JP5401855B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそのタブレット、ならびにその製法、それにより得られる半導体装置 - Google Patents
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(A)スルフィド系エポキシ樹脂。
(B)フェノールアラルキル樹脂。
(C)酸化ポリオレフィンワックス(イ)とカルナバワックス(ロ)と硬化促進剤(ハ)とのフェノールアラルキル樹脂中での加熱溶融体。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記スルフィド系エポキシ樹脂(A成分)を含有するものであり、通常、それ以外に汎用のエポキシ樹脂が併用される。
上記A成分とともに用いられるフェノールアラルキル樹脂(B成分)は、上記エポキシ樹脂の硬化剤としての作用を奏するものであり、フェノール類とアラルキル化合物とを反応して得られるフェノールキシリレン樹脂に代表される一群のフェノール樹脂である。
上記AおよびB成分とともに用いられる、酸化ポリオレフィンワックスとカルナバワックスと硬化促進剤との加熱溶融体(C成分)とは、フェノールアラルキル樹脂中において、酸化ポリオレフィンワックス(イ成分)と、カルナバワックス(ロ成分)と、硬化促進剤(ハ成分)とを加熱し溶融させることにより得られる加熱溶融体をいう。
上記酸化ポリオレフィンワックス(イ成分)とは、酸化処理されたポリオレフィンワックスのことをいい、例えば、酸化ポリエチレンワックス、酸化ポリプロピレンワックス等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。中でも、酸化ポリエチレンワックスが好適に用いられる。
前記カルナバワックス(ロ成分)としては、例えば、ポリアルキレングリコール変性ポリオレフィン、シリコーン、天然系ワックスがあげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。
ここで上記硬化促進剤としては、例えば、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートやトリフェニルホスフィン等の有機リン系、2−メチルイミダゾールやフェニルイミダゾール等のイミダゾール系、1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7、1,5−ジアザビシクロ(4.3.0)ノネン−5等の三級アミン系等の化合物があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。中でも、硬化性の点から、イミダゾール系、三級アミン系の硬化促進剤が好ましく、電気的信頼性の点から、有機リン系の硬化促進剤が好ましく用いられ、特に好ましくはテトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートである。
なお、本発明のエポキシ樹脂組成物には、上記A〜C成分、および任意成分である汎用のエポキシ樹脂以外に、必要に応じて、無機質充填剤、シランカップリング剤、顔料、イオン捕捉剤、ブロム化エポキシ樹脂等のハロゲン系の難燃剤、三酸化アンチモン等の難燃助剤、表面処理剤等の他の添加剤を適宜配合することができる。
上記A〜C成分とともに用いられる無機質充填剤としては、従来公知の各種充填剤が用いられる。例えば、石英ガラス、タルク、シリカ粉末(溶融シリカ粉末や結晶性シリカ粉末等)、アルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化珪素粉末等があげられる。これら無機質充填剤は、破砕状、球状、あるいは摩砕処理したもの等いずれのものでも使用可能である。そして、これら無機質充填剤は単独でもしくは2種以上併せて用いられる。なかでも、高熱伝導性が必要な用途では、アルミナ粉末、シリカ粉末を用いることが好ましく、より好ましくは、結晶性シリカの破砕粉末である。樹脂の流動性の観点からは、粉末の角を研磨して除去したものや、結晶性シリカを火炎中に噴霧して溶融させて球状にしたもの(以下、「溶融球状シリカ粉末」という)を用いることが好ましい。また、得られる硬化物の線膨張係数を低減できる点から、溶融させて非晶質にしたシリカ粉末(以下「溶融シリカ粉末」という)を用いることも好ましい。
上記シランカップリング剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ系シランカップリング剤、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ系シランカップリング剤、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系シランカップリング剤等があげられる。これらは、単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
顔料 としては、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、オラゾールブラック等があげられ、これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。
イオン捕捉剤 としては、例えば、水酸化ビスマス、協和化学社製のDHT−4Aに代表されるハイドロタルサイト類化合物、五酸化アンチモン等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、例えば、つぎのようにして製造することができる。まず、フェノールアラルキル樹脂中で、酸化ポリオレフィンワックス(イ成分)とカルナバワックス(ロ成分)とを溶融混合し、また、上記フェノールアラルキル樹脂とともに硬化促進剤(ハ成分)も併せて溶解することで、上記C成分である加熱溶融体を調製する。その際に用いるフェノールアラルキル樹脂としては、前記B成分の全部を用いることが作業性および溶融性の点から好ましい。
スルフィド系エポキシ樹脂:2,2’−ジメチル−5,5’−ジターシャリーブチル−4,4’−ジグリシドキシビフェニルチオエーテル(エポキシ当量244、融点113℃)。
ビフェニル型エポキシ樹脂:3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−グリシドキシビフェニル(エポキシ当量195、融点105℃)。
フェノールキシリレン樹脂(水酸基当量174、軟化点75℃)。
酸化ポリエチレンワックス(酸価18、重量平均分子量4200)。
カルナバワックス(水酸基当量2500相当)。
テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート。
平均粒径24μmの溶融球状シリカ粉末。
フェノールアラルキル樹脂、酸化ポリオレフィンワックス、カルナバワックス、硬化促進剤として、それぞれ上記に記載の成分材料を下記の表1に示す成分割合で準備する。そして、このフェノールアラルキル樹脂を加熱溶融し、170℃で硬化促進剤を添加し1時間撹拌羽根のついた混練機で混合した後、150℃にて、酸化ポリオレフィンワックスと上記カルナバワックスとを加え、さらに30分混合する。これを冷却し、固化物を粉砕したものを、加熱溶融体c1とする。
上記加熱溶融体c1の調製に用いる各成分を、下記の表1に示す各成分割合で配合する以外は、加熱溶融体c1と同様にして、加熱溶融体c2〜c5を調製する。
下記の表2に示す各成分を同表に示す割合で配合し、約100℃に加熱したロール混練機に3分間かけて溶融混練することにより溶融物を作製した。つぎに、この溶融物を冷却固化した後粉砕して、エポキシ樹脂組成物を調製し、これを、さらに20℃にて加圧成形することにより、汎用のタブレット状(厚肉円板状)にした。これにより目的とする実施例・比較例用のエポキシ樹脂組成物タブレットを得た。
Niメッキリードフレーム板上に、底面面積10mm2(直径3.6mm)、高さ約5mmの円錐台状に形成した上記エポキシ樹脂組成物タブレットを載置し、175℃、2時間加熱移送成形により成形物を作製した。これを半田付け温度に相当する260℃の雰囲気に1分間保持して、試験片を作製した。ついで、図1に示すように、サンプル固定治具3内に、上記Niメッキフレーム板1と接着したエポキシ樹脂組成物の硬化体2を嵌め込み、試験機(オートグラフ、島津製作所社製)のロードセルから延びるチャック4で、Niメッキリードフレーム板1の端部を狭持し、フレーム表面の平行方向にフレームを引っ張った。そして、円錐台の硬化体2が、Niメッキリードフレーム板1から剥離する際の最大力を測定し、その実測値(接着力値)(MPa)をフレーム接着性および半田耐熱性の評価対象とした。
2 エポキシ樹脂組成物の硬化体
3 サンプル固定治具
4 チャック
Claims (5)
- 下記の(A)および(B)成分を含有し、さらに下記(C)成分を含有するとともに、下記(C)成分中の、酸化ポリオレフィンワックス(イ)の重量平均分子量が1000〜5000であり、カルナバワックス(ロ)の重量平均分子量が500〜2000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。
(A)スルフィド系エポキシ樹脂。
(B)フェノールアラルキル樹脂。
(C)酸化ポリオレフィンワックス(イ)とカルナバワックス(ロ)と硬化促進剤(ハ)とのフェノールアラルキル樹脂中での加熱溶融体。 - 上記(イ)成分の酸価が、5〜20である請求項1記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1または2に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を、加圧成形してなることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物タブレット。
- 請求項1または2に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法であって、フェノールアラルキル樹脂中で、酸化ポリオレフィンワックスとカルナバワックスと硬化促進剤とを溶融混合し上記(C)成分である加熱溶融体を得る工程と、この(C)成分と残部の成分とを混合する工程とを備えることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法。
- 請求項1または2に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物または請求項3記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物タブレットを用いて、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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