TW202043321A - 密封組成物及半導體裝置 - Google Patents
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Abstract
一種密封組成物,含有:第一環氧樹脂,在分子內具有至少兩個苯環、與直接或經由連結基而將所述兩個苯環連結的至少一個醚鍵,並且所述兩個苯環在所述醚鍵的鍵結位置的鄰位及間位不具有取代基;硬化劑;以及無機填充材。
Description
本發明是有關於一種密封組成物及半導體裝置。
近年來,伴隨小型化及高積體化,擔心半導體封裝體內部的發熱。由於存在因發熱而產生具有半導體封裝體的電氣零件或電子零件的性能下降之虞,因此對半導體封裝體中所使用的構件要求高的導熱性。因此,要求對半導體封裝體的密封材進行高導熱化。
另一方面,對半導體封裝體中所使用的構件亦要求對於溫度循環測試的耐久性。
例如,若高填充無機填充材,則密封材的高導熱化成為可能,但存在因彈性係數變高而對於溫度循環測試的耐久性下降的情況,密封材的高導熱化與低彈性係數化處於此消彼長的關係。因此,存在難以兼顧高導熱化與低彈性係數化的情況。
作為高填充有無機填充材的密封材的例子,已知有一種半導體密封用環氧樹脂組成物,其以(A)環氧樹脂、(B)硬化劑以及(D)含有球狀氧化鋁及球狀二氧化矽的無機填充材為必需成分,所述半導體密封用環氧樹脂組成物的特徵在於,所述球狀氧化鋁包含(d1)平均粒徑40 μm以上且70 μm以下的第一球狀氧化鋁及(d2)平均粒徑10 μm以上且15 μm以下的第二球狀氧化鋁,所述球狀二氧化矽包含(d3)平均粒徑4 μm以上且8 μm以下的第一球狀二氧化矽、(d4)平均粒徑0.05 μm以上且1.0 μm以下的第二球狀二氧化矽,相對於全部無機填充材(d3)+(d4)的合計量為17%以上且23%以下,(d3)/(d4)的比率為(d3)/(d4)=1/8以上且5/4以下,無機填充材量在全部樹脂組成物中為85質量%~95質量%(例如,參照專利文獻1)。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-273920號公報
[發明所欲解決之課題]
但是,在專利文獻1中記載的半導體密封用環氧樹脂組成物中,存在因高填充作為高導熱填料的氧化鋁,密封材(即,半導體密封用環氧樹脂組成物的硬化物)的彈性係數變高的情況。因此,難題是彈性係數低的高導熱密封材的開發。
本揭示是鑒於所述先前的情況而成,目的在於提供一種將硬化物的高溫(260℃)的彈性係數抑制得低,並且提高了硬化物的導熱率的密封組成物及使用了密封組成物的半導體裝置。
[解決課題之手段]
用以達成所述課題的具體的手段如下。
<1>
一種密封組成物,含有:
第一環氧樹脂,在分子內具有至少兩個苯環、與直接或經由連結基而將所述兩個苯環連結的至少一個醚鍵,並且所述兩個苯環在所述醚鍵的鍵結位置的鄰位及間位不具有取代基;
硬化劑;以及
無機填充材。
<2>
如<1>所述的密封組成物,其中相對於密封組成物整體,所述無機填充材的含有率為78體積%以上。
<3>
如<1>或<2>所述的密封組成物,其更含有熔點或軟化點為50℃以上的第二環氧樹脂。
<4>
如<3>所述的密封組成物,其中相對於密封組成物中所含有的環氧樹脂的總量,所述第二環氧樹脂的含有率為80質量%以下。
<5>
如<3>或<4>所述的密封組成物,其中相對於密封組成物中所含有的環氧樹脂的總量,所述第二環氧樹脂的含有率為50質量%以上。
<6>
如<1>至<5>中任一項所述的密封組成物,其中所述第一環氧樹脂在分子內具有兩個環氧基。
<7>
如<1>至<6>中任一項所述的密封組成物,其中相對於所述兩個苯環中的至少一者直接鍵結有所述醚鍵。
<8>
如<1>至<7>中任一項所述的密封組成物,其中連結所述兩個苯環的基為包含一個所述醚鍵的基。
<9>
如<1>至<7>中任一項所述的密封組成物,其中連結所述兩個苯環的基為包含兩個以上的所述醚鍵的基。
<10>
如<9>所述的密封組成物,其中連結所述兩個苯環的基為由下述結構式(1)所表示的二價的連結基。
所述結構式(1)中,*表示與所述苯環的鍵結部。
<11>
如<1>至<10>中任一項所述的密封組成物,其更含有第三環氧樹脂,所述第三環氧樹脂為所述第一環氧樹脂以外的樹脂,且具有苯環、與直接或經由連結基而鍵結於所述苯環的對位的至少兩個環氧基,並且所述苯環在所述兩個環氧基的鍵結位置的鄰位及間位不具有取代基。
<12>
一種半導體裝置,包含半導體元件、以及將所述半導體元件密封而成的如<1>至<11>中任一項所述的密封組成物的硬化物。
[發明的效果]
根據本揭示,可提供一種將硬化物的高溫(260℃)的彈性係數抑制得低,並且提高了硬化物的導熱率的密封組成物及使用了密封組成物的半導體裝置。
以下,對用以實施本發明的密封組成物及半導體裝置的形態進行詳細說明。其中,本發明並不限定於以下的實施形態。在以下的實施形態中,其構成要素(亦包括要素步驟等)除特別明示的情況以外,並非必需。關於數值及其範圍亦同樣,並不限制本發明。
在本揭示中,使用「~」所表示的數值範圍中包含「~」的前後所記載的數值分別作為最小值及最大值。
在本揭示中階段性記載的數值範圍中,一個數值範圍所記載的上限值或下限值亦可置換為其他階段性記載的數值範圍的上限值或下限值。而且,在本揭示中所記載的數值範圍中,該數值範圍的上限值或下限值亦可置換為實施例中所示的值。
在本揭示中,各成分亦可包含多種相符的物質。當在組成物中存在多種與各成分相符的物質時,只要無特別說明,則各成分的含有率或含量是指組成物中所存在的該多種物質的合計含有率或含量。
在本揭示中,亦可包含多種與各成分相符的粒子。當在組成物中存在多種與各成分相符的粒子時,只要無特別說明,則各成分的粒徑是指關於組成物中所存在的該多種粒子的混合物的值。
在本揭示中,「(甲基)丙烯醯基」是指丙烯醯基及甲基丙烯醯基中的至少一者,「(甲基)丙烯酸」是指丙烯酸及甲基丙烯酸中的至少一者,「(甲基)丙烯酸酯」是指丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯中的至少一者。
<密封組成物>
本揭示的密封組成物含有:第一環氧樹脂,在分子內具有至少兩個苯環、與直接或經由連結基而將所述兩個苯環連結的至少一個醚鍵,並且所述兩個苯環在所述醚鍵的鍵結位置的鄰位及間位不具有取代基;硬化劑;以及無機填充材。
