KR102435734B1 - 반도체 봉지용 수지 조성물 및 반도체 장치 - Google Patents

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Abstract

(A) 에폭시 수지 및 비스말레이미드 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 열경화성 수지와, (B) 경화제와, (C) 무기 필러와, (D) 분산제를 포함하는 반도체 봉지용의 수지 조성물로서, 금형 온도: 175℃, 주입 속도 Q: 178mm3/초의 조건에서, 폭 W: 15mm, 두께 D: 1mm, 길이: 175mm의 직사각형상의 유로를 갖는 슬릿식 점도 측정 장치로 측정되는 최저 용융 점도가, 1mPa·s 이상 68000mPa·s 이하이며, 과립상인, 반도체 봉지용 수지 조성물.

Description

반도체 봉지용 수지 조성물 및 반도체 장치
본 발명은, 반도체 봉지(封止)용 수지 조성물, 및 당해 수지 조성물로 봉지된 반도체 소자를 구비하는 반도체 장치에 관한 것이다.
최근, 전자 부품의 프린트 배선판에 대한 고밀도 실장화에 따라, 반도체 장치는 종래 자주 이용되고 있는 핀 삽입형의 패키지로부터, 표면 실장형의 패키지가 주류로 바뀌어 오고 있다. 표면 실장형의 IC, LSI 등은, 고밀도 실장화한 박형, 소형의 패키지로 되어 있으며, 소자의 패키지에 대한 점유 체적도 커지고, 패키지의 두께는 매우 얇아져 오고 있다. 또, 소자의 다기능화, 대용량화에 따라, 칩 면적의 증대, 다핀화가 진행되고, 나아가서는 패드수의 증대에 따라, 패드 피치의 축소화와 패드 치수의 축소화, 이른바 협(狹)패드 피치화도 진행되고 있다.
그러나, 반도체 소자를 탑재하는 기판에 있어서는 반도체 소자 정도의 전극 간격의 협피치화가 불가능하기 때문에, 반도체 소자로부터 꺼내는 와이어 길이를 길게 하거나, 또는 와이어를 유선화(紐線化)함으로써 다단자화에 대응하고 있다. 그러나, 와이어가 가늘어지면, 나중의 수지 봉지 공정에 있어서, 와이어가 수지의 주입 압력에 의하여 휩쓸리기 쉬워진다. 특히, 사이드·게이트 방식에서는 이 경향이 현저하다.
그 때문에, 반도체 칩 등의 전자 소자를 수지 봉지하는 방법으로서, 이른바 압축 성형법이 이용되게 되어 오고 있다. 이 압축 성형법에 있어서는, 금형 내에 유지된 피봉지물(예를 들면, 반도체 칩 등의 전자 소자가 마련된 기판 등)에 대향시키도록 하여 분립상 수지 조성물을 공급하고, 피봉지물과 분립상 수지 조성물을 압축함으로써 수지 봉지가 행해진다.
이와 같은 압축 성형법에 의하면, 용융한 분립상 수지가 피봉지물의 주면(主面)과 대략 평행한 방향으로 유동하기 때문에, 유동량을 적게 할 수 있으며, 수지의 흐름에 의한 피봉지물의 변형이나 파손을 저감시킬 수 있다. 특히, 와이어 본딩된 배선 등이 수지의 흐름에 의하여 변형되거나 파손되거나 하는, 이른바 와이어 스윕(wire sweep)의 발생을 저감시키는 경우에 유효하다.
압축 성형법에 이용되는 봉지재로서, 예를 들면, 특허문헌 1에서 제안된 수지 조성물이 있다. 특허문헌 1에서는, 에폭시 수지, 경화제, 경화 촉진제, 무기 충전재, 융점이 70℃ 이하인 지방산, 및 비점이 200℃ 이상인 실레인 커플링제를 포함하고, 특정 입자경을 갖는 입자상의 에폭시 수지 조성물은, 봉지 시의 수지 조성물의 융해성이 개선되고, 봉지 후의 이형성이 개선된 것이 기재되어 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2011-153173호
그러나, 본 발명자가 검토한 결과, 특허문헌 1에 기재되는 수지 조성물에 있어서는, 봉지재의 충전성이 불충분해지는 등, 반도체 소자를 적합하게 봉지할 수 없는 경우가 있었다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 반도체 봉지 시의 융해성이 개선되어, 기판에 탑재된 반도체 소자를 압축 성형으로 적합하게 봉지할 수 있는 반도체 봉지용 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 상기 반도체 봉지용 수지 조성물로 반도체 소자가 봉지된, 우수한 신뢰성을 구비하는 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 압축 성형에 의하여 반도체 소자를 봉지할 때, 봉지재인 수지 조성물이 거의 유동하지 않고, 또 미충전 부분이 발생하지 않도록 충전성을 충분히 높이기 위해서는, 봉지 시에 이 수지 조성물이 충분히 용융될 필요가 있는 것에 착목했다. 본 발명자는, 무기 필러를 포함하는 반도체 봉지용 수지 조성물을 특정 배합으로 함으로써, 또는 특정 배합으로 함과 함께 그 용융 점도를 특정 값으로 함으로써, 무기 필러가 고분산되고, 그 결과 봉지용 수지 조성물의 융해성이 향상되며, 봉지 시의 와이어 스윕을 억제할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명에 의하면, (A) 에폭시 수지 및 비스말레이미드 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 열경화성 수지와,
(B) 경화제와,
(C) 무기 필러와,
(D) 분산제를 포함하는 반도체 봉지용의 수지 조성물로서,
이하 <용융 점도 측정 조건>에 있어서 측정되는 최저 용융 점도 ηmin이, 1mPa·s 이상 68000mPa·s 이하이며,
과립상인, 반도체 봉지용 수지 조성물.
<용융 점도 측정 조건>
금형 온도: 175℃, 주입 속도 Q: 178mm3/초의 조건에서, 폭 W: 15mm, 두께 D: 1mm, 길이: 175mm의 직사각형상의 유로를 갖는 슬릿식 점도 측정 장치를 이용하여 측정한다. 용융 점도 측정 개시 후 5초 이후에 있어서의 최저 용융 점도를 ηmin으로 한다.
