JP6706818B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関する。より詳しくは、電子機器等を構成する部品として好適に用いることができる半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device. More specifically, the present invention relates to a semiconductor device that can be suitably used as a component forming an electronic device or the like.

半導体を基板に実装した半導体装置は、電子機器を構成する部品として様々な用途で用いられている。このような半導体装置のダイアタッチ材として、近年鉛半田への代替が顕著になってきている。しかしながらSiパワーデバイスや発光ダイオードなどでは大電流を扱うためにダイから高温を発するという事情があり、高温鉛半田や導電性接着剤が使用されてきた。
SiCやGaNといった次世代パワー半導体はSiパワー半導体よりも高温で動作することが想定されている。車載用途などでは、パワー半導体自体の冷却機構の簡素化を目的に250℃で長期間動作させることが求められているが、200℃を超えると鉛フリー半田自体が溶融したり酸化劣化したりするうえ、導電性接着剤も有機接着性成分が熱分解することから、金属成分の焼結接合がダイアタッチ技術として有望視されている。
A semiconductor device in which a semiconductor is mounted on a substrate is used in various applications as a component of electronic equipment. As a die attach material for such a semiconductor device, replacement of lead solder has become remarkable in recent years. However, in a Si power device, a light emitting diode, etc., a high temperature is emitted from a die in order to handle a large current, and thus high temperature lead solder and a conductive adhesive have been used.
Next-generation power semiconductors such as SiC and GaN are expected to operate at higher temperatures than Si power semiconductors. For automotive applications, it is required to operate at 250°C for a long time for the purpose of simplifying the cooling mechanism of the power semiconductor itself, but if the temperature exceeds 200°C, the lead-free solder itself may melt or undergo oxidative deterioration. In addition, since the organic adhesive component of the conductive adhesive is also thermally decomposed, the sinter bonding of the metal component is regarded as a promising technique for die attachment.

ダイアタッチに使用できる金属成分を含む材料として、所定の平均粒子径を有する銀粒子と低級アルコールとを含み、接着剤成分を含まない導電性ペーストやダイアタッチが開示されている(特許文献1、非特許文献1、2参照)。また、所定の平均粒子径を有する銀粒子と銀より線膨張係数の小さな無機物と金属酸化物とを含む導電性材料用組成物を所定の温度で焼成して得られる導電性材料が開示され、この材料がダイアタッチに使用できることが記載されている(特許文献2参照)。
一方、半導体の封止材として用いられる樹脂組成物として、シアネートエステル化合物と特定の構造のシラン化合物とを含むシアネートエステル系組成物が開示されている(特許文献3参照)。
As a material containing a metal component that can be used for die attach, a conductive paste or die attach containing silver particles having a predetermined average particle size and a lower alcohol and containing no adhesive component is disclosed (Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 and 2). Also disclosed is a conductive material obtained by firing a composition for a conductive material containing silver particles having a predetermined average particle diameter, an inorganic material having a smaller linear expansion coefficient than silver, and a metal oxide at a predetermined temperature, It is described that this material can be used for die attach (see Patent Document 2).
On the other hand, as a resin composition used as a sealing material for semiconductors, a cyanate ester-based composition containing a cyanate ester compound and a silane compound having a specific structure is disclosed (see Patent Document 3).

特許第5207281号Patent No. 5207281 特許第5417861号Patent No. 5417861 特開2014−15603号公報JP, 2014-15603, A

K.Suganuma外5名,Macroelectronics Reliabilitry,52,(2012),375−380K. 5 people from Suganuma, Macroelectronics Reliablity, 52, (2012), 375-380 Soichi Sakamoto外2名,Journal of Materials Science: Materials in Electronics,(2013),24,1332−1340Soichi Sakamoto outside 2 people, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, (2013), 24, 1332-1340.

上記のとおり、200℃を超える高温での使用が想定される半導体のダイアタッチ材として銀の焼結接合を利用することが検討されているが、銀は200℃を超える高温環境下に長時間置かれると焼結が進行して形態が変化し、基板と半導体素子との間のダイアタッチ材の層部分の高弾性化や、応力の増大が生じたり、接着力が低下したりするおそれがあり、また半導体として機能しなくなるおそれがある。また、銀等の金属は元来有機樹脂との親和性が乏しいために、金属成分をダイアタッチとして用いた半導体の封止を公知のエポキシ樹脂で行った場合、封止材と金属界面で剥離が発生しやすくなるという課題がある。このため、パワーデバイス自体の環境信頼性を長期にわたって保証するのは非常に困難とされていた。 As described above, it has been studied to use silver sinter bonding as a semiconductor die attach material which is supposed to be used at a temperature higher than 200° C. However, silver is used for a long time in a high temperature environment higher than 200° C. When placed, the sintering progresses and the morphology changes, which may increase the elasticity of the layer portion of the die attach material between the substrate and the semiconductor element, increase the stress, or reduce the adhesive strength. There is a possibility that it will not function as a semiconductor. In addition, since metal such as silver originally has a poor affinity with organic resin, when a known epoxy resin is used to seal a semiconductor using a metal component as a die attach, peeling occurs at the interface between the sealant and the metal. Is likely to occur. Therefore, it has been extremely difficult to guarantee the environmental reliability of the power device itself for a long period of time.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、長期間にわたって200℃を超える高温で使用しても、半導体装置内での剥離の発生が充分に抑制され、半導体として機能することができる半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when used at a high temperature exceeding 200° C. for a long period of time, the occurrence of peeling in a semiconductor device is sufficiently suppressed, and the present invention can function as a semiconductor. It is an object to provide a semiconductor device.

本発明者は、長期間200℃を超える高温で使用しても剥離の発生が充分に抑制され、半導体として機能することができる半導体装置について種々検討したところ、金属粒子に、金属粒子とは異なる無機成分を加えた導電性組成物をダイアタッチ材として用いることで、長期間にわたって200℃を超える高温で使用しても基板と半導体素子との間のダイアタッチ材の層部分の高弾性化や、応力の増大、及び、剥離が抑制され、更にこのようなダイアタッチ材を用いた半導体素子の封止をシアネートエステル化合物及び/又はマレイミド化合物を含有する樹脂組成物で行うと、200℃を超える高温での使用でも金属粒子と封止材との間の剥離の発生も抑制され、半導体として機能することができる半導体装置が得られることを見出し、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。 The present inventor has conducted various studies on a semiconductor device capable of sufficiently suppressing the occurrence of peeling even when used at a high temperature exceeding 200° C. for a long period of time and functioning as a semiconductor. As a result, the metal particles are different from the metal particles. By using a conductive composition to which an inorganic component is added as a die attach material, it is possible to increase the elasticity of the layer portion of the die attach material between the substrate and the semiconductor element even when used at a high temperature exceeding 200° C. for a long period of time. When the resin composition containing a cyanate ester compound and/or a maleimide compound is used for sealing a semiconductor element using such a die attach material, the stress exceeds 200°C. It was found that the occurrence of peeling between the metal particles and the encapsulant was suppressed even when used at high temperatures, and a semiconductor device capable of functioning as a semiconductor was obtained, and it was conceived that the above problems can be solved satisfactorily. However, the present invention has been reached.

すなわち本発明は、基板と半導体素子とを含んで構成される半導体装置であって、上記半導体装置は、金属粒子、並びに、上記金属粒子とは異なる無機成分を含む導電性組成物由来の成分と、シアネートエステル化合物及び/又はマレイミド化合物を含有する樹脂組成物由来の成分とを含むことを特徴とする半導体装置である。
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
That is, the present invention is a semiconductor device including a substrate and a semiconductor element, wherein the semiconductor device comprises metal particles, and a component derived from a conductive composition containing an inorganic component different from the metal particles. , A component derived from a resin composition containing a cyanate ester compound and/or a maleimide compound.
The present invention is described in detail below.
It should be noted that a combination of two or more of the individual preferred embodiments of the present invention described below is also a preferred embodiment of the present invention.

1.半導体装置
本発明の半導体装置は、基板及び半導体素子と、金属粒子、並びに、該金属粒子とは異なる無機成分を含む導電性組成物由来の成分と、シアネートエステル化合物及び/又はマレイミド化合物を含有する樹脂組成物由来の成分とを含む点を特徴とする。導電性組成物由来の成分とは、導電性組成物から形成される成分を意味し、導電性組成物と同一の成分であってもよく、導電性組成物から変質した成分であってもよい。シアネートエステル化合物及び/又はマレイミド化合物を含有する樹脂組成物由来の成分についても同様である。本発明の半導体装置では、金属粒子、並びに、該金属粒子とは異なる無機成分を含む導電性組成物がダイアタッチ材として用いられ、シアネートエステル化合物及び/又はマレイミド化合物を含有する樹脂組成物が半導体素子の封止に用いられることから、該導電性組成物由来の成分は半導体装置の基板と半導体素子との間に存在し、該樹脂組成物由来の成分は、導電性組成物由来の成分を間に挟んだ基板と半導体素子とを覆って存在することになる。
本発明の半導体装置は、基板及び半導体素子と、金属粒子、並びに、該金属粒子とは異なる無機成分を含む導電性組成物と、シアネートエステル化合物及び/又はマレイミド化合物を含有する樹脂組成物とを用いて作製されたものであるが、これらを用いて作製されたものである限り、これら以外の材料が用いられていてもよい。また、基板、半導体素子、導電性組成物及び樹脂組成物は、それぞれ1種が用いられていてもよく、2種以上が用いられていてもよい。
以下において、本発明の半導体装置に使用される導電性組成物、樹脂組成物、半導体素子及び基板について順に説明する。
1. Semiconductor Device The semiconductor device of the present invention contains a substrate and a semiconductor element, metal particles, and a component derived from a conductive composition containing an inorganic component different from the metal particles, and a cyanate ester compound and/or a maleimide compound. It is characterized in that it contains a component derived from a resin composition. The component derived from the conductive composition means a component formed from the conductive composition, and may be the same component as the conductive composition or may be a component modified from the conductive composition. .. The same applies to components derived from a resin composition containing a cyanate ester compound and/or a maleimide compound. In the semiconductor device of the present invention, a conductive composition containing metal particles and an inorganic component different from the metal particles is used as a die attach material, and a resin composition containing a cyanate ester compound and/or a maleimide compound is a semiconductor. Since it is used for sealing the element, the component derived from the conductive composition is present between the substrate of the semiconductor device and the semiconductor element, and the component derived from the resin composition is the component derived from the conductive composition. It exists so as to cover the substrate and the semiconductor element sandwiched therebetween.
The semiconductor device of the present invention comprises a substrate and a semiconductor element, metal particles, and a conductive composition containing an inorganic component different from the metal particles, and a resin composition containing a cyanate ester compound and/or a maleimide compound. Although it is manufactured using the above materials, other materials may be used as long as the materials are manufactured using these materials. In addition, the substrate, the semiconductor element, the conductive composition, and the resin composition may each be used alone or in combination of two or more.
Hereinafter, the conductive composition, the resin composition, the semiconductor element and the substrate used in the semiconductor device of the present invention will be described in order.

<導電性組成物>
本発明における導電性組成物は、金属粒子、並びに、該金属粒子とは異なる無機成分を含むことを特徴とし、このような導電性組成物もまた、本発明の1つである。
基板と半導体素子とを接着するダイアタッチ材として金属粒子の焼結接合を用いた場合、200℃以上の温度で放置すると、銀粒子同士の融着が進んで結合部分が大きくなってゆく。それによりダイアタッチ材が形態変化して高弾性化したり、半導体装置内に応力が発生したりする。これに対し、金属粒子に加え、該金属粒子とは異なる無機成分を含む導電性組成物を用いると、該金属粒子とは異なる無機成分の作用により、金属粒子同士の融着の進行が妨げられて、金属粒子同士の焼結接合の緻密な組織が維持されやすくなり、ダイアタッチ材が形態変化が抑制される。また、金属ダイアタッチ材を用いた半導体装置を200℃以上の高温状態に長時間置いた場合に基板と半導体素子との接着力の低下が生じる場合がある。このような接着力の低下の原因は、金属粒子同士の融着が進んで結合部分が大きくなってゆくこと、及び、それに伴って当初基板上に存在していた銅等の成分が金属粒子同士の結合部分に沿って半導体素子側に移動しやすくなることにあると考えられる。金属粒子とは異なる無機成分の作用により、金属粒子同士の融着の進行が妨げられて、金属粒子同士の焼結接合の緻密な組織が維持されやすくなると、それにより銅等の移動も少なくなり、基板と半導体素子との接着力の低下も抑制することができる。
<Conductive composition>
The conductive composition in the present invention is characterized by containing metal particles and an inorganic component different from the metal particles, and such a conductive composition is also one aspect of the present invention.
When the metal particles are sintered and joined as the die attach material for bonding the substrate and the semiconductor element, if the silver particles are left to stand at a temperature of 200° C. or higher, the silver particles are fused with each other and the bonded portion becomes large. As a result, the shape of the die attach material changes and becomes highly elastic, or stress is generated in the semiconductor device. On the other hand, when a conductive composition containing an inorganic component different from the metal particles is used in addition to the metal particles, the action of the inorganic component different from the metal particles prevents the progress of fusion between the metal particles. As a result, the dense structure of the sintered joint between the metal particles is easily maintained, and the shape change of the die attach material is suppressed. Further, when a semiconductor device using a metal die attach material is left in a high temperature state of 200° C. or higher for a long time, the adhesive force between the substrate and the semiconductor element may be reduced. The cause of such a decrease in the adhesive force is that the fusion of metal particles progresses and the bonded portion becomes larger, and along with that, the components such as copper originally present on the substrate are metal particles to each other. It is considered that it is easy to move to the semiconductor element side along the coupling part of. By the action of the inorganic component different from the metal particles, the progress of fusion between the metal particles is hindered, and when the dense structure of the sintered joint between the metal particles is easily maintained, the movement of copper and the like is also reduced. It is also possible to suppress a decrease in the adhesive force between the substrate and the semiconductor element.

本発明の導電性組成物が含む金属粒子としては、銀、銅、ニッケル、亜鉛等の粒子の1種又は2種以上を用いることができる。
これらの中でも、導電性、放熱性の点から銀又は銅が好ましい。より好ましくは、銀である。銀原子は、250〜300℃の環境下で酸素と反応しながら表面上を移動する表面反応が発生する特性を有しているため、無機成分を添加することで焼結反応の進行を抑制する作用は、金属原子が銀原子である場合により効果的に発揮されることになる。
また金属粒子は、金属の化合物であってもよく、金属の単体であってもよいが、金属の単体の粒子であることが好ましい。
As the metal particles contained in the conductive composition of the present invention, one kind or two kinds or more of particles of silver, copper, nickel, zinc or the like can be used.
Among these, silver or copper is preferable in terms of conductivity and heat dissipation. More preferably, it is silver. Since silver atoms have the property of causing a surface reaction of moving on the surface while reacting with oxygen in an environment of 250 to 300° C., the progress of the sintering reaction is suppressed by adding an inorganic component. The action will be more effectively exhibited when the metal atom is a silver atom.
The metal particles may be a compound of a metal or a simple substance of metal, but are preferably particles of a simple substance of metal.

本発明の導電性組成物が含む金属粒子は、平均粒子径(メジアン径)が0.1〜15μmであることが好ましい。より好ましくは、0.1〜10μmであり、更に好ましくは、0.3〜6μmである。このような平均粒子径の金属粒子を含むことで、導電性組成物がダイアタッチ材としてより好適なものとなる。
本発明において、金属粒子の平均粒子径(メジアン径)は、レーザー回折法により測定することができる。
The metal particles contained in the conductive composition of the present invention preferably have an average particle diameter (median diameter) of 0.1 to 15 μm. The thickness is more preferably 0.1 to 10 μm, still more preferably 0.3 to 6 μm. By including the metal particles having such an average particle diameter, the conductive composition becomes more suitable as a die attach material.
In the present invention, the average particle size (median size) of metal particles can be measured by a laser diffraction method.

