JP6066865B2 - 高誘電率エポキシ樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents
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Description
前記(A)成分が下記一般式(1)から選ばれる1種類以上の樹脂を含み、
前記(B)成分を、前記(A)成分中のエポキシ基に対し、前記(B)成分中のフェノール性水酸基の当量比が0.5〜2.0となる量含み、
前記(C)成分を、前記(A)成分と前記(B)成分との合計量100質量部当たり、0.4質量部〜20質量部含み、
前記(D)成分が、前記(A)成分より比誘電率が高いものであり、
前記(D)成分を、10vol%〜50vol%含み、
前記(D)成分及び前記(E)成分の合計を、40vol%〜90vol%含むものであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物を提供する。
上記のように、高誘電率および高流動性を有し、良好な耐ワイヤ流れ性を有するエポキシ樹脂組成物が求められている。
(A)エポキシ樹脂と、(B)フェノール樹脂からなる硬化剤と、(C)硬化促進剤と、(D)高誘電率粉末と、(E)(D)成分以外の無機充填材とを含有するエポキシ樹脂組成物であって、
(A)成分が下記一般式(1)から選ばれる1種類以上の樹脂を含み、
(B)成分を、(A)成分中のエポキシ基に対し、(B)成分中のフェノール性水酸基の当量比が0.5〜2.0となる量含み、
(C)成分を、(A)成分と(B)成分との合計量100質量部当たり、0.4質量部〜20質量部含み、
(D)成分が、(A)成分より比誘電率が高いものであり、
(D)成分を、10vol%〜50vol%含み、
(D)成分及び(E)成分の合計を、40vol%〜90vol%含むエポキシ樹脂組成物を用いることにより、上記課題を達成できることを見出した。
<(A)エポキシ樹脂>
本発明に用いられるエポキシ樹脂は1分子内に2個以上のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、およびポリマー全般を言う。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、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノール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、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エポキシ樹脂等が挙げられる。
本発明に用いられる(B)フェノール樹脂からなる硬化剤は、エポキシ樹脂と反応して硬化させるものであれば、特に制限されるものではなく、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、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、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等が挙げられ、これらは単独又は混合して用いても良い。これらのフェノール樹脂は、分子量、軟化点、水酸基量等に制限なく使用することができるが、軟化点が低く比較的低粘度のものが好ましい。
本発明で用いる(C)硬化促進剤としては、エポキシ樹脂と硬化剤との硬化反応を促進するものであれば良く、例えば、1,8―ジアザビシクロ(5,4,0)―7―ウンデセン等のアミン系化合物、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフォニウム・テトラボレート塩等の有機リン系化合物、2−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの硬化促進剤は、単独でも併用しても差し支えない。
本発明で用いる(D)高誘電率粉末としてはセラミックス系の粉末が好ましく、高周波数帯域において分散体となるベース樹脂((A)成分)よりも大きい比誘電率とQ値(誘電正接の逆数)を持つものが良く、2種以上を併用することもできる。その場合の比率は任意に選定すればよい。具体的な種類としては、酸化チタンやチタン酸バリウム系セラミック、チタン酸ストロンチウム系セラミック、チタン酸ジルコン酸亜鉛系セラミックなどが挙げられ、チタン酸ストロンチウムやチタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸亜鉛が好ましい。特にチタン酸ストロンチウム系セラミックは、常誘電体であり誘電率が比較的高く誘電損失が少ないことから好ましい。これらのセラミックは、安定した高誘電率の粉末を得るために、あらかじめ1000℃以上の高温で焼成して高誘電率セラミックとしたものを粉砕することが好ましい。
