JP2016141757A - エポキシ樹脂組成物、フィルム状エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物、フィルム状エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置 Download PDF

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【課題】優れた取扱性を有するフィルム状エポキシ樹脂組成物が得られると共に、優れた耐熱性及び難燃性を有するエポキシ樹脂組成物を提供する。【解決手段】(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂、(C)硬化促進剤、(D)難燃剤及び(E)無機充填剤を含有し、前記(A)エポキシ樹脂が、25℃で液状であるエポキシ樹脂を含み、前記25℃で液状であるエポキシ樹脂の含有量が前記(A)エポキシ樹脂及び前記(B)フェノール樹脂の合計量を基準として30質量%以上であり、前記(D)難燃剤がフェノール性水酸基を有する、エポキシ樹脂組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、半導体デバイスの封止、プリント配線基板に配置された電子部品の埋め込み等を可能とするエポキシ樹脂組成物及びフィルム状エポキシ樹脂組成物、並びに、これらを用いた電子部品装置に関する。
電子機器の軽薄短小化に伴って、半導体装置の小型化及び薄型化が進んでいる。半導体素子とほぼ同じ大きさの半導体装置を用いる形態、又は、半導体装置の上に半導体装置を積む実装形態(パッケージ・オン・パッケージ)が盛んに行われており、今後、半導体装置の小型化及び薄型化が一段と進むと予想される。
半導体素子の微細化が進展し、端子数が増加してくると、半導体素子上にすべての外部接続端子(外部接続用の端子)を設けることが難しくなる。例えば、無理に外部接続端子を半導体素子上に設けた場合、端子間のピッチが狭くなると共に端子高さが低くなり、半導体装置を実装した後の接続信頼性の確保が難しくなる。そこで、半導体装置の小型化及び薄型化を実現するために、新たな実装方法が多々提案されている。
例えば、半導体ウエハから作製され個片化された半導体素子を、適度な間隔を有するように再配置した後、半導体素子を液状又は固形の樹脂封止材を用いて封止し、半導体素子を封止した部分に外部接続端子を更に設ける実装方法、及び、当該実装方法を用いて作製される半導体装置が提案されている(例えば、下記特許文献1〜4参照)。
再配置した半導体素子の封止は、例えば、液状又は固形の樹脂封止材を金型で成形するモールド成形で行われる。封止成形をモールド成形で行う場合、ペレット状の樹脂封止材を溶融させて得られる樹脂を金型内に流し込むことで封止するトランスファーモールド成形が使用されることがある。しかしながら、溶融させて得られる樹脂を流し込んで成形するため、大面積を封止する場合、未充填部が発生する可能性がある。そこで近年、あらかじめ金型又は被封止体に樹脂封止材を供給してから成形を行うコンプレッションモールド成形が使用され始めている。コンプレッションモールド成形では、樹脂封止材を金型又は被封止体に直接供給するため、大面積の封止でも未充填部が発生しにくい利点がある。コンプレッションモールド成形では、トランスファーモールド成形と同様に、液状又は固形の樹脂封止材が用いられる。
特許第3616615号公報 特開2001−244372号公報 特開2001−127095号公報 米国特許出願公開第2007/205513号明細書
ところで、近年、液状又は固形の樹脂封止材に代えてフィルム状の樹脂封止材を用いることにより、金型を必要としない成形方法(ラミネート、プレス等)により封止を行うことが検討されている。この場合、フィルム状の樹脂封止材が破損して封止を行うことが困難となることを避ける観点から、樹脂封止材に対しては、優れた取扱性(屈曲性等)が求められている。
また、半導体素子の発熱により樹脂封止材が高温になると、発火等の問題が生じる場合がある。そのため、樹脂封止材に対しては、優れた耐熱性及び難燃性が求められている。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、優れた取扱性(屈曲性等)を有するフィルム状エポキシ樹脂組成物(フィルム状の樹脂封止材)が得られると共に、優れた耐熱性及び難燃性を有するエポキシ樹脂組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、優れた取扱性、耐熱性及び難燃性を有するフィルム状エポキシ樹脂組成物を提供することを目的とする。さらに、本発明は、これらのエポキシ樹脂組成物又はフィルム状エポキシ樹脂組成物を用いた電子部品装置を提供することを目的とする。
本発明は、(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂、(C)硬化促進剤、(D)難燃剤及び(E)無機充填剤を含有し、前記(A)エポキシ樹脂が、25℃で液状であるエポキシ樹脂を含み、前記25℃で液状であるエポキシ樹脂の含有量が前記(A)エポキシ樹脂及び前記(B)フェノール樹脂の合計量を基準として30質量%以上であり、前記(D)難燃剤がフェノール性水酸基を有する、エポキシ樹脂組成物を提供する。
本発明に係るエポキシ樹脂組成物によれば、当該エポキシ樹脂組成物をフィルム状に成形した場合において、優れた取扱性(屈曲性等)を有するフィルム状エポキシ樹脂組成物が得られる。また、本発明に係るエポキシ樹脂組成物は、優れた耐熱性及び難燃性を有している。
前記(A)エポキシ樹脂は、下記一般式(I)で表される化合物を含んでいてもよい。
Figure 2016141757

[式(I)中、n1〜n4は、それぞれ独立に0又は1を示し、n1+n2+n3+n4は、2以上を示す。]
前記(D)難燃剤は、反応型リン酸エステル系化合物を含んでいてもよい。
前記(E)無機充填剤の平均粒子径は、0.01〜50μmであってもよい。
また、本発明は、前記エポキシ樹脂組成物又はその硬化物を含む、フィルム状エポキシ樹脂組成物を提供する。本発明に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物は、優れた取扱性(屈曲性等)、耐熱性及び難燃性を有している。
