WO2019044133A1 - SiC及びGaN素子封止用成形材料組成物、電子部品装置 - Google Patents

SiC及びGaN素子封止用成形材料組成物、電子部品装置 Download PDF

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WO2019044133A1
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渡辺 尚紀
勇人 藏
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京セラ株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Definitions

  • the present disclosure relates to a molding material composition for sealing SiC and GaN elements and an electronic component device.
  • epoxy resin molding materials are widely used in the field of electronic component sealing such as transistors and ICs. This is because the epoxy resin is excellent in the balance of the electrical property, the moisture resistance, the mechanical property, the adhesiveness with the insert, and the like.
  • SiC devices have high withstand voltage characteristics as compared to Si devices. Therefore, by applying this, it is possible to realize a power semiconductor module having a higher withstand voltage. Accordingly, high withstand voltage characteristics such as tracking resistance and high breakdown voltage are also required for peripheral members other than power semiconductor elements.
  • SiC devices can operate at high temperatures compared to conventional Si devices. Having the above-mentioned high withstand voltage characteristics means that the heat generation of the element itself will be greater than ever. Therefore, to be able to operate at high temperature means that the peripheral members are required to have higher heat resistance than before. There is also an operation report at 300 ° C. or higher for the SiC element, and the molding material for sealing is required to have high heat decomposition resistance as well as high glass transition temperature.
  • An epoxy resin, a phenol resin, a compound having a maleimide group, and a phenol compound having an alkenyl group are essential components as a technique for providing a high glass transition temperature to a sealing molding material and securing reliability at high temperature
  • An epoxy resin composition for sealing (for example, Patent Document 1) has been proposed.
  • the resin composition for sealing (for example, patent document 2) which mix
  • Patent Document 3 an organic-inorganic nanohybrid resin
  • Patent Document 4 a copolymer of a maleimide resin and a cyanate ester resin is used as a resin component and inorganic nanoparticles are used as an inorganic component.
  • Patent Document 4 a sealing resin composition in which a maleimide compound, a nadiimide compound, an amine compound, and a catalyst are blended in a specific ratio.
  • the molding material composition for sealing has high glass transition temperature (Tg). Furthermore, the molding material composition for sealing is high in thermal decomposition resistance, excellent in curability and moldability, high in voltage resistance, excellent in adhesiveness with a semiconductor insert part, and obtained a highly reliable cured product. Can.
  • the present disclosure is also applicable to an electronic component device using the sealing molding material composition.
  • the present inventors have found that the reliability of the power device in the operating environment is satisfied by combining a specific resin and a filler as a resin used for the SiC and the GaN element, and the present invention has been completed. is there.
  • the present disclosure relates to the following.
  • (E) the filler comprises (e-1) hollow structure filler Molding material composition for sealing SiC and GaN devices.
  • (A) maleimide resin is a maleimide resin represented by the following general formula (I).
  • R 1 is each independently a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and the hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom. When a plurality of R 1 are present, the plurality of R 1 s may be substituted.
  • thermosetting resin is an epoxy resin represented by the following general formulas (V) to (VII), at least two cyanate groups in one molecule
  • n1 is 0 to 10.
  • n2 is 0 to 10.
  • R 4 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkylene group having 4 to 8 carbon atoms, a divalent aromatic group having 6 to 18 carbon atoms, a general formula “-A 1 -C 6 H 4 -(A 1 ) m- (wherein m represents an integer of 0 or 1 ), and each A 1 is independently an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or a cycloalkylene group having 4 to 8 carbon atoms.
  • the (e-1) hollow structural filler is at least one selected from silica, alumina, and a silica-alumina compound, and the content of the (e-1) hollow structural filler is the above (E)
  • the (e-1) hollow structural filler contains an organic compound, and the content of the (e-1) hollow structural filler is 0.5 to 10% by mass with respect to the total amount of the (E) filler.
  • the (e-1) hollow structure filler contains a silsesquioxane compound, and the content of the (e-1) hollow structure filler is 0.5 to 10 with respect to the total amount of the (E) filler.
  • the molding material composition for sealing SiC and GaN element according to any one of the above [1] to [6], which is mass%.
  • the (D) curing accelerator is (d-1) an organic phosphorus curing accelerator, and (d-2) an imidazole curing accelerator, and the (d-2) imidazole curing accelerator is And the bisphenol A type epoxy resin (liquid), and the reaction start temperature when it is made to react after setting the mass ratio to 1/20, is an imidazole series curing accelerator which shows 85 ° C. or more and less than 175 ° C.
  • the thermosetting resin (C) is a cyanate ester monomer having at least two cyanate groups in one molecule, which is 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A).
  • the (C) thermosetting resin is an allyl group-containing nadiimide resin represented by the following general formula (VIII), and the (D) curing accelerator is (d-3) an acid curing accelerator
  • R 4 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkylene group having 4 to 8 carbon atoms, a divalent aromatic group having 6 to 18 carbon atoms, a general formula “-A 1 -C 6 H 4 -(A 1 ) m- (wherein m represents an integer of 0 or 1 ), and each A 1 is independently an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or a cycloalkylene group having 4 to 8 carbon atoms.
  • the encapsulating molding material composition has a high glass transition temperature (Tg). Furthermore, the molding material composition for sealing is high in thermal decomposition resistance, excellent in curability and moldability, high in voltage resistance, excellent in adhesiveness with a semiconductor insert part, and obtained a highly reliable cured product. Can. The present disclosure is also applicable to an electronic component device using the sealing molding material composition.
  • the molding material composition for SiC and GaN element sealing of this indication contains (A) maleimide resin, (B) hardening
  • the (E) filler contains the (e-1) hollow structure filler.
  • the present disclosure describes the components of SiC and a molding material composition for sealing a GaN element (hereinafter, also simply referred to as a molding material composition for sealing).
  • the maleimide resin of component (A) used in the present disclosure is represented by the following general formula (I), and may be a compound containing two or more maleimide groups in one molecule.
  • the maleimide resin of the component (A) is a resin which forms a three-dimensional network structure by reaction of a maleimide group by heating and is cured. Further, the maleimide resin imparts a high glass transition temperature (Tg) to a cured product by a crosslinking reaction, and improves heat resistance and heat decomposition resistance.
  • Tg glass transition temperature
  • R 1 is each independently a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and the hydrocarbon group may be substituted by a halogen atom.
  • p is independently an integer of 0 to 4
  • q is an integer of 0 to 3.
  • the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group and heptyl group; chloromethyl group, 3-chloropropyl group, etc.
  • alkyl groups alkenyl groups such as vinyl group, allyl group, butenyl group, pentenyl group and hexenyl group; aryl groups such as phenyl group, tolyl group and xylyl group; monovalent groups such as aralkyl group such as benzyl group and phenethyl group
  • z is an integer of 0 to 10, and may be an integer of 0 to 4.
  • the maleimide resin represented by the general formula (I) is relatively easy to add at a temperature of 170 ° C. or higher in the presence of a curing agent of the component (B) described later and a curing accelerator of the component (D). And impart high heat resistance to the cured product of the molding material composition for sealing.
  • maleimide resin represented by the above general formula (I) include, for example, N, N ′-(4,4′-diphenylmethane) bismaleimide, bis (3-ethyl-5-methyl-4-maleimidophenyl) And methane), polyphenylmethane maleimide and the like.
  • the maleimide resin of the component (A) may be used after being preliminarily mixed with a part or the whole of the curing agent of the component (B) to be described later.
  • the method of premixing is not particularly limited, and known mixing methods can be used.
  • the method of pre-mixing is to melt the component (B) at 50 to 180 ° C. using a stirrable apparatus and then gradually add and mix the maleimide resin of the component (A) while stirring. After all the components are melted, the mixture is further stirred for about 10 to 60 minutes to prepare a premixed resin.
  • curing agents of (B) component may be used for preliminary mixing.
  • the maleimide resin of the component (A) may be used in combination with a maleimide resin other than the maleimide resin represented by the general formula (I), separately from the maleimide resin represented by the general formula (I).
  • a maleimide resin which can be used in combination for example, m-phenylenebismaleimide, 2,2-bis [4- (4-maleimidophenoxin) phenyl] propane, 1,6-bismaleimide- (2,2,4-trimethyl) ) Hexane etc. can be mentioned.
  • Other conventionally known maleimide resins may be used in combination.
  • the compounding quantity may be 30 mass parts or less with respect to 100 mass parts of maleimide resin of (A) component. 20 parts by mass or less, or 10 parts by mass or less.
  • the content of the component (A) may be 30 to 70% by mass, or 35 to 65% by mass, based on 100% by mass of the total content of the components (A) to (C).
  • the heat resistance of the molding material composition for sealing can be improved as content of (A) component is 30 mass% or more.
  • cured material of the said molding material composition for said sealing and semiconductor insert components can be improved as content of (A) component is 70 mass% or less.
  • the curing agent of the component (B) used in the present disclosure is one or two of the phenol-based curing agent represented by the general formula (II) and the phenol-based curing agent represented by the general formula (III) It may also contain at least one selected from certain phenolic curing agents and the benzoxazine resins represented by the general formula (IV).
  • the component (B) can perform an addition reaction with the component (A) relatively easily in the presence of the organophosphorus curing accelerator as the component (d-1) described later.
  • the component (B) indirectly reduces the self-polymerization reaction of the maleimide resin which is the component (A), and has a tendency to relieve peeling stress.
  • the sealing molding material composition improves heat resistance and adhesion and moldability.
  • the phenolic curing agent is represented by the following general formulas (II) and (III), and has at least two hydroxyl groups in one molecule.
  • x is 0 to 10, and may be 1 to 4.
  • y1 is 0 to 10, and may be 0 to 3.
  • the phenolic resin represented by the above general formula (II) is MEH-7500 (manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.), and the phenol resin represented by the above general formula (III) is SN-485 (Nippon Steel Sumikin Chemical Co., Ltd. ) Can be obtained as commercial products.
  • the benzoxazine resin has two benzoxazine rings in one molecule, and is represented by the following general formula (IV).
  • X 1 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an oxygen atom, or a direct bond.
  • R 2 and R 3 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the carbon number of the alkylene group of X 1 is 1 to 10, and may be 1 to 3.
  • Specific examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, a heptylene group, an octylene group and the like.
  • the alkylene group may be a methylene group, an ethylene group, a propylene group or a methylene group.
  • Examples of the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms as R 2 and R 3 include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl and heptyl; vinyl and allyl And alkenyl groups such as butenyl group, pentenyl group and hexenyl group; aryl groups such as phenyl group, tolyl group and xylyl group; and monovalent hydrocarbon groups such as aralkyl group such as benzyl group and phenethyl group.
  • alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl and heptyl
  • vinyl and allyl And alkenyl groups such as butenyl group, pentenyl group and hexenyl group
  • aryl groups such as phenyl group, tolyl group and xylyl group
  • M1 is each independently an integer of 0 to 4, and may be an integer of 0 to 2, or may be 0.
  • m2 is each independently an integer of 0 to 4, and may be an integer of 0 to 2, or may be 0.
  • benzoxazine resin represented by the general formula (IV) include resins represented by the following formulas (IV-1) to (IV-4). One of these resins may be used, or two or more of these resins may be used in combination.
  • the benzoxazine resin may be a benzoxazine resin represented by the formula (IV-1).
  • the content of the benzoxazine resin represented by the above formula (IV-1) may be 50 to 100% by mass, 60 to 100 mass. % Or 70 to 100% by mass.
  • the benzoxazine resin represented by the formula (IV-1) can be obtained as a commercial product such as benzoxazine P-d (manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.).
  • compounds represented by the general formulas (II) to (IV) may be used alone, or two or more of these may be used in combination.
  • the benzoxazine resin represented by the general formula (IV) may be used alone or as the main component of the component (B).
  • the phenol resins represented by the general formula (II) and the general formula (III) may be used alone or in combination.
  • the benzoxazine resin represented by the general formula (IV) is excellent in the balance of heat resistance, moldability, etc. when the phenol resin represented by the general formula (II) and / or the general formula (III) is used in combination
  • a sealing molding material composition can be obtained, which is one of the embodiments in the present disclosure.
  • the content of the component (B) may be 20 to 250 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A), from the viewpoint of the balance of heat resistance, adhesion, and moldability. It may be in parts by mass or 40 to 150 parts by mass. When two or more types of (B) components are used in combination, the total content of the (B) components may be in the above range.
  • conventionally known phenolic curing agents other than the compounds represented by the general formulas (II) to (IV) and / or benzoxazine can be used in combination.
  • the present disclosure may use an acid anhydride or an amine curing agent in combination.
  • the sealing molding material composition of the present disclosure may further contain a thermosetting resin of component (C).
  • the thermosetting resin of the component (C) is a curing agent of the component (B) in the presence of a phosphorus-based curing accelerator which is the component (d-1) or an imidazole-based curing accelerator which is the component (d-2) An addition reaction can be performed.
  • the thermosetting resin of the component (C) is an epoxy resin represented by the following general formulas (V) to (VII), a cyanate ester monomer having at least two cyanate groups in one molecule, a general formula (VIII) It may be at least one selected from allyl group-containing nadiimide resins represented by
  • Epoxy resins represented by general formulas (V) to (VII) The epoxy resins represented by the following general formulas (V) to (VII) have two or more epoxy groups in one molecule, and contain a triphenylmethane skeleton and / or a naphthalene skeleton.
  • the epoxy resin has a function of improving moldability by initiating the reaction from a relatively low temperature, generating a hydroxyl group at the time of addition reaction, and imparting adhesion. Further, the epoxy resin has a function of performing a crosslinking reaction with the curing agent of the component (B) to improve moldability and adhesion.
  • the epoxy resin promotes the self-polymerization reaction of the maleimide resin of the component (A) in the presence of an imidazole-based curing accelerator of the component (d-2) described later, and cures the molding material composition for sealing It also has the effect of enhancing the properties and giving good formability.
  • the epoxy resin may be used alone or in combination of two or more.
  • n1 is 0 to 10.
  • n2 is 0 to 10.
  • n1 is 0 to 10, and may be 0 to 3.
  • n2 is 0 to 10 and may be 0 to 3.
  • the epoxy resin represented by the general formula (V) is EPPN-502H (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), and the epoxy resin represented by the general formula (VI) is ESN-375 (Nippon Steel & Sumikin Chemical (The epoxy resin represented by the above general formula (VII) can be obtained as a commercial product as HP-4710 (manufactured by DIC Corporation).
  • the softening point of the epoxy resin represented by the general formulas (V) to (VII) may be 55 to 100 ° C. from the viewpoint of improving the productivity and the flowability of the molding material composition for sealing.
  • the temperature may be 60 to 90 ° C., or 65 to 85 ° C.
  • the content of the epoxy resin as the component (C) can be blended as follows from the viewpoint of balance, such as the glass transition point, adhesion, and moldability. .
  • the content of the epoxy resin as the component (C) may be such that (c) / [(b-1) + (b-2)] (equivalent ratio) is 0.2 to 1.5. It may be 3 to 1.2.
  • (B-1) is a hydroxyl group possessed by the phenolic curing agent of component (B). Further, (b-2) is a hydroxyl group which is generated when the benzooxazine ring-opens.
  • (C) is the epoxy group which the epoxy resin of (C) component has.
  • the equivalent ratio is 0.2 or more, the moldability is good, and if it is 1.5 or less, the heat resistance, the thermal decomposition resistance, the flame retardance and the like become good. In addition, when using 2 or more types of epoxy resin, it is good also considering the total amount in the said range.
  • the content of the epoxy resin as the component (C) may be 25 to 200 parts by mass or 30 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the maleimide resin of the component (A). It may be 40 to 150 parts by mass, or 50 to 100 parts by mass. Adhesiveness becomes favorable by setting it as 25 mass parts or more, and heat resistance becomes favorable by setting it as 200 mass parts or less.
  • epoxy resins in addition to the epoxy resins represented by the general formulas (V) to (VII), epoxy resins known as semiconductor element sealing materials can be used in combination.
  • examples of epoxy resins that can be used in combination include phenol novolac epoxy resins, o-cresol novolac epoxy resins, biphenyl epoxy resins, and dicyclopentadiene epoxy resins. Epoxy resins other than these may be used in combination.
  • the compounding amount may be 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin, It may be at most parts by mass, or at most 10 parts by mass.
  • the cyanate ester monomer having at least two cyanate groups in one molecule (hereinafter, also simply referred to as a cyanate ester monomer) is a compound having at least two cyanate groups in one molecule, and mainly adheres to a semiconductor insert part Work to improve the
  • the above-mentioned cyanate ester monomer is easily trimerized by the organic phosphorus-based curing accelerator of component (d-1) described later or the like in the presence of the curing agent of component (B) described above to form a triazine ring. Therefore, the molding material composition for sealing has high heat resistance and high adhesion.
  • the cyanate ester monomer is particularly advantageous for adhesion because the molecular weight is relatively small and the curing stress at the time of the crosslinking reaction acting as a peeling stress is small. Furthermore, since the cure shrinkage rate of the cured product is relatively large, it is also advantageous in terms of formability.
  • the "cyanate ester monomer” refers to a cyanate ester compound which does not include a structure in which a part of the molecular structure is repeated in the molecule.
  • the content of the cyanate ester monomer as the component (C) may be 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A), from the viewpoint of the balance between heat resistance and adhesion and moldability. It is good also as a mass part.
  • the content of the cyanate ester monomer as the component (C) may be 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A), from the viewpoint of the balance between heat resistance and adhesion and moldability. It is good also as a mass part.
  • the cyanate ester monomer is not particularly limited as long as it has at least two cyanate groups in one molecule.
  • cyanate ester monomer examples include, for example, Primaset LECy (manufactured by Lonza Japan Co., Ltd.) containing 2,1-bis (4-cyanatephenyl) ethane as a main component, and 2,2-bis (4-cyanatephenyl). And the like) CYTESTER (registered trademark) TA (made by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) and the like mainly containing propane can be obtained as commercial products.
  • the present disclosure may use a cyanate ester resin containing a repeating structure in the molecule, such as novolac cyanate ester.
  • nadiimide resin (Allyl group-containing nadiimide resin represented by the general formula (VIII))
  • An allyl group-containing nadiimide resin (hereinafter, also simply referred to as nadiimide resin) represented by the following general formula (VIII) is a compound containing two allyl groups in one molecule, and heating to each other or allyl group and maleimide by heating It is a resin which forms a three-dimensional network structure by the reaction of a group and cures.
  • the nadiimide resin can be expected to improve the adhesion derived from its resin skeleton. Further, the nadimide resin imparts a high glass transition temperature (Tg) to a cured product by a crosslinking reaction to improve the heat resistance and the heat decomposition resistance.
  • Tg glass transition temperature
  • R 4 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkylene group having 4 to 8 carbon atoms, a divalent aromatic group having 6 to 18 carbon atoms, a general formula “-A 1 -C 6 H 4 - (a 1 ) m - ( provided that, m is an integer of 0 or 1, each a 1 is independently an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl having 4 to 8 carbon atoms .
  • alkylene group represented by "or the formula” -C 6 H 4 -A 2 -C 6 H 4 - ( wherein a 2 is “-CH 2 -", “- C (CH 3 2 ) a group represented by 2- ",” -CO- ",” -O- ",” -S- “or” -SO 2- ".
  • allyl group-containing nadiimide resin represented by the general formula (VIII) include resins represented by the following formulas (VIII-1) and (VIII-2).
  • a resin represented by the formula (VIII-1) may be used from the viewpoint of tracking resistance and adhesion. This is because, in the resin represented by the formula (VIII-1), since the distance between the allyl groups of the resin is sufficient, the steric hindrance is small, the reaction proceeds sufficiently, and a three-dimensional network structure is densely formed. It is because the cohesive force of the resin skeleton is increased.
  • These resins may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the najiimide resin as the component (C) may be 30 to 250 parts by mass, preferably 50 to 200 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the component (A) from the viewpoint of the balance of cure shrinkage and adhesion. It may be.
  • the allyl group-containing nadiimide resin represented by the above general formula (VIII) is commercially available as BANI-M (manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd.), BANI-X (manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd.), etc. Can.
  • the component (C) may be used after preliminarily mixing a part or whole with a part or whole of the maleimide resin of the component (A).
  • the method of premixing is not particularly limited, and known mixing methods can be used.
  • the method of pre-mixing is to melt the component (C) at 50 to 180 ° C. using a stirrable device and then slowly add and mix the maleimide resin of the component (A) while stirring. After all the components are melted, the mixture is further stirred for about 10 to 30 minutes to prepare a premixed resin.
  • the curing accelerator of the component (D) used in the present disclosure may be (d-1) an organophosphorus curing accelerator or (d-2) an imidazole curing accelerator, and the balance between adhesion and moldability may be used. From the point of view, these may be used in combination.
  • ((D-1) Organophosphorus curing accelerator) The organophosphorus curing accelerator as component (d-1) mainly comprises the crosslinking reaction between component (A) and component (B), the crosslinking reaction between component (B) and the above-mentioned epoxy resin, and the above-mentioned cyanate ester It is used to promote the trimerization reaction of monomers.
  • the component (d-1) indirectly reduces the self-polymerization reaction of the components (A) by promoting these reactions, and has the function of suppressing the generation of the peeling stress from the semiconductor insert part.
  • organophosphorus curing accelerator as the component (d-1) examples include triphenylphosphine, tris (4-methylphenyl) phosphine, tris (4-ethylphenyl) phosphine, tris (4-propylphenyl) phosphine, tris Tertiary phosphines such as (4-butylphenyl) phosphine, tris (2,4-dimethylphenyl) phosphine, tris (2,4,6-trimethylphenyl) phosphine, tributylphosphine, methyl diphenyl phosphine, etc .; tetraphenylphosphonium tetraphenyl Examples thereof include tetrasubstituted phosphonium tetrasubstituted borates such as borate and tetrabutylphosphonium tetrabutyl borate. These can be suitably used individually or in combination of 2 or more types
  • the content of the organophosphorus curing accelerator as the component (d-1) is 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) from the viewpoint of the balance between the curability and the adhesion to the semiconductor insert part. It may be part, 0.1 to 6 parts by mass, 0.3 to 5 parts by mass, or 0.5 to 3 parts by mass. In the case of using two or more organic phosphorus-based curing accelerators in combination, the total amount thereof may be in the above range.
  • the imidazole-based curing accelerator as the component (d-2) is mainly used to ensure the moldability of the molding material composition for sealing by accelerating the self-polymerization reaction of the component (A).
  • the function of the component (d-2) is promoted by the presence of the above-mentioned epoxy resin, and it becomes possible to impart good curability and moldability to the sealing molding material composition of the present disclosure.
  • the present disclosure has the function of improving moldability and adhesion by promoting the addition reaction of the curing agent of the component (B) with the above-mentioned epoxy resin and the self-polymerization reaction of the epoxy resin.
  • “imidazole-based curing accelerator” has the same meaning as an imidazole compound containing a nitrogen atom at the 1 and 3 positions on a 5-membered ring.
  • Examples of the imidazole-based curing accelerator as the component (d-2) include 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2- Phenyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine, 2-phenyl- 4-methyl-5-hydroxymethylimidazole and the like can be exemplified. These may be used alone or in combination of two or more. Moreover, this indication may apply the conventionally well-known imidazole type hardening accelerator other than the above.
  • the component (d-2) can be appropriately selected and used as necessary.
  • 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′) ]]-Ethyl-s-triazine, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, etc. may be used alone or in combination of two or more compounds having relatively high activation temperature.
  • the reaction initiation temperature when the imidazole compound is reacted with bisphenol A epoxy resin (liquid) at a mass ratio of 1/20 may be 85 ° C. or more and less than 175 ° C.
  • the temperature may be 100 ° C. or more and less than 160 ° C., or 100 ° C. or more and 150 ° C. or less.
  • the imidazole compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • the reaction start temperature is a rise curve of an exothermic or endothermic peak when a composition containing an imidazole compound and a bisphenol A type epoxy resin is heated at a temperature rising rate of 10 ° C./min using DSC. , Refers to the temperature at the intersection of the tangent of the steepest part of the peak and the temperature axis. If the reaction start temperature of the component (d-2) is 85 ° C. or higher, peeling from the semiconductor insert part can be reduced, and if it is less than 175 ° C., the moldability of the molding material composition for sealing is good. Can be
  • (D-1) and (d-2) in order to control the quantification reaction and the like, to balance the curing property of the molding material composition for sealing and the stress generated upon curing, and to reduce the peeling from the semiconductor insert part
  • the content ratio with the component may be optimized. Specifically, the content ratio [(d-1) / (d-2)] of the (d-1) component and the (d-2) component is set to 3/1 to 1/3 in mass ratio It may be 2/1 to 1/3, or 2/1 to 1/2. If the amount of the component (d-1) is large, the formability may be insufficient. If the amount of the component (d-2) is large, the adhesion between the cured product of the molding material composition for sealing and the semiconductor insert part may be insufficient. is there.
  • the content of the imidazole-based curing accelerator as the component (d-2) is 0.1 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) from the viewpoint of the balance between the curability and the adhesion to the semiconductor insert part. Or 0.3 to 3 parts by mass, or 0.5 to 2 parts by mass. When using 2 or more types of imidazole series hardening accelerators together, the total amount may be in the said range.
  • the curing accelerator of the (D) component further contains an acid curing accelerator of the (d-3) component.
  • the acid-based curing accelerator as the component (d-3) is mainly used to accelerate the curing of the maleimide resin as the component (A) and the nadiimide resin and to start the reaction from a relatively low temperature.
  • the curing agent of the component (B) and the above-mentioned epoxy resin it has the function of improving moldability and adhesion.
  • maleimide resins generally have high heat resistance, they require high temperatures for the curing reaction.
  • the reaction can be initiated at a relatively low temperature by reacting the maleimide resin of the component (A), the nadiimide resin, and the acid-based curing accelerator of the component (d-3), and the moldability is improved. .
  • Examples of the acid-based curing accelerator as the component (d-3) include p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, or an amine salt thereof, pyridine sulfate, phosphoric acid, boron trifluoride ether complex, trifluoride An example is borohydride amine complex and the like.
  • p-toluenesulfonic acid, its amine salt and boron trifluoride amine complex can be used from the viewpoint of reactivity and resin physical properties.
  • p-toluenesulfonic acid may be used from the viewpoint of adhesion
  • a boron trifluoride amine complex may be used from the viewpoint of curability. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the acid-based curing accelerator as the component (d-3) is a balance between curability and thermal decomposition. From the viewpoint of the above, 0.1 to 10 parts by mass, 0.3 to 5 parts by mass, or 0.5 to 3 parts by mass may be used with respect to 100 parts by mass of the nadimide resin. Good. In the case of using two or more acid-based curing accelerators in combination, the total amount thereof may be in the above range.
  • the filler of the component (E) used in the present disclosure comprises (e-1) a hollow structural filler, and further comprises (e-2) an inorganic filler which is usually used in a molding material for sealing. May be
  • the content of the filler of the component (E) is sealed from the viewpoint of mechanical strength, linear expansion coefficient, etc.
  • the amount may be 60 to 95% by mass, 65 to 90% by mass, or 70 to 85% by mass based on the total amount of the molding material composition for stopping.
  • the content of the filler is 60% by mass or more, the coefficient of linear expansion is small, sufficient mechanical strength can be maintained, and when the content is 95% by mass or less, good fluidity can be obtained.
  • the hollow structure filler of the component (e-1) used in the present disclosure mainly relieves the curing stress that occurs with the self-polymerization reaction of the component (A) itself. At the same time, by reducing the elastic modulus of the cured product of the molding material composition for sealing, it also relieves the stress associated with the thermal contraction and prevents peeling between the cured product and the semiconductor insert part.
  • the elastic modulus of the cured product of the sealing molding material composition may be 10 to 15 GPa. Peeling between the cured product and the insert part can be reduced if the elastic modulus is 15 GPa or less, and the moldability is good if the elastic modulus is 10 GPa or more.
  • the “hollow structure filler” in the present disclosure refers to a filler having one or more hollow structures inside the filler.
  • the hollow structured filler is not particularly limited. It may be an inorganic hollow structural filler such as so-called hollow glass and hollow silica mainly comprising soda lime glass, borosilicate glass, aluminum silicate, mullite, quartz and the like. Even if it is a silicone type hollow structural filler mainly composed of a silicone compound such as a silsesquioxane compound having a structure in which a siloxane bond is crosslinked in a three-dimensional network form represented by (CH 3 SiO 3/2 ) n Good.
  • the organic hollow structural filler etc. which have an organic compound etc.
  • the “silsesquioxane compound” in the present specification has a structure in which a siloxane bond is cross-linked in a three-dimensional network represented by (CH 3 SiO 3/2 ) n, and a methyl group or phenyl group is contained in the side chain.
  • a siloxane bond is cross-linked in a three-dimensional network represented by (CH 3 SiO 3/2 ) n, and a methyl group or phenyl group is contained in the side chain.
  • organic functional groups such as groups, it refers to compounds in which the proportion of methyl groups in the side chains is 80% or more.
  • inorganic hollow structural fillers and silicone hollow structural fillers have high heat resistance of the hollow structural fillers themselves, so the molding material composition for sealing having higher heat resistance It is possible to use for the thing.
  • the ratio of (e-1) hollow structural filler to the total amount of the molding material composition for sealing is ( ⁇ ), the elastic modulus (unit: GPa) of the hollow structural filler is It is assumed that ⁇ ).
  • the hollow structural filler species and its addition amount can be selected so that ( ⁇ ) / ( ⁇ ) is 0.002 to 0.250, and the hollow structural filler species can be 0.003 to 0.150 The addition amount may be selected. If ( ⁇ ) / ( ⁇ ) is 0.002 or more, the stress accompanying curing and / or thermal contraction of the molding material composition for sealing is sufficiently relieved, and if it is 0.250 or less, withstand voltage, tracking resistance Reliability such as gender is sufficiently obtained.
  • the elastic modulus of the hollow structural filler of the component (e-1) may be 0.1 to 15 GPa, or 0.2 to 12 GPa.
