KR20190005934A - 밀봉 조성물 및 반도체 장치 - Google Patents

밀봉 조성물 및 반도체 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190005934A
KR20190005934A KR1020187035373A KR20187035373A KR20190005934A KR 20190005934 A KR20190005934 A KR 20190005934A KR 1020187035373 A KR1020187035373 A KR 1020187035373A KR 20187035373 A KR20187035373 A KR 20187035373A KR 20190005934 A KR20190005934 A KR 20190005934A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sealing composition
mass
epoxy resin
hydrotalcite compound
parts
Prior art date
Application number
KR1020187035373A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102153807B1 (ko
Inventor
동철 강
다카히로 호리에
겐타 이시바시
나오키 나마이
가즈히데 세키구치
게이치 호리
Original Assignee
히타치가세이가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 히타치가세이가부시끼가이샤 filed Critical 히타치가세이가부시끼가이샤
Publication of KR20190005934A publication Critical patent/KR20190005934A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102153807B1 publication Critical patent/KR102153807B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24Acids; Salts thereof
    • C08K3/26Carbonates; Bicarbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293Organic, e.g. plastic
    • H01L23/295Organic, e.g. plastic containing a filler
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/222Magnesia, i.e. magnesium oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00Applications
    • C08L2203/20Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/206Applications use in electrical or conductive gadgets use in coating or encapsulating of electronic parts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Abstract

제1 밀봉 조성물은 에폭시 수지와, 경화제와, 무기 충전재와, Mg 이온과 Al 이온의 몰비(Mg/Al)가 2.4 이상인 미소성 히드로탈사이트 화합물을 포함한다. 제2 밀봉 조성물은 에폭시 수지와, 경화제와, 일반식 (1): Mg1-xAlx(OH)2(CO3)x/2·mH2O(식 중, x 및 m은 각각 독립적으로 양수임)로 표시되는 히드로탈사이트 화합물과, 상기 히드로탈사이트 화합물과는 다른 마그네슘 함유 화합물을 함유한다. 제3 밀봉 조성물은 에폭시 수지와, 경화제와, 상기 일반식 (1)로 표시되는 히드로탈사이트 화합물과, 산화마그네슘을 함유하며, 상기 산화마그네슘의 함유량은 상기 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 50질량부이다.

Description

밀봉 조성물 및 반도체 장치
본 발명은, 밀봉 조성물 및 반도체 장치에 관한 것이다.
지금까지 반도체 패키지는, 와이어의 재료로서 금을 사용하는 것이 주류였지만, 근년은 금 가격의 앙등 등에 의해, 와이어의 재료로서 구리를 사용하는 경우가 증가하고 있다. 한편, 반도체 패키지를 밀봉하는 밀봉 조성물로서는, 에폭시 수지를 포함하는 것이 널리 사용되고 있다. 그러나, 에폭시 수지는 에피클로로히드린을 사용하여 합성되는 경우가 많고, 이러한 에폭시 수지를 포함하는 밀봉 조성물 중에는 에폭시 수지에서 유래되는 염기 잔사가 와이어 부식성의 불순물로서 잔류하는 경향이 있다. 구리는 금과 비교하여 화학적 반응성이 풍부하기 때문에 염소에 의한 부식이 진행되기 쉽다. 그래서, 구리 와이어를 사용한 반도체 패키지의 신뢰성을 향상시키기 위해서, 불순물 이온을 포획하는 이온 트랩제로서 히드로탈사이트 화합물을 밀봉 조성물 중에 함유시키는 것이 시도되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).
또한, 근년, 반도체 패키지는, 소형화 및 고집적화에 수반하여, 패키지 내부의 발열이 염려되고 있다. 발열에 의해, 반도체 패키지를 갖는 전기 부품 또는 전자 부품의 성능 저하가 발생할 우려가 있기 때문에, 반도체 패키지가 사용되는 부재에는, 높은 열 전도성이 요구되고 있다. 그 때문에, 종래, 고열 전도성을 요하는 반도체 패키지에는, 히트 스프레더를 부속시키는 것이 주류로 되어 있다.
그러나, 근년, 히트 스프레더에 사용하는 금속 부재의 가격 앙등, 경량화 및 성형 가공의 곤란함으로부터, 히트 스프레더의 부속 대신에, 반도체 패키지의 밀봉재를 고열 전도화하는 것이 요구되고 있다. 그래서, 밀봉재의 고열 전도화를 실현하기 위해서, 수지 내에 이방성 구조체를 형성함으로써 고열 전도화를 도모하는 것이 시도되고 있다(예를 들어, 특허문헌 3 참조). 특허문헌 3에서는 수지 내에 이방성 구조체를 형성함으로써 고열 전도화를 도모하고 있고, 메소겐 골격에 의해 이방성 구조체를 형성한 에폭시 수지 경화물의 열 전도율은, 평판 비교법(정상법)으로 0.68W/(m·K) 내지 1.05W/(m·K)이다.
일본 특허 공개 제2005-1902호 공보 일본 특허 공개 제2009-29919호 공보 국제 공개 제02/094905호 공보
특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재되어 있는 반소성 히드로탈사이트 및 소성 히드로탈사이트를 사용하여 제조한 반도체 장치에는, 바이어스를 인가한 상태에서의 내습 신뢰성에 향상의 여지가 있는 것이 본 발명자들의 검토에 의해 명확해졌다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여, 바이어스를 인가한 상태에서의 내습 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 제조 가능한 밀봉 조성물, 및 이것을 사용한 반도체 장치를 제공하는 것을 제1 과제로 한다.
또한, 특허문헌 3에 기재된 메소겐 골격에 의해 이방성 구조체를 형성한 에폭시 수지 경화물의 열전도율에는, 가일층 개선의 여지가 있다.
그래서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여, 경화물로 했을 때의 열 전도성과, 바이어스를 인가한 상태에서의 내습 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 제조 가능한 밀봉 조성물, 및 이것을 사용한 반도체 장치를 제공하는 것을 제2 과제로 한다.
상기 제1 과제를 실현하기 위한 수단에는, 이하의 실시 양태가 포함된다.
<1> 에폭시 수지와, 경화제와, 무기 충전재와, Mg 이온과 Al 이온의 몰비(Mg/Al)가 2.4 이상인 미소성 히드로탈사이트 화합물을 포함하는 밀봉 조성물.
<2> 상기 미소성 히드로탈사이트 화합물의 함유량이, 상기 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 15질량부인, <1>에 기재된 밀봉 조성물.
<3> 상기 무기 충전재가 산화마그네슘을 포함하는, <1> 또는 <2>에 기재된 밀봉 조성물.
<4> 상기 산화마그네슘의 함유량이, 상기 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 30질량부인, <3>에 기재된 밀봉 조성물.
<5> 상기 무기 충전재의 함유율이, 밀봉 조성물 전체의 75질량% 내지 97질량%인, <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 밀봉 조성물.
상기 제2 과제를 실현하기 위한 수단에는, 이하의 실시 양태가 포함된다.
<6> 에폭시 수지와, 경화제와, 하기 일반식 (1)로 표시되는 히드로탈사이트 화합물과, 상기 히드로탈사이트 화합물과는 다른 마그네슘 함유 화합물을 함유하는 밀봉 조성물.
Mg1-xAlx(OH)2(CO3)x/2·mH2O 일반식 (1)
〔식 (1) 중, x 및 m은 각각 독립적으로 양수임〕
<7> 상기 마그네슘 함유 화합물의 함유량이, 상기 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 30질량부인, <6>에 기재된 밀봉 조성물.
또한, 상기 제2 과제를 실현하기 위한 수단에는, 이하의 실시 양태가 포함된다.
<8> 에폭시 수지와, 경화제와, 하기 일반식 (1)로 표시되는 히드로탈사이트 화합물과, 산화마그네슘을 함유하며, 상기 산화마그네슘의 함유량이 상기 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 50질량부인 밀봉 조성물.
Mg1-xAlx(OH)2(CO3)x/2·mH2O 일반식 (1)
〔식 (1) 중, x 및 m은 각각 독립적으로 양수임〕
<9> 무기 충전재를 더 포함하며, 상기 산화마그네슘과 상기 무기 충전재의 합계 함유율이 상기 밀봉 조성물 전체에 대하여 75질량% 내지 97질량%인, <8>에 기재된 밀봉 조성물.
<10> 상기 히드로탈사이트 화합물의 함유량이, 상기 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 15질량부인, <6> 내지 <9> 중 어느 하나에 기재된 밀봉 조성물.
상기 제1 내지 제2 과제를 실현하기 위한 수단에는, 이하의 실시 양태가 더 포함된다.
<11> 경화 촉진제를 더 함유하는, <1> 내지 <10> 중 어느 하나에 기재된 밀봉 조성물.
<12> 반도체 소자와, 상기 반도체 소자를 밀봉하여 이루어지는 <1> 내지 <10> 중 어느 하나에 기재된 밀봉 조성물의 경화물을 포함하는 반도체 장치.
본 발명에 따르면, 바이어스를 인가한 상태에서의 내습 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 제조 가능한 밀봉 조성물, 및 이것을 사용한 반도체 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 경화물로 했을 때의 열 전도성과, 바이어스를 인가한 상태에서의 내습 신뢰성이 우수한 밀봉 조성물, 및 반도체 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 이하의 실시 형태에 있어서, 그의 구성 요소(요소 스텝 등도 포함함)는, 특별히 명시한 경우를 제외하고는 필수적이지 않다. 수치 및 그의 범위에 대해서도 마찬가지이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
본 개시에 있어서 「공정」이라는 단어에는, 다른 공정으로부터 독립된 공정에 더하여, 다른 공정과 명확하게 구별할 수 없는 경우라도 그 공정의 목적이 달성되면, 당해 공정도 포함된다.
본 개시에 있어서 「내지」를 사용하여 나타낸 수치 범위에는, 「내지」의 전후에 기재되는 수치가 각각 최솟값 및 최대값으로서 포함된다.
