JP7205680B1 - 封止用樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材と、ゴム粒子と、を含む封止用樹脂組成物であって、当該封止用樹脂組成物の硬化物の25℃における靭性指数が、80以上100以下である、封止用樹脂組成物。

Description

本発明は、電子部品の封止に用いられる封止用樹脂組成物に関する。
半導体装置を封止する方法として、エポキシ樹脂に代表される熱硬化性樹脂を使用した樹脂封止が広く実用化されている。特に多官能エポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂硬化剤、無機質充填材を主成分とした樹脂組成物が耐熱性、成形性、電気特性に優れているため封止樹脂の主流となっている。
半導体装置用の封止剤に求められる性能の1つに半導体装置内部の応力緩和が挙げられる。通常、半導体装置は単結晶ケイ素を主成分とするチップを、エポキシ樹脂等を主成分とするダイボンド剤を介して、金属或いはプラスチックを主成分とする基板に接合し、更にこれらをエポキシ樹脂と無機充填剤を主成分とする封止剤で保護するため、封止剤内部或いは封止剤と周辺部材との界面には、これらの構成部材の特性、即ち熱膨張や弾性率の相違による大きな応力が発生する。そのため、このような応力を吸収または発散して応力緩和することが求められる。
上記の応力緩和のための手段の1つとして、樹脂組成物中に、シリコーン成分を配合する方法がある。例えば、特許文献1には、所定の多官能フェノール樹脂を硬化剤として用い、シリコーンゴム粒子を添加することにより応力を低減する方法が記載されている。
特開2005-264037号公報
しかしながら、エポキシ樹脂とシリコーンゴムは、本来、相溶性に乏しく、例えば外的衝撃により、両者の界面が起点となり硬化物に欠陥が生じ易い。即ち、シリコーンゴム粒子の添加量に比例して硬化物の弾性率は低下するものの、機械的特性、例えば曲げ強度も低下する場合がある。
本発明は、上記課題を鑑みなされたものであり、低弾性と高強度を両立し得る半導体封止用組成物、およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
無機充填材と、
ゴム粒子と、を含む封止用樹脂組成物であって、
当該封止用樹脂組成物の硬化物の25℃における靭性指数が、80以上100以下であ
当該封止用樹脂組成物の硬化物の25℃における曲げ弾性率が、12000MPa以下である、封止用樹脂組成物が提供される。
また本発明によれば、
エポキシ樹脂とゴム粒子とを混合して、マスターバッチを得る工程と、
前記マスターバッチと、硬化剤および無機充填材とを混合して、樹脂組成物を得る工程と、を含む、上記封止用樹脂組成物の製造方法が提供される。
本発明によれば、低弾性と高強度を両立し得る半導体封止用組成物、およびその製造方法が提供される。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書中、数値範囲の説明における「a~b」との表記は、特に断らない限り、a以上b以下のことを表す。例えば、「1~5質量%」とは「1質量%以上5質量%以下」を意味する。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換か無置換かを記していない表記は、置換基を有しないものと置換基を有するものの両方を包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有しないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本明細書における「有機基」の語は、特に断りが無い限り、有機化合物から1つ以上の水素原子を除いた原子団のことを意味する。例えば、「1価の有機基」とは、任意の有機化合物から1つの水素原子を除いた原子団のことを表す。
[封止用樹脂組成物]
本実施形態の封止用樹脂組成物(本明細書中、「樹脂組成物」と称する場合がある
)は、エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)、無機充填剤(C)、およびゴム粒子(D)を含む。本実施形態の封止用樹脂組成物は、その硬化物の25℃における靭性指数が、80以上100以下である。
本実施形態の樹脂組成物は、上記成分を含むことにより、その硬化物は低弾性と高強度とを高度に良好なバランスで有する。ここで、樹脂組成物の硬化物の弾性率と強度とのバランスは、靭性指数の値を指標として確認することができる。本明細書において、「靭性指数」は、硬化物の25℃における曲げ強度の値を、硬化物の25℃における曲げ弾性率の値で除し、10000を乗じた値として規定される。
靭性指数=曲げ強度曲げ弾性率×10000
硬化物の靭性指数が80~100の範囲内である樹脂組成物は、低弾性かつ高強度であり、よってこれを封止材として使用して得られる電子装置は、優れた信頼性を有する。なお、本実施形態において、25℃における曲げ弾性率は、JIS6911に準じて25℃で測定される弾性率をいい、25℃における曲げ強度は、JIS6911に準じて25℃で測定される強度をいう。
本実施形態の樹脂組成物の靭性指数は、成分(A)の種類、その配合量、樹脂組成物の製造方法を選択することにより、調整することができる。
以下に本実施形態の樹脂組成物に用いられる各成分について説明する。
(エポキシ樹脂(A))
本実施形態の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂(A)を含む。
エポキシ樹脂としては、1分子内にエポキシ基を2個以上有する(換言すると、多官能の)モノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができる。
エポキシ樹脂としては、特に、非ハロゲン化エポキシ樹脂が好ましい。
エポキシ樹脂(A)としては、たとえば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;トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂;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フェノール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などを挙げることができる。
エポキシ樹脂(A)は、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂(例えばo-クレゾールノボラックエポキシ樹脂)、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、およびトリフェノールメタン型エポキシ樹脂のうちの少なくとも1つを含むことがより好ましい。高温の弾性率を制御するためには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がとくに好ましい。
エポキシ樹脂(A)としては、例えば下記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂、下記一般式(2)で表されるエポキシ樹脂、下記一般式(3)で表されるエポキシ樹脂、下記一般式(4)で表されるエポキシ樹脂、および下記一般式(5)で表されるエポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を用いることができる。これらの中でも、下記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂、および下記一般式(4)で表されるエポキシ樹脂がより好ましい態様の一つとして挙げられる。
