JP2023146639A - Sealing resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、封止用樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a sealing resin composition.
半導体素子を封止するために用いられる封止材に関する技術として、特許文献1および2に記載のものがある。
特許文献1(特開2020-26509号公報)には、特定の構造および繰り返し単位数を有するポリマレイミド化合物と、フェノール樹脂とを含む樹脂混合物を溶融して得られた樹脂組成物について記載されている(請求項1)。同文献によれば、上記樹脂混合物を用いることにより、溶融温度によらず低沸点溶剤への溶解性の良い樹脂組成物となり、したがって、溶融混合において許容される溶融温度の範囲が広く生産性の良好な、低沸点溶剤への溶解性が良い樹脂混合物を提供することができるとされている(段落0013)。
2. Description of the Related Art There are techniques described in Patent Documents 1 and 2 as techniques related to a sealing material used for sealing a semiconductor element.
Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-26509) describes a resin composition obtained by melting a resin mixture containing a polymaleimide compound having a specific structure and number of repeating units and a phenol resin. (Claim 1) According to the same document, by using the above resin mixture, a resin composition with good solubility in low boiling point solvents can be obtained regardless of the melting temperature, and therefore, the range of melting temperatures allowed in melt mixing is wide and productivity is improved. It is said that a resin mixture having good solubility in a low boiling point solvent can be provided (paragraph 0013).
特許文献2(国際公開第2019/208614号)には、優れたフラックス活性、可撓性、及び保存安定性を有し、アンダーフィル材用に好適な樹脂組成物、積層体、樹脂組成物層付き半導体ウェハ、樹脂組成物層付き半導体搭載用基板、及び半導体装置を提供するための技術として(段落0012)、フェノール性水酸基を有する化合物、金属イオン捕捉剤およびラジカル重合性化合物を含有する樹脂組成物について記載されている(請求項1)。 Patent Document 2 (International Publication No. 2019/208614) describes a resin composition, laminate, and resin composition layer that has excellent flux activity, flexibility, and storage stability and is suitable for underfill materials. As a technology for providing a semiconductor wafer with a resin composition layer, a semiconductor mounting substrate with a resin composition layer, and a semiconductor device (paragraph 0012), a resin composition containing a compound having a phenolic hydroxyl group, a metal ion scavenger, and a radically polymerizable compound It describes a product (Claim 1).
しかしながら、本発明者が検討した結果、上記特許文献1および2に記載の樹脂組成物を電子装置の封止剤として用いようとすると、信頼性および耐熱性を高いレベルで両立するという点で改善の余地があることが明らかになった。 However, as a result of studies conducted by the present inventors, when the resin compositions described in Patent Documents 1 and 2 are used as encapsulants for electronic devices, improvements can be made in terms of achieving both reliability and heat resistance at a high level. It became clear that there was room for
本発明は、硬化物の信頼性および耐熱性に優れる封止用樹脂組成物を提供するものである。 The present invention provides a sealing resin composition that provides a cured product with excellent reliability and heat resistance.
本発明によれば、
(A)エポキシ樹脂、
(B)フェノール樹脂硬化剤、および
(C)マレイミド化合物
を含む封止用樹脂組成物であって、
前記成分(A)および(B)の少なくとも一方が、多芳香環型樹脂(MAR)であり、
動的機械分析(DMA)により、測定温度範囲0℃~400℃、昇温速度5℃/minにて測定される当該封止用樹脂組成物の硬化物の損失正接(tanδ)のチャートにおいて、200~300℃の温度領域にピークが存在せず、300~400℃の温度領域にピークが存在する、封止用樹脂組成物が提供される。
According to the invention,
(A) epoxy resin,
(B) a phenolic resin curing agent; and (C) a maleimide compound.
At least one of the components (A) and (B) is a polyaromatic resin (MAR),
In the chart of the loss tangent (tan δ) of the cured product of the sealing resin composition measured by dynamic mechanical analysis (DMA) at a measurement temperature range of 0 ° C. to 400 ° C. and a temperature increase rate of 5 ° C./min, A sealing resin composition is provided that has no peak in the temperature range of 200 to 300°C and has a peak in the temperature range of 300 to 400°C.
また本発明によれば、たとえば、上述した本発明における封止用樹脂組成物で半導体素子等の電子部品を封止してなる、電子装置を得ることもできる。 Further, according to the present invention, it is also possible to obtain an electronic device in which an electronic component such as a semiconductor element is sealed with the sealing resin composition of the present invention described above.
本発明によれば、硬化物の信頼性および耐熱性に優れる封止用樹脂組成物を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a sealing resin composition that exhibits excellent reliability and heat resistance of a cured product.
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同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、各成分はいずれも単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. Note that in all the drawings, similar components are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted as appropriate. Moreover, each component can be used alone or in combination of two or more.
本実施形態において、封止用樹脂組成物(以下、単に「樹脂組成物」とも呼ぶ。)は、成分(A):エポキシ樹脂、成分(B):フェノール樹脂硬化剤、および成分(C):マレイミド化合物を含み、成分(A)および(B)の少なくとも一方が、多芳香環型樹脂(MAR)であり、動的機械分析(DMA)により、測定温度範囲0℃~400℃、昇温速度5℃/minで昇温にて測定される封止用樹脂組成物の硬化物の損失正接(tanδ)のチャートにおいて、200~300℃の温度領域にピークが存在せず、300~400℃の温度領域にピークが存在する。 In this embodiment, the sealing resin composition (hereinafter also simply referred to as "resin composition") includes component (A): epoxy resin, component (B): phenolic resin curing agent, and component (C): Contains a maleimide compound, at least one of components (A) and (B) is a polyaromatic resin (MAR), and dynamic mechanical analysis (DMA) shows that the temperature range is 0°C to 400°C and the heating rate is In the chart of the loss tangent (tan δ) of the cured product of the sealing resin composition measured at a temperature increase of 5°C/min, there is no peak in the temperature range of 200 to 300°C, and there is no peak in the temperature range of 300 to 400°C. A peak exists in the temperature range.
ここで、上記tanδの測定に用いられる硬化物は、具体的には、トランスファー成形機(たとえばコータキ精機社製「KTS-15」)を用いて金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間120秒で封止用樹脂組成物を注入成形して作製され、10mm×4mm×4mmの硬化物を得、200℃、4時間硬化した後、試験片として用いる。
また、tanδの測定は、DMA測定装置(たとえばセイコーインスツルメンツ社製)を用い、JIS K 6911に準拠して、10Hzの条件でおこなわれる。
Here, specifically, the cured product used for the measurement of tan δ is cured using a transfer molding machine (for example, "KTS-15" manufactured by Kotaki Seiki Co., Ltd.) at a mold temperature of 175 ° C. and an injection pressure of 6.9 MPa. The resin composition for sealing was produced by injection molding in 120 seconds to obtain a cured product measuring 10 mm x 4 mm x 4 mm. After curing at 200° C. for 4 hours, it was used as a test piece.
Furthermore, tan δ is measured using a DMA measuring device (manufactured by Seiko Instruments, Inc., for example) under the condition of 10 Hz in accordance with JIS K 6911.