さらに、本発明は、電子部品と、前記電子部品を封止する封止部と、を備え、前記封止部が、前記エポキシ樹脂組成物若しくはその硬化物、又は、前記フィルム状エポキシ樹脂組成物を含む、電子部品装置を提供する。
本発明によれば、優れた取扱性(屈曲性等)を有するフィルム状エポキシ樹脂組成物が得られると共に、優れた耐熱性及び難燃性を有するエポキシ樹脂組成物を提供することができる。また、本発明によれば、優れた取扱性(屈曲性等)、耐熱性及び難燃性を有するフィルム状エポキシ樹脂組成物を提供することができる。さらに、本発明によれば、これらのエポキシ樹脂組成物又はフィルム状エポキシ樹脂組成物を用いた電子部品装置を提供することができる。
本発明に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物は、半導体デバイスの封止、プリント配線基板に配置された電子部品の埋め込み等に好適に用いることができる。また、本発明に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物は、モールド成形に好適に用いることができることに加え、金型を必要としない成形方法(ラミネート、プレス等)にも好適に用いることができる。
本発明によれば、封止材としてのフィルム状エポキシ樹脂組成物の応用を提供することができる。本発明によれば、電子部品の封止へのフィルム状エポキシ樹脂組成物の応用を提供することができる。本発明によれば、半導体デバイスの封止へのフィルム状エポキシ樹脂組成物の応用を提供することができる。本発明によれば、プリント配線基板に配置された電子部品の埋め込みへのフィルム状エポキシ樹脂組成物の応用を提供することができる。本発明によれば、モールド成形へのフィルム状エポキシ樹脂組成物の応用を提供することができる。本発明によれば、金型を必要としない成形方法(ラミネート、プレス等)へのフィルム状エポキシ樹脂組成物の応用を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
なお、本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。また、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
<エポキシ樹脂組成物>
本実施形態に係るエポキシ樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂、(C)硬化促進剤、(D)難燃剤及び(E)無機充填剤を必須成分として含有している。本実施形態において、(A)エポキシ樹脂は、25℃で液状であるエポキシ樹脂を少なくとも1種含み、25℃で液状であるエポキシ樹脂の含有量は、(A)エポキシ樹脂及び(B)フェノール樹脂の合計量を基準として30質量%以上であり、(D)難燃剤は、反応性の官能基としてフェノール性水酸基を有している。
本実施形態に係るエポキシ樹脂組成物の形状としては、フィルム状、液状、固形(顆粒、粉体等)などが挙げられる。本実施形態に係るエポキシ樹脂組成物は、モールド成形による封止、金型を必要としない成形方法(ラミネート、プレス等)による封止などに用いることができる。
以下、本実施形態に係るエポキシ樹脂組成物の構成成分等について説明する。
((A)エポキシ樹脂)
(A)エポキシ樹脂は、フィルム状エポキシ樹脂組成物に柔軟性を付与するために、25℃で液状であるエポキシ樹脂(以下、「エポキシ樹脂(a1)」という)を少なくとも1種含む。エポキシ樹脂(a1)としては、特に制限はなく、例えば、1分子中に2個以上のグリシジル基を有するエポキシ樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂(a1)としては、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、ナフタレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。
エポキシ樹脂(a1)としては市販品を用いてもよい。エポキシ樹脂(a1)の市販品としては、三菱化学株式会社製の商品名「jER825」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量:175)、三菱化学株式会社製の商品名「jER806」(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量:160)、DIC株式会社製の商品名「HP−4032D」(ナフタレン型エポキシ樹脂、エポキシ当量:141)、DIC株式会社製の商品名「EXA−4850」、「EXA−4816」等の柔軟強靭性エポキシ樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂(a1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ここで、「25℃で液状であるエポキシ樹脂」とは、25℃に保持された当該エポキシ樹脂の粘度をE型粘度計又はB型粘度計を用いて測定した値が400Pa・s以下であるエポキシ樹脂を示す。
エポキシ樹脂(a1)の含有量は、優れた取扱性(屈曲性等)を得る観点から、(A)エポキシ樹脂及び(B)フェノール樹脂の合計量を基準として30質量%以上である。エポキシ樹脂(a1)の含有量は、更に優れた取扱性(屈曲性等)を得る観点から、40質量%以上であってもよく、50質量%以上であってもよい。エポキシ樹脂(a1)の含有量は、保護層を設けた封止シートとして用いる場合に保護層の剥離性が良好である観点から、70質量%以下であってもよく、65質量%以下であってもよく、60質量%以下であってもよい。エポキシ樹脂(a1)の含有量は、優れた取扱性(屈曲性等)を維持しつつ、保護層を設けた封止シートとして用いる場合に保護層の剥離性が良好である観点から、30〜70質量%であってもよく、40〜65質量%であってもよく、50〜60質量%であってもよい。