  • inorganic hollow structured fillers such as the above-mentioned hollow glass and hollow silica having relatively high elastic modulus have a relatively high tendency to suppress shrinkage during curing of the sealing resin, and stress generated during curing is reduced.
  • silicone-based hollow structural fillers such as silsesquioxane compounds having a relatively low elastic modulus can reduce the elastic modulus of the sealing material with a small amount of addition, and the stress during heat shrinkage tends to be relaxed. Good.
  • the combined use of an inorganic hollow structural filler such as hollow glass and hollow silica and a silicone hollow structural filler such as a silsesquioxane compound can reduce peeling from the insert part even with a relatively small amount of addition, and The present invention is also applicable to a sealing resin required to have high heat resistance, and is the same as the embodiment in the present disclosure.
  • the elastic modulus of the hollow structured filler in the present disclosure is, for example, a dynamic ultra-microhardness tester (manufactured by Shimadzu Corporation, device name: DUH-211SR, load-unload test, load: 5.0 mN, velocity 1. It can measure by 5 mN / s.
  • the hollow structural filler of the component (e-1) is an inorganic type containing at least one selected from silica, alumina, and a silica-alumina compound in the case of an inorganic component from the viewpoint of achieving compatibility with insulating properties such as tracking resistance. It may be a hollow structural filler and / or a silicone based hollow structural filler containing a silsesquioxane compound. Among them, inorganic hollow structural fillers containing at least one selected from silica-alumina compounds, alumina, and / or silicone hollow structural fillers containing silsesquioxane compounds may be used. In the case of an organic component, it is possible to select an organic hollow structural filler made of an acrylic resin, a polyester resin or the like.
  • the hollow structural filler of the component (e-1) tends to have a lower thermal conductivity than conventional fillers because it has an air layer inside. Since the tracking resistance is greatly affected by the thermal conductivity, the decrease in the thermal conductivity often involves the decrease in the tracking resistance.
  • the tracking resistance can be reduced by the component (e-1) containing a thermally conductive silica-alumina compound and / or alumina.
  • the silsesquioxane compound since the peeling is reduced by the addition of a relatively small amount, it is presumed that the influence on the tracking resistance is reduced.
  • the hollow structural filler that can be used in the present disclosure may not contain an alkali metal and / or an alkaline earth metal, from the viewpoint of reducing the corrosion of the semiconductor insert due to ionic impurities. If contamination can not be prevented, it should be reduced as much as possible.
  • silicone-based hollow structural filler silsesquioxane compound-based filler
  • a silsesquioxane compound for example, NH-SBN04 (Nikko Rika Co., Ltd.) containing polymethylsilsesquioxane as a main component It is available on the market as manufactured goods, brand names, etc.
  • the hollow structural filler of the component (e-1) has an average particle diameter of 3 to 10, from the viewpoint of coexistence with the reduction of peeling from the semiconductor insert part and the productivity and moldability of the molding material composition for sealing. It may be 100 ⁇ m or 3 to 60 ⁇ m. If the average particle size is 3 ⁇ m or more, peeling is reduced, and if the average particle size is 100 ⁇ m or less, the productivity and moldability of the sealing molding material composition become good.
  • the average particle diameter refers to a median (D50) measured by a laser diffraction scattering method (for example, an apparatus name: SALD-3100 manufactured by Shimadzu Corporation).
  • E.Spheres 75 As hollow structural fillers having an average particle size of 3 to 100 ⁇ m, Einospheres 75 (average particle size 35 ⁇ m), etc., as the above-mentioned Kinospheres (manufactured by Kansai Matech Co., Ltd., product name) series, E.Spheres SL75 (average particle diameter: 55 ⁇ m), E.Spheres SL125 (average particle diameter: 80 ⁇ m), etc. are available in the market as a series manufactured by A.K. In addition, Glass Bubbles K37 (average particle diameter 45 ⁇ m), Glass Bubbles iM30 K (average particle diameter 16 ⁇ m) (above, 3 M Japan Co., Ltd.
  • ADVANCELL HB-2051 average particle diameter 20 ⁇ m, Sekisui Chemical Co., Ltd. product
  • NH-SBN04 average particle diameter 4 ⁇ m, manufactured by Nikko Rika Co., Ltd.
  • the content of the hollow structural filler of the component (e-1) is an inorganic hollow structural filler containing at least one selected from the aforementioned silica, alumina, and silica-alumina compounds, and a silsesquioxane compound.
  • an inorganic component such as a silicone-based hollow structural filler, it may be 1 to 50% by mass, or 2 to 45% by mass, or 5 to 20% by mass with respect to the total amount of the filler of the component (E). It may be%.
  • the content of the hollow structural filler of the component (e-1) is 1% by mass or more, peeling is reduced, and if the content of the hollow structural filler of the component (e-1) is 50% by mass or less, insulation Insulation performance such as pressure resistance and moldability become good.
  • the hollow structural filler of the component (e-1) contains a silsesquioxane compound, its content may be 0.5 to 10% by mass with respect to the total amount of the filler of the component (E). And 1.0 to 6% by mass, and may be 1.2 to 5% by mass.
  • the content when silica, alumina or a silica-alumina compound is contained in the component (e-1), the content may be 60 mass% or more, 80 mass% or more, 90 It may be mass% or more.
  • the silsesquioxane compound when contained in the component (e-1), the content may be 30% by mass or more, 50% by mass or more, and 80% by mass or more. It may be.
  • the component (e-1) is an organic component
  • the content may be 0.5 to 10% by mass, or 1.5 to 7% by mass, based on the total amount of the filler of the component (E).
  • (E-2) Inorganic Filler In the present disclosure, conventionally known inorganic fillers can be used. Examples of such inorganic fillers include crystalline silica, fused silica, synthetic silica, alumina, aluminum nitride, boron nitride, zircon, calcium silicate, calcium carbonate, barium titanate and the like. From the viewpoint of flowability and reliability, crystalline silica, fused silica, synthetic silica may be used, and fused spherical silica or synthetic silica may be used as the main component. In addition, when the inorganic filler of the component (e-2) is a silicone powder containing polymethylsilsesquioxane or the like as a main component, peeling is reduced.
  • the average particle diameter of the component (e-2) is usually about 1 to 30 ⁇ m, may be about 3 to 25 ⁇ m, or may be about 5 to 20 ⁇ m. When the average particle size is 1 ⁇ m or more, moldability such as flowability and curability can be improved, and when the average particle size is 30 ⁇ m or less, mechanical strength and adhesion can be improved. Further, as the component (e-2), particles having a particle diameter of 0.1 ⁇ m or more and 1.0 ⁇ m or less may be included. The content of the particles may be 10 to 40% by mass, 10 to 30% by mass, or 10 to 20% by mass with respect to the total amount of the component (e-2). .
  • the adhesion is improved, and by setting the content of the particles to 40% by mass or less, formability such as flow characteristics and curability can be improved. it can.
  • the particle diameter of the component (e-2) can be measured by a laser diffraction scattering type measuring apparatus or the like, and in the present disclosure, particles measured by using Shimadzu Corporation, device name: SALD-3100. Use the diameter.
  • the component (e-2) may contain fine particles.
  • the fine particles referred to here may be particles having a particle diameter of 0.3 ⁇ m or less, or particles of 0.1 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the particle diameter of the fine particles is not particularly limited, but is 0.01 ⁇ m or more.
  • the content may be 0.5 to 10% by mass or 0.5 to 5% by mass with respect to the total amount of the component (e-2).
  • the particle diameter of the fine particles is a particle diameter in a certain direction (obtained by TEM or SEM) for 100 arbitrary particles in accordance with the measurement procedure described in JIS Z 8901: 2006 8.3.2 b).
  • the particle diameter is the median diameter on a number basis calculated by plotting the data on a logarithmic probability paper by measuring the particle diameter of each particle approximated by a circle as the particle diameter.
  • the compounding ratio uses the value calculated by volume conversion from particle diameter.
  • the specific gravity of the fused spherical silica and the synthetic silica is 2.2.
  • the curability of the molding material composition for sealing is improved, and the moldability as well as the adhesiveness is improved.
  • the method of premixing is not particularly limited, and known mixing methods can be used.
  • the improvement in adhesion is presumed to be due to the reduction of the stress generated during curing (peel stress) associated with the self-polymerization reaction of the component (A) by sufficiently mixing the fine particles and the component (A).
  • melted spherical silica refers to silica having a sphericity of 0.8 or more among silica that is melted and spheroidized by gasification melting or the like after crushing natural silica.
  • the “average particle diameter” refers to the “median diameter” measured by the above-mentioned Shimadzu Corp., device name: SALD-3100.
  • an average particle diameter of 0 ⁇ m with respect to 95% by mass of fused spherical silica for example, FB-105, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.
  • synthetic spherical silica for example, SO-25R manufactured by Admatex Co., Ltd.
  • synthetic silica for example, Reosil QS-102 having a primary particle diameter of 12 nm and an aggregation diameter of 200 nm (0.2 ⁇ m) And 2% by mass of Tokuyama Co., Ltd.
  • Preparations other than these may be performed.
  • commercially available products such as fused spherical silica mixed in a predetermined ratio or a mixture of fused spherical silica and synthetic silica can be used as it is.
  • the component (e-2) may be used as a molding material by mixing with the component (A) and / or the component (C) usually with a mixer or the like and then kneading with a twin-screw or single-screw extruder or the like.
  • the component (A) and / or a part or the whole of the component (C) may be made into a molding material by masterbatching in advance and then kneading with a twin-screw or single-screw extruder or the like.
  • the above SO-25R is added to 20% by mass of the total amount of the pre-mixture. It is possible to exemplify mixing 5% by mass of Reosil QS-102 with the total amount of the pre-mixture, stirring with a mixer or the like, and kneading with a general twin-screw extruder. Other methods may be employed. In addition, according to the present disclosure, a conventionally known silane coupling agent and / or a releasing agent may be added at the time of mixer agitation or the like.
  • the content of the inorganic filler of the component (e-2) may be 50 to 99.5% by mass or 55 to 98% by mass with respect to the total amount of the filler of the component (E).
  • the present disclosure relates to crystalline silica, alumina, zircon, calcium silicate which is generally used as a sealing molding material or the like as an inorganic filler other than the component (e-2) (but excluding those having a hollow structure).
  • Calcium carbonate, barium titanate, aluminum nitride, boron nitride, etc. may be used in combination.
  • the content may be 30% by mass or less, 20% by mass or less, or 10% by mass or less of the total amount of the inorganic filler including the component (e-2). Good.
  • the content of the component (E) with respect to the total amount of the molding material composition for sealing may be 60 to 95% by mass, from the viewpoint of flow characteristics, linear expansion coefficient, thermal conductivity, etc., 65 to 90% % Or 70 to 85% by mass.
  • silane coupling agent may be added to the sealing molding material composition of the present disclosure from the viewpoint of moisture resistance, mechanical strength, adhesion to a semiconductor insert part, and the like.
  • epoxysilane such as 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N- Aminosilanes such as 2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane and 3-aminopropyltriethoxysilane.
  • silane coupling agent such as isocyanate silane such as 3-isocyanatopropyltriethoxysilane.
  • silane coupling agent such as isocyanate silane such as 3-isocyanatopropyltriethoxysilane.
  • epoxysilane such as 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, secondary aminosilane, and isocyanate silane may be used alone or in combination.
  • the silane coupling agent may be used by simply mixing it with the component (E), or it may be used after surface treatment of a part or the whole thereof. Further, in the present disclosure, an aluminate coupling agent or a titanate coupling agent may be added.
  • the addition amount of the silane coupling agent may be 0.01 to 1% by mass, or 0.03 to 0.7% by mass, with respect to the total amount of the molding material composition for sealing. It may be 05 to 0.5% by mass.
  • Stress relaxation agent In the present disclosure, in order to further reduce the stress at the interface between the molding material composition for sealing and the semiconductor insert generated at the time of molding or at the time of a temperature cycle test, etc.
  • the stress relaxation agents also referred to as low stress agents
  • the content thereof is 5 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the component (A) from the viewpoint of balance with flow characteristics. It is also good.
  • the total thereof may be in the above range.
  • a mold release agent may be further added in order to realize good productivity of the molding material composition for sealing.
  • a releasing agent which can be added, for example, natural wax such as carnauba wax, fatty acid ester wax, fatty acid amide wax, non-oxidized polyethylene type releasing agent, oxidized polyethylene type releasing agent, silicone type releasing agent Etc. can be mentioned. You may add a release agent other than these. In addition, these release agents may be used alone or in combination of two or more.
  • an oxidized polyethylene-based release agent having a softening point of 110 ° C. to 125 ° C. easily bleeds out from the resin system used in the present disclosure and exhibits high releasability.
  • flame retardants in addition to the above-described components, flame retardants, carbon black, organic dyes, colorants such as titanium oxide, bengala, etc. generally blended in this type of composition, etc. It can be blended as needed.
  • Examples of the flame retardant include phosphorus compounds such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc borate, zinc oxide, phosphoric acid ester, melamine, cyclophosphazene and the like. You may use the conventionally well-known flame retardant other than these. One of these may be used, or two or more of these may be used in combination.
  • an ion trap agent such as an anion exchanger can be added to the sealing molding material composition of the present disclosure from the viewpoint of improving the moisture resistance of the semiconductor element and the high temperature storage characteristics.
  • anion exchanger include hydrotalcites, hydrous oxides of elements selected from magnesium, aluminum, titanium, zirconium, bismuth and the like. Other conventionally known anion exchangers may be used. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the component (A), the component (B), the component (C), the component (D), and the component (E) in the sealing molding material composition of the present disclosure is 80% by mass or more It may be 90% by mass or more, and more preferably 95% by mass or more.
  • the sealing molding material composition of the present disclosure can be prepared by uniformly dispersing and mixing a mixture of predetermined amounts of the above-described components.
  • the preparation method is not particularly limited, but as a general method, for example, a mixture of a predetermined amount of each component described above is sufficiently mixed by a mixer or the like, and then melt mixed by a mixing roll, an extruder or the like, and then cooled. And the method of crushing can be mentioned.
  • the sealing molding material composition thus obtained has a high glass transition temperature (Tg), high thermal decomposition resistance, excellent curability and moldability, high voltage resistance, and a semiconductor insert It is possible to obtain a cured product having high adhesion with parts and high reliability.
  • the glass transition temperature of the cured product of the sealing molding material composition may be 230 ° C. or higher, 240 ° C. or higher, 250 ° C. or higher, and 255 ° C. or higher.
  • the temperature may be 260 ° C. or more, or 270 ° C. or more.
  • cured material of the said molding material composition for sealing may be 380 degreeC or more, and may be 385 degreeC or more.
  • cured material can be measured by the method as described in an Example.
  • the electronic component device of the present disclosure includes an element sealed by a cured product of the sealing molding material composition.
  • the electronic component device refers to a support member such as a lead frame, a single crystal silicon semiconductor element or a compound semiconductor element such as SiC or GaN, a wire for electrically connecting these, a member such as a bump, and other constituent members
  • the molding material composition for sealing is excellent in heat resistance and excellent in adhesion to a semiconductor insert part, and provides an electronic component device which hardly causes peeling and cracking even after being left at high temperature or after a temperature cycle test. can do.
  • the electronic component device sealed by the cured product of the molding material composition for sealing can obtain good characteristics.
  • a transfer molding method is the most general, but an injection molding method, a compression molding method or the like may be used.
  • the molding temperature may be 150 to 250 ° C., 160 to 220 ° C., or 170 to 200 ° C.
  • the molding time may be 30 to 600 seconds, 45 to 300 seconds, or 60 to 200 seconds.
  • the heating temperature is not particularly limited, but may be, for example, 150 to 250 ° C., or 180 to 220 ° C.
  • the heating time is not particularly limited, but may be, for example, 0.5 to 10 hours, or 1 to 8 hours.
  • the sealing molding material composition according to the first aspect is characterized in that (a-1) a maleimide resin represented by the general formula (I) and (B) (b-1) a table of the general formula (II) Phenolic curing agents, and phenolic curing agents which are one or two of the phenolic curing agents represented by the general formula (III), and (b-2) represented by the general formula (IV) And (c-1) at least one selected from epoxy resins represented by the general formulas (V) to (VII), and (d-1) organophosphorus curing
  • a sealing molding material composition comprising an accelerator, (d-2) an imidazole-based curing accelerator, and (E) (e-1) a filler containing a hollow structural filler.
  • the uniformity of each component is as described above.
  • the uniformity of the content of the component (B) may be 20 to 250 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (a-1) from the viewpoint of the balance of heat resistance, adhesion, and moldability.
  • the amount may be 30 to 200 parts by mass, or 40 to 150 parts by mass.
  • the uniform content of the component (d-1) is 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (a-1) from the viewpoint of the balance between the curability and the adhesion to the semiconductor insert part.
  • the amount may be 0.3 to 5 parts by mass or 0.5 to 3 parts by mass.
  • the sealing molding material composition according to the second aspect comprises (a-1) a maleimide resin represented by the general formula (I) and (c-2) at least two cyanate groups in one molecule.
  • a cyanate ester monomer (B) (b-1) a phenolic curing agent represented by the general formula (II), and one or two of a phenolic curing agent represented by the general formula (III) (D-2) an organophosphorus curing accelerator, (d-2) at least one member selected from certain phenolic curing agents and (b-2) benzoxazine resins represented by the general formula (IV) ) Containing an imidazole-based curing accelerator, and the content of the component (a-1) is 100% by mass as the total content of the components (a-1), (B), and (c-2) Molding material composition for sealing, which is 30 to 70% by mass That.
  • the uniformity of each component is as described above.
  • the uniform content of the component (a-1) is the total content of the components (a-1), (B) and (c-2) from the viewpoint of heat resistance and adhesion to the semiconductor insert part.
  • the amount is 30 to 70% by mass, and may be 35 to 65% by mass with respect to 100% by mass.
  • the content of the component (c-2) may be 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (a-1), from the viewpoint of the balance between heat resistance and adhesion, moldability, etc. It is good also as a mass part.
  • the uniform content of the component (d-1) is 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (a-1) from the viewpoint of the balance between the curability and the adhesion to the semiconductor insert part.
  • the amount may be 0.3 to 5 parts by mass or 0.5 to 3 parts by mass.
  • the sealing molding material composition according to the third aspect comprises (a-1) a maleimide resin represented by the general formula (I), (c-3) an allyl group represented by the general formula (VIII) Containing nadiimide resin, (b-1) phenolic curing agent, (c-1) epoxy resin, (D) curing accelerator, and (E) (e-1) filler containing hollow structural filler,
  • the components (b-1) and (c-1) each contain a triphenylmethane skeleton and / or a naphthalene skeleton, and the component (D) is a (d-1) phosphorus-based curing accelerator, (d) -2)
  • a molding material composition for sealing which comprises an imidazole-based curing accelerator and (d-3) an acid-based curing accelerator.
  • the uniformity of each component is as described above.
  • the uniform content of the component (b-1) is 20 to 250 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (a-1) from the viewpoint of the balance of heat resistance, adhesion, and moldability.
  • the amount may be 30 to 200 parts by mass, or 40 to 150 parts by mass.
  • the uniformity of the content of the component (c-1) may be 30 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the maleimide resin of the component (a-1) from the viewpoint of adhesion and heat resistance, It may be up to 150 parts by mass, or 50 to 100 parts by mass.
  • the uniformity of the content of the component (c-3) may be 30 to 250 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (a-1) from the viewpoint of the balance of the cure shrinkage rate and the adhesion, 50 It may be up to 200 parts by mass.
  • the uniform content of the component (d-1) is 0.1 to 6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (a-1) from the viewpoint of the balance between the curability and the adhesion to the semiconductor insert part.
  • the amount may be 0.3 to 5 parts by mass or 0.5 to 3 parts by mass.
  • the uniform content of the component (d-2) is 0.1 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (a-1) from the viewpoint of the balance between the curability and the adhesion to the semiconductor insert part.
  • the uniform content of the component (d-3) may be 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (c-3) from the viewpoint of the balance between curability and thermal decomposition.
  • the amount may be 0.3 to 5 parts by mass, or 0.5 to 3 parts by mass.
  • Examples 1A to 23A, Examples 1B to 3B, Examples 1C to 11C, Comparative Examples 1A to 4A, Comparative Examples 1B to 6B, and Comparative Examples 1C to 3C Each component of the type and blending amount described in Table 1-1, Table 1-2, and Tables 2 to 5 was kneaded with a mixing biaxial roll to prepare a molding material composition for sealing.
  • the kneading temperature in each example and comparative example was set to about 120 ° C.
  • the blank in each table represents no blending.
  • BANI-M N, N '-(methylenedi-p-phenylene) -bis (allylbicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide), Maruzen Petrochemicals Co., Ltd. Brand name: BANI-X: N, N'-m-xylylene-bis (allylbicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide), Maruzen Petrochemicals Co., Ltd., Product name
  • (D-3) Component Acid curing accelerator, AC-4B50: Boron trifluoride imidazole complex, made by Stella Chemifa Co., Ltd., trade name, p-toluenesulfonic acid: made by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
  • (E) component (E-1) Component: Hollow structured filler, Kinospheres 75: Inorganic hollow structured filler mainly composed of amorphous aluminum (30 to 70%) and mullite (30 to 70%), average particle diameter 35 ⁇ m , Kansai Matech Co., Ltd.
  • elastic modulus 8 GPa E-Spheres SL 75 Inorganic hollow structure filler mainly composed of amorphous aluminum (65 to 85%) and mullite (20 to 30%), average particle diameter 55 ⁇ m, manufactured by Pacific Cement Co., Ltd., trade name, Elastic modulus 10GPa E-Spheres SL 125: Inorganic hollow structure filler mainly composed of amorphous aluminum (65 to 85%) and mullite (20 to 30%), average particle diameter 80 ⁇ m, manufactured by Pacific Cement Co., Ltd., trade name, Elastic modulus 10GPa ⁇ Glass Bubbles K37: Soda-lime glass, borosilicate glass, synthetic silica mixture type inorganic hollow structure filler, average particle diameter 45 ⁇ m, manufactured by 3M Japan Co., Ltd., trade name, elastic modulus 7 GPa ⁇ Glass bubbles iM30K: soda lime glass, borosilicate glass, synthetic silica mixture type inorganic hollow structure filler, average particle diameter 16 ⁇ m,
  • E-2 Component: Inorganic filler ⁇
  • EP-5518 Silicone elastomer having polymethylsilsesquioxane as a main component, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., trade name, average particle diameter 3 ⁇ m ⁇ FB-105: fused spherical silica, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade name, average particle diameter 18 ⁇ m, specific surface area 4.5 m 2 / g ⁇ SO-25R: Inorganic filler (synthetic spherical silica), manufactured by Admatex Co., Ltd., trade name, average particle diameter 0.6 ⁇ m ⁇ Reoro seal QS-102: inorganic filler (synthetic silica), manufactured by Tokuyama, trade name, primary particle diameter 12 nm (0.012 ⁇ m), aggregation diameter 200 nm (0.2 ⁇ m)
  • KBM-403 Silane coupling agent, 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name ⁇ KBM-603: Silane coupling agent, N-2- (aminoethyl) -3 -Aminopropyltrimethoxysilane, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name, KBE-9007: Silane coupling agent, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name, PED 191: Mold release Agent (dropping point: oxidized polyethylene-based release agent at 115 ° C.), Clariant Co., Ltd., trade name ⁇ HW-4252E: release agent (oxidized polyethylene-based release agent with a number average molecular weight of 1,000), Mitsui Chemical Co., Ltd., trade name ⁇ MA-600: Colorant (carbon black), Mitsubishi Chemical
  • the characteristics of the molding material composition for sealing prepared in Examples 1A to 23A and Comparative Examples 1A to 4A were measured and evaluated under the measurement conditions shown below. The evaluation results are shown in Table 1-1, Table 1-2 and Table 2.
  • the molding material was molded by a transfer molding machine under conditions of a mold temperature of 185 ° C., a molding pressure of 10 MPa, and a curing time of 180 seconds unless otherwise specified. Post curing was performed at 200 ° C. for 8 hours.
  • Glass transition temperature (Tg) was measured as one of the standard of the heat resistance of the hardened
  • the molded article is cut into the required dimensions and used as a test piece, and the glass transition temperature (Tg) of the test piece is measured by a TMA method using a thermal analyzer (trade name: SSC / 5200, manufactured by Seiko Instruments Inc.) It measured using. In addition, 250 degrees C or more was taken as passing.
  • Tg glass transition temperature
  • the chip was fixed to the lead frame using a lead-free solder under an environment of 340 ° C./13 minutes in an atmosphere of 5% formic acid and 95% nitrogen. Further, the lead frame was used by performing an argon plasma treatment for 60 seconds using a plasma cleaner AC-300 manufactured by Nordson Corporation immediately before molding the molding material composition for sealing.
  • Breakdown voltage Breakdown voltage
  • the glass transition temperature of the cured product is 250 ° C. or higher, and after initial peeling and high temperature storage Good results were shown for peeling, continuous formability, etc. Moreover, tracking resistance (CTI) was also 400 V or more, and the dielectric breakdown voltage at room temperature was also 10 kV / m or more. In Comparative Examples 1A to 4A lacking any of the components (A) to (E), the glass transition temperature, the peel resistance, the continuous formability, or the like resulted in unsatisfactory results in any one or a plurality of items.
  • the characteristics of the molding material composition for sealing prepared in Examples 1B to 3B and Comparative Examples 1B to 6B were measured and evaluated under the measurement conditions shown below. The evaluation results are shown in Tables 3 and 4.
  • the molding material was molded using a transfer molding machine under conditions of a mold temperature of 190 ° C., a molding pressure of 10 MPa, and a curing time of 240 seconds unless otherwise specified. In addition, post curing was performed at 220 ° C. for 4 hours.
  • Glass transition temperature (Tg) was measured as one of the standard of the heat resistance of the hardened
  • the molded article is cut into the required dimensions and used as a test piece, and the glass transition temperature (Tg) of the test piece is measured by a TMA method using a thermal analyzer (trade name: SSC / 5200, manufactured by Seiko Instruments Inc.) It measured using. In addition, 250 degrees C or more was taken as passing.
  • Tg glass transition temperature
  • the chip was fixed to the lead frame using a lead-free solder under an environment of 340 ° C./13 minutes in an atmosphere of 5% formic acid and 95% nitrogen. Further, the lead frame was used by performing an argon plasma treatment for 60 seconds using a plasma cleaner AC-300 manufactured by Nordson Corporation immediately before molding the molding material composition for sealing.
  • Curability Curability was measured using Curastometer (trade name: Curastometer_Model 7 manufactured by A & D Co., Ltd.). The Curast torque was measured after a mold temperature of 190 ° C. and a molding time of 240 seconds, and a pass of 5 N ⁇ m or more was taken.
  • CTI Tracking resistance
  • ASTM-D3638 As a tester, YST-112-1S manufactured by Yamayo Test Instruments Co., Ltd. was used. In addition, 400 V or more was taken as passing.
  • Breakdown voltage Breakdown voltage
  • Comparative Examples 1B to 6B lacking any of the components (A) to (E) of the present disclosure have any of a glass transition temperature (Tg), peeling with a semiconductor insert part, curability, and moldability, or a plurality of them. It is not possible to satisfy the predetermined characteristics with the item of. On the other hand, it can be seen that Examples 1B to 3B containing all of the components (A) to (E) satisfy all the items described above.
  • Tg glass transition temperature
  • the characteristics of the molding material composition for sealing prepared in Examples 1C to 11C and Comparative Examples 1C to 3C were measured and evaluated under the measurement conditions shown below. The evaluation results are shown in Table 5.
  • the molding material was molded using a transfer molding machine under conditions of a mold temperature of 185 ° C., a molding pressure of 10 MPa, and a curing time of 180 seconds unless otherwise specified. Further, post curing was performed at 200 ° C. for 8 hours unless otherwise specified.
  • Glass transition temperature (Tg) was measured as one of the standard of the heat resistance of the hardened
  • a molding material composition for sealing is molded under the above conditions using a mold of 4 mm long ⁇ 4 mm wide ⁇ 20 mm high, and further subjected to two conditions of 185 ° C. for 8 hours or 200 ° C. for 8 hours. It was made to harden and a cast (4 mm long x 4 mm wide x 20 mm in thickness) was produced.
  • the molded article is cut into pieces each having a necessary dimension as a test piece, and the glass transition temperature (Tg) of the test piece is measured by a TMA method using a thermal analyzer (manufactured by Seiko Instruments Inc., trade name: SSC / 5200). ) was used.
  • the low temperature reactivity was evaluated as “A” when the difference between Tg at 185 ° C. and Tg after 200 ° C. was less than 15 ° C., and “C” when more than 15 ° C.
  • Thermal decomposition temperature (1% weight loss temperature) As another indication of the heat resistance of the cured product of the sealing molding material, the thermal decomposition temperature by TG-DTA was measured.
  • the sealing molding material composition was molded under the above conditions, and further post cured at 200 ° C. for 8 hours to prepare a molded product (4 mm long ⁇ 4 mm wide ⁇ 20 mm thick).
  • the molded article is cut out in the same size as the above (16) to obtain a test piece, and the powder obtained by sufficiently grinding the test piece in a mortar is used, and the room temperature (25 ° C.) at a heating rate of 10 ° C./min. To 600 ° C.
  • the temperature at which a weight loss of 1% was observed from the weight change chart obtained was taken as the thermal decomposition temperature.
  • “EXSTAR 6000” manufactured by Seiko Instruments Inc. was used. In addition, 385 ° C or more is a pass.
  • Adhesion to Ni plating surface adhesion A sealing molding material composition is molded under the above conditions on electroless Ni plating (trade name "VQFP 208p” manufactured by Mitsui High Tech Co., Ltd.), and further post curing under the above conditions Four molded articles were produced.
  • a 3.5 mm diameter pudding shaped article molded on Ni plated is 0.5 mm in speed from the bottom of the molded article to a speed of 0.1 mm
  • the film was peeled off in the shear direction at 1 / sec, and the adhesion between the molded product and the Ni plating was measured at normal temperature (25 ° C.) or 250 ° C. This was done four times and the average value was calculated. In addition, 4 MPa or more is taken as pass at normal temperature, and 3 MPa or more is taken as pass at 250 ° C.
  • the chip was fixed to the lead frame using a lead-free solder under an environment of 340 ° C./13 minutes in an atmosphere of 5% formic acid and 95% nitrogen. Further, the lead frame was used by performing an argon plasma treatment for 60 seconds using a plasma cleaner AC-300 manufactured by Nordson Corporation immediately before molding the molding material composition for sealing.
  • the TO-247 package subjected to the peeling observation as described above was allowed to stand at 250 ° C. for 250 hours, and then the presence or absence of peeling was confirmed using an ultrasonic imaging device (FS300 II manufactured by Hitachi, Ltd.). The number of packages in which the peeled area of the island portion was 20% or more was regarded as 3 or less out of 10.
  • CTI tracking resistance
  • ASTM-D3638 As a tester, YST-112-1S manufactured by Yamayo Test Instruments Co., Ltd. was used. In addition, 400 V or more was taken as passing.
  • the molding material compositions for sealing of Examples 1C to 11C are all excellent in moldability, and the cured product of the molding material composition for sealing has a high glass transition temperature (Tg), and is resistant to thermal decomposition, It was shown that the voltage resistance is high, the adhesion to the semiconductor insert part is good, and the reliability is high.
  • Tg glass transition temperature
  • the molding material composition for sealing SiC and GaN element of the present disclosure can be used for electronic component devices and the like.