本揭示的密封組成物由於含有所述第一環氧樹脂,因此將硬化物的高溫(260℃)下的彈性係數(以下亦稱為「高溫彈性係數」)抑制得低,並且硬化物的導熱性提高。其原因尚不明確,但推測如下。
認為:在鄰位及間位不具有取代基的第一環氧樹脂與具有取代基的環氧樹脂相比,容易配向,結晶性變高,因此容易發生分子振動,熱損失降低,因此硬化物的高導熱化成為可能。此外,推測:第一環氧樹脂由於藉由具有連結兩個苯環的醚鍵而獲得柔軟性,因此在抑制硬化物的高溫彈性係數的上升的同時,可提高所述硬化物的導熱率。
以下,對構成密封組成物的各成分進行說明。本揭示的密封組成物含有環氧樹脂、硬化劑、以及無機填充材,視需要亦可含有其他成分。
-環氧樹脂-
作為環氧樹脂,一般而言可列舉:將使選自由苯酚化合物(苯酚、甲酚、二甲酚、間苯二酚、兒茶酚、雙酚A、雙酚F等)以及萘酚化合物(α-萘酚、β-萘酚、二羥基萘等)所組成的群組中的至少一種、與醛化合物(甲醛、乙醛、丙醛、苯甲醛、水楊醛等)在酸性觸媒下縮合或共縮合而獲得的酚醛清漆樹脂環氧化而得者(苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂等);選自由雙酚(雙酚A、雙酚AD、雙酚F、雙酚S等)及聯苯酚(經烷基取代或未經取代的聯苯酚等)所組成的群組中的至少一種二縮水甘油醚;苯酚-芳烷基樹脂的環氧化物;酚化合物與選自由二環戊二烯及萜烯化合物所組成的群組中的至少一種的加成物或聚合加成物的環氧化物;藉由多元酸(鄰苯二甲酸、二聚物酸等)與表氯醇的反應而獲得的縮水甘油酯型環氧樹脂;藉由多胺(二胺基二苯基甲烷、異三聚氰酸等)與表氯醇的反應而獲得的縮水甘油胺型環氧樹脂;利用過氧酸(過乙酸等)對烯烴鍵進行氧化而獲得的線狀脂肪族環氧樹脂;脂環族環氧樹脂等。環氧樹脂可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
該些環氧樹脂中,如前所述,本揭示的密封組成物含有第一環氧樹脂,所述第一環氧樹脂在分子內具有至少兩個苯環、與直接或經由連結基而將所述兩個苯環連結的至少一個醚鍵,並且所述兩個苯環在所述醚鍵的鍵結位置的鄰位及間位不具有取代基。
而且,本揭示的密封組成物亦可視需要含有第一環氧樹脂及後述的第三環氧樹脂以外的環氧樹脂,較佳為更含有熔點或軟化點為50℃以上的第二環氧樹脂作為第一環氧樹脂及後述的第三環氧樹脂以外的樹脂。
進而,本揭示的密封組成物亦可視需要含有第三環氧樹脂,所述第三環氧樹脂為所述第一環氧樹脂以外的樹脂,且具有苯環與直接或經由連結基而鍵結於所述苯環的對位的至少兩個環氧基,並且所述苯環在所述兩個環氧基的鍵結位置的鄰位及間位不具有取代基。
本揭示的密封組成物亦可視需要含有第一環氧樹脂、第二環氧樹脂及第三環氧樹脂以外的環氧樹脂(以下,亦稱為「其他環氧樹脂」)。其中,相對於密封組成物中所含有的全部環氧樹脂的總量,第一環氧樹脂以及視需要含有的第二環氧樹脂及第三環氧樹脂的合計含有率較佳為90質量%以上,更佳為95質量%以上,進而佳為98質量%以上。
(第一環氧樹脂)
第一環氧樹脂只要為在分子內具有至少兩個苯環、與直接或經由連結基而將所述兩個苯環連結的至少一個醚鍵,並且所述兩個苯環在所述醚鍵的鍵結位置的鄰位及間位不具有取代基的環氧樹脂,則並無特別限定。
以下,亦將藉由所述醚鍵連結的苯環稱為「特定苯環」。
第一環氧樹脂在一分子中所具有的特定苯環的數量只要為至少兩個以上則並無特別限定,可列舉2~6的範圍,較佳為2~4,更佳為2。
第一環氧樹脂亦可具有直接或經由連結基而鍵結於特定苯環的特定苯環以外的芳香族烴環。在第一環氧樹脂具有特定苯環以外的芳香族烴環的情況下,第一環氧樹脂所具有的所述芳香族烴環可為一種,亦可為兩種以上。而且,在第一環氧樹脂具有特定苯環以外的芳香族烴環的情況下,第一環氧樹脂所具有的所述芳香族烴環的數量可列舉2以上,可為2~4的範圍,亦可為2。作為特定苯環以外的芳香族烴環,可列舉苯環、萘環等,其中較佳為苯環。
在第一環氧樹脂具有苯環作為特定苯環以外的芳香族烴環的情況下,所述特定苯環以外的苯環較佳為在特定苯環的鍵結位置的鄰位及間位不具有取代基。
第一環氧樹脂在分子內具有至少兩個以上的環氧基。第一環氧樹脂在一分子中所具有的環氧基的數量只要為兩個以上則並無特別限定,可列舉2~8,較佳為2~6,更佳為2~3,特佳為2。
另外,所述環氧基亦可作為選自縮水甘油基、縮水甘油基氧基、縮水甘油基氧基羰基、縮水甘油基胺基、環氧基環烷基(環氧基環戊基、環氧基環己基、環氧基環辛基等)等中的至少一種的一部分而包含在第一環氧樹脂的分子中。
其中,第一環氧樹脂較佳為在分子內具有縮水甘油基氧基,更佳為在分子內具有直接鍵結於特定苯環或特定苯環以外的芳香族烴環的縮水甘油基氧基。即,所述縮水甘油基氧基可直接鍵結於特定苯環,亦可直接鍵結於所述特定苯環以外的其他芳香族烴環。
而且,在第一環氧樹脂具有兩個以上的縮水甘油基氧基的情況下,較佳為所述兩個以上的縮水甘油基氧基全部直接鍵結於選自特定苯環及特定苯環以外的芳香族烴環中的至少一者,更佳為所述兩個以上的縮水甘油基氧基全部直接鍵結於特定苯環或者直接鍵結於特定苯環以外的芳香族烴環,進而佳為所述兩個以上的縮水甘油基氧基全部直接鍵結於特定苯環或者直接鍵結於特定苯環以外的苯環。
第一環氧樹脂只要在一分子中具有至少一個以上存在於兩個特定苯環之間的醚鍵即可,亦可具有兩個以上。
醚鍵較佳為直接鍵結於特定苯環,亦可經由醚鍵以外的其他連結基(經取代或未經取代的伸烷基等烴基、羰基等)而鍵結於特定苯環。連結兩個特定苯環的基可為包含一個醚鍵的基,可為包含醚鍵及醚鍵以外的其他連結基的基,可為包含兩個以上醚鍵的基,亦可為包含兩個以上醚鍵及醚鍵以外的其他連結基的基。
作為包含兩個以上醚鍵及醚鍵以外的其他連結基的基,可列舉下述結構式(1)所表示的二價的連結基。
另外,下述結構式(1)中,*表示與特定苯環的鍵結部。
第一環氧樹脂亦可更具有其他取代基(烷基、烷氧基、芳基、芳烷基、胺基等)。
作為第一環氧樹脂,例如可列舉下述通式(2)所表示的環氧樹脂。
所述通式(2)中,E1
及E2
分別獨立地表示包含環氧基的一價的基,L1
表示包含醚鍵的二價的連結基,L2
及L3
分別獨立地表示包含芳香族烴環的二價的連結基,a1及a2分別獨立地表示0~3的整數,n表示1~4的整數。
作為通式(2)中的E1
及E2
所表示的一價的基,可列舉縮水甘油基、縮水甘油基氧基、縮水甘油基氧基羰基、縮水甘油基胺基、環氧基環烷基(環氧基環戊基、環氧基環己基、環氧基環辛基等)等,其中較佳為縮水甘油基氧基。
作為通式(2)中的L1