本発明の導電性組成物は、金属粒子を1種含むものであっても、2種以上含むものであってもよいが、平均粒子径(メジアン径)の異なる2種以上の金属粒子を含むものであることが好ましい。
平均粒子径の異なる2種以上の金属粒子を含む場合、金属粒子全体のうち、平均粒子径が0.1〜15μmであるものの割合が70質量%以上であることが好ましい。より好ましくは、80質量%以上であり、更に好ましくは、90質量%以上であり、特に好ましくは、100質量%、すなわち、平均粒子径(メジアン径)の異なる2種以上の金属粒子を含む場合、平均粒子径(メジアン径)がいずれも0.1〜15μmの範囲にある金属粒子を組み合わせて用いることである。
このような平均粒子径(メジアン径)の異なる2種以上の金属粒子は、同一の金属種の粒子であってもよく、異なる金属種の粒子であってもよいが、導電性組成物が同一の金属種の粒子であって、平均粒子径(メジアン径)の異なる2種以上の金属粒子を含むことは本発明の好適な形態の1つである。
The conductive composition of the present invention may contain one type of metal particles or two or more types of metal particles, but contains two or more types of metal particles having different average particle diameters (median diameters). It is preferable that it is toxic.
When two or more kinds of metal particles having different average particle diameters are contained, it is preferable that the proportion of the metal particles having an average particle diameter of 0.1 to 15 μm is 70% by mass or more. It is more preferably 80% by mass or more, further preferably 90% by mass or more, and particularly preferably 100% by mass, that is, the case of containing two or more kinds of metal particles having different average particle diameters (median diameters). That is, metal particles having an average particle diameter (median diameter) in the range of 0.1 to 15 μm are used in combination.
Such two or more kinds of metal particles having different average particle diameters (median diameters) may be particles of the same metal species or particles of different metal species, but have the same conductive composition. It is one of the preferable modes of the present invention to include two or more kinds of metal particles having different average particle diameters (median diameters).

本発明の導電性組成物が、平均粒子径(メジアン径)がいずれも0.1〜15μmの範囲にある金属粒子を2種以上含むものである場合、平均粒子径が最も大きい金属粒子の平均粒子径は、1.0〜9.9μmであることが好ましい。また、平均粒子径が最も小さい金属粒子の平均粒子径は、0.1〜0.99μmであることが好ましい。すなわち、導電性組成物が、メジアン径で1.0〜9.9μmの平均粒子径を有する金属粒子と、メジアン径で0.1〜0.99μmの平均粒子径を有する金属粒子とを含むことは、本発明の好適な実施形態の1つである。
平均粒子径が最も大きい金属粒子の平均粒子径は、より好ましくは、1.2〜8μmであり、更に好ましくは、1.4〜5μmであり、特に好ましくは、1.6〜4μmであり、中でも特に好ましくは、1.8〜3.5μmであり、最も好ましくは、2.0〜3.2μmである。
また、平均粒子径が最も小さい金属粒子の平均粒子径は、より好ましくは、0.1〜0.9μmであり、更に好ましくは、0.15〜0.8μmであり、特に好ましくは、0.2〜0.7μmであり、中でも特に好ましくは、0.25〜0.6μmであり、最も好ましくは、0.3〜0.5μmである。
When the conductive composition of the present invention contains two or more kinds of metal particles each having an average particle diameter (median diameter) in the range of 0.1 to 15 μm, the average particle diameter of the metal particles having the largest average particle diameter. Is preferably 1.0 to 9.9 μm. The average particle size of the metal particles having the smallest average particle size is preferably 0.1 to 0.99 μm. That is, the conductive composition contains metal particles having an average particle diameter of 1.0 to 9.9 μm in median diameter and metal particles having an average particle diameter of 0.1 to 0.99 μm in median diameter. Is one of the preferred embodiments of the present invention.
The average particle size of the metal particles having the largest average particle size is more preferably 1.2 to 8 μm, further preferably 1.4 to 5 μm, and particularly preferably 1.6 to 4 μm, Especially preferably, it is 1.8 to 3.5 μm, and most preferably 2.0 to 3.2 μm.
The average particle size of the metal particles having the smallest average particle size is more preferably 0.1 to 0.9 μm, still more preferably 0.15 to 0.8 μm, and particularly preferably 0.1. 2 to 0.7 μm, particularly preferably 0.25 to 0.6 μm, and most preferably 0.3 to 0.5 μm.

本発明の導電性組成物が、平均粒子径(メジアン径)が異なる金属粒子を2種以上含むものである場合、平均粒子径が最も大きい金属粒子と平均粒子径が最も小さい金属粒子の質量比は、30/70〜85/15であることが好ましい。より好ましくは、40/60〜80/20であり、更に好ましくは、50/50〜70/30である。 When the conductive composition of the present invention contains two or more kinds of metal particles having different average particle diameters (median diameters), the mass ratio of the metal particles having the largest average particle diameter and the metal particles having the smallest average particle diameter is: It is preferably 30/70 to 85/15. It is more preferably 40/60 to 80/20, still more preferably 50/50 to 70/30.

本発明の導電性組成物が含む金属粒子は、BET法により測定したBET比表面積が0.5〜10m/gであることが好ましい。より好ましくは、0.6〜8.0m/gであり、更に好ましくは、0.6〜6.0m/gである。 The metal particles contained in the conductive composition of the present invention preferably have a BET specific surface area measured by the BET method of 0.5 to 10 m 2 /g. It is more preferably 0.6 to 8.0 m 2 /g, still more preferably 0.6 to 6.0 m 2 /g.

本発明の導電性組成物が含む金属粒子の形状は特に制限されず、球状、偏平状、多面体状等のいずれの形態のものであってもよく、2種以上の異なる形状の金属粒子が含まれていてもよい。本発明の導電性組成物が平均粒子径の異なる2種以上の金属粒子を含む場合、それらの金属粒子の形状は同一であってもよく、異なっていてもよい。 The shape of the metal particles contained in the conductive composition of the present invention is not particularly limited, and may be any shape such as spherical, flat, or polyhedral, and includes two or more different shapes of metal particles. It may be. When the conductive composition of the present invention contains two or more kinds of metal particles having different average particle sizes, the shape of the metal particles may be the same or different.

本発明の導電性組成物は、上記金属粒子とは異なる無機成分を含む。上記金属粒子とは異なる無機成分は、化合物であってもよく、原子の単体であってもよい。
無機成分は、導電性組成物が含む金属粒子が有する金属元素及び炭素(C)を除く周期表第1〜17族の元素を少なくとも1つ含むものであり、それらの元素を2つ以上含んでいてもよい。また該元素は、金属元素であってもよく、非金属元素であってもよい。
導電性組成物が含む金属粒子が有する金属元素及び炭素(C)を除く周期表第1〜17族の元素としては、好ましくは、周期表第3〜16族の元素であり、より好ましくは、周期表第4〜15族の元素である。
The conductive composition of the present invention contains an inorganic component different from the above metal particles. The inorganic component different from the metal particles may be a compound or a simple substance of atoms.
The inorganic component contains at least one element belonging to Groups 1 to 17 of the periodic table excluding carbon (C) and the metal element contained in the metal particles contained in the conductive composition, and contains two or more of these elements. You may stay. Further, the element may be a metal element or a non-metal element.
The metal element contained in the metal particles contained in the conductive composition and the element of the periodic table groups 1 to 17 excluding carbon (C) are preferably elements of the periodic table groups 3 to 16, and more preferably, It is an element of Groups 4 to 15 of the periodic table.

無機成分が化合物である場合、化合物としては、酸化物;窒化物;複合酸化物;層状複水酸化物;水酸化物;粘土化合物;固溶体;合金;ゼオライト;ハロゲン化物;カルボキシラート化合物;炭酸化合物;炭酸水素化合物;硝酸化合物;硫酸化合物;スルホン酸化合物;ヒドロキシアパタイト等のリン酸化合物;亜リン化合物;次亜リン酸化合物、ホウ酸化合物;ケイ酸化合物;アルミン酸化合物;硫化物;オニウム化合物;塩等が挙げられる。好ましくは、酸化物;窒化物;硫化物のいずれかであり、更に好ましくは、酸化物;窒化物のいずれかである。 When the inorganic component is a compound, the compound is an oxide; a nitride; a complex oxide; a layered double hydroxide; a hydroxide; a clay compound; a solid solution; an alloy; a zeolite; a halide; a carboxylate compound; a carbonate compound. Hydrogen carbonate compound; Nitric acid compound; Sulfate compound; Sulfonic acid compound; Phosphoric acid compound such as hydroxyapatite; Phosphorous compound; Hypophosphorous acid compound, Boric acid compound; Silicic acid compound; Aluminic acid compound; Sulfide; Onium compound A salt and the like can be mentioned. It is preferably any of oxides, nitrides and sulfides, and more preferably any of oxides and nitrides.

本発明の導電性組成物における上記金属粒子とは異なる無機成分は、粒子状の形状のものであることが好ましく、その平均粒子径(メジアン径)は、0.05〜50μmであることが好ましい。より好ましくは、0.08〜20μmであり、更に好ましくは、0.1〜10μmである。
本発明において、上記金属粒子とは異なる無機成分の平均粒子径(メジアン径)は、レーザー回折法により測定することができる。
The inorganic component different from the above-mentioned metal particles in the conductive composition of the present invention is preferably in the form of particles, and its average particle size (median size) is preferably 0.05 to 50 μm. .. The thickness is more preferably 0.08 to 20 μm, and further preferably 0.1 to 10 μm.
In the present invention, the average particle size (median size) of the inorganic component different from the above metal particles can be measured by a laser diffraction method.

本発明の導電性組成物における上記金属粒子とは異なる無機成分の含有割合は、導電性組成物全体100質量%に対して、0.5〜50質量%であることが好ましい。より好ましくは、0.8〜40質量%であり、更に好ましくは、1.0〜30質量%である。 The content ratio of the inorganic component different from the metal particles in the conductive composition of the present invention is preferably 0.5 to 50 mass% with respect to 100 mass% of the entire conductive composition. It is more preferably 0.8 to 40% by mass, and even more preferably 1.0 to 30% by mass.

本発明の導電性組成物は、溶剤を含んでいてもよい。溶剤としては特に制限されず、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルコール、ベンゼン、キシレン、トルエン、ナフタレン、(ジ)メチルナフタレン等の無極性芳香族化合物;C5〜12ぐらいまでの炭化水素化合物;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、γ―ブチロラクトン等のエステル類;ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、モノグライム、ジグライム、トリグライム等のエーテル類等が挙げられる。中でも置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルコールが最も好ましい。 The conductive composition of the present invention may contain a solvent. The solvent is not particularly limited, and a non-polar aromatic compound such as an alcohol having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, benzene, xylene, toluene, naphthalene, (di)methylnaphthalene; C5 to about 12 Hydrocarbon compounds up to acetone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone; ethyl acetate, butyl acetate, ethyl butyrate, butyl butyrate, ethyl lactate, butyl lactate, propylene glycol methyl ether acetate, γ- Esters such as butyrolactone; ethers such as diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, monoglyme, diglyme, triglyme, and the like. Of these, alcohols having 1 to 20 carbon atoms that may have a substituent are most preferable.

上記置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルコールについて、炭素数1〜20のアルコールは、水酸基を1〜3個有するものが好ましい。炭素数1〜20のアルコールは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐状アルキル基を有するものであることが好ましく、炭素数1〜20のアルコールが置換基を有する場合には、炭素数1〜10の直鎖又は分岐状アルキル基の水素原子が置換基によって置換されたものが好ましい。
置換基を有さない炭素数1〜20のアルコールとしては、メタノール、エタノール、エチレングリコール、n−プロパノール、i−プロパノール、トリエチレングリコール、n−ブタノール、i−ブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール、i−ペンタノール、sec−ペンタノール、t−ペンタノール、2−メチルブタノール、n−ヘキサノール、1−メチルペンタノール、2−メチルペンタノール、3−メチルペンタノール、4−メチルペンタノール、1−エチルブタノール、2−エチルブタノール、1,1−ジメチルブタノール、2,2−ジメチルブタノール、3,3−ジメチルブタノール、および1−エチル−1−メチルプロパノール等が挙げられる。
Regarding the alcohol having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, the alcohol having 1 to 20 carbon atoms preferably has 1 to 3 hydroxyl groups. The alcohol having 1 to 20 carbon atoms preferably has a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and when the alcohol having 1 to 20 carbon atoms has a substituent, it has 1 carbon atom. Those in which a hydrogen atom of a linear or branched alkyl group of 10 is substituted with a substituent are preferable.
Examples of the alcohol having 1 to 20 carbon atoms having no substituent include methanol, ethanol, ethylene glycol, n-propanol, i-propanol, triethylene glycol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, t-butanol. , N-pentanol, i-pentanol, sec-pentanol, t-pentanol, 2-methylbutanol, n-hexanol, 1-methylpentanol, 2-methylpentanol, 3-methylpentanol, 4- Examples include methylpentanol, 1-ethylbutanol, 2-ethylbutanol, 1,1-dimethylbutanol, 2,2-dimethylbutanol, 3,3-dimethylbutanol, and 1-ethyl-1-methylpropanol.

炭素数1〜20のアルコールが有していてもよい置換基としては、アルコキシ基、アミノ基及びハロゲン原子からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。アルコキシ基としては、炭素数1〜10のものが好ましい。ハロゲン原子としては、フッ素、臭素、塩素およびヨウ素が挙げられる。
置換基を有する炭素数1〜20のアルコールとしては、メトキシメタノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−クロロエタノール、エタノールアミン等が挙げられる。
本発明の導電性組成物は、溶媒を1種含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
The substituent that the alcohol having 1 to 20 carbon atoms may have is preferably at least one selected from the group consisting of an alkoxy group, an amino group and a halogen atom. The alkoxy group preferably has 1 to 10 carbon atoms. Halogen atoms include fluorine, bromine, chlorine and iodine.
Examples of the C1-C20 alcohol having a substituent include methoxymethanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-chloroethanol, ethanolamine and the like.
The conductive composition of the present invention may contain one type of solvent or may contain two or more types of solvents.

本発明の導電性組成物が溶剤を含む場合、上記金属粒子と溶剤との配合割合(質量比)は特に制限されないが、上記金属粒子:溶剤が4:1〜16:1であることが好ましい。このような割合で上記金属粒子を含むと、組成物がダイアタッチ材としてより良好な性能を発揮することができる。上記金属粒子:溶剤は、より好ましくは、6:1〜12:1であり、更に好ましくは、8:1〜10:1である。 When the conductive composition of the present invention contains a solvent, the mixing ratio (mass ratio) of the metal particles and the solvent is not particularly limited, but the metal particles:solvent is preferably 4:1 to 16:1. .. When the metal particles are contained in such a ratio, the composition can exhibit better performance as a die attach material. The metal particle:solvent ratio is more preferably 6:1 to 12:1, further preferably 8:1 to 10:1.

本発明の導電性組成物をダイアタッチ材として用いた場合、上記金属粒子が溶融して基板と半導体素子とに融着し、これにより基板と半導体素子とが固定される。したがって、本発明の導電性組成物は、基板に半導体素子を固定するために接着成分を必要としない。
したがって、本発明の導電性組成物は、接着成分の含有割合が導電性組成物全体に対して、15質量%以下であることが好ましい。接着成分の含有割合は、より好ましくは、10質量%以下であり、更に好ましくは、5質量%以下であり、特に好ましくは、3質量%以下である。接着成分の含有割合が3質量%以下であると、実質的に接着成分を含まないということができる。ただし、このような接着成分を上述した本発明の導電性組成物が含む有機成分として用いる場合には、該接着成分の好ましい含有割合は、上述した金属粒子とは異なる無機成分の含有割合と同様であることが好ましい。
ここで接着成分とは、異なる物質間を接着する作用を有する有機化合物を意味し、エポキシ系、フェノール系、アクリル系、ポリイミド系、シリコン系、ウレタン系又は熱可塑性系の接着剤として知られる化合物等が含まれる。
When the conductive composition of the present invention is used as a die attach material, the metal particles are melted and fused to the substrate and the semiconductor element, whereby the substrate and the semiconductor element are fixed. Therefore, the conductive composition of the present invention does not require an adhesive component to fix the semiconductor element to the substrate.
Therefore, in the conductive composition of the present invention, the content ratio of the adhesive component is preferably 15% by mass or less with respect to the entire conductive composition. The content ratio of the adhesive component is more preferably 10% by mass or less, further preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or less. When the content ratio of the adhesive component is 3% by mass or less, it can be said that the adhesive component is not substantially contained. However, when such an adhesive component is used as the organic component contained in the conductive composition of the present invention described above, the preferable content ratio of the adhesive component is the same as the content ratio of the inorganic component different from the metal particles described above. Is preferred.
Here, the adhesive component means an organic compound having an action of adhering different substances, and a compound known as an epoxy-based, phenol-based, acrylic-based, polyimide-based, silicon-based, urethane-based or thermoplastic-based adhesive. Etc. are included.

