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JP2002249584A - シリコーン変性エポキシ樹脂又はシリコーン変性フェノール樹脂を含有する樹脂組成物、並びにこれを用いた半導体装置 - Google Patents

シリコーン変性エポキシ樹脂又はシリコーン変性フェノール樹脂を含有する樹脂組成物、並びにこれを用いた半導体装置

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JP2002249584A
JP2002249584A JP2001048285A JP2001048285A JP2002249584A JP 2002249584 A JP2002249584 A JP 2002249584A JP 2001048285 A JP2001048285 A JP 2001048285A JP 2001048285 A JP2001048285 A JP 2001048285A JP 2002249584 A JP2002249584 A JP 2002249584A
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epoxy resin
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剛 本田
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利夫 塩原
Tatsuya Kanamaru
達也 金丸
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 式(1)の構造単位を2個以上有するエ
ポキシ樹脂又はフェノール樹脂と、式(2)のオルガノ
ポリシロキサンとを反応させて得られるシリコーン変性
エポキシ樹脂又はシリコーン変性フェノール樹脂であっ
て、これを単独で硬化させた場合、及びこれをエポキシ
樹脂及び/又はフェノール樹脂に添加して硬化させた場
合、硬化物中でオルガノポリシロキサン成分が相分離構
造を形成しないシリコーン変性エポキシ樹脂又はシリコ
ーン変性フェノール樹脂を含有することを特徴とする樹
脂組成物。 【化1】 (R1a(R2bSiO(4-a-b)/2 (2) (R1はアミノ基、エポキシ基、ヒドロキシ基若しくは
カルボキシル基を含有する1価の有機基、水素原子、ヒ
ドロキシ基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基を示
し、R2は一価炭化水素基を示す。) 【効果】 本発明の樹脂組成物は、エポキシ樹脂又はフ
ェノール樹脂の接着性・耐熱性・耐湿性と、シリコーン
樹脂の柔軟性・耐衝撃性とを兼ね備えた硬化物を与え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、柔軟性・耐衝撃性
に優れるシリコーン樹脂の特性と、接着性・耐熱性・耐
湿性に優れるエポキシ樹脂又はフェノール樹脂の特性と
を兼ね備えた硬化物を与える硬化性樹脂組成物及びこの
組成物の硬化物で被覆又は封止された半導体装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】エポキ
シ樹脂及びフェノール樹脂は、接着性・耐熱性・耐湿性
に優れており、その応用分野は接着剤や塗料はもとよ
り、近年では半導体装置の封止材というハイテク分野に
も拡大されている。しかし、剛直・脆いといった欠点を
有し、特に自動車や航空機等の過酷な環境下では使用に
耐えない場合がある。
【0003】これまでにも、様々な手法でエポキシ樹脂
及びフェノール樹脂の硬化物の柔軟化が検討されてい
る。その一つとして、本発明者らは、予めシリコーンと
反応させた変性樹脂を用いる方法を提案している(特公
昭61−48544号公報、特公昭62−36050号
公報、特公昭63−63807号公報等)。これは、主
成分であるエポキシ樹脂及びフェノール樹脂と変性成分
であるシリコーンの相溶性を制御して相分離構造を形成
し、この相分離が適度に微細である場合はこれが衝撃を
吸収し、樹脂硬化物の柔軟化・強度向上に貢献するもの
である。しかし、この方法は低応力化の範疇にとどまる
ものであり、例えばシリコーン樹脂の柔軟性には及ばな
い。
【0004】一方、シリコーン樹脂では、エポキシ樹脂
及びフェノール樹脂の接着性・耐熱性・耐湿性には遠く
及ばない。
【0005】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたものであり、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂の
接着性・耐熱性・耐湿性と、シリコーン樹脂の柔軟性・
耐衝撃性とを兼ね備えた硬化物を与えるシリコーン変性
エポキシ樹脂又はシリコーン変性フェノール樹脂を含有
する樹脂組成物、並びにこの組成物の硬化物で被覆又は
封止された半導体装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた
結果、1分子中に下記式(1)の構造単位を2個以上有
するエポキシ樹脂又はフェノール樹脂と、下記平均組成
式(2)で表されるオルガノポリシロキサンとを反応さ
せて得られるシリコーン変性エポキシ樹脂又はシリコー
ン変性フェノール樹脂であって、これを単独で硬化させ
た場合、及びこれを他のエポキシ樹脂及び/又はフェノ
ール樹脂に添加して硬化させた場合、硬化物中でオルガ
ノポリシロキサン成分が相分離構造を形成しないシリコ
ーン変性エポキシ樹脂又はシリコーン変性フェノール樹
脂を用いることにより、エポキシ樹脂又はフェノール樹
脂の接着性・耐熱性・耐湿性と、シリコーン樹脂の柔軟
性・耐衝撃性とを兼ね備えた硬化物が得られることを見
出し、本発明をなすに至ったものである。
【0007】従って、本発明は、1分子中に下記式
(1)の構造単位を2個以上有するエポキシ樹脂又はフ
ェノール樹脂と、下記平均組成式(2)で表されるオル
ガノポリシロキサンとを反応させて得られるシリコーン
変性エポキシ樹脂又はシリコーン変性フェノール樹脂で
あって、これを単独で硬化させた場合、及びこれをエポ
キシ樹脂及び/又はフェノール樹脂に添加して硬化させ
た場合、硬化物中でオルガノポリシロキサン成分が相分
離構造を形成しないシリコーン変性エポキシ樹脂又はシ
リコーン変性フェノール樹脂を含有することを特徴とす
る樹脂組成物、
【0008】
【化3】
【0009】 (R1a(R2bSiO(4-a-b)/2 (2) (但し、式中R1はアミノ基、エポキシ基、ヒドロキシ
基若しくはカルボキシル基を含有する1価の有機基、水
素原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基又はアルケニルオ
キシ基を示し、R2は非置換又は置換の一価炭化水素基
を示し、a,bは0.001≦a≦1、1≦b≦2.