エポキシ樹脂(a1)の含有量は、更に優れた取扱性(屈曲性等)を得る観点から、(A)エポキシ樹脂の全量を基準として、60質量%以上であってもよく、65質量%以上であってもよく、70質量%以上であってもよい。エポキシ樹脂(a1)の含有量は、更に優れた取扱性(屈曲性等)を得る観点から、(A)エポキシ樹脂の全量を基準として、100質量%以下であってもよく、95質量%以下であってもよく、90質量%以下であってもよい。
(A)エポキシ樹脂は、25℃で液状であるエポキシ樹脂(a1)以外のエポキシ樹脂(以下、「エポキシ樹脂(a2)」という)を更に含んでいてもよい。エポキシ樹脂(a2)としては、ナフタレン型エポキシ樹脂(4官能ナフタレン型エポキシ樹脂、3官能ナフタレン型エポキシ樹脂等)、アントラセン型エポキシ樹脂、トリスフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、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(o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等)、ジヒドロキシベンゼンノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂などが挙げられる。エポキシ樹脂(a2)としては、更に優れた耐熱性及び難燃性を得る観点から、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂であってもよい。エポキシ樹脂(a2)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
エポキシ樹脂(a2)としては市販品を用いてもよい。エポキシ樹脂(a2)の市販品としては、DIC株式会社製の商品名「HP−4700」(4官能ナフタレン型エポキシ樹脂)、商品名「HP−4750」(3官能ナフタレン型エポキシ樹脂)、商品名「エピクロンN−770」(フェノールノボラック型エポキシ樹脂)、商品名「エピクロンN−660」(クレゾールノボラック型エポキシ樹脂)及び商品名「エピクロンHP−7200H」(ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂)、日本化薬株式会社製の商品名「EPPN−502H」(トリスフェニルメタン型エポキシ樹脂)及び商品名「NC−3000」(ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂)、新日鉄住金化学株式会社製の商品名「ESN−355」(ナフタレン型エポキシ樹脂)、三菱化学株式会社製の商品名「YX−8800」(アントラセン型エポキシ樹脂)、住友化学株式会社製、商品名「ESCN−190−2」(o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂)等が挙げられる。
(A)エポキシ樹脂は、耐熱性、及び、Bステージ(半硬化)のフィルム状エポキシ樹脂組成物の取扱性(屈曲性等)が更に向上する観点から、エポキシ樹脂(a2)の中でも、下記一般式(I)で表されるエポキシ樹脂を含んでもよい。n1+n2+n3+n4は、更に優れた耐熱性を得る観点から、2以上であってもよく、3以上であってもよい。n1+n2+n3+n4は、更に優れた取扱性(屈曲性等)を得る観点から、4以下であってもよく、3以下であってもよい。
Figure 2016141757

[式(I)中、n1〜n4は、それぞれ独立に0又は1を示し、互いに同一であっても異なってもよい。n1+n2+n3+n4は、2以上(n1+n2+n3+n4≧2)を示す。]
式(I)で表されるエポキシ樹脂としては、市販品を用いてもよい。式(I)で表されるエポキシ樹脂の市販品としては、下記式(II)で表されるエポキシ樹脂(例えば、DIC株式会社製の商品名「HP−4750」、エポキシ当量:182)、下記式(III)で表されるエポキシ樹脂(例えば、DIC株式会社製の商品名「HP−4700」、エポキシ当量:166)等が挙げられる。
Figure 2016141757
Figure 2016141757
エポキシ樹脂(a2)の含有量は、更に優れた耐熱性及び難燃性を得る観点から、(A)エポキシ樹脂の全量を基準として、5質量%以上であってもよく、7質量%以上であってもよく、10質量%以上であってもよい。エポキシ樹脂(a2)の含有量は、更に優れた取扱性(屈曲性等)を得る観点から、(A)エポキシ樹脂の全量を基準として、50質量%以下であってもよく、45質量%以下であってもよく、42質量%以下であってもよく、40質量%以下であってもよい。
((B)フェノール樹脂)
(B)フェノール樹脂としては、例えば、(A)エポキシ樹脂と反応する公知のフェノール樹脂を特に制限なく用いることができる。(B)フェノール樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(B)フェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂(フェノール類とアルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られる樹脂等);トリスフェニルメタン型フェノール樹脂;ポリパラビニルフェノール樹脂;フェノール・アラルキル樹脂(フェノール類及びジメトキシパラキシレンから合成される、キシリレン基を有するフェノール・アラルキル樹脂等);ビフェニル骨格を有するフェノール樹脂(ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂等);ナフタレン環を有するフェノール樹脂(ナフタレン型フェノール樹脂;フェノール類とナフトール類とアルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られる樹脂等)などが挙げられる。前記フェノール類としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF等が挙げられる。前記ナフトール類としては、α−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等が挙げられる。前記アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等が挙げられる。