本発明の導電性組成物は、上述した各種成分以外の、その他の成分を含んでいてもよい。
その他の成分としては、カップリング剤等が挙げられる。
これらその他の成分の含有割合は、導電性組成物全体100質量%に対して、10質量%以下であることが好ましい。より好ましくは、8質量%以下であり、更に好ましくは、5質量%以下である。
The conductive composition of the present invention may contain other components than the above-mentioned various components.
Examples of other components include coupling agents.
The content ratio of these other components is preferably 10% by mass or less based on 100% by mass of the entire conductive composition. It is more preferably 8% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less.

<シアネートエステル化合物及び/又はマレイミド化合物を含有する樹脂組成物>
本発明におけるシアネートエステル化合物及び/又はマレイミド化合物を含有する樹脂組成物は、シアネートエステル化合物、マレイミド化合物いずれか一方、又は、両方を含む。樹脂組成物が含むシアネートエステル化合物、マレイミド化合物は、それぞれ1種であってもよく、2種以上であってもよい。
以下において、シアネートエステル化合物、マレイミド化合物について順に説明し、その後に樹脂組成物が含んでもよいその他の成分について説明する。
[シアネートエステル化合物]
本発明における樹脂組成物が含むシアネートエステル化合物は、1分子中に少なくとも2個のシアナト基(−OCN)を有するものであるが、例えば、下記一般式(1)で表される化合物が好適である。
<Resin composition containing cyanate ester compound and/or maleimide compound>
The resin composition containing the cyanate ester compound and/or the maleimide compound in the present invention contains either or both of the cyanate ester compound and the maleimide compound. The cyanate ester compound and the maleimide compound contained in the resin composition may be one type each or two or more types.
Below, a cyanate ester compound and a maleimide compound are demonstrated in order, and the other component which a resin composition may contain after that is demonstrated.
[Cyanate ester compound]
The cyanate ester compound contained in the resin composition of the present invention has at least two cyanato groups (—OCN) in one molecule, and for example, a compound represented by the following general formula (1) is preferable. is there.

(上記一般式(1)中、R及びRは、同一又は異なって、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、又は、ハロゲン基(X)を表す。Rは、同一又は異なって、下記化学式で表される有機基のいずれかを表す。Rは、同一又は異なって、下記化学式で表される有機基を表す。mは、0又は1である。nは、0〜10の整数を表す。) (In the general formula (1), R 1 and R 2 are the same or different, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogenated alkyl group, or, .R 3 represents a halogen group (X) Are the same or different and represent any of the organic groups represented by the following chemical formulas, R 4 are the same or different and represent the organic groups represented by the following chemical formulas, and m 1 is 0 or 1. . N 1 represents an integer of 0 to 10.)

上記一般式(1)で表される化合物としては特に限定されないが、例えば、ビス(4−シアナトフェニル)メタン、ビス(3,5−ジメチル−4−シアナトフェニル)メタン、ビス(3−メチル−4−シアナトフェニル)メタン、ビス(4−シアナトフェニル)−1,1−エタン、ビス(4−シアナトフェニル)−2,2−エタン、2,2−ビス(4−シアナトフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−シアナトフェニル)メタン、ジ(4−シアナトフェニル)エーテル、ジ(4−シアナトフェニル)チオエーテル、4,4−{1,3−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)}ビスフェニルシアナト、4,4−ジシアナトフェニル、2,2−ビス(4−シアナトフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,1’−ビス−(p−シアナトフェニル)−エタン、2,2’−ビス(p−シアナトフェニル)プロパン、4,4’−メチレンビス(2,6−ジメチルフェニルシアナト)、2,2’−ビス(p−シアナトフェニル)ヘキサフルオロプロパン、α,α′−ビス(4−シアナトフェニル)−m−ジイソプロピルベンゼン等の二価フェノールのシアン酸エステル;トリス(4−シアネートフェニル)−1,1,1−エタン、ビス(3,5−ジメチル−4−シアネートフェニル)−4−シアネートフェニル−1,1,1−エタン等の三価フェノールのシアン酸エステル;フェノールノボラック型のシアン酸エステル、クレゾールノボラック型のシアン酸エステル、ジシクロペンタジエンビスフェノール型のシアン酸エステル;等が挙げられる。これらの中でも、硬化物の誘電特性や硬化性等の観点から、2,2−ビス(4−シアナトフェニル)プロパンや、フェノールノボラック型のシアン酸エステルが好適である。 The compound represented by the general formula (1) is not particularly limited, but for example, bis(4-cyanatophenyl)methane, bis(3,5-dimethyl-4-cyanatophenyl)methane, bis(3-) Methyl-4-cyanatophenyl)methane, bis(4-cyanatophenyl)-1,1-ethane, bis(4-cyanatophenyl)-2,2-ethane, 2,2-bis(4-cyanato) Phenyl)propane, 2,2-bis(3,5-dimethyl-4-cyanatophenyl)methane, di(4-cyanatophenyl)ether, di(4-cyanatophenyl)thioether, 4,4-{1 ,3-Phenylenebis(1-methylethylidene)}bisphenylcyanato, 4,4-dicyanatophenyl, 2,2-bis(4-cyanatophenyl)-1,1,1,3,3,3- Hexafluoropropane, 1,1'-bis-(p-cyanatophenyl)-ethane, 2,2'-bis(p-cyanatophenyl)propane, 4,4'-methylenebis(2,6-dimethylphenyloxy) Cyanate ester of dihydric phenol such as anato), 2,2′-bis(p-cyanatophenyl)hexafluoropropane, α,α′-bis(4-cyanatophenyl)-m-diisopropylbenzene; Tris( Cyanate ester of trihydric phenol such as 4-cyanatephenyl)-1,1,1-ethane and bis(3,5-dimethyl-4-cyanatephenyl)-4-cyanatephenyl-1,1,1-ethane; Examples thereof include phenol novolac type cyanate ester, cresol novolac type cyanate ester, and dicyclopentadiene bisphenol type cyanate ester. Among these, 2,2-bis(4-cyanatophenyl)propane and phenol novolac-type cyanate ester are preferable from the viewpoint of the dielectric properties and curability of the cured product.

上記シアネートエステル化合物としてはまた、上記一般式(1)で表される化合物が有するシアナト基が環化してトリアジン環構造を形成してなる多量体(例えば、三量体、五量体)を使用することもできる。中でも、操作性や、他の硬化性樹脂への溶解性の観点から、三量体が好適である。多量体を得る手法は、通常の手法で行えばよい。 As the cyanate ester compound, a multimer (for example, trimer or pentamer) formed by cyclizing a cyanato group of the compound represented by the general formula (1) to form a triazine ring structure is used. You can also do it. Of these, trimers are preferable from the viewpoint of operability and solubility in other curable resins. A method for obtaining a multimer may be a usual method.

上記シアネートエステル化合物は、液状であっても固体状であってもよいが、他の硬化性樹脂との溶融混練を考慮すると、高い相溶性を持つか、又は、120℃以下の融点若しくは軟化点を有するものであることが好適である。より好ましくは、100℃以下の融点又は軟化点を有するものである。
なお、融点とは、不活性雰囲気下で結晶が溶けて液状になる状態の温度(℃)を意味する。したがって、非晶質の化合物や、室温で既に液状のものは、融点を有しない。
シアネートエステル化合物の融点は、例えば、示差走査熱量測定法(DSC)にて測定することができる。また、軟化点(℃)はJIS K7234(1986年)に準じて測定した値であり、例えば、熱軟化温度測定装置(製品名「ASP−MG4」、メイテック社製)を用いて測定することができる。
The cyanate ester compound may be liquid or solid, but in view of melt-kneading with other curable resin, it has high compatibility or has a melting point or softening point of 120° C. or lower. Is preferred. More preferably, it has a melting point or a softening point of 100° C. or lower.
The melting point means a temperature (° C.) in a state where crystals are melted into a liquid in an inert atmosphere. Therefore, amorphous compounds and those that are already liquid at room temperature have no melting point.
The melting point of the cyanate ester compound can be measured by, for example, differential scanning calorimetry (DSC). The softening point (°C) is a value measured according to JIS K7234 (1986), and can be measured using, for example, a thermosoftening temperature measuring device (product name "ASP-MG4", manufactured by Meitec Co., Ltd.). it can.

本発明における樹脂組成物がシアネートエステル化合物を含む場合、シアネートエステル化合物の配合割合は、樹脂組成物に含まれる有機成分の総質量100質量%に対して、5〜95質量%であることが好ましい。このような配合割合であることで、熱や湿度に対する耐久性と半導体封止材としてのハンドリング性とを両立して、それを用いた半導体パッケージに優れた信頼性を与えることができる。より好ましくは、10〜90質量%であり、更に好ましくは、15〜85質量%である。 When the resin composition in the present invention contains a cyanate ester compound, the mixing ratio of the cyanate ester compound is preferably 5 to 95 mass% with respect to 100 mass% of the total mass of the organic components contained in the resin composition. .. With such a blending ratio, both durability against heat and humidity and handleability as a semiconductor encapsulating material can be compatible, and excellent reliability can be given to a semiconductor package using the same. It is more preferably 10 to 90% by mass, and even more preferably 15 to 85% by mass.

[マレイミド化合物]
本発明における樹脂組成物がマレイミド化合物を含有すると、樹脂組成物のハンドリング性が向上する。
マレイミド化合物としては、ビスマレイミド、例えば、N,N’−エチレンビスマレイミド、N,N’−ヘキサメチレンビスマレイミド、N,N’−m−フェニレンビスマレイミド、N,N’−p−フェニレンビスマレイミド、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]メタン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、N,N’−p,p’−ジフェニルジメチルシリルビスマレイミド、N,N’−4,4’−ジフェニルエーテルビスマレイミド、N,N’−メチレンビス(3−クロロ−p−フェニレン)ビスマレイミド、N,N’−4,4’−ジフェニルスルホンビスマレイミド、N,N’−4,4’−ジシクロヘキシルメタンビスマレイミド、N,N’−ジメチレンシクロヘキサンビスマレイミド、N,N’−m−キシレンビスマレイミド、N,N’−4,4’−ジフェニルシクロヘキサンビスマレイミド、N−フェニルマレイミドとホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、ヒドロキシフェニルアルデヒドなどのアルデヒド化合物との共縮合物が好適である。また、下記一般式(2):
[Maleimide compound]
When the resin composition in the present invention contains a maleimide compound, the handling property of the resin composition is improved.
Examples of the maleimide compound include bismaleimide, for example, N,N'-ethylene bismaleimide, N,N'-hexamethylene bismaleimide, N,N'-m-phenylene bismaleimide, N,N'-p-phenylene bismaleimide. , 2,2-bis[4-(4-maleimidophenoxy)phenyl]propane, bis[4-(4-maleimidophenoxy)phenyl]methane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2, 2-bis[4-(4-maleimidophenoxy)phenyl]propane, N,N'-p,p'-diphenyldimethylsilyl bismaleimide, N,N'-4,4'-diphenylether bismaleimide, N,N' -Methylenebis(3-chloro-p-phenylene)bismaleimide, N,N'-4,4'-diphenylsulfone bismaleimide, N,N'-4,4'-dicyclohexylmethane bismaleimide, N,N'-di Methylenecyclohexane bismaleimide, N,N'-m-xylene bismaleimide, N,N'-4,4'-diphenylcyclohexane bismaleimide, N-phenylmaleimide and aldehyde compounds such as formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde and hydroxyphenylaldehyde Co-condensates of are preferred. In addition, the following general formula (2):

(式中、Rは、 (In the formula, R 5 is

又は、 Or

よりなる2価の基を表す。Qは、2つの芳香環に直結する基であり、炭素数1〜10の2価の炭化水素基、6フッ素化されたイソプロピリデン基、カルボニル基、チオ基、スルフィニル基、スルホニル基及びオキシド基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を表す。)で表されるビスマレイミド化合物が好適である。
具体的には、1,3−ビス(3−マレイミドフェノキシ)ベンゼン、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]メタン、1,1−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]エタン、2,2−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、4,4−ビス(3−マレイミドフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]エーテル、下記一般式(3):
Represents a divalent group consisting of Q 1 is a group directly connected to two aromatic rings, and is a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a hexafluorinated isopropylidene group, a carbonyl group, a thio group, a sulfinyl group, a sulfonyl group and an oxide. It represents at least one group selected from the group consisting of groups. The bismaleimide compound represented by the formula (1) is suitable.
Specifically, 1,3-bis(3-maleimidophenoxy)benzene, bis[4-(3-maleimidophenoxy)phenyl]methane, 1,1-bis[4-(3-maleimidophenoxy)phenyl]ethane, 1,2-[4-(3-maleimidophenoxy)phenyl]ethane, 2,2-bis[4-(3-maleimidophenoxy)phenyl]propane, 2,2-bis[4-(3-maleimidophenoxy)phenyl] ] Butane, 2,2-bis[4-(3-maleimidophenoxy)phenyl]-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 4,4-bis(3-maleimidophenoxy)biphenyl, bis [4-(3-maleimidophenoxy)phenyl]ketone, bis[4-(3-maleimidophenoxy)phenyl]sulfide, bis[4-(3-maleimidophenoxy)phenyl]sulfoxide, bis[4-(3-maleimidophenoxy)phenyl] )Phenyl]sulfone, bis[4-(3-maleimidophenoxy)phenyl]ether, the following general formula (3):

(式中、Qは、置換基があってもよい芳香環からなる2価の基を表す。nは、繰り返し数を表し、平均で0〜10の数である。)で表される化合物等が好適である。上記Qとしては、具体的には、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等の2価の基(フェニレン基、ビフェニレン基、ナフチリデン基等)が好ましい。 (In the formula, Q 2 represents a divalent group consisting of an aromatic ring which may have a substituent. n 2 represents the number of repetitions and is an average of 0 to 10.). Compounds and the like are suitable. As the above Q 2 , specifically, a divalent group such as a phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group (a phenylene group, a biphenylene group, a naphthylidene group, etc.) is preferable.

本発明におけるマレイミド化合物が高分子化合物である場合、マレイミド化合物の重量平均分子量は、200〜5000であることが好ましい。マレイミド化合物の分子量がこのような範囲にあると、耐熱性等に優れた硬化物が得られる。より好ましくは、220〜4500であり、更に好ましくは250〜4000である。
マレイミド化合物の重量平均分子量は、GPCにより、実施例に記載の条件で測定することができる。
When the maleimide compound in the present invention is a polymer compound, the weight average molecular weight of the maleimide compound is preferably 200 to 5000. When the molecular weight of the maleimide compound is in such a range, a cured product having excellent heat resistance and the like can be obtained. It is more preferably 220 to 4500, and even more preferably 250 to 4000.
The weight average molecular weight of the maleimide compound can be measured by GPC under the conditions described in the examples.

本発明における樹脂組成物がマレイミド化合物を含む場合、その含有割合は、樹脂組成物に含まれる有機成分の総質量100質量%に対して、10〜90質量%であることが好ましい。より好ましくは、15〜85質量%であり、更に好ましくは、20〜80質量%である。 When the resin composition in the present invention contains a maleimide compound, the content ratio thereof is preferably 10 to 90% by mass relative to 100% by mass of the total mass of the organic components contained in the resin composition. It is more preferably 15 to 85% by mass, and further preferably 20 to 80% by mass.

本発明における樹脂組成物は、シアネートエステル化合物とマレイミド化合物とをともに含むことが好ましい。
本発明における樹脂組成物がシアネートエステル化合物とマレイミド化合物とを含む場合、マレイミド化合物の配合割合は、硬化性樹脂組成物中のシアネートエステル化合物100質量%に対して、5〜500質量%であることが好ましい。このような割合で用いることで、樹脂組成物を、耐熱性に優れ、かつ、ハンドリング性も充分に向上されたものとすることができる。より好ましくは、シアネートエステル化合物100質量%に対して、5〜400質量%であり、更に好ましくは、5〜300質量%である。
The resin composition in the present invention preferably contains both a cyanate ester compound and a maleimide compound.
When the resin composition in the present invention contains a cyanate ester compound and a maleimide compound, the blending ratio of the maleimide compound is 5 to 500 mass% with respect to 100 mass% of the cyanate ester compound in the curable resin composition. Is preferred. By using such a ratio, the resin composition can have excellent heat resistance and can be sufficiently improved in handling property. It is more preferably 5 to 400% by mass, further preferably 5 to 300% by mass, relative to 100% by mass of the cyanate ester compound.

