JP2004168848A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】鉛フリー化の動向に伴い、リフロー温度が２６０℃に変更されても良好な耐リフロー性を示す高信頼性の液状樹脂組成物を提供する。
【解決手段】本発明はエポキシ樹脂、或いはマレイミド樹脂と反応性の高い成分（Ａ）のｐ−ジアリルフェノール化合物、成分（Ｂ）の液状エポキシ樹脂、成分（Ｃ）のビスマレイミド化合物及び／又はそのプレポリマー、成分（Ｄ）のフィラーから成り、成分（Ａ）ジアリルフェノール化合物の成分（Ｂ）エポキシ樹脂に対する配合比が、エポキシ当量１に対して水酸基当量０．４〜１．５当量の範囲であり、成分（Ｂ）１００重量部に対して成分（Ｃ）は４〜３５重量部である液状樹脂組成物である。

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子を金属フレーム等に接着する液状樹脂組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の環境問題に対する取り組みの一環として半導体製品を有機基板に搭載する工程で使用されていた半田を鉛フリーの半田に置き換える検討が盛んになされている。このためリフロー温度も従来の２２０℃あるいは２４０℃から２６０℃へ変更する必要があり、半導体製品構成部材もより高温での耐リフロー性が要求され始めている。例えば、アリル化フェノールを硬化剤として用いる場合、フェノール性水酸基に対しｏ−位にアリル基を有するため、その欠点として、フェノール性水酸基、及びアリル基の反応性が低下してしまい、硬化時間の遅延、或いは硬化不良の恐れがある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。そのため、従来のパッケージでは２４０℃までのリフロー温度では使用可能であったが２６０℃リフローに耐えるものは存在しなかった。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−４３６３０号公報
【特許文献２】
特開２００１−１９６５３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は鉛フリー化の動向に伴い、リフロー温度が２６０℃に変更されても良好な耐リフロー性を示す高信頼性の液状樹脂組成物を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はエポキシ樹脂、或いはマレイミド樹脂と反応性の高い一般式（１）で示される成分（Ａ）のビス（２−ヒドロキシ−３−メトキシ−５−アリルフェニル）メタン、成分（Ｂ）の液状エポキシ樹脂、一般式（２）で示される成分（Ｃ）のビスマレイミド化合物及び／又はそのプレポリマー、成分（Ｄ）のフィラーを必須成分とする液状樹脂組成物である。
【０００６】
【化３】

