JP2021046517A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、トランジスタ、集積回路(Integrated Circuit、IC)等の電子部品の素子に関する封止技術の分野では、エポキシ樹脂をベースとした組成物が広く用いられている。その理由としては、エポキシ樹脂組成物が成形性、電気特性、耐湿性、耐熱性、機械特性、インサート品との接着性等の諸特性においてバランスがとれているためである。
硬化促進剤の具体例としては、3級アミン、4級アンモニウム、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(DBU)、イミダゾール等の窒素含有化合物、ホスフィン化合物、ホスホニウム塩等のリン含有化合物などが挙げられる。
本開示の一形態は上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、保存安定性、硬化性及び接着性に優れるエポキシ樹脂組成物及びこれを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
<1> エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加反応物由来のカチオンと、隣り合う2つの炭素原子が共にカルボキシ基で置換された構造を有するカルボン酸化合物由来のアニオンと、の塩と、
を含有するエポキシ樹脂組成物。
<2> 前記塩が、下記一般式(I)で表されるホスホニウム化合物を含む<1>に記載のエポキシ樹脂組成物。
<3> エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加反応物と、
隣り合う2つの炭素原子が共にカルボキシ基で置換された構造を有するカルボン酸化合物と、
を含有するエポキシ樹脂組成物。
<4> 無機充填材を含有する<1>〜<3>のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
<5> 半導体素子と、前記半導体素子を封止してなる<1>〜<4>のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物と、を含む半導体装置。
本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本開示において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、各成分には、該当する物質が複数種含まれていてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本開示において、各成分に該当する粒子には、該当する粒子が複数種含まれていてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示の第一のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加反応物(以下、特定付加反応物と称することがある。)由来のカチオンと、隣り合う2つの炭素原子が共にカルボキシ基で置換された構造を有するカルボン酸化合物(以下、特定カルボン酸化合物と称することがある。)由来のアニオンと、の塩(以下、特定塩と称することがある。)と、を含有するものである。
また、本開示の第二のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、特定付加反応物と、特定カルボン酸化合物と、を含有するものである。
以下、第一のエポキシ樹脂組成物及び第二のエポキシ樹脂組成物をまとめて本開示のエポキシ樹脂組成物と称することがある。
本開示の第一のエポキシ樹脂組成物は、保存安定性、硬化性及び接着性に優れる。その理由は明確ではないが、以下のように推察される。
第一のエポキシ樹脂組成物に含有される特定塩は、第一のエポキシ樹脂組成物の室温環境下又は冷蔵環境下での保管時においてエポキシ樹脂と硬化剤との反応を促進しにくいと考えられる。そのため、第一のエポキシ樹脂組成物は保存安定性に優れると推察される。また、第一のエポキシ樹脂組成物が加熱された場合には、第一のエポキシ樹脂組成物に含有される特定塩はエポキシ樹脂と硬化剤との間の反応促進剤として機能するため、第一のエポキシ樹脂組成物は硬化性及び接着性に優れると推察される。
本開示の第二のエポキシ樹脂組成物は、保存安定性、硬化性及び接着性に優れる。その理由は明確ではないが、以下のように推察される。
第二のエポキシ樹脂組成物は、特定塩を構成するカチオンの素となる特定付加反応物及び特定塩を構成するアニオンの素となる特定カルボン酸化合物を含有する。このことは、第二のエポキシ樹脂組成物中に、特定塩が含有されることを示唆する。第二のエポキシ樹脂組成物中に特定塩が含有されることで、第一のエポキシ樹脂組成物の場合と同様に、第二のエポキシ樹脂組成物は保存安定性、硬化性及び接着性に優れると推察される。
本開示のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂を含有する。エポキシ樹脂の種類は特に限定されず、公知のエポキシ樹脂を使用することができる。
