JP7404725B2 - トランスファー成形用封止材及び電子部品装置 - Google Patents
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Description
特に、無機充填材を高充填として耐リフロー性の向上を図る場合、高流動を達成することが困難である。そして、無機充填材の高充填による流動性の低下に伴い成形時にワイヤ流れが発生しやすいという課題がある。
本開示のある実施形態は、かかる状況に鑑みなされたもので、トランスファー成形時におけるワイヤ流れを抑制しつつ耐リフロー性に優れるトランスファー成形用封止材、及び前記トランスファー成形用封止材によって封止された素子を備える電子部品装置を提供することを課題とする。
<1> エポキシ当量が245g/eq以上である第1のエポキシ樹脂と、硬化剤と、体積基準の粒径分布において0.1μm以上2μm以下に極大値を有する無機充填材と、を含み、
ディスクフロー長が102mmを超えるトランスファー成形用封止材。
<2> 前記第1のエポキシ樹脂は、フェニルアルキル基を有する第1のエポキシ樹脂を含む<1>に記載のトランスファー成形用封止材。
<3> 前記第1のエポキシ樹脂は、フェニルアルキル基を有さない第1のエポキシ樹脂をさらに含む<2>に記載のトランスファー成形用封止材。
<4> 前記フェニルアルキル基を有さない第1のエポキシ樹脂は、ビフェニル骨格を有する<3>に記載のトランスファー成形用封止材。
<5> 前記フェニルアルキル基を有する第1のエポキシ樹脂の含有率は、前記第1のエポキシ樹脂の総量に対して10質量%~75質量%である<3>又は<4>に記載のトランスファー成形用封止材。
<6> エポキシ当量が245g/eq未満である第2のエポキシ樹脂をさらに含む<1>~<5>のいずれか1つに記載のトランスファー成形用封止材。
<7> 前記第2のエポキシ樹脂は、ビフェニル骨格を有する<6>に記載のトランスファー成形用封止材。
<8> 前記第1のエポキシ樹脂の含有率は、トランスファー成形用封止材に含有されるエポキシ樹脂の総量に対して10質量%~75質量%である<6>又は<7>に記載のトランスファー成形用封止材。
<9> 前記無機充填材の含有率は、トランスファー成形用封止材全体に対し87.0質量%以上である<1>~<8>のいずれか1つに記載のトランスファー成形用封止材。
<10> 素子と、前記素子を封止する<1>~<9>のいずれか1つに記載のトランスファー成形用封止材の硬化物と、を備える電子部品装置。
本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本開示において「~」を用いて示された数値範囲には、「~」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、各成分に、該当する物質が複数種含まれていてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本開示において、各成分に該当する粒子に、複数種の粒子が含まれていてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示において「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリロイルオキシ基」とは、アクリロイルオキシ基及びメタクリロイルオキシ基の少なくとも一方を意味する。
本開示のトランスファー成形用封止材は、エポキシ当量が245g/eq以上である第1のエポキシ樹脂と、硬化剤と、体積基準の粒径分布において0.1μm以上2μm以下に極大値を有する無機充填材と、を含み、ディスクフロー長が102mmを超えるトランスファー成形用封止材である。
以下、トランスファー成形用封止材を単に「封止材」ともいう。また、体積基準の粒径分布において0.1μm以上2μm以下に極大値を有する無機充填材を「特定フィラー」ともいう。
まず、封止材がエポキシ当量245g/eq以上である第1のエポキシ樹脂を含むことで被着体との相互作用が高くなって接着性が向上する。また耐湿性が向上し、吸湿水分に起因するリードフレームなどに対する剥離の発生が抑えられ、高温時での耐リフロー性が向上するものと考えられる。加えて、特定フィラーを含みつつディスクフロー長が102mmを超えるものとすることで、封止材の溶融粘度が低くなりトランスファー成形時におけるワイヤ流れ率が抑えられるものと考えられる。
以上のようにして、トランスファー成形時におけるワイヤ流れを抑制しつつ耐リフロー性に優れる封止材が得られるものと推測される。
上記粒径分布の測定は、例えば以下のようにして行う。具体的には、溶媒(純水)に、測定対象の無機充填材を1質量%~5質量%の範囲内で界面活性剤1質量%~8質量%とともに添加し、110Wの超音波洗浄機で30秒~5分間振動し、無機充填材を分散する。分散液の約3mL程度を測定用セルに注入して25℃で測定する。
以下、本開示に係る封止材に含有される各成分について詳述する。
