JP5035548B2 - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
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Description
[(A)エポキシ樹脂]
前記エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂としては特に限定されないが、一般的な例としては、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、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、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、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂等のトリフェノールアルカン型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらのうち1種又は2種以上を併用することができる。
硬化剤も特に限定されず、フェノール樹脂系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤等、公知のものが挙げられるが、半導体封止等の目的ではフェノール樹脂が好適に用いられる。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、無機質充填剤を配合することができる。無機質充填剤としては、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。この無機質充填剤は、特に半導体封止に用いる場合、封止材の膨張係数を小さくし、半導体素子に加わる応力を低下させるために配合され、具体的には、破砕状や球状の形状を有する溶融シリカ、結晶性シリカが主に用いられ、この他にはアルミナ、チッ化ケイ素、チッ化アルミなども使用可能である。
このカップリング剤としては、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メチルジエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、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等のエポキシシラン類;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、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン類;γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシラン類;イミダゾール化合物とγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの反応物等のシランカップリング剤を用いることが好ましい。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。
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。
硬化促進剤としては、リン系としては有機ホスフィン化合物、例えばアルキルホスフィン、ジアルキルホスフィン、トリアルキルホスフィン、フェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン等の第一、第二、第三オルガノホスフィン化合物、(ジフェニルホスフィノ)メタン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,4−(ジフェニルホスフィノ)ブタン等のホスフィノアルカン化合物、トリフェニルジホスフィン等のジホスフィン化合物及びトリフェニルホスフィン−トリフェニルボラン等のトリオルガノホスフィンとトリオルガノボランとの塩、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート等のテトラオルガノホスホニウムとテトラオルガノボレートとの塩などが挙げられ、窒素系としてはトリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7等の第三アミン化合物、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−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。
シランカップリング剤成分を内包または担持する多孔質無機微粒子としては、二酸化珪素、珪酸カルシウム、アパタイト、アルミナ、ゼオライトなどが挙げられる。平均粒径は組成物の流動性を損なわず、且つ組成物中に均一に分布できる範囲が望ましく、1〜30μm、更に望ましくは4〜10μmが望ましい。比表面積は硬化促進剤成分を細孔内に内包または担持させる目的から、280〜700m2/gさらには300〜600m2/gが好ましい。また、吸油量は70〜350ml/100gさらには80〜250ml/100gが好ましい。かかる多孔質無機微粒子としては、鈴木油脂工業株式会社製のゴッドボールという名称のシリカが好ましい。
(式中、Rは水素原子、又は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基であり、メチル基又はエチル基が好ましい。nは1〜3の自然数、好ましくは2又は3であり、mは1〜10、好ましくは2〜6の自然数であり、より好ましくは3である。)
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。
本発明のカップリング剤含浸型多孔質無機物を含む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、これを乾式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練りを行い、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。
用いた高純度多孔質シリカは、鈴木油脂工業株式会社製のゴッドボールという名称のシリカ(商品名:B−25C)、平均粒子径8.0−10.0μm,比表面積400−550m2/g,吸油量110−170ml/100gの有効容積を有するものである。3−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(株)製商品名:KBM−803)100gに上記したシリカ100gを加え、室温、大気圧下の条件で、3時間攪拌後、溶液をろ過し、粉末(カップリング剤E−1)を得た。この粉末中の3−メルカプトプロピルトリメトキシシランの含有率は48%であった。
次に、上記KBM−803含浸型シリカゲル(カップリング剤E−1)0.5部を用い、下記組成のエポキシ樹脂組成物を製造した。
硬化促進剤:TPP、TPP−K(北興化学工業(株)製)
離型剤:カルナバワックス(日興ファインプロダクツ(株)製)
カーボンブラック:デンカブラック(電気化学工業(株)製)
上記各成分をロールで混練を行い、樹脂組成物を得た。
KBM−803含浸型シリカゲル(カップリング剤E−1)2部を用いた以外は実施例1と同様の成分をロールで混練を行い、樹脂組成物を得た。
KBM−803(カップリング剤E−2)0.5部を用いた以外は実施例1と同様の成分をロールで混練を行い、樹脂組成物を得た。
KBM−803(カップリング剤E−2)2部を用いた以外は実施例1と同様の成分をロールで混練を行い、樹脂組成物を得た。
3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業社(株)製商品名:KBE−585)(カップリング剤E−3)0.5部を用いた以外は実施例1と同様の成分をロールで混練を行い、樹脂組成物を得た。
3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社(株)製商品名:KBM−585)(カップリング剤E−4)0.5部を用いた以外は実施例1と同様の成分をロールで混練を行い、樹脂組成物を得た。
3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業社(株)製商品名:KBE−9007)(カップリング剤E−5)0.5部を用いた以外は実施例1と同様の成分をロールで混練を行い、樹脂組成物を得た。
カップリング剤を用いず、実施例1と同様の成分をロールで混練を行い、樹脂組成物を得た。
《スパイラルフロー値》
EMMI規格に準じた金型を使用して、175℃、6.86MPa、成形時間90秒の条件で測定した。
20×20mmのCu,Pdメッキを施した基板に、上記樹脂組成物を温度175℃、成形圧力70kgf/cm2、成形時間90秒の条件で成形し、接着用テストピースを作製した。これを180℃、4時間でポストキュアした後、接着力を測定した。
製造後24時間後に、100gの組成物をアセトン500gで溶解し、#100フルイ上に残った不溶物(ゲル状物)の重量を測定した。
Claims (5)
- (A)エポキシ樹脂:100質量部、
(B)フェノール樹脂硬化剤:(A)成分中に含まれるエポキシ基1モルに対して(B)成分中に含まれるフェノール性水酸基のモル比が0.5〜1.5となる量、
(C)無機充填材(但し、(E)成分における多孔質無機微粒子を除く。):(A)成分と(B)成分との合計100質量部に対して100〜1,000質量部、
(D)硬化促進剤:(A)成分と(B)成分との合計100質量部に対して0.1〜10質量部、
(E)メルカプト基含有シランカップリング剤含浸型多孔質無機微粒子:エポキシ組成物全体に対して(E)成分中のメルカプト基含有シランカップリング剤が0.001〜1質量%となる量
を含有するエポキシ樹脂組成物であって、前記(E)成分がメルカプト基含有シランカップリング剤を平均粒子径4.0〜10.0μm、比表面積280〜700m2/g、吸油量70〜350ml/100gの多孔質無機微粒子に30〜60%の質量割合で含浸させたものであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 - 多孔質無機微粒子が二酸化珪素、珪酸カルシウム、アパタイト、アルミナ、ゼオライトから選択される1種または2種以上であることを特徴とする請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 多孔質無機微粒子がシリカゲルである請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
- (C)成分が溶融シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、チッ化ケイ素、チッ化アルミから選ばれるものである請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項1乃至4のいずれか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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