具体的には、例えば、フェノール化合物(例えば、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及びビスフェノールF)並びにナフトール化合物(例えば、α−ナフトール、β−ナフトール及びジヒドロキシナフタレン)からなる群より選択される少なくとも1種と、アルデヒド化合物(例えば、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、ベンズアルデヒド及びサリチルアルデヒド)とを、酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したもの(例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂及びオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂);ビスフェノール(例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAD、ビスフェノールF及びビスフェノールS)及びビフェノール(例えば、アルキル置換又は非置換のビフェノール)からなる群より選択される少なくとも1種のジグリシジルエーテル;フェノール・アラルキル樹脂のエポキシ化物;フェノール化合物とジシクロペンタジエン及びテルペン化合物からなる群より選択される少なくとも1種との付加物又は重付加物のエポキシ化物;多塩基酸(例えば、フタル酸及びダイマー酸)とエピクロロヒドリンとの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂;ポリアミン(例えば、ジアミノジフェニルメタン及びイソシアヌル酸)とエピクロロヒドリンとの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂;オレフィン結合を過酸(例えば、過酢酸)で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂;並びに脂環族エポキシ樹脂が挙げられる。また、エポキシ樹脂としては、フェノール・アラルキル樹脂、ビフェニル・アラルキル樹脂又はナフトール・アラルキル樹脂をエポキシ化したものも挙げられる。
エポキシ樹脂は、1種類を単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
必要に応じて用いられる無機充填材を除くエポキシ樹脂組成物に占めるエポキシ樹脂の含有率は、40質量%〜99質量%であることが好ましく、45質量%〜98質量%であることがより好ましく、48質量%〜97質量%であることがさらに好ましい。
本開示のエポキシ樹脂組成物は、硬化剤を含有する。硬化剤の種類は特に限定されず、公知の硬化剤を使用することができる。
具体的には、例えば、フェノール化合物(例えば、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及びビスフェノールF)並びにナフトール化合物(例えば、α−ナフトール、β−ナフトール及びジヒドロキシナフタレン)からなる群より選択される少なくとも1種と、アルデヒド化合物(例えば、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、ベンズアルデヒド及びサリチルアルデヒド)とを、酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂;フェノール・アラルキル樹脂;ビフェニル・アラルキル樹脂;並びにナフトール・アラルキル樹脂;が挙げられる。硬化剤は1種類を単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
本開示の第一のエポキシ樹脂組成物は、特定塩を含有する。特定塩としては、特定付加反応物由来のカチオンと特定カルボン酸化合物由来のアニオンとの塩であれば特に限定されるものではない。
特定塩に含まれるカチオンの素となる特定付加反応物は、例えば、下記一般式(IC)で表される化合物を含んでもよい。
脂肪族炭化水素基としてより具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基等の飽和脂肪族炭化水素基;アリル基、ビニル基等の不飽和脂肪族炭化水素基などが挙げられる。
リン原子と共に環状構造を形成し得るR1Aとして具体的には、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基等のアルキレン基;エチレニル基、プロピレニル基、ブチレニル基等のアルケニル基;メチレンフェニレン基等のアラルキレン基;フェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン等のアリーレン基などが挙げられる。これらは、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基、水酸基、ハロゲン原子等で置換されていてもよい。
