JP2014159555A - 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 - Google Patents
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Abstract
【課題】難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）を満足し、かつ硬化後の強度に優れたシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置、及び該樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】シリカの含有量が特定量であり、難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）を満足し、１５０℃で１時間加熱し硬化させた後の常温における３点曲げ強度が８０ＭＰａ以上であるシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物に関する。
【選択図】図１
【解決手段】シリカの含有量が特定量であり、難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）を満足し、１５０℃で１時間加熱し硬化させた後の常温における３点曲げ強度が８０ＭＰａ以上であるシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物に関する。
【選択図】図１
Description
本発明は、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に関する。
従来、実装基板上の半導体素子、コンデンサ及び抵抗素子などの電子部品の封止は、粉末状エポキシ樹脂組成物によるトランスファー封止や、液状エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂などによるポッティング、ディスペンス、印刷などによって行われているが、近年、より安価で簡便な封止方法としてシート状の熱硬化性樹脂組成物を用いたシート封止が提案されている。
例えば、特許文献１には、特定の複合化金属水酸化物などを含有し、難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）を満足するエポキシ樹脂組成物が記載されている。しかしながら、硬化後の強度については検討されていない。このように、難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）を満足し、かつ優れた強度が得られるシート状の熱硬化性樹脂組成物については検討されていない。
本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）を満足し、かつ硬化後の強度に優れたシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明は、シリカの含有量が、シート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物全体に対して、７０〜９３重量％であり、難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）を満足し、１５０℃で１時間加熱し硬化させた後の常温における３点曲げ強度が８０ＭＰａ以上であるシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物に関する。
本発明のシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物は、シリカを特定量含有し、難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）を満足し、硬化後の強度が特定範囲である。難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）を満足するため難燃性に優れ、また、硬化後の強度が特定範囲であるため、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を製造できる。
前記シリカの平均粒子径が０．１〜３０μｍであることが好ましい。これにより、成型時の流動性に優れたシート状の電子部品用熱硬化性樹脂組成物が得られる。
本発明のシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物は、硬化前の粘度が９０℃において５×１０３Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。硬化前の粘度が９０℃において５×１０３Ｐａ・ｓ以下であると、成型性に優れた樹脂組成物が得られる。
本発明のシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物は、混練押出により製造されることが好ましい。特定量のシリカを配合すると、シート状に成形し難いが、混練押出することで、容易にシート状に成形できる。