또 본 발명에 의하면,
기판 상에 탑재된 반도체 소자와,
상기 반도체 소자를 봉지하는 봉지 부재를 구비하는 반도체 장치로서,
상기 봉지 부재가, 상기 반도체 봉지용 수지 조성물의 경화물로 이루어지는, 반도체 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면,
(A) 에폭시 수지와,
(B) 경화제와,
(C) 무기 필러와,
(D) 분산제를 포함하는 반도체 봉지용 수지 조성물로서,
상기 에폭시 수지 (A)가, 바이페닐형 에폭시 수지, 비스페놀형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 다관능 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 나프톨형 에폭시 수지, 트라이아진핵 함유 에폭시 수지, 유교(有橋) 환상 탄화 수소 화합물 변성 페놀형 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하고,
상기 분산제 (D)가, 폴리카복실산을 주골격으로 하는 고분자 이온성 분산제이며,
상기 분산제 (D)가, 수지 조성물 전체에 대하여, 0.01질량% 이상 5.0질량% 이하의 양인, 반도체 봉지용 수지 조성물이 제공된다.
본 실시형태의 반도체 봉지용 수지 조성물은, 태블릿상, 시트상 또는 과립상 중 어느 형상이어도 된다.
본 발명에 의하면, 기판에 탑재된 반도체 소자를 압축 성형법으로 적합하게 봉지할 수 있는 반도체 봉지용 수지 조성물이 제공된다.
도 1은 본 실시형태의 수지 조성물을 이용하여, 리드 프레임에 탑재한 반도체 소자를 봉지하여 얻어지는 반도체 장치의 단면 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 실시형태의 수지 조성물을 이용하여, 회로 기판에 탑재한 반도체 소자를 봉지하여 얻어지는 반도체 장치의 단면 구조를 나타낸 도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 모든 도면에 있어서, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 적절히 설명을 생략한다.
(제1 실시형태)
제1 실시형태에 있어서의 반도체 봉지용 수지 조성물은, 과립상이다(이하, "과립상 수지 조성물", 또는 간단히 "수지 조성물"이라고 칭한다). 본 실시형태의 과립상 수지 조성물은, (A) 에폭시 수지 및 비스말레이미드 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 열경화성 수지와, (B) 경화제와, (C) 무기 필러와, (D) 분산제를 포함한다. 또, 본 실시형태의 과립상 수지 조성물은, 1mPa·s 이상 68000mPa·s 이하의 최저 용융 점도를 갖는다.
본 실시형태의 과립상 수지 조성물은, 분산제를 포함함으로써, 무기 필러의 분산성이 높아지고, 낮은 용융 점도를 갖는다. 그 결과, 당해 수지 조성물을 이용하여 기판에 탑재된 반도체 소자를 압축 성형법으로 봉지하는 경우, 와이어 스윕이나 와이어 변형을 저감시킬 수 있다. 또 이와 같은 과립상 수지 조성물은, 용융 상태에 있어서의 유동성이 양호하기 때문에, 반도체 소자 상에 미충전 개소를 발생시키지 않고, 반도체 소자를 적합하게 봉지할 수 있다.
이하, 본 실시형태에 있어서의 과립상 수지 조성물에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 과립상 수지 조성물은, 그 중의 85질량% 이상이, 입자경 분포에 있어서의 100μm~3mm의 입경 범위 내에 존재하는 것이 바람직하다. 상기 입자경 범위 외의 입자가 과하게 많으면, 압축 성형으로 반도체 소자를 적합하게 봉지할 수 없는 경향이 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 입자경이 과하게 작은 수지 조성물이 과하게 많으면, 그 입자경이 과하게 작은 수지 조성물이 우선적으로 용융되어, 봉지재로서 이용하는 수지 조성물이, 압축 성형 시에 균일하게 용융되지 않아, 반도체 소자를 적합하게 봉지할 수 없는 경향이 있다. 또, 입자경이 과하게 큰 수지 조성물이 과하게 많으면, 그 입자경이 과하게 큰 수지 조성물이, 용융되기 어려우며, 압축 성형 시에 용융된 수지 조성물 중에, 용융되지 않고 잔존하는 과립상의 수지 조성물이 존재하여, 반도체 소자를 적합하게 봉지할 수 없는 경우가 있다. 또한, 과립상 수지 조성물의 입자경 분포는, 일반적인 입도계로 측정할 수 있다. 또는, 다양한 눈 크기의 체를, 눈 크기가 작은 순으로 아래부터 중첩한 것으로, 과립상의 수지 조성물을 체에 걸러, 각 체에 잔존하는 입자의 질량으로부터 산출할 수 있다.
이하, 봉지재로서 이용하는 과립상 수지 조성물에 이용되는 각 성분에 대하여 구체예를 들어 설명한다. 과립상 수지 조성물의 용융 점도는, 이용되는 성분의 종류나 배합량을 조정함으로써 목적의 값으로 할 수 있다.
(열경화성 수지 (A))
본 실시형태의 과립상 수지 조성물에 이용되는 열경화성 수지 (A)는, 에폭시 수지 및 비스말레이미드 수지로부터 선택되는 적어도 1종을 포함한다.
에폭시 수지로서는, 1분자 내에 에폭시기를 2개 이상 갖는 모노머, 올리고머, 폴리머 전반을 이용할 수 있으며, 그 분자량이나 분자 구조는 한정되지 않는다. 에폭시 수지로서는, 예를 들면, 바이페닐형 에폭시 수지; 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 테트라메틸 비스페놀 F형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지; 스틸벤형 에폭시 수지; 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지; 트라이페놀메테인형 에폭시 수지, 알킬 변성 트라이페놀메테인형 에폭시 수지 등에 예시되는 트리스페놀형 에폭시 수지 등의 다관능 에폭시 수지; 페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 페닐렌 골격을 갖는 나프톨아랄킬형 에폭시 수지, 바이페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 바이페닐렌 골격을 갖는 나프톨아랄킬형 에폭시 수지 등의 페놀아랄킬형 에폭시 수지; 다이하이드록시나프탈렌형 에폭시 수지, 다이하이드록시나프탈렌의 2량체를 글리시딜에터화하여 얻어지는 에폭시 수지 등의 나프톨형 에폭시 수지; 트라이글리시딜아이소사이아누레이트, 모노알릴다이글리시딜아이소사이아누레이트 등의 트라이아진핵 함유 에폭시 수지; 다이사이클로펜타다이엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등의 유교 환상 탄화 수소 화합물 변성 페놀형 에폭시 수지를 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
과립상 수지 조성물을 경화하여 얻어지는 성형체의 휨 억제나, 충전성, 내열성, 내습성 등의 모든 특성의 밸런스를 향상시키는 관점에서, 이들 중, 노볼락형 에폭시 수지, 다관능 에폭시 수지, 및 페놀아랄킬형 에폭시 수지를 바람직하게 이용할 수 있다. 또, 동일한 관점에서, 에폭시 수지는, 바람직하게는 오쏘크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 바이페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬형 에폭시 수지 및 트라이페닐메테인형 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하고, 보다 바람직하게는 오쏘크레졸 노볼락형 에폭시 수지 및 바이페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬형 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
열경화성 수지 (A)로서 이용되는 비스말레이미드 수지는, 말레이미드기를 2개 이상 갖는 화합물의 (공)중합체이다.