Abstract

(A)マレイミド樹脂、(B)硬化剤、(D)硬化促進剤及び(E)充填材を含有し、 前記(E)充填材は(e-1)中空構造充填材を含有するSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。

Description

SiC及びGaN素子封止用成形材料組成物、電子部品装置
 本開示は、SiC及びGaN素子封止用成形材料組成物及び電子部品装置に関する。
 従来から、トランジスタ、IC等の電子部品封止の分野では、エポキシ樹脂成形材料が広く用いられている。これは、エポキシ樹脂が、電気特性、耐湿性、機械特性、インサート品との接着性等のバランスに優れるからである。
 近年、資源エネルギーの将来的な枯渇に対する不安または、いわゆる地球温暖化問題等を背景に世界的に省エネルギーの機運が高まっている。電力の制御または変換を行い、「省エネ技術のキーデバイス」と言われるパワーデバイス(パワー半導体)が注目されている。
 パワー半導体にとって電力変換効率はその性能を決定する項目の一つである。ここにきて、従来のSi素子より変換効率の高い炭化ケイ素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)等の化合物半導体の研究開発及び市場での流通が活況を呈するようになってきた。
 特にSiC素子はSi素子に比べ、高い耐電圧特性を有する。そのため、これを適用すればより高い耐電圧を有するパワー半導体モジュールの実現が可能である。それに伴い、パワー半導体素子以外の周辺部材にも高い耐電圧特性、例えば耐トラッキング性及び高い絶縁破壊電圧が要求される。
 SiC素子は従来のSi素子と比較して高温動作が可能である点を挙げることができる。上述した高い耐電圧特性を有することは、素子自身の発熱もこれまで以上になることを意味する。そのため、高温動作が可能となることは、周辺部材にもこれまで以上の耐熱性が求められることになる。
 SiC素子については、300℃以上での動作報告もあり、封止用成形材料には高いガラス転移温度とともに高い耐熱分解性が求められることになる。
 封止用成形材料に高いガラス転移温度を与え、高温時信頼性を確保しようとする技術としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、マレイミド基を有する化合物、及びアルケニル基を有するフェノール化合物を必須成分とする封止用エポキシ樹脂組成物(例えば、特許文献1)が提案されている。また、マレイミド化合物とベンゾオキサジン化合物を特定の比率で配合し、トリアゾール系化合物を添加した封止用樹脂組成物(例えば、特許文献2)が提案されている。更にマレイミド樹脂とシアネートエステル樹脂の共重合物を樹脂成分とし、無機ナノ粒子を無機成分とした、有機-無機ナノハイブリッド樹脂(例えば、特許文献3)が提案されている。また更にマレイミド化合物とナジイミド化合物とアミン化合物と触媒を特定の比率で配合した封止用樹脂組成物(例えば、特許文献4)等の報告がある。
特開2006-299246号公報 特開2015-101667号公報 特開2013-010843号公報 特開2015-147850号公報
 高温時信頼性を確保するためには、高いガラス転移温度(Tg)とともに、半導体インサート部品に対する高い密着力が必要である。しかし、一般に、これらの両立は困難であることが多い。高いガラス転移温度(Tg)を有する樹脂を用いると半導体インサート部品との剥離が発生することも少なくない。さらに、半導体インサート部品に対する十分な密着性を確保した上で、半導体部品の生産性に関わる成形材料の成形性との両立を図ることも困難である。また、特許文献4では密着性を確保するため、ナジイミド化合物を添加している。しかし、硬化剤にアミン化合物を使用することは、高電圧のかかるSiC素子等を封止するには電気特性に不十分であることが懸念される。
 本開示は、このような実情に鑑みてなされたものであり、封止用成形材料組成物は高いガラス転移温度(Tg)を有する。さらに当該封止用成形材料組成物は耐熱分解性が高く、硬化性及び成形性に優れるとともに、耐電圧性が高く、半導体インサート部品との密着性が良好で信頼性が高い硬化物を得ることができる。また、本開示は、当該封止用成形材料組成物を用いた電子部品装置にも適用可能である。
 本発明者らは、SiC及びGaN素子に使用する樹脂として、特定の樹脂及び充填材を組み合わせることで、パワーデバイスの動作環境での信頼性を満足することを見出し、完成するに至ったものである。
 すなわち、本願開示は、以下に関する。
[1](A)マレイミド樹脂、(B)硬化剤、(D)硬化促進剤及び(E)充填材を含有し、前記(E)充填材は(e-1)中空構造充填材を含有するSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
[2]前記(A)マレイミド樹脂が、下記一般式(I)で表されるマレイミド樹脂である上記[1]に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010

(式中、Rはそれぞれ独立に炭素数1~10の炭化水素基であって、炭化水素基はハロゲン原子で置換されていてもよい。Rが複数存在する場合、当該複数のRは、互いに同一でも異なっていてもよい。pはそれぞれ独立に0~4の整数、qは0~3の整数、zは0~10の整数である。)
[3]前記(B)硬化剤が、下記一般式(II)で表されるフェノール系硬化剤、及び下記一般式(III)で表されるフェノール系硬化剤の1種又は2種であるフェノール系硬化剤、並びに下記一般式(IV)で表されるベンゾオキサジン樹脂から選ばれる少なくとも1種である上記[1]又は[2]に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011

(式中、xは0~10である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012

(式中、y1は0~10である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013

(式中、X1は炭素数1~10のアルキレン基、酸素原子、又は直接結合である。R及びRは、それぞれ独立に炭素数1~10の炭化水素基である。R及びRが複数存在する場合、複数のR及び複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。m1及びm2は、それぞれ独立に0~4の整数である。)
[4]さらに(C)熱硬化性樹脂を含み、当該(C)熱硬化性樹脂は、下記一般式(V)~(VII)で表されるエポキシ樹脂、一分子中に少なくとも2つのシアネート基を有するシアネートエステルモノマー、及び下記一般式(VIII)で表されるアリル基含有ナジイミド樹脂から選ばれる少なくとも1種である上記[1]~[3]のいずれかに記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014

(式中、n1は0~10である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015

(式中、n2は0~10である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017

(式中、Rは炭素数1~10のアルキレン基、炭素数4~8のシクロアルキレン基、炭素数6~18の二価の芳香族基、一般式「-A-C-(A-(ただし、mは0または1の整数を示し、各Aは、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキレン基、炭素数4~8のシクロアルキレン基である。)」で表される基、または一般式「-C-A-C-(ここでAは「-CH-」、「-C(CH-」、「-CO-」、「-O-」、「-S-」または「-SO-」で表される基である。)」で表される基である。)
[5]前記(D)硬化促進剤が、(d-1)有機リン系硬化促進剤と、(d-2)イミダゾール系硬化促進剤である上記[1]~[4]のいずれかに記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
[6]前記(e-1)中空構造充填材の平均粒子径が3~100μmである上記[1]~[5]のいずれかに記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
[7]前記(e-1)中空構造充填材が、シリカ、アルミナ、シリカ-アルミナ化合物から選ばれる少なくとも1種であり、当該(e-1)中空構造充填材の含有量が前記(E)充填材全量に対し1~50質量%である上記[1]~[6]のいずれかに記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
[8]前記(e-1)中空構造充填材が、有機化合物を含み、当該(e-1)中空構造充填材の含有量が(E)充填材全量に対し0.5~10質量%である上記[1]~[6]のいずれかに記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
[9]前記(e-1)中空構造充填材が、シルセスキオキサン化合物を含み、当該(e-1)中空構造充填材の含有量が(E)充填材全量に対し0.5~10質量%である上記[1]~[6]のいずれかに記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
[10]前記(D)硬化促進剤が、(d-1)有機リン系硬化促進剤と、(d-2)イミダゾール系硬化促進剤であり、前記(d-2)イミダゾール系硬化促進剤が、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(液状)と、その質量比を1/20とした上で反応させた時の反応開始温度が、85℃以上175℃未満を示すイミダゾール系硬化促進剤である上記[1]~[9]のいずれかに記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
[11]前記(C)熱硬化性樹脂が、一分子中に少なくとも2つのシアネート基を有するシアネートエステルモノマーであり、前記(A)成分の100質量部に対し10~50質量部である上記[4]~[10]のいずれかに記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
[12]前記(C)熱硬化性樹脂が、下記一般式(VIII)で表されるアリル基含有ナジイミド樹脂であり、さらに前記(D)硬化促進剤は(d-3)酸系硬化促進剤を含有する上記[4]~[11]のいずれかに記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018

(式中、Rは炭素数1~10のアルキレン基、炭素数4~8のシクロアルキレン基、炭素数6~18の二価の芳香族基、一般式「-A-C-(A-(ただし、mは0または1の整数を示し、各Aは、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキレン基、炭素数4~8のシクロアルキレン基である。)」で表される基、または一般式「-C-A-C-(ここでAは「-CH-」、「-C(CH-」、「-CO-」、「-O-」、「-S-」または「-SO-」で表される基である。)」で表される基である。)
[13]前記(d-3)酸系硬化促進剤が、p-トルエンスルホン酸、そのアミン塩及び三フッ化ホウ素アミン錯体から選ばれる少なくとも1種である、上記[12]に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
[14]上記[1]~[13]のいずれかに記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物の硬化物により封止された、SiC及びGaN素子を備える電子部品装置。
 本開示によれば、封止用成形材料組成物は高いガラス転移温度(Tg)を有する。さらに当該封止用成形材料組成物は耐熱分解性が高く、硬化性及び成形性に優れるとともに、耐電圧性が高く、半導体インサート部品との密着性が良好で信頼性が高い硬化物を得ることができる。また、本開示は当該封止用成形材料組成物を用いた電子部品装置にも適用可能である。
 以下、本開示を詳細に説明する。
(SiC及びGaN素子封止用成形材料組成物)
 本開示のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物は、(A)マレイミド樹脂、(B)硬化剤、(D)硬化促進剤及び(E)充填材を含有する。
 前記(E)充填材は(e-1)中空構造充填材を含有する。
 まず、本開示はSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物(以下、単に封止用成形材料組成物ともいう)の各成分について述べる。
〔(A)マレイミド樹脂〕
 本開示で用いる(A)成分のマレイミド樹脂は、下記一般式(I)で表され、1分子内にマレイミド基を2つ以上含む化合物であってもよい。(A)成分のマレイミド樹脂は、加熱によりマレイミド基が反応することで3次元的網目構造を形成し、硬化する樹脂である。また、前記マレイミド樹脂は、架橋反応により、硬化物に高いガラス転移温度(Tg)を与え、耐熱性及び耐熱分解性を向上させる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 前記一般式(I)中、Rはそれぞれ独立に炭素数1~10の炭化水素基であって、当該炭化水素基はハロゲン原子で置換されていてもよい。pはそれぞれ独立に0~4の整数、qは0~3の整数である。
 前記炭素数1~10の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基などのアルキル基;クロロメチル基、3-クロロプロピル基などの置換アルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基などのアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基などのアリール基;ベンジル基、フェネチル基などのアラルキル基などの1価の炭化水素基が挙げられる。
 また、Rが複数存在する場合、当該複数のRは、互いに同一でも異なっていてもよい。
 zは0~10の整数であり、0~4の整数であってもよい。
 前記一般式(I)で表されるマレイミド樹脂は、後述する(B)成分の硬化剤と、(D)成分の硬化促進剤の存在下、170℃以上の温度で比較的容易に付加反応を行い、封止用成形材料組成物の硬化物に高い耐熱性を与える。
 前記一般式(I)で表されるマレイミド樹脂の具体例としては、例えば、N,N’-(4,4’-ジフェニルメタン)ビスマレイミド、ビス(3-エチル-5-メチル-4-マレイミドフェニル)メタン、ポリフェニルメタンマレイミド等が挙げられる。
 また、前記マレイミド樹脂は、例えば、N,N’-(4,4’-ジフェニルメタン)ビスマレイミドでz=0を主成分とするBMI、BMI-70(以上、ケイアイ化成(株)製)、BMI-1000(大和化成工業(株)製)、ポリフェニルメタンマレイミドでz=0~2を主成分とするBMI-2300(大和化成工業(株)製)等が市販品として入手することができる。
 前記(A)成分のマレイミド樹脂は、その一部又は全量を後述する(B)成分の硬化剤の一部又は全量と、予め予備混合を行なってから用いてもよい。予備混合の方法は特に限定されず、公知の混合方法を用いることができる。例えば、予備混合の方法は撹拌可能な装置を用い、(B)成分を50~180℃で溶融した後、撹拌しつつ(A)成分のマレイミド樹脂を徐々に加えて混合する。その全てが溶融してから更に10~60分程度撹拌し、予備混合樹脂とする方法等が挙げられる。
 なお、予備混合は(B)成分の硬化剤を2種以上用いてもよい。
 前記(A)成分のマレイミド樹脂は、前記一般式(I)で表されるマレイミド樹脂とは別に、前記一般式(I)で表されるマレイミド樹脂以外のマレイミド樹脂を併用してもよい。併用可能なマレイミド樹脂としては、例えば、m-フェニレンビスマレイミド、2,2-ビス[4-(4-マレイミドフェノキシン)フェニル]プロパン、1,6-ビスマレイミド-(2,2,4-トリメチル)ヘキサン等を挙げることができる。これら以外の従来公知のマレイミド樹脂を併用してもよい。なお、前記一般式(I)で表されるマレイミド樹脂以外のマレイミド樹脂を配合する場合、その配合量は、(A)成分のマレイミド樹脂100質量部に対し、30質量部以下であってもよく、20質量部以下であってもよく、10質量部以下であってもよい。
 前記(A)成分の含有量は、(A)~(C)成分の合計含有量100質量%に対し30~70質量%であってもよく、35~65質量%であってもよい。(A)成分の含有量が30質量%以上であると封止用成形材料組成物の耐熱性を向上させることができる。(A)成分の含有量が70質量%以下であると当該封止用成形材料組成物の硬化物と半導体インサート部品との密着性を高めることができる。
〔(B)硬化剤〕
 本開示で用いる(B)成分の硬化剤は、前記一般式(II)で表されるフェノール系硬化剤、及び前記一般式(III)で表されるフェノール系硬化剤の1種又は2種であるフェノール系硬化剤、並びに前記一般式(IV)で表されるベンゾオキサジン樹脂から選ばれる少なくとも1種を含んでもよい。
 前記(B)成分は、後述する(d-1)成分の有機リン系硬化促進剤の存在下、比較的容易に(A)成分と付加反応を行うことができる。(B)成分は、(A)成分であるマレイミド樹脂の自己重合反応を間接的に低減し、剥離応力を緩和する傾向を有する。また、封止用成形材料組成物は耐熱性とともに密着性及び成形性が向上する。
 前記フェノール系硬化剤は、下記一般式(II)及び(III)で表され、一分子中に少なくとも2個の水酸基を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020