さらに、フェニル基、p−トリル基、m−トリル基、o−トリル基、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、p-ヒドロキシフェニル基、m−ヒドロキシフェニル基、o−ヒドロキシフェニル基、2,5−ジヒドロキシフェニル基、4−(4−ヒドロキシフェニル)フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−(2−ヒドロキシナフチル)基、1−(4−ヒドロキシナフチル)基等の非置換アリール基及び置換アリール基からなる群より選択される1価の基であることがより好ましい。
nが2又は3の場合、2つのR1Bは互いに連結して、環状構造を形成してもよい。nが3の場合、3つのR1Bから任意に選択される2つのR1Bが環状構造を形成してもよい。
2つのR1Bが環状構造を形成する場合、形成される環の数は1つであっても、2つ以上であってもよい。また環状構造は架橋環構造を含んでいてもよい。
環状構造を形成し得るR1Bの具体例は、上述したリン原子と共に環状構造を形成し得るR1Aの具体例と同様である。
例えば、P(R1A)3で表されるホスフィン化合物の溶液とp−キノン化合物の溶液とを室温〜80℃の温度条件下で撹拌し、析出した黄褐色結晶をろ過して取り出すことでホスフィン化合物とp−キノン化合物との付加反応物を得ることができる。この場合、有機溶媒としてメタノール、メタノールと水との混合溶媒、アセトン、アセトンとトルエンとの混合溶媒等を用いることができる。
他の方法としては、例えば、ホスフィン化合物と、芳香環に置換した2つの水酸基及び芳香環に置換したハロゲン原子を同一分子内に持つハロゲン置換ジフェノール化合物とを、必要に応じてカップリング触媒を用いたり、紫外線を照射する等の手法を用いたりして反応させた後に、必要に応じて塩基性化合物等を用いて脱ハロゲン化水素反応させることで製造する方法、ホスフィンジハライド化合物とハロゲン置換ジフェノール化合物とを反応させた後に、これを脱ハロゲン化水素反応させることで製造する方法等が挙げられる。
一般式(II)において、R2〜R5で示されるアルコキシ基としては、炭素数1〜4の直鎖状又は分岐鎖状のアルコキシ基であることが好ましく、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、s−ブトキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基等が挙げられ、メトキシ基が好ましい。
一般式(II)で表される化合物としては、フタル酸、4−メチルフタル酸、4−ヒドロキシフタル酸、4−アミノフタル酸、4−メトキシフタル酸、ピロメリット酸等が挙げられる。
一般式(IV)において、R14で示されるアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基等が挙げられ、メチレン基が好ましい。
一般式(V)において、R15〜R18で示されるカルボキシアルキル基としては、2−カルボキシエチル基、3−カルボキシプロピル基、4−カルボキシブチル基、カルボキシメチル基等が挙げられる。
一般式(IA)において、R1Cで示されるアルコキシ基としては、炭素数1〜4の直鎖状又は分岐鎖状のアルコキシ基であることが好ましく、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、s−ブトキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基等が挙げられ、メトキシ基が好ましい。
一般式(IA)において、pは、0〜2の整数であることが好ましく、0又は1であることがより好ましく、0であることがさらに好ましい。
一般式(IA)で表される1価の陰イオンの素となる化合物としては、フタル酸、4−メチルフタル酸、4−ヒドロキシフタル酸、4−アミノフタル酸、4−メトキシフタル酸等が挙げられる。
一般式(IB)において、R1Dで示されるアルコキシ基の具体例及び好ましい例は、R1Cで示されるアルコキシ基の場合と同様である。
一般式(IB)において、qは、0又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
一般式(IB)で表される2価の陰イオンの素となる化合物としては、ピロメリット酸等が挙げられる。
これら特定塩は、エポキシ樹脂の硬化促進剤としての機能を有する。
特定塩は、例えば、特定付加反応物に酸を加えて分子間塩を形成させた後、この分子間塩と特定カルボン酸化合物のアルカリ金属塩とを加熱撹拌しながら反応させ、分子間塩のアニオン部を交換反応する方法によって製造することができる。
特定付加反応物として一般式(IC)で表される化合物を用い、特定カルボン酸化合物としてフタル酸を用いる場合、一般式(IC)で表される化合物をメタノール等のアルコール溶媒に懸濁させたスラリーに濃塩酸を加え、次いで水とフタル酸水素カリウムを加えて加熱しながら撹拌し、反応液を放冷後に析出した結晶をろ過し、水で洗浄することで粗結晶を得る。得られた粗結晶にメタノール等のアルコール溶媒と水とを加え、加熱撹拌後に反応液を放冷し、析出した結晶をろ過し、得られた結晶を水で洗浄し乾燥することで、一般式(I)で表されるホスホニウム化合物を得ることができる。
第二のエポキシ樹脂組成物に含有される特定付加反応物及び特定カルボン酸化合物の具体例等は、第一のエポキシ樹脂組成物に含有される特定塩の素となる特定付加反応物及び特定カルボン酸化合物の具体例等と同様である。
