JP2021161213A - 封止用樹脂組成物および電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低圧成形における成形性に優れる封止樹脂を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を含み、成形圧５ＭＰａ以下の低圧成形に供される封止用樹脂組成物であって、２０ｍｍφ−高さ１７ｍｍのタブレットを打錠成形することにより得られる封止用樹脂組成物の硬化物の、１７５℃、１７０Ｔｏｒｒで１０分間放置前後の重量と比重を測定して得られる体積膨張率が、１％以上１００％以下である、封止用樹脂組成物が提供される。【選択図】なし

Description

本発明は、封止用樹脂組成物および電子装置に関する。

封止樹脂材料に関する技術として、特許文献１（特開２０１７−９５６９１号公報）に記載のものがある。同文献には、ポリアルキレングリコール成分および／またはポリラクトン成分が共重合されているポリエステル、特定のエポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂およびリン酸エステルを含有する電気電子部品封止用樹脂組成物に関する技術が記載されている。そして、電気電子部品を金型内部にセットした金型の中に、加熱し混練して流動性を与えた樹脂または樹脂組成物を０．１〜２０ＭＰａの低圧で射出して、樹脂または樹脂組成物によって電気電子部品を包み込み封止することによって電気電子部品封止体を製造することができるとされている。

特開２０１７−９５６９１号公報

近年では、半導体パッケージの小型化に対応するため、ＳｉＰ（System in Package）等複数のデバイス、部品を搭載するパッケージが増えてきている。そして、一部のデバイスや部品は樹脂成形時の圧力に弱く、成形圧力によって発生するストレスによって誤作動や、部品の破壊が発生してしまうことがあった。
このため、従来よりも成形圧力を下げた低圧条件でパッケージの組み立てを行う必要性が生じている。
この点、上述した特許文献１に記載の技術では、低圧成形における成形性の点で改善の余地があった。

本発明によれば、エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を含み、成形圧５ＭＰａ以下の低圧成形に供される封止用樹脂組成物であって、
以下の条件１によって得られる当該封止用樹脂組成物の硬化物の、以下の条件２で測定される体積膨張率が、１％以上１００％以下である、封止用樹脂組成物が提供される。
（条件１）２０ｍｍφ−高さ１７ｍｍのタブレットを打錠成形する。
（条件２）前記硬化物を１７５℃、１７０Ｔｏｒｒで１０分間放置前後の重量と比重を測定し、以下の式（１）にて体積膨張率を算出する。
体積膨張率（％）＝１００×（放置後体積−放置前体積）／放置前体積 （１）
放置前体積（ｃｍ³）＝放置前重量（ｇ）／放置前比重
放置後体積（ｃｍ³）＝放置後重量（ｇ）／放置後比重

本発明によれば、前記本発明における封止用樹脂組成物で電子部品を封止してなる、電子装置が提供される。

本発明によれば、低圧成形における成形性に優れる封止樹脂を提供することができる。

実施形態における半導体装置の構成の一例を示す断面図である。 実施形態における構造体の構成の一例を示す断面図である。 実施形態における電子装置の構成の一例を示す断面図である。

以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは必ずしも一致していない。数値範囲の「Ａ〜Ｂ」は断りがなければ、「Ａ以上Ｂ以下」を表す。組成物は、各成分を単独で含んでも複数組み合わせて含んでもよい。

本実施形態において、封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を含み、成形圧５ＭＰａ以下の低圧成形に供される。そして、以下の条件１によって得られる封止用樹脂組成物の硬化物の、以下の条件２で測定される体積膨張率が、１％以上１００％以下である。
（条件１）２０ｍｍφ−高さ１７ｍｍのタブレットを打錠成形する。
（条件２）前記硬化物を１７５℃、１７０Ｔｏｒｒで１０分間放置前後の重量と比重を測定し、以下の式（１）にて体積膨張率を算出する。
体積膨張率（％）＝１００×（放置後体積−放置前体積）／放置前体積 （１）
放置前体積（ｃｍ³）＝放置前重量（ｇ）／放置前比重
放置後体積（ｃｍ³）＝放置後重量（ｇ）／放置後比重