말레이미드기를 2개 이상 갖는 화합물은, 예를 들면 하기 일반식 (1)에 나타내는 화합물 및 하기 일반식 (2)에 나타내는 화합물 중 적어도 일방을 포함한다. 이로써 과립상 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도를 높일 수 있어, 경화물의 내열성을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.
Figure 112022032216495-pct00001
상기 일반식 (1)에 있어서, R1은 탄소수 1 이상 30 이하의 2가의 유기기이며, 산소 원자 및 질소 원자 중 1종 이상을 포함하고 있어도 된다. 경화물의 내열성을 향상시키는 관점에서는, R1이 방향환을 포함하는 유기기인 것이 보다 바람직하다. 본 실시형태에 있어서는, R1로서, 예를 들면 하기 일반식 (1a) 또는 (1b)와 같은 구조를 예시할 수 있다.
Figure 112022032216495-pct00002
상기 일반식 (1a)에 있어서, R31은, 산소 원자 및 질소 원자 중 1종 이상을 포함하고 있어도 되는 탄소수 1 이상 18 이하의 2가의 유기기이다. 또, 복수의 R32는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 이상 4 이하의 치환 혹은 무치환의 탄화 수소기이다.
Figure 112022032216495-pct00003
상기 일반식 (1b)에 있어서, 복수 존재하는 R은 각각 독립적으로 존재하며, R은 수소 원자, 탄소수 1~5의 알킬기 혹은 페닐기를 나타내고, 바람직하게는 수소 원자이다. 또, m은 평균값이고, 1 이상 5 이하의 수이며, 바람직하게는 1보다 크고 5 이하의 수, 보다 바람직하게는 1보다 크며 3 이하의 수, 더 바람직하게는 1보다 크고 2 이하의 수이다.
본 실시형태에 있어서 적용할 수 있는 상기 일반식 (1)에 나타낸 화합물로서는, 예를 들면, 하기 식 (1-1)~(1-3)에 나타내는 화합물을 들 수 있다.
Figure 112022032216495-pct00004
Figure 112022032216495-pct00005
상기 일반식 (2)에 있어서, 복수의 R2는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 이상 4 이하의 치환 혹은 무치환의 탄화 수소기이다. n은 평균값이고, 0 이상 10 이하의 수이며, 바람직하게는 0 이상 5 이하의 수이다.
또, 열경화성 수지 (A)는, 에폭시 수지, 비스말레이미드 수지 이외의 열경화성 수지를 더 포함해도 된다. 이와 같은 열경화성 수지로서는, 예를 들면, 벤즈옥사진 수지, 페놀 수지, 유레아(요소) 수지, 멜라민 수지 등, 불포화 폴리에스터 수지, 폴리유레테인 수지, 다이알릴프탈레이트 수지, 실리콘 수지, 사이아네이트 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 및 벤조사이클로뷰테인 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다.
열경화성 수지 (A)의 함유량은, 수지 조성물 전체에 대하여, 2질량% 이상인 것이 바람직하고, 4질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 배합 비율의 하한값이 상기 범위 내이면, 봉지 공정에 있어서 유동성의 저하 등이 발생하기 어렵다. 또, 수지 조성물 전체의 배합 비율의 상한값에 대해서도, 특별히 한정되지 않지만, 수지 조성물 전량에 대하여, 22질량% 이하인 것이 바람직하고, 20질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 배합 비율의 상한값이 상기 범위 내이면, 수지 조성물의 유리 전이 온도의 저하가 적어, 호착(互着)을 적정하게 억제할 수 있다. 또, 유동성 및 융해성을 향상시키기 위하여, 이용하는 에폭시 수지의 종류에 따라 배합 비율을 적절히 조정하는 것이 바람직하다.
여기에서, 본 실시형태에 있어서, 임의의 성분의 수지 조성물 전체에 대한 함유량이란, 수지 조성물이 용매를 포함하는 경우에는, 수지 조성물 중 용매를 제외한 고형분 전체에 대한 함유량을 가리킨다. 수지 조성물의 고형분이란, 수지 조성물 중에 있어서의 불휘발분을 가리키고, 물이나 용매 등의 휘발 성분을 제외한 잔부를 가리킨다.
(경화제 (B))
본 실시형태의 수지 조성물에 이용되는 경화제 (B)로서는, 예를 들면 중부가형의 경화제, 촉매형의 경화제, 및 축합형의 경화제의 3타입으로 크게 나눌 수 있다. 이들을 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
중부가형의 경화제는, 예를 들면, 다이에틸렌트라이아민(DETA), 트라이에틸렌테트라민(TETA), 메타자일릴렌다이아민(MXDA) 등의 지방족 폴리아민, 다이아미노다이페닐메테인(DDM), m-페닐렌다이아민(MPDA), 다이아미노다이페닐설폰(DDS) 등의 방향족 폴리아민 외, 다이사이안다이아마이드(DICY), 유기산 다이하이드라자이드 등을 포함하는 폴리아민 화합물; 헥사하이드로 무수 프탈산(HHPA), 메틸테트라하이드로 무수 프탈산(MTHPA) 등의 지환족 산무수물, 무수 트라이멜리트산(TMA), 무수 파이로멜리트산(PMDA), 벤조페논테트라카복실산(BTDA) 등의 방향족 산무수물 등을 포함하는 산무수물; 노볼락형 페놀 수지, 폴리바이닐페놀, 아랄킬형 페놀 수지 등의 페놀 수지계 경화제; 폴리설파이드, 싸이오에스터, 싸이오에터 등의 폴리머캅탄 화합물; 아이소사이아네이트 프리폴리머, 블록화 아이소사이아네이트 등의 아이소사이아네이트 화합물; 카복실산 함유 폴리에스터 수지 등의 유기산류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함한다.
촉매형의 경화제는, 예를 들면, 벤질다이메틸아민(BDMA), 2,4,6-트리스다이메틸아미노메틸페놀(DMP-30) 등의 3급 아민 화합물; 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸(EMI24) 등의 이미다졸 화합물; BF3 착체 등의 루이스산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함한다.
축합형의 경화제는, 예를 들면, 레졸형 페놀 수지; 메틸올기 함유 요소 수지 등의 요소 수지; 메틸올기 함유 멜라민 수지 등의 멜라민 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함한다.
