JPS63207816A

JPS63207816A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPS63207816A
Application number: JP3980287A
Authority: JP
Inventors: Hidetomo Ashitaka; 芦高　秀知; Shunichi Hamamoto; 俊一浜本; Shigeru Endo; 茂遠藤; Yoshiyuki Miwa; 三輪　孔之
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1987-02-23
Filing date: 1987-02-23
Publication date: 1988-08-29

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、硬化後の樹脂中にゴム状粒子が均一に分散し
ており、低弾性率で、熱応力が小さく、ガラス転移温度
の低下の慣れがな（、また高絶縁抵抗である等の優れた
電気特性を有し、さらに耐湿性も優れており、半導体装
置やその他の電子回路部品の封止用樹脂として好適に使
用される、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

一般に、電子部品のパフケージング方法は、大別して、
気密封止（ハーメチックシール）と樹脂封止（レジンシ
ール・プラスチックパッケージング）に分けられる。気
密封止は、主としてセラミック封止が使用され信鯨性の
面では優れているが、製造コストが高くつくので、民生
用あるいは低パワーのデバイスには、生産性、経済性の
面で優れている樹脂封止が用いられている。

従来、樹脂封止には、主としてエポキシ樹脂やシリコン
樹脂が用いられてきたが、エポキシ樹脂の方が安価なた
め、封止用樹脂として多く用いられている０例えば、ト
ランスファー成形用の封止用樹脂としては、オルソクレ
ゾールノボラック型エポキシ権脂とノボラック型フェノ
ール樹脂との硬化物が主流となってきている。

電子部品の封止用樹脂としては、ＩＣ，ＬＳＩの採用に
よって、これらの機器の小型化、高性能化を図るために
、成形性、耐熱性、機械的強度、電気絶縁性、誘電特性
、耐湿性等に優れているものが求められている。特に、
樹脂封止の場合、半導体チップ、コネクタ線及びリード
部と封止用樹脂とが直接接触する界面に、樹脂と金属の
接着界面が形成され、直接的な相互作用をすることにな
る。そのため、封止用樹脂は、半導体封止部品の動作特
性や信鯨性に直接影響を与える。

例えば、封止用樹脂と金属との熱膨張係数の違いによっ
てデバイスにストレスがかかり、故障の原因となったり
、封止用樹脂とリード線との接着不足や封止用樹脂の透
湿性のため、配線間の電流のリークや金属材料の腐食の
原因となっている。

更に、最近の半導体素子は益々高集積化が進行しており
、これに応じて封止用樹脂には、樹脂封止されたデバイ
スの特性低下を防止するために、低弾性率である、熱膨
張係数が小さい、熱衝撃によってクランクを発生しない
、リード線との接着が良好である、水蒸気透過性が小さ
い、耐熱性が良好である、及び不純物を含まない等の特
性が必要となってきている。

従って、本発明の目的は、低弾性率で、熱応力が小さく
、ガラス転移温度の低下の慣れがなく、また高絶縁抵抗
である等の優れた電気特性を有し、さらに耐湿性も優れ
ており、半導体装置やその他の電子回路部品の封止用樹
脂として好適に使用される、半導体対土用エポキシ樹脂
組成物を提供することにある。

（問題点を解決するための手一段〕本発明者らは、鋭意検討した結果、両末端にカルボキシ
ル基を有する、ブタジェンとスチレンの共重合体（ＣＴ
ＢＳ）を添加剤として加えた半導体封止用エポキシ樹脂
が、前記目的を達成し得るものであることを知見した。

