JPH0236219A - 半導体封止用樹脂組成物 - 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〕 本発明は低応力、耐熱性に優れ、かつ成形性に優れた、
高信頼性を要求される半導体等電子部品の封止用に適し
た半導体封止用樹脂組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、半導体を封止する方法としてエポキシ樹脂に代表
される熱硬化性樹脂を使用したいわゆるプラスチック封
止が原料の低廉、大量生産に適するといった経済的利点
をいかして広く実用化されている。特に多官能エポキシ
樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、無機質充填材を主
成分とした樹脂組成物が耐熱性、成形性、電気特性に優
れているため封止樹脂の主流となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一方、半導体チップの高集積化が進み、それに伴いチッ
プサイズが大型化してきた。またパンケージの形状は基
板への高密度実装化、表面実装化に伴い、チップの大型
化とは逆にフラットパッケージに見られる如く小型化・
薄型化の傾向にある。このため従来の封止樹脂では見ら
れながった不良現象が派生するようになった。すなわち
、封止樹脂とチップの熱膨張率の差に起因する樹脂の応
力がチップの大型化、樹脂層の薄肉化のため、熱衝撃に
よりパッシベーション膜のクランク、アルミ配線のスラ
イドあるいは封止樹脂のクラックといった破壊現象を引
き起こし、又表面実装化に伴いパッケージそのものが半
田浴温度にさらされるため、パンケージ内の水分が急激
に膨張し、パンケージにクラックといった破壊現象を引
き起こし、半導体の耐湿性を低下させ、ひいては信幀性
を低下させる原因となっている。従って、封止樹脂とし
てはこの応力の小さく、半田耐熱性の優れた封止樹脂の
開発が望まれている。

具体的には樹脂の熱膨張率を小さくし、樹脂の耐熱温度
（ガラス転移温度）を高めることも一手段であり、この
目的に対してマレイミド樹脂とフェノール樹脂を組み合
わせることが考えられる。

しかしながらマレイミド樹脂とフェノール樹脂のみで硬
化させた成形物のガラス転移温度が高く、熱膨張係数も
小さく半田浴浸漬時の耐クラツク性は優れているが、弾
性率が大きくなるため、アルミ配線のスライド、パッシ
ベーション膜のクランクに対する低応力化という点では
問題があった。

またフェノール樹脂として御所に用いられているフェノ
ール樹脂、例えばノボラック樹脂の場合は成形時の流動
性に劣り高圧が必要であった。このため特に薄型のパン
ケージの場合、成形物に隙間（ボイド）が発生したり、
金線流れが問題であった。

本発明は、高集積回路等の高い信顛性を要求される半導
体の封止用樹脂に対して要求されている、低応力で半田
耐熱性に優れかつ成形性に優れた半導体封止用樹脂組成
物を提供するものである。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明者は種々検討した結果、エポキシ樹脂中に付加反
応型のシリコーンポリマーが反応してなるシリコーンゴ
ムの微粒子が均一に分散した変性エポキシ樹脂とマレイ
ミド樹脂と特定構造のポリフェノール樹脂を併用して硬
化したものが低応力で半田耐熱性に優れ、かつ成形性に
優れることを見出した結果、本発明に到達した。

即ち、本発明は （ａ）エポキシ樹脂とじニルポリマーとのグラフト重合
体中に、付加反応型のシリコーンポリマーが反応してな
る、シリコーンゴムが１．０μ以下の粒子径で均一に分
散された変性エポキシ樹脂、（ｂ）　　マレイミド樹脂
、 （ｃ）構造式日）およびまたは構造式（ｎ）で表される
ポリフェノール樹脂、 （ＩＩ） （ｄ）無機充填剤 を含有してなることを特徴とする半導体封止用樹脂組成
物である。