第二のエポキシ樹脂組成物に含有される特定付加反応物及び特定カルボン酸化合物は、特定塩が分解することで生じたものであってもよい。
本開示のエポキシ樹脂組成物は、無機充填材を含有してもよい。エポキシ樹脂組成物が無機充填材を含むことで、エポキシ樹脂組成物の吸湿性が低減し、硬化状態での強度が向上する傾向にある。
無機充填材を2種類以上併用する場合としては、例えば、成分、平均粒子径、形状等が異なる無機充填材を2種類以上用いる場合が挙げられる。
無機充填材の形状は特に制限されず、例えば、角状、粉状、球状、繊維状等が挙げられる。エポキシ樹脂組成物の成形時の流動性及び金型摩耗性の点からは、球状であることが好ましい。
アルミナ及びシリカの少なくとも一方と併用可能なその他の無機充填材としては、ジルコン、酸化マグネシウム、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、ベリリア、ジルコニア等が挙げられる。さらに、難燃効果のある無機充填材としては水酸化アルミニウム、硼酸亜鉛等が挙げられる。
エポキシ樹脂組成物の硬化物の熱伝導率は、無機充填材の平均粒子径が大きくなる程、高くなる傾向にある。
無機充填材の平均粒子径としては、狭ギャップ充填性の観点から、75μm以下であることが好ましく、55μm以下であることがより好ましく、45μm以下であることがさらに好ましい。
無機充填材の平均粒子径は、以下の方法により測定することができる。
エポキシ樹脂組成物の流動性は、無機充填材の比表面積が小さくなる程、高くなる傾向にある。
本開示において、無機充填材の比表面積は、少なくとも2種類の無機充填材が併用されている場合には無機充填材の混合物の比表面積をいう。
無機充填材の比表面積(BET比表面積)は、JIS Z 8830:2013に準じて窒素吸着能から測定することができる。評価装置としては、QUANTACHROME社:AUTOSORB−1(商品名)を用いることができる。試料表面及び構造中に吸着している水分がガス吸着能に影響を及ぼすと考えられることから、BET比表面積の測定を行う際には、まず、加熱による水分除去の前処理を行うことが好ましい。
前処理では、0.05gの測定試料を投入した測定用セルを、真空ポンプで10Pa以下に減圧した後、110℃で加熱し、3時間以上保持した後、減圧した状態を保ったまま常温(25℃)まで自然冷却する。この前処理を行った後、評価温度を77Kとし、評価圧力範囲を相対圧(飽和蒸気圧に対する平衡圧力)にて1未満として測定する。
本開示のエポキシ樹脂組成物は、硬化促進剤をさらに含有してもよい。硬化促進剤の種類は特に制限されず、公知の硬化促進剤を使用することができる。
具体的には、1,8−ジアザ−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7、1,5−ジアザ−ビシクロ[4.3.0]ノネン、5,6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザ−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7等のシクロアミジン化合物、シクロアミジン化合物に無水マレイン酸、1,4−ベンゾキノン、2,5−トルキノン、1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルベンゾキノン、2,6−ジメチルベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−5−メチル−1,4−ベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−1,4−ベンゾキノン、フェニル−1,4−ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂などのπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の3級アミン化合物、3級アミン化合物の誘導体、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、イミダゾール化合物の誘導体、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス(4−メチルフェニル)ホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等の有機ホスフィン化合物、有機ホスフィン化合物にジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有するリン化合物、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、2−エチル−4−メチルイミダゾリウムテトラフェニルボレート、N−メチルモルホリニウムテトラフェニルボレート等のテトラフェニルボレート塩、テトラフェニルボレート塩の誘導体、トリフェニルホスフィン−トリフェニルボラン錯体、モルホリン−トリフェニルボラン錯体等のトリフェニルボラン錯体などが挙げられる。硬化促進剤は、1種類を単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