(式中、xは0~10である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021

(式中、y1は0~10である。)
 前記一般式(II)中、xは0~10であり、1~4であってもよい。また、前記一般式(III)中、y1は0~10であり、0~3であってもよい。
 前記一般式(II)で表されるフェノール樹脂は、MEH-7500(明和化成(株)製)として、前記一般式(III)で表されるフェノール樹脂は、SN-485(新日鉄住金化学(株)製)として、それぞれ市販品として入手することができる。
 前記ベンゾオキサジン樹脂は、一分子中にベンゾオキサジン環を2つ有し、下記一般式(IV)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 前記一般式(IV)中、X1は炭素数1~10のアルキレン基、酸素原子、又は直接結合である。R及びRは、それぞれ独立に炭素数1~10の炭化水素基である。
 X1のアルキレン基の炭素数は1~10であり、1~3であってもよい。アルキレン基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基等が挙げられる。アルキレン基は、メチレン基、エチレン基、プロピレン基であってもよく、メチレン基であってもよい。
 R及びRの炭素数1~10の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基などのアルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基などのアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基などのアリール基;ベンジル基、フェネチル基などのアラルキル基などの1価の炭化水素基が挙げられる。
 また、R及びRが複数存在する場合、複数のR及び複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 m1はそれぞれ独立に0~4の整数であり、0~2の整数であってもよく、0であってもよい。m2はそれぞれ独立に0~4の整数であり、0~2の整数であってもよく、0であってもよい。
 前記一般式(IV)で表されるベンゾオキサジン樹脂の具体例としては、例えば、下記式(IV-1)~(IV-4)に示す樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、1種を用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 前記ベンゾオキサジン樹脂としては、前記式(IV-1)で表されるベンゾオキサジン樹脂であってもよい。また、一般式(VI)で表されるベンゾオキサジン樹脂中、前記式(IV-1)で表されるベンゾオキサジン樹脂の含有量は、50~100質量%であってもよく、60~100質量%であってもよく、70~100質量%であってもよい。
 前記式(IV-1)で表されるベンゾオキサジン樹脂は、ベンゾオキサジンP-d(四国化成工業(株)製)等の市販品として入手することができる。
 前記(B)成分は、一般式(II)~(IV)で表される化合物を単独で用いてもよいし、これらの2種以上を併用して用いてもよい。耐熱性の観点からは、一般式(IV)で表されるベンゾオキサジン樹脂を単独、又は(B)成分の主成分として用いてもよい。生産性及び成形性の観点からは、一般式(II)及び一般式(III)で表されるフェノール樹脂を単独、又は併用して用いてもよい。一般式(IV)で表されるベンゾオキサジン樹脂は、一般式(II)及び/又は一般式(III)で表されるフェノール樹脂を併用して用いると、耐熱性及び成形性等のバランスに優れた封止用成形材料組成物を得ることができ、本開示における実施形態の一つである。
 本開示では、耐熱性、密着性、及び成形性のバランスの観点から、(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、20~250質量部としてもよく、30~200質量部としてもよく、40~150質量部としてもよい。(B)成分の含有量は、2種以上の(B)成分を併用する場合、その合計量を前記範囲内としてもよい。
 本開示では、前記一般式(II)~(IV)で表される化合物以外の従来公知のフェノール系硬化剤及び/又はベンゾオキサジンを併用することができる。また、本開示は酸無水物またはアミン系硬化剤を併用してもよい。
〔(C)熱硬化性樹脂〕
 本開示の封止用成形材料組成物は、更に(C)成分の熱硬化性樹脂を含んでもよい。
(C)成分の熱硬化性樹脂は、(d-1)成分であるリン系硬化促進剤あるいは(d-2)成分であるイミダゾール系硬化促進剤の存在下、(B)成分の硬化剤と付加反応を行うことができる。
 また、(C)成分の熱硬化性樹脂は、下記一般式(V)~(VII)で表されるエポキシ樹脂、一分子中に少なくとも2つのシアネート基を有するシアネートエステルモノマー、下記一般式(VIII)で表されるアリル基含有ナジイミド樹脂から選ばれる少なくとも1種であってもよい。
(一般式(V)~(VII)で表されるエポキシ樹脂)
 下記一般式(V)~(VII)で表されるエポキシ樹脂は、一分子中に2個以上のエポキシ基を有し、トリフェニルメタン骨格、及び/又はナフタレン骨格を含む。
 前記エポキシ樹脂は、比較的に低い温度から反応開始することで成形性が向上し、付加反応時に水酸基が生成され、密着性を付与する働きを有する。また、前記エポキシ樹脂は、(B)成分の硬化剤と架橋反応を行い成形性及び密着性を向上させる働きを有する。その働きとともに、後述する(d-2)成分のイミダゾール系硬化促進剤の存在下、前記エポキシ樹脂は(A)成分のマレイミド樹脂の自己重合反応を促進し、封止用成形材料組成物の硬化性を高め、良好な成形性を与える働きも有する。前記エポキシ樹脂は、1種を用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027