5、1≦a+b≦3を満足する正数である。また、1分
子中のケイ素原子の数は2〜1000の整数であり、1
分子中のケイ素原子に直結した官能基R1の数は1以上
の整数である。)及びこの組成物の硬化物で半導体素子
の表面が被覆又は封止された半導体装置を提供する。
【0010】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明に用いられるシリコーン変性エポキシ樹脂又はシ
リコーン変性フェノール樹脂は、1分子中に上記式
(1)の構造単位を2個以上、好ましくは2〜10個、
より好ましくは2〜5個有するエポキシ樹脂又はフェノ
ール樹脂と、上記平均組成式(2)で表されるオルガノ
ポリシロキサンとを反応させて得られるものである。
【0011】本発明に用いられるシリコーン変性樹脂の
原料となるエポキシ樹脂又はフェノール樹脂は、1分子
中に下記式(1)の構造単位を2個以上有するものであ
る。
【0012】
【化4】
【0013】ここで、R4の一価炭化水素基としては、
炭素数1〜6、特に1〜3のものが好ましく、例えばメ
チル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、
n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペ
ンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシ
ル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル
基、ブテニル基等のアルケニル基、フェニル基等のアリ
ール基などや、これらの炭化水素基の水素原子の一部又
は全部をハロゲン原子などで置換したハロゲン置換一価
炭化水素基を挙げることができる。
【0014】上記式(1)の構造単位を2個以上有する
ことの理由は、以下の通りである。上記のエポキシ樹脂
又はフェノール樹脂をオルガノポリシロキサンと反応さ
せる場合、式(1)中のR3又はR4のいずれか一方が後
述する式(2)中の官能基であるR1と反応する。ここ
で式(1)の構造単位が1個であり、かつR3と官能基
1が反応する場合、式(1)の部位からエポキシ基或
いはフェノール性水酸基が失われ、エポキシ樹脂或いは
フェノール樹脂としての機能を失う。また、式(1)の
構造単位が1個であり、かつR4と官能基R1が反応する
場合、同一のベンゼン環上にエポキシ基又はフェノール
性水酸基とオルガノポリシロキサンとの両方が存在する
ことになり、立体因子により反応性が低下する。一方、
式(1)の構造単位が2個以上である場合、エポキシ樹
脂又はフェノール樹脂とオルガノポリシロキサンとの配
合比を制御すれば、一部のベンゼン環上ではエポキシ基
又はフェノール性水酸基とオルガノポリシロキサンの一
方のみが存在することが可能になり、反応性を維持する
ことが可能となる。また、式(1)の構造単位が1個で
ある場合よりも2個以上である場合の方が、シリコーン
変性樹脂の官能基数が増大して硬化物の架橋密度が向上
し、その結果、機械的強度・耐熱性・耐湿性が向上す
る。
【0015】上記のエポキシ樹脂及びフェノール樹脂の
中でも、特に下記一般式(3),(4)又は(5)で示
されるものが望ましい。
【0016】
【化5】
【0017】上記式(3),(4)又は(5)で示され
るエポキシ樹脂及びフェノール樹脂として、より具体的
には、以下の構造の化合物が挙げられる。
【0018】
【化6】
【0019】
【化7】
【0020】
【化8】
【0021】
【化9】
【0022】これらのエポキシ樹脂及びフェノール樹脂
の分子量は、特に限定されるものではないが、シリコー
ン変性樹脂の粘度を低くし、樹脂組成物の作業性を向上
させるためには、なるべく低分子量であることが望まし
い。具体的には、nは0〜10、mは0〜5、特にnは
0〜5(R5:−CH2−の場合)、或いは
【0023】
【化10】
【0024】本発明に用いられるシリコーン変性樹脂の
原料となるオルガノポリシロキサンは、下記平均組成式
(2)で示される構造を有するものである。
【0025】 (R1a(R2bSiO(4-a-b)/2 (2) (但し、式中R1はアミノ基、エポキシ基、ヒドロキシ
基若しくはカルボキシル基を含有する1価の有機基、水
素原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基又はアルケニルオ
キシ基を示し、R2は非置換又は置換の一価炭化水素基
を示し、a,bは0.001≦a≦1、1≦b≦2.