[シロキサン化合物]
本発明における樹脂組成物は、更に下記平均組成式(4):
XaYbZcSiOd (4)
(式中、Xは、同一又は異なって、イミド結合を含む有機骨格を表す。Yは、同一又は異なって、水素原子、水酸基、ハロゲン原子及びOR基からなる群より選ばれる少なくとも1種を表す。Zは、同一又は異なって、イミド結合を含まない有機基を表す。Rは、同一又は異なって、アルキル基、アシル基、アリール基及び不飽和脂肪族残基からなる群より選ばれる少なくとも1種を表し、置換基があってもよい。a、b及びcは、0又は3未満の数であり、dは、0でない2未満の数であり、a+b+c+2d=4である。)で表されるシロキサン化合物を含有することが好ましい。
このようなシロキサン化合物を含むことで、樹脂組成物が更に耐熱性に優れたものとなる。
[Siloxane compound]
The resin composition in the present invention further has the following average composition formula (4):
XaYbZcSiOd (4)
(In the formula, X is the same or different and represents an organic skeleton containing an imide bond. Y is the same or different and represents at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom and an OR group. Z is the same or different and represents an organic group containing no imide bond, and R is the same or different and is at least 1 selected from the group consisting of an alkyl group, an acyl group, an aryl group and an unsaturated aliphatic residue. Represents a species and may have a substituent, a, b and c are 0 or a number less than 3 and d is a number less than 2 which is not 0 and a+b+c+2d=4). It is preferable to contain a siloxane compound.
By containing such a siloxane compound, the resin composition becomes more excellent in heat resistance.

上記シロキサン化合物において、シロキサン骨格(シロキサン結合を必須とする主鎖骨格)の構造は、例えば、鎖状(直鎖状又は分岐状)、ラダー状、網状、環状、かご状、キュービック状等が好ましく例示される。中でも、シロキサン化合物の添加量が少量であっても効果が発揮されやすいため、ラダー状、網状、かご状であることが好ましい。すなわち上記シロキサン化合物としては、ポリシルセスキオキサンを含むものが特に好適である。
なお、上記シロキサン化合物におけるシロキサン骨格の占める割合は、シロキサン化合物100質量%中、10〜80質量%であることが好ましい。より好ましくは15〜70質量%であり、更に好ましくは20〜50質量%である。
In the siloxane compound, the structure of the siloxane skeleton (main chain skeleton that essentially requires a siloxane bond) is preferably, for example, chain (linear or branched), ladder, net, ring, cage, cubic or the like. It is illustrated. Above all, the effect is likely to be exhibited even if the addition amount of the siloxane compound is small, and therefore, the ladder shape, the net shape, and the cage shape are preferable. That is, as the siloxane compound, a compound containing polysilsesquioxane is particularly preferable.
The ratio of the siloxane skeleton in the siloxane compound is preferably 10 to 80% by mass in 100% by mass of the siloxane compound. It is more preferably 15 to 70% by mass, and further preferably 20 to 50% by mass.

上記平均組成式(4)において、Xの好ましい形態は後述するとおりであるが、Yとしては、水酸基又はOR基が好適である。中でもOR基がより好ましく、更に好ましくは、Rが炭素数1〜8のアルキル基であるOR基である。また、Zとしては、アルキル基、アリール基やアラルキル基等の芳香族残基、及び、不飽和脂肪族残基からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい(これらは置換基を有していてもよい)。より好ましくは、置換基を有していてもよい、炭素数1〜8のアルキル基、又は、アリール基やアラルキル基等の芳香族残基である。また、Xの係数aは、0≦a<3の数であり、Yの係数bは、0≦b<3の数であり、Zの係数cは、0≦c<3の数であり、Oの係数dは、0<d<2の数である。Xの係数aは、0<a<3の数であることが好ましい。言い換えれば、Xの係数aは、0でない3未満の数であることが好ましい。 In the above average composition formula (4), the preferable form of X is as described later, and as Y, a hydroxyl group or an OR group is preferable. Among them, an OR group is more preferable, and an OR group in which R is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is more preferable. Further, Z is preferably at least one selected from the group consisting of an aromatic residue such as an alkyl group, an aryl group and an aralkyl group, and an unsaturated aliphatic residue (these have a substituent. May be). More preferably, it is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, which may have a substituent, or an aromatic residue such as an aryl group or an aralkyl group. The coefficient a of X is a number 0≦a<3, the coefficient b of Y is a number 0≦b<3, and the coefficient c of Z is a number 0≦c<3, The coefficient d of O is a number 0<d<2. The coefficient a of X is preferably a number 0<a<3. In other words, the coefficient a of X is preferably a number that is not 0 and is less than 3.

上記シロキサン化合物は、例えば、下記一般式(5): The siloxane compound is, for example, the following general formula (5):

(式中、X、Y及びZは、各々上記と同様である。n及びnは、重合度を示す。nは、0でない正の整数であり、nは、0又は正の整数である。)で表すことができる。
なお、「Y/Z−」は、Y又はZが結合していることを表し、「X1〜2−」は、Xが1個又は2個結合していることを表し、「(Z/Y)1〜2−」は、Z又はYが1個結合するか、Z又はYが2個結合するか、又は、Z及びYが1個ずつ、合計2個結合することを表す。「Si−(X/Y/Z)」は、X、Y及びZから選ばれる任意の3種がケイ素原子に結合していることを示す。
上記一般式(5)において、Si−OmとSi−Omは、Si−OmとSi−Omの結合順序を規定するものではなく、例えば、Si−OmとSi−Omが交互又はランダムに共縮合している形態、Si−OmからなるポリシロキサンとSi−Omのポリシロキサンが結合している形態等が好適であり、縮合構造は任意である。
(In the formula, X, Y, and Z are respectively the same as above. n 3 and n 4 represent the degree of polymerization. n 3 is a positive integer other than 0, and n 4 is 0 or a positive integer. It is an integer.)
In addition, "Y/Z-" represents that Y or Z is bonded, " X1-2- " represents that one or two Xs are bonded, and "(Z/ Y) 1-2- " represents that one Z or Y is bonded, two Z or Y are bonded, or one each of Z and Y is bonded to a total of two. "Si-(X/Y/Z) 3 "indicates that any three kinds selected from X, Y and Z are bonded to a silicon atom.
In the general formula (5), Si-Om 3 and Si-Om 4 is not intended to define the binding order of Si-Om 3 and Si-Om 4, for example, Si-Om 3 and Si-Om 4 is A form in which they are co-condensed alternately or randomly, a form in which a polysiloxane of Si—Om 3 and a polysiloxane of Si—Om 4 are bonded, and the like are preferable, and the condensed structure is arbitrary.

上記シロキサン化合物は、上記平均組成式(4)で表すことができるが、該シロキサン化合物が有するシロキサン骨格(シロキサン結合を必須とする主鎖骨格)は、(SiOと表すこともできる。このようなシロキサン化合物における(SiO以外の構造は、イミド結合を有する有機骨格(イミド結合を必須とする構造)X、水素原子や水酸基等のY、及び、イミド結合を含まない有機基Zであり、これらは主鎖骨格のケイ素原子に結合することとなる。
X、Y及びZは、「鎖」の形態となった繰り返し単位に含まれてもよく、含まれていなくてもよい。例えば、Xは、側鎖として1分子に1つ以上含まれていればよい。上記(SiOにおいて、nは、重合度を表すが、該重合度は、主鎖骨格の重合度を表し、イミド結合を有する有機骨格は、必ずしもn個存在していなくてもよい。言い換えれば、(SiOの1つの単位に必ず1つのイミド結合を有する有機骨格が存在していなくてもよい。また、イミド結合を有する有機骨格は、1分子中に1つ以上含まれていればよいが、複数含まれる場合、上述したように、1つのケイ素原子に2以上のイミド結合を有する有機骨格が結合していてもよい。これらは、以下においても同様である。
The siloxane compound can be represented by the above average composition formula (4), but the siloxane skeleton (the main chain skeleton that essentially requires a siloxane bond) of the siloxane compound can also be represented by (SiO m ) n . The structure other than (SiO m ) n in such a siloxane compound is an organic skeleton having an imide bond (structure requiring an imide bond) X, Y such as a hydrogen atom or a hydroxyl group, and an organic group containing no imide bond. Z, which will be bonded to the silicon atom of the main chain skeleton.
X, Y and Z may or may not be contained in the repeating unit in the form of “chain”. For example, one or more X may be contained in one molecule as a side chain. In the above (SiO m ) n , n represents the degree of polymerization, and the degree of polymerization represents the degree of polymerization of the main chain skeleton, and n organic skeletons having an imide bond may not necessarily be present. In other words, the organic skeleton having one imide bond does not necessarily exist in one unit of (SiO m ) n . Further, one or more skeleton-containing organic skeletons may be contained in one molecule. However, when a plurality of skeletons are contained, one skeleton has two or more imide bond-containing organic skeletons as described above. May be combined. These are the same in the following.

上記主鎖骨格(SiOにおいて、mは、1以上、2未満の数であることが好ましい。より好ましくはm=1.5〜1.8である。
上記nは、重合度を表し、1〜5000であることが好ましい。より好ましくは1〜2000であり、更に好ましくは1〜1000であり、特に好ましくは1〜200である。
上記nが2である場合のシラン化合物としては、ケイ素原子にイミド結合を有する有機骨格(X)が少なくとも1個結合してなる構成単位(以下、「構成単位(I)」とも称す)が2つ含まれる形態と、該構成単位(I)が1つしか含まれない形態が挙げられる。具体的には、下記一般式(6):
In the main chain skeleton (SiO m ) n , m is preferably 1 or more and less than 2. More preferably, m=1.5 to 1.8.
The above n represents the degree of polymerization, and is preferably 1 to 5000. It is more preferably 1 to 2000, further preferably 1 to 1000, and particularly preferably 1 to 200.
The silane compound in the case where n is 2 has 2 structural units (hereinafter, also referred to as “structural unit (I)”) in which at least one organic skeleton (X) having an imide bond is bonded to a silicon atom. And a form in which only one structural unit (I) is included. Specifically, the following general formula (6):

(式中、AはY又はZであり、X、Y及びZは、各々上記と同様である。)等が好適であり、同一の構成単位(I)を2つ含むホモポリマーの形態と、異なる構成単位(I)を2つ含むホモポリマーの形態と、当該構成単位(I)を1つしか含まないコポリマーの形態(共縮合構造の形態)がある。 (In the formula, A is Y or Z, and X, Y and Z are the same as described above.) and the like are preferable, and a form of a homopolymer containing two identical structural units (I), There are a homopolymer form containing two different constitutional units (I) and a copolymer form containing only one constitutional unit (I) (form of co-condensed structure).

上記平均組成式(4)において、イミド結合を有する有機骨格が占める割合としては、シラン化合物に含まれるケイ素原子100モルに対して、20〜100モルであることが好ましい。より好ましくは50〜100モル、更に好ましくは70〜100モルである。 In the above average composition formula (4), the proportion of the organic skeleton having an imide bond is preferably 20 to 100 mol with respect to 100 mol of silicon atoms contained in the silane compound. The amount is more preferably 50 to 100 mol, and further preferably 70 to 100 mol.

上記平均組成式(4)におけるXは、下記一般式(7)で表される構成単位であることが好適である。すなわち、本発明におけるシロキサン化合物は、上記平均組成式(4)中のXが、下記一般式(7): X in the average composition formula (4) is preferably a constitutional unit represented by the following general formula (7). That is, in the siloxane compound of the present invention, X in the average composition formula (4) is represented by the following general formula (7):

(式中、Rは、芳香族、複素環及び脂環からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。x及びzは、同一又は異なって、0以上5以下の整数であり、yは、0又は1である。)で表される構成単位である、シロキサン化合物を含むことが好適である。このような、構造中に環構造を含むシロキサン化合物を含むことで、本発明における樹脂組成物から得られる硬化物の耐熱性が更に向上されることになる。 (In the formula, R 6 represents at least one structure selected from the group consisting of aromatic, heterocyclic and alicyclic. x and z are the same or different and each is an integer of 0 or more and 5 or less, and y Is 0 or 1.) It is preferable to include a siloxane compound, which is a structural unit represented by. By including such a siloxane compound having a ring structure in the structure, the heat resistance of the cured product obtained from the resin composition of the present invention is further improved.

上記一般式(7)で表される構成単位において、x及びzは、同一又は異なって、0以上5以下の整数である。また、yは、0又は1であり、0であることが好ましい。x+zとしては、0以上10以下の整数であればよいが、3〜7であることが好ましく、より好ましくは3〜5であり、特に好ましくは3である。 In the structural unit represented by the general formula (7), x and z are the same or different and are integers of 0 or more and 5 or less. In addition, y is 0 or 1, and preferably 0. x+z may be an integer of 0 or more and 10 or less, but is preferably 3 to 7, more preferably 3 to 5, and particularly preferably 3.

また上記一般式(7)中、Rは、芳香族、複素環及び脂環からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。すなわち、Rが芳香族化合物の環構造(芳香環)を有する基、複素環式化合物の環構造(複素環)を有する基及び脂環式化合物の環構造(脂環)を有する基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基であることを表す。
上記Rとして具体的には、フェニレン基、ナフチリデン基、ノルボルネンの2価基、(アルキル)シクロヘキシレン基、シクロヘキセニル基等が好ましい。
なお、上記一般式(7)で表される構成単位は、Rがフェニレン基である場合には下記一般式(7−1)で表される構成単位となり、Rが(アルキル)シクロヘキシレン基である場合には下記一般式(7−2)で表される構成単位となり、Rがナフチリデン基である場合には下記一般式(7−3)で表される構成単位となり、Rがノルボルネンの2価基である場合には下記一般式(7−4)で表される構成単位となり、Rがシクロヘキセニル基である場合には下記一般式(7−5)で表される構成単位となる。
Further, in the general formula (7), R 6 represents at least one structure selected from the group consisting of aromatic, heterocyclic and alicyclic rings. That is, R 6 is composed of a group having a ring structure (aromatic ring) of an aromatic compound, a group having a ring structure of a heterocyclic compound (heterocycle), and a group having a ring structure of an alicyclic compound (alicyclic) It represents at least one group selected from the group.
Specific examples of R 6 include a phenylene group, a naphthylidene group, a divalent group of norbornene, an (alkyl)cyclohexylene group, and a cyclohexenyl group.
The structural unit represented by the general formula (7) is a structural unit represented by the following general formula (7-1) when R 6 is a phenylene group, and R 6 is (alkyl)cyclohexylene. When it is a group, it becomes a constitutional unit represented by the following general formula (7-2), and when R 6 is a naphthylidene group, it becomes a constitutional unit represented by the following general formula (7-3), and R 6 Is a constitutional unit represented by the following general formula (7-4) when R is a norbornene divalent group, and is represented by the following general formula (7-5) when R 6 is a cyclohexenyl group. It is a structural unit.

上記一般式(7−1)〜(7−5)中、x、y及びzは、各々上記一般式(7)中のx、y及びzと同様である。
上記一般式(7−1)中、R〜R10は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子及び芳香族からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。上記R〜R10としては、全てが水素原子である形態が好ましい。
上記一般式(7−2)中、R11〜R14及びR11´〜R14´は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子及び芳香族からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。上記R11〜R14及びR11´〜R14´としては、R12若しくはR13がメチル基で残りの全てが水素原子である形態、又は、R11〜R14及びR11´〜R14´全てが水素原子である形態、又は、R11〜R14及びR11´〜R14´全てがフッ素原子である形態が好ましい。より好ましくは、R12又はR13がメチル基で残りの全てが水素原子である形態である。
In the general formulas (7-1) to (7-5), x, y and z are the same as x, y and z in the general formula (7), respectively.
In the general formula (7-1), R 7 to R 10 are the same or different and each represents at least one structure selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom and an aromatic group. It is preferable that all of R 7 to R 10 are hydrogen atoms.
In the general formula (7-2), R 11 to R 14 and R 11 to R 14′ are the same or different and are at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom and an aromatic group. Represents the structure of. As the R 11 to R 14 and R 11' to R 14', forms all R 12 or R 13 are the remaining methyl group is a hydrogen atom, or, R 11 to R 14 and R 11' to R 14 It is preferable that all are hydrogen atoms or all R 11 to R 14 and R 11 ′ to R 14 ′ are fluorine atoms. More preferably, R 12 or R 13 is a methyl group and the rest are all hydrogen atoms.

