JP5045483B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置Info
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Description
しかしながら、近年、環境保護の観点からダイオキシン類似化合物を発生する危惧のある含ハロゲン化合物や毒性の高いアンチモン化合物の使用を規制する動きが高まっている。このため、半導体封止用組成物に関しては、上述のブロム化エポキシ樹脂をはじめとするハロゲン化合物や酸化アンチモンを使用することなしに難燃性を達成させる技術が検討されるようになった。また、半導体装置を150〜200℃での高温で長時間保管すると、難燃剤であるブロム化エポキシ樹脂やアンチモン化合物は半導体素子の抵抗値増加や金線の断線を引き起こすことが知られている。この観点からもブロム化エポキシ樹脂やアンチモン化合物を使用しない高温保管特性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物の開発が求められている。こうした中、ブロム化エポキシ樹脂やアンチモン化合物代替の水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウム等の金属酸化物の難燃剤が使用されてきているが、溶融樹脂粘度の増加による流動性の低下、離型性の悪化による連続成形性の低下や耐半田性の低下という課題があった。
を有するエポキシ樹脂と、(B)フェノール性水酸基を2個以上含む化合物と、(C)無機充填剤と、(D)硬化促進剤と、(E)ペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル(E1)及び/又はジペンタエリスリトールヘキサ脂肪酸エステル(E2)とを含むことを特徴とする。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前記一般式(3)で表される構造を有するエポキシ樹脂が、下記一般式(4)で表される構造を有するエポキシ樹脂であるものとすることができる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前記(E)ペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル(E1)及びジペンタエリスリトールヘキサ脂肪酸エステル(E2)の酸価が、10mgKOH/g以上、50mgKOH/g以下であるものとすることができる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前記硬化促進剤(D)が、下記一般式(5)で表される化合物、下記一般式(6)で表される化合物、下記一般式(7)で表される化合物及び下記一般式(8)で表される化合物から選ばれる少なくとも1つであるものとすることができる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、更に(F)カルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体(F1)、及び/又は、カルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体(F1)とエポキシ樹脂との反応生成物(F2)を含むものとすることができる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、更に(G)カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(G1)、及び/又は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(G1)とエポキシ樹脂との反応生成物(G2)を含むものとすることができる。
本発明の半導体装置は、上述の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物により半導体素子を封止してなることを特徴とする。
ール性水酸基を2個以上含む化合物と、(C)無機充填剤と、(D)硬化促進剤と、(E)ペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル(E1)及び/又はジペンタエリスリトールヘキサ脂肪酸エステル(E2)とを含むことにより、低コストながらも耐燃性に優れ、かつ流動性、連続成形性、耐半田性に優れるエポキシ樹脂組成物が得られるものである。
以下、各成分について詳細に説明する。
てもよい。
、下記一般式(5)で表される化合物等が挙げられる。
ロピル基、アミノプロピル基およびビニル基等の反応性置換基などが挙げられるが、これらの中でも、メチル基、エチル基、フェニル基、ナフチル基およびビフェニル基が熱安定性の面から、より好ましい。
和脂肪酸とのヘキサエステルが、離型性と樹脂硬化物の外観の観点から、好ましい。さらにジペンタエリスリトールヘキサモンタン酸エステルがより好ましい。尚、本発明中の飽和脂肪酸の炭素数とは飽和脂肪酸中のアルキル基とカルボキシル基の炭素数を合計したものを示す。
K 3504に準拠した方法により測定することができる。具体的には、ワックス類1g中に含有する遊離脂肪酸を中和するのに要する水酸化カリウムのミリグラム数として測定される。以下の例においても、同様の方法により測定することができる。酸価が上記範囲内にあると、ペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル(E1)及び/又はジペンタエリスリトールヘキサ脂肪酸エステル(E2)は、樹脂硬化物中において、エポキシ樹脂マトリックスと好ましい相溶状態となる。これにより、ペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル(E1)及び/又はジペンタエリスリトールヘキサ脂肪酸エステル(E2)と、エポキシ樹脂マトリックスとが、相分離を起こすことがない。そのため、樹脂硬化物表面におけるペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル(E1)及び/又はジペンタエリスリトールヘキサ脂肪酸エステル(E2)の偏析が抑制され、金型の汚れや樹脂硬化物の外観の悪化を低減することができる。さらに、ペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル(E1)及び/又はジペンタエリスリトールヘキサ脂肪酸エステル(E2)が樹脂硬化物表面に存在するため、樹脂硬化物は金型からの離型性に優れる。一方、エポキシ樹脂マトリックスとの相溶性が高すぎると、ペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル(E1)及び/又はジペンタエリスリトールヘキサ脂肪酸エステル(E2)が樹脂硬化物表面に染み出すことができず、十分な離型性を確保することができない場合がある。