本発明の（ａ）に使用されるエポキシ樹脂は多価エポキ
シ樹脂であれば一触的に使用されるエポキシ樹脂が使用
可能であり、耐熱性、電気特性からフェノールノボラッ
ク、クレゾールノボラックなどのグリシジル化物等のノ
ボランクエポキシ樹脂が好ましいが、その他の１分子に
２ヶ以上の活性水素を有する化合物、例えばビスフェノ
ールＡ、ビスヒドロキシジフェニルメタン、レヅルシン
、ビスヒドロキシジフェニルエーテル、テトラブロムビ
スフェノールＡ等の多価フェノール類、エチレングリコ
ール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチ
ロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジエチレング
リコール、ポリプロピレングリコール、ビスフェノール
Ａ−エチレンオキサイド付加物、トリスヒドロキシエチ
ルイソシアヌレート等の多価アルコール、エチレンジア
ミン、アニリン等のポリアミノ化合物、アジピン酸、フ
タル酸、イソフタル酸等の多価カルボキシ化合物等とエ
ピクロルヒドリン又は２−メチルエピクロルヒドリンを
反応させて得られるグリシジル型のエポキシ樹脂、ジン
クロペンタジエンジエボキサイド、ブタジェンダイマー
ジエポキサイド等の如き脂肪族（脂環族を含む）のエポ
キシ樹脂などから選ばれた１種以上のエポキシ樹脂を使
用することが出来る。

本発明の（ａ）に於けるエポキシ樹脂とビニルポリマー
とのグラフト重合体は、エポキシ樹脂の存在下に前記ビ
ニルポリマーを生成させるべくビニルモノマーを重合す
る事により製造する方法が代表的である。ここでグラフ
ト重合体なる語は通常ブロンク重合体と呼ぶものを含む
。ここでビニルポリマーをつくるために用いるビニルモ
ノマーとしては、スチレン、ビニルトルエン等の如きア
ルケニル芳香族類、メチルメタアクリレート、ドデシル
メタアクリレート、ブトキシエチルメタアクリレート、
グリシジルメタアクリレート、メチルアクリレート、ブ
チルアクリレート、２−エチルへキシルアクリレート、
ヒドロキシエチルアクリレート、トリメチロールプロパ
ントリアクリレート等の如きアクリルエステル類、アク
リルニトリル、アクリル酸、ブトキシメチルアクリルア
ミド、メタアクリルアミド等の如きエステル基を持たな
いアクリル化合物、ビニルアセテート、ビニルラウレー
ト、ビニルパーサテート、ビニルクロライド、ビニリデ
ンクロライド、エチレン、アリルアセテート等の如き非
共役性ビニル化合物、ブタジェン、イソプレン、クロロ
プレンの如き共役ジエン化合物が代表的で、その他、ビ
ニルシリコーン、ジブチルフマレート、モノメチルマレ
ート、ジエチルイタコネート、メタクリル酸トリフロロ
エチル、メタクリル酸テトラフロロプロピル等のメタク
リル酸、アクリル酸の弗素化合物等の如き重合性ビニル
化合物を用いることもできる。前記したビニルモノマー
を重合してビニルポリマーとするには、通常ラジカル開
始剤、例えばラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパ
ーオキサイド、ターシャリブチルパーベンゾエート、ジ
メチルジベンゾイルバーオキシヘキサン、ターシャリブ
チルパービバレート、ジターシャリブチルパーオキサイ
ド、１．１−ビスターシャリブチルパーオキシ３３．５
−　）リメチルシクロヘキサン、ジメチルジターシャリ
ブチルパーオキシヘキサン、ターシャリブチルクミルパ
ーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、シ
クロヘキサノンパーオキサイド、キュメンハイドロパー
オキサイド、ターシャリブチルパーオキシアリルカーボ
不−ト、ジオクチルパーオキシジカーボネート、ターシ
ャリブチルパーオキシマレイン酸、琥珀酸パーオキサイ
ド、ターンヤリブチルパーオキシイソブロビルカーポネ
ート、過酸化水素の如きパーオキサイド、アゾビスイソ
ブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリルの如
きアゾ化合物を用いてラジカル重合するのが代表的であ
る。