5、1≦a+b≦3を満足する正数である。また、1分
子中のケイ素原子の数は2〜1000の整数であり、1
分子中のケイ素原子に直結した官能基R1の数は1以上
の整数である。)
【0026】上記式中、R1のアミノ基含有1価有機基
としては、下記のもので例示される、アミノ基又はN−
置換アミノ基で置換されたアルキル基などが挙げられ
る。
【0027】
【化11】 (但し、k=1,2又は3である。)
【0028】エポキシ基含有1価有機基としては、下記
のもので例示される、グリシジルオキシ基又は3,4−
エポキシシクロヘキシル基で置換されたアルキル基など
が挙げられる。
【0029】
【化12】 (但し、k=1,2又は3である。)
【0030】ヒドロキシ基含有1価有機基としては、下
記のもので例示されるヒドロキシ基又はヒドロキシフェ
ニル基で置換されたアルキル基などが挙げられる。
【0031】
【化13】 (但し、k=1,2又は3、r=0,1,2又は3であ
る。)
【0032】カルボキシル基含有1価有機基としては、
下記のもので例示される末端カルボキシル基置換アルキ
ル基などが挙げられる。
【0033】
【化14】 (但し、xは0〜10の整数である。)
【0034】官能基R1としては、上記の他に水素原
子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基
であり、水素原子、ヒドロキシ基はそれぞれケイ素原子
に結合してヒドロシリル基(SiH基)、シラノール基
(SiOH基)を形成するものである。
【0035】また、アルコキシ基としては、炭素数1〜
8、特に1〜4のものが好ましく、例えば、メトキシ
基、エトキシ基、iso−プロポキシ基、n−プロポキ
シ基、sec−プロポキシ基,n−ブトキシ基、sec
−ブトキシ基、iso−ブトキシ基、tert−ブトキ
シ基、n−ペンチルオキシ基、sec−ペンチルオキシ
基、シクロペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、
シクロヘキシルオキシ基等の直鎖状、分岐状もしくは環
状のものが挙げられる。好ましくは、下記のものが挙げ
られる。
【0036】
【化15】 (但し、k=1,2又は3である。)
【0037】アルケニルオキシ基としては、炭素数2〜
6、特に2〜4のものが好ましく、例えば、アルケニル
オキシ基の例としては、ビニルオキシ基、プロペニルオ
キシ基、イソプロペニルオキシ基、イソブテニルオキシ
基等が挙げられる。
【0038】また、R2の置換又は非置換の一価炭化水
素基としては、炭素数1〜10、特に1〜6のものが好
ましく、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、
イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ter
t−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル
基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアル
キル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル
基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリー
ル基、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基
等や、これらの炭化水素基の水素原子の一部又は全部を
ハロゲン原子などで置換したハロゲン置換一価炭化水素
基を挙げることができる。
【0039】更に、a,bは0.001≦a≦1、1≦
b≦2.5、1≦a+b≦3を満足する正数であるが、
特に0.01≦a≦0.1、1.8≦b≦2、1.85
≦a+b≦2.1の正数であることが好ましい。また、
1分子中のケイ素原子数は2〜1000であり、好まし
くは2〜100、より好ましくは5〜60の整数である
ことが望ましく、1分子中のケイ素原子に直結した官能
基R1の数は1以上、好ましくは2〜5の整数、更に好
ましくは2である。
【0040】このようなオルガノポリシロキサンとして
は、例えば下記式(6)で示されるオルガノハイドロジ
ェンポリシロキサンや下記式(7)で示されるアミノ
基、エポキシ基、ヒドロキシ基又はカルボキシル基含有
オルガノポリシロキサンなどが挙げられる。
【0041】
【化16】
【0042】上記式(6),(7)において、R2は式
(3)のR2と同じ非置換又は置換の一価炭化水素基、
好ましくはメチル基又はフェニル基を示し、Xはアミノ
基、エポキシ基、ヒドロキシ基又はカルボキシル基含有
一価炭化水素基などを示し、式(2)のR1に示される
ものと同様のものを挙げることができる。pは0〜9
8、特に3〜58の整数であることが望ましく、qは0
〜20、特に0〜5の整数であることが望ましい。
【0043】上記式(6),(7)で示される化合物と
して、具体的には下記のオルガノポリシロキサンを挙げ
ることができる。なお、各式におけるシロキサン単位の
繰り返し数は一例として示したものであり、それぞれ上
記p,qに相当する範囲で任意の整数であってもよい。
【0044】
【化17】
【0045】これらのオルガノポリシロキサンの分子量
は、特に限定されるものではないが、100〜1000
0、特に500〜5000が望ましい。オルガノポリシ
ロキサンの分子量が上記範囲にある場合、シリコーン変
性樹脂の硬化物は相分離を起こさず均一であり、柔軟性
・耐衝撃性に優れるシリコーン樹脂の特性と、接着性・
耐熱性・耐湿性に優れるエポキシ樹脂又はフェノール樹
脂の特性を兼ね備えることが可能となる。ここで、分子
量が100未満であると得られる硬化物が剛直で脆くな
るおそれがあり、分子量が10000より大きければ、
相分離が起こる場合がある。
【0046】上記オルガノポリシロキサンの配合量は、
特に制限されるものではなく、後述するシリコーン変性
樹脂中のオルガノポリシロキサン成分の含有量が80重
量%以下を満足する量であることが望ましい。
【0047】本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂及び
シリコーン変性フェノール樹脂を得る方法としては、特
に制限されるものではなく、公知の方法が採用される
が、特に、アルケニル基含有エポキシ樹脂或いはアルケ
ニル基含有フェノール樹脂中のアルケニル基と、ケイ素
原子に結合した水素原子(SiH基)を少なくとも1個
含有するオルガノポリシロキサン(即ち、オルガノハイ
ドロジェンポリシロキサン)中のSiH基とのヒドロシ
リル化付加反応により得られたものであることが好まし
い。
【0048】本発明の樹脂組成物においては、その硬化
物中のオルガノポリシロキサン成分が相分離構造を形成
せず、均一であることが必須である。この相分離を支配
する要因としては、シリコーン変性樹脂(シリコーン変
性エポキシ樹脂又はシリコーン変性フェノール樹脂)中
のオルガノポリシロキサン成分の含有量と、樹脂組成物
中に含有する有機樹脂成分全体(即ち、シリコーン変性