本発明は、上記知見に基づきなされたもので、エポキシ
樹脂、エポキシ樹脂の硬化剤、両末端にカルボキシル基
を有する液状であるブタジエン−スチレン共重合体、及
び無機質充填剤からなる半導体封止用エポキシ樹脂組成
物を提供するものである。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、上
記ブタジエン−スチレン共重合体（ＣＴＢＳ）の作用は
、明確には解明されていないが、次の様に考えることが
できる。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では
、エポキシ樹脂マトリックス中にゴム弾性を有するＣＴ
ＢＳが０．１〜１０μｍの粒径で分散し、且つ粒子界面
でＣＴＢＳとエポキシ樹脂が強固に結合する。この結果
、マトリックスのエポキシ樹脂のガラス転移温度Ｔｇを
低下させることなく弾性率が低下し、内部応力の緩和に
効果が出るものと考えられる。また、本発明の半導体封
止用エポキシ樹脂組成物が優れた耐湿性及び高い絶縁性
を有するのは、ＣＴＢＳが疏水性のスチレンセグメント
を持っているためと考えられる。

以下、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物につい
て詳述する。

本発明の組成物の構成成分である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ＷＩＲ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
等があげられる。

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、耐熱性等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、
タレゾールノボラック型エポキシ樹脂及びフェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂をあげることができる。

上記エポキシ樹脂の好ましいエポキシ当量及び軟化点は
、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、タレゾールノボラック型エポキシ樹
脂では、エポキシ当量１８０〜２１０．軟化点６０〜１
１０℃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、？他点６
０〜１１０℃のものが好ましい。

また、本発明の組成物の構成成分であるエポキシ樹脂の
硬化剤としては、例えば、フェノール樹脂や多価フェノ
ール化合物、酸無水物類、アミン類、ポリサルファイド
樹脂等があげられる。具体的には、フェノール樹脂や多
価フェノール化合物の例としては、フェノールノボラッ
ク樹脂、クレゾールノボラック樹脂等のノボラック型樹
脂、またレゾール型フェノール樹脂、ビスフェノールＡ
等があげられる。また、酸無水物類の例としては、無水
フタル酸、無水ピロメリット酸、テトラヒドロ無水フタ
ル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸等があげられる。また
、アミン類の例としては、ジエチルアミノプロピルアミ
ン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、ｍ−キシレンジアミ
ン等があげられる。

これらの硬化剤は、単独で用いても良く、また２種以上
併用しても良い。上記の硬化剤のうちノボラック型樹脂
が最も好ましい。

上記硬化剤の量は、前記エポキシ樹脂を硬化させうるに
十分な量であれば良く、硬化剤の種類によっても異なる
が、前記エポキシ樹脂の１エポキシ当量当たり、通常０
．４〜２．０当量、好ましくは０．６〜１．５当量であ
る。具体的には、前記エポキシ樹脂の１エポキシ当量に
対して、ノボラック型樹脂を用いる場合には、通常０．
５〜２．０当量、好ましくは０．８〜１．５当量、酸無
水物類を用いる場合には、通常０．４〜１．２当量、好
ましくは０．６〜１．０当量、アミン類を用いる場合に
は１１通常０．５〜２．０当量、好ましくは０．８〜１
．５当量とされる。

また、本発明の組成物の構成成分であるブタジエン−ス
チレン共重合体は、両末端にカルボキシル基を有する反
応性液状ゴムである。

上記ブタジエン−スチレン共重合体（ＣＴＢＳ）は、エ
ポキシ樹脂マトリックス中に粒子として分散したときに
、この粒子がゴム弾性を失わないように、スチレン含量
が３〜３０モル％、特に１０〜２５モル％のものが好ま
しい。

また、上記ＣＴＢＳは、分子量が１．０００〜１０．０
００、特に１，５００〜６，０００のものが好ましい。

本発明で用いられる上記ＣＴＢＳは、液状であるため、
エポキシ樹脂マトリックス中に容易に均一に分散できる
。

上記ＣＴＢＳの添加量は、樹脂中の重量比〔ＣＴＢＳ／
（エポキシ引脂＋硬化剤十〇ＴＢＳ）’）で、０．０２
〜０．２０の範囲が好ましい、添加量が上記重量比で０
．０２以下では、半導体に加わる応力を低減できず、０
．２０以上では、成形物の熱膨張係数が大きくなり低応
力化効果が減少する。

