JPH01204953A - 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、半導体封止用樹脂組成物に関し、特に半導体
を樹脂封止する場合にチップに加わる応力を軽減し、そ
の信頼性を向上させる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〕

エポキシ樹脂硬化物は電気的性質、耐熱性、機械的性質
、耐湿性等が非常に優れているので、従来より電気部品
、電子部品の封止用として広く用いられてきた。特にト
ランジスタ、ＩＣ，ＬＳＩ等の樹脂封止材としては、従
来の金属やセラミックと比較して極めて安価であるとと
もに、性能、信頼性の面においても優れたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年、半導体の分野においては、その集積度の増加速度
が極めて速い上に、素子のサイズが大型化し、封止材に
要求される性質も厳しくなってきている。特に樹脂封止
においては、樹脂の温度変化による膨張または収縮によ
って生じる応力が半導体素子の性能を変化または低下さ
せるのみならず、パッシベーション膜の破損をも引き起
こし、耐湿性を大幅に低下させている。したがって封止
材として温度変化等による応力の発生を極力小さくする
とともに、生じた応力をできる限り吸収することができ
る樹脂組成物の開発が望まれている。

本発明の目的は、温度変化等による膨張または収縮の影
響を極めて受けにくい半導体封止用樹脂組成物を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、無機充填材を含むエポキシ樹脂を主成分とす
る半導体封止用樹脂組成物において、該無機充填材とし
て、下記の一般式（１）（式中、ｍ≧０ＳＲ１、Ｒ２、
・・・・・・Ｒ８はそのいずれかに−Ｒ９−Ｓ　ｔ　　
（ＯＲ１０）　３基および反応性の有機基をそれぞれ１
個以上有する一価の炭化水素基または水素、Ｒ９は酸素
または二価の有機基、Ｒ１０は水素または一価の炭化水
素基である）で示される化合物で表面処理したものを用
いることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物である。

〔作用〕 前記一般式（１）で表わされる化合物は、無機充填材上
に表面処理されると、該化合物中のアルコキシ基が加水
分解して該無機充填材と化学的に結合し、一方、有機残
基はエポキシ樹脂／硬化剤系と化学結合する。したがっ
てこの化合物は無機充填材とエポキシ樹脂硬化物との間
に介在し、発生する応力の吸収に寄与し、温度変化等に
よる膨張または収縮の影響を極めて受けにくい半導体封
止用樹脂組成物を与える。

本発明に用いる一般式（Ｉ）の化合物は、例えばシロキ
サンオリゴマーをヘキサメチルジシロキサンと反応させ
てＨ変性シリコーンポリマーを得、次いでこれをヒドロ
シリル化することによって合成することができる。

式（Ｉ）中のｍは好ましくは１０以上である。

またＲ１〜Ｒ日は、そのいずれかに１個以上の−Ｒ９−
３ｉ　　（ＯＲ１０）３基および反応性の有機基を有す
る炭化水素基または水素である。反応性の有機基として
は、好ましくは３−グリシドキシプロピル基、２−　（
３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基、３−アミ
ノプロピル基、ｆｌ−（２−アミノエチル）３−アミノ
プロピル基、３−メルカプトプロピル基、ビニル基、ア
リール基または／および３−メタクリロキシプロピル基
が好ましい。これらのうち、３−グリシドキシプロピル
基、２−　（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル
基が特に好ましく、また３−アミノプロピル基、ｎ−（
２−アミノエチル）３−アミノプロピル基、３−メルカ
プトプロピル基も効果的である。

Ｒ１−Ｒ８の前記特定基以外の基は炭化水素基であり、
通常、メチル基、フェニル基等が好ましい。

−Ｒ９−３ｉ　　（ＯＲ１０）　３基のＲ９は好ましく
はエチレン基、Ｒ１０は好ましくはメチル基またはエチ
ル基である。このような基の具体例としては、トリメト
キシシリル基、トリメトキシシロキシ基、トリメトキシ
シリルアルキル基、トリエトキシシロキシ基、トリエト
キシシリルアルキル基、トリス（２−メトキシエトキシ
）シロキシ基、トリス（２−メトキシエトキシ）シリル
アルキル基が好ましい。

