JP5692070B2 - 半導体封止用樹脂組成物、及び半導体装置 - Google Patents

半導体封止用樹脂組成物、及び半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5692070B2
JP5692070B2 JP2011519559A JP2011519559A JP5692070B2 JP 5692070 B2 JP5692070 B2 JP 5692070B2 JP 2011519559 A JP2011519559 A JP 2011519559A JP 2011519559 A JP2011519559 A JP 2011519559A JP 5692070 B2 JP5692070 B2 JP 5692070B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
resin composition
resin
semiconductor
phenol resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011519559A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2010150487A1 (ja
Inventor
和田 雅浩
雅浩 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority to JP2011519559A priority Critical patent/JP5692070B2/ja
Publication of JPWO2010150487A1 publication Critical patent/JPWO2010150487A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5692070B2 publication Critical patent/JP5692070B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/62Alcohols or phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/22Di-epoxy compounds
    • C08G59/24Di-epoxy compounds carbocyclic
    • C08G59/245Di-epoxy compounds carbocyclic aromatic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/32Epoxy compounds containing three or more epoxy groups
    • C08G59/3218Carbocyclic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/62Alcohols or phenols
    • C08G59/621Phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/013Fillers, pigments or reinforcing additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L65/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J163/00Adhesives based on epoxy resins; Adhesives based on derivatives of epoxy resins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293Organic, e.g. plastic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293Organic, e.g. plastic
    • H01L23/295Organic, e.g. plastic containing a filler
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3121Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
    • H01L23/3128Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation the substrate having spherical bumps for external connection
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/34Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating partially-aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/342Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating partially-aromatic structural elements in the main chain containing only carbon atoms
    • C08G2261/3424Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating partially-aromatic structural elements in the main chain containing only carbon atoms non-conjugated, e.g. paracyclophanes or xylenes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/4501Shape
    • H01L2224/45012Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015Cross-sectional shape being circular
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01012Magnesium [Mg]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01019Potassium [K]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025Semiconducting materials
    • H01L2924/10251Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253Silicon [Si]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301Thyristor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/156Material
    • H01L2924/157Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2924/15738Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950 C and less than 1550 C
    • H01L2924/15747Copper [Cu] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Description

本発明は、半導体封止用樹脂組成物、及び半導体装置に関するものである。
半導体装置は、半導体素子の保護、電気絶縁性の確保、ハンドリングの容易化などの目的から、封止が行われ、生産性やコスト、信頼性等に優れることからエポキシ樹脂組成物によるトランスファー成型が主流となっている。電子機器の小型化・軽量化・高性能化という市場の要求に応えるべく、半導体素子の高集積化、半導体装置の小型・高密度化のみならず、表面実装のような新たな接合技術が開発、実用化されてきた。こうした技術動向は、半導体封止用樹脂組成物にも波及し、要求性能は年々高度化、多様化してきている。
たとえば、表面実装に用いられる半田については環境問題を背景とした無鉛半田への切り替えが進められている。無鉛半田の融点は従来の鉛/スズ半田に比べて高く、リフロー実装温度は従来の220〜240℃から、240℃〜260℃へと高くなり、半導体装置内の樹脂クラックや剥離が生じやすく、従来の封止用樹脂組成物では耐半田性が不足する場合がある。
また、従来の封止用樹脂組成物には難燃性を付与する目的から、難燃剤として臭素含有エポキシ樹脂と酸化アンチモンが使用されているが、近年の環境保護、安全性向上の観点からこれらの化合物を撤廃する機運が高まっている。
さらに近年では、自動車や携帯電話などの屋外での使用を前提とした電子機器が普及し、これらの用途では、従来のパソコンや家電製品よりも厳しい環境下での動作信頼性が求められる。特に車載用途においては、必須要求項目のひとつとして高温保管特性が求められ、150〜180℃の高温下で半導体装置がその動作・機能を維持する必要が有る。
従来の技術としては、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するフェノール樹脂硬化剤とを組み合わせて、高温保管特性と耐半田性を高める手法(特許文献1,2)や、リン酸含有化合物を配合することによって、高温保管特性と耐燃性を高める手法(特許文献3,4)が提案されているものの、これらは耐燃性、連続成形性、耐半田性のバランスが十分とは言い難い場合が有る。以上のように、車載用電子機器の小型化と普及にあたっては、耐燃性・耐半田性・高温保管特性・連続成形性をバランスよく満たす封止用樹脂組成物が求められる。
特開2007−31691号公報 特開平06−216280号公報 特開2003−292731号公報 特開2004−43613号公報
本発明は、耐燃性、耐半田性、高温保管特性、及び連続成形性のバランスに優れた半導体封止用樹脂組成物、及び当該半導体封止用樹脂組成物を用いた半導体装置を提供するものである。
このような目的は、下記[1]〜[6]に記載の本発明により達成される。
[1]下記一般式(1)で表される成分を含むフェノール樹脂(A)と、
エポキシ樹脂(B)と、
無機充填剤(C)と、を含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
(一般式(1)において、同一のナフタレン基に結合する2個の水酸基は、ナフタレン環上の異なる炭素原子に結合しており、R1は、互いに独立して、炭素数1〜60の炭化水素基であり、aは互いに独立し、0〜5の整数、bは、互いに独立し0〜4の整数である。nは1〜10の整数である。)
[2]前記フェノール樹脂(A)は、前記一般式(1)におけるR1が下記一般式(2)で表される基である成分を含む、[1]に記載の半導体封止用樹脂組成物。
(一般式(2)において、R2およびR3は、互いに独立し、水素原子、炭素数1〜3の炭化水素基であり、R4は、互いに独立し、炭素数1〜3の炭化水素基であり、cは、互いに独立し、0〜4の整数、mは1〜5の整数である。)
[3]前記フェノール樹脂(A)は、前記一般式(1)におけるn=0〜2の成分を、全フェノール樹脂(A)中に、50質量%以上100質量%以下含有するものである[1]または[2]に記載の半導体封止用樹脂組成物。
[4]前記フェノール樹脂(A)は、前記一般式(1)におけるn=0の成分を、全フェノール樹脂(A)中に、25質量%以上70質量%以下含むものである[1]ないし[3]のいずれか1項に半導体封止用樹脂組成物。
[5]前記フェノール樹脂(A)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定方法における面積換算法において、R1が前記一般式(2)で表される基である成分を、全フェノール樹脂(A)中に、20面積%以上80面積%以下含有するものである[2]ないし[4]のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
[6][1]ないし[5]のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物を用い、半導体素子を封止してなる半導体装置。
