JP2008056740A - Thermosetting compound, thermosetting resin composition and semiconductor device - Google Patents

Thermosetting compound, thermosetting resin composition and semiconductor device Download PDF

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Yoshikazu Kobayashi
義和 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a curable compound having good curability and giving a cured product having excellent soldering resistance, high-temperature preservability and flame-retardancy, a curable resin composition and a semiconductor device. <P>SOLUTION: The thermosetting compound has an oxazine ring on an aromatic group and has a structure expressed by general formula (1) (R1 is an aromatic group having substituent containing carbon-carbon triple bond; when the compound has two or more R1 groups, these groups may be same or different; R2 is selected from hydrogen, carboxyl group, hydroxyl group and ester group; when the compound has two or more R2 groups, these groups may be same or different; m is 1, 2 or 3; and n is an integer of 1-4). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は熱硬化性化合物、それを含む熱硬化性樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a thermosetting compound, a thermosetting resin composition containing the same, and a semiconductor device using the same.

IC、LSI等の半導体素子は、主にエポキシ樹脂組成物で封止され、半導体装置に用いられている。近年の電子機器の市場動向は、小型化、軽量化、高性能化が進んできており、これに対応するため、半導体素子の高集積化が年々進んできている。又、半導体装置は、表面実装化が促進されており、半導体素子の高集積化において、半導体素子は大型化し、これを搭載する半導体装置は、TSOP(Thin Small Outline Package)、TQFP(Thin Quad Flat Package)、BGA(Ball Grid Array)等の形態となり、表面実装型の半導体装置になってきている。   Semiconductor elements such as IC and LSI are mainly sealed with an epoxy resin composition and used in semiconductor devices. In recent years, the market trend of electronic devices has been reduced in size, weight and performance, and in order to respond to this trend, the integration of semiconductor elements has been increasing year by year. Further, surface mounting of semiconductor devices has been promoted, and the semiconductor elements have been increased in size with the high integration of semiconductor elements. The semiconductor devices on which the semiconductor elements are mounted are TSOP (Thin Small Outline Package), TQFP (Thin Quad Flat Flat). Package), BGA (Ball Grid Array), etc., and are becoming surface-mount semiconductor devices.

これらに、半導体素子を封止する従来のエポキシ樹脂組成物を適用した場合、表面実装の際に、半導体装置が、半田浸漬又は半田リフロー工程で、急激に200℃以上の高温環境下に置かれることにより、樹脂組成物の硬化物に収縮が生じ、あるいは硬化物に吸湿した水分が爆発的に気化し、その応力により、半導体装置にクラックが発生したり、半導体装置を構成する半導体素子、リードフレーム、インナーリード上のメッキ部分とエポキシ樹脂組成物の硬化物との界面で剥離が生じ、封止材料としての電気的信頼性が著しく低下する問題がある。実装時の熱応力に対応するために、エポキシ樹脂組成物は、低粘度の樹脂成分を用いて無機充填材を高充填して、樹脂組成物の硬化物の強度と吸湿率を向上させるか、樹脂成分として、ビフェニル型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂やジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等を用いて、硬化物の強靱性を付与する手法がなされている。しかし、これらのエポキシ樹脂を使用したエポキシ樹脂組成物は、硬化物のガラス転移温度が従来よりも低くなるため、150℃程度の高温雰囲気下において、半導体装置がその機能を維持できる保存信頼性(以下、高温保管性という。)に問題が出てくる。   When a conventional epoxy resin composition for sealing a semiconductor element is applied to these, the semiconductor device is suddenly placed in a high temperature environment of 200 ° C. or higher in the solder dipping or solder reflow process during surface mounting. As a result, shrinkage occurs in the cured product of the resin composition, or moisture absorbed in the cured product explosively vaporizes, and the stress causes cracks in the semiconductor device, and the semiconductor elements and leads constituting the semiconductor device. There is a problem in that peeling occurs at the interface between the frame and the plated portion on the inner lead and the cured product of the epoxy resin composition, and the electrical reliability as a sealing material is significantly reduced. In order to cope with the thermal stress at the time of mounting, the epoxy resin composition is highly filled with an inorganic filler using a low-viscosity resin component to improve the strength and moisture absorption rate of the cured product of the resin composition, As resin components, crystalline epoxy resins such as biphenyl type epoxy resins, dicyclopentadiene-modified phenol type epoxy resins, and the like have been used to impart toughness of cured products. However, since the epoxy resin composition using these epoxy resins has a glass transition temperature of the cured product lower than the conventional one, the storage reliability that allows the semiconductor device to maintain its function in a high temperature atmosphere of about 150 ° C. ( In the following, there is a problem with high temperature storage.

高温保管特性を改善する方法としては、樹脂組成物のガラス転移温度を高くする方法が挙げられ、高いガラス転移温度を有し耐湿信頼性が得られる半導体封止用樹脂組成物として、多官能ジヒドロキシベンゾオキサジンを添加することが試みられている(例えば、特許文献1参照。)が、多官能ジヒドロキシベンゾオキサジンは硬化性が悪く、近年のエポキシ樹脂組成物に要求される速硬化性に対応できない。   As a method for improving the high-temperature storage characteristics, there is a method of increasing the glass transition temperature of the resin composition. As a resin composition for semiconductor encapsulation having a high glass transition temperature and obtaining moisture resistance reliability, polyfunctional dihydroxy Attempts have been made to add benzoxazine (see, for example, Patent Document 1), but polyfunctional dihydroxybenzoxazine has poor curability and cannot cope with rapid curability required for recent epoxy resin compositions.

また、上記問題を解決する方法として、炭素−炭素三重結合を含む置換基で置換されたベンゾオキサジン環を有する化合物が試みられている(例えば、特許文献2参照。)ものの、多官能ジヒドロキシベンゾオキサジンと同様硬化性が悪く、近年のエポキシ樹脂組成物に要求される速硬化性には対応できない。さらに、1分子中に、ビフェニル基及びナフチル基などの2個以上の芳香環を有する芳香族基を有するベンゾオキサジン環を含む化合物は、硬化時の架橋点間鎖長が長く、樹脂組成物のガラス転移温度を高くする効果が小さいため、実使用に際しては、さらに効果的に樹脂組成物のガラス転移温度を高くする方法が求められていた。   Further, as a method for solving the above problem, a compound having a benzoxazine ring substituted with a substituent containing a carbon-carbon triple bond has been tried (see, for example, Patent Document 2), but polyfunctional dihydroxybenzoxazine. Like the above, the curability is poor and it cannot cope with the fast curability required for recent epoxy resin compositions. Furthermore, a compound containing a benzoxazine ring having an aromatic group having two or more aromatic rings such as a biphenyl group and a naphthyl group in one molecule has a long chain length between crosslinking points at the time of curing. Since the effect of increasing the glass transition temperature is small, there has been a demand for a method for increasing the glass transition temperature of the resin composition more effectively in actual use.

