JP7155502B2 - SEMICONDUCTOR DEVICE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND ENCLOSURE RESIN COMPOSITION - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法ならびに封止用樹脂組成物に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor device, a method for manufacturing the same, and a resin composition for encapsulation.
半導体素子を封止するために用いられる封止材に関する技術として、特許文献1(特開2000-63629号公報)に記載のものがある。同文献には、半導体素子をウェハーの状態で封止し、その後切断する方法で製造される半導体装置を封止するための樹脂組成物であって、樹脂組成物が、充填剤、エポキシ樹脂、硬化剤からなり、充填剤の最大粒子径が45μm以下である半導体封止用樹脂組成物について記載されている。そして、同文献によれば、このような半導体封止用樹脂組成物を用いることにより、信頼性の高い、チップサイズの半導体装置を低コストで製造することが可能となったとされている。 A technology related to a sealing material used for sealing a semiconductor element is disclosed in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-63629). The same document describes a resin composition for encapsulating a semiconductor device manufactured by encapsulating semiconductor elements in a wafer state and then cutting them, wherein the resin composition comprises a filler, an epoxy resin, A semiconductor encapsulating resin composition comprising a curing agent and having a filler with a maximum particle size of 45 μm or less is disclosed. According to the document, by using such a resin composition for semiconductor encapsulation, it is possible to manufacture a highly reliable chip-sized semiconductor device at low cost.
また、特許文献2(特開2016-44211号公報)には、アンダーフィルと半導体チップ上部のモールドを一括して行なう封止方法であるモールドアンダーフィルに用いられる樹脂組成物に関する技術が記載されている。同文献によれば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、特定の構造を有する化合物である硬化促進剤、および、マレイミド化合物を含むモールドアンダーフィル用樹脂組成物は、充填性に優れ、硬化収縮が小さいとされている。 In addition, Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-44211) describes a technique related to a resin composition used for mold underfill, which is a sealing method for collectively performing underfill and molding on the upper part of a semiconductor chip. there is According to this document, a resin composition for mold underfill containing an epoxy resin, a phenol resin, a curing accelerator that is a compound having a specific structure, and a maleimide compound is said to have excellent filling properties and small curing shrinkage. ing.
しかしながら、本発明者が検討した結果、上記特許文献1または2に記載の封止材は、パワー半導体素子の封止材に求められる耐熱性を確保しつつ、狭部へ充填する際の好ましい充填性を得るという点において、なお改善の余地があることが明らかになった。
そこで、本発明は、耐熱性および狭部への充填特性に優れる半導体装置の封止技術を提供する。
However, as a result of examination by the present inventors, the encapsulating material described in Patent Document 1 or 2 is preferable for filling narrow portions while ensuring the heat resistance required for encapsulating materials for power semiconductor elements. It has become clear that there is still room for improvement in terms of obtaining quality.
Accordingly, the present invention provides a technique for sealing a semiconductor device that is excellent in heat resistance and narrow space filling characteristics.
本発明によれば、
以下の条件(A)~(D):
(A)消費電力2.0W以上の半導体素子
(B)SiC、GaN、Ga2O3およびダイヤモンドからなる群から選択される1種以上の半導体からなる半導体素子
(C)電圧が1.0V以上の半導体素子
(D)パワー密度が10W/cm3以上の半導体素子
のいずれかを満たす、パワー半導体素子を封止用樹脂組成物で封止してなる半導体装置であって、
前記封止用樹脂組成物が、硬化性樹脂および無機充填材を含み、
前記無機充填材に含まれる粒子の体積基準粒度分布の大粒径側からの累積頻度が5%となるところの粒径をRmax(μm)とし、
前記無機充填材に含まれる粒子の体積基準粒度分布の最大のピークの径をR(μm)とした場合、
R<Rmaxであり、
1μm≦R≦24μmであり、
R/Rmax≧0.45であって、
前記封止用樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度が180℃以上270℃以下であり、
前記硬化物を200℃、1000時間下にさらしたときの重量損失が0.12%以下であり、
前記封止用樹脂組成物の溶融粘度が3Pa・s以上15Pa・s以下であり、
前記封止用樹脂組成物のスパイラルフロー流動長が100cm以上である、半導体装置が提供される。
According to the invention,
The following conditions (A) to (D):
(A) A semiconductor element with a power consumption of 2.0 W or more (B) A semiconductor element made of one or more semiconductors selected from the group consisting of SiC, GaN, Ga 2 O 3 and diamond (C) A voltage of 1.0 V or more (D) A semiconductor device obtained by sealing a power semiconductor element with a sealing resin composition, which satisfies any of the semiconductor elements having a power density of 10 W/cm 3 or more,
The encapsulating resin composition contains a curable resin and an inorganic filler,
Rmax (μm) is the particle size at which the cumulative frequency from the large particle size side of the volume-based particle size distribution of the particles contained in the inorganic filler is 5%,
When the maximum peak diameter of the volume-based particle size distribution of the particles contained in the inorganic filler is R (μm),
R<Rmax,
1 μm≦R≦24 μm,
R/Rmax≧0.45,
A cured product of the sealing resin composition has a glass transition temperature of 180° C. or higher and 270° C. or lower,
The weight loss when the cured product is exposed to 200 ° C. for 1000 hours is 0.12% or less ,
The melt viscosity of the sealing resin composition is 3 Pa s or more and 15 Pa s or less,
A semiconductor device is provided in which the sealing resin composition has a spiral flow flow length of 100 cm or more .
本発明によれば、
以下の条件(A)~(D):
(A)消費電力2.0W以上の半導体素子
(B)SiC、GaN、Ga2O3およびダイヤモンドからなる群から選択される1種以上の半導体からなる半導体素子
(C)電圧が1.0V以上の半導体素子
(D)パワー密度が10W/cm3以上の半導体素子
のいずれかを満たす、パワー半導体素子の封止用樹脂組成物であって、
当該封止用樹脂組成物が、硬化性樹脂および無機充填材を含み、
前記無機充填材に含まれる粒子の体積基準粒度分布の大粒径側からの累積頻度が5%となるところの粒径をRmax(μm)とし、
前記無機充填材に含まれる粒子の体積基準粒度分布の最大のピークの径をR(μm)とした場合、
R<Rmaxであり、
1μm≦R≦24μmであり、
R/Rmax≧0.45であって、
当該封止用樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度が180℃以上270℃以下であり、
前記硬化物を200℃、1000時間下にさらしたときの重量損失が0.12%以下であり、
当該封止用樹脂組成物の溶融粘度が3Pa・s以上15Pa・s以下であり、
当該封止用樹脂組成物のスパイラルフロー流動長が100cm以上である、封止用樹脂組成物が提供される。
According to the invention,
The following conditions (A) to (D):
(A) A semiconductor element with a power consumption of 2.0 W or more (B) A semiconductor element made of one or more semiconductors selected from the group consisting of SiC, GaN, Ga 2 O 3 and diamond (C) A voltage of 1.0 V or more (D) a semiconductor element having a power density of 10 W/cm 3 or more, and a resin composition for sealing a power semiconductor element,
The encapsulating resin composition contains a curable resin and an inorganic filler,
Rmax (μm) is the particle size at which the cumulative frequency from the large particle size side of the volume-based particle size distribution of the particles contained in the inorganic filler is 5%,
When the maximum peak diameter of the volume-based particle size distribution of the particles contained in the inorganic filler is R (μm),
R<Rmax,
1 μm≦R≦24 μm,
R/Rmax≧0.45,
A cured product of the encapsulating resin composition has a glass transition temperature of 180° C. or higher and 270° C. or lower,
The weight loss when the cured product is exposed to 200 ° C. for 1000 hours is 0.12% or less ,
The encapsulating resin composition has a melt viscosity of 3 Pa s or more and 15 Pa s or less,
A sealing resin composition having a spiral flow length of 100 cm or more is provided.
また、本発明によれば、
以下の条件(A)~(D):
(A)消費電力2.0W以上の半導体素子
(B)SiC、GaN、Ga2O3およびダイヤモンドからなる群から選択される1種以上の半導体からなる半導体素子
(C)電圧が1.0V以上の半導体素子
(D)パワー密度が10W/cm3以上の半導体素子
のいずれかを満たすパワー半導体素子を、前記本発明におけるに封止用樹脂組成物で封止する工程を含む、半導体装置の製造方法が提供される。
Moreover, according to the present invention,
The following conditions (A) to (D):
(A) A semiconductor element with a power consumption of 2.0 W or more (B) A semiconductor element made of one or more semiconductors selected from the group consisting of SiC, GaN, Ga 2 O 3 and diamond (C) A voltage of 1.0 V or more (D) a semiconductor device having a power density of 10 W/cm 3 or more, and sealing a power semiconductor device with the resin composition for sealing according to the present invention. A method is provided.
本発明によれば、耐熱性および狭部への充填特性に優れる半導体装置の封止技術が実現される。 According to the present invention, a semiconductor device encapsulation technique that is excellent in heat resistance and narrow space filling characteristics is realized.
以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. In addition, in all the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
(半導体装置)
本実施形態において、半導体装置は、以下の条件(A)~(D)のいずれかを満たす、パワー半導体素子を封止用樹脂組成物で封止してなる半導体装置である。
(A)消費電力2.0W以上の半導体素子
(B)SiC、GaN、Ga2O3およびダイヤモンドからなる群から選択される1種以上の半導体からなる半導体素子
(C)電圧が1.0V以上の半導体素子
(D)パワー密度が10W/cm3以上の半導体素子
そして、封止用樹脂組成物が、硬化性樹脂および無機充填材を含み、無機充填材に含まれる粒子の体積基準粒度分布の大粒径側からの累積頻度が5%となるところの粒径をRmax(μm)とし、無機充填材に含まれる粒子の体積基準粒度分布の最大のピークの径をR(μm)とした場合、R<Rmaxであり、1μm≦R≦24μmであり、R/Rmax≧0.45である。また、封止用樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度が180℃以上270℃以下であり、硬化物を200℃、1000時間下にさらしたときの重量損失が0.12%以下である。
(semiconductor device)
In the present embodiment, the semiconductor device is a semiconductor device obtained by sealing a power semiconductor element with a sealing resin composition, satisfying any of the following conditions (A) to (D).
(A) A semiconductor element with a power consumption of 2.0 W or more (B) A semiconductor element made of one or more semiconductors selected from the group consisting of SiC, GaN, Ga 2 O 3 and diamond (C) A voltage of 1.0 V or more (D) a semiconductor device having a power density of 10 W/cm 3 or more; When the particle size at which the cumulative frequency from the large particle size side is 5% is Rmax (μm), and the maximum peak diameter of the volume-based particle size distribution of the particles contained in the inorganic filler is R (μm) , R<Rmax, 1 μm≦R≦24 μm, and R/Rmax≧0.45. Further, the cured product of the encapsulating resin composition has a glass transition temperature of 180° C. or more and 270° C. or less, and a weight loss of 0.12% or less when the cured product is exposed to 200° C. for 1000 hours.
図1~図3は、いずれも、本実施形態における半導体装置の構成を示す断面図である。なお、本実施形態において、半導体装置の構成は、図1~図3に示すものには限られない。
まず、図1に示した半導体装置100は、基板30上に搭載された半導体素子20と、半導体素子20を封止してなる封止材50と、を備えている。
封止材50は、本実施形態における封止用樹脂組成物を硬化して得られる硬化物により構成されている。封止用樹脂組成物の具体的な構成については後述する。
1 to 3 are cross-sectional views showing the configuration of the semiconductor device according to this embodiment. In this embodiment, the configuration of the semiconductor device is not limited to those shown in FIGS. 1 to 3. FIG.
First, the
The
また、図1には、基板30が回路基板である場合が例示されている。この場合、図1に示すように、基板30のうちの半導体素子20を搭載する一面とは反対側の他面には、たとえば複数の半田ボール60が形成される。半導体素子20は、基板30上に搭載され、かつワイヤ40を介して基板30と電気的に接続される。一方で、半導体素子20は、基板30に対してフリップチップ実装されていてもよい。ここで、ワイヤ40は、たとえば銅で構成される。
Further, FIG. 1 illustrates a case where the
封止材50は、たとえば半導体素子20のうちの基板30と対向する一面とは反対側の他面を覆うように半導体素子20を封止する。図1に示す例においては、半導体素子20の上記他面と側面を覆うように封止材50が形成されている。封止材50は、たとえば封止用樹脂組成物をトランスファー成形法または圧縮成形法等の公知の方法を用いて封止成形することにより形成することができる。
Sealing
図2は、本実施形態における半導体装置100の構成を示す断面図であって、図1とは異なる例を示すものである。図2に示す半導体装置100は、基板30としてリードフレームを使用している。この場合、半導体素子20は、たとえば基板30のうちのダイパッド32上に搭載され、かつワイヤ40を介してアウターリード34へ電気的に接続される。半導体素子20は、図1に示す例と同様に、たとえばパワー半導体素子である。また、封止材50は、図1に示す例と同様にして、本実施形態における封止用樹脂組成物を用いて形成される。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the
図3は、本実施形態における別の半導体装置の構成を示す断面図である。図3に示した半導体装置110は、たとえば半導体パッケージであり、基板30と、半導体素子20と、封止材50と、を備えている。半導体素子20は、基板30上に配置されている。図3には、半導体素子20が、バンプ22を介して基板30上にフリップチップ実装される場合が例示されている。
封止材50は、半導体素子20を封止し、かつ基板30と半導体素子20との間の隙間24に充填されている。封止材50は、たとえば圧縮成形用モールドアンダーフィル材料を、圧縮成形法を用いて成形することにより得られる。この場合、充填性に優れた圧縮成形用モールドアンダーフィル材料を用いて、半導体素子20を封止しつつ隙間24内を充填することができ、信頼性に優れた半導体装置110を実現することが可能となる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of another semiconductor device according to this embodiment. A
The sealing
また、半導体装置110は、好ましくは、パワー半導体素子である半導体素子20が基板30上に設けられており、封止用樹脂組成物が基板30と半導体素子20との間の隙間に充填されてなるものである。
In the
図1~図3に示した半導体装置において、半導体素子20は、上述した条件(A)~(D)のいずれかを満たすパワー半導体素子である。半導体素子20の材料は、好ましくは上述した条件(B)のもの、すなわちSiC、GaN、Ga2O3およびダイヤモンドからなる群から選択される1種以上の半導体である。
また、半導体素子20の消費電力は、たとえば上述した条件(A)の2.0W以上であり、好ましくは3.0W以上であり、また、たとえば4.0W以下であってもよい。
半導体素子20の電圧は、たとえば上述した条件(C)の1.0V以上であり、好ましくは3.0V以上であり、また、たとえば5.0V以上であってもよい。また、半導体素子20の電圧は、たとえば100V以下であってもよい。
また、半導体素子20のパワー密度は、たとえば上述した条件(D)の10W/cm3以上であり、好ましく20W/cm3以上であり、また、たとえば30W/cm3以上であってもよい。また、半導体素子20のパワー密度は、たとえば200W/cm3以下であってもよい。
また、半導体素子20は、たとえば200℃以上、好ましくは250℃以上という高温環境下で動作することができる。
In the semiconductor device shown in FIGS. 1 to 3, the
The power consumption of the
The voltage of
Moreover, the power density of the
Moreover, the
また、半導体素子20は、好ましくは、基板30上に設けられたパワー半導体素子であり、整流ダイオード、パワートランジスタ、パワーMOSFET、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ(GTO)およびトライアックからなる群から選択される1または2以上の電子部品を含む。
このとき、基板30と半導体素子20との間の隙間G(μm)は、隙間への無機充填材の充填性を向上させる観点から、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上である。また、上記Gは半導体装置全体を薄型化する観点から、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは30μm以下である。
Moreover, the
At this time, the gap G (μm) between the
また、図1~図3に示した半導体装置において、封止材50は、封止用樹脂組成物の硬化物により構成される。
In addition, in the semiconductor device shown in FIGS. 1 to 3, the encapsulating
以下、本実施形態の封止用樹脂組成物またはその硬化物の特性についてさらに説明する。以下において、特段の説明がない場合、特性評価に用いられる硬化物は、封止用樹脂組成物を175℃、120秒の条件で硬化させ、さらに、175℃で4時間熱処理して得られる。 The properties of the encapsulating resin composition of the present embodiment or the cured product thereof are further described below. Unless otherwise specified, the cured product used for property evaluation is obtained by curing the encapsulating resin composition at 175° C. for 120 seconds and then heat-treating it at 175° C. for 4 hours.
