JP5309415B2 - 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置 - Google Patents
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Description
(1)(A)エポキシ樹脂と、(B)フェノール系硬化剤と、(C)分子内に、イソシアネート基を変性してなる官能基を有し、180℃におけるICI粘度が0.2Pa・s以下であるポリオレフィンと、(D)前記(A)、(B)及び(C)成分の少なくとも1つに可溶である炭化水素系化合物及びシリコーン系化合物からなる群より選ばれる化合物とを含有することを特徴とする封止用エポキシ樹脂成形材料。
(2)上記(D)成分における炭化水素系化合物が、α−オレフィン、無水マレイン酸誘導体、ポリアルキレンオキシド誘導体、スチレン誘導体、及びアクリル酸誘導体からなる群より選ばれる2種以上のモノマーからなる共重合体を含有することを特徴とする上記(1)に記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
(3)上記(1)又は(2)のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材料によって封止された素子を備えることを特徴とする電子部品装置。
本発明において使用される(A)エポキシ樹脂は、封止用エポキシ樹脂成形材料に一般に使用されるエポキシ樹脂であってよく、それらの1種又は2種以上を組み合わせて使用することが可能である。特に限定されるものではないが、本発明において使用可能な(A)エポキシ樹脂として、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめとするフェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF等のフェノール類及び/又はα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビスフェノールA/D等のジグリシジルエーテル、アルキル置換又は非置換のビフェノールのジグリシジルエーテルであるビフェニル型エポキシ樹脂、フェノール類及び/又はナフトール類とジメトキシパラキシレン又はビス(メトキシメチル)ビフェニルから合成されるフェノール・アラルキル樹脂やナフトール・アラルキル樹脂、ビフェニル・アラルキル型樹脂等のエポキシ化物、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、シクロペンタジエンとフェノール類の共縮合樹脂のエポキシ化物であるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン環を有するエポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂、テルペン変性エポキシ樹脂、硫黄原子含有エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂、及びこれらのエポキシ樹脂をシリコーン、アクリロニトリル、ブタジエン、イソプレン系ゴム、ポリアミド系樹脂等により変性したエポキシ樹脂が挙げられる。これらエポキシ樹脂のいずれか1種を単独で使用しても又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
(一般式(I)中、nは0又は1〜10の整数を示し、ベンゼン環、ナフタレン環の任意の水素原子は炭化水素基で置換されていてもよい。)
上記一般式(I)で示されるフェノール・アラルキル樹脂の具体例として、例えば下記一般式(II)で示される樹脂が挙げられる。
(一般式(II)中、nは0又は1〜10の整数を示し、ベンゼン環の任意の水素原子は炭化水素基で置換されていてもよい。)
なお、上記一般式(II)で示されるフェノール・アラルキル樹脂は、市販品として入手可能である。例えば、商品名「XLC」(三井化学株式会社)が挙げられる。
(一般式(III)中、nは0又は1〜10の整数を示し、ベンゼン環の任意の水素原子は炭化水素基で置換されていてもよい。)
なお、上記一般式(III)で示されるビフェニル・アラルキル樹脂は、市販品として入手可能である。例えば、商品名「MEH−7851」(明和化成株式会社)が挙げられる。
(一般式(IV)中、nは0又は1〜10の整数を示し、ベンゼン環、ナフタレン環の任意の水素原子は炭化水素基で置換されていてもよい。)
なお、上記一般式(IV)で示されるナフトール・アラルキル樹脂は、市販品として入手可能である。例えば、商品名「SN−170」(新日鐵化学株式会社)が挙げられる。
(一般式(V)中、nは0又は1〜10の整数を示し、ベンゼン環、ナフタレン環の任意の水素原子は炭化水素基で置換されていてもよい。)
なお、上記一般式(V)で示されるナフトール・アラルキル樹脂としては、市販品として入手可能である。例えば、商品名「SN−475」(新日鐵化学株式会社)が挙げられる。