本発明者は、封止用樹脂組成物の硬化物の信頼性および耐熱性を高いレベルで両立させるという観点から、樹脂組成物の構成を検討した。その結果、樹脂組成物が特定の成分(A)~(C)を含む構成とし、樹脂組成物の硬化物のtanδの測定チャートにおいて、200~300℃の温度領域にピークが存在せず、300~400℃の温度領域にピークが存在する構成とすることにより、硬化物の信頼性および耐熱性に優れる樹脂組成物を得ることができることを見出した。 The present inventor studied the structure of the resin composition from the viewpoint of achieving both reliability and heat resistance of the cured product of the sealing resin composition at a high level. As a result, the resin composition was configured to contain specific components (A) to (C), and in the tan δ measurement chart of the cured product of the resin composition, there was no peak in the temperature range of 200 to 300°C, and 300 It has been found that by creating a structure in which a peak exists in the temperature range of ~400°C, a resin composition having excellent reliability and heat resistance of a cured product can be obtained.
樹脂組成物が上述した成分を含むとともに、その硬化物のtanδの測定チャートが、上述した構成となることにより、信頼性および耐熱性に優れた硬化物が得られる理由は必ずしも明らかではないが、以下の点が推察される。すなわち、硬化により架橋した高分子がガラス状態からゴム状態に変わる温度が高くなるということで、耐熱性が向上すると推察され、さらにたとえば半導体チップのジャンクション温度が高い状態でも安定した性能を維持できるため、信頼性についても優れたものとなると推察される。
また、以上のような特性は、たとえば樹脂組成物を構成する各成分の種類、配合量を適切に調整することにより、さらに具体的には、樹脂組成物中の成分(A)および(B)の等量比および成分(C)の配合量を制御することにより、達成することができる。
It is not necessarily clear why a cured product with excellent reliability and heat resistance can be obtained when the resin composition contains the above-mentioned components and the tan δ measurement chart of the cured product has the above-mentioned configuration. The following points are inferred. In other words, the temperature at which the cross-linked polymer changes from a glass state to a rubber state increases due to curing, which is thought to improve heat resistance, and also allows stable performance to be maintained even at high junction temperatures in semiconductor chips, for example. It is assumed that the reliability will also be excellent.
In addition, the above characteristics can be obtained by appropriately adjusting the types and amounts of each component constituting the resin composition.More specifically, the characteristics of components (A) and (B) in the resin composition can be This can be achieved by controlling the equivalence ratio of and the blending amount of component (C).
DMAにより測定される上記硬化物のガラス転移温度Tg1と、熱機械分析(TMA)により測定温度範囲0℃~320℃、昇温速度5℃/分の条件下で測定される上記硬化物のガラス転移温度Tg2との差(Tg1-Tg2)は、耐熱性向上の観点から、好ましくは50℃以上であり、より好ましくは60℃以上、さらに好ましくは70℃以上である。
また、脆さ低減の観点から、上記差(Tg1-Tg2)は、好ましくは150℃以下であり、より好ましくは130℃以下、さらに好ましくは110℃以下である。
The glass transition temperature Tg1 of the cured product measured by DMA and the glass of the cured product measured by thermomechanical analysis (TMA) at a temperature range of 0°C to 320°C and a temperature increase rate of 5°C/min. The difference from the transition temperature Tg2 (Tg1-Tg2) is preferably 50°C or higher, more preferably 60°C or higher, and even more preferably 70°C or higher, from the viewpoint of improving heat resistance.
Further, from the viewpoint of reducing brittleness, the above difference (Tg1-Tg2) is preferably 150°C or less, more preferably 130°C or less, and still more preferably 110°C or less.
ここで、DMAによるTg1は、前述の硬化物のtanδの測定チャートより、tanδのピーク値から求めることができる。
また、TMAによるTg2の測定は、具体的には以下の方法でおこなわれる。
すなわち、熱硬化性樹脂組成物を、成形温度175℃、3分、ポストモードキュア175℃、4時間の条件で圧縮成形し、硬化物を得る。TMA(たとえば日立ハイテクノロジーズ社製、TMA6100)にて、昇温速度:10℃/minにより硬化物のガラス転移温度を測定する。
Here, Tg1 by DMA can be determined from the peak value of tan δ from the tan δ measurement chart of the cured product described above.
Moreover, the measurement of Tg2 by TMA is specifically performed by the following method.
That is, the thermosetting resin composition is compression molded under conditions of a molding temperature of 175° C. for 3 minutes and a post mode cure of 175° C. for 4 hours to obtain a cured product. The glass transition temperature of the cured product is measured using a TMA (for example, TMA6100 manufactured by Hitachi High-Technologies) at a heating rate of 10° C./min.
上記TMAで測定される、樹脂組成物の硬化物の、40℃から80℃の範囲における平均線膨張係数α1に対する、270℃から300℃の範囲における平均線膨張係数α2の比(α2/α1)は、ヒートサイクル特性の観点から、好ましくは7以下であり、好ましくは5以下、より好ましくは4以下である。また、上記線膨張係数比(α2/α1)は、たとえば1.1以上であり、また、たとえば3以上であってもよい。 The ratio of the average linear expansion coefficient α2 in the range of 270°C to 300°C to the average linear expansion coefficient α1 in the range of 40°C to 80°C of the cured product of the resin composition measured by the above TMA (α2/α1) is preferably 7 or less, preferably 5 or less, more preferably 4 or less, from the viewpoint of heat cycle characteristics. Further, the linear expansion coefficient ratio (α2/α1) is, for example, 1.1 or more, and may be, for example, 3 or more.
樹脂組成物の175℃におけるゲルタイムは、樹脂組成物の充填性と成形性のバランスを向上する観点から、好ましくは5秒以上であり、より好ましくは10秒以上、さらに好ましくは15秒以上であり、また、好ましくは100秒以下であり、より好ましくは50秒以下、さらに好ましくは30秒以下である。
ここで、ゲルタイム測定は、たとえば、樹脂組成物を175℃に加熱した熱板上に置いてからタックフリーになるまでの時間を測定することにより行うことができる。
The gel time of the resin composition at 175°C is preferably 5 seconds or more, more preferably 10 seconds or more, and even more preferably 15 seconds or more, from the viewpoint of improving the balance between fillability and moldability of the resin composition. Also, preferably it is 100 seconds or less, more preferably 50 seconds or less, still more preferably 30 seconds or less.
Here, the gel time measurement can be performed, for example, by measuring the time from when the resin composition is placed on a hot plate heated to 175°C until it becomes tack-free.
次に、本実施形態の封止用樹脂組成物の構成成分について説明する。
(成分(A))
成分(A)はエポキシ樹脂である。
成分(A)は、樹脂組成物の硬化物の信頼性および耐熱性向上の観点から、好ましくは多芳香環型樹脂(Multi Aromatic Resin:MAR)を含み、より好ましくはMARである。
また、成分(A)は、樹脂組成物の硬化物の信頼性および耐熱性向上の観点から、好ましくは2官能以上のエポキシ樹脂であり、より好ましくは3官能以上のエポキシ樹脂であり、また、好ましくは4官能以下のエポキシ樹脂である。
Next, the constituent components of the sealing resin composition of this embodiment will be explained.
(Component (A))
Component (A) is an epoxy resin.
From the viewpoint of improving the reliability and heat resistance of the cured product of the resin composition, component (A) preferably contains a multi-aromatic resin (MAR), and is more preferably MAR.
