JP4957884B2 - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
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Description
(A)エポキシ当量が175〜181の範囲内で、1分子中にナフタレン環を少なくとも1個有するエポキシ樹脂(a)を含むエポキシ樹脂、
(B)1分子中にナフタレン環を少なくとも1個有するフェノール樹脂、
(C)無機充填剤
を必須成分とし、かつ上記エポキシ樹脂(A)の全含有量中、上記エポキシ樹脂(a)のナフタレン環を45〜60質量%含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物を提供する。
[(A)エポキシ樹脂]
本発明で用いるエポキシ樹脂(A)は、エポキシ当量が175〜210の範囲内で、少なくとも1個のナフタレン環を含むエポキシ樹脂(a)を含有し、かつ、エポキシ樹脂の全含有量中、ナフタレン環を45〜60質量%含有することを必要とする。ナフタレン環を有することで高いガラス転移温度を有しながら低吸湿性を示すが、エポキシ当量が175未満では架橋密度が上がり過ぎ、増粘し流動性が低下してしまう。一方、エポキシ当量が210を超えると、架橋密度が極端に低下し、硬化性、ガラス転移温度が低下し、好ましくない。更に、優れた硬化性、耐熱性、低吸湿性、低線膨張性、高温低弾性を得るためには、エポキシ樹脂の全含有量中における(a)成分のナフタレン環含有量が、45〜60質量%であることが必要である。45質量%未満では、十分な耐熱性、低吸湿性が得られない。一方、60質量%を超えると、増粘による流動性の低下が生じ、高温弾性率も高くなり好ましくない。
一般式(1)で示される樹脂の合計100質量部中にm=0,n=0のものの含有量が35質量部未満の場合、樹脂組成物の粘度が高くなって流動性が低下してしまい、85質量部を超えると樹脂組成物の架橋密度が極端に低下してしまうため硬化性が低下し、またガラス転移温度が低下してしまうため好ましくない。そして、m=1,n=1のものが35質量部を超えてしまうと架橋密度が上がり、ガラス転移温度は上昇するが高温での弾性率も高くなってしまい、好ましくない。更に、得られるエポキシ樹脂組成物の硬化性、耐熱性、高温弾性率が優れる点から、m=0,n=0のものの含有量が45〜70質量部、m=1,n=1のものの含有量が5〜30質量部であることが好ましい。なお、残りはm=0,n=1又はm=1,n=0のものである。
本発明のエポキシ樹脂組成物の(B)成分のフェノール樹脂は、(A)成分のエポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであり、本発明においては1分子中にナフタレン環を少なくとも1個有するフェノール樹脂として下記一般式(2)のうち、後述する一般式(3)又は(4)で示される少なくとも1種のフェノール樹脂(b)を用いる。
本発明のエポキシ樹脂組成物中に配合される(C)成分の無機充填剤としては、通常エポキシ樹脂組成物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、結晶性シリカ等のシリカ類、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、三酸化アンチモン等が挙げられる。これら無機充填剤の平均粒径や形状及び無機充填剤の充填量は特に限定されないが、鉛フリーで耐半田クラック性及び難燃性を高めるためには、エポキシ樹脂組成物中に、成形性を損なわない範囲で可能な限り多量に充填させることが好ましい。
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。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、更に必要に応じて各種の添加剤を配合することができる。例えば、イミダゾール化合物、3級アミン化合物、リン系化合物等の硬化促進剤、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、有機合成ゴム、シリコーン化合物系等の低応力剤、カルナバワックス等のワックス類からなる離型剤、カーボンブラック等の着色剤、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、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を成形材料として調製する場合の一般的な方法としては、エポキシ樹脂、硬化剤、シリカ等の無機充填剤、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による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することができる。
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、下記実施例、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。
表2及び3に示す成分を熱2本ロールにて均一に溶融混合し、冷却、粉砕してエポキシ樹脂組成物を得た。使用した原材料を下記に示す。
上記式(1)におけるエポキシ樹脂において、m,nの値により下記構造のエポキシ樹脂A〜Cについて、その配合比率により表1のようなエポキシ樹脂(イ)〜(ホ)、及び(ヘ)ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(NC3000:日本化薬(株)製商品名)を使用した。Gは上記と同じ。
無機充填剤:球状溶融シリカ((株)龍森製商品名)
硬化促進剤:トリフェニルホスフィン(北興化学(株)製商品名)
離型剤:カルナバワックス(日興ファインプロダクツ(株)製商品名)
シランカップリング剤: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)
EMMI規格に準じた金型を使用して、175℃、6.9N/mm2、成形時間120秒の条件で測定した。
高化式フローテスターを用い、10kgfの加圧下、直径1mmのノズルを用い、温度175℃で粘度を測定した。
EMMI規格に準じた金型を使用して、175℃、6.9N/mm2、成形時間120秒の条件で測定した。
175℃、6.9N/mm2、成形時間2分の条件で直径50×3mmの円盤を成形し、180℃で4時間ポストキュアしたものを85℃/85%RHの恒温恒湿器に168時間放置し、吸水率を測定した。
上記エポキシ樹脂組成物を用いて、0.40mm厚のBT樹脂基板を用い、10×10×0.3mmのシリコンチップを搭載し、175℃、6.9N/mm2、キュア時間2分のトランスファー条件で成形し、その後175℃で5時間、ポストキュアを行ってパッケージサイズが32×32mmで厚みが1.2mmのパッケージを作製し、レ−ザ−三次元測定機を用いてパッケージの対角線方向に高さの変位を測定し、変位差の最も大きい値を反り量とした。
パッケージ反り量測定で用いたパッケージを、85℃/60%RHの恒温恒湿器に168時間放置して吸湿させた後、IRリフロー装置を用い、下記図1のIRリフロー条件を3回通した後に、超音波探査装置を用いて内部クラックの発生状況と剥離発生状況を観察した。
Claims (4)
- (A)エポキシ当量が175〜181の範囲内であり、下記一般式(1)で示されるナフタレン型エポキシ樹脂(a)を含むエポキシ樹脂、
(B)下記一般式(3)又は(4)で示される少なくとも1種のフェノール樹脂:(A)成分中のエポキシ基1モルに対してフェノール性水酸基のモル比が0.5〜1.5の範囲となる量、
(C)無機充填剤
を必須成分とし、かつ上記エポキシ樹脂(A)の全含有量中、上記エポキシ樹脂(a)のナフタレン環を45〜60質量%含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 - 一般式(1)で示されるナフタレン環含有エポキシ樹脂100質量部中にm=0及びn=0のものを50〜70質量部含有する請求項1記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項1又は2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。
- 樹脂基板又は金属基板の片面に半導体素子が搭載され、この半導体素子が搭載された樹脂基板面又は金属基板面側の片面のみが封止されていることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
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