본 개시에 있어서 각 성분은 해당하는 물질을 복수종 포함하고 있어도 된다. 조성물 중에 각 성분에 해당하는 물질이 복수종 존재하는 경우, 각 성분의 함유율 또는 함유량은, 특별히 언급하지 않는 한, 조성물 중에 존재하는 당해 복수종의 물질의 합계 함유율 또는 함유량을 의미한다.
본 개시에 있어서 각 성분에 해당하는 입자는 복수종 포함하고 있어도 된다. 조성물 중에 각 성분에 해당하는 입자가 복수종 존재하는 경우, 각 성분의 입자 직경은, 특별히 언급하지 않는 한, 조성물 중에 존재하는 당해 복수종의 입자의 혼합물에 관한 값을 의미한다.
본 개시에 있어서 「층」이라는 단어에는, 당해 층이 존재하는 영역을 관찰했을 때, 당해 영역의 전체에 형성되어 있는 경우에 더하여, 당해 영역의 일부에만 형성되어 있는 경우도 포함된다.
<밀봉 조성물>
(제1 실시 형태)
제1 실시 형태의 밀봉 조성물은 에폭시 수지와, 경화제와, 무기 충전재와, Mg 이온과 Al 이온의 몰비(Mg/Al, 이하 Mg/Al비라고도 칭함)가 2.4 이상인 미소성 히드로탈사이트 화합물(이하, 제1 히드로탈사이트 화합물이라고도 칭함)을 포함한다. 제1 실시 형태의 밀봉 조성물은, 경화 촉진제 등의 다른 성분을 포함해도 된다.
제1 실시 형태의 밀봉 조성물을 사용하여 제조한 반도체 장치는, 바이어스를 인가한 상태에서의 내습 신뢰성이 우수하다. 그 이유는 명백하지 않으나, 제1 실시 형태의 밀봉 조성물에 포함되는 제1 히드로탈사이트 화합물의 Mg/Al비가 2.4 이상이고, 또한 미소성임으로써, 히드로탈사이트 화합물 중의 수산화물 시트의 층 구조가 충분히 유지되고 있기 때문에, 충분한 이온 트랩 효과가 얻어지기 때문이라고 생각된다.
이하, 제1 실시 형태의 밀봉 조성물에 포함되는 성분에 대하여 설명한다.
(에폭시 수지)
제1 실시 형태의 밀봉 조성물은, 에폭시 수지를 함유한다. 에폭시 수지의 종류는 특별히 한정되지 않고, 공지된 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어 페놀 화합물(예를 들어, 페놀, 크레졸, 크실레놀, 레조르신, 카테콜, 비스페놀 A 및 비스페놀 F) 그리고 나프톨 화합물(예를 들어, α-나프톨, β-나프톨 및 디히드록시나프탈렌)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종과, 알데히드 화합물(예를 들어, 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 벤즈알데히드 및 살리실알데히드)을 산성 촉매 하에서 축합 또는 공축합시켜서 얻어지는 노볼락 수지를 에폭시화 한 것(예를 들어, 페놀노볼락형 에폭시 수지 및 오르토크레졸 노볼락형 에폭시 수지); 비스페놀(예를 들어, 비스페놀 A, 비스페놀 AD, 비스페놀 F 및 비스페놀 S) 및 비페놀(예를 들어, 알킬 치환 또는 비치환된 비페놀)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 디글리시딜에테르; 페놀·아르알킬 수지의 에폭시화물; 페놀 화합물과 디시클로펜타디엔 및 테르펜 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종과의 부가물 또는 중부가물의 에폭시화물; 다염기산(예를 들어, 프탈산 및 다이머산)과 에피클로로히드린의 반응에 의해 얻어지는 글리시딜에스테르형 에폭시 수지; 폴리아민(예를 들어, 디아미노디페닐메탄 및 이소시아누르산)과 에피클로로히드린의 반응에 의해 얻어지는 글리시딜 아민형 에폭시 수지; 올레핀 결합을 과산(예를 들어, 과아세트산)으로 산화하여 얻어지는 선상(線狀) 지방족 에폭시 수지; 및 지환족 에폭시 수지를 들 수 있다. 에폭시 수지는 1종류를 단독으로 사용해도, 2종류 이상을 병용해도 된다.
집적 회로(Integrated Circuit, IC) 등의 소자 상의 알루미늄 배선 또는 구리 배선의 부식 방지의 관점에서, 에폭시 수지의 순도는 높은 쪽이 바람직하고, 가수분해성 염소량은 적은 쪽이 바람직하다. 밀봉 조성물의 내습성 향상의 관점에서는, 가수분해성 염소량은 질량 기준으로 500ppm 이하인 것이 바람직하다.
여기서, 가수분해성 염소량은, 시료의 에폭시 수지 1g을 디옥산 30ml에 용해하고, 1N-KOH 메탄올 용액 5ml를 첨가하여 30분간 리플럭스한 후, 전위차 적정에 의해 구한 값이다.
(경화제)
제1 실시 형태의 밀봉 조성물은, 경화제를 함유한다. 경화제의 종류는 특별히 한정되지 않고, 공지된 경화제를 사용할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어 페놀 화합물(예를 들어, 페놀, 크레졸, 레조르신, 카테콜, 비스페놀 A 및 비스페놀 F) 및 나프톨 화합물(예를 들어, α-나프톨, β-나프톨 및 디히드록시나프탈렌)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종과, 알데히드 화합물(예를 들어, 포름알데히드)을 산성 촉매 하에서 축합 또는 공축합시켜서 얻어지는 노볼락 수지; 페놀·아르알킬 수지; 및 나프톨·아르알킬 수지;를 들 수 있다. 경화제는 1종류를 단독으로 사용해도, 2종류 이상을 병용해도 된다. 그 중에서도, 경화제로서는, 내리플로우성 향상의 관점에서, 페놀·아르알킬 수지가 바람직하다.
경화제의 관능기(예를 들어, 노볼락 수지의 경우에는 페놀성 수산기)의 당량이 에폭시 수지의 에폭시기 1당량에 대하여 0.5당량 내지 1.5당량이 되도록, 경화제가 배합되는 것이 바람직하고, 특히 0.7당량 내지 1.2당량이 되도록 경화제가 배합되는 것이 바람직하다.
(무기 충전재)
제1 실시 형태의 밀봉 조성물은, 무기 충전재를 포함한다. 무기 충전재를 포함함으로써, 밀봉 조성물의 흡습성이 저감되고, 경화 상태에서의 강도가 향상되는 경향이 있다. 제1 실시 형태의 밀봉 조성물에 있어서는, 제1 히드로탈사이트 화합물은 무기 충전재에 포함되지 않는 것으로 한다.
무기 충전재로서는 용융 실리카, 결정 실리카, 알루미나, 지르콘, 산화마그네슘, 규산칼슘, 탄산칼슘, 티타늄산칼륨, 탄화규소, 질화규소, 질화붕소, 베릴리아, 지르코니아 등을 들 수 있다. 또한, 난연 효과가 있는 무기 충전재로서는 수산화알루미늄, 붕산아연 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 선팽창 계수 저감의 관점에서는 용융 실리카가 바람직하고, 고열 전도성의 관점에서는 알루미나, 산화마그네슘 및 질화붕소가 바람직하다. 특히, 밀봉 조성물 중의 염소 이온 등의 불순물 저감의 관점에서는, 산화마그네슘이 바람직하다.
무기 충전재는 1종류를 단독으로 사용해도, 2종 이상을 병용해도 된다. 무기 충전재를 2종 이상 병용하는 경우로서는, 예를 들어 성분, 평균 입자 직경, 형상 등이 다른 무기 충전재를 2종 이상 사용하는 경우를 들 수 있다.
무기 충전재의 형상은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 분상, 구상, 섬유상 등을 들 수 있다. 밀봉 조성물의 성형 시의 유동성 및 금형 마모성의 면에서는, 구상인 것이 바람직하다.
무기 충전재의 배합량으로서는, 흡습성, 선팽창 계수의 저감, 강도 향상 및 땜납 내열성의 관점에서, 제1 실시 형태의 밀봉 조성물 전체에 대하여 75질량% 내지 97질량%의 범위 내인 것이 바람직하고, 80질량% 내지 95질량%의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
무기 충전재로서 산화마그네슘을 포함하는 경우, 산화마그네슘의 함유율은, 불순물 저감의 관점에서, 제1 실시 형태의 밀봉 조성물 중의 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 30질량부의 범위 내인 것이 바람직하고, 20질량부 내지 30질량부의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 산화마그네슘은, 흡습성 저감을 위해, 무기물에 의한 표면 처리를 실시하고 있는 것이 바람직하다.
(제1 히드로탈사이트 화합물)
제1 실시 형태의 밀봉 조성물은, 제1 히드로탈사이트 화합물을 포함한다.
본 개시에 있어서 제1 히드로탈사이트 화합물이란, Mg/Al비가 2.4 이상인, 미소성 히드로탈사이트 화합물을 의미한다. 제1 히드로탈사이트 화합물은, 하기 일반식 (1)로 표시되는 미소성 히드로탈사이트 화합물인 것이 바람직하다.
Mg1-xAlx(OH)2(CO3)x/2·mH2O 일반식 (1)
〔식 (1) 중, x 및 m은 각각 독립적으로 양수이고, (1-x/x)의 값이 2.4 이상임〕
일반식 (1) 에 있어서, x는 Mg의 Al로의 치환량을 나타내는 양수이고, 0<x≤0.5인 것이 바람직하고, 0.20≤x≤0.33인 것이 보다 바람직하다. m은 0 이상의 양수이다.
