JP3068896B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

半導体封止用エポキシ樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐冷熱衝撃性、耐熱性
および靭性に優れた新規な半導体封止用エポキシ樹脂組
成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在IC、LSIなどの半導体素子をシ
リコーン樹脂またはエポキシ樹脂などを用いて封止する
樹脂封止法が広く採用され、これらのなかでもエポキシ
樹脂は比較的優れた気密性を与え、かつ安価であること
から半導体封止用樹脂として汎用されている。
【0003】しかしながら、IC、LSIの実装方法の
多様化により樹脂封止パッケージは小型化及び薄型化さ
れる傾向にあり、従来のエポキシ系樹脂を用いて小型化
及び薄型化されたパッケージを作製した場合、エポキシ
系樹脂の高温機械強度が低いため、基板実装後、半田の
なかにディップした後に封止樹脂にクラックが発生す
る。そこでこのクラックを防ぐためにエポキシ樹脂マト
リックス中にゴム成分やエンジニアリングプラスチック
成分を分散させたり、シリコーンオイルを添加するなど
の方法が検討されている。しかしながら、これらの方法
は組成物中に微細にかつ均一に分散させることは困難で
あり、添加量の割に効果が小さく、添加量を多くすると
成形時の流動性が著しく低下する。また、混合物である
のでエポキシ樹脂マトリックスとドメインの界面の剥離
などの好ましくない状態を生じ、作業性および耐クラッ
ク性の信頼性に問題を生じる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発朋は、かかる問題
点を解決するために為されたもので、エポキシ樹脂マト
リックスとドメインの界面で剥離などの問題が生じない
耐冷熱衝撃性、耐熱性及び靭性に優れた新規な半導体封
止用エポキシ樹脂組成物を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、多官能エポキ
シ化合物、フェノールノボラック樹脂、無機質フィラ
ー、硬化促進剤および多官能エポキシ化合物と下記一般
【0006】
【化2】
【0007】に示される末端にアミン基またはフェノー
ル基を有するポリエーテルスルホンとを触媒下又は無触
媒下で予め反応させた予備反応物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である。
【0008】本発明に用いられる多官能エポキシ化合物
としては、ノボラック系エポキシ樹脂、ビスフェノール
A型エポキシ樹脂、脂環式系エポキシ樹脂、3,3’,
5,5’−テトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂な
ど種々のタイプのエポキシ樹脂があげられる。なお、こ
れらのエポキシ樹脂は単独で用いてもよく、また2種以
上を併用してもよい。
【0009】さらにこれらの多官能エポキシ化合物とと
もに必要に応じて臭素化ノボラック系エポキシ樹脂、臭
素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂などのエポキシ樹
脂を併用してもよい。この場合、これらのエポキシ樹脂
の使用量は多官能エポキシ樹脂100重量部に対して5
0重量部以下であるのが好ましい。
【0010】本発明に用いられるフェノールノボラック
樹脂とは、たとえばフェノール、クレゾール、キシレノ
ール、ビスフェノールA、レゾルシンなどのフェノール
系化合物とホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒ
ドを酸性触媒下で縮合反応させることにより得られたも
のであり、未反応モノマーは得られたフェノールノボラ
ック樹脂中0.5重量%以下であるのが好ましい。
【0011】前記多官能エポキシ化合物とフェノールノ
ボラック樹脂およびアミン基またはフェノール基末端ポ
リエーテルスルホンとの配合割合は、エポキシ樹脂のエ
ポキシ基1当量あたりフェノールノボラック樹脂の水酸
基当量およびアミン基またはフェノール基末端ポリエー
テルスルホンのアミン当量または水酸基当量の合計が
0.8〜1.2当量であるのが好ましい。0.8未満で
ある場合、組成物のガラス転移温度が低くなって、耐熱
性や耐湿性が低下し、また1.2を越える場合、硬化物
中にフェノールノボラック樹脂が未反応物として多く残
り、耐湿性や耐熱性が低下してしまう。
【0012】本発明に用いられる無機質フィラーとして
は、たとえば結晶性シリカ粉、熔融シリカ粉、アルミナ
粉、タルク、石英ガラス粉、炭酸カルシウム粉およびガ
ラス繊維などがあげられる。これらの無機質フィラーの
添加量は組成物中に50〜85重量%含有されるのが好
ましい。50重量%未満では線膨張係数及び硬化収縮を
低下させる効果が小さくなり、また85重量%を越える
と流動性が低下し、作業性が低下する傾向にあるので、
50〜85重量%の範囲で要求特性に応じて配合量を適
宜選択するのが好ましい。
【0013】本発明におけるアミン基或いはフェノール
基未端ポリエーテルスルホンは、靭性及び高温機械強度
を向上させるために配合される成分であり、多官能エポ
キシ化合物に対して、0.1〜30重量%用いなければ
ならず、さらに10〜25重量%の範囲であるのが好ま
しい。0.1重量%未満では靭性および高温機械強度を
向上させる効果が小さくなり、また30重量%を越える
場合は得られる組成物の流動性が低下し作業性を損ない
実用に適さない。
【0014】また前記ポリエーテルスルホンの分子量
は、1000〜25000であり、5000〜2000
0の範囲であるのが好ましい。1000未満では多官能
エポキシ化合物との予備反応の段階で高分子量化してこ
れを用いた組成物の流動性が低下し作業性を損なうこと
になり、また靭性および高温機械強度も低下することに
なる。25000を越える場合は得られる組成物の流動
性が低下し作業性を損ない実用に適さない。
【0015】本発明に用いられる硬化促進剤およびアミ
ン基またはフェノール基末端ポリエーテルスルホンと多