本発明のシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物は、ホスファゼン系難燃剤を含むことが好ましい。難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）を満足させるために、難燃剤用水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物を配合すると、樹脂強度が低下してしまう。本発明では、ホスファゼン系難燃剤を配合することで、優れた難燃性が得られるとともに、硬化後の強度を特定範囲に良好に調整できる。
本発明はまた、前記シート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物を用いて得られる樹脂封止型半導体装置に関する。
本発明はまた、前記シート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物を用いて電子部品を封止する工程を含む樹脂封止型半導体装置の製造方法に関する。
本発明のシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物は、シリカの含有量が、シート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物全体に対して、７０〜９３重量％であり、難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）を満足し、１５０℃で１時間加熱し硬化させた後の常温における３点曲げ強度が８０ＭＰａ以上である。本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物は難燃性、硬化後の強度が優れる。必要に応じてホスファゼン系難燃剤を含有することにより、難燃性、硬化後の強度がより好適に得られる。
本発明で使用できる樹脂成分としては特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
エポキシ樹脂としては、特に限定されるものではない。例えば、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、変性ビスフェノールＡ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、変性ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂などの各種のエポキシ樹脂を用いることができる。これらエポキシ樹脂は単独で用いてもよいし２種以上併用してもよい。
エポキシ樹脂の硬化後の靭性及びエポキシ樹脂の反応性を確保する観点からは、エポキシ当量１５０〜２５０、軟化点もしくは融点が５０〜１３０℃の常温で固形のものが好ましく、なかでも、信頼性の観点から、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂が好ましい。
また、低応力性の観点から、アセタール基やポリオキシアルキレン基などの柔軟性骨格を有する変性ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が好ましく、アセタール基を有する変性ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、液体状で取り扱いが良好であることから、特に好適に用いることができる。
シート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物の柔軟性という点から、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が特に好ましい。
エポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは１５０ｇ／ｅｑ．以上、より好ましくは１７０ｇ／ｅｑ．以上である。一方、エポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは３００ｇ／ｅｑ．以下、より好ましくは２５０ｇ／ｅｑ．以下である。
なお、エポキシ樹脂のエポキシ当量は、ＪＩＳ Ｋ ７２３６−２００９に規定された方法で測定できる。
なお、エポキシ樹脂のエポキシ当量は、ＪＩＳ Ｋ ７２３６−２００９に規定された方法で測定できる。
エポキシ樹脂の含有量は、樹脂成分１００重量％中、好ましくは２０重量％以上、より好ましくは３０重量％以上である。また、エポキシ樹脂の含有量は、好ましくは６０重量％以下、より好ましくは５０重量％以下である。
フェノール樹脂は、エポキシ樹脂との間で硬化反応を生起するものであれば特に限定されるものではない。例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、クレゾールノボラック樹脂、レゾール樹脂などが用いられる。これらフェノール樹脂は単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
フェノール樹脂としては、エポキシ樹脂との反応性の観点から、水酸基当量が７０〜２５０、軟化点が５０〜１１０℃（好ましくは７０〜９０℃）のものを用いることが好ましく、なかでも硬化反応性が高いという観点から、フェノールノボラック樹脂を好適に用いることができる。また、信頼性の観点から、フェノールアラルキル樹脂やビフェニルアラルキル樹脂のような低吸湿性のものも好適に用いることができる。
フェノール樹脂の水酸基当量は、好ましくは７０ｇ／ｅｑ．以上、より好ましくは９０ｇ／ｅｑ．以上である。一方、フェノール樹脂の水酸基当量は、好ましくは３００ｇ／ｅｑ．以下、より好ましくは２５０ｇ／ｅｑ．以下である。
エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合は、硬化反応性という観点から、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量に対して、フェノール樹脂中の水酸基の合計が０．７〜１．５当量となるように配合することが好ましく、より好ましくは０．９〜１．２当量である。
エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計含有量は、樹脂成分１００重量％中、好ましくは５０重量％以上、より好ましくは６０重量％以上、更に好ましくは６５重量％以上である。５０重量％以上であると、電子部品用途向けに必要な樹脂強度を良好に確保できる。
エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計含有量は、樹脂成分１００重量％中、好ましくは９８重量％以下、より好ましくは９５重量％以下である。９８重量％以下であると、成型性の良好なシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物が得られる。
エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計含有量は、樹脂成分１００重量％中、好ましくは９８重量％以下、より好ましくは９５重量％以下である。９８重量％以下であると、成型性の良好なシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物が得られる。
本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。これにより、柔軟性、硬化後の強度が良好に得られる。
熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、６−ナイロンや６，６−ナイロンなどのポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ＰＥＴやＰＢＴなどの飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、又はフッ素樹脂などが挙げられる。また、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体なども挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。なかでも、接着力と樹脂強度を良好に確保でき、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を製造できるという点から、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体が好ましい。
熱可塑性樹脂の含有量は、樹脂成分１００重量％中、好ましくは２重量％以上、より好ましくは５重量％以上である。２重量％以上であると、柔軟性、硬化後の強度が良好に得られる。熱可塑性樹脂の含有量は、樹脂成分１００重量％中、好ましくは５０重量％以下、より好ましくは４０重量％以下である。５０重量％以下であると、難燃性が良好に得られる。
シリカとしては特に限定されないが、充填性、流動性に優れるという点から、溶融シリカ粉末を用いることがより好ましい。溶融シリカ粉末としては、球状溶融シリカ粉末、破砕溶融シリカ粉末が挙げられるが、流動性という観点から、球状溶融シリカ粉末を用いることが特に好ましい。
シリカの平均粒子径は、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．３μｍ以上である。０．１μｍ以上であると、流動低下へ影響が少なく，良好な成型性が得られる。シリカの平均粒子径は、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下である。２０μｍ以下であると、成型時に電子部品へのダメージが少なく，信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を製造できる。
なお、平均粒子径は、例えば、母集団から任意に抽出される試料を用い、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することにより導き出すことができる。
なお、平均粒子径は、例えば、母集団から任意に抽出される試料を用い、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することにより導き出すことができる。
シリカの含有量は、シート状熱硬化性樹脂組成物全体に対して、７０重量％以上、好ましくは８０重量％以上、より好ましくは８５重量％以上である。７０重量％以上であると、難燃性、硬化後の強度が良好に得られる。シリカの含有量は、シート状熱硬化性樹脂組成物全体に対して、９３重量％以下、好ましくは９０重量％以下である。９３重量％以下であると、流動低下へ影響が少なく，良好な成型性が得られる。
本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物は、ホスファゼン系難燃剤を含むことが好ましい。難燃剤用水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物を配合すると、硬化後の強度が低下してしまうが、ホスファゼン系難燃剤を配合することで、硬化後の強度を特定範囲に良好に調整できる。