エポキシ樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂と、後述
する任意成分としてのエポキシ樹脂及び/又はフェノー
ル樹脂との合計)におけるオルガノポリシロキサン成分
の含有量の2つが挙げられる。
【0049】ここで、上記で得られたシリコーン変性エ
ポキシ樹脂及びシリコーン変性フェノール樹脂中のオル
ガノポリシロキサン成分の含有量は、80重量%以下、
特に70重量%以下であることが望ましい。含有量が8
0重量%よりも多い場合、シリコーン変性樹脂中でオル
ガノポリシロキサン成分が相分離構造を形成して不均一
になるおそれがあり、これを樹脂組成物中に添加する
と、やはりオルガノポリシロキサン成分が相分離構造を
形成して不均一になる。その結果、オルガノポリシロキ
サン成分の含有量が多いために柔軟性・耐衝撃性に優れ
るシリコーン樹脂の特性は維持されるものの、接着性・
耐熱性・耐湿性に優れるエポキシ樹脂又はフェノール樹
脂の特性が失われる。なお、この下限は特に限定されな
いが、10重量%以上、好ましくは20重量%以上、よ
り好ましくは30重量%以上であることが望ましい。こ
のオルガノポリシロキサン成分の含有量が少なすぎる
と、後述する有機樹脂成分全体におけるオルガノポリシ
ロキサン成分の含有量を好適な範囲に制御することが困
難になる場合がある。
【0050】また、樹脂組成物中の有機樹脂成分全体
(シリコーン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性フェノ
ール樹脂と、後述する任意成分としてのエポキシ樹脂及
び/又はフェノール樹脂との合計)におけるオルガノポ
リシロキサン成分の含有量は、10重量%以上、好まし
くは20重量%以上、より好ましくは30重量%以上で
あることが望ましい。含有量が10重量%よりも少ない
場合、オルガノポリシロキサン成分が相分離構造を形成
して不均一になるおそれがある。その結果、オルガノポ
リシロキサン成分の含有量が少ないために、接着性・耐
熱性・耐湿性に優れるエポキシ樹脂又はフェノール樹脂
の特性は維持されるものの、剛直で脆くなり、柔軟性・
耐衝撃性に優れるシリコーン樹脂の特性が失われる。な
お、この上限は特に制限されないが、前述したシリコー
ン変性樹脂中でのオルガノポリシロキサン成分の含有量
と同様の理由で、80重量%以下であることが好まし
い。
【0051】上記で得られたシリコーン変性エポキシ樹
脂の粘度及びエポキシ当量或いはシリコーン変性フェノ
ール樹脂の粘度及びフェノール性水酸基当量は、特に限
定されるものではなく、室温で液状のものから固体状の
ものまで用途に応じて任意に設定し得るものである。特
に室温で液状の樹脂組成物に関しては、シリコーン変性
エポキシ樹脂の粘度は、25℃において0.01〜10
0Pa・s(パスカル・秒)、特に0.1〜20Pa・
sであることが好ましく、また、シリコーン変性エポキ
シ樹脂のエポキシ当量は、100〜2,000、特に2
00〜1,000であることが好ましい。
【0052】シリコーン変性フェノール樹脂の粘度は、
25℃において0.01〜200Pa・s、特に0.1
〜100Pa・sであることが好ましく、また、シリコ
ーン変性フェノール樹脂のフェノール性水酸基当量は、
100〜2,000、特に200〜1,000であるこ
とが好ましい。
【0053】本発明の樹脂組成物において、シリコーン
変性エポキシ樹脂とシリコーン変性フェノール樹脂とは
併用することが好ましい。
【0054】本発明の樹脂組成物における上記シリコー
ン変性エポキシ樹脂及びシリコーン変性フェノール樹脂
の配合量は、特に限定されるものではないが、上述した
樹脂組成物中の有機樹脂成分全体(シリコーン変性エポ
キシ樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂と、後述する
任意成分としてのエポキシ樹脂及び/又はフェノール樹
脂との合計)におけるオルガノポリシロキサン成分の含
有量が、10重量%以上となる量であることが望まし
い。含有量が10重量%未満であると得られる硬化物が
剛直で脆くなるおそれがある。
【0055】本発明の樹脂組成物には、上記のシリコー
ン変性樹脂に加えて、公知のエポキシ樹脂やフェノール
樹脂を用いることができる。
【0056】エポキシ樹脂としては、1分子中に少なく
とも2個のエポキシ基を有するものであれば、分子構
造、分子量等に制限はなく、従来から知られている種々
のエポキシ樹脂の中から適宜選択して使用することがで
きる。使用するエポキシ樹脂としては、ビスフェノール
A型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等
のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラッ
ク型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂等のノボラック型エポキシ樹脂、トリフェノールメタ
ン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ
樹脂等のトリフェノールアルカン型エポキシ樹脂及びそ
の重合物、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、ナフ
タレン骨格を有するエポキシ樹脂、ジシクロペンタジエ
ン−フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル
型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、
脂環式エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂、ハロゲン
化エポキシ樹脂等が挙げられ、これらのエポキシ樹脂は
単独又は2種以上混合して用いることができる。
【0057】また、フェノール樹脂としては、1分子中
にフェノール性水酸基を2個以上有するフェノール樹脂
を好適に使用することができ、具体的には、ビスフェノ
ールA型樹脂、ビスフェノールF型樹脂等のビスフェノ
ール型樹脂、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樹脂、トリフェノールメタ
ン型樹脂、トリフェノールプロパン型樹脂等のトリフェ
ノールアルカン型樹脂、レゾール型フェノール樹脂、フ
ェノールアラルキル樹脂、ビフェニル型フェノール樹
脂、ナフタレン型フェノール樹脂、シクロペンタジエン
型フェノール樹脂などが挙げられる。これらの硬化剤は
単独又は2種以上混合して用いることができる。
【0058】これらエポキシ樹脂及びフェノール樹脂の
配合量は、上記シリコーン変性樹脂を考慮して決定さ
れ、シリコーン変性エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂中の
エポキシ基とシリコーン変性フェノール樹脂及びフェノ
ール樹脂中のフェノール性水酸基のモル比が、0.8≦
(エポキシ基)/(フェノール性水酸基)≦1.25で
あることが望ましく、特に0.9≦(エポキシ基)/