(B)フェノール樹脂としては、更に優れた耐熱性を得る観点から、ノボラック型フェノール樹脂であってもよい。(B)フェノール樹脂としては、更に優れた耐熱性及び難燃性を得る観点から、ナフタレン環を有するフェノール樹脂であってもよい。
(B)フェノール樹脂としては、市販品を用いてもよい。(B)フェノール樹脂の市販品としては、旭有機材工業株式会社製の商品名「PAPS−PN2」(ノボラック型フェノール樹脂)、エア・ウォーター株式会社製の商品名「SKレジンHE200C−7」(ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂)及び商品名「HE910−10」(トリスフェニルメタン型フェノール樹脂)、新日鉄住金化学株式会社製の商品名「SN−100」、「SN−180」、「SN−300」、「SN−375」、「SN−395」、「SN−400」及び「SN−475N」(いずれもナフタレン型フェノール樹脂)、日立化成株式会社製の商品名「HP−850N」(ノボラック型フェノール樹脂)等が挙げられる。
(A)エポキシ樹脂のグリシジル基の当量(エポキシ当量)の、(B)フェノール樹脂における前記グリシジル基と反応する官能基(例えばフェノール性水酸基)の当量(例えば水酸基当量)に対する比率((A)エポキシ樹脂のグリシジル基の当量/(B)フェノール樹脂における前記グリシジル基と反応する官能基の当量)は、未反応の(B)フェノール樹脂を少なく抑える観点から、0.7以上であってもよく、0.8以上であってもよく、0.9以上であってもよい。前記比率は、未反応の(A)エポキシ樹脂を少なく抑える観点から、2.0以下であってもよく、1.8以下であってもよく、1.7以下であってもよい。前記比率は、未反応の(A)エポキシ樹脂及び(B)フェノール樹脂を少なく抑える観点から、0.7〜2.0であってもよく、0.8〜1.8であってもよく、0.9〜1.7であってもよい。
((C)硬化促進剤)
(C)硬化促進剤としては、特に制限されるものではないが、例えば、アミン系の硬化促進剤、イミダゾール系の硬化促進剤、尿素系の硬化促進剤及びリン系の硬化促進剤からなる群より選ばれる少なくとも一種であってもよい。アミン系の硬化促進剤としては、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン等が挙げられる。イミダゾール系の硬化促進剤としては、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール等が挙げられる。尿素系の硬化促進剤としては、3−フェニル−1,1−ジメチルウレア等が挙げられる。リン系の硬化促進剤としては、トリフェニルホスフィン及びその付加反応物、(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルホスフィン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルホスフィン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)ホスフィン等が挙げられる。
(C)硬化促進剤としては、誘導体の種類が豊富であり、所望の活性温度を得やすい観点から、イミダゾール系の硬化促進剤であってもよい。イミダゾール系の硬化促進剤としては、市販品を用いてもよい。イミダゾール系の硬化促進剤の市販品としては、例えば、四国化成工業株式会社製の商品名「キュアゾール 2PHZ−PW」及び「キュアゾール 2P4MZ」等が挙げられる。(C)硬化促進剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(C)硬化促進剤の含有量は、充分な硬化促進効果を容易に得ることができる観点、並びに、フィルム状エポキシ樹脂組成物を作製する際の工程(塗工及び乾燥等)中、又は、フィルム状エポキシ樹脂組成物の保管中に硬化が進行することを抑制することができると共に、フィルム状エポキシ樹脂組成物の割れ、及び、溶融粘度の上昇に伴う成形不良を防止しやすい観点から、下記の範囲であってもよい。(C)硬化促進剤の含有量は、(A)エポキシ樹脂及び(B)フェノール樹脂の合計量を基準として、0.01質量%以上であってもよく、0.1質量%以上であってもよく、0.3質量%以上であってもよい。(C)硬化促進剤の含有量は、(A)エポキシ樹脂及び(B)フェノール樹脂の合計量を基準として、5質量%以下であってもよく、3質量%以下であってもよく、1.5質量%以下であってもよい。これらの観点から、(C)硬化促進剤の含有量は、(A)エポキシ樹脂及び(B)フェノール樹脂の合計量を基準として、0.01〜5質量%であってもよく、0.1〜3質量%であってもよく、0.3〜1.5質量%であってもよい。
((D)難燃剤)
本実施形態に係るエポキシ樹脂組成物が(D)難燃剤((B)フェノール樹脂に該当する化合物を除く)を含有することにより、優れた難燃性を得ることができる。(D)難燃剤としては、耐熱性(ガラス転移温度。例えば、Cステージ(硬化物)における耐熱性)に優れる観点から、反応性の官能基としてフェノール性水酸基を有する難燃剤を用いる。従来、耐熱性と難燃性とを両立することは困難であるが、フェノール性水酸基を有する難燃剤を用いる本実施形態においては、耐熱性と難燃性とを両立することができる。このような効果が得られる要因は必ずしも明らかではないが、下記のとおりと推測される。(D)難燃剤のフェノール性水酸基は、(A)エポキシ樹脂のグリシジル基(エポキシ基)と反応することができる。これにより、(D)難燃剤が架橋構造に取り込まれやすく、硬化物の耐熱性(ガラス転移温度)の低下を抑制することができると共に、難燃性を充分に確保することができる。
また、近年、環境保護の観点からダイオキシンの問題に端を発し、デカブロムをはじめとしたハロゲン化樹脂についての規制の動きがあり、同様にアンチモン化合物(アンチモン含有化合物)も毒性面から規制の動きがあることから、樹脂封止材に対してノンハロゲン化(ノンブロム化等)及びノンアンチモン化の要求が出てきている。また、プラスチック封止ICの高温放置特性にブロム化合物(ブロム含有化合物)が悪影響を及ぼすことが知られており、ブロム化合物の低減が望まれている。そのため、(D)難燃剤としては、ブロム化合物及びアンチモン化合物とは異なる化合物であってもよい。