本発明に用いられる(E)無機充填材は、前記(D)成分以外の無機充填材であり、その種類については特に制限はなく、一般に封止材料に用いられるものを使用することができる。例えば溶融破砕シリカ粉末、溶融球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、2次凝集シリカ粉末、アルミナ、チタンホワイト、水酸化アルミニウム等が挙げられ、特に溶融球状シリカ粉末が好ましい。形状は限りなく真球状であることが好ましく、又粒子の大きさの異なるものを混合することにより充填量を多くすることができる。その粒径は特に限定されるものではないが、成型性、流動性からみて、平均粒径は4μm〜40μm、特には7μm〜35μmが好ましい。また、流動性に優れた樹脂組成物を得るには、0.1〜3μmの微細領域、4μm〜8μmの中粒径領域、10μm〜40μmの粗領域のものを組み合わせて使用するのが好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は(A)〜(E)成分の他、必要に応じてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤、カーボンブラック等の着色剤、臭素化エポキシ樹脂、酸化アンチモン、リン化合物等の難燃剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力成分、天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸およびその金属塩類もしくはパラフィン等の離型剤、酸化防止剤等の各種添加剤を配合することができる。
表1に示す成分を熱2本ロールにて均一に溶融混合し、冷却、粉砕して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。使用した原材料を下記に示す。
(A)エポキシ樹脂
<一般式(1)に含まれる樹脂>
A−1 下記式(2)で表されるビフェニル型エポキシ樹脂:YX−4000K((株)JER製 エポキシ当量190、融点105℃)
A−2 ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂:NC−3000((株)日本化薬製 エポキシ当量290、軟化点70℃)
A−3 オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂:エピクロンN665−EXPS((株)DIC エポキシ当量200、軟化点65℃)
B−1 多官能フェノール樹脂:MEH−7500((株)明和化成製 フェノール性水酸基当量97)
B−2 ノボラック型フェノール樹脂:TD−2131((株)DIC製 フェノール性水酸基当量110)
C−1 トリフェニルホスフィン:TPP((株)北興化学製)
チタン酸ストロンチウム粉末:ST−03((株)堺化学工業 平均粒径0.3μm)
E−1 シリカ:球状溶融シリカ MAR−T815H((株)龍森製、平均粒径7〜17μm)
F−1 天然ワックス:カルナバワックス((株)日興ファインプロダクツ製)
G−1 モリブデン酸亜鉛担持亜鉛 KEMGARD 911B (シャーウインウイリアムズ製)
H−1 黒色顔料:デンカブラック((株)電気化学工業製)
I−1 ハイドロタルサイト化合物:DHT−4A−2((株)協和化学製)
J−1 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン:KBM−403、((株)信越化学工業製)
EMMI規格に準じた金型を使用して、成型温度175℃、成型圧力6.9N/mm2、トランスファー成型時間120秒の条件で行った。
10×10×0.30mmの大きさのシリコンチップを16個搭載した51mm×51mmFBGA(ファインピッチ・ボールグリッドアレイ)基板のチップ表面を金線(直径20μm)、ループ高さ200μm、ワイヤー長さ4mmの条件でワイヤボンディングした。これにエポキシ樹脂組成物を温度175℃、成型圧力6.9N/mm2、トランスファー時間120秒で成型し、ワイヤーの変形量(%)をマイクロフォーカスX線TV検査装置(ポニー工業(製))を用いて測定した。
トランスファー成型機を用いて、成型温度175℃、成型圧力6.9N/mm2、成型時間120秒で、直径50mm、厚さ3mmのテストピースを成型した。テストピースは180℃、4時間のポストキュアー後、TO−09((株)安藤電気製)を用いて、測定周波数1MHzにて測定した。
Claims (3)
- (A)エポキシ樹脂と、(B)フェノール樹脂からなる硬化剤と、(C)硬化促進剤と、(D)高誘電率粉末と、(E)(D)成分以外の無機充填材とを含有するエポキシ樹脂組成物であって、
前記(A)成分が下記一般式(1)から選ばれる1種類以上の樹脂を含み、
前記(B)成分を、前記(A)成分中のエポキシ基に対し、前記(B)成分中のフェノール性水酸基の当量比が0.5〜2.0となる量含み、
前記(C)成分を、前記(A)成分と前記(B)成分との合計量100質量部当たり、0.4質量部〜20質量部含み、
前記(D)成分が、前記(A)成分より比誘電率が高いものであり、
前記(D)成分を、10vol%〜50vol%含み、
前記(D)成分及び前記(E)成分の合計を、40vol%〜90vol%含み、
前記(D)成分が、チタン酸ストロンチウムであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
- 前記(E)成分が、溶融球状シリカ粉末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。
- 請求項1又は請求項2に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物によって半導体素子を封止したものであることを特徴とする半導体装置。
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