BR112018009890B1 - Composição de resina para encapsulação, e dispositivo semicondutor - Google Patents

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Abstract

composição de resina para encapsulação, e dispositivo semicondutor. a composição de resina de vedação é usada para vedar um elemento semicondutor de potência formado de sic, gan, ga2o3, ou diamante, e contém a resina termocurável (a) e sílica (b) em que a sílica (b) contém fe, a quantidade contida de fe é não mais do que 220 ppm com respeito à quantidade total da sílica (b), e a sílica (b) é granular, semelhante a comprimido, ou semelhante à folha.

Description

CAMPO TÉCNICO
[001] A presente invenção refere-se a uma composição de resina para encapsulação, e um dispositivo semicondutor.
TÉCNICA ANTECEDENTE
[002] Em relação às composições de resina que são usadas para dispositivos semicondutores, várias investigações foram conduzidas tendo em vista suprimir o empenamento de lascas. Relativo a tais tecnologias, por exemplo, a tecnologia descrita em Documento de Patente 1 pode ser mencionada. Documento de Patente 1 descreve uma composição de pasta de resina incluindo uma resina de epóxi e uma resina de maleimida. De acordo com o mesmo documento, é descrito que quando uma tal composição de pasta de resina for usada como um material de ligação de matriz para um dispositivo semicondutor, empenamento em uma lasca de silício que foi formado em uma estrutura de chumbo de cobre dispondo um material de ligação de matriz entre as mesmas pode ser suprimido.
DOCUMENTO RELACIONADO DOCUMENTO DE PATENTE
[003] [Documento de Patente 1] Publicação de Patente aberta à inspeção pública japonesa No. H11-322816
SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO
[004] A pasta de resina descrita no documento de patente mencionado acima é um material de ligação de matriz que adere uma lasca de silício a uma armação de leitura, e este é um produto diferente de um material encapsulante geral que encapsula elementos semicondutores.
[005] Os inventores da presente invenção conduziram uma investigação, e como um resultado, foi constatado que em um caso em que a pasta de resina descrita no documento é aplicada a um material encapsulante que encapsula elementos semicondutores de potência descritos abaixo, há espaço para melhorias do ponto de vista de durabilidade para uso a longo prazo em um ambiente de alta temperatura.
[006] Aqui, visto que elementos semicondutores de potência que usam materiais de banda larga tal como SiC, GaN, Ga2O3, ou diamante são designados para ser usados sob as condições de voltagem alta e corrente grande, a quantidade de geração de calor é maior comparada a lascas de silício convencionais. Portanto, os elementos semicondutores de potência podem ser operados em um ambiente de temperatura mais alta.
SOLUÇÃO PARA PROBLEMA
[007] Os inventores da presente invenção tomaram nota da durabilidade para uso a longo prazo em um ambiente de alta temperatura e as impurezas de sílica em relação a uma composição de resina para encapsulação que é usado para encapsular elementos semicondutores de potência, e conduzida uma investigação completa. Como um resultado, os inventores constataram que tal durabilidade pode ser aumentada controlando-se o tipo e conteúdo das impurezas de sílica quando apropriado, e desse modo os inventores completaram a presente invenção.
[008] De acordo com a presente invenção, é fornecida
[009] uma composição de resina para encapsulação usada para encapsular um elemento semicondutor de potência formado de SiC, GaN, Ga2O3, ou diamante,
[0010] a composição de resina por encapsulação incluindo:
[0011] uma resina termocurável (A); e
[0012] sílica (B),
[0013] em que a sílica (B) inclui Fe, o teor de Fe é igual a ou menor do que 220 ppm em relação à quantidade total da sílica (B), e a composição de resina está em uma forma granular, uma forma de comprimido, ou uma forma de folha.
[0014] De acordo com a presente invenção, é fornecido um dispositivo semicondutor incluindo:
[0015] um elemento semicondutor de potência montado sobre um substrato e formado de SiC, GaN, Ga2O3, ou diamante; e
[0016] um material encapsulante composto de um produto curado obtenível curando-se a composição de resina para encapsulação descrita acima e pretendido para encapsular o elemento semicondutor de potência.
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO
[0017] De acordo com a presente invenção, uma composição de resina para encapsulação que pode aumentar a durabilidade de um material encapsulante por uso a longo prazo em um ambiente de alta temperatura, e um dispositivo semicondutor que usa a composição de resina podem ser fornecidos.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0018] Os objetivos descritos acima, e outros objetivos, características, e vantagens serão ainda esclarecidos pelas modalidades adequadas descritas abaixo e os seguintes desenhos que lhes dizem respeito.
[0019] A Figura 1 é uma vista em corte que ilustra um exemplo de um dispositivo semicondutor de acordo com a presente modalidade.
[0020] A Figura 2 é uma vista em corte que ilustra um exemplo de um dispositivo semicondutor de acordo com a presente modalidade.
[0021] A Figura 3 é uma fotografia de SEM mostrando uma estrutura em corte de um material encapsulante depois de um teste em características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura.
DESCRIÇÃO DE MODALIDADES
[0022] Em seguida, modalidades serão descritas usando os desenhos. Em todos os desenhos, o mesmo numeral de referência será nomeado ao mesmo elemento constituinte, e outra explicação não será repetida.
[0023] Um esboço da composição de resina para encapsulação da presente modalidade será descrito.
[0024] A composição de resina para encapsulação de acordo com a presente modalidade é uma composição de resina para encapsulação que é usada para encapsular elementos semicondutores de potência formado de SiC, GaN, Ga2O3, ou diamante, e inclui uma resina termocurável (A) e sílica (B). Sílica (B) inclui Fe, e o teor de tal Fe é igual a ou menor do que 220 ppm em relação à quantidade total de sílica (B).
[0025] A composição de resina para encapsulação da presente modalidade pode ser produzida em uma forma granular, uma forma de comprimido, ou uma forma de folha.
[0026] Em relação a dispositivos de silicone convencionais, é importante que os dispositivos de silicone possam ser usados em um ambiente em uma temperatura de, por exemplo, cerca de 175°C. Sob tais circunstâncias, investigações nas características de armazenamento de materiais encapsulantes em um ambiente a cerca de 175°C foram conduzidas antes.
[0027] Entretanto, as características de armazenamento a longo prazo de materiais encapsulantes em um ambiente de alta temperatura acima de 200°C não foram suficientemente conduzidas. Aqui, um material encapsulante que encapsula um elemento semicondutor de potência que usa um material de banda larga tal como SiC, GaN, Ga2O3, ou diamante, é requerido ter características permitindo uso a longo prazo em um ambiente de alta temperatura acima de 200°C. Tais características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura podem ser avaliadas com base na relação de redução de massa obtenível em um caso em que um material encapsulante em um ambiente de alta temperatura em uma temperatura de, por exemplo, 250°C.
[0028] Os inventores da presente invenção tomaram nota da durabilidade para uso a longo prazo em um ambiente de alta temperatura e as impurezas de sílica em relação a uma composição de resina para encapsulação que é usada para encapsular um elemento semicondutor de potência, e desse modo conduziram uma investigação completa. Como um resultado, os inventores constataram que tal durabilidade pode ser realçada controlando-se o tipo e conteúdo das impurezas de sílica.
[0029] Os inventores também conduziram uma investigação com base nestes resultados, e como um resultado, os inventores recentemente constataram que quando o teor de Fe ou outras impurezas tal como Mn em sílica (B) que é incluído em uma composição de resina para encapsulação é controlado para ser igual a ou menor do que um valor pré-determinado, as características de armazenamento em um ambiente de alta temperatura acima de 200°C do material encapsulante formado usando a composição de resina para encapsulação podem ser realçadas. Portanto, de acordo com a presente modalidade, a durabilidade do material encapsulante para uso a longo prazo em um ambiente de alta temperatura pode ser aumentada. Desse modo, a composição de resina para encapsulação pode da mesma forma contribuir a um aumento na confiança de dispositivos semicondutores.
[0030] Na seguinte descrição, a composição de resina para encapsulação de acordo com a presente modalidade, e um dispositivo semicondutor produzido usando a composição de resina para encapsulação serão explicados em detalhes.