本発明によれば、耐燃性、耐半田性、高温保管特性、及び連続成形性のバランスに優れた半導体封止用樹脂組成物、及び当該半導体封止用樹脂組成物を用いた半導体装置が提供される。
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
本発明に係る半導体封止用樹脂組成物を用いた半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。 本発明に係る半導体封止用樹脂組成物を用いた片面封止型の半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。 実施例、比較例で用いたフェノール樹脂1のGPCチャートである。 実施例、比較例で用いたフェノール樹脂1のFD−MSチャートである。 実施例、比較例で用いたフェノール樹脂2のGPCチャートである。 実施例、比較例で用いたフェノール樹脂3のGPCチャートである。 実施例、比較例で用いたフェノール樹脂3のFD−MSチャートである。
図面を用いて、本発明による半導体封止用樹脂組成物および半導体装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、下記一般式(1)で表されるフェノール樹脂(A)と、エポキシ樹脂(B)と、無機充填剤(C)と、を含むことを特徴とする。
上記一般式(1)において、同一のナフタレン基に結合する2個の水酸基は、ナフタレン環上の異なる炭素原子に結合しており、R1は、互いに独立して、炭素数1〜60の炭化水素基であり、aは互いに独立し、0〜5の整数、bは、互いに独立し0〜4の整数である。nは0〜10の整数である。本発明に係るフェノール樹脂(A)は、上記一般式(1)においてnが1〜10の整数である第1の成分と上記一般式(1)においてnが0の整数である第2の成分とからなる。
本発明は、一般式(1)で表されるフェノール樹脂(A)(以下、「フェノール樹脂(A)」と称することがある。)を用いる。当該フェノール樹脂は、分子中にナフタレン骨格とビフェニレン骨格とを含有する。これにより、耐燃性が向上し、さらに、硬化物の弾性率を低く維持し、疎水性が向上することによって耐半田性も向上する。これは、芳香族構造の繰り返し単位当たりの含有率が高くなるからと考えられる。
また、フェノール樹脂(A)は、構造中のナフタレン環に、2個のフェノール性水酸基を有するため、該水酸基が、エポキシ樹脂のエポキシ基と反応し、局所的に架橋点間距離が短くなるため、半導体封止用樹脂組成物の硬化物は、ガラス転移温度が高くなり、優れた硬化性特性を発現する。
従来、高温保管特性と耐燃性とを高める手法は、たとえば、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂とナフタレン骨格を有するフェノール樹脂硬化剤との組み合わせ、あるいは、リン酸含有化合物の配合(特許文献3,4)を挙げることができるが、これらの樹脂組成物は硬化性が低下し、連続成型性が低下する場合があった。
一方、当該フェノール樹脂(A)を用いた半導体封止用樹脂組成物は、フェノール樹脂(A)の構造中に、ビフェニルアラルキル骨格とナフタレンジオール骨格とを含むことによって、当該フェノール樹脂(A)を用いた半導体封止用樹脂組成物よりなる硬化物は、高い耐半田性と耐燃性を備え、かつ、高温保管性と連続成型性とを兼ね備えるという特徴を有する。
本発明の前記フェノール樹脂(A)は、半導体封止用樹脂組成物中において、前記フェノール樹脂(A)の繰り返し単位数nは、0〜10であれば特に限定されない。より好ましくはnが、0〜5である。この範囲であれば、半導体封止用樹脂組成物を加熱溶融混合、または混練する際に、良好に混練することができる。特に好ましくは、n=0〜2である。この範囲であれば、流動性にも優れた半導体封止用樹脂組成物を得ることが出来る。
フェノール樹脂(A)のn=0〜2の成分の含有量は、特に限定されないが、全フェノール樹脂(A)中にn=0〜2の成分を50〜100質量%含有するものであることが好ましい(以下、「〜」は、特に明示しない限り、上限値と下限値を含むことを表す)。さらに、フェノール樹脂(A)中のn=0〜2の成分の含有量は、全フェノール樹脂(A)に対して、より好ましくは60質量%以上であり、さらに好ましくは70%以上である。フェノール樹脂(A)中のn=0〜2の成分の含有量を上記範囲内とすることにより、流動性に優れた半導体封止用樹脂組成物を得ることが出来る。
フェノール樹脂(A)のn=0の成分の含有割合の上限値は、特に限定されないが、フェノール樹脂(A)全量に対し、70質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましい。n=0成分の含有割合が上記上限値内であると、耐燃性、および耐半田性に優れる半導体封止用樹脂組成物を得ることができる。フェノール樹脂(A)のn=0成分の含有割合の下限値は、特に限定されないが、25質量%以上であることが好ましく、35質量%以上であることがより好ましい。n=0成分の含有割合が上記下限値内であると、フェノール樹脂単独のブロッキングが生じにくく、かつ、該フェノール樹脂(A)を用いた半導体封止用樹脂組成物は優れた流動特性、耐固着性、および低吸水性を発現することが出来る。n=0の成分の含有割合を前述の好ましい範囲とするためには、後述する方法により調整することができる。
なお、引用文献1に記載されているような従来のナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂と、ナフタレン骨格を有するフェノール樹脂硬化剤とを組み合わせて、高温保管特性と耐半田性を高める手法では、粘度が高く流動性が低下する、あるいは、粘度を低減した場合には、成型装置内(25℃〜30℃)で待機中に樹脂組成物同士が固着し、搬送不良が発生するという問題がある。
これに対し、本発明のフェノール樹脂(A)を用いた半導体封止用樹脂組成物は、流動性と耐固着性とのバランスに優れる。
一般式(1)で表されるフェノール樹脂(A)中のR1は、炭素数1〜60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良い。炭素数を60以下とすることにより、半導体封止用樹脂組成物の溶融粘度が低くなり、流動性を向上させることができる。aは、同一のナフタレン環上に結合する置換基R1の数を表し、aは、互いに独立し、0〜5の整数である。より好ましくはaが、0〜3である。bは、ベンゼン環上に結合する置換基R1の数を表し、bは、互いに独立し0〜4の整数である。より好ましくはbが、0〜2である。
一般式(1)中のR1は、炭素数1〜60であれば特に制限はない。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、t−ペンチル基、n−ヘキシル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、2,4−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、3,4−ジメチルブチル基、4,4−ジメチルブチル基、2−エチルブチル基、1−エチルブチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、メチルベンジル基、エチルベンジル基、ナフチル基、ビフェニル基などを挙げることができ、これらの炭化水素基であって繰り返し結合したもの、または2種以上の炭化水素基が結合したものであってもよい。好ましくは、フェニル基、ベンジル基、メチルベンジル基、エチルベンジル基、ナフチル基、ビフェニル基などの芳香族環構造を有するものであり、より好ましくは下記一般式(2)で表される基に相当するベンジル基、メチルベンジル基、エチルベンジル基、である。置換基R1を芳香族環構造を有する基とした場合には、半導体封止用樹脂組成物の耐湿性が、向上する点で好ましく、さらに置換基R1を、一般式(2)の構造とした場合には、比較的低コストで置換基を導入できる点で好ましい。置換基R1の結合位置は特に制限はないが、ナフタレン環上の炭素原子に結合した場合には水酸基の自動酸化現象を抑制し、保存安定性を高めることができる点で好ましい。
一般式(2)において、R2およびR3は、互いに独立して、水素原子または、炭素数1〜3の炭化水素基であり、R4は、互いに独立して、ベンゼン環上のいずれかの位置に結合した炭素数1〜3の炭化水素基であり、cは0〜4の整数、くり返し単位の数mは1〜5の整数である。より好ましくはcは0〜3の整数である。また、より好ましくはmは1〜3の整数である。ここで、上記一般式(1)中における一般式(2)のmの合計数は、好ましくは1〜5の整数であり、より好ましくは1〜3の整数である。
フェノール樹脂(A)中の一般式(2)で表される基である成分の含有割合は、特に限定されないが、後述するゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定による面積換算法で、フェノール樹脂(A)全量に対して、含有割合の上限値は、80面積%以下であることが好ましく、より好ましくは65面積%以下である。上記上限値内であれば、エポキシ樹脂との反応性、流動性に優れた半導体用樹脂組成物を得ることができる。下限値は、20面積%以上であることが好ましく、より好ましくは40面積%以上である。上記下限値範囲内であれば、耐湿性と保存性とに優れる。
フェノール樹脂(A)全量に対して、R1が、一般式(2)で表される基である成分の割合は、例えば、次のようにして算出することができる。
フェノール樹脂(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定を行って、検出されたピークに対応する各成分の分子量をポリスチレン換算により求め、検出されたピーク面積の比から検出されたピークに対応する各成分の含有割合を算出する。
なお、GPC測定により得られるチャートの各ピークの構造は、各フラクションに分離した後にNMR分析、もしくはFD−MSによる分析により確認することができる。
本発明におけるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定は、次のように行った。GPC装置は、ポンプ、インジェクター、ガードカラム、カラムおよび検出器から構成される。測定には、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を用いた。ポンプの流速は0.5ml/分であった。ガードカラムには市販のガードカラム(例えば、東ソー(株)製TSK GUARDCOLUMN HHR−L:径6.0mm、管長40mm)、カラムには市販のポリスチレンジェルカラム(東ソー(株)製TSK−GEL GMHHR−L:径7.8mm、管長30mm)を複数本直列接続させる。検出器には示差屈折率計(RI検出器。例えば、WATERS社製示差屈折率(RI)検出器W2414)を用いた。測定に先立ち、ガードカラム、カラムおよび検出器内部は40℃に安定させておく。試料には、濃度3〜4mg/mlに調整したフェノール樹脂のTHF溶液を用意し、これを約50〜150μlインジェクターより注入して測定を行った。試料の解析にあたっては、単分散ポリスチレン(以下PS)標準試料により作成した検量線を用いた。検量線はPSの分子量の対数値とPSのピーク検出時間(保持時間)をプロットし、3次式に回帰したものを用いる。検量線作成用の標準PS試料としては、昭和電工(株)製ShodexスタンダードSL−105シリーズの品番S−1.0(ピーク分子量1060)、S−1.3(ピーク分子量1310)、S−2.0(ピーク分子量1990)、S−3.0(ピーク分子量2970)、S−4.5(ピーク分子量4490)、S−5.0(ピーク分子量5030)、S−6.9(ピーク分子量6930)、S−11(ピーク分子量10700)、S−20(ピーク分子量19900)を使用した。
本発明の半導体封止用樹脂組成物で用いられるフェノール樹脂(A)は、例えば、下記一般式(3)で表されるビフェニレン化合物と、下記一般式(4)で表されるナフタレンジオール化合物と、を酸性触媒下で反応することにより得ることができる。R1が一般式(2)で表される構造を有する場合には、フェノール樹脂の反応中、あるいは、フェノール樹脂の反応後に、下記一般式(5)、または下記一般式(6)で表されるベンジル化合物を酸性触媒を用いて置換基を導入することができる。
式中のXは、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルコキシ基を示す。R1は、互いに独立して、炭素数1〜60の炭化水素基であり、bは、互いに独立し0〜4の整数である。ここで、一般式(3)のR1、bは、上記一般式(1)と同様である。