上記一般式(7−3)中、R15〜R20は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子及び芳香族からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。上記R15〜R20としては、全てが水素原子である形態、又は、全てがフッ素原子である形態が好ましい。より好ましくは、全てが水素原子である形態である。
上記一般式(7−4)中、R21〜R26は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子及び芳香族からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。上記R21〜R26としては、全てが水素原子である形態、全てがフッ素原子である形態、又は、全てが塩素原子である形態のいずれかの形態が好ましい。より好ましくは、全てが水素原子である形態である。
上記一般式(7−5)中、R27〜R30、R27´及びR30´は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子及び芳香族からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。上記R27〜R30、R27´及びR30´としては、全てが水素原子である形態、全てがフッ素原子である形態、又は、全てが塩素原子である形態のいずれかの形態が好ましい。より好ましくは、全てが水素原子である形態である。
In the general formula (7-3), R 15 to R 20 are the same or different and each represents at least one structure selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom and an aromatic group. As R 15 to R 20 , the form in which all are hydrogen atoms or the form in which all are fluorine atoms is preferable. More preferably, it is a form in which all are hydrogen atoms.
In the general formula (7-4), R 21 to R 26 are the same or different and each represents at least one structure selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom and an aromatic group. As R 21 to R 26 , a form in which all are hydrogen atoms, a form in which all are fluorine atoms, or a form in which all are chlorine atoms are preferable. More preferably, it is a form in which all are hydrogen atoms.
In the general formula (7-5), R 27 to R 30 , R 27′ and R 30′ are the same or different and are at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom and an aromatic group. Represents the structure of. As the R 27 to R 30, R 27 'and R 30', it forms all are hydrogen atom, and all are a fluorine atom form or any form of embodiment all is a chlorine atom is preferable. More preferably, it is a form in which all are hydrogen atoms.

上記一般式(7−1)〜(7−5)の中でも、一般式(7−4)又は(7−5)が好ましい。このような側鎖に反応性の炭素−炭素不飽和結合を有するシロキサン化合物を用いると、樹脂組成物の硬化時にマレイミド化合物等と反応することでシロキサン化合物が硬化物表面に浮き出すことが抑制され、硬化物の外観を良好なものとすることができる。 Among the general formulas (7-1) to (7-5), the general formula (7-4) or (7-5) is preferable. When a siloxane compound having a reactive carbon-carbon unsaturated bond in the side chain is used, the siloxane compound is prevented from floating on the surface of the cured product by reacting with a maleimide compound or the like during curing of the resin composition. The appearance of the cured product can be improved.

上記一般式(7)で表される構成単位の中でも、下記一般式(7−6): Among the structural units represented by the above general formula (7), the following general formula (7-6):

(式中、R31は、芳香族、複素環及び脂環からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を表す。)で表される構成単位であることが好適である。すなわち、本発明のシロキサン化合物は、上記平均組成式(4)中のXが上記一般式(7−6)で表される構成単位である、シロキサン化合物を含むことが好適である。なお、上記一般式(7−6)中のR31は、上記一般式(7)において説明したRと同様であることが好ましい。 (In the formula, R 31 represents at least one structure selected from the group consisting of aromatic, heterocyclic and alicyclic.) It is preferable that the structural unit is represented by That is, the siloxane compound of the present invention preferably contains a siloxane compound in which X in the average composition formula (4) is a structural unit represented by the general formula (7-6). In addition, it is preferable that R 31 in the general formula (7-6) is the same as R 6 described in the general formula (7).

上記シロキサン化合物の特に好ましい形態としては、R31がフェニレン基であるポリ(γ−フタロイミドプロピルシルセスキオキサン);R31がメチルシクロヘキシレン基であるポリ{γ−(へキサヒドロ−4−メチルフタルイミド)プロピルシルセスキオキサン};R31がナフチリデン基であるポリ{γ−(1,8−ナフタルイミド)プロピルシルセスキオキサン};R31がノルボルネンの2価基であるポリ{γ−(5−ノルボルネン−2,3−イミド)プロピルシルセスキオキサン};R31がシクロヘキセニル基であるポリ〔(cis−4−シクロヘキセン−1,2−イミド)プロピルシルセスキオキサン〕である。
これらの化合物の構造は、H−NMR、13C−NMR、MALDI−TOF−MSを測定して同定することができる。
Particularly preferred forms of the siloxane compound are poly(γ-phthaloimidopropylsilsesquioxane) in which R 31 is a phenylene group; poly{γ-(hexahydro-4-methyl) in which R 31 is a methylcyclohexylene group. poly {.gamma. R 31 is divalent norbornene (; phthalimido) propyl silsesquioxane}; R 31 is naphthylidene group poly {.gamma. (1,8-naphthalimide) propyl silsesquioxane} 5-norbornene-2,3-imido)propylsilsesquioxane}; poly[(cis-4-cyclohexene-1,2-imido)propylsilsesquioxane] in which R 31 is a cyclohexenyl group.
The structures of these compounds can be identified by measuring 1 H-NMR, 13 C-NMR and MALDI-TOF-MS.

上記シロキサン化合物の分子量は、数平均分子量が100〜10000であることが好適である。10000を超える高分子化合物であると、シアネートエステル化合物やマレイミド化合物とより充分に混じり合うことができないおそれがある。また、100未満であると、耐熱性等が充分とはならないおそれがある。より好ましくは500〜5000、更に好ましくは1000〜5000である。また、重量平均分子量は100〜10000であることが好適である。より好ましくは500〜5000、更に好ましくは1000〜5000である。
シロキサン化合物の分子量(数平均分子量及び重量平均分子量)は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定により、実施例に記載の条件で測定することができる。
The number average molecular weight of the siloxane compound is preferably 100 to 10,000. If the polymer compound exceeds 10,000, it may not be able to be sufficiently mixed with the cyanate ester compound or the maleimide compound. If it is less than 100, the heat resistance and the like may not be sufficient. It is more preferably 500 to 5,000, still more preferably 1,000 to 5,000. The weight average molecular weight is preferably 100 to 10,000. It is more preferably 500 to 5,000, still more preferably 1,000 to 5,000.
The molecular weight (number average molecular weight and weight average molecular weight) of the siloxane compound can be measured by GPC (gel permeation chromatography) measurement under the conditions described in Examples.

上記樹脂組成物において、シロキサン化合物は、マレイミド化合物を含む樹脂組成物に配合されることが好ましく、その場合の配合割合は、樹脂組成物が含むマレイミド化合物100質量%に対して、30〜350質量%であることが好ましい。より好ましくは、35〜350質量%であり、更に好ましくは、40〜300質量%である。 In the above resin composition, the siloxane compound is preferably blended with the resin composition containing the maleimide compound, and the blending ratio in that case is 30 to 350 mass% with respect to 100 mass% of the maleimide compound contained in the resin composition. % Is preferable. It is more preferably 35 to 350% by mass, and further preferably 40 to 300% by mass.

上記シロキサン化合物を得る方法としては特に限定されないが、例えば、下記の製法(I)及び(II)等が挙げられる。
(I)上記シロキサン化合物におけるイミド結合を含む有機骨格Xに対応するアミド結合を有する有機骨格X´と、シロキサン結合とを有する平均組成式X´aYbZcSiOdで表される(シロキサン化合物からなる)中間体を、イミド化させる工程を含む製造方法。
(II)上記シロキサン化合物におけるイミド結合を含む有機骨格Xに対応するイミド結合を有する有機骨格が、ケイ素原子に結合し、かつ加水分解性基を有するシロキサン化合物からなる中間体を、加水分解・縮合させる工程を含む製造方法。
The method for obtaining the siloxane compound is not particularly limited, and examples thereof include the following production methods (I) and (II).
(I) An intermediate (comprising a siloxane compound) represented by an average composition formula X′aYbZcSiOd having an organic skeleton X′ having an amide bond corresponding to the organic skeleton X containing an imide bond in the siloxane compound, and a siloxane bond. A manufacturing method including the step of imidizing.
(II) The organic skeleton having an imide bond corresponding to the organic skeleton X containing an imide bond in the siloxane compound is hydrolyzed and condensed with an intermediate composed of a siloxane compound having a hydrolyzable group bonded to a silicon atom. A manufacturing method including the step of:

[カルボジイミド化合物]
本発明における樹脂組成物は、更にカルボジイミド化合物を含むことが好ましい。カルボジイミド化合物は、シアネートエステル化合物よりも水との反応性が高く、シアネートエステル化合物を含有する樹脂組成物に配合すると優先して水と反応し、下記式(8)のとおり、尿素化合物となる。このように、カルボジイミド化合物がシアネートエステル化合物に優先して水を消費するため、カルボジイミド化合物をシアネートエステル化合物に添加することで、シアネートエステル化合物の加水分解による二酸化炭素の発生や、副反応によるカーバメート化合物の発生を抑制することができる。
更に、カルボジイミド化合物が水と反応してできる尿素化合物は、活性水素部位でシアネートエステル化合物と反応することができるため、樹脂組成物の硬化時には架橋構造を形成するために消費され、機械強度等の硬化物の物性を阻害しない。このため、本発明における樹脂組成物は、気泡やゲル物等の不均一構造の発生が充分に抑制され、かつ、物性にも優れた硬化物を形成することができる。
[Carbodiimide compound]
The resin composition of the present invention preferably further contains a carbodiimide compound. The carbodiimide compound has higher reactivity with water than the cyanate ester compound, and when blended in the resin composition containing the cyanate ester compound, it preferentially reacts with water to become a urea compound as represented by the following formula (8). As described above, since the carbodiimide compound consumes water in preference to the cyanate ester compound, by adding the carbodiimide compound to the cyanate ester compound, generation of carbon dioxide by hydrolysis of the cyanate ester compound or a carbamate compound by a side reaction is caused. Can be suppressed.
Further, the urea compound formed by the reaction of the carbodiimide compound with water can react with the cyanate ester compound at the active hydrogen site, so that it is consumed to form a crosslinked structure when the resin composition is cured, and the mechanical strength, etc. Does not impair the physical properties of the cured product. Therefore, the resin composition of the present invention can form a cured product in which the occurrence of a non-uniform structure such as bubbles and gels is sufficiently suppressed and which has excellent physical properties.

本発明における樹脂組成物が含むカルボジイミド化合物とは、分子内に少なくとも一つの(−N=C=N−)で表されるカルボジイミド基を有する化合物であればよいが、下記一般式(9): The carbodiimide compound contained in the resin composition of the present invention may be a compound having at least one carbodiimide group represented by (-N=C=N-) in the molecule, and the following general formula (9):

(式中、R32、R34は、同一又は異なって、置換基を有していてもよい炭素数1〜50の1価の炭化水素基を表す。R33は、同一又は異なって、置換基を有していてもよい炭素数1〜50の2価の炭化水素基を表す。nは、0〜10,000の数を表す。)で表される化合物であることが好ましい。 (Wherein, R 32, R 34 are the same or different, .R 33 representing a monovalent hydrocarbon group which may 1 to 50 carbon atoms which may have a substituent are the same or different, substituted It represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 50 carbon atoms which may have a group, and n 5 represents a number of 0 to 10,000).

上記一般式(9)において、R32〜R34の炭化水素基の炭素数は、好ましくは、1〜40であり、より好ましくは、1〜30であり、更に好ましくは、1〜20である。
上記R32、R34の1価の炭化水素基としては、脂肪族基である、鎖状又は環状のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基;芳香族基であるアリール基;又はこれらの2つ以上を組み合わせた基のいずれのものであってもよい。
33の2価の炭化水素基としては、上記1価の炭化水素基から水素原子を1つとった2価の基のいずれのものであってもよい。
上記一般式(9)において、R32〜R34は置換基を有していてもよいが、置換基としては、水酸基、アミノ基、ニトロ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
32〜R34はこれらの置換基を1つ有していてもよく、2つ以上有していてもよい。また、置換基を1種有していてもよく、2種以上有していてもよい。
上記一般式(9)において、nは、好ましくは、0〜200であり、より好ましくは、0〜150であり、更に好ましくは、0〜100である。
In the general formula (9), the hydrocarbon group represented by R 32 to R 34 has preferably 1 to 40 carbon atoms, more preferably 1 to 30 carbon atoms, and further preferably 1 to 20 carbon atoms. ..
As the monovalent hydrocarbon group for R 32 and R 34 , a chain or cyclic alkyl group, alkenyl group or alkynyl group which is an aliphatic group; an aryl group which is an aromatic group; or two or more thereof It may be any of the groups in which
The divalent hydrocarbon group for R 33 may be any of divalent groups obtained by removing one hydrogen atom from the above monovalent hydrocarbon group.
In the above general formula (9), R 32 to R 34 may have a substituent, and examples of the substituent include a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, and a halogen atom.
R 32 to R 34 may have one or two or more of these substituents. Further, it may have one type of substituent or two or more types of substituent.
In the general formula (9), n 5 is preferably 0 to 200, more preferably 0 to 150, and further preferably 0 to 100.

