JP4565503B2 - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
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Description
しかし半導体素子あるいは半導体装置の構造によっては高温にさらすことが出来ない場合もある。また、多量の硬化促進剤を添加すると、樹脂の流動性が低下し、ワイヤー流れ、未充填などの成形不良を引き起こす場合がある。
トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(p−ノニルフェニル)ホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、トリス(4−メトキシフェニル)ホスフィンより選ばれる3級ホスフィンと、ベンゾキノン類をエステル系溶媒中で付加反応し、大気中、昇温速度5℃/分で熱重量分析(TGA測定)した際、200℃における重量減少が1%未満である付加化合物を製造する方法
及び、
(A)エポキシ樹脂、
(B)硬化剤、
(C)無機質充填剤、
(D)上記方法により製造される付加化合物の1種又は2種以上
(E)離型剤
を含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物、及び該樹脂組成物の硬化物で封止した半導体装置を提供するものである。
[(A)エポキシ樹脂]
本発明組成物の主剤であるエポキシ樹脂としては、特に制限されず、公知のものを全て使用することができる。例えば、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、トリフェノールアルカン型エポキシ樹脂、アラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格含有アラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビスフェノールS型エポキシ化合物、スチルベン型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
(B)成分はエポキシ樹脂の硬化剤であって、これも、特に制限されず、公知のものを全て使用することができる。中でも、フェノール樹脂が好ましく、具体的にはフェノールノボラック樹脂、ナフタレン環含有フェノール樹脂、アラルキル型フェノール樹脂、トリフェノールアルカン型フェノール樹脂、ビフェニル骨格含有アラルキル型フェノール樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂、脂環式フェノール樹脂、複素環型フェノール樹脂、ナフタレン環含有フェノール樹脂、ビスフェノールA型樹脂、ビスフェノールF型樹脂等のビスフェノール型フェノール樹脂等が挙げられ、これらは1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。上記硬化剤は、(A)成分のエポキシ樹脂の場合と同様の理由から、ナトリウム及びカリウム含有量が各々10ppm以下であるものが好ましい。
(C)成分の無機質充填剤としては、エポキシ樹脂組成物に通常に配合されるものを使用することができる。例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ、多孔質シリカ等のシリカ類、タルク、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化チタン、ガラス繊維等が挙げられる。これらは1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。この無機質充填剤の平均粒径、形状及び無機質充填剤の配合量は、特に制限されるものではない。
また、表面処理に用いるカップリング剤の配合量及び表面処理方法については、特に制限されるものではない。
また、(D)硬化促進剤としては、エポキシ樹脂と硬化剤との硬化反応を促進させ、且つ硬化促進剤の揮発成分による外観不良がなく、連続成形性に優れた、硬化物を与える為、大気中、昇温速度5℃/分で熱重量分析(TGA測定)した際、200℃における重量減少が1%未満である硬化促進剤を使用することが好ましい。
この場合の製造条件としては、反応温度が40℃〜90℃、好ましくは60℃〜80℃で、0.5 〜3時間付加反応させた後、得られた析出物を濾過し、(エステル)溶媒にて洗浄後80℃で減圧乾燥することにより、純度98〜100%の付加反応物が得れれる。このものの280℃での結晶融解熱量は4(J/g)以上、好ましくは10(J/g)以上であることが好ましい。結晶融解熱量が4(J/g)以下では不純物が多く、低揮発成分が金型を汚染する可能性があり好ましくない。
本発明組成物の(E)離型剤成分としては、特に制限されず公知のものを全て使用することができる。例えばカルナバワックス、ライスワックス、ポリエチレン、酸化ポリエチレン、モンタン酸、モンタン酸と飽和アルコール、2−(2−ヒドロキシエチルアミノ)−エタノール、エチレングリコール、グリセリン等とのエステル化合物であるモンタンワックス;ステアリン酸、ステアリン酸エステル、ステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体、等が挙げられこれら1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、本発明の目的及び効果を損なわない範囲において、上記(A)〜(E)成分に加えて他の成分を配合しても差し支えない。例えば、三酸化アンチモン等のアンチモン化合物、モリブデン酸亜鉛担持タルク、モリブデン酸亜鉛担持酸化亜鉛等のモリブデン化合物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物、ホウ酸亜鉛、スズ酸亜鉛等の難燃剤;シリコーン化合物、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、有機合成ゴム、シリコーン系等の低応力剤;カーボンブラック等の着色剤;ハイドロタルサイト等のハロゲンイオントラップ剤等の添加剤を配合することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、例えば、上記(A)〜(E)成分及びその他の添加物を所定の組成比で配合し、これをミキサー、ボールミル等によって十分均一に混合した後、熱ロール、ニーダー、エクストルーダー等を用いて、溶融混合処理を行い、次いで冷却固化させ、適当な大きさに粉砕して成形材料として得ることができる。