フェノール性水酸基を有する難燃剤としては、反応型リン酸エステル系化合物、反応型ホスファゼン系化合物等が挙げられる。
反応型リン酸エステル系化合物としては、例えば、下記式(IV)で表される化合物が挙げられる。このような化合物の市販品としては、例えば、三光株式会社製の商品名「HCA−HQ」が挙げられる。
Figure 2016141757
反応型ホスファゼン系化合物としては、例えば、下記式(V)で表される化合物が挙げられる。このような化合物の市販品としては、例えば、大塚化学株式会社製の商品名「SPH−100」が挙げられる。
Figure 2016141757
(D)難燃剤としては、他の難燃剤を用いることもできる。そのような難燃剤としては、例えば、リン酸エステル、酸化トリフェニルホスフィン等のリン化合物(反応型リン酸エステル系化合物、反応型ホスファゼン系化合物を除く);メラミン変性フェノール樹脂、トリアジン環を有する化合物、シアヌル酸誘導体、イソシアヌル酸誘導体等の窒素含有化合物;モリブデン酸亜鉛等の亜鉛化合物;酸化鉄、酸化モリブデン等の金属酸化物;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物;複合金属水酸化物などの公知の有機化合物又は無機化合物が挙げられる。(D)難燃剤は、常法により合成及び/又は調整してもよく、市販品を入手して用いてもよい。(D)難燃剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(D)難燃剤の含有量は、更に優れた難燃性を得る観点から、(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂及び(C)硬化促進剤の合計100質量部に対して、5質量部以上であってもよく、10質量部以上であってもよく、15質量部以上であってもよい。(D)難燃剤の含有量は、更に優れた耐熱性を得る観点から、(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂及び(C)硬化促進剤の合計100質量部に対して、30質量部以下であってもよく、25質量部以下であってもよく、23質量部以下であってもよい。(D)難燃剤の含有量は、更に優れた難燃性及び耐熱性を得る観点から、(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂及び(C)硬化促進剤の合計100質量部に対して、5〜30質量部であってもよく、10〜25質量部であってもよく、15〜23質量部であってもよい。
((E)無機充填剤)
(E)無機充填剤((D)難燃剤に該当する化合物を除く)としては、従来公知の無機充填剤が使用でき、特定に限定されない。(E)無機充填剤としては、硫酸バリウム;チタン酸バリウム;無定形シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、球状シリカ等のシリカ類;タルク;クレー;炭酸マグネシウム;炭酸カルシウム;酸化アルミニウム;窒化ケイ素;窒化アルミニウムなどが挙げられる。表面改質等により、樹脂中への分散性の向上効果及びワニス中での沈降抑制効果が得られやすい観点、並びに、比較的小さい熱膨張率を有するために所望の硬化膜特性が得られやすい観点から、シリカ類であってもよい。(E)無機充填剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(E)無機充填剤は、表面改質されていてもよい。表面改質の手法としては、特に限定されないが、簡便であり、官能基の種類が豊富であり、所望の特性を付与しやすいことから、シランカップリング剤を用いた表面改質であってもよい。シランカップリング剤としては、アルキルシラン、アルコキシシラン、ビニルシラン、エポキシシラン、アミノシラン、アクリルシラン、メタクリルシラン、メルカプトシラン、スルフィドシラン、イソシアネートシラン、サルファーシラン、スチリルシラン、アルキルクロロシラン等が挙げられる。シランカップリング剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(E)無機充填剤の平均粒子径は、無機充填剤の凝集が容易に抑制されて充分な分散が可能であると共に、フィルム状エポキシ樹脂組成物の作製においてワニス中での粒子の沈降が容易に抑制される観点から、下記の範囲であってもよい。(E)無機充填剤の平均粒子径は、0.01μm以上であってもよく、0.1μm以上であってもよく、0.3μm以上であってもよい。(E)無機充填剤の平均粒子径は、50μm以下であってもよく、25μm以下であってもよく、10μm以下であってもよい。これらの観点から、(E)無機充填剤の平均粒子径は、0.01〜50μmであってもよく、0.1〜25μmであってもよく、0.3〜10μmであってもよい。
(E)無機充填剤の含有量は、被封止体(半導体素子等の電子部品など)と封止部との熱膨張率の差によって電子部品装置(半導体装置等)の反りが大きくなることを容易に防止できると共に、フィルム状エポキシ樹脂組成物の作製の際に乾燥工程において割れが生じること、及び、フィルム状エポキシ樹脂組成物の溶融粘度の上昇により被封止体が充分に封止できなくなる不具合を容易に抑制できる観点から、下記の範囲であってもよい。(E)無機充填剤の含有量は、更に優れた難燃性を得る観点からも、エポキシ樹脂組成物の全量(有機溶剤等の溶剤を除く)を基準として、50質量%以上であってもよく、60質量%以上であってもよく、70質量%以上であってもよい。(E)無機充填剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物の全量(有機溶剤等の溶剤を除く)を基準として、95質量%以下であってもよく、90質量%以下であってもよい。これらの観点から、(E)無機充填剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物の全量(有機溶剤等の溶剤を除く)を基準として、50質量%以上であってもよく、60〜95質量%であってもよく、70〜90質量%であってもよい。
