JP5983085B2 - エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置 - Google Patents
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Description
(1)エポキシ樹脂(A)と、フェノール樹脂(B)と、硬化促進剤(C)と、無機充填材(D)と、離型剤(W)と、を含むエポキシ樹脂組成物であって、
前記無機充填材(D)を前記エポキシ樹脂組成物中に85質量%以上含み、前記無機充填材として球状アルミナ(D1)を前記エポキシ樹脂組成物中に70質量%以上含み、前記球状アルミナ(D1)が、レーザー回折散乱法による平均粒子径D50が2μm以上55μm以下、窒素吸着法により測定した比表面積が1.0m2/g以下であり、さらに球状アルミナ(D1)の不純物成分として含まれるウラン、トリウム合計量が10ppb以下であり、
前記フェノール樹脂(B)が、下記一般式(1)で表されるフェノール樹脂(b1)、下記一般式(2)で表されるフェノール樹脂(b2)、下記一般式(3)で表されるフェノール樹脂(b3)、からなる群より選択される少なくとも1種のフェノール樹脂を含み、
前記離型剤(W)が、酸化ポリオレフィン、酸化ポリオレフィンの誘導体、炭素数19以上の脂肪酸、炭素数19以上の脂肪酸の誘導体、無水マレイン酸とアルケンの共重合体、および無水マレイン酸とアルケンの共重合体のエステル化物からなる群より選択される少なくとも1種の離型剤を含む、
ことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
(一般式(1)において、R1は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。aは0〜4の整数であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。mは1〜10の整数であり、nは0〜10の整数である。繰り返し数mで表される構造単位と繰り返し数nで表される構造単位は、それぞれが連続で並んでいても、お互いが交互に並んでいても、ランダムに並んでいてもよい。)
(一般式(2)中のXは、下記一般式(2A)、(2B)、または(2C)のいずれかで表される基を表す。R2は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。bは0〜6の整数であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。rは1〜10の整数、tは1〜2の整数である。さらに、rが2以上の場合、2つ以上のXは、それぞれ互いに独立して、同一であっても異なっていてもよい。)
(一般式(2A)〜(2C)中のR3、R4及びR5は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。cは0〜4の整数であり、dは0〜6の整数である。eは0〜4の整数であり、お互いに同じであっても異なっていてもよい。)
なお、球状アルミナを複数併用する場合は、複数の混合物の算術平均が本発明の平均粒子径D50、比表面積、ウラン、トリウム量となるように調製することができる。
浄し、ボーキサイトの含まれるアルミニウム成分が塩基により溶解され、アルミン酸ナトリウムに変換される。次に、アルミン酸ナトリウム以外の成分は固形の不純物として除去して、溶液を冷却することで水酸化アルミニウムとして析出する。その後、ボールミルを使用した粉砕機で処理することで水酸化アルミニウム粉末を得る。このとき、本発明における方法では、ウランおよびトリウムが塩基に不溶である特徴を考慮して、水酸化ナトリウムでの洗浄回数を2〜4回くり返し、ウラン及びトリウムを含む不純物を繰り返し除去することで、水酸化アルミニウムに含有するウラン量及びトリウム量を低減することができる。また、冷却時の温度を60〜80℃で5〜10時間かけて析出することで、得られる水酸化アルミニウムのNa含有量を低減できる。得られる水酸化ナトリウム粉末の特性として、レーザー回折散乱法((株)島津製作所製、SALD−7000)により測定した粒度分布において、微粒側からの累積で50重量%となる平均粒子径D50は0.5μm以上40μm以下であることが好ましく、1μm以上30μm以下であることが好ましい。平均粒径が上記の範囲にある場合、水酸化アルミニウム粉末を溶融球状化した球状アルミナの球形度が良好になる。また、水酸化アルミニウムに含まれるウラン量は10ppb以下であることが好ましく、下限値は低ければ低い程好ましいが、通常0.01ppb以上となる。ウラン量がこの範囲にある場合、球状化して得られる球状アルミナに含まれるウラン量が少なくなる。またトリウム量についても前記ウラン量と同様の範囲内であると好ましい。
、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材(D)の合計量を上記範囲内とすることが望ましい。