In addition, from the viewpoint of improving the reliability and heat resistance of the cured product of the resin composition, component (A) is preferably a bifunctional or higher functional epoxy resin, more preferably a trifunctional or higher functional epoxy resin, and Preferred is an epoxy resin having four or less functionalities.
多価MAR型エポキシ基樹脂として、具体的には、ビフェニル骨格含有多価MAR、ナフタレン骨格含有多価MARが挙げられる。
ビフェニル骨格含有多価MARとして、たとえば下記一般式(1)に示すものが挙げられる。また、ナフタレン骨格含有多価MARとして、たとえば下記式(2)に示すものが挙げられる。
Specific examples of the polyvalent MAR type epoxy resin include polyvalent MAR containing a biphenyl skeleton and polyvalent MAR containing a naphthalene skeleton.
Examples of the biphenyl skeleton-containing polyvalent MAR include those shown in the following general formula (1). Furthermore, examples of polyvalent MARs containing naphthalene skeletons include those shown in the following formula (2).
(上記一般式(1)中、m1、m2およびm3は、それぞれ独立して1または2であり、n1は1以上10以下の数である。) (In the above general formula (1), m1, m2 and m3 are each independently 1 or 2, and n1 is a number from 1 to 10.)
成分(A)は、樹脂組成物の硬化物の耐熱性向上の観点から、好ましくはナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂であり、より好ましくはナフタレン骨格を含有する2官能以上4官能以下のエポキシ樹脂を含む。 From the viewpoint of improving the heat resistance of the cured product of the resin composition, component (A) is preferably an epoxy resin having a naphthalene skeleton, and more preferably contains a difunctional to tetrafunctional epoxy resin containing a naphthalene skeleton. .
樹脂組成物中の成分(A)すなわち全エポキシ樹脂のエポキシ当量は、耐熱性の重要な要素であるガラス転移温度向上の観点から、好ましくは150g/eq以上であり、より好ましくは180g/eq以上であり、さらに好ましくは200g/eq以上である。
また、高いガラス転移温度の安定性の観点から、上記エポキシ当量は、好ましくは250g/eq以下であり、より好ましくは230g/eq以下であり、さらに好ましくは220g/eq以下である。
The epoxy equivalent of component (A) in the resin composition, that is, the total epoxy resin, is preferably 150 g/eq or more, more preferably 180 g/eq or more, from the viewpoint of improving the glass transition temperature, which is an important element of heat resistance. and more preferably 200 g/eq or more.
Further, from the viewpoint of high glass transition temperature stability, the epoxy equivalent is preferably 250 g/eq or less, more preferably 230 g/eq or less, and even more preferably 220 g/eq or less.
ここで、成分(A)のエポキシ当量は、具体的にはJIS K7236に従って測定することができ、1当量のエポキシ基を含む樹脂の質量である。また、本実施形態において複数種のエポキシ樹脂を混合して使用する場合、エポキシ当量としては複数種のエポキシ樹脂を混合した後の当量数とする。 Here, the epoxy equivalent of component (A) can be specifically measured according to JIS K7236, and is the mass of the resin containing 1 equivalent of epoxy group. Further, in the present embodiment, when a mixture of multiple types of epoxy resins is used, the epoxy equivalent is the number of equivalents after mixing the multiple types of epoxy resins.
樹脂組成物中の成分(A)の含有量は、成形時において、優れた流動性を実現し、充填性や密着性の向上を図る観点から、樹脂組成物全体に対して好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは7質量%以上、さらに好ましくは8質量%以上である。
また、樹脂組成物を用いて得られる半導体装置について、高温信頼性や耐リフロー性を向上させる観点から、樹脂組成物中の成分(A)の含有量は、樹脂組成物全体に対して好ましくは15質量%以下であり、より好ましくは14質量%以下、さらに好ましくは13質量%以下である。
The content of component (A) in the resin composition is preferably 5% by mass based on the entire resin composition from the viewpoint of achieving excellent fluidity and improving filling properties and adhesion during molding. The content is more preferably 7% by mass or more, and even more preferably 8% by mass or more.
Furthermore, from the viewpoint of improving high-temperature reliability and reflow resistance of semiconductor devices obtained using the resin composition, the content of component (A) in the resin composition is preferably set relative to the entire resin composition. The content is 15% by mass or less, more preferably 14% by mass or less, even more preferably 13% by mass or less.
(成分(B))
成分(B)は、フェノール樹脂である。
成分(B)は、樹脂組成物の硬化物の信頼性および耐熱性向上の観点から、好ましくは多芳香環型樹脂(Multi Aromatic Resin:MAR)を含み、より好ましくはMARである。
また、成分(B)は、樹脂組成物の硬化物の信頼性および耐熱性向上の観点から、好ましくは2官能以上のフェノール樹脂であり、より好ましくは3官能以上のフェノール樹脂であり、また、好ましくは4官能以下のフェノール樹脂である。
(Component (B))
Component (B) is a phenolic resin.
From the viewpoint of improving the reliability and heat resistance of the cured product of the resin composition, component (B) preferably contains a multi-aromatic resin (MAR), and is more preferably MAR.
In addition, from the viewpoint of improving the reliability and heat resistance of the cured product of the resin composition, component (B) is preferably a bifunctional or higher functional phenolic resin, more preferably a trifunctional or higher functional phenolic resin, and Preferred is a phenol resin having four or less functionalities.
多価MAR型フェノール樹脂として、具体的には、ビフェニル骨格含有多価MAR、ナフタレン骨格含有多価MARが挙げられる。
ビフェニル骨格含有多価MARとして、たとえば下記一般式(3)に示すものが挙げられる。
Specific examples of the polyvalent MAR type phenolic resin include biphenyl skeleton-containing polyvalent MAR and naphthalene skeleton-containing polyvalent MAR.
Examples of the biphenyl skeleton-containing polyvalent MAR include those shown in the following general formula (3).
(上記一般式(3)中、n2は1以上10以下の数である。) (In the above general formula (3), n2 is a number from 1 to 10.)
樹脂組成物中の、成分(B)中のフェノール性水酸基数OHに対する成分(A)中のエポキシ基数EPの等量比(EP/OH)は、架橋密度を最大限に増やし耐熱性の重要な要素であるガラス転移温度を向上する観点から、好ましくは1.5以上であり、より好ましくは2.0以上、さらに好ましくは2.2以上である。
また、高いガラス転移温度の安定性の観点から、上記等量比(EP/OH)は、好ましくは10以下であり、より好ましくは8.0以下、さらに好ましくは6.0以下である。
The equivalent ratio (EP/OH) of the number of epoxy groups in component (A) to the number of phenolic hydroxyl groups OH in component (B) in the resin composition (EP/OH) is an important factor for maximizing crosslinking density and improving heat resistance. From the viewpoint of improving the glass transition temperature, which is a factor, it is preferably 1.5 or more, more preferably 2.0 or more, and still more preferably 2.2 or more.
Further, from the viewpoint of high glass transition temperature stability, the equivalence ratio (EP/OH) is preferably 10 or less, more preferably 8.0 or less, and even more preferably 6.0 or less.