所表示的二價的連結基,可列舉醚鍵、所述結構式(1)所表示的二價的連結基、過氧基、縮醛基等。
作為通式(2)中的L2
及L3
所表示的二價的連結基,可列舉伸苯基、伸萘基等,較佳為伸苯基,更佳為對伸苯基。
通式(2)中的a1及a2較佳為0~2的整數,更佳為0~1的整數。
通式(2)中的n較佳為1~3,更佳為1~2,進而佳為1。
在密封組成物不含後述的第三環氧樹脂的情況下,第一環氧樹脂中的環氧基當量例如可列舉180 g/eq以下,就兼顧導熱率的提高與高溫彈性係數的上升抑制的觀點而言,較佳為130 g/eq~180 g/eq,更佳為135 g/eq~175 g/eq,進而佳為140 g/eq~170 g/eq。
而且,在密封組成物包含後述的第三環氧樹脂的情況下,第一環氧樹脂與第三環氧樹脂的混合物中的環氧基當量例如可列舉180 g/eq以下,就兼顧導熱率的提高與高溫彈性係數的上升抑制的觀點而言,較佳為125 g/eq~180 g/eq,更佳為130 g/eq~175 g/eq,進而佳為135 g/eq~170 g/eq。
此處,所述「環氧基當量」如下測定。具體而言,是藉由秤量成為測定對象的環氧樹脂使其溶解於甲基乙基酮等的溶劑中,並加入乙酸與溴化四乙基銨乙酸溶液後,利用過氯酸乙酸標準液進行電位滴定,而進行測定。該滴定中亦可使用指示劑。
在密封組成物不含後述的第三環氧樹脂的情況下,就兼顧高溫彈性係數的上升抑制與導熱率提高的觀點而言,相對於密封組成物中所含的全部環氧樹脂的總量,第一環氧樹脂的含有率較佳為10質量%以上,更佳為20質量%以上,進而佳為25質量%以上。而且,在密封組成物不含後述的第三環氧樹脂的情況下,就密封組成物的成形性的觀點而言,相對於密封組成物中所含的全部環氧樹脂的總量,第一環氧樹脂的含有率較佳為70質量%以下,更佳為50質量%以下,進而佳為40質量%以下。在密封組成物不含後述的第三環氧樹脂的情況下,就高溫彈性係數上升抑制、導熱率提高及密封組成物的成形性的觀點而言,相對於密封組成物中所含的全部環氧樹脂的總量,第一環氧樹脂的含有率較佳為10質量%~70質量%,更佳為20質量%~50質量%,進而佳為25質量%~40質量%。
在密封組成物包含後述的第三環氧樹脂的情況下,就兼顧高溫彈性係數的上升抑制與導熱率提高的觀點而言,相對於密封組成物中所含的全部環氧樹脂的總量,第一環氧樹脂及第三環氧樹脂的合計含有率較佳為10質量%以上,更佳為20質量%以上,進而佳為25質量%以上。而且,在密封組成物包含後述的第三環氧樹脂的情況下,就密封組成物的成形性的觀點而言,相對於密封組成物中所含的全部環氧樹脂的總量,第一環氧樹脂及第三環氧樹脂的合計含有率較佳為70質量%以下,更佳為50質量%以下,進而佳為40質量%以下。在密封組成物包含後述的第三環氧樹脂的情況下,就高溫彈性係數上升抑制、導熱率提高及密封組成物的成形性的觀點而言,相對於密封組成物中所含的全部環氧樹脂的總量,第一環氧樹脂及第三環氧樹脂的合計含有率較佳為10質量%~70質量%,更佳為20質量%~50質量%,進而佳為25質量%~40質量%。
而且,在密封組成物包含後述的第三環氧樹脂的情況下,相對於第一環氧樹脂及第三環氧樹脂的合計,第一環氧樹脂的含有率例如可列舉5質量%~35質量%,就高溫彈性係數的上升抑制的觀點而言,較佳為10質量%~35質量%,更佳為20質量%~35質量%。
在密封組成物不含後述的第三環氧樹脂的情況下,相對於密封組成物整體,第一環氧樹脂的含有率較佳為0.2質量%~3.0質量%,更佳為0.4質量%~1.5質量%,進而佳為0.6質量%~1.1質量%。
在密封組成物包含後述的第三環氧樹脂的情況下,相對於密封組成物整體,第一環氧樹脂及第三環氧樹脂的合計含有率較佳為0.2質量%~3.0質量%,更佳為0.4質量%~1.5質量%,進而佳為0.6質量%~1.1質量%。
(第二環氧樹脂)
第二環氧樹脂只要為第一環氧樹脂及後述的第三環氧樹脂以外的環氧樹脂且為熔點或軟化點為50℃以上的環氧樹脂則並無特別限定。
此處,環氧樹脂的熔點設為利用示差掃描熱量測定(DSC)所測定的值,環氧樹脂的軟化點設為利用依據日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)K 7234:1986的方法(環球法)所測定的值。
另外,就密封組成物的成形性的觀點而言,第二環氧樹脂中的熔點或軟化點較佳為50℃以上,更佳為60℃以上,進而佳為70℃以上。而且,就製造時的混煉性的觀點而言,第二環氧樹脂中的熔點或軟化點較佳為150℃以下,更佳為130℃以下,進而佳為120℃以下。就密封組成物的成形性與製造時的混煉性的觀點而言,第二環氧樹脂中的熔點或軟化點較佳為50℃~150℃,更佳為60℃~130℃,進而佳為70℃~120℃。
第二環氧樹脂中的環氧基當量並無特別限定,較佳為不足300 g/eq,就兼顧成形性與高溫彈性係數上升抑制的觀點而言,更佳為120 g/eq~270 g/eq,進而佳為150 g/eq~240 g/eq。
第二環氧樹脂在分子內具有至少兩個以上的環氧基。關於第二環氧樹脂在一分子中所具有的環氧基的數量並無特別限定,可列舉2~8,較佳為2~6,更佳為2~3,特佳為2。
另外,所述環氧基亦可作為選自縮水甘油基、縮水甘油基氧基、縮水甘油基氧基羰基、縮水甘油基胺基、環氧基環烷基(環氧基環戊基、環氧基環己基、環氧基環辛基等)等中的至少一種的一部分而包含在第一環氧樹脂的分子中。
第二環氧樹脂較佳為在分子內除了兩個以上的環氧基以外,亦具有下述通式(3)所表示的二價的連結基。
另外,下述通式(3)中,*表示鍵結部,R1
~R8
分別獨立地表示氫原子、碳數1~12的烷基或碳數4~18的芳香族基。
所述通式(3)中,R1
~R4
分別獨立地較佳為氫原子或碳數1~3的烷基,更佳為氫原子或甲基,進而佳為甲基。
而且,所述通式(3)中,R5
~R8
分別獨立地較佳為氫原子或碳數1~3的烷基,更佳為氫原子或甲基,進而佳為氫原子。
就兼顧高溫彈性係數的上升抑制與成形性的觀點而言,相對於密封組成物中所含的全部環氧樹脂的總量,第二環氧樹脂的含有率較佳為30質量%~90質量%,更佳為50質量%~80質量%,進而佳為60質量%~75質量%。
而且,相對於密封組成物整體,第二環氧樹脂的含有率較佳為1.0質量%~5.0質量%,更佳為1.5質量%~4.0質量%,進而佳為1.7質量%~3.0質量%。
(第三環氧樹脂)