封止用樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度(Tg)は、硬化物の耐熱性を向上させる観点から、好ましくは180℃以上であり、より好ましくは190℃以上、さらに好ましくは200℃以上、さらにまた好ましくは203℃以上、よりいっそう好ましくは205℃以上である。
また、硬化物のガラス転移温度の上限に制限はないが、硬化物の靭性を向上させる観点から、270℃以下であり、より好ましくは250℃以下、さらに好ましくは230℃以下である。
ここで、硬化物のガラス転移温度は、熱機械分析(Thermal Mechanical Analysis:TMA)装置(セイコーインスツル社製、TMA100)を用いて測定温度範囲0℃~400℃、昇温速度5℃/分の条件で測定される。
The glass transition temperature (Tg) of the cured product of the encapsulating resin composition is preferably 180°C or higher, more preferably 190°C or higher, and still more preferably 200°C or higher, from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured product. , more preferably 203° C. or higher, and even more preferably 205° C. or higher.
The upper limit of the glass transition temperature of the cured product is not limited, but from the viewpoint of improving the toughness of the cured product, it is 270° C. or lower, more preferably 250° C. or lower, and still more preferably 230° C. or lower.
Here, the glass transition temperature of the cured product is measured using a thermal mechanical analysis (TMA) device (manufactured by Seiko Instruments Inc., TMA100) with a temperature range of 0 ° C. to 400 ° C. and a heating rate of 5 ° C./min. measured under the conditions of
硬化物を200℃、1000時間下にさらしたときの重量損失は、半導体装置の耐熱性を向上させる観点から、0.12%以下であり、好ましくは0.10%以下、より好ましくは0.08%以下である。
上記重量損失の下限値は、0%以上であるが、たとえば0.01%以上であってもよい。
The weight loss when the cured product is exposed to 200° C. for 1000 hours is 0.12% or less, preferably 0.10% or less, more preferably 0.10% or less, from the viewpoint of improving the heat resistance of the semiconductor device. 08% or less.
Although the lower limit of the weight loss is 0% or more, it may be 0.01% or more, for example.
以下の条件で測定される封止用樹脂組成物の充填長さは、封止用樹脂組成物のギャップ充填性を向上させる観点から、好ましくは10mm以上であり、より好ましくは20mm以上、さらに好ましくは30mm以上である。
また、上記充填長さは、エアベント部分に発生するバリを抑制し、半導体装置の成型性または生産性を向上させる観点から、好ましくは100mm以下であり、より好ましくは80mm以下である。
(測定条件)
金型温度:175℃、注入速度:10.5mm/s、注入圧力:3.5MPa、硬化時間:120秒、タブレットサイズ:40mmΦ-40gの条件にて、前記金型に形成された幅5mm、スリットギャップ25μmの矩形状の流路に、前記封止用樹脂組成物を注入し、流路の上流先端からの充填長さを測定する。
The filling length of the sealing resin composition measured under the following conditions is preferably 10 mm or more, more preferably 20 mm or more, and even more preferably, from the viewpoint of improving gap-filling properties of the sealing resin composition. is 30 mm or more.
The filling length is preferably 100 mm or less, more preferably 80 mm or less, from the viewpoint of suppressing burrs generated in the air vent portion and improving the moldability or productivity of the semiconductor device.
(Measurement condition)
Mold temperature: 175 ° C., injection speed: 10.5 mm / s, injection pressure: 3.5 MPa, curing time: 120 seconds, tablet size: 40 mmΦ-40 g, the width formed in the mold is 5 mm, The sealing resin composition is injected into a rectangular channel with a slit gap of 25 μm, and the filling length from the upstream end of the channel is measured.
ここで、封止用樹脂組成物のギャップ充填性については、単純に無機充填材の平均粒径d50や最大ピーク径Rだけで決まるものではなく、無機充填材におけるふるい目すなわち粗粉カットサイズやRmax、あるいは、R/Rmaxも因子として重要である。これらの各因子については後述する。 Here, the gap-filling property of the sealing resin composition is not simply determined by the average particle diameter d50 and the maximum peak diameter R of the inorganic filler. , Rmax, or R/Rmax are also important factors. Each of these factors will be described later.
封止用樹脂組成物の溶融粘度(高化式フロー粘度)は、良好な充填性を得る観点から、好ましくは25Pa・s以下であり、より好ましくは20Pa・s以下、さらに好ましくは15Pa・s以下である。また、溶融粘度の下限値は、限定されないが、たとえば3Pa・s以上とすることができる。
ここで、封止用樹脂組成物の溶融粘度(高化式フロー粘度)は、以下の条件で測定される樹脂組成物のみかけの粘度ηである。
島津製作所社製のフローテスタCFT-500Cを用いて、温度175℃、荷重40kgf(ピストン面積1cm2)、ダイ穴直径0.50mm、ダイ長さ1.00mmの試験条件で溶解した樹脂組成物のみかけの粘度ηを測定する。このみかけの粘度ηは、次の計算式より算出される。なお、Qは単位時間あたりに流れる樹脂組成物の流量である。また、高化式フロー粘度は、数値が小さい方が、低粘度であることを示す。
The melt viscosity (high-flow viscosity) of the encapsulating resin composition is preferably 25 Pa·s or less, more preferably 20 Pa·s or less, still more preferably 15 Pa·s, from the viewpoint of obtaining good filling properties. It is below. Also, the lower limit of the melt viscosity is not limited, but can be, for example, 3 Pa·s or more.
Here, the melt viscosity (high-flow viscosity) of the encapsulating resin composition is the apparent viscosity η of the resin composition measured under the following conditions.
Using a flow tester CFT-500C manufactured by Shimadzu Corporation, the resin composition melted under the test conditions of temperature 175° C., load 40 kgf (piston area 1 cm 2 ), die hole diameter 0.50 mm, and die length 1.00 mm. Measure the apparent viscosity η. This apparent viscosity η is calculated from the following formula. In addition, Q is the flow rate of the resin composition flowing per unit time. In addition, the smaller the value of the Koka flow viscosity, the lower the viscosity.
η=(4πDP/128LQ)×10-3(Pa・秒)
η:みかけの粘度
D:ダイ穴直径(mm)
P:試験圧力(Pa)
L:ダイ長さ(mm)
Q:フローレート(cm3/秒)
η=(4πDP/128LQ)×10 −3 (Pa·sec)
η: apparent viscosity D: die hole diameter (mm)
P: test pressure (Pa)
L: Die length (mm)
Q: flow rate (cm 3 /sec)
本実施形態において、封止用樹脂組成物のスパイラルフロー流動長は、封止用樹脂組成物を成形する際の充填性をより効果的に向上させる観点から、好ましくは40cm以上であり、より好ましくは50cm以上、さらに好ましくは60cm以上である。また、スパイラルフロー流動長の上限値は、限定されないが、たとえば200cm以下とすることができる。 In the present embodiment, the spiral flow flow length of the encapsulating resin composition is preferably 40 cm or more, more preferably 40 cm or more, from the viewpoint of more effectively improving the filling property when molding the encapsulating resin composition. is 50 cm or more, more preferably 60 cm or more. Also, the upper limit of the spiral flow flow length is not limited, but can be, for example, 200 cm or less.
次に、封止材50に用いられる封止用樹脂組成物について説明する。
(封止用樹脂組成物)
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、硬化性樹脂および無機充填材を含む。
Next, the encapsulating resin composition used for the encapsulating
(Resin composition for encapsulation)
In this embodiment, the encapsulating resin composition contains a curable resin and an inorganic filler.
(硬化性樹脂)
硬化性樹脂は、具体的には熱硬化性樹脂である。
熱硬化性樹脂は、封止用樹脂組成物の硬化物の耐熱性を向上させる観点から、好ましくはマレイミド基を2つ以上有する化合物、ベンゾオキサジン環を2つ以上有する化合物、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、およびベンゾシクロブテン樹脂からなる群から選択される1種または2種以上を含む。
(Curable resin)
The curable resin is specifically a thermosetting resin.
The thermosetting resin is preferably a compound having two or more maleimide groups, a compound having two or more benzoxazine rings, an epoxy resin, or a phenol resin, from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured product of the encapsulating resin composition. , urea resins, resins having a triazine ring such as melamine resins, unsaturated polyester resins, polyurethane resins, diallyl phthalate resins, silicone resins, cyanate resins, polyimide resins, polyamideimide resins, and benzocyclobutene resins Contains one or more selected from
また、同様の観点から、硬化性樹脂は、好ましくはエポキシ樹脂およびフェノール樹脂硬化剤を含み、より好ましくは下記一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤および下記一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂からなる群から選択される1種または2種を含み、さらに好ましくは下記一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤と、下記一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂とを含む。 From the same point of view, the curable resin preferably contains an epoxy resin and a phenolic resin curing agent, more preferably a phenolic resin curing agent represented by the following general formula (1A) and a phenolic resin curing agent represented by the following general formula (2A). and more preferably a phenolic resin curing agent represented by the following general formula (1A) and an epoxy resin represented by the following general formula (2A): including.
(上記一般式(1A)中、2つのYは、それぞれ独立して、下記一般式(1B)または下記一般式(1C)で表されるヒドロキシフェニル基を表し、Xは、下記一般式(1D)または下記一般式(1E)で表されるヒドロキシフェニレン基を表し、nは0以上の数を表し、nが2以上の場合、2つ以上のXは、それぞれ独立して、同一であっても異なっていてもよく、R1は、それぞれ独立して、炭素数1~5の炭化水素基を表し、aは0~4の整数を表す。また、上記一般式(1A)は、下記一般式(1C)で表される二価ヒドロキシフェニル基と、下記一般式(1E)で表される二価ヒドロキシフェニレン基のうちの少なくとも一方を有する。) (In the above general formula (1A), two Y each independently represent a hydroxyphenyl group represented by the following general formula (1B) or the following general formula (1C), and X is the following general formula (1D ) or a hydroxyphenylene group represented by the following general formula (1E), n represents a number of 0 or more, and when n is 2 or more, two or more X are each independently the same Each R 1 independently represents a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, and a represents an integer of 0 to 4. Further, the above general formula (1A) is represented by the following general It has at least one of a divalent hydroxyphenyl group represented by formula (1C) and a divalent hydroxyphenylene group represented by the following general formula (1E).)
(上記一般式(1B)~(1E)中、R2およびR3は、それぞれ独立して、炭素数1~5の炭化水素基を表し、bは0~4の整数、cは0~3の整数、dは0~3の整数、eは0~2の整数を表す。) (In general formulas (1B) to (1E) above, R 2 and R 3 each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, b is an integer of 0 to 4, c is 0 to 3 , d is an integer of 0 to 3, and e is an integer of 0 to 2.)
(上記一般式(2A)中、2つのYは、それぞれ独立して、下記一般式(2B)または下記一般式(2C)で表されるグリシジル化フェニル基を表し、Xは、下記一般式(2D)または下記一般式(2E)で表されるグリシジル化フェニレン基を表し、nは0以上の数を表し、nが2以上の場合、2つ以上のXは、それぞれ独立して、同一であっても異なっていてもよく、R1は、それぞれ独立して、炭素数1~5の炭化水素基を表し、aは0~4の整数を表す。また、上記一般式(2A)は、下記一般式(2C)で表される2つのグリシジルエーテル基を有するグリシジル化フェニル基と、下記一般式(2E)で表される2つのグリシジルエーテル基を有するグリシジル化フェニレン基のうちの少なくとも一方を有する。) (In the above general formula (2A), two Y each independently represent a glycidylated phenyl group represented by the following general formula (2B) or the following general formula (2C), and X represents the following general formula ( 2D) or a glycidylated phenylene group represented by the following general formula (2E), n represents a number of 0 or more, and when n is 2 or more, two or more X are each independently the same Each R 1 independently represents a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, and a represents an integer of 0 to 4. Further, the above general formula (2A) is: At least one of a glycidyl phenyl group having two glycidyl ether groups represented by the following general formula (2C) and a glycidyl phenylene group having two glycidyl ether groups represented by the following general formula (2E) have.)
(上記一般式(2B)~(2E)中、R2およびR3は、それぞれ独立して、炭素数1~5の炭化水素基を表し、bは0~4の整数、cは0~3の整数、dは0~3の整数、eは0~2の整数を表す。) (In general formulas (2B) to (2E) above, R 2 and R 3 each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, b is an integer of 0 to 4, c is 0 to 3 , d is an integer of 0 to 3, and e is an integer of 0 to 2.)
以下、一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤および一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂についてさらに詳細に説明する。
まず、一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤について説明する。
一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤において、nは、平均値であり、0以上の数を表し、また、好ましくは6以下であり、より好ましくは3以下、さらに好ましくは1以下である。また、一般式(1A)で表わされるフェノール樹脂硬化剤の数平均分子量は、好ましくは390以上であり、より好ましくは400以上であり、また、好ましくは1000以下であり、より好ましくは600以下、さらに好ましくは550以下、よりいっそう好ましくは500以下である。このようなフェノール樹脂硬化剤は、複数の水酸基で置換された芳香環を有するため、水素結合に由来する分子間の相互作用が強く、従来の樹脂に比べ、成形性、殊に連続成形時の充填性において、従来の流動性や硬化性の概念とは異なる特異な挙動を示す場合がある。上記範囲内の数平均分子量を有するフェノール樹脂硬化剤を用いることにより、優れた硬化性および良好な連続成形性を有する樹脂組成物が得られるとともに、その硬化物は、高いガラス転移温度と低い重量減少率を有する。
なお、nの値は、数平均分子量、上記のXおよびY、ならびにビフェニル骨格の構造とその構成比から算出できる。また、nが2以上の場合、2つ以上のXは、それぞれ独立して、同一であっても異なっていてもよい。
The phenolic resin curing agent represented by the general formula (1A) and the epoxy resin represented by the general formula (2A) will be described in more detail below.