(式中、R1はアルキレン基であり、R2は水素原子及び飽和又は不飽和の一価の炭化水素基からなる群より選ばれる基であり、R3〜R8はそれぞれ独立して水素原子及び飽和又は不飽和の一価の炭化水素基からなる群より選ばれ、互いに同じでも異なっていてもよく、l、m、及びnはそれぞれ独立して0又は正の整数を示し(但し、それらの2者以上が同時に0となることはない)、xは正の整数を示す。)
なお、一般式(VI)で示される共重合体は、l、m、及びnの比率、R1及びR2等の炭素数等によって、(A)、(B)、又は(C)成分との相溶性を調整することが可能である。特に限定されるものではないが、より具体的な共重合体として、例えば、一般式(VI)においてR1=炭素数3の飽和炭化水素基、R2=炭素数3の飽和炭化水素基、R3、R4、R7、及びR8が水素原子であり、x=13〜15であり、l/n=1/1、m=0である共重合体(日本油脂株式会社、商品名「マリアリムAAB0851」)が挙げられる。この共重合体は、(A)成分又は(B)成分に可溶であり、かつ(C)成分と可溶な(D)成分として有用である。
(式中、R1は一価の飽和炭化水素基であり、R2は水素原子及び炭素数1〜6の飽和又は不飽和の一価の炭化水素基からなる群より選ばれ、OGはグリシジルエーテル基を示し、p及びqは正の整数を示す。)
なお、一般式(VII)で表される共重合体は、p、qの比率、R1の炭素数等によって(A)〜(C)成分との相溶性を調整することが可能である。特に限定されるものではないが、より具体的な共重合体として、一般式(VII)において、R1=18、20、22の飽和炭化水素基の混合物、R2=メチル基、p/q=1/1である共重合体(日本油脂株式会社、商品名「マープルーフG−017581」)が挙げられる。この共重合体は、(A)成分又は(B)成分に可溶であり、かつ(C)成分と乳化分散可能な(D)成分として有用である。
(式中、R1は水素原子又は一価の脂肪族炭化水素基を示し、R2、R3、及びR4はそれぞれ独立して飽和又は不飽和の一価の炭化水素基を示し、互いに同じでも異なってもよく、R5〜R10はそれぞれ独立して水素原子及び飽和又は不飽和の一価の炭化水素基からなる群より選ばれ、互いに同じでも異なっていてもよく、pは正の整数を示し、q、r、及びsは0又は正の整数を示す(但し、q=r=s=0を除く)。)
なお、一般式(VIII)で表される共重合体も、p、q、r、及びs等の比率、又はR2、R3及びR4等の炭素数によって(A)〜(C)成分との相溶性を調整することが可能である。特に限定されるものではないが、より具体的な共重合体として、一般式(VIII)において、R1=18、20、22の飽和炭化水素基の混合物、R5とR6が水素原子であり、p/q=1/1である共重合体が挙げられる。このような共重合体は、市販品として入手可能である。例えば、商品名「ニッサン エレクトールD121」(日本油脂株式会社)が挙げられる。
Mg1−XAlX(OH)2(CO3)X/2・mH2O (IX)
(0<X≦0.5、mは正の数)
陰イオン交換体の添加量は、成形材料中のハロゲンイオン等のイオン性不純物を捕捉するのに充分な量であればよい。特に制限されるものではないが、例えば(A)エポキシ樹脂成分の全重量を基準として0.1〜30重量%の範囲が好ましく、1〜10重量%の範囲がより好ましく、2〜5重量%の範囲がさらに好ましい。添加量が0.1重量%未満の場合、イオン性不純物の捕捉が不充分になる傾向がある。一方、30重量%を超える量で陰イオン交換体を添加したとしてもその効果に大差はないため、経済的に不利である。
テープキャリアにバンプで接続した半導体チップを、本発明による封止用エポキシ樹脂成形材料で封止したTCP(Tape Carrier Package)、
配線板やガラス上に形成した配線に、ワイヤボンディング、フリップチップボンディング、はんだ等で接続した半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能動素子及び/又はコンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子を、本発明による封止用エポキシ樹脂成形材料で封止したCOB(Chip On Board)モジュール、ハイブリッドIC、マルチチップモジュール、
配線板接続用の端子を形成した有機基板に素子を搭載し、バンプまたはワイヤボンディングにより素子と有機基板に形成された配線を接続した後、本発明による封止用エポキシ樹脂成形材料で素子を封止したBGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Size Package)などが挙げられる。また、プリント回路板においても、本発明による封止用エポキシ樹脂成形材料を有効に使用することが可能である。
(実施例1〜5、比較例1〜8)
以下、各実施例及び各比較例で使用した各種原材料を示す。
(A)エポキシ樹脂
エポキシ当量196、融点106℃のビフェニル型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名「エピコートYX−4000H」)。
(B)フェノール系硬化剤
軟化点70℃のフェノール・アラルキル樹脂(三井化学株式会社製、商品名「ミレックスXL−225」)。