第三環氧樹脂只要為第一環氧樹脂以外的樹脂,且為具有苯環與直接或經由連結基而鍵結於所述苯環的對位的至少兩個環氧基,並且所述苯環在所述兩個環氧基的鍵結位置的鄰位及間位不具有取代基的環氧樹脂,則並無特別限定。
第三環氧樹脂在一分子中所具有的苯環的數量並無特別限定,可列舉1~3的範圍,較佳為1~2,更佳為1。
在第三環氧樹脂具有兩個以上苯環的情況下,較佳為所述兩個以上的苯環均是僅對位被取代(即,在鄰位及間位不具有取代基)。
第三環氧樹脂亦可更具有苯環以外的芳香族烴環。
第三環氧樹脂在一分子中所具有的環氧基的數量只要為兩個以上則並無特別限定,較佳為2。
所述環氧基亦可作為選自縮水甘油基、縮水甘油基氧基、縮水甘油基氧基羰基、縮水甘油基胺基、環氧基環烷基(環氧基環戊基、環氧基環己基、環氧基環辛基等)等中的至少一種的一部分而包含在第三環氧樹脂的分子中。
其中,第三環氧樹脂較佳為在分子內具有縮水甘油基氧基,更佳為在分子內具有直接鍵結於苯環的縮水甘油基氧基。而且,在第三環氧樹脂具有兩個以上的縮水甘油基氧基的情況下,較佳為所述兩個以上的縮水甘油基氧基全部直接鍵結於苯環。
作為第三環氧樹脂,例如可列舉下述通式(4)所表示的環氧樹脂。
所述通式(4)中,E1
、E2
及L2
分別表示與所述通式(2)中的E1
、E2
及L2
相同的基。而且,所述通式(4)中,a1表示與所述通式(2)中的a1相同的數量。
全部環氧樹脂在密封組成物中所占的含有率較佳為2.0質量%~6質量%,更佳為3.0質量%~5.5質量%,進而佳為3.0質量%~5.0質量%。
全部環氧樹脂在除去無機填充材的密封組成物中所占的含有率較佳為40質量%~70質量%,更佳為45質量%~64質量%,進而佳為48質量%~55質量%。
-硬化劑-
密封組成物含有硬化劑。硬化劑的種類並無特別限定,可使用公知的硬化劑。
作為硬化劑,可列舉:酚硬化劑、胺硬化劑、酸酐硬化劑、聚硫醇硬化劑、聚胺基醯胺硬化劑、異氰酸酯硬化劑、嵌段異氰酸酯硬化劑等。就獲得維持流動性且耐回流(reflow)性優異的密封組成物的觀點而言,硬化劑較佳為酚硬化劑、胺硬化劑及酸酐硬化劑,更佳為酚硬化劑。硬化劑可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
作為酚硬化劑,可列舉在一分子中具有兩個以上的酚性羥基的酚樹脂、多元酚化合物等。具體而言,可列舉:間苯二酚、兒茶酚、雙酚A、雙酚F、經取代或未經取代的雙酚等多元酚化合物;使選自由苯酚、甲酚、二甲苯酚、間苯二酚、兒茶酚、雙酚A、雙酚F、苯基苯酚、胺基苯酚等苯酚化合物及α-萘酚、β-萘酚、二羥基萘等萘酚化合物所組成的群組中的至少一種酚性化合物與甲醛、乙醛、丙醛等醛化合物在酸性觸媒下縮合或共縮合而獲得的酚醛清漆型酚樹脂;由所述酚性化合物與二甲氧基對二甲苯(p-xylene)、雙(甲氧基甲基)聯苯等合成的芳烷基型酚樹脂(苯酚芳烷基樹脂、萘酚芳烷基樹脂等);對伸二甲苯(p-xylylene)改質酚樹脂;間伸二甲苯(m-xylylene)改質酚樹脂;三聚氰胺改質酚樹脂;萜烯改質酚樹脂;藉由所述酚性化合物與二環戊二烯的共聚而合成的二環戊二烯型苯酚樹脂及二環戊二烯型萘酚樹脂;環戊二烯改質酚樹脂;多環芳香環改質酚樹脂;聯苯型酚樹脂;使所述酚性化合物與苯甲醛、水楊醛等芳香族醛化合物在酸性觸媒下縮合或共縮合而獲得的三苯基甲烷型酚樹脂;將該些兩種以上共聚而獲得的酚樹脂等。該些酚樹脂及多元酚化合物可單獨使用一種,亦可組合兩種以上來使用。
該些中,酚硬化劑較佳為多官能酚樹脂,其中較佳為酚醛清漆型酚樹脂、芳烷基型酚樹脂及三苯基甲烷型酚樹脂,更佳為三苯基甲烷型酚樹脂。
作為三苯基甲烷型酚樹脂,可列舉下述通式(5)所表示的酚樹脂。
所述通式(5)中,R11
~R15
分別獨立地表示碳數1~18的一價有機基,b1~b2分別獨立地表示0~4的整數,b3表示0~3的整數,b4~b5分別獨立地表示0~4的整數,n表示0~10。
作為通式(5)中的R11
~R15
所表示的碳數1~18的一價有機基,可列舉經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的烷氧基、經取代或未經取代的芳基、經取代或未經取代的芳烷基等。
通式(5)中的b1~b5較佳為0~1的整數,更佳為0。
通式(5)中的n較佳為1~7,更佳為2~5。
硬化劑的官能基當量並無特別限制,就成形性的觀點而言,較佳為70 g/eq~500 g/eq,更佳為70 g/eq~300 g/eq,進而佳為80 g/eq~250 g/eq。另外,官能基當量是指依據JIS K0070:1992而測定的值。
在硬化劑為固體的情況下,其軟化點或熔點並無特別限制。就成形性與耐回流性的觀點而言,較佳為40℃~180℃,就密封組成物的製造時的處理性的觀點而言,軟化點或熔點更佳為50℃~130℃,進而佳為55℃~100℃。
硬化劑的熔點或軟化點設為與環氧樹脂的熔點或軟化點同樣地測定的值。
關於環氧樹脂與硬化劑的調配比,就將各自的未反應成分抑制得少的觀點而言,較佳為以相對於環氧樹脂的環氧基1當量,硬化劑的官能基(例如,在酚樹脂的情況下為酚性羥基)的當量成為0.5當量~1.5當量的方式調配硬化劑,特佳為以成為0.7當量~1.2當量的方式調配硬化劑。
-無機填充材-
無機填充材可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
作為併用兩種以上的無機填充材的情況,可列舉使用兩種以上的成分、平均粒徑、形狀等不同的無機填充材的情況。
無機填充材的形狀並無特別限制,可列舉:粉狀、球狀、纖維狀等。就密封組成物的成形時的流動性及金屬模具磨損性的方面而言,較佳為球狀。
作為無機填充材,就高導熱性的觀點而言,較佳為包含氧化鋁。無機填充材可全部為氧化鋁,亦可併用氧化鋁與其他無機填充材。
作為能夠與氧化鋁併用的其他無機填充材,可列舉:球狀二氧化矽、結晶二氧化矽等二氧化矽、鋯石、氧化鎂、矽酸鈣、碳酸鈣、鈦酸鉀、碳化矽、氮化矽、氮化硼、氧化鈹、氧化鋯等。進而,作為具有阻燃效果的無機填充材,可列舉氫氧化鋁、硼酸鋅等。
在併用氧化鋁與其他無機填充材作為無機填充材的情況下,就流動性的觀點而言,較佳為使用二氧化矽作為其他無機填充材。
在併用氧化鋁與二氧化矽作為無機填充材的情況下,氧化鋁在無機填充材中所占的含有率較佳為50質量%以上,更佳為70質量%以上,進而佳為85質量%以上,特佳為95質量%以上。而且,氧化鋁在無機填充材中所占的含有率可為99.6質量%以下。