本開示のエポキシ樹脂組成物は、イオントラップ剤をさらに含有してもよい。
本開示において使用可能なイオントラップ剤は、半導体装置の製造用途に用いられる封止材において、一般的に使用されているイオントラップ剤であれば特に制限されるものではない。イオントラップ剤としては、例えば、下記一般式(VI−1)又は下記一般式(VI−2)で表される化合物が挙げられる。一般式(VI−1)で表される化合物は、天然又は合成のハイドロタルサイトであってもよい。
(一般式(VI−1)中、aは0<a≦0.5であり、uは正数である。)
BiOb(OH)c(NO3)d (VI−2)
(一般式(VI−2)中、bは0.9≦b≦1.1、cは0.6≦c≦0.8、dは0.2≦d≦0.4である。)
イオントラップ剤は、1種類を単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
本開示のエポキシ樹脂組成物は、カップリング剤をさらに含有してもよい。カップリング剤の種類は、特に制限されず、公知のカップリング剤を使用することができる。カップリング剤としては、例えば、シランカップリング剤及びチタンカップリング剤が挙げられる。カップリング剤は、1種類を単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
本開示のエポキシ樹脂組成物は、離型剤をさらに含有してもよい。離型剤の種類は特に制限されず、公知の離型剤を使用することができる。具体的には、例えば、高級脂肪酸、カルナバワックス及びポリエチレン系ワックスが挙げられる。離型剤は、1種類を単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
エポキシ樹脂組成物が離型剤を含有する場合、離型剤の含有率は、エポキシ樹脂と硬化剤の合計量に対して、10質量%以下であることが好ましく、その効果を発揮させる観点からは、0.5質量%以上であることが好ましい。
本開示のエポキシ樹脂組成物は、着色剤(例えば、カーボンブラック)を含有してもよい。また、エポキシ樹脂組成物は、改質剤(例えば、シリコーン樹脂及びシリコーンゴム)を含有してもよい。着色剤及び改質剤は、それぞれ、1種類を単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
エポキシ樹脂組成物が導電性粒子を含有する場合、導電性粒子の含有率は、エポキシ樹脂と硬化剤の合計量に対して3質量%以下であることが好ましい。
エポキシ樹脂組成物の作製方法は特に制限されず、公知の方法により行うことができる。例えば、所定の配合量の原材料の混合物をミキサー等によって充分混合した後、熱ロール、押出機、らいかい機等によって混練し、冷却、粉砕等の処理を経ることによって作製することができる。エポキシ樹脂組成物の状態は特に制限されず、粉末状、固体状、液体状等であってよい。
本開示の半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子を封止してなる本開示のエポキシ樹脂組成物の硬化物と、を含む。
表1に示す組成となるように各成分を配合し、三本ロール及び真空らいかい機にて混練し、分散して、実施例1及び比較例1〜比較例3のエポキシ樹脂組成物を作製した。なお、表中の配合単位は質量部であり、また「−」は「配合無し」を表す。
以下にエポキシ樹脂組成物の作製に用いた材料とその略号を示す。
・硬化剤:水酸基当量201g/eq〜220g/eqのビフェニル・アラルキル型フェノール樹脂
・シラン化合物:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
・顔料:カーボンブラック
・添加剤(イオントラップ剤):ハイドロタルサイト
・シリカ粒子A:平均粒子径0.5μm
・シリカ粒子B:平均粒子径10μm
特開平9−157497号公報に記載の方法で合成したトリフェニルホスフィンと1,4−ベンゾキノンとの付加反応物370gをメタノール2000mLに懸濁させたスラリーに、35%塩酸104gを30分かけて滴下し、次いで水2000mLとフタル酸水素カリウム204gとを加え、80℃で1時間加熱撹拌した。反応液を10℃まで冷却した後、析出した結晶をろ過し、精製水1000mLで2回洗浄した。
得られた粗結晶にメタノールと精製水とを各1200mL加え、80℃で1時間加熱撹拌した。反応液を10℃まで冷却した後、析出した結晶をろ過し、精製水1000mLで2回洗浄した。得られた結晶を減圧乾燥し、2,5−ジヒドロキシフェニル(トリフェニル)ホスホニウムハイドロジェンフタレート(硬化促進剤A)を387g(収率72.1%)得た。
・硬化促進剤C・・・トリパラトリルホスフィン−ベンゾキノン付加体
・硬化促進剤D・・・トリ−n−ブチルホスフィン−ベンゾキノン付加体
エポキシ樹脂組成物を調製してから2時間以内に、低せん断領域(100s−1)の175℃における粘度を測定した(初期粘度)。次いで、エポキシ樹脂組成物を25℃、湿度50%RHで168時間放置後、同様の方法で粘度を測定した(放置後粘度)。粘度上昇率(%)は、(放置後粘度)/(初期粘度)×100で算出した。