【０００７】
【化４】

（Ｒ１〜Ｒ４は水素或いはアルキル基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｘは２価の脂肪族及び／又は芳香族残基を示す。）
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明で使用されるエポキシ樹脂硬化剤として、ｐ−ジアリルフェノール化合物を必須成分とし、イオン性不純物が極めて少ないことが好ましい点を除き、必要に応じてフェノール系化合物、有機酸無水物、アミン化合物などの併用が可能である。また、それらの配合としては、必須硬化剤であるｐ−ジアリルフェノール化合物に対し５０重量％以下が好ましく、３０重量％以下であることがより好ましい。また、３級アミン、イミダゾール類、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフィンテトラフェニルボレート等といった硬化促進剤として知られている化合物を添加することもでき、さらに可とう性付与剤、消泡剤、カップリング剤等を用いることもできる。
【０００９】
また本発明に用いるエポキシ樹脂は液状の物に限定しているが、常温で液状の物でないとフィラーとの混練において溶剤が必要となる。溶剤は気泡の原因となり硬化物の接着強度、熱伝導率を低下させる原因となるので好ましくない。ここで常温にて液状のエポキシ樹脂とは、例えば常温で固形のものでも常温で液状のエポキシ樹脂と混合することにより常温で安定して液状を示す物を含む。また半導体用途に用いるため、加水分解性塩素量が１０００ｐｐｍ以下であることが望ましい。
【００１０】
これらの要件を満足するエポキシ樹脂であれば、特に限定されるものではないが、具体例を挙げると、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、３，３−ジアリルビスフェノールＡジグリシジルエーテル、フェノールノボラックやクレゾールノボラック類とエピクロルヒドリンとの反応により得られるポリグリシジルエーテル、１，６−ジヒドロキシナフタレンジグリシジルエーテル、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアミノ−１，３−グリシジルフェニルエーテル等があり、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。さらにはｎ−ブチルグリシジルエーテル、バーサティック酸グリシジルエステル、スチレンオサイド、エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、ブチルフェニルグリシジルエーテル等のような通常のエポキシ樹脂の希釈剤として用いられるものがあり、これらを混合して用いても差し支えない。
【００１１】
本発明で使用される一般式（２）で示されるビスマレイミド化合物は、ジアミンと無水マレイン酸とを反応させて得られるビスマレアミド酸を、更に脱水閉環イミド化したものである。このビスマレイミドをさらに芳香族ジアミンと２００℃以下の温度で反応させることによりプレポリマーを得ることが可能である。このようにして得られたビスマレイミド及び／又はそのプレポリマーは耐熱性に優れており、２種以上を組み合わせて用いることも可能である。
【００１２】
本発明で使用されるビスマレイミド化合物は、一般式（２）で示されるものであれば特に限定されるものではないが、具体例を挙げると、Ｎ，Ｎ−（４，４−ジフェニルメタン）ビスマレイミド、ビス（３−エチル−４−マレイミドフェニル）メタン、ビス（３，５−ジメチル−４−マレイミドフェニル）メタン、ビス（３，５−ジエチル−４−マレイミドフェニル）メタン、ビス（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン、２，２−ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔３−ターシャリーブチル−５−メチル−４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕プロパン、２，６−ビス〔２−（４−マレイミドフェニル）プロピル〕ベンゼン、等があり、これらは単独で用いても混合して用いても差し支えない。
【００１３】
本発明に用いるフィラーは用いる分野が半導体用途のためハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等のイオン性不純物量が１０ｐｐｍ以下であることが望ましい。また要求特性により銀、金、銅、ニッケルなどの金属フィラー、シリカ、窒化アルミ、窒化ボロンなどの無機フィラーをあるいは焼成フェノール粒子、ポリイミド粒子等の有機フィラーを単独あるいは併用して使用可能である。
形状としてはフレーク状、繊維状、不定形あるいは球状のものを単独あるいは混合して用いることができる。さらに粒径に関しては通常平均粒径が２〜１０μｍ、最大粒径は５０μｍ程度のものが好ましく、比較的細かいフィラーと粗いフィラーを混合して用いてもよい。