제1 히드로탈사이트 화합물은, [Mg1-xAlx(OH)2]로 표시되는 복수의 수산화물 시트가 층상으로 겹쳐져, 수산화물 시트와 수산화물 시트의 사이(층간)에 음이온(탄산 이온)과 물 분자가 들어 있는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 수산화물 시트는, 2가 금속(Mg)의 일부가 3가 금속(Al)으로 치환되어 있기 때문에, 전체로서 양으로 하전된다. 정전적인 밸런스는, 층간에 음이온이 도입됨으로써 유지된다고 생각되고 있다. 이러한 성질에 의해, 제1 히드로탈사이트 화합물이 일반식 (1)로 표시되는 미소성 히드로탈사이트 화합물인 경우에는, 제1 실시 형태의 밀봉 조성물 중에서 이온 트랩제로서 효과적으로 기능한다고 생각된다.
제1 히드로탈사이트 화합물이 미소성인지의 여부는, 예를 들어 X선 회절에 있어서 확인할 수 있다. 즉, X선 회절에 있어서 층 방향 피크인 001면의 피크와, 002면의 피크가 모두 관찰되는 경우에는, 히드로탈사이트 화합물이 미소성이라고 판단한다. 보다 구체적으로는, X선 회절에 있어서 층 방향 피크인 001면, 002면의 피크가 모두 5° 내지 45° 부근에 대략 등간격으로 관찰되는 경우에는, 제1 히드로탈사이트 화합물이 미소성이라고 판단한다.
제1 히드로탈사이트 화합물의 제조 방법은 특별히 제한되지 않고, 통상의 방법으로 합성할 수 있다. 제1 히드로탈사이트 화합물의 Mg/Al비는, 예를 들어 원료로서 사용하는 Mg염과 Al염의 몰비를 조정함으로써 원하는 값으로 설정할 수 있다.
제1 히드로탈사이트 화합물은 입자상으로 그의 평균 입자 직경이 250㎛ 이상인 것이 바람직하다. 제1 히드로탈사이트 화합물이 2차 입자의 상태인 경우에는, 상기의 평균 입자 직경은 2차 입자의 평균 입자 직경을 나타낸다.
본 개시에 있어서 제1 히드로탈사이트 화합물의 평균 입자 직경은, 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치를 사용하여 측정되는 값으로 한다.
제1 히드로탈사이트 화합물의 비표면적은 10㎡/g 내지 100㎡/g인 것이 바람직하다. 제1 히드로탈사이트 화합물의 비표면적은, BET법에 의해 측정된 값으로 한다.
제1 히드로탈사이트 화합물의 제1 실시 형태의 밀봉 조성물 중의 함유율은 특별히 제한되지 않는다. 충분한 내습 신뢰성을 실현하는 관점에서는, 제1 히드로탈사이트 화합물의 함유량은, 제1 실시 형태의 밀봉 조성물 중의 에폭시 수지 100질량부에 대하여, 1질량부 이상인 것이 바람직하다. 다른 성분의 효과를 충분히 발휘하는 관점에서는, 제1 히드로탈사이트 화합물의 함유량은, 제1 실시 형태의 밀봉 조성물 중의 에폭시 수지 100질량부에 대하여, 15질량부 이하인 것이 바람직하다.
제1 실시 형태의 밀봉 조성물에 포함되는 제1 히드로탈사이트 화합물은, 1종류만이어도 2종류 이상이어도 된다. 2종류 이상의 제1 히드로탈사이트 화합물을 포함하는 경우로서는, Mg/Al비, 평균 입자 직경, 비표면적 등의 다른 2종류 이상의 제1 히드로탈사이트 화합물을 포함하는 경우를 들 수 있다.
제1 히드로탈사이트 화합물에는, 본원 발명의 효과가 달성되는 한에 있어서, Mg 원소 또는 Al 원소의 한쪽 또는 양쪽의 일부가 다른 금속 원소로 치환된 화합물도 포함된다.
(경화 촉진제)
제1 실시 형태의 밀봉 조성물은, 경화 촉진제를 더 함유해도 된다. 경화 촉진제의 종류는 특별히 제한되지 않고, 공지된 경화 촉진제를 사용할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어 1,8-디아자-비시클로[5.4.0]운데센-7,1,5-디아자-비시클로[4.3.0]노넨, 5,6-디부틸아미노-1,8-디아자-비시클로[5.4.0]운데센-7 등의 시클로아미딘 화합물, 시클로아미딘 화합물에 무수 말레산, 1,4-벤조퀴논, 2,5-톨루퀴논, 1,4-나프토퀴논, 2,3-디메틸벤조퀴논, 2,6-디메틸벤조퀴논, 2,3-디메톡시-5-메틸-1,4-벤조퀴논, 2,3-디메톡시-1,4-벤조퀴논, 페닐-1,4-벤조퀴논 등의 퀴논 화합물, 디아조페닐메탄, 페놀 수지 등의 π 결합을 갖는 화합물을 부가하여 이루어지는 분자 내 분극을 갖는 화합물, 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 디메틸아미노에탄올, 트리스(디메틸아미노메틸)페놀 등의 3급 아민 화합물, 3급 아민 화합물의 유도체, 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸 화합물, 이미다졸 화합물의 유도체, 트리부틸포스핀, 메틸디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 트리스(4-메틸페닐)포스핀, 디페닐포스핀, 페닐포스핀 등의 유기 포스핀 화합물, 유기 포스핀 화합물에 무수 말레산, 상기 퀴논 화합물, 디아조페닐메탄, 페놀 수지 등의 π 결합을 잡는 화합물을 부가하여 이루어지는 분자 내 분극을 갖는 인 화합물, 테트라페닐포스포늄테트라페닐보레이트, 트리페닐포스핀테트라페닐보레이트, 2-에틸-4-메틸이미다졸테트라페닐보레이트, N-메틸모르폴린테트라페닐보레이트 등의 테트라페닐보론염, 테트라페닐보론염의 유도체, 및 트리페닐포스포늄-트리페닐보란, N-메틸모르폴린테트라페닐포스포늄-테트라페닐보레이트 등의 포스핀 화합물과 테트라페닐보론염의 부가물을 들 수 있다. 경화촉진제는 1종류를 단독으로 사용해도, 2종류 이상을 병용해도 된다.
경화 촉진제의 함유율은, 에폭시 수지와 경화제의 합계량에 대하여, 0.1질량% 내지 8질량%인 것이 바람직하다.
(이온 트랩제)
제1 실시 형태의 밀봉 조성물은, 제1 히드로탈사이트 화합물 이외의 이온 트랩제를 더 함유해도 된다. 이온 트랩제로서는, 예를 들어 하기 일반식 (2)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
BiOx(OH)y(NO3)z 일반식 (2)
일반식 (2) 중, x는 0.9≤x≤1.1, y는 0.6≤y≤0.8, z는 0.2≤z≤0.4이다. 일반식 (2)로 표시되는 화합물은, 예를 들어 도아 고세(주) 상품명 IXE500으로서 입수 가능하다.
제1 실시 형태의 밀봉 조성물이, 제1 히드로탈사이트 화합물 이외의 이온 트랩제를 함유하는 경우, 전체 이온 트랩제 중의 제1 하이드로프탈사이트 화합물의 함유율은, 80질량% 이상인 것이 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 95질량% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
(커플링제)
제1 실시 형태의 밀봉 조성물은, 커플링제를 더 함유해도 된다. 커플링제의 종류는, 특별히 제한되지 않고, 공지된 커플링제를 사용할 수 있다. 커플링제로서는, 예를 들어 실란 커플링제 및 티타늄 커플링제를 들 수 있다. 커플링제는, 1종류를 단독으로 사용해도, 2종류 이상을 병용해도 된다.
실란 커플링제로서는, 예를 들어 비닐트리클로로실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-[비스(β-히드록시에틸)]아미노프로필트리에톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-(β-아미노에틸)아미노프로필디메톡시메틸실란, N-(트리메톡시실릴프로필)에틸렌디아민, N-(디메톡시메틸실릴이소프로필)에틸렌디아민, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, N-β-(N-비닐벤질아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-클로로프로필트리메톡시실란, 헥사메틸디실란, γ-아닐리노프로필트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란 및 γ-머캅토프로필메틸디메톡시실란을 들 수 있다.
티타늄 커플링제로서는, 예를 들어 이소프로필트리이소스테아로일티타네이트, 이소프로필트리스(디옥틸파이로포스페이트)티타네이트, 이소프로필트리(N-아미노에틸-아미노에틸)티타네이트, 테트라옥틸비스(디트리데실포스파이트)티타네이트, 테트라(2,2-디알릴옥시메틸-1-부틸)비스(디트리데실포스파이트)티타네이트, 비스(디옥틸파이로포스페이트)옥시아세테이트티타네이트, 비스(디옥틸파이로포스페이트)에틸렌티타네이트, 이소프로필트리옥타노일티타네이트, 이소프로필디메타크릴이소스테아로일티타네이트, 이소프로필트리도데실벤젠술포닐티타네이트, 이소프로필이소스테아로일디아크릴티타네이트, 이소프로필트리(디옥틸포스페이트)티타네이트, 이소프로필트리쿠밀페닐티타네이트 및 테트라이소프로필비스(디옥틸포스파이트)티타네이트를 들 수 있다.
제1 실시 형태의 밀봉 조성물이 커플링제를 함유하는 경우, 커플링제의 함유율은, 제1 실시 형태의 밀봉 조성물의 전체에 대하여 3질량% 이하인 것이 바람직하고, 그의 효과를 발휘시키는 관점에서는, 0.1질량% 이상인 것이 바람직하다.
(이형제)
제1 실시 형태의 밀봉 조성물은, 이형제를 더 함유해도 된다. 이형제의 종류는 특별히 제한되지 않고, 공지된 이형제를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 고급 지방산, 카르나우바 왁스 및 폴리에틸렌계 왁스를 들 수 있다. 이형제는, 1종류를 단독으로 사용해도, 2종류 이상을 병용해도 된다.