[0031] A composição de resina para encapsulação da presente modalidade é usada para encapsular um elemento semicondutor de potência formado usando SiC (carboneto de silicone), GaN (nitreto de gálio), Ga2O3 (óxido de gálio), ou diamante como um material semicondutor. O elemento semicondutor de potência é, por exemplo, um elemento semicondutor realiza controle e fornecimento da alimentação ou da energia elétrica. De acordo com a presente modalidade, por exemplo, um elemento semicondutor tendo uma potência de entrada de 1,7 W ou mais alta pode ser usado como o elemento semicondutor de potência mencionado acima.
[0032] De acordo com a presente modalidade, um material encapsulante que encapsula um elemento semicondutor de potência montado em um substrato, é construído de, por exemplo, um produto curado obtenível curando-se uma composição de resina para encapsulação. Desse modo, um dispositivo semicondutor incluindo um substrato, um elemento semicondutor de potência montado no substrato, e um material encapsulante encapsulando o elemento semicondutor de potência é formado. Neste caso, o material encapsulante pode encapsular um elemento semicondutor de potência para revestir, por exemplo, pelo menos a superfície superior do elemento semicondutor de potência. A superfície superior de um elemento semicondutor de potência é uma superfície do elemento semicondutor de potência, a superfície que está no lado oposto da superfície voltada ao substrato.
[0033] A composição de resina para encapsulação pode ter uma forma predeterminada tal como, por exemplo, uma forma granular, uma forma de comprimido, ou uma forma de folha. Desse modo, torna- se fácil de realizar moldagem por encapsulação de um elemento semicondutor usando um método de moldagem conhecido tal como moldagem por transferência, moldagem por injeção, ou moldagem por compressão. De acordo com a presente modalidade, a forma granular significa um agregado obtido consolidando-se um pó de uma composição de resina para encapsulação, a forma de comprimido significa um objeto formado que foi formado para ter uma forma predeterminada comprimindo-se uma composição de resina para encapsulação em uma pressão alta. Uma forma de folha significa uma película de resina formada de uma composição de resina para encapsulação, a película de resina estando na forma de folhas individuais ou um rolo enrolável. A composição de resina para encapsulação em uma forma granular, uma forma de comprimido ou uma forma de folha pode da mesma forma estar em um estado semicurado (estado do estágio B).
[0034] Na seguinte descrição, os vários componentes da composição de resina para encapsulação da presente modalidade serão explicados.
[0035] A composição de resina para encapsulação da presente modalidade inclui uma resina termocurável (A) e sílica (B), como descrito acima.
(Resina termocurável (A))
[0036] A resina termocurável (A) pode incluir um tipo ou dois ou mais tipos selecionados a partir de, por exemplo, um composto tendo dois ou mais grupos maleimida, um composto tendo dois ou mais anéis de benzoxazina, uma resina de epóxi, uma resina fenólica, uma resina de ureia, uma resina tendo um anel de triazina, tal como uma resina de melamina, uma resina de poliéster insaturada, uma resina de poliuretano, uma resina de ftalato de dialila, uma resina de silicone, resina de cianato, uma resina de poli-imida, uma resina de poliamidaimida, e uma resina de benzociclobuteno.
[0037] Do ponto de vista de aumentar as características de armazenamento a longo prazo do material encapsulante em um ambiente de alta temperatura em uma temperatura de 200°C ou mais alta, ou as características mecânicas do material encapsulante, é preferível que a composição de resina para encapsulação inclua, como resina termocurável (A), um tipo ou dois ou mais tipos selecionados a partir de, por exemplo, um composto tendo dois ou mais grupos maleimida, um composto tendo dois ou mais anéis de benzoxazina, e uma resina de epóxi, e é mais preferível que a composição de resina inclua um composto tendo pelo menos dois ou mais grupos maleimida. Visto que a temperatura de transição de vidro (Tg) do produto curado da composição de resina para encapsulação pode ser elevada desse modo, consequentemente, é possível aumentar a resistência ao calor de um dispositivo semicondutor que usa este produto curado.
[0038] Particularmente, do ponto de vista de alcançar um equilíbrio entre dureza e resistência mecânica, é uma modalidade exemplar preferida usar um composto tendo dois ou mais grupos maleimida e um composto tendo dois ou mais anéis de benzoxazina em combinação. Além disso, do ponto de vista de melhorar o equilíbrio entre dureza e resistência mecânica, é outra modalidade exemplar preferida usar um composto tendo dois ou mais grupos maleimida e uma resina de epóxi em combinação. Enquanto isso, de acordo com a presente modalidade, por exemplo, é da mesma forma possível adotar uma modalidade em que a resina termocurável (A) inclui uma resina de epóxi, porém não inclui um composto tendo dois ou mais grupos maleimida. Quando é referido que a resina termocurável (A) não inclua um composto tendo dois ou mais grupos maleimida, está implícito que, por exemplo, o conteúdo de um composto tendo dois ou mais grupos maleimida é menor do que 1% em massa em relação à quantidade total da composição de resina para encapsulação.
[0039] O composto tendo dois ou mais grupos maleimida pode incluir, por exemplo, pelo menos um de um composto representado pela seguinte Fórmula (1) e um composto representado pela seguinte Fórmula (2). Desse modo, a Tg do produto curado da composição de resina para encapsulação pode ser aumentada, e as características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura do material encapsulante podem ser aumentadas mais eficazmente.
Figure img0001
[0040] Na Fórmula (1) descrita acima, R1 representa um grupo orgânico divalente tendo 1 a 30 átomos de carbono, que podem conter um ou mais de um átomo de oxigênio e um átomo de nitrogênio. Do ponto de vista de aumentar as características de armazenamento de alta temperatura do material encapsulante, é mais preferível que R1 seja um grupo orgânico contendo um anel aromático. De acordo com a presente modalidade, exemplos de R1 incluem uma estrutura representada pela seguinte Fórmula (1a):
Figure img0002
[0041] Em relação a Fórmula (1a) descrita acima, R11 representa um grupo orgânico divalente tendo 1 a 18 átomos de carbono que podem da mesma forma conter um ou mais de um átomo de oxigênio e um átomo de nitrogênio. Uma pluralidade de R12 cada qual independentemente representa um átomo de hidrogênio, ou um grupo hidrocarboneto substituído ou não substituído tendo 1 a 4 átomos de carbono.
[0042] Exemplos do composto representado pela Fórmula (1) que podem ser aplicados à presente modalidade incluem compostos representados pelas seguintes Fórmulas (1-1) a (1-3):
Figure img0003
[0043] Em relação a Fórmula (2), uma pluralidade de R2 cada qual independentemente representa um átomo de hidrogênio, ou um grupo hidrocarboneto substituído ou não substituído tendo 1 a 4 átomos de carbono.
[0044] O composto tendo dois ou mais anéis de benzoxazina pode incluir, por exemplo, pelo menos um de um composto representado pela Fórmula seguinte (3) e um composto representado pela seguinte Fórmula (4), e é mais preferível que o composto tendo dois ou mais anéis de benzoxazina inclui pelo menos um composto representado pela seguinte Fórmula (3). Desse modo, as características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura do material encapsulante podem ser aumentadas mais eficazmente. Além disso, o composto pode da mesma forma contribuir a um aprimoramento das características mecânicas do material encapsulante.
Figure img0004
[0045] Em relação à Fórmula (3) descrita acima, R3 representa um grupo orgânico divalente tendo 1 a 30 átomos de carbono que podem conter um ou mais de um átomo de oxigênio e um átomo de nitrogênio. Do ponto de vista de aumentar as características de armazenamento de alta temperatura do material encapsulante, é mais preferível que R3 seja um grupo orgânico contendo um anel aromático. De acordo com a presente modalidade, por exemplo, um composto representado pela seguinte Fórmula (3a) pode ser usado como o composto representado pela Fórmula (3).
Figure img0005
[0046] Em relação à Fórmula (4), R4 representa um grupo orgânico divalente tendo 1 a 30 átomos de carbono que podem conter um ou mais de um átomo de oxigênio, um átomo de nitrogênio, e um átomo de enxofre. Dois R5 são cada qual independentemente um grupo de hidrocarboneto aromático tendo 1 a 12 átomos de carbono.
[0047] Por exemplo, a resina de epóxi pode incluir um tipo ou dois ou mais tipos selecionados de uma resina de epóxi tipo bifenila; uma resina de epóxi tipo bisfenol tal como uma resina de epóxi tipo bisfenol A, uma resina de epóxi tipo bisfenol F, ou uma resina de epóxi tipo tetrametil bisfenol F; uma resina de epóxi tipo estilbeno; uma resina de epóxi tipo novolac tal como uma resina de epóxi tipo fenol-novolac ou uma resina de epóxi tipo cresol-novolac; uma resina de epóxi polifuncional tal como uma resina de epóxi tipo trifenilmetano ou uma resina de epóxi tipo trifenolmetano modificada por alquila; uma resina de epóxi tipo aralquila tal como uma resina de epóxi tipo fenol aralquila tendo um esqueleto de fenileno, ou uma resina de epóxi tipo fenol aralquila tendo um esqueleto de bifenileno; uma resina de epóxi tipo naftol tal como uma resina de epóxi tipo di-hidroxinaftaleno, ou uma resina de epóxi obtenível submetendo-se um dímero de di- hidroxinaftaleno a eterificação de glicidila; uma resina de epóxi contendo núcleo de triazina tal como isocianurato de triglicidila ou isocianurato de diglicidila de monoalila; e uma resina de epóxi tipo fenol modificada por composto de hidrocarboneto cíclico em ponte tal como uma resina de epóxi tipo fenol modificada por diciclopentadieno.
[0048] O teor da resina termocurável (A) na composição de resina para encapsulação é, por exemplo, preferivelmente igual a ou maior do que 7% em massa, mais preferivelmente igual a ou menor do que 12% em massa, e particularmente preferivelmente igual a ou maior do que 16% em massa, em relação à quantidade total da composição de resina para encapsulação. Quando o conteúdo da resina termocurável (A) é ajustado para ser igual a ou maior do que o limite inferior mencionado acima, fluidez da composição de resina para encapsulação pode ser aumentada, e formação de um material encapsulante mais estável é habilitada. Além disso, o conteúdo da resina termocurável (A) na composição de resina para encapsulação é, por exemplo, preferivelmente igual a ou menor do que 40% em massa, mais preferivelmente igual a ou menor do que 35% em massa, e particularmente preferivelmente igual a ou menor do que 30% em massa, em relação à quantidade total da composição de resina para encapsulação. Quando o conteúdo da resina termocurável (A) é ajustado para ser igual a ou menor do que o limite superior mencionado acima, confiabilidade resistente à umidade ou resistência de refluxo de dispositivos semicondutores pode ser melhorada.
(Sílica (B))
[0049] Sílica (B) pode incluir um tipo ou dois ou mais tipos selecionados a partir de, por exemplo, sílica fundida esférica, sílica fundida triturada, e sílica cristalina. Entre estes, do ponto de vista de aumentar as propriedades de empacotamento da composição de resina para encapsulação, as características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura do material encapsulante, e similar, é mais preferível que a composição de resina para encapsulação inclua sílica fundida esférica. Além disso, é da mesma forma aceitável que a sílica (B) seja amorfa.
[0050] Sílica (B) pode incluir Fe (ferro) como uma impureza.
[0051] Sílica (B) pode da mesma forma incluir, além de Fe, um ou mais componentes selecionados a partir do grupo consistindo em Mn (manganês), Ni (níquel), Ti (titânio), Ca (cálcio), e P (fósforo), como impurezas.
[0052] Os inventores da presente invenção conduziram uma investigação, e como um resultado, eles constataram que quando uma camada de resina formada a partir de uma composição de resina para encapsulação incluindo tal sílica (B) é usado como um material encapsulante para um elemento semicondutor de potência, deterioração da camada de resina ocorre, tal como que descamação ou craqueamento ocorre na interface entre a resina e uma carga tal como sílica, ou deterioração da própria resina ocorre como um resultado de decomposição oxidativa.
[0053] O mecanismo detalhado não é claramente entendido; entretanto, é especulado que quando Fe ou outras impurezas tais como Mn, Ni e Ti trabalham como catalisadores no ambiente de uso para um elemento semicondutor de potência (por exemplo, condições de alta temperatura tal como 200°C ou mais alta ou 250°C ou mais alta), descamando e craqueando, ou deterioração da camada de resina tal como decomposição oxidativa da própria resina ocorre como descrito acima.
[0054] Com base nestes resultados, os inventores da presente invenção conduziram uma investigação completa, e como um resultado, os inventores constataram que durabilidade para uso a longo prazo em um ambiente de alta temperatura pode ser aumentada controlando-se o tipo e teor de impurezas como apropriado, desse modo completando a presente invenção.
[0055] Além disso, quando a composição de resina para encapsulação da presente modalidade for usada, deterioração causada por decomposição oxidativa da própria resina tal como descrito acima pode ser suprimida.
[0056] Aqui, em relação à composição de resina para encapsulação de acordo com a presente modalidade, o teor de Fe em relação à quantidade total de sílica (B) é, por exemplo, igual a ou menor do que 220 ppm; entretanto, o conteúdo é preferivelmente igual a ou menor do que 200 ppm, e mais preferivelmente igual a ou menor do que 180 ppm. Ajustando-se o conteúdo como tal, as características de armazenamento a longo prazo sob condições de alta temperatura ou as características mecânicas do material encapsulante podem ser mais eficazmente aumentadas.
[0057] De acordo com os presentes inventores, é assumido que sob condições de alta temperatura a 200°C ou mais alta, a ação de ferro para promover decomposição oxidativa da resina serve como um dos fatores para deterioração.
[0058] Os presentes inventores consideram que em um caso em que o teor de Fe em relação à quantidade total de sílica (B) é controlado para estar dentro da faixa de valor descrita acima, o nível da oxidação da resina ocorrendo dentro do material encapsulante pode ser consequentemente reduzido, e portanto, deterioração atribuída a oxidação dentro do material encapsulante pode ser suprimida. Enquanto isso, o limite inferior do teor de Fe na sílica (B) não é particularmente limitado, e o limite inferior pode ser igual a ou maior do que 0 ppm, ou pode ser igual a ou maior do que 1 ppm.
[0059] De acordo com a presente modalidade, o teor de Fe na sílica (B) pode ser medido por, por exemplo, espectroscopia de emissão de ICP.
[0060] Além disso, sílica (B) pode da mesma forma incluir Mn (manganês) como uma impureza.
[0061] Aqui, é preferível que o teor de Mn (manganês) em relação à quantidade total de sílica (B) seja tão pequeno quanto possível. Desse modo, as características de armazenamento a longo prazo do material encapsulante formado usando a composição de resina para encapsulação sob condições de alta temperatura a 200°C ou mais alta podem ser aumentadas.
[0062] A razão pela qual as características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura de um material encapsulante podem ser aumentadas quando os materiais encapsulantes incluem uma sílica (B) tendo o teor de Mn reduzido em um nível tão baixo quanto possível, não é claramente entendido; entretanto, é assumido, como um dos fatores, que deterioração causada por oxidação do interior do material encapsulante sob condições de alta temperatura a 200°C ou mais alta pode ser suprimida. Especificamente, os presentes inventores especulam que em um caso em que sílica (B) tendo um teor de Mn que seja tão pequeno quanto possível é usado, no interior de um material encapsulante sob condições de alta temperatura a 200°C ou mais alta, oxidação de um componente de resina existindo no interior do material encapsulante por Mn, que é um dos agentes de oxidação é suprimida. Além disso, em relação à tal supressão de deterioração, é possível avaliar a supressão com base em, por exemplo, a relação de redução de massa obtenível no caso de armazenar um material encapsulante durante 1,000 horas em um ambiente de alta temperatura a 250°C. O limite inferior do teor de Mn na sílica (B) não é particularmente limitado, e o limite inferior pode ser igual a ou maior do que 0 ppm, ou pode ser igual a ou maior do que 1 ppm.