上記カルボジイミド化合物の具体例としては、N,N’−ジフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−シクロヘキシルカルボジイミド、N,N’−ジ−2,6−ジメチルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジイソプロピルカルボジイミド、N,N’−ジオクチルデシルカルボジイミド、N,N’−ジ−o−トルイルカルボジイミド、N,N’−ジ−p−トルイルカルボジイミド、N,N’−ジ−p−ニトロフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−p−アミノフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−p−ヒドロキシフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−p−クロルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−o−クロルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−3,4−ジクロルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−2,5−ジクロルフェニルカルボジイミド、N,N’−p−フェニレン−ビス−o−トルイルカルボジイミド、N,N’−p−フェニレン−ビス−ジシクロヘキシルカルボジイミド、N,N’−p−フェニレン−ビス−ジ−p−クロルフェニルカルボジイミド、N,N’−2,6,2’,6’−テトライソプロピルジフェニルカルボジイミド、N,N’−ヘキサメチレン−ビス−シクロヘキシルカルボジイミド、N,N’−エチレン−ビス−ジフェニルカルボジイミド、N,N’−エチレン−ビス−ジシクロヘキシルカルボジイミド、N−トルイル−N’−シクロヘキシルカルボジイミド、N,N’−ジ−2,6−ジイソプロピルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−2,6−ジ−tert−ブチルフェニルカルボジイミド、N−トルイル−N’−フェニルカルボジイミド、N,N’−ベンジルカルボジイミド、N−オクタデシル−N’−フェニルカルボジイミド、N−ベンジル−N’−フェニルカルボジイミド、N−オクタデシル−N’−トリルカルボジイミド、N−シクロヘキシル−N’−トリルカルボジイミド、N−フェニル−N’−トリルカルボジイミド、N−ベンジル−N’−トリルカルボジイミド、N,N’−ジ−o−エチルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−p−エチルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−o−イソプロピルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−p−イソプロピルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−o−イソブチルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−p−イソブチルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−2,6−ジエチルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−2−エチル−6−イソプロピルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−2−イソブチル−6−イソプロピルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−2,4,6−トリメチルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−2,4,6−トリイソプロピルフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−2,4,6−トリイソブチルフェニルカルボジイミド等のモノカルボジイミド化合物;ポリ(1,6−ヘキサメチレンカルボジイミド)、ポリ(4,4’−メチレンビスシクロヘキシルカルボジイミド)、ポリ(1,3−シクロヘキシレンカルボジイミド)、ポリ(1,4−シクロヘキシレンカルボジイミド)、ポリ(4,4’−ジフェニルメタンカルボジイミド)、ポリ(3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニルメタンカルボジイミド)、ポリ(ナフチレンカルボジイミド)、ポリ(p−フェニレンカルボジイミド)、ポリ(m−フェニレンカルボジイミド)、ポリ(トリルカルボジイミド)、ポリ(ジイソプロピルカルボジイミド)、ポリ(メチル−ジイソプロピルフェニレンカルボジイミド)、ポリ(トリエチルフェニレンカルボジイミド)、ポリ(トリイソプロピルフェニレンカルボジイミド)等のポリカルボジイミド化合物等が挙げられる。これらのカルボジイミド化合物は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。 Specific examples of the carbodiimide compound include N,N'-diphenylcarbodiimide, N,N'-di-cyclohexylcarbodiimide, N,N'-di-2,6-dimethylphenylcarbodiimide, N,N'-diisopropylcarbodiimide, N,N'-dioctyldecylcarbodiimide, N,N'-di-o-toluylcarbodiimide, N,N'-di-p-toluylcarbodiimide, N,N'-di-p-nitrophenylcarbodiimide, N,N' -Di-p-aminophenylcarbodiimide, N,N'-di-p-hydroxyphenylcarbodiimide, N,N'-di-p-chlorophenylcarbodiimide, N,N'-di-o-chlorophenylcarbodiimide, N, N'-di-3,4-dichlorophenylcarbodiimide, N,N'-di-2,5-dichlorophenylcarbodiimide, N,N'-p-phenylene-bis-o-toluylcarbodiimide, N,N' -P-phenylene-bis-dicyclohexylcarbodiimide, N,N'-p-phenylene-bis-di-p-chlorophenylcarbodiimide, N,N'-2,6,2',6'-tetraisopropyldiphenylcarbodiimide, N , N'-hexamethylene-bis-cyclohexylcarbodiimide, N,N'-ethylene-bis-diphenylcarbodiimide, N,N'-ethylene-bis-dicyclohexylcarbodiimide, N-toluyl-N'-cyclohexylcarbodiimide, N,N' -Di-2,6-diisopropylphenylcarbodiimide, N,N'-di-2,6-di-tert-butylphenylcarbodiimide, N-toluyl-N'-phenylcarbodiimide, N,N'-benzylcarbodiimide, N- Octadecyl-N'-phenylcarbodiimide, N-benzyl-N'-phenylcarbodiimide, N-octadecyl-N'-tolylcarbodiimide, N-cyclohexyl-N'-tolylcarbodiimide, N-phenyl-N'-tolylcarbodiimide, N- Benzyl-N'-tolylcarbodiimide, N,N'-di-o-ethylphenylcarbodiimide, N,N'-di-p-ethylphenylcarbodiimide, N,N'-di-o-isopropylphenylcarbodiimide, N,N '-Di-p-isopropylphenylcarbodiimide, N,N'-di-o-isobutylphenylcarbodiimide, N,N'-di-p-isobutylphenylcarbodiimide, N,N'-di-2,6-diethylphene Nylcarbodiimide, N,N'-di-2-ethyl-6-isopropylphenylcarbodiimide, N,N'-di-2-isobutyl-6-isopropylphenylcarbodiimide, N,N'-di-2,4,6- Monocarbodiimide compounds such as trimethylphenylcarbodiimide, N,N'-di-2,4,6-triisopropylphenylcarbodiimide, N,N'-di-2,4,6-triisobutylphenylcarbodiimide; poly(1,6) -Hexamethylenecarbodiimide), poly(4,4'-methylenebiscyclohexylcarbodiimide), poly(1,3-cyclohexylenecarbodiimide), poly(1,4-cyclohexylenecarbodiimide), poly(4,4'-diphenylmethanecarbodiimide) ), poly(3,3′-dimethyl-4,4′-diphenylmethanecarbodiimide), poly(naphthylenecarbodiimide), poly(p-phenylenecarbodiimide), poly(m-phenylenecarbodiimide), poly(tolylcarbodiimide), poly Examples thereof include polycarbodiimide compounds such as (diisopropylcarbodiimide), poly(methyl-diisopropylphenylenecarbodiimide), poly(triethylphenylenecarbodiimide), and poly(triisopropylphenylenecarbodiimide). These carbodiimide compounds may be used alone or in combination of two or more.

上記カルボジイミド化合物の中でも、ポリカルボジイミド化合物が好ましい。ポリカルボジイミド化合物としては、上記一般式(9)におけるR33が脂肪族基である脂肪族ポリカルボジイミドと、R33に芳香族基を有する基である芳香族ポリカルボジイミドとがあり、脂肪族ポリカルボジイミドの方が芳香族ポリカルボジイミドよりもブリードしやすいため好ましく、また脂肪族基は分枝状よりも直鎖状の方が好ましい。 Among the above carbodiimide compounds, polycarbodiimide compounds are preferable. Examples of the polycarbodiimide compound include an aliphatic polycarbodiimide in which R 33 in the general formula (9) is an aliphatic group and an aromatic polycarbodiimide in which R 33 has an aromatic group. Is preferred because it is easier to bleed than aromatic polycarbodiimide, and the aliphatic group is preferably linear rather than branched.

上記カルボジイミド化合物として、ポリカルボジイミド化合物を用いる場合、安全性や扱いやすさの観点から、重量平均分子量が100以上、100,000以下のものが好ましく、500以上、10,000以下のものがより好ましい。
カルボジイミド化合物の重量平均分子量は、以下の測定条件の下で、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定により求めることができる。
測定機器:HLC−8120GPC(商品名、東ソー社製)
分子量カラム:TSK−GEL GMHXL−Lと、TSK−GELG5000HXL(いずれも東ソー社製)とを直列に接続して使用
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
検量線用標準物質:ポリスチレン(東ソー社製)
測定方法:測定対象物を固形分が約0.2質量%となるようにTHFに溶解し、フィルターにてろ過した物を測定サンプルとして分子量を測定する。
When a polycarbodiimide compound is used as the carbodiimide compound, the weight average molecular weight thereof is preferably 100 or more and 100,000 or less, more preferably 500 or more and 10,000 or less, from the viewpoint of safety and ease of handling. ..
The weight average molecular weight of the carbodiimide compound can be determined by GPC (gel permeation chromatography) measurement under the following measurement conditions.
Measuring instrument: HLC-8120GPC (trade name, manufactured by Tosoh Corporation)
Molecular weight column: TSK-GEL GMHXL-L and TSK-GELG5000HXL (both manufactured by Tosoh Corporation) were connected in series and used as eluent: tetrahydrofuran (THF)
Standard substance for calibration curve: polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation)
Measurement method: The object to be measured is dissolved in THF so that the solid content is about 0.2% by mass, and the substance filtered through a filter is used as a measurement sample to measure the molecular weight.

上記カルボジイミド化合物は、例えば、適当な触媒の存在下に、有機イソシアネートを加熱して脱炭酸反応させて、カルボジイミド結合基を形成することにより製造することができる。
カルボジイミド結合基の生成は、2260cm−1のイソシアネ−ト基の吸収ピ−クの消失、及びカルボジイミド結合基の吸収ピ−クの生成によって確認することができる。
The carbodiimide compound can be produced, for example, by heating an organic isocyanate to cause a decarboxylation reaction in the presence of a suitable catalyst to form a carbodiimide bond group.
The formation of the carbodiimide-bonded group can be confirmed by the disappearance of the absorption peak of the isocyanate group at 2260 cm −1 and the formation of the absorption peak of the carbodiimide-bonded group.

上記カルボジイミド化合物は、上記の基本的な製造方法の他、例えば、米国特許第2,941,956号、特公昭47−33279号公報、特開平5−178954号公報、特開平7−330849号公報等に開示されている方法や、J.Org.Chem.,28,2069(1963)、Chem.,Review81,619(1981)に記載されている方法でも製造することができる。また、特開平5−178954号公報、特開平6−56950号公報等に開示されている様に無溶媒下でも行うことができる。 The carbodiimide compound may be, for example, in addition to the above-mentioned basic production method, for example, US Pat. And the method disclosed in J. et al. Org. Chem. 28, 2069 (1963), Chem. , Review 81, 619 (1981). Further, as disclosed in JP-A-5-178954, JP-A-6-56950, etc., it can be carried out without solvent.

上記カルボジイミド化合物としては、市販品を用いることもできる。一般的に入手可能な市販の脂肪族ポリカルボジイミド化合物としては、カルボジライトLA−1、カルボジライトHMV−8CA、カルボジライトV−05、カルボジライトV−07、イソシアネート基を含まないカルボジライトHMV−15CA、カルボジライトV−03、カルボジライトV−09(以上、日清紡ケミカル(株)製)等が挙げられる。また、芳香族ポリカルボジイミド化合物の市販品としては、スタバクゾールPや、スタバクゾールP−400、スタバクゾールI(以上、ラインケミー(株)製)等が挙げられる。 A commercial item can also be used as said carbodiimide compound. Examples of commercially available commercially available aliphatic polycarbodiimide compounds include carbodilite LA-1, carbodilite HMV-8CA, carbodilite V-05, carbodilite V-07, carbodilite HMV-15CA containing no isocyanate group, and carbodilite V-03. , Carbodilite V-09 (above, manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.) and the like. In addition, examples of commercially available aromatic polycarbodiimide compounds include stavaxol P, stavaxol P-400, and stavaxol I (all manufactured by Rhein Chemie Co., Ltd.).

本発明の硬化性樹脂組成物において、カルボジイミド化合物の配合割合は、硬化性樹脂組成物中のシアネートエステル化合物100質量%に対して、0.01〜5質量%であることが好ましい。このような割合で用いることで、不均一構造の発生をより充分に抑制することができ、また、硬化物を外観にも優れたものとすることができる。より好ましくは、シアネートエステル化合物100質量%に対して、0.05〜4質量%であり、更に好ましくは、0.1〜3質量%である。 In the curable resin composition of the present invention, the blending ratio of the carbodiimide compound is preferably 0.01 to 5 mass% with respect to 100 mass% of the cyanate ester compound in the curable resin composition. By using such a ratio, the occurrence of a non-uniform structure can be suppressed more sufficiently, and the cured product can have an excellent appearance. It is more preferably 0.05 to 4% by mass, and even more preferably 0.1 to 3% by mass, relative to 100% by mass of the cyanate ester compound.

[無機充填材]
本発明における樹脂組成物は、更に無機充填材を含むことが好ましい。無機充填材としては特に限定されず、通常の実装基板の封止材等で使用されるものを用いればよい。例えば、シリカフィラー等が挙げられる。
[Inorganic filler]
The resin composition in the present invention preferably further contains an inorganic filler. The inorganic filler is not particularly limited, and those which are used as usual sealing materials for mounting substrates and the like may be used. For example, silica filler and the like can be mentioned.

上記樹脂組成物における無機充填材の含有割合としては、樹脂組成物の総量100質量%に対し、50〜95質量%とすることが好適である。より好ましくは60〜93質量%、更に好ましくは70〜90質量%である。このように多量の無機充填材を用いることで、例えば、実装基板の封止材等を得るために用いた場合に、硬化後の基板の反り発生を充分に防ぐことが可能になる。 The content ratio of the inorganic filler in the resin composition is preferably 50 to 95 mass% with respect to 100 mass% of the total amount of the resin composition. It is more preferably 60 to 93% by mass, and further preferably 70 to 90% by mass. By using such a large amount of the inorganic filler, it is possible to sufficiently prevent warpage of the substrate after curing when used for obtaining a sealing material for a mounting substrate or the like.

[他の成分]
本発明における樹脂組成物はまた、必要に応じて、上述した成分以外のその他の成分を含有していてもよい。例えば、硬化剤;硬化促進剤;無機充填材;有機溶剤や希釈剤等の揮発成分;難燃剤;強化材;カップリング剤;応力緩和剤;離型剤;安定剤;着色剤;可塑剤;可とう化剤;各種ゴム状物;光感光剤;顔料;等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。
本発明における樹脂組成物は、揮発成分を多量に含むと不具合を生じるおそれがあるため、揮発成分を含まないことが望まれており、例えば、上記樹脂組成物100質量%中の揮発成分の含有割合は、10質量%以下であることが好ましい。より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下、特に好ましくは実質的に揮発成分を含まないことである。
[Other ingredients]
The resin composition in the present invention may also contain other components than the above components, if necessary. For example, a curing agent; a curing accelerator; an inorganic filler; a volatile component such as an organic solvent or a diluent; a flame retardant; a reinforcing agent; a coupling agent; a stress relaxation agent; a release agent; a stabilizer; a coloring agent; a plasticizer; Examples include a softening agent; various rubber substances; a photosensitizer; a pigment; and the like, and one or more of these can be used.
Since the resin composition in the present invention may cause a problem when it contains a large amount of volatile components, it is desired that the resin composition does not contain volatile components. For example, the content of the volatile components in 100% by mass of the resin composition is The proportion is preferably 10% by mass or less. It is more preferably 5 mass% or less, still more preferably 3 mass% or less, and particularly preferably substantially free of volatile components.

<基板>
本発明の半導体装置が含む基板は、一般に基板として用いられるものを用いることができ、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、酸化チタン、窒化チタン、酸化ケイ素、サファイアまたはこれらの混合物を含むセラミック基板、Cu、Fe、Ni、Cr、Al、Ag、Au、Tiまたはこれらの合金を含む金属基板、ガラスエポキシ基板、BTレジン基板、ガラス基板、樹脂基板等の1種又は2種以上を用いることができる。
<Substrate>
As the substrate included in the semiconductor device of the present invention, a substrate generally used as a substrate can be used. For example, aluminum oxide, aluminum nitride, silicon nitride, zirconium oxide, zirconium nitride, titanium oxide, titanium nitride, silicon oxide, sapphire or One of a ceramic substrate containing a mixture of these, a metal substrate containing Cu, Fe, Ni, Cr, Al, Ag, Au, Ti or an alloy thereof, a glass epoxy substrate, a BT resin substrate, a glass substrate, a resin substrate, or the like, or Two or more types can be used.

<半導体素子>
本発明の半導体装置に用いられる半導体素子は特に制限されないが、上述したとおり、本発明の半導体装置は、長期間にわたって200℃を超える高温で使用しても、半導体装置内での剥離の発生が充分に抑制されたものであるため、使用時に200℃を超える高温になるSiCやGaNといった次世代パワー半導体を用いることは、本発明の好適な実施形態の1つである。
<Semiconductor element>
The semiconductor element used in the semiconductor device of the present invention is not particularly limited, but as described above, the semiconductor device of the present invention does not cause peeling in the semiconductor device even when used at a high temperature exceeding 200° C. for a long period of time. It is one of the preferred embodiments of the present invention to use a next-generation power semiconductor such as SiC or GaN, which is sufficiently suppressed and has a high temperature of more than 200° C. during use.

2.半導体装置の製造方法
本発明はまた、基板と半導体素子とを含んで構成される半導体装置の製造方法であって、上記製造方法は、金属粒子、並びに、上記金属粒子とは異なる無機成分を含む導電性組成物を基板上に塗布した後、基板上に半導体素子を設置する工程と、上記半導体素子を設置した基板を大気又は酸素ガス雰囲気下で150℃〜300℃で加熱する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法でもある。
2. Method for manufacturing semiconductor device The present invention is also a method for manufacturing a semiconductor device including a substrate and a semiconductor element, wherein the manufacturing method includes metal particles and an inorganic component different from the metal particles. After the conductive composition is applied on the substrate, a step of placing a semiconductor element on the substrate and a step of heating the substrate on which the semiconductor element is placed at 150° C. to 300° C. under an atmosphere or an oxygen gas atmosphere are included. It is also a method of manufacturing a semiconductor device.

上記導電性組成物を基板上に塗布する工程における導電性組成物の塗布方法は特に制限されず、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、スタンピング、ディスペンス、スキ−ジ印刷、シルクスクリ−ン印刷、噴霧、刷毛塗り等のいずれの方法を用いてもよいが、これらの中でも、スクリーン印刷法、スタンピング及びディスペンスが好ましい。 The method for applying the conductive composition in the step of applying the conductive composition on a substrate is not particularly limited, and includes screen printing, offset printing, inkjet printing, flexographic printing, gravure printing, stamping, and dispensing. Although any method such as squeegee printing, silk screen printing, spraying and brush coating may be used, among these, the screen printing method, stamping and dispensing are preferred.

上記導電性組成物を基板上に塗布する工程によって基板上に形成される塗膜の膜厚は、20〜500μmであることが好ましい。より好ましくは、30〜300μmであり、更に好ましくは、50〜200μmである。
塗膜の膜厚は、非接触式レーザー顕微鏡、接触式表面粗さ測定装置、光干渉式膜厚測定装置、エリプソメーターなどにより測定することができる。
The thickness of the coating film formed on the substrate by the step of coating the conductive composition on the substrate is preferably 20 to 500 μm. The thickness is more preferably 30 to 300 μm, still more preferably 50 to 200 μm.
The film thickness of the coating film can be measured by a non-contact type laser microscope, a contact type surface roughness measuring device, an optical interference type film thickness measuring device, an ellipsometer or the like.