(フェノール性水酸基)≦1.1であることが望まし
い。上記モル比がこの範囲にない場合は一部未反応にな
り、硬化物の特性、更にはこれを用いる半導体装置の性
能に支障をきたすおそれがある。
【0059】本発明の樹脂組成物には、更に硬化促進剤
を用いることが好ましい。硬化促進剤としては、シリコ
ーン変性エポキシ樹脂、エポキシ樹脂と、シリコーン変
性フェノール樹脂、フェノール樹脂との硬化反応を促進
させるものならば特に限定されず、具体的にはイミダゾ
ール化合物、3級アミン化合物、有機リン系化合物から
選ばれる1種又は2種以上が挙げられるが、特に耐湿信
頼性を考慮すると有機リン系化合物が望ましい。
【0060】ここで、イミダゾール化合物としては、2
−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、4−
メチルイミダゾール、4−エチルイミダゾール、2−フ
ェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダ
ゾール、2−フェニル−4−ヒドロキシメチルイミダゾ
ール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シア
ノエチル−2−メチルイミダゾール、2−フェニル−4
−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2−フ
ェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール等が
挙げられる。
【0061】また、3級アミン化合物としては、トリエ
チルアミン、ベンジルジメチルアミン、ベンジルトリメ
チルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン等の窒
素原子に結合する置換基としてアルキル基やアラルキル
基を有するアミン化合物、1,8−ジアザビシクロ
[5.4.0]ウンデセン−7及びそのフェノール塩、
オクチル酸塩、オレイン酸塩などのシクロアミジン化合
物やその有機酸との塩、或いは下記式の化合物などのシ
クロアミジン化合物と4級ホウ素化合物との塩又は錯塩
などが挙げられる。
【0062】
【化18】
【0063】また、有機リン系化合物としては、トリフ
ェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p−
メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニル)
ホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボ
ラン等のトリオルガノホスフィン化合物やテトラフェニ
ルホスホニウム・テトラフェニルボレート等の4級ホス
ホニウム塩などが挙げられる。
【0064】これらの硬化促進剤の添加量は、上記有機
樹脂成分全体(シリコーン変性エポキシ樹脂、シリコー
ン変性フェノール樹脂と、任意成分としてのエポキシ樹
脂及び/又はフェノール樹脂との合計)100重量部に
対して、通常10重量部以下(0〜10重量部)、望ま
しくは0.1〜10重量部、より望ましくは0.5〜5
重量部が好ましい。硬化促進剤が0.1重量部未満であ
る場合は樹脂組成物が硬化不十分になるおそれがあり、
また10重量部より多い場合は樹脂組成物の保存性に支
障をきたすおそれがある。
【0065】本発明の樹脂組成物には、用途に応じてシ
リカ、アルミナ、タルク、マイカ、窒化ケイ素、窒化ホ
ウ素、銀等の無機質充填剤、その他に難燃剤、イオント
ラップ剤、ワックス、着色剤、接着助剤等を本発明の目
的を損なわない範囲で添加することができる。
【0066】本発明の樹脂組成物の各成分は、公知の方
法により混合することができ、例えば、シリコーン変性
エポキシ樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂及び必要
に応じてエポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促進剤、
無機質充填剤などを同時に又は別々に必要により加熱処
理を加えながら撹拌、溶解、混合、分散させることによ
り製造することができる。上記成分を混合する混合機と
しては、樹脂組成物がペースト状である場合はミキサー
等を用いることができ、固形である場合はロール、ルー
ダー等を用いることができる。必要に応じて混合順序、
時間、温度、気圧等の条件を選定することにより、目的
とする樹脂組成物を得ることができる。
【0067】なお、本発明の樹脂組成物の粘度は、特に
限定されるものではなく、室温で固体状のものから液状
のものまで用途に応じて任意に設定されるものである
が、特に液状の樹脂組成物の場合には25℃において1
0〜1,000Pa・sであることが好ましい。
【0068】本発明の樹脂組成物は、半導体素子の表面
を被覆・封止するのに好適に用いられる。半導体装置の
種類としては、特に限定されるものではないが、COF
やCOB等のように柔軟な基材と硬いチップを接着させ
る用途に好適に用いることができる。
【0069】本発明の樹脂組成物を用いて半導体を被覆
又は封止する場合の方法、条件は、常法とすることがで
きるが、この加熱硬化条件としては、80〜200℃
で、30〜300分とすることが好ましい。
【0070】ここで、本発明の樹脂組成物においては、
その硬化物中のオルガノポリシロキサン成分が相分離構
造を形成せず、均一であることが必須であり、硬化物中
のオルガノポリシロキサン成分が均一であることは、そ
の外観によって判断され、透明である場合は均一、不透
明である場合は不均一である。
【0071】本発明の樹脂組成物は、従来公知の半導体
封止用樹脂組成物の接着性・耐熱性・耐湿性を損なうこ
となく、かつ極めて柔軟性・耐衝撃性に優れる硬化物と
なるため、機械的・熱的挙動の大きく異なる部品の接着
界面において、両者間に生じるストレスを十分に吸収・
緩和し得る。
【0072】
【実施例】以下、合成例及び実施例と比較例を示し、本
発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制
限されるものではない。
【0073】シリコーン変性樹脂の合成 以下の合成例1〜12で得られたシリコーン変性エポキ
シ樹脂(化合物A〜F)及びシリコーン変性フェノール
樹脂(化合物G〜L)は、いずれも原料のオルガノハイ
ドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子結合水素原子
(SiH基)と、エポキシ樹脂或いはフェノール樹脂中
の芳香族環に結合したアルケニル基(アリル基)とがヒ
ドロシリル化付加反応により生成した付加反応物である
(−SiH+CH2=CHCH2− → −SiCH2
2CH2−)。
【0074】[合成例1]撹拌羽根、滴下漏斗、温度
計、エステルアダプターと環流管を取り付けたフラスコ
に、下記式(8)のエポキシ樹脂42.0g(0.10
mol)とトルエン168.0gを入れ、130℃/2
時間で共沸脱水を行った。これを100℃に冷却し、触
媒(信越化学工業(株)製CAT−PL−50T)0.