また、本発明の組成物の構成成分である無機質充填剤と
しては、例えば、ジルコニア、タルク、アルミナ、クレ
ー、マグネシア、溶融シリカ、結晶シリカ、マイカ、ケ
イ酸カルシウム、炭酸カルシウム、フェライト、ガラス
等があげられ、これらを単独で用いても良く、また２種
以上併用しても良い。これらの中で、溶融シリカ、結晶
シリカが最も好ましい。

上記無機質充填剤の含有量は、通常、エポキシ樹脂、硬
化剤、ＣＴＢＳ及び無機質充填剤を含む全エポキシ樹脂
組成物中の４０〜８０重量％である。

また、本発明の組成物には、硬化促進剤を配合すること
ができる。上記硬化促進剤としては、特に制限されるも
のではなく、例えば、イミダゾール、２−メチルイミダ
ゾール、２−エチルイミダゾール、１．２−メチルイミ
ダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール等のイ
ミダゾール類、トリエチルアミン、ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラミン、Ｎ−アミノエチルピペラ
ジン、メタキシレンジアミン等のアミン化合物、トリフ
ェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、メチルジフ
ェニルホスフィン、ジメチルホスフィン、フェニルホス
フィン等の有機ホスフィン化合物、さらにはチアゾアー
ル類があげられる。上記硬化促進剤は、単独で用いても
良く、また２種以上併用しても良い。上記硬化促進剤の
配合量は、通常、前記エポキシ樹脂１００重量部に対し
て０゜０５〜５．０重量部とすれば良い。

さらに本発明の組成物には、その用途に応じて、例えば
、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金属
塩、酸アミド類、エステル類もしくはそれらの混合物等
の離型剤、塩素化パラフィン、臭素化ビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキ
シ樹脂、ブロムトルエン、ヘキサブロムベンゼン、二酸
化アンチモン等の難燃剤、シランカップリング剤、チタ
ンカツブリング剤等の表面処理剤、カーボンブラック等
の着色剤等を適宜添加することができる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前記エポ
キシ樹脂、前記硬化剤、前記ブタジエン−スチレン共重
合体（ＣＴＢＳ）、及び前記無機質充填剤、さらに好ま
しくは前記硬化促進剤を均一に配合混練（通常は熱混練
）することにより得ることができる。

本発明の組成物の全成分の同時熱混練は、例えば、硬化
剤としてノボラック型樹脂又は酸無水物類を用いる場合
に適用され、通常、８０〜１２０℃で数分間行われる。

上記混練は、加熱ロールによる溶融混練又は押し出し機
による溶融混練等の公知の手段により行うことができる
。

硬化剤としてアミン類を用いる場合は、ＣＴＢＳをエポ
キシ樹脂又は該硬化剤と前もって溶融混練して置いてか
ら、全成分をトライブレンドするのが好ましい。

このようにして得られる本発明の組成物は、未硬化又は
半硬化状態であり、一般的には粉末状又は粉末タブレッ
ト状のものとして提供される。

また、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前
記エポキシ樹脂、例えばノボラック型エポキシ樹脂と前
記ブタジエン−スチレン共重合体（ＣＴＢＳ）とを予め
反応させてゴム変性エポキシ樹脂として置き、その後該
ゴム変性エポキシ樹脂と前記硬化剤等の他の残余成分と
を配合混練することにより製造することもでき、半導体
素子寿命の向上や金型汚染の防止等の面から上記のよう
にして製造するのが好ましい。

前記エポキシ樹脂と前記ＣＴＢＳとの反応は、エポキシ
基とカルボキシル基を反応させてゴム変性エポキシ樹脂
を製造するのが目的であり、通常１００〜２２０℃で３
０分〜１０時間、好ましくは１２０〜１８０℃で５０分
〜５時間程度行う。