(C)離型剤
(C)成分:180℃におけるICI粘度が0.01Pa・s以下である酸化型アルファオレフィン・イソシアネート反応物(Honeywell社製、商品名「OK11315」)。
比較成分1:180℃におけるICI粘度が0.01Pa・sである酸化型ポリエチレン(Honeywell社製、商品名「A−C6702」)。
比較成分2:180℃におけるICI粘度が0.06Pa・sである酸化型ポリエチレン(クラリアントジャパン社製、商品名「PED522」)。
(D)分散剤
D−1:一般式(VI)において、R1=炭素数3の飽和炭化水素基、R2=炭素数3と4の飽和炭化水素基、R3、R4、R7、及びR8が水素原子であり、x=13〜15であり、l/n=1/1、m=0である共重合体(日本油脂株式会社、商品名「マリアリムAAB0851」、(A)成分、(B)成分、及び(C)成分のいずれにも可溶である。)
D−2:一般式(VII)において、R1=18、20、22の飽和炭化水素基の混合物、R2=メチル基、p/q=1/1である共重合体(日本油脂株式会社、商品名「マープルーフG-017581」、(A)成分に可溶、(B)成分及び(C)成分に不溶(但し、(C)成分とは乳化分散可能))である)。
D−3:一般式(VIII)において、R1=18、20、22の飽和炭化水素基の混合物、R5とR6が水素原子であり、p/q=1/1である共重合体(日本油脂株式会社、商品名「ニッサン エレクトールD121」、(A)成分及び(C)成分に可溶、(B)成分に不溶である)。
D−4:エポキシポリエーテル変性シリコーン(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社、商品名「BY16‐876」、(A)成分及び(C)成分に可溶、(B)成分に不溶である)。
(その他添加剤)
硬化促進剤:トリフェニルホスフィンとp−ベンゾキノンとの付加物。
無機充填剤:平均粒径17.5μm、比表面積3.8m2/gの球状溶融シリカ。
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(エポキシシラン)。 難燃剤:三酸化アンチモン、及びエポキシ当量375、軟化点80℃、臭素含量48重量%のビスフェノールA型ブロム化エポキシ樹脂(住友化学工業株式会社製商品名ESB−400T)。
着色剤:カーボンブラック(三菱化学株式会社製、商品名「MA−100」)。
次に、先に調製した各種封止用エポキシ樹脂成形材料を用いてパッケージを成形し、パッケージ汚れ及びエアベント樹脂付着の有無(LQFP)について検討した。結果を表3及び4に示す。なお、パッケージの成形は、TOWAプレス(藤和精機株式会社製Yシリーズ、LQFP144p用 パッケージ厚み1.4mm)を用いて、180℃、6.9MPa、60秒の成形条件下で300ショットの連続成形として実施した。300ショット後のパッケージ表面の汚れについて検討し、併せて金型におけるエアベント部への成形材料(樹脂)の付着の有無について検討した。その後、金型の温度を変化させずに12時間にわたって放置し、さらに10ショットの連続成形を行い、エアベントへの成形材料(樹脂)の付着の有無について検討した。なお、パッケージ表面の汚れについては、ゲート口からの汚れの広がりの有無とその程度を目視によって観察し、以下に示す5段階で評価した。
◎ :汚れなし
○ :汚れの広がりがパッケージ表面の10面積%以下
△ :汚れの広がりがパッケージ表面の10面積%超〜20面積%以下
× :汚れの広がりがパッケージ表面の20面積%超〜50面積%以下
××:汚れの広がりがパッケージ表面の50面積%超
Claims (2)
- (A)エポキシ樹脂と、(B)フェノール系硬化剤と、(C)180℃におけるICI粘度が0.01Pa・s以下である酸化型アルファオレフィン・イソシアネート反応物と、(D)以下に示すD1〜D4からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物とを含有する封止用エポキシ樹脂成形材料であって、
前記(C)成分の配合量は、前記成形材料の全重量を基準として、0.03〜5重量%であり、
前記(D)成分の配合量は、前記(A)成分の全重量を基準として0.1〜20重量%であることを特徴とする、電子部品装置に搭載される素子の封止用エポキシ樹脂成形材料。
D1:下記一般式(VI)において、R1=炭素数3の飽和炭化水素基、R2=炭素数3と4の飽和炭化水素基、R3、R4、R7、及びR8が水素原子であり、x=13〜15であり、l/n=1/1、m=0である共重合体。
(式中、R2、R3、及びR4はそれぞれ独立して飽和又は不飽和の一価の炭化水素基を示し、互いに同じでも異なってもよく、
R7〜R10はそれぞれ独立して水素原子及び飽和又は不飽和の一価の炭化水素基からなる群より選ばれ、互いに同じでも異なっていてもよく、
r及びsは0又は正の整数を示す。)。
- 請求項1に記載の電子部品装置に搭載される素子の封止用エポキシ樹脂成形材料によって封止された素子を備えることを特徴とする電子部品装置。
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