作為無機填充材的含有率,就吸濕性、線膨脹係數的降低、強度提高及焊料耐熱性的觀點而言,較佳為相對於密封組成物的整體為60體積%以上,更佳為70體積%以上,進而佳為75體積%以上。
而且,就高導熱性的觀點而言,相對於密封組成物的整體,無機填充材的含有率特佳為78體積%以上,極佳為80體積%以上。就密封組成物的成形性及流動性的觀點而言,相對於密封組成物的整體,無機填充材的含有率較佳為95體積%以下,更佳為90體積%以下,進而佳為85體積%以下。就兼顧高導熱性與密封組成物的成形性及流動性的觀點而言,無機填充材的含有率較佳為78體積%~90體積%,更佳為78體積%~85體積%,進而佳為80體積%~85體積%。
作為無機填充材的平均粒徑,較佳為4 μm~100 μm,更佳為7 μm~70 μm,進而佳為7 μm~40 μm。在本揭示中,無機填充材的平均粒徑在單獨使用氧化鋁作為無機填充材的情況下是指氧化鋁的平均粒徑,在併用氧化鋁與其他無機填充材作為無機填充材的情況下是指作為無機填充材整體而言的平均粒徑。
密封組成物的硬化物的導熱率具有隨著無機填充材的平均粒徑變大而變高的傾向。
無機填充材的平均粒徑可藉由以下的方法來測定。
向溶媒(純水)中添加1質量%~5質量%的範圍內的作為測定對象的無機填充材、以及1質量%~8質量%的界面活性劑,利用110 W的超音波清洗機振動30秒~5分鐘,將無機填充材分散。將分散液的約3 mL左右注入至測定用單元中並在25℃下進行測定。測定裝置是使用雷射繞射式粒度分佈計(堀場製作所股份有限公司,LA920)來測定體積基準的粒度分佈。平均粒徑是在體積基準的粒度分佈中作為自小徑側的累積成為50%時的粒徑(D50%)而求出。另外,折射率是使用氧化鋁的折射率。在無機填充材為氧化鋁與其他無機填充材的混合物的情況下,折射率設為使用氧化鋁的折射率。
作為無機填充材的比表面積,就流動性及成形性的觀點而言,較佳為0.7 m2
/g~4.0 m2
/g,更佳為0.9 m2
/g~3.0 m2
/g,進而佳為1.0 m2
/g~2.5 m2
/g。
密封組成物的流動性具有隨著無機填充材的比表面積變小而變高的傾向。
在本揭示中,無機填充材的比表面積在單獨使用例如氧化鋁作為無機填充材的情況下是指氧化鋁的比表面積,在併用氧化鋁與其他無機填充材作為無機填充材的情況下是指無機填充材的混合物的比表面積。
無機填充材的比表面積(布厄特(Brunauer-Emmett-Teller,BET)比表面積)可依據JIS Z 8830:2013並根據氮吸收能來進行測定。作為評價裝置,可使用康塔(QUANTACHROME)公司:自動吸附-1(AUTOSORB-1)(商品名)。在進行BET比表面積的測定時,由於認為吸附於試樣表面及結構中的水分會影響氣體吸附能,所以較佳為首先藉由加熱進行去除水分的前處理。
在前處理中,將投入有0.05 g的測定試樣的測定用單元利用真空泵減壓至10 Pa以下後,以110℃進行加熱,保持3小時以上,之後在保持著減壓的狀態下自然冷卻至常溫(25℃)。進行該前處理後,將評價溫度設為77 K,將評價壓力範圍設為以相對壓(相對於飽和蒸氣壓的平衡壓力)計不足1來進行測定。
-其他成分-
(硬化促進劑)
密封組成物亦可進而含有硬化促進劑。硬化促進劑的種類並無特別限制,可使用公知的硬化促進劑。
作為硬化促進劑,具體而言,可列舉:1,8-二氮雜-雙環[5.4.0]十一烯-7、1,5-二氮雜-雙環[4.3.0]壬烯、5,6-二丁基胺基-1,8-二氮雜-雙環[5.4.0]十一烯-7等環脒化合物;對環脒化合物加成馬來酸酐、1,4-苯醌、2,5-甲苯醌、1,4-萘醌、2,3-二甲基苯醌、2,6-二甲基苯醌、2,3-二甲氧基-5-甲基-1,4-苯醌、2,3-二甲氧基-1,4-苯醌、苯基-1,4-苯醌等醌化合物、重氮苯基甲烷、苯酚樹脂等具有π鍵的化合物而成的具有分子內極化的化合物;苄基二甲基胺、三乙醇胺、二甲基胺基乙醇、三(二甲基胺基甲基)苯酚等三級胺化合物;三級胺化合物的衍生物;2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑等咪唑化合物;咪唑化合物的衍生物;三丁基膦、甲基二苯基膦、三苯基膦、三(4-甲基苯基)膦、二苯基膦、苯基膦等有機膦化合物;對有機膦化合物加成馬來酸酐、所述醌化合物、重氮苯基甲烷、苯酚樹脂等具有π鍵的化合物而成的具有分子內極化的磷化合物;四苯基鏻四苯基硼酸鹽、三苯基膦四苯基硼酸鹽、2-乙基-4-甲基咪唑四苯基硼酸鹽、N-甲基嗎啉四苯基硼酸鹽等四苯基硼鹽;四苯基硼鹽的衍生物;三苯基鏻-三苯基硼烷、N-甲基嗎啉四苯基鏻-四苯基硼酸鹽等膦化合物與四苯基硼鹽的加成物等。硬化促進劑可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
該些中,硬化促進劑較佳為磷系硬化促進劑,其中更佳為有機膦化合物、有機膦化合物的加成物、及膦化合物與四苯基硼鹽的加成物,進而佳為有機膦化合物及有機膦化合物的加成物,特佳為對有機膦化合物加成醌化合物而成的化合物。
相對於環氧樹脂與硬化劑的合計量,硬化促進劑的含有率較佳為0.1質量%~8質量%。
(離子捕捉劑)
密封組成物亦可進而含有離子捕捉劑。
本揭示中可使用的離子捕捉劑只要為用於半導體裝置的製造用途中的密封材中一般所使用的離子捕捉劑,則並無特別限制。作為離子捕捉劑,可列舉下述通式(6)或下述通式(7)所表示的化合物等。
Mg1-a
Ala
(OH)2
(CO3
)a/2
・uH2
O (6)
(通式(6)中,a為0>a≦0.5,u為正數)
BiOb
(OH)c
(NO3
)d
(7)
(通式(7)中,b為0.9≦b≦1.1,c為0.6≦c≦0.8,d為0.2≦d≦0.4)
離子捕捉劑可作為市售品而獲取。作為通式(6)所表示的化合物,例如可作為市售品而獲取「DHT-4A」(協和化學工業股份有限公司,商品名)。而且,作為通式(7)所表示的化合物,例如可作為市售品而獲取「IXE500」(東亞合成股份有限公司,商品名)。
而且,作為所述以外的離子捕捉劑,可列舉選自鎂、鋁、鈦、鋯、銻等中的元素的含水氧化物等。
離子捕捉劑可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
在密封組成物含有離子捕捉劑的情況下,就實現充分的耐濕可靠性的觀點而言,相對於環氧樹脂100質量份,離子捕捉劑的含量較佳為1質量份以上。就充分發揮其他成分的效果的觀點而言,相對於環氧樹脂100質量份,離子捕捉劑的含量較佳為15質量份以下。