一方、フェノール樹脂は、優れた機械的特性、電気的特性、耐熱性及び接着性などを有するバインダーとして用いることができることから、一般にヘキサメチレンテトラミンを架橋剤として含むフェノール樹脂組成物として、工業用部品、自動車部品及び電気部品用の成形材料などに、広く使用されている。ヘキサメチレンテトラミンは、比較的安価で、硬化性も良好であることから、ノボラック型フェノール樹脂の架橋剤に用いられているが、架橋時に、分解ガスを発生することから、成形品内部にボイドを発生するなどの問題を発生することから、ベンゾオキサジン環を有する硬化性樹脂をフェノール樹脂の架橋剤として適用を試みる検討もなされている。しかし、硬化性が悪く、またその改良検討もなされている(例えば、特許文献3参照。)ものの、ヘキサメチレンテトラミンの硬化性、耐熱性のレベルには至っていない。
特開平6−322121号公報 特開2005−82690号公報 特開2002−161188号公報
On the other hand, a phenol resin can be used as a binder having excellent mechanical properties, electrical properties, heat resistance, adhesiveness, etc., and therefore, as a phenol resin composition generally containing hexamethylenetetramine as a crosslinking agent, industrial parts It is widely used for molding materials for automobile parts and electrical parts. Hexamethylenetetramine is used as a crosslinking agent for novolak-type phenolic resins because it is relatively inexpensive and has good curability. However, since it generates decomposition gas during crosslinking, voids are formed inside the molded product. Since problems such as occurrence occur, studies have been made to try to apply a curable resin having a benzoxazine ring as a crosslinking agent for a phenol resin. However, although the curability is poor and improvement studies have been made (for example, see Patent Document 3), the curability and heat resistance levels of hexamethylenetetramine have not reached the level.
Japanese Patent Laid-Open No. 6-321221 JP 2005-82690 A JP 2002-161188 A

本発明は、硬化性が良好であり、耐半田性、高温保管性及び難燃性に優れた硬化物を得ることができる硬化性化合物、硬化性樹脂組成物、及び、半導体装置を提供するものである。   The present invention provides a curable compound, a curable resin composition, and a semiconductor device that can obtain a cured product that has good curability and is excellent in solder resistance, high-temperature storage properties, and flame retardancy. It is.

本発明者らは、上記問題点に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、芳香族基上にオキサジン環を有する熱硬化性化合物であって、特定構造を有する熱硬化性化合物が上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至ったものである。   As a result of intensive investigations in view of the above problems, the present inventors are thermosetting compounds having an oxazine ring on an aromatic group, and a thermosetting compound having a specific structure solves the above problems. As a result, the present invention has been completed.

即ち、本発明は、
(1) 芳香族基上にオキサジン環を有する熱硬化性化合物であって、一般式(1)で表される構造を有する熱硬化性化合物、
That is, the present invention
(1) A thermosetting compound having an oxazine ring on an aromatic group, the thermosetting compound having a structure represented by the general formula (1),

Figure 2008056740
(一般式(1)中、R1は炭素−炭素三重結合を含む置換基を有する芳香族基を示し、複数有する場合、それぞれが同一であっても異なっていてもよい。R2は水素、カルボキシル基、水酸基及びエステル基の1つから選ばれ、複数有する場合、それぞれが同一であっても異なっていてもよい。mは1又は2又は3の整数、nは1〜4の整数を示す。)
Figure 2008056740
(In the general formula (1), R1 represents an aromatic group having a substituent containing a carbon-carbon triple bond, and when there are a plurality of them, each may be the same or different. R2 represents hydrogen or a carboxyl group. And selected from one of a hydroxyl group and an ester group, each having the same or different group, m is an integer of 1 or 2 or 3, and n is an integer of 1 to 4.

(2) 前記熱硬化性化合物は、一般式(2)で表される構造を有するものである、第(1)項に記載の熱硬化性化合物、 (2) The thermosetting compound according to item (1), wherein the thermosetting compound has a structure represented by the general formula (2),

Figure 2008056740
(一般式(2)中、R1は炭素−炭素三重結合を含む置換基を有する芳香族基を示し、複数有する場合、それぞれが同一であっても異なっていてもよい。R2は水素、カルボキシル基、水酸基及びエステル基の1つから選ばれ、複数有する場合、それぞれが同一であっても異なっていてもよい。nは1又は2の整数を示す。)
Figure 2008056740
(In the general formula (2), R1 represents an aromatic group having a substituent containing a carbon-carbon triple bond, and when there are a plurality of them, each may be the same or different. R2 represents hydrogen or a carboxyl group. And when selected from one of a hydroxyl group and an ester group, each may be the same or different, and n represents an integer of 1 or 2.)

(3) 前記熱硬化性化合物は、一般式(3)で表される構造を有するものである、第(2)項に記載の熱硬化性化合物、 (3) The thermosetting compound according to item (2), wherein the thermosetting compound has a structure represented by the general formula (3),

Figure 2008056740
(一般式(3)中、R1は炭素−炭素三重結合を含む置換基を有する芳香族基を示し、それぞれが同一であっても異なっていてもよい。R3は、水素、カルボキシル基、水酸基又はエステル基を示す。)
Figure 2008056740
(In general formula (3), R1 represents an aromatic group having a substituent containing a carbon-carbon triple bond, and each may be the same or different. R3 represents hydrogen, a carboxyl group, a hydroxyl group or Indicates an ester group.)

(4) 第(1)項乃至第(3)項のいずれか1項に記載の熱硬化性化合物を含む熱硬化性樹脂組成物、
(5) 前記熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂を含むものである、第(4)項に記載の熱硬化性樹脂組成物、
(6) 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂である、第(5)項に記載の熱硬化性樹脂組成物、
(7) 前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂である、第(5)項又は第(6)項に記載の熱硬化性樹脂組成物、
(8) 第(4)項乃至第(7)項のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物の硬化物によって、半導体素子が封止されてなる半導体装置、
である。
(4) A thermosetting resin composition comprising the thermosetting compound according to any one of items (1) to (3),
(5) The thermosetting resin composition according to (4), wherein the thermosetting resin composition includes a thermosetting resin,
(6) The thermosetting resin composition according to item (5), wherein the thermosetting resin is an epoxy resin,
(7) The thermosetting resin composition according to (5) or (6), wherein the thermosetting resin is a phenol resin.
(8) A semiconductor device in which a semiconductor element is sealed with a cured product of the thermosetting resin composition according to any one of items (4) to (7),
It is.

本発明によれば、硬化性が良好で、硬化物にした際に、耐半田性、高温保管性及び難燃性に優れた硬化性化合物、硬化性樹脂組成物を提供できるものであり、その硬化物により封止した半導体装置は、耐半田性、高温保管性に優れるものである。   According to the present invention, it is possible to provide a curable compound and a curable resin composition that have good curability and are excellent in solder resistance, high-temperature storage stability and flame retardancy when formed into a cured product. A semiconductor device sealed with a cured product has excellent solder resistance and high-temperature storage.

本発明は、前記一般式(1)で表される構造を有する熱硬化性化合物であり、分子内の1個の芳香環上に、炭素−炭素三重結合を含む置換基を有する芳香族基で置換されたオキサジン環を1又は2個有し、かつ該芳香環上に、水素、水酸基、カルボキシル基及びエステル基から選ばれる置換基を有する熱硬化性化合物に関するものである。これにより、硬化性が良好となるとともに、耐半田性、高温保管性及び難燃性に優れた硬化物を得ることができる。
また、本発明は、前記熱硬化性化合物を含む熱硬化性樹脂組成物に関するものである。これにより、硬化性が良好となるとともに、耐半田性、高温保管性及び難燃性に優れた硬化物を得ることができる。
また、本発明は、前記熱硬化性樹脂組成物の硬化物により半導体素子が封止されてなる半導体装置に関するものである。これにより、耐半田性、高温保管性に優れたものとなる。
The present invention is a thermosetting compound having a structure represented by the general formula (1), and an aromatic group having a substituent containing a carbon-carbon triple bond on one aromatic ring in the molecule. The present invention relates to a thermosetting compound having one or two substituted oxazine rings and having a substituent selected from hydrogen, a hydroxyl group, a carboxyl group and an ester group on the aromatic ring. Thereby, while being hardened | cured, while being hardened | cured, the hardened | cured material excellent in solder resistance, high temperature storage property, and a flame retardance can be obtained.
Moreover, this invention relates to the thermosetting resin composition containing the said thermosetting compound. Thereby, while being hardened | cured, while being hardened | cured, the hardened | cured material excellent in solder resistance, high temperature storage property, and a flame retardance can be obtained.
Moreover, this invention relates to the semiconductor device by which a semiconductor element is sealed with the hardened | cured material of the said thermosetting resin composition. Thereby, it becomes excellent in solder resistance and high temperature storage property.