又、必要に応じて還元剤を併用していわゆるレドックス
重合をさせてもよく、ハイドロキノンの如き重合禁止剤
、ドデシルメルカプタンの如き連鎖移動剤を使用しても
よい。

又、グラフト化促進の為に、エポキシ樹脂に重合性二重
結合やグラフト可能な化学結合を導入しておく方法が有
効である。重合性二重結合の導入方法には、例えばアク
リル酸、アクリルアミド、メチロールアクリルアミド、
ブトキシメチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルメタ
アクリレート、グリシジルメタアクリレート、無水マレ
イン酸、モノエチルイタコネート、モツプチルフマレー
ト、クロルメチルスチレン、ホスホキシエチルメタアク
リレート、クロルヒドロキシプロピルメタアクリレート
、パラヒドロキシスチレン、ジメチルアミノエチルメタ
アクリレートの如き官能基と重合性二重結合とを有する
化合物を、エポキシ樹脂とあらかじめ反応させておく方
法が代表的である。

なお、本発明に於いて前記グラフト重合体中には前記エ
ポキシ樹脂や前記ビニルポリマーがグラフトしないでフ
リーのまま残っていてもかまわない。

（ａ）の変性エポキシ樹脂は前記したエポキシ樹脂とビ
ニルポリマーとのグラフト重合体の存在下に付加反応型
のシリコーンポリマーを常法により付加反応することに
より得られる。即ち、（ａ）におけるシリコーンゴムは
分子内にビニル基を有するビニル変性シリコーンポリマ
ーと分子内に活性水素を存するハイドロジエン変性ノリ
コーンポリマーがシリル化反応による付加反応により生
成するゴムであり、その粒子径は１．０μ以下、好まし
くは０．５μ以下、更に好ましくは０．Ｏ１μ以上０．
２μ以下である。シリコーンゴムの粒子径が１０μを超
えると本発明の目的である低応力化を果たせず、耐熱衝
撃性も改良されない。ビニル変性シリコーンポリマーと
は分子の末端あるいは内部に５ｉ−ＣＩｌ＝Ｃ１１□結
合をすくなくとも１個以上もったポリソロキサンをいい
、ハイドロジエン変性シリコーンポリマーとは分子の末
端あるいは内部にＳ　ｉ　−ＩＩ結合を少なくとも２個
以上もったポリソロキサンをいう。両者は通常は組み合
わせで市販されており、これらの例としては例えば東レ
ンリコーン株式会社の５Ｅ４８２１　、信越化学株式会
社のＫＥ−１２０４等があげられる。

付加反応によって得るシリコーンゴムの粒径はエポキシ
樹脂に導入する二重結合の量によってもコントロールす
る事ができる。

本発明の組成物は（ａ）の変性エポキシ樹脂を必須成分
とするが、所望により変性されていないエポキシ樹脂を
含有してもよい。変性されていないエポキシ樹脂として
は、（ａ）に使用されるエポキシ樹脂が例示され、これ
らの中から選ばれた１１以上のエポキシ樹脂を使用する
ことができる。

又、付加反応によって得るシリコーンゴムは使用される
エポキシ樹脂の合計に対して５重量％以上必要であり、
特に１０〜５０重量％が好ましい、５重量％未満では低
応力化が達成されない。かつシリコーンゴムの量は樹脂
組成物中１重量％以上、好ましくは２〜１２重量％の範
囲である。

本発明に用いられるビスマレイミドは前記１分子中にマ
レイミド基を２ヶ以上存するものであって、例えばＮ、
Ｎ’　−エチレンビスマレイミド、Ｎ、Ｎ’−ヘキサメ
チレンビスマレイミド、Ｎ。