Figure 0007205680000001
一般式(1)中、
Arはフェニレン基またはナフチレン基を表し、Arがナフチレン基の場合、グリシジルエーテル基はα位、β位のいずれに結合していてもよい。
Arはフェニレン基、ビフェニレン基またはナフチレン基のうちのいずれか1つの基を表す。
およびRは、それぞれ独立に炭素数1~10の炭化水素基を表す。
gは0~5の整数であり、hは0~8の整数である。nは重合度を表し、その平均値は1~3である。
Figure 0007205680000002
一般式(2)中、
複数存在するRcは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1~4の炭化水素基を表す。
は重合度を表し、その平均値は0~4である。
Figure 0007205680000003
一般式(3)中、
複数存在するRおよびRは、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1~4の炭化水素基を表す。
は重合度を表し、その平均値は0~4である。
Figure 0007205680000004
一般式(4)中、
複数存在するRは、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1~4の炭化水素基を表す。
は重合度を表し、その平均値は0~4である。
Figure 0007205680000005
一般式(5)中、
複数存在するRは、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1~4の炭化水素基を表す。
は重合度を表し、その平均値は0~4である。
エポキシ樹脂(A)の数分子量は特に限定されず、流動性、硬化性などの観点から適宜選択すればよい。一例として数分子量は100~700程度である。
また、流動性などの観点から、エポキシ樹脂(A)の、150℃でのICI粘度は、0.1~5.0poiseであることが好ましい。
封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂(A)を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
エポキシ樹脂(A)のエポキシ当量は、好ましくは100~400g/eq、より好ましくは150~350g/eqである。なお、封止用樹脂組成物が複数のエポキシ樹脂(A)を含む場合、複数のエポキシ樹脂(A)全体としてのエポキシ当量が、上記数値となることが好ましい。
封止用樹脂組成物中のエポキシ樹脂(A)の量の下限値は、封止用樹脂組成物の全体に対して、例えば3質量%以上であることが好ましく、4質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上とすることが特に好ましい。エポキシ樹脂(A)の含有量を上記下限値以上とすることにより、封止用樹脂組成物の流動性を向上させ、成形性の向上を図ることができる。
一方、エポキシ樹脂(A)量の上限値は、封止用樹脂組成物の全体に対して、例えば50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることがさらに好ましい。エポキシ樹脂(A)の含有量を上記上限値以下とすることにより、封止用樹脂組成物を用いて形成される封止材を備えるパワーデバイスなどの電子装置の、耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させることができる。
エポキシ樹脂(A)のエポキシ当量を適切に選択したり、封止用樹脂組成物中のエポキシ樹脂(A)の量を適切に調整したりすることで、組成物中の硬化反応が最適化されやすくなる。また、エポキシ当量やエポキシ樹脂の量を適切に調整することで、組成物の硬化/流動特性などを適切に調整することができる。
(硬化剤(B))
本実施形態の封止用樹脂組成物は、硬化剤(B)を含む。
硬化剤(B)としては、エポキシ樹脂(A)と反応しうるものであれば特に制限は無い。例えば、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、メルカプタン系硬化剤などが挙げられる。
これらの中でも、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、保存安定性等のバランスの点から、フェノール系硬化剤が好ましい。
・フェノール系硬化剤
フェノール系硬化剤としては、封止用樹脂組成物に一般に使用されているものであれば特に制限はない。例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂をはじめとするフェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェニルフェノール、アミノフェノール、α-ナフトール、β-ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のフェノール類とホルムアルデヒドやケトン類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂、上記したフェノール類とジメトキシパラキシレン又はビス(メトキシメチル)ビフェニルから合成されるビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂などのフェノールアラルキル樹脂、トリスフェニルメタン骨格を有するフェノール樹脂などが挙げられる。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。
・アミン系硬化剤
アミン系硬化剤としては、ジエチレントリアミン(DETA)やトリエチレンテトラミン(TETA)やメタキシリレンジアミン(MXDA)などの脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン(DDM)やm-フェニレンジアミン(MPDA)やジアミノジフェニルスルホン(DDS)などの芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド(DICY)や有機酸ジヒドララジドなどを含むポリアミン化合物などが挙げられる。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。
・酸無水物系硬化剤
酸無水物系硬化剤としては、ヘキサヒドロ無水フタル酸(HHPA)やメチルテトラヒドロ無水フタル酸(MTHPA)や無水マレイン酸などの脂環族酸無水物、無水トリメリット酸(TMA)や無水ピロメリット酸(PMDA)やベンゾフェノンテトラカルボン酸(BTDA)、無水フタル酸などの芳香族酸無水物などが挙げられる。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。
・メルカプタン系硬化剤
メルカプタン系硬化剤としては、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトブチレート)、トリメチロールエタントリス(3-メルカプトブチレート)などが挙げられる。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。
・その他硬化剤