ホスファゼン系難燃剤としては特に限定されないが、難燃性、硬化後の強度に優れるという理由から、式（１）又は式（２）で表される化合物が好ましい。
Ｒ１及びＲ２のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基などが挙げられる。なかでも、炭素数４〜１０のアルコキシ基が好ましい。
Ｒ１及びＲ２のフェノキシ基としては、例えば、式（３）で表される基が挙げられる。
（式中、Ｒ１１は、水素、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、グリシジル基又はこれらの基からなる群より選択される少なくとも１種の基を有する１価の有機基を表す。）
Ｒ１１のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、へキシル基、へプチル基、２−エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基などが挙げられる。Ｒ１１のアルコキシ基としては、Ｒ１及びＲ２のアルコキシ基と同様の基が挙げられる。
Ｒ１及びＲ２としては、難燃性、硬化後の強度が良好に得られるという理由から、フェノキシ基が好ましく、式（３）で表される基がより好ましい。
ｘは３〜２５の整数を表すが、難燃性、硬化後の強度が良好に得られるという理由から、３〜１０が好ましく、３〜４がより好ましい。
式（２）において、Ｒ３及びＲ５のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基などが挙げられる。なかでも、炭素数４〜１０のアルコキシ基が好ましい。
Ｒ３及びＲ５のフェノキシ基としては、例えば、前記式（３）で表される基が挙げられる。
Ｒ３及びＲ５におけるアルコキシ基、フェノキシ基、アミノ基、水酸基及びアリル基からなる群より選択される少なくとも１種の基を有する１価の有機基としては特に限定されない。
Ｒ３及びＲ５としては、難燃性、硬化後の強度が良好に得られるという理由から、フェノキシ基が好ましく、式（３）で表される基がより好ましい。
Ｒ４の２価の有機基が有するアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基などが挙げられる。なかでも、炭素数４〜１０のアルコキシ基が好ましい。
Ｒ４の２価の有機基が有するフェノキシ基としては、例えば、前記式（３）で表される基が挙げられる。
ｙは３〜２５の整数を表すが、難燃性、硬化後の強度が良好に得られるという理由から、３〜１０が好ましい。
ｚは３〜２５の整数を表すが、難燃性、硬化後の強度が良好に得られるという理由から、３〜１０が好ましい。
少量でも難燃効果を発揮するという観点から、ホスファゼン系難燃剤に含まれるリン元素の含有率は、１２重量％以上であることが好ましい。
ホスファゼン系難燃剤の含有量は、シート状熱硬化性樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０５重量％以上、より好ましくは０．１重量％以上、更に好ましくは０．２重量％以上である。０．０５重量％以上であると、難燃性が良好に得られる。ホスファゼン系難燃剤の含有量は、シート状熱硬化性樹脂組成物全体に対して、好ましくは３０重量％以下、より好ましくは２０重量％以下、更に好ましくは５重量％以下である。３０重量％以下であると、硬化物の物性低下（具体的には、ガラス転移温度や高温樹脂強度などの物性の低下）が少なく、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置が得られる。
本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物は、硬化促進剤を含むことが好ましい。硬化促進剤は、硬化を進行させるものであれば特に限定されるものではないが、硬化性と保存性の観点から、トリフェニルホスフィンやテトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートなどの有機リン系化合物や、イミダゾール系化合物が好適に用いられる。
硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計１００重量部に対して０．１〜５重量部であることが好ましい。
なお、本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物は、上記の各成分以外に必要に応じて、カーボンブラックをはじめとする顔料、シランカップリング剤、金属水酸化物など、他の添加剤を適宜配合することができる。
本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物において、金属水酸化物の含有量は少ないほど好ましく、シート状熱硬化性樹脂組成物全体に対して、好ましくは５重量％以下、より好ましくは１重量％以下、更に好ましくは０重量％である。５重量％以下であると、硬化後の強度を特定範囲に良好に調整できる。
［シート状熱硬化性樹脂組成物の製造方法］
本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物は、例えば、つぎのようにして製造することができる。