而且,離子捕捉劑的平均粒徑較佳為0.1 μm~3.0 μm,最大粒徑較佳為10 μm以下。離子捕捉劑的平均粒徑可與無機填充材的情況同樣地進行測定。
(偶合劑)
密封組成物亦可進而含有偶合劑。偶合劑的種類並無特別限制,可使用公知的偶合劑。作為偶合劑,可列舉矽烷偶合劑、鈦偶合劑等。偶合劑可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
作為矽烷偶合劑,可列舉:乙烯基三氯矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、8-甲基丙烯醯氧基辛基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-[雙(β-羥基乙基)]胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β-(胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-(β-胺基乙基)胺基丙基二甲氧基甲基矽烷、N-(三甲氧基矽烷基丙基)乙二胺、N-(二甲氧基甲基矽烷基異丙基)乙二胺、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、N-β-(N-乙烯基苄基胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-氯丙基三甲氧基矽烷、六甲基二矽烷、γ-苯胺基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷等。
作為鈦偶合劑,可列舉:鈦酸異丙基三異硬脂醯酯、鈦酸異丙基三(二辛基焦磷酸酯)酯、鈦酸異丙基三(N-胺基乙基-胺基乙基)酯、鈦酸四辛基雙(二-十三烷基亞磷酸酯)酯、鈦酸四(2,2-二烯丙氧基甲基-1-丁基)雙(二-十三烷基亞磷酸酯)酯、鈦酸雙(二辛基焦磷酸酯)氧乙酸酯、鈦酸雙(二辛基焦磷酸酯)伸乙酯、鈦酸異丙基三辛醯酯、鈦酸異丙基二甲基丙烯醯基異硬脂醯酯、鈦酸異丙基三-十二烷基苯磺醯酯、鈦酸異丙基異硬脂醯基二丙烯醯酯、鈦酸異丙基三(二辛基磷酸酯)酯、鈦酸異丙基三枯基苯酯、鈦酸四異丙基雙(二辛基亞磷酸酯)酯等。
-特定矽烷化合物-
另外,密封組成物亦可含有具有碳數6以上的鏈狀烴基鍵結於矽原子的結構的矽烷化合物(以下,亦稱為「特定矽烷化合物」)作為所述偶合劑。
所述鏈狀烴基可分支亦可具有取代基。另外,在本揭示中,鏈狀烴基的碳數是指不包含分支或取代基的碳的碳數。鏈狀烴基可包含不飽和鍵,亦可不包含,較佳為不包含不飽和鍵。
特定矽烷化合物中鍵結於矽原子的鏈狀烴基的數量為1~4即可,較佳為1~3,更佳為1或2,進而佳為1。
當特定矽烷化合物中鍵結於矽原子的鏈狀烴基的數量為1~3時,鍵結於矽原子的、鏈狀烴基以外的原子或原子團並無特別限制,可分別獨立地為氫原子、碳數1~5的烷基、烷氧基、芳基、芳基氧基等。其中,較佳為除了鏈狀烴基以外亦鍵結有一個或多個烷氧基,更佳為一個鏈狀烴基與三個烷氧基鍵結於矽原子。
特定矽烷化合物的鏈狀烴基的碳數為6以上,就抑制黏度的觀點而言,較佳為7以上,更佳為8以上。特定矽烷化合物的鏈狀烴基的碳數的上限並無特別限制,就在樹脂中的分散性、硬化物的物性平衡等觀點而言,較佳為12以下,更佳為11以下,進而佳為10以下。
在鏈狀烴基具有取代基的情況下,取代基並無特別限定。取代基可存在於鏈狀烴基的末端,亦可存在於鏈狀烴基的側鏈。
鏈狀烴基較佳為具有選自(甲基)丙烯醯基、環氧基及烷氧基中的至少一個官能基(以下,亦稱為特定官能基),更佳為具有選自(甲基)丙烯醯基及環氧基中的至少一個官能基,進而佳為具有(甲基)丙烯醯基。特定官能基可存在於鏈狀烴基的末端,亦可存在於鏈狀烴基的側鏈。就抑制黏度的觀點而言,特定官能基較佳為存在於鏈狀烴基的末端。
在鏈狀烴基具有(甲基)丙烯醯基的情況下,(甲基)丙烯醯基可直接鍵結於鏈狀烴基,亦可經由其他原子或原子團而鍵結。例如,鏈狀烴基亦可具有(甲基)丙烯醯氧基。其中,鏈狀烴基較佳為具有甲基丙烯醯氧基。
在鏈狀烴基具有環氧基的情況下,環氧基可直接鍵結於鏈狀烴基,亦可經由其他原子或原子團而鍵結。例如,鏈狀烴基亦可具有縮水甘油基氧基、脂環式環氧基等。其中,鏈狀烴基較佳為具有縮水甘油基氧基。
在鏈狀烴基具有烷氧基的情況下,烷氧基可直接鍵結於鏈狀烴基,亦可經由其他原子或原子團而鍵結,較佳為直接鍵結於鏈狀烴基。烷氧基並無特別限定,可為甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基等。其中,就容易獲得性的觀點而言,鏈狀烴基較佳為具有甲氧基。
特定矽烷化合物中選自(甲基)丙烯醯基、環氧基及烷氧基中的至少一個官能基的當量(分子量/官能基數)並無特別限制。就密封組成物的低黏度化的觀點而言,較佳為200 g/eq~420 g/eq,更佳為210 g/eq~405 g/eq,進而佳為230 g/eq~390 g/eq。
作為特定矽烷化合物,可列舉:己基三甲氧基矽烷、庚基三甲氧基矽烷、辛基三甲氧基矽烷、己基三乙氧基矽烷、庚基三乙氧基矽烷、辛基三乙氧基矽烷、6-縮水甘油氧基己基三甲氧基矽烷、7-縮水甘油氧基庚基三甲氧基矽烷、8-縮水甘油氧基辛基三甲氧基矽烷、6-(甲基)丙烯醯氧基己基三甲氧基矽烷、7-(甲基)丙烯醯氧基庚基三甲氧基矽烷、8-(甲基)丙烯醯氧基辛基三甲氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷等。其中,就密封組成物的低黏度化的觀點而言,較佳為8-縮水甘油氧基辛基三甲氧基矽烷及8-甲基丙烯醯氧基辛基三甲氧基矽烷。特定矽烷化合物可單獨使用一種,亦可組合兩種以上來使用。
特定矽烷化合物可合成,亦可使用市售者。作為市售的特定矽烷化合物,可列舉:信越化學工業股份有限公司製造的KBM-3063(己基三甲氧基矽烷)、KBE-3063(己基三乙氧基矽烷)、KBE-3083(辛基三乙氧基矽烷)、KBM-4803(8-縮水甘油氧基辛基三甲氧基矽烷)、KBM-5803(8-甲基丙烯醯氧基辛基三甲氧基矽烷)、KBM-3103C(癸基三甲氧基矽烷)等。
在密封組成物含有偶合劑的情況下,相對於密封組成物的整體,偶合劑的含有率較佳為3質量%以下,更佳為2質量%以下,進而佳為1質量%以下,就發揮其效果的觀點而言,較佳為0.1質量%以上,更佳為0.15質量%以上,進而佳為0.2質量%以上。