제1 실시 형태의 밀봉 조성물이 이형제를 함유하는 경우, 이형제의 함유율은, 에폭시 수지와 경화제의 합계량에 대하여, 10질량% 이하인 것이 바람직하고, 그의 효과를 발휘시키는 관점에서는, 0.5질량% 이상인 것이 바람직하다.
(착색제 및 개질제)
제1 실시 형태의 밀봉 조성물은, 착색제(예를 들어, 카본 블랙)를 함유해도 된다. 또한, 제1 실시 형태의 밀봉 조성물은, 개질재(예를 들어, 실리콘 및 실리콘 고무)를 함유해도 된다. 착색제 및 개질제는, 각각 1종류를 단독으로 사용해도, 2종류 이상을 병용해도 된다.
착색제로서 카본 블랙 등의 도전성 입자를 사용하는 경우, 도전성 입자는, 입자 직경 10㎛ 이상의 입자 함유율이 1질량% 이하인 것이 바람직하다.
제1 실시 형태의 밀봉 조성물이 도전성 입자를 함유하는 경우, 도전성 입자의 함유율은, 에폭시 수지와 경화제의 합계량에 대하여 3질량% 이하인 것이 바람직하다.
<제2 실시 형태의 밀봉 조성물>
제2 실시 형태의 밀봉 조성물은 에폭시 수지와, 경화제와, 하기 일반식 (1)로 표시되는 히드로탈사이트 화합물(이하, 「제2 히드로탈사이트 화합물」이라고도 함)과, 제2 히드로탈사이트 화합물과는 다른 마그네슘 함유 화합물(이하, 「특정 마그네슘 함유 화합물」이라고도 함)을 함유한다. 제2 실시 형태의 밀봉 조성물은, 예를 들어 경화 촉진제, 무기 충전재 및 그 밖의 성분을 더 함유해도 된다.
Mg1-xAlx(OH)2(CO3)x/2·mH2O 일반식 (1)
〔식 (1) 중, x 및 m은 각각 독립적으로 양수임〕
제2 히드로탈사이트 화합물과 특정 마그네슘 함유 화합물을 병용함으로써, 열 전도성이 우수한 밀봉 조성물이 된다. 그 이유는 명백하지 않으나, 제2 히드로탈사이트 화합물은 제2 실시 형태의 밀봉 조성물 중에서 이온 트랩제로서 기능하고, 특정 마그네슘 함유 화합물은 무기 충전재로서 기능하면서 이온을 포획하는 성질을 갖기 때문이라고 생각된다. 또한, 특정 마그네슘 함유 화합물은, 그 자체가 열 전도성이 우수하다.
(에폭시 수지)
제2 실시 형태의 밀봉 조성물은, 에폭시 수지를 함유한다. 에폭시 수지의 종류는 특별히 한정되지 않고, 공지된 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어 제1 실시 형태의 밀봉 조성물로 예를 든 에폭시 수지와 동일한 것을 사용할 수 있고, 에폭시 수지의 적합한 사용 형태에 대해서도 동일하다.
(경화제)
제2 실시 형태의 밀봉 조성물은, 경화제를 함유한다. 경화제의 종류는 특별히 한정되지 않고 공지된 경화제를 사용할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어 제1 실시 형태의 밀봉 조성물로 예를 든 경화제와 동일한 것을 사용할 수 있고, 경화제의 적합한 사용 형태에 대해서도 동일하다.
(일반식 (1)로 표시되는 히드로탈사이트 화합물)
제2 실시 형태의 밀봉 조성물은, 제2 히드로탈사이트 화합물을 함유한다. 제2 히드로탈사이트 화합물은, 하기 일반식 (1)로 표시되는 히드로탈사이트 화합물이다.
Mg1-xAlx(OH)2(CO3)x/2·mH2O 일반식 (1)
일반식 (1)에 있어서, x는 Mg의 Al로의 치환량을 나타내는 양수이고, 0<x≤0.5인 것이 바람직하고, 0.20≤x≤0.33인 것이 보다 바람직하다. m은 양수이다. 일반식 (1)로 표시되는 화합물은, 예를 들어 교와 가가꾸 고교(주) 상품명 DHT-4A로서 입수 가능하다.
본 개시에 있어서 제2 히드로탈사이트 화합물은, 미소성 히드로탈사이트 화합물인 것이 바람직하다.
제2 히드로탈사이트 화합물이 미소성인지의 여부는, 제1 실시 형태의 밀봉 조성물에서 설명한 방법과 동일한 방법으로 확인할 수 있다.
제2 히드로탈사이트 화합물은, [Mg1-xAlx(OH)2]로 표시되는 복수의 수산화물 시트가 층상으로 겹쳐져, 수산화물 시트와 수산화물 시트의 사이(층간)에 음이온(탄산 이온)과 물 분자가 들어 있는 구조를 갖는다. 수산화물 시트는, 2가 금속(Mg)의 일부가 3가 금속(Al)으로 치환되어 있기 때문에, 전체로서 양으로 하전된다. 정전적인 밸런스는, 층간에 음이온이 도입됨으로써 유지된다고 생각되고 있다. 이러한 성질에 의해, 제2 히드로탈사이트 화합물은 제2 실시 형태의 밀봉 조성물 중에서 이온 트랩제로서 기능한다고 생각된다.
제2 히드로탈사이트 화합물의 제조 방법은 특별히 제한되지 않고, 통상의 방법으로 합성할 수 있다. 제2 히드로탈사이트 화합물의 Mg/Al비는, 예를 들어 원료로서 사용하는 Mg염과 Al염의 몰비를 조정함으로써 원하는 값으로 설정할 수 있다.
제2 히드로탈사이트 화합물은 입자상으로 그의 평균 입자 직경이 250㎛ 이상인 것이 바람직하다. 제2 히드로탈사이트 화합물이 2차 입자의 상태인 경우에는, 상기의 평균 입자 직경은 2차 입자의 평균 입자 직경을 나타낸다. 본 개시에 있어서 제2 히드로탈사이트 화합물의 평균 입자 직경 및 최대 입자 직경은, 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치를 사용하여 측정되는 값으로 한다.
제2 히드로탈사이트 화합물의 비표면적은 10㎡/g 내지 100㎡/g인 것이 바람직하다. 제2 히드로탈사이트 화합물의 비표면적은, BET법에 의해 측정된 값으로 한다.
제2 히드로탈사이트 화합물의 제2 실시 형태의 밀봉 조성물 중의 함유율은 특별히 제한되지 않는다. 충분한 내습 신뢰성을 실현하는 관점에서는, 제2 히드로탈사이트 화합물의 함유량은, 제2 실시 형태의 밀봉 조성물 중의 에폭시 수지 100질량부에 대하여, 1질량부 이상인 것이 바람직하다. 다른 성분의 효과를 충분히 발휘하는 관점에서는, 제2 히드로탈사이트 화합물의 함유량은, 제2 실시 형태의 밀봉 조성물 중의 에폭시 수지 100질량부에 대하여, 15질량부 이하인 것이 바람직하다.
제2 실시 형태의 밀봉 조성물에 포함되는 제2 히드로탈사이트 화합물은, 1종류만이어도 2종류 이상이어도 된다. 2종류 이상의 제2 히드로탈사이트 화합물을 포함하는 경우로서는, Mg/Al비, 평균 입자 직경, 비표면적 등의 다른 2종류 이상의 제2 히드로탈사이트 화합물을 포함하는 경우를 들 수 있다.
제2 히드로탈사이트 화합물에는, 본 발명의 효과가 달성되는 한에 있어서, Mg 원소 또는 Al 원소의 한쪽 또는 양쪽의 일부가 다른 금속 원소로 치환된 화합물도 포함된다.
(이온 트랩제)
제2 실시 형태의 밀봉 조성물은, 제2 히드로탈사이트 화합물 이외의 이온 트랩제를 더 함유해도 된다. 제2 실시 형태의 밀봉 조성물에 있어서의 이온 트랩제는, 제1 실시 형태의 밀봉 조성물에서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있고, 이온 트랩제의 적합한 사용 형태에 대해서도 동일하다.
(특정 마그네슘 함유 화합물)
제2 실시 형태의 밀봉 조성물은, 특정 마그네슘 함유 화합물을 함유한다. 특정 마그네슘 함유 화합물은, 제2 히드로탈사이트 화합물과는 다른 마그네슘 함유 화합물이다. 제2 실시 형태의 밀봉 조성물이 특정 마그네슘 함유 화합물을 함유함으로써, 밀봉 조성물의 경화물의 열 전도성이 향상된다.
특정 마그네슘 함유 화합물로서는, 예를 들어 산화마그네슘을 들 수 있다. 특정 마그네슘 함유 화합물은 1종류를 단독으로 사용해도, 2종류 이상을 병용해도 된다.
제2 실시 형태의 밀봉 조성물 중의 추출수 염소 이온의 저감 관점에서는, 산화마그네슘인 것이 바람직하다. 또한, 흡습성의 저감 관점에서는, 특정 마그네슘 함유 화합물은 무기물에 의해 표면 처리되어 있는 것이 바람직하다.
특정 마그네슘 함유 화합물의 함유율은, 추출수 염소 이온의 저감 관점에서는, 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 30질량부의 범위 내인 것이 바람직하고, 20질량부 내지 30질량부의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
(경화 촉진제)
제2 실시 형태의 밀봉 조성물은, 경화 촉진제를 더 함유해도 된다. 경화 촉진제의 종류는 특별히 제한되지 않고, 공지된 경화 촉진제를 사용할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어 제1 실시 형태의 밀봉 조성물로 예를 든 경화 촉진제와 동일한 것을 사용할 수 있고, 경화 촉진제의 적합한 사용 형태에 대해서도 동일하다.
(무기 충전재)
제2 실시 형태의 밀봉 조성물은, 무기 충전재를 더 함유해도 된다. 무기 충전재를 포함함으로써, 제2 실시 형태의 밀봉 조성물의 흡습성이 저감되고, 경화 상태에서의 강도가 향상되는 경향이 있다. 제2 실시 형태의 밀봉 조성물에 있어서는, 제2 히드로탈사이트 화합물 및 특정 마그네슘 함유 화합물은 무기 충전재에 포함되지 않는 것으로 한다.