すなわち、まず、先に述べたシート用の各材料を均一に分散混合し、樹脂組成物を調製する。そして、調製された樹脂組成物を、シート状に形成する。この形成方法としては、例えば、調製された樹脂組成物を押出成形してシート状に形成する方法（混練押出）や、調製された樹脂組成物を有機溶剤等に溶解または分散してワニスを調製し、このワニスを、ポリエステル等の基材上に塗工し乾燥させることによりシートを製造する方法（溶剤塗工）等があげられる。溶剤塗工では、得られたシート状熱硬化性樹脂組成物を必要に応じて複数積層して、所定厚みのシート状熱硬化性樹脂組成物を得る。なお、シート状熱硬化性樹脂組成物の表面には、必要に応じ、シート状熱硬化性樹脂組成物の表面を保護するためにポリエステルフィルム等の剥離シートを貼り合わせ、封止時に剥離するようにしてもよい。
本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物は、例えば、つぎのようにして製造することができる。
すなわち、まず、先に述べたシート用の各材料を均一に分散混合し、樹脂組成物を調製する。そして、調製された樹脂組成物を、シート状に形成する。この形成方法としては、例えば、調製された樹脂組成物を押出成形してシート状に形成する方法（混練押出）や、調製された樹脂組成物を有機溶剤等に溶解または分散してワニスを調製し、このワニスを、ポリエステル等の基材上に塗工し乾燥させることによりシートを製造する方法（溶剤塗工）等があげられる。溶剤塗工では、得られたシート状熱硬化性樹脂組成物を必要に応じて複数積層して、所定厚みのシート状熱硬化性樹脂組成物を得る。なお、シート状熱硬化性樹脂組成物の表面には、必要に応じ、シート状熱硬化性樹脂組成物の表面を保護するためにポリエステルフィルム等の剥離シートを貼り合わせ、封止時に剥離するようにしてもよい。
ワニスを調製する際に用いる有機溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジエチルケトン、トルエン、酢酸エチル等を用いることができる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。また、通常、ワニスの固形分濃度が６０〜９０重量％の範囲となるように有機溶剤を用いることが好ましい。
本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物を混練押出により製造することにより、シート状に容易に成形でき、ボイド（気泡）などの少ない均一なシートとすることができる。
混練押出により製造する方法としては、例えば、上述の各成分をミキシングロール、加圧式ニーダー、押出機などの公知の混練機で溶融混練することにより混練物を調製し、得られた混練物を押し出してシート状に成形する方法などが挙げられる。
混練条件として、温度は、上述の各成分の軟化点以上であることが好ましく、例えば３０〜１５０℃、エポキシ樹脂の熱硬化性を考慮すると、好ましくは４０〜１４０℃、さらに好ましくは６０〜１２０℃である。時間は、例えば１〜３０分間、好ましくは５〜１５分間である。これによって、混練物を調製することができる。
混練条件として、温度は、上述の各成分の軟化点以上であることが好ましく、例えば３０〜１５０℃、エポキシ樹脂の熱硬化性を考慮すると、好ましくは４０〜１４０℃、さらに好ましくは６０〜１２０℃である。時間は、例えば１〜３０分間、好ましくは５〜１５分間である。これによって、混練物を調製することができる。
得られる混練物を押出成形により成形することにより、シート状熱硬化性樹脂組成物を得ることができる。具体的には、溶融混練後の混練物を冷却することなく高温状態のままで、押出成形することで、シート状熱硬化性樹脂組成物を成形することができる。このような押出方法としては、特に制限されず、平板プレス法、Ｔダイ押出法、ロール圧延法、ロール混練法、インフレーション押出法、共押出法、カレンダー成形法などが挙げられる。押出温度としては、上述の各成分の軟化点以上が好ましく、エポキシ樹脂の熱硬化性及び成形性を考慮すると、例えば４０〜１５０℃、好ましくは５０〜１４０℃、さらに好ましくは７０〜１２０℃である。以上により、シート状熱硬化性樹脂組成物を成形することができる。
本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物の厚さは特に限定されないが、０．１ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましく、０．１ｍｍ〜０．７ｍｍであることが好ましい。上記範囲内であると、電子部品を良好に封止できる。
本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物は、米国ＵＬ規格における難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）を満足する。
本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物は、硬化前の粘度が４０℃において５×１０５Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。５×１０５Ｐａ・ｓ以下であると、シート状やロール状への加工性に優れ、シート状およびロール状に製造可能となる。該粘度の下限は特に限定されないが、好ましくは３×１０2Ｐａ・ｓ以上である。３×１０2Ｐａ・ｓ以上であると、ハンドリング性に優れる。