First, the phenolic resin curing agent represented by general formula (1A) will be described.
In the phenol resin curing agent represented by the general formula (1A), n is an average value, represents a number of 0 or more, and is preferably 6 or less, more preferably 3 or less, and still more preferably 1 or less. is. Further, the number average molecular weight of the phenolic resin curing agent represented by the general formula (1A) is preferably 390 or more, more preferably 400 or more, and preferably 1000 or less, more preferably 600 or less. More preferably 550 or less, and even more preferably 500 or less. Such a phenolic resin curing agent has an aromatic ring substituted with multiple hydroxyl groups, so the interaction between molecules derived from hydrogen bonding is strong, and moldability, especially during continuous molding, is higher than that of conventional resins. In terms of fillability, it may exhibit unique behavior that is different from the conventional concepts of fluidity and curability. By using a phenolic resin curing agent having a number average molecular weight within the above range, a resin composition having excellent curability and good continuous moldability can be obtained, and the cured product has a high glass transition temperature and a low weight. have a decreasing rate.
The value of n can be calculated from the number average molecular weight, the above X and Y, and the structure of the biphenyl skeleton and its composition ratio. Also, when n is 2 or more, two or more Xs may be independently the same or different.
一般式(1A)中のR1は、それぞれ互いに独立して、炭素数1~5の炭化水素基を表す。一般式(1B)~(1E)中のR2およびR3は、それぞれ互いに独立して、炭素数1~5の炭化水素基を表す。R1、R2およびR3において、炭素の数が5以下であれば、得られる樹脂組成物の反応性が低下して、成形性が損なわれてしまうのをより確実に防止することができる。 Each R 1 in general formula (1A) independently represents a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms. R 2 and R 3 in general formulas (1B) to (1E) each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms. If the number of carbon atoms in R 1 , R 2 and R 3 is 5 or less, it is possible to more reliably prevent the reactivity of the resulting resin composition from being lowered and the moldability to be impaired. .
置換基R1、R2およびR3としては、たとえば、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、t-ペンチル基等のアルキル基が挙げられ、これらの中でも、メチル基であるのが好ましい。これにより、樹脂組成物の硬化性と疎水性のバランスをとりわけ優れたものとすることができる。 Examples of substituents R 1 , R 2 and R 3 include methyl, ethyl, propyl, n-butyl, isobutyl, t-butyl, n-pentyl, 2-methylbutyl and 3-methylbutyl. and alkyl groups such as a t-pentyl group, and among these, a methyl group is preferred. Thereby, the resin composition can have a particularly excellent balance between curability and hydrophobicity.
また、aは、一般式(1A)において、同一のベンゼン環上に結合する置換基R1の数を表し、aは、互いに独立して、0~4の整数である。bおよびdは、それぞれ、一般式(1B)および(1D)において、同一のベンゼン環上に結合する置換基R2の数を表し、bは、互いに独立して、0~4の整数であり、dは、互いに独立して、0~3の整数である。さらに、cおよびeは、それぞれ、一般式(1C)および(1E)において、同一のベンゼン環上に結合する置換基R3の数を表し、cは、互いに独立し、0~3の整数であり、eは、互いに独立して、0~2の整数である。また、aは好ましくは0~2の整数であり、b、c、dおよびeは、好ましくは0または1である。 Further, a represents the number of substituents R 1 bonded on the same benzene ring in general formula (1A), and a is an integer of 0 to 4 independently of each other. b and d represent the number of substituents R 2 bonded on the same benzene ring in general formulas (1B) and (1D), respectively, and b are each independently an integer of 0 to 4; , d are independently of each other integers from 0 to 3. Furthermore, c and e represent the number of substituents R 3 bonded to the same benzene ring in general formulas (1C) and (1E), respectively, and c is an integer of 0 to 3 independently of each other. and e are independently integers from 0 to 2. Also, a is preferably an integer of 0 to 2, and b, c, d and e are preferably 0 or 1.
一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤は、一般式(1B)で表される一価ヒドロキシフェニル基(以下、一価ヒドロキシフェニル基とは、水酸基を1個有するヒドロキシフェニル基の意味で記載する。)、および、一般式(1D)で表される一価ヒドロキシフェニレン基(以下、一価ヒドロキシフェニレン基とは、水酸基を1個有するヒドロキシフェニレン基の意味で記載する。)からなる群から選択される1または2の基を含んでよい。また、一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤は、一般式(1C)で表される二価ヒドロキシフェニル基(以下、二価ヒドロキシフェニル基とは、水酸基を2個有するヒドロキシフェニル基の意味で記載する。)、および、一般式(1E)で表される二価ヒドロキシフェニレン基(以下、二価ヒドロキシフェニレン基とは、水酸基を2個有するヒドロキシフェニレン基の意味で記載する。)からなる群から選択される1または2の基を含んでよい。
ここで、一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤は、一般式(1C)で表される二価ヒドロキシフェニル基と、一般式(1E)で表される二価ヒドロキシフェニレン基のうちの少なくとも一方を有し、好ましくは両方を有する。かかる構成とすることにより、水酸基密度の向上が図られる。
一般式(1C)で表される二価ヒドロキシフェニル基と、一般式(1E)で表される二価ヒドロキシフェニレン基とを含むフェノール樹脂硬化剤は、フェノール性水酸基の密度が高いことから、得られる樹脂組成物の硬化物は高いガラス転移温度(Tg)を有する。一般に、一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤のようなフェノール性水酸基を有する重合体は、フェノール性水酸基の密度が高くなるにつれて、その重量減少率は高くなる。しかしながら、一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤とエポキシ樹脂との架橋体は、Tgの上昇に伴う重量減少率の上昇が抑制される。この理由は必ずしも明らかではないが、架橋体のビフェニル骨格と二価のフェノールを連結するメチレン基部分が、立体的嵩高さにより保護されて、比較的熱分解を受けにくいためと考えられる。
The phenolic resin curing agent represented by the general formula (1A) includes a monovalent hydroxyphenyl group represented by the general formula (1B) (hereinafter, the monovalent hydroxyphenyl group means a hydroxyphenyl group having one hydroxyl group. ), and a monovalent hydroxyphenylene group represented by the general formula (1D) (hereinafter, the monovalent hydroxyphenylene group is defined as a hydroxyphenylene group having one hydroxyl group). It may contain one or two groups selected from the group. Further, the phenolic resin curing agent represented by the general formula (1A) includes a divalent hydroxyphenyl group represented by the general formula (1C) (hereinafter, the divalent hydroxyphenyl group is a hydroxyphenyl group having two hydroxyl groups. ), and a divalent hydroxyphenylene group represented by the general formula (1E) (hereinafter, the divalent hydroxyphenylene group refers to a hydroxyphenylene group having two hydroxyl groups.) It may contain one or two groups selected from the group consisting of
Here, the phenolic resin curing agent represented by the general formula (1A) includes a divalent hydroxyphenyl group represented by the general formula (1C) and a divalent hydroxyphenylene group represented by the general formula (1E). and preferably both. By adopting such a structure, it is possible to improve the hydroxyl group density.
A phenol resin curing agent containing a divalent hydroxyphenyl group represented by the general formula (1C) and a divalent hydroxyphenylene group represented by the general formula (1E) has a high density of phenolic hydroxyl groups. A cured product of the resin composition obtained has a high glass transition temperature (Tg). In general, a polymer having a phenolic hydroxyl group, such as the phenolic resin curing agent represented by the general formula (1A), has a higher weight loss rate as the density of the phenolic hydroxyl group increases. However, the crosslinked product of the phenolic resin curing agent represented by the general formula (1A) and the epoxy resin is inhibited from increasing the rate of weight loss as the Tg increases. Although the reason for this is not entirely clear, it is believed that the methylene group portion connecting the biphenyl skeleton of the crosslinked product and the divalent phenol is protected by its steric bulkiness and is relatively resistant to thermal decomposition.
また、一般式(1A)において、一般式(1B)で表される一価ヒドロキシフェニル基と、一般式(1D)で表される一価ヒドロキシフェニレン基とを含むフェノール樹脂硬化剤を用いることにより、得られる樹脂組成物は、優れた難燃性、低吸水率、耐半田性を有する。
一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤において、一般式(1B)で表わされるヒドロキシフェニル基の数と、一般式(1D)で表わされるヒドロキシフェニレン基の数との合計をkとし、kの平均値をk0とし、一般式(1C)で表わされるヒドロキシフェニル基の数と、一般式(1E)で表わされるヒドロキシフェニレン基の数との合計をmとし、mの平均値をm0とした場合、k0/m0の値は、0/100~82/18であるのが好ましく、20/80~80/20であるのがより好ましく、25/75~75/25であるのがさらに好ましい。k0/m0の値が上記範囲にあることにより、流動特性、耐半田性、難燃性、連続成形性、耐熱性のバランスに優れた樹脂組成物を、経済的に得ることができる。
Further, in the general formula (1A), by using a phenol resin curing agent containing a monovalent hydroxyphenyl group represented by the general formula (1B) and a monovalent hydroxyphenylene group represented by the general formula (1D) , the resulting resin composition has excellent flame retardancy, low water absorption, and solder resistance.
In the phenolic resin curing agent represented by the general formula (1A), let k be the total number of hydroxyphenyl groups represented by the general formula (1B) and the number of hydroxyphenylene groups represented by the general formula (1D), The average value of k is k0, the total number of hydroxyphenyl groups represented by the general formula (1C) and the number of hydroxyphenylene groups represented by the general formula (1E) is m, and the average value of m is m0. In this case, the value of k0/m0 is preferably 0/100 to 82/18, more preferably 20/80 to 80/20, even more preferably 25/75 to 75/25. . When the value of k0/m0 is within the above range, it is possible to economically obtain a resin composition having an excellent balance of fluidity, solder resistance, flame retardancy, continuous moldability and heat resistance.
なお、k0およびm0の値は、電界脱離質量分析(Field Desorption Mass Spectrometry;FD-MS)で測定される相対強度比を質量比とみなして算術計算することによって求めることができる。あるいは、H-NMRまたはC-NMR測定によっても求めることができる。 Note that the values of k0 and m0 can be obtained by performing arithmetic calculations regarding relative intensity ratios measured by Field Desorption Mass Spectrometry (FD-MS) as mass ratios. Alternatively, it can be determined by H-NMR or C-NMR measurement.
一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤は、たとえば、国際公開第2013/136769号に記載の方法を用いて製造することができる。 The phenolic resin curing agent represented by general formula (1A) can be produced, for example, using the method described in International Publication No. 2013/136769.
次に、一般式(2A)に示したエポキシ樹脂について説明する。
一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂において、nは平均値であり、0以上の数を表し、また、好ましくは6以下であり、より好ましくは3以下、さらに好ましくは1以下である。また一般式(2A)で表わされるエポキシ樹脂の数平均分子量は450以上2000以下が好ましく、500以上1000以下がより好ましく、500以上800以下がさらに好ましく、500以上700以下がさらにまた好ましい。このようなエポキシ樹脂は、その硬化過程において、複数の水酸基を有する芳香環を含有するフェノール樹脂硬化剤に由来する水素結合の相互作用の影響を強く受け、従来の樹脂に比べ、成形性、殊に連続成形時の充填性において、従来の流動性や硬化性の概念とは異なる特異な挙動を示す場合がある。上記範囲内の数平均分子量を有するエポキシ樹脂を用いることにより、優れた硬化性および良好な連続成形性を有する樹脂組成物が得られるとともに、その硬化物は、高いガラス転移温度と低い重量減少率を有する。
なお、nは、数平均分子量、上記のXおよびY、ならびにビフェニル骨格の構造とその構成比から算出できる。また、nが2以上の場合、2つ以上のXは、それぞれ独立して、同一であっても異なっていてもよい。
Next, the epoxy resin represented by general formula (2A) will be described.
In the epoxy resin represented by the general formula (2A), n is an average value and represents a number of 0 or more, preferably 6 or less, more preferably 3 or less, still more preferably 1 or less. The epoxy resin represented by formula (2A) preferably has a number average molecular weight of 450 to 2,000, more preferably 500 to 1,000, even more preferably 500 to 800, even more preferably 500 to 700. In the curing process, such epoxy resins are strongly affected by the interaction of hydrogen bonds derived from the phenolic resin curing agent containing aromatic rings with multiple hydroxyl groups, and compared to conventional resins, moldability, especially In addition, in the filling property during continuous molding, it may show a unique behavior that is different from the conventional concepts of fluidity and hardening. By using an epoxy resin having a number average molecular weight within the above range, a resin composition having excellent curability and good continuous moldability can be obtained, and the cured product has a high glass transition temperature and a low weight loss rate. have
Note that n can be calculated from the number average molecular weight, the above X and Y, and the structure of the biphenyl skeleton and its composition ratio. Also, when n is 2 or more, two or more Xs may be independently the same or different.
一般式(2A)中のR1は、それぞれ互いに独立して、炭素数1~5の炭化水素基を表す。一般式(2B)~(2E)中のR2およびR3は、それぞれ互いに独立して、炭素数1~5の炭化水素基を表す。R1、R2およびR3において、炭素の数が5以下であれば、得られる樹脂組成物の反応性が低下して、成形性が損なわれてしまうのを確実に防止することができる。 Each R 1 in general formula (2A) independently represents a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms. R 2 and R 3 in general formulas (2B) to (2E) each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms. If the number of carbon atoms in R 1 , R 2 and R 3 is 5 or less, it is possible to reliably prevent the reactivity of the resulting resin composition from being lowered and the moldability to be impaired.
置換基R1、R2およびR3の具体例としては、たとえば、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、t-ペンチル基等のアルキル基が挙げられ、これらの中でも、メチル基であるのが好ましい。これにより、樹脂組成物の硬化性と疎水性のバランスを殊更優れたものとすることができる。 Specific examples of substituents R 1 , R 2 and R 3 include methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, 2-methylbutyl group, Examples thereof include alkyl groups such as 3-methylbutyl group and t-pentyl group, and among these, methyl group is preferred. Thereby, the curability and hydrophobicity of the resin composition can be particularly well balanced.
一般式(2A)におけるaは、同一のベンゼン環上に結合する置換基R1の数を表し、aは、互いに独立して、0~4の整数である。一般式(2B)および一般式(2D)におけるbおよびdは、同一のベンゼン環上に結合する置換基R2の数を表し、bは、互いに独立して、0~4の整数であり、dは、互いに独立して、0~3の整数である。一般式(2C)および一般式(2E)におけるcおよびeは、同一のベンゼン環上に結合する置換基R3の数を表し、cは、互いに独立し、0~3であり、eは、互いに独立して、0~2の整数である。また、aは好ましくは0~2の整数であり、b、c、d、eは好ましくは0または1である。 a in the general formula (2A) represents the number of substituents R 1 bonded on the same benzene ring, and a is an integer of 0 to 4 independently of each other. b and d in general formula (2B) and general formula (2D) represent the number of substituents R 2 bonded to the same benzene ring, b are each independently an integer of 0 to 4, d is independently an integer from 0 to 3; c and e in general formula (2C) and general formula (2E) represent the number of substituents R 3 bonded to the same benzene ring, c is independent of each other and is 0 to 3, e is Independently of each other, they are integers from 0 to 2. Also, a is preferably an integer of 0 to 2, and b, c, d and e are preferably 0 or 1.