이들 중에서도, 얻어지는 수지 조성물의 내연성, 내습성, 전기 특성, 경화성, 및 보존 안정성 등에 대한 밸런스를 향상시키는 관점에서, 페놀 수지계 경화제를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 페놀 수지계 경화제로서는, 예를 들면, 1분자 내에 페놀성 수산기를 2개 이상 갖는 모노머, 올리고머, 폴리머 전반을 이용할 수 있고, 그 분자량, 분자 구조는 한정되지 않는다.
페놀 수지계 경화제는, 예를 들면, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 비스페놀 노볼락 수지 등의 노볼락형 페놀 수지; 폴리바이닐페놀, 트라이페놀메테인형 페놀 수지 등의 다관능형 페놀 수지; 터펜 변성 페놀 수지, 다이사이클로펜타다이엔 변성 페놀 수지 등의 변성 페놀 수지; 페닐렌 골격 및/또는 바이페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬 수지, 페닐렌 및/또는 바이페닐렌 골격을 갖는 나프톨아랄킬 수지 등의 페놀아랄킬형 페놀 수지; 비스페놀 A, 비스페놀 F 등의 비스페놀 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함한다. 이들 중에서도, 성형체의 휨을 억제하는 관점에서는, 노볼락형 페놀 수지, 다관능형 페놀 수지 및 페놀아랄킬형 페놀 수지를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 또, 페놀 노볼락 수지, 바이페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬 수지, 폼알데하이드로 변성한 트라이페닐메테인형 페놀 수지를 바람직하게 사용할 수도 있다.
경화제 (B)의 배합 비율의 하한값은, 수지 조성물 전체에 대하여, 2질량% 이상인 것이 바람직하고 3질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 배합 비율의 하한값이 상기 범위 내이면, 충분한 유동성을 얻을 수 있다. 또, 경화제의 배합 비율의 상한값은, 수지 조성물 전체에 대하여, 16질량% 이하인 것이 바람직하고, 15질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 배합 비율의 상한값이 상기 범위 내이면, 호착을 적정하게 억제할 수 있다. 또, 유동성 및 융해성을 향상시키기 위하여, 이용하는 경화제의 종류에 따라 배합 비율을 적절히 조정하는 것이 바람직하다.
(무기 필러 (C))
본 실시형태의 수지 조성물에 이용되는 무기 필러 (C)로서는, 용융 파쇄 실리카, 용융 구상 실리카 등의 용융 실리카; 결정 실리카, 비정질 실리카 등의 실리카; 이산화 규소; 알루미나; 수산화 알루미늄; 질화 규소; 및 질화 알루미늄 등을 들 수 있다. 이들을 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 입자 형상은 한없이 진구상인 것이 바람직하고, 또, 입자의 크기가 상이한 것을 혼합함으로써 충전량을 많게 할 수 있다. 또, 수지 조성물의 융해성을 향상시키기 위하여, 실리카 또는 알루미나를 이용하는 것이 바람직하고, 실리카로서는 용융 구상 실리카를 이용하는 것이 바람직하다.
무기 필러 (C)의 함유량은, 수지 조성물 전체에 대하여 80.0질량% 이상 97.0질량% 이하인 것이 바람직하다. 무기 필러의 함유량이 과하게 적으면, 수지 조성물의 경화물의 내열성 등이 저하되어, 얻어진 반도체 장치의 신뢰성이 저하되는 경향이 있다. 또, 무기 필러의 함유량이 많으면, 수지 조성물의 경화물의 내열성 등을 높여, 얻어진 반도체 장치의 신뢰성이 향상된다. 그러나, 무기 필러의 함유량이 많아짐에 따라, 일반적으로는, 수지 조성물의 융해성은 저하되어, 환언하면, 용융되기 어려워져, 와이어 스윕이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다. 본 실시형태에서는, 후술하는, 분산제를 함유함으로써, 수지 조성물의 경화물의 내열성 등의 성능을 유지하면서, 수지 조성물의 융해성을 높여, 와이어 스윕의 발생을 억제할 수 있다.
(분산제 (D))
본 실시형태의 수지 조성물에 이용되는 분산제 (D)로서, 폴리카복실산을 주골격으로 하는 고분자 이온성 분산제가 이용된다. 고분자 이온성 분산제는, 무기 필러에 흡착되는 흡착성기로서 작용하는 카복실기와, 상술한 열경화성 수지에 대하여 상용성을 갖는 부위를 갖는 것이 바람직하다.
이와 같은 고분자 이온성 분산제로서는, 예를 들면, 아론 A-6330(도아 고세이 주식회사제, 상품명), Hypermer KD-4, Hypermer KD-8, Hypermer KD-9, Hypermer KD-57(이상, 크로다 재팬 주식회사제, 상품명), 등을 들 수 있다. 그중에서도, 하기 식 (3)으로 나타나는 고분자 이온성 분산제가 바람직하고, 구체적으로는, Hypermer KD-4, Hypermer KD-8, Hypermer KD-9 등(이상, 크로다 재팬사제, 상품명)을 들 수 있다.
Figure 112022032216495-pct00006
(식 (3)에 있어서, p 및 m은 반복 단위수를 나타내고, p는 1~20의 정수이며, m은 1~5의 정수이고, R3은, 치환기를 가져도 되는 탄소수 1~10의 알킬기이다).
식 (3)에서 나타나는 것과 같은 고분자 이온성 분산제는, 무기 필러에 흡착하는 카복실기와, 상술한 열경화성 수지에 대하여 상용성을 갖는 벌키한 지방족기를 갖는다. 이와 같은 고분자 이온성 분산제가 무기 필러에 흡착함으로써, 무기 필러는 열경화성 수지 (A) 중에 고도로 분산된다. 또, 고분자 이온성 분산제의 벌키한 지방족기끼리의 입체 장해에 의하여, 무기 필러끼리의 응집이 억제된다. 그 결과, 무기 필러는, 열경화성 수지 (A) 중에서, 응집되지 않고 고도로 분산된다.
분산제 (D)는, 수지 조성물 전체에 대하여, 0.01질량% 이상 5.0질량% 이하의 양으로 사용되는 것이 바람직하고, 0.1질량% 이상 2.0질량% 이하의 양인 것이 보다 바람직하며, 0.2질량% 이상 1.5질량% 이하의 양인 것이 보다 더 바람직하다. 분산제 (D)가 상기 범위 내의 양으로 배합됨으로써, 무기 필러를 수지 조성물 중에 고도로 분산시킬 수 있다.