以下、本発明の熱硬化性化合物について、順次説明する。
本発明の熱硬化性化合物は、一般式(1)で表される構造を有するものであり、分子内の1個の芳香環上に、炭素−炭素三重結合を含む置換基を有する芳香族基で置換されたオキサジン環を1又は2個有し、かつ該芳香環上に、水素、水酸基、カルボキシル基及びエステル基から選ばれる置換基を有する化合物である。
Hereinafter, the thermosetting compound of the present invention will be sequentially described.
The thermosetting compound of the present invention has a structure represented by the general formula (1), and has an aromatic group having a substituent containing a carbon-carbon triple bond on one aromatic ring in the molecule. And a compound having one or two oxazine rings substituted with a hydrogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group and an ester group on the aromatic ring.

前記熱硬化性化合物としては、芳香族基上にオキサジン環を有する熱硬化性化合物であって、前記一般式(1)で表される構造を有するものであるが、これらの中でも、オキサジン環を2つ有する前記一般式(2)で表される構造を有するものが、架橋部としてベンゾオキサジン環の開環による架橋点2個とエチニル基による架橋点2個があり、ガラス転移温度を向上させる上で好ましい。また、オキサジン環を有する芳香族基上の置換基R2としては、少なくとも1つが水酸基であることが、硬化促進をする上で好ましく、前記一般式(3)で表される構造を有する化合物であることがより好ましい。   The thermosetting compound is a thermosetting compound having an oxazine ring on an aromatic group and has a structure represented by the general formula (1). Among these, an oxazine ring is used. Those having the structure represented by the general formula (2) having two have two crosslinking points due to the opening of the benzoxazine ring and two crosslinking points due to the ethynyl group as the bridging part, thereby improving the glass transition temperature. Preferred above. In addition, as the substituent R2 on the aromatic group having an oxazine ring, at least one is preferably a hydroxyl group in terms of accelerating curing, and is a compound having a structure represented by the general formula (3). It is more preferable.

前記一般式(1)〜(3)で表される構造において、R2又はR3としてのエステル基としては、C1からC15までの炭化水素基を有するエステル基であれば、いずれでも良く、所望の粘度、軟化点、他の組成物との混和性に合わせて適宜選択すればよい。   In the structures represented by the general formulas (1) to (3), the ester group as R2 or R3 may be any ester group having a hydrocarbon group from C1 to C15, and has a desired viscosity. The softening point may be appropriately selected according to the miscibility with other compositions.

前記炭素−炭素三重結合を含む置換基としては、エチニル基、プロパギルエーテル基、フェニルエチニル基及びジエチニル基等が挙げられる。
前記炭素−炭素三重結合を含む置換基を有する芳香族基における芳香族基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基及びアントラセニル基等が挙げられる。
前記炭素−炭素三重結合を含む置換基を有する芳香族基の具体例としては、エチニルフェニル基、エチニルナフチル基、エチニルビフェニル基、エチニルアントラセニル基、プロパギルエーテルフェニル基、プロパギルエーテルナフチル基、プロパギルエーテルアントラセニル基、フェニルエチニルフェニル基、フェニルエチニルナフチル基、フェニルエチニルビフェニル基及びフェニルエチニルアントラセニル基等を挙げることができる。これらの中でも、エチニルフェニル基、エチニルナフチル基及びエチニルアントラセニル基が好ましい。
Examples of the substituent containing a carbon-carbon triple bond include an ethynyl group, a propargyl ether group, a phenylethynyl group, and a diethynyl group.
Examples of the aromatic group in the aromatic group having a substituent containing a carbon-carbon triple bond include a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, and an anthracenyl group.
Specific examples of the aromatic group having a substituent containing a carbon-carbon triple bond include an ethynylphenyl group, an ethynylnaphthyl group, an ethynylbiphenyl group, an ethynylanthracenyl group, a propargyletherphenyl group, and a propargylethernaphthyl group. And propargyl ether anthracenyl group, phenylethynylphenyl group, phenylethynylnaphthyl group, phenylethynylbiphenyl group and phenylethynylanthracenyl group. Among these, an ethynylphenyl group, an ethynylnaphthyl group, and an ethynylanthracenyl group are preferable.

本発明の熱硬化性化合物は、炭素−炭素三重結合を含む置換基を有する芳香族基を有する一級アミン化合物と、カルボキシル基、水酸基及びエステル基から選ばれる置換基を有していても良いフェノール性水酸基を有する化合物と、アルデヒド類とを、溶媒中又は無溶媒において反応させることよって得ることができる。   The thermosetting compound of the present invention includes a primary amine compound having an aromatic group having a substituent containing a carbon-carbon triple bond, and a phenol optionally having a substituent selected from a carboxyl group, a hydroxyl group and an ester group It can be obtained by reacting a compound having a functional hydroxyl group with an aldehyde in a solvent or without a solvent.

前記炭素−炭素三重結合を含む置換基を有する芳香族基を有する一級アミン化合物としては、例えば、エチニルアニリン、エチニルアミノナフタレン、エチニルアミノアントラセン、アミノフェニルプロパギルエーテル、アミノナフタレンプロパギルエーテル、アミノアントラセンプロパギルエーテル、アミノジフェニルアセチレン及びアミノジフェニルブタジイン等が挙げられる。これらの内、エチニルアニリン、エチニルアミノナフタレン及びエチニルアミノアントラセンが好ましい。   Examples of the primary amine compound having an aromatic group having a substituent containing a carbon-carbon triple bond include ethynylaniline, ethynylaminonaphthalene, ethynylaminoanthracene, aminophenylpropargyl ether, aminonaphthalenepropargyl ether, aminoanthracene. Examples include propargyl ether, aminodiphenylacetylene, and aminodiphenylbutadiyne. Of these, ethynylaniline, ethynylaminonaphthalene and ethynylaminoanthracene are preferred.

前記カルボキシル基、水酸基及びエステル基から選ばれる置換基を有していても良いフェノール性水酸基を有する化合物としては、例えば、カテコール、レソルシノール、ヒドロキノン、フロログルシノール、ピロガロール、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン、没食子酸、没食子酸メチルエステルなどの没食子酸エステル、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシ安息香酸エステル、ジヒドロキシ安息香酸、ジヒドロキシ安息香酸エステル、フロログルシンカルボン酸、フロログルシンカルボン酸エステル、及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらの中でも、カテコール、レソルシノール、ヒドロキノン、ピロガロール、没食子酸エステル及びフロログルシノールが好ましい。特に、一般式(3)で表される構造を有するの熱硬化性化合物に用いるフェノール性水酸基を有する化合物としては、市販の没食子酸エステルはいずれも好適に用いることができる。   Examples of the compound having a phenolic hydroxyl group which may have a substituent selected from a carboxyl group, a hydroxyl group and an ester group include catechol, resorcinol, hydroquinone, phloroglucinol, pyrogallol, 1,2,4-trile. Gallic acid esters such as hydroxybenzene, gallic acid, gallic acid methyl ester, hydroxybenzoic acid, hydroxybenzoic acid ester, dihydroxybenzoic acid, dihydroxybenzoic acid ester, phloroglucin carboxylic acid, phloroglucin carboxylic acid ester, and these Derivatives and the like. Among these, catechol, resorcinol, hydroquinone, pyrogallol, gallic acid ester and phloroglucinol are preferable. In particular, as the compound having a phenolic hydroxyl group used for the thermosetting compound having the structure represented by the general formula (3), any commercially available gallic acid ester can be suitably used.

前記ホルムアルデヒド類としては、例えば、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド及びベンズアルデヒド等が挙げられる。これらの中でも、ホルマリン及びパラホルムアルデヒドが好ましい。   Examples of the formaldehydes include formalin, paraformaldehyde, acetaldehyde, and benzaldehyde. Among these, formalin and paraformaldehyde are preferable.

前記溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、トルエン、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、1,4−ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル及びエチレングリコールモノブチルエーテルなどが挙げられ、単独もしくは混合溶媒にして使用することができる。   Examples of the solvent include methyl ethyl ketone, toluene, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 1,4-dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, and ethylene glycol monobutyl ether. Alternatively, it can be used as a mixed solvent.