ここで、成分(B)のフェノール性水酸基当量は、たとえば測定によって求めることができる。具体的には、フェニルグリシジルエーテル等のエポキシ当量が既知のモノエポキシ樹脂とフェノール性水酸基当量が未知の硬化剤を反応させて、消費したモノエポキシ樹脂の量を測定することによって、使用した硬化剤のフェノール性水酸基当量を求めることができる。 Here, the phenolic hydroxyl equivalent of component (B) can be determined, for example, by measurement. Specifically, by reacting a monoepoxy resin with a known epoxy equivalent, such as phenyl glycidyl ether, with a curing agent with an unknown phenolic hydroxyl equivalent, and measuring the amount of monoepoxy resin consumed, the curing agent used can be determined. The phenolic hydroxyl group equivalent of can be determined.
樹脂組成物中の成分(B)の含有量は、成形時において、優れた流動性を実現し、充填性や密着性の向上を図る観点から、樹脂組成物全体に対して好ましくは0.5質量%以上であり、より好ましくは1.0質量%以上、さらに好ましくは1.5質量%以上である。
また、樹脂組成物を用いて得られる半導体装置について、高温信頼性や耐リフロー性を向上させる観点から、樹脂組成物中の成分(B)の含有量は、樹脂組成物全体に対して好ましくは10質量%以下であり、より好ましくは7質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。
The content of component (B) in the resin composition is preferably 0.5 with respect to the entire resin composition from the viewpoint of achieving excellent fluidity and improving filling properties and adhesion during molding. It is at least 1.0% by mass, more preferably at least 1.5% by mass.
Furthermore, from the viewpoint of improving high-temperature reliability and reflow resistance of semiconductor devices obtained using the resin composition, the content of component (B) in the resin composition is preferably set relative to the entire resin composition. The content is 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, even more preferably 5% by mass or less.
本実施形態において、成分(A)および(B)の少なくとも一方はMARである。硬化物の耐熱性向上の観点から、好ましくは成分(A)および(B)はいずれもMARであり、より好ましくは成分(A)および(B)はいずれも3官能以上のMARである。 In this embodiment, at least one of components (A) and (B) is MAR. From the viewpoint of improving the heat resistance of the cured product, preferably components (A) and (B) are both MARs, and more preferably components (A) and (B) are both trifunctional or higher functional MARs.
(成分(C))
成分(C)はマレイミド化合物であり、好ましくはマレイミド基を2つ以上有する化合物である。
成分(C)は、硬化物の耐熱性向上の観点から、好ましくは下記一般式(4)に示す化合物を含む。
(Component (C))
Component (C) is a maleimide compound, preferably a compound having two or more maleimide groups.
Component (C) preferably contains a compound represented by the following general formula (4) from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured product.
上記一般式(4)中、複数のR2は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1以上4以下の置換もしくは無置換の炭化水素基であり、好ましくはいずれも水素原子である。n3は平均値であり、0以上10以下の数であり、好ましくは0以上5以下の数である。 In the general formula (4), each of the plurality of R 2 's is independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 or more and 4 or less carbon atoms, preferably all of them are hydrogen atoms. n3 is an average value, and is a number from 0 to 10, preferably from 0 to 5.
成分(C)の軟化点は、樹脂組成物の生産時のハンドリング性向上の観点から、好ましくは65℃以上であり、より好ましくは70℃以上、さらに好ましくは75℃以上である。
また、樹脂組成物の調製時の混練をより容易にする観点から、成分(C)の軟化点は、好ましくは170℃以下であり、より好ましくは150℃以下、さらに好ましくは120℃以下である。
The softening point of component (C) is preferably 65°C or higher, more preferably 70°C or higher, and still more preferably 75°C or higher, from the viewpoint of improving handling properties during production of the resin composition.
In addition, from the viewpoint of making kneading easier during the preparation of the resin composition, the softening point of component (C) is preferably 170°C or lower, more preferably 150°C or lower, and even more preferably 120°C or lower. .
樹脂組成物中の成分(A)~(C)の含有量の合計100質量部に対する成分(C)の含有量((C)/((A)+(B)+(C)))は、ガラス転移温度向上の観点から、好ましくは10質量部以上であり、より好ましくは15質量部以上、さらに好ましくは18質量部以上である。
また、硬化物が硬すぎて脆くなることを抑制する観点から、上記((C)/((A)+(B)+(C)))は、好ましくは40質量部以下であり、より好ましくは35質量部以下、さらに好ましくは32質量部以下である。
The content of component (C) ((C)/((A)+(B)+(C))) with respect to 100 parts by mass of the total content of components (A) to (C) in the resin composition is: From the viewpoint of improving the glass transition temperature, the amount is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 15 parts by mass or more, and still more preferably 18 parts by mass or more.
Further, from the viewpoint of suppressing the cured product from becoming too hard and brittle, the above ((C)/((A)+(B)+(C))) is preferably 40 parts by mass or less, more preferably is 35 parts by mass or less, more preferably 32 parts by mass or less.
樹脂組成物中の成分(A)および(C)の含有量の合計に対する成分(B)の含有量の質量比((B)/((A)+(C)))は、耐熱性向上の観点から、好ましくは0.30以下であり、より好ましくは0.24以下、さらに好ましくは0.20以下である。また、上記質量比((B)/((A)+(C)))は、たとえば0.05以上であってもよい。 The mass ratio ((B)/((A)+(C))) of the content of component (B) to the total content of components (A) and (C) in the resin composition is the From this point of view, it is preferably 0.30 or less, more preferably 0.24 or less, even more preferably 0.20 or less. Further, the mass ratio ((B)/((A)+(C))) may be, for example, 0.05 or more.
また、樹脂組成物は成分(A)~(C)以外の成分をさらに含んでもよい。 Furthermore, the resin composition may further contain components other than components (A) to (C).
(成分(D))
樹脂組成物は、硬化促進剤をさらに含んでもよく、好ましくは成分(D):イミダゾール化合物をさらに含む。これにより、樹脂組成物の硬化物の信頼性および耐熱性をよりいっそう安定的に向上することができる。
成分(D)として、たとえば、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール(EMI24)、2-フェニル-4-メチルイミダゾール(2P4MZ)、2-フェニルイミダゾール(2PZ)、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシイミダゾール(2P4MHZ)、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール(1B2PZ)、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール(2PHZ)からなる群から選択される一または二以上の化合物が挙げられる。
硬化速度と保存性のバランスを向上する観点から、成分(D)は好ましくは2-フェニルイミダゾールおよび2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾールの少なくとも一つであり、より好ましくは2-フェニルイミダゾールである。
(Component (D))
The resin composition may further contain a curing accelerator, and preferably further contains component (D): an imidazole compound. Thereby, the reliability and heat resistance of the cured product of the resin composition can be improved even more stably.
As component (D), for example, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole (EMI24), 2-phenyl-4-methylimidazole (2P4MZ), 2-phenylimidazole (2PZ), 2-phenyl-4 -One or more compounds selected from the group consisting of methyl-5-hydroxyimidazole (2P4MHZ), 1-benzyl-2-phenylimidazole (1B2PZ), and 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole (2PHZ) can be mentioned.
From the viewpoint of improving the balance between curing speed and storage stability, component (D) is preferably at least one of 2-phenylimidazole and 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, more preferably 2-phenylimidazole. It is.