(その他の成分)
本実施形態に係るエポキシ樹脂組成物は、他の添加剤を更に含有していてもよい。このような添加剤としては、顔料、染料、離型剤、酸化防止剤、応力緩和剤、カップリング剤、表面張力調整剤、イオン交換体、着色剤等を挙げることができる。但し、添加剤はこれらに限定されるものではなく、本実施形態に係るエポキシ樹脂組成物は、必要に応じて当技術分野で周知の各種添加剤を含有していてもよい。
<フィルム状エポキシ樹脂組成物>
本実施形態に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物は、本実施形態に係るエポキシ樹脂組成物又はその硬化物を含んでいる。本実施形態に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物は、モールド成形による封止、金型を必要としない成形方法(ラミネート、プレス等)による封止などに用いることができる。
本実施形態に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物によれば、被封止体が大型化した場合であっても、液状又は固形(顆粒、粉体等)の樹脂封止材と比較して、被封止体上へ封止樹脂を均一に供給することが可能であり、被封止体を容易に良好に封止することができる。また、顆粒又は粉体である樹脂封止材を用いた場合には、樹脂封止材が発塵源となり、装置又はクリーンルームが汚染されることがあるのに対し、本実施形態に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物によれば、発塵の問題を低減しつつ封止成形物を大型化することができる。
モールド成形では、封止樹脂を金型内で成形するため、封止成形物を大型化するには、金型の大型化が必要となる。金型の大型化は、高い金型精度が求められることから技術面での難易度が上がると共に、金型の製造コストが大幅に増加する場合がある。これに対し、本実施形態に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物は、従来の封止成形方法であるモールド成形のみならず、金型を必要としない成形方法(ラミネート、プレス等)にも好適に用いることができる。
本実施形態に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物の厚みは、フィルム状エポキシ樹脂組成物が割れることを防ぎやすい観点から、25μm以上であってもよく、50μm以上であってもよい。本実施形態に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物の厚みは、フィルム状エポキシ樹脂組成物の厚みのばらつきを抑える観点から、500μm以下であってもよく、300μm以下であってもよい。
本実施形態に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物は、例えば、本実施形態に係るエポキシ樹脂組成物又はその硬化物をフィルム状に成形することにより得ることができる。第1実施形態に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物の製造方法は、ワニス塗工法であり、例えば、少なくとも(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂、(C)硬化促進剤、(D)難燃剤及び(E)無機充填剤を含有するワニスを用いて塗膜を支持体上に形成する工程と、前記塗膜を加熱乾燥してフィルム状エポキシ樹脂組成物を得る工程と、を備える。第2実施形態に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物の製造方法は、少なくとも(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂、(C)硬化促進剤、(D)難燃剤及び(E)無機充填剤を含有する固形樹脂組成物をシート状に成形してフィルム状エポキシ樹脂組成物を得る工程を備える。厚みの精度が高いシートを簡便に得ることができる観点から、上記ワニス塗工法であってもよい。
本実施形態に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物は、例えば、(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂、(C)硬化促進剤、(D)難燃剤、(E)無機充填剤、及び、必要に応じて用いられる各種任意成分を混合することにより作製することができる。混合方法としては、各配合成分が分散混合できれば特に限定されないが、ミル、ミキサー、撹拌羽根等が使用できる。必要に応じて、各配合成分を溶剤等に溶解して得られるワニスを用いるワニス塗工法により製膜することができる。また、本実施形態に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物は、ニーダー、二本ロール、連続混練装置等で各配合成分を混練することにより作製した固形樹脂組成物をシート状に押し出して製膜することにより得ることもできる。
溶剤としては、従来公知の有機溶剤が使用できる。有機溶剤としては、(E)無機充填剤以外の成分を溶解できる溶剤であってもよく、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、テルペン類、ハロゲン類、エステル類、ケトン類、アルコール類、アルデヒド類等が挙げられる。有機溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
有機溶剤としては、環境負荷が小さい観点、及び、(A)エポキシ樹脂及び(B)フェノール樹脂を溶解しやすい観点から、エステル類、ケトン類及びアルコール類であってもよい。有機溶剤としては、(A)エポキシ樹脂及び(B)フェノール樹脂を特に溶解しやすい観点から、ケトン類であってもよい。有機溶剤としては、室温(25℃)での揮発が少なく乾燥時に除去しやすい観点から、アセトン、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトンであってもよい。