その他の硬化剤としては、イソシアネートプレポリマーやブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物、カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類などが挙げられる。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。
硬化剤(B)については、異種のものを2種以上組み合わせて用いてもよい。例えば、フェノール系硬化剤とアミン系硬化剤とを併用すること等も本実施形態に含まれる。
硬化剤(B)の量は、封止用樹脂組成物全体に対して0.5質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、1.5質量%以上であることが特に好ましい。
一方、硬化剤(B)の含有量は、封止用樹脂組成物全体に対して9質量%以下であることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましく、7質量%以下であることが特に好ましい。
硬化剤(B)の量を適切に調整することで、組成物の硬化/流動特性などを適切に調整することができる。
別観点として、硬化剤(B)の量は、エポキシ樹脂(A)の量との関係で適切に調整されることが好ましい。具体的には、いわゆる「モル当量」(反応性基のモル比)が適切に調整されることが好ましい。
例えば、硬化剤(B)がフェノール系硬化剤である場合、フェノール系硬化剤に対するエポキシ樹脂(A)の量は、官能基のモル当量(エポキシ基/ヒドロキシ基)で、好ましくは0.9~1.5、より好ましくは1.0~1.4、さらに好ましくは1.0~1.3、特に好ましくは1.01~1.20である。
(無機充填剤(C))
本実施形態の封止用樹脂組成物は、無機充填剤(C)を含む。
無機充填剤(C)として具体的には、シリカ、アルミナ、チタンホワイト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、窒化ケイ素等が挙げられる。
無機充填剤(C)としては、シリカが好ましい。シリカとしては、溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶シリカ、微粉シリカ、2次凝集シリカ等を挙げることができる。これらの中でも特に溶融球状シリカが好ましい。
無機充填剤(C)は、通常、粒子である。粒子の形状は、略真球状であることが好ましい。
無機充填剤(C)の平均粒径は、特に限定されないが、典型的には1~100μm、好ましくは1~50μm、より好ましくは1~20μmである。平均粒径が適当であることにより、硬化時の適度な流動性を確保すること等ができる。
無機充填剤(C)の平均粒径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置(例えば、株式会社堀場製作所製の湿式粒度分布測定機LA-950)により体積基準の粒子径分布のデータを取得し、そのデータを処理することで求めることができる。測定は、通常、乾式で行われる。
シリカ等の無機充填剤(C)には、あらかじめ(全成分を混合して封止用樹脂組成物を調製する前に)シランカップリング剤などのカップリング剤による表面修飾が行われていてもよい。
これにより、無機充填剤(C)の凝集が抑制され、より良好な流動性を得ることができる。また、無機充填剤(C)と他の成分との親和性が高まり、無機充填剤(C)の分散性が向上する。このことは、硬化物の機械的強度の向上や、マイクロクラックの発生抑制などに寄与すると考えられる。
無機充填剤(C)の表面処理に用いられるカップリング剤としては、後述のカップリング剤(E)として挙げているものを用いることができる。なかでも、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシランを好ましく用いることができる。
無機充填剤(C)の表面に、エポキシ樹脂(A)と反応しうる基(アミノ基等)を修飾させることで、封止用樹脂組成物中での無機充填剤(C)の分散性を高めることができる。
また、無機充填剤(C)の表面処理に使用するカップリング剤の種類を適宜選択したり、カップリング剤の配合量を適宜調整したりすることにより、封止用樹脂組成物の流動性や、硬化後の強度等を制御することができる。
カップリング剤による無機充填剤(C)の表面処理は、例えば次のように行うことができる。
まず、ミキサーを用いて無機充填剤(C)とカップリング剤を混合攪拌する。混合攪拌には、公知のミキサー、例えばリボンミキサー等を用いることができる。ミキサーの稼働方法としては、(i)あらかじめ無機充填剤(C)とカップリング剤をミキサー内に仕込んだうえで羽根を回してもよいし、(ii)まずは無機充填剤(C)のみを仕込んで羽根を回しつつ、スプレーノズル等でミキサー内に少しずつカップリング剤を加えるようにしてもよい。
混合攪拌の際には、ミキサー内を低湿度(例えば湿度50%以下)とすることが好ましい。低湿度とすることにより、無機充填剤(C)の表面に水分が付着するのを抑制することができる。さらに、カップリング剤に水分が混入し、カップリング剤同士が反応してしまうのを抑制することができる。
次いで、得られた混合物をミキサーから取り出し、エージング処理し、カップリング反応を促進させる。エージング処理は、例えば、20±5℃、40~50%RHの条件下で、1日間以上(好ましくは1~7日間)放置することにより行われる。このような条件でおこなうことにより、無機充填剤(C)の表面にカップリング剤を均一に結合させることができる。
エージング処理の後、ふるいにかけ、粗大粒子を除去することにより、表面処理(カップリング処理)が施された無機充填剤(C)が得られる。
封止用樹脂組成物は、無機充填材(C)を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
無機充填材(C)の含有量の下限値は、封止用樹脂組成物の全体に対して50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、65質量%以上であることがさらに好ましい。
無機充填材(C)の含有量の上限値は、例えば、95質量%以下であることが好ましく、93質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることがさらに好ましい。
無機充填剤(C)の量を適切に調整することで、樹脂組成物の硬化/流動特性などを適切に調整することができる。
(ゴム粒子(D))
本実施形態の封止用樹脂組成物は、ゴム粒子(D)を含む。ゴム粒子(D)を含む樹脂組成物は、高強度かつ低弾性率を有し、よって高い靭性を有する。ゴム粒子としては、コアシェル型ゴム粒子が、優れた強靭化効果を有することから好ましく用いられる。
コアシェル型ゴム粒子とは、架橋されたゴム状ポリマーを主成分とする粒子状コア成分の表面に、前記コア成分とは異なるポリマーをグラフト重合することで粒子状コア成分表面の一部または全部をシェル成分で被覆したゴム粒子をいう。
前記コア成分としては、例えば、架橋ゴム粒子が挙げられる。架橋ゴム粒子としては、ジエン系ゴム、アクリル系ゴム、およびポリシロキサン系ゴムが挙げられる。より具体的には、ブタジエンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンゴム、合成天然ゴム、エチレンプロピレンゴム等が挙げられる。