樹脂組成物中の成分(D)の含有量は、樹脂組成物の硬化性を効果的に向上させる観点から、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、さらにより好ましくは0.2質量%以上である。
また、樹脂組成物のハンドリング性向上の観点から、樹脂組成物中の成分(D)の含有量は、樹脂組成物全体に対して好ましくは5質量%以下であり、より好ましくは3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。
From the viewpoint of effectively improving the curability of the resin composition, the content of component (D) in the resin composition is preferably 0.01% by mass or more based on the entire resin composition, and more preferably The content is 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, even more preferably 0.2% by mass or more.
Furthermore, from the viewpoint of improving the handling properties of the resin composition, the content of component (D) in the resin composition is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less based on the entire resin composition. , more preferably 1% by mass or less, even more preferably 0.5% by mass or less.
(無機充填材)
樹脂組成物は、具体的には無機充填材をさらに含む。
無機充填材としては、たとえば、シリカ、アルミナ、カオリン、タルク、クレイ、マイカ、ロックウール、ウォラストナイト、ガラスパウダー、ガラスフレーク、ガラスビーズ、ガラスファイバー、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミ、カーボンブラック、グラファイト、二酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、セルロース、アラミド、木材が挙げられる。
(Inorganic filler)
Specifically, the resin composition further includes an inorganic filler.
Examples of inorganic fillers include silica, alumina, kaolin, talc, clay, mica, rock wool, wollastonite, glass powder, glass flakes, glass beads, glass fiber, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, and carbon black. , graphite, titanium dioxide, calcium carbonate, calcium sulfate, barium carbonate, magnesium carbonate, magnesium sulfate, barium sulfate, cellulose, aramid, and wood.
無機充填材の平均粒径は、限定されないが、典型的には1~100μm、好ましくは1~50μm、より好ましくは1~30μmである。平均粒径が適当であることにより、金型キャビティ内での半導体素子周辺への充填性を高めることができる。
ここで、無機充填材の体積基準粒度分布は、市販のレーザー式粒度分布計(たとえば、株式会社島津製作所製、SALD-7000)を用いて測定することができる。
The average particle size of the inorganic filler is not limited, but is typically 1 to 100 μm, preferably 1 to 50 μm, and more preferably 1 to 30 μm. By having an appropriate average particle size, it is possible to improve the filling property around the semiconductor element within the mold cavity.
Here, the volume-based particle size distribution of the inorganic filler can be measured using a commercially available laser particle size analyzer (for example, SALD-7000 manufactured by Shimadzu Corporation).
樹脂組成物中の無機充填材の含有量は、樹脂組成物の硬化物の信頼性および耐熱性向上の観点から、樹脂組成物全体に対して好ましくは70質量%以上であり、より好ましくは75質量%以上、さらに好ましくは78質量%以上である。
また、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する観点から、樹脂組成物中の無機充填材の含有量は、樹脂組成物全体に対して好ましくは90質量%以下であり、より好ましくは86質量%以下、さらに好ましくは83質量%以下である。
The content of the inorganic filler in the resin composition is preferably 70% by mass or more, more preferably 75% by mass or more based on the entire resin composition, from the viewpoint of improving the reliability and heat resistance of the cured product of the resin composition. It is at least 78% by mass, more preferably at least 78% by mass.
In addition, from the viewpoint of more effectively improving fluidity and filling properties during molding of the resin composition, the content of the inorganic filler in the resin composition is preferably 90% by mass or less based on the entire resin composition. It is more preferably 86% by mass or less, still more preferably 83% by mass or less.
(シランカップリング剤)
樹脂組成物がシランカップリング剤をさらに含む構成とすることより、樹脂組成物の硬化物と隣接する部材との密着性のさらなる向上を図ることができる。
シランカップリング剤としては、たとえばエポキシシラン、メルカプトシラン、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を用いることができる。
シランカップリング剤は、さらに具体的には、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチ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、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ-アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-[ビス(β-ヒドロキシエチル)]アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(β-アミノエチル)アミノプロピルジメトキシメチルシラン、N-(トリメトキシシリルプロピル)エチレンジアミン、N-(ジメトキシメチルシリルイソプロピル)エチレンジアミン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、N-β-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、ビニルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチルーブチリデン)プロピルアミンの加水分解物が挙げられる。
(Silane coupling agent)
By configuring the resin composition to further include a silane coupling agent, it is possible to further improve the adhesion between the cured product of the resin composition and an adjacent member.
As the silane coupling agent, various silane compounds such as epoxysilane, mercaptosilane, aminosilane, alkylsilane, ureidosilane, vinylsilane, and methacrylsilane can be used.
More specifically, the silane coupling agent includes vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris(β-methoxyethoxy)silane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, β-(3,4 -Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ -Methacryloxypropyltriethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, phenylaminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-anilinopropyltrimethoxysilane, γ-anilinopropylmethyldimethoxysilane, γ-[bis (β-hydroxyethyl)]aminopropyltriethoxysilane, N-β-(aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β-(aminoethyl)-γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β -(Aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-(β-aminoethyl)aminopropyldimethoxymethylsilane, N-(trimethoxysilylpropyl)ethylenediamine, N-(dimethoxymethylsilylisopropyl)ethylenediamine, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, N-β-(N-vinylbenzylaminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltri Methoxysilane, hexamethyldisilane, vinyltrimethoxysilane, 3-isocyanatepropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N-(1,3-dimethyl-butylidene)propylamine. Examples include hydrolysates.
樹脂組成物中のシランカップリング剤の含有量は、樹脂組成物中の成分、たとえば無機充填材の分散性向上の観点から、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、さらに好ましくは0.2質量%以上である。
また、樹脂組成物の流動性および成形性向上の観点から、樹脂組成物中のシランカップリング剤の含有量は、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、0.5質量%以下である。
The content of the silane coupling agent in the resin composition is preferably 0.05% by mass or more based on the entire resin composition from the viewpoint of improving the dispersibility of components in the resin composition, such as inorganic fillers. , more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 0.2% by mass or more.
In addition, from the viewpoint of improving the fluidity and moldability of the resin composition, the content of the silane coupling agent in the resin composition is preferably 2% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and 0.5% by mass or less. % by mass or less.
(添加剤)
樹脂組成物には、さらに必要に応じて、ハイドロタルサイト類および多価金属酸性塩等の無機イオン交換体に例示されるイオン捕捉剤;カルナバワックス等の天然ワックス、合成ワックス、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸およびその金属塩類もしくはパラフィン等の離型剤;カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスファゼン等の難燃剤;酸化防止剤;シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力剤等の添加剤を適宜配合してもよい。
樹脂組成物中の添加剤の含有量は、それぞれの添加剤について、樹脂組成物全体に対してたとえば0.01~1質量%程度とすることができる。
(Additive)
The resin composition further contains, if necessary, an ion scavenger such as inorganic ion exchangers such as hydrotalcites and polyvalent metal acid salts; natural wax such as carnauba wax, synthetic wax, zinc stearate, etc. Release agents such as higher fatty acids and their metal salts or paraffin; Coloring agents such as carbon black and red iron; Flame retardants such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc borate, zinc molybdate, and phosphazene; Antioxidants; Additives such as low stress agents such as silicone oil and silicone rubber may be appropriately blended.