このようにして得られるゴム変性エポキシ樹脂と他の残
余成分とを配合混練する条件は、前記の全成分の同時熱
混練の場合と同様である。

〔実施例〕

以下、本発明を、実施例、比較例及び試験例をあげてさ
らに詳細に説明する。

実施例１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２００、軟化点７３℃）１００重量部と、両末端に
カルボキシル基を有するブタジエン−スチレン共重合体
（ＣＴＢＳ）（カルボキシル基当量１９３０、スチレン
含量１７モル％）２０重量部をトリフェニルホスフィン
存在下で反応させ、ゴム変性エポキシ樹脂（ａｌを得た
。

次に、上記ゴム変性エポキシ樹脂ｉａ）　１２０重量部
、硬化剤としてフェノールノボランク樹脂（水酸基当量
１０８、軟化点９６℃）５０重量部、難燃剤として臭素
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℃）１８重量部、難燃剤として二酸
化アンチモン６重量部、無機充填剤としてエポキシシラ
ンで表面処理した溶融シリカ５４０重量部、離型剤とし
てカルバナワックス２重量部、及び着色剤としてカーボ
ンブランク２重量部を混合し、１００℃の温度下で、５
分間ロールで溶融混練した後、冷却固化し、粉砕して、
本発明の半導体対土用エポキシ樹脂組成物を得た。

実施例２実施例１で用いたものと同じオルソクレゾールノボラッ
ク型エポキシ樹脂１００重量部と、ＣＴＢＳ（カルボキ
シル基当量２２９０、スチレン含量１０モル％）２０重
量部をトリフェニルホスフィン存在下で反応させ、ゴム
変性エポキシ樹脂（ｂｌを得た。

次に、実施例１で用いたゴム変性エポキシ樹脂ｔａ）の
代わりに上記ゴム変性エポキシ樹脂（ｂ）を用いた以外
は実施例１と同様にして本発明の半導体封止用エポキシ
樹脂組成物を得た。

比較例１実施例１で用いたゴム変性エポキシ樹脂（ａ）の代わり
にオルソクレゾールノボランク型エポキシ樹脂１００重
量部を用いた（ＣＴＢＳ配合せず）以外は実施例１と同
様にしてエポキシ樹脂組成物を得た。

比較例２実施例１で用いたＣＴＢＳＯ代わりに、両末端にカルボ
キシル基を有するブタジェン−アクリロニトリル共重合
体（ＣＴＢＮ）（カルボキシル基当量１９００、アクリ
ロニトリル含量１７．０％）を用いた以外は実施例１と
同様にしてエポキシ樹　゛脂組成物を得た。

試験例上記実施例１〜２で得られた本発明の半導体対土用エポ
キシ樹脂組成物（本発明品１．２）及び上記比較例１〜
２で得られたエポキシ樹脂組成物（比較品１．２）それ
ぞれを、１８０℃で２分間トランスファー成形し、さら
に１７５℃で６時間ポストキュアさせて測定試料を作成
した。これらの測定試料それぞれについて、各種の物性
を測定した。測定項目及びそれらの結果を下記表−１に
示した。

表−１上記表−１に示す結果から明らかな通り、本発明品１．
２　（ＣＴＢＳ添加系）は、弾性率が、比較品１に比し
て遥かに小さく、また低応力化剤として良好な評価を受
けているＣＴＢＮ添加系の比較品２と同等であり、さら
に体積抵抗率が、比較品２に比して１桁向上し、吸水率
も良好な値を示している。

〔発明の効果〕

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、硬化後の
樹脂中にゴム状粒子が均一に分散しており、低弾性率で
、熱応力が小さく、ガラス転移温度の低下の慣れがなく
、また高絶縁抵抗である等の優れた電気特性を有し、さ
らに耐湿性も優れており、半導体装置やその他の電子回
路部品の封止用樹脂として好適に使用される。

Claims

【特許請求の範囲】

エポキシ樹脂、エポキシ樹脂の硬化剤、両末端にカルボ
キシル基を有する液状であるブタジエン−スチレン共重
合体、及び無機質充填剤からなる半導体封止用エポキシ
樹脂組成物。