JP2007031599A - 樹脂組成物及び樹脂組成物を使用して作製した半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]半導体素子又は放熱部材を支持体に接着する樹脂組成物であって、(A)一般式(1)で示される官能基を少なくとも一つ有する化合物、(B)熱ラジカル重合開始剤、及び(C)充填材を含むことを特徴とする樹脂組成物。
[3]前記化合物(A)の分子量が500以上、5000以下である第[1]又は[2]項に記載の樹脂組成物。
[4]前記化合物(A)が主鎖骨格に一般式(2)で示される構造を有する化合物である第[1]〜[3]項のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
R3は炭素数3以上、11以下の炭化水素基であり、
X1は−O−、−OCO−又は−OCOO−のいずれかであり、
X2はX1が−O−又は−OCOO−のときX1に等しく、−OCO−のとき−COO−であり、
nは0以上、50以下である。
[6]さらに一般式(4)で示される官能基を有する化合物を含む第[1]〜[5]項のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
[8]前記カップリング剤がS−S結合を有するシランカップリング剤である第[1]〜[7]項のいずれかに1項に記載の樹脂組成物。
[9]充填材(C)が銀粉である第[1]〜[8]項のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
[10]第[1]〜[9]項のいずれか1項に記載の樹脂組成物をダイアタッチペースト又は放熱部材接着用材料として用いて製作されることを特徴とする半導体装置。
ここで、支持体とは、半導体素子を接着する場合は、リードフレーム、有機基板などであり、放熱部材を接着する場合は、半導体素子、リードフレーム、有機基板、半導体製品などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
以下、本発明について詳細に説明する。
また化合物(A)は芳香族環を含まないことが好ましい。これは芳香族環を含むと弾性率が高くなりすぎるためである。
要求される低弾性率を実現するために化合物(A)は一般式(2)に示される構造を有することが好ましい。一般式(2)のR2は炭素数3以上、11以下の炭化水素基又は一般式(3)に示される有機基であり、R3は炭素数3以上、11以下の炭化水素基である。R2、R3は炭素数が上記範囲より少ない場合には親水性が高くなるため硬化物の耐湿性が悪化し、炭素数が上記範囲より多い場合には逆に疎水性が高くなりすぎ密着性が悪化する場合があるからである。より好ましい炭素数は3以上、6以下である。またR2が一般式(3)に示される有機基の場合にはR4は炭素数3以上、11以下の炭化水素基であることが好ましいが、これは炭素数が上記範囲より少ない場合には親水性が高くなるため硬化物の耐湿性が悪化し、炭素数が上記範囲より多い場合には逆に疎水性が高くなりすぎ密着性が悪化する場合があるからである。より好ましい炭素数は3以上、6以下である。またX3は−O−、−OCO−、又は−OCOO−から選ばれる。これらの結合を含むことで分子鎖が柔軟になり硬化物としての低弾性率化を可能とするとともに、原料としても室温で液状になりやすいので好適に使用することが可能となる。mは1以上、50以下であるがこれ以上の場合には分子量が大きくなりすぎるため樹脂組成物の粘度が高くなりすぎ好ましくない。一般式(2)のX1は、−O−、−OCO−、又は−OCOO−から選ばれる。これらの結合を含むことで分子鎖が柔軟になり硬化物としての低弾性率化を可能とするとともに、原料としても室温で液状になりやすいので好適に使用することが可能となる。X1が−O−、又は−OCOO−から選ばれる結合の場合にはX2はX1に等しく、X1が−OCO−である場合にはX2は−COO−である。好ましい一般式(2)に示される構造としてジオールとジカルボン酸又はその誘導体とをエステル化したものが挙げられる。ジオールとして、特に分岐した脂肪族ジオールを用いた場合には得られた化合物(A)は低粘度となるので好ましい。
このような化合物(A)としてはシクロヘキサンジカルボン酸又はその誘導体とジオールとアリルアルコールとを反応することにより得られる。仕込み比により分子量を制御することが可能である。
本発明の樹脂組成物は、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た後真空下脱泡することにより製造することができる。
以下実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、これらに限定されるものではない。配合割合は重量部で示す。