樹脂(B−2)」と称することがある。)、ヒドロキシナフタレン骨格とフェノール骨格を有するナフトール/フェノール共縮合樹脂(B−3)(以下、「フェノール樹脂(B−3)と称することがある。)からなる群より選択される少なくとも1種のフェノール樹脂が好ましい。エポキシ樹脂(A)とこれらのフェノール樹脂とを組み合わせて用いることによる相乗効果により、樹脂組成物を、高流動性、高温保管特性及びパッケージ成形時の低反りのバランスに優れたものとすることができる。樹脂組成物の高温保管特性という観点からは、フェノール樹脂(B−1)が好ましく、パッケージ成形時の低反りという観点からはナフトール樹脂(B−2)が好ましく、高温保管特性とパッケージ成形時の低反りのバランスという観点からはナフトール/フェノール共縮合樹脂(B−3)が好ましい。エポキシ樹脂組成物に求められる特性に合わせて上記フェノール樹脂を選択することが好ましい。また、得られるエポキシ樹脂組成物の耐湿信頼性の観点と硬化性の観点から、上記フェノール樹脂系硬化剤の水酸基当量は、80〜400g/eqであることが好ましく、90〜210g/eqであることがより好ましい。エポキシ当量がこの範囲内にあると、樹脂組成物の硬化物の架橋密度が高くなり、硬化物が高強度となりパッケージの反りを小さくすることが可能である。
(一般式(1)において、R1は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。aは0〜4の整数であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。mは1〜10の整数であり、nは0〜10の整数である。繰り返し数mで表される構造単位と繰り返し数nで表される構造単位は、それぞれが連続で並んでいても、お互いが交互に並んでいても、ランダムに並んでいてもよい。)
(一般式(2)中のXは、下記一般式(2A)、(2B)、または(2C)のいずれかで表される基を表す。R2は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。bは0〜6の整数であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。rは1〜10の整数、tは1〜2の整数である。さらに、rが2以上の場合、2つ以上のXは、それぞれ互いに独立して、同一であっても異なっていてもよい。)
(一般式(2A)〜(2C)中のR3、R4及びR5は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。cは0〜4の整数であり、dは0〜6の整数である。eは0〜4の整数であり、お互いに同じであっても異なっていてもよい。)
(一般式(3)において、R6は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基、R7は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。fは0〜3の整数、gは0〜4の整数である。p、qは互いに独立の0〜10の整数であり、p+q≧2である。繰り返し数pで表される構造単位と繰り返し数qで表される構造単位は、それぞれが連続で並んでいても、お互いが交互に並んでいても、ランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ず繰り返し数p+q−1で表わされる構造を有する。)
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。
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。
(ただし、上記一般式(4)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(5)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。iは0〜5の整数であり、jは0〜4の整数である。)
(ただし、上記一般式(6)において、Pはリン原子を表す。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、R17及びR18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。)
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又はアルキル基、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(6)で表される化合物において、リン原子に結合するR12、R13及びR14がフェニル基であり、かつR15、R16、R17及びR18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エポキシ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。
(ただし、上記一般式(7)において、Pはリン原子を表し、Siは珪素原子を表す。R19、R20、R21及びR22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X2は、基Y2及びY3と結合する有機基である。式中X3は、基Y4及びY5と結合する有機基である。Y2及び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及び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及び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及び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、及びX3は互いに同一であっても異なっていてもよく、Y2、Y3、Y4、及びY5は互いに同一であっても異なっていてもよい。Z1は芳香環又は複素環を有する有機基、あるいは脂肪族基である。)