The content of each additive in the resin composition can be, for example, about 0.01 to 1% by mass based on the entire resin composition.
次に、封止用樹脂組成物の製造方法を説明する。
樹脂組成物は、成分(A)~(C)および適宜その他の成分を、当該分野で通常用いられる方法により混合することにより得ることができる。また、混合後さらにロール、ニーダーまたは押出機等の混練機で溶融混練し、冷却した後に粉砕してもよい。さらには、これらをタブレット状に打錠成形したものを樹脂組成物として用いることもできる。これにより、顆粒状またはタブレット状の封止用樹脂組成物を得ることができる。
このような打錠成形した組成物とすることにより、トランスファー成形、射出成形、および圧縮成形等の公知の成形方法を用いて封止成形することが容易となる。
Next, a method for manufacturing the sealing resin composition will be explained.
The resin composition can be obtained by mixing components (A) to (C) and other components as appropriate by a method commonly used in the field. Further, after mixing, the mixture may be further melt-kneaded using a kneader such as a roll, a kneader, or an extruder, and may be pulverized after cooling. Furthermore, these can also be compressed into tablets and used as a resin composition. Thereby, a granular or tablet-shaped sealing resin composition can be obtained.
By forming such a composition into a tablet, it becomes easy to perform sealing molding using known molding methods such as transfer molding, injection molding, and compression molding.
ここで、樹脂組成物が、その硬化物のDMA測定におけるtanδの測定チャートにおいて、200~300℃の温度領域にピークが存在せず、300~400℃の温度領域にピークが存在するものとするためには、樹脂組成物中に配合する成分の種類および配合量を適切に調整することが重要である。さらに具体的には、成分(A)および(B)の少なくとも一方をMAR型とするとともに、樹脂組成物中の等量比(EP/OH)および成分(A)~(C)の合計に対する成分(C)の配合量を制御することにより、上記形状のtanδの測定チャートを示す樹脂組成物を安定的に得ることができる。 Here, it is assumed that the resin composition has no peak in the temperature range of 200 to 300°C and a peak in the temperature range of 300 to 400°C in the tan δ measurement chart in the DMA measurement of the cured product. In order to achieve this, it is important to appropriately adjust the types and amounts of components to be blended into the resin composition. More specifically, at least one of the components (A) and (B) is of the MAR type, and the equivalent ratio (EP/OH) and the component relative to the total of components (A) to (C) in the resin composition. By controlling the blending amount of (C), it is possible to stably obtain a resin composition exhibiting the above-mentioned tan δ measurement chart.
本実施形態において得られる樹脂組成物は、硬化物の信頼性および耐熱性に優れたものであり、半導体素子等の電子部品の封止に好適に用いることができ、たとえば一般的な半導体素子やパワー半導体などの半導体素子封止用樹脂組成物、ウェハ封止用樹脂組成物、疑似ウェハ形成用樹脂組成物、車載用電子制御ユニット形成用封止用樹脂組成物、配線基板形成用封止用樹脂組成物などの各種の用途に用いることができる。
また、本実施形態における樹脂組成物で半導体素子等の電子部品を封止することにより、半導体装置等の電子装置を得ることができる。
The resin composition obtained in this embodiment has excellent reliability and heat resistance as a cured product, and can be suitably used for sealing electronic components such as semiconductor devices. Resin compositions for sealing semiconductor elements such as power semiconductors, resin compositions for wafer sealing, resin compositions for forming pseudo wafers, sealing resin compositions for forming automotive electronic control units, sealing for forming wiring boards. It can be used for various purposes such as resin compositions.
Furthermore, by sealing electronic components such as semiconductor elements with the resin composition of this embodiment, electronic devices such as semiconductor devices can be obtained.
たとえば、本実施形態において、封止用樹脂組成物は、以下の条件(i)~(iv)のいずれかを満たすパワー半導体素子の封止に用いられる。
(i)消費電力2.0W以上の半導体素子
(ii)SiC、GaN、Ga2O3およびダイヤモンドからなる群から選択される1種以上の半導体からなる半導体素子
(iii)電圧が1.0V以上の半導体素子
(iv)パワー密度が10W/cm3以上の半導体素子
以下、半導体装置について説明する。
For example, in the present embodiment, the encapsulating resin composition is used for encapsulating a power semiconductor element that satisfies any of the following conditions (i) to (iv).
(i) Semiconductor element with power consumption of 2.0 W or more (ii) Semiconductor element made of one or more semiconductors selected from the group consisting of SiC, GaN, Ga 2 O 3 and diamond (iii) Voltage of 1.0 V or more (iv) Semiconductor element with a power density of 10 W/cm 3 or more The semiconductor device will be described below.
(半導体装置)
本実施形態において、半導体装置は、本実施形態における樹脂組成物で半導体素子を封止してなる。
図1は、半導体装置100の構成を示す断面図である。図1に示した半導体装置100は、基板30上に搭載された半導体素子20と、半導体素子20を封止してなる封止材50と、を備えている。
半導体素子20は、たとえば上述した条件(A)~(C)のいずれかを満たすパワー半導体素子である。
封止材50は、本実施形態における樹脂組成物を硬化して得られる硬化物により構成されている。
(semiconductor device)
In this embodiment, a semiconductor device is formed by sealing a semiconductor element with the resin composition according to this embodiment.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a
The
The sealing
また、図1には、基板30が回路基板である場合が例示されている。この場合、図1に示すように、基板30のうちの半導体素子20を搭載する一面とは反対側の他面には、たとえば複数の半田ボール60が形成される。半導体素子20は、基板30上に搭載され、かつワイヤ40を介して基板30と電気的に接続される。一方で、半導体素子20は、基板30に対してフリップチップ実装されていてもよい。ここで、ワイヤ40は、たとえば銅で構成される。
Further, FIG. 1 illustrates a case where the
封止材50は、たとえば半導体素子20のうちの基板30と対向する一面とは反対側の他面を覆うように半導体素子20を封止する。図1に示す例においては、半導体素子20の上記他面と側面を覆うように封止材50が形成されている。封止材50は、たとえば樹脂組成物をトランスファー成形法または圧縮成形法等の公知の方法を用いて封止成形することにより形成することができる。
The sealing
本実施形態においては、封止材50が前述した本実施形態における樹脂組成物を用いて形成されているため、半導体装置100の信頼性および耐熱性を優れたものとすることが可能となる。
In this embodiment, since the sealing
図2は、半導体装置100の別の構成例を示す断面図である。図2に示した半導体装置100は、基板30としてリードフレームを使用している。この場合、半導体素子20は、たとえば基板30のうちのダイパッド32上に搭載され、かつワイヤ40を介してアウターリード34へ電気的に接続される。半導体素子20は、図1に示した例と同様に、たとえばパワー半導体素子である。また、封止材50は、図1に示す例と同様にして、本実施形態における樹脂組成物を用いて形成される。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another configuration example of the
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and any modifications, improvements, etc. that can achieve the purpose of the present invention are included in the present invention.
次に、本発明の実施例について説明する。
(実施例1~6、比較例1~4)
(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。
Next, examples of the present invention will be described.
(Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 4)
(Preparation of resin composition for sealing)
For each Example and each Comparative Example, a sealing resin composition was prepared as follows.