本発明の熱硬化性化合物の製造方法としては、例えば、前記カルボキシル基、水酸基及びエステル基から選ばれる置換基を有していても良いフェノール性水酸基を有する化合物のフェノール性水酸基1モルに対して、前記炭素−炭素三重結合を含む置換基を有する芳香族基を有する一級アミン化合物1モル、前記ホルムアルデヒド類2モルを反応させ、反応終了後、溶媒を用いた場合溶媒を留去し、必要に応じてアルカリ洗浄操作を行ない、未反応の前記成分を除去することにより得られる。   As a manufacturing method of the thermosetting compound of this invention, for example with respect to 1 mol of phenolic hydroxyl groups of the compound which has the phenolic hydroxyl group which may have the substituent chosen from the said carboxyl group, a hydroxyl group, and an ester group. 1 mol of a primary amine compound having an aromatic group having a substituent containing a carbon-carbon triple bond and 2 mol of the formaldehyde are reacted, and after completion of the reaction, the solvent is distilled off if necessary. Accordingly, it is obtained by performing an alkali washing operation and removing the unreacted components.

次に、本発明の熱硬化性樹脂組成物について説明する。
本発明の熱硬化性樹脂組成物は、上記で得た熱硬化性化合物を含むものであり、さらに熱硬化性樹脂を含むことができる。そのような熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアナート樹脂、ポリイミド樹脂及びアルキッド樹脂を例示することができる。
Next, the thermosetting resin composition of the present invention will be described.
The thermosetting resin composition of the present invention contains the thermosetting compound obtained above, and can further contain a thermosetting resin. Examples of such thermosetting resins include epoxy resins, phenol resins, melamine resins, urea resins, unsaturated polyester resins, bismaleimide resins, cyanate resins, polyimide resins, and alkyd resins.

本発明に用いるエポキシ樹脂としては、1分子内にエポキシ基を2個以上有するモノマー、オリゴマー及びポリマーの全般を挙げることができ、その分子量、分子構造は特に限定するものではないが、例えば、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、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。これらの内では、樹脂硬化物特性の信頼性向上と、成形時の流動性の確保の観点から、溶融粘度の低さと硬化物の熱時強度などの物理特性に優れるフェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂を用いることが好ましい。   Examples of the epoxy resin used in the present invention include monomers, oligomers and polymers having two or more epoxy groups in one molecule, and the molecular weight and molecular structure thereof are not particularly limited. Novolac epoxy resin, cresol novolac epoxy resin, hydroquinone epoxy resin, bisphenol A epoxy resin, bisphenol F epoxy resin, biphenyl epoxy resin, stilbene epoxy resin, triphenolmethane epoxy resin, alkyl-modified triphenolmethane Type epoxy resin, triazine nucleus-containing epoxy resin, dicyclopentadiene modified phenol type epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy resin having phenylene and / or biphenylene skeleton, naphthol type epoxy Shi resins, naphthalene type epoxy resins, naphthol aralkyl type epoxy resins. Having a phenylene and / or biphenylene skeleton, it no problem is used singly or in admixture. Among these, from the viewpoint of improving the reliability of the cured resin properties and ensuring fluidity during molding, a phenylene and / or biphenylene skeleton that is excellent in physical properties such as low melt viscosity and heat strength of the cured product. It is preferable to use the phenol aralkyl type epoxy resin which has.

本発明に用いるフェノール樹脂としては、1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有するものを挙げることができ、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、トリフェノールメタン型フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂、ビスフェノール化合物等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。   Examples of the phenol resin used in the present invention include those having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule, and the molecular weight and molecular structure thereof are not particularly limited. For example, phenol novolak resin, cresol novolak Resin, triphenolmethane type phenol resin, terpene modified phenol resin, dicyclopentadiene modified phenol resin, phenol aralkyl resin having phenylene and / or biphenylene skeleton, naphthol aralkyl resin having phenylene and / or biphenylene skeleton, bisphenol compound, etc. These may be used alone or in combination.

本発明の熱硬化性樹脂組成物がフェノール樹脂組成物である場合、前記フェノール樹脂の内、フェノールノボラック樹脂及びフェノールアラルキル樹脂のいずれか一方又は双方を主成分とするものを用いるのが、成形材料、摩擦材、鋳物及び砥石などのバインダーとして、コスト、硬化性、耐熱性及び高温信頼性などの点から好ましい。これにより、従来のヘキサメチレンテトラミンを含むフェノール樹脂組成物と同等か、それを上回る硬化性を得ることができ、その硬化物においては、耐熱性及び高温保管性に優れた特性を得ることができる。
また、これらのフェノール樹脂は、前記エポキシ樹脂に対する硬化剤として用いることができ、その場合、樹脂硬化物特性の信頼性向上と、成形時の流動性の確保の観点から、溶融粘度の低さと硬化物の熱時強度などの物理特性に優れるフェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂を用いることが好ましい。
When the thermosetting resin composition of the present invention is a phenol resin composition, it is a molding material that uses one or both of a phenol novolac resin and a phenol aralkyl resin as a main component among the phenol resins. As a binder for friction materials, castings, grindstones, etc., it is preferable from the viewpoints of cost, curability, heat resistance and high temperature reliability. Thereby, it is possible to obtain curability equivalent to or exceeding that of a conventional phenol resin composition containing hexamethylenetetramine, and in the cured product, characteristics excellent in heat resistance and high-temperature storage can be obtained. .
In addition, these phenol resins can be used as a curing agent for the epoxy resin. In that case, from the viewpoint of improving the reliability of the cured resin properties and ensuring fluidity during molding, the phenol resin has a low melt viscosity and is cured. It is preferable to use a phenol aralkyl resin having a phenylene and / or biphenylene skeleton that is excellent in physical properties such as hot strength of the product.

本発明の熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性化合物の他に、前記熱硬化性樹脂を含む場合、それぞれを適宜配合して得ることができる。
本発明の熱硬化性樹脂組成物が、前記熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を含む組成物である場合、本発明の熱硬化性化合物の含有量としては、エポキシ樹脂と、硬化剤として前記フェノール樹脂場合、フェノール樹脂との合計100重量部に対して、0.1〜100重量部が好ましいが、0.5〜50重量部の範囲とするのが、より好ましい。前記範囲外でも使用できるが、前記下限値未満では高温保管特性の効果が小さくなる恐れがあり、一方、前記上限値を越えると硬化性が低下する恐れがある。
When the thermosetting resin composition of the present invention contains the thermosetting resin in addition to the thermosetting compound, the thermosetting resin composition can be appropriately blended.
When the thermosetting resin composition of the present invention is a composition containing an epoxy resin as the thermosetting resin, the content of the thermosetting compound of the present invention includes an epoxy resin and the phenol resin as a curing agent. In this case, 0.1 to 100 parts by weight is preferable with respect to 100 parts by weight in total with the phenol resin, but more preferably 0.5 to 50 parts by weight. Although it can be used outside the above range, if it is less than the lower limit, the effect of the high temperature storage characteristics may be reduced. On the other hand, if it exceeds the upper limit, the curability may be lowered.

前記熱硬化性樹脂組成物が、前記熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を含む組成物である場合、本発明の熱硬化性化合物の含有量としては、フェノール樹脂100重量部に対して、10〜2000重量部が好ましいが、50〜1000重量部の範囲とするのが、より好ましい。前記範囲外でも使用できるが、前記下限値未満では高温保管特性の効果が小さくなる恐れがあり、一方、前記上限値を越えると硬化性が低下する恐れがある。   When the said thermosetting resin composition is a composition containing a phenol resin as the said thermosetting resin, as content of the thermosetting compound of this invention, it is 10-2000 with respect to 100 weight part of phenol resins. Part by weight is preferable, but a range of 50 to 1000 parts by weight is more preferable. Although it can be used outside the above range, if it is less than the lower limit, the effect of the high temperature storage characteristics may be reduced. On the other hand, if it exceeds the upper limit, the curability may be lowered.