5gを滴下し、直ちに下記式(14)のオルガノポリシ
ロキサン36.3g(0.05mol)とトルエン14
5.2gの混合物を30分程度で滴下し、更に100℃
/6時間で熟成した。これからトルエンを除去し、黄色
透明液体(η=5Pa・s/25℃,エポキシ当量40
0,オルガノポリシロキサン含有量46.4重量%)を
得た。これを化合物Aとする。
【0075】
【化19】
【0076】[合成例2]撹拌羽根、滴下漏斗、温度
計、エステルアダプターと環流管を取り付けたフラスコ
に、前記式(8)のエポキシ樹脂42.0g(0.10
mol)とトルエン168.0gを入れ、130℃/2
時間で共沸脱水を行った。これを100℃に冷却し、触
媒(信越化学工業(株)製CAT−PL−50T)0.
5gを滴下し、直ちに下記式(15)のオルガノポリシ
ロキサン110.3g(0.05mol)とトルエン4
41.2gの混合物を30分程度で滴下し、更に100
℃/6時間で熟成した。これからトルエンを除去し、黄
色透明液体(η=2Pa・s/25℃,エポキシ当量7
70,オルガノポリシロキサン含有量72.4重量%)
を得た。これを化合物Bとする。
【0077】
【化20】
【0078】[合成例3]撹拌羽根、滴下漏斗、温度
計、エステルアダプターと環流管を取り付けたフラスコ
に、前記式(8)のエポキシ樹脂42.0g(0.10
mol)とトルエン168.0gを入れ、130℃/2
時間で共沸脱水を行った。これを、100℃に冷却し、
触媒(信越化学工業(株)製CAT−PL−50T)
0.5gを滴下し、直ちに下記式(16)のオルガノポ
リシロキサン221.3g(0.05mol)とトルエ
ン885.2gの混合物を30分程度で滴下し、更に1
00℃/6時間で熟成した。これからトルエンを除去
し、黄色不透明液体(η=1Pa・s/25℃,エポキ
シ当量770,オルガノポリシロキサン含有量84.0
重量%)を得た。これを化合物Cとする。
【0079】
【化21】
【0080】[合成例4]撹拌羽根、滴下漏斗、温度
計、エステルアダプターと環流管を取り付けたフラスコ
に、前記式(8)のエポキシ樹脂42.0g(0.10
mol)とトルエン168.0gを入れ、130℃/2
時間で共沸脱水を行った。これを100℃に冷却し、触
媒(信越化学工業(株)製CAT−PL−50T)0.
5gを滴下し、直ちに下記式(17)のオルガノポリシ
ロキサン122.9g(0.05mol)とトルエン4
91.6gの混合物を30分程度で滴下し、更に100
℃/6時間で熟成した。これからトルエンを除去し、黄
色透明液体(η=4Pa・s/25℃,エポキシ当量8
30,オルガノポリシロキサン含有量74.5重量%)
を得た。これを化合物Dとする。
【0081】
【化22】
【0082】[合成例5]撹拌羽根、滴下漏斗、温度
計、エステルアダプターと環流管を取り付けたフラスコ
に、下記式(9)のエポキシ樹脂37.8g(0.10
mol)とトルエン151.2gを入れ、130℃/2
時間で共沸脱水を行った。これを100℃に冷却し、触
媒(信越化学工業(株)製CAT−PL−50T)0.