本発明で用いる無機充填材としては、クォーツ、ジルコ
ニア、ウオラストナイト、タルク、マイカ、アルミナ、
結晶性シリカ、非結晶性シリカ等があげられるが、これ
らのうち特にシリカが好ましい。

上記一般式（１）で示される化合物は、上記無機充填材
に対し０．０１〜５重量％の割合で添加され、該無機充
填材の表面が化学的に処理される。

無機充填材の処理方法としては、−船釣に高速流動型の
攪拌混合機、例えばヘンシェルミキサー、スーパーミキ
サー等に適当量の無機充填材を投入し、（１）処理剤を
原液のまま所定量を流動化した無機充填材の粉体上に滴
下し、３〜１０分間高速攪拌する、（２）有機溶剤／水
混合液、例えばエタノール／水：　９　Ｑ／Ｉ　０重量
％で処理剤を希釈した後、所定量を前記攪拌混合機で流
動化した無機充填材の粉体上に滴下し、３〜１０分間高
速攪拌し、その後ホツパードライヤ等を用いて加熱乾燥
し、水分、溶剤等を除去する。

本発明において上記一般式（Ｉ）の化合物で表面処理さ
れた無機充填材が添加されるエポキシ樹脂としては、１
分子中に２個以上のエポキシ基を有する樹脂であればよ
く、具体的にはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビス
フェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型
エポキシ樹脂、タレゾールノボラック型エポキシ樹脂、
アリールフェノールノボラック型エポキシ樹脂、シクロ
ヘキセンオキサイド基を有するエポキシ樹脂に代表され
る脂環型エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノール型エ
ポキシ樹脂、ハロゲン化フェノールノボラック型エポキ
シ樹脂等があげられる。これらのエポキシ樹脂における
グリシジル基の結合様式はエーテル型、エステル型、ア
ミン型のいずれであってもよく、特定のものに限定され
ない。またこれらのエポキシ樹脂は２種類以上併用して
も差し支えなく、−船釣にはクレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂とブロム化フェノールノボラック型エポキシ
樹脂を併用することが好ましい。

該エポキシ樹脂の硬化剤として、ノボラック型フェノー
ル樹脂、ビスフェノールＡ１ビスフエノールＦ等を用い
る場合には、１分子中に２個以上のフェノール性ＯＨ基
を有する化合物であればよ（、従来から知られている種
々のものを使用することができる。さらにこれらの他に
硬化剤として例えば無水フクール酸、無水へキサヒドロ
フタル酸、無水トリメリット酸、無水メチルナジック酸
等を用いることができる。これらは２種類以上併用する
ことができる。

本発明の樹脂組成物中に含有させることができる添加剤
類としては、通常この種の樹脂組成物中に使用可能なも
のがあればよいが、一般には難燃助剤、着色剤、離型剤
、硬化促進剤が添加される。

まず難燃助剤としては酸化アンチモン、着色剤としては
カーボンブランク、離型剤としてはカルナウバワック、
モンクン酸エステル、ステアリン酸、ステアリン酸のＣ
ａ、、Ｚｎｓ　Ｍｇ、Ａｆ等の金属塩などが、また硬化
促進剤としてはイミダゾール系化合物、トリフェニルフ
ォスフイン、トリブチルフォスフイン等のフォスフイン
類、１．８−ジアザビシクロ（５，４，Ｏ）ウンデセン
−７等があげられる。さらにその他の添加剤としてはシ
ランカップリング剤、劣化防止剤、イオン性物質捕捉剤
等を適宜添加することができる。

上記樹脂組成物を用いて半導体用封止材を製造する一般
的な方法は、微粉末状にした前記樹脂組成物を適当な配
合割合で粉体状で充分混合した後、混練機または熱ロー
ル等で短時間内に充分混練し、直ちに急速に冷却して硬
化反応を適切な段階で中止し、粉砕、打錠し一般に５℃
以下で保管する。