上記半導体素子を設置した基板を大気又は酸素ガス雰囲気下で加熱する工程は、150℃〜300℃で行われればよいが、200〜300℃で行われることが好ましい。より好ましくは、250〜300℃で行われることである。
また、150℃〜300℃で加熱する時間は特に制限されないが、5〜300分であることが好ましい。より好ましくは、10〜150分である。
150℃〜300℃での加熱は、半導体素子を設置した基板を加圧しながら行ってもよい。また、上記加熱工程は、150℃〜300℃で加熱する前に、溶媒を揮発させる工程を含んでいてもよく、その場合の加熱温度は150℃よりも低い温度であってもよい。溶媒を揮発させる工程の加熱温度は、使用する溶媒によって適宜選択すればよいが、例えば、室温〜100℃とすることができる。
The step of heating the substrate on which the semiconductor element is installed in the atmosphere or oxygen gas atmosphere may be performed at 150°C to 300°C, but is preferably performed at 200°C to 300°C. More preferably, it is performed at 250 to 300°C.
The heating time at 150°C to 300°C is not particularly limited, but is preferably 5 to 300 minutes. More preferably, it is 10 to 150 minutes.
The heating at 150° C. to 300° C. may be performed while pressing the substrate on which the semiconductor element is installed. The heating step may include a step of volatilizing the solvent before heating at 150°C to 300°C, and the heating temperature in that case may be a temperature lower than 150°C. The heating temperature in the step of volatilizing the solvent may be appropriately selected depending on the solvent used, but can be, for example, room temperature to 100°C.

上記製造方法は更に、上記加熱工程後の基板が配置された成形型中に、溶融したシアネートエステル化合物及び/又はマレイミド化合物を含有する樹脂組成物を加圧注入して半導体素子が設置された基板の封止を行う工程を含むことが好ましい。
シアネートエステル化合物及び/又はマレイミド化合物を含有する樹脂組成物を用いて封止を行う場合、このような方法を用いることで半導体素子が設置された基板との密着性の高い良好な封止膜を形成することができる。
このような封止工程を行う方法としては、トランスファー成形機を用いたトランスファーモールド成型法が好ましい。
The above-mentioned manufacturing method is further a substrate on which a semiconductor element is installed by pressure-injecting a resin composition containing a molten cyanate ester compound and/or a maleimide compound into a mold in which the substrate after the heating step is arranged. It is preferable that the method includes the step of sealing.
When sealing is performed using a resin composition containing a cyanate ester compound and/or a maleimide compound, a good sealing film having high adhesion to a substrate on which a semiconductor element is installed is obtained by using such a method. Can be formed.
As a method for performing such a sealing step, a transfer molding method using a transfer molding machine is preferable.

上記封止工程を行う場合、溶融したシアネートエステル化合物及び/又はマレイミド化合物を含有する樹脂組成物は、150℃における粘度が0.1〜60Pa・sであることが好ましい。樹脂組成物がこのような適度な粘度を有するものであると、例えば、塗布する際のハンドリング性に優れたものとなる。より好ましくは0.2〜40Pa・sである。また、常温で注型する場合には、常温で液状であり、5〜1000Pa・sであることが好ましい。粘度が低すぎると無機充填剤が沈降するおそれがあり、粘度が高すぎると封止対象の凹凸に充填できないおそれがあるためである。より好ましくは10〜500Pa・sである。なお、上記樹脂組成物の175℃における粘度の好ましい範囲も、上述した150℃における粘度の好ましい範囲と同様である。
樹脂組成物の粘度は、例えば、E型粘度計(ブルックフィールド社製)やフローテスター CFT−500D(株式会社島津製作所製)を用いて、測定することができる。
When the above-mentioned sealing step is performed, the resin composition containing the molten cyanate ester compound and/or the maleimide compound preferably has a viscosity at 150°C of 0.1 to 60 Pa·s. When the resin composition has such an appropriate viscosity, for example, it becomes excellent in handleability at the time of application. It is more preferably 0.2 to 40 Pa·s. When casting at room temperature, it is preferably liquid at room temperature and preferably 5 to 1000 Pa·s. This is because if the viscosity is too low, the inorganic filler may settle, and if the viscosity is too high, the irregularities to be sealed may not be filled. More preferably, it is 10 to 500 Pa·s. In addition, the preferable range of the viscosity at 175° C. of the resin composition is the same as the preferable range of the viscosity at 150° C. described above.
The viscosity of the resin composition can be measured using, for example, an E-type viscometer (manufactured by Brookfield) or a flow tester CFT-500D (manufactured by Shimadzu Corporation).

上記封止工程において、加圧注入された樹脂組成物の硬化方法は特に制限されないが、例えば、熱硬化することにより、硬化物とすることができる。硬化方法は特に限定されず、通常の熱硬化手法を採用すればよい。例えば、熱硬化温度は70〜250℃が好適であり、より好ましくは100〜250℃である。また、硬化時間は1〜15時間が好適であり、より好ましくは2〜10時間である。 In the encapsulation step, the method of curing the resin composition injected under pressure is not particularly limited, but it can be cured by, for example, heat curing. The curing method is not particularly limited, and a normal heat curing method may be adopted. For example, the heat curing temperature is preferably 70 to 250°C, more preferably 100 to 250°C. The curing time is preferably 1 to 15 hours, more preferably 2 to 10 hours.

上記硬化物は、熱機械分析装置(DMA)によるガラス転移温度が180℃以上であることが好適である。これにより、例えば、実装基板の封止材等のエレクトロニクス実装材料により好適に利用することができる。より好ましくは190℃以上、更に好ましくは195℃以上、特に好ましくは200℃以上である。 The cured product preferably has a glass transition temperature of 180° C. or higher as measured by a thermomechanical analyzer (DMA). Thereby, for example, it can be more suitably used as an electronic mounting material such as a sealing material for a mounting substrate. The temperature is more preferably 190°C or higher, further preferably 195°C or higher, and particularly preferably 200°C or higher.

本発明の半導体装置の製造方法は、上記導電性組成物を基板上に塗布した後、基板上に半導体素子を設置する工程、及び、封止工程以外のその他の工程を含んでいてもよく、その他の工程としては、例えば、基板上に半導体素子を設置する工程の後に半導体素子と端子との間をワイヤボンドする工程等が含まれる。 The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, after applying the conductive composition on a substrate, a step of installing a semiconductor element on the substrate, and may include other steps other than the sealing step, The other steps include, for example, a step of wire bonding between the semiconductor element and the terminal after the step of installing the semiconductor element on the substrate.

本発明の半導体装置は、上述の構成よりなり、金属粒子に、該金属粒子とは異なる無機成分を加えた導電性組成物をダイアタッチ材として用い、更にそのダイアタッチ材を用いた半導体素子の封止をシアネートエステル化合物及び/又はマレイミド化合物を含有する樹脂組成物で行うことで、長期間にわたって200℃を超える高温で使用しても半導体装置内での剥離の発生が充分に抑制されたものであるから、特に、SiCやGaN等の次世代パワー半導体を含む半導体装置として各種用途に好適に用いることができる。 The semiconductor device of the present invention has the above-mentioned structure, and uses a conductive composition in which an inorganic component different from the metal particles is added to the metal particles as a die attach material, and a semiconductor element using the die attach material. By sealing with a resin composition containing a cyanate ester compound and/or a maleimide compound, the occurrence of peeling in a semiconductor device is sufficiently suppressed even when used at a high temperature exceeding 200° C. for a long period of time. Therefore, in particular, it can be suitably used for various applications as a semiconductor device including a next-generation power semiconductor such as SiC or GaN.

実施例におけるパワーサイクル特性評価の評価システムの概略を示した図である。It is the figure which showed the outline of the evaluation system of the power cycle characteristic evaluation in an Example. 比較例1の半導体パッケージのヒートサイクル前(左)とヒートサイクル後(右)の超音波探傷試験結果を示した図である。It is a figure which showed the ultrasonic flaw detection test result of the semiconductor package of the comparative example 1 before a heat cycle (left) and after a heat cycle (right). 比較例2の半導体パッケージのヒートサイクル前(左)とヒートサイクル後(右)の超音波探傷試験結果を示した図である。It is a figure which showed the ultrasonic flaw detection test result of the semiconductor package of the comparative example 2 before a heat cycle (left) and after a heat cycle (right). 実施例1の半導体パッケージのヒートサイクル前(左)とヒートサイクル後(右)の超音波探傷試験結果を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing the results of ultrasonic flaw detection tests before (left) and after (right) a heat cycle of the semiconductor package of Example 1.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, "part" means "part by weight" and "%" means "mass %".

<分子量測定>
シロキサン化合物の数平均分子量、重量平均分子量は、以下の測定条件の下で、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定により求めた。
測定機器:HLC−8120GPC(商品名、東ソー社製)
分子量カラム:TSK−GEL GMHXL−Lと、TSK−GELG5000HXL(いずれも東ソー社製)とを直列に接続して使用
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
検量線用標準物質:ポリスチレン(東ソー社製)
測定方法:測定対象物を固形分が約0.2質量%となるようにTHFに溶解し、フィルターにてろ過した物を測定サンプルとして分子量を測定する。
<Molecular weight measurement>
The number average molecular weight and the weight average molecular weight of the siloxane compound were determined by GPC (gel permeation chromatography) measurement under the following measurement conditions.
Measuring instrument: HLC-8120GPC (trade name, manufactured by Tosoh Corporation)
Molecular weight column: TSK-GEL GMHXL-L and TSK-GELG5000HXL (both manufactured by Tosoh Corporation) were connected in series and used as eluent: tetrahydrofuran (THF)
Standard substance for calibration curve: polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation)
Measurement method: The object to be measured is dissolved in THF so that the solid content is about 0.2% by mass, and the substance filtered through a filter is used as a measurement sample to measure the molecular weight.

<ガラス転移温度(Tg)測定>
樹脂組成物のガラス転移温度は、動的粘弾性測定装置(装置名DMA7100、日立ハイテクサイエンス社製)を用いて測定した。測定温度領域は−100℃〜400℃で、昇温速度は5℃/minとし、窒素雰囲気下で測定した。
<Measurement of glass transition temperature (Tg)>
The glass transition temperature of the resin composition was measured using a dynamic viscoelasticity measuring device (device name DMA7100, manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.). The measurement temperature range was −100° C. to 400° C., the heating rate was 5° C./min, and the measurement was performed in a nitrogen atmosphere.

合成例1
ポリ{γ−(5−ノルボルネン−2,3−イミド)プロピルシルセスキオキサン}の合成
攪拌装置、温度センサー、冷却管を備え付けた500mL4つ口フラスコに、予めモレキュラーシーブで乾燥したジグライム87.9gと、3−アミノプロピルトリメトキシシラン142.5gを投入し、攪拌しながら乾燥窒素流通下で100℃に昇温して系内の水分を除去した。次に100℃のまま反応液温度を維持しながら5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物131.8gを30分かけて4分割投入した。投入終了後9時間で5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物が完全に消費されているのを高速液体クロマトグラフィで確認した。
続いて脱イオン水42.9gを一括投入し冷却管で副生メタノールの還流が掛かるように昇温し、95℃で10時間保持したのち、冷却管をパーシャルコンデンサーに付け替えて再び昇温を開始し、副生メタノールおよび縮合水を回収しながら3時間かけて反応液温度を120℃に到達させた。120℃到達時に炭酸セシウム0.65gを投入してそのまま昇温を開始し、縮合水を回収しながら3時間かけて160℃に到達、同温度で2時間保持して室温まで冷却することで反応生成物Aを得た。
反応生成物Aは不揮発分70.0%で濃褐色高粘度液体であり、GPCで分子量測定したところ数平均分子量2340、重量平均分子量2570であった。H−NMR、13C−NMRを測定し、下記式(10)の化合物(シロキサン化合物1)を含有することを確認した。
H−NMR:0.25−0.45(bs、2H)、1.2−1.45(bs、2H)、1.47(dd、2H)、3.0−3.2(bs、4H)、3.4―3.6(bs、2H)、5.8−6.0(bs、2H)
13C−NMR:9.7、21.5、40.4、44.9、45.7、50.1、134.2、178.0
Synthesis example 1
Synthesis of poly{γ-(5-norbornene-2,3-imido)propylsilsesquioxane} In a 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a temperature sensor, and a cooling tube, 87.9 g of diglyme previously dried with a molecular sieve. Then, 142.5 g of 3-aminopropyltrimethoxysilane was added, and the temperature was raised to 100° C. under a stream of dry nitrogen while stirring to remove water in the system. Next, 131.8 g of 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride was added in four portions over 30 minutes while maintaining the reaction liquid temperature at 100°C. It was confirmed by high performance liquid chromatography that 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride was completely consumed 9 hours after completion of the addition.
Subsequently, 42.9 g of deionized water was added all at once to raise the temperature so that the by-product methanol was refluxed in the cooling tube, and the temperature was maintained at 95°C for 10 hours. Then, the cooling tube was replaced with a partial condenser and the temperature was started again. Then, the reaction liquid temperature was reached to 120° C. over 3 hours while collecting the by-product methanol and condensed water. When 120° C. is reached, 0.65 g of cesium carbonate is added and the temperature rise is started as it is, while reaching the 160° C. over 3 hours while collecting the condensed water, the reaction is performed by keeping the same temperature for 2 hours and cooling to room temperature. Product A was obtained.
The reaction product A was a dark brown high-viscosity liquid having a nonvolatile content of 70.0%, and the number average molecular weight was 2340 and the weight average molecular weight was 2570 as measured by GPC. 1 H-NMR and 13 C-NMR were measured, and it was confirmed that the compound of the following formula (10) (siloxane compound 1) was contained.
1 H-NMR: 0.25-0.45 (bs, 2H), 1.2-1.45 (bs, 2H), 1.47 (dd, 2H), 3.0-3.2 (bs, 4H), 3.4-3.6 (bs, 2H), 5.8-6.0 (bs, 2H)
13 C-NMR: 9.7, 21.5, 40.4, 44.9, 45.7, 50.1, 134.2, 178.0.

合成例2
ポリ{(cis−4−シクロヘキセン−1,2−イミド)プロピルシルセスキオキサン}の合成
合成例1の5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物131.8gの代わりにcis−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物122.2gを用いる以外はすべて合成例1と同じ操作により反応生成物Bを得た。反応生成物Bは不揮発分70.0%で濃褐色高粘度液体であり、GPCで分子量測定したところ数平均分子量2041、重量平均分子量2838であった。H−NMR、13C−NMRを測定し、下記式(11)の化合物(シロキサン化合物2)を含有することを確認した。
H−NMR:0.25−0.55(bs、2H)、1.3−1.5(bs、2H)、2.0−2.5(dd、4H)、2.9−3.1(bs、2H)、3.2―3.35(bs、2H)、5.65−5.8(bs、2H)
13C−NMR:10.0、21.0、23.8、39.0、41.1、127.8、180.5
Synthesis example 2
Synthesis of poly{(cis-4-cyclohexene-1,2-imido)propylsilsesquioxane} Instead of 131.8 g of 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride of Synthesis Example 1, cis-4-cyclohexene was synthesized. A reaction product B was obtained by the same procedure as in Synthesis Example 1 except that 122.2 g of -1,2-dicarboxylic acid anhydride was used. The reaction product B was a dark brown high-viscosity liquid having a nonvolatile content of 70.0%, and the number average molecular weight was 2041 and the weight average molecular weight was 2838 as measured by GPC. 1 H-NMR and 13 C-NMR were measured, and it was confirmed that the compound of the following formula (11) (siloxane compound 2) was contained.
1 H-NMR: 0.25-0.55 (bs, 2H), 1.3-1.5 (bs, 2H), 2.0-2.5 (dd, 4H), 2.9-3. 1 (bs, 2H), 3.2-3.35 (bs, 2H), 5.65-5.8 (bs, 2H)
13 C-NMR: 10.0, 21.0, 23.8, 39.0, 41.1, 127.8, 180.5.

調製例1(半導体封止材組成物の調製)
下記の表1の組成で各原料を計量したのち、加熱ロール混練機を用いて混練してコンパウンドを得た。混練ロールの表面温度は72℃、混練時間は5分に設定した。コンパウンドは粉砕機を用いて1mm以下の粉体にしたのち、打錠機を用いて直径18mm重さ7gのタブレット形状にして半導体封止材として供した。
Preparation Example 1 (Preparation of semiconductor encapsulating material composition)
Each raw material was weighed with the composition shown in Table 1 below, and then kneaded using a heating roll kneader to obtain a compound. The surface temperature of the kneading roll was set to 72° C., and the kneading time was set to 5 minutes. The compound was made into a powder having a size of 1 mm or less by using a crusher, and then made into a tablet shape having a diameter of 18 mm and a weight of 7 g by using a tableting machine and used as a semiconductor sealing material.