5gを滴下し、直ちに前記式(14)のオルガノポリシ
ロキサン36.3g(0.05mol)とトルエン14
5.2gの混合物を30分程度で滴下し、更に100℃
/6時間で熟成した。これからトルエンを除去し、黄色
透明液体(η=3Pa・s/25℃,エポキシ当量37
0,オルガノポリシロキサン含有量49.0重量%)を
得た。これを化合物Eとする。
【0083】
【化23】
【0084】[合成例6]撹拌羽根、滴下漏斗、温度
計、エステルアダプターと環流管を取り付けたフラスコ
に、下記式(10)のエポキシ樹脂58.0g(0.1
0mol)とトルエン232.0gを入れ、130℃/
2時間で共沸脱水を行った。これを100℃に冷却し、
触媒(信越化学工業(株)製CAT−PL−50T)
0.5gを滴下し、直ちに前記式(15)のオルガノポ
リシロキサン110.3g(0.05mol)とトルエ
ン441.2gの混合物を30分程度で滴下し、更に1
00℃/6時間で熟成した。これからトルエンを除去
し、黄色透明液体(η=5Pa・s/25℃,エポキシ
当量850,オルガノポリシロキサン含有量65.5重
量%)を得た。これを化合物Fとする。
【0085】
【化24】
【0086】[合成例7]撹拌羽根、滴下漏斗、温度
計、エステルアダプターと環流管を取り付けたフラスコ
に、下記式(11)のフェノール樹脂30.8g(0.
10mol)とトルエン123.2gを入れ、130℃
/2時間で共沸脱水を行った。これを100℃に冷却
し、触媒(信越化学工業(株)製CAT−PL−50
T)0.5gを滴下し、直ちに前記式(14)のオルガ
ノポリシロキサン36.3g(0.5mol)とトルエ
ン145.2gの混合物を30分程度で滴下し、更に1
00℃/6時間で熟成した。これからトルエンを除去
し、褐色透明液体(η=20Pa・s/25℃,フェノ
ール当量340,オルガノポリシロキサン含有量54.
1重量%)を得た。これを化合物Gとする。
【0087】
【化25】
【0088】[合成例8]撹拌羽根、滴下漏斗、温度
計、エステルアダプターと環流管を取り付けたフラスコ
に、前記式(11)のフェノール樹脂30.8g(0.
10mol)とトルエン123.2gを入れ、130℃
/2時間で共沸脱水を行った。これを100℃に冷却
し、触媒(信越化学工業(株)製CAT−PL−50
T)0.5gを滴下し、直ちに前記式(15)のオルガ
ノポリシロキサン110.3g(0.05mol)とト
ルエン441.2gの混合物を30分程度で滴下し、更
に100℃/6時間で熟成した。これからトルエンを除
去し、褐色透明液体(η=10Pa・s/25℃,フェ
ノール当量720,オルガノポリシロキサン含有量7
8.2重量%)を得た。これを化合物Hとする。
【0089】[合成例9]撹拌羽根、滴下漏斗、温度
計、エステルアダプターと環流管を取り付けたフラスコ
に、前記式(11)のフェノール樹脂30.8g(0.
10mol)とトルエン123.2gを入れ、130℃
/2時間で共沸脱水を行った。これを100℃に冷却
し、触媒(信越化学工業(株)製CAT−PL−50
T)0.5gを滴下し、直ちに前記式(16)のオルガ
ノポリシロキサン221.3g(0.05mol)とト
ルエン885.2gの混合物を30分程度で滴下し、更
に100℃/6時間で熟成した。これからトルエンを除
去し、褐色不透明液体(η=6Pa・s/25℃,フェ
ノール当量720,オルガノポリシロキサン含有量8
7.8重量%)を得た。これを化合物Iとする。
【0090】[合成例10]撹拌羽根、滴下漏斗、温度
計、エステルアダプターと環流管を取り付けたフラスコ
に、前記式(11)のフェノール樹脂30.8g(0.
10mol)とトルエン123.2gを入れ、130℃
/2時間で共沸脱水を行った。これを100℃に冷却
し、触媒(信越化学工業(株)製CAT−PL−50
T)0.5gを滴下し、直ちに前記式(17)のオルガ
ノポリシロキサン122.9g(0.05mol)とト
ルエン491.6gの混合物を30分程度で滴下し、更
に100℃/6時間で熟成した。これからトルエンを除
去し、褐色透明液体(η=16Pa・s/25℃,フェ
ノール当量770,オルガノポリシロキサン含有量8
0.0重量%)を得た。これを化合物Jとする。
【0091】[合成例11]撹拌羽根、滴下漏斗、温度
計、エステルアダプターと還流管を取り付けたフラスコ
に、下記式(12)のフェノール樹脂26.6g(0.
10mol)とトルエン106.4gを入れ、130℃
/2時間で共沸脱水を行った。これを100℃に冷却
し、触媒(信越化学工業(株)製CAT−PL−50
T)0.5gを滴下し、直ちに前記式(14)のオルガ
ノポリシロキサン36.3g(0.05mol)とトル
エン145.2gの混合物を30分程度で滴下し、更に
100℃/6時間で熟成した。これからトルエンを除去
し、褐色透明液体(η=12Pa・s/25℃,フェノ
ール当量315,オルガノポリシロキサン含有量58.
1重量%)を得た。これを化合物Kとする。
【0092】
【化26】
【0093】[合成例12]撹拌羽根、滴下漏斗、温度
計、エステルアダプターと環流管を取り付けたフラスコ
に、下記式(13)のフェノール樹脂41.2g(0.