シェル成分としては、例えば、ジエン系ゴム、アクリル系ゴム、およびポリシロキサン系ゴムが挙げられる。好ましくは、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル及び芳香族ビニル化合物からなる群より選ばれ1種または複数種のモノマーから重合された重合体等が挙げられる。なお、シェル成分は、コア成分にグラフト重合されており、コア成分を構成するポリマーと化学結合していることが好ましい。なお、コア成分として、スチレンとブタジエンの重合体から構成される架橋ゴム状ポリマーを使用する場合、シェル成分としては、メタクリル酸エステルであるメタクリル酸メチルと芳香族ビニル化合物であるスチレンの重合体を用いることが好ましい。
コアシェル型ゴム粒子の市販品としては、例えば、ブタジエン・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合物からなる"パラロイド(登録商標)"EXL-2655(呉羽化学工業株式会社製)、アクリル酸エステル・メタクリル酸エステル共重合体からなる"スタフィロイド(登録商標)"AC-3355、TR-2122(武田薬品工業株式会社製)、アクリル酸ブチル・メタクリル酸メチル共重合物からなる"PARALOID(登録商標)"EXL-2611、EXL-3387(Rohm&Haas社製)、"カネエース(登録商標)"MXシリーズ(株式会社カネカ製)等が挙げられる。
ゴム粒子(D)の含有量は、高強度かつ低弾性率を有する硬化物を形成可能な樹脂組成物が得られることから、封止用樹脂組成物全体に対して、0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましい。ゴム粒子の含有量の上限値は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。
また、ゴム粒子(D)の一次粒子の平均粒径は、高強度かつ低弾性率を有する硬化物を形成可能な樹脂組成物が得られることから、50~500nmの範囲が好ましく、50~300nmの範囲がより好ましい。
(カップリング剤(E))
本実施形態の封止用樹脂組成物は、好ましくは、カップリング剤(E)を含む。なお、ここでのカップリング剤(E)は、カップリング剤(E)単体として封止用樹脂組成物に含まれるものである。例えば前述の、無機充填剤(B)の表面処理に用いられた(無機充填剤(B)と結合した)カップリング剤は、ここでのカップリング剤(E)には該当しない。
カップリング剤(E)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、チタン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム/ジルコニウム系化合物等の公知のカップリング剤を用いることができる。
より具体的には、以下を例示することができる。
・シラン系カップリング剤
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、γ-メルカプト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、フェニル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、γ-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、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-ブチリデン)プロピルアミンの加水分解物等。
・チタネート系カップリング剤
イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、イソプロピルトリ(N-アミノエチル-アミノエチル)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2-ジアリルオキシメチル-1-ブチル)ビス(ジトリデシル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート等。
封止用樹脂組成物がカップリング剤(E)を含む場合、1種のみのカップリング剤(E)を含んでもよいし、2種以上のカップリング剤(E)を含んでもよい。
カップリング剤(E)の含有量は、封止用樹脂組成物の全体に対して0.1質量%以上であることが好ましく、0.15質量%以上であることがより好ましい。カップリング剤(E)の含有量を上記下限値以上とすることにより、無機充填材の分散性を良好なものとすることができる。
一方で、カップリング剤(E)の含有量は、封止用樹脂組成物の全体に対して1質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがより好ましい。カップリング剤(E)の含有量を上記上限値以下とすることにより、封止成形時における封止用樹脂組成物の流動性を向上させ、充填性や成形性の向上を図ることができる。
(硬化促進剤(F))
一実施形態において、封止用樹脂組成物は、硬化促進剤(F)を含んでもよい。硬化促進剤(F)は、エポキシ樹脂(A)と、硬化剤(B)との反応(典型的には架橋反応)を促進させるものであればよい。
硬化促進剤(F)としては、例えば、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;1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン、ベンジルジメチルアミン、2-メチルイミダゾール等が例示されるアミジンや3級アミン、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選択される1種類または2種類以上を含むことができる。
これらの中でも、樹脂組成物の硬化性を向上させる観点からはリン原子含有化合物を含むことがより好ましい。また、成形性と硬化性のバランスを向上させる観点からは、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潜伏性を有するものを含むことがより好ましい。
有機ホスフィンとしては、例えばエチルホスフィン、フェニルホスフィン等の第1ホスフィン;ジメチルホスフィン、ジフェニルホスフィン等の第2ホスフィン;トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン等の第3ホスフィンが挙げられる。
テトラ置換ホスホニウム化合物としては、例えば下記一般式(6)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 0007205680000006
一般式(6)において、
Pはリン原子を表す。
、R、RおよびRは、それぞれ独立に、芳香族基またはアルキル基を表す。
Aはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも1つ有する芳香族有機酸のアニオンを表す。
AHはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも1つ有する芳香族有機酸を表す。
x、yは1~3、zは0~3であり、かつx=yである。
一般式(6)で表される化合物は、例えば、以下のようにして得られる。
まず、テトラ置換ホスホニウムハライドと芳香族有機酸と塩基を有機溶剤に混ぜ均一に混合し、その溶液系内に芳香族有機酸アニオンを発生させる。次いで水を加えると、一般式(6)で表される化合物を沈殿させることができる。一般式(6)で表される化合物において、リン原子に結合するR、R、RおよびRがフェニル基であり、かつAHはヒドロキシル基を芳香環に有する化合物、すなわちフェノール類であり、かつAは該フェノール類のアニオンであるのが好ましい。上記フェノール類としては、フェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコールなどの単環式フェノール類、ナフトール、ジヒドロキシナフタレン、アントラキノールなどの縮合多環式フェノール類、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなどのビスフェノール類、フェニルフェノール、ビフェノールなどの多環式フェノール類などが例示される。