而且,相對於無機填充材100質量份,偶合劑的含有率可為0.01質量份以上,可為0.02質量份以上。相對於無機填充材100質量份,偶合劑的含量較佳為5質量份以下,更佳為2.5質量份以下。就兼顧流動性與封裝體的成形性的觀點而言,相對於無機填充材100質量份,偶合劑的含量較佳為0.05質量份~2.0質量份,更佳為0.1質量份~1.5質量份,進而佳為0.2質量份~1.0質量份。
(脫模劑)
密封組成物亦可進而含有脫模劑。脫模劑的種類並無特別限制,可使用公知的脫模劑。具體而言,可列舉:高級脂肪酸、棕櫚蠟、褐煤蠟、聚乙烯系蠟等。脫模劑可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
在密封組成物含有脫模劑的情況下,相對於環氧樹脂與硬化劑的合計量,脫模劑的含有率較佳為10質量%以下,就發揮其效果的觀點而言,較佳為0.5質量%以上。
(著色劑及改質劑)
密封組成物亦可含有著色劑(碳黑等)。而且,密封組成物亦可含有改質劑(矽酮、矽酮橡膠等)。著色劑及改質劑可分別單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
在使用碳黑等導電性粒子作為著色劑的情況下,導電性粒子較佳為粒徑10 μm以上的粒子的含有率為1質量%以下。
在密封組成物含有導電性粒子的情況下,相對於環氧樹脂與硬化劑的合計量,導電性粒子的含有率較佳為3質量%以下。
(其他添加劑)
密封組成物可視需要進而包含其他添加劑。
作為其他添加劑,可列舉阻燃劑、陰離子交換體、塑化劑等。而且,組成物中亦可視需要添加該技術領域眾所周知的各種添加劑。
<密封組成物的製作方法>
密封組成物的製作方法並無特別限制,可藉由公知的方法進行。例如,可藉由利用混合機等將規定調配量的原材料的混合物充分混合後,利用熱輥、擠出機等加以混煉,並經過冷卻、粉碎等處理而製作密封組成物。密封組成物的狀態並無特別限制,可為粉末狀、固體狀、液體狀等。
<半導體裝置>
本揭示的半導體裝置包含半導體元件、以及將所述半導體元件密封而成的本揭示的密封組成物的硬化物。
使用密封組成物來密封半導體元件的方法並無特別限定,可應用公知的方法。一般為轉移模塑法等,但亦可使用壓縮模塑法、噴射成形法、壓縮成形法等。
本揭示的半導體裝置作為積體電路(Integrated Circuit,IC)、大規模積體電路(Large-Scale Integration,LSI)等而較佳。
[實施例]
以下,對本發明的實施例進行說明,但本發明並不限定於此。而且,表中的數值只要無特別說明,則是指「質量份」。
<實施例1~實施例6及比較例1~比較例2>
將下述所示的成分按照表1中所示的調配比例(質量份)預先混合(乾式摻雜)後,利用雙軸捏合機進行混煉,並進行冷卻粉碎而製造粉末狀的密封組成物。
另外,表1中所示的成分的詳細情況如下。
(A)環氧樹脂
環氧樹脂A1-1:第一環氧樹脂,所述通式(2)所表示的環氧樹脂(E1
及E2
均為縮水甘油基氧基,L1
為醚鍵,a1及a2均為0,n為1),環氧基當量「165 g/eq」,熔點「83℃」
環氧樹脂A1-2:第一環氧樹脂與第三環氧樹脂的混合物,所述通式(2)所表示的環氧樹脂(E1
及E2
均為縮水甘油基氧基,L1
為所述結構式(1)所表示的連結基,L2
及L3
均為對伸苯基,a1及a2均為0或1,n為1)與所述通式(4)所表示的環氧樹脂(E1
及E2
均為縮水甘油基氧基,L2
為對伸苯基,a1為0或1)的混合物,環氧基當量「140 g/eq」
環氧樹脂A2-1:第二環氧樹脂,三菱化學股份有限公司,商品名「YX4000H」,環氧基當量「192 g/eq」,軟化點「107℃」,聯苯型環氧樹脂
環氧樹脂A2-2:第二環氧樹脂,日鐵化學與材料(Nippon Steel Chemical & Material)股份有限公司,商品名「YSLV-70XY」,環氧基當量「192 g/eq」,熔點「67℃」,雙酚型環氧樹脂
(B)硬化劑
酚樹脂B1:三苯基甲烷型酚樹脂,愛沃特(AirWater)股份有限公司,商品名「HE910-09」,羥基當量「92 g/eq~104 g/eq」,軟化點「75℃~85℃」
(C)硬化促進劑
硬化促進劑C1:磷系硬化促進劑(三丁基膦與苯醌的加成物)
(D)偶合劑
偶合劑D1:8-甲基丙烯醯氧基辛基三甲氧基矽烷,信越化學工業股份有限公司,商品名「KBM-5803」
(E)脫模劑
脫模劑E1:褐煤蠟,科萊恩(Clariant)公司,商品名「HW-E」
(F)著色劑
顏料F1:碳黑,三菱化學股份有限公司,商品名「MA600」
(G)添加劑
添加劑G1:三苯基氧化膦,北興化學工業股份有限公司,商品名「TP-50」
(H)改質劑
改質劑H1:矽酮,東麗道康寧(Toray Dow Corning)股份有限公司,商品名「BY16-876」
(I)無機填充材
填料I1:二氧化矽粒子,德山(Tokuyama)股份有限公司,商品名「CP-102」,球狀,比表面積「190 m2
/g~230 m2
/g」
填料I2:氧化鋁粒子,阿德瑪科技(Admatechs)股份有限公司,商品名「AE2000」,球狀,平均粒徑「0.7 μm」
填料I3:氧化鋁粒子,電化(denka)股份有限公司,商品名「DAB10SITS1」,球狀,平均粒徑「10 μm」
-評價-
藉由以下的特性試驗對實施例及比較例中製作的密封組成物的特性進行評價。將評價結果示於下述表1。
(高溫彈性係數)
使用上述所獲得的密封組成物,藉由轉注成形機,在金屬模具溫度175℃、成形壓力6.9 MPa、硬化時間90秒的條件下,製作127 mm×12.7 mm×4 mm的形狀的試驗片。其後,在175℃下6小時的條件下進行後硬化。使用滕喜龍(Tensilon)(A&D公司)作為評價裝置,在260℃下進行依據JIS-K-7171(2016)的三點支撐型彎曲試驗,求出試驗片的彎曲彈性係數。
另外,彎曲彈性係數E是藉由下述式定義,並將藉由260℃下的測定而獲得的彎曲彈性係數設為「高溫彈性係數」。
下述式中,E為彎曲彈性係數(MPa),P為測壓元件(Load cell)的值(N),y為位移量(mm),l為間隔(span)=64 mm、w為試驗片寬度=12.7 mm,h為試驗片厚度=4 mm。
(導熱率)