[0063] De acordo com a presente modalidade, está o limite superior do valor de soma dos teores de Fe e Mn, por exemplo, igual a ou menor do que 220 ppm, preferivelmente igual a ou menor do que 215 ppm, e mais preferivelmente igual a ou menor do que 210 ppm, em relação à quantidade total de sílica (B). Desse modo, as características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura do material encapsulante podem ser aumentadas. Enquanto isso, o limite inferior do valor de soma dos teores de Fe e Mn não é particularmente limitado; entretanto, o limite inferior pode ser, por exemplo, igual a ou maior do que 0 ppm, ou pode ser igual a ou maior do que 1 ppm.
[0064] De acordo com a presente modalidade, o teor de Mn na sílica (B) pode ser medido por, por exemplo, espectroscopia de emissão de ICP.
[0065] De acordo com a presente modalidade, dois ou mais tipos de sílica tendo teores diferentes de várias impurezas podem ser incluídos na sílica (B). Desse modo, redução do custo de produção pode ser promovido enquanto a resistência ao calor ou características mecânicas do material encapsulante são aumentadas.
[0066] Sílica (B) pode da mesma forma incluir Ni (níquel) como uma impureza.
[0067] Aqui, é preferível que o teor de Ni (níquel) em relação à quantidade total da sílica (B) seja tão pequeno quanto possível.
[0068] Desse modo, as características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura ou as características mecânicas do material encapsulante podem ser mais eficazmente aumentadas. A razão para isto não ser claramente entendido; entretanto, os presentes inventores especulam que no caso de usar uma sílica (B) tendo o teor de Ni (níquel) reduzido em um nível tão baixo quanto possível, a quantidade do componente de resina que é oxidado no interior do material encapsulante sob condições de alta temperatura a 200°C ou mais alta pode ser reduzida, e portanto, deterioração causada por oxidação no interior do material encapsulante pode ser suprimida. Enquanto isso, o limite inferior do teor de Ni na sílica (B) não é particularmente limitado, e o limite inferior pode ser igual a ou maior do que 0 ppm, ou pode ser igual a ou maior do que 1 ppm.
[0069] Sílica (B) pode da mesma forma incluir Ti (titânio) como uma impureza.
[0070] Aqui, é preferível que o teor de Ti (titânio) em relação à quantidade total da sílica (B) seja tão pequeno quanto possível. Desse modo, as características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura ou as características mecânicas do material encapsulante podem ser mais eficazmente aumentadas. A razão para isto não ser claramente entendido; entretanto, os presentes inventores especulam que no caso de usar uma sílica (B) tendo o teor de Ti (níquel) reduzido em um nível tão baixo quanto possível, a quantidade do componente de resina que é oxidado no interior do material encapsulante sob condições de alta temperatura a 200°C ou mais alta pode ser reduzido, e portanto, deterioração causada por oxidação no interior do material encapsulante pode ser suprimida. Enquanto isso, o limite inferior do teor de Ti na sílica (B) não é particularmente limitado, e o limite inferior pode ser igual a ou maior do que 0 ppm, ou pode ser igual a ou maior do que 1 ppm.
[0071] De acordo com a presente modalidade, em um caso em que sílica (B) inclui Fe, Mn, Ni, e Ti, o limite superior do valor de soma dos teores de Fe, Ni e Ti é, por exemplo, igual a ou menor do que 260 ppm, preferivelmente igual a ou menor do que 250 ppm, e mais preferivelmente igual a ou menor do que 240 ppm, em relação à quantidade total da sílica (B). Desse modo, as características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura do material encapsulante podem ser aumentadas. Enquanto isso, o limite inferior do valor de soma dos teores de Fe, Mn, Ni e Ti não é particularmente limitado; entretanto, o limite inferior pode ser, por exemplo, igual a ou maior do que 0 ppm, ou pode ser igual a ou maior do que 1 ppm.
[0072] Além disso, de acordo com a presente modalidade, em um caso em que sílica (B) inclui Fe, Mn, Ni, e Ti, o limite superior da proporção do teor de Fe em relação ao valor de soma dos teores de Fe, Ni e Ti é, por exemplo, igual a ou menor do que 86,0%, preferivelmente igual a ou menor do que 85,9%, e mais preferivelmente igual a ou menor do que 85,8%. Desse modo, as características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura do material encapsulante podem ser aumentadas. Enquanto isso, o limite inferior do valor de soma dos teores de Fe, Mn, Ni, e Ti não é particularmente limitado; entretanto, o limite inferior pode ser, por exemplo, igual a ou menor do que 50,0%, ou pode ser igual a ou maior do que 60,0%. Desse modo, uma composição de resina para encapsulação tendo características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura excelentes pode ser produzida estavelmente.
[0073] De acordo com a presente modalidade, os teores de Ni e Ti na sílica (B) podem ser medidos por, por exemplo, espectroscopia de emissão de ICP.
[0074] De acordo com a presente modalidade, sílica (B) pode da mesma forma incluir Ca como uma impureza. Em um caso em que sílica (B) inclui Ca, o limite superior do teor de Ca pode ser igual a ou menor do que 50 ppm, ou pode ser igual a ou menor do que 45 ppm, em relação à quantidade total da sílica (B). Desse modo, a confiabilidade de isolamento do elemento semicondutor de potência pode ser aumentada. Enquanto isso, o limite inferior do teor de Ca não é particularmente limitado; entretanto, o limite inferior pode ser, por exemplo, igual a ou maior do que 0 ppm, ou pode ser igual a ou maior do que 1 ppm.
[0075] De acordo com a presente modalidade, sílica (B) pode da mesma forma incluir P como uma impureza. Em um caso em que sílica (B) inclui P, o limite superior do teor de P pode ser igual a ou menor do que 9 ppm, ou pode ser igual a ou menor do que 8 ppm, em relação à quantidade total de sílica (B). Desse modo, a confiança de isolamento do elemento semicondutor de potência pode ser aumentada. Enquanto isso, o limite inferior do teor de P não é particularmente limitado; entretanto, o limite inferior pode ser, por exemplo, igual a ou maior do que 0 ppm, ou pode ser igual a ou maior do que 1 ppm.
[0076] Sílica (B) é tal que, por exemplo, o teor de SiO2 é igual a ou maior do que 99,8% em massa. Quando uma tal sílica tendo pureza alta for usada, um material encapsulante tendo resistência ao calor satisfatória e características mecânicas pode ser facilmente realizado, enquanto a quantidade de impurezas iônicas tal como as impurezas de metal descritas acima é reduzida. Do ponto de vista de mais eficazmente aumentar as características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura do material encapsulante, é preferível que o teor de SiO2 em sílica (B) seja igual a ou maior do que 99,9% em massa.
[0077] O teor de sílica (B) na composição de resina para encapsulação é, por exemplo, preferivelmente igual a ou menor do que 55% em massa, mais preferivelmente igual a ou menor do que 60% em massa, e particularmente preferivelmente igual a ou maior do que 65% em massa, em relação à quantidade total da composição de resina para encapsulação. Desse modo, as características de armazenamento a longo prazo sob condições de alta temperatura a 200°C ou mais alta do material encapsulante formado usando a composição de resina para encapsulação podem ser mais eficazmente aumentadas. A sílica (B) pode da mesma forma contribuir a um aumento das características mecânicas do material encapsulante. Enquanto isso, o teor de sílica (B) na composição de resina para encapsulação é, por exemplo, preferivelmente igual a ou menor do que 90% em massa, mais preferivelmente igual a ou menor do que 87% em massa, e particularmente preferivelmente igual a ou menor do que 85% em massa, em relação à quantidade total da composição de resina para encapsulação. Desse modo, deterioração de moldabilidade resultando em uma diminuição na fluidez da composição de resina para encapsulação, uma varredura de fio de ligação causada por aumento de viscosidade, e similar pode ser suprimida.
