JP2015044963A - 半導体封止用樹脂組成物及びその硬化物を備えた半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(A)1分子中に2個以上のシアナト基を有するシアネートエステル化合物
(B)下記一般式(2)で表されるフェノール化合物
(式中、R5及びR6は、互いに独立に、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基であり、R7は、互いに独立に、下記のいずれかである。
R4は、互いに独立に、水素原子またはメチル基であり、mは0〜10の整数である)
(C)無機充填剤、及び
(D)下記一般式(3)または(4)で表されるエポキシ樹脂
(上記式(3)及び(4)中、k及びpは、互いに独立に、0以上10以下の整数であり、jは1〜6の整数であり、R5は互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であり、R6及びR7は互いに独立に、下記のいずれかである)
を含み、(A)シアネートエステル化合物中のシアナト基に対する(B)フェノール化合物中のフェノール性水酸基のモル比が0.2〜0.4であり、かつ(A)シアネートエステル化合物中のシアナト基に対する(D)エポキシ樹脂中のエポキシ基のモル比が0.04〜0.25であることを特徴とする組成物である。
(A)成分は、1分子中に2個以上のシアナト基を有するシアネートエステル化合物である。本発明におけるシアネートエステル化合物は1分子中に2個以上のシアナト基を有するものであればよく、一般に公知のものが使用できる。該シアネートエステル化合物は、例えば下記一般式(1)で表すことができる。
(式中、R1及びR2は、互いに独立に、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基であり、R3は、互いに独立に、下記のいずれかである。
R4は水素原子またはメチル基であり、nは0〜10の整数である)
本発明の(B)フェノール化合物は下記一般式(2)で示され、1分子中に2個以上の水酸基を持つものである。
上記式中、R5及びR6は、互いに独立に、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基であり、mは0〜10の整数である。
上記式中、R7は、互いに独立に、下記のいずれかである。
(上記式中、R4は、互いに独立に、水素原子またはメチル基である)
本発明の(B)成分は上記式(2)においてR7がCH2であるもの(例えば、フェノールノボラック樹脂)を含まない。R7がCH2であるフェノール化合物を含む組成物は、高温下に長期間置いたときに熱分解をおこしやすく、また銅リードフレームと硬化物の界面に剥離やクラックを生じるおそれがある。
本発明において無機充填剤の種類は特に制限されず、半導体封止用樹脂組成物の無機充填剤として公知のものを使用できる。例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ、クリストバライト等のシリカ類、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化チタン、ガラス繊維、酸化マグネシウム、及び酸化亜鉛等が挙げられる。これら無機充填剤の平均粒径や形状は、用途に応じて選択されればよい。中でも、シリコンに近い熱膨張係数を得るためには、溶融シリカが好ましく、形状は球状のものが好適である。無機充填剤の平均粒径は0.1〜40μmであることが好ましく、より好ましくは0.5〜15μmであるのがよい。該平均粒径は、例えばレーザー光回折法等による重量平均値(又はメディアン径)等として求めることができる。
(D)成分は下記式(3)または(4)で表されるエポキシ樹脂である。
上記式(3)及び(4)中、k及びpは、互いに独立に、0以上10以下の整数であり、jは1〜6の整数であり、R5は互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であり、R6及びR7は互いに独立に、下記のいずれかである。
下記に示す各成分を表1に示す組成で配合し、高速混合機で均一に混合した後、加熱2本ロールで均一に混練、冷却後 粉砕することで樹脂組成物を得た。
[合成例1]