本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物は、硬化前の粘度が９０℃において５×１０３Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。５×１０３Ｐａ・ｓ以下であると、良好な成型性が得られる。該粘度の下限は特に限定されないが、好ましくは３×１０2Ｐａ・ｓ以上である。３×１０2Ｐａ・ｓ以上であると、樹脂の角形状を維持したまま成型が可能である。
硬化前の粘度は、実施例に記載の方法で測定できる。
本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物は、１５０℃で１時間加熱し硬化させた後の常温における３点曲げ強度が８０ＭＰａ以上である。８０ＭＰａ以上であると、樹脂が割れにくく高い信頼性の樹脂封止型半導体装置が得られる。該３点曲げ強度は、１００ＭＰａ以上が好ましい。
該３点曲げ強度の上限は特に限定されないが、例えば、２００ＭＰａ以下、好ましくは１８０ＭＰａ以下である。２００ＭＰａ以下であると、硬化物の加工性に優れる。
該３点曲げ強度は、実施例に記載の方法で測定できる。なお、本明細書において、常温とは２３℃である。
該３点曲げ強度の上限は特に限定されないが、例えば、２００ＭＰａ以下、好ましくは１８０ＭＰａ以下である。２００ＭＰａ以下であると、硬化物の加工性に優れる。
該３点曲げ強度は、実施例に記載の方法で測定できる。なお、本明細書において、常温とは２３℃である。
なお、３点曲げ強度は、難燃剤の種類、シリカの含有量、熱硬化性樹脂の含有量、エポキシ樹脂のエポキシ当量、フェノール樹脂の水酸基当量などによりコントロールできる。例えば、ホスファゼン系難燃剤を使用すること、シリカを増量すること、熱硬化性樹脂を増量すること、エポキシ当量が大きいエポキシ樹脂を使用すること、水酸基当量が大きいフェノール樹脂を使用することなどにより、３点曲げ強度を高めることができる。
本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物は、半導体ウェハ、半導体チップ、コンデンサ、抵抗などの電子部品の封止に使用される。なかでも、半導体ウェハ、半導体チップの封止に好適に使用できる。本発明のシート状熱硬化性樹脂組成物は、電子部品及びそれに付随する要素を外部環境から保護するための封止樹脂として機能できる。
封止方法としては特に限定されず、従来公知の方法で封止できる。例えば、シート状熱硬化性樹脂組成物に電子部品を埋め込む方法、軟化させたシート状熱硬化性樹脂組成物で電子部品を覆う方法が代表的である。
例えば、支持板、支持板上に積層された仮固定材及び仮固定材上に仮固定された半導体チップを備えるチップ仮固定体と、チップ仮固定体上に配置されたシート状熱硬化性樹脂組成物とを備える積層体を、平行平板方式で熱プレスすることにより、シート状熱硬化性樹脂組成物に電子部品を埋め込むことができる。支持板の材料としては特に限定されず、例えば、ＳＵＳなどの金属材料、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォンなどのプラスチック材料などである。仮固定材としては特に限定されないが、容易に剥離できるという理由から、通常は、熱発泡性粘着剤などの熱剥離性粘着剤などを使用する。
例えば、基板、基板上に配置された電子部品及び電子部品上に配置されたシート状熱硬化性樹脂組成物を備える積層構造体を、平行平板方式で熱プレスすることにより、シート状熱硬化性樹脂組成物に電子部品を埋め込むことができる。基板としては特に限定されず、例えば、ガラス布基材エポキシ樹脂銅張積層板、鉄ニッケル合金板、半導体ウェハなどが挙げられる。
基板上の電子部品を覆うようにシート状熱硬化性樹脂組成物を載置し、シート状熱硬化性樹脂組成物を熱硬化することで電子部品を封止することができる。
このような方法により得られた樹脂封止型半導体装置は、難燃性、硬化後の強度に優れ、信頼性が高い。
以下、本発明に関し実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。また、各例中、部は特記がない限りいずれも重量基準である。
実施例で使用した成分について説明する。
エポキシ樹脂：新日鐵化学社製のＹＳＬＶ−８０ＸＹ（ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂：エポキシ当量 １９１、軟化点 ８０℃）
フェノール樹脂：明和化成社製のＭＥＨ７８５１ＳＳ（フェノールアラルキル樹脂：水酸基当量２０３、軟化点６７℃）
触媒：四国化成工業社製の２ＰＨＺ−ＰＷ（イミダゾール系触媒）
球状溶融シリカ：電気化学工業社製のＦＢ−９４５４（溶融球状シリカ、平均粒子径 ２０μｍ）
カーボンブラック：三菱化学社製の＃２０
シランカップリング剤：信越化学社製のＫＢＭ−４０３（３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）
エラストマー（熱可塑性樹脂）：カネカ社製のＳＩＢＳＴＥＲ ０７２Ｔ（スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体）
難燃剤Ａ：伏見製薬所製のＦＰ−１００（ホスファゼン系難燃剤：式（４）で表される化合物）
（式中、ｍは３〜４の整数を表す。）
難燃剤Ｂ：タテホ化学工業社製のＺ−１０（難燃剤用水酸化マグネシウム）
エポキシ樹脂：新日鐵化学社製のＹＳＬＶ−８０ＸＹ（ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂：エポキシ当量 １９１、軟化点 ８０℃）