(式中、n1は0~10である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028

(式中、n2は0~10である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 前記一般式(V)中、n1は0~10であり、0~3であってもよい。また、前記一般式(VI)中、n2は0~10であり、0~3であってもよい。
 前記一般式(V)で表されるエポキシ樹脂は、EPPN-502H(日本化薬(株)製)として、前記一般式(VI)で表されるエポキシ樹脂は、ESN-375(新日鉄住金化学(株)製)として、前記一般式(VII)で表されるエポキシ樹脂は、HP-4710(DIC(株)製)として、それぞれ市販品として入手することができる。
 一般式(V)~(VII)で表されるエポキシ樹脂の軟化点は、生産性及び封止用成形材料組成物の流動性を良好にする観点から、55~100℃であってもよく、60~90℃であってもよく、65~85℃であってもよい。
 本開示の封止用成形材料組成物において、(C)成分としてのエポキシ樹脂の含有量は、ガラス転移点、密着性及び成形性等をバランスの観点から、以下のように配合することができる。(C)成分としてのエポキシ樹脂の含有量は、(c)/[(b-1)+(b-2)](当量比)が0.2~1.5であってもよく、0.3~1.2であってもよい。(b-1)は(B)成分のフェノール系硬化剤が有する水酸基である。また、(b-2)はベンゾオキサジンが開環した際に生じる水酸基である。(c)は(C)成分のエポキシ樹脂が有するエポキシ基である。当量比が0.2以上であれば成形性が良好となり、1.5以下であれば耐熱性、耐熱分解性、難燃性等がそれぞれ良好となる。なお、エポキシ樹脂を2種以上用いる場合には、その合計量を前記範囲内としてもよい。
 また、(C)成分としてのエポキシ樹脂の含有量は、(A)成分のマレイミド樹脂100質量部に対し、25~200質量部であってもよく、30~200質量部であってもよく、40~150質量部であってもよく、50~100質量部であってもよい。25質量部以上とすることで密着性が良好となり、200質量部以下とすることで耐熱性が良好となる。
 前記エポキシ樹脂として、一般式(V)~(VII)で表されるエポキシ樹脂の他に、半導体素子封止材料として公知なエポキシ樹脂を併用することができる。併用可能なエポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等を挙げることができる。これら以外のエポキシ樹脂を併用してもよい。
 なお、前記一般式(V)~(VII)で表されるエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を併用する場合、その配合量はエポキシ樹脂100質量部に対し、30質量部以下であってもよく、20質量部以下であってもよく、10質量部以下であってもよい。
(一分子中に少なくとも2つのシアネート基を有するシアネートエステルモノマー)
 前記一分子中に少なくとも2つのシアネート基を有するシアネートエステルモノマー(以下、単にシアネートエステルモノマーともいう)は、一分子中に少なくとも2つのシアネート基を有する化合物であり、主として半導体インサート部品との密着性を向上させる働きを有する。
 前記シアネートエステルモノマーは、上述の(B)成分の硬化剤の存在下、後述する(d-1)成分の有機リン系硬化促進剤等により容易に三量化反応を行ってトリアジン環を形成する。その為、封止用成形材料組成物は高い耐熱性とともに高い密着性が付与される。前記シアネートエステルモノマーは、相対的に分子量が小さく、剥離応力として働く架橋反応時の硬化応力が小さいため、特に密着性に有利である。さらに、硬化物の硬化収縮率が比較的大きいため、成形性の点でも有利である。
 なお、本開示において、「シアネートエステルモノマー」とは、分子内に、分子構造の一部が繰り返された構造を含まないシアネートエステル化合物を指す。
 (C)成分としてのシアネートエステルモノマーの含有量は、耐熱性と密着性、成形性等のバランスの観点から、(A)成分100質量部に対し10~50質量部としてもよく、20~40質量部としてもよい。(C)成分としてのシアネートエステルモノマーの含有量は10質量部以上とすることで、封止用成形材料組成物の硬化物と半導体インサート部品との密着性を向上させる。(C)成分としてのシアネートエステルモノマーの含有量は50質量部以下とすることで、封止用成形材料組成物の耐熱性及び成形性を向上させることができる。さらに、(A)成分の含有量が(A)~(C)成分の合計含有量100質量%に対し30~70質量%となるように(B)成分と(C)成分の含有量を調製してもよい。
 前記シアネートエステルモノマーは、一分子中に少なくとも2つのシアネート基を有すれば特に制限されない。例えば、ビス(4-シアネートフェニル)メタン、1,1-ビス(4-シアネートフェニル)エタン、2,2-ビス(4-シアネートフェニル)プロパン、ビス(3-メチル-4-シアネートフェニル)メタン、ビス(3,5-ジメチル-4-シアネートフェニル)メタン等、一分子内に2つのシアネート基を有する化合物、ビス(3,5-ジメチル-4-シアネートフェニル)-4-シアネートフェニル-1,1,1-エタン等、一分子内に3つのシアネート基を有する化合物等を挙げることが可能である。これら以外の従来公知の化合物を用いてもよい。
 前記シアネートエステルモノマーの具体例としては、例えば、1,1-ビス(4-シアネートフェニル)エタンを主成分とするPrimaset LECy(ロンザジャパン(株)製)、2,2-ビス(4-シアネートフェニル)プロパンを主成分とするCYTESTER(登録商標)TA(三菱瓦斯化学(株)製)等が市販品として入手することができる。
 (C)成分としてシアネートエステルモノマーを用いる場合、本開示は、ノボラック型シアネートエステル等、分子内に繰り返し構造を含むシアネートエステル樹脂を併用してもよい。
(一般式(VIII)で表されるアリル基含有ナジイミド樹脂)
 下記一般式(VIII)で表されるアリル基含有ナジイミド樹脂(以下、単にナジイミド樹脂ともいう)は、1分子内にアリル基を2つ含む化合物であり、加熱によりアリル基同士あるいはアリル基とマレイミド基が反応することで3次元的網目構造を形成し、硬化する樹脂である。前記ナジイミド樹脂はその樹脂骨格に由来する密着性の向上が期待できる。また、前記ナジイミド樹脂は、架橋反応により、硬化物に高いガラス転移温度(Tg)を与え、耐熱性及び耐熱分解性を向上させる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 前記一般式(VIII)中、Rは、炭素数1~10のアルキレン基、炭素数4~8のシクロアルキレン基、炭素数6~18の二価の芳香族基、一般式「-A-C-(A-(ただし、mは0または1の整数を示し、各Aは、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキレン基、炭素数4~8のシクロアルキレン基である。)」で表される基、または一般式「-C-A-C-(ここでAは「-CH-」、「-C(CH-」、「-CO-」、「-O-」、「-S-」または「-SO-」で表される基である。)」で表される基である。
 前記一般式(VIII)で表されるアリル基含有ナジイミド樹脂の具体例としては、例えば、下記式(VIII-1)及び(VIII-2)に示す樹脂が挙げられる。中でも、耐トラッキング性、密着性の観点から、式(VIII-1)に示す樹脂であってもよい。これは、式(VIII-1)に示す樹脂では、当該樹脂が有するアリル基同士の距離が十分であるため、立体障害が少なく反応が十分に進み3次元的網目構造が密に形成され、ナジイミド樹脂骨格の凝集力が増加するからである。
 これらの樹脂は、1種を用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 (C)成分としてのナジイミド樹脂の含有量は、硬化収縮率、密着性のバランスの観点から(A)成分100質量部に対し30~250質量部であってもよく、50~200質量部であってもよい。
 前記一般式(VIII)で表されるアリル基含有ナジイミド樹脂は、BANI-M(丸善石油化学(株)製)、BANI-X(丸善石油化学(株)製)等が市販品として入手することができる。
 (C)成分は、均一分散性及び生産性等の観点から、その一部又は全量を、(A)成分のマレイミド樹脂の一部又は全量と、予め予備混合を行なってから用いてもよい。予備混合の方法は特に限定されず、公知の混合方法を用いることができる。例えば、予備混合の方法は撹拌可能な装置を用い、(C)成分を50~180℃で溶融した後、撹拌しつつ、(A)成分のマレイミド樹脂を徐々に加えて混合する。その全てが溶融してから更に10~30分程度撹拌し、予備混合樹脂とする方法等が挙げられる。
〔(D)硬化促進剤〕
 本開示で用いる(D)成分の硬化促進剤は、(d-1)有機リン系硬化促進剤、(d-2)イミダゾール系硬化促進剤であってもよく、密着性と成形性とのバランスの観点から、これらを併用してもよい。
((d-1)有機リン系硬化促進剤)
 (d-1)成分の有機リン系硬化促進剤は、主として、(A)成分と(B)成分との架橋反応、(B)成分と上述のエポキシ樹脂との架橋反応、及び上述のシアネートエステルモノマーの三量化反応等を促進するために用いられる。(d-1)成分は、これらの反応を促進することにより、(A)成分どうしの自己重合反応を間接的に低減し、半導体インサート部品との剥離応力の発生を抑える働きを有する。
 (d-1)成分の有機リン系硬化促進剤としては、例えば、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、トリス(4-エチルフェニル)ホスフィン、トリス(4-プロピルフェニル)ホスフィン、トリス(4-ブチルフェニル)ホスフィン、トリス(2,4-ジメチルフェニル)ホスフィン、トリス(2,4,6-トリメチルフェニル)ホスフィン、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン等の三級ホスフィン類;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類等を例示することができる。これらは単独、又は2種以上併用して、適宜使用することができる。これら以外の従来公知の有機リン系硬化促進剤は単独、又は2種以上併用して使用することも可能である。
 (d-1)成分の有機リン系硬化促進剤の含有量は、硬化性及び半導体インサート部品との密着性のバランスの観点から、(A)成分100質量部に対し、0.1~10質量部であってもよく、0.1~6質量部であってもよく、0.3~5質量部であってもよく、0.5~3質量部であってもよい。2種以上の有機リン系硬化促進剤を併用する場合には、その合計量が前記範囲内であってもよい。
((d-2)イミダゾール系硬化促進剤)
 (d-2)成分のイミダゾール系硬化促進剤は、主として(A)成分の自己重合反応を促進することで、封止用成形材料組成物の成形性を確保するために用いられる。(d-2)成分の働きは、上述のエポキシ樹脂の存在により促進され、本開示の封止用成形材料組成物に良好な硬化性及び成形性を与えることが可能となる。また、本開示は(B)成分の硬化剤と上述のエポキシ樹脂との付加反応、及び当該エポキシ樹脂の自己重合反応を促進することにより、成形性及び密着性を向上させる働きがある。
 なお、本開示において、「イミダゾール系硬化促進剤」とは、5員環上の1,3位に窒素原子を含むイミダゾール化合物と同義である。
 (d-2)成分のイミダゾール系硬化促進剤としては、例えば、2-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2,4-ジメチルイミダゾール、2-エチル-4-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-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール等を例示することができる。これらは単独で使用しても2種以上を併用して使用してもよい。また、本開示は前記以外の従来公知のイミダゾール系硬化促進剤を適用してもよい。
 本開示では、前記(d-2)成分を、その必要に応じて適宜選択して用いることができる。封止用成形材料組成物の成形性及び当該組成物の硬化物と半導体インサート部品との密着性のバランスといった観点からは、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール等、比較的活性温度の高い化合物を単独、又は2種以上併用してもよい。具体的には、当該イミダゾール化合物を、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(液状)と、その質量比を1/20として反応させた時の反応開始温度が、85℃以上175℃未満であってもよく、100℃以上160℃未満であってもよく、100℃以上150℃以下であってもよい。当該イミダゾール化合物を単独、又は2種以上を併用してもよい。
 なお、ここで、反応開始温度とは、DSCを用いて、イミダゾール化合物とビスフェノールA型エポキシ樹脂とを含む組成物を昇温速度10℃/分で加熱した時に、発熱又は吸熱ピークの立ち上がり曲線で、ピークが最も急になった部分の接線と温度軸の交点の温度を指す。
 (d-2)成分の反応開始温度が85℃以上であれば、半導体インサート部品との剥離を低減することができ、175℃未満であれば、封止用成形材料組成物の成形性を良好にすることができる。
 本開示では、(A)成分の自己重合反応、(A)成分と(B)成分との架橋反応、及び(B)成分と上述のエポキシ樹脂との架橋反応、及び上述のシアネートエステルモノマーの三量化反応等を制御し、封止用成形材料組成物の硬化性及び硬化時発生応力のバランスをとり、半導体インサート部品との剥離を低減するために、(d-1)成分と(d-2)成分との含有量比を適正化してもよい。具体的には、(d-1)成分と(d-2)成分との含有量比[(d-1)/(d-2)]を、質量比で、3/1~1/3としてもよく、2/1~1/3としてもよく、2/1~1/2としてもよい。(d-1)成分が多いと成形性が、(d-2)成分が多いと封止用成形材料組成物の硬化物と半導体インサート部品との密着性が、それぞれ不十分となる可能性がある。
 (d-2)成分のイミダゾール系硬化促進剤の含有量は、硬化性及び半導体インサート部品との密着性のバランスの観点から、(A)成分100質量部に対し、0.1~4質量部であってもよく、0.3~3質量部であってもよく、0.5~2質量部であってもよい。2種以上のイミダゾール系硬化促進剤を併用する場合には、その合計量が前記範囲内であってもよい。
((d-3)酸系硬化促進剤)
 前記(C)成分が前記一般式(VIII)で表されるアリル基含有ナジイミド樹脂を用いる場合、さらに(D)成分の硬化促進剤は(d-3)成分の酸系硬化促進剤を含有してもよい。
 (d-3)成分の酸系硬化促進剤は、主として(A)成分のマレイミド樹脂と前記ナジイミド樹脂との硬化性を促進させ、比較的低い温度から反応を開始させるために用いられる。また、(B)成分の硬化剤と上述のエポキシ樹脂との反応も促進することにより、成形性及び密着性を向上させる働きがある。一般にマレイミド樹脂は高耐熱性を有するものの、硬化反応に高い温度を必要とする。本開示は(A)成分のマレイミド樹脂と前記ナジイミド樹脂と(d-3)成分の酸系硬化促進剤とを反応させることにより比較的低温で反応を開始させることができ、成型性が向上する。
 (d-3)成分の酸系硬化促進剤としては、例えば、p-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、またはそれらのアミン塩、ピリジン硫酸塩、リン酸、三フッ化ホウ素エーテル錯体、三フッ化ホウ素アミン錯体などを例示することができる。これらのうち、本開示では反応性及び樹脂物性の観点から、p-トルエンスルホン酸、そのアミン塩及び三フッ化ホウ素アミン錯体から選ばれる少なくとも1種を用いることができる。また、密着性の観点からはp-トルエンスルホン酸であってもよく、硬化性の観点からは三フッ化ホウ素アミン錯体であってもよい。これらは単独で使用しても2種以上を併用して使用してもよい。
 前記(C)成分として前記一般式(VIII)で表されるアリル基含有ナジイミド樹脂を用いる場合、(d-3)成分の酸系硬化促進剤の含有量は、硬化性及び熱分解性のバランスの観点から、前記ナジイミド樹脂100質量部に対し、0.1~10質量部であってもよく、0.3~5質量部であってもよく、0.5~3質量部であってもよい。2種以上の酸系硬化促進剤を併用する場合には、その合計量が前記範囲内であってもよい。
〔(E)充填材〕
 本開示で用いる(E)成分の充填材は、(e-1)中空構造充填材を含むものであり、さらに、封止用成形材料で通常用いられる(e-2)無機充填材を含有してもよい。本開示は封止用成形材料組成物の硬化物と半導体インサート部品との剥離を低減するために、機械強度及び線膨張係数等の観点から、(E)成分の充填剤の含有量は、封止用成形材料組成物全量に対し60~95質量%であってもよく、65~90質量%であってもよく、70~85質量%であってもよい。充填材の含有量が60質量%以上であれば線膨張係数が小さく、十分な機械的強度を保つことができ、95質量%以下であれば良好な流動性が得られる。
(e-1)中空構造充填材
 本開示で用いる(e-1)成分の中空構造充填材は、主として、(A)成分自身の自己重合反応に伴い発生する硬化時応力を緩和する。併せて封止用成形材料組成物の硬化物の弾性率を下げることで熱収縮に伴う応力をも緩和し、硬化物と半導体インサート部品との剥離を防ぐ働きをする。封止用成形材料組成物の硬化物の弾性率は10~15GPaであってもよい。弾性率が15GPa以下であると硬化物とインサート部品との剥離を低減することができ、弾性率が10GPa以上であると成形性が良好である。
 ここで、本開示における「中空構造充填材」とは、充填材内部に1つ又は2つ以上の中空構造を有する充填材を指す。中空構造充填材としては、特に限定されない。ソーダ石灰ガラス、硼珪酸ガラス、珪酸アルミニウム、ムライト、石英等を主成分とするいわゆる中空ガラス及び中空シリカ等の無機系中空構造充填材であってもよい。シロキサン結合が(CHSiO3/2)nで表される3次元網目状に架橋した構造を持つシルセスキオキサン化合物等のシリコーン化合物を主成分とするシリコーン系中空構造充填材であってもよい。熱可塑又は熱硬化性樹脂を出発原料として合成された有機化合物等を主成分とする有機系中空構造充填材等であってもよい。
 なお、本明細書における「シルセスキオキサン化合物」とは、シロキサン結合が(CHSiO3/2)nで表される3次元網目状に架橋した構造を持ち、側鎖にメチル基、フェニル基等の有機官能基を有する化合物のうち、側鎖がメチル基である割合が80%以上である化合物を指す。
 前記「中空構造充填材」のうち、特に無機系中空構造充填材、及びシリコーン系中空構造充填材は、中空構造充填材自体の耐熱性が高いため、より耐熱性の高い封止用成形材料組成物に用いることが可能である。
 インサート部品との剥離を防ぐ観点からは、封止用成形材料組成物全量に対する(e-1)中空構造充填材の割合を(α)、中空構造充填材の弾性率(単位:GPa)を(β)とする。(α)/(β)が0.002~0.250となるよう中空構造充填材種とその添加量を選択することができ、0.003~0.150となるよう中空構造充填材種とその添加量を選択してもよい。(α)/(β)が0.002以上であれば封止用成形材料組成物の硬化時及び/または熱収縮に伴う応力が十分緩和され、0.250以下であれば絶縁耐圧、耐トラッキング性等の信頼性が十分に得られる。
 また、(e-1)成分の中空構造充填材の弾性率は、0.1~15GPaであってもよく、0.2~12GPaであってもよい。中でも、比較的弾性率の高い、前記中空ガラス及び中空シリカ等の無機系中空構造充填材は、封止樹脂の硬化時収縮を抑える傾向が相対的に高く、硬化時発生応力が低減する。また、比較的弾性率の低いシルセスキオキサン化合物等のシリコーン系中空構造充填材は、少量の添加で封止材の弾性率を下げることができ、熱収縮時応力が緩和する傾向が高いためよい。中空ガラス及び中空シリカ等の無機系中空構造充填材と、シルセスキオキサン化合物等のシリコーン系中空構造充填材との併用は、比較的少量の添加でもインサート部品との剥離が低減でき、また、高い耐熱性を求められる封止樹脂にも適用可能であり、本開示における実施形態の一様である。
 本開示における中空構造充填材の弾性率は、例えば、ダイナミック超微小硬度計((株)島津製作所製、装置名:DUH-211SR、負荷-徐荷試験、荷重:5.0mN、速度1.5mN/s)により測定することができる。
 (e-1)成分の中空構造充填材は、耐トラッキング性等の絶縁性を両立させる観点から、無機成分の場合、シリカ、アルミナ、シリカ-アルミナ化合物から選ばれる少なくとも1種を含有する無機系中空構造充填材、及び/又はシルセスキオキサン化合物を含有するシリコーン系中空構造充填材であってもよい。中でも、シリカ-アルミナ化合物、アルミナから選ばれる少なくとも1種を含有する無機系中空構造充填材、及び/又はシルセスキオキサン化合物を含有するシリコーン系中空構造充填材であってもよい。
 また、有機成分の場合、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等から形成される有機系中空構造充填材の選択が可能である。
 (e-1)成分の中空構造充填材は、内部に空気層を有するため、通常の充填材と比較して、熱伝導率が低い傾向にある。耐トラッキング性は熱伝導率に大きく影響を受けるため、熱伝導率の低下は耐トラッキング性の低下を伴う場合が多い。中空構造充填材が無機成分の場合、(e-1)成分が熱伝導性の良好なシリカ-アルミナ化合物、及び/又はアルミナを含有することで、耐トラッキング性を低下させることが可能になる。また、シルセスキオキサン化合物については、相対的に少量の添加で剥離を低減させるため、耐トラッキング性への影響が小さくなるものと推察される。
 本開示で使用できる中空構造充填材は、イオン性不純物による半導体インサートの腐食低減等の観点から、アルカリ金属及び/またはアルカリ土類金属を含んでいないことがよい。混入を防止できない場合、可能な限り低減されていることがよい。