また、一般式(7)中の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、ヘキシル基及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、ナフチル基及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、アミノプロピル基及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、ナフチル基及びビフェニル基が一般式(7)の熱安定性が向上するという点で、より好ましい。
(ただし、上記一般式(8)において、R23、R27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、又は水酸基以外の置換基である。R24、R25、及びR26は水素原子、水酸基又は水酸基以外の置換基である。)
(ただし、上記一般式(9)において、R33、R34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、水酸基又は水酸基以外の置換基である。R28、R29、R30、R31及びR32は水素原子、水酸基又は水酸基以外の置換基である。)
合物(F)は1種類を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
ような熱分解することによってメルカプトシランカップリング剤と同様の機能を発現するシランカップリング剤など、が挙げられる。またこれらのシランカップリング剤は予め加水分解反応させたものを配合してもよい。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。
型剤とを組み合わせて用いることによる相乗効果により、樹脂組成物のパッケージ成形後の反り及び260℃での反りが小さく、優れたものとすることができる。この理由は不明だが、上記の離型剤を使用することで、エポキシ樹脂組成物中の無機充填材の分散性が向上するためではないかと考えられる。
(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。
硬化促進剤1:下記式(10)で表される硬化促進剤
ファインセラミックス粉体の気体吸着BET法による比表面積の測定方法に準じて、窒素を吸質として用い、BET1点法により測定した。U量及びTh量は、球状アルミナをフッ化水素に溶解して主成分を揮発させた後、残存物を硝酸に溶解し、遠心分離機で処理した上澄み液をセイコーインスツルメンツ(株)製の誘導結合プラズマ質量分析(ICP− MS)装置SPQ−9000を用いて測定した。
球状シリカ1:電気化学工業(株)製溶融球状シリカFB−105X(平均粒径10.4μm、比表面積2.9m2/g、U量1ppb未満、Th量1ppb未満)。
球状シリカ2:アドマテックス(株)製合成球状シリカSO−E2(平均粒径0.5μm、比表面積6.0m2/g、U量1ppb未満、Th量1ppb未満)。
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)
なお、離型剤1〜5は炭素数19以上の離型剤である。
離型剤6、7は炭素数18以下の離型剤である。
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を行い、その後冷却し、次いで粉砕して、エポキシ樹脂組成物を得た。
エポキシ樹脂1 6.0質量部
フェノール樹脂1 3.0質量部
球状アルミナ1 80.0質量部
球状シリカ1 5.0質量部
球状シリカ2 5.0質量部
硬化促進剤1 0.4質量部
シランカップリング剤1 0.1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 0.3質量部
離型剤1 0.1質量部
得られたエポキシ樹脂組成物を、以下の項目について評価した。評価結果を表1に示す。
れたエポキシ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。スパイラルフロー値は70cm以上であれば、良好な成形性を得ることができる。
MPa、硬化時間90秒で、35□BGAパッケージ(厚さ0.56mmBT樹脂基板
、チップサイズ10mm×10mm×厚さ0.35mm、金ワイヤー径25μm、パッケージサイズ32mm×32mm、封止樹脂の厚さ1.17mm)を成形し、175℃、4時間で後硬化した。室温まで冷却後、パッケージのゲートから対角線方向に、表面粗さ計を用いて高さ方向の変位を測定し、変位差の最も大きい値をパッケージ反り量とした。単位はμmである。また、260℃でのパッケージ反りは、260℃熱板の上にパッケージを置き、パッケージの表面温度が260℃±10℃まで上昇した後、室温時と同様な操作でパッケージ反り量を測定した。
×120mm、厚さ0.2mm)を成形した。得られた試験片6枚(計1008cm2
)を用いて低レベルα 線測定装置LACS−4000M(印加電圧1.9KV、PR−
10ガス(アルゴン:メタン=9:1)100m/分、有効計数時間88h)でα線量を測定し、0.005CPH/cm2以下を○、0.005CPH/cm2を超えるものを×と判定した。
表1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に示した。
特に実施例1〜12はエポキシ樹脂粘度、無機充填材量、球状アルミナ量、離型剤種等が好ましい組合せであり、より優れた特性が発現した。
すなわち、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物で封止された電子部品装置は発熱量が大きく、かつα線の影響を受け易い1チップデバイスや発熱量の大きいロジック系の素子とα線の影響を受け易いメモリーが混載された優れた電子部品装置であった。