一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂は、一般式(2B)で表される1つのグリシジルエーテル基を有するグリシジル化フェニル基、および、一般式(2D)で表される1つのグリシジルエーテル基を有するグリシジル化フェニレン基からなる群から選択される1または2の基を含んでよい。また、一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂は、一般式(2C)で表される2つのグリシジルエーテル基を有するグリシジル化フェニル基、および、一般式(2E)で表される2つのグリシジルエーテル基を有するグリシジル化フェニレン基からなる群から選択される1または2の基を含んでよい。
ここで、一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂は、一般式(2C)で表される2つのグリシジルエーテル基を有するグリシジル化フェニル基と、一般式(2E)で表される2つのグリシジルエーテル基を有するグリシジル化フェニレン基のうちの少なくとも一方を有し、好ましくは両方を有する。かかる構成とすることにより、エポキシ基密度の向上が図られる。
一般式(2C)で表される2つのグリシジルエーテル基を有するグリシジル化フェニル基と、一般式(2E)で表される2つのグリシジルエーテル基を有するグリシジル化フェニレン基とを含むエポキシ樹脂は、グリシジルエーテル基の密度が高いことから、得られる樹脂組成物の硬化物は、高いガラス転移温度(Tg)を有する。一般に、このような一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂において、グリシジルエーテル基の密度が高くなるにつれて、その重量減少率は高くなる。しかしながら、一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂と、上記のフェノール樹脂硬化剤との架橋体は、Tgの上昇に伴う重量減少率の上昇が抑制される。この理由はかならずしも明らかではないが、架橋体のビフェニル骨格と一価または二価のフェノールを連結するメチレン基部分が、立体的嵩高さにより保護されて、比較的熱分解を受けにくいためと考えられる。
The epoxy resin represented by the general formula (2A) includes a glycidyl phenyl group having one glycidyl ether group represented by the general formula (2B) and one glycidyl ether group represented by the general formula (2D). may contain one or two groups selected from the group consisting of glycidylated phenylene groups having Further, the epoxy resin represented by the general formula (2A) includes a glycidyl phenyl group having two glycidyl ether groups represented by the general formula (2C) and two glycidyl groups represented by the general formula (2E). It may contain one or two groups selected from the group consisting of glycidylated phenylene groups with ether groups.
Here, the epoxy resin represented by the general formula (2A) comprises a glycidyl phenyl group having two glycidyl ether groups represented by the general formula (2C) and two glycidyl groups represented by the general formula (2E). It has at least one, and preferably both, glycidylated phenylene groups with ether groups. With such a configuration, the epoxy group density can be improved.
An epoxy resin containing a glycidyl phenyl group having two glycidyl ether groups represented by general formula (2C) and a glycidyl phenylene group having two glycidyl ether groups represented by general formula (2E) is glycidyl Due to the high density of ether groups, the resulting cured product of the resin composition has a high glass transition temperature (Tg). Generally, in the epoxy resin represented by the general formula (2A), the higher the density of the glycidyl ether groups, the higher the weight loss rate. However, in the crosslinked product of the epoxy resin represented by the general formula (2A) and the phenolic resin curing agent, an increase in weight loss rate associated with an increase in Tg is suppressed. The reason for this is not necessarily clear, but it is believed that the methylene group portion that connects the biphenyl skeleton of the crosslinked product and the monovalent or divalent phenol is protected by its steric bulkiness and is relatively resistant to thermal decomposition. .
また、一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂において、一般式(2B)で表される1つのグリシジルエーテル基を有するグリシジル化フェニル基と、一般式(2D)で表される1つのグリシジルエーテル基を有するグリシジル化フェニレン基とを含むエポキシ樹脂を用いることにより、得られる樹脂組成物は、優れた難燃性、低吸水率、耐半田性を有する。 Further, in the epoxy resin represented by the general formula (2A), a glycidyl phenyl group having one glycidyl ether group represented by the general formula (2B) and one glycidyl ether represented by the general formula (2D) By using an epoxy resin containing a glycidylated phenylene group having a group, the resulting resin composition has excellent flame retardancy, low water absorption, and solder resistance.
一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂は、たとえば、国際公開第2013/136769号に記載の方法を用いて製造することができる。 The epoxy resin represented by general formula (2A) can be produced, for example, using the method described in International Publication No. 2013/136769.
また、本実施形態において、より好ましくは、硬化性樹脂が一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤と一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂とを含む。こうすれば、双方の官能基密度の向上が図られるため、エポキシ樹脂同士がフェノール樹脂硬化剤を介して架橋することにより形成される硬化物の架橋密度がさらに高くなる。その結果、かかる硬化物のガラス転移温度(Tg)がよりいっそう向上する。また、樹脂組成物の硬化物のTgの向上と、硬化物の重量減少率の低減との双方を実現することができる。その結果、樹脂組成物を硬化して得られる硬化物は、接着性、電気的安定性、難燃性、成形性、殊に連続成形性および耐熱性に優れたものとなり、特に耐熱性において高Tgと重量減少の低減化を両立させることができる。 Further, in the present embodiment, the curable resin more preferably contains a phenol resin curing agent represented by general formula (1A) and an epoxy resin represented by general formula (2A). By doing so, the density of both functional groups is improved, so that the cross-linking density of the cured product formed by cross-linking the epoxy resins via the phenolic resin curing agent is further increased. As a result, the glass transition temperature (Tg) of the cured product is further improved. Moreover, it is possible to achieve both an improvement in the Tg of the cured product of the resin composition and a reduction in the weight loss rate of the cured product. As a result, the cured product obtained by curing the resin composition has excellent adhesion, electrical stability, flame retardancy, moldability, especially continuous moldability and heat resistance. It is possible to achieve both Tg and reduction in weight loss.
硬化性樹脂が一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤と一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂とを含むとき、一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤の、樹脂組成物中の含有率をA1(質量%)とし、一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂の、樹脂組成物中の含有率をA2(質量%)としたとき、(A1/(A1+A2))の値は、好ましくは0.2以上0.9以下であり、より好ましくは0.3以上0.7以下である。上記範囲を採用することにより、グリシジルエーテル基と水酸基とで形成される架橋点の数が適切な範囲内に調整され、より確実に硬化物のTgを向上させることができる。 When the curable resin contains the phenolic resin curing agent represented by the general formula (1A) and the epoxy resin represented by the general formula (2A), the resin of the phenolic resin curing agent represented by the general formula (1A) When A1 (mass%) is the content in the composition and A2 (mass%) is the content of the epoxy resin represented by the general formula (2A) in the resin composition, (A1/(A1+A2) ) is preferably 0.2 or more and 0.9 or less, more preferably 0.3 or more and 0.7 or less. By adopting the above range, the number of cross-linking points formed by glycidyl ether groups and hydroxyl groups is adjusted within an appropriate range, and the Tg of the cured product can be more reliably improved.
また、本実施形態において、エポキシ樹脂として、一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂以外のものを用いてもよい。他のエポキシ樹脂としては、たとえばビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂;トリフェニルメタン型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂;ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;スチルベン型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂;フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂;ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレンの2量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂;トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等のトリアジン核含有エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂から選択される1種または2種以上を含むことができる。優れた硬化性と高いガラス転移温度とのバランスの観点から、フェノールノボラック型エポキシ樹脂やトリフェニルメタン型エポキシ樹脂を使用することが好ましい。
封止用樹脂組成物は、好ましくは、一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂を全エポキシ樹脂中50質量%以上含む。
Moreover, in the present embodiment, as the epoxy resin, a material other than the epoxy resin represented by the general formula (2A) may be used. Other epoxy resins include, for example, biphenylaralkyl type epoxy resin; triphenylmethane type epoxy resin; biphenyl type epoxy resin; bisphenol type epoxy resin such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin and tetramethylbisphenol F type epoxy resin. Resin; stilbene type epoxy resin; novolak type epoxy resin such as phenol novolak type epoxy resin and cresol novolak type epoxy resin; biphenyl novolak type epoxy resin; phenol aralkyl type epoxy resin having a phenylene skeleton, phenol aralkyl type epoxy resin having a biphenylene skeleton Aralkyl-type epoxy resins such as; dihydroxynaphthalene-type epoxy resins, naphthol-type epoxy resins such as epoxy resins obtained by glycidyl-etherifying a dimer of dihydroxynaphthalene; triazine nuclei such as triglycidyl isocyanurate and monoallyl diglycidyl isocyanurate Epoxy resin contained: One or more selected from bridged cyclic hydrocarbon compound-modified phenolic epoxy resins such as dicyclopentadiene-modified phenolic epoxy resin can be included. From the viewpoint of the balance between excellent curability and high glass transition temperature, it is preferable to use a phenol novolak type epoxy resin or a triphenylmethane type epoxy resin.
The encapsulating resin composition preferably contains 50% by mass or more of the epoxy resin represented by general formula (2A) in the total epoxy resin.
本実施形態の封止用樹脂組成物において、エポキシ樹脂を使用する場合、さらに上記エポキシ樹脂と反応する硬化剤を併用してもよい。これにより、封止用樹脂組成物の硬化性を一段と向上させることができる。上記硬化剤の具体例として、上述した一般式(1A)に示したフェノール樹脂硬化剤以外に、他のフェノール樹脂系硬化剤、アミン系硬化剤、および酸無水物系硬化剤からなる群から選択される1種または2種以上が挙げられる。封止用樹脂組成物の硬化性を向上させる観点から、上記硬化剤は、好ましくはフェノール樹脂系硬化剤およびアミン系硬化剤のうちの少なくとも一方を含み、より好ましくはフェノール樹脂系硬化剤を少なくとも含む。 In the encapsulating resin composition of the present embodiment, when an epoxy resin is used, a curing agent that reacts with the epoxy resin may be used in combination. Thereby, the curability of the encapsulating resin composition can be further improved. Specific examples of the curing agent are selected from the group consisting of other phenolic resin curing agents, amine curing agents, and acid anhydride curing agents in addition to the phenolic resin curing agent represented by the general formula (1A) described above. 1 type or 2 types or more are mentioned. From the viewpoint of improving the curability of the encapsulating resin composition, the curing agent preferably contains at least one of a phenol resin curing agent and an amine curing agent, and more preferably contains at least a phenol resin curing agent. include.
フェノール樹脂系硬化剤の具体例として、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック等のノボラック型フェノール樹脂;ポリビニルフェノール;トリスメタンフェノール型樹脂等の多官能型フェノール樹脂;テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂;フェニレン骨格及び/又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール化合物;レゾール型フェノール樹脂等からなる群から選択される1種または2種以上が挙げられる。 Specific examples of phenolic resin-based curing agents include novolak-type phenolic resins such as phenol novolac resin, cresol novolak resin, and bisphenol novolac; polyvinylphenol; polyfunctional phenol resins such as trismethanephenol-type resin; Modified phenol resins such as pentadiene-modified phenol resins; phenol aralkyl resins having a phenylene skeleton and/or biphenylene skeleton; aralkyl resins such as naphthol aralkyl resins having a phenylene and/or biphenylene skeleton; bisphenol compounds such as bisphenol A and bisphenol F; One or two or more selected from the group consisting of resol-type phenol resins and the like can be mentioned.
アミン系硬化剤の具体例として、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、メタキシレリレンジアミン(MXDA)等の脂肪族ポリアミン;ジアミノジフェニルメタン(DDM)、m-フェニレンジアミン(MPDA)、ジアミノジフェニルスルホン(DDS)等の芳香族ポリアミン;ベンジルジメチルアミン(BDMA)、2,4,6-トリスジメチルアミノメチルフェノール(DMP-30)などの3級アミン化合物;ジシアンジアミド(DICY)、有機酸ジヒドラジドなどを含む他のアミン化合物からなる群から選択される1種または2種以上が挙げられる。 Specific examples of amine curing agents include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), metaxylylenediamine (MXDA); diaminodiphenylmethane (DDM), m-phenylenediamine (MPDA), diamino Aromatic polyamines such as diphenylsulfone (DDS); tertiary amine compounds such as benzyldimethylamine (BDMA) and 2,4,6-trisdimethylaminomethylphenol (DMP-30); dicyandiamide (DICY), organic acid dihydrazide, etc. 1 or 2 or more selected from the group consisting of other amine compounds containing.
酸無水物系硬化剤の具体例として、ヘキサヒドロ無水フタル酸(HHPA)、メチルテトラヒドロ無水フタル酸(MTHPA)等の脂環族酸無水物;無水トリメリット酸(TMA)、無水ピロメリット酸(PMDA)、ベンゾフェノンテトラカルボン酸(BTDA)等の芳香族酸無水物からなる群から選択される1種または2種以上が挙げられる。 Specific examples of acid anhydride curing agents include alicyclic acid anhydrides such as hexahydrophthalic anhydride (HHPA) and methyltetrahydrophthalic anhydride (MTHPA); trimellitic anhydride (TMA) and pyromellitic anhydride (PMDA). ) and aromatic acid anhydrides such as benzophenonetetracarboxylic acid (BTDA).
なお、本明細書においては、これらの硬化剤もエポキシ樹脂と架橋してネットワークを形成するため、この硬化剤そのものも「熱硬化性樹脂」の一部であるものとして扱う。 In this specification, since these curing agents also crosslink with epoxy resins to form networks, the curing agents themselves are also treated as part of the "thermosetting resin".
封止用樹脂組成物中の熱硬化性樹脂の含有量は、封止用樹脂組成物の流動性を向上させ、より安定的な封止材の形成を可能とする観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは7質量%以上であり、より好ましくは12質量%以上、さらに好ましくは16質量%以上である。また、半導体装置の耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物中の熱硬化性樹脂の含有量は、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは40質量%以下であり、より好ましくは35質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下である。
なお、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含むとき、熱硬化性樹脂の含有量に関し、このエポキシ樹脂に対応する硬化剤も合算した値として定義することができる。
The content of the thermosetting resin in the encapsulating resin composition improves the fluidity of the encapsulating resin composition, and from the viewpoint of enabling the formation of a more stable encapsulating material, the encapsulating resin It is preferably 7% by mass or more, more preferably 12% by mass or more, and still more preferably 16% by mass or more, relative to the entire composition. Further, from the viewpoint of improving the moisture resistance reliability and reflow resistance of the semiconductor device, the content of the thermosetting resin in the encapsulating resin composition is preferably 40% by mass with respect to the entire encapsulating resin composition. or less, more preferably 35% by mass or less, and still more preferably 30% by mass or less.