本発明の熱硬化性樹脂組成物には、上記成分以外に、無機充填材及び有機充填材等の充填材を用いることができる。前記無機充填材としては、例えば、ガラスビーズ、ガラスパウダー、炭酸カルシウム、タルク、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、クレー及びマイカなどの粉末状のものや、ガラス繊維、アラミド繊維及びカーボン繊維などの繊維状のものが挙げられ、これらの1種以上が使用でき、前記有機充填材としては、例えば、木粉、合板粉、熱硬化性樹脂硬化物粉末及び粉砕布などが挙げられ、これらの1種以上が使用できるが、これらに限定されるものではない。   In addition to the above components, fillers such as inorganic fillers and organic fillers can be used for the thermosetting resin composition of the present invention. Examples of the inorganic filler include powdered materials such as glass beads, glass powder, calcium carbonate, talc, silica, alumina, aluminum hydroxide, clay, and mica, and fibers such as glass fibers, aramid fibers, and carbon fibers. One or more of these can be used, and examples of the organic filler include wood powder, plywood powder, thermosetting resin cured powder, and pulverized cloth. Although the above can be used, it is not limited to these.

上記無機充填材において、本発明の熱硬化性樹脂組成物を半導体装置に用いる場合、例えば、溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ及び結晶シリカ等のシリカ、アルミナ、チタンホワイト、タルク、炭酸カルシウム、クレー、マイカなどが挙げられる。これらに内、溶融シリカが好ましく、粒子形状が球状であることが好ましい。充填材として、より好ましいのは、1〜100μmの球状シリカである。これらの無機充填材は、単独でも混合して用いても差し支えない。また、これらがカップリング剤により表面処理されていても構わない。   In the inorganic filler, when the thermosetting resin composition of the present invention is used in a semiconductor device, for example, silica such as fused spherical silica, fused crushed silica and crystalline silica, alumina, titanium white, talc, calcium carbonate, clay, Examples include mica. Among these, fused silica is preferable, and the particle shape is preferably spherical. As the filler, spherical silica of 1 to 100 μm is more preferable. These inorganic fillers may be used alone or in combination. Moreover, these may be surface-treated with a coupling agent.

本発明において、任意に用いられる充填材の含有量(配合量)としては、適宜配合されるが、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤及び本発明の熱硬化性化合物の合計量100重量部あたり、200〜3600重量部であることが好ましい。   In the present invention, the content (blending amount) of the filler used arbitrarily is appropriately blended. For example, 200 parts per 100 parts by weight of the total amount of the epoxy resin, the curing agent, and the thermosetting compound of the present invention. It is preferably ˜3600 parts by weight.

また、本発明の熱硬化性樹脂組成物中には、前記熱硬化性化合物、任意に、前記熱硬化性樹脂、さらに任意に、無機充填材の他に、必要に応じて、例えば、前記熱硬化性樹脂の硬化剤及び硬化促進剤、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランなどのエポキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシランなどのウレイドシラン、アルキルシラン、ビニルシラン及びフェニルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤や、チタネートカップリング剤、アルミニウムカップリング剤、アルミニウム/ジルコニウムカップリング剤等のカップリング剤、カーボンブラック及びベンガラ等の着色剤、臭素化エポキシ樹脂、酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム及び酸化亜鉛及びリン系化合物等の難燃剤、シリコーンオイル及びシリコーンゴム等の低応力成分、カルナバワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸、該高級脂肪酸の金属塩類及びパラフィン等の離型剤、マグネシウム、アルミニウム、チタン及びビスマス系等のイオンキャッチャー、ビスマス酸化防止剤等の各種添加剤を配合(混合)するようにしてもよい。   Further, in the thermosetting resin composition of the present invention, in addition to the thermosetting compound, optionally, the thermosetting resin, and optionally, an inorganic filler, if necessary, for example, the thermosetting resin Curing agent and curing accelerator for curable resin, epoxy silane such as 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, mercaptosilane such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, aminosilane such as N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane Coupling of ureidosilanes such as 3-ureidopropyltriethoxysilane, silane coupling agents such as alkylsilane, vinylsilane and phenyltrimethoxysilane, titanate coupling agents, aluminum coupling agents, aluminum / zirconium coupling agents Agent, carbon black and ben Colorants such as LA, brominated epoxy resins, antimony oxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc oxide and phosphorus compounds and other flame retardants, low stress components such as silicone oil and silicone rubber, and natural waxes such as carnauba wax , Synthetic waxes such as polyethylene wax, higher fatty acids such as stearic acid and zinc stearate, metal salts of the higher fatty acids and mold release agents such as paraffin, ion catchers such as magnesium, aluminum, titanium and bismuth, bismuth antioxidants You may make it mix | blend (mix) various additives, such as.

本発明の熱硬化性樹脂組成物は、前記熱硬化性化合物、任意に、前記熱硬化性樹脂、さらに任意に、無機充填材の他に、必要に応じて、その他の添加剤等を、ミキサーを用いて均一混合して得られ、さらには、常温で混合したものを、ロール、ニーダー、コニーダー及び二軸押出機等の混練機を用いて、加熱混練した後、冷却、粉砕することによっても得ることができる。また、上記で得た熱硬化性樹脂組成物は、紛体である場合、使用にあたっての作業性を向上させるために、プレス等により加圧タブレット化して使用することもできる。   The thermosetting resin composition of the present invention comprises, in addition to the thermosetting compound, optionally, the thermosetting resin, and optionally, an inorganic filler, and other additives as necessary. Also obtained by mixing uniformly at room temperature, and after mixing by heating and kneading using a kneader such as a roll, a kneader, a kneader and a twin screw extruder, followed by cooling and pulverization Obtainable. Moreover, when the thermosetting resin composition obtained above is a powder, it can be used as a pressure tablet by a press or the like in order to improve workability in use.

本発明の半導体装置は、上記で得られた熱硬化性樹脂組成物を、モールド樹脂として用いて、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の成形方法で、硬化成形することにより、半導体素子を封止して、得られる。
このようにして得られた本発明の半導体装置は、耐半田性、耐湿信頼性、高温保管性、難燃性に優れる。
The semiconductor device of the present invention seals a semiconductor element by curing and molding the thermosetting resin composition obtained above as a molding resin by a molding method such as transfer molding, compression molding, injection molding, or the like. Stop and get.
The semiconductor device of the present invention thus obtained is excellent in solder resistance, moisture resistance reliability, high temperature storage property, and flame retardancy.

以上、本発明の熱硬化性化合物、熱硬化性樹脂組成物及び半導体装置の好適実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。   The preferred embodiments of the thermosetting compound, the thermosetting resin composition, and the semiconductor device of the present invention have been described above, but the present invention is not limited thereto.

以下、実施例により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited at all by this.

[熱硬化性化合物の合成例]
以下に本発明の熱硬化性化合物の合成例を示すが、必ずしも反応温度、反応時間を限定するものではない。
[Synthesis example of thermosetting compound]
Although the synthesis example of the thermosetting compound of this invention is shown below, reaction temperature and reaction time are not necessarily limited.

[熱硬化性化合物A]
容量0.5Lのフラスコに、m−エチニルアニリン30g(0.26モル)と1,4−ジオキサン129gを入れ、攪拌して溶解させた。次に、ホルムアルデヒド液(36〜38%水溶液)41.6gを滴下し、室温下で30分間混合した。その後、カテコール14.1g(0.13モル)を加え、撹拌下、90℃で、8時間反応させた。反応終了後、析出物をろ過し、ろ液を減圧蒸留し、下記式(4)で表される熱硬化性化合物Aを38.2g得た。
[Thermosetting compound A]
In a 0.5 L flask, 30 g (0.26 mol) of m-ethynylaniline and 129 g of 1,4-dioxane were added and dissolved by stirring. Next, 41.6 g of formaldehyde solution (36-38% aqueous solution) was added dropwise and mixed at room temperature for 30 minutes. Thereafter, 14.1 g (0.13 mol) of catechol was added and reacted at 90 ° C. for 8 hours with stirring. After completion of the reaction, the precipitate was filtered, and the filtrate was distilled under reduced pressure to obtain 38.2 g of thermosetting compound A represented by the following formula (4).