本発明者は、エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を含む封止用樹脂組成物を用いて条件１にて得られる硬化物について、条件２によって得られる体積膨張率を特定の範囲とすることにより、封止材を成形圧５ＭＰａ以下の低圧条件で得ようとする場合であっても、良好な成形性が得られることを新たに見出した。
すなわち、本実施形態における封止用樹脂組成物により形成される封止材は、低圧成形における成形性に優れるものである。

本実施形態において、封止用樹脂組成物の硬化物の体積膨張率は、融け性を担保する観点から、１％以上であり、好ましくは５％以上、より好ましくは１０％以上である。
また、上記体積膨張率は、低圧での成形性を向上する観点から、１００％以下であり、好ましくは９０％以下、より好ましくは８５％以下、さらに好ましくは７５％以下、さらにより好ましくは５０％以下である。

本実施形態において、体積膨張率は、封止樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂、硬化剤および他の成分の選択；封止樹脂組成物の経時的な増粘性、低分子量成分の量等を適切に選択することによって上述した特定の範囲内に調整することができる。これらの選択により、低圧成形時における樹脂の増粘性挙動と揮発成分の量を最適化するとともに、硬化特性を安定化し、低圧成形条件下でもボイド等の成形不具合が抑制された封止樹脂を実現することができる。

以下、本実施形態における封止用樹脂組成物および電子装置について詳細に説明する。

（封止用樹脂組成物）
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、電子装置において、素子等の電子部品を封止する封止材の形成に用いられ、たとえば、基材上に搭載された半導体素子を封止する封止材を形成するために用いられる。また、封止用樹脂組成物は、基材上に搭載された複数の電子部品の一括封止にも好ましく用いられる。
封止用樹脂組成物を用いた封止成形は、たとえばトランスファー成形、圧縮成形によりおこなうことができる。

封止用樹脂組成物は、たとえば固形状であり、好ましくは粒子状であり、より好ましくは粉粒体である。ここで、封止用樹脂組成物が粉粒体であるとは、粉末状または顆粒状のいずれかである場合を指す。

封止用樹脂組成物を用いた封止成形により電子部品を封止して得られる電子装置としては、限定されないが、たとえば、半導体パッケージが挙げられ、さらに具体的には、ＳｉＰ（System in Package）、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＳＯＰ（Small Outline Package）、ＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package）、ＳＯＮ（Small Outline Non-leaded Package）、ＬＦ−ＢＧＡ（Lead Flame BGA）、Ｆａｎ−Ｏｕｔ型パッケージ等が挙げられる。また、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）中空パッケージ等、半導体パッケージは中空パッケージであってもよい。

また、電子部品としては、たとえば、集積回路、大規模集積回路、ＭＥＭＳ、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子、電解コンデンサ素子等のコンデンサ素子、チップ抵抗、マイクロコンピュータ等が挙げられる。

電子部品が基材に搭載されているとき、基材は、たとえば、インターポーザ等の配線基板、またはリードフレームである。また、電子部品が半導体素子であるとき、半導体素子は、ワイヤボンディング、フリップチップ接続等により、基材に電気的に接続される。半導体素子は、パッケージとして基板に搭載されていてもよい。

本実施形態において、封止用樹脂組成物は、具体的には熱硬化性樹脂組成物であり、エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を含む。以下、封止用樹脂組成物の構成成分について説明する。

（エポキシ樹脂）
本実施形態において、エポキシ樹脂は、１分子内に２個以上のエポキシ基を有する化合物であり、モノマー、オリゴマーおよびポリマーのいずれであってもよい。エポキシ樹脂として、具体的には、ビフェニル型エポキシ樹脂；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、テトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂；スチルベン型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；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等に例示されるトリスフェノール型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂；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、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、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、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のフェノールアラルキル型エポキシ樹脂；ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレンの２量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂；トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等の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等の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂からなる群から選択される１種または２種以上が挙げられる。

エポキシ樹脂は、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、および保存安定性等についてのバランスを向上させる観点から、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂およびノボラック型エポキシ樹脂からなる群から選択される１種以上を含み、より好ましくはビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂またはオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を含む。