(경화 촉진제 (E))
본 실시형태의 수지 조성물은, 경화 촉진제 (E)를 포함해도 된다. 경화 촉진제 (E)로서는, 열경화성 수지 (A)와 경화제 (B)의 경화 반응을 촉진할 수 있는 것이면, 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들면, 2-메틸이미다졸이나 2-페닐이미다졸 등의 이미다졸류, 트라이페닐포스핀, 트라이뷰틸포스핀, 트라이메틸포스핀 등의 유기 포스핀류, 1,8-다이아자-바이사이클로(5,4,0)운데센-7(DBU), 트라이에탄올아민, 벤질다이메틸아민 등의 3급 아민류 등을 들 수 있다. 이들은, 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
경화 촉진제 (E)의 함유량은, 열경화성 수지 (A)와 경화제 (B)의 합계량에 대하여, 0.1질량% 이상 2질량% 이하인 것이 바람직하다. 경화 촉진제의 함유량이 상기 하한값보다 적으면, 경화 촉진 효과를 높일 수 없는 경향이 있다. 또, 상기 상한값보다 많으면, 유동성이나 성형성에 불편을 발생시키는 경향이 있고, 또, 제조 비용의 증가로 이어지는 경우가 있다.
(커플링제)
본 실시형태의 수지 조성물은, 실레인 커플링제를 사용할 수 있다. 실레인 커플링제로서는, 바이닐트리스(β-메톡시에톡시)실레인, 바이닐에톡시실레인, 바이닐트라이메톡시실레인 등의 바이닐실레인류, γ-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실레인 등의 (메트)아크릴실레인류, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실레인, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)메틸트라이메톡시실레인, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이에톡시실레인, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)메틸트라이에톡시실레인, γ-글리시독시프로필트라이메톡시실레인, γ-글리시독시프로필트라이에톡시실레인 등의 에폭시실레인류, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트라이메톡시실레인, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트라이에톡시실레인, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸다이에톡시실레인, γ-아미노프로필트라이에톡시실레인, γ-아미노프로필트라이메톡시실레인, N-페닐-γ-아미노프로필트라이메톡시실레인, N-페닐-γ-아미노프로필트라이에톡시실레인 등의 아미노실레인류, γ-머캅토프로필트라이메톡시실레인, γ-머캅토프로필트라이에톡시실레인 등의 싸이오실레인류 등을 들 수 있다.
커플링제는, 수지 조성물 전체에 대하여, 0.01질량% 이상 1.0질량% 이하의 양으로 사용되는 것이 바람직하고, 0.05질량% 이상 0.9질량% 이하의 양인 것이 보다 바람직하며, 0.08질량% 이상 0.8질량% 이하의 양인 것이 보다 더 바람직하다. 커플링제가 상기 범위 내의 양으로 배합됨으로써, 얻어지는 수지 조성물의 융해성의 개선과, 수지 조성물의 내마이그레이션성을 양립할 수 있다.
(그 외의 첨가제)
본 실시형태의 수지 조성물에는, 상기 성분에 더하여, 본 발명이 목적으로 하는 원하는 특성을 저해하지 않는 범위에서, 종래 공지의 첨가제, 예를 들면, 난연제, 착색제, 실리콘 가요제, 및 이온 트랩제 등을 필요에 따라 사용해도 된다.
본 실시형태에 있어서의, 과립상 수지 조성물의 특성에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 있어서, 슬릿식 점도 측정 장치로 측정되는 최저 용융 점도 ηmin의 상한은, 68000mPa·s 이하이고, 바람직하게는 60000mPa·s 이하이며, 보다 바람직하게는 50000mPa·s 이하이고, 더 바람직하게는, 40000mPa·s 이하이다. 이로써, 봉지재의 충전성을 양호하게 한다. 슬릿식 점도 측정 장치로 측정되는 최저 용융 점도 ηmin의 하한은, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 1mPa·s 이상이고, 바람직하게는 50mPa·s 이상이다.
본 실시형태에 있어서, 슬릿식 점도 측정 장치로 측정되는 최저 용융 점도 ηmin에 도달하는 시각 t1의 상한은, 15초 이하이고, 바람직하게는 12초 이하이며, 보다 바람직하게는 10초 이하이다. 이로써, 봉지재의 충전성을 양호하게 한다. 슬릿식 점도 측정 장치로 측정되는 최저 용융 점도 ηmin에 도달하는 시각 t1의 하한은, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 5초 이상이다.
또, ηmin 도달 후, 용융 점도가 상승하여 (ηmin+1000)(mPa·s) 이상이 되는 시각을 t2로 했을 때, t2-t1의 하한은, 1초 이상이다. t2-t1의 상한은, 30초 이하이고, 바람직하게는 25초 이하이며, 보다 바람직하게는, 20초 이하이다. t2-t1을 상기 하한값 이상으로 함으로써, 수지 조성물의 가사(可使) 시간을 충분히 취할 수 있어, 봉지재의 충전성을 양호하게 할 수 있다. 또, t2-t1을 상기 상한값 이하로 함으로써, 경화 불균일을 억제할 수 있고, 성형 사이클을 길게 할 수 있으며, 제조 효율의 저하를 방지할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 알루미늄컵에 수지 조성물을 더하고, 175℃에서 3분 가열한 경우에, 가열 후의 경화한 수지 조성물을 알루미늄컵으로부터 꺼내어, 가열 후의 수지 조성물이 알루미늄컵 바닥면 상에서 녹아 퍼진 부분에 있어서, 용융된 수지 조성물과 알루미늄컵 바닥면이 접촉하고 있는 접촉부의 면적을 A1로 하고, 용융된 수지 조성물과 알루미늄컵 바닥면이 접촉하고 있지 않은 공극부의 면적을 A2로 했을 때에, ((A1/(A1+A2))×100)으로 나타나는 융해성(충전율(%))이, 30% 이상 100% 이하가 되는 것이 바람직하다. 이로써, 봉지재의 충전성을 양호하게 하여, 안정적인 경화물성을 얻을 수 있다.
(과립상 수지 조성물의 제조)
본 실시형태의 과립상 수지 조성물의 조제 방법으로서는, 상기 성분을 함유하고, 입자경 분포가 상기와 같은 범위가 되는 것과 같은 입자상의 것을 제조할 수 있으면, 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 예를 들면, 이하와 같이 하여 제조할 수 있다. 먼저, 상기 성분 및 필요에 따라 첨가제를 소정의 함유량이 되도록, 텀블러 믹서나 헨셸 믹서 등의 믹서나 블랜더 등으로 균일하게 혼합한 후, 니더, 롤, 디스퍼저, 아지호모 믹서, 및 플래니터리 믹서 등으로 가열하면서 혼련한다. 또한, 혼련 시의 온도로서는, 경화 반응이 발생하지 않는 온도 범위일 필요가 있고, 에폭시 수지 및 경화제의 조성에 따라서도 다르지만, 70~150℃ 정도에서 용융 혼련하는 것이 바람직하다. 혼련 후에 냉각 고화하고, 고화된 혼련물을 분쇄기 등으로 분쇄한다. 이로써, 과립상의 수지 조성물을 제조할 수 있다. 그 후, 입자경 분포가 상기와 같은 범위가 되도록, 수지 조성물을 체로 걸러도 된다.