において、リードフレーム部材と樹脂硬化物との剥離を抑制することができる。また、金型の汚れや樹脂硬化物の外観の悪化を抑制することもできる。
進させる硬化促進剤と同じものも用いることができる。
においては良好な酸化防止効果と低応力性が発現する。
ルトリメトキシシラン、N−(3−(トリメトキシシリルプロピル)−1,3−ベンゼンジメタナン等が挙げられる。また、ウレイドシランとしては、例えば、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられる。また、メルカプトシランとしては、例えば、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらのシランカップリング剤は1種類を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。
固定されている。半導体素子1の電極パッドとリードフレーム5との間は金線4によって接続されている。半導体素子1は、封止用樹脂組成物の硬化体6によって封止されている。
実施例、比較例で用いた成分について、以下に示す。
エポキシ樹脂2:下記式(17)で表される構造を有するエポキシ樹脂(o−クレゾールとホルムアルデヒドと2−メトキシナフタレンを共縮合して得られたフェノール樹脂をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂。エポキシ当量220、軟化点52℃。下記一般式(17)において、m/n=1/9。)
エポキシ樹脂3:下記式(17)で表される構造を有するエポキシ樹脂(o−クレゾールとホルムアルデヒドと2−メトキシナフタレンを共縮合して得られたフェノール樹脂をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂。エポキシ当量270、軟化点63℃。下記一般式(17)において、m/n=3/7。)
点74℃。下記一般式(19)において、m/n=1/4。)
エポキシ樹脂9:オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、EPICLON(登録商標)N−660。エポキシ当量196、軟化点62℃。)
エポキシ樹脂10:トリフェノールメタン型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、jER(登録商標)1032H60。エポキシ当量169、軟化点58℃。)
溶融球状シリカ(平均粒径30μm)
離型剤2:ペンタエリスリトールテトラベヘン酸エステル(ベヘン酸を溶融し、ペンタエリスリトール(ペンタエリスリトールとベヘン酸のモル比=1:4.2)及びスズ化合物(ペンタエリスリトールとベヘン酸の合計量100重量%に対し0.15重量%)を加え、200℃、窒素雰囲気下、反応水の留出下、酸価が35未満に低下するまで攪拌した。反応終了後、水酸化カリウム水溶液を用いて反応混合物中の遊離脂肪酸を中和し、その後温水による洗浄、脱水、ろ過、粉砕の処理を行った。滴点71℃、酸価30mgKOH/g)
離型剤3:ジペンタエリスリトールヘキサベヘン酸エステル(理研ビタミン(株)製、リケスター(登録商標)EW−861、滴点80℃、酸価20mgKOH/g)
離型剤4:ジペンタエリスリトールヘキサモンタン酸エステル(モンタン酸を溶融し、ジペンタエリスリトール(ジペンタエリスリトールとモンタン酸のモル比=1:6.3)及び70%濃度メタンスルホン酸(ジペンタエリスリトールとモンタン酸の合計量100重量%に対し0.2重量%)を加え、220℃、窒素雰囲気下、反応水の留出下、酸価が30未満に低下するまで攪拌した。反応終了後、水酸化カリウム水溶液を用いて反応混合物中の遊離脂肪酸を中和し、その後温水による洗浄、脱水、ろ過、粉砕の処理を行った。滴点84℃、酸価25mgKOH/g)
離型剤5:ペンタエリスリトールジステアリン酸エステル(理研ビタミン(株)製、リケマール(登録商標)HT−10、滴点52℃、酸価3mgKOH/g)
離型剤6:カルナバワックス(日興ファインプロダクツ(株)製、商品名ニッコウカルナバ、滴点83℃、酸価5mgKOH/g)
R(登録商標)YL−6810(エポキシ当量172g/eq、融点45℃)65重量部を140℃で加温溶融し、前記F1−1を33重量部、トリフェニルホスフィンを0.8重量部添加して、140℃にて30分間溶融混合して得た溶融反応物
カーボンブラック
エポキシ樹脂1 8.60重量部
フェノール樹脂1 3.80重量部
溶融球状シリカ 86.00重量部
硬化促進剤1 0.20重量部
離型剤1 0.20重量部
F2−1 0.30重量部
G2−1 0.30重量部
シランカップリング剤1 0.30重量部
カーボンブラック 0.30重量部
をミキサーにて常温混合し、80〜100℃の加熱ロールで溶融混練し、冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を用いて以下の方法で評価した。評価結果を表1に示す。
が良好である。単位はcm。
表1、表2、表3、表4の配合に従い、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を製造し、実施例1と同様にして評価した。評価結果を表1、表2、表3、表4に示す。
/又は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(G1)とエポキシ樹脂との反応生成物(G2)を添加したものを含むものであるが、いずれにおいても、流動性(スパイラルフロー)、金線流れ率、耐燃性、連続成形性、パッケージ外観及び金型汚れ性、耐半田性のバランスに優れた結果が得られた。
