で反応して得られるブタジエン−アクリロニトリル共重
合体変性オルガノポリシロキサンからなる半導体封止用
エポキシ樹脂組成物、 （２）上記、ｃ）の，のオルガノポリシロキサン、
およびブタジエン−アクリロニトリル共重合体を、上
記ｂ）フェノール樹脂硬化剤中で反応して得られるブタ
ジエン−アクリロニトリル共重合体変性オルガノポリシ
ロキサンからなる前記（１）項に記載の半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物、 により本願発明の目的を達成した。

本発明に使用されるａ）エポキシ樹脂としては、特に
限定されず、通常知られている多官能エポキシ化合物、
例えば、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，脂環式エポキシ樹脂，グリシジルエス
テル系エポキシ樹脂，線状脂肪族エポキシ樹脂などが挙
げられる。上記エポキシ樹脂は、単独で用いても良く、
また２種以上の混合系にして用いても良い。上記エポキ
シ樹脂の中でも電気特性，耐熱性などの面からノボラッ
ク型エポキシ樹脂が好ましい。ノボラック型エポキシ樹
脂としては、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂およ
びフェノールノボラック型エポキシ樹脂を挙げることが
できる。

上記エポキシ樹脂の好ましいエポキシ当量および軟化
点は、エポキシ樹脂の種類に応じて適宜選定される。例
えば、ノボラック型エポキシ樹脂としては、通常、エポ
キシ当量160〜250、軟化点50〜130℃のものが用いられ
る。さらに、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂で
は、エポキシ当量150〜210、軟化点60〜110℃のものが
好ましく、フェノールノボラック型エポキシ樹脂では、
エポキシ当量160〜250、軟化点60〜110℃のものが好ま
しい。

ｂ）フェノール樹脂硬化剤としては、フェノール,0−
クレゾール,m−クレゾール,p−クレゾール，エチルフェ
ノール，キシレノール類,p−tert−ブチルフェノール，
オクチルフェノール，ノニルフェノールなどのアルキル
置換フェノール類より選ばれた少なくとも１種類のフェ
ノール化合物とホルムアルデヒドと反応せしめた樹脂な
どが挙げられる。

ｃ）のオルガノポリシロキサンとしては、分子内に
エポキシ基を２個以上有し、粘度が１〜500,000センチ
ストークスのものである。例えば、トーレシリコーン社
製のSF8411,SF8413,BY16−855、信越化学社製のKF100T,
KF102、東芝シリコーン社製のTSF4730などが挙げられ
る。

ｃ）のオルガノポリシロキサンとしては、分子内に
エポキシ基を２個以上有し、さらに、ポリオキシエチレ
ン，ポリオキシプロピレン、または、これらの共重合体
であるポリオキシアルキレン基を10〜80重量％含有する
もので、粘度が１〜500,000センチストークスである。
例えば、トーレシリコーン社製のSF8421,BX16−863,BX1
6−864,BX16−866などが挙げられる。

，のオルガノポリシロキサンの混合比は、重量比
（／）で0.1〜10の範囲である。

ｃ）の両末端カルボキシル基を有するブタジエン−
アクリロニトリル共重合体は、分子量が1,000〜5,000で
あり、アクリロニトリルを５〜30重量％含有するもの
で、例えば、宇部興産（株）製のハイカーCTBN1300×8,
1300×13などが挙げられる。

，のオルガノポリシロキサンのエポキシ基当量
（ａ）とのカルボキシル基当量（ｂ）との比（b/a）
は、0.05〜0.5の範囲であり、ブタジエン−アクリロニ
トリル共重合体変性オルガノポリシロキサンの製造は、
溶媒を使用しても、無溶媒系でも行なえる。溶媒を使用
する場合は、ｃ）の，，がお互い良く溶解するよ
うな溶媒、例えば、メチルエチルケトン，メルイソブチ
ルケトンなどが好ましい。また反応を促進させるために
は、トリフェニルホスフィン,2エチル４メチルイミダゾ
ールなどの触媒を用いるが好ましい。反応は激しく撹拌
しながら120〜180℃で２〜10時間行なうのが望ましい。

また、これらの反応を、フェノール樹脂中で、120〜1
80℃、２〜10時間行なうことによってオルガノポリシロ
キサン粒子とフェノール樹脂との界面で、オルガノポリ
シロキサンのエポキシ基とフェノール樹脂の水酸基が反
応することにより、粒子界面が安定化され、分散性が向
上する。

本発明では、以上の必須成分の他に、必要に応じて各
種の配合剤、例えば、イミダゾール類，三級アミン類，
有機ホスフィン類，ジアザビンクロアルケン類などの硬
化促進剤、溶解シリカ，結晶シリカ，炭酸カルシウムな
どの無機質充填剤、エポキシシラン，アミノシラン，ア
ルキルチタネートなどのカップリング剤、天然ワック
ス，合成ワックスなどの離型剤，三酸化アンチモン，五
酸化アンチモンなどの難燃剤、カーボンブラックなどの
着色剤を配合することもできる。