First, the components shown in Table 1 were mixed using a mixer. Next, the resulting mixture was roll-kneaded, cooled and pulverized to obtain a sealing resin composition in the form of powder.
表1中の各成分の詳細は下記のとおりである。また、表1中に示す各成分の配合割合は、樹脂組成物全体に対する配合割合(質量%)を示している。
また、以下において、エポキシ樹脂1およびフェノール樹脂硬化剤1は、国際公開第2013/136685号に記載の方法を用いて製造した。
Details of each component in Table 1 are as follows. Moreover, the blending ratio of each component shown in Table 1 indicates the blending ratio (mass %) to the entire resin composition.
Moreover, in the following, epoxy resin 1 and phenolic resin curing agent 1 were manufactured using the method described in International Publication No. 2013/136685.
無機充填材1:溶融球状シリカ、FB-560、デンカ社製、平均粒径29.5μm
無機充填材2:溶融球状シリカ、FB-105、デンカ社製、平均粒径10.5μm
エポキシ樹脂1:下記一般式(13A)で表される多価MAR型エポキシ樹脂、エポキシ当量207g/eq
Inorganic filler 1: Fused spherical silica, FB-560, manufactured by Denka, average particle size 29.5 μm
Inorganic filler 2: Fused spherical silica, FB-105, manufactured by Denka, average particle size 10.5 μm
Epoxy resin 1: Polyvalent MAR type epoxy resin represented by the following general formula (13A), epoxy equivalent: 207 g/eq
(上記一般式(13A)中、2つのYは、それぞれ互いに独立して、下記式(13B)または下記式(13C)で表されるグリシジル化フェニル基を表し、Xは、下記式(13D)または下記式(13E)で表されるグリシジル化フェニレン基を表す。nは0以上の数を表す。) (In the above general formula (13A), the two Y's each independently represent a glycidylated phenyl group represented by the following formula (13B) or the following formula (13C), and X is a glycidylated phenyl group represented by the following formula (13D). Or represents a glycidylated phenylene group represented by the following formula (13E). n represents a number of 0 or more.)
フェノール樹脂硬化剤1:下記一般式(12A)で表される多価MAR型フェノール樹脂、フェノール性水酸基当量135g/eq Phenolic resin curing agent 1: polyvalent MAR type phenolic resin represented by the following general formula (12A), phenolic hydroxyl group equivalent: 135 g/eq
(上記一般式(12A)中、2つのYは、それぞれ互いに独立して、下記式(12B)または下記式(12C)で表されるヒドロキシフェニル基を表し、Xは、下記式(12D)または下記式(12E)で表されるヒドロキシフェニレン基を表す。nは0以上の数を表す。) (In the above general formula (12A), the two Y's each independently represent a hydroxyphenyl group represented by the following formula (12B) or the following formula (12C), and X is the following formula (12D) or Represents a hydroxyphenylene group represented by the following formula (12E). n represents a number of 0 or more.)
マレイミド樹脂1:フェニルメタンマレイミド、BMI-2300、大和化成社製、軟化点70~145℃
マレイミド樹脂2:ビスフェノールA ジフェニルエーテルビスマレイミド、BMI-4000、大和化成社製、軟化点134~163℃
マレイミド樹脂3:1,6'-ビスマレイミド-(2,2,4-トリメチル)ヘキサン、BMI-TMH、大和化成社製、軟化点73~110℃
硬化促進剤1:2-フェニルイミダゾール、キュアゾール2PZ-PW、四国化成社製
シランカップリング剤1:N-フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、CF-4083、東レダウ社製
着色剤1:カーボンブラック、#5、三菱ケミカル社製
離型剤1:カルナウバロウ、TOWAX-132、東亜合成社製
イオン補足剤1:ハイドロタルサイト類化合物、DHT-4H、協和化学社製
低応力剤1:エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、FZ-3730、東レダウ社製
Maleimide resin 1: Phenylmethane maleimide, BMI-2300, manufactured by Daiwa Kasei Co., Ltd., softening point 70-145°C
Maleimide resin 2: Bisphenol A diphenyl ether bismaleimide, BMI-4000, manufactured by Daiwa Kasei Co., Ltd., softening point 134-163°C
Maleimide resin 3: 1,6'-bismaleimide-(2,2,4-trimethyl)hexane, BMI-TMH, manufactured by Daiwa Kasei Co., Ltd., softening point 73-110°C
Curing accelerator 1: 2-phenylimidazole, Curesol 2PZ-PW, Shikoku Kasei Co., Ltd. Silane coupling agent 1: N-phenylaminopropyltrimethoxysilane, CF-4083, Dow Toray Co., Ltd. Colorant 1: Carbon black, # 5. Mitsubishi Chemical mold release agent 1: Carnauba wax, TOWAX-132, Toagosei ion scavenger 1: Hydrotalcite compound, DHT-4H, Kyowa Kagaku low stress agent 1: Epoxy polyether modified Silicone oil, FZ-3730, manufactured by Dow Toray
次いで、得られた封止用樹脂組成物について、以下の評価を行った。評価結果を表1にあわせて示す。 Next, the obtained sealing resin composition was evaluated as follows. The evaluation results are also shown in Table 1.
(DMA測定)
トランスファー成形機(コータキ精機社製「KTS-15」)を用いて金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間120秒で各例の樹脂組成物を注入成形し、10mm×4mm×4mmの硬化物を得、200℃、4時間硬化した後、試験片として用いた。
JIS K 6911に準拠して、DMA測定装置(セイコーインスツルメンツ社製)により、測定温度範囲0℃~400℃、昇温速度5℃/min、10Hzの条件で測定をおこない、試験片のtanδのチャートを得た。
各例で得られたtanδのチャートについて、200~300℃の温度領域、および、300~400℃の温度領域におけるピークの有無を表1に示す。
また、得られた測定結果から、室温(25℃)および260℃における貯蔵弾性率E'(GPa)、Tanδおよびガラス転移温度Tg1(℃)を算出した。なお、Tg1は、tanδのピーク値から判定した。
実施例1および比較例2のtanδの測定チャートを図3に示す。
(DMA measurement)
The resin compositions of each example were injection molded using a transfer molding machine (KTS-15 manufactured by Kotaki Seiki Co., Ltd.) at a mold temperature of 175° C., an injection pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 120 seconds, to a size of 10 mm x 4 mm x 4 mm. A cured product was obtained, and after curing at 200°C for 4 hours, it was used as a test piece.
In accordance with JIS K 6911, measurements were carried out using a DMA measuring device (manufactured by Seiko Instruments) under the conditions of a measurement temperature range of 0°C to 400°C, a heating rate of 5°C/min, and 10Hz, and the tan δ chart of the test piece was I got it.
Table 1 shows the presence or absence of peaks in the temperature range of 200 to 300°C and the temperature range of 300 to 400°C for the tan δ charts obtained in each example.
Furthermore, from the obtained measurement results, storage modulus E' (GPa), Tan δ, and glass transition temperature Tg1 (° C.) at room temperature (25° C.) and 260° C. were calculated. Note that Tg1 was determined from the peak value of tan δ.
FIG. 3 shows a measurement chart of tan δ of Example 1 and Comparative Example 2.