(용도)
본 실시형태의 과립상 수지 조성물은, 리드 프레임 또는 회로 기판 상에 탑재된 반도체 소자를, 압축 성형법을 이용하여 봉지하기 위한 봉지 재료로서 이용된다.
이하에, 리드 프레임 또는 회로 기판과, 리드 프레임 또는 회로 기판 상에 적층 또는 병렬로 탑재된 1 이상의 반도체 소자와, 리드 프레임 또는 회로 기판과 반도체 소자를 전기적으로 접속하는 본딩 와이어와, 반도체 소자와 본딩 와이어를 봉지하는 봉지재를 구비한 반도체 장치에 대하여, 도면을 이용하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 본딩 와이어를 이용한 것에 한정되는 것은 아니다.
도 1은, 본 실시형태의 수지 조성물을 이용하여, 리드 프레임에 탑재한 반도체 소자를 봉지하여 얻어지는 반도체 장치의 일례에 대하여, 단면 구조를 나타낸 도이다. 다이 패드(403) 상에, 다이 본드재 경화체(402)를 개재하여 반도체 소자(401)가 고정되어 있다. 반도체 소자(401)의 전극 패드와 리드 프레임(405)의 사이는 와이어(404)에 의하여 접속되어 있다. 반도체 소자(401)는, 본 실시형태의 수지 조성물의 경화체로 구성되는 봉지재(406)에 의하여 봉지되어 있다.
도 2는, 본 실시형태의 수지 조성물을 이용하여, 회로 기판에 탑재한 반도체 소자를 봉지하여 얻어지는 반도체 장치의 일례에 대하여, 단면 구조를 나타낸 도이다. 회로 기판(408)상에 다이 본드재 경화체(402)를 개재하여 반도체 소자(401)가 고정되어 있다. 반도체 소자(401)의 전극 패드(407)와 회로 기판(408) 상의 전극 패드(407)의 사이는 와이어(404)에 의하여 접속되어 있다. 본 실시형태의 수지 조성물의 경화체로 구성되는 봉지재(406)에 의하여, 회로 기판(408)의 반도체 소자(401)가 탑재된 면이 봉지되어 있다. 회로 기판(408) 상의 전극 패드(407)는 회로 기판(408) 상의 비봉지면 측의 땜납 볼(409)과 내부에서 접합되어 있다.
본 실시형태의 수지 조성물을 봉지재로서 구비하는 반도체 장치는, 그 봉지 공정에 있어서 와이어 스윕이나 와이어의 파손이 발생하지 않기 때문에 우수한 신뢰성을 갖는다.
(제2 실시형태)
제2 실시형태에 있어서의 반도체 봉지용 수지 조성물은, 태블릿상 또는 시트상이다(이하, "태블릿 또는 시트상 수지 조성물"이라고 칭한다). 본 실시형태의 태블릿상 또는 시트상 수지 조성물은, (A) 에폭시 수지와, (B) 경화제와, (C) 무기 필러와, (D) 분산제를 포함한다. 본 실시형태의 수지 조성물에 있어서, 에폭시 수지 (A)는, 바이페닐형 에폭시 수지, 비스페놀형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 다관능 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 나프톨형 에폭시 수지, 트라이아진핵 함유 에폭시 수지, 유교 환상 탄화 수소 화합물 변성 페놀형 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함한다. 또, 본 실시형태에 있어서, 분산제 (D)는, 폴리카복실산을 주골격으로 하는 고분자 이온성 분산제이며, 분산제 (D)는, 수지 조성물 전체에 대하여, 0.01질량% 이상 5.0질량% 이하의 양이다.
제2 실시형태의 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 상기 성분 (A)~(D)는, 제1 실시형태에서 기재한 것과 동일한 성분을 사용할 수 있다. 또 이들 성분의 배합량에 대해서도, 제1 실시형태의 수지 조성물에 있어서의 배합량과 동일하게 할 수 있다.
본 실시형태의 반도체 수지 조성물은, 비스말레이미드 수지를 더 포함해도 된다. 비스말레이미드 수지는, 제1 실시형태에서 사용한 것과 동일한 수지를 사용할 수 있다.
본 실시형태의 수지 조성물은, 태블릿상인 경우, 상기 성분 및 필요에 따라 첨가제를 소정의 함유량이 되도록, 텀블러 믹서나 헨셸 믹서 등의 믹서나 블랜더 등으로 균일하게 혼합한 후, 니더, 롤, 디스퍼저, 아지호모 믹서, 및 플래니터리 믹서 등으로 가열하면서 혼련하여, 이것을 태블릿상으로 타정 성형함으로써 제조할 수 있다. 혼련 시의 온도로서는, 경화 반응이 발생하지 않는 온도 범위일 필요가 있고, 에폭시 수지 및 경화제의 조성에 따라서도 다르지만, 70~150℃ 정도에서 용융 혼련하는 것이 바람직하다. 태블릿상의 수지 조성물은, 트랜스퍼 성형법, 사출 성형법 및 압축 성형법 등의 공지의 성형 방법에 의한 반도체 봉지에 이용할 수 있다.
본 실시형태의 수지 조성물은, 시트상인 경우, 상기와 같이 가열 혼련된 수지 조성물을 가압 부재 사이에서 가열 용융하고 압축하여 시트상으로 성형함으로써 얻어진다. 보다 구체적으로는, 폴리에스터 필름 등의 내열성의 이형 필름 상에 상기 수지 조성물을 대략 균일한 두께가 되도록 공급하여 수지층을 형성한 후, 수지층을 가열 연화시키면서 롤 및 열프레스에 의하여 압연한다. 그때, 수지층 상에도 폴리에스터 필름 등의 내열성 필름을 배치한다. 이와 같이 하여 수지층을 원하는 두께로 압연한 후, 냉각 고화하고, 내열성 필름을 박리하여, 추가로 필요에 따라 원하는 크기, 형상으로 절단한다. 이로써, 반도체 봉지용 수지 시트가 얻어진다. 또한, 수지층을 연화시킬 때의 가열 온도는, 통상, 70~150℃ 정도이다. 시트상 수지 조성물은, 압축 성형법에 의한 반도체 봉지에 이용할 수 있다.
시트상 수지 조성물은, 0.1mm 이상 2mm 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 상기 범위 내이면, 파손의 우려가 없고 취급성이 우수하여, 압축 성형용 금형으로의 반입이 용이하다.