2 ダイボンド材硬化体
3 ダイパッド
4 金線
5 リードフレーム
6 封止用樹脂組成物の硬化体
Claims (11)
- (A)下記一般式(1)で表される構造を有するエポキシ樹脂と、
(B)フェノール性水酸基を2個以上含む化合物と、
(C)無機充填剤と、
(D)硬化促進剤と、
(E)ペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル(E1)及び/又はジペンタエリスリトールヘキサ脂肪酸エステル(E2)とを含み、
前記(E)ペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル(E1)及びジペンタエリスリトールヘキサ脂肪酸エステル(E2)の酸価が、10mgKOH/g以上、50mgKOH/g以下であり、
配合量が全樹脂組成物中に0.01重量%以上、1重量%以下である
ことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
(ただし、上記一般式(1)において、Arは炭素数6〜20の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。R1は炭素数1〜6の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。R2は炭素数1〜4の炭化水素基で、W1は酸素原子又は硫黄原子である。R3は水素、炭素数1〜4の炭化水素基又は炭素数6〜20の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。aは0〜10の整数であり、bは1〜3の整数である。m、nはモル比を表し、0≦m<1、0<n≦1で、m+n=1
、かつ、m/nは1/10〜1/1である。) - 前記(E)ペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル(E1)及びジペンタエリスリトールヘキサ脂肪酸エステル(E2)の滴点が、60℃以上、100℃以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 前記硬化促進剤(D)が、下記一般式(5)で表される化合物、下記一般式(6)で表される化合物、下記一般式(7)で表される化合物及び下記一般式(8)で表される化合物から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
(ただし、上記一般式(5)において、Pはリン原子を表し、Siは珪素原子を表す。R4、R5、R6及びR7は、それぞれ、芳香環又は複素環を有する有機基、あるいは脂肪族基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。式中X1は、基Y1及びY2と結合する有機基である。式中X2は、基Y3及びY4と結合する有機基である。Y1及びY2は、プロトン供与性基がプロトンを放出してなる基を表し、同一分子内の基Y1及びY2が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。Y3及びY4はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基を表し、同一分子内の基Y3及びY4が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。X1、及びX2は互いに同一でも異なっていてもよく、Y1、Y2、Y3、及びY4は互いに同一であっても異なっていてもよい。Z1は芳香環又は複素環を有する有機基、あるいは脂肪族基である。)
(ただし、上記一般式(6)において、Pはリン原子を表す。R8、R9、R10及びR11は芳香族基又はアルキル基を表す。Aはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも1つ有する芳香族有機酸のアニオンを表す。AHはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも1つ有する芳香族有機酸を表す。x、yは1〜3の整数、z
は0〜3の整数であり、かつx=yである。)
(ただし、上記一般式(7)において、X3は炭素数1〜3のアルキル基、Y5はヒドロキシル基を表す。eは0〜5の整数であり、fは0〜3の整数である。)
(ただし、上記一般式(8)において、Pはリン原子を表す。R12、R13及びR14は炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。R15、R16及びR17は水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよく、R15とR16が結合して環状構造となっていてもよい。) - 前記無機充填剤(C)を当該樹脂組成物全体の80重量%以上、92重量%以下含むことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組
成物。 - 更に(F)カルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体(F1)、及び/又は、カルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合体(F1)とエポキシ樹脂との反応生成物(F2)を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 更に(G)カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(G1)、及び/又は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(G1)とエポキシ樹脂との反応生成物(G2)を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物により半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置。
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