When the thermosetting resin contains an epoxy resin, the content of the thermosetting resin can be defined as a value obtained by adding up the curing agent corresponding to the epoxy resin.
また、本実施形態において、封止用樹脂組成物が溶媒を含む場合には、封止用樹脂組成物全体に対する含有量とは、封止用樹脂組成物のうちの溶媒を除く固形分全体に対する含有量を指す。また、封止用樹脂組成物の固形分とは、封止用樹脂組成物中の不揮発分を指し、水や溶媒等の揮発成分を除いた残部を指す。 Further, in the present embodiment, when the encapsulating resin composition contains a solvent, the content relative to the entire encapsulating resin composition refers to the total solid content of the encapsulating resin composition excluding the solvent. Indicates content. The solid content of the encapsulating resin composition refers to the non-volatile content in the encapsulating resin composition, and refers to the remainder after excluding volatile components such as water and solvent.
(無機充填材) (Inorganic filler)
無機充填材の具体例として、酸化チタン、酸化ジルコニウム、シリカ、炭酸カルシウム、炭化ホウ素、クレー、マイカ、タルク、ワラストナイト、ガラスビーズ、ミルドカーボン、グラファイト等からなる群から選択される1種または2種以上が挙げられる。
無機充填材は、封止用樹脂組成物の充填性を向上させる観点、および、封止材の高温長期保管特性等を向上させる観点から、好ましくはシリカを含み、より好ましくは溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ、および結晶シリカからなる群から選択される1種または2種以上を含み、さらに好ましくは溶融球状シリカを含む。
Specific examples of inorganic fillers include one or more selected from the group consisting of titanium oxide, zirconium oxide, silica, calcium carbonate, boron carbide, clay, mica, talc, wollastonite, glass beads, milled carbon, graphite, and the like. Two or more types are mentioned.
The inorganic filler preferably contains silica, more preferably fused spherical silica or fused It contains one or more selected from the group consisting of crushed silica and crystalline silica, more preferably fused spherical silica.
上記シリカは、たとえばSiO2の含有量が99.8質量%以上であることが好ましい。このような純度の高いシリカを使用することによって、金属不純物等のイオン性不純物量を低減させつつ、良好な耐熱性や機械特性を有する封止材を実現することが容易となる。封止材の高温長期保管特性をより効果的に向上させる観点からは、シリカにおけるSiO2の含有量が99.9質量%以上であることが好ましい。 The silica preferably has a SiO 2 content of 99.8% by mass or more, for example. By using such high-purity silica, it becomes easy to realize a sealing material having good heat resistance and mechanical properties while reducing the amount of ionic impurities such as metal impurities. From the viewpoint of more effectively improving the high-temperature long-term storage characteristics of the encapsulant, the content of SiO 2 in silica is preferably 99.9% by mass or more.
無機充填材に含まれる粒子の体積基準粒度分布の大粒径側からの累積頻度が5%となるところの粒径をRmax(μm)とし、無機充填材に含まれる粒子の体積基準粒度分布の最大のピークの径をR(μm)とした場合、R<Rmaxであり、1μm≦R≦24μmであり、R/Rmax≧0.45である。 The particle diameter at which the cumulative frequency from the large particle size side of the volume-based particle size distribution of the particles contained in the inorganic filler is 5% is Rmax (μm), and the volume-based particle size distribution of the particles contained in the inorganic filler is defined as Rmax (μm). When the maximum peak diameter is R (μm), R<Rmax, 1 μm≦R≦24 μm, and R/Rmax≧0.45.
ここで、Rmax(μm)は、いわゆるd95を意味し、体積基準粒度分布において粒子径の小さい方から累積して95質量%となる点の粒径である。
また、無機充填材を構成する粒子について篩分けをおこなうと、最大粒径Rmaxに対応する目開きでの篩でメッシュON(篩残量)が1%以下となる。
Here, Rmax (μm) means so-called d95 , which is the particle size at the point where the cumulative particle size is 95% by mass from the smaller particle size in the volume-based particle size distribution.
Further, when the particles constituting the inorganic filler are sieved, the mesh ON (remaining amount on the sieve) becomes 1% or less with a sieve with an opening corresponding to the maximum particle size Rmax.
R(μm)は、無機充填材に含まれる粒子の体積基準粒度分布における最大のピークとなる位置の粒径である。本実施形態においては、無機充填材に含まれる粒子全体の体積基準粒度分布の大粒径側からの一つ目のピークの径がRとなる。樹脂組成物の流動性を良好なものとする観点から、Rは1μm以上である。また、封止用樹脂組成物を微小な隙間により確実に充填する観点から、Rは24μm以下である。
そして、無機充填材に含まれる粒子は、R<Rmaxであり、1μm≦R≦24μmであり、かつ、R/Rmax≧0.45となる関係を満たしている。これらの関係を満足することにより、封止樹脂組成物は、流動性および充填性に優れたものとなる。そして、かかる封止用樹脂組成物にてパワー半導体素子を封止することにより、耐熱性および狭部への充填特性に優れる半導体装置を得ることができる。
なお、無機充填材に含まれる粒子が第1の粒子のみの場合には、無機充填材のRmaxと第1の粒子の最大粒径とは一致し、無機充填材のRと第1の粒子のモード径とは一致する。ここで、「モード径」とは、第1の粒子中、出現比率(体積基準)が最も高い粒子径をいう。
R (μm) is the particle diameter at the position of the maximum peak in the volume-based particle size distribution of the particles contained in the inorganic filler. In the present embodiment, R is the diameter of the first peak from the large particle size side in the volume-based particle size distribution of all the particles contained in the inorganic filler. From the viewpoint of improving the fluidity of the resin composition, R is 1 μm or more. Moreover, from the viewpoint of reliably filling the encapsulating resin composition into minute gaps, R is 24 μm or less.
The particles contained in the inorganic filler satisfy the relationships of R<Rmax, 1 μm≦R≦24 μm, and R/Rmax≧0.45. By satisfying these relationships, the encapsulating resin composition has excellent fluidity and filling properties. By encapsulating a power semiconductor element with such an encapsulating resin composition, it is possible to obtain a semiconductor device that is excellent in heat resistance and filling characteristics in a narrow space.
In addition, when the particles contained in the inorganic filler are only the first particles, the Rmax of the inorganic filler and the maximum particle size of the first particles are the same, and the R of the inorganic filler and the ratio of the first particles Matches the mode diameter. Here, the "mode diameter" refers to the particle diameter with the highest appearance ratio (volume basis) among the first particles.
Rmaxは、1μm≦R≦24μmなる関係である場合に、Rよりも大きく、R/Rmax≧0.45であればよい。なかでも、Rmaxは、好ましくは3μm以上であり、より好ましくは5μm以上、さらに好ましくは10μm以上であり、また、好ましくは48μm以下であり、より好ましくは32μm以下、さらに好ましくは25μm以下、さらにより好ましくは20μm以下である。このような範囲を満足することにより、樹脂組成物を微小な隙間、たとえば、後述する基板30と半導体素子20との間の30μm程度以下の隙間により確実に無機充填材を充填することができる。
Rmax should be larger than R and R/Rmax≧0.45 when the relationship is 1 μm≦R≦24 μm. Among them, Rmax is preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, still more preferably 10 μm or more, and is preferably 48 μm or less, more preferably 32 μm or less, still more preferably 25 μm or less, and even more preferably 25 μm or less. It is preferably 20 μm or less. By satisfying such a range, the inorganic filler can be reliably filled in a minute gap, for example, a gap of about 30 μm or less between the
また、Rを1μm以上24μm以下とすることにより、無機充填材に含まれる粒子を高い比率で粒径が1~24μm程度の粒子とすることができる。これにより、封止用樹脂組成物の狭部への充填特性および流動性を向上させることができる。
封止用樹脂組成物の狭部への充填特性および流動性を向上させる観点から、Rは、好ましくは3μm以上であり、より好ましくは4.5μm以上、さらに好ましくは5μm以上、さらにまた好ましくは8μm以上であり、また、好ましくは20μm以下であり、より好ましくは17μm以下、さらに好ましくは15μm以下である。
Further, by setting R to 1 μm or more and 24 μm or less, a high proportion of the particles contained in the inorganic filler can be particles having a particle size of about 1 to 24 μm. As a result, it is possible to improve the filling characteristics and fluidity of the resin composition for sealing into a narrow portion.
From the viewpoint of improving the filling characteristics and fluidity of the resin composition for sealing into a narrow space, R is preferably 3 µm or more, more preferably 4.5 µm or more, still more preferably 5 µm or more, and still more preferably It is 8 μm or more, preferably 20 μm or less, more preferably 17 μm or less, and still more preferably 15 μm or less.
無機充填材に含まれる粒子全体の体積基準粒度分布において、R(μm)の粒径の粒子の頻度は、3.5%以上、15%以下であることが好ましく、4%以上10%以下であるのがより好ましく、4.5%以上、9%以下であるのがさらに好ましい。さらには、5%以上、より好ましくは6%以上である。これにより、RまたはRに近い粒径を有する粒子の割合を高くすることができる。そのため、流動性の高い樹脂組成物を得ることができる。 In the volume-based particle size distribution of the entire particles contained in the inorganic filler, the frequency of particles having a particle size of R (μm) is preferably 3.5% or more and 15% or less, and 4% or more and 10% or less. more preferably 4.5% or more and 9% or less. Furthermore, it is 5% or more, more preferably 6% or more. This makes it possible to increase the proportion of particles having a particle size of R or close to R. Therefore, a highly fluid resin composition can be obtained.
また、R/Rmaxは、粒子の大半をRmaxに比較的近い粒径の粒子とすることにより、樹脂組成物の流動性を向上させる観点から、0.45以上であり、好ましくは0.55以上である。
R/Rmaxの上限値は、限定されないが、好ましくは0.9以下であり、より好ましくは0.8以下である。R/Rmaxが1に近づき過ぎると、Rよりも大きい粒子の頻度が低下するため、その分、Rまたはモード径Rに近い粒径の粒子の頻度が低下するおそれがある。
In addition, R/Rmax is 0.45 or more, preferably 0.55 or more, from the viewpoint of improving the fluidity of the resin composition by making most of the particles have a particle size relatively close to Rmax. is.
Although the upper limit of R/Rmax is not limited, it is preferably 0.9 or less, more preferably 0.8 or less. If R/Rmax is too close to 1, the frequency of particles larger than R is reduced, and accordingly, the frequency of particles having a diameter close to R or the mode diameter R may be reduced.
パワー半導体素子である半導体素子20が基板30上に設けられており、基板30と半導体素子20との間の隙間をG(μm)とした場合、Gに対するRの比(R/G)は、エアベント部分に発生するバリを抑制して成型性ないしは生産性の低下を抑制する観点から、好ましくは0.05以上であり、より好ましくは0.1以上、さらに好ましくは0.14以上である。
また、隙間への無機充填材の充填性を向上させる観点から、上記比(R/G)は、好ましくは0.7以下であり、より好ましくは0.5以下、さらに好ましくは0.3以下である。
A
In addition, from the viewpoint of improving the filling property of the inorganic filler into the gap, the ratio (R/G) is preferably 0.7 or less, more preferably 0.5 or less, and still more preferably 0.3 or less. is.
ここで、上記Gは、上記隙間への無機充填材の充填性を向上させる観点から、好ましくは3μm以上であり、より好ましくは5μm以上である。
また、半導体装置全体の薄型化の観点から、上記Gは、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは35μm以下である。
Here, G is preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, from the viewpoint of improving the filling property of the inorganic filler into the gap.
From the viewpoint of thinning the semiconductor device as a whole, G is preferably 50 μm or less, more preferably 35 μm or less.
本実施形態において、無機充填材の平均粒径d50は、封止用樹脂組成物の充填特性を向上させる観点から、好ましくは1μm以上であり、より好ましくは3μm以上であり、また、好ましくは20μm以下であり、より好ましくは15μm以下、さらに好ましくは10μm以下である。 In the present embodiment, the average particle diameter d50 of the inorganic filler is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, from the viewpoint of improving the filling characteristics of the encapsulating resin composition. It is 20 μm or less, more preferably 15 μm or less, still more preferably 10 μm or less.
また、本実施形態において、無機充填材のふるい目すなわち粗粉カットサイズは、封止用樹脂組成物の充填特性を向上させる観点から、好ましくは10μm以上であり、より好ましくは15μm以上であり、また、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは40μm以下、さらに好ましくは30μm以下である。 Further, in the present embodiment, the sieve mesh, that is, the coarse powder cut size of the inorganic filler is preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, from the viewpoint of improving the filling characteristics of the sealing resin composition, Also, it is preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and still more preferably 30 μm or less.
本実施形態において、封止用樹脂組成物中の無機充填材の含有量は、封止材としての剛性を効果的に向上させる観点から、封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは65質量%以上であり、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは75質量%である。
また、半導体装置の耐熱性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物中の無機充填材の含有量は、たとえば封止用樹脂組成物全体に対して、好ましくは90質量%以下であり、より好ましくは85質量%以下である。
In the present embodiment, the content of the inorganic filler in the encapsulating resin composition is preferably 65% with respect to the entire encapsulating resin composition, from the viewpoint of effectively improving the rigidity of the encapsulating material. % by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and still more preferably 75% by mass.
Further, from the viewpoint of improving the heat resistance of the semiconductor device, the content of the inorganic filler in the encapsulating resin composition is preferably 90% by mass or less, for example, with respect to the entire encapsulating resin composition. More preferably, it is 85% by mass or less.
また、本実施形態において、封止用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂および充填材以外の成分を含んでもよい。たとえば、封止用樹脂組成物が硬化促進剤、シランカップリング剤、または他の添加剤を含んでもよい。 Moreover, in this embodiment, the sealing resin composition may contain components other than the thermosetting resin and the filler. For example, the encapsulating resin composition may contain curing accelerators, silane coupling agents, or other additives.
(硬化促進剤)
硬化促進剤は、熱硬化性樹脂の硬化を促進させるものであればよく、熱硬化性樹脂の種類に応じて選択される。
本実施形態において、硬化促進剤は、たとえば有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物;2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール(EMI24)、2-フェニル-4-メチルイミダゾール(2P4MZ)、2-フェニルイミダゾール(2PZ)、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシイミダゾール(2P4MHZ)、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール(1B2PZ)などのイミダゾール化合物;1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7、ベンジルジメチルアミン等が例示されるアミジンや3級アミン、上記アミジンやアミンの4級塩等の窒素原子含有化合物からなる群から選択される1種類または2種類以上を含む。封止用樹脂組成物の硬化性を向上する観点および封止材と金属との密着性を向上する観点から、硬化促進剤は好ましくはイミダゾール化合物およびリン原子含有化合物からなる群から選択される1または2以上の化合物を含む。
(Curing accelerator)
The curing accelerator is selected according to the type of the thermosetting resin, as long as it accelerates the curing of the thermosetting resin.