[0078] O tamanho de partícula médio d50 de sílica (B) pode ser, por exemplo, igual a ou maior do que 0,1 μm ou pode ser igual a ou maior do que 0,5 μm, e o tamanho de partícula médio d50 pode ser igual a ou menor do que 50 μm ou pode ser igual a ou menor do que 40 μm. Além disso, dois ou mais tipos de sílica (B) tendo tamanhos de partícula médio diferentes podem ser usados em combinação.
(Agente de cura (C))
[0079] A composição de resina para encapsulação pode incluir um agente de cura (C) como necessário, juntamente com a resina termocurável (A).
(Acelerador de cura (D))
[0080] A composição de resina para encapsulação pode incluir, por exemplo, um acelerador de cura (D). O acelerador de cura (D) pode ser qualquer composto que acelera uma reação de reticulação da resina termocurável (A). A composição de resina para encapsulação pode incluir, por exemplo, um tipo ou dois ou mais tipos selecionados de compostos contendo átomo de fósforo tal como uma fosfina orgânica, um composto de fosfônio tetra substituído, um composto de fosfobetaína, um produto de adição entre um composto de fosfina e um composto de quinona, e um produto de adição entre um composto de fosfônio e um composto de silano; imidazóis tal como 2-metilimidazol; e compostos contendo átomo de nitrogênio, incluindo amidinas ou aminas terciárias tal como 1,8-diazabiciclo[5.4.0]undeceno-7 e benzildimetilamina, e sais quaternários das amidinas ou aminas descritas acima.
[0081] O conteúdo do acelerador de cura (D) na composição de resina para encapsulação é, por exemplo, preferivelmente igual a ou menor do que 0,01% em massa, e mais preferivelmente igual a ou maior do que 0,03% em massa, em relação à quantidade total da composição de resina para encapsulação. Quando o conteúdo do acelerador de cura (D) é ajustado para ser igual a ou maior do que o limite inferior, capacidade de cura da composição de resina pode ser eficazmente aumentada. Enquanto isso, o conteúdo do acelerador de cura (D) na composição de resina para encapsulação é, por exemplo, preferivelmente igual a ou menor do que 5% em massa, e mais preferivelmente igual a ou menor do que 3% em massa, em relação à quantidade total da composição de resina para encapsulação. Quando o conteúdo do acelerador de cura (D) é ajustado para ser igual a ou menor do que o limite superior, o desempenho de manipulação da composição de resina para encapsulação pode ser aumentado.
(Agente de acoplamento (E))
[0082] A composição de resina para encapsulação pode incluir, por exemplo, agente de acoplamento (E). O agente de acoplamento (E) pode ser incorporado na composição de resina para encapsulação por, por exemplo, misturando-se uma sílica (B) que foi tratada por superfície com um agente de acoplamento (E), com uma resina termocurável (A) e similar. Por outro lado, agente de acoplamento (E) pode da mesma forma ser incorporado na composição de resina para encapsulação introduzindo-se, sem submeter sílica (B) ao tratamento de superfície mencionado acima, um agente de acoplamento (E) juntamente com vários componentes tal como a resina termocurável (A) e a sílica (B), e misturando estes componentes.
[0083] Relativo ao agente de acoplamento (E), os agentes de acoplamento conhecidos tal como, por exemplo, vários compostos com base em silano tal como um epoxissilano, um mercaptossilano, um aminossilano, um alquilsilano, um ureidossilano, um vinilsilano, e um metacrilsilano; compostos com base em titânio; quelatos de alumínio; e compostos com base em alumínio/zircônio podem ser usados. Exemplos destes agentes incluem agentes de acoplamento com base em silano tais como viniltriclorossilano, viniltrimetoxissilano, viniltrietoxissilano, viniltris(β-metoxietoxi)silano, y-metacriloxipropiltrimetoxissilano, β-(3,4-epoxicicloexil)etiltrimetoxissilano, y-glicidoxipropiltrimetoxissilano, y- glicidoxipropiltrietoxissilano, y-glicidoxipropilmetildimetoxissilano, y- metacriloxipropilmetildietoxissilano, y-metacriloxipropiltrietoxissilano, viniltriacetoxissilano, y-mercaptopropiltrimetoxissilano, y-aminopropiltrietoxissilano, y-anilinopropiltrimetoxissilano, y- anilinopropilmetildimetoxissilano, y-[bis(β-hidroxietil)]aminopropiltrietoxissilano, N-β-(aminoetil)-y- aminopropiltrimetoxissilano, N-β-(aminoetil)-y- aminopropiltrietoxissilano, N-β-(aminoetil)-y- (aminopropilmetildimetoxissilano, N-fenil-y-aminopropiltrimetoxissilano, y-(β-aminoetil)aminopropildimetoximetilsilano, N- (trimetoxisililpropil)etilenodiamina, N- (dimetoximetilsililisopropil)etilenodiamina, metiltrimetoxissilano,dimetildimetoxissilano, metiltrietoxissilano, N-β-(N-vinilbenzilaminoetil)- y-(aminopropiltrimetoxissilano, y-cloropropiltrimetoxissilano, hexametildissilano, viniltrimetoxissilano, y- mercaptopropilmetildimetoxissilano, 3-isocianatopropiltrietoxissilano, 3- acriloxipropiltrimetoxissilano, e um hidrolisado de 3-trietoxisilil-N-(1,3- dimetilbutilideno)propilamina; e agentes de acoplamento com base em titanato tais como titanato de isopropiltri-isostearoíla, tris(dioctil pirofosfato) titanato de isopropila, tri(N-aminoetil-aminoetil) titanato de isopropila, bis(ditridecil fosfito) titanato de tetraoctila, tetra(2,2- dialiloximetil-1-butil)bis(ditridecil)fosfito titanato, bis(dioctil pirofosfato) oxiacetato titanato, bis(dioctil pirofosfato) etileno titanato, isopropil trioctanoil titanato, isopropil dimetacrilisostearoil titanato, isopropil tridodecil benzenossulfonil titanato, isopropil isostearoildiacril titanato, isopropil tri(dioctil fosfato) titanato, isopropil tricumilfenil titanato, e tetraisopropil bis(dioctil fosfito) titanato. Estes podem ser usados isoladamente, ou podem ser usados dois ou mais tipos dos mesmos em combinação. Entre estes, um composto com base em silano tal como um epoxissilano, um mercaptossilano, um aminossilano, um alquilsilano, um ureidossilano, ou um vinilsilano é mais preferido.
[0084] O conteúdo do agente de acoplamento (E) na composição de resina para encapsulação é, por exemplo, preferivelmente igual a ou menor do que 0,01% em massa, e mais preferivelmente igual a ou maior do que 0,03% em massa, em relação à quantidade total da composição de resina para encapsulação. Desse modo, dispersibilidade da sílica (B) na composição de resina para encapsulação pode ser aumentada. Por esta razão, a confiabilidade resistente a umidade, resistência a refluxo, e similar pode ser mais eficazmente aumentada. Além disso, o conteúdo do agente de acoplamento (E) na composição de resina para encapsulação é, por exemplo, preferivelmente igual a ou menor do que 5% em massa, e mais preferivelmente igual a ou menor do que 3% em massa, em relação à quantidade total da composição de resina para encapsulação. Desse modo, fluidez satisfatória da composição de resina para encapsulação pode ser obtida, e aumento de moldabilidade pode ser promovido.
[0085] Na composição de resina para encapsulação, se necessário, vários aditivos tais como materiais de carga diferentes de sílica; recuperadores iônicos exemplificados por trocadores iônicos inorgânicos tais como hidrotalcitas e sais de ácido de metal polivalentes; materiais de baixa tensão tal como borracha de silicone; agentes de liberação de molde, incluindo ceras naturais tal como cera de carnaúba, ceras sintéticas, ácidos graxos superiores e sais de metal dos mesmos, tal como estearato de zinco, e parafinas; colorantes tal como negro de fumo e óxido de ferro vermelho; retardantes de chama tal como hidróxido de alumínio, hidróxido de magnésio, borato de zinco, molibdato de zinco, e fosfazeno; e inibidores de oxidação podem ser incorporados quando apropriado. Relativo ao material de carga diferente de sílica, um tipo ou dois ou mais tipos selecionados a partir de materiais de carga inorgânicos tal como talco, alumina, titânio branco, e nitreto de silicone; e materiais de carga orgânicos tal como um pó de organossilício e um pó de polietileno pode ser incorporado.