フェノール樹脂：明和化成社製のＭＥＨ７８５１ＳＳ（フェノールアラルキル樹脂：水酸基当量２０３、軟化点６７℃）
触媒：四国化成工業社製の２ＰＨＺ−ＰＷ（イミダゾール系触媒）
球状溶融シリカ：電気化学工業社製のＦＢ−９４５４（溶融球状シリカ、平均粒子径 ２０μｍ）
カーボンブラック：三菱化学社製の＃２０
シランカップリング剤：信越化学社製のＫＢＭ−４０３（３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）
エラストマー（熱可塑性樹脂）：カネカ社製のＳＩＢＳＴＥＲ ０７２Ｔ（スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体）
難燃剤Ａ：伏見製薬所製のＦＰ−１００（ホスファゼン系難燃剤：式（４）で表される化合物）
難燃剤Ｂ：タテホ化学工業社製のＺ−１０（難燃剤用水酸化マグネシウム）
［樹脂シートの作製］
実施例１〜２及び比較例１〜４
表１に記載の配合比に従い、各成分を２軸混練り機により、１２０℃で１０分間混練し、混練物を調製した。次に、上記混練物を押出成形し、厚さ０．８ｍｍの樹脂シートを得た。
実施例１〜２及び比較例１〜４
表１に記載の配合比に従い、各成分を２軸混練り機により、１２０℃で１０分間混練し、混練物を調製した。次に、上記混練物を押出成形し、厚さ０．８ｍｍの樹脂シートを得た。
実施例３
表１に記載の配合比に従い、各成分をメチルエチルケトンとトルエンを５：５で含む混合液と混合し、成分濃度９０重量％の混合物を作製した。混合物を自転公転式ミキサー（シンキ―社製、あわとり練太郎）を用いて、２０００ｒｐｍで１０分間撹拌することで、塗工用ワニスを得た。塗工用ワニスを厚み５０μｍのシリコーン処理ＰＥＴ（三菱化学製：ＭＲＦ５０）上に塗工し、次いで熱風乾燥機で１１０℃１０分間乾燥させることにより、厚さ１００μｍのシートを得た。８枚のシートを真空ラミネーターにより、ロール温度９０℃、速度０．４ｍ／ｍｉｎで積層することにより、厚さ０．８ｍｍの樹脂シートを得た。なお、メチルエチルケトンとトルエンを含む混合液を使用したのは、エラストマーであるＳＩＢＳＴＡＲ ０７２Ｔがメチルエチルケトンに溶解しにくいためである。
表１に記載の配合比に従い、各成分をメチルエチルケトンとトルエンを５：５で含む混合液と混合し、成分濃度９０重量％の混合物を作製した。混合物を自転公転式ミキサー（シンキ―社製、あわとり練太郎）を用いて、２０００ｒｐｍで１０分間撹拌することで、塗工用ワニスを得た。塗工用ワニスを厚み５０μｍのシリコーン処理ＰＥＴ（三菱化学製：ＭＲＦ５０）上に塗工し、次いで熱風乾燥機で１１０℃１０分間乾燥させることにより、厚さ１００μｍのシートを得た。８枚のシートを真空ラミネーターにより、ロール温度９０℃、速度０．４ｍ／ｍｉｎで積層することにより、厚さ０．８ｍｍの樹脂シートを得た。なお、メチルエチルケトンとトルエンを含む混合液を使用したのは、エラストマーであるＳＩＢＳＴＡＲ ０７２Ｔがメチルエチルケトンに溶解しにくいためである。
［評価］
得られた樹脂シートを用いて以下の評価を行った。結果を表１に示す。
得られた樹脂シートを用いて以下の評価を行った。結果を表１に示す。
＜難燃性＞
図１を用いて、難燃性の測定方法について説明する。
図１は、難燃性試験の様子を示す図である。
図１を用いて、難燃性の測定方法について説明する。
図１は、難燃性試験の様子を示す図である。
まず、難燃性試験に使用した装置などについて説明する。
チャンバー：無風状態の試験箱
クランプ付きリングスタンド
工業用メタンガス
乾燥脱脂綿：５０．８ｍｍ × ５０．８ｍｍ × ６．４ｍｍ
恒温恒湿器：２３±２℃、湿度５０±５％
チャンバー：無風状態の試験箱
クランプ付きリングスタンド
工業用メタンガス
乾燥脱脂綿：５０．８ｍｍ × ５０．８ｍｍ × ６．４ｍｍ
恒温恒湿器：２３±２℃、湿度５０±５％
試験片の作製
樹脂シートから、１２７ｍｍ × １２．７ｍｍ × １／３２ｉｎｃｈの試験片１を切り出した。試験片１を、恒温恒湿器（２３±２℃、湿度５０±５％）に４８時間以上放置し、難燃性試験に用いた（前処理）。
樹脂シートから、１２７ｍｍ × １２．７ｍｍ × １／３２ｉｎｃｈの試験片１を切り出した。試験片１を、恒温恒湿器（２３±２℃、湿度５０±５％）に４８時間以上放置し、難燃性試験に用いた（前処理）。
難燃性試験の手順
チャンバー内に、クランプ付きリングスタンドを配置し、試験片１をクランプ２に取り付けた。また、試験片１の下方に乾燥脱脂綿３を配置した。
次いで、バーナー４を点火し、青色炎になるよう調整した。バーナー４を試験片１の下方に配置し、試験片１下部に１０秒間炎５を当てた。このとき、炎５の高さ１１はバーナー４の頂点から２０±１ｍｍであった。試験片１とバーナー４の頂点との距離１２は１０±１ｍｍであった。試験片１と乾燥脱脂綿３との距離１３は３００±１０ｍｍであった。炎５を試験片１から離した後、有炎燃焼時間を測定した。
試験片１の炎が消えた後（有炎燃焼時間の測定後）、再度、試験片１下部へ１０秒間接炎した。炎５を試験片１から離した後、有炎燃焼時間と赤熱時間を測定した。
チャンバー内に、クランプ付きリングスタンドを配置し、試験片１をクランプ２に取り付けた。また、試験片１の下方に乾燥脱脂綿３を配置した。
次いで、バーナー４を点火し、青色炎になるよう調整した。バーナー４を試験片１の下方に配置し、試験片１下部に１０秒間炎５を当てた。このとき、炎５の高さ１１はバーナー４の頂点から２０±１ｍｍであった。試験片１とバーナー４の頂点との距離１２は１０±１ｍｍであった。試験片１と乾燥脱脂綿３との距離１３は３００±１０ｍｍであった。炎５を試験片１から離した後、有炎燃焼時間を測定した。