무기 충전재의 재질은 특별히 제한되지 않고, 공지된 무기 충전재를 사용할 수 있다. 무기 충전재의 재질로서는, 예를 들어 용융 실리카, 결정 실리카, 알루미나, 지르콘, 규산칼슘, 탄산칼슘, 티타늄산칼륨, 탄화규소, 질화규소, 질화붕소, 베릴리아 및 지르코니아를 들 수 있다. 또한, 난연 효과가 있는 무기 충전재의 재질로서는, 예를 들어 수산화알루미늄, 복합 금속 수산화물, 붕산아연 및 몰리브덴산아연을 들 수 있다. 이들 중에서도, 선팽창 계수 저감의 관점에서는 용융 실리카가 바람직하고, 고열 전도성의 관점에서는 알루미나 및 질화붕소가 바람직하다.
무기 충전재는 1종류를 단독으로 사용해도, 2종류 이상을 병용해도 된다. 무기 충전재를 2종 이상 병용하는 경우로서는, 예를 들어 성분, 평균 입자 직경, 형상 등이 다른 무기 충전재를 2종 이상 사용하는 경우를 들 수 있다.
무기 충전재의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 분상, 구상, 섬유상 등을 들 수 있다. 밀봉 조성물의 성형 시의 유동성 및 금형 마모성의 면에서는, 구형이 바람직하다.
밀봉 조성물이 무기 충전재를 함유하는 경우, 무기 충전재 및 특정 마그네슘 함유 화합물을 합계한 총 함유율은, 흡습성, 선팽창 계수의 저감, 강도 향상 및 땜납 내열성의 관점에서, 밀봉 조성물 전체에 대하여 75질량% 내지 97질량%의 범위 내인 것이 바람직하고, 80질량% 내지 95질량%의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
(커플링제)
제2 실시 형태의 밀봉 조성물은, 커플링제를 더 함유해도 된다. 커플링제의 종류는, 특별히 제한되지 않고, 공지된 커플링제를 사용할 수 있다. 커플링제로서는, 예를 들어 제1 실시 형태의 밀봉 조성물로 예를 든 커플링제와 동일한 것을 사용할 수 있고, 커플링제의 적합한 사용 형태에 대해서도 동일하다.
(이형제)
제2 실시 형태의 밀봉 조성물은, 이형제를 더 함유해도 된다. 이형제의 종류는 특별히 제한되지 않고, 공지된 이형제를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 제1 실시 형태의 밀봉 조성물로 예를 든 이형제와 동일한 것을 사용할 수 있고, 이형제의 적합한 사용 형태에 대해서도 동일하다.
(착색제 및 개질제)
제2 실시 형태의 밀봉 조성물은, 착색제(예를 들어, 카본 블랙)를 함유해도 된다. 또한, 제2 실시 형태의 밀봉 조성물은, 개질재(예를 들어, 실리콘 및 실리콘 고무)를 함유해도 된다. 착색제 및 개질제의 종류는 특별히 제한되지 않고, 공지된 착색제 및 개질제를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 제1 실시 형태의 밀봉 조성물로 예를 든 착색제 및 개질제와 동일한 것을 사용할 수 있고, 착색제 및 개질제의 적합한 사용 형태에 대해서도 동일하다.
<제3 실시 형태의 밀봉 조성물>
제3 실시 형태의 밀봉 조성물은 에폭시 수지와, 경화제와, 하기 일반식 (1)로 표시되는 히드로탈사이트 화합물(제2 히드로탈사이트 화합물)과, 산화마그네슘을 함유하고, 상기 산화마그네슘의 양이 상기 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 50질량부이다. 제3 실시 형태의 밀봉 조성물은, 예를 들어 경화 촉진제, 무기 충전재 및 그 밖의 성분을 더 함유해도 된다.
Mg1-xAlx(OH)2(CO3)x/2·mH2O 일반식 (1)
〔식 (1) 중, x 및 m은 각각 독립적으로 양수임〕
제2 히드로탈사이트 화합물과 산화마그네슘을 병용함으로써, 열 전도성과 바이어스를 인가한 상태에서의 내습 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 제조 가능한 밀봉 조성물이 된다. 그 이유는 명백하지 않으나, 무기 충전제로서 일반적으로 사용되는 알루미나보다도 열 전도성이 높은 산화마그네슘을 포함함으로써 고열 전도화가 달성되고 있는 것으로 생각된다. 또한, 산화마그네슘의 양이 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 50질량부의 범위 내임으로써, 무기 충전재의 증량에 수반하는 밀봉 조성물의 유동성, 경화성 기타 여러 특성의 저하를 억제하면서 고열 전도화가 달성되고 있는 것으로 생각된다. 또한, 이온 트랩제로서 포함되는 히드로탈사이트 화합물이 미소성인 경우에는, 소성된 히드로탈사이트에 비하여 수산화물 시트의 층 구조가 보다 유지되어, 보다 우수한 이온 트랩 효과가 발휘되고 내습 신뢰성의 향상에 기여한다고 생각된다.
(에폭시 수지)
제3 실시 형태의 밀봉 조성물은, 에폭시 수지를 함유한다. 에폭시 수지의 종류는 특별히 한정되지 않고, 공지된 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
구체적으로는, 제1 실시 형태의 밀봉 조성물로 예를 든 에폭시 수지와 동일한 것을 사용할 수 있고, 에폭시 수지의 적합한 사용 형태에 대해서도 동일하다.
(경화제)
제3 실시 형태의 밀봉 조성물은, 경화제를 함유한다. 경화제의 종류는 특별히 한정되지 않고, 공지된 경화제를 사용할 수 있다.
구체적으로는, 제1 실시 형태의 밀봉 조성물로 예를 든 경화제와 동일한 것을 사용할 수 있고, 경화제의 적합한 사용 형태에 대해서도 동일하다.
(일반식 (1)로 표시되는 히드로탈사이트 화합물)
제3 실시 형태의 밀봉 조성물은, 제2 히드로탈사이트 화합물을 함유한다. 제2 히드로탈사이트 화합물은, 하기 일반식 (1)로 표시되는 히드로탈사이트 화합물이다.
Mg1-xAlx(OH)2(CO3)x/2·mH2O 일반식 (1)
일반식 (1)에 있어서, x는 Mg의 Al로의 치환량을 나타내는 양수이고, 0<x≤0.5인 것이 바람직하고, 0.20≤x≤0.33인 것이 보다 바람직하다. m은 양수이다.
제2 히드로탈사이트 화합물은, 제2 실시 형태의 밀봉 조성물로 예를 든 제2 히드로탈사이트 화합물과 동일한 것을 사용할 수 있고, 제2 히드로탈사이트 화합물의 적합한 사용 형태에 대해서도 동일하다.
(이온 트랩제)
제3 실시 형태의 밀봉 조성물은, 제2 히드로탈사이트 화합물 이외의 이온 트랩제를 더 함유해도 된다. 제3 실시 형태의 밀봉 조성물에 있어서의 이온 트랩제는, 제1 실시 형태의 밀봉 조성물에서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있고, 이온 트랩제의 적합한 사용 형태에 대해서도 동일하다.
(산화마그네슘)
제3 실시 형태의 밀봉 조성물은, 산화마그네슘을 함유한다. 제3 실시 형태의 밀봉 조성물이 산화마그네슘을 함유함으로써, 밀봉 조성물의 경화물의 열 전도성이 향상된다. 또한, 제3 실시 형태의 밀봉 조성물 중의 추출수 염소 이온의 저감 관점에서도, 산화마그네슘을 사용하는 것이 적합하다. 흡습성의 저감 관점에서는, 산화마그네슘은 무기물에 의해 표면 처리되어 있는 것이 바람직하다.
산화마그네슘의 함유량은, 추출수 염소 이온의 저감 관점에서는, 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 30질량부의 범위 내인 것이 바람직하고, 20질량부 내지 30질량부의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
(경화 촉진제)
제3 실시 형태의 밀봉 조성물은, 경화 촉진제를 더 함유해도 된다. 경화 촉진제의 종류는 특별히 제한되지 않고, 공지된 경화 촉진제를 사용할 수 있다.
구체적으로는, 제1 실시 형태의 밀봉 조성물로 예를 든 경화 촉진제와 동일한 것을 사용할 수 있고, 경화 촉진제의 적합한 사용 형태에 대해서도 동일하다.
(무기 충전재)
제3 실시 형태의 밀봉 조성물은, 무기 충전재를 더 함유해도 된다. 무기 충전재를 포함함으로써, 제3 실시 형태의 밀봉 조성물의 흡습성이 저감되고, 경화 상태에서의 강도가 향상되는 경향이 있다. 제3 실시 형태의 밀봉 조성물에 있어서는, 제2 히드로탈사이트 화합물 및 산화마그네슘은 무기 충전재에 포함되지 않는 것으로 한다.
무기 충전재의 재질은 특별히 제한되지 않고, 공지된 무기 충전재를 사용할 수 있다. 무기 충전재의 재질로서는, 제2 실시 형태의 밀봉 조성물로 예를 든 것을 동일하게 사용할 수 있고, 적합한 재질에 대해서도 동일하다.
무기 충전재는 1종류를 단독으로 사용해도, 2종류 이상을 병용해도 된다. 무기 충전재를 2종 이상 병용하는 경우로서는, 예를 들어 성분, 평균 입자 직경, 형상 등이 다른 무기 충전재를 2종 이상 사용하는 경우를 들 수 있다.
무기 충전재의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 분상, 구상, 섬유상 등을 들 수 있다. 밀봉 조성물의 성형 시 유동성 및 금형 마모성의 면에서는, 구형이 바람직하다.