Ｎ　　−ｍ−フェニレンビスマレイミド、Ｎ　　Ｎ’ｐ
−フェニレンビスマレイミド、ＮＮ、４４°−ジフェニ
ルメタンビスマレイミド、ＮＮ’　　　４　４’　−ジ
フェニルエーテルビスマレイミド、ＮＮ　　−メチレン
ビス　（３−クロロ−ｐフェニレン）ビスマレイミド　
、Ｎ、Ｎ″、４４′　−ジフェニルスルフォンビスマレ
イミド、ＮＮ’４．４’　−ジシクロヘキシルメタンビ
スマレイミド、ＮＮ　　−α、α　−４，４ジメチレン
ンクロヘキサンビスマレイミド、ＮＮ’−ｍ−メタキシ
レンビスマレイミド、Ｎ、　Ｎ４．４′−ジフェニルシ
クロヘキサンビスマレイミドなどがあり、これらの少な
くとも１種以上が使用できる。

マレイミドの使用量は樹脂組成物中に３０〜８０重量％
含まれるように配合するのが好ましい。

本発明において用いられる構造式（Ｉ）およびまたは構
造式（ｎ）で表されるポリフェノール樹脂の使用量は、
通常マレイミド樹脂１００重量部に対して１０〜５００
重量部の範囲である。使用に際しては、樹脂組成物を通
常のように配合、混練させてもよいが、マレイミド樹脂
をポリフェノール樹脂に予め溶解させておくことが混練
性、成形性の点で好ましく、部分的に反応させておけば
更に好ましい。

また本発明の組成物は構造式（１）　　（ＩＩ）であら
れされるポリフェノール樹脂を必須成分とするが、所望
により他のフェノール樹脂を含有してもよい。他のフェ
ノール樹脂としては、ノボラックフェノール樹脂、アラ
ルキル系のフェノール樹脂あるいはこれらを変性したも
のを単独または混合して使用することができる。

本発明に用いられる（ｄ）の無８ｇ質充填材としては例
えば結晶性シリカ、熔融シリカ、アルミナ、タルク、ケ
イ酸カルシウム、炭酸カルシウム、マイカ、クレー、チ
タンホワイト等の粉体、あるいはガラス繊維、炭素繊維
等の単独または混合物が挙げられるが、熱膨張率、熱伝
導率等の点から通常は結晶性、熔融性等のシリカ粉末が
用いられる。その配合量は（ａ）　（ｂ）　（ｃ）の総
量１００重量部に対して１００〜６００重量部が好まし
く、１００重量部未満では熱膨張率が大きく、良好な耐
衝撃性は得られない。また６００重量部を超えると樹脂
の流動性が低下し成形性が悪く実用に供し難い。

本発明において、樹脂組成物を硬化せしめるにあたって
は硬化促進剤として塩基性化合物を用いると良い。例え
ばトリフェニルホスフィン、トリ４−メチルフェニルホ
スフィン、トリー４−メトキシフェニルホスフィン、ト
リブチルホスフィン、トリオクチルホスフィン、トリー
２−シアノエチルホスフィンなどのホスフィン類、１，
８−ジアザビシクロ　（５，４，０）ウンデセン−７お
よびその塩類、イミダゾール類、三級アンモニウム塩等
を挙げることができる。硬化促進剤の使用量は（ａ）　
（ｂ）　（ｃ）の総ｆｆ１１００重量部に対し０．１〜
１０重量部が好ましい。

又必要に応して有機過酸化物、アゾ化合物を併用するこ
ともできる。有機過酸化物としては、ジアルキルパーオ
キサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミル
パーオキサイド、１．３ビス−（Ｌ−ブチルパーオキシ
−イソプロビル）ベンゼン、１，１−ジーし一ブチルパ
ーオキシ３．３．５−１−リメチルシクロヘキサン、　
１．１−ジｔ−ブチルパーオキシシクロヘキサンなどの
ジアルキルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーベンゾエー
トなどのアルキルパーエステルを挙げることができる。

アブ化合物としては、アゾビスイソブチロニトリル、ア
ゾビスジメチルバレロニトリル等がある。

有機過酸化物、アゾ化合物の添加量は、マレイミド樹脂
１００重量部に対し０．１〜５重量部が好ましい。

本発明の組成物は前述のものの外、必要に応してジアリ
ルフタレート、トリアリルイソンアヌレート、０．０″
−ジアリルビスフェノールＡ等のマレイミド樹脂に対し
て一般的に使用される反応希釈剤、エポキシ樹脂、アミ
ン類、ンリコーンオイル、シランカンプリング剤、離型
剤、着色剤、Ｍ燃剤などを配合し、混合、混練し成形材
ネ４とする。