エポキシ樹脂組成物をトランスファ成形機に仕込み、金型温度180℃、成形圧力6.9MPa、硬化時間90秒の条件で成形し、円板状の成形物(直径40mm、厚さ5mm)を得た。金型解放後10秒以内の円板状の成形物のショアD硬度を、ショアD硬度計を用いて測定した。
−Cu接着力−
9mm×9mmのスリットを設けた接着力評価用金型を12tトランスファプレスにセットし、被着体として用いるCu製リードフレーム上にエポキシ樹脂組成物を付与し、180℃/90秒、6.9MPaの条件下でエポキシ樹脂組成物を硬化して評価用サンプルを成形した。成形物は接着面の面積が約10mm2の円形となる。その後、成形物に対してDAGE社製ボンドテスターで、25℃(室温)において、50μm/秒の測定スピードで、被着体上面から高さ約100μmの位置をせん断方向に力を加えていき、被着体と成形物が破断又は剥離するときの力を測定した。
実施例1のエポキシ樹脂組成物の成形物についてのCu接着力を100%とし、各比較例のエポキシ樹脂組成物の成形物についてのCu接着力の相対値を求めた。得られた結果を表1に示す。
被着体をCu製リードフレームに替えて樹脂基板とした以外は「Cu接着力」の評価方法と同様にして基板接着力を測定した。
実施例1のエポキシ樹脂組成物の成形物についての基板接着力を100%とし、各比較例のエポキシ樹脂組成物の成形物についての基板接着力の相対値を求めた。得られた結果を表1に示す。
調製したエポキシ樹脂組成物を用いて、下記のようにして硬化物を作製した。成形には上型、中型、及び下型からなる金型を用いた。TEG(Test Element Group)チップを搭載したBGA用パッケージを備える下型の上に中型を置き、その上に上型を配置した。中型は10mm×60mm×5mm又は3mm×3mm×15mmの大きさに切り抜いてある金型を用い、中型の切り抜いた空間の体積に見合う量のエポキシ樹脂組成物を供給して上型で挟み、自動油圧加熱プレスを用いて165℃で60秒、5MPaの条件で成形した。得られた成形物を165℃で2時間硬化し、エポキシ樹脂組成物の硬化物で封止されたTEGチップを搭載したBGA用パッケージを得た。
エポキシ樹脂組成物の硬化物で封止されたTEGチップを搭載したBGA用パッケージを125℃の炉で2時間乾燥させた。その後85℃/85%RHの恒温恒湿槽に24時間入れ吸湿させた。吸湿させたパッケージを、300℃のホットプレートで加熱した。加熱されたパッケージが剥離等の不良を起こすまでの時間(popcorn time)を測定し、その時間を剥離時間とした。不良の観察は目視で行った。15個のパッケージについて評価を行い、平均値を用いた。
実施例1のエポキシ樹脂組成物の硬化物で封止されたパッケージについての剥離時間を100%とし、各比較例のエポキシ樹脂組成物の硬化物で封止されたパッケージについての剥離時間の相対値を求めた。剥離時間は、長い程望ましい。得られた結果を表1に示す。
以上のことから、実施例1のエポキシ樹脂組成物は、保存安定性、硬化性及び接着性に優れることがわかる。
Claims (5)
- エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加反応物由来のカチオンと、隣り合う2つの炭素原子が共にカルボキシ基で置換された構造を有するカルボン酸化合物由来のアニオンと、の塩と、
を含有するエポキシ樹脂組成物。 - 前記塩が、下記一般式(I)で表されるホスホニウム化合物を含む請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
(一般式(I)において、R1Aは、各々独立に、炭素数1〜18の置換又は非置換の炭化水素基を示す。3つのR1Aから任意に選択される2つのR1Aは互いに連結して、R1Aが結合するリン原子と共に環状構造を形成してもよい。R1Bは、各々独立に、炭素数1〜18の置換又は非置換の炭化水素基を示す。nは、0〜3の整数を示す。nが2又は3の場合、2つのR1Bは互いに連結して、環状構造を形成してもよい。aは、1又は2を示す。aが1の場合、Xa−は、下記一般式(IA)で表される1価の陰イオンを示し、aが2の場合、Xa−は、下記一般式(IB)で表される2価の陰イオンを示す。)
(一般式(IA)において、R1Cは、各々独立に、アルキル基、水酸基、アミノ基又はアルコキシ基を示す。pは、0〜4の整数を示す。一般式(IB)において、R1Dは、各々独立に、アルキル基、水酸基、アミノ基又はアルコキシ基を示す。qは、0〜2の整数を示す。) - エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加反応物と、
隣り合う2つの炭素原子が共にカルボキシ基で置換された構造を有するカルボン酸化合物と、
を含有するエポキシ樹脂組成物。 - 無機充填材を含有する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 半導体素子と、前記半導体素子を封止してなる請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物と、を含む半導体装置。
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