ホスホベタイン化合物としては、例えば、下記一般式(7)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 0007205680000007
一般式(7)において、
Pはリン原子を表す。
は炭素数1~3のアルキル基、Rはヒドロキシル基を表す。
fは0~5であり、gは0~3である。
一般式(7)で表される化合物は、例えば以下のようにして得られる。
まず、第三ホスフィンであるトリ芳香族置換ホスフィンとジアゾニウム塩とを接触させ、トリ芳香族置換ホスフィンとジアゾニウム塩が有するジアゾニウム基とを置換させる工程を経て得られる。
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物としては、例えば、下記一般式(8)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 0007205680000008
一般式(8)において、
Pはリン原子を表す。
10、R11およびR12は、炭素数1~12のアルキル基または炭素数6~12のアリール基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。
13、R14およびR15は水素原子または炭素数1~12の炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよく、R14とR15が結合して環状構造となっていてもよい。
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物に用いるホスフィン化合物としては、例えばトリフェニルホスフィン、トリス(アルキルフェニル)ホスフィン、トリス(アルコキシフェニル)ホスフィン、トリナフチルホスフィン、トリス(ベンジル)ホスフィン等の芳香環に無置換またはアルキル基、アルコキシル基等の置換基が存在するものが好ましく、アルキル基、アルコキシル基等の置換基としては1~6の炭素数を有するものが挙げられる。入手しやすさの観点からはトリフェニルホスフィンが好ましい。
また、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物に用いるキノン化合物としては、ベンゾキノン、アントラキノン類が挙げられ、中でもp-ベンゾキノンが保存安定性の点から好ましい。
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物の製造方法としては、有機第三ホスフィンとベンゾキノン類の両者が溶解することができる溶媒中で接触、混合させることにより付加物を得ることができる。溶媒としてはアセトンやメチルエチルケトン等のケトン類で付加物への溶解性が低いものがよい。しかしこれに限定されるものではない。
一般式(8)で表される化合物において、リン原子に結合するR10、R11およびR12がフェニル基であり、かつR13、R14およびR15が水素原子である化合物、すなわち1,4-ベンゾキノンとトリフェニルホスフィンを付加させた化合物が封止用樹脂組成物の硬化物の熱時弾性率を低下させる点で好ましい。
ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物としては、例えば下記一般式(9)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 0007205680000009
一般式(9)において、
Pはリン原子を表し、Siは珪素原子を表す。
16、R17、R18およびR19は、それぞれ、芳香環または複素環を有する有機基、あるいは脂肪族基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。
20は、基YおよびYと結合する有機基である。
21は、基YおよびYと結合する有機基である。
およびYは、プロトン供与性基がプロトンを放出してなる基を表し、同一分子内の基YおよびYが珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。
およびYはプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基を表し、同一分子内の基YおよびYが珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。
20、およびR21は互いに同一であっても異なっていてもよく、Y、Y、YおよびYは互いに同一であっても異なっていてもよい。
は芳香環または複素環を有する有機基、あるいは脂肪族基である。
一般式(9)において、R16、R17、R18およびR19としては、例えば、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ナフチル基、ヒドロキシナフチル基、ベンジル基、メチル基、エチル基、n-ブチル基、n-オクチル基およびシクロヘキシル基等が挙げられ、これらの中でも、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基等のアルキル基、アルコキシ基、水酸基などの置換基を有する芳香族基もしくは無置換の芳香族基がより好ましい。
一般式(9)において、R20は、YおよびYと結合する有機基である。同様に、R21は、基YおよびYと結合する有機基である。YおよびYはプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の基YおよびYが珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。同様にYおよびYはプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の基YおよびYが珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。基R20およびR21は互いに同一であっても異なっていてもよく、基Y、Y、Y、およびYは互いに同一であっても異なっていてもよい。このような一般式(9)中の-Y-R20-Y-、およびY-R21-Y-で表される基は、プロトン供与体が、プロトンを2個放出してなる基で構成されるものであり、プロトン供与体としては、分子内にカルボキシル基、または水酸基を少なくとも2個有する有機酸が好ましく、さらには芳香環を構成する隣接する炭素にカルボキシル基または水酸基を少なくとも2個有する芳香族化合物が好ましく、芳香環を構成する隣接する炭素に水酸基を少なくとも2個有する芳香族化合物がより好ましく、例えば、カテコール、ピロガロール、1,2-ジヒドロキシナフタレン、2,3-ジヒドロキシナフタレン、2,2'-ビフェノール、1,1'-ビ-2-ナフトール、サリチル酸、1-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸、3-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸、クロラニル酸、タンニン酸、2-ヒドロキシベンジルアルコール、1,2-シクロヘキサンジオール、1,2-プロパンジオールおよびグリセリン等が挙げられるが、これらの中でも、カテコール、1,2-ジヒドロキシナフタレン、2,3-ジヒドロキシナフタレンがより好ましい。