表1に記載のシアネートエステル化合物、マレイミド化合物、カルボジイミド化合物、エポキシ化合物、芳香族アミン化合物、フェノール化合物、イミダゾール化合物、及び、シランカップリング剤は、それぞれ以下のとおりである。
シアネートエステル化合物:下記式(12)で表されるフェノールノボラック型シアネートエステル化合物(製品名「プリマセットPT30」、ロンザジャパン社製)
マレイミド化合物:下記式(13)で表される構造のビスマレイミド化合物(製品名「ビスマレイミドBMI80」、ケイ・アイ化成社製)
カルボジイミド化合物:脂肪族ポリカルボジイミド化合物(製品名「カルボジライトV−05」、日清紡ケミカル社製)
エポキシ化合物:トリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂(製品名「EPPN−501HY」、日本化薬社製)
芳香族アミン化合物:4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(製品名「セイカキュアS」、和歌山精化工業社製)
フェノール化合物:フェノールノボラック硬化剤(製品名「TD−2131」、DIC社製)
イミダゾール化合物:2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール(製品名「キュアゾール2P4MHZ」、四国化成工業社製)
シランカップリング剤:N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(製品名「KBM573」、信越化学工業社製)
The cyanate ester compound, maleimide compound, carbodiimide compound, epoxy compound, aromatic amine compound, phenol compound, imidazole compound, and silane coupling agent listed in Table 1 are as follows.
Cyanate ester compound: Phenol novolac type cyanate ester compound represented by the following formula (12) (Product name "Primaset PT30", manufactured by Lonza Japan)
Maleimide compound: a bismaleimide compound having a structure represented by the following formula (13) (product name "Bismaleimide BMI80", manufactured by KAI Kasei)
Carbodiimide compound: Aliphatic polycarbodiimide compound (Product name "Carbodilite V-05", manufactured by Nisshinbo Chemical Inc.)
Epoxy compound: tris(hydroxyphenyl)methane type epoxy resin (product name "EPPN-501HY", manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
Aromatic amine compound: 4,4'-diaminodiphenyl sulfone (Product name "Seika Cure S", Wakayama Seika Kogyo Co., Ltd.)
Phenol compound: Phenol novolac curing agent (product name "TD-2131", manufactured by DIC)
Imidazole compound: 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole (Product name "Curesol 2P4MHZ", manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd.)
Silane coupling agent: N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane (product name "KBM573", manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)

調製例2(ダイアタッチ材の調製)
下記2種類の銀粉末と2種類の無機粒子を表2に示す組成で混合してエタノール洗浄を行い、乾燥後にエチレングリコール溶媒と混合して自転公転型撹拌混合器を用いてペースト化した後、シリンジに充填及び脱泡処理を施し、焼結型銀ダイアタッチ材として用いた。
<銀粉末>
(1)福田金属箔粉工業株式会社製、製品名「AgC−239」:平均粒径(メジアン径)が6μm、BET比表面積が5.0m2/g
(2)三井金属鉱業株式会社製、製品名「FHD:平均粒径(メジアン径)が0.3μm、BET比表面積が1.70m2/g
<無機粒子>
(3)Superior Graphite社製、製品名「HSC059」:材質はSiC、平均粒径(メジアン径)が0.6μm、多角形状
(4)日本触媒社製「KE−P30」:材質はシリカ、平均粒径0.3μm、真球状
Preparation Example 2 (Preparation of die attach material)
After mixing the following two types of silver powder and two types of inorganic particles with the composition shown in Table 2, washing with ethanol, mixing with an ethylene glycol solvent after drying and forming a paste using a rotation-revolution type stirring mixer, The syringe was filled and defoamed, and used as a sintered silver die attach material.
<Silver powder>
(1) Product name “AgC-239” manufactured by Fukuda Metal Foil & Powder Co., Ltd.: average particle diameter (median diameter) is 6 μm, and BET specific surface area is 5.0 m 2 /g.
(2) Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd., product name “FHD: average particle diameter (median diameter) 0.3 μm, BET specific surface area 1.70 m 2 /g
<Inorganic particles>
(3) Product made by Superior Graphite, product name "HSC059": material is SiC, average particle size (median diameter) is 0.6 µm, polygonal shape (4) Nippon Kayaku Co., Ltd. "KE-P30": Material is silica, average Particle size 0.3 μm, spherical shape

実施例1〜4、比較例1、2(半導体パッケージの作製)
銅製TO247リードフレームのパッドエリア上に表2に記載のダイアタッチ材1〜3を塗布した。その後1.5mm□のSiCショットキーバリアダイオードをダイアタッチ材の上に乗せて表面温度を250℃に調節したホットプレートの上で大気雰囲気下に30分間放置した。冷却後にダイオード素子と端子間を直径350μmのアルミ線でワイヤボンドし、エタノール中で超音波洗浄を行うことで基板上に部品取り付けを行った。
この部品付き基板と、封止材1〜3を低圧トランスファー成形機にセットし、銅製リードフレームのインサート成型によりTO247型半導体パッケージを作製した。成型条件は金型温度180℃、クランプ圧294KN、プレヒート時間5秒、注入圧力15KN、注入速度0.5mm/s、トランスファータイム28秒、硬化時間360秒に設定した。得られた成型品は270℃、窒素流通状態のイナートオーブン中に5時間放置してポストキュア処理を行い、評価用パワーデバイスとした。
Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 (production of semiconductor package)
The die attach materials 1 to 3 shown in Table 2 were applied onto the pad area of the copper TO247 lead frame. After that, a 1.5 mm□ SiC Schottky barrier diode was placed on the die attach material and left in the air atmosphere for 30 minutes on a hot plate whose surface temperature was adjusted to 250°C. After cooling, the diode element and the terminal were wire-bonded with an aluminum wire having a diameter of 350 μm, and ultrasonic cleaning was performed in ethanol to mount the component on the substrate.
This substrate with parts and the sealing materials 1 to 3 were set in a low-pressure transfer molding machine, and a TO247 type semiconductor package was produced by insert molding of a copper lead frame. Molding conditions were set to a mold temperature of 180° C., a clamp pressure of 294 KN, a preheating time of 5 seconds, an injection pressure of 15 KN, an injection speed of 0.5 mm/s, a transfer time of 28 seconds, and a curing time of 360 seconds. The obtained molded product was left for 5 hours in an inert oven under a nitrogen flow at 270° C. for post-cure treatment to obtain a power device for evaluation.

<信頼性評価1(ヒートサイクル試験)>
実施例、比較例の半導体パッケージの信頼性を評価するため、ヒートサイクル試験を実施し、冷熱環境に繰り返し暴露した際の内部応力の発生によるパッケージ内部構造への影響を調べた。ヒートサイクル試験条件は冷却下限条件を−50℃で30分間放置、加熱上限条件を250℃で30分間放置、冷却/加熱時間を約3分とし、500サイクルを実施した。
パッケージ内部構造は超音波探傷試験器(日立パワーソリューションズ社製、FineSATIII)を用いて確認し、パッケージ内部の内蔵部品と封止材界面に剥離がみられる場合は×、剥離はないものの気泡やゲル状物等の不均一構造が多くみられる場合は△、剥離がなく、不均一構造も少ない場合は◎とした。
<Reliability evaluation 1 (heat cycle test)>
In order to evaluate the reliability of the semiconductor packages of Examples and Comparative Examples, a heat cycle test was carried out to examine the influence on the internal structure of the package due to the generation of internal stress when repeatedly exposed to a cold environment. The heat cycle test conditions were such that the cooling lower limit condition was left at −50° C. for 30 minutes, the heating upper limit condition was left at 250° C. for 30 minutes, and the cooling/heating time was about 3 minutes, and 500 cycles were carried out.
The internal structure of the package was confirmed using an ultrasonic flaw detector (FineSATIII, manufactured by Hitachi Power Solutions), and if peeling was observed at the interface between the internal components and the encapsulant inside the package, x was found, but there was no peeling but bubbles or gel. When a large number of non-uniform structures such as particles were observed, it was evaluated as Δ.

<信頼性評価2(パワーサイクル特性評価)>
(パワーサイクル評価)
測定に用いたシステムを図1に示す。直流電源を評価用パワーデバイスと接続し、パワーデバイス表面に熱電対を接着してマルチメーターで温度変化を追跡し、コンピューター制御により一定の電流を流しながら指定の温度に到達した際に電流を止めてパワーデバイスを空冷して室温に戻すのを1サイクルとして、これを繰り返し行い、電流が流れなくなったサイクル数を調べた。パワーサイクル条件としてはケース温度(パワーデバイス表面温度、Tc)上限を250℃、下限を室温とし、順電流値8Aを印加して発熱させて、Tc=250℃に到達後、電流値を2Aに落として10秒間保持に設定した。試験数は各試料で15個として、500サイクル、1000サイクル、3000サイクルの試験を合格した割合を調べた。
評価システム概略:
直流電源:高砂製作所社製、製品名「ZX−400LAN」
マルチメーター:KEITHLEY社製、製品名「2701 multimeter」
<Reliability evaluation 2 (power cycle characteristic evaluation)>
(Power cycle evaluation)
The system used for the measurement is shown in FIG. Connect a DC power supply to the power device for evaluation, attach a thermocouple to the surface of the power device, track the temperature change with a multimeter, and stop the current when the specified temperature is reached while flowing a constant current by computer control. This was repeated by setting one cycle of cooling the power device to room temperature and returning it to room temperature, and the number of cycles at which current stopped flowing was examined. As power cycle conditions, the case temperature (power device surface temperature, Tc) has an upper limit of 250° C., a lower limit of room temperature, a forward current value of 8 A is applied to generate heat, and after reaching Tc=250° C., the current value is set to 2 A. It was dropped and set to hold for 10 seconds. The number of tests was set at 15 for each sample, and the ratio of passing the tests of 500 cycles, 1000 cycles and 3000 cycles was examined.
Evaluation system outline:
DC power supply: manufactured by Takasago Seisakusho, product name "ZX-400LAN"
Multimeter: product name "2701 multimeter" manufactured by KEITHLEY

表3に各実施例、比較例で用いたダイアタッチ材、封止材の種類とヒートサイクル試験およびパワーサイクル試験の結果を示す。図2〜4にヒートサイクル試験前後でのパワーデバイス内部構造の超音波探傷試験結果を示す。 Table 3 shows the types of die attach materials and sealing materials used in each example and comparative example, and the results of the heat cycle test and the power cycle test. 2 to 4 show ultrasonic flaw detection test results of the internal structure of the power device before and after the heat cycle test.

ヒートサイクル試験においては、ダイアタッチ材に無機粒子が添加されているかどうかによらず、封止材としてイミド系材料を用いることで過酷な温度差での冷熱衝撃に対してパッケージ内部に剥離や亀裂などの物理的損傷を抑制できていた。
しかしながら、パワーサイクル試験では、比較例においてはサイクル試験の初期に相当する500サイクル程度で約20%〜30%の試料が機能を果たさなくなっているのに対して、実施例においては3000サイクルという長いサイクルにおいても機能を損なわれず、パワーデバイスとして実働可能であった。
電流により電気化学的変化がチップ、ダイアタッチ材、ワイヤ周辺で起きていると考えられるだけでなく、チップ周辺部と封止材表面との温度勾配による熱応力の偏在化などの影響もあると考えられるが、ダイアタッチ材に無機粒子を添加することで、これらの影響を最小限に抑制できると予想できる。
In the heat cycle test, regardless of whether or not inorganic particles are added to the die attach material, the use of an imide-based material as the encapsulant causes peeling or cracking inside the package against cold heat shock at a severe temperature difference. It was possible to suppress physical damage such as.
However, in the power cycle test, in the comparative example, about 20% to 30% of the samples fail to function in about 500 cycles corresponding to the beginning of the cycle test, whereas in the example, it is as long as 3000 cycles. The function was not impaired even in the cycle, and it could be used as a power device.
Not only is it considered that the electrochemical changes occur around the chip, the die attach material, and the wire due to the electric current, but there is also the effect of uneven distribution of thermal stress due to the temperature gradient between the chip periphery and the surface of the encapsulant. It is conceivable that it is expected that these effects can be suppressed to a minimum by adding inorganic particles to the die attach material.

Claims (5)

基板と半導体素子とを含んで構成される半導体装置であって、
該半導体装置は、金属粒子、並びに、該金属粒子とは異なる無機成分を含む導電性組成物をダイアタッチ材として用い
シアネートエステル化合物及び/又はマレイミド化合物を含有する樹脂組成物を封止材として用いてなり、
該導電性組成物は、接着成分の含有割合が導電性組成物全体に対して、15質量%以下であることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device including a substrate and a semiconductor element,
The semiconductor device uses a conductive composition containing metal particles and an inorganic component different from the metal particles as a die attach material ,
A resin composition containing a cyanate ester compound and/or a maleimide compound is used as a sealing material,
The conductive composition has a content ratio of an adhesive component of 15% by mass or less with respect to the entire conductive composition .
前記導電性組成物は、メジアン径で1.0〜9.9μmの平均粒子径を有する金属粒子と、メジアン径で0.1〜0.99μmの平均粒子径を有する金属粒子とを含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The conductive composition includes metal particles having an average particle diameter of 1.0 to 9.9 μm in median diameter and metal particles having an average particle diameter of 0.1 to 0.99 μm in median diameter. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a semiconductor device. 前記樹脂組成物は、下記平均組成式(4);
XaYbZcSiOd (4)
(式中、Xは、同一又は異なって、イミド結合を含む有機骨格を表す。Yは、同一又は異なって、水素原子、水酸基、ハロゲン原子及びOR基からなる群より選ばれる少なくとも1種を表す。Zは、同一又は異なって、イミド結合を含まない有機基を表す。Rは、同一又は異なって、アルキル基、アシル基、アリール基及び不飽和脂肪族残基からなる群より選ばれる少なくとも1種を表し、置換基があってもよい。a、b及びcは、0又は3未満の数であり、dは、0でない2未満の数であり、a+b+c+2d=4である。)で表されるシロキサン化合物を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
The resin composition has the following average composition formula (4);
XaYbZcSiOd (4)
(In the formula, X is the same or different and represents an organic skeleton containing an imide bond. Y is the same or different and represents at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom and an OR group. Z is the same or different and represents an organic group containing no imide bond, and R is the same or different and is at least 1 selected from the group consisting of an alkyl group, an acyl group, an aryl group and an unsaturated aliphatic residue. Represents a species and may have a substituent, a, b and c are 0 or a number less than 3 and d is a number less than 2 which is not 0 and a+b+c+2d=4). The semiconductor device according to claim 1 or 2 , further comprising a siloxane compound.
基板と半導体素子とを含んで構成される半導体装置の製造方法であって、
該製造方法は、金属粒子、並びに、金属粒子とは異なる無機成分を含み、接着成分の含有割合が導電性組成物全体に対して、15質量%以下である導電性組成物を基板上に塗布した後、基板上に半導体素子を設置する工程と、
該半導体素子を設置した基板を大気又は酸素ガス雰囲気下で150℃〜300℃で加熱する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device including a substrate and a semiconductor element,
The manufacturing method, metal particles, and, seen containing a different inorganic components and metal particles, for the entire content is conductive composition of the adhesive component, a conductive composition is 15 wt% or less on a substrate After applying, a step of installing the semiconductor element on the substrate,
And a step of heating the substrate on which the semiconductor element is mounted at 150° C. to 300° C. in an atmosphere or an oxygen gas atmosphere.
前記製造方法は更に、前記加熱工程後の基板が配置された成形型中に、溶融したシアネートエステル化合物及び/又はマレイミド化合物を含有する樹脂組成物を加圧注入して半導体素子が設置された基板の封止を行う工程を含むことを特徴とする請求項に記載の半導体装置の製造方法。
The manufacturing method further includes a substrate on which a semiconductor element is installed by pressure-injecting a resin composition containing a molten cyanate ester compound and/or a maleimide compound into a mold in which the substrate after the heating step is arranged. 5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4 , further comprising the step of encapsulating.
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