본 실시형태의 태블릿 또는 시트상 수지 조성물의 최저 용융 점도 ηmin은, 1mPa·s 이상 68000mPa·s 이하이고, 바람직하게는 60000mPa·s 이하이며, 보다 바람직하게는 50000mPa·s 이하이고, 가장 바람직하게는, 40000mPa·s 이하이다. 상기 범위를 초과하면, 충전성이 저하되어, 보이드나 미충전 부분이 발생할 우려가 있다. 또한, 하한에 대해서는 특별히 제한이 없지만, 예를 들면, 1mPa·s 이상, 혹은 50mPa·s 이상으로 하는 것으로 충분하다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 이들은 본 발명의 예시이며, 상기 이외의 다양한 구성을 채용할 수도 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의하여 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
실시예, 비교예에서 이용한 성분을 이하에 나타낸다.
(열경화성 수지)
·에폭시 수지 1: 바이페닐형 에폭시 수지(미쓰비시 가가쿠사제, YX4000K)
·에폭시 수지 2: 바이페닐아랄킬형 에폭시 수지(닛폰 가야쿠사제, NC3000L)
(경화제)
·경화제 1: α-나프톨아랄킬 수지(도토 가세이사제, SN-485)
(무기 필러)
·무기 필러 1: 알루미나(마이크론사제, AX3-10R)
·무기 필러 2: 실리카(다쓰모리사제, MUF-4)
(분산제)
·분산제 1: 폴리카복실산을 주골격으로 하는 고분자 이온성 분산제(크로다 재팬 주식회사제, HYPERMER KD-9, CAS No. 58128-22-6, 중량 평균 분자량 760, 산가 74mgKOH, 융점 20℃)
·분산제 2: 폴리카복실산을 주골격으로 하는 고분자 이온성 분산제(크로다 재팬사제, HYPERMER KD-4, 중량 평균 분자량 1700, 산가 33mgKOH)
·분산제 3: 폴리카복실산을 주골격으로 하는 고분자 이온성 분산제(크로다 재팬사제, HYPERMER KD-57)
(커플링제)
·커플링제 1: N-페닐아미노프로필트라이메톡시실레인(도레이·다우코닝 주식회사제, CF-4083)
(경화 촉진제)
경화 촉진제 1: 테트라페닐포스포늄비스(나프탈렌-2,3-다이옥시)페닐실리케이트(스미토모 베이크라이트사제)
·경화 촉진제 2: 테트라페닐포스포늄-4,4'-설폰일다이페놀레이트(스미토모 베이크라이트사제)
(이형제)
·이형제 1: 글리세린트라이몬탄산 에스터(클라리언트·재팬사제, 리콜루브 WE-4)
·이형제 2: 다이에탄올아민다이몬탄산 에스터(클라리언트·재팬사제, 리코몬트 NC-133)
(착색제)
착색제 1: 카본 블랙(도카이 카본사제, ERS-2001)
(오일)
·오일 1: 카보닐 말단 뷰틸나이트릴 고무(초리 GLEX사제, CTBN1008SP)
(실리카)
·실리카 1: 실리카(아드마텍스사제, SC-2500-SQ)
(실시예 1~4, 비교예 1)
표 1로 나타내는 배합의 수지 조성물의 원재료를 슈퍼 믹서에 의하여 5분간 분쇄 혼합한 후, 이 혼합 원료를 직경 65mm의 실린더 내경을 갖는 동방향 회전 2축 압출기로 스크루 회전수 400rpm, 100℃의 수지 온도에서 용융 혼련했다. 다음으로, 직경 20cm의 회전자의 상방으로부터 용융 혼련된 수지 조성물을 2kg/hr의 비율로 공급하고, 회전자를 3000rpm으로 회전시켜 얻어지는 원심력에 의하여, 115℃로 가열된 원통상 외주부의 복수의 작은 구멍(구멍 직경 1.2mm)을 통과시켰다. 그 후, 냉각함으로써 과립상의 봉지용 에폭시 수지 조성물을 얻었다. 얻어진 과립상의 봉지용 수지 조성물은, 15℃에서 상대 습도를 55%RH로 조정한 공기 기류하 3시간 교반했다. 얻어진 봉지용 수지 조성물을, 이하의 항목에 대하여, 이하에 나타내는 방법에 의하여 평가했다.
(최저 용융 점도(175℃))
슬릿식 점도 측정 장치를 이용하여, 용융 점도를 측정했다. 구체적으로는, 저압 트랜스퍼 성형기(NEC(주)제 40t 매뉴얼 프레스)를 이용하여, 금형 온도: 175℃, 주입 속도 Q: 178mm3/초의 조건에서, 폭 W: 15mm, 두께 D: 1mm, 길이: 175mm의 직사각형상의 유로에 얻어진 봉지용 수지 조성물을 주입하여, 트랜스퍼 성형기의 유로의 상류 선단으로부터 25mm의 위치에 매설한 압력 센서 1로 P1(kgf/cm2)를 측정하고, 유로의 상류 선단으로부터 75mm의 위치에 매설한 압력 센서 2로 압력 P2(kgf/cm2)를 측정하여, (P1-P2)로 나타나는 압력 손실 ΔP(kgf/cm2)의 경시 변화를 측정했다. 압력 센서 1과 압력 센서 2의 거리는 L: 50mm로 했다. 이어서, 측정 결과로부터, 봉지용 수지 조성물의 유동 시에 있어서의 압력 손실 ΔP를 산출하여, 압력 손실 ΔP가 최저가 되는 점을 최저 압력 손실 ΔPmin(kgf/cm2)으로 했다. 측정 개시 직후는, 압력의 측정 결과가 안정되지 않기 때문에, 최저 압력 손실 ΔPmin(kgf/cm2)은, 측정 개시 후 5초 이후에 있어서의 최저 압력 손실 ΔPmin(kgf/cm2)로 했다.
상기 압력 손실 ΔP(kgf/cm2)는, 이하의 식에 의하여, 용융 점도 η(mPa·s)로 환산할 수 있다.
η(mPa·s)=(ΔP/10.1972×106·WD3)×103/12QL
최저 압력 손실 ΔPmin(kgf/cm2)으로부터 환산한 용융 점도를 최저 용융 점도 ηmin(mPa·s)으로 한다.
용융 점도가ηmin(mPa·s)에 도달하는 시각을 t1로 한다. 또 ηmin(mPa·s) 도달 후, 용융 점도가 상승하여, (ηmin+1000)(mPa·s) 이상이 되는 점에 도달한 시각을 t2로 한다.
표 1에 ΔPmin(kgf/cm2), ηmin(mPa·s), t1, (ηmin+1000)(mPa·s) 및 t2를 나타낸다.