一般式(9)中のZは、芳香環または複素環を有する有機基または脂肪族基を表し、これらの具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基およびオクチル基等の脂肪族炭化水素基や、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基およびビフェニル基等の芳香族炭化水素基、グリシジルオキシプロピル基、メルカプトプロピル基、アミノプロピル基等のグリシジルオキシ基、メルカプト基、アミノ基を有するアルキル基およびビニル基等の反応性置換基等が挙げられるが、これらの中でも、メチル基、エチル基、フェニル基、ナフチル基およびビフェニル基が熱安定性の面から、より好ましい。
ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物の製造方法は、例えば以下である。
メタノールを入れたフラスコに、フェニルトリメトキシシラン等のシラン化合物、2,3-ジヒドロキシナフタレン等のプロトン供与体を加えて溶かし、次に室温攪拌下ナトリウムメトキシド-メタノール溶液を滴下する。さらにそこへ予め用意したテトラフェニルホスホニウムブロマイド等のテトラ置換ホスホニウムハライドをメタノールに溶かした溶液を室温攪拌下滴下すると結晶が析出する。析出した結晶を濾過、水洗、真空乾燥すると、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が得られる。
封止用樹脂組成物は、硬化促進剤(F)を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
硬化促進剤(F)の含有量は、封止用樹脂組成物の全体に対して0.01質量%以上であることが好ましく、0.05質量%以上であることがより好ましく、0.10質量%以上であることがさらに好ましい。
一方で、硬化促進剤(F)の含有量は、封止用樹脂組成物の全体に対して2.0質量%以下であることが好ましく、1.5質量%以下であることがより好ましく、1.0質量%以下であることがさらに好ましい。
硬化促進剤(F)の量を適切に調整することで、樹脂組成物の硬化/流動特性などを適切に調整することもできる。
(その他の成分)
(その他の成分)
本実施形態の封止用樹脂組成物は、さらに必要に応じて、イオン捕捉剤、難燃剤、着色剤、離型剤、低応力剤、酸化防止剤、重金属不活性化剤等の各種添加剤を含んでもよい。
イオン捕捉剤(イオンキャッチャー、イオントラップ剤などとも呼ばれる)としては、例えば、ハイドロタルサイトを用いることができる。また、ビスマス酸化物やイットリウム酸化物などもイオン捕捉剤として知られている。
イオン捕捉剤を用いる場合、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
イオン捕捉剤を用いる場合、その量は、封止用樹脂組成物の全体に対して例えば0.01~0.5質量%、好ましくは0.05~0.3質量%である。
難燃材としては、無機系難燃剤(例えば水酸化アルミニウム等の水和金属系化合物、住友化学株式会社等から入手可能)、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、有機金属塩系難燃剤などを挙げることができる。
難燃剤を用いる場合、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
難燃材の量は、封止用樹脂組成物の全体に対して例えば0~15質量%、好ましくは0~10質量%である。
着色剤としては、具体的には、カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタン等が挙げられる。
着色剤を用いる場合、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
着色剤を用いる場合、その量は、封止用樹脂組成物の全体に対して例えば0.1~0.8質量%、好ましくは0.2~0.5質量%である。
離型剤としては、天然ワックス、モンタン酸エステル等の合成ワックス、高級脂肪酸もしくはその金属塩類、パラフィン、酸化ポリエチレン等が挙げられる。
離型剤を用いる場合、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
離型剤を用いる場合、その量は、封止用樹脂組成物の全体に対して例えば0.1~0.8質量%、好ましくは0.2~0.5質量%である。
低応力剤としては、例えば、シリコーンオイル、シリコーンゴム、ポリイソプレン、1,2-ポリブタジエン、1,4-ポリブタジエン等のポリブタジエン、スチレン-ブタジエンゴム、アクリロニトリル-ブタジエンゴム、ポリクロロプレン、ポリ(オキシプロピレン)、ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、ポリオレフィングリコール、ポリ-ε-カプロラクトン等の熱可塑性エラストマー、ポリスルフィドゴム、フッ素ゴム等を挙げることができる。
これらの中でも、シリコーンゴム、シリコーンオイル、およびアクリロニトリル-ブタジエンゴム等が、曲げ弾性率や収縮率を所望の範囲に制御して、得られるパワーデバイスの反りの発生を抑える観点から、とくに好ましい。
低応力剤を用いる場合、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
低応力剤の量は、封止用樹脂組成物の全体に対して例えば0~5質量%、好ましくは0~3質量%である。
酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤(ジブチルヒドロキシトルエン等)、イオウ系酸化防止剤(メルカプトプロピオン酸誘導体等)、リン系酸化防止剤(9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキシド等)などが挙げられる。
酸化防止剤を用いる場合、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
酸化防止剤を用いる場合、その量は、封止用樹脂組成物の全体に対して例えば0~3質量%、好ましくは0~2質量%である。
重金属不活性化剤としては、例えば、アデカスタブCDAシリーズ(株式会社ADEKA社製)などを挙げることができる。
重金属不活性化剤を用いる場合、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
重金属不活性化剤の量は、封止用樹脂組成物の全体に対して、例えば0~1質量%、好ましくは0~0.5質量%である。
[封止用樹脂組成物の製造方法]
前述したように、本実施形態の封止用樹脂組成物において、その硬化物の25℃における靭性指数を80以上100以下の範囲内とするには、封止用樹脂組成物の製造方法(調製方法)が非常に重要である。
例えば、上述の各成分を、公知のミキサー等で混合し、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、そして冷却、粉砕することで封止用樹脂組成物を得ることができる。
封止用樹脂組成物の性状は、粉砕したままのパウダー状または顆粒状のもの、粉砕後にタブレット状に打錠成型したもの、粉砕したものを篩分したもの、遠心製粉法、ホットカット法などで適宜分散度や流動性等を調整した造顆方法により製造した顆粒状のもの等であることができる。
本実施形態の樹脂組成物は、
・まず、エポキシ樹脂(A)とゴム粒子(D)とのみを、混合してマスターバッチとし、