제3 실시 형태의 밀봉 조성물이 무기 충전제를 함유하는 경우, 무기 충전재 및 산화마그네슘을 합계한 총 함유율은, 흡습성, 선팽창 계수의 저감, 강도 향상 및 땜납 내열성의 관점에서, 제3 실시 형태의 밀봉 조성물 전체에 대하여 75질량% 내지 97질량%의 범위 내인 것이 바람직하고, 80질량% 내지 95질량%의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
(커플링제)
제3 실시 형태의 밀봉 조성물은, 커플링제를 더 함유해도 된다. 커플링제의 종류는, 특별히 제한되지 않고, 공지된 커플링제를 사용할 수 있다. 커플링제로서는, 예를 들어 제1 실시 형태의 밀봉 조성물로 예를 든 커플링제와 동일한 것을 사용할 수 있고, 커플링제의 적합한 사용 형태에 대해서도 동일하다.
(이형제)
제2 실시 형태의 밀봉 조성물은, 이형제를 더 함유해도 된다. 이형제의 종류는 특별히 제한되지 않고, 공지된 이형제를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 제1 실시 형태의 밀봉 조성물로 예를 든 커플링제와 동일한 것을 사용할 수 있고, 커플링제의 적합한 사용 형태에 대해서도 동일하다.
(착색제 및 개질제)
제3 실시 형태의 밀봉 조성물은, 착색제(예를 들어, 카본 블랙)를 함유해도 된다. 또한, 제3 실시 형태의 밀봉 조성물은, 개질재(예를 들어, 실리콘 및 실리콘 고무)를 함유해도 된다. 착색제 및 개질제의 종류는 특별히 제한되지 않고, 공지된 착색제 및 개질제를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 제1 실시 형태의 밀봉 조성물로 예를 든 착색제 및 개질제와 동일한 것을 사용할 수 있고, 착색제 및 개질제의 적합한 사용 형태에 대해서도 동일하다.
<제1 내지 제3 실시 형태의 밀봉 조성물의 제작 방법>
제1 내지 제3 실시 형태의 밀봉 조성물의 제작 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지된 방법에 의해 행할 수 있다. 예를 들어, 소정의 배합량의 원재료의 혼합물을 믹서 등에 의해 충분히 혼합한 후, 열 롤, 압출기 등에 의해 혼련하고, 냉각, 분쇄 등의 처리를 거침으로써 제작할 수 있다. 밀봉 조성물의 상태는 특별히 제한되지 않고, 분말상, 고체상, 액체상 등이면 된다.
<반도체 장치>
본 실시 형태의 반도체 장치는, 반도체 소자와, 상기 반도체 소자를 밀봉하여 이루어지는 제1, 제2 또는 제3 실시 형태의 밀봉 조성물의 경화물을 포함한다.
제1, 제2 또는 제3 실시 형태의 밀봉 조성물을 사용하여 반도체 소자(전자 부품)를 밀봉하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 공지된 방법을 적용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 저압 트랜스퍼 성형법이 일반적인데, 인젝션 성형, 압축 성형, 주형 등을 사용해도 된다.
본 실시 형태의 반도체 장치는, 바이어스를 인가한 상태에서의 내습 신뢰성이 우수하고, 누설 불량, 와이어간 쇼트 불량, 와이어 오픈 불량 등의 발생이 억제되는 경향이 있다. 또한, 반도체 장치가 구리 와이어를 포함하는 경우라도 구리 와이어가 부식되어서 저항이 상승하는 것을 억제할 수 있다. 이로 인해, 본 실시 형태의 반도체 장치는, IC(Integrated Circuit, 집적 회로), LSI(Large-Scale Integration, 대규모 집적 회로) 등으로서 적합하다.
실시예
이하에 본 발명의 실시예에 대하여 설명하는데, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 표중의 수치는 특별히 언급하지 않는 한 「질량부」를 의미한다.
(실시예 1A 내지 4A 및 비교예 1A 내지 4A)
표 1에 나타내는 배합의 재료를 예비 혼합(드라이 블렌드)한 후, 2축 롤(롤 표면 온도: 약 80℃)로 약 15분간 혼련하여, 냉각하고, 분쇄하여 분말상의 밀봉 조성물을 제조하였다.
실시예 1A와 비교예 1A, 실시예 2A와 비교예 2A, 실시예 3A와 비교예 3A 및 실시예 4A와 비교예 4A는, 각각 히드로탈사이트의 종류를 변경한 것 이외에는 동일한 조성으로 하였다.
Figure pct00001
표 1 중의 재료의 상세는, 각각 이하와 같다.
(에폭시 수지)
E1: YSLV-80XY, 신닛테츠스미킨 가가쿠(주) 상품명
E2: YX-4000, 유까 쉘 에폭시(주) 상품명
E3: HP-5000, DIC(주) 상품명
E4: CER-3000L, 니혼 가야쿠(주) 상품명
E5: YSLV-120TE, 신닛테츠스미킨 가가쿠(주) 상품명
E6: NC-3000, 니혼 가야쿠(주) 상품명
(경화제)
H1: HE910, 에어·워터(주) 상품명
H2: HE200C, 에어·워터(주) 상품명
H3: MEH-7800, 메이와 가세이(주) 상품명
(경화 촉진제)
HA1: 트리페닐포스핀
HA2: 트리페닐포스핀과 1,4-벤조퀴논의 부가물
(히드로탈사이트 화합물)
HT1: Mg/Al≒ 3.0, 미소성 타입
HT2: Mg/Al≒ 2.5, 소성 타입
(무기 충전재)
Mg1: 산화마그네슘
Si1: 구상 용융 실리카
상기에서 얻어진 밀봉 조성물을 사용하여, 트랜스퍼 성형기에 의해, 금형 온도 175℃ 내지 180℃, 성형 압력 17kgf/㎠(1.67MPa), 경화 시간 90초의 조건에서 반도체 소자를 밀봉하여, 하기의 HAST(Highly Accelerated temperature and humidity Stress Test, 초가속 수명 시험) 평가에 사용하는 시험편을 제작하였다. 시험편은, 패드(Al/Si/Cu=98.9%/0.8%/0.3%, 폭 60㎛)를 전극으로서, 순 구리 와이어(직경 20㎛)를 와이어로서 갖고 있었다.
(시험 방법)
제작한 시험편을 130℃, 습도 85% 분위기의 고온 고습조에 넣고, 전압 5V를 인가하여, 누계 24시간, 48시간, 96시간, 168시간 및 336시간의 조내 HAST시험을 행하였다. 상기 시간의 경과 시에 있어서 각각 전기 특성 평가를 행하고, 와이어 오픈한 시험편(저항값 상승이 100%)을 「NG」, 저항 상승값이 100% 미만인 시험편을 「OK」라고 평가하였다.
HAST 시험의 평가 결과를 표 2에 나타내었다. Mg/Al비가 높고, 미소성 타입의 히드로탈사이트 화합물(HT-1)을 사용한 실시예 1A 내지 4A는, 비교예 1A 내지 4A에 비해, HAST시험 결과가 양호해졌다.
Figure pct00002
(실시예 5A, 6A 및 비교예 5-1A 내지 5-3A)
상기 실시예와 동일하게 하여, 표 3에 나타내는 배합의 재료로 분말상의 밀봉 조성물 및 시험편을 제작하고, HAST 시험을 행하였다.
실시예 5A, 6A 및 비교예 5-1A 내지 5-3A에서는, 모두 미소성 타입의 히드로탈사이트 화합물을 사용하였다. 또한, 실시예 5A, 6A에서는 Mg/Al비가 2.4 이상인 히드로탈사이트 화합물을 사용하고, 비교예 5-1A 내지 5-3A에서는 Mg/Al비가 2.4 미만인 히드로탈사이트 화합물을 사용하였다.
Figure pct00003
표 3 중의 재료의 상세는, 각각 이하와 같다.
E1: YSLV-80XY, 신닛테츠스미킨 가가쿠(주) 상품명
E2: YX-4000, 유까 쉘 에폭시(주) 상품명
H1: HE910, 에어·워터(주) 상품명
H2: HE200C, 에어·워터(주) 상품명
HA1: 트리페닐포스핀
HT1: Mg/Al≒3.0, 미소성 타입
HT3: Mg/Al≒0.6, 미소성 타입
HT4: Mg/Al≒1.8, 미소성 타입
HT5: Mg/Al≒2.1, 미소성 타입
HT6: Mg/Al≒2.7, 미소성 타입
Mg1: 산화마그네슘
Si1: 구상 용융 실리카
HAST 시험의 평가 결과를 표 4에 나타내었다. 결과로서, Mg/Al비의 수치가 클수록 HAST 시험에서 양호한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
Figure pct00004
(실시예 7A 내지 8A 및 비교예 6A 내지 9A)
상기 실시예와 동일하게 하여, 표 5에 나타내는 배합의 재료로 분말상의 밀봉 조성물 및 시험편을 제작하고, HAST 시험을 행하였다.
실시예 7A, 8A 및 비교예 6A 내지 9A는, 히드로탈사이트의 종류를 변경한 것 이외에는 동일한 조성으로 하였다. 또한, 히드로탈사이트가 미소성 타입인 경우와 소성 타입인 경우의 효과의 차를 검증하기 위해서, 실시예 7A와 비교예 6A, 비교예 7A와 비교예 8A, 실시예 8A와 비교예 9A에서는, Mg/Al비가 동일하고 소성 타입인지 미소성 타입인지가 다른 히드로탈사이트를 각각 사용하였다.
Figure pct00005
표 5 중의 재료의 상세는, 각각 이하와 같다.