エポキシ樹脂としては、一般的に、フェノール、クレゾール、キシレノール、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等のフェノール化合物及び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ナフトール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種のフェノール性化合物と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド等の脂肪族アルデヒド化合物と、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をエポキシ化したものであるノボラック型エポキシ樹脂(フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等);上記フェノール性化合物と、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等の芳香族アルデヒド化合物と、を酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるトリフェニルメタン型フェノール樹脂をエポキシ化したものであるトリフェニルメタン型エポキシ樹脂;上記フェノール化合物及びナフトール化合物と、アルデヒド化合物と、を酸性触媒下で共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したものである共重合型エポキシ樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールF等のジグリシジルエーテルであるジフェニルメタン型エポキシ樹脂;アルキル置換又は非置換のビフェノールのジグリシジルエーテルであるビフェニル型エポキシ樹脂;スチルベン系フェノール化合物のジグリシジルエーテルであるスチルベン型エポキシ樹脂;ビスフェノールS等のジグリシジルエーテルである硫黄原子含有エポキシ樹脂;ブタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のアルコール類のグリシジルエーテルであるエポキシ樹脂;フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸等の多価カルボン酸化合物のグリシジルエステルであるグリシジルエステル型エポキシ樹脂;アニリン、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等の窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で置換したものであるグリシジルアミン型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエンとフェノール化合物との共縮合樹脂をエポキシ化したものであるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂;分子内のオレフィン結合をエポキシ化したものであるビニルシクロヘキセンジエポキシド、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2-(3,4-エポキシ)シクロヘキシル-5,5-スピロ(3,4-エポキシ)シクロヘキサン-m-ジオキサン等の脂環型エポキシ樹脂;パラキシリレン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるパラキシリレン変性エポキシ樹脂;メタキシリレン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるメタキシリレン変性エポキシ樹脂;テルペン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるテルペン変性エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるジシクロペンタジエン変性エポキシ樹脂;シクロペンタジエン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるシクロペンタジエン変性エポキシ樹脂;多環芳香環変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルである多環芳香環変性エポキシ樹脂;ナフタレン環含有フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるナフタレン型エポキシ樹脂;ハロゲン化フェノールノボラック型エポキシ樹脂;ハイドロキノン型エポキシ樹脂;トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂;オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂;フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂をエポキシ化したものであるアラルキル型エポキシ樹脂;などが挙げられる。さらにはシリコーン樹脂のエポキシ化物、アクリル樹脂のエポキシ化物等もエポキシ樹脂として挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、本開示の封止材は、必要に応じて第1のエポキシ樹脂以外の樹脂として、エポキシ当量が245g/eq未満である第2のエポキシ樹脂をさらに含むことが好ましい。第2のエポキシ樹脂は、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。
以下、第1のエポキシ樹脂及び第2のエポキシ樹脂についてそれぞれ説明する。
第1のエポキシ樹脂は、エポキシ当量が245g/eq以上であるエポキシ樹脂であれば、特に限定されるものではない。