【００１４】
本発明の液状樹脂組成物は、成分（Ａ）のｐ−ジアリルフェノール化合物、成分（Ｂ）の液状エポキシ樹脂、成分（Ｃ）のビスマレイミド化合物及び／又はそのプレポリマー、成分（Ｄ）のフィラーから成るが、成分（Ａ）ジアリルフェノール化合物の成分（Ｂ）エポキシ樹脂に対する配合比は、エポキシ当量１に対して水酸基当量０．４〜１．５当量の範囲であることが好ましく、更に０．７〜１．１当量であることがより好ましい。成分（Ｂ）１００重量部に対して成分（Ｃ）は４〜３５重量部であることが好ましく、更に５〜３０重量部であることがより好ましい。２６０℃での耐リフロー性の向上には、高温時の物性低下を抑えるために高耐熱性が必要であるが、成分（Ｃ）が成分（Ｂ）に対して４重量部未満の場合、Ｔｇの上昇、熱時接着強度の改善といった効果が乏しくなり、また３５重量部を越えると著しく粘度が上昇し、作業性の悪化を招くため好ましくない。
【００１５】
本発明の液状樹脂組成物の製造方法は例えば各成分を予備混合した後、３本ロールを用いて混練し、混練後真空下脱泡により樹脂ペーストを得るなどがある。
【００１６】
【実施例】
以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。配合割合は重量部で示す。
【００１７】
実施例１〜３
粒径１〜３０μｍで平均粒径３μｍのフレーク状銀粉（以下銀粉）とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂ＹＤ８１２５（東都化成株式会社製、エポキシ当量１７５、常温で液体、以下ビスＡエポキシ）、ビス（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン、ビス（２−ヒドロキシ−３−メトキシ−５−アリルフェニル）メタン（水酸基当量１７０、融点８２℃、以下ｐ−ジアリル化合物）、２−エチル−４−メチルイミダゾールを表１に示す割合で配合し、３本ロールで混練して液状樹脂組成物を得た。この液状樹脂組成物を真空チャンバーにて２ｍｍＨｇで３０分間脱泡した後以下の方法により各種性能を評価した。
粘度：Ｅ型粘度計（３°コーン）を用い２５℃、２．５ｒｐｍでの値を測定し粘度とした。
Ｔｇ：４×２０×０．４ｍｍの試験片を作製し（硬化条件１５０℃６０分）引っ張りモードのＴＭＡで測定しＴＭＡ曲線の屈曲点をもってＴｇとした。（測定長：１０ｍｍ、温度範囲：−１００℃〜３００℃、昇温速度：１０℃／分）
接着強度：６×６ｍｍのシリコンチップを、液状樹脂組成物を用いて、４２合金、銅、銀メッキを施した銅フレームに各々マウントし、１５０℃オーブン中６０分間硬化した。硬化後自動マウント強度測定装置（ＤＡＧＥ ＰＣ−２４００）を用い２６０℃での熱時ダイシェア強度を測定した。また硬化後のサンプルを８５℃８５％７２時間吸水処理し２６０℃での熱時ダイシェア強度を測定した。吸湿処理による保持率を計算し８０％以上の場合を合格とした。
リフロー性：１４×２０×２．０ｍｍのＱＦＰフレーム（４２合金及び銀メッキを施した銅フレーム、ダイパッド：９．５×９．５ｍｍ）に液状樹脂組成物を用い、９×９×０．３８ｍｍのシリコンダイをマウント、１５０℃６０分硬化した後、ビフェニル系封止材（フィラー含有率：８８ｗｔ％）にてモールドした。このパッケージを８５℃８５％ＲＨの条件で１６８時間吸湿処理後ＩＲリフローを３回通した。リフロー温度は２６０℃以上１０秒とし、リフロー処理後のパッケージを透過型の超音波探傷装置により剥離の観察をおこない、剥離面積がダイパッド面積の５％以上のものを不良とし、１０パッケージ中の不良パッケージ数をもってリフロー性の指標とした。
評価結果を表１に示す。
【００１８】
比較例１〜２
ビス（２−ヒドロキシ−３−メトキシ−５−アリルフェニル）メタン（水酸基当量１７０、融点８２℃）に換えてｏ，ｏ−ジアリルビスフェノールＡ（常温で液体）、を使用した他は、実施例と同様にして表１に示す配合割合で液状樹脂組成物を作製し、評価をおこなった。
評価結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】

【００２０】
【発明の効果】
本発明の液状樹脂組成物は２６０℃の高温でも金属フレームに対する密着性に優れるため、リフロー温度が２６０℃になっても半田処理時に剥離、クラックが発生しない従来になかった高信頼性の半導体素子接着用の液状樹脂組成物である。

Claims (1)

1. 一般式（１）で示されるビス（２−ヒドロキシ−３−メトキシ−５−アリルフェニル）メタン（ｐ−ジアリルフェノール化合物）（Ａ）、液状エポキシ樹脂（Ｂ）、一般式（２）で示されるビスマレイミド化合物及び／又はそのプレポリマー（Ｃ）、フィラー（Ｄ）を必須成分とする液状樹脂組成物。
   

   

   

   （Ｒ１〜Ｒ４は水素或いはアルキル基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｘは２価の脂肪族及び／又は芳香族残基を示す。）