In the present embodiment, the curing accelerator is, for example, an organic phosphine, a tetra-substituted phosphonium compound, a phosphobetaine compound, an adduct of a phosphine compound and a quinone compound, a phosphorus atom-containing compound such as an adduct of a phosphonium compound and a silane compound; -methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole (EMI24), 2-phenyl-4-methylimidazole (2P4MZ), 2-phenylimidazole (2PZ), 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxyimidazole (2P4MHZ) ), imidazole compounds such as 1-benzyl-2-phenylimidazole (1B2PZ); and one or more selected from the group consisting of nitrogen atom-containing compounds such as quaternary salts of amines. From the viewpoint of improving the curability of the sealing resin composition and the viewpoint of improving the adhesion between the sealing material and the metal, the curing accelerator is preferably selected from the group consisting of imidazole compounds and phosphorus atom-containing compounds. or contains two or more compounds.
封止用樹脂組成物中の硬化促進剤の含有量は、樹脂組成物の硬化性を効果的に向上させる観点から、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは0.01質量%以上であり、より好ましくは0.03質量%以上、さらに好ましくは0.05質量%以上である。
また、封止用樹脂組成物のハンドリングを向上させる観点から、封止用樹脂組成物中の硬化促進剤の含有量は、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは5質量%以下であり、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下である。
From the viewpoint of effectively improving the curability of the resin composition, the content of the curing accelerator in the encapsulating resin composition is preferably 0.01% by mass or more relative to the entire encapsulating resin composition. Yes, more preferably 0.03% by mass or more, still more preferably 0.05% by mass or more.
Further, from the viewpoint of improving the handling of the encapsulating resin composition, the content of the curing accelerator in the encapsulating resin composition is preferably 5% by mass or less with respect to the entire encapsulating resin composition. , more preferably 3% by mass or less, and still more preferably 1% by mass or less.
(シランカップリング剤)
本実施形態において、封止用樹脂組成物がシランカップリング剤を含む構成とすることより、封止用樹脂組成物の密着性のさらなる向上を図ることができる。
封止用樹脂組成物が充填材として無機充填材を含むとき、シランカップリング剤は、たとえばシランカップリング剤により表面処理が施された無機充填材を他成分と混合することにより封止用樹脂組成物中に含ませることができる。一方で、充填材に対して上記表面処理を行わず、各成分とともにシランカップリング剤をミキサー等へ投入し、これを混合することによってシランカップリング剤を封止用樹脂組成物中に含ませてもよい。
(Silane coupling agent)
In the present embodiment, the encapsulating resin composition contains a silane coupling agent, so that the adhesion of the encapsulating resin composition can be further improved.
When the encapsulating resin composition contains an inorganic filler as a filler, the silane coupling agent can be added to the encapsulating resin by mixing the inorganic filler surface-treated with the silane coupling agent with other components. can be included in the composition. On the other hand, without subjecting the filler to the surface treatment described above, the silane coupling agent is added to the sealing resin composition together with the respective components into a mixer or the like and mixed to incorporate the silane coupling agent into the encapsulating resin composition. may
シランカップリング剤としては、たとえばエポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン、メタクリルシラン等の各種シラン系化合物を用いることができる。
これらを例示すると、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ-アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-[ビス(β-ヒドロキシエチル)]アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(β-アミノエチル)アミノプロピルジメトキシメチルシラン、N-(トリメトキシシリルプロピル)エチレンジアミン、N-(ジメトキシメチルシリルイソプロピル)エチレンジアミン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、N-β-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、ビニルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチルーブチリデン)プロピルアミンの加水分解物等のシラン系カップリング剤が挙げられる。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
As the silane coupling agent, various silane compounds such as epoxysilane, mercaptosilane, aminosilane, alkylsilane, ureidosilane, vinylsilane, and methacrylsilane can be used.
Examples of these include vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris(β-methoxyethoxy)silane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane. Silane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane , vinyltriacetoxysilane, phenylaminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-anilinopropyltrimethoxysilane, γ-anilinopropylmethyldimethoxysilane, γ-[bis(β-hydroxyethyl)] Aminopropyltriethoxysilane, N-β-(aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β-(aminoethyl)-γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β-(aminoethyl)-γ -aminopropylmethyldimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-(β-aminoethyl)aminopropyldimethoxymethylsilane, N-(trimethoxysilylpropyl)ethylenediamine, N-(dimethoxymethylsilylisopropyl) ) ethylenediamine, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, N-β-(N-vinylbenzylaminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, hexamethyldisilane, Silanes such as vinyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, hydrolyzate of 3-triethoxysilyl-N-(1,3-dimethylbutylidene)propylamine A coupling agent is mentioned.
These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
本実施形態において、封止用樹脂組成物中のシランカップリング剤の含有量は、樹脂組成物の流動性と密着性を効果的に向上させる観点から、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは0.01質量%以上であり、より好ましくは0.03質量%以上、さらに好ましくは0.05質量%以上である。
また、封止用樹脂組成物の硬化性を向上させる観点から、シランカップリング剤の含有量は、封止用樹脂組成物全体に対して好ましくは5質量%以下であり、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下である。
In the present embodiment, the content of the silane coupling agent in the encapsulating resin composition is set to It is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.03% by mass or more, and still more preferably 0.05% by mass or more.
In addition, from the viewpoint of improving the curability of the encapsulating resin composition, the content of the silane coupling agent is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass, relative to the entire encapsulating resin composition. % or less, more preferably 1 mass % or less.
(添加剤)
本実施形態の封止用樹脂組成物には、さらに必要に応じて、ハイドロタルサイト類および多価金属酸性塩等の無機イオン交換体に例示されるイオン捕捉剤;カルナバワックス等の天然ワックス、合成ワックス、ステアリン酸亜鉛、モンタン酸エステルワックス、パラフィン等の高級脂肪酸およびその金属塩類ならびにそれらの誘導体等の離型剤;カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスファゼン等の難燃剤;酸化防止剤等の各種の添加剤を適宜配合してもよい。これらの配合量は任意である。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Additive)
The encapsulating resin composition of the present embodiment may further contain, if necessary, ion scavengers exemplified by inorganic ion exchangers such as hydrotalcites and polyvalent metal acid salts; natural waxes such as carnauba wax; Release agents such as synthetic waxes, zinc stearate, montan acid ester wax, higher fatty acids such as paraffin, metal salts thereof, and derivatives thereof; coloring agents such as carbon black and red iron oxide; aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, boric acid Flame retardants such as zinc, zinc molybdate, and phosphazene; and various additives such as antioxidants may be appropriately blended. These compounding amounts are arbitrary. These may be used alone or in combination of two or more.
次に、封止用樹脂組成物およびこれを用いる半導体装置の製造方法を説明する。
本実施形態の封止用樹脂組成物は、たとえば前述の各成分を、公知の手段で混合し、さらにロール、ニーダーまたは押出機等の混練機で溶融混練し、冷却した後に粉砕することで得ることができる。さらには、これらをタブレット状に打錠成形したものを封止用樹脂組成物として用いることもできる。これにより、顆粒状またはタブレット状の封止用樹脂組成物を得ることができる。
このような打錠成形した組成物とすることにより、トランスファー成形、射出成形、および圧縮成形等の公知の成型方法を用いて封止成形することが容易となる。
Next, the encapsulating resin composition and a method for manufacturing a semiconductor device using the same will be described.
The encapsulating resin composition of the present embodiment can be obtained, for example, by mixing each of the above-described components by known means, further melt-kneading with a kneader such as a roll, kneader, or extruder, cooling, and pulverizing. be able to. Further, a tablet-formed product obtained by pressing these can also be used as a resin composition for sealing. Thereby, a granular or tablet-like encapsulating resin composition can be obtained.
Such a tablet-molded composition facilitates encapsulation molding using known molding methods such as transfer molding, injection molding, and compression molding.
また、本実施形態における半導体装置の製造方法は、たとえば、前述した条件(A)~(D)半導体素子を、本実施形態における封止用樹脂組成物で封止する工程を含む。 In addition, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment includes, for example, the step of encapsulating the above-described conditions (A) to (D) semiconductor element with the encapsulating resin composition according to the present embodiment.
本実施形態においては、封止材50が前述した本実施形態における封止用樹脂組成物を用いて形成されているため、耐熱性に優れるとともに、封止材50の狭部への充填特性に優れるものとなっている。
In the present embodiment, since the encapsulating
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
以下、参考形態の例を付記する。
1. 以下の条件(A)~(D):
(A)消費電力2.0W以上の半導体素子
(B)SiC、GaN、Ga
2
O
3
およびダイヤモンドからなる群から選択される1種以上の半導体からなる半導体素子
(C)電圧が1.0V以上の半導体素子
(D)パワー密度が10W/cm
3
以上の半導体素子
のいずれかを満たす、パワー半導体素子を封止用樹脂組成物で封止してなる半導体装置であって、
前記封止用樹脂組成物が、硬化性樹脂および無機充填材を含み、
前記無機充填材に含まれる粒子の体積基準粒度分布の大粒径側からの累積頻度が5%となるところの粒径をRmax(μm)とし、
前記無機充填材に含まれる粒子の体積基準粒度分布の最大のピークの径をR(μm)とした場合、
R<Rmaxであり、
1μm≦R≦24μmであり、
R/Rmax≧0.45であって、
前記封止用樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度が180℃以上270℃以下であり、
前記硬化物を200℃、1000時間下にさらしたときの重量損失が0.12%以下である、半導体装置。
2. 以下の条件で測定される前記封止用樹脂組成物の充填長さが、10mm以上である、1.に記載の半導体装置。
(測定条件)
金型温度:175℃、注入速度:10.5mm/s、注入圧力:3.5MPa、硬化時間:120秒、タブレットサイズ:40mmΦ-40gの条件にて、前記金型に形成された幅5mm、スリットギャップ25μmの矩形状の流路に、前記封止用樹脂組成物を注入し、流路の上流先端からの充填長さを測定する。
3. 前記硬化性樹脂が、下記一般式(1A)で表されるフェノール樹脂硬化剤と、下記一般式(2A)で表されるエポキシ樹脂とを含む、1.または2.に記載の半導体装置。
(上記一般式(1A)中、2つのYは、それぞれ独立して、下記一般式(1B)または下記一般式(1C)で表されるヒドロキシフェニル基を表し、Xは、下記一般式(1D)または下記一般式(1E)で表されるヒドロキシフェニレン基を表し、nは0以上の数を表し、nが2以上の場合、2つ以上のXは、それぞれ独立して、同一であっても異なっていてもよく、R
1
は、それぞれ独立して、炭素数1~5の炭化水素基を表し、aは0~4の整数を表す。また、上記一般式(1A)は、下記一般式(1C)で表される二価ヒドロキシフェニル基と、下記一般式(1E)で表される二価ヒドロキシフェニレン基のうちの少なくとも一方を有する。)
(上記一般式(1B)~(1E)中、R
2
およびR
3
は、それぞれ独立して、炭素数1~5の炭化水素基を表し、bは0~4の整数、cは0~3の整数、dは0~3の整数、eは0~2の整数を表す。)
(上記一般式(2A)中、2つのYは、それぞれ独立して、下記一般式(2B)または下記一般式(2C)で表されるグリシジル化フェニル基を表し、Xは、下記一般式(2D)または下記一般式(2E)で表されるグリシジル化フェニレン基を表し、nは0以上の数を表し、nが2以上の場合、2つ以上のXは、それぞれ独立して、同一であっても異なっていてもよく、R
1
は、それぞれ独立して、炭素数1~5の炭化水素基を表し、aは0~4の整数を表す。また、上記一般式(2A)は、下記一般式(2C)で表される2つのグリシジルエーテル基を有するグリシジル化フェニル基と、下記一般式(2E)で表される2つのグリシジルエーテル基を有するグリシジル化フェニレン基のうちの少なくとも一方を有する。)
(上記一般式(2B)~(2E)中、R
2
およびR
3
は、それぞれ独立して、炭素数1~5の炭化水素基を表し、bは0~4の整数、cは0~3の整数、dは0~3の整数、eは0~2の整数を表す。)
4. 前記パワー半導体素子が、基板上に設けられており、前記封止用樹脂組成物が前記基板と前記半導体素子との間の隙間に充填されてなる、1.乃至3.いずれか1つに記載の半導体装置。
5. 前記パワー半導体素子が、基板上に設けられており、前記基板と前記半導体素子との間の隙間をG(μm)とした場合、前記Gに対する前記Rの比(R/G)が、0.05以上0.7以下である、1.乃至4.いずれか1つに記載の半導体装置。
6. 前記パワー半導体素子が、基板上に設けられており、整流ダイオード、パワートランジスタ、パワーMOSFET、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ(GTO)およびトライアックからなる群から選択される1または2以上の電子部品を含み、
前記基板と前記半導体素子との間の隙間G(μm)が0.1μm以上35μm以下である、1.乃至5.いずれか1つに記載の半導体装置。
7. 前記封止用樹脂組成物の溶融粘度が3Pa・s以上25Pa・s以下である、1.乃至6.いずれか1つに記載の半導体装置。
8. 以下の条件(A)~(D):
(A)消費電力2.0W以上の半導体素子
(B)SiC、GaN、Ga
2
O
3
およびダイヤモンドからなる群から選択される1種以上の半導体からなる半導体素子
(C)電圧が1.0V以上の半導体素子
(D)パワー密度が10W/cm
3
以上の半導体素子
のいずれかを満たす、パワー半導体素子の封止用樹脂組成物であって、
当該封止用樹脂組成物が、硬化性樹脂および無機充填材を含み、
前記無機充填材に含まれる粒子の体積基準粒度分布の大粒径側からの累積頻度が5%となるところの粒径をRmax(μm)とし、
前記無機充填材に含まれる粒子の体積基準粒度分布の最大のピークの径をR(μm)とした場合、
R<Rmaxであり、
1μm≦R≦24μmであり、
R/Rmax≧0.45であって、
当該封止用樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度が180℃以上270℃以下であり、
前記硬化物を200℃、1000時間下にさらしたときの重量損失が0.12%以下である、封止用樹脂組成物。
9. 以下の条件(A)~(D):
(A)消費電力2.0W以上の半導体素子
(B)SiC、GaN、Ga
2
O
3
およびダイヤモンドからなる群から選択される1種以上の半導体からなる半導体素子
(C)電圧が1.0V以上の半導体素子
(D)パワー密度が10W/cm
3
以上の半導体素子
のいずれかを満たすパワー半導体素子を、8.に記載の封止用樹脂組成物で封止する工程を含む、半導体装置の製造方法。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications, improvements, etc. within the scope of achieving the object of the present invention.
Examples of reference forms are added below.