封止用樹脂組成物中のエポキシ樹脂の含有量は、成形時において十分な流動性を実現し、充填性や成形性の向上を図る観点から、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは２質量％以上であり、より好ましくは５質量％以上、さらに好ましくは８質量％以上である。
また、封止用樹脂組成物を用いて形成される封止材を備える電子装置について、耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物中のエポキシ樹脂の含有量は、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは４０質量％以下であり、より好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは２０質量％以下である。

（硬化剤）
硬化剤は、たとえば重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、および縮合型の硬化剤の３タイプに大別することができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。

重付加型の硬化剤は、たとえば、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシレリレンジアミン（ＭＸＤＡ）などの脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）などの芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、有機酸ジヒドラジドなどを含むポリアミン化合物；ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）などの脂環族酸無水物、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）などの芳香族酸無水物などを含む酸無水物；フェノール樹脂硬化剤；ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなどのポリメルカプタン化合物；イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物；カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類からなる群から選択される１種または２種以上を含む。

触媒型の硬化剤は、たとえば、ベンジルジメチルアミン（ＢＤＭＡ）、２，４，６−トリスジメチルアミノメチルフェノール（ＤＭＰ−３０）などの３級アミン化合物；ＢＦ₃錯体などのルイス酸からなる群から選択される１種または２種以上を含む。

縮合型の硬化剤は、たとえば、レゾール型フェノール樹脂；メチロール基含有尿素樹脂などの尿素樹脂；メチロール基含有メラミン樹脂などのメラミン樹脂からなる群から選択される１種または２種以上を含む。

これらの中でも、得られる樹脂組成物の耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、および保存安定性等についてのバランスを向上させる観点から、フェノール樹脂硬化剤を含むことがより好ましい。フェノール樹脂硬化剤としては、たとえば、一分子内にフェノール性水酸基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量、分子構造は限定されない。

フェノール樹脂系硬化剤は、たとえば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック等のノボラック型フェノール樹脂；ポリビニルフェノール、トリフェノールメタン型フェノール樹脂等の多官能型フェノール樹脂；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等の変性フェノール樹脂；フェニレン骨格およびビフェニレン骨格の少なくとも１つを有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格およびビフェニレン骨格の少なくとも１つを有するナフトールアラルキル樹脂等のフェノールアラルキル型フェノール樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のビスフェノール化合物からなる群から選択される１種または２種以上を含む。
低圧での成形性を向上する観点から、硬化剤は、好ましくはビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型樹脂、ノボラック型フェノール樹脂およびトリフェノールメタン型フェノール樹脂からなる群から選択される１種または２種以上を含む。

封止用樹脂組成物中の硬化剤の含有量は、成形時における増粘特性を好ましいものとし、充填性や成形性の向上を図る観点から、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは１質量％以上であり、より好ましくは２質量％以上、さらに好ましくは３質量％以上である。
また、封止用樹脂組成物の硬化物を封止材とする電子装置について、耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物中の硬化剤の含有量は、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは２５質量％以下であり、より好ましくは１５質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下である。

また、低圧での成形性をより安定的に好ましいものとする観点から、エポキシ樹脂および硬化剤が以下の（ｉ）または（ｉｉ）の組み合わせであることが好ましい
（ｉ）エポキシ樹脂がビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂を含み、硬化剤がビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型樹脂を含む
（ｉｉ）エポキシ樹脂がオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を含み、硬化剤がノボラック型フェノール樹脂を含む

同様の観点から、硬化剤がフェノール樹脂硬化剤であるとき、封止用樹脂組成物中のエポキシ樹脂とフェノール樹脂の等量比は、好ましくは０．５以上であり、また、好ましくは１．５以下である。

（無機充填材）
本実施形態において、無機充填材としては、一般的に半導体封止用樹脂組成物に使用されているものを用いることができる。無機充填材の具体例として、溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ；アルミナ；タルク；酸化チタン；窒化珪素；窒化アルミニウムが挙げられる。これらの無機充填材は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
これらの中でも、汎用性に優れている観点から、無機充填材がシリカを含むことが好ましく、溶融シリカを用いることがより好ましい。また、シリカの形状は好ましくは球状である。