このタブレットを室温に戻した後、高周波により８０〜
９０℃に予熱し、トランスファー成形機のポットに投入
し、各種の金型を用いて所定の形状に成形が行なわれる
。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

製造例１　（−最大（１）の化合物の製造）攪拌装置、
コンデンサおよび温度計を備えたガラスフラスコに、シ
リコーンオリゴマー（ＩＩ）　ヲ１．８モル（４８２ｇ
）、ヘキサメチルジシロキサン０．５モル（８１ｇ）　
、活性白土２．１ｇを仕込み、７０℃に昇温し、２４時
間加熱攪拌した。この反応液を室温まで冷却後、活性白
土を減圧濾過によって除き、炉液中の低沸分を１５０℃
／　１　龍Ｈｇの条件下で留去し、Ｈ変性シリコーンポ
リマー（■）を４８０ｇ　（収率８５．３％）得ること
ができた。

上記Ｈ変性シリコーンポリマー０．４モル（４６７ｇ）
を攪拌装置、コンデンサ、滴下濾斗および温度計を備え
たガラスフラスコに仕込み、１２０℃に昇温し、次いで
これに了り−ルグリシジルエーテル０．４モル（４５，
６ｇ）およびビニルトリメトキシシラン０．４モル（５
９，２ｇ）、１１％塩化白金酸イソプロパツール溶’１
（１２，４ｘ　１０−にモル（１１１■）を滴下濾斗に
仕込み、攪拌しながら１２０℃に保ったＨ変性シリコー
ンポリマに１時間で滴下し、さらに１２０℃で１時間熟
成させた。

その後１００℃／　ｌ　ｍｍ　Ｈｇ下で反応溶液から低
沸分を留去させ、５２３ｇ（９１，４％）の化合物Ｓ１
を得た。この化合物Ｓ１は、前記一般式のｍが平均１５
．１分子中にトリメトキシシリル基とグリシドキシプロ
ビル基をそれぞれ平均１個有する化合物であることがわ
かった。

製造例２ 製造例１においてアリールグリシジルエーテル０．４モ
ルの代わりに０．８モル（９１，２ｇ）、ビニルトリメ
トキシシラン０．４モルの代わりに０．８モル（１１８
ｇ＞用いたほかは製造例１と同様にして化合物Ｓ２を合
成した。この化合物Ｓ２は、前記一般式のｍが平均１５
であり、１分子中にトリメトキシシリル基とグリシドキ
シプロビル基をそれぞれ平均２個有する化合物であるこ
とがわかった。

製造例３ 製造例１において、ヘキサメチルジシロキサン０．５モ
ルの代わりに０．２５モル（４０，５ｇ）用いた以外は
製造例１と同様にして化合物Ｓ３を合成した。この化合
物Ｓ３は、前記一般式のｍが平均３０であった。このポ
リマーを用い、アリールグリシジルエーテル０．４モル
の代わりに２−　（３゜４−エポキシシクロヘキシル）
エチレンヲ０．４モル用いた以外は製造例１と同様にし
て化合物Ｓ３を得た。この化合物Ｓ３は、前記一般式の
ｍが平均３０であり、１分子中にトリメトキシシリル基
と２−　（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基
がそれぞれ平均１個有する化合物であることがわかった
。

製造例４ 製造例１において、アリールグリシジルエーテル０．４
モルの代わりにモノアリールアミンを０．４モル（２２
，８ｇ）用いた以外は同様にして化合物Ｓ４を得た。こ
の化合物Ｓ４は、前記一般式のｍが平均１５であり、１
分子中にトリメトキシシリル基と３−アミノプロピル基
をそれぞれ平均１個有する化合物であることがわかった
。

上記３１〜Ｓ４の化合物は、次のようなセグメント（１
）〜（６）で形成されており、／ セグメント（１）　　　セグメント（２１Ｈ２Ｇ＼ ＣＨ３セグメント（３） ５ｉ−０− ／ セグメント（４）　　　　　セグメント（５）ＣＨ３ ／ ２Ｇ ＼ Ｈ２ セグメント（６） その末端は している。