第1のエポキシ樹脂におけるエポキシ当量は、245g/eq以上であり、封止材の吸湿抑制及び硬化後における高温時の弾性率上昇抑制の観点から、250g/eq以上であることが好ましく、255g/eq以上であることがより好ましい。また、第1のエポキシ樹脂におけるエポキシ当量の上限値は、特に限定されるものではなく、耐リフロー性及び硬化性の観点から、500g/eq以下であってもよく、400g/eq以下であってもよく、300g/eq以下であってもよい。
また、第1のエポキシ樹脂は、必要に応じてエポキシ樹脂1A以外の樹脂として、フェニルアルキル基を有さない第1のエポキシ樹脂(以下「エポキシ樹脂1B」ともいう)をさらに含むことが好ましい。エポキシ樹脂1B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。
以下、エポキシ樹脂1A及びエポキシ樹脂1Bについてそれぞれ説明する。
上記エポキシ基は、グリシジル基、グリシジルオキシ基、グリシジルオキシカルボニル基、グリシジルアミノ基、及びエポキシシクロアルキル基からなる群より選択される少なくとも一種(以下「エポキシ含有基」ともいう)の一部として、エポキシ樹脂1Aの分子中に含まれていてもよい。上記エポキシシクロアルキル基としては、エポキシシクロペンチル基、エポキシシクロヘキシル基、エポキシシクロオクチル基等が挙げられる。
エポキシ樹脂1Aは、上記エポキシ含有基の中でも、グリシジルオキシ基を分子内に有することが好ましい。
フェニルアルキル基としては、フェニルメチル基(すなわちベンジル基)、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等が挙げられ、その中でもフェニルメチル基が好ましい。
上記フェニルアルキル基は、置換基を有していてもよく、置換基を有していなくてもよい。
さらに有する芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環等が挙げられ、その中でもベンゼン環が好ましい。
エポキシ樹脂1Aが1分子中に有する芳香環のうちフェニルアルキル基以外の芳香環の数は、2以上であることが好ましく、3以上であることがより好ましい。また、エポキシ樹脂1Aが1分子中に有する芳香環のうちフェニルアルキル基以外の芳香環の数は、22
以下であってもよく、7以下であってもよい。
エポキシ含有基及びフェニルアルキル基以外の1価の置換基としては、炭素数1~6の一価の炭化水素基が挙げられ、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、炭素数1~3のアルキル基がより好ましく、炭素数1~3の無置換のアルキル基がさらに好ましく、メチル基が特に好ましい。
エポキシ含有基及びフェニルアルキル基以外の1価の置換基の置換位置は特に限定されるものではない。前記フェニルアルキル基以外の芳香環が、エポキシ含有基と、エポキシ含有基及びフェニルアルキル基以外の1価の置換基と、を有する場合、前記エポキシ含有基及びフェニルアルキル基以外の1価の置換基は、エポキシ含有基に対してオルト位に結合していることが好ましい。
一般式(1A)中のL1~L5で示されるアルキレン基としては、炭素数1~3の無置換のアルキレン基が挙げられ、その中でも炭素数1~3の無置換の直鎖アルキレン基が好ましく、メチレン基がより好ましい。一般式(1A)中のL1~L4は、互いに異なる基であってもよく、すべて同じ基であってもよい。
一般式(1A)中のR1~R3は、水素原子又は炭素数1~6の1価の炭化水素基であることが好ましく、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基であることが好ましく、水素原子又はメチル基であることが特に好ましい。一般式(1A)中のR1~R3が1価の置換基である場合、一般式(1A)中のR1~R3は、それぞれ、E1~E3で示される1価の基に対してオルト位に位置していることが好ましい。一般式(1A)中のR1~R3は、互いに異なる基であってもよく、すべて同じ基であってもよい。
一般式(1A)中のm1~m3は、それぞれ独立に、0~3の整数であり、m1、m2、及びm3の少なくともいずれかが1以上であれば、互いに異なる数であってもよく、すべて同じ数であってもよい。m1~m3の平均値は、0.5~2.0であることが好ましく、0.7~1.5であることがより好ましい。上記「m1~m3の平均値」は、1個のベンゼン環に有するフェニルアルキル基の平均の数(数平均)を意味する。m1~m3の平均値が0.5以上であることにより耐リフロー性が向上し、m1~m3の平均値が2.0以下であることにより封止材の硬化性が向上する。
一般式(1A)中のn1は、平均値であり、0~20の数を示し、1.0~5.0であることが好ましい。
エポキシ樹脂の融点は示差走査熱量測定(DSC)で測定される値とし、エポキシ樹脂の軟化点はJIS K 7234:1986に準じた方法(環球法)で測定される値とする。
第1のエポキシ樹脂の総量に対するエポキシ樹脂1Aの含有率は、10質量%~75質量%であることが好ましく、20質量%~60質量%であることがより好ましく、30質量%~50質量%であることがさらに好ましい。
封止材全体に対するエポキシ樹脂1Aの含有率は、0.5質量%~5質量%であることが好ましく、1質量%~4質量%であることがより好ましく、1.5質量%~3.0質量%であることがさらに好ましい。
上記エポキシ基は、前記エポキシ含有基の一部として、エポキシ樹脂1Bの分子中に含まれていてもよい。
エポキシ樹脂1Bは、上記エポキシ含有基の中でも、グリシジルオキシ基を分子内に有することが好ましい。
上記ビフェニル骨格は、置換基を有していてもよく、置換基を有していなくてもよい。