試験片１の炎が消えた後（有炎燃焼時間の測定後）、再度、試験片１下部へ１０秒間接炎した。炎５を試験片１から離した後、有炎燃焼時間と赤熱時間を測定した。
難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）の要求事項
難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）の要求事項は以下の通りである。各例の試験片１について、全ての要求事項を満たす場合を○、満たさない場合を×とした。結果を表１に示す。
１）各有炎燃焼時間が１０秒以下であること。
２）１組５個の試験片１に合計１０回接炎し、合計の有炎燃焼時間が５０秒以下であること。
３）有炎燃焼又は赤熱燃焼がクランプ２まで達しないこと。
４）有炎滴下物により、試験片１の下方に置かれた乾燥脱脂綿３に着火しないこと。
５）赤熱燃焼時間が３０秒以内であること。
難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）の要求事項は以下の通りである。各例の試験片１について、全ての要求事項を満たす場合を○、満たさない場合を×とした。結果を表１に示す。
１）各有炎燃焼時間が１０秒以下であること。
２）１組５個の試験片１に合計１０回接炎し、合計の有炎燃焼時間が５０秒以下であること。
３）有炎燃焼又は赤熱燃焼がクランプ２まで達しないこと。
４）有炎滴下物により、試験片１の下方に置かれた乾燥脱脂綿３に着火しないこと。
５）赤熱燃焼時間が３０秒以内であること。
＜樹脂強度（３点曲げ強度）＞
図２を用いて、樹脂強度の測定方法について説明する。
図２は、３点曲げ試験の様子を示す図である。
図２を用いて、樹脂強度の測定方法について説明する。
図２は、３点曲げ試験の様子を示す図である。
１５０℃で１時間加熱し硬化させた後の樹脂シートから、１０ｍｍ（幅）×４０ｍｍ（長さ）×１ｍｍ（厚み）の試験片５１を切り出した。次いで、オートグラフ ＡＧ−５００Ｃ（島津製作所社製）を用いて、支点間距離６１が２０ｍｍである支持体５２に試験片５１を載せ、試験片５１の中央部に押し金具５３を当て、試験片５１と垂直方向に荷重を加え（荷重速度５ｍｍ／分）、試験片５１の３点曲げ強度を測定した。なお、測定は、常温で行った。
結果を表１に示す。
結果を表１に示す。
＜柔軟性＞
樹脂シートについて、ティーエイインスツルメント社製の粘弾性測定装置ＡＲＥＳを用いて、４０℃及び９０℃における粘度を測定した（測定条件：直径８ｍｍのパラレルプレート、昇温速度１０℃／分、周波数１Ｈｚ、歪み５％）。結果を表１に示す。
樹脂シートについて、ティーエイインスツルメント社製の粘弾性測定装置ＡＲＥＳを用いて、４０℃及び９０℃における粘度を測定した（測定条件：直径８ｍｍのパラレルプレート、昇温速度１０℃／分、周波数１Ｈｚ、歪み５％）。結果を表１に示す。
１ 試験片
２ クランプ
３ 乾燥脱脂綿
４ バーナー
５ 炎
１１ 炎の高さ
１２ 試験片とバーナーの頂点との距離
１３ 試験片と乾燥脱脂綿との距離
２１ １２７ｍｍ
２２ １２．７ｍｍ
５１ 試験片
５２ 支持体
５３ 押し金具
６１ 支点間距離
６２ 荷重方向
２ クランプ
３ 乾燥脱脂綿
４ バーナー
５ 炎
１１ 炎の高さ
１２ 試験片とバーナーの頂点との距離
１３ 試験片と乾燥脱脂綿との距離
２１ １２７ｍｍ
２２ １２．７ｍｍ
５１ 試験片
５２ 支持体
５３ 押し金具
６１ 支点間距離
６２ 荷重方向
Claims (7)
- シリカの含有量が、シート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物全体に対して、７０〜９３重量％であり、
難燃性規格（ＵＬ９４Ｖ−０）を満足し、
１５０℃で１時間加熱し硬化させた後の常温における３点曲げ強度が８０ＭＰａ以上であるシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物。 - 前記シリカの平均粒子径が０．１〜３０μｍである請求項１に記載のシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物。
- 硬化前の粘度が９０℃において５×１０３Ｐａ・ｓ以下である請求項１又は２に記載のシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物。
- 混練押出により製造される請求項１〜３のいずれか１項に記載のシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物。
- ホスファゼン系難燃剤を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載のシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載のシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物を用いて得られる樹脂封止型半導体装置。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載のシート状の電子部品封止用熱硬化性樹脂組成物を用いて電子部品を封止する工程を含む樹脂封止型半導体装置の製造方法。
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