シリカの平均粒径ｄ₅₀は、封止用樹脂組成物の流動性を高める観点から、たとえば１μｍ以上であり、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上である。また、封止用樹脂組成物の溶け性を向上させる観点から、無機充填材の平均粒径ｄ₅₀は、好ましくは７５μｍ以下であり、より好ましくは５５μｍ以下、さらに好ましくは４５μｍ以下である。
ここで、なお、無機充填材の平均粒径ｄ₅₀は、市販のレーザー式粒度分布計（たとえば、島津製作所社製 ＳＡＬＤ−７０００）で測定したときの平均粒径（体積平均径）である。

封止用樹脂組成物中の無機充填材の含有量は、封止用樹脂組成物を用いて形成される封止材の低吸湿性および低熱膨張性を向上させ、半導体装置における耐湿信頼性や耐リフロー性をより効果的に向上させる観点から、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは７２質量％以上、さらに好ましくは７５質量％以上、さらにより好ましくは８０質量％以上である。
また、封止用樹脂組成物の成形時における流動性や充填性をより効果的に向上させる観点から、封止用樹脂組成物中の無機充填材全体の含有量は、封止用樹脂組成物全体を１００質量％としたとき、たとえば９５質量％以下であってもよく、好ましくは９０質量％以下であり、より好ましくは８５質量％以下である。

本実施形態において、封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂および無機充填材以外の成分を含んでもよい。
たとえば、封止用樹脂組成物は、好ましくはカップリング剤、硬化促進剤、着色剤および離型剤からなる群から選択される１種または２種以上をさらに含み、より好ましくはカップリング剤をさらに含み、さらに好ましくはシランカップリング剤をさらに含む。

（カップリング剤）
カップリング剤は、たとえば、エポキシシラン、メルカプトシラン、フェニルアミノシラン等のアミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン、メタクリルシラン等の各種シラン系化合物；チタン系化合物；アルミニウムキレート類；アルミニウム／ジルコニウム系化合物等の公知のカップリング剤から選択される１種類または２種類以上を含むことができる。
これらの中でも、低圧での成形性を向上する観点から、カップリング剤は、好ましくはシランカップリング剤を含み、より好ましくはエポキシシラン、メルカプトシランおよびアミノシランからなる群から選択される１種または２種以上を含み、さらに好ましくはフェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランおよびγ−メルカプトプロピルトリメトキシシランからなる群から選択される１または２以上の化合物を含む。
封止用樹脂組成物中のカップリング剤の含有量は、低圧での成形性を向上する観点から、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．１質量％以上であり、また、好ましくは２質量％以下であり、より好ましくは１質量％以下、さらに好ましくは０．６質量％以下である。

（硬化促進剤）
硬化促進剤は、たとえば、トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物；２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物から選択される１種類または２種類以上を含むことができる。

封止用樹脂組成物中の硬化促進剤の含有量は、封止用樹脂組成物の硬化特性をより好ましいものとする観点から、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは０．０１質量％以上であり、より好ましくは０．０５質量％以上、さらに好ましくは０．１質量％以上であり、また、好ましくは３質量％以下であり、より好ましくは２質量％以下、さらに好ましくは１質量％以下、さらにより好ましくは０．５質量％以下である。

（離型剤）
離型剤は、カルナバワックス；モンタン酸エステルワックス；パラフィン；ポリエチレン；ならびにステアリン酸、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸およびその金属塩類からなる群から選択される１種類または２種類以上を含むことができる。
封止用樹脂組成物中の離型剤の含有量は、好ましい離型性を得る観点から、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは０．１質量％以上であり、より好ましくは０．２質量％以上であり、また、好ましくは３質量％以下であり、より好ましくは２質量％以下、さらに好ましくは１質量％以下である。

（着色剤）
着色剤の具体例として、カーボンブラック、ベンガラが挙げられる。
封止用樹脂組成物中の着色剤の含有量は、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは０．０５質量％以上であり、より好ましくは０．１質量％以上であり、また、好ましくは２質量％以下であり、より好ましくは１．５質量％以下、さらに好ましくは１質量％以下である。

また、封止用樹脂組成物には、上述した成分以外の成分を含んでもよく、たとえば流動性付与剤、イオン捕捉剤、低応力成分、難燃剤、酸化防止剤等の各種添加剤のうち１種以上を適宜配合することができる。
封止用樹脂組成物中のこれら各成分の含有量は、封止用樹脂組成物全体に対して、それぞれ、０．０１〜２質量％程度とすることができる。