E1: YSLV-80XY, 신닛테츠스미킨 가가쿠(주) 상품명
E2: YX-4000, 유까 쉘 에폭시(주) 상품명
H1: HE910, 에어·워터(주) 상품명
H2: HE200C, 에어·워터(주) 상품명
HA1: 트리페닐포스핀
HT1: Mg/Al≒3.0, 미소성 타입
HT3: Mg/Al≒0.6, 미소성 타입
HT6: Mg/Al≒2.7, 미소성 타입
HT7: Mg/Al≒3.0, 소성 타입
HT8: Mg/Al≒0.6, 소성 타입
HT9: Mg/Al≒2.7, 소성 타입
Mg1: 산화마그네슘
Si1: 구상 용융 실리카
HAST 시험의 평가 결과를 표 6에 나타내었다. 결과로서, 히드로탈사이트 화합물의 Mg/Al 비율이 동일한 경우에, 소성 타입보다도 미소성 타입의 것을 사용한 쪽이 양호한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다. 또한, 이 경향은 히드로탈사이트 화합물의 Mg/Al 비율에 관계 없이 보이는 것을 알 수 있었다. 단, Mg/Al 비율이 2.4 이상인 경우에는, 2.4 미만의 경우에 비하여, 소성 타입보다도 미소성 타입을 사용하는 것의 효과가 크게 나타났다.
Figure pct00006
<결과의 고찰>
지금까지는, 불순물 추출액 측정에서는, 소성 타입의 히드로탈사이트 화합물을 사용한 쪽이 양호한 결과가 얻어지기 때문에, 내습 신뢰성이 우수하다고 여겨져 왔다. 이것은, 소성 타입의 히드로탈사이트는 소성함으로써 표면 부분에 다공성이 많이 발생하고, 표면적이 매우 높아지기 때문에, 층간에서 이온을 포획하는 미소성 타입의 히드로탈사이트 화합물과 비교하여 표면 트랩능이 높아지기 때문이다.
그러나, 바이어스를 인가한 상태에서의 HAST 시험에서는, 포획한 이온의 유지 능력이 높지 않으면 안되기 때문에, 표면 트랩능만으로는 불충분한 것이 상기의 시험에 의해 시사되었다.
이상으로부터, 본 발명에 따르면, 바이어스를 인가한 상태에서의 내습 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 제조 가능한 밀봉 조성물 및 반도체 장치를 제공할 수 있는 것을 알 수 있었다.
(실시예 1B 내지 4B 및 비교예 1B 내지 4B)
표 7에 나타내는 각종 성분을 믹서 등에 의해 예비 혼합한 후, 열 롤(롤 표면 온도: 약 80℃), 압출기 등에 의해 혼련하고, 그리고 냉각하고, 분쇄하여 분말상의 밀봉 조성물을 제조하였다. 실시예 1B와 비교예 1B, 실시예 2B와 비교예 2B, 실시예 3B와 비교예 3B 및 실시예 4B와 비교예 4B는, 각각 특정 마그네슘 함유 화합물의 유무 이외는 동일한 조성으로 하였다.
Figure pct00007
표 7 중의 재료의 상세는, 각각 이하와 같다.
E1: YSLV-80XY, 신닛테츠스미킨 가가쿠(주) 상품명
E2: YX-4000, 유까 쉘 에폭시(주) 상품명
E3: HP-5000, DIC(주) 상품명
E4: CER-3000L, 니혼 가야쿠(주) 상품명
E5: YSLV-120TE, 신닛테츠스미킨 가가쿠(주) 상품명
E6: NC-3000, 니혼 가야쿠(주) 상품명
H1: HE910, 에어·워터(주) 상품명
H2: MEH-7800, 메이와 가세이(주) 상품명
HA1: 트리페닐포스핀
HA2: 트리페닐포스핀과 1,4-벤조퀴논의 부가물
HT1: 히드로탈사이트 화합물, x≒0.25, 미소성 타입
Mg1: 산화마그네슘
Si1: 구상 용융 실리카
Al1: 알루미나
상기에서 얻어진 밀봉 조성물을 사용하여, 압축 성형기에 의해, 금형 온도 175℃ 내지 180℃, 성형 압력 7MPa, 경화 시간 150초의 조건에서 반도체 소자를 밀봉하고, 하기의 평가에 사용하는 시험편을 제작하였다.
<평가>
시험편의 열 전도율을 Xe-flash법에 의해 측정하였다. 결과를 표 8에 나타내었다.
특정 마그네슘 함유 화합물로서 산화마그네슘을 함유하는 실시예 1B는, 산화마그네슘을 포함하지 않는 비교예 1B에 비해, 열 전도율이 높은 결과가 되었다. 동일하게, 수지의 종류를 바꾸어서 실시예 2B 내지 실시예 4B 및 비교예 2B 내지 4B를 각각 대비하여, 열 전도율을 측정하였다. 그 결과, 수지의 종류를 바꾸어도, 비교예보다 실시예 쪽이, 높은 열 전도율을 나타내었다.
Figure pct00008
표 8의 결과로부터, 무기 충전재의 일부가 특정 마그네슘 함유 화합물로 치환되는 것이 명확해졌다. 이에 의해, 열 전도성이 우수하지만, 유동성, 경화성 및 그 밖의 여러 특성의 저하를 야기하는 점에서 대량으로 함유하는 것이 곤란한 알루미나의 첨가 대신에, 또는 알루미나의 일부를 특정 마그네슘 함유 화합물로 치환하여, 특정 마그네슘 함유 화합물을 함유시킬 수 있다. 특정 마그네슘 함유 화합물은, 실리카 및 알루미나와 비교하여, 그 자체의 열 전도율이 높기 때문에, 대량으로 함유시키지 않더라도 밀봉 수지의 경화물의 열 전도성을 높일 수 있다.
또한, 실시예 1B 내지 실시예 4B는, 실시예 1A 내지 실시예 4A와 동일 조성이고, 표 2에 도시된 바와 같이 HAST 시험의 평가 결과도 양호하였다.
<밀봉 조성물의 제작>
표 9에 나타내는 각종 소재를 믹서 등에 의해 예비 혼합한 후, 열 롤(롤 표면 온도: 약 80℃), 압출기 등에 의해 혼련하고, 그리고 냉각하고, 분쇄하여 분말상의 밀봉 조성물을 제작하였다. 실시예 1C와 비교예 1C, 실시예 2C와 비교예 2C, 실시예 3C와 비교예 3C 및 실시예 4C와 비교예 4C는, 각각 히드로탈사이트 화합물 및 산화마그네슘의 함유 유무 이외는 동일한 조성으로 하였다.
Figure pct00009
표 9 중의 재료의 상세는, 각각 이하와 같다.
E1: YSLV-80XY, 신닛테츠스미킨 가가쿠(주) 상품명
E2: YX-4000, 유까 쉘 에폭시(주) 상품명
E3: HP-5000, DIC(주) 상품명
E4: CER-3000L, 니혼 가야쿠(주) 상품명
E5: YSLV-120TE, 신닛테츠스미킨 가가쿠(주) 상품명
E6: NC-3000, 니혼 가야쿠(주) 상품명
H1: HE910, 에어·워터(주) 상품명
H2: MEH-7800, 메이와 가세이(주) 상품명
HA1: 트리페닐포스핀
HA2: 트리페닐포스핀과 1,4-벤조퀴논의 부가물
HT1: 히드로탈사이트 화합물(주) 상품명, x≒0.25, 미소성 타입
Mg1: 산화마그네슘
Si1: 구상 용융 실리카
Al1: 알루미나
<열 전도율의 평가>
상기에서 얻어진 밀봉 조성물을 사용하여, 압축 성형기에 의해, 금형 온도 175℃ 내지 180℃, 성형 압력 7MPa, 경화 시간 150초의 조건에서 반도체 소자를 밀봉하여 열 전도율 평가용의 시험편을 제작하였다. 이어서, 시험편의 열 전도율을 크세논 플래시(Xe-flash)법에 의해 측정하였다. 결과를 표 10에 나타내었다.
Figure pct00010
표 10의 결과에 나타내는 바와 같이, 히드로탈사이트 화합물과 산화마그네슘을 함유하는 실시예 1C는, 히드로탈사이트 화합물과 산화마그네슘을 포함하지 않는 비교예 1C에 비해, 열 전도율이 높았다. 동일하게, 수지의 종류를 바꾸어서 실시예 2C 내지 실시예 4C 및 비교예 2C 내지 4C를 각각 대비하여, 열 전도율을 측정하였다. 그 결과, 수지의 종류를 바꾸어도, 비교예보다 실시예 쪽이, 높은 열 전도율을 나타내었다.
<HAST 시험>
상기에서 얻어진 밀봉 조성물을 사용하여, 트랜스퍼 성형기에 의해, 금형 온도 175℃ 내지 180℃, 성형 압력 17kgf/㎠(1.67MPa), 경화 시간 90초의 조건에서 반도체 소자를 밀봉하고, 하기의 HAST(Highly Accelerated temperature and humidity Stress Test, 초가속 수명 시험) 평가에 사용하는 반도체 패키지를 제작하였다. 반도체 패키지로서는, 패드(Al/Si/Cu=98.9%/0.8%/0.3%, 폭 60㎛)를 전극으로서, 순 구리 와이어(직경 20㎛)를 와이어로서 갖는 것을 사용하였다.
제작한 반도체 패키지를 130℃, 습도 85% 분위기의 고온 고습조에 넣고, 전압 5V를 인가하여, 누계로 24시간, 48시간, 96시간, 168시간 및 336시간의 조 내 HAST 시험을 행하였다. 상기 시간의 경과 시에 있어서 각각 전기 특성 평가를 행하고, 와이어 오픈한 반도체 패키지(저항값 상승이 100%)를 「NG」, 저항 상승값이 100% 미만인 반도체 패키지를 「OK」라고 평가하였다.
Figure pct00011
표 11의 결과에 나타내는 바와 같이, 히드로탈사이트 화합물과 산화마그네슘을 함유하는 실시예 1B는, 히드로탈사이트 화합물과 산화마그네슘을 포함하지 않는 비교예 1C에 비해, HAST 시험의 결과가 양호하였다. 동일하게, 수지의 종류를 바꾸어서 실시예 2C 내지 실시예 4C 및 비교예 2C 내지 4C를 각각 대비하여, HAST 시험을 실시하였다. 그 결과, 수지의 종류를 바꾸어도, 비교예보다 실시예 쪽이, HAST 시험의 결과가 양호하였다.