官能エポキシ化合物との反応触媒としては共通のものが
使用できる。たとえばイミダゾール系化合物;2−メチ
ルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−エチ
ル−4−メチルイミダゾールなど、第3級アミン系化合
物;トリブチルアミン、トリエチルアミン、ベンジルジ
メチルアミン、トリスジメチルアミノフェノール、1,
8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7な
ど、有機ホスフィン系化合物;トリフェニルホスフィ
ン、トリブチルホスフィン、トリ−4−メチルフェニル
ホスフィンなどがあげられる。これらを単独で用いて
も、或は2種以上を併用することも可能である。硬化促
進剤およびアミン基或はフェノール基末端ポリエーテル
スルホンと多官能エポキシ化合物との反応触媒の添加量
は、上記化合物の種類によって異なるので一概に決定す
ることはできず、本発明はかかる添加量によって限定さ
れるものではないが、通常多官能エポキシ樹脂100重
量部に対して0.02〜5重量部であるのが好ましい。
【0016】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
には、必要に応じてカーボンブラックなどの着色剤、カ
ルナバワックス、ポリエチレンワックスなどの離型剤や
三酸化アンチモンなどの難燃剤、γ−グリシロキシプロ
ピルトリメトキシシランなどのカップリング剤、シリコ
ーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム成分を該組成物中の含
有量が10%を越えない範囲で添加してもよい。
【0017】また本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組
成物は、一般に使用されている公知の混合装置、たとえ
ばロール、ニーダ、擂潰機、ヘンシェルミキサーなどを
用いて容易に調整することができる。
【0018】本発明によればエポキシ樹脂マトリックス
中にポリエーテルスルホンのドメインを導入するに当た
り、アミン基またはフェノール基末端ポリエーテルスル
ホンを用いて予め使用する多官能エポキシ化合物の一部
とを反応させておくことによりマトリックスとドメイン
との界面の馴染みを良くし、剥離などの好ましくない状
態が生じないようになり耐冷熱衝撃性、耐熱性、靭性な
どに優れた組成物を得ることが出来る。なお、アミン基
またはフェノール基未端ポリエーテルスルホンと多官能
エポキシ化合物との反応方法としては、ポリエーテル
スルホンと多官能エポキシ化合物とを加熱熔融下反応さ
せる。反応は無触媒でも反応するが、本発明の成分とし
て例示した反応触媒を適当量使用することも、反応時間
の短縮の観点から好ましい。ポリエーテルスルホンと
多官能エポキシ化合物との共通の良溶剤を用いて両者を
溶解し均一な溶液とする。次いで、用いた溶剤を減圧下
に留去したのち、減圧乾燥を行って均一な樹脂とし、
と同様にして反応させる。
【0019】また、ポリエーテルスルホンとフェノール
ノボラック樹脂とを予め溶融混合しておくことも、流れ
や分散性を良くする上で好ましいことである。さらに、
ポリエーテルスルホンと多官能エポキシ化合物との予備
反応物、ポリエーテルスルホンとフェノールノボラック
樹脂との溶融混合物をそれぞれ適宜併用して流れの調整
を図ることもできる。
【0020】以下、実施例および比較例を用いて本発明
をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定され
るものではない。
【0021】
【実施例】(参考例1〜4)窒素気流下、3リットルの
四つ口フラスコに表1示す原料および溶剤を仕込み、攪
拌しながら加熱を行った。トルエンとの共沸脱水により
系内の水分を除去した後、系の温度を190℃に保ちな
がら10時間反応を続けた。反応後酢酸で中和し、水中
に沈澱させた後メタノールで数回洗浄した。これを減圧
乾燥して目的とするポリエーテルスルホンを得た。
【0022】
【表1】
【0023】(実施例1,2,3,4,比較例1)表2
に示す組成で多官能エポキシ樹脂とポリエーテルスルホ
ンの反応物を得、表3に示す組成物を90℃のロールで
充分混練を行った後、冷却、粉砕して封止用樹脂組成物
を得た。次にこれを175℃、2分間の条件でトランス
ファー成形し175℃、8時間の後硬化を行った後、物
性評価を行った。各特性値を表3に示す。
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明の半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物は、熱時の機械強度、耐衝撃性に優れ、
このため半田浴浸漬時の耐クラック性およびその後の耐
湿性にも優れることが明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 59/40 - 59/64 C08L 63/00 - 63/10 C08L 81/06 H01L 23/29

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多官能エポキシ化合物、フェノールノボ
    ラック樹脂、無機質フィラー、硬化促進剤および下記の
    一般式に示される末端にアミン基またはフェノール基を
    有するポリエーテルスルホ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。 【化1】
  2. 【請求項2】 アミン基又はフェノール基を有するポリ
    エーテルスルホンの一部又は全部と多官能エポキシ化合
    物とを予め反応させて予備反応物とした請求項1記載の
    半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 アミン基又はフェノール基を有するポリ
    エーテルスルホンの一部又は全部をフェノールノボラッ
    ク樹脂と予め溶融混合物とした請求項1記載の半導体封
    止用エポキシ樹脂組成物。
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