フィルム状エポキシ樹脂組成物の製造に用いるワニスにおける有機溶剤の含有量は、該ワニスの全量を基準として、2〜15質量%であってもよく、3〜12質量%であってもよい。このような範囲であることにより、フィルム割れ等の不具合を容易に防止できると共に、充分な最低溶融粘度が得られやすい。また、粘着性が強くなりすぎて取扱性が低下する不具合、及び、熱硬化時における有機溶剤の揮発に伴う発泡等の不具合を容易に防止することができる。
ワニス塗工法においては、支持体にワニスを塗布して得られた塗膜を熱風吹き付け等によって加熱乾燥させることにより、フィルム状エポキシ樹脂組成物を作製することができる。塗布に使用するコーティング方法としては、特に限定されないが、ダイコート、コンマコート等が挙げられる。
支持体としては、特に限定されるものではないが、高分子フィルム、金属箔等が挙げられる。高分子フィルムとしては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等のポリオレフィンフィルム;ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステルフィルム;ポリ塩化ビニルフィルム;ポリカーボネートフィルム;アセチルセルロースフィルム;ポリイミドフィルム;ポリアミドフィルム;テトラフルオロエチレンフィルムなどが挙げられる。金属箔としては、銅箔、アルミニウム箔等が挙げられる。
支持体の厚みは、特に限定されるものではないが、作業性及び乾燥性に優れる観点から、2〜200μmであってもよい。このような厚みであると、支持体が塗工時に切れる不具合、及び、ワニスの重さによって支持体が塗工時にたわむ不具合を防止できる。また、塗工面及び裏面の両面から熱風が吹き付けられる乾燥機を用いる場合にワニス中の溶剤乾燥が妨げられる不具合の発生を抑制することもできる。
上記塗膜の加熱乾燥としては、全乾燥時間の25%以上の時間において、有機溶剤の沸点の±10℃の温度で塗膜を加熱することができる。加熱乾燥は、加熱温度が異なる2段階以上の工程で行うことができる。この場合、低い温度から加熱乾燥を行ってもよく、次段階の加熱温度は、前段階の加熱温度の+30℃以内に設定してもよい。
本実施形態においては、支持体上に設けられたフィルム状エポキシ樹脂組成物上に、保護を目的とした保護層(例えば保護フィルム)を配置してもよい。保護層を配置することで、取扱性が更に向上し、巻き取りした場合において支持体の裏面にフィルム状エポキシ樹脂組成物が張り付く不具合を回避することができる。
保護層としては、特に限定されるものではないが、高分子フィルム、金属箔等が挙げられる。高分子フィルムとしては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等のポリオレフィンフィルム;ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステルフィルム;ポリ塩化ビニルフィルム;ポリカーボネートフィルム;アセチルセルロースフィルム;テトラフルオロエチレンフィルムなどが挙げられる。金属箔としては、銅箔、アルミニウム箔等が挙げられる。
保護層の厚みは、特に限定されるものではないが、充分な保護効果を得る観点、及び、フィルム状エポキシ樹脂組成物をロール状に巻き取った際の厚みを低減する観点から、12〜100μmであってもよい。
本実施形態によれば、支持体と、当該支持体上に配置されたフィルム状エポキシ樹脂組成物と、を備える封止シートを提供することができる。封止シートは、フィルム状エポキシ樹脂組成物の支持体側とは反対側に保護層(保護フィルム等)を更に備えていてもよい。
<電子部品装置>
本実施形態に係る電子部品装置は、電子部品と、前記電子部品を封止する封止部と、を備え、前記封止部が、本実施形態に係るエポキシ樹脂組成物若しくはその硬化物、又は、本実施形態に係るフィルム状エポキシ樹脂組成物を含む。本実施形態に係る電子部品装置は、エポキシ樹脂組成物又はフィルム状エポキシ樹脂組成物を用いて電子部品が封止されてなる。電子部品を備える電子部品装置としては、例えば、半導体素子を備える半導体装置が挙げられる。
本実施形態に係る電子部品装置の製造方法は、例えば、加熱下でフィルム状エポキシ樹脂組成物を電子部品に押圧することにより、フィルム状エポキシ樹脂組成物に電子部品を埋め込む工程と、電子部品が埋め込まれたフィルム状エポキシ樹脂組成物を硬化させて封止部を得る工程と、を備える。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を行ってもよい。
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
<フィルム状エポキシ樹脂組成物の作製>
フィルム状エポキシ樹脂組成物を構成する成分として、表1及び表2に示す化合物を準備した。各成分の詳細を下記に示す。
(A)エポキシ樹脂
(25℃で液状である成分)
A1:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(エポキシ当量:160、三菱化学株式会社製、商品名「jER806」)
(25℃で液状ではない成分)
A2:3官能ナフタレン型エポキシ樹脂(エポキシ当量:182、DIC株式会社製、商品名「HP−4750」、式(II)で表される化合物)
A3:4官能ナフタレン型エポキシ樹脂(エポキシ当量:166、DIC株式会社製、商品名「HP−4700」、式(III)で表される化合物)
A4:o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量:195、住友化学株式会社製、商品名「ESCN−190−2」)
(B)フェノール樹脂
B1:ノボラック型フェノール樹脂(水酸基当量:104、旭有機材工業株式会社製、商品名「PAPS−PN2」)
B2:トリスフェニルメタン型フェノール樹脂(水酸基当量:103、エア・ウォーター株式会社製、商品名「HE910−10」)
B3:ナフタレン型フェノール樹脂(水酸基当量:110、新日鉄住金化学株式会社製、商品名「SN−395」)
(C)硬化促進剤
四国化成工業株式会社製、商品名「キュアゾール 2P4MZ」
(D)難燃剤
(フェノール性水酸基を有する成分)