 (e-1)成分の中空構造充填材が、シリカ、アルミナ、シリカ-アルミナ化合物から選ばれる少なくとも1種を含有し、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の含有量が少ないものとしては、例えば、ケイ酸アルミニウム及びムライト(シリカとアルミナの化合物)を主成分とするカイノスフィアーズ(関西マテック(株)製、商品名)、同じくイースフィアーズ(太平洋セメント(株)製、商品名)などとして市場で入手可能である。また、シルセスキオキサン化合物を含むシリコーン系中空構造充填材(シルセスキオキサン化合物系充填材)としては、例えば、ポリメチルシルセスキオキサンを主成分とするNH-SBN04(日興リカ(株)製、商品名)などとして市場で入手可能である。
 (e-1)成分の中空構造充填材は、半導体インサート部品との剥離の低減と、封止用成形材料組成物の生産性及び成形性等との両立の観点から、平均粒子径が3~100μmであってもよく、3~60μmであってもよい。平均粒子径が3μm以上であれば剥離が低減し、平均粒子径が100μm以下であれば封止用成形材料組成物の生産性及び成形性が良好になる。なお、ここで、平均粒子径とは、レーザ回折散乱方式(たとえば、(株)島津製作所製、装置名:SALD-3100)により測定された、中央値(D50)を指す。
 平均粒子径が3~100μmの中空構造充填材としては、前記カイノスフィアーズ(関西マテック(株)製、商品名)シリーズとしてカイノスフィアーズ 75(平均粒子径35μm)等を、イースフィアーズ(太平洋セメント(株)製、商品名)シリーズとしてイースフィアーズ SL75(平均粒子径55μm)、同じくイースフィアーズ SL125(平均粒子径80μm)等を、市場にて入手可能である。また、グラスバブルス K37(平均粒子径45μm)、グラスバブルス iM30K(平均粒子径16μm)(以上、スリーエム・ジャパン(株)製)、ADVANCELL HB-2051(平均粒子径20μm、積水化学工業(株)製)、NH-SBN04(平均粒子径4μm、日興リカ(株)製)等も市場にて入手することができる。
 (e-1)成分の中空構造充填材の含有量は、前記シリカ、アルミナ、シリカ-アルミナ化合物から選ばれる少なくとも1種を含有する無機系中空構造充填材、及びシルセスキオキサン化合物を含有するシリコーン系中空構造充填材等の無機成分の場合、(E)成分の充填材全量に対し、1~50質量%であってもよく、2~45質量%であってもよく、5~20質量%であってもよい。(e-1)成分の中空構造充填材の含有量が1質量%以上であれば剥離が低減し、(e-1)成分の中空構造充填材の含有量が50質量%以下であれば絶縁耐圧等の絶縁性能や成形性が良好となる。特に、(e-1)成分の中空構造充填材がシルセスキオキサン化合物を含む場合、その含有量は(E)成分の充填材全量に対し、0.5~10質量%であってもよく、1.0~6質量%であってもよく、1.2~5質量%であってもよい。
 ここで、(e-1)成分中にシリカ、アルミナ、シリカ-アルミナ化合物が含まれる場合、その含有量は、60質量%以上であってもよく、80質量%以上であってもよく、90質量%以上であってもよい。また、(e-1)成分中にシルセスキオキサン化合物が含まれる場合、その含有量は、30質量%以上であってもよく、50質量%以上であってもよく、80質量%以上であってもよい。
 また、(e-1)成分が有機成分の場合、その含有量は(E)成分の充填材全量に対し0.5~10質量%であってもよく、1.5~7質量%であってもよい。(e-1)成分の有機成分の含有量が0.5質量%以上であれば剥離が低減し、(e-1)成分の有機成分の含有量が10質量%以下であれば絶縁耐圧等の絶縁性能及び成形性が良好となる。
(e-2)無機充填材
 本開示では、従来公知の無機充填材を使用することができる。かかる無機充填材としては、例えば、結晶シリカ、溶融シリカ、合成シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ジルコン、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、チタン酸バリウム等が挙げられる。流動性及び信頼性の観点からは、結晶シリカ、溶融シリカ、合成シリカであってもよく、溶融球状シリカまたは合成シリカを主成分としてもよい。また、(e-2)成分の無機充填材がポリメチルシルセスキオキサン等を主成分とするシリコーンパウダーであると、剥離が低減する。
 (e-2)成分の平均粒子径は通常1~30μm程度であり、3~25μm程度であってもよく、5~20μm程度であってもよい。平均粒子径は1μm以上であると、流動特性及び硬化性等の成形性を良好にすることができ、平均粒子径は30μm以下であると、機械強度及び密着性を向上させることができる。
 また、(e-2)成分として粒子径が0.1μm以上1.0μm以下の粒子を含んでもよい。当該粒子の含有量は、(e-2)成分の全量に対し、10~40質量%であってもよく、10~30質量%であってもよく、10~20質量%であってもよい。当該粒子の含有量は10質量%以上とすることで密着性が向上し、当該粒子の含有量は40質量%以下とすることで、流動特性及び硬化性等の成形性を良好にすることができる。
 なお、(e-2)成分の粒子径は、レーザ回折散乱方式測定装置等により測定可能であり、本開示では、(株)島津製作所製、装置名:SALD-3100を用いて測定された粒子径を用いる。
 さらに密着性の観点から、(e-2)成分は微細粒子を含有してもよい。ここでいう微細粒子とは、粒子径が0.3μm以下であってもよく、0.1μm以下の粒子であってもよい。当該微細粒子の粒子径の下限値は特に制限されないが、0.01μm以上である。
 微細粒子を含有させる場合、その含有量は、(e-2)成分全量に対し0.5~10質量%であってもよく、0.5~5質量%であってもよい。当該微細粒子の含有量は0.5質量%以上とすることで、密着性が向上し、当該微細粒子の含有量は10質量%以下とすることで、流動特性及び硬化性等の成形性を良好にすることができる。
 なお、微細粒子の粒子径は、JIS Z8901:2006 8.3.2 b)に記載の測定手順に準拠して、任意の粒子100個について、TEM又はSEMにより一定方向の粒子径(得られた各々の粒子像を円形で近似した直径を粒子径とする)をそれぞれ測定し、対数確率紙上にデータをプロットし算出される、個数基準の中位径である。また、配合割合は粒子径より体積換算で算出した値を用いる。なお、溶融球状シリカ及び合成シリカの比重は2.2とする。
 前記微細粒子は、特に(A)成分のマレイミド樹脂の一部又は全量と、予め予備混合を行なってから用いると、封止用成形材料組成物の硬化性が向上し、密着性とともに、成形性が向上する。予備混合の方法は特に限定されず、公知の混合方法を用いることができる。密着性の向上は、微細粒子と(A)成分が十分に混合されることにより、(A)成分の自己重合反応に伴う硬化時発生応力(剥離応力)が低減するためと推測される。
 なお、本開示における「溶融球状シリカ」とは、天然シリカを破砕後、ガス化溶融等で溶融、球状化されたシリカのうち、真球度が0.8以上のものを指す。また、「平均粒子径」とは、前記(株)島津製作所製、装置名:SALD-3100により測定した「メジアン径」を指す。
 前記(e-2)成分を得る方法の一例として、例えば、平均粒子径15μmの溶融球状シリカ(例えば、FB-105、電気化学工業(株)製)が95質量%に対し、平均粒子径0.6μmの合成球状シリカ(例えば、SO-25R、アドマテックス(株)製)を3質量%、さらに、一次粒子径12nm、凝集径200nm(0.2μm)の合成シリカ(例えば、レオロシールQS-102、(株)トクヤマ製)を2質量%混合する、等を例示することが可能である。これら以外の調製を行ってもよい。また、本開示は所定比率に混合された溶融球状シリカ、または溶融球状シリカと合成シリカの混合物等の市販品をそのまま用いることもできる。
 前記(e-2)成分は、前記(A)成分及び/又は(C)成分とともに、ミキサー等で通常混合後、二軸、又は一軸押し出し機等で混練する等により成形材料としてもよい。(A)成分及び/又は(C)成分の一部又は全量は、予めマスターバッチ化してから、二軸又は一軸押し出し機等で混練する等により成形材料としてもよい。
 前記(e-2)成分のマスターバッチ化の一例として、例えば、(A)成分と(C)成分の全量を予備混合後、これに、前記SO-25Rを予備混合物全量の20質量%、前記レオロシールQS-102を予備混合物全量の5質量%混合し、ミキサー等で撹拌後、一般的な二軸押し出し機で混練する、等を例示することが可能である。他の方法を採用してもよい。また、本開示はミキサー撹拌時等に、従来公知のシランカップリング剤及び/または離型剤等を添加してもよい。
 前記(e-2)成分の無機充填材の含有量は、(E)成分の充填材全量に対し50~99.5質量%であってもよく、55~98質量%であってもよい。
 本開示は、(e-2)成分以外の無機充填材(ただし、中空構造を有するものを除く)として、封止成形材料料等に通常使用される、結晶シリカ、アルミナ、ジルコン、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、チタン酸バリウム、窒化アルミ、窒化ホウ素等を併用して用いてもよい。無機充填材としてこれらを併用する場合、その含有量は、(e-2)成分を含む無機充填材全量の30質量%以下としてもよく、20質量%以下としてもよく、10質量%以下としてもよい。
 また、封止用成形材料組成物全量に対する(E)成分の含有量は、流動特性、線膨張係数、熱伝導率等の観点から、60~95質量%であってもよく、65~90質量%であってもよく、70~85質量%であってもよい。
〔その他の成分〕
(シランカップリング剤)
 本開示の封止用成形材料組成物は、耐湿性、機械強度、半導体インサート部品との密着性等の観点から、シランカップリング剤を添加してもよい。本開示では、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン。3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシラン。3-イソシアネートプロピルトリエトキシシシラン等のイソシアネートシラン等、従来公知のシランカップリング剤を適宜使用することが可能である。密着性の観点からは、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン、二級アミノシラン、及びイソシアネートシラン等を単独、又は併用してもよい。なお、シランカップリング剤は、前記(E)成分と単純に混合して用いてもよいし、予めその一部、又は全量を表面処理して用いてもよい。また、本開示は、アルミネート系カップリング剤またはチタネート系カップリング剤を添加しても構わない。
 シランカップリング剤の添加量は、封止用成形材料組成物全量に対し、0.01~1質量%であってもよく、0.03~0.7質量%であってもよく、0.05~0.5質量%であってもよい。シランカップリング剤の添加量は0.01質量%以上とすることで、半導体インサート部品との密着性を向上させることができ、1質量%以下とすることで、成形時の硬化性の低下を低減することができる。
(応力緩和剤)
 本開示では、さらに、成形時または温度サイクル試験時等に発生する封止用成形材料組成物と半導体インサート界面の応力を低減し、これら界面の剥離を低減する為に、液状シリコーン等、従来公知の応力緩和剤(低応力剤ともいう)を単独、又は2種以上を併用して添加してもよい。
 本開示では、液状シリコーン等、従来公知の応力緩和剤を添加する場合、流動特性等とのバランスの観点から、その含有量を(A)成分の全量100質量部に対し5~30質量部としてもよい。本開示は2種以上の応力緩和剤を添加する場合、その合計が前記範囲内としてもよい。
(離型剤)
 本開示では、さらに、封止用成形材料組成物の良好な生産性を実現するために、離型剤を添加してもよい。添加可能な離型剤としては、例えば、カルナバワックス等の天然ワックス、脂肪酸エステル系ワックス、脂肪酸アミド系ワックス、非酸化型ポリエチレン系離型剤、酸化型ポリエチレン系離型剤、シリコーン系離型剤等を挙げることができる。これら以外の離型剤を添加しても構わない。また、離型剤は、これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。密着性と金型離型性の両立の観点からは、カルナバワックス、脂肪酸エステル系ワックス等、相対的に分子量の小さなワックスと、酸化型ポリエチレン等、相対的に分子量の大きなワックスを併用してもよい。また、軟化点が110℃~125℃の酸化型ポリエチレン系離型剤は、本開示で用いる樹脂系から容易にブリードアウトし、高い離型性を示す。
 本開示の封止用成形材料組成物には、以上の各成分の他に、この種の組成物に一般に配合される難燃剤、カーボンブラック、有機染料、酸化チタン、ベンガラ等の着色剤等を必要に応じて配合することができる。
 前記難燃剤としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、酸化亜鉛、リン酸エステル等のリン化合物、メラミン、シクロホスファゼン等を挙げることができる。これら以外の従来公知の難燃剤を用いてもよい。これらは、1種を用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 また、本開示の封止用成形材料組成物には、半導体素子の耐湿性、高温放置特性向上等の観点から、陰イオン交換体等のイオントラップ剤を配合することができる。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、ビスマス等から選ばれる元素の含水酸化物等を挙げることができる。これら以外の従来公知の陰イオン交換体を用いてもよい。これらは、単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 本開示の封止用成形材料組成物中、(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分、及び(E)成分の含有量は、80質量%以上であってもよく、90質量%以上であってもよく、更に好ましくは95質量%以上であってもよい。
 本開示の封止用成形材料組成物は、上述した各成分を所定量配合したものを均一に分散混合することにより調製することができる。調製方法は、特に限定されないが、一般的な方法として、例えば、前記各成分を所定量配合したものをミキサー等で十分に混合し、次いで、ミキシングロール、押出機等により溶融混合した後、冷却、粉砕する方法を挙げることができる。
 このようにして得られた封止用成形材料組成物は、高いガラス転移温度(Tg)を有し、耐熱分解性が高く、硬化性及び成形性に優れるとともに、耐電圧性が高く、半導体インサート部品との密着性が良好で信頼性が高い硬化物を得ることができる。
 前記封止用成形材料組成物の硬化物のガラス転移温度は、230℃以上であってもよく、240℃以上であってもよく、250℃以上であってもよく、255℃以上であってもよく、260℃以上であってもよく、270℃以上であってもよい。
 また、前記封止用成形材料組成物の硬化物の熱分解温度は、380℃以上であってもよく、385℃以上であってもよい。
 なお、硬化物のガラス転移温度及び熱分解温度は、実施例に記載の方法により測定することができる。
(電子部品装置)
 本開示の電子部品装置は、前記封止用成形材料組成物の硬化物により封止された素子を備える。前記電子部品装置とは、リードフレーム、単結晶シリコン半導体素子又はSiC、GaN等の化合物半導体素子等の支持部材、これらを電気的に接続するためのワイヤ、バンプ等の部材、及びその他の構成部材一式に対し、必要部分を前記封止用成形材料組成物の硬化物により封止された電子部品装置のことである。
 また、前記封止用成形材料組成物は、耐熱性に優れるとともに、半導体インサート部品との密着性に優れ、高温放置後または温度サイクル試験後でも剥離及びクラックを発生しにくい電子部品装置を提供とすることができる。特にSiC、GaN等の化合物半導体素子を支持部材とするとき、前記封止用成形材料組成物の硬化物により封止された電子部品装置は良好な特性が得られる。
 本開示の封止用成形材料組成物を用いて封止する方法としては、トランスファ成形法が最も一般的であるが、インジェクション成形法、圧縮成形法等を用いてもよい。
 成形温度は、150~250℃であってもよく、160~220℃であってもよく、170~200℃であってもよい。成形時間は、30~600秒であってもよく、45~300秒であってもよく、60~200秒であってもよい。また、後硬化する場合、加熱温度は特に限定されないが、例えば、150~250℃であってもよく、180~220℃であってもよい。また、加熱時間は特に限定されないが、例えば、0.5~10時間であってもよく、1~8時間であってもよい。
 第1の態様に係る封止用成形材料組成物は、(a-1)前記一般式(I)で表されるマレイミド樹脂と、(B)(b-1)前記一般式(II)で表されるフェノール系硬化剤、及び前記一般式(III)で表されるフェノール系硬化剤の1種又は2種であるフェノール系硬化剤、並びに(b-2)前記一般式(IV)で表されるベンゾオキサジン樹脂から選ばれる少なくとも1種と、(c-1)前記一般式(V)~(VII)で表されるエポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種と、(d-1)有機リン系硬化促進剤と、(d-2)イミダゾール系硬化促進剤と、(E)(e-1)中空構造充填材を含む充填材と、を含有する封止用成形材料組成物である。
 各成分の一様は前述の通りである。
 (B)成分の含有量の一様は、耐熱性、密着性、及び成形性のバランスの観点から、(a-1)成分100質量部に対し、20~250質量部であってもよく、30~200質量部であってもよく、40~150質量部であってもよい。
 (d-1)成分の含有量の一様は、硬化性及び半導体インサート部品との密着性のバランスの観点から、(a-1)成分100質量部に対し、0.1~10質量部であってもよく、0.3~5質量部であってもよく、0.5~3質量部であってもよい。
 第2の態様に係る封止用成形材料組成物は、(a-1)前記一般式(I)で表されるマレイミド樹脂と、(c-2)一分子中に少なくとも2つのシアネート基を有するシアネートエステルモノマーと、(B)(b-1)前記一般式(II)で表されるフェノール系硬化剤、及び前記一般式(III)で表されるフェノール系硬化剤の1種又は2種であるフェノール系硬化剤、並びに(b-2)前記一般式(IV)で表されるベンゾオキサジン樹脂から選ばれる少なくとも1種と、(d-1)有機リン系硬化促進剤と、(d-2)イミダゾール系硬化促進剤とを含有し、前記(a-1)成分の含有量が、前記(a-1)成分、(B)成分、及び(c-2)成分の合計含有量100質量%に対し30~70質量%である封止用成形材料組成物である。
 各成分の一様は前述の通りである。
 (a-1)成分の含有量の一様は、耐熱性及び半導体インサート部品との密着性の観点から、(a-1)成分、(B)成分、及び(c-2)成分の合計含有量100質量%に対し30~70質量%であり、35~65質量%であってもよい。
 (c-2)成分の含有量は、耐熱性と密着性、成形性等とのバランスの観点から、(a-1)成分100質量部に対し10~50質量部としてもよく、20~40質量部としてもよい。
 (d-1)成分の含有量の一様は、硬化性と半導体インサート部品との密着性のバランスの観点から、(a-1)成分100質量部に対し、0.1~10質量部であってもよく、0.3~5質量部であってもよく、0.5~3質量部であってもよい。
 第3の態様に係る封止用成形材料組成物は、(a-1)前記一般式(I)で表されるマレイミド樹脂、(c-3)前記一般式(VIII)で表されるアリル基含有ナジイミド樹脂、(b-1)フェノール系硬化剤、(c-1)エポキシ樹脂、(D)硬化促進剤、及び(E)(e-1)中空構造充填材を含む充填材を含有し、前記(b-1)成分、及び(c-1)成分が、それぞれにトリフェニルメタン骨格及び/又はナフタレン骨格を含み、前記(D)成分が(d-1)リン系硬化促進剤、(d-2)イミダゾール系硬化促進剤、及び(d-3)酸系硬化促進剤を含む封止用成形材料組成物である。
 各成分の一様は前述の通りである。
 (b-1)成分の含有量の一様は、耐熱性、密着性、及び成形性のバランスの観点から、(a-1)成分100質量部に対し、20~250質量部であってもよく、30~200質量部であってもよく、40~150質量部であってもよい。
 (c-1)成分の含有量の一様は、密着性及び耐熱性の観点から、(a-1)成分のマレイミド樹脂100質量部に対し、30~200質量部であってもよく、40~150質量部であってもよく、50~100質量部であってもよい。
 (c-3)成分の含有量の一様は、硬化収縮率、密着性のバランスの観点から、(a-1)成分100質量部に対し、30~250質量部であってもよく、50~200質量部であってもよい。
 (d-1)成分の含有量の一様は、硬化性及び半導体インサート部品との密着性のバランスの観点から、(a-1)成分100質量部に対し、0.1~6質量部であってもよく、0.3~5質量部であってもよく、0.5~3質量部であってもよい。
 (d-2)成分の含有量の一様は、硬化性及び半導体インサート部品との密着性のバランスの観点から、(a-1)成分100質量部に対し、0.1~4質量部であってもよく、0.3~3質量部であってもよく、0.5~2質量部であってもよい。
 (d-3)成分の含有量の一様は、硬化性及び熱分解性のバランスの観点から、(c-3)成分100質量部に対し、0.1~10質量部であってもよく、0.3~5質量部であってもよく、0.5~3質量部であってもよい。
 次に実施例により、本開示を具体的に説明するが、本開示は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
(実施例1A~23A、実施例1B~3B、実施例1C~11C、比較例1A~4A、比較例1B~6B、及び比較例1C~3C)
 表1-1、表1-2、及び表2~5に記載の種類及び配合量の各成分をミキシング二軸ロールで混練し、封止用成形材料組成物を調製した。各実施例及び比較例における混練温度は、約120℃に設定した。なお、各表中の空欄は配合なしを表す。