1. The following conditions (A) to (D):
(A) Semiconductor device with power consumption of 2.0 W or more
( B ) a semiconductor element comprising at least one semiconductor selected from the group consisting of SiC, GaN, Ga2O3 and diamond;
(C) a semiconductor device with a voltage of 1.0 V or higher
(D) A semiconductor device with a power density of 10 W/cm 3 or more
A semiconductor device obtained by sealing a power semiconductor element with a sealing resin composition that satisfies any one of
The encapsulating resin composition contains a curable resin and an inorganic filler,
Rmax (μm) is the particle size at which the cumulative frequency from the large particle size side of the volume-based particle size distribution of the particles contained in the inorganic filler is 5%,
When the maximum peak diameter of the volume-based particle size distribution of the particles contained in the inorganic filler is R (μm),
R<Rmax,
1 μm≦R≦24 μm,
R/Rmax≧0.45,
A cured product of the sealing resin composition has a glass transition temperature of 180° C. or higher and 270° C. or lower,
A semiconductor device having a weight loss of 0.12% or less when the cured product is exposed to 200° C. for 1000 hours.
2. 1. The filling length of the sealing resin composition measured under the following conditions is 10 mm or more. The semiconductor device according to .
(Measurement condition)
Mold temperature: 175 ° C., injection speed: 10.5 mm / s, injection pressure: 3.5 MPa, curing time: 120 seconds, tablet size: 40 mmΦ-40 g, the width formed in the mold is 5 mm, The sealing resin composition is injected into a rectangular channel with a slit gap of 25 μm, and the filling length from the upstream end of the channel is measured.
3. 1. The curable resin contains a phenol resin curing agent represented by the following general formula (1A) and an epoxy resin represented by the following general formula (2A). or 2. The semiconductor device according to .
(In the above general formula (1A), two Y each independently represent a hydroxyphenyl group represented by the following general formula (1B) or the following general formula (1C), and X is the following general formula (1D ) or a hydroxyphenylene group represented by the following general formula (1E), n represents a number of 0 or more, and when n is 2 or more, two or more X are each independently the same Each R 1 independently represents a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, and a represents an integer of 0 to 4. Further, the above general formula (1A) is represented by the following general It has at least one of a divalent hydroxyphenyl group represented by formula (1C) and a divalent hydroxyphenylene group represented by the following general formula (1E).)
(In general formulas (1B) to (1E) above, R 2 and R 3 each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, b is an integer of 0 to 4, c is 0 to 3 , d is an integer of 0 to 3, and e is an integer of 0 to 2.)
(In the above general formula (2A), two Y each independently represent a glycidylated phenyl group represented by the following general formula (2B) or the following general formula (2C), and X represents the following general formula ( 2D) or a glycidylated phenylene group represented by the following general formula (2E), n represents a number of 0 or more, and when n is 2 or more, two or more X are each independently the same Each R 1 independently represents a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, and a represents an integer of 0 to 4. Further, the above general formula (2A) is: At least one of a glycidyl phenyl group having two glycidyl ether groups represented by the following general formula (2C) and a glycidyl phenylene group having two glycidyl ether groups represented by the following general formula (2E) have.)
(In general formulas (2B) to (2E) above, R 2 and R 3 each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, b is an integer of 0 to 4, c is 0 to 3 , d is an integer of 0 to 3, and e is an integer of 0 to 2.)
4. 1. The power semiconductor element is provided on a substrate, and the sealing resin composition is filled in a gap between the substrate and the semiconductor element. to 3. The semiconductor device according to any one of the above.
5. The power semiconductor element is provided on a substrate, and when the gap between the substrate and the semiconductor element is G (μm), the ratio of R to G (R/G) is 0.1. 05 or more and 0.7 or less; to 4. The semiconductor device according to any one of the above.
6. 1 or 1 selected from the group consisting of a rectifier diode, a power transistor, a power MOSFET, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a thyristor, a gate turn-off thyristor (GTO) and a triac, wherein the power semiconductor element is provided on a substrate; containing two or more electronic components,
1. A gap G (μm) between the substrate and the semiconductor element is 0.1 μm or more and 35 μm or less; to 5. The semiconductor device according to any one of the above.
7. 1. The encapsulating resin composition has a melt viscosity of 3 Pa·s or more and 25 Pa·s or less. to 6. The semiconductor device according to any one of the above.
8. The following conditions (A) to (D):
(A) Semiconductor device with power consumption of 2.0 W or more
( B ) a semiconductor element comprising one or more semiconductors selected from the group consisting of SiC, GaN, Ga2O3 and diamond ;
(C) a semiconductor device with a voltage of 1.0 V or higher
(D) A semiconductor device with a power density of 10 W/cm 3 or more
A resin composition for encapsulating a power semiconductor element that satisfies any one of
The encapsulating resin composition contains a curable resin and an inorganic filler,
Rmax (μm) is the particle size at which the cumulative frequency from the large particle size side of the volume-based particle size distribution of the particles contained in the inorganic filler is 5%,
When the maximum peak diameter of the volume-based particle size distribution of the particles contained in the inorganic filler is R (μm),
R<Rmax,
1 μm≦R≦24 μm,
R/Rmax≧0.45,
A cured product of the encapsulating resin composition has a glass transition temperature of 180° C. or higher and 270° C. or lower,
The encapsulating resin composition having a weight loss of 0.12% or less when the cured product is exposed to 200° C. for 1000 hours.
9. The following conditions (A) to (D):
(A) Semiconductor device with power consumption of 2.0 W or more
( B ) a semiconductor element comprising one or more semiconductors selected from the group consisting of SiC, GaN, Ga2O3 and diamond ;
(C) a semiconductor device with a voltage of 1.0 V or higher
(D) A semiconductor device with a power density of 10 W/cm 3 or more
8. A power semiconductor device that satisfies any one of 8. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of encapsulating with the encapsulating resin composition according to 1.
次に、本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.
(製造例1)フェノール樹脂硬化剤1の製造
セパラブルフラスコに撹拌装置、温度計、還流冷却器、窒素導入口を装着し、1,3-ジヒドロキシベンゼン(東京化成工業社製、「レゾルシノール」、融点111℃、分子量110、純度99.4%)291質量部、フェノール(関東化学社製特級試薬、「フェノール」、融点41℃、分子量94、純度99.3%)235質量部、あらかじめ粒状に砕いた4,4'-ビスクロロメチルビフェニル(和光純薬工業社製、「4,4'-ビスクロロメチルビフェニル」、融点126℃、純度95%、分子量251)125質量部を、セパラブルフラスコに秤量し、窒素置換しながら加熱し、フェノールの溶融の開始に併せて攪拌を開始した。
その後、系内温度を110~130℃の範囲に維持しながら3時間反応させた後、加熱し、140~160℃の範囲に維持しながら3時間反応させた。
なお、上記の反応によって系内に発生した塩酸ガスは、窒素気流によって系外へ排出した。
(Production Example 1) Production of Phenolic Resin Curing Agent 1 A separable flask was equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, and a nitrogen inlet, and 1,3-dihydroxybenzene (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., "Resorcinol", Melting point 111 ° C.,
Thereafter, the system was reacted for 3 hours while maintaining the temperature within the system within the range of 110 to 130°C, then heated and reacted for 3 hours while maintaining the temperature within the range of 140 to 160°C.
Hydrochloric acid gas generated in the system by the above reaction was discharged out of the system by a nitrogen stream.
反応終了後、150℃、2mmHgの減圧条件で未反応成分を留去した。次いで、トルエン400質量部を添加し、均一溶解させた後、分液漏斗に移し、蒸留水150質量部を加えて振とうした後に、水層を棄却する操作(水洗)を洗浄水が中性になるまで繰り返しおこなった後、油層を125℃減圧処理することによってトルエン、残留未反応成分等の揮発成分を留去し、下記一般式(12A)で表されるフェノール樹脂硬化剤1(重合体)を得た。
なお、このフェノール樹脂硬化剤1における水酸基当量は135であった。
After completion of the reaction, unreacted components were distilled off under reduced pressure conditions of 150° C. and 2 mmHg. Next, 400 parts by mass of toluene is added and uniformly dissolved, then transferred to a separatory funnel, 150 parts by mass of distilled water is added and shaken, and then the aqueous layer is discarded (rinsing). After repeating this until the oil layer is reduced to 125 ° C., volatile components such as toluene and residual unreacted components are distilled off, and the phenol resin curing agent 1 (polymer ).
The hydroxyl equivalent of this phenolic resin curing agent 1 was 135.
また、電界脱離質量分析(Field Desorption Mass Spectrometry:FD-MS)により測定・分析された相対強度比を質量比とみなして算術計算することにより得られた、水酸基が1個の構造単位の繰り返し数kの平均値k0、水酸基が2個の構造単位の繰り返し数mの平均値m0の比(k0/m0)は、0.98/1であり、フェノール樹脂硬化剤1の数平均分子量は460であった。 In addition, the relative intensity ratio measured and analyzed by Field Desorption Mass Spectrometry (FD-MS) is regarded as a mass ratio, and is obtained by arithmetic calculation. Repeating structural units with one hydroxyl group The ratio (k0/m0) of the average value k0 of the number k and the average value m0 of the repeating number m of structural units having two hydroxyl groups is 0.98/1, and the number average molecular weight of the phenolic resin curing agent 1 is 460. Met.
ここで、上記数平均分子量については、Waters社製アライアンス(2695セパレーションズモデュール、2414リフラクティブインデックスディテクター、TSKゲルGMHHR-Lx2+TSKガードカラムHHR-Lx1、移動相:THF、0.5mL/分)を用い、カラム温度40.0℃、示差屈折率計温度40.0℃、サンプル注入量100μLの条件にてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により数平均分子量を測定した。 Here, for the number average molecular weight, Waters Alliance (2695 Separations Module, 2414 Refractive Index Detector, TSK Gel GMHHR-Lx2 + TSK Guard Column HHR-Lx1, mobile phase: THF, 0.5 mL/min), The number average molecular weight was measured by gel permeation chromatography (GPC) under conditions of a column temperature of 40.0° C., a differential refractometer temperature of 40.0° C., and a sample injection amount of 100 μL.
(上記一般式(12A)中、2つのYは、それぞれ互いに独立して、下記式(12B)または下記式(12C)で表されるヒドロキシフェニル基を表し、Xは、下記式(12D)または下記式(12E)で表されるヒドロキシフェニレン基を表す。) (In the above general formula (12A), two Y each independently represent a hydroxyphenyl group represented by the following formula (12B) or the following formula (12C), and X is the following formula (12D) or Represents a hydroxyphenylene group represented by the following formula (12E).)
(製造例2)エポキシ樹脂1の製造
セパラブルフラスコに撹拌装置、温度計、還流冷却器、窒素導入口を装着し、前述のフェノール樹脂硬化剤1を100質量部、エピクロルヒドリン(東京化成工業社製)300質量部、トルエン50質量部を秤量し、100℃に加熱して溶解させた後、水酸化ナトリウム(固形細粒状、純度99%試薬)45質量部を3時間かけて徐々に添加し、さらに2時間反応させた。次にトルエン200質量部を加えて溶解させた後、蒸留水150質量部を加えて振とうし、水層を棄却する操作(水洗)を洗浄水が中性になるまで繰り返しおこなった後、油層を125℃、2mmHgの減圧条件でエピクロルヒドリンを留去した。得られた固形物にメチルイソブチルケトン300質量部を加えて溶解し、70℃に加熱し、30質量%水酸化ナトリウム水溶液9.5質量部を1時間かけて添加し、さらに1時間反応した後、静置し、水層を棄却した。油層に蒸留水150質量部を加えて水洗操作を行い、洗浄水が中性になるまで同様の水洗操作を繰り返しおこなった後、加熱減圧によってメチルイソブチルケトンを留去することによりエポキシ樹脂1を得た。
(Production Example 2) Production of Epoxy Resin 1 A separable flask was equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, and a nitrogen inlet, and 100 parts by mass of the phenolic resin curing agent 1 described above, epichlorohydrin (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) ) 300 parts by mass and 50 parts by mass of toluene were weighed and dissolved by heating to 100 ° C., then 45 parts by mass of sodium hydroxide (solid fine granular, purity 99% reagent) was gradually added over 3 hours, The reaction was allowed to proceed for an additional 2 hours. Next, add 200 parts by mass of toluene and dissolve, then add 150 parts by mass of distilled water, shake, discard the aqueous layer (water washing), and repeat the operation until the washing water becomes neutral. was distilled off at 125° C. under reduced pressure of 2 mmHg. 300 parts by mass of methyl isobutyl ketone was added to the resulting solid to dissolve it, heated to 70° C., 9.5 parts by mass of a 30% by mass sodium hydroxide aqueous solution was added over 1 hour, and the mixture was further reacted for 1 hour. , and the aqueous layer was discarded. Epoxy resin 1 is obtained by adding 150 parts by mass of distilled water to the oil layer and performing a water washing operation, repeating the same water washing operation until the washing water becomes neutral, and then distilling off methyl isobutyl ketone by heating and reducing pressure. rice field.
このエポキシ樹脂1は、下記一般式(13A)で表される化合物において、グリシジルエーテル基の一部が水酸基として残存することで、そのエポキシ当量が220g/eqとなっているものであり、かかる点から、(M/(M+N))が0.87であることが確認されている。すなわち、原料のフェノール樹脂硬化剤1の水酸基当量135から算出される一般式(13A)で表されるエポキシ樹脂の理論エポキシ当量が191であるため、エポキシ樹脂1の各重合体が有するグリシジルエーテル基の数の総数をMとし、各重合体が有する水酸基の数の総数をNとしたときの(M/(M+N))が0.87となることが確認されている。また、エポキシ樹脂1の数平均分子量は530であった。 This epoxy resin 1 is a compound represented by the following general formula (13A), in which a part of the glycidyl ether group remains as a hydroxyl group, so that the epoxy equivalent is 220 g/eq. , it is confirmed that (M/(M+N)) is 0.87. That is, since the theoretical epoxy equivalent of the epoxy resin represented by the general formula (13A) calculated from the hydroxyl equivalent of 135 of the raw material phenol resin curing agent 1 is 191, each polymer of the epoxy resin 1 has a glycidyl ether group. It has been confirmed that (M/(M+N)), where M is the total number of , and N is the total number of hydroxyl groups possessed by each polymer, is 0.87. Moreover, the number average molecular weight of the epoxy resin 1 was 530.
なお、理論エポキシ当量に対するずれ0.13に相当する水酸基が残存していることは、得られたエポキシ樹脂1を過剰のアセチル化剤で反応させ、NMRで解析したところ、生成したエステルの約13%がフェノール性水酸基に基づくエステルであったことからも裏付けられている。 The fact that hydroxyl groups corresponding to a deviation of 0.13 from the theoretical epoxy equivalent remain remains is due to the fact that the obtained epoxy resin 1 was reacted with an excess acetylating agent and analyzed by NMR. % were esters based on phenolic hydroxyl groups.
(式(13A)中、2つのYは、それぞれ互いに独立して、下記式(13B)または下記式(13C)で表されるグリシジル化フェニル基を表し、Xは、下記式(13D)または下記式(13E)で表されるグリシジル化フェニレン基を表す。) (In formula (13A), two Y each independently represent a glycidylated phenyl group represented by the following formula (13B) or the following formula (13C), and X represents the following formula (13D) or the following It represents a glycidylated phenylene group represented by formula (13E).)