D1:反応型リン酸エステル(三光株式会社製、商品名「HCA−HQ」、式(IV)で表される化合物)
D2:反応型ホスファゼン(大塚化学株式会社製、商品名「SPH−100」、式(V)で表される化合物)
(フェノール性水酸基を有していない成分)
D3:芳香族縮合リン酸エステル(大八化学工業株式会社製、商品名「PX−200」)
D4:環状ホスファゼン(大塚化学株式会社製、商品名「SPE−100」)
(E)無機充填剤
シリカ(株式会社アドマテックス製、商品名「SX−E2フェニルアミノシラン処理」、平均粒子径:5.8μm)
有機溶剤
メチルエチルケトン(株式会社ゴードー製)
表1及び表2に示す配合量(単位:質量部)の各成分を1Lのポリエチレン容器に仕込んだ後、3時間攪拌して分散及び混合することにより混合液を得た。この混合液をナイロン製の#200メッシュ(開口径:75μm)でろ過し、ろ液をワニス状エポキシ樹脂組成物として採取した。塗工機を使用して支持体(38μm厚のポリエチレンテレフタレート、王子エフテックス株式会社製)上にこのワニス状エポキシ樹脂組成物を塗布した後に乾燥させることで、支持体及びフィルム状エポキシ樹脂組成物の積層体(全厚:250μm、樹脂組成物層の厚み:212μm)を作製した。なお、塗布及び乾燥の条件は下記のとおりである。
・塗布ヘッド方法:コンマコート
・乾燥速度:1m/分
・乾燥条件(温度/炉長):110℃/3.3m、130℃/3.3m、140℃/3.3m
<評価>
(取扱性(屈曲性)の評価)
フィルム状エポキシ樹脂組成物の屈曲性は、屈曲試験機を用いて次の手順で評価した。試験機として、ヨシミツ精機株式会社製の屈曲試験機(JIS型タイプ1、円筒型マンドレル法)を準備した。支持体及びフィルム状エポキシ樹脂組成物の積層体を5cm角にカットして試験片を準備した。直径2mmの円筒形マンドレルに試験片の支持体側を接触させ、試験片を180°曲げたときのフィルム状エポキシ樹脂組成物の割れの有無を評価した。割れが発生しない場合を屈曲性良好として、表中「A」と表記した。割れが発生した場合を屈曲性不良として、表中「C」と表記した。取扱性(屈曲性)の評価結果を表1及び表2に示す。
(耐熱性の評価)
支持体及びフィルム状エポキシ樹脂組成物の積層体を長さ30mm×幅5mm×厚み0.25mmにカットした。次に、株式会社名機製作所製の真空加圧ラミネータMVLP−500を用いて、温度90℃、真空引き時間30秒、圧力0.5MPa、加圧時間40秒の条件で、フィルム状エポキシ樹脂組成物面を長さ100mm×幅100mm×厚み2mmのニチアス株式会社製ナフロンシート(商品名:TOMBO 9000−S)面に合わせてラミネートした。その後、フィルム状エポキシ樹脂組成物を支持する支持体を剥がした後、ナフロンシート及びフィルム状エポキシ樹脂組成物からなる積層体を140℃のオーブンに2時間入れて硬化させて、ナフロンシートに積層された硬化フィルムを得た。次に、ナフロンシートから硬化フィルムを剥がし、測定用サンプルを得た。動的粘弾性装置E−4000(株式会社UBM製)を用い、引張りモード、チャック間距離20mm、周波数10Hz、昇温速度5/minの条件で測定したときのtanδのピーク値をガラス転移温度(Tg)として得た。耐熱性(ガラス転移温度[℃])の評価結果を表1及び表2に示す。
(難燃性の評価)
支持体及びフィルム状エポキシ樹脂組成物の積層体から支持体を剥がして得られたフィルム状エポキシ樹脂組成物を、厚み1/8インチの試験片を成形するための金型を使用して、トランスファープレスにて金型温度140℃、成形圧力1.0MPa、成形温度10分の条件で成形した。その後、金型から硬化物を取り出した。さらに、140℃のオーブンで2時間硬化を行い、厚み1/8インチの試験片を得た。評価方法はUL−94試験法に従った。評価結果が「V−0」であった場合を表中「A」と表記し、評価結果が「V−1」であった場合を表中「B」と表記し、評価結果が「V−1」に達していない場合を表中「C」と表記した。難燃性の評価結果を表1及び表2に示す。
Figure 2016141757
Figure 2016141757
上記の結果から、実施例のエポキシ樹脂組成物は、取扱性、耐熱性及び難燃性のいずれも良好であった。これに対して、比較例1〜3では、取扱性及び耐熱性には優れるが、難燃性が劣っていた。比較例4及び5では、取扱性及び難燃性には優れるが、耐熱性が劣っていた。比較例6及び7では、耐熱性及び難燃性には優れるが、取扱性が劣っていた。

Claims (6)

  1. (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂、(C)硬化促進剤、(D)難燃剤及び(E)無機充填剤を含有し、
    前記(A)エポキシ樹脂が、25℃で液状であるエポキシ樹脂を含み、
    前記25℃で液状であるエポキシ樹脂の含有量が前記(A)エポキシ樹脂及び前記(B)フェノール樹脂の合計量を基準として30質量%以上であり、
    前記(D)難燃剤がフェノール性水酸基を有する、エポキシ樹脂組成物。
  2. 前記(A)エポキシ樹脂が、下記一般式(I)で表される化合物を含む、請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
    Figure 2016141757

    [式(I)中、n1〜n4は、それぞれ独立に0又は1を示し、n1+n2+n3+n4は、2以上を示す。]
  3. 前記(D)難燃剤が反応型リン酸エステル系化合物を含む、請求項1又は2に記載のエポキシ樹脂組成物。
  4. 前記(E)無機充填剤の平均粒子径が0.01〜50μmである、請求項1〜3のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物又はその硬化物を含む、フィルム状エポキシ樹脂組成物。
  6. 電子部品と、前記電子部品を封止する封止部と、を備え、
    前記封止部が、請求項1〜4のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物若しくはその硬化物、又は、請求項5に記載のフィルム状エポキシ樹脂組成物を含む、電子部品装置。
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