Figure 2008056740
Figure 2008056740

[熱硬化性化合物B]
熱硬化性化合物Bの合成において、カテコール14.1g(0.13モル)に代えて没食子酸1水和物24.1g(0.13モル)、1,4−ジオキサン129gに代えて144gを用いた以外は、熱硬化性化合物Aの合成と同様にして、下記式(5)で表される熱硬化性化合物Bを46.2g得た。
[Thermosetting compound B]
In the synthesis of thermosetting compound B, 24.1 g (0.13 mol) of gallic acid monohydrate was used instead of 14.1 g (0.13 mol) of catechol, and 144 g was used instead of 129 g of 1,4-dioxane. In the same manner as in the synthesis of the thermosetting compound A, 46.2 g of the thermosetting compound B represented by the following formula (5) was obtained.

Figure 2008056740
Figure 2008056740

[熱硬化性化合物C]
熱硬化性化合物Cの合成において、カテコール14.1g(0.13モル)に代えて没食子酸メチルエステル23.6g(0.13モル)、1,4−ジオキサン129gに代えて143gを用いた以外は、熱硬化性化合物Aの合成と同様にして、下記式(6)で表される熱硬化性化合物Cを47.2g得た。
[Thermosetting compound C]
In the synthesis of thermosetting compound C, 23.6 g (0.13 mol) of gallic acid methyl ester was used instead of 14.1 g (0.13 mol) of catechol, and 143 g was used instead of 129 g of 1,4-dioxane. In the same manner as in the synthesis of the thermosetting compound A, 47.2 g of a thermosetting compound C represented by the following formula (6) was obtained.

Figure 2008056740
Figure 2008056740

[熱硬化性化合物D]
熱硬化性化合物Dの合成において、m−エチニルアニリン30g(0.26モル)に代えてp−アミノフェニルプロパギルエーテル30g(0.23モル)、カテコール14.1g(0.13モル)に代えてピロガロール24.1g(0.11モル)、1,4−ジオキサン129gに代えて121gを用いた以外は、熱硬化性化合物Aの合成と同様にして、下記式(7)で表される熱硬化性化合物Eを43.6g得た。
[Thermosetting compound D]
In the synthesis of the thermosetting compound D, instead of 30 g (0.26 mol) of m-ethynylaniline, 30 g (0.23 mol) of p-aminophenylpropargyl ether and 14.1 g (0.13 mol) of catechol were substituted. The heat represented by the following formula (7) in the same manner as the synthesis of thermosetting compound A, except that 24.1 g (0.11 mol) of pyrogallol and 121 g instead of 129 g of 1,4-dioxane were used. 43.6 g of curable compound E was obtained.

Figure 2008056740
Figure 2008056740

[熱硬化性化合物E]
熱硬化性化合物Eの合成において、カテコール14.1g(0.13モル)に代えて、ビスフェノールA29.2g(0.13モル)、1,4−ジオキサン129gに代えて151gを用いた以外は、熱硬化性化合物Aの合成と同様にして、下記式(8)で表される熱硬化性化合物Eを62.0g得た。
[Thermosetting compound E]
In the synthesis of the thermosetting compound E, in place of 14.1 g (0.13 mol) of catechol, 29.2 g (0.13 mol) of bisphenol A, and 151 g of 129 g of 1,4-dioxane were used. In the same manner as the synthesis of the thermosetting compound A, 62.0 g of a thermosetting compound E represented by the following formula (8) was obtained.

Figure 2008056740
Figure 2008056740

[熱硬化性化合物F]
熱硬化性化合物Fの合成において、m−エチニルアニリン30g(0.26モル)に代えてアニリン30g(0.32モル)、カテコール14.1g(0.13モル)に代えてピロガロール20.3g(0.16モル)、1,4−ジオキサン129gに代えて154gを用いた以外は、熱硬化性化合物Aの合成と同様にして、下記式(9)で表される熱硬化性化合物Fを47.8g得た。
[Thermosetting compound F]
In the synthesis of the thermosetting compound F, 30 g (0.32 mol) of aniline was substituted for 30 g (0.26 mol) of m-ethynylaniline, and 20.3 g of pyrogallol was substituted for 14.1 g (0.13 mol) of catechol. 0.16 mol), except that 154 g was used instead of 129 g of 1,4-dioxane, and the thermosetting compound F represented by the following formula (9) was 47 in the same manner as in the synthesis of the thermosetting compound A. .8 g was obtained.

Figure 2008056740
Figure 2008056740

[熱硬化性化合物G]
熱硬化性化合物Gとして、四国化成工業(株)製のビスフェノールFとアニリンからなる下記式(10)で表されるF−a型ベンゾオキサジンを用いた。
[Thermosetting compound G]
As the thermosetting compound G, Fa type benzoxazine represented by the following formula (10) composed of bisphenol F and aniline manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd. was used.

Figure 2008056740
Figure 2008056740

次いで、上記で得た熱硬化性化合物を用いて、エポキシ樹脂組成物を作製し、各種特性を評価した。各特性の測定方法及び試験方法は、下記の通りとした。   Next, using the thermosetting compound obtained above, an epoxy resin composition was prepared and various characteristics were evaluated. The measurement method and test method for each characteristic were as follows.

[エポキシ樹脂組成物の評価方法]
(1)スパイラルフロー
EMMI−I−66に準じたスパイラルフロー測定用の金型を用い、金型温度175℃、注入圧力6.86MPa、硬化時間2分で測定した。スパイラルフローは、流動性のパラメータであり、数値が大きい方が、流動性が良好である。
[Evaluation method of epoxy resin composition]
(1) Spiral Flow Using a mold for spiral flow measurement according to EMMI-I-66, measurement was performed at a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 6.86 MPa, and a curing time of 2 minutes. The spiral flow is a fluidity parameter, and the larger the value, the better the fluidity.

(2)硬化トルク
キュラストメーター(オリエンテック(株)製、JSRキュラストメーターIVPS型)を用い、175℃、加熱開始90秒後、300秒後のトルクを求め、硬化トルク比:(90秒後のトルク)/(300秒後のトルク)を計算した。キュラストメーターにおけるトルクは熱剛性のパラメータであり、硬化トルク比の大きい方が硬化性良好である。単位は%。
(2) Curing torque Using a curast meter (manufactured by Orientec Co., Ltd., JSR curast meter IVPS type), the torque after 175 ° C., 90 seconds after the start of heating, and 300 seconds later was determined, and the curing torque ratio: (90 seconds Later torque) / (torque after 300 seconds) was calculated. The torque in the curast meter is a parameter of thermal stiffness, and the higher the curing torque ratio, the better the curability. Units%.

(3)ガラス転移温度(Tg)測定
トランスファー成形機を用いて、金型温度175℃、注入圧力6.86MPa、硬化時間120秒で、試験片(幅2mm×長さ30mm×厚さ1.0mm)を成形し、175℃、4時間で後硬化したものを用いた。
測定には、動的粘弾性測定装置(セイコーインスツルメント社製 DMS6100)を用い5℃/分の割合で昇温しながら、周波数10Hzの歪みを与えて動的粘弾性の測定を行ない、tanδのピーク値からガラス転移温度(Tg)を判定した。
(3) Measurement of glass transition temperature (Tg) Using a transfer molding machine, a test piece (width 2 mm × length 30 mm × thickness 1.0 mm) at a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 6.86 MPa, and a curing time of 120 seconds. ) And post-cured at 175 ° C. for 4 hours.
For measurement, dynamic viscoelasticity is measured by applying a dynamic viscoelasticity measuring device (DMS6100, manufactured by Seiko Instruments Inc.) while increasing the temperature at a rate of 5 ° C./min and applying a strain of a frequency of 10 Hz. The glass transition temperature (Tg) was determined from the peak value.