８１〜Ｓ４の１分子中、中間部のセグメントの平均の数
は第１表のとおりである。

以下余白 第　　１　　表 セグメントの配列順序は一般にランダムであり、例えば
セグメント　（１）−（２）−（３）−（４）（または
（５）もしくは（６））と配列した場合の化合物８１〜
Ｓ４を例示すれば下式のようになる。

以下余白 Ｓ　１　： Ｓ２　： ゝＣＨ２ ／ Ｈ２ ＼ ／ Ｈ２ ＼ ｔ’ｔ２Ｕ−（Ｊ Ｓ３　： Ｓ　４　： ＣＨ３ ＼ ＣＨ２ ／ ２　Ｃ ＼ ＣＨ２ 実施例１〜５ 前記製造例１〜４で合成した化合物８１〜Ｓ４をヘンシ
ェルミキサーに投入されたシリカに所定量流動化した粉
体上に滴下し、約８分間高速攪拌を行ない、前記化合物
でシリカを表面処理した。

この表面処理シリカを第２表に示すエポキシ樹脂組成物
の各成分と第２表に示す配合割合で混合し、混練機を用
いて溶融混練し、次いで冷却、粉砕、打錠を行なった。

このようにして得られたタブレットを用いてトランスフ
ァ成形機によりテストピースを作成し、硬化物の評価を
行なった。圧絞として、一般に用いられているエポキシ
系シランカップリング剤、およびアミノ系シランカップ
リング剤を用いてシリカを表面処理した場合を比較例１
　（３−グリシドキシプロビルトリメトキシシラン）、
比較例２　（２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）
エチルトリメトキシシランを用いたもの）、および比較
例３　（３−アミノプロピルトリエトキシシランを用い
たもの）として示した。これらの配合組成および評価結
果を第２表および第３表に示す。

＊１　曲げ弾性率Ｅは、下式 △Ｌは、 △Ｌ＝λＸ　（Ｔｇ−ＴＲＴ）　＝λ・Ｔｇと近似でき
る。したがって１ 、°、σ＃Ｅ・λ・Ｔｇとなる。

但し、λ　：熱膨張率　　（１／”Ｃ）Ｔｇニガラス転
移点（”Ｃ） ＴＲＴ：室温　　　　（’Ｃ） このＥ１λ、Ｔｇの三者ともに数値が小さいほど、内部
に発生する応力σは小さくできるが、耐熱性を維持する
ためには、−船釣にはＴｇ１５０℃以上が必要とされる
。第３表に示すようにＴｇを１６０℃前後にすれば、残
りはＥとλを小さくすれば内部に発生する応力σを充分
に低下させることができる。

上記実施例から明らかなように、−最大（Ｉ）の化合物
でその表面を処理したシリカを用いると、従来一般に用
いられるシラン力・ノブリング剤を用いてシリカの表面
処理した場合と比較して、得られた樹脂組成物（硬化物
）の曲げ弾性率の低下が認められ、内部に発生する応力
を著しく低下させることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、温度変化等による応力の発生を極力小
さくするとともに、生じた応力をできる限り吸収するこ
とができる半導体封止用樹脂組成物を得ることができる
。

代理人　弁理士　川　北　武　長

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機充填材を含むエポキシ樹脂およびその硬化剤
   を主成分とする半導体封止用樹脂組成物において、該無
   機充填材として、下記の一般式（Ｉ）▲数式、化学式、
   表等があります▼（Ｉ） （式中、ｍ≧０、Ｒ＾１、Ｒ＾２、……Ｒ＾８はそのい
   ずれかに−Ｒ＾９−Ｓｉ（ＯＲ＾１＾０）＿３基および
   反応性の有機基をそれぞれ１個以上有する一価の炭化水
   素基または水素、Ｒ＾９は酸素または二価の有機基、Ｒ
   ＾１＾０は水素または一価の炭化水素基である）で示さ
   れる化合物で表面処理したものを用いることを特徴とす
   る半導体封止用樹脂組成物。