[0086] O método para produzir a composição de resina para encapsulação da presente modalidade não é particularmente limitado; entretanto, por exemplo, uma composição de resina granular obtida misturando-se os vários componentes mencionados acima usando meios conhecidos, misturar por fusão a mistura com uma máquina de mistura tal como um rolo, misturador, ou um extrusor, resfriar o produto misturado, e em seguida pulverizar o resultante; um produto obtido por por tabletagem do produto pulverizado em uma forma de comprimido; ou um produto granular produzido avaliando-se o produto pulverizado, ou submetendo o produto pulverizado a um método de granulação de apropriadamente ajustar a dispersidade, fluidez e similar por um método de moagem centrífugo, um método de corte a quente ou similar, pode ser usado como a composição de resina para encapsulação.
[0087] Além disso, uma composição de resina semelhante à folha para encapsulação pode ser obtida fazendo uma composição de resina semelhante a verniz para encapsulação em uma película. Por exemplo, uma composição de resina semelhante à folha para encapsulação pode ser obtida por, por exemplo, removendo o solvente de uma película de revestimento obtida aplicando-se uma composição de resina para encapsulação. Em relação a uma tal composição de resina semelhante à folha para encapsulação, o teor de porcentagem do solvente pode ser ajustado para ser igual a ou menor do que 5% em massa em relação à quantidade total da composição de resina.
[0088] Na seguinte descrição, as propriedades físicas da composição de resina para encapsulação da presente modalidade serão explicadas.
[0089] O limite superior do módulo flexural em temperature ambiente de um produto curado obtenível aquecendo-se a composição de resina para encapsulação da presente modalidade, por exemplo, sob as condições de 200°C e 120 segundos, e em seguida aquecendo a composição de resina sob as condições de 250°C durante 240 minutos, pode ser, por exemplo, igual a ou menor do que 50 GPa, pode ser igual a ou menor do que 40 GPa, ou pode ser igual a ou menor do que 25 GPa. Desse modo, tensão externa pode ser eficazmente aliviada, e um aumento na confiabilidade de dispositivos semicondutores pode ser promovido. Por outro lado, o limite inferior do módulo flexural em temperatura ambiente do produto curado é, por exemplo, igual a ou maior do que 10 GPa, preferivelmente igual a ou maior do que 11 GPa, e mais preferivelmente igual a ou maior do que 12 GPa. Desse modo, a resistência mecânica pode ser aumentada até mesmo em um ambiente de alta temperatura.
[0090] O limite superior do módulo flexural a 250°C de um produto curado obtenível aquecendo-se a composição de resina para encapsulação da presente modalidade, por exemplo, sob as condições de 200°C e 120 segundos, e em seguida aquecendo-se a composição de resina sob as condições de 250°C durante 240 minutos, pode ser, por exemplo, igual a ou menor do que 16 GPa, pode ser igual a ou menor do que 15 GPa, ou pode ser igual a ou menor do que 14 GPa. Desse modo, tensão externa pode ser eficazmente aliviada, e um aumento na confiabilidade de dispositivos semicondutores pode ser promovido. Por outro lado, o limite inferior do módulo flexural a 250°C do produto curado é, por exemplo, igual a ou maior do que 3 GPa, preferivelmente igual a ou maior do que 5 GPa, e mais preferivelmente igual a ou maior do que 7 GPa. Desse modo, a resistência mecânica pode ser aumentada até mesmo em um ambiente de alta temperatura.
[0091] O módulo flexural pode ser medido de acordo com JIS K 6911, por exemplo, usando uma espécime produzida pelo seguinte método. Primeiro, a composição de resina para encapsulação é moldada por injeção usando um aparelho de moldagem de transferência em uma temperatura de molde de 200°C, uma pressão de injeção de 9,8 MPa, e um tempo de cura de 120 segundos, e desse modo um artigo moldado tendo um tamanho de 10 mm em largura x 4 mm em espessura x 80 mm em comprimento é obtido. O artigo moldado desse modo obtido é aquecido e curado sob as condições de 250°C e 240 minutos, e desse modo uma espécime para medida é produzida.
[0092] A temperatura de transição de vidro de um produto curado obtenível aquecendo-se a composição de resina para encapsulação da presente modalidade, por exemplo, sob as condições de 200°C e 120 segundos, e em seguida aquecendo-se a composição de resina sob as condições de 250°C durante 240 minutos, é preferivelmente igual a ou maior do que 250°C, e mais preferivelmente igual a ou maior do que 255°C. Desse modo, a resistência ao calor de dispositivos semicondutores pode ser eficazmente aumentada. O limite superior da temperatura de transição de vidro do produto curado não é particularmente limitado; entretanto, o limite superior pode ser fixo, por exemplo, uma temperatura igual a ou menor do que 350°C.
[0093] A temperatura de transição de vidro pode ser medida usando um analisador termomecânico, por exemplo, usando uma espécime produzida pelo seguinte método. Primeiro, a composição de resina para encapsulação é moldada por injeção usando um aparelho de moldagem de transferência em uma temperatura de molde de 200°C, uma pressão de injeção de 9,8 MPa, e um tempo de cura de 120 segundos, e desse modo um artigo moldado tendo um tamanho de 15 mm x 4 mm x 4 mm é obtido. O artigo moldado desse modo obtido é aquecido e curado sob as condições de 250°C e 240 minutos, e desse modo uma espécime para medida é produzida.
[0094] O módulo flexural e a temperatura de transição de vidro de um produto curado da composição de resina para encapsulação de acordo com a presente modalidade podem ser controlados, por exemplo, respectivamente preparando-se os tipos ou relações de mistura dos vários componentes incluídos na composição de resina para encapsulação.
[0095] Logo, um dispositivo semicondutor será explicado.
[0096] A Figura 1 é uma vista em corte ilustrando um exemplo de um dispositivo semicondutor 100 de acordo com a presente modalidade. O dispositivo semicondutor 100 de acordo com a presente modalidade inclui um elemento semicondutor 20 montado em um substrato 30, e um material encapsulante 50 que encapsula o elemento semicondutor 20. O elemento semicondutor 20 é um elemento semicondutor de potência formado de SiC, GaN, Ga2O3, ou diamante. Além disso, o material encapsulante 50 é construído de um produto curado obtenível curando-se a composição de resina para encapsulação de acordo com a presente modalidade.
[0097] Em relação ao dispositivo semicondutor 100 de acordo com a presente modalidade, o elemento semicondutor 20 é um elemento semicondutor de potência formado de SiC, GaN, Ga2O3, ou diamante como descrito acima, e pode ser operado em uma temperatura alta tal como 200°C ou mais alta. O material encapsulante 50 formado usando a composição de resina para encapsulação de acordo com a presente modalidade exibe resistência ao calor excelente como descrito acima, até mesmo durante uso durante um período de muito tempo em um tal ambiente de alta temperatura. Portanto, a confiabilidade do dispositivo semicondutor 100 pode ser aumentada. O elemento semicondutor 20 pode ser produzido, por exemplo, um elemento semicondutor de potência tendo uma potência de entrada de 1,7 W ou mais alta.
[0098] Na Figura 1, um exemplo em que o substrato 30 é uma placa de circuito é ilustrado. Neste caso, como ilustrado na Figura 1, na outra superfície do substrato 30 no lado oposto da superfície onde o elemento semicondutor 20 é montado, por exemplo, uma pluralidade de esferas de solda 60 é formada. O elemento semicondutor 20 é montado no substrato 30 e é conectado eletricamente ao substrato 30 através de um fio 40. Enquanto isso, o elemento semicondutor 20 pode ser montado no substrato 30. Aqui, o fio 40 é formado de, por exemplo, cobre.