(융해성(충전율))
얻어진 수지 조성물의 융해성을, 이하에 기재하는 "충전율"을 지표로 하여 평가했다. 먼저, 알루미늄컵(직경 50mm, 외주 높이 10mm, 두께 70μm)에 실시예 및 비교예의 얻어진 분립상의 봉지용 수지 조성물(7g)을 더하여, 175℃로 설정한 오븐에서 3분 가열했다. 알루미늄컵으로부터 경화한 수지 조성물을 꺼내고, 알루미늄컵의 바닥면과 접하고 있던 수지 조성물의 면을 디지털 카메라로 촬영하여 화상화했다. 얻어진 화상을 2치화하고, 가열 후의 수지 조성물이 알루미늄컵 바닥면 상에서 녹아 퍼진 부분에 있어서, 용융된 수지 조성물과 알루미늄컵 바닥면이 접촉하고 있는 접촉부의 면적 (A1)과, 용융된 수지 조성물과 알루미늄컵 바닥면이 접촉하고 있지 않은 공극부의 면적 (A2)를 계측하여, 충전율(%)을 식 (1)로 나타내는 바와 같이 산출했다. 충전율(%)의 값이 클수록, 수지 조성물의 융해성이 우수한 것을 나타낸다.
[충전율(%)]
충전율[%]=(A1/(A1+A2))×100…(1)
각각의 결과를, 이하의 표 1에 나타낸다.
(유동성(스파이럴 플로))
저압 트랜스퍼 성형기(고타키 세이키 주식회사제, KTS-15)를 이용하여, EMMI-1-66에 준한 스파이럴 플로 측정용 금형에, 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9MPa, 보압 시간 120초의 조건으로, 수지 조성물을 주입하여, 유동 길이를 측정했다. 스파이럴 플로는, 유동성의 지표이며, 수치가 큰 것이, 유동성이 양호하다. 단위는 cm.
(실온(25℃)에 있어서의 탄성률)
상기 방법으로 얻어진 과립상의 봉지용 수지 조성물을, 길이 80mm 이상, 높이 4mm, 폭 10mm의 시험편을 제작했다. 이 시험편을, 포스트큐어한 후, 크로스 헤드 속도 2mm/min, 지점 간 거리 64mm의 조건으로 굽힘 응력을 서서히 가하여, 하중-왜곡 곡선을 구하고, 시험편의 굽힘 탄성률을 계산했다. N=2로 측정을 행하고, 그 평균값을 대푯값으로 했다.
(260℃에 있어서의 탄성률)
상기 방법으로 얻어진 과립상의 봉지용 수지 조성물을, 길이 80mm 이상, 높이 4mm, 폭 10mm의 시험편을 제작했다. 이 시험편을, 포스트큐어한 후, 260도의 항온조 내에서 크로스 헤드 속도 2mm/min, 지점 간 거리 64mm의 조건으로 굽힘 응력을 서서히 가하여, 하중-왜곡 곡선을 구하고, 시험편의 굽힘 탄성률을 계산했다. N=2로 측정을 행하고, 그 평균값을 대푯값으로 했다.
[표 1]
Figure 112022032216495-pct00007
비교예의 융해성(충전율)의 측정(※1)은, 수지 조성물이, 녹지 않고 입상 그대로였던 것을 나타낸다.
실시예의 봉지용 수지 조성물은, 우수한 융해성 및 유동성을 갖고 있으며. 기판에 탑재된 반도체 소자를 압축 성형법으로 봉지하기 위하여 이용되는 봉지 재료로서 적합하게 사용할 수 있는 것이었다.
이 출원은, 2019년 8월 30일에 출원된 일본 출원 특허출원 2019-158029호를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 전부를 여기에 원용한다.

Claims (23)

  1. (A) 에폭시 수지와,
    (B) 경화제와,
    (C) 무기 필러와,
    (D) 분산제를 포함하는 반도체 봉지용 수지 조성물로서,
    상기 에폭시 수지 (A)가, 바이페닐형 에폭시 수지, 비스페놀형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 다관능 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 나프톨형 에폭시 수지, 트라이아진핵 함유 에폭시 수지, 유교 환상 탄화 수소 화합물 변성 페놀형 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하고,
    상기 무기 필러 (C)가, 알루미나 및 실리카를 포함하고,
    상기 분산제 (D)가, 폴리카복실산을 주골격으로 하는 고분자 이온성 분산제이며,
    상기 분산제 (D)가, 수지 조성물 전체에 대하여, 0.01질량% 이상 5.0질량% 이하의 양인, 반도체 봉지용 수지 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    태블릿상 또는 시트상인, 반도체 봉지용 수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    과립상인, 반도체 봉지용 수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    비스말레이미드 수지를 더 포함하는, 반도체 봉지용 수지 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    이하 <용융 점도 측정 조건>에 있어서 측정되는 최저 용융 점도 ηmin이, 1mPa·s 이상 68000mPa·s 이하인, 반도체 봉지용 수지 조성물.
    <용융 점도 측정 조건>
    금형 온도: 175℃, 주입 속도 Q: 178mm3/초의 조건에서, 폭 W: 15mm, 두께 D: 1mm, 길이: 175mm의 직사각형상의 유로를 갖는 슬릿식 점도 측정 장치를 이용하여 측정한다. 용융 점도 측정 개시 후 5초 이후에 있어서의 최저 용융 점도를 ηmin으로 한다.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리카복실산을 주골격으로 하는 고분자 이온성 분산제가, 하기 식 (3)으로 나타나는 화합물을 포함하는, 반도체 봉지용 수지 조성물.
    Figure 112022032306350-pct00009

    (식 (3)에 있어서, p 및 m은 반복 단위수를 나타내고, p는 1~20의 정수이며, m은 1~5의 정수이고, R3은, 치환기를 가져도 되는 탄소수 1~10의 알킬기이다).
  7. 청구항 1에 있어서,
    (E) 경화 촉진제를 더 포함하는, 반도체 봉지용 수지 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 분산제 (D)가, 수지 조성물 전체에 대하여, 0.1질량% 이상 2.0질량% 이하의 양인, 반도체 봉지용 수지 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기 필러 (C)가, 수지 조성물 전체에 대하여, 80.0질량% 이상 97.0질량% 이하의 양인, 반도체 봉지용 수지 조성물.
  10. 기판 상에 탑재된 반도체 소자와,
    상기 반도체 소자를 봉지하는 봉지 부재를 구비하는 반도체 장치로서,
    상기 봉지 부재가, 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 반도체 봉지용 수지 조성물의 경화물로 이루어지는, 반도체 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
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