式中の同一のナフタレン基に結合する2個の水酸基は、ナフタレン環上の異なる炭素原子に結合しており、R1は、互いに独立して、炭素数1〜60の炭化水素基であり、aは互いに独立し、0〜5の整数である。ここで、一般式(4)のR1、aは、上記一般式(1)と同様である。
式中のYは、ナフタレン環に反応できる置換基であれば特に限定されない。例えば、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルコキシ基を示す。R2、R3は、互いに独立し、水素原子、炭素数1〜3の炭化水素基であり、R4は、互いに独立し、炭素数1〜3の炭化水素基であり、cは、互いに独立し、0〜4の整数である。ここで、一般式(5)のR2、R3、R4、cは、上記一般式(2)と同様である。
式中のR2およびR3は、互いに独立し、水素原子、炭素数1〜3の炭化水素基であり、R4は、互いに独立し、炭素数1〜3の炭化水素基であり、cは、互いに独立し、0〜4の整数である。ここで、一般式(6)のR2、R3、R4、cは、上記一般式(2)と同様である。
フェノール樹脂(A)の原料に用いられるビフェニレン化合物としては、一般式(3)で表される化学構造であれば特に限定されない。例えば4,4’−ビスクロロメチルビフェニル、4,4’−ビスブロモメチルビフェニル、4,4’−ビスヨードメチルビフェニル、4,4’−ビスヒドロキシメチルビフェニル、4,4’−ビスメトキシメチルビフェニル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビスクロロメチルビフェニル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビスブロモメチルビフェニル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビスヨードメチルビフェニル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビスヒドロキシメチルビフェニル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビスメトキシメチルビフェニルなどが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
これらの中でも、入手容易性という観点からは4,4’−ビスメトキシメチルビフェニルが好ましく、重合触媒を削減でき、不純物を減らすことができる点で4,4’−ビスクロロメチルビフェニルが好ましい。
なお、Xがハロゲン原子である場合には、反応時に副生するハロゲン化水素が酸性触媒として作用することから、反応系中に酸性触媒を添加する必要は無く、少量の水を添加することで速やかに反応を開始することが出来る。
フェノール樹脂(A)の原料に用いられるジヒドロキシナフタレン化合物としては、一般式(4)で表される化学構造であれば特に限定されない。好ましくは、2個の水酸基の結合位置が、ナフタレン骨格上の隣接しない位置にあるジヒドロキシナフタレン化合物である。水酸基の結合位置が隣接しない場合、半導体用樹脂組成物は良好な硬化性と強度を発現することができる。水酸基の結合位置が隣接しないジヒドロキシナフタレン化合物の具体的としては、2,7−ジヒドロキシナフタレン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,4− ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレンなどが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
これらの中でも、得られるフェノール樹脂の軟化点が比較的低くエポキシ樹脂との溶融混練が容易であるという点で、1,6−ジヒドロキシナフタレンが好ましい。
フェノール樹脂(A)の製造に用いられる一般式(5)で表される化合物は、特に限定されないが、例えば、ベンジルアルコール、ベンジルクロライド、ベンジルブロマイド、ベンジルメチルエーテル、ベンジルエチルエーテル、メチルベンジルクロライド、エチルベンジルクロライド、イソプロピルベンジルクロライド、2−フェニル−2−クロロプロパン、1‐フェニルエチルクロリドが挙げることができる。これらは、1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
これらの中でも、酸性触媒を併用しなくてもよいという点では、ベンジルクロライド、ベンジルブロマイドが好ましい。
フェノール樹脂(A)の製造に用いられる、一般式(6)で表される化合物は、特に限定されないが、例えば、ジベンジルエーテル、ジ(メチルベンジル)エーテル、ジ(エチルベンジル)エーテル、ジ(イソプロピルベンジル)エーテル、などを挙げることができる。これらは、1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよいし、前記一般式(5)で表される化合物を併用して用いても良い。
一般式(3)で表されるビフェニレン化合物、一般式(4)で表されるナフタレンジオール化合物とを反応させる際に用いる酸性触媒は、特に限定されないが、例えば、蟻酸、シュウ酸、p−トルエンスルホン酸、塩酸、硫酸、燐酸、酢酸、ルイス酸などを挙げることができる。
本発明に用いるフェノール樹脂(A)の合成方法は、特に限定しないが、例えば、上記のジヒドロキシナフタレン化合物1モルに対して、ビフェニレン化合物類を合計0.1〜0.8モル、ベンジル化合物を0〜2モル、酸性触媒0.01〜0.05モルを80〜170℃の温度で、窒素フローにより発生ガスおよび水分を系外へ排出しながら、1〜20時間反応させ、反応終了後に残留する未反応モノマー(たとえばベンジル化合物やジヒドロキシナフタレン化合物)、反応副生物(例えばハロゲン化水素、水分、メタノール)、触媒を減圧蒸留、水蒸気蒸留などの方法で留去することによって得ることができる。
また、予め合成したフェノール樹脂にベンジル化合物と上述の酸性触媒とを加えて、窒素フローにより発生ガスおよび水分を系外へ排出しながら、80〜170℃の温度で、1〜20時間反応させた後、残留する未反応モノマー(たとえばベンジル化合物やジヒドロキシナフタレン化合物)、反応副生物(例えばハロゲン化水素、水分、メタノール)を減圧蒸留、水蒸気蒸留などの方法で留去することによって得ることもできる。
また、ビフェニレン化合物中のX、または、ベンジル化合物のYがハロゲン原子である場合には、反応系に若干の水分を加えることで酸触媒を使用しなくとも発生する酸性ガスを触媒として用いることにより、フェノール樹脂(A)を得ることができる。
フェノール樹脂(A)中におけるn=0の成分の含有量を制御する合成方法は、特に限定されないが、例えば、前記合成法において、酸触媒の配合量を調整する、ジヒドロキシナフタレン化合物/ビフェニレン化合物の仕込み比率を変える、反応温度を調整する、反応中にジヒドロキシナフタレン化合物を逐次添加する等の方法により制御できる。
具体的に、フェノール樹脂(A)中におけるn=0の成分比率を高くするには、酸触媒の配合量を減らし、ジヒドロキシナフタレン化合物/ビフェニレン化合物の仕込み比率を高くする、反応温度を低くする、または反応中にジヒドロキシナフタレン化合物を逐次添加する、などの方法が挙げられる。あるいは、反応後のフェノール樹脂にジヒドロキシナフタレン化合物を加えても、樹脂組成物の混合の時点でジヒドロキシナフタレン化合物を配合してもよい。この場合、ジヒドロキシナフタレン化合物は、フェノール樹脂(A)のn=0体成分とみなすことができる。
フェノール樹脂(A)中に含まれる一般式(2)の構造を有するフェノール樹脂(A)の割合を制御する方法は、特に限定されないが、例えば、フェノール樹脂とベンジル化合物とを反応させる前記酸性触媒の配合量を変える、フェノール化合物/ベンジル化合物の仕込み比率を調整する、または反応温度を変える、などの方法により、式(2)で表される構造単位を有するフェノール樹脂(A)の割合を調整することができる。
具体的に、フェノール樹脂(A)中に含まれる一般式(2)の構造の有するフェノール樹脂(A)の割合を高くする方法としては、酸触媒の配合量を増やす、フェノール化合物/ベンジル化合物の仕込み比率を下げる、反応温度を上げる、などの方法により、式(2)で表される構造単位を有するフェノール樹脂(A)の割合を高くすることができる。
なお、この方法を採ることによって、フェノール樹脂(A)のnの平均値も同時に低下する場合がある。nの平均値を一定の値に維持する方法としては、特に限定されないが、例えば、フェノール樹脂(A)の合成反応の中盤から終わりにかけて、ベンジル化合物を系内に逐次添加する方法が挙げられる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、上記フェノール樹脂(A)を用いることによる効果が損なわれない範囲で、他の硬化剤を併用することができる。
併用できる硬化剤としては、特に限定されないが、例えば重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、縮合型の硬化剤などを挙げることができる。
重付加型の硬化剤としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メタキシレリレンジアミンなどの脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン、m−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド、有機酸ジヒドララジドなどを含むポリアミン化合物;ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸などの脂環族酸無水物、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸などの芳香族酸無水物などを含む酸無水物;ノボラック型フェノール樹脂、フェノールポリマーなどのポリフェノール化合物;ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなどのポリメルカプタン化合物;イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物;カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類などが挙げられる。
触媒型の硬化剤としては、例えば、ベンジルジメチルアミン、2,4,6−トリスジメチルアミノメチルフェノールなどの3級アミン化合物;2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物;BF錯体などのルイス酸などが挙げられる。
縮合型の硬化剤としては、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂などのフェノール樹脂系硬化剤;メチロール基含有尿素樹脂のような尿素樹脂;メチロール基含有メラミン樹脂のようなメラミン樹脂などが挙げられる。
これらの中でも、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、保存安定性などのバランスの点からフェノール樹脂系硬化剤が好ましい。フェノール樹脂系硬化剤は、一分子内にフェノール性水酸基を2個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂などのノボラック型樹脂;トリフェノールメタン型フェノール樹脂などの多官能型フェノール樹脂;テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂などの変性フェノール樹脂;フェニレン骨格および/またはビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレンおよび/またはビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂などのアラルキル型樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールFなどのビスフェノール化合物などが挙げられ、これらは1種類を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。これらのうち、硬化性の点から水酸基当量は90g/eq以上、250g/eq以下のものが好ましい。