(実施例1~9、比較例1~4)
(封止用樹脂組成物の調製)
各実施例、および各比較例のそれぞれについて、以下のように封止用樹脂組成物を調製した。
まず、表1に示す各成分をミキサーにより混合した。次いで、得られた混合物を、ロール混練した後、冷却、粉砕して粉粒体である封止用樹脂組成物を得た。
(Examples 1 to 9, Comparative Examples 1 to 4)
(Preparation of encapsulating resin composition)
For each example and each comparative example, a sealing resin composition was prepared as follows.
First, each component shown in Table 1 was mixed with a mixer. Next, the obtained mixture was roll-kneaded, cooled and pulverized to obtain a sealing resin composition in the form of granules.
表1中の各成分の詳細は下記のとおりである。また、表1中に示す各成分の配合割合は、樹脂組成物全体に対する配合割合(質量部)を示している。
(熱硬化性樹脂またはその原料)
エポキシ樹脂1:製造例2で得られたエポキシ樹脂
エポキシ樹脂2:ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬社製、NC3000)
エポキシ樹脂3:トリフェニルメタン型エポキシ樹脂とビフェニル型エポキシ樹脂の混合物(ジャパンエポキシレジン社製 「YL6677」
エポキシ樹脂4:オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬社製、EOCN-1020-55)
フェノール樹脂硬化剤1:製造例1で得られたフェノール樹脂系硬化剤
フェノール樹脂硬化剤2:ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂(日本化薬社製、GPH-65)
フェノール樹脂硬化剤3:トリフェニルメタン型フェノール樹脂(エアウォーターケミカル社製、HE910-20)
フェノール樹脂硬化剤4:ノボラック型フェノール樹脂(住友ベークライト社製、PR-HF-3)
Details of each component in Table 1 are as follows. In addition, the blending ratio of each component shown in Table 1 indicates the blending ratio (parts by mass) with respect to the entire resin composition.
(Thermosetting resin or its raw material)
Epoxy resin 1: Epoxy resin obtained in Production Example 2 Epoxy resin 2: Biphenyl aralkyl type epoxy resin (NC3000, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
Epoxy resin 3: a mixture of triphenylmethane type epoxy resin and biphenyl type epoxy resin (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd. "YL6677"
Epoxy resin 4: ortho-cresol novolak type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., EOCN-1020-55)
Phenolic resin curing agent 1: Phenolic resin-based curing agent obtained in Production Example 1 Phenolic resin curing agent 2: Biphenyl aralkyl type phenolic resin (GPH-65, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
Phenolic resin curing agent 3: triphenylmethane type phenolic resin (manufactured by Air Water Chemicals, HE910-20)
Phenolic resin curing agent 4: Novolac type phenolic resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., PR-HF-3)
(充填材)
無機充填材1:溶融球状シリカ(アドマテックス社製、モード径R=10μm、粒径Rmax=18μm、R/Rmax=0.56)
無機充填材2:球状シリカ(アドマテックス社製、SO-25R」)
無機充填材3:溶融球状シリカ(マイクロン社製、TS-6021)
無機充填材4:溶融球状シリカ(電気化学工業社製、FB560)
(filler)
Inorganic filler 1: Fused spherical silica (manufactured by Admatechs, mode diameter R = 10 µm, particle size Rmax = 18 µm, R/Rmax = 0.56)
Inorganic filler 2: Spherical silica (manufactured by Admatechs, SO-25R”)
Inorganic filler 3: fused spherical silica (Micron, TS-6021)
Inorganic filler 4: Fused spherical silica (FB560 manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.)
(その他の成分)
硬化促進剤1:下記式(14)で表される化合物
(other ingredients)
Curing accelerator 1: a compound represented by the following formula (14)
シランカップリング剤1:γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(チッソ社製、GPS-M)
離型剤1:モンタン酸エステルワックス(クラリアント・ジャパン製、リコルブ WE 4)
離型剤2:モンタン酸エステルワックス(クラリアント・ジャパン製、リコワックス E)
離型剤3:窒素含有モンタン酸エステルワックス(クラリアント・ジャパン製、リコモント TP NC 133)
離型剤4:カルナバワックス(東亜化成社製、TOWAX-132)
着色剤1:カーボンブラック(三菱化学社製、MA-600)
Silane coupling agent 1: γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Chisso, GPS-M)
Release agent 1: Montan acid ester wax (Rekolb WE 4, manufactured by Clariant Japan)
Release agent 2: Montan acid ester wax (Licowax E manufactured by Clariant Japan)
Release agent 3: Nitrogen-containing montan acid ester wax (Recomnt TP NC 133, manufactured by Clariant Japan)
Release agent 4: carnauba wax (manufactured by Toa Kasei Co., Ltd., TOWAX-132)
Coloring agent 1: carbon black (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, MA-600)
以上により得られた封止用樹脂組成物またはその硬化物について、以下の評価をおこなった。評価結果を表1にあわせて示す。 The encapsulating resin composition obtained as described above or a cured product thereof was evaluated as follows. The evaluation results are also shown in Table 1.
(スパイラルフロー)
低圧トランスファー成形機(コータキ精機社製、「KTS-30」)を用いて、EMMI-1-66に準じたスパイラルフロー測定用の金型に、金型温度200℃、注入圧力6.9MPa、保圧時間120秒間の条件で、得られた封止用樹脂組成物を注入、硬化させ、スパイラルフローを測定した。単位はcmである。
(spiral flow)
Using a low-pressure transfer molding machine ("KTS-30" manufactured by Kotaki Seiki Co., Ltd.), a mold for spiral flow measurement according to EMMI-1-66 was placed at a mold temperature of 200 ° C., an injection pressure of 6.9 MPa, and a The obtained encapsulating resin composition was injected and cured under the condition of pressure time of 120 seconds, and the spiral flow was measured. The unit is cm.
(ガラス転移温度Tg(TMA))
トランスファー成形装置を用いて、金型温度200℃、注入圧力9.8MPa、硬化時間120秒で、得られた封止用樹脂組成物を注入成形し、15mm×4mm×4mmの成形品を得た。
次いで、得られた成形品を250℃、4時間で後硬化して試験片を作製した。
(Glass transition temperature Tg (TMA))
Using a transfer molding apparatus, the resulting encapsulating resin composition was injection molded at a mold temperature of 200° C., an injection pressure of 9.8 MPa, and a curing time of 120 seconds to obtain a molded product of 15 mm×4 mm×4 mm. .
Then, the obtained molded article was post-cured at 250° C. for 4 hours to prepare a test piece.
その後、得られた試験片に関し、熱機械分析装置(セイコーインスツル社製、TMA100)を用いて、測定温度範囲0℃~400℃、昇温速度5℃/分の条件下で熱機械分析をおこない、ガラス転移温度を測定した。ガラス転移温度の単位は℃である。 After that, the obtained test piece is subjected to thermomechanical analysis using a thermomechanical analyzer (manufactured by Seiko Instruments Inc., TMA100) under the conditions of a measurement temperature range of 0 ° C. to 400 ° C. and a heating rate of 5 ° C./min. The glass transition temperature was measured. The unit of glass transition temperature is °C.
(重量減少率)
ガラス転移温度の測定に用いた硬化物について、硬化物を200℃に1000時間さらした後の重量減少率を測定した。
(Weight reduction rate)
For the cured product used for measuring the glass transition temperature, the weight loss rate was measured after exposing the cured product to 200° C. for 1000 hours.
(耐燃性)
低圧トランスファー成形機(コータキ精機社製、KTS-30)を用いて、金型温度175℃、注入圧力9.8MPa、注入時間15秒、硬化時間120秒の条件で、各例における封止用樹脂組成物を注入成形して、6.4mm厚の耐燃試験片を作製した。作製した試験片を175℃、8時間、後硬化した後、UL94垂直法の規格に則り耐燃試験を行い、耐燃性を判断した。表1には、判定後の耐燃ランクを示した。
(flame resistance)
Using a low-pressure transfer molding machine (KTS-30, manufactured by Kotaki Seiki Co., Ltd.), under the conditions of mold temperature 175 ° C., injection pressure 9.8 MPa, injection time 15 seconds, curing time 120 seconds, the sealing resin in each example The composition was injection molded to produce 6.4 mm thick flame resistant test specimens. After the prepared test piece was post-cured at 175° C. for 8 hours, a flame resistance test was performed according to the standard of UL94 vertical method to determine flame resistance. Table 1 shows the flame resistance rank after determination.
(モールドアンダーフィル(MUF)充填性)
金型温度:175℃、注入速度:10.5mm/s、注入圧力:3.5MPa、硬化時間:120秒、タブレットサイズ:40mmΦ-40g(成型圧力8MPa)の条件にて、金型に形成された幅5mm、スリットギャップ(G)25μmの矩形状の流路に、封止樹脂組成物を注入し、流路の上流先端からの充填長さを測定し、以下の基準で評価した。
○:充填長さが20mm以上
△:充填長さが10mm以上、20mm未満
×:充填長さが10mm未満
(Mold underfill (MUF) fillability)
Mold temperature: 175 ° C., injection speed: 10.5 mm / s, injection pressure: 3.5 MPa, curing time: 120 seconds, tablet size: 40 mmΦ-40 g (molding pressure 8 MPa). A sealing resin composition was injected into a rectangular channel having a width of 5 mm and a slit gap (G) of 25 μm, and the filling length from the upstream end of the channel was measured and evaluated according to the following criteria.
○: Filling length is 20 mm or more △: Filling length is 10 mm or more and less than 20 mm ×: Filling length is less than 10 mm
(高化式粘度)
各実施例および各比較例において得られた封止用樹脂組成物の高化式粘度を、高化式フローテスタ(島津製作所社製、CFT-500)を用いて、200℃、圧力10kgf/cm2、キャピラリー径0.5mmの条件で高化式粘度(Pa・s)を測定した。
(higher viscosity)
The Koka type viscosity of the encapsulating resin composition obtained in each example and each comparative example was measured using a Koka type flow tester (manufactured by Shimadzu Corporation, CFT-500) at 200 ° C. and a pressure of 10 kgf / cm. 2. Koka-shiki viscosity (Pa·s) was measured under the condition of a capillary diameter of 0.5 mm.
100 半導体装置
110 半導体装置
20 半導体素子
22 バンプ
24 隙間
30 基板
32 ダイパッド
34 アウターリード
40 ワイヤ
50 封止材
60 半田ボール
100
Claims (7)
(A)消費電力2.0W以上の半導体素子
(B)SiC、GaN、Ga2O3およびダイヤモンドからなる群から選択される1種以上の半導体からなる半導体素子
(C)電圧が1.0V以上の半導体素子
(D)パワー密度が10W/cm3以上の半導体素子
のいずれかを満たす、パワー半導体素子の封止用樹脂組成物であって、
トランスファー成形用であり、
当該封止用樹脂組成物が、硬化性樹脂および無機充填材を含み、
前記無機充填材に含まれる粒子の体積基準粒度分布の大粒径側からの累積頻度が5%となるところの粒径をRmax(μm)とし、
前記無機充填材に含まれる粒子の体積基準粒度分布の最大のピークの径をR(μm)とした場合、
R<Rmaxであり、
1μm≦R≦24μmであり、
R/Rmax≧0.45であって、
当該封止用樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度が180℃以上270℃以下であり、
前記硬化物を200℃、1000時間下にさらしたときの重量損失が0.12%以下であり、
当該封止用樹脂組成物の溶融粘度が3Pa・s以上15Pa・s以下であり、
当該封止用樹脂組成物のスパイラルフロー流動長が100cm以上である、封止用樹脂組成物。 The following conditions (A) to (D):
(A) Semiconductor device with power consumption of 2.0 W or more
(B) SiC, GaN, Ga2O.3and a semiconductor element consisting of one or more semiconductors selected from the group consisting of diamond
(C) a semiconductor device with a voltage of 1.0 V or higher
(D) Power density is 10 W/cm3more semiconductor elements
A resin composition for encapsulating a power semiconductor element that satisfies any one of
for transfer molding,
The encapsulating resin composition contains a curable resin and an inorganic filler,
Rmax (μm) is the particle size at which the cumulative frequency from the large particle size side of the volume-based particle size distribution of the particles contained in the inorganic filler is 5%,
When the maximum peak diameter of the volume-based particle size distribution of the particles contained in the inorganic filler is R (μm),
R<Rmax,
1 μm≦R≦24 μm,
R/Rmax≧0.45,
A cured product of the encapsulating resin composition has a glass transition temperature of 180° C. or higher and 270° C. or lower,
The weight loss when the cured product is exposed to 200 ° C. for 1000 hours is 0.12% or less,
The encapsulating resin composition has a melt viscosity of 3 Pa s or more and 15 Pa s or less,
A resin composition for sealing, wherein the spiral flow length of the resin composition for sealing is 100 cm or more.
(測定条件)
金型温度:175℃、注入速度:10.5mm/s、注入圧力:3.5MPa、硬化時間:120秒、タブレットサイズ:40mmΦ-40gの条件にて、前記金型に形成された幅5mm、スリットギャップ25μmの矩形状の流路に、前記封止用樹脂組成物を注入し、流路の上流先端からの充填長さを測定する。 The encapsulating resin composition according to claim 1, wherein the filling length of the encapsulating resin composition measured under the following conditions is 10 mm or more.
(Measurement condition)
Mold temperature: 175 ° C., injection speed: 10.5 mm / s, injection pressure: 3.5 MPa, curing time: 120 seconds, tablet size: 40 mmΦ-40 g, the width formed in the mold is 5 mm, The sealing resin composition is injected into a rectangular channel with a slit gap of 25 μm, and the filling length from the upstream end of the channel is measured.
前記基板と前記半導体素子との間の隙間G(μm)が3μm以上35μm以下である、請求項1乃至5いずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。 1 or 1 selected from the group consisting of a rectifier diode, a power transistor, a power MOSFET, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a thyristor, a gate turn-off thyristor (GTO) and a triac, wherein the power semiconductor element is provided on a substrate; containing two or more electronic components,
6. The encapsulating resin composition according to any one of claims 1 to 5, wherein a gap G ([mu]m) between said substrate and said semiconductor element is 3 [mu]m or more and 35 [mu]m or less.
(A)消費電力2.0W以上の半導体素子
(B)SiC、GaN、Ga2O3およびダイヤモンドからなる群から選択される1種以上の半導体からなる半導体素子
(C)電圧が1.0V以上の半導体素子
(D)パワー密度が10W/cm3以上の半導体素子
のいずれかを満たすパワー半導体素子を、請求項1乃至6いずれか1項に記載の封止用樹脂組成物でトランスファー成形により封止する工程を含む、半導体装置の製造方法。 The following conditions (A) to (D):
(A) A semiconductor element with a power consumption of 2.0 W or more (B) A semiconductor element made of one or more semiconductors selected from the group consisting of SiC, GaN, Ga 2 O 3 and diamond (C) A voltage of 1.0 V or more (D) a semiconductor device having a power density of 10 W/cm 3 or higher, a power semiconductor device is sealed by transfer molding with the sealing resin composition according to any one of claims 1 to 6. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of stopping.
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