・その後、このマスターバッチを、他の成分(硬化剤(B)、無機充填剤(C))など)と混合する、
という手順で製造することが好ましい。
このような製造方法を採用することで、封止用樹脂組成物中のゴム粒子(D)の分散性が高度に均一化され、硬化物の靭性指数、ならびに強度および弾性率を所望の範囲とすることができる。
上記方法で得られる本実施形態の樹脂組成物は、25℃における靭性指数が、80以上100以下である。
また上記方法で得られる本実施形態の樹脂組成物の硬化物の25℃における曲げ弾性率は、例えば、12000MPa以下であり、好ましくは、11000MPa以下である。本実施形態の樹脂組成物の硬化物の25℃における曲げ弾性率の下限値は、例えば、9000MPa以上である。
また本実施形態の樹脂組成物の硬化物の25℃における曲げ強度は、例えば、95MPa以上であり、好ましくは、98MPa以上である。樹脂組成物の硬化物の25℃における曲げ強度の上限値は、例えば、120MPa以下である。
本実施形態の樹脂組成物の硬化物の260℃における靭性指数は、例えば、100以上160以下である。また本実施形態の樹脂組成物の硬化物の260℃における曲げ弾性率は、例えば、3000MPa以下であり、好ましくは、2500MPa以下である。本実施形態の樹脂組成物の硬化物の260℃における曲げ弾性率の下限値は、例えば、1000MPa以上である。
また本実施形態の樹脂組成物の硬化物の260℃における曲げ強度は、例えば、20MPa以上であり、好ましくは、25MPa以上である。樹脂組成物の硬化物の260℃における曲げ強度の上限値は、例えば、40MPa以下である。
本実施形態の樹脂組成物は、上述の成分を特定の配合量で使用することにより、または特定の方法で調製されることにより、特に室温における硬化物の高強度化および低弾性化が達成され、結果として高靭性化が達成される。
[用途]
本実施形態の樹脂組成物は、半導体装置の封止用途に好適に用いられる。特に、靭性に優れることから、パワーデバイス用の封止材として好適に使用される。
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
以下、実施形態の例を付記する。
1. エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
無機充填材と、
ゴム粒子と、を含む封止用樹脂組成物であって、
当該封止用樹脂組成物の硬化物の25℃における靭性指数が、80以上100以下である、封止用樹脂組成物。
2. 当該封止用樹脂組成物の硬化物の25℃における曲げ弾性率が、12000MPa以下である、1.に記載の封止用樹脂組成物。
3. 当該封止用樹脂組成物の硬化物の25℃における曲げ強度が、95MPa以上である、1.または2.に記載の封止用樹脂組成物。
4. 当該封止用樹脂組成物の硬化物の260℃における靭性指数が、100以上160以下である、1.乃至3.のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
5. 当該封止用樹脂組成物の硬化物の260℃における曲げ弾性率が、3000MPa以下である、1.乃至4.のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
6. 当該封止用樹脂組成物の硬化物の260℃における曲げ強度が、20MPa以上である、1.乃至5.のいずれか記載の封止用樹脂組成物。
7. 当該封止用樹脂組成物のガラス転移温度が、150℃以上270℃以下である、1.乃至6.のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
8. 前記ゴム粒子の一次粒子の平均粒径が、10nm以上500nm以下である、1.乃至7.のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
9. 前記ゴム粒子が、コアシェル型ゴム粒子を含む、1.乃至8.のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
10. 前記コアシェル型ゴム粒子のコア層が、ジエン系ゴム、アクリル系ゴム、およびポリシロキサン系ゴムから選択される少なくとも1つを含む、8.または9.に記載の封止用樹脂組成物。
11. 前記コアシェル型ゴム粒子のシェル層が、ジエン系ゴム、アクリル系ゴム、およびポリシロキサン系ゴムから選択される少なくとも1つを含む8.乃至10.のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
12. 前記ゴム粒子が、当該封止用樹脂組成物の固形分全体に対して、0.1質量%以上10質量%以下の量である、1.乃至11.のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
13. 前記エポキシ樹脂が、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールA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、ナフタレン型エポキシ樹脂、およびビフェニル型エポキシ樹脂から選択される少なくとも1つである、1.乃至12.のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
14. 前記無機充填材が、シリカ、タルク、アルミナ、チタンホワイト、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛および窒化珪素から選択される少なくとも1つである、1.乃至13.のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
15. 硬化促進剤をさらに含む、1.乃至14.のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
16. パワー半導体を封止するために使用される、1.乃至15.のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
17. エポキシ樹脂とゴム粒子とを混合して、マスターバッチを得る工程と、
前記マスターバッチと、硬化剤および無機充填材とを混合して、樹脂組成物を得る工程と、を含む、1.乃至16.のいずれかに記載の封止用樹脂組成物の製造方法。
以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[実施例1~6、比較例1~3]
(封止用樹脂組成物の調製)
表1に示す各成分の同表に示す量(重量部)を、常温でヘンシェルミキサーを用いて混合し、混合物を得た。その後、その混合物を、70~100℃でロール混練し、混練物を得た。得られた混練物を冷却し、その後、粉砕し、封止用樹脂組成物を得た。
各成分の量比(質量部)は表1に記載のとおりである。また、表1に記載の成分の詳細を以下に示す。
(エポキシ樹脂)
・エポキシ樹脂1:トリフェノールメタン型エポキシ樹脂(三菱化学社製、1032H60)
・エポキシ樹脂2: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)
(硬化剤)
・硬化剤1:トリフェノールメタン型フェノール樹脂(明和化成社製、MEH-7500)
・硬化剤2: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)
(ゴム粒子)
・ゴム粒子1:コアシェルゴム(ブタジエン系ゴム)(三菱ケミカル社製、S-2030)
・ゴム粒子2:コアシェルゴム(アクリル系ゴム)(アイカ工業社製、AC-3832SD)