[0099] O material encapsulante 50 encapsula o element semicondutor 20, por exemplo, para revestir uma superfície do elemento semicondutor 20, a superfície que está no lado oposto da outra superfície que fica em frente ao substrato 30. Isto é, a composição de resina para encapsulação da presente modalidade pode ser usada para encapsulação para revestir uma superfície entre as superfícies de um elemento semicondutor de potência (elemento semicondutor 20) montado no substrato 30, a superfície que está no lado oposto da outra superfície que fica em frente ao substrato 30. No exemplo ilustrado na Figura 1, o material encapsulante 50 é formado para revestir a superfície mencionada acima e superfícies laterais do elemento semicondutor 20. O material encapsulante 50 pode ser formado por, por exemplo, moldagem por encapsulação de uma composição de resina para encapsulação usando um método conhecido tal como um método de moldagem de transferência ou um método de moldagem por compressão.
[00100] A Figura 2 é uma vista em corte ilustrando um exemplo do dispositivo semicondutor 100 de acordo com a presente modalidade, e ilustra um exemplo que é diferente daquela da Figura 1. O dispositivo semicondutor 100 ilustrado na Figura 2 usa uma extrutura de chumbo como o substrato 30. Neste caso, o elemento semicondutor 20 é montado em, por exemplo, um determinado bloco 32 no substrato 30 e é conectado eletricamente a um chumbo exterior 34 por um fio 40. O elemento semicondutor 20 é um elemento semicondutor de potência formado de SiC, GaN, Ga2O3, ou diamante, similarmente ao exemplo ilustrado na Figura 1. Além disso, o material encapsulante 50 é formado usando a composição de resina para encapsulação de acordo com a presente modalidade, similarmente ao exemplo ilustrado na Figura 1.
[00101] Não é pretendido que a presente invenção seja limitada à modalidade descrita acima, e qualquer modificação, melhorias e similar feitas à extensão que o propósito da invenção pode ser obtido são interpretadas estar incluídas na presente invenção.
EXEMPLOS
[00102] Em seguida, Exemplos da presente invenção serão descritos.
(Preparação de composição de resina para encapsulação)
[00103] Em cada um de vários Exemplos e vários Exemplos Comparativos, uma composição de resina para encapsulação foi preparada como descrito abaixo. Primeiro, vários componentes foram misturados usando um misturador de acordo com a composição indicada na Tabela 2. Em seguida, a mistura desse modo obtida foi misturada por rolo, subsequentemente resfriada, pulverizada, e comprimida. Desse modo, uma composição de resina para encapsulação em uma forma de comprimido foi obtida.
[00104] Os detalhes dos vários componentes na Tabela 2 são como segue. Além disso, as relações de mistura dos vários componentes indicados na Tabela 2 representam relações de mistura (% em massa) em relação à quantidade total da composição de resina para encapsulação.
(A) Resina termocurável
[00105] Resina termocurável 1: Composto representado pela seguinte Fórmula (5) tendo dois ou mais grupos maleimida
[00106] Resina termocurável 2: Composto representado pela seguinte Fórmula (6) tendo dois ou mais anéis de benzoxazina (fabricados por Shikoku Chemicals Corporation, benzoxazina tipo P-d)
[00107] Resina termocurável 3: Resina de epóxi tipo Bifenil novolac (fabricada por Nippon Kayaku Co., Ltd., NC-3000L)
[00108] Resina termocurável 4: Resina fenólica tipo trisfenilmetano (fabricada por Meiwa Co. Chemical, Ltd., MEH-7500)
Figure img0006
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(B) Sílica
[00109] Relativo a sílica (B1) a (B4) usada para preparar as composições de resina para encapsulação de vários Exemplos e vários Exemplos Comparativos como indicado na Tabela 2, os materiais descritos na Tabela 1 seguinte foram usados.
[00110] Além disso, o tamanho de partícula médio d50 de sílica (B1) foi 0,5 μm, o tamanho de partícula médio d50 de sílica (B2) foi 1 μm, o tamanho de partícula médio d50 de sílica (B3) foi 32 μm, e o tamanho de partícula médio d50 de sílica (B4) foi 12 μm.
[00111] Para cada uma de sílica (B1) a sílica (B4), os teores de Fe, Mn, Al, Mg, Ca, Ni, Ti, P, e SiO2 em tal sílica foram como indicados na Tabela 1 seguinte. Os teores de Fe, Mn, Al, Mg, Ca, Ni, Ti, e P foram respectivamente medidos por espectroscopia de emissão de ICP. Além disso, os teores de Fe, Mn, Al, Mg, Ca, Ni, Ti, e P indicados na Tabela 1 seguinte referem-se às proporções dos elementos no total de sílicas individuais, e a unidade é ppm em todos os casos. Na Tabela 1 seguinte, a abreviação "n.d." significa não detectado.[TABELA 1]
Figure img0008
(D) Acelerador de cura
[00112] Acelerador de cura: 2-Metilimidazol (fabricado por Shikoku Chemicals Corporation, 2MZ-H)
(E) Agente de acoplamento
[00113] Agente de acoplamento: Fenilaminopropiltrimetoxissilano (fabricado por Dow Corning Toray Co., Ltd., CF-4083)
(F) Outros componentes
[00114] Agente de liberação de molde: Éster de ácido montânico (fabricado por Clariant Japan K.K., LICOLUB WEB-4)
[00115] Colorante: Negro de fumo (fabricado por Mitsubishi Chemicals Corporation, #5)
(Temperatura de transição de vidro)
[00116] Para cada um dos vários Exemplos e vários Exemplos Comparativos, a temperatura de transição de vidro de um produto curado da composição de resina para encapsulação desse modo obtido foi medida como segue. Primeiro, a composição de resina para encapsulação foi moldada por injeção usando um aparelho de moldagem de transferência, fixando a temperatura de molde em uma temperatura predeterminada, em uma pressão de injeção de 9,8 MPa e durante um tempo de cura de 120 segundos, e um artigo moldado tendo um tamanho de 15 mm x 4 mm x 4 mm foi obtido. Especificamente, a temperatura de molde foi fixada a 200°C.
[00117] Em seguida, o artigo moldado desse modo obtido foi pós- curado a 250°C durante 240 minutos, e desse modo uma espécime foi produzida. Subsequentemente, para a espécime desse modo obtida, a temperatura de transição de vidro foi medida usando um analisador termomecânico (fabricado por Seiko Instruments, Inc., TMA100) sob as condições de uma faixa de temperatura de medida de 0°C a 320°C e uma taxa de aumento de temperatura de 5°C/min. A unidade da temperatura de transição de vidro na Tabela 2 é °C.
(Módulo Flexural)
[00118] Para cada um dos vários Exemplos e vários Exemplos Comparativos, o módulo flexural de um produto curado da composição de resina para encapsulação foi medido como segue. Primeiro, a composição de resina para encapsulação foi moldada por injeção usando um aparelho de moldagem de transferência em uma temperatura de molde de 200°C e uma pressão de injeção de 9,8 MPa durante um tempo de cura de 120 segundos, e desse modo um artigo moldado tendo um tamanho de 10 mm em largura x 4 mm em espessura x 80 mm em comprimento foi obtido. Em seguida, o artigo moldado desse modo obtido foi pós-curado a 250°C durante 240 minutos, e desse modo uma espécime foi produzida. Em seguida, o módulo flexural da espécime em temperatura ambiente de 25°C e a 250°C foi medido de acordo com JIS K 6911. A unidade para o módulo flexural cedido na Tabela 2 é GPa.