 封止用成形材料組成物の調製に使用した表1-1、表1-2、及び表2~5に記載の各成分の詳細は以下のとおりである。
<マレイミド樹脂>
〔(A)成分〕
・BMI-1000:N,N’-(4,4’-ジフェニルメタン)ビスマレイミド(一般式(I)中のz=0を主成分とする)、大和化成工業(株)製、商品名
・BMI-2300:ポリフェニルメタンマレイミド(一般式(I)中のz=0~2を主成分とする)、大和化成工業(株)製、商品名
 なお、実施例1B~3B、及び比較例1B~6Bにおいて、前記マレイミド樹脂は、その全量を(C)成分としてのシアネートエステルモノマーの全量に加え、予備混合して用いた。予備混合は、110~130℃でシアネートエステルモノマーの全量を溶融させた後、同温度を保持しながらマレイミド樹脂を徐々に加えて混合し、その全量が溶融した後、更に10分程撹拌した。
<硬化剤>
〔(B)成分〕
(特定の骨格を有するフェノール系硬化剤)
・MEH-7500:トリフェニルメタン型フェノール樹脂(一般式(II)中のx=1~4であるフェノール樹脂が主成分)、明和化成(株)製、商品名、水酸基当量97、軟化点110℃
・SN-485:ナフトールアラルキル樹脂(一般式(III)中のy1=0~3であるフェノール樹脂が主成分)、新日鉄住金化学(株)製、商品名、水酸基当量215、軟化点87℃
(特定の構造を有するベンゾオキサジン樹脂)
・ベンゾオキサジンP-d:ベンゾオキサジン樹脂〔式(IV-1)で表されるベンゾオキサジン樹脂〕、四国化成工業(株)製、商品名
<熱硬化性樹脂>
〔(C)成分〕
(特定の骨格を有するエポキシ樹脂)
・EPPN-502H:トリフェニルメタン型エポキシ樹脂(一般式(V)中のn1=0~3であるエポキシ樹脂が主成分)、日本化薬(株)製、商品名、エポキシ当量168、軟化点67℃
・ESN-375:ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂(一般式(VI)中のn2=0~3であるエポキシ樹脂が主成分)、新日鉄住金化学(株)製、商品名、エポキシ当量172、軟化点75℃
・HP-4710:ジヒドロキシナフタレンノボラック型エポキシ樹脂(一般式(VII)で表されるエポキシ樹脂)、DIC(株)製、商品名、エポキシ当量161、軟化点82℃
(シアネートエステルモノマー)
・Primaset LECy:1,1-ビス(4-シアネートフェニル)エタンを主成分(99%以上)とするシアネートエステル化合物、ロンザジャパン(株)製、商品名
・CYTESTER(登録商標)TA:2,2-ビス(4-シアネートフェニル)プロパンを主成分(99%以上)とするシアネートエステル化合物、三菱瓦斯化学(株)製、商品名
(アリル基含有ナジイミド樹脂)
・BANI-M:N,N’-(メチレンジ-p-フェニレン)-ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド)、丸善石油化学(株)、商品名
・BANI-X:N,N’-m-キシリレン-ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド)、丸善石油化学(株)、商品名
<硬化促進剤>
〔(D)成分〕
(d-1)成分:有機リン系硬化促進剤
・PP-200:トリフェニルホスフィン、北興化学工業(株)製、商品名
・TPTP:トリス(4-メチルフェニル)ホスフィン、北興化学工業(株)製、商品名
(d-2)成分:イミダゾール系硬化促進剤
・2E4MZ:2-エチル-4-メチルイミダゾール、四国化成工業(株)製、商品名(ビスフェノールA型エポキシ樹脂との反応開始温度:90℃)
・2MZ-A:2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、四国化成工業(株)製、商品名(ビスフェノールA型エポキシ樹脂との反応開始温度:120℃)
・2P4MHZ-PW:2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、四国化成工業(株)製、商品名(ビスフェノールA型エポキシ樹脂との反応開始温度:129℃)
・2PHZ-PW:2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、四国化成工業(株)製、商品名(ビスフェノールA型エポキシ樹脂との反応開始温度:155℃)
・2MZ-H:2-メチルイミダゾール、四国化成工業(株)製、商品名(ビスフェノールA型エポキシ樹脂との反応開始温度:75℃)
(d-3)成分:酸系硬化促進剤
・AC-4B50:三フッ化ホウ素イミダゾール錯体、ステラケミファ(株)製、商品名
・p-トルエンスルホン酸:東京化成工業(株)製
<アミン系硬化剤>
・4,4’-ジアミノジフェニルメタン:東京化成工業(株)製
<充填材>
〔(E)成分〕
(e-1)成分:中空構造充填材
・カイノスフィアーズ 75:非晶質アルミニウム(30~70%)とムライト(30~70%)を主成分とする無機系中空構造充填材、平均粒子径35μm、関西マテック(株)製、商品名、弾性率8GPa
・イースフィアーズ SL75:非晶質アルミニウム(65~85%)とムライト(20~30%)を主成分とする無機系中空構造充填材、平均粒子径55μm、太平洋セメント(株)製、商品名、弾性率10GPa
・イースフィアーズ SL125:非晶質アルミニウム(65~85%)とムライト(20~30%)を主成分とする無機系中空構造充填材、平均粒子径80μm、太平洋セメント(株)製、商品名、弾性率10GPa
・グラスバブルス K37:ソーダ石灰ガラス、硼珪酸ガラス、合成シリカ混合物型無機系中空構造充填材、平均粒子径45μm、スリーエム・ジャパン(株)製、商品名、弾性率7GPa
・グラスバブルス iM30K:ソーダ石灰ガラス、硼珪酸ガラス、合成シリカ混合物型無機系中空構造充填材、平均粒子径16μm、スリーエム・ジャパン(株)製、商品名、弾性率7GPa
・ADVANCELL HB-2051:アクリル系多孔中空構造充填材、平均粒子径20μm、積水化学工業(株)製、商品名、弾性率0.3GPa
・NH-SBN04:ポリメチルシルセスキオキサン系単孔中空構造充填材、平均粒子径4μm、日興リカ(株)製、商品名、弾性率1.0GPa
 ここでの弾性率の値は、ダイナミック超微小硬度計((株)島津製作所製、装置名:DUH-211SR、負荷-徐荷試験、荷重:5.0mN、速度1.5mN/s、圧子:三角すい圧子)により5回測定した値の平均値である。
(e-2)成分:無機充填材
・EP-5518:ポリメチルシルセスキオキサンを主成分とするシリコーンエラストマー、東レ・ダウコーニング(株)製、商品名、平均粒子径3μm
・FB-105:溶融球状シリカ、電気化学工業(株)製、商品名、平均粒子径18μm、比表面積4.5m/g
・SO-25R:無機充填材(合成球状シリカ)、(株)アドマテックス製、商品名、平均粒子径0.6μm
・レオロシールQS-102:無機充填材(合成シリカ)、(株)トクヤマ製、商品名、一次粒子径12nm(0.012μm)、凝集径200nm(0.2μm)
<その他の成分>
・KBM-403:シランカップリング剤、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業(株)製、商品名
・KBM-603:シランカップリング剤、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業(株)製、商品名
・KBE-9007:シランカップリング剤、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、信越化学工業(株)製、商品名
・PED191:離型剤(滴点:115℃の酸化型ポリエチレン系離型剤)、クラリアント(株)製、商品名
・HW-4252E:離型剤(数平均分子量1,000の酸化型ポリエチレン系離型剤)、三井化学(株)製、商品名
・MA-600:着色剤(カーボンブラック)、三菱化学(株)製、商品名
 以下に示す測定条件により、実施例1A~23A、及び比較例1A~4Aで調製した封止用成形材料組成物の特性の測定、及び評価を行った。評価結果を表1-1、表1-2、及び表2に示した。
 なお、成形材料の成形は、明記しない限りトランスファ成形機により金型温度185℃、成形圧力10MPa、硬化時間180秒の条件で行った。また、後硬化は200℃で8時間行った。
<評価項目>
(1)ガラス転移温度(Tg)
 封止用成形材料組成物の硬化物の耐熱性の目安の一つとしてガラス転移温度(Tg)を測定した。まず、縦4mm×横4mm×高さ20mmの金型を用いて、封止用成形材料組成物を前記条件で成形し、更に、前記条件で後硬化させ、成形品(縦4mm×横4mm×厚み20mm)を作製した。当該成形品を必要な寸法に切り出したものを試験片とし、当該試験片のガラス転移温度(Tg)を、TMA法で熱分析装置(セイコーインスツル(株)製、商品名:SSC/5200)を用いて測定した。なお、250℃以上を合格とした。
(2)曲げ弾性率
 常温(20℃)における封止用成形材料組成物の弾性率を、縦100mm×横10mm×厚み4mmサイズの試験片を用いて、三点曲げ法により測定した。測定には、(株)島津製作所製オートグラフAG-Xを用いた。スパン長は64mm、ヘッドスピードは2mm/分とした。N=4の平均値を曲げ弾性率とし、曲げ弾性率については15GPa以下を合格とした。
(3)初期剥離
 無電解NiメッキリードフレームのTO-247パッケージのアイランド(8.5×11.5mm)中央部に、SiCチップ(6×6×0.15mmt、表面保護膜なし)を固定し、封止用成形材料組成物を前記条件で成形し、更に、前記条件で後硬化させ、成形品をそれぞれ10個作製した。当該成形品を、超音波映像装置((株)日立製作所製、FS300II)を用いて観察し、SiCチップ周囲のアイランドと封止用成形材料組成物との剥離の有無について確認した。アイランド部分の剥離が観察されたパッケージ数が10個中3個以下を合格とした。
 なお、リードフレームへのチップの固定は、無鉛はんだを用い、ギ酸5%、窒素95%雰囲気の中、340℃/13分環境下で行った。また、リードフレームは、封止用成形材料組成物を成形直前に、Nordson社製プラズマクリーナAC-300を用い、60秒のアルゴンプラズマ処理を施して用いた。
(4)高温放置後剥離
 前記(3)にて剥離観察を行ったTO-247パッケージを、250℃で250時間放置した後、超音波映像装置((株)日立製作所製、FS300II)を用いて剥離の有無について確認した。アイランド部分の剥離面積が20%以上であったパッケージ数が10個中3個以下を合格とした。
(5)耐トラッキング性(CTI)
 φ100mm×2mmtの試験片を作製、後硬化の後、ASTM-D3638に準拠し、耐トラッキング性(CTI)を測定した。試験器には、ヤマヨ試験器(有)製、YST-112-1Sを用いた。なお、400V以上を合格とした。
(6)絶縁耐圧(絶縁破壊電圧)
 φ100mm×2mmtの試験片を作製、後硬化の後、ASTM-D149に準拠し、室温(25℃)での絶縁破壊電圧を測定した。測定は「短時間法」で行った。試験器には、ヤマヨ試験器(有)製、YST-243BD-100ROを用いた。n=3で測定を行った時の平均値が10kV/mm以上を合格とした。
(7)連続成形性
 離型荷重測定成形機(京セラ(株)製、商品名:GM-500)を用いて、PBGA(Plastic Ball Grid Array、30mm×30mm×1mm、t/2ヶ取り)に対して、300ショットの連続成形を行った。金型温度を185℃、成形時間を180秒とした。なお、以下の基準で評価した。
 A:300ショットまで連続成形が可能であり、金型汚れ等も見られなかった
 B:金型汚れが見られるものの300ショットまで連続成形が可能であった
 C:金型への貼りつき等により300ショットまでの連続成形が不可能であった
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
 (A)~(E)成分を含有する封止用成形材料組成物を用いた実施例1A~23Aでは、いずれも、硬化物のガラス転移温度が250℃以上であり、初期剥離や高温放置後剥離、連続成形性等で良好な結果を示した。また、耐トラッキング性(CTI)も400V以上であり、室温における絶縁破壊電圧も10kV/m以上であった。(A)~(E)成分のいずれかを欠く比較例1A~4Aでは、ガラス転移温度、耐剥離性、連続成形性等のいずれか、又は複数の項目で不十分な結果となった。
 以下に示す測定条件により、実施例1B~3B、及び比較例1B~6Bで調製した封止用成形材料組成物の特性の測定、及び評価を行った。評価結果を表3及び表4に示した。
 なお、成形材料の成形は、明記しない限りトランスファ成形機により、金型温度190℃、成形圧力10MPa、硬化時間240秒の条件で行った。また、後硬化は220℃で4時間行った。
<評価項目>
(8)ガラス転移温度(Tg)
 封止用成形材料組成物の硬化物の耐熱性の目安の一つとしてガラス転移温度(Tg)を測定した。まず、縦4mm×横4mm×高さ20mmの金型を用いて、封止用成形材料組成物を前記条件で成形し、更に、前記条件で後硬化させ、成形品(縦4mm×横4mm×厚み20mm)を作製した。当該成形品を必要な寸法に切り出したものを試験片とし、当該試験片のガラス転移温度(Tg)を、TMA法で熱分析装置(セイコーインスツル(株)製、商品名:SSC/5200)を用いて測定した。なお、250℃以上を合格とした。
(9)剥離観察
 無電解NiメッキリードフレームのTO-247パッケージのアイランド(8.5×11.5mm)中央部に、SiCチップ(6×6×0.15mmt、表面保護膜なし)を固定し、封止用成形材料組成物を前記条件で成形した成形品をそれぞれ10個作製した。当該成形品を、超音波映像装置((株)日立製作所製、FS300II)を用いて観察し、SiCチップ周囲のアイランドと封止用成形材料組成物との剥離の有無について確認した。観察は後硬化前後で行い、アイランド部分の剥離が観察されたパッケージ数が10個中3個以下を合格とした。
 なお、リードフレームへのチップの固定は、無鉛はんだを用い、ギ酸5%、窒素95%雰囲気の中、340℃/13分環境下で行った。また、リードフレームは、封止用成形材料組成物を成形直前に、Nordson社製プラズマクリーナAC-300を用い、60秒のアルゴンプラズマ処理を施して用いた。
(10)高温放置後剥離
 前記(9)にて剥離観察を行ったTO-247パッケージを、250℃で250時間放置した後、超音波映像装置((株)日立製作所製、FS300II)を用いて剥離の有無について確認した。アイランド部分の剥離面積が20%以上であったパッケージ数が10個中3個以下を合格とした。
(11)硬化性
 キュラストメータ((株)エー・アンド・デイ製、商品名:キュラストメータ_モデル7)を用いて、硬化性の測定を行った。金型温度190℃、成形時間240秒後のキュラストトルクを測定し、5N・m以上を合格とした。
(12)耐トラッキング性(CTI)
 φ100mm×2mmtの試験片を作製、後硬化の後、ASTM-D3638に準拠し、耐トラッキング性(CTI)を測定した。試験器には、ヤマヨ試験器(有)製、YST-112-1Sを用いた。なお、400V以上を合格とした。
(13)絶縁耐圧(絶縁破壊電圧)
 φ100mm×2mmtの試験片を作製、後硬化の後、ASTM-D149に準拠し、室温(25℃)での絶縁破壊電圧を測定した。測定は「短時間法」で行った。試験器には、ヤマヨ試験器(有)製、YST-243BD-100ROを用いた。n=3で測定を行った時の平均値が10kV/mm以上を合格とした。
(14)曲げ弾性率
 常温(20℃)における封止用成形材料組成物の弾性率を、縦100mm×横10mm×厚み4mmサイズの試験片を用いて、三点曲げ法により測定した。測定には、(株)島津製作所製オートグラフAG-Xを用いた。スパン長は64mm、ヘッドスピードは2mm/分とした。N=4の平均値を曲げ弾性率とし、曲げ弾性率については15GPa以下を合格とした。
(15)連続成形性
 離型荷重測定成形機(京セラ(株)製、商品名:GM-500)を用いて、PBGA(Plastic Ball Grid Array、30mm×30mm×1mm、t/2ヶ取り)に対して、300ショットの連続成形を行った。金型温度を190℃、成形時間を240秒とした。なお、以下の基準で評価した。
 A:300ショットまで連続成形が可能であり、金型汚れ等も見られなかった
 B:金型汚れが見られるものの300ショットまで連続成形が可能であった
 C:金型への貼りつき等により300ショットまでの連続成形が不可能であった
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
 本開示の(A)成分~(E)成分のいずれかを欠く比較例1B~6Bは、ガラス転移温度(Tg)、半導体インサート部品との剥離、硬化性、及び成形性のいずれか、または複数の項目で所定の特性を満たすことができていない。
 これに対し、(A)成分~(E)成分のすべてを含有する実施例1B~3Bは、前記すべての項目を満たしていることがわかる。
 以下に示す測定条件により、実施例1C~11C、及び比較例1C~3Cで調製した封止用成形材料組成物の特性の測定、及び評価を行った。評価結果を表5に示した。
 なお、成形材料の成形は、明記しない限りトランスファ成形機により、金型温度185℃、成形圧力10MPa、硬化時間180秒の条件で行った。また、後硬化は特に記載のない場合、200℃で8時間行った。
<評価項目>
(16)ガラス転移温度(Tg)
 封止用成形材料組成物の硬化物の耐熱性の目安の一つとしてガラス転移温度(Tg)を測定した。まず、縦4mm×横4mm×高さ20mmの金型を用いて、封止用成形材料組成物を前記条件で成形し、更に、185℃で8時間又は200℃で8時間の2条件で後硬化させ、成形品(縦4mm×横4mm×厚み20mm)を作製した。当該成形品をそれぞれ必要な寸法に切り出したものを試験片とし、当該試験片のガラス転移温度(Tg)を、TMA法で熱分析装置(セイコーインスツル(株)製、商品名:SSC/5200)を用いて測定した。低温反応性の評価は185℃後硬化のTgと200℃後硬化のTg差が15℃未満のものをA、15℃以上のものをCとした。
(17)熱分解温度(1%重量減少温度)
 封止用成形材料の硬化物の耐熱性のもう一つの目安として、TG-DTAによる熱分解温度を測定した。封止成型材料組成物を前記条件で成形し、更に、200℃で8時間の条件で後硬化させ成形品(縦4mm×横4mm×厚み20mm)を作製した。当該成形品を前記(16)と同サイズで切り出したものを試験片とし、当該試験片を乳鉢で十分にすり潰して得られた粉末を用い、昇温速度10℃/分で室温(25℃)から600℃まで加熱した。得られた重量変化チャートから、1%の重量減少が認められた温度を熱分解温度とした。測定装置はセイコーインスツル(株)製の「EXSTAR6000」を用いた。なお、385℃以上を合格とする。
(18)対Niメッキ面密着性
 無電解Niメッキ((株)三井ハイテック製、商品名「VQFP208p」)上に、封止成型材料組成物を前記条件で成形し、更に、前記条件で後硬化させた成形品をそれぞれ4個作製した。ボンドテスター(西進商事(株)製、SS-30WD)を用いて、Niメッキ上に成形したφ3.5mmのプリン状成形物を、成形品の下部より0.5mmの高さから速度0.1mm/秒でせん断方向に引き剥がし、成形物とNiメッキとの密着力を常温(25℃)又は250℃の条件で測定した。これを4回行い、平均値を求めた。なお、常温では4MPa以上を合格とし、250℃では3MPa以上を合格とする。
(19)250℃×250時間放置後のパッケージ観察
 無電解NiメッキリードフレームのTO-247パッケージのアイランド(8.5×11.5mm)中央部に、SiCチップ(6×6×0.15mmt、表面保護膜なし)を固定し、封止用成形材料組成物を前記条件で成形し、更に、前記条件で後硬化させ、成形品をそれぞれ10個作製した。当該成形品を、超音波映像装置((株)日立製作所製、FS300II)を用いて観察し、SiCチップ周囲のアイランドと封止用成形材料組成物との剥離の有無について確認した。アイランド部分の剥離が観察されたパッケージ数が10個中3個以下を合格とした。
 なお、リードフレームへのチップの固定は、無鉛はんだを用い、ギ酸5%、窒素95%雰囲気の中、340℃/13分環境下で行った。また、リードフレームは、封止用成形材料組成物を成形直前に、Nordson社製プラズマクリーナAC-300を用い、60秒のアルゴンプラズマ処理を施して用いた。
 前記にて剥離観察を行ったTO-247パッケージを、250℃で250時間放置した後、超音波映像装置((株)日立製作所製、FS300II)を用いて剥離の有無について確認した。アイランド部分の剥離面積が20%以上であったパッケージ数が10個中3個以下を合格とした。
(20)電気特性、耐トラッキング性(CTI)
 φ100mm×2mmtの試験片を作製、後硬化の後、ASTM-D3638に準拠し、耐トラッキング性(CTI)を測定した。試験器には、ヤマヨ試験器(有)製、YST-112-1Sを用いた。なお、400V以上を合格とした。
(21)絶縁耐圧(絶縁破壊電圧)
 φ100mm×2mmtの試験片を作製、後硬化の後、ASTM-D149に準拠し、室温(25℃)での絶縁破壊電圧を測定した。測定は「短時間法」で行った。試験器には、ヤマヨ試験器(有)製、YST-243BD-100ROを用いた。n=3で測定を行った時の平均値が10kV/mm以上を合格とした。
(22)連続成形性
 離型荷重測定成形機(京セラ(株)製、商品名:GM-500)を用いて、PBGA(Plastic Ball Grid Array、30mm×30mm×1mm、t/2ヶ取り)に対して、300ショットの連続成形を行った。金型温度を185℃、成形時間を180秒とした。なお、以下の基準で評価した。
 A:300ショットまで連続成形が可能であり、金型汚れ等もほぼ見られなかった
 C:金型への貼りつき等により300ショットまでの連続成形が不可能であった
(23)保管ライフ
 封止用成形材料組成物の製造直後(初期)及び25℃にて7日間放置後のゲル化時間を185℃熱盤法にて測定した。これらのゲル化時間から、以下の基準で評価した。
 A:初期のゲルタイムからの変化が15%未満
 C:初期のゲルタイムからの変化が15%以上
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000038