・ゴム粒子3:コアシェルゴム(アクリル系ゴム)(アイカ工業社製、AC-4030)
・ゴム粒子4:コアシェルゴム(コア:ブタジエン系ゴム、シェル:アクリル系ゴム)(ダウケミカル社製、EXL-2655)
・ゴム粒子5:コアシェルゴム(コア:ブタジエン系ゴム、シェル:アクリル系ゴム)(ダウケミカル社製、TMS-2670J)
・ゴム粒子6:シリコーンゴム(東レ・ダウコーニング社製、CF-2152)
(無機充填剤)
・無機充填剤1:溶融球状シリカ(デンカ株式会社製、FB-105)
・無機充填剤2:溶融球状シリカ(アドマテックス製、SC-2500-SQ)
・無機充填剤3:溶融球状シリカ(アドマテックス社製、SC-5500-SQ)
(硬化促進剤)
・硬化促進剤1:テトラフェニルフォスフォニウム 4,4'-スルフォニルジフェノラート
・硬化促進剤2:2,3-ジヒドロキシナフタレン
(着色剤)
・着色剤1:カーボンブラック(三菱化学社製、カーボン#5)
(カップリング剤)
・カップリング剤1:N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング社製、CF-4083)
(離型剤)
・離型剤1:酸化ポリエチレンワックス(クラリアント・ジャパン社製、リコワックス PED191)
(低応力剤)
・低応力剤1:エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル(東レ・ダウコーニング社製、FZ-3730)
・低応力剤2:シリコーンレジン(信越化学工業社製、KR-480)
(封止用樹脂組成物の物性評価)
各実施例および各比較例で得られた封止用樹脂組成物について、以下の物性を測定した。結果を表1に示す。
(スパイラルフロー)
各例で得られた樹脂組成物を用いてスパイラルフロー試験を行った。
試験は、低圧トランスファー成形機(コータキ精機(株)製「KTS-15」)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175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間120秒の条件で樹脂成形材料を注入し、流動長を測定することにより行った。
(ゲルタイム)
各例で得られた樹脂組成物のゲルタイムを測定した。ゲルタイムの測定は、120℃に加熱した熱板上で樹脂組成物を溶融した後、へらで練りながら硬化するまでの時間(ゲルタイム:秒)を測定することによりおこなった。
(曲げ弾性率)
樹脂組成物を、180℃/3分でのトランスファー成型後に、更に180℃/4時間で硬化して、JIS6911に準じて、25℃および260℃での曲げ弾性率を測定した。
(曲げ強度)
上記の曲げ弾性率の測定と同様に硬化物を作成し、JIS6911に準じて、25℃および260℃での曲げ強度を測定した。
(靭性指数)
以下の式より、25℃および260℃における靭性指数を算出した。
靭性指数=曲げ強度曲げ弾性率×10000
Figure 0007205680000010
各例の樹脂組成物はいずれも封止材として使用することができ、特に実施例の樹脂組成物はその硬化物の25℃における靭性指数が所定の範囲内にあり、低弾性と高強度とを両立して備えるものであった。
この出願は、2021年5月28日に出願された日本出願特願2021-089965号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (16)

  1. エポキシ樹脂と、
    硬化剤と、
    無機充填材と、
    ゴム粒子と、を含む封止用樹脂組成物であって、
    当該封止用樹脂組成物の硬化物の25℃における靭性指数が、80以上100以下であ
    当該封止用樹脂組成物の硬化物の25℃における曲げ弾性率が、12000MPa以下である、封止用樹脂組成物。
  2. 当該封止用樹脂組成物の硬化物の25℃における曲げ強度が、95MPa以上である、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
  3. 当該封止用樹脂組成物の硬化物の260℃における靭性指数が、100以上160以下である、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
  4. 当該封止用樹脂組成物の硬化物の260℃における曲げ弾性率が、3000MPa以下である、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
  5. 当該封止用樹脂組成物の硬化物の260℃における曲げ強度が、20MPa以上である、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
  6. 当該封止用樹脂組成物のガラス転移温度が、150℃以上270℃以下である、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
  7. 前記ゴム粒子の一次粒子の平均粒径が、10nm以上500nm以下である、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
  8. 前記ゴム粒子が、コアシェル型ゴム粒子を含む、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
  9. 前記コアシェル型ゴム粒子のコア層が、ジエン系ゴム、アクリル系ゴム、およびポリシロキサン系ゴムから選択される少なくとも1つを含む、請求項に記載の封止用樹脂組成物。
  10. 前記コアシェル型ゴム粒子のシェル層が、ジエン系ゴム、アクリル系ゴム、およびポリシロキサン系ゴムから選択される少なくとも1つを含む請求項に記載の封止用樹脂組成物。
  11. 前記ゴム粒子が、当該封止用樹脂組成物の固形分全体に対して、0.1質量%以上10質量%以下の量である、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
  12. 前記エポキシ樹脂が、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールA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、ナフタレン型エポキシ樹脂、およびビフェニル型エポキシ樹脂から選択される少なくとも1つである、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
  13. 前記無機充填材が、シリカ、タルク、アルミナ、チタンホワイト、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛および窒化珪素から選択される少なくとも1つである、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
  14. 硬化促進剤をさらに含む、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
  15. パワー半導体を封止するために使用される、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
  16. エポキシ樹脂とゴム粒子とを混合して、マスターバッチを得る工程と、
    前記マスターバッチと、硬化剤および無機充填材とを混合して、樹脂組成物を得る工程と、を含む、請求項1乃至15のいずれか一項に記載の封止用樹脂組成物の製造方法。
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