本発明において、組成物の製造には、特に制限はない
が、例えば、成分ａ）〜ｃ）およびその他の成分を配合
し、ヘンシェルミキサーなどで混合して、ロール，ニー
ダーなどにより70〜110℃で混練することにより、目的
とする優れた特性のエポキシ樹脂組成物を得ることがで
きる。

［発明の実施例］ 以下に実施例および比較例に使用する材料を、また配
合量（重量部）を第１表に示す。

（１）エポキシ樹脂 （Ｉ）オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エ
ポキシ当量197、軟化点73℃） （II）臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂（エ
ポキシ当量275、軟化点84℃） （２）フェノール樹脂軟化剤 フェノールノボラック樹脂（水酸基当量108、軟化点96
℃） （３）オルガノポリシロキサン ｃ）のエポキシ当量3000、粘度8000センチストークス ｃ）のエポキシ当量7000、ポリオキシアルキレン基含
有率70重量％、粘度3500センチストークス （４）ｃ）の両末端カルボキシル基を有するブタジエ
ン−アクリロニトリル共重合体 カルボキシル基当量1900、アクリロニトリル含有率17
％、数平均分子量3900（以下、CTBNと略記する） （５）硬化促進剤 トリフェニルホスフィン （６）充填剤 溶解シリカ （７）離型剤 カルナバワックス （８）カップリング剤 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン （９）難燃助剤 三酸化アンチモン （10）着色剤 カーボンブラック 実施例１〜３ （CTBNによるオルガノポリシロキサンの変性） ，のオルガノポリシロキサンをそれぞれ80,20重
量部、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体10重量
部、および触媒としてトリフェニルホスフィン１重量部
を、メチルイソブチルケトン400重量部に溶解させ、オ
ートクレーブ中で150℃で３時間、激しく撹拌しながら
反応させた。反応後、溶媒を減圧蒸留によって除去し、
ブタジエン−アクリロニトリル共重合体変性オルガノポ
リシロキサンを製造した。

上記の操作によって得られた変性オルガノポリシロキ
サンを、エポキシ樹脂，フェノール樹脂硬化剤など、第
１表に示した材料と混合し、加熱ロールにより混練，冷
却後、粉砕してエポキシ樹脂成形材料を調整した。これ
らの成形材料を、175℃×３分の成形条件で試験片を作
成し、175℃×６時間後硬化をした後、諸特性を評価し
た。この結果を第２表に記した。

実施例４ ，のオルガノポリシロキサンをそれぞれ70g,30
g、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体20g、およ
び触媒としてトリフェニルホスフィン1gを、150℃に加
熱溶融したフェノールノボラック樹脂163gに加え、激し
く撹拌しながら３時間反応させ、ブタジエン−アクリロ
ニトリル共重合体変性オルガノポリシロキサンを粒子状
に分散させたフェノール樹脂を製造した。

上記の操作によって得られた変性オルガノポリシロキ
サン含有フェノール樹脂硬化剤を第１表に示した材料と
混合し、実施例１〜３と同様の操作を行なった。諸特性
を評価した結果を第２表に記した。

比較例１〜２ 第１表に示す材料を混合し、実施例１〜３と同様の操
作を行なった。諸特性を評価した結果を第２表に記し
た。

［発明の効果］ 本発明のエポキシ樹脂組成物は、ガラス転移温度を保
持し、低弾性，耐ヒートショック性が著しく改善された
ものである。また、ブタジエン−アクリロニトリル共重
合体変性オルガノポリシロキサンは、エポキシ樹脂中に
微粒子分散し、さらに樹脂との界面で良く相溶するた
め、変性オルガノポリシロキサン粒子は安定化し、また
成形時の成形体表面へのブリードが著しく減少し、さら
にリードフレームと樹脂との接着性が向上する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の物性の測定に使用した試験片を示す。第１
図は耐ヒートショック性の測定に作成した試験片の断面
図である。第２図は蛍光液浸入の測定に作成した試験片
であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 １……エポキシ樹脂組成物、２……ワッシャー、 ３……42アロイ製のフレーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31 (56)参考文献 特開 昭63−199218（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−295623（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−111320（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−206824（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ）エポキシ樹脂 ｂ）フェノール樹脂硬化剤 ｃ）分子内にエポキシ基を２ヶ以上有する オルガノポリシロキサン 分子内に２ヶ以上のエポキシ基とポリオキシアルキレ
   ン基とを有するオルガノポリシロキサン 両末端カルボキシル基を有するブタジエン−アクリロ
   ニトリル共重合体 を、およびの分子内エポキシ当量（ａ）とのカル
   ボキシル基当量（ｂ）との比（b/a）が0.05〜0.5の範囲
   で反応して得られるブタジエン−アクリロニトリル共重
   合体変性オルガノポリシロキサン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。
2. 【請求項２】上記、ｃ）の，のオルガノポリシロキ
   サン、およびブタジエン−アクリロニトリル共重合体
   を、上記ｂ）フェノール樹脂硬化剤中で反応して得られ
   るブタジエン−アクリロニトリル共重合体変性オルガノ
   ポリシロキサンからなることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。