〔実施例〕

本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は
実施例に限定されるものではない。以下においては部は
特記せぬ限り重量部を意味する。

製造例１ オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当
１２１７）１００部、トル１７１０部、メタクリル酸１
部を３級アミンの存在下で１２０〜１２５°Ｃで２時間
反応させた後、ブチルアクリレート５部、メタアクリロ
キシプロピルシリコーンオリゴマー（信越化学株式会社
製）１０部、アゾビスイソバレロニトリル０．４部、酢
酸エチル１００部を７５°Ｃで４時間反応させる。更に
付加反応型シリコーンポリマーとして、ビニル変性ポリ
ンロキサン１０部とハイドロジエン変性ポリシロキサン
１０部（いずれも信越化学株式会社製Ｋｌ！−１２０４
）を加え激しく撹拌し２時間反応させた。その後更に１
３０°Ｃにおいて減圧にて脱溶剤し、粒径０．２〜０．
５μのシリコーンゴムが分散した変性エポキシ樹脂（ａ
−１）（エポキシ当量２９５）を得た。

製造例２ 製造例１において使用したメタクリル酸の量が１．２部
であること、およびビニル変性ポリシロキサンとハイド
ロジエン変性ポリシロキサンの計がそれぞれ３０部であ
ること以外は製造例１と同様にして、粒径０．２〜０．
５μのシリコーンゴムが分散した変性エポキシ樹脂（ａ
−２）（エポキシ当ｉ　３２０）を得た。

比較製造例１ オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当
量２１７）　１００部、トルエン１００部、シランカッ
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、東しシリコーン社製）５部を７５°Ｃに保ち、付
加反応型シリコーンポリマー（東しシリコーン社製）３
０部を加え激しく撹拌し２時間反応させた。その後１３
０’Ｃにおいて減圧にて脱溶剤し、粒径１〜５μのシリ
コーンゴムが分散した変性エポキシ樹脂（ａ−３）（エ
ポキシ当１２９５）を得た。

実施例１〜４および比較例１〜６ 表−１に示す原料をミキサーで混合し、更に１１０〜１
２０°Ｃの熱ロールにて５分間溶融混合後、冷却粉砕し
打錠した成形用樹脂組成物を得た。

この組成物を用い、トランスファー成形（１８５°Ｃ、
３０ｋｇ／ｃｆｆｌ、　３分間）により、試験用の１０
０ピンフラツトパツケージ（２０ｍｍＸ３０鵬×２．５
胴、１２謔Ｘ　１２ｍｍの試験用素子搭載）、及び物性
測定用の試験片を成形し、１８０°Ｃで６時間後硬化し
た。

試験結果を表−２に示す。

Ｃ発明の効果） 実施例及び比較例にて説明した如く、本発明に従うと、
得られた樹脂組成物は弾性率が低（熱膨張係数が小さく
、従って艇応力に優れ、更に優れた耐熱性及び成形性を
示す。本発明の樹脂組成物を集積度の高い半導体あるい
はフラットパンケージの如き小型、薄型の半導体の封止
ら用いた場合、優れた信幀性を得ることができ、工業的
に有益な発明であるといえる。

特許出願人　三井東圧化学株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）エポキシ樹脂とビニルポリマーとのグラフ
   ト重合体中に、付加反応型のシリコーンポリマーが反応
   してなる、シリコーンゴムが１．０μ以下の粒子径で均
   一に分散された変性エポキシ樹脂、 （ｂ）マレイミド樹脂、 （ｃ）構造式（ I ）およびまたは構造式（II）で表さ
   れるポリフェノール樹脂、 ▲数式、化学式、表等があります▼▲数式、化学式、表
   等があります▼ （ I ）（II） （ｄ）無機充填剤 を含有してなることを特徴とする半導体封止用樹脂組成
   物。