なお、下記実施例及び比較例で使用した成分は、以下の通りである。また、後記実施例、表等には、各成分については、下記に付記した記号を使用した。
トリフェニルホスフィン(北興化学(株)製)832.0gを酢酸ブチル1800.0gに溶解させ、80℃で30分攪拌する。1,4ベンゾキノン352.0g/酢酸ブチル1800g中溶液を145g/分で滴下し、滴下終了後、1時間攪拌し、熟成する。その後、室温まで冷却し、析出物をろ過、洗浄、減圧乾燥し、トリフェニルホスフィンと 1,4ベンゾキノンの付加物(ア) 982.7gを得た。
トリス(4−メトキシフェニル)ホスフィン(TPAP北興化学(株)製)860.0gを酢酸エチル1800.0gに溶解させ、90℃で60分攪拌する。1,4ベンゾキノン352.0g/酢酸エチル1800g中溶液を145g/分で滴下し、滴下終了後、1時間攪拌し、熟成する。その後、室温まで冷却し、析出物をろ過、洗浄、減圧乾燥し、トリス(4−メトキシフェニル)ホスフィンと 1,4ベンゾキノンの付加物 (イ)915.2gを得た。
トリフェニルホスフィン(北興化学(株)製)416.0gをアセトン1200.0gに溶解させ、80℃で30分攪拌する。1,4ベンゾキノン176.0g/アセトン1600g溶液を145g/分で滴下し、滴下終了後、1時間攪拌し、熟成する。その後、室温まで冷却し、析出物をろ過、洗浄、減圧乾燥し、トリフェニルホスフィンと 1,4ベンゾキノンの付加物 (ウ)425.8gを得た。
トリフェニルホスフィン(北興化学(株)製)416.0gをトルエン1200.0gに溶解させ、80℃で30分攪拌する。1,4ベンゾキノン176.0g/アセトン1600g溶液を145g/分で滴下し、滴下終了後、1時間攪拌し、熟成する。その後、室温まで冷却し、析出物をろ過、洗浄、減圧乾燥し、トリフェニルホスフィンと 1,4ベンゾキノンの付加物 (エ)498.7gを得た。
トリフェニルホスフィン(北興化学(株)製)416.0gをアセトン1200.0gに溶解させ、30℃で30分攪拌する。1,4ベンゾキノン176.0g/アセトン1600g溶液を145g/分で滴下し、滴下終了後、1時間攪拌し、熟成する。その後、室温まで冷却し、析出物をろ過、洗浄、減圧乾燥し、トリフェニルホスフィンと 1,4ベンゾキノンの付加物 (オ)220.7gを得た。
(A)エポキシ樹脂:ビフェニル含有アラルキル型エポキシ樹脂(NC−3000、日本化薬(株)製商品名、エポキシ当量=272)
(B)硬化剤:ビフェニル含有アラルキル型フェノール樹脂(MEH−7851SS、明和化成(株)製商品名、フェノール性水酸基当量=199)
(C)無機質充填剤:球状溶融シリカ((株)龍森製商品名、平均粒径=15μm)
(D)硬化促進剤:下記で示される化合物を使用した。その特性は表1に示す。
(ア)調整例1で合成される化合物
(イ)調整例2で合成される化合物
(ウ)調整例3で合成される化合物
(エ)調整例4で合成される化合物
(オ)調整例5で合成される化合物
(カ)トリフェニルホスフィン(TPP:北興化学(株)製商品名)
(キ)テトラフェニルホスフォニウムテトラフェニルボレート(TPP−K:北興化学(株)製商品名)
カルナバワックス(カルナバワックスNS1−P:日興ファインプロダクツ(株)製商品名)
(F)カーボンブラック(デンカブラック:電気化学(株)製商品名)
(G)着色剤:CFシラン:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−403:信越化学工業(株)製商品名)
表2に示した配合組成及び配合量で、各成分を加熱2本ロールミルを用いて80℃で5分間、均一に溶融混合し、冷却、粉砕して、エポキシ樹脂組成物を得た。得られた各組成物につき、下記の通りにして性能を測定又は評価した。その結果を表2に示す。
各組成物を用いて、温度:175℃、成形圧力:70MPa、及び成形時間:45秒の条件でQFP(Quad Flat Package)(14mm×20mm×2.7mm、5キャビティー)を連続成形機により成形した。パッケージが金型に貼りつく、もしくはカルが金型に貼りつく等の不良が発生するまでのショット数を調べた。
各組成物を用いて、温度:175℃、成形圧力:70MPa、及び成形時間:45秒の条件でQFP(Quad Flat Package)(14mm×20mm×2.7mm、5キャビティー)を連続成形機により成形した。200ショットごとに成形物表面の汚れを目視で確認した。
OK:汚れ、滲みなし
NG:汚れまたは滲みが見られる
各組成物を用いて、温度:175℃、成形圧力:70MPa、及び成形時間:60秒の条件でQFP(14mm×20mm×1.4mm、6キャビティー)を成形した。更に、180℃で4時間ポストキュアした後、リード部で切り離して6個のサンプルを得た。同様にして3回成形を行い、計18個のサンプルを得た。得られたサンプルについて、超音波探傷装置にて初期状態を確認した。
Claims (5)
- トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(p−ノニルフェニル)ホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、トリス(4−メトキシフェニル)ホスフィンより選ばれる3級ホスフィンと、ベンゾキノン類をエステル系溶媒中で付加反応し、大気中、昇温速度5℃/分で熱重量分析(TGA測定)した際、200℃における重量減少が1%未満である付加化合物を製造する方法。
- (A)エポキシ樹脂、
(B)硬化剤、
(C)無機質充填剤、
(D)請求項1または2に記載の方法により製造される付加化合物の1種又は2種以上
(E)離型剤
を含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 - (D)付加化合物の280℃での結晶融解熱が4J/g以上であることを特徴とする請求項3に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項3または4に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物で封止された半導体装置。
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