次に、封止用樹脂組成物の特性の具体例を示す。
封止用樹脂組成物の矩形流路圧は、巻き込みボイドを抑制する観点から、好ましくは０．８０ｋｇｆ／ｃｍ²以上であり、より好ましくは０．９０ｋｇｆ／ｃｍ²以上、さらに好ましくは１．０ｋｇｆ／ｃｍ²以上、さらにより好ましくは１．２ｋｇｆ／ｃｍ²以上である。
また、ワイヤ流れなど封止する素子や部品等へのダメージを抑制する観点から、封止用樹脂組成物の矩形流路圧は、好ましくは５．０ｋｇｆ／ｃｍ²以下であり、より好ましくは４．０ｋｇｆ／ｃｍ²以下、さらに好ましくは３．０ｋｇｆ／ｃｍ²以下である。
ここで、封止用樹脂組成物の矩形流路圧は、低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入速度０．７ｍｍ／ｓｅｃの条件にて、幅１３ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長さ１７５ｍｍの矩形状の流路に当該封止用樹脂組成物を注入したときの、注入から１０秒後の封止用樹脂組成物の矩形流路圧である。

また、封止用樹脂組成物がシランカップリング剤を含むとき、成形時の粘度変化の挙動を好ましいものとしつつ、樹脂組成物中の成分の揮発を抑制する観点から、上述の方法で測定される封止用樹脂組成物の矩形流路圧をＡ（ｋｇｆ／ｃｍ²）とし、封止用樹脂組成物全体に対するシランカップリング剤の含有量をＢ（質量％）としたとき、以下の式（２）を満たすことが好ましい。
Ａ²／Ｂ≧４．２ （２）
Ａ²／Ｂの値は、成形時の粘度変化の挙動を好ましいものとしつつ、樹脂組成物中の成分の揮発を抑制する観点から、好ましくは４．２以上であり、より好ましくは５．０以上、さらに好ましくは６．０以上である。
また、ワイヤ流れなど封止する素子や部品等へのダメージを抑制する観点から、Ａ²／Ｂの値は、たとえば１５０以下であってよく、好ましくは１００以下であり、より好ましくは９０以下、さらに好ましくは７０以下である。

（封止用樹脂組成物の製造方法）
次に、封止用樹脂組成物の製造方法を説明する。
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、たとえば、上述した各成分を、公知の手段で混合し、さらにロール、ニーダーまたは押出機等の混練機で溶融混練し、冷却した後に粉砕する方法により得ることができる。また得られた封止用樹脂組成物について、適宜分散度や流動性等を調整してもよい。
そして、本実施形態においては、封止用樹脂組成物に含まれる成分の選択、封止樹脂組成物の経時的な増粘性等を調整することにより、硬化物を１７５℃、１７０Ｔｏｒｒで１０分間放置前後の体積膨張率が上述した特定の範囲にある封止用樹脂組成物を得ることができる。具体的には、封止樹脂組成物の経時的な増粘性を調整するとともに、低分子量成分の量を適切に選択することにより、低圧成形時における樹脂の増粘性挙動と揮発成分の量を最適化して、硬化特性を安定化することができる。

本実施形態において得られる封止用樹脂組成物は、硬化物の体積膨張率特定の範囲にあるため、これを用いることにより、低圧での成形性を好ましいものとすることができる。また、本実施形態によれば、たとえば、低圧成形により好ましい外観を有する封止体を得ることができる。また、本実施形態によれば、たとえば、低圧成形において封止材にボイドが発生する等の成形不具合を抑制することができる。

（電子装置）
本実施形態における電子装置は、上述した本実施形態における封止用樹脂組成物で電子部品を封止してなる。
まず、電子装置が半導体装置である場合を例に説明する。
図１は、本実施形態における半導体装置の構成を示す断面図である。図１において、半導体装置１００は、基材１０と、基材１０上に搭載された半導体素子２０と、半導体素子２０を封止する封止材３０と、を備えた半導体パッケージである。図１においては、半導体装置１００がＢＧＡパッケージである場合が例示されている。この場合、基材１０のうち半導体素子２０を搭載する表面とは反対側の裏面には、複数の半田ボール５０が設けられる。
半導体素子２０は、ボンディングワイヤ４０を介して基材１０へ電気的に接続される。一方で、半導体素子２０は、基材１０上にフリップチップ実装されていてもよい。基材１０および半導体素子２０としては、たとえば封止用樹脂組成物の項で前述のものが挙げられる。