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 エポキシ樹脂組成物の硬化体
7 ソルダーレジスト
8 基板
9 半田ボール
Claims (9)
- エポキシ樹脂(A)と、フェノール樹脂(B)と、硬化促進剤(C)と、無機充填材(D)と、離型剤(W)と、を含むエポキシ樹脂組成物であって、
前記無機充填材(D)を前記エポキシ樹脂組成物中に85質量%以上含み、前記無機充填材として球状アルミナ(D1)を前記エポキシ樹脂組成物中に70質量%以上含み、前記球状アルミナ(D1)が、レーザー回折散乱法による平均粒子径D50が2μm以上55μm以下、窒素吸着法により測定した比表面積が1.0m2/g以下であり、さらに球状アルミナ(D1)の不純物成分として含まれるウラン、トリウム合計量が10ppb以下であり、
前記フェノール樹脂(B)が、下記一般式(1)で表されるフェノール樹脂(b1)、下記一般式(2)で表されるフェノール樹脂(b2)、下記一般式(3)で表されるフェノール樹脂(b3)、からなる群より選択される少なくとも1種のフェノール樹脂を含み、
前記離型剤(W)が、酸化ポリオレフィン、酸化ポリオレフィンの誘導体、炭素数19以上の脂肪酸、炭素数19以上の脂肪酸の誘導体、無水マレイン酸とアルケンの共重合体、および無水マレイン酸とアルケンの共重合体のエステル化物からなる群より選択される少なくとも1種の離型剤を含む、
ことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
(一般式(1)において、R1は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。aは0〜4の整数であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。mは1〜10の整数であり、nは0〜10の整数である。繰り返し数mで表される構造単位と繰り返し数nで表される構造単位は、それぞれが連続で並んでいても、お互いが交互に並んでいても、ランダムに並んでいてもよい。)
(一般式(2)中のXは、下記一般式(2A)、(2B)、または(2C)のいずれかで表される基を表す。R2は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。bは0〜6の整数であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。rは1〜10の整数、tは1〜2の整数である。さらに、rが2以上の場合、2つ以上のXは、それぞれ互いに独立して、同一であっても異なっていてもよい。)
(一般式(2A)〜(2C)中のR3、R4及びR5は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。cは0〜4の整数であり、dは0〜6の整数である。eは0〜4の整数であり、お互いに同じであっても異なっていてもよい。)
(一般式(3)において、R6は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基、R7は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。fは0〜3の整数、gは0〜4の整数である。p、qは互いに独立の0〜10の整数であり、p+q≧2である。繰り返し数pで表される構造単位と繰り返し数qで表される構造単位は、それぞれが連続で並んでいても、お互いが交互に並んでいても、ランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ず繰り返し数p+q−1で表わされる構造を有する。) - 前記エポキシ樹脂(A)の150℃におけるICI粘度が1.0poise以下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。
- 前記球状アルミナ(D1)を前記エポキシ樹脂組成物全体に対して75質量%以上95質量%以下含む請求項1または請求項2に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 球状シリカ(E)をさらに含むことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記エポキシ樹脂組成物の硬化物におけるプローブ法熱伝導率法による熱伝導率が3W/m・K以上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1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記エポキシ樹脂組成物の硬化物におけるα線カウンターを用いて測定するα線量が0.005CPH/cm2以下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1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物で封止された電子部品装置が備える半導体素子の連続動作時における前記エポキシ樹脂組成物の硬化物と前記半導体素子の接触面の温度が100〜150℃となる電子部品装置。
- 前記半導体素子がメモリー機能を備えるものである請求項7記載の電子部品装置。
- 前記電子部品装置がシステムインパッケージ(SiP)を備えることを特徴とする請求項7または請求項8記載の電子部品装置。
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