さらに有する芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環等が挙げられ、その中でもベンゼン環が好ましい。
エポキシ樹脂1Bが1分子中に有する芳香環のうちビフェニル骨格以外の芳香環の数は、1以上であることが好ましく、2以上であることがより好ましい。また、エポキシ樹脂1Bが1分子中に有する芳香環のうちビフェニル骨格以外の芳香環の数は、5以下であってもよく、4以下であってもよい。
第2のエポキシ樹脂は、エポキシ当量が245g/eq未満であるエポキシ樹脂であれば、特に限定されるものではない。
第2のエポキシ樹脂におけるエポキシ当量は、245g/eq未満であればよく、120g/eq~240g/eqであることが好ましく、150g/eq~220g/eqであることがより好ましい。
なお、上記エポキシ基は、前記エポキシ含有基の一部として第2のエポキシ樹脂の分子中に含まれていてもよい。
硬化剤の種類は特に制限されず、エポキシ樹脂の種類、封止材の所望の特性等に応じて選択できる。
硬化剤としては、フェノール硬化剤、アミン硬化剤、酸無水物硬化剤、ポリメルカプタン硬化剤、ポリアミノアミド硬化剤、イソシアネート硬化剤、ブロックイソシアネート硬化剤等が挙げられる。耐熱性向上の観点からは、硬化剤は、フェノール性水酸基を分子中に有するもの(フェノール硬化剤)が好ましい。
本開示の封止材は、無機充填材を含有する。本開示の充填剤が無機充填材を含有することで、吸湿性低減、線膨張係数低減、熱伝導性向上、及び強度向上がより効果的に達成されやすくなる。無機充填材の材質としては、封止材に一般に使用されているものであれば特に制限されるものではない。無機充填材の材質の具体例としては、球状シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア等の粉体、又はこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維等が挙げられる。さらに、難燃効果のある無機充填材としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、複合金属水酸化物、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛等が挙げられる。無機充填材としては、これらの中でも、好ましくは球状シリカ、結晶シリカ、及びアルミナが挙げられ、より好ましくは球状シリカが挙げられる。
特定フィラーは、上記体積基準の粒径分布において、0.1μm~2μmと2μmより大きい領域とにそれぞれ極大値を有するものであってもよい。
特定フィラーとしては、例えば、体積平均粒子径が0.1μm~2μmである第1の無機充填材を少なくとも含む無機充填材が挙げられる。特定フィラーは、体積平均粒子径が0.1μm~2μmである第1の無機充填材と、体積平均粒子径が2μmより大きい第2の無機充填材と、の混合物であってもよい。
また、第1の無機充填材のBET比表面積としては、例えば、1.0m2/g~20m2/gが挙げられ、2.0m2/g~17m2/gが好ましく、2.0m2/g~15m2/gがより好ましく、2.0m2/g~8.0m2/gが特に好ましく、2.5m2/g~7.5m2/gが極めて好ましく、3.7m2/g~6.7m2/gが最も好ましい。第2の無機充填材のBET比表面積としては、例えば0.5m2/g~10m2/gが挙げられ、0.7m2/g~7.0m2/gが好ましく、0.9m2/g~5.0m2/gがより好ましく、1.0m2/g~4.5m2/gがさらに好ましく、1.2m2/g~4.0m2/gが特に好ましく、1.5m2/g~3.0m2/gが極めて好ましい。
第1の無機充填材としては、例えば、球状シリカ、アルミナ、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、チタン酸カリウム、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、及びチタニア等の粉体、並びにこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維などが挙げられる。これらの無機充填材は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、充填性及び線膨張係数の低減の観点からは球状シリカが好ましい。第2の無機充填材としては、例えば、球状シリカ、アルミナ、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、チタン酸カリウム、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、及びチタニア等の粉体、並びにこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維などが挙げられ、その中でも球状シリカ及びアルミナが好ましく、充填性及び線膨張係数の低減の観点から球状シリカがより好ましい。第1の無機充填材と第2の無機充填材との組み合わせは、球状シリカとアルミナとの組み合わせ、球状シリカと球状シリカとの組み合わせ、及びアルミナとアルミナとの組み合わせが好ましく、球状シリカと球状シリカとの組み合わせがより好ましい。その中でも特に、流動性の向上と熱伝導性の向上とを両立させる観点からは、第1の無機充填材と第2の無機充填材との組み合わせとして球状シリカとアルミナとの組み合わせが好ましい。また、特に流動性を向上させる観点からは、第1の無機充填材と第2の無機充填材との組み合わせとして球状シリカと球状シリカとの組み合わせが好ましい。