(4)耐半田クラック性
100ピンTQFP(Thin Quad Flat Package)の半導体パッケージを、85℃、相対湿度85%の環境下で、168時間放置し、その後、260℃の半田槽に10秒間浸漬した。超音波探傷機を用いて内部クラック、剥離の有無を測定し、10パッケージ中のチップ剥離と内部クラックの数で判定した。クラック数、剥離率が少ないほど、耐半田クラック性は良好である。
(4) Resistance to solder cracking A 100-pin TQFP (Thin Quad Flat Package) semiconductor package was allowed to stand for 168 hours in an environment of 85 ° C. and 85% relative humidity, and then immersed in a solder bath at 260 ° C. for 10 seconds. . The presence or absence of internal cracks and peeling was measured using an ultrasonic flaw detector, and the determination was made based on the number of chip peeling and internal cracks in 10 packages. The smaller the number of cracks and the peeling rate, the better the solder crack resistance.

(5)高温保管特性
16ピンDIP(Dual Inline Package)の半導体パッケージを、185℃で1000時間処理し、内部のICチップの電気抵抗を測定した。通常0.6Ωである電気抵抗の回路が、劣化して電気抵抗1Ω以上となった場合を不良と見なし、10パッケージ中の不良個数を測定した。
(5) High temperature storage characteristics A 16-pin DIP (Dual Inline Package) semiconductor package was processed at 185 ° C. for 1000 hours, and the electrical resistance of the internal IC chip was measured. The case where the electric resistance circuit, which is usually 0.6Ω, deteriorates to an electric resistance of 1Ω or more is regarded as defective, and the number of defects in 10 packages was measured.

(6)UL94難燃性
トランスファー成形機を用いて、金型温度175℃、注入圧力6.86MPa、硬化時間120秒で、試験片(127mm×12.7mm×厚み1.6mm)を成形し、175℃、8時間で後硬化し、UL−94垂直法に準じて測定し、難燃性を判定した。
(6) UL94 flame retardancy Using a transfer molding machine, a test piece (127 mm × 12.7 mm × 1.6 mm thickness) was molded at a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 6.86 MPa, and a curing time of 120 seconds. After curing at 175 ° C. for 8 hours, measurement was performed according to the UL-94 vertical method to determine flame retardancy.

[エポキシ樹脂組成物の調製及び半導体装置の製造]
以下のようにして、前記熱硬化性化合物を含むエポキシ樹脂組成物を調製し、半導体装置を製造した。
[Preparation of epoxy resin composition and manufacture of semiconductor device]
As described below, an epoxy resin composition containing the thermosetting compound was prepared, and a semiconductor device was manufactured.

(実施例1〜4、比較例1〜4)
ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、NC−3000P、ただし、繰り返し単位数:3は、平均値を示す。)、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂(明和化成(株)製、MEH−7851SS、ただし、繰り返し単位数:3は、平均値を示す。)、熱硬化性化合物A〜G、溶融球状シリカ(平均粒径15μm)、カーボンブラック、天然カルナバワックス、シランカップリング剤(GE東芝シリコーン(株)製、A−186)、トリフェニルホスフィンを、表1に従って、それぞれ配合し、まず、室温で混合し、次いで、熱ロールを用いて105℃で8分間混練した後、冷却粉砕して、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得た。
(Examples 1-4, Comparative Examples 1-4)
Biphenyl aralkyl type epoxy resin (Nippon Kayaku Co., Ltd., NC-3000P, where the number of repeating units: 3 indicates an average value), Biphenyl aralkyl type phenol resin (Maywa Kasei Co., Ltd., MEH-7801SS) However, the number of repeating units: 3 represents an average value.), Thermosetting compounds A to G, fused spherical silica (average particle size 15 μm), carbon black, natural carnauba wax, silane coupling agent (GE Toshiba Silicone) Co., Ltd., A-186), triphenylphosphine were respectively blended according to Table 1, first mixed at room temperature, then kneaded at 105 ° C. for 8 minutes using a hot roll, and then cooled and ground. An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained.

次に、このエポキシ樹脂組成物をモールド樹脂として用い、100ピンTQFPのパッケージ(半導体装置)を8個、及び、16ピンDIPのパッケージ(半導体装置)を15個、それぞれ製造した。   Next, using this epoxy resin composition as a mold resin, 8 100-pin TQFP packages (semiconductor devices) and 15 16-pin DIP packages (semiconductor devices) were produced, respectively.

100ピンTQFPは、金型温度175℃、注入圧力7.4MPa、硬化時間2分でトランスファーモールド成形し、175℃、8時間で後硬化させることにより製造した。
なお、この100ピンTQFPのパッケージサイズは、14×14mm、厚み1.4mm、シリコンチップ(半導体素子)サイズは、8.0×8.0mm、リードフレームは、42アロイ製とした。
The 100-pin TQFP was manufactured by transfer molding at a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 7.4 MPa and a curing time of 2 minutes, and post-cured at 175 ° C. for 8 hours.
The package size of the 100-pin TQFP was 14 × 14 mm, the thickness was 1.4 mm, the silicon chip (semiconductor element) size was 8.0 × 8.0 mm, and the lead frame was 42 alloy.

また、16ピンDIPは、金型温度175℃、注入圧力6.8MPa、硬化時間2分でトランスファーモールド成形し、175℃、8時間で後硬化させることにより製造した。
なお、この16ピンDIPのパッケージサイズは、6.4×19.8mm、厚み3.5mm、シリコンチップ(半導体素子)サイズは、3.5×3.5mm、リードフレームは、42アロイ製とした。
The 16-pin DIP was manufactured by transfer molding at a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 6.8 MPa and a curing time of 2 minutes, and post-cured at 175 ° C. for 8 hours.
The package size of the 16-pin DIP is 6.4 × 19.8 mm, the thickness is 3.5 mm, the silicon chip (semiconductor element) size is 3.5 × 3.5 mm, and the lead frame is made of 42 alloy. .

評価結果は表1に示した通りであった。   The evaluation results were as shown in Table 1.

Figure 2008056740
Figure 2008056740

表1に示した結果から分かるように、実施例1〜4は、いずれも高いガラス転移温度(Tg)であり、その結果、優れた高温保管特性、耐半田性、難燃性を示し、さらに硬化性も十分なものであった。
これに対して、比較例1〜4はガラス転移温度(Tg)が低く、高温保管特性が低下した。
As can be seen from the results shown in Table 1, each of Examples 1 to 4 has a high glass transition temperature (Tg), and as a result, exhibits excellent high-temperature storage characteristics, solder resistance, and flame retardancy. The curability was also sufficient.
On the other hand, Comparative Examples 1-4 had a low glass transition temperature (Tg), and the high-temperature storage characteristics deteriorated.

次いで、上記で得た熱硬化性化合物を用いて、フェノール樹脂組成物を作製し、各種特性を評価した。各特性の測定方法及び試験方法は、下記の通りとした。
[フェノール樹脂組成物の評価方法]
(1)ゲル化時間
175℃に加熱した熱板上で樹脂1gを用いて測定した。ゲル化時間が短い方が、硬化速度が速いものと判断した。
Subsequently, the phenolic resin composition was produced using the thermosetting compound obtained above, and various characteristics were evaluated. The measurement method and test method for each characteristic were as follows.
[Method for evaluating phenolic resin composition]
(1) Gelation time It measured using 1g of resin on the hotplate heated at 175 degreeC. It was judged that the shorter the gelation time, the faster the curing rate.

(2)硬化トルク
キュラストメーター(オリエンテック(株)製、JSRキュラストメーターIVPS型)を用い、175℃における最大トルクを測定した。この値の大きい方が硬化性良好と判断した。
(2) Curing torque The maximum torque at 175 ° C. was measured using a curast meter (Orientec Co., Ltd., JSR curast meter IVPS type). The larger this value, the better curability was judged.