이상으로부터, 본 실시 형태에 따르면, 경화한 상태에서의 열 전도율이 높고, 또한 바이어스를 인가한 상태에서의 내습 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 제조 가능한 밀봉 조성물 및 반도체 장치를 제공할 수 있는 것을 알 수 있었다.
2016년 5월 30일에 출원된 일본 특허 출원 2016-107024호, 2016-107025호 및 2016-107026호의 개시는, 그 전체가 참조에 의해 본 개시에 도입된다.
본 개시에 있어서의 모든 문헌, 특허 출원 및 기술 규격은, 개개의 문헌, 특허 출원 및 기술 규격이 참조에 의해 도입되는 것이 구체적이고 또한 개별적으로 기재된 경우와 동일 정도로, 본 개시 중에 참조에 의해 도입된다.

Claims (12)

  1. 에폭시 수지와, 경화제와, 무기 충전재와, Mg 이온과 Al 이온의 몰비(Mg/Al)가 2.4 이상인 미소성 히드로탈사이트 화합물을 포함하는 밀봉 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 미소성 히드로탈사이트 화합물의 함유량이, 상기 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 15질량부인 밀봉 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기 충전재가 산화마그네슘을 포함하는 밀봉 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 산화마그네슘의 함유량이, 상기 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 30질량부인 밀봉 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 충전재의 함유율이, 밀봉 조성물 전체의 75질량% 내지 97질량%인 밀봉 조성물.
  6. 에폭시 수지와, 경화제와, 하기 일반식 (1)로 표시되는 히드로탈사이트 화합물과, 상기 히드로탈사이트 화합물과는 다른 마그네슘 함유 화합물을 함유하는 밀봉 조성물.
    Mg1-xAlx(OH)2(CO3)x/2·mH2O 일반식 (1)
    〔식 (1) 중, x 및 m은 각각 독립적으로 양수임〕
  7. 제6항에 있어서, 상기 마그네슘 함유 화합물의 함유량이, 상기 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 30질량부인 밀봉 조성물.
  8. 에폭시 수지와, 경화제와, 하기 일반식 (1)로 표시되는 히드로탈사이트 화합물과, 산화마그네슘을 함유하며, 상기 산화마그네슘의 함유량이 상기 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 50질량부인 밀봉 조성물.
    Mg1-xAlx(OH)2(CO3)x/2·mH2O 일반식 (1)
    〔식 (1) 중, x 및 m은 각각 독립적으로 양수임〕
  9. 제8항에 있어서, 무기 충전재를 더 포함하며, 상기 산화마그네슘과 상기 무기 충전재의 합계 함유율이 상기 밀봉 조성물 전체에 대하여 75질량% 내지 97질량%인 밀봉 조성물.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히드로탈사이트 화합물의 함유량이, 상기 에폭시 수지 100질량부에 대하여 1질량부 내지 15질량부인 밀봉 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 경화 촉진제를 더 함유하는 밀봉 조성물.
  12. 반도체 소자와, 상기 반도체 소자를 밀봉하여 이루어지는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 밀봉 조성물의 경화물을 포함하는 반도체 장치.
KR1020187035373A 2016-05-30 2017-05-29 밀봉 조성물 및 반도체 장치 KR102153807B1 (ko)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2016-107025 2016-05-30
JPJP-P-2016-107024 2016-05-30
JP2016107025 2016-05-30
JP2016107024 2016-05-30
JPJP-P-2016-107026 2016-05-30
JP2016107026 2016-05-30
PCT/JP2017/019913 WO2017209047A1 (ja) 2016-05-30 2017-05-29 封止組成物及び半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190005934A true KR20190005934A (ko) 2019-01-16
KR102153807B1 KR102153807B1 (ko) 2020-09-08

Family

ID=60478609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187035373A KR102153807B1 (ko) 2016-05-30 2017-05-29 밀봉 조성물 및 반도체 장치

Country Status (10)

Country Link
US (1) US11854919B2 (ko)
EP (1) EP3456781A4 (ko)
JP (2) JP6717376B2 (ko)
KR (1) KR102153807B1 (ko)
CN (1) CN109219637B (ko)
MY (1) MY196517A (ko)
PH (1) PH12018502527A1 (ko)
SG (2) SG10201912594XA (ko)
TW (1) TWI733821B (ko)
WO (1) WO2017209047A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG10201912594XA (en) * 2016-05-30 2020-02-27 Hitachi Chemical Co Ltd Sealing composition and semiconductor device
JP7476529B2 (ja) * 2019-12-09 2024-05-01 住友ベークライト株式会社 樹脂シートおよび金属ベース基板
WO2022149601A1 (ja) * 2021-01-08 2022-07-14 昭和電工マテリアルズ株式会社 封止組成物及び半導体装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0525365A (ja) * 1991-07-17 1993-02-02 Toray Ind Inc 半導体封止用エポキシ樹脂組成物
WO2002094905A1 (fr) 2001-05-18 2002-11-28 Hitachi, Ltd. Produit durci de resine thermodurcissable
JP2005001902A (ja) 2003-06-09 2005-01-06 Toagosei Co Ltd 無機陰イオン交換体およびそれを用いた電子部品封止用エポキシ樹脂組成物
JP2009029919A (ja) 2007-07-26 2009-02-12 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置
JP2015044898A (ja) * 2013-08-27 2015-03-12 日立化成株式会社 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた樹脂封止型半導体装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58174434A (ja) * 1982-04-08 1983-10-13 Sumitomo Bakelite Co Ltd エポキシ樹脂系成形材料
JP4046491B2 (ja) * 2001-07-24 2008-02-13 タテホ化学工業株式会社 複酸化物被覆酸化マグネシウムの製造方法
US7723856B2 (en) * 2004-03-30 2010-05-25 Sumitomo Bakelite Co., Ltd. Epoxy resin composition for the encapsulation of semiconductors and semiconductor devices
JP2006257309A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP4577070B2 (ja) * 2005-03-31 2010-11-10 住友ベークライト株式会社 エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
TWI402288B (zh) * 2005-05-10 2013-07-21 Nippon Steel & Sumikin Chem Co Epoxy resin composition and hardened material
JP2007009166A (ja) * 2005-06-03 2007-01-18 Hitachi Chem Co Ltd 封止用エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
US20070029682A1 (en) * 2005-08-05 2007-02-08 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Epoxy resin composition and semiconductor device
WO2008044579A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-17 Sumitomo Bakelite Company Limited Epoxy resin composition for sealing of semiconductor and semiconductor device
JP2008208176A (ja) * 2007-02-23 2008-09-11 Shin Etsu Chem Co Ltd エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
CN101668702A (zh) * 2007-04-26 2010-03-10 东亚合成株式会社 水滑石化合物及其制造方法、无机离子捕捉剂、组合物、电子部件密封用树脂组合物
US9082708B2 (en) * 2009-10-09 2015-07-14 Sumitomo Bakelite Co., Ltd. Semiconductor device
JP5507477B2 (ja) * 2011-01-20 2014-05-28 パナソニック株式会社 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置
WO2015068787A1 (ja) * 2013-11-08 2015-05-14 味の素株式会社 ハイドロタルサイトを含有する封止用樹脂組成物及び封止用シート
SG10201912594XA (en) * 2016-05-30 2020-02-27 Hitachi Chemical Co Ltd Sealing composition and semiconductor device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0525365A (ja) * 1991-07-17 1993-02-02 Toray Ind Inc 半導体封止用エポキシ樹脂組成物
WO2002094905A1 (fr) 2001-05-18 2002-11-28 Hitachi, Ltd. Produit durci de resine thermodurcissable
JP2005001902A (ja) 2003-06-09 2005-01-06 Toagosei Co Ltd 無機陰イオン交換体およびそれを用いた電子部品封止用エポキシ樹脂組成物
JP2009029919A (ja) 2007-07-26 2009-02-12 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置
JP2015044898A (ja) * 2013-08-27 2015-03-12 日立化成株式会社 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた樹脂封止型半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017209047A1 (ja) 2017-12-07
PH12018502527A1 (en) 2019-10-21
EP3456781A1 (en) 2019-03-20
TW201809131A (zh) 2018-03-16
SG10201912594XA (en) 2020-02-27
SG11201810671QA (en) 2018-12-28
CN109219637A (zh) 2019-01-15
JP6988952B2 (ja) 2022-01-05
US20200335409A1 (en) 2020-10-22
MY196517A (en) 2023-04-18
CN109219637B (zh) 2021-05-25
KR102153807B1 (ko) 2020-09-08
TWI733821B (zh) 2021-07-21
US11854919B2 (en) 2023-12-26
JP2020164871A (ja) 2020-10-08
JP6717376B2 (ja) 2020-07-01
JPWO2017209047A1 (ja) 2018-12-20
EP3456781A4 (en) 2020-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6988952B2 (ja) 封止組成物及び半導体装置
JP6183061B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた樹脂封止型半導体装置
JP2023067951A (ja) 封止組成物及び半導体装置
CN113242873B (zh) 密封组合物及半导体装置
JP4517969B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP7263765B2 (ja) 封止組成物及び半導体装置
KR100882332B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
WO2022149601A1 (ja) 封止組成物及び半導体装置
KR102668756B1 (ko) 밀봉 조성물 및 그의 제조 방법 그리고 반도체 장치
TWI835960B (zh) 密封組成物及半導體裝置
KR100882333B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
JP7238789B2 (ja) 封止組成物及び半導体装置
KR102184232B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치
JP6439612B2 (ja) エポキシ樹脂、組成物、硬化物及び電気・電子部品
TW201934651A (zh) 密封組成物及半導體裝置
CN113348192A (zh) 密封组合物及半导体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant