JP5991007B2 - 熱硬化性樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置 - Google Patents
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Description
(A)1分子中に2個以上のマレイミド基を有するマレイミド化合物。
(B)下記の一般式(4′)にて表される構造単位を1分子中に2個以上有する、数平均分子量250〜1500で、アリル化率が100%で、メチル基置換率が100%である、フェノール化合物。
上記マレイミド化合物(A成分)は、1分子中に2個以上のマレイミド基を有する化合物であり、例えば、下記の一般式(1)で表されるマレイミド化合物、下記の一般式(2)で表されるマレイミド化合物、下記の構造式(3)で表されるマレイミド化合物等があげられる。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。
上記マレイミド化合物(A成分)とともに用いられる特定のフェノール化合物(B成分)は、上記マレイミド化合物(A成分)を硬化させる作用を有する硬化剤であり、下記の一般式(4′)にて表される構造単位を1分子中に2個以上有するフェノール化合物である。
上記無機質充填剤としては、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、窒化珪素粉末等の各種粉末があげられる。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、半導体封止材料として用いた場合、得られる熱硬化性樹脂組成物の硬化体の熱線膨張係数が低減することにより内部応力を低減させることができ、その結果、封止後の基板の反りを抑制することができるという点から、上記シリカ粉末を用いることが好ましく、上記シリカ粉末の中でも溶融シリカ粉末を用いることが、高充填性、高流動性という点から特に好ましい。上記溶融シリカ粉末としては、球状溶融シリカ粉末、破砕溶融シリカ粉末があげられるが、流動性という観点から、球状溶融シリカ粉末を用いることが好ましい。
さらに、本発明の熱硬化性樹脂組成物には、上記A成分およびB成分、さらに上記無機質充填剤以外に、必要に応じて、上記熱硬化性樹脂組成物の機能を損なわない範囲で各種添加剤を配合することができる。上記添加剤としては、例えば、接着性付与剤、静電気対策のための導電性付与剤、難燃剤、イオン捕捉剤、酸化防止剤、低応力化剤、離型剤、流動性付与剤、吸湿剤、着色剤、顔料等があげられる。
本発明の熱硬化性樹脂組成物は、例えば、つぎのようにして製造することができる。すなわち、上記A成分およびB成分、ならびに無機質充填剤、さらに必要に応じて他の添加剤を常法に準じて適宜配合し、混練機にかけ加熱状態で溶融混練する。ついで、これを室温下にて冷却固化させた後、公知の手段によって粉砕し、必要に応じてタブレット等に打錠するという一連の工程を経由することにより目的とする熱硬化性樹脂組成物を製造することができる。
このようにして得られる熱硬化性樹脂組成物を封止用途として用いる場合の半導体素子の封止方法は、例えば、通常のトランスファー成形等の公知のモールド方法により行うことができ、半導体装置化することができる。また、上記打錠工程を経由せず、粉砕して顆粒状態のパウダーにしたものを、圧縮成形のモールド方法に適用することも可能である。このようにして得られる半導体装置としては、ICやLSI等の半導体装置等があげられる。そして、本発明の熱硬化性樹脂組成物を用いての半導体素子の樹脂封止の際には、つぎのような成形条件に設定することが好ましい。まず、1段階目の反応工程として160〜200℃の加熱にて加熱硬化反応を生起させ、2段階目の反応工程として最終的に上記1段階目の加熱温度条件よりも高い設定となるよう170〜280℃の加熱にて加熱硬化させる。このようにして、本発明の熱硬化性樹脂組成物を用いて半導体素子を樹脂封止することにより半導体装置を製造することができる。
フェノール(和光純薬工業社製)130部、37%ホルマリン(東京化成工業社製)115部、蒸留水13部、シュウ酸二水和物(関東化学社製)2部を混合し、90分間還流加熱した。これに水300部を加えて撹拌し、冷却した後に水層を分離した。ついで、150℃で水を減圧留去し、放冷してフェノール化合物を合成した。得られたフェノール化合物の数平均分子量を、前述の方法に従いGPC(ゲルパーミエションクロマトグラフィ)により求めたところ、836g/molであった。
上記アリル基を有するフェノール化合物150部に、ヨードメタン(東京化成工業社製)210部、炭酸カリウム(和光純薬工業社製)230部、アセトン250部を混合し、窒素ガス気流下、24時間加熱還流した。放冷後、濾過、濃縮して残渣に酢酸エチル(和光純薬工業社製)200部を加え、5%塩酸(和光純薬工業社製を蒸留水で希釈)200部で1回、各200部の蒸留水で2回洗浄した。その後、有機層を分離・抽出し、硫酸マグネシウム(和光純薬工業社製)で乾燥させた後、濾過、濃縮することにより、フェノール性水酸基の水素原子をメチル基にて置換してなるアリル基を有するフェノール化合物(B−1)を得た(置換率100%)。
上記フェノール性水酸基をメチル基にて置換してなるアリル基を有するフェノール化合物(B−1)の合成方法において、ヨードメタンに代えてヨードエタン(東京化成工業社製)230部を用い混合に供した。それ以外は上記合成例B−1の方法と同様にして、フェノール性水酸基の水素原子をエチル基にて置換してなるアリル基を有するフェノール化合物(B−2)を得た(置換率100%)。
上記フェノール性水酸基をメチル基にて置換してなるアリル基を有するフェノール化合物(B−1)の合成方法において、ヨードメタンに代えて2−ヨードプロパン(東京化成工業社製)250部を用い混合に供した。それ以外は上記合成例B−1の方法と同様にして、フェノール性水酸基の水素原子をイソプロピル基にて置換してなるアリル基を有するフェノール化合物(B−3)を得た(置換率100%)。
上記フェノール性水酸基をメチル基にて置換してなるアリル基を有するフェノール化合物(B−1)の合成方法において、ヨードメタンに代えて1−ブロモプロパン(東京化成工業社製)180部を用い混合に供した。それ以外は上記合成例B−1の方法と同様にして、フェノール性水酸基の水素原子をノルマルプロピル基にて置換してなるアリル基を有するフェノール化合物(B−4)を得た(置換率100%)。
上記フェノール性水酸基をメチル基にて置換してなるアリル基を有するフェノール化合物(B−1)の合成方法において、ヨードメタンに代えてアリルブロミド(東京化成工業社製)180部を用い混合に供した。それ以外は上記合成例B−1の方法と同様にして、フェノール性水酸基の水素原子をアリル基にて置換してなるアリル基を有するフェノール化合物(B−5)を得た(置換率100%)。
2,2−ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕プロパン(大和化成工業社製、BMI−4000)
後記の表1に示す各成分を同表に示す割合にて、粉砕機(東洋精機社製、ラボプラストミル4C150−01)を用い、条件:110℃×回転数50rpmにて10分間混練を行うことにより混練物(熱硬化性樹脂組成物)を作製した。
上記のようにして得られた熱硬化性樹脂組成物を用い、175℃の真空プレス成形にて、直径50mm×厚み1mmの円板(硬化物)を作製した。この円板をさらに175℃で5時間、200℃で5時間、250℃で10時間硬化させ、評価用サンプルとした。ついで、上記評価用サンプルを用いて、85℃×85%RHの環境下に144時間放置した前後の重量変化率を算出し、この重量変化率を吸湿率とし吸湿性を評価した。
上記評価用サンプルを用いて、250℃の環境下に1000時間放置した前後の重量変化率を算出し、この重量変化率にて長期耐熱性を評価した。
Claims (5)
- (A)成分と(B)成分の配合割合が、上記(B)成分中に含まれるアルケニル基のモル量(b)と、上記(A)成分中に含まれるマレイミド基のモル量(a)の比(b:a)で、b:a=15:85〜75:25となるよう設定されている請求項1記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 無機質充填剤を含有してなる請求項1または2記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 無機質充填剤の含有量が熱硬化性樹脂組成物全体の65〜90重量%である請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物を用いて、半導体素子を樹脂封止してなる半導体装置。
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