無機充填材の比表面積は、既知のBET法(窒素ガス吸着法)により測定される。具体的には、無機充填材の比表面積(BET比表面積)は、JIS Z 8830:2013に準じて窒素吸着能から測定することができる。評価装置としては、QUANTACHROME社:AUTOSORB-1(商品名)を用いることができる。BET比表面積の測定を行う際には、試料表面及び構造中に吸着している水分がガス吸着能に影響を及ぼすと考えられることから、まず、加熱による水分除去の前処理を行うことが好ましい。
前処理では、0.05gの測定試料を投入した測定用セルを、真空ポンプで10Pa以下に減圧した後、110℃で加熱し、3時間以上保持した後、減圧した状態を保ったまま常温(25℃)まで自然冷却する。この前処理を行った後、評価温度を77Kとし、評価圧力範囲を相対圧(飽和蒸気圧に対する平衡圧力)にて1未満として測定する。
上記カップリング剤は、特定官能基を含む官能基を有するカップリング剤であってもよい。特定官能基を含む官能基としては、(メタ)アクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ基、フェニルアミノ基等が挙げられる。上記カップリング剤は、特定官能基を含む官能基を有するシランカップリング剤であることが好ましく、特定官能基を含む官能基が直接又は炭素数1~5の鎖状炭化水素基を介してケイ素原子に結合したシランカップリング剤であることがより好ましい。
また、上記カップリング剤は、1級アミノ基、2級アミノ基、及び3級アミノ基から選択される少なくとも1つを有するカップリング剤であってもよく、それらの中でも2級アミノ基を有するカップリング剤であってもよい。
シランカップリング剤の具体例としては、ビニルトリクロロシラン、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、8-メタクリロキシオクチ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、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-[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、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、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、γ-アニリノプロピルトリメトキシシラン、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等が挙げられる。
無機充填材の処理に用いるカップリング剤の量としては、処理の対象である無機充填材100質量部に対し、0.1質量部~2.0質量部の範囲が挙げられ、0.2質量部~1.5の範囲が好ましく、0.3質量部~1.0質量部の範囲がより好ましい。
本開示の封止材は、必要に応じて、添加剤としてその他の成分を含有してもよい。添加剤としては、カップリング剤、硬化促進剤、イオン交換体、離型剤、難燃剤、着色剤、応力緩和剤等が挙げられる。封止材は、これらの添加剤以外にも、必要に応じて当技術分野で周知の各種添加剤を含有してもよい。
本開示の封止材は、添加剤としてカップリング剤を含有してもよい。添加剤として用いるカップリング剤としては、前述の無機充填材を処理するカップリング剤と同様のものが挙げられる。添加剤として用いるカップリング剤は、1種類を単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
なお、上記カップリング剤の含有率及び含有量は、封止材に含有される全カップリング剤の含有率及び含有量をそれぞれ示す。つまり、封止材が第1のカップリング剤及び第2のカップリング剤を含有する場合、上記カップリング剤の含有率及び含有量は、第1のカップリング剤及び第2のカップリング剤の合計含有率及び合計含有量をそれぞれ示す。
本開示の封止材は、添加剤として硬化促進剤を含有してもよい。硬化促進剤は、エポキシ樹脂の硬化反応を促進可能な化合物であれば限定はなく、通常用いられる化合物から適宜選択して用いることができる。硬化促進剤としては、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5、5,6-ジブチルアミノ-1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7等のシクロアミジン化合物;これらのシクロアミジン化合物に無水マレイン酸、1,4-ベンゾキノン、2,5-トルキノン、1,4-ナフトキノン、2,3-ジメチルベンゾキノン、2,6-ジメチルベンゾキノン、2,3-ジメトキシ-5-メチル-1,4-ベンゾキノン、2,3-ジメトキシ-1,4-ベンゾキノン、フェニル-1,4-ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物;ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の第三級アミン化合物;これらの第三級アミン化合物の誘導体、2-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2―フェニル-4-メチルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール等のイミダゾール化合物;これらのイミダゾール化合物の誘導体、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス(4-メチルフェニル)ホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等の有機ホスフィン化合物;これらの有機ホスフィン化合物に無水マレイン酸、上記キノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有するリン化合物;テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウムエチルトリフェニルボレート、テトラブチルホスホニウムテトラブチルボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート;2-エチル-4-メチルイミダゾリウムテトラフェニルボレート、N-メチルモルホリニウムテトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩;テトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレートの誘導体;テトラフェニルボロン塩の誘導体;などが挙げられる。これらは1種を単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。
本開示の封止材には、難燃性を付与するために必要に応じて難燃剤を配合することができる。難燃剤としては特に制限はなく、ハロゲン原子、アンチモン原子、窒素原子、又はリン原子を含む公知の有機又は無機の化合物等が挙げられる。難燃剤として、これらの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。
封止材が難燃剤を含む場合、難燃剤の含有率は、難燃効果が達成されれば特に制限されない。例えば、難燃剤の含有率は、エポキシ樹脂に対して1質量%~30質量%が好ましく、2質量%~15質量%がより好ましい。
本開示の封止材には、陰イオン交換体を必要に応じて配合することができる。封止材には、封止される素子を備える電子部品装置の耐湿性及び高温放置特性を向上させる観点から、陰イオン交換体を配合することが好ましい。陰イオン交換体としては特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。陰イオン交換体としては、例えば、ハイドロタルサイト類、マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、及びビスマスから選ばれる元素の含水酸化物等が挙げられ、これらを1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも、下記一般式(X)で示されるハイドロタルサイトが好ましい。
本開示の封止材には、その他の添加剤として、高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、エステル系ワックス、ポリオレフィン系ワックス、ポリエチレン、酸化ポリエチレン等の離型剤、カーボンブラック等の着色剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム粉末等の応力緩和剤などを必要に応じて配合することができる。
封止材の製造方法は特に制限されず、封止材を構成する各種成分を均一に分散混合できる方法であれば、いかなる手法を用いてもよい。一般的な手法として、所定の配合量の原材料をミキサー等によって充分混合した後、ミキシングロール、押出機、らいかい機、プラネタリミキサ等によって混合又は溶融混練し、冷却し、必要に応じて脱泡及び/又は粉砕する方法等を挙げることができる。また、必要に応じて成形条件に合うような寸法及び質量でタブレット化してもよい。
本開示の封止材におけるディスクフロー長は、102mmを超え、103mm以上であることが好ましく、105mm以上であることがより好ましい。
本開示の電子部品装置は、前記封止材により封止した素子を備える。電子部品装置としては、リードフレーム、配線済みのテープキャリア、配線板、ガラス、シリコンウエハ等の支持部材又は実装基板に、半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能動素子、コンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子などの素子を搭載し、必要な部分を前記封止材で封止した、電子部品装置などが挙げられる。
まず、下記に示す各成分を準備した。
〔エポキシ樹脂1〕エポキシ当量264g/eq、融点60℃、一般式(1A)で表されるエポキシ樹脂、ただし、E1~E3はグリシジルオキシ基、L1~L5はメチレン基、R1~R3はグリシジルオキシ基に対してオルト位のメチル基(フェニルアルキル基としてベンジル基を有する第1のエポキシ樹脂)
〔エポキシ樹脂2〕エポキシ当量274g/eq、融点58℃(フェニルアルキル基を有さずビフェニル骨格を有する第1のエポキシ樹脂、日本化薬製、商品名NC-3000)
〔エポキシ樹脂3〕エポキシ当量240g/eq、融点93℃(ビフェニル骨格を有する第2のエポキシ樹脂、日本化薬製、商品名CER-3000L)
〔エポキシ樹脂4〕エポキシ当量247g/eq、融点56℃(フェニルアルキル基を有さずビフェニル骨格を有さない第1のエポキシ樹脂、日本化薬製、商品名HP-7200)