10mol)とトルエン164.8gを入れ、130℃
/2時間で共沸脱水を行った。これを100℃に冷却
し、触媒(信越化学工業(株)製CAT−PL−50
T)0.5gを滴下し、直ちに前記式(15)のオルガ
ノポリシロキサン110.3g(0.05mol)とト
ルエン441.2gの混合物を30分程度で滴下し、更
に100℃/6時間で熟成した。これからトルエンを除
去し、褐色透明液体(η=20Pa・s/25℃,フェ
ノール当量760,オルガノポリシロキサン含有量7
2.8重量%)を得た。これを化合物Lとする。
【0094】
【化27】
【0095】樹脂組成物の製造 [実施例1〜7、比較例1〜3]上述の化合物A,B,
C,D,E,F,G,H,I,J,K,L、ビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂M(η=15Pa・s/25℃,
エポキシ当量180)、フェノールノボラック樹脂N
(軟化点55℃,フェノール当量100)、TPP(ト
リフェニルホスフィン)、シリカ(球状溶融シリカ,平
均粒径2μm,最大粒径10μm)、カーボンブラック
及びKBM−403(信越化学工業(株)製シランカッ
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)を、それぞれ表1に示す通りに配合し、ミキサー
を用いて混合して、実施例1〜7、比較例1〜3の樹脂
組成物を得た。これらの樹脂組成物について、以下の
(a)〜(f)の諸試験を行い、表1に記す結果を得
た。なお、オルガノポリシロキサン含有量は、合成例の
配合量から算出した。また、硬化条件は、すべて150
℃/4時間である。
【0096】(a)硬化物の外観 表1の配合よりシリカ、カーボンブラック、KBM−4
03を除いたものを1mm厚の膜状の試験片とし、これ
について外観観測を行った。ここで、透明なものは相分
離構造を形成せず均一なものであり、不透明なものは相
分離構造を形成するものである。
【0097】(b)硬化物のガラス転移温度(Tg) 5mm×5mm×15mmの試験片を作製し、これをT
MAで毎分5℃で昇温した場合のガラス転移温度(T
g)の値を測定した。
【0098】(c)硬化物の吸水率 50mmφ×3mmの試験片を作製し、これと121℃
/100%RH/2atm/72時間放置した後との重
量変化を測定した。
【0099】(d)硬化物の引張弾性率 JIS K 7113に基づき25℃の曲げ弾性率を測
定した。
【0100】(e)耐湿信頼性 表1の樹脂組成物を用いて14pinDIP(アルミ配
線を施したシリコンチップを42アロイ製のフレームに
搭載し金ワイヤで配線する)を封止した半導体装置を作
製し、この半導体装置20個を121℃/100%RH
/2atm/100時間、300時間、1000時間放
置した後、断線により異常値を示すパッケージ数/総パ
ッケージ数を測定した。
【0101】(f)耐冷熱サイクル性 BT基板及びUPILEX(宇部興産製50μm厚)に
表1の樹脂組成物を8mm×8mm×50μmで塗布
し、この上から7mm×7mm×0.3mmのシリコン
チップを搭載し、樹脂組成物を硬化させた試験片20個
を240℃半田浴/10秒と液体窒素/10秒を10
回、30回、100回往復させ、その後のクラック、剥
離発生試験片数/総試験片数を測定した。
【0102】
【表1】
【0103】
【発明の効果】本発明の樹脂組成物は、エポキシ樹脂又
はフェノール樹脂の接着性・耐熱性・耐湿性と、シリコ
ーン樹脂の柔軟性・耐衝撃性とを兼ね備えた硬化物を与
えるもので、この硬化物により被覆又は封止された半導
体装置は、機械的・熱的挙動の大きく異なる部品の接着
界面に生じるストレスを十分に吸収・緩和し得る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金丸 達也 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内 Fターム(参考) 4J031 AA44 AA47 AA59 AB04 AC13 AD01 AF26 4M109 AA01 EA05 EA11 EC01 EC03 EC05 EC09 EC20

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1分子中に下記式(1)の構造単位を2
    個以上有するエポキシ樹脂又はフェノール樹脂と、下記
    平均組成式(2)で表されるオルガノポリシロキサンと
    を反応させて得られるシリコーン変性エポキシ樹脂又は
    シリコーン変性フェノール樹脂であって、これを単独で
    硬化させた場合、及びこれをエポキシ樹脂及び/又はフ
    ェノール樹脂に添加して硬化させた場合、硬化物中でオ
    ルガノポリシロキサン成分が相分離構造を形成しないシ
    リコーン変性エポキシ樹脂又はシリコーン変性フェノー
    ル樹脂を含有することを特徴とする樹脂組成物。 【化1】 (R1a(R2bSiO(4-a-b)/2 (2) (但し、式中R1はアミノ基、エポキシ基、ヒドロキシ
    基若しくはカルボキシル基を含有する1価の有機基、水
    素原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基又はアルケニルオ
    キシ基を示し、R2は非置換又は置換の一価炭化水素基
    を示し、a,bは0.001≦a≦1、1≦b≦2.
    5、1≦a+b≦3を満足する正数である。また、1分
    子中のケイ素原子の数は2〜1000の整数であり、1
    分子中のケイ素原子に直結した官能基R1の数は1以上
    の整数である。)
  2. 【請求項2】 シリコーン変性エポキシ樹脂又はシリコ
    ーン変性フェノール樹脂中のオルガノポリシロキサン成
    分の含有量が80重量%以下であり、かつ組成物中の有
    機樹脂成分全体における該オルガノポリシロキサン成分
    の含有量が10重量%以上であることを特徴とする請求
    項1記載の樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 1分子中に式(1)の構造単位を2個以
    上有するエポキシ樹脂又はフェノール樹脂が、下記一般
    式(3),(4)又は(5)で示されることを特徴とす
    る請求項1又は2記載の樹脂組成物。 【化2】
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項記載の樹
    脂組成物の硬化物で半導体素子の表面が被覆又は封止さ
    れた半導体装置。
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