使用上述所獲得的密封組成物,藉由轉注成形機,在金屬模具溫度175℃~180℃、成形壓力7 MPa、硬化時間300秒的條件下,製作導熱率評價用的試驗片。繼而,針對成形的試驗片,測定厚度方向的熱擴散率。熱擴散率的測定是藉由雷射閃光(Laser Flash)法(裝置:LFA467奈米閃光(LFA467 nanoflash),耐馳(NETZSCH)公司)來進行。脈衝光照射是在脈衝寬度0.31(ms)、施加電壓247 V的條件下來進行。測定是在環境溫度25℃±1℃下進行。而且,所述試驗片的密度是使用電子比重計(AUX220,島津製作所股份有限公司)來進行測定。比熱是使用藉由各材料的比熱的文獻值與調配比率而算出的密封組成物的理論比熱。
繼而,使用式(8)將比熱及密度乘以熱擴散率,藉此獲得導熱率的值。
λ=α×Cp×ρ・・・式(8)
(式(8)中,λ表示導熱率(W/(m・K)),α表示熱擴散率(m2
/s)、Cp表示比熱(J/(kg・K)),ρ表示密度(kg/m3
))
[表1]
實施例1 | 實施例 2 | 實施例 3 | 實施例 4 | 實施例 5 | 實施例 6 | 比較例 1 | 比較例 2 | |||
組成 | 環氧樹脂 | A1-1 | 30 | 70 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
A1-2 | 0 | 0 | 0 | 30 | 10 | 50 | 0 | 0 | ||
A2-1 | 70 | 30 | 90 | 70 | 90 | 50 | 100 | 30 | ||
A2-2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 70 | ||
硬化劑B1 | 56.8 | 60.4 | 55.0 | 60.7 | 56.2 | 64.5 | 54.2 | 54.2 | ||
硬化促進劑C1 | 3.4 | 3.4 | 3.4 | 3.4 | 3.4 | 3 | 4 | 4 | ||
偶合劑D1 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | ||
脫模劑E1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
顏料F1 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | ||
添加劑G1 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | ||
改質劑H1 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | ||
填料 | I1 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | |
I2 | 287 | 292 | 285 | 293 | 286 | 298 | 285 | 285 | ||
I3 | 2690 | 2738 | 2667 | 2742 | 2682 | 2787 | 2664 | 2664 | ||
合計 | 3186.2 | 3242.8 | 3159.4 | 3248.1 | 3176.6 | 3301.5 | 3156.2 | 3156.2 | ||
填料的平均粒徑(μm) | 9.0 | 9.0 | 9.0 | 9.0 | 9.0 | 9.0 | 9.0 | 9.0 | ||
填料含有率 (體積%) | 82 | 82 | 82 | 82 | 82 | 82 | 82 | 82 | ||
評價 | 高溫彈性係數(GPa) | 1.22 | 1.26 | 1.01 | 1.03 | 1.08 | 0.99 | 1.05 | 1.19 | |
導熱率 (W/(m・K)) | 8.29 | 8.47 | 7.95 | 8.20 | 7.96 | 8.60 | 7.70 | 7.44 |
根據表1的評價結果可明確:含有第一環氧樹脂的實施例1~實施例6的密封組成物相較於不含第一環氧樹脂的比較例1及比較例2的密封組成物,獲得了導熱率高的硬化物。而且,實施例1~實施例6的密封組成物的硬化物的高溫彈性係數為與比較例1及比較例2的密封組成物的硬化物的高溫彈性係數相等的值。即,可知:實施例1~實施例6的密封組成物相較於比較例1及比較例2的密封組成物,將硬化物的高溫彈性係數抑制得低,並且硬化物的導熱率提高。
日本專利申請案2019-035227號的揭示的整體藉由參照而併入至本揭示中。
關於本揭示中的所有文獻、專利申請案、及技術規格,與具體且各個地記載有藉由參照而併入各個文獻、專利申請案、及技術規格的情況同等程度地,藉由參照而併入至本揭示中。
無
無
Claims (12)
- 一種密封組成物,含有: 第一環氧樹脂,在分子內具有至少兩個苯環、與直接或經由連結基而將所述兩個苯環連結的至少一個醚鍵,並且所述兩個苯環在所述醚鍵的鍵結位置的鄰位及間位不具有取代基; 硬化劑;以及 無機填充材。
- 如請求項1所述的密封組成物,其中相對於密封組成物整體,所述無機填充材的含有率為78體積%以上。
- 如請求項1或請求項2所述的密封組成物,其更含有熔點或軟化點為50℃以上的第二環氧樹脂。
- 如請求項3所述的密封組成物,其中相對於密封組成物中所含有的環氧樹脂的總量,所述第二環氧樹脂的含有率為80質量%以下。
- 如請求項3或請求項4所述的密封組成物,其中相對於密封組成物中所含有的環氧樹脂的總量,所述第二環氧樹脂的含有率為50質量%以上。
- 如請求項1至請求項5中任一項所述的密封組成物,其中所述第一環氧樹脂在分子內具有兩個環氧基。
- 如請求項1至請求項6中任一項所述的密封組成物,其中相對於所述兩個苯環中的至少一者直接鍵結有所述醚鍵。
- 如請求項1至請求項7中任一項所述的密封組成物,其中連結所述兩個苯環的基為包含一個所述醚鍵的基。
- 如請求項1至請求項7中任一項所述的密封組成物,其中連結所述兩個苯環的基為包含兩個以上的所述醚鍵的基。
- 如請求項1至請求項10中任一項所述的密封組成物,其更含有第三環氧樹脂,所述第三環氧樹脂為所述第一環氧樹脂以外的樹脂,且具有苯環、與直接或經由連結基而鍵結於所述苯環的對位的至少兩個環氧基,並且所述苯環在所述兩個環氧基的鍵結位置的鄰位及間位不具有取代基。
- 一種半導體裝置,包含半導體元件、以及將所述半導體元件密封而成的如請求項1至請求項11中任一項所述的密封組成物的硬化物。
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