このような他の硬化剤を併用する場合において、フェノール樹脂(A)の配合割合の下限値としては、全硬化剤に対して、15質量%以上であることが好ましく、25質量%以上であることがより好ましく、35質量%以上であることが特に好ましい。一方、フェノール樹脂(A)の配合割合の上限値としては、全硬化剤に対して、100質量%以下であることが好ましく、100質量%以下であることがより好ましく、100質量%以下であることが特に好ましい。配合割合が上記範囲内であると、良好な流動性と硬化性を保持しつつ、耐燃性、耐半田性を向上させる効果を得ることができる。
硬化剤全体の配合割合の下限値については、特に限定されないが、全半導体封止用樹脂組成物中に、0.8質量%以上であることが好ましく1.5質量%以上であることがより好ましい。配合割合の下限値が上記範囲内であると、充分な流動性を得ることができる。また、硬化剤全体の配合割合の上限値についても、特に限定されないが、全半導体封止用樹脂組成物中に、10質量%以下であることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましい。配合割合の上限値が上記範囲内であると、良好な耐半田性を得ることができる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物に用いられるエポキシ樹脂としては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、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などの結晶性エポキシ樹脂、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などのノボラック型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂などの多官能エポキシ樹脂;フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂などのアラルキル型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレンの2量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂などのナフトール型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレートなどのトリアジン核含有エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂などの有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂が挙げられるが、これらに限定されない。フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂などのアラルキル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂は、耐半田性、耐燃性および連続成形性のバランスに優れる点で好ましく、結晶性エポキシ樹脂は、さらに流動性に優れる点で好ましい。また、得られる半導体封止用樹脂組成物の耐湿信頼性の観点から、イオン性不純物であるNaイオンやClイオンを極力含まないことが好ましく、半導体樹脂組成物の硬化性の観点から、エポキシ樹脂のエポキシ当量は、100g/eq以上、500g/eq以下であることが好ましい。
半導体封止用樹脂組成物中のエポキシ樹脂の配合量は、半導体封止用樹脂組成物の全質量に対して、好ましくは2質量%以上であり、より好ましくは4質量%以上である。下限値が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物は良好な流動性を有する。また、半導体封止用樹脂組成物中のエポキシ樹脂の量は、半導体封止用樹脂組成物の全質量に対して、好ましくは15質量%以下であり、より好ましくは13質量%以下である。上限値が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物は良好な耐半田性を有する。
なお、フェノール樹脂とエポキシ樹脂とは、全エポキシ樹脂のエポキシ基数(EP)と、全フェノール樹脂のフェノール性水酸基数(OH)との当量比(EP)/(OH)が、0.8以上、1.3以下となるように配合することが好ましい。当量比が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物を成形する際、十分な硬化特性を得ることができる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物に用いられる無機充填剤としては、特に限定されないが、当該分野で一般的に用いられる無機充填剤を使用することができる。例えば、溶融シリカ、球状シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミなどが挙げられる。
無機充填剤の粒径は、金型キャビティへの充填性の観点から、0.01μm以上、150μm以下であることが望ましい。
無機充填剤の含有量は、特に限定されないが、半導体封止用樹脂組成物の全質量に対して、好ましくは80質量%以上であり、より好ましくは83質量%以上であり、さらに好ましくは86質量%以上である。下限値が上記範囲内であると、得られる半導体封止用樹脂組成物の硬化物の吸湿量を抑えることや、強度の低下を低減でき、したがって良好な耐半田クラック性を有する硬化物を得ることができる。また、半導体封止用樹脂組成物中の無機充填剤量の上限値は、半導体封止用樹脂組成物の全質量に対して、好ましくは93質量%以下であり、より好ましくは91質量%以下であり、さらに好ましくは90質量%以下である。上限値が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物は良好な流動性を有するとともに、良好な成形性を備える。
なお、後述する、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物や、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、三酸化アンチモンなどの無機系難燃剤を用いる場合には、これらの無機系難燃剤と上記無機充填剤の合計量を上記範囲内とすることが望ましい。
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、さらに、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、およびホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物よりなる群から選ばれる少なくとも1種類の化合物(D)を用いることができる。化合物(D)は、エポキシ樹脂と硬化剤との架橋反応を促進する作用を有するほか、半導体封止用樹脂組成物の硬化時の流動性と硬化性とのバランスを制御でき、さらには硬化物の硬化特性を変えることもできる。化合物(D)の具体例としては、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物などのリン原子含有硬化促進剤;1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、ベンジルジメチルアミン、2−メチルイミダゾールなどの化合物が挙げられ、これらのうち、リン原子含有硬化促進剤が好ましい硬化性を得ることができる。流動性と硬化性とのバランスの観点から、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物などの潜伏性を有するリン原子含有硬化促進剤がより好ましい。流動性という点を重視する場合にはテトラ置換ホスホニウム化合物が特に好ましく、また半導体封止用樹脂組成物の硬化物熱時低弾性率という点を重視する場合にはホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物が特に好ましく、また潜伏的硬化性という点を重視する場合にはホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が特に好ましい。
本発明の半導体封止用樹脂組成物で用いることができる有機ホスフィンとしては、例えばエチルホスフィン、フェニルホスフィンなどの第1ホスフィン、ジメチルホスフィン、ジフェニルホスフィンなどの第2ホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィンなどの第3ホスフィンが挙げられる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物で用いることができるテトラ置換ホスホニウム化合物としては、例えば下記一般式(7)で表される化合物などが挙げられる。
(ただし、上記一般式(7)において、Pはリン原子を表す。R5、R6、R7およびR8は芳香族基また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。)
一般式(7)で表される化合物は、例えば以下のようにして得られるがこれに限定されるものではない。まず、テトラ置換ホスホニウムハライドと芳香族有機酸と塩基を有機溶剤に混ぜ均一に混合し、その溶液系内に芳香族有機酸アニオンを発生させる。次いで水を加えると、一般式(7)で表される化合物を沈殿させることができる。一般式(7)で表される化合物において、リン原子に結合するR5、R6、R7およびR8がフェニル基であり、かつAHはヒドロキシル基を芳香環に有する化合物、すなわちフェノール類であり、かつAは該フェノール類のアニオンであるのが好ましい。
本発明の半導体封止用樹脂組成物で用いることができるホスホベタイン化合物としては、例えば下記一般式(8)で表される化合物などが挙げられる。
(ただし、上記一般式(8)において、X1は炭素数1〜3のアルキル基、Y1はヒドロキシル基を表す。fは0〜5の整数であり、gは0〜4の整数である。)
一般式(8)で表される化合物は、例えば以下のようにして得られる。まず、第三ホスフィンであるトリ芳香族置換ホスフィンとジアゾニウム塩とを接触させ、トリ芳香族置換ホスフィンとジアゾニウム塩が有するジアゾニウム基とを置換させる工程を経て得られる。しかしこれに限定されるものではない。
本発明の半導体封止用樹脂組成物で用いることができるホスフィン化合物とキノン化合物との付加物としては、例えば下記一般式(9)で表される化合物などが挙げられる。
(ただし、上記一般式(9)において、Pはリン原子を表す。R9、R10およびR11は炭素数1〜12のアルキル基または炭素数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。R12、R13およびR14は水素原子または炭素数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、R12とR13が結合して環状構造となっていてもよい。)
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物に用いるホスフィン化合物としては、例えばトリフェニルホスフィン、トリス(アルキルフェニル)ホスフィン、トリス(アルコキシフェニル)ホスフィン、トリナフチルホスフィン、トリス(ベンジル)ホスフィンなどの芳香環に無置換またはアルキル基、アルコキシル基などの置換基が存在するものが好ましく、アルキル基、アルコキシル基などの置換基としては1〜6の炭素数を有するものが挙げられる。入手しやすさの観点からはトリフェニルホスフィンが好ましい。
またホスフィン化合物とキノン化合物との付加物に用いるキノン化合物としては、o−ベンゾキノン、p−ベンゾキノン、アントラキノン類が挙げられ、中でもp−ベンゾキノンが保存安定性の点から好ましい。
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物の製造方法としては、有機第三ホスフィンとベンゾキノン類の両者が溶解することができる溶媒中で接触、混合させることにより付加物を得ることができる。溶媒としてはアセトンやメチルエチルケトンなどのケトン類で付加物への溶解性が低いものがよい。しかしこれに限定されるものではない。
一般式(9)で表される化合物において、リン原子に結合するR9、R10およびR11がフェニル基であり、かつR12、R13およびR14が水素原子である化合物、すなわち1,4−ベンゾキノンとトリフェニルホスフィンを付加させた化合物が半導体封止用樹脂組成物の硬化物の熱時弾性率を低く維持できる点で好ましい。
本発明の半導体封止用樹脂組成物で用いることができるホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物としては、例えば下記一般式(10)で表される化合物などが挙げられる。
(ただし、上記一般式(10)において、Pはリン原子を表し、Siは珪素原子を表す。R15、R16、R17およびR18は、それぞれ、芳香環また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X2は、基Y2およびY3と結合する有機基である。式中X3は、基Y4およびY5と結合する有機基である。Y2およびY3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Y2およびY3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。Y4およびY5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Y4およびY5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。X2、およびX3は互いに同一であっても異なっていてもよく、Y2、Y3、Y4、およびY5は互いに同一であっても異なっていてもよい。Z1は芳香環または複素環を有する有機基、あるいは脂肪族基である。)
一般式(10)において、R15、R16、R17およびR18としては、例えば、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ナフチル基、ヒドロキシナフチル基、ベンジル基、メチル基、エチル基、n−ブチル基、n−オクチル基およびシクロヘキシル基などが挙げられ、これらの中でも、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基などの置換基を有する芳香族基もしくは無置換の芳香族基がより好ましい。
また、一般式(10)において、X2は、Y2およびY3と結合する有機基である。同様に、X3は、基Y4およびY5と結合する有機基である。Y2およびY3はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の基Y2およびY3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。同様にY4およびY5はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の基Y4およびY5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。基X2およびX3は互いに同一であっても異なっていてもよく、基Y2、Y3、Y4、およびY5は互いに同一であっても異なっていてもよい。このような一般式(10)中の−Y2−X2−Y3−、および−Y4−X3−Y5−で表される基は、プロトン供与体が、プロトンを2個放出してなる基で構成されるものであり、プロトン供与体としては、例えば、カテコール、ピロガロール、1,2−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン、2,2’−ビフェノール、1,1’−ビ−2−ナフトール、サリチル酸、1−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、クロラニル酸、タンニン酸、2−ヒドロキシベンジルアルコール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,2−プロパンジオールおよびグリセリンなどが挙げられるが、これらの中でも、カテコール、1,2−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレンがより好ましい。
また、一般式(10)中のZ1は、芳香環または複素環を有する有機基、あるいは脂肪族基を表し、これらの具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基およびオクチル基などの脂肪族炭化水素基や、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基およびビフェニル基などの芳香族炭化水素基、グリシジルオキシプロピル基、メルカプトプロピル基、アミノプロピル基およびビニル基など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一般式(10)の熱安定性が向上するという点で、より好ましい。
ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物の製造方法としては、メタノールを入れたフラスコに、フェニルトリメトキシシランなどのシラン化合物、2,3−ジヒドロキシナフタレンなどのプロトン供与体を加えて溶かし、次に室温攪拌下ナトリウムメトキシド−メタノール溶液を滴下する。さらにそこへ予め用意したテトラフェニルホスホニウムブロマイドなどのテトラ置換ホスホニウムハライドをメタノールに溶かした溶液を室温攪拌下滴下すると結晶が析出する。析出した結晶を濾過、水洗、真空乾燥すると、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が得られる。しかし、これに限定されるものではない。
本発明の半導体封止用樹脂組成物に用いることができる化合物(D)の配合割合は、全樹脂組成物中0.1質量%以上、1質量%以下であることがより好ましい。化合物(D)の配合量が上記範囲内であると、充分な硬化性、流動性を得ることができる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、さらに、芳香環を構成する2個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物(E)(以下、「化合物(E)」とも称する。)を用いることができる。化合物(E)は、これを用いることにより、フェノール樹脂(A)とエポキシ樹脂との架橋反応を促進させる化合物(D)として、潜伏性を有しないリン原子含有硬化促進剤を用いた場合であっても、樹脂配合物の溶融混練中での反応を抑えることができ、安定して半導体封止用樹脂組成物を得ることができる。
また、化合物(E)は、半導体封止用樹脂組成物の溶融粘度を下げ、流動性を向上させる効果も有するものである。化合物(E)としては、下記一般式(11)で表される単環式化合物または下記一般式(12)で表される多環式化合物などを用いることができ、これらの化合物は水酸基以外の置換基を有していてもよい。
(ただし、上記一般式(11)において、R19、R23はどちらか一方が水酸基であり、片方が水酸基のとき、他方は水素原子、水酸基、または水酸基以外の置換基である。R20、R21、およびR22は水素原子、水酸基または水酸基以外の置換基である。)
(ただし、上記一般式(12)において、R24、R30はどちらか一方が水酸基であり、片方が水酸基のとき他方は水素原子、水酸基または水酸基以外の置換基である。R25、R26、R27、R28およびR29は水素原子、水酸基または水酸基以外の置換基である。)
一般式(11)で表される単環式化合物は、例えば、カテコール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸エステルまたはこれらの誘導体等が挙げられる。また、一般式(12)で表される多環式化合物は、例えば、1,2−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレンおよびこれらの誘導体等が挙げられる。これらのうち、流動性と硬化性との制御のしやすさから、芳香環を構成する2個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物が好ましい。また、混練工程での揮発を考慮した場合、母核は低揮発性で秤量安定性の高いナフタレン環である化合物とすることがより好ましい。この場合、化合物(E)を、具体的には、例えば、1,2−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレンおよびその誘導体などのナフタレン環を有する化合物とすることができる。これらの化合物(E)は1種類を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
化合物(E)の配合量は、全半導体封止用樹脂組成物中に0.01質量%以上、1質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.03質量%以上、0.8質量%以下、特に好ましくは0.05質量%以上、0.5質量%以下である。化合物(E)の配合量の下限値が上記範囲内であると、半導体封止用樹脂組成物の充分な低粘度化と流動性向上効果を得ることができる。また、化合物(E)の配合量の上限値が上記範囲内であると、半導体封止用樹脂組成物の硬化性および連続成型性の低下や半田リフロー温度でクラックを引き起こす恐れが少ない。
尚、化合物(E)の一部は、前記一般式(1)で表されるフェノール樹脂(A)に該当する場合がある。
この場合は、化合物(E)のうち、フェノール樹脂(A)に該当する化合物(E)は、フェノール樹脂(A)に含め、フェノール樹脂(A)の配合量とする。
本発明の半導体封止用樹脂組成物においては、エポキシ樹脂(B)と無機充填剤(C)との密着性を向上させるため、シランカップリング剤などの密着助剤を添加することができる。
その例としては特に限定されないが、エポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、メルカプトシランなどが挙げられ、エポキシ樹脂と無機充填剤との間で反応し、エポキシ樹脂と無機充填剤の界面強度を向上させるものであればよい。また、シランカップリング剤は、前述の化合物(E)と併用することで、樹脂組成物の溶融粘度を下げ、流動性を向上させるという化合物(E)の効果を高めることもできるものである。
エポキシシランとしては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、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メトキシシラン、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などが挙げられる。
また、アミノシランとしては、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、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、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル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、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−6−(アミノヘキシル)3−アミノプロピ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などが挙げられる。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などが挙げられる。
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などが挙げられる。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。
本発明の半導体封止用樹脂組成物に用いることができるカップリング剤の配合割合の下限値としては、全半導体封止用樹脂組成物中0.01質量%以上が好ましく、より好ましくは0.05質量%以上、特に好ましくは0.1質量%以上である。カップリング剤の配合割合の下限値が上記範囲内であれば、エポキシ樹脂と無機充填剤との界面強度が低下することがなく、半導体装置における良好な耐半田クラック性を得ることができる。また、カップリング剤の上限値としては、全半導体封止用樹脂組成物中1質量%以下が好ましく、より好ましくは0.8質量%以下、特に好ましくは0.6質量%以下である。カップリング剤の配合割合の上限値が上記範囲内であれば、エポキシ樹脂と無機充填剤との界面強度が低下することがなく、半導体装置における良好な耐半田クラック性を得ることができる。また、カップリング剤の配合割合が上記範囲内であれば、樹脂組成物の硬化物の吸水性が増大することがなく、半導体装置における良好な耐半田クラック性を得ることができる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物では、前述した成分以外に、カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタンなどの着色剤;カルナバワックスなどの天然ワックス、ポリエチレンワックスなどの合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛などの高級脂肪酸およびその金属塩類若しくはパラフィンなどの離型剤;シリコーンオイル、シリコーンゴムなどの低応力添加剤;酸化ビスマス水和物などの無機イオン交換体;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物や、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン、三酸化アンチモンなどの難燃剤などの添加剤を適宜配合してもよい。
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、フェノール樹脂(A)、エポキシ樹脂(B)および無機充填剤(C)、ならびに上述のその他の成分などを、例えば、ミキサーなどを用いて常温で均一に混合する。
その後、必要に応じて、加熱ロール、ニーダーまたは押出機などの混練機を用いて溶融混練し、続いて必要に応じて冷却、粉砕することにより、所望の分散度や流動性などに調整することができる。
次に、本発明の半導体装置について説明する。
本発明の半導体封止用樹脂組成物を用いて半導体装置を製造する方法としては、例えば、半導体素子を搭載したリードフレームまたは回路基板などを金型キャビティ内に設置した後、半導体封止用樹脂組成物をトランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールドなどの成形方法で成形、硬化させることにより、この半導体素子を封止する方法が挙げられる。
封止される半導体素子としては、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子などが挙げられるが、これらに限定されない。
得られる半導体装置の形態としては、例えば、デュアル・インライン・パッケージ(DIP)、プラスチック・リード付きチップ・キャリヤ(PLCC)、クワッド・フラット・パッケージ(QFP)、ロー・プロファイル・クワッド・フラット・パッケージ(LQFP)、スモール・アウトライン・パッケージ(SOP)、スモール・アウトライン・Jリード・パッケージ(SOJ)、薄型スモール・アウトライン・パッケージ(TSOP)、薄型クワッド・フラット・パッケージ(TQFP)、テープ・キャリア・パッケージ(TCP)、ボール・グリッド・アレイ(BGA)、チップ・サイズ・パッケージ(CSP)などが挙げられるが、これらに限定されない。
半導体封止用樹脂組成物のトランスファーモールドなどの成形方法により半導体素子が封止された半導体装置は、そのまま、あるいは80℃から200℃程度の温度で、10分から10時間程度の時間をかけてこの樹脂組成物を完全硬化させた後、電子機器などに搭載される。
図1は、本発明に係る半導体封止用樹脂組成物を用いた半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。ダイパッド3上に、ダイボンド材硬化体2を介して半導体素子1が固定されている。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、半導体封止用樹脂組成物の硬化体6によって封止されている。
図2は、本発明に係る半導体封止用樹脂組成物を用いた片面封止型の半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。基板8の表面に、ソルダーレジスト7の層が形成された積層体のソルダーレジスト7上にダイボンド材硬化体2を介して半導体素子1を固定する。
尚、半導体素子1と基板8との導通をとるため、電極パッドが露出するよう、電極パッド上のソルダーレジスト7は、現像法により除去されている。
従って、図2の半導体装置は、半導体素子1の電極パッドと基板8上の電極パッドとの間は金線4によって接続する設計となっている。
半導体装置に封止用樹脂組成物を封止し、硬化体6を形成することによって、基板8の半導体素子1が搭載された片面側のみが封止された半導体装置を得ることができる。基板8上の電極パッドは基板8上の非封止面側の半田ボール9と内部で接合されている。
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。以下に記載の各成分の配合量は、特に記載しない限り、質量部とする。
フェノール樹脂(A)は、以下のフェノール樹脂1〜3を使用した。
フェノール樹脂1:1,6―ナフタレンジオール(東京化成工業株式会社製、融点136℃、分子量160.2、純度99.5%)100質量部、4,4’−ビスクロロメチルビフェニル(和光純薬工業(株)製、純度97.5%、分子量251)31.5質量部、純水0.6質量部をセパラブルフラスコに秤量し、窒素置換しながら加熱し、溶融の開始に併せて攪拌を開始した。系内温度を150℃から160℃の範囲に維持しながら2時間反応させた。上記の反応の間、反応によって系内に発生する塩酸は、窒素気流によって系外へ排出した。反応終了後、150℃、2mmHgの減圧条件で残留する塩酸と水分を留去し、下記式(13)で表されるフェノール樹脂1(水酸基当量102、軟化点75℃、150℃におけるICI粘度1.15dPa・s、GPCの面積法より算出したn=0の含有割合51%、n=0〜2の含有割合95%、nの平均値0.72)を得た。GPCチャートを図3に、FD−MSチャートを図4に示す。
フェノール樹脂2:フェノール樹脂1の合成において、1,6―ナフタレンジオールを115質量部としてフェノール樹脂1と同様の操作を行い、下記式(13)で表されるフェノール樹脂2(水酸基当量98、軟化点84℃、150℃におけるICI粘度0.9dPa・s。GPCの面積法より算出したn=0の含有割合55%、n=0〜2の含有割合95%、nの平均値0.65)を得た。GPCチャートを図5に示す。
フェノール樹脂3:1,6―ナフタレンジオール(東京化成工業株式会社製、融点136℃、分子量160.2、純度99.5%)100質量部、4,4’−ビスクロロメチルビフェニル(和光純薬工業(株)製、ビスクロロメチルビフェニル、純度96%、分子量251)35.4質量部、純水0.6質量部をセパラブルフラスコに秤量し、窒素置換しながら加熱し、溶融の開始に併せて攪拌を開始した。系内温度を150℃から160℃の範囲に維持しながら15分間反応させたのち、反応系内にベンジルクロライド(関東化学(株)製特級試薬、沸点179℃、分子量126.6、純度99.5%)40質量部、純水0.6質量部を滴下し、さらに2時間反応させた。上記の反応の間、反応によって系内に発生する塩酸は、窒素気流によって系外へ排出した。反応終了後、150℃、2mmHgの減圧条件で残留する塩酸と水分を留去し、下記式(14)で表される構造で、h1〜h4の和は最大で3であるフェノール樹脂3(水酸基当量129、軟化点67℃、150℃におけるICI粘度1.8dPa・s、GPCの面積法より算出したn=0の含有割合52%、n=0〜2の含有割合93%、nの平均値0.70、フェノール樹脂3中のベンジル基を有する成分の含有割合は、GPCの面積法で50面積%)を得た。GPCチャートを図6に、FD−MSチャートを図7に示す。
フェノール樹脂(A)以外のフェノール樹脂として、フェノール樹脂4〜7を使用した。
フェノール樹脂4:下記式(15)で表されるフェニレン骨格を有するナフタレンジオールアラルキル樹脂(新日鐵化学(株)製、SN−375。水酸基当量99、軟化点70℃、150℃におけるICI粘度0.7dPa・s)。
フェノール樹脂5:ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂(明和化成(株)製、MEH−7851SS。水酸基当量203、軟化点67℃、150℃におけるICI粘度0.7dPa・s)。
フェノール樹脂6:トリフェニルメタン型フェノール樹脂(明和化成(株)製、MEH−7500。水酸基当量97、軟化点110℃、150℃におけるICI粘度5.8dPa・s)。
フェノール樹脂7:フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト(株)製、PR−HF−3。水酸基当量104、軟化点80℃、150℃におけるICI粘度5.8dPa・s)
フェノール樹脂1のGPC測定は、次の条件で行った。フェノール樹脂1の試料20mgに溶剤テトラヒドロフラン(THF)を6ml加えて十分溶解しGPC測定に供した。GPCシステムは、WATERS社製モジュールW2695、東ソー(株)製のTSK GUARDCOLUMN HHR−L(径6.0mm、管長40mm、ガードカラム)、東ソー(株)製のTSK−GEL GMHHR−L(径7.8mm、管長30mm、ポリスチレンジェルカラム)2本、WATERS社製示差屈折率(RI)検出器W2414を直列に接続したものを用いた。ポンプの流速は0.5ml/分、カラムおよび示差屈折率計内温度を40℃とし、測定溶液を100μlインジェクターより注入して測定を行った。
フェノール樹脂1のFD−MS測定は次の条件で行った。フェノール樹脂1の試料10mgに溶剤ジメチルスルホキシド1gを加えて十分溶解したのち、FDエミッターに塗布の後、測定に供した。FD−MSシステムは、イオン化部に日本電子(株)製のMS−FD15Aを、検出器に日本電子(株)製のMS−700(機種名:二重収束型質量分析装置)とを接続して用い、検出質量範囲(m/z)50〜2000にて測定した。
エポキシ樹脂は、以下のエポキシ樹脂1〜9を使用した。
エポキシ樹脂1:ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、NC3000。エポキシ当量276、軟化点58℃、150℃におけるICI粘度1.11dPa・s)
エポキシ樹脂2:フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、NC2000。エポキシ当量238、軟化点52℃、150℃におけるICI粘度1.2dPa・s)
エポキシ樹脂3:変性オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC(株)製、HP−5000。エポキシ当量251、軟化点58℃、150℃におけるICI粘度0.85dPa・s。
エポキシ樹脂4:ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(DIC(株)製、HP−7200L、エポキシ当量244、軟化点56℃、150℃におけるICI粘度0.24dPa・s。)
エポキシ樹脂5:オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC(株)製、N660。エポキシ当量210、軟化点62℃、150℃におけるICI粘度2.34dPa・s。
エポキシ樹脂6:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(東都化成(株)製、YSLV−80XY、エポキシ当量190、軟化点80℃、150℃におけるICI粘度0.03dPa・s。)
エポキシ樹脂7:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、YL6810、エポキシ当量172、軟化点45℃、軟化点107℃、150℃におけるICI粘度0.03dPa・s)
エポキシ樹脂8:ビフェニル型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、YX4000K、エポキシ当量185、軟化点107℃、150℃におけるICI粘度0.1dPa・s)
エポキシ樹脂9:トリフェニルメタン型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、1032H−60、エポキシ当量171、軟化点60℃、150℃におけるICI粘度1.3dPa・s)
無機充填剤としては、電気化学工業(株)製溶融球状シリカFB560(平均粒径30μm)100質量部、(株)アドマテックス製合成球状シリカSO−C2(平均粒径0.5μm)6.5質量部、(株)アドマテックス製合成球状シリカSO−C5(平均粒径30μm)7.5質量部のブレンドを使用した。
化合物(D)は、以下の4種を使用した。
化合物(D1):下記式(16)で表される化合物(D)
化合物(D2):下記式(17)で表される化合物(D)
化合物(D3):下記式(18)で表される化合物(D)
化合物(D4):下記式(19)で表される化合物(D)
その他のリン化合物としてトリフェニルホスフィンを用いた。
化合物(E)は、下記式(20)で表される化合物(東京化成工業(株)製、2,3−ナフタレンジオール、純度98%)を使用した。
シランカップリング剤は、以下のシランカップリング剤1〜3を使用した。
シランカップリング剤1:γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、KBM−803)
シランカップリング剤2:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、KBM−403)
シランカップリング剤3:N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、KBM−573)
金属水酸化物は、以下の金属水酸化物1および2を使用した。
金属水酸化物−1:水酸化マグネシウム・水酸化亜鉛固溶体複合金属水酸化物(タテホ化学工業(株)製、エコーマグZ−10)。
金属水酸化物−2:水酸化アルミニウム(住友化学(株)製、CL−310)。
ホスファゼン化合物:シクロホスファゼン(大塚化学(株)製、SPE−100)。
着色剤は、三菱化学(株)製のカーボンブラック(MA600)を使用した。
離型剤は、日興ファイン(株)製のカルナバワックス(ニッコウカルナバ、融点83℃)を使用した。
(実施例1)
以下の成分をミキサーにて常温で混合し、80℃〜100℃の加熱ロールで溶融混練し、その後冷却し、次いで粉砕して、半導体封止用樹脂組成物を得た。
フェノール樹脂1 3.25質量部
エポキシ樹脂1 9.25質量部
無機充填剤 86.50質量部
硬化促進剤1(D1) 0.40質量部
シランカップリング剤1 0.10質量部
シランカップリング剤2 0.05質量部
シランカップリング剤3 0.05質量部
着色剤 0.30質量部
離型剤 0.10質量部
得られた半導体封止用樹脂組成物を、以下の項目について評価した。評価結果を表1に示す。
スパイラルフロー:低圧トランスファー成形機(コータキ精機(株)製、KTS−15)を用いて、EMMI−1−66に準じたスパイラルフロー測定用金型に、175℃、注入圧力6.9MPa、保圧時間120秒の条件にて上記で得られた半導体封止用樹脂組成物を注入し、流動長を測定した。スパイラルフローは、流動性のパラメータであり、数値が大きい方が、流動性が良好である。単位はcmである。
耐燃性:低圧トランスファー成形機(コータキ精機(株)製、KTS−30)を用いて、金型温度175℃、注入時間15秒、硬化時間120秒、注入圧力9.8MPaの条件で、半導体封止用樹脂組成物を注入成形して、3.2mm厚の耐燃試験片を作製し、175℃で4時間加熱処理した。得られた試験片について、UL94垂直法の規格に則り耐燃試験を行った。表には、Fmax、ΣFおよび判定後の耐燃ランクを示した。上記で得られた半導体封止用樹脂組成物は、Fmax:7秒、ΣF:24秒、耐燃ランク:V−0と良好な耐燃性を示した。
連続成形性:上記で得られた半導体封止用樹脂組成物をロータリー式打錠機にて、重量7.5g、サイズφ16mm打錠型に装填し、打錠圧力600Paにて打錠してタブレットを得た。タブレットはタブレット供給マガジンに装填し、成形装置内部にセットした。低圧トランスファー自動成形機(サイネックス(株)製、SY−COMP)を用いて、金型温度175℃、注入圧力9.8MPa、硬化時間60秒の条件で、半導体封止用樹脂組成物のタブレットによりシリコンチップなどを封止して208ピンQFP(Cu製リードフレーム、パッケージ外寸:28mm×28mm×3.2mm厚、パッドサイズ:15.5mm×15.5mm、チップサイズ15.0mm×15.0mm×0.35mm厚)の半導体装置を得る成形を、連続で300ショットまで行った。この際、25ショット毎に半導体装置の成形状態(未充填の有無)を確認し、最初に未充填が確認できたショット数を表に記載した。上記で得られた半導体封止用樹脂組成物は、300ショット以上と良好な連続成形性を示した。
耐固着性:上述のタブレットを15個垂直に積み重ねた状態となるようマガジンにセットし、25℃および30℃の恒温槽内に静置し、8時間後にタブレットの固着状態を確認した。上記の14箇所あるタブレット接触面のうち、固着して手で分離できない接触面を1、固着しているが容易に分離できる接触面を0.5、固着のしていない接触面を0と点数化し、その合計得点を表4の耐固着性の項に記載した。一般的な連続成型工程で、タブレットは成型装置の自動搬送ユニット内のマガジンに最大20〜40cmの高さに垂直に積み上げた状態にあり、成型されるまでの間、表面温度約20〜30℃、最大8〜12時間程度で待機状態にある。成形装置内でのタブレットの供給搬送は、マガジンの最下部より突き上げピンが上昇することで、最上段のタブレットがマガジン上部から押し出され、機械式アームにて持ち上げられて、トランスファー成形用ポットへと搬送される。この際、マガジン内で待機中にタブレットが上下で固着すると搬送不良が発生し、生産性を損なう。
煮沸吸水率:低圧トランスファー成形機(コータキ精機(株)製、KTS−30)を用いて、金型温度175℃、注入圧力9.8MPa、硬化時間120sで直径50mm、厚さ3mmの円盤状試験片を成形し、175℃で4時間加熱処理した。試験片の吸湿処理前と、24時間純水中で煮沸処理後の重量変化を測定し、試験片の吸水率を百分率で示した。単位は%である。上記で得られた半導体封止用樹脂組成物は、0.27%以下と低吸水性を示した(参考例1)。
耐半田性試験1:低圧トランスファー成形機(第一精工(株)製、GP−ELF)を用いて、金型温度180℃、注入圧力7.4MPa、硬化時間120秒間の条件で、半導体封止用樹脂組成物を注入して半導体素子(シリコンチップ)が搭載されたリードフレームなどを封止成形し、80pQFP(Quad Flat Package、Cu製リードフレーム、サイズは14×20mm×厚さ2.00mm、半導体素子は7×7mm×厚さ0.35mm、半導体素子とリードフレームのインナーリード部とは25μm径の金線でボンディングされている。)なる半導体装置を作製した。175℃で4時間加熱処理した半導体装置6個を、60℃、相対湿度60%で120時間処理した後、IRリフロー処理(260℃、JEDEC・Level2条件に従う)を行った。これらの半導体装置内部の剥離およびクラックの有無を超音波探傷装置(日立建機ファインテック製、mi−scope10)で観察し、剥離またはクラックのいずれか一方でも発生したものを不良とした。不良半導体装置の個数がn個であるとき、n/6と表示した。上記で得られた半導体封止用樹脂組成物は0/6と良好な信頼性を示した。
耐半田性試験2:上述の耐半田性試験1における175℃で4時間加熱処理した半導体装置6個を85℃、相対湿度60%で168時間処理とした以外は、耐半田性試験1と同様に試験を実施した。上記で得られた半導体封止用樹脂組成物を用いて作製した半導体装置は0/6と良好な信頼性を示した。
高温保管特性試験:低圧トランスファー成形機(第一精工(株)製、GP−ELF)を用いて、金型温度180℃、注入圧力6.9±0.17MPa、90秒の条件で、半導体封止用樹脂組成物を注入して半導体素子(シリコンチップ)が搭載されたリードフレームなどを封止成形し、16ピン型DIP(Dual Inline Package、42アロイ製リードフレーム、サイズは7mm×11.5mm×厚さ1.8mm、半導体素子は5×9mm×厚さ0.35mm。半導体素子は、表面に厚さ5μmの酸化層を形成し、さらにその上にラインアンドスペース10μmのアルミ配線パターンを形成したものであり、素子上のアルミ配線パッド部とリードフレームパッド部とは25μm径の金線でボンディングされている)なる半導体装置を作製した。ポストキュアとして175℃で4時間加熱処理した半導体装置10個の初期抵抗値を測定し、185℃1000時間の高温保管処理を行った。高温処理後に半導体装置の抵抗値を測定し、初期抵抗値の130%となった半導体装置を不良とし、不良半導体装置の個数がn個であるとき、n/10と表示した。上記で得られた半導体封止用樹脂組成物は0/10と良好な信頼性を示した。
実施例2〜11、比較例1〜4
表1ないし表3の配合に従い、実施例1と同様にして半導体封止用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ないし3に示す。
実施例1〜11は、一般式(1)および一般式(2)で表される構造単位を有する、フェノール樹脂(A)と、エポキシ樹脂(B)と、無機充填剤(C)とを含む樹脂組成物であり、フェノール樹脂(A)の構造単位の割合を変更したもの、エポキシ樹脂(B)の種類を変更したもの、化合物(D)の種類を変更したもの、化合物(E)を含むもの、或いは、難燃剤を変更したものであるが、いずれにおいても、流動性(スパイラルフロー)、耐燃性、連続成型性、耐半田性、高温保管特性のバランスに優れた結果が得られた。
一方、フェニレン骨格を有するナフタレンジオールアラルキル樹脂を硬化剤に用いた比較例1は、水酸基密度が高いために吸湿しやいと考えられ、結果として耐半田性結果が十分でないこと、さらに、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂との相溶性が十分でないために連続成型性が不十分な結果となった。ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂を硬化剤に用いた比較例2は、低硬化性かつ高親油性であるために、連続成型時に金型表面に樹脂成分が蓄積しやすく、結果として連続成型性が十分でなく、さらにガラス転移点温度が低いために高温保管特性も十分ではない。トリフェニルメタン型フェノール樹脂を硬化剤に用いた比較例3は、架橋密度が高いために燃焼時に樹脂表面にクラックが生じて耐燃性が十分でなく、また水酸基密度と架橋密度が高いために、吸水性が高く、かつ半田リフロー温度における熱応力も高いために耐半田性が十分でない。
上記の結果のとおり、本願発明のフェノール樹脂(A)を用いた樹脂組成物を用いた場合においてのみ、流動性(スパイラルフロー)、耐燃性、連続成型性、耐半田性、および高温保管特性のバランスに優れる結果が得られるものであり、期待できる範疇を超えた顕著な効果となっている。
なお、以下に参考例として実施例1ないし3の樹脂組成物を用いて行った固着性、および吸水性の評価結果を示す。
参考例1、および2から明らかなように実施例1、及び2の樹脂組成物を用いたものは前記特性の優れたバランスに加え、耐固着性にも優れる結果となった。
一方、参考例3に示す実施例3に用いた樹脂組成物は、低吸水性に優れることから更なる過酷な条件における耐半田性にも優れることが期待できる。
従って、より高い信頼性が要求される半導体封止材料に好適に適用できると推察する。
本発明に従うと、良好な流動性(スパイラルフロー)、耐燃性、耐半田性を有するとともに連続成型性と高温保管特性に優れる、半導体封止用樹脂組成物を得ることができるため、半導体装置封止用として好適である。
なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
この出願は、平成21年6月22日に出願された日本特許出願特願2009−148048を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (6)

  1. 下記一般式(1)で表され、かつn=1〜10である成分と、下記一般式(1)で表され、かつn=0である成分と、を含むフェノール樹脂(A)と、
    エポキシ樹脂(B)と、
    無機充填剤(C)と、を含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
    (一般式(1)において、同一のナフタレン基に結合する2個の水酸基は、ナフタレン環上の異なる炭素原子に結合しており、R1は、互いに独立して、炭素数1〜60の炭化水素基であり、aは互いに独立し、0〜5の整数、bは、互いに独立し0〜4の整数である。nは〜10の整数である。)
  2. 前記フェノール樹脂(A)は、前記一般式(1)におけるR1が下記一般式(2)で表される基である成分を含む、請求項1に記載の半導体封止用樹脂組成物。
    (一般式(2)において、R2およびR3は、互いに独立し、水素原子、炭素数1〜3の炭化水素基であり、R4は、互いに独立し、炭素数1〜3の炭化水素基であり、cは、互いに独立し、0〜4の整数、mは1〜5の整数である。)
  3. 前記フェノール樹脂(A)は、n=0〜2の成分を、全フェノール樹脂(A)中に、50質量%以上100質量%以下含有するものである請求項1または2に記載の半導体封止用樹脂組成物。
  4. 前記フェノール樹脂(A)は、n=0の成分を、全フェノール樹脂(A)中に、25質量%以上70質量%以下含むものである請求項1ないし3のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
  5. 前記フェノール樹脂(A)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定方法における面積換算法において、R1が前記一般式(2)で表される基である成分を、全フェノール樹脂(A)中に、20面積%以上80面積%以下含有するものである請求項2ないし4のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
  6. 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物を用い、半導体素子を封止してなる半導体装置。
JP2011519559A 2009-06-22 2010-06-16 半導体封止用樹脂組成物、及び半導体装置 Active JP5692070B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011519559A JP5692070B2 (ja) 2009-06-22 2010-06-16 半導体封止用樹脂組成物、及び半導体装置

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009148048 2009-06-22
JP2009148048 2009-06-22
JP2011519559A JP5692070B2 (ja) 2009-06-22 2010-06-16 半導体封止用樹脂組成物、及び半導体装置
PCT/JP2010/003990 WO2010150487A1 (ja) 2009-06-22 2010-06-16 半導体封止用樹脂組成物、及び半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2010150487A1 JPWO2010150487A1 (ja) 2012-12-06
JP5692070B2 true JP5692070B2 (ja) 2015-04-01

Family

ID=43386275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011519559A Active JP5692070B2 (ja) 2009-06-22 2010-06-16 半導体封止用樹脂組成物、及び半導体装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8502399B2 (ja)
JP (1) JP5692070B2 (ja)
KR (1) KR20120040183A (ja)
CN (1) CN102459397B (ja)
MY (1) MY155689A (ja)
SG (1) SG176825A1 (ja)
TW (1) TWI477551B (ja)
WO (1) WO2010150487A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120101413A (ko) * 2009-10-26 2012-09-13 스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드 반도체 봉지용 수지 조성물 및 이것을 이용한 반도체 장치
EP2762511B1 (en) * 2011-09-29 2016-11-16 Hitachi Chemical Co., Ltd. Epoxy resin composition and electronic component device
SG11201402724TA (en) * 2011-11-29 2014-09-26 Sumitomo Bakelite Co Fixing resin composition, rotor, automobile, and method of manufacturing rotor
CN102633990A (zh) * 2012-04-05 2012-08-15 广东生益科技股份有限公司 环氧树脂组合物及使用其制作的半固化片与覆铜箔层压板
DE112013006402B4 (de) * 2013-01-11 2024-07-04 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitervorrichtung
JP5793160B2 (ja) * 2013-03-28 2015-10-14 日東電工株式会社 電子デバイス封止用樹脂シート及び電子デバイスパッケージの製造方法
WO2016151733A1 (ja) * 2015-03-23 2016-09-29 住友ベークライト株式会社 封止用樹脂組成物、半導体装置および半導体装置の製造方法
JP6980986B2 (ja) * 2016-04-22 2021-12-15 住友ベークライト株式会社 半導体封止用樹脂組成物および半導体装置
JP7230421B2 (ja) * 2018-10-18 2023-03-01 味の素株式会社 樹脂組成物
WO2020129248A1 (ja) * 2018-12-21 2020-06-25 日立化成株式会社 封止用樹脂組成物及び電子部品装置
JPWO2022118749A1 (ja) * 2020-12-03 2022-06-09
JP6989044B1 (ja) * 2021-03-31 2022-01-05 住友ベークライト株式会社 封止構造体の製造方法およびタブレット

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06216280A (ja) 1993-01-21 1994-08-05 Mitsubishi Electric Corp 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置
JPH11255688A (ja) 1998-03-10 1999-09-21 Nippon Steel Chem Co Ltd 新規多価ヒドロキシ化合物、新規エポキシ樹脂、それらの製造方法、それらを用いたエポキシ樹脂組成物及びその硬化物
CN1175044C (zh) 2001-04-23 2004-11-10 住友电木株式会社 环氧树脂组合物和半导体设备
JP2003292731A (ja) 2002-03-29 2003-10-15 Sumitomo Bakelite Co Ltd エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2004043613A (ja) 2002-07-11 2004-02-12 Sumitomo Bakelite Co Ltd エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP4188022B2 (ja) 2002-07-30 2008-11-26 新日鐵化学株式会社 多価ヒドロキシ樹脂、エポキシ樹脂、それらの製造法、それらを用いたエポキシ樹脂組成物及び硬化物
JP2004123859A (ja) * 2002-10-01 2004-04-22 Nippon Steel Chem Co Ltd 多価ヒドロキシ樹脂、エポキシ樹脂、それらの製造法、それらを用いたエポキシ樹脂組成物及び硬化物
JP4844733B2 (ja) 2005-06-24 2011-12-28 信越化学工業株式会社 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
TWI415911B (zh) * 2005-07-13 2013-11-21 Ube Industries 伸聯苯交聯酚醛清漆樹脂及其用途
KR101195408B1 (ko) * 2006-09-13 2012-10-29 스미토모 베이클라이트 가부시키가이샤 반도체 장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010150487A1 (ja) 2010-12-29
CN102459397A (zh) 2012-05-16
MY155689A (en) 2015-11-13
SG176825A1 (en) 2012-01-30
KR20120040183A (ko) 2012-04-26
US20120080809A1 (en) 2012-04-05
US8502399B2 (en) 2013-08-06
JPWO2010150487A1 (ja) 2012-12-06
TW201120128A (en) 2011-06-16
TWI477551B (zh) 2015-03-21
CN102459397B (zh) 2014-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5692070B2 (ja) 半導体封止用樹脂組成物、及び半導体装置
JP5708486B2 (ja) 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置
JP5549590B2 (ja) 半導体封止用樹脂組成物、およびこれを用いる半導体装置
WO2011052157A1 (ja) 半導体封止用樹脂組成物およびこれを用いた半導体装置
US20130009327A1 (en) Resin composition for semiconductor encapsulation, and semiconductor device using same
JP5494137B2 (ja) 半導体封止用樹脂組成物および半導体装置
JP2008266610A (ja) 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置
JP5126045B2 (ja) 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置
JP5050923B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP5651968B2 (ja) 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置
JP5672947B2 (ja) 封止用樹脂組成物及び電子部品装置
JP2012007086A (ja) 封止用樹脂組成物及び電子部品装置
JP2011094106A (ja) 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置
JP5186965B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP5316282B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP5868573B2 (ja) 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置
JP2011094105A (ja) 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置
JP5573344B2 (ja) 封止用樹脂組成物及び電子部品装置
JP2013064076A (ja) 封止用樹脂組成物及び電子部品装置
JP5488394B2 (ja) 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置
JP5488393B2 (ja) 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置
JP2011187892A (ja) 半導体封止用樹脂組成物、およびその硬化物を用いた半導体装置
JP2006182912A (ja) 新規化合物、硬化促進剤、樹脂組成物及び電子部品装置
JP2003089717A (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130415

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140603

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140722

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150119

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5692070

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150