〔エポキシ樹脂5〕エポキシ当量191g/eq、融点66℃(ビフェニル骨格を有さずビスフェノールF骨格を有する第2のエポキシ樹脂、日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製、商品名YSLV-80XY)
〔エポキシ樹脂6〕エポキシ当量186g/eq、軟化点108℃(ビフェニル骨格を有する第2のエポキシ樹脂、三菱ケミカル株式会社、商品名YX-4000)
〔硬化剤2〕水酸基当量120g/eq、軟化点85℃のメラミン変性フェノール樹脂(日立化成株式会社製、商品名HPM-J3)
〔無機充填材2〕シリカ粒子(第1の無機充填材、体積平均粒子径0.6μm、比表面積5.5m2/g、球状シリカ)をカップリング剤(N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、別名:γ-アニリノプロピルトリメトキシシラン、商品名「KBM-573」、シリカ粒子100質量部に対し0.6質量部)で処理したもの
〔無機充填材3〕シリカ粒子(第1の無機充填材、体積平均粒子径0.6μm、比表面積5.5m2/g、球状シリカ)をカップリング剤(3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、別名:γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、商品名「KBM-503」、シリカ粒子100質量部に対し0.7質量部)で処理したもの
〔無機充填材4〕シリカ粒子(第2の無機充填材、体積平均粒子径17.7μm、カットポイント54μm、比表面積2.3m2/g,カップリング剤による処理を行っていない球状シリカ)
〔カップリング剤2〕3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(シランカップリング剤、商品名「KBM-503」信越化学工業株式会社製
〔硬化促進剤〕トリフェニルホスフィンと1,4-ベンゾキノンとの付加反応物
〔着色剤〕カーボンブラック(三菱ケミカル株式会社製、商品名:MA-600MJ)
〔離型剤〕ヘキストワックス(クラリアント社製、商品名:HW-E)
〔可塑剤〕熱可塑性シリコーン(日塗化学株式会社製、商品名:NH-100S)
また、得られた封止材におけるディスクフロー長を前述の方法で測定した結果を、表1に示す。
また、得られた封止材に含有される無機充填材について、体積基準の粒径分布に現れる極大ピークの位置を、表1に示す。
また、得られた封止材を、以下に示す各種試験によって評価した。評価結果を表1に示す。
得られた封止材を用いてトランスファー成形機(TOWA社製、マニュアルプレスY-1)にて成形温度175℃、成形時間120秒の成形条件でパッケージを封止し、175℃、5時間で後硬化することにより半導体装置を得た。この半導体装置は、アルミナチップを搭載した外形寸法24mm×24mmのフラットパッケージ(LQFP)(リードフレーム材質:銅、リード先端銀メッキ処理品)である。そして、作製したこのパッケージについて軟X線解析装置を用いて金線ワイヤの変形状態を観察し、変形の有無を調べた。変形有りの場合を「ワイヤ流れ発生」とし、ワイヤ流れの発生率を求めた。
シリコンチップを搭載した外形寸法24mm×24mmのフラットパッケージ(LQFP)(リードフレーム材質:銅、リード先端銀メッキ処理品)を、封止材を用いて上記成形条件(ただし成形温度:175℃)で成形して、さらに180℃で5時間後硬化を行い、試験パッケージを作製した。60℃、60%RH、40時間の条件で試験パッケージを加湿して、260℃で10秒の条件でリフロー処理を行った。リフロー処理後の試験パッケージに対し、超音波映像装置(SAT)を用いてリードフレームダイパドルトップ部分の剥離の有無を観察し、全試験パッケージ数(12個)に対する剥離発生パッケージ数を評価した。
Claims (9)
- エポキシ当量が245g/eq以上である第1のエポキシ樹脂と、硬化剤と、体積基準の粒径分布において0.1μm以上2μm以下に極大値を有する無機充填材と、を含み、
無機充填材の含有率は、トランスファー成形用封止材全体に対し87.0質量%以上であり、
ディスクフロー長が102mmを超えるトランスファー成形用封止材。 - 前記第1のエポキシ樹脂は、フェニルアルキル基を有する第1のエポキシ樹脂を含む請求項1に記載のトランスファー成形用封止材。
- 前記第1のエポキシ樹脂は、フェニルアルキル基を有さない第1のエポキシ樹脂をさらに含む請求項2に記載のトランスファー成形用封止材。
- 前記フェニルアルキル基を有さない第1のエポキシ樹脂は、ビフェニル骨格を有する請求項3に記載のトランスファー成形用封止材。
- 前記フェニルアルキル基を有する第1のエポキシ樹脂の含有率は、前記第1のエポキシ樹脂の総量に対して10質量%~75質量%である請求項3又は請求項4に記載のトランスファー成形用封止材。
- エポキシ当量が245g/eq未満である第2のエポキシ樹脂をさらに含む請求項1~請求項5のいずれか1項に記載のトランスファー成形用封止材。
- 前記第2のエポキシ樹脂は、ビフェニル骨格を有する請求項6に記載のトランスファー成形用封止材。
- 前記第1のエポキシ樹脂の含有率は、トランスファー成形用封止材に含有されるエポキシ樹脂の総量に対して10質量%~75質量%である請求項6又は請求項7に記載のトランスファー成形用封止材。
- 素子と、前記素子を封止する請求項1~請求項8のいずれか1項に記載のトランスファー成形用封止材の硬化物と、を備える電子部品装置。
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