100gのフェノール化合物 MEH−7851SS(明和化成製)を600gの酢酸ブチル中に溶解した。その溶液を約−15℃に冷却し、32gのガス状塩化シアンを導入した。ついで、約30分間にわたって、50gのトリエチルアミンを攪拌下に滴下して加え、その間、温度は−10℃以下に保った。この温度にさらに30分間保った後、冷却を止めて反応混合物を濾過した。濾液を継続的にイオン交換体充填カラムに通した。続いて、減圧下、浴温度70℃で溶剤を除去し、その後揮発性の不純物(溶媒の残留物、遊離のトリエチルアミン、ジエチルシアナミドを含む)を、流下フィルム型蒸発器を用い、1mbar、130℃にて除去した。得られた生成物は下記式(6)で示すシアネートエステル化合物(シアネート基当量208)であった。
(ハ)下記式(7)で示すフェノール化合物(MEH−7800SS、明和化成製、フェノール性水酸基当量175)
(ニ)下記式(8)で示すフェノール化合物(MEH−7851SS、明和化成製、フェノール性水酸基当量203)
(へ)平均粒径15μmの溶融球状シリカ(龍森製)
(ト)下記式(10)で示すエポキシ樹脂化合物(NC−3000、日本化薬製、エポキシ当量272)
(チ)下記式(11)で示すエポキシ樹脂化合物(HP−4770、日本化薬製、エポキシ当量204)
・カルナバワックス(TOWAX−131、東亜化成製)
・シランカップリング剤:3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(KBM−803、信越化学工業株製)
・イミダゾール(四国化成社製)
[スパイラルフロー]
EMMI規格に準じた金型を使用して、175℃、6.9N/mm2、成形時間180秒の条件で測定した。
175℃x120秒間、成形圧6.9MPaの条件でトランスファー成形し、次いで180℃、4時間ポストキュアすることにより10x100x4mmの試験片を得た。該試験片を250℃オーブン中に500時間保管し、重量減少率を測定した。
ダイパッド部(8mmx8mm)及びワイヤーボンディング部がAgメッキされたCu 合金(Olin C7025)製100pin QFPリードフレームを用い、175℃x120秒間、成形圧6.9MPaの条件でトランスファー成形した。次いで180℃、4時間ポストキュアした。リードフレームカッターでタイバーを切断し、20mmx14mmx2.7mmのQFPパッケージを得た。
このパッケージ12個を250℃オーブン中に500時間保管し、保管後パッケージのクラックの有無を目視で確認した。また、超音波探傷装置を使用して内部クラック及びリードフレームとの剥離の有無を観察した。クラックまたは剥離が生じたパッケージの個数を表1に記載する。
ダイパッド部(8mmx8mm)及びワイヤーボンディング部がAgメッキされたCu 合金(Olin C7025)製100pin QFPリードフレームを用い、175℃x120秒間、成形圧6.9MPaの条件でトランスファー成形した。次いで180℃、4時間ポストキュアした。リードフレームカッターでタイバーを切断し、20mmx14mmx2.7mmのQFPパッケージを得た。
このパッケージ12個をPCT(121℃x100%RH 2.1atm)中に96時間保管し、保管後、超音波探傷装置を使用して内部クラック及びリードフレームとの剥離の有無を観察した。クラックまたは剥離が生じたパッケージの個数を表1に記載する。
80pin QFP(14x20x2.7mm)を175℃x120秒、6.9MPa で20ショット成形し、金型張り付きやカル、ランナー折れ発生までのショット数を観察した。
Claims (4)
- (A)1分子中に2個以上のシアナト基を有するシアネートエステル化合物
(B)下記一般式(2)で表されるフェノール化合物
(式中、R5及びR6は、互いに独立に、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基であり、R7は、互いに独立に、下記のいずれかである。
R4は、互いに独立に、水素原子またはメチル基であり、mは0〜10の整数である)
(C)無機充填剤、及び
(D)下記一般式(3)または(4)で表されるエポキシ樹脂
(上記式(3)及び(4)中、k及びpは、互いに独立に、0以上10以下の整数であり、jは1〜6の整数であり、R5は互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であり、R6及びR7は互いに独立に、下記のいずれかである)
を含み、(A)シアネートエステル化合物中のシアナト基に対する(B)フェノール化合物中のフェノール性水酸基のモル比が0.2〜0.4であり、かつ(A)シアネートエステル化合物中のシアナト基に対する(D)エポキシ樹脂中のエポキシ基のモル比が0.04〜0.25であることを特徴とする組成物。 - 請求項1または2記載の組成物の硬化物を備えた半導体装置。
- SiCまたはGaNからなる半導体素子を搭載している、請求項3記載の半導体装置。
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