本実施形態において、封止材３０は、上述の封止用樹脂組成物の硬化物により構成される。このため、低圧成形条件下でも封止材３０の製造安定性に優れる半導体装置を得ることができる。封止材３０は、たとえば、封止用樹脂組成物を圧縮成形法等の方法を用いて封止成形することにより形成され、成形圧は具体的には５ＭＰａ以下である。

次に、半導体装置１００の製造方法を説明する。
本実施形態において、半導体装置１００の製造方法は、たとえば、圧縮成形法等で５ＭＰａ以下の低圧成形することにより、封止用樹脂組成物で半導体素子２０を封止する工程を含む。
ここで、封止用樹脂組成物は、前述した本実施形態における封止用樹脂組成物である。
また、半導体素子２０を封止する工程における封止圧力は、低圧封止とする観点から、たとえば０ＭＰａを超え、さらに具体的には０．１ＭＰａ以上であってもよく、また、たとえば５ＭＰａ以下であり、好ましくは３ＭＰａ以下、より好ましくは２ＭＰａ以下、さらに好ましくは１．２ＭＰａ以下、さらにより好ましくは１ＭＰａ以下である。

次に、構造体１０２について説明する。
図２は、本実施形態に係る構造体１０２の一例を示す断面図である。構造体１０２は、たとえばＭＡＰ（Mold Array Package）成形により形成された成形品である。このため、構造体１０２を半導体素子２０毎に個片化することにより、複数の半導体パッケージが得られることとなる。
構造体１０２は、基材１０と、複数の半導体素子２０と、封止材３０と、を備えている。複数の半導体素子２０は、基材１０上に配列されている。図２においては、各半導体素子２０が、ボンディングワイヤ４０を介して基材１０に電気的に接続される場合が例示されている。しかしながら、これに限られず、各半導体素子２０は、基材１０に対してフリップチップ実装されていてもよい。なお、基材１０および半導体素子２０には、半導体装置１００において例示したものと同様のものを用いることができる。

封止材３０は、複数の半導体素子２０を封止している。封止材３０は、上述した封止用樹脂組成物の硬化物により構成される。本実施形態においては、低圧成形条件下でもボイドや未充填等の成形不具合が抑制されるため、たとえば封止材３０の充填特性に優れる構造体１０２およびこれを個片化して得られる半導体装置を得ることができる。封止材３０は、たとえば、封止用樹脂組成物をたとえば圧縮成形等により成形圧５ＭＰａ以下の低圧成形することにより形成される。

次に、他の電子装置の例を説明する。
図３は、実施形態における電子装置の構成例を示す断面図である。図３に示した電子装置１３０は、配線基板１０１と、配線基板１０１の少なくとも一方の面１１０に実装され、少なくとも一つは配線基板１０１との間にギャップ１０３を有するＱＦＰ（Quad Flat Package）型パッケージである複数の電子部品１０５と、上記ＱＦＰ型パッケージと配線基板１０１との間のギャップ１０３、複数の電子部品１０５、および配線基板１０１を一括封止する封止材１０７と、を備える。ギャップ１０３には本実施形態における封止用樹脂組成物の硬化物である封止材１０７が充填されている。
なお、図３において、ギャップ１０３に封止材１０７が１００％充填されている態様を示しているが、実際にはギャップ１０３の一部に封止材１０７が充填されていればよく、１００％充填されている必要はない。

電子装置１３０は、たとえば、ハイブリッド車、燃料電池車および電気自動車などの自動車に搭載するエレクトロニックコントロールユニットである。

配線基板１０１に実装される電子部品１０５としては、たとえば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子、セラミックコンデンサ、チップ抵抗、マイクロコンピュータなどが挙げられる。また、実装される電子部品１０５のパッケージは、複数の電子部品１０５の少なくとも一つはＱＦＰ型である。

配線基板１０１は、具体的には少なくとも１層以上（例えば４層）の配線層を有しており、その大きさは、例えば、１．６ｍｍｔ×６０ｍｍ×６０ｍｍである。
配線基板１０１としては、たとえば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂にガラス繊維や無機フィラ等を配合した樹脂プリント基板（ガラスエポキシ（ＦＲ４）基板など）、ポリイミドまたは液晶ポリマーからなるフレキシブル基板、セラミック基板、金属基板などが用いられる。
配線基板１０１の厚みは、たとえば、１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。

電子装置１３０において、配線基板１０１の少なくとも一方の面１１０に外部機器と電気的に接続する外部接続部品（不図示）がさらに実装されていてもよい。このとき、封止材１０７は、外部接続部品の少なくとも一部をさらに一括封止していることが好ましい。これにより、外部接続部品の接続信頼性を向上できる。
外部接続部品の材料としては、たとえば、錫、金、ニッケル、亜鉛等でめっきが施された銅、鉄、あるいはそれらの合金が用いられる。

電子装置１３０は、封止材１０７により、ギャップ１０３、複数の電子部品１０５、および配線基板１０１が一括封止されている。これにより、電子部品１０５と配線基板１０１との接着性が向上し、冷熱サイクル時に配線基板１０１から電子部品１０５が剥離してしまうのを抑制できる。その結果、電子装置１３０の長期信頼性を向上できる。

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

以下、本実施形態を、実施例・比較例を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。

（実施例１〜４、比較例１〜３）
（封止用樹脂組成物の調製）
各実施例、および各比較例のそれぞれについて、以下のように封止用樹脂組成物を調製した。
まず、表１に示す各成分をミキサーにより混合した。次いで、得られた混合物を、ロール混練した後、冷却、粉砕して粉粒体である封止用樹脂組成物を得た。

各例で用いた成分は以下の通りである。
（エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂１：ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、日本化薬社製、ＮＣ３０００
エポキシ樹脂２：オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、日本化薬社製、ＥＯＣＮ−１０２０−５５
（硬化剤）
フェノール樹脂硬化剤１：ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型樹脂、明和化成社製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ
フェノール樹脂硬化剤２：ノボラック型フェノール樹脂、住友ベークライト社製、ＰＲ−ＨＦ−３
フェノール樹脂硬化剤３：トリフェノールメタン型フェノール樹脂、明和化成社製、ＭＥＨ−７５００
（無機充填材）
無機充填材１：球状溶融シリカ、デンカ社製、ＦＢ５６０、平均粒径ｄ₅₀：３０μｍ
無機充填材２：球状溶融シリカ（微粉）、アドマテックス社製、ＳＯ−Ｃ２、平均粒径ｄ₅₀：０．５μｍ
（シランカップリング剤：表２中「ＣＡ」とも記載）
シランカップリング剤１：フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、東レ・ダウコーニング社製、ＣＦ４０８３
シランカップリング剤２：γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、チッソ社製、ＧＰＳ−Ｍ
シランカップリング剤３：γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業社製、ＫＢＭ−８０３
（硬化促進剤）
硬化促進剤１：トリフェニルホスフィン、ケイ・アイ化成社製、ＰＰ−３６０
硬化促進剤２：２−フェニルイミダゾール、四国化成社製、キュアゾール２ＰＺ−ＰＷ
（その他成分）
着色剤１：カーボンブラック、三菱ケミカル社製、カーボン＃５
離型剤１：モンタン酸エステルワックス、クラリアントジャパン社製、ＷＥ−４

（無機充填材のｄ₅₀の測定）
レーザー回折式粒度分布測定装置（島津製作所社製、ＳＡＬＤ−７０００）により測定した。

（タブレット体積膨張率）
各例で得られた封止用樹脂組成物を用いて、２０ｍｍφ−高さ１７ｍｍのタブレットを打錠成形した。
得られた硬化物を１７５℃、１７０Ｔｏｒｒの減圧下で１０分間放置した。放置前後の重量をそれぞれ電子天秤により測定した。また、放置前後の比重をそれぞれ電子天秤精密比重計により測定した。得られた重量および比重に基づき、以下の式（１）により体積膨張率を算出した。
体積膨張率（％）＝１００×（放置後体積−放置前体積）／放置前体積 （１）
放置前体積（ｃｍ³）＝放置前重量（ｇ）／放置前比重
放置後体積（ｃｍ³）＝放置後重量（ｇ）／放置後比重