(Características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura)
[00119] Para cada um dos vários Exemplos e vários Exemplos Comparativos, as características de armazenamento de alta temperatura de um produto curado da composição de resina para encapsulação desse modo obtidas foram medidas como segue. Primeiro, a composição de resina para encapsulação foi moldada por injeção usando um aparelho de moldagem de transferência em uma temperatura de molde de 200°C e uma pressão de injeção de 9,8 MPa durante um tempo de cura de 120 segundos, e desse modo um artigo moldado tendo um diâmetro de 10 mmΦ x uma espessura de 4 mm foi obtido. Em seguida, o artigo moldado desse modo obtido foi pós- curado a 250°C durante 240 minutos, e em seguida foi secado durante 16 horas a 150°C. Desse modo, uma espécime foi obtida, e a massa inicial deste espécime foi medida. Em seguida, a espécime foi introduzida em um forno a 250°C e foi tirada depois de 100 horas, 250 horas, 500 horas, ou 1.000 horas, e a massa foi medida. A relação de redução de massa determinada na Tabela 2 foi um valor obtido calculando a quantidade de redução de massa depois de 1.000 horas em relação à massa inicial, e a unidade é porcentagem em massa (% em massa). [TABELA 2]
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[00120] A Figura 3 mostra fotografias de SEM (Microscópio de Elétron de Varredura) mostrando a estrutura em corte de um material encapsulante depois de um teste paras características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura. A Figura 3(a) mostra a estrutura em corte da superfície do material encapsulante de acordo com Exemplo Comparativo 1, e a Figura 3(b) mostra a estrutura em corte da superfície do material encapsulante de acordo com Exemplo 1. Quando uma comparação entre a Figura 3(a) e a Figura 3(b) é feita, é compreendido que as espessuras da camada de oxidação (camada em que descamação ou craqueamento que ocorrem na interface entre uma resina e sílica, ou decomposição oxidativa da própria resina ocorre) produzida no material encapsulante como um resultado do teste paras características de armazenamento a longo prazo em alta temperatura é menor no Exemplo 1 do que as densidades do Exemplo Comparativo 1. Isto é, no Exemplo 1, oxidação do interior do material encapsulante é suprimida mais eficazmente do que no Exemplo Comparativo 1. Como tal, pode ser visto a partir da Figura 3 que deterioração no caso de armazenamento a longo prazo sob condições de alta temperatura a 200°C ou mais alta pode ser suprimida pelas composições de resina para encapsulação de acordo com os Exemplos.
[00121] Este pedido de patente reivindica prioridade de Pedido de patente japonês No. 2015-254082 depositado em 25 de dezembro de 2015, a descrição da qual está incorporada aqui por referência.

Claims (9)

1. Composição de resina para encapsular um elemento semicondutor de potência (20) formado de SiC, GaN, Ga2O3, ou diamante, a composição de resina para encapsulação, caracterizada pelo fato de que compreende: uma resina termocurável (A); e sílica (B), em que a sílica (B) inclui Fe, o teor de Fe é igual a ou menor do que 220 ppm em relação à quantidade total da sílica (B), e a composição de resina está em uma forma granular, uma forma de comprimido, ou uma forma de folha, em que a sílica (B) inclui ainda Mn, e o valor de soma dos teores de Fe e Mn é igual a ou menor do que 220 ppm em relação à quantidade total de sílica (B), em que a sílica (B) inclui ainda Ni e Ti, e o valor de soma dos teores de Fe, Mn, Ni, e Ti é igual a ou menor do que 250 ppm em relação à quantidade total de sílica (B), e em que a proporção do teor de Fe em relação ao valor de soma dos teores de Fe, Mn, Ni, e Ti é igual a ou menor do que 86,0%.
2. Composição de resina para encapsulação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a resina termocurável (A) inclui um composto tendo dois ou mais grupos maleimida.
3. Composição de resina para encapsulação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o teor de SiO2 em relação à quantidade total da sílica (B) é igual a ou maior do que 99,8% em massa.
4. Composição de resina para encapsulação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o teor da sílica (B) é igual a ou maior do que 55% em massa e igual a ou menor do que 90% em massa em relação à quantidade total da composição de resina para encapsulação.
5. Composição de resina para encapsulação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o módulo flexural a 250°C de um produto curado obtenível aquecendo-se a composição de resina para encapsulação sob as condições de 200°C e 120 segundos e em seguida aquecendo-se a composição de resina sob as condições de 250°C e 240 minutos, é igual a ou maior do que 3 GPa e igual a ou menor do que 16 GPa.
6. Composição de resina para encapsulação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a temperatura de transição de vidro de um produto curado obtenível aquecendo-se a composição de resina para encapsulação sob as condições de 200°C e 120 segundos e em seguida aquecendo- se a composição de resina sob as condições de 250°C e 240 minutos, é igual a ou maior do que 250°C e igual a ou menor do que 350°C.
7. Dispositivo semicondutor (100), caracterizado pelo fato de que compreende: um elemento semicondutor de potência (20) montado sobre o substrato (30) e formado de SiC, GaN, Ga2O3 ou diamante; e um material encapsulante (50) construído a partir de um produto curado da composição de resina para encapsular, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, o elemento semicondutor de potência (20).
8. Dispositivo semicondutor (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o material encapsulante (50) reveste uma superfície do elemento semicondutor de potência (20), a superfície sendo a superfície no oposto da outra superfície que fica em frente ao substrato (30).
9. Dispositivo semicondutor (100), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o elemento semicondutor de potência (20) tem um ambiente operacional de 200°C ou mais.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102470719B1 (ko) * 2017-03-13 2022-11-24 린텍 가부시키가이샤 수지 조성물 및 수지 시트
TWI758489B (zh) * 2017-06-30 2022-03-21 日商琳得科股份有限公司 樹脂組成物及樹脂薄片
TWI765028B (zh) * 2017-06-30 2022-05-21 日商琳得科股份有限公司 樹脂薄片、層合體及樹脂薄片的製造方法
JP2019116532A (ja) * 2017-12-26 2019-07-18 京セラ株式会社 封止成形材料用組成物及び電子部品装置
FR3136889B1 (fr) * 2022-06-15 2025-04-25 Safran Matériau diélectrique composite et module de puissance comprenant une couche d’encapsulation formée d’un tel matériau
TWI876956B (zh) * 2024-04-16 2025-03-11 南亞塑膠工業股份有限公司 樹脂組成物

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04175358A (ja) * 1990-11-08 1992-06-23 Mitsubishi Kasei Corp 半導体封止用樹脂組成物
JP2542797B2 (ja) * 1994-09-29 1996-10-09 日本化学工業株式会社 高純度シリカの製造方法
JPH11322816A (ja) 1998-03-11 1999-11-26 Hitachi Chem Co Ltd 樹脂ペースト組成物及びこれを用いた半導体装置
MY126953A (en) * 1999-10-06 2006-11-30 Nitto Denko Corp Resin composition for semiconductor encapsulation, semiconductor device comprising the same and process for the production of semiconductor device using the same
JP4614214B2 (ja) * 1999-12-02 2011-01-19 信越化学工業株式会社 半導体装置素子用中空パッケージ
JP4022640B2 (ja) * 2001-11-20 2007-12-19 東ソー株式会社 塊状高純度シリカ及びその製造方法
JP5330644B2 (ja) * 2006-12-01 2013-10-30 株式会社日本触媒 表面処理されたシリカ粒子
US8235870B2 (en) * 2008-08-15 2012-08-07 Phresh, Llc Method and apparatus for integrating physical exercise and interactive multimedia
WO2011049121A1 (ja) 2009-10-20 2011-04-28 株式会社日本触媒 非晶質シリカおよびその製造方法
JP2012089750A (ja) 2010-10-21 2012-05-10 Hitachi Chem Co Ltd 半導体封止充てん用熱硬化性樹脂組成物及び半導体装置
JP5733743B2 (ja) * 2010-12-15 2015-06-10 日東電工株式会社 光半導体装置
JP6251575B2 (ja) * 2013-01-23 2017-12-20 日東電工株式会社 シート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物、樹脂封止型半導体装置、及び樹脂封止型半導体装置の製造方法
JP6315368B2 (ja) * 2013-09-11 2018-04-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置
CN105190872B (zh) 2013-09-13 2018-06-12 富士电机株式会社 半导体装置
JP2015101668A (ja) * 2013-11-26 2015-06-04 住友ベークライト株式会社 半導体封止用樹脂組成物および半導体装置
JP6311399B2 (ja) * 2014-03-28 2018-04-18 三菱ケミカル株式会社 熱硬化性樹脂組成物、およびその成形体
WO2016120953A1 (ja) 2015-01-26 2016-08-04 セントラル硝子株式会社 半導体封止用硬化性樹脂組成物およびその硬化物、並びにこれらを用いた半導体装置

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