化合物A1:アリルアルコール(試薬)58g、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(試薬)344g、3−メチル−1,5−ペンタンジオール((株)クラレ製、MPD)177g及びトルエン/MIBK混合溶剤(7:3)1Lをセパラブルフラスコに入れ、室温で30分攪拌した後パラトルエンスルフォン酸を添加し還流下8時間反応を行った。反応中生成した水分はディーンスタークトラップにて除去した。室温付近まで冷却しイオン交換水を添加し30分攪拌、その後静置し溶剤層を得た。さらに70℃のイオン交換水にて3回、室温のイオン交換水にて2回分液洗浄を行った後エバポレータ及び真空乾燥機にて溶剤を除去し生成物を得た。(以下化合物A1、収率約87%。室温で液状。GPCによるスチレン換算分子量は約1200。重クロロホルムを用いたプロトンNMRの測定によりアリルアルコールの水酸基のプロトン及び3−メチル−1,5−ペンタンジオールの水酸基のプロトンに基づく2.0ppm付近のピークの消失、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸のカルボキシル基のプロトンに基づく11.9ppm付近のピークの消失、アリルアルコールのメチレン基のプロトンのエステル化によるシフト(4.6ppm付近)、ならびに3−メチル−1,5−ペンタンジオールの1位及び5位のメチレン基のプロトンのエステル化によるシフト(4.1ppm付近)を確認した。0.9ppm付近、2.3ppm付近、4.6ppm付近のピークの強度比から生成物は一般式(1)に示される構造の官能基及び一般式(2)の構造を含む式(5)に示される構造であり、一般式(1)のR1が水素、一般式(2)のR2の炭素数が6、R3の炭素数が6、X1が−OCO−、X2が−COO−、平均繰り返し数nが約1.8であった。)
化合物(A)として、上記化合物A1、熱ラジカル重合開始剤(B)としてジクミルパーオキサイド(日本油脂(株)製、パークミルD、急速加熱試験における分解温度:126℃、以下開始剤)、充填材(C)として、平均粒径8μm、最大粒径30μmのフレーク状銀粉(以下銀粉)、2−ヒドロキシプロピルメタアクリレート(共栄社化学(株)製、ライトエステルHOP、以下希釈剤1)、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート(共栄社化学(株)製、ライトエステル1、6HX、以下希釈剤2)、テトラスルフィド結合を有するカップリング剤(日本ユニカー(株)製、A−1289、以下カップリング剤1)、グリシジル基を有するカップリング剤(信越化学工業(株)製、KBM−403E、以下カップリング剤2)を表1のように配合し、3本ロールを用いて混練し、脱泡することで樹脂組成物を得た。配合割合は重量部である。得られた樹脂組成物を以下の方法により評価した。評価結果を表1に示す。
表1に示す割合で配合し実施例1と同様に樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物を以下の方法により評価した。評価結果を表1に示す。
・接着強度:表1に示す樹脂組成物を用いて6×6mmのシリコンチップをNi−Pd/Auめっきした銅フレームにマウントし、150℃オーブン中30分硬化した。硬化後及び吸湿処理(85℃、85%、72時間)後に自動接着力測定装置を用い260℃での熱時ダイシェア強度を測定した。260℃熱時ダイシェア強度が30N/チップ以上の場合を合格とした。接着強度の単位はN/チップである。
・弾性率:表1に示す樹脂組成物を用いて4×20×0.1mmのフィルム状の試験片を作製し(硬化条件150℃30分)、動的粘弾性測定機(DMA)にて引っ張りモードでの測定を行った。測定条件は以下の通りである。
測定温度:−100〜300℃
昇温速度:5℃/分
周波数:10Hz
荷重:100mN
25℃における貯蔵弾性率を弾性率とし3000MPa以下の場合を合格とした。弾性率の単位はMPaである。
・耐リフロー性:表1に示す樹脂組成物を用いて、下記のリードフレームとシリコンチップを150℃30分間硬化し接着した。封止材料(スミコンEME−7026、住友ベークライト(株)製)を用い封止し、パッケージを作製した。このパッケージを30℃、相対湿度60%、168時間吸湿処理した後、IRリフロー処理(260℃、10秒、3回リフロー)を行った。処理後のパッケージを超音波探傷装置(透過型)により剥離の程度を測定した。ダイアタッチ部の剥離面積が10%未満の場合を合格とした。剥離面積の単位は%である。
パッケージ:QFP(14×20×2.0mm)
リードフレーム:Ni−Pd/Auめっきした銅フレーム
チップサイズ:6×6mm
樹脂組成物の硬化条件:オーブン中150℃、30分
Claims (10)
- 前記化合物(A)が芳香族環を含まない化合物である請求項1記載の樹脂組成物。
- 前記化合物(A)の分子量が500以上、5000以下である請求項1又は2記載の樹脂組成物。
- 前記一般式(2)で示される構造がジオールとジカルボン酸又はその誘導体との重縮合反応により得られた構造である請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- さらにカップリング剤を含む請求項1〜6のいずれかに1項に記載の樹脂組成物。
- 前記カップリング剤がS−S結合を有するシランカップリング剤である請求項7に記載の樹脂組成物。
- 充填材(C)が銀粉である請求項1〜8のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の樹脂組成物をダイアタッチペースト又は放熱部材接着用材料として用いて製作されることを特徴とする半導体装置。
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