（矩形流路圧）
各例で得られた封止用樹脂組成物の矩形流路圧（矩形圧）を次のように測定した。まず、低圧トランスファー成形機（ＮＥＣ社製、４０ｔマニュアルプレス）を用いて、金型温度１７５℃、注入速度０．７ｍｍ／ｓｅｃの条件にて、幅１３ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長さ１７５ｍｍの矩形状の流路に封止用樹脂組成物を注入した。このとき、流路の上流先端から２５ｍｍの位置に埋設した圧力センサーにて圧力の経時変化を測定し、注入から１０秒後の圧力（ｋｇｆ／ｃｍ²）を矩形圧とした。矩形圧は、溶融粘度のパラメータであり、数値が小さい方が、溶融粘度が低いことを示す。

（低圧成形後内部ボイド）
タブレット化した樹脂組成物を低圧トランスファー成形機にて１７５℃、３ＭＰａ、１８０秒の条件にて、６５ｍｍ×６５ｍｍ×９ｍｍ厚のパッケージ（有機基板５５ｍｍ×８５ｍｍ×１．６ｍｍ厚）を成形した。成形品の内部ボイドを超音波探傷装置（日立パワーソリューションズ社製、ＦＳＰ１２Ｖ）にて観察した。
○：最大ボイドの直径＜５００μｍ
×：最大ボイドの直径≧５００μｍ

表２より、各実施例の樹脂組成物は、低圧での成形性に優れていた。

２０ 半導体素子
３０ 封止材
４０ ボンディングワイヤ
５０ 半田ボール
１００ 半導体装置
１０１ 配線基板
１０２ 構造体
１０３ ギャップ
１０５ 電子部品
１０７ 封止材
１１０ 一方の面
１３０ 電子装置

Claims (6)

1. エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を含み、成形圧５ＭＰａ以下の低圧成形に供される封止用樹脂組成物であって、
   以下の条件１によって得られる当該封止用樹脂組成物の硬化物の、以下の条件２で測定される体積膨張率が、１％以上１００％以下である、封止用樹脂組成物。
   （条件１）２０ｍｍφ−高さ１７ｍｍのタブレットを打錠成形する。
   （条件２）前記硬化物を１７５℃、１７０Ｔｏｒｒで１０分間放置前後の重量と比重を測定し、以下の式（１）にて体積膨張率を算出する。
   体積膨張率（％）＝１００×（放置後体積−放置前体積）／放置前体積 （１）
   放置前体積（ｃｍ³）＝放置前重量（ｇ）／放置前比重
   放置後体積（ｃｍ³）＝放置後重量（ｇ）／放置後比重
2. 低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入速度０．７ｍｍ／ｓｅｃの条件にて、幅１３ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長さ１７５ｍｍの矩形状の流路に当該封止用樹脂組成物を注入したときの、注入から１０秒後の当該封止用樹脂組成物の矩形流路圧が０．８０ｋｇｆ／ｃｍ²以上５．０ｋｇｆ／ｃｍ²以下である、請求項１に記載の封止用樹脂組成物。
3. シランカップリング剤をさらに含む、請求項１または２に記載の封止用樹脂組成物。
4. 低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入速度０．７ｍｍ／ｓｅｃの条件にて、幅１３ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長さ１７５ｍｍの矩形状の流路に当該封止用樹脂組成物を注入したときの、注入から１０秒後の当該封止用樹脂組成物の矩形流路圧をＡ（ｋｇｆ／ｃｍ²）とし、当該封止用樹脂組成物全体に対する前記シランカップリング剤の含有量をＢ（質量％）としたとき、以下の式（２）を満たす、請求項３に記載の封止用樹脂組成物。
   Ａ²／Ｂ≧４．２ （２）
5. 当該封止用樹脂組成物中の前記無機充填材の含有量が、当該封止用樹脂組成物全体に対して７０質量％以上９０質量％以下である、請求項１乃至４いずれか１項に記載の封止用樹脂組成物。
6. 請求項１乃至５いずれか１項に記載の封止用樹脂組成物で電子部品を封止してなる、電子装置。

Images