(3)ガラス転移温度(Tg)測定
トランスファー成形機を用いて、金型温度175℃、注入圧力3.92MPa、硬化時間120秒で、試験片(幅9mm×長さ45mm×厚さ3mm)を成形し、175℃、4時間で後硬化したものを用いた。
測定には、動的粘弾性測定装置(セイコーインスツルメント社製DMS6100)を用い5℃/分の割合で昇温しながら、周波数10Hzの歪みを与えて動的粘弾性の測定を行ない、tanδのピーク値からガラス転移温度(Tg)を判定した。
(3) Measurement of glass transition temperature (Tg) Using a transfer molding machine, a test piece (width 9 mm × length 45 mm × thickness 3 mm) was measured at a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 3.92 MPa, and a curing time of 120 seconds. What was shape | molded and post-cured at 175 degreeC for 4 hours was used.
For the measurement, a dynamic viscoelasticity is measured by applying a dynamic viscoelasticity measuring device (DMS6100 manufactured by Seiko Instruments Inc.) at a rate of 5 ° C./min while applying a strain of a frequency of 10 Hz. The glass transition temperature (Tg) was determined from the peak value.

[フェノール樹脂組成物の調整]
以下のようにして、前記熱硬化性化合物を含むフェノール樹脂組成物を調製した。
[Preparation of phenol resin composition]
A phenol resin composition containing the thermosetting compound was prepared as follows.

(実施例5〜8、比較例5〜8)
熱硬化性樹脂A〜G及びヘキサメチレンテトラミンとフェノールノボラック樹脂(住友ベークライト(株)製、PR−53195)を、表2に従って配合し、卓上粉砕機で粉砕混合し、フェノール樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得た。
(Examples 5-8, Comparative Examples 5-8)
Thermosetting resins A to G, hexamethylenetetramine and phenol novolac resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., PR-53195) were blended according to Table 2, pulverized and mixed with a table crusher, and a phenol resin composition (thermosetting) Resin composition).

評価結果は表2に示した通りであった。   The evaluation results were as shown in Table 2.

Figure 2008056740
Figure 2008056740

表2に示した結果からわかるように、実施例5〜8は高い硬化トルク、ガラス転移温度を示し、硬化速度も十分なものであった。これに対して、比較例5、7は硬化速度が遅く、硬化トルク、ガラス転移温度も低い結果となった。比較例6は硬化速度が速く、硬化トルクも比較的高いものの、ガラス転移温度が低い結果となった。比較例8は硬化速度、硬化トルクとも十分であったが、ヘキサメチレンテトラミンの分解によるボイドの発生により、動的粘弾性測定装置で測定可能な成形物を得ることができなかった。   As can be seen from the results shown in Table 2, Examples 5 to 8 exhibited high curing torque and glass transition temperature, and the curing rate was sufficient. On the other hand, Comparative Examples 5 and 7 resulted in a slow curing rate and a low curing torque and glass transition temperature. In Comparative Example 6, the curing speed was high and the curing torque was relatively high, but the glass transition temperature was low. In Comparative Example 8, both the curing speed and the curing torque were sufficient, but due to the generation of voids due to the decomposition of hexamethylenetetramine, a molded product that could be measured with a dynamic viscoelasticity measuring apparatus could not be obtained.

本発明の熱硬化性化合物を用いた熱硬化性樹脂組成物は、硬化性が良好で、耐半田性、難燃性に優れ、特に高温保管特性が優れている。さらに本発明の熱硬化性組成物を用いた硬化物により封止した半導体装置は、耐半田性、耐湿信頼性、高温保管性に優れるもので、表面実装型の半導体装置にも有用である。   The thermosetting resin composition using the thermosetting compound of the present invention has good curability, excellent solder resistance and flame retardancy, and particularly excellent high-temperature storage characteristics. Furthermore, a semiconductor device sealed with a cured product using the thermosetting composition of the present invention is excellent in solder resistance, moisture resistance reliability, and high-temperature storage, and is also useful for a surface-mount type semiconductor device.

Claims (8)

芳香族基上にオキサジン環を有する熱硬化性化合物であって、一般式(1)で表される構造を有する熱硬化性化合物。
Figure 2008056740
(一般式(1)中、R1は炭素−炭素三重結合を含む置換基を有する芳香族基を示し、複数有する場合、それぞれが同一であっても異なっていてもよい。R2は水素、カルボキシル基、水酸基及びエステル基の1つから選ばれ、複数有する場合、それぞれが同一であっても異なっていてもよい。mは1又は2又は3の整数、nは1〜4の整数を示す。)
A thermosetting compound having an oxazine ring on an aromatic group and having a structure represented by the general formula (1).
Figure 2008056740
(In the general formula (1), R1 represents an aromatic group having a substituent containing a carbon-carbon triple bond, and when there are a plurality of them, each may be the same or different. R2 represents hydrogen or a carboxyl group. And selected from one of a hydroxyl group and an ester group, each having the same or different group, m is an integer of 1 or 2 or 3, and n is an integer of 1 to 4.
前記熱硬化性化合物は、一般式(2)で表される構造を有するものである、請求項1に記載の熱硬化性化合物。
Figure 2008056740
(一般式(2)中、R1は炭素−炭素三重結合を含む置換基を有する芳香族基を示し、複数有する場合、それぞれが同一であっても異なっていてもよい。R2は水素、カルボキシル基、水酸基及びエステル基の1つから選ばれ、複数有する場合、それぞれが同一であっても異なっていてもよい。nは1又は2の整数を示す。)
The said thermosetting compound is a thermosetting compound of Claim 1 which has a structure represented by General formula (2).
Figure 2008056740
(In the general formula (2), R1 represents an aromatic group having a substituent containing a carbon-carbon triple bond, and when there are a plurality of them, each may be the same or different. R2 represents hydrogen or a carboxyl group. And when selected from one of a hydroxyl group and an ester group, each may be the same or different, and n represents an integer of 1 or 2.)
前記熱硬化性化合物は、一般式(3)で表される構造を有するものである、請求項2に記載の熱硬化性化合物。
Figure 2008056740
(一般式(3)中、R1は炭素−炭素三重結合を含む置換基を有する芳香族基を示し、それぞれが同一であっても異なっていてもよい。R3は、水素、カルボキシル基、水酸基又はエステル基を示す。)
The said thermosetting compound is a thermosetting compound of Claim 2 which has a structure represented by General formula (3).
Figure 2008056740
(In general formula (3), R1 represents an aromatic group having a substituent containing a carbon-carbon triple bond, and each may be the same or different. R3 represents hydrogen, a carboxyl group, a hydroxyl group or Indicates an ester group.)
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の熱硬化性化合物を含む熱硬化性樹脂組成物。   The thermosetting resin composition containing the thermosetting compound of any one of Claims 1 thru | or 3. 前記熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂を含むものである、請求項4に記載の熱硬化性樹脂組成物。   The thermosetting resin composition according to claim 4, wherein the thermosetting resin composition includes a thermosetting resin. 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂である請求項5に記載の熱硬化性樹脂組成物。   The thermosetting resin composition according to claim 5, wherein the thermosetting resin is an epoxy resin. 前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂である請求項5又は6に記載の熱硬化性樹脂組成物。   The thermosetting resin composition according to claim 5 or 6, wherein the thermosetting resin is a phenol resin. 請求項4乃至7のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物の硬化物によって、半導体素子が封止されてなる半導体装置。   A semiconductor device in which a semiconductor element is sealed with a cured product of the thermosetting resin composition according to claim 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012064853A (en) * 2010-09-17 2012-03-29 Sekisui Chem Co Ltd Adhesive for bonding semiconductor element and bonding method of semiconductor element
CN108997245A (en) * 2018-07-20 2018-12-14 山东大学 The bionical polybenzoxazine of mussel containing catechol group and its synthesis and application
CN115819695A (en) * 2022-12-09 2023-03-21 广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院 Modified phenolic resin for photoresist and preparation method and application thereof

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