(TMA測定)
各例で得られた熱硬化性樹脂組成物を、成形温度175℃、3分、ポストモードキュア175℃、4時間の条件で圧縮成形し、硬化物を得た。熱機械分析装置(セイコーインスツメルツ社製、DMS6100)により窒素流量150mL/分、昇温速度10℃/分、周波数10Hz、測定温度範囲30~350℃の条件、両手持ちモードで測定した。ガラス転移温度Tg2(℃)、40℃から80℃の範囲における平面方向(XY方向)の平均線膨張係数α1(ppm/℃)、270℃から300℃の範囲における平面方向(XY方向)の平均線膨張係数α2(ppm/℃)を算出した。
(TMA measurement)
The thermosetting resin composition obtained in each example was compression molded under conditions of a molding temperature of 175° C. for 3 minutes and a post mode cure of 175° C. for 4 hours to obtain a cured product. Measurement was performed using a thermomechanical analyzer (manufactured by Seiko Instruments, DMS6100) under the conditions of a nitrogen flow rate of 150 mL/min, a temperature increase rate of 10° C./min, a frequency of 10 Hz, and a measurement temperature range of 30 to 350° C. in a two-handed mode. Glass transition temperature Tg2 (℃), average coefficient of linear expansion α1 (ppm/℃) in the plane direction (XY direction) in the range from 40℃ to 80℃, average in the plane direction (XY direction) in the range from 270℃ to 300℃ The linear expansion coefficient α2 (ppm/°C) was calculated.
(曲げ強度・曲げ弾性率)
各例で得られた樹脂組成物について、トランスファー成形機(コータキ精機社製「KTS-15」)を用いて金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間120秒で樹脂組成物を注入成形し、10mm×4mm×4mmの硬化物を得、これを200℃、4時間後硬化して試験片を得た。
得られた試験片の室温(25℃)および260℃における曲げ強度(MPa)および曲げ弾性率(GPa)をJIS K 6911に準拠して測定した。
(Bending strength/flexural modulus)
The resin composition obtained in each example was injected using a transfer molding machine (KTS-15 manufactured by Kotaki Seiki Co., Ltd.) at a mold temperature of 175°C, an injection pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 120 seconds. This was molded to obtain a cured product measuring 10 mm x 4 mm x 4 mm, which was then cured at 200° C. for 4 hours to obtain a test piece.
The flexural strength (MPa) and flexural modulus (GPa) of the obtained test piece at room temperature (25° C.) and 260° C. were measured in accordance with JIS K 6911.
(ゲルタイム)
各例で得られた樹脂組成物を表面温度175℃の熱板上においてからタックフリーになるまでの時間(秒)を測定しゲルタイムとした。
(gel time)
The time (seconds) from when the resin composition obtained in each example was placed on a hot plate with a surface temperature of 175°C until it became tack-free was measured and defined as the gel time.
(耐湿信頼性(HAST試験))
アルミニウム製電極パッドを備えるTEG(Test Element Group)チップ(3.5mm×3.5mm)を、表面がAgによりめっきされたリードフレームのダイパッド部上に搭載した。次いで、TEGチップの電極パッドと、リードフレームのアウターリード部と、Cuを99.9質量%含む銅合金より構成されるボンディングワイヤを用いて、ワイヤピッチ120μmでワイヤボンディングした。これにより得られた構造体を、低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度175℃、注入圧力10.0MPa、硬化時間2分の条件で封止用樹脂組成物を用いて封止成形し、半導体パッケージを作製した。その後、得られた半導体パッケージを175℃、4時間の条件で後硬化し、テスト用半導体装置を得た。
得られたテスト用半導体装置を、温度:130℃、湿度:85%RH、電圧:20Vの環境下に静置し、40h毎に240hまで抵抗値を測定した。抵抗値が初期値の1.2倍以上を不合格とし、200h以上合格した場合を良、200hより前に不合格となった場合を不良とした。
(Moisture resistance reliability (HAST test))
A TEG (Test Element Group) chip (3.5 mm x 3.5 mm) equipped with an aluminum electrode pad was mounted on the die pad portion of a lead frame whose surface was plated with Ag. Next, wire bonding was performed on the electrode pads of the TEG chip, the outer lead portions of the lead frame, and a bonding wire made of a copper alloy containing 99.9% by mass of Cu at a wire pitch of 120 μm. The resulting structure was encapsulated using a encapsulating resin composition using a low-pressure transfer molding machine under conditions of a mold temperature of 175° C., an injection pressure of 10.0 MPa, and a curing time of 2 minutes. A semiconductor package was manufactured. Thereafter, the obtained semiconductor package was post-cured at 175° C. for 4 hours to obtain a test semiconductor device.
The obtained test semiconductor device was left standing in an environment of temperature: 130° C., humidity: 85% RH, and voltage: 20 V, and the resistance value was measured every 40 hours up to 240 hours. A resistance value of 1.2 times or more of the initial value was judged as a failure, a case where the resistance value was passed for 200 hours or more was judged as good, and a case where the resistance value was failed before 200 hours was judged as poor.
表1より、各実施例においては、樹脂組成物の硬化物の曲げ強度および曲げ弾性率に優れるとともに、信頼性に優れる半導体装置が得られた。 From Table 1, in each Example, semiconductor devices with excellent bending strength and bending elastic modulus of cured resin compositions and excellent reliability were obtained.
Claims (10)
(B)フェノール樹脂硬化剤、および
(C)マレイミド化合物
を含む封止用樹脂組成物であって、
前記成分(A)および(B)の少なくとも一方が、多芳香環型樹脂(MAR)であり、
動的機械分析(DMA)により、測定温度範囲0℃~400℃、昇温速度5℃/minにて測定される当該封止用樹脂組成物の硬化物の損失正接(tanδ)のチャートにおいて、200~300℃の温度領域にピークが存在せず、300~400℃の温度領域にピークが存在する、封止用樹脂組成物。 (A) epoxy resin,
(B) a phenolic resin curing agent; and (C) a maleimide compound.
At least one of the components (A) and (B) is a polyaromatic resin (MAR),
In the chart of the loss tangent (tan δ) of the cured product of the sealing resin composition measured by dynamic mechanical analysis (DMA) at a measurement temperature range of 0 ° C. to 400 ° C. and a temperature increase rate of 5 ° C./min, A sealing resin composition that does not have a peak in the temperature range of 200 to 300°C, but has a peak in the temperature range of 300 to 400°C.
(i)消費電力2.0W以上の半導体素子
(ii)SiC、GaN、Ga2O3およびダイヤモンドからなる群から選択される1種以上の半導体からなる半導体素子
(iii)電圧が1.0V以上の半導体素子
(iv)パワー密度が10W/cm3以上の半導体素子
のいずれかを満たす、パワー半導体素子の封止に用いられる、請求項1乃至9いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物。 The following conditions (i) to (iv):
(i) Semiconductor element with power consumption of 2.0 W or more (ii) Semiconductor element made of one or more semiconductors selected from the group consisting of SiC, GaN, Ga 2 O 3 and diamond (iii) Voltage of 1.0 V or more (iv) A semiconductor device having a power density of 10 W/cm 3 or more. The encapsulating resin composition according to any one of claims 1 to 9, which is used for encapsulating a power semiconductor device. thing.
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