 
 
 実施例1C~11Cの封止用成形材料組成物は、いずれも成形性に優れ、当該封止用成形材料組成物の硬化物は、高いガラス転移温度(Tg)を有し、耐熱分解性、耐電圧性が高く、半導体インサート部品との密着性が良好で信頼性が高いことが示された。
 本開示のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物は、電子部品装置などに利用できる。
 

Claims (14)

  1.  (A)マレイミド樹脂、(B)硬化剤、(D)硬化促進剤及び(E)充填材を含有し、
     前記(E)充填材は(e-1)中空構造充填材を含有するSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
  2.  前記(A)マレイミド樹脂が、下記一般式(I)で表されるマレイミド樹脂である請求項1に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

    (式中、Rはそれぞれ独立に炭素数1~10の炭化水素基であって、炭化水素基はハロゲン原子で置換されていてもよい。Rが複数存在する場合、当該複数のRは、互いに同一でも異なっていてもよい。pはそれぞれ独立に0~4の整数、qは0~3の整数、zは0~10の整数である。)
  3.  前記(B)硬化剤が、下記一般式(II)で表されるフェノール系硬化剤、及び下記一般式(III)で表されるフェノール系硬化剤の1種又は2種であるフェノール系硬化剤、並びに下記一般式(IV)で表されるベンゾオキサジン樹脂から選ばれる少なくとも1種である請求項1又は2に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

    (式中、xは0~10である。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

    (式中、y1は0~10である。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

    (式中、X1は炭素数1~10のアルキレン基、酸素原子、又は直接結合である。R及びRは、それぞれ独立に炭素数1~10の炭化水素基である。R及びRが複数存在する場合、複数のR及び複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。m1及びm2は、それぞれ独立に0~4の整数である。)
  4.  さらに(C)熱硬化性樹脂を含み、当該熱硬化性樹脂は、下記一般式(V)~(VII)で表されるエポキシ樹脂、一分子中に少なくとも2つのシアネート基を有するシアネートエステルモノマー、及び下記一般式(VIII)で表されるアリル基含有ナジイミド樹脂から選ばれる少なくとも1種である請求項1~3のいずれか一項に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005

    (式中、n1は0~10である。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006

    (式中、n2は0~10である。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007

    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008

    (式中、Rは炭素数1~10のアルキレン基、炭素数4~8のシクロアルキレン基、炭素数6~18の二価の芳香族基、一般式「-A-C-(A-(ただし、mは0または1の整数を示し、各Aは、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキレン基、炭素数4~8のシクロアルキレン基である。)」で表される基、または一般式「-C-A-C-(ここでAは「-CH-」、「-C(CH-」、「-CO-」、「-O-」、「-S-」または「-SO-」で表される基である。)」で表される基である。)
  5.  前記(D)硬化促進剤が、(d-1)有機リン系硬化促進剤と、(d-2)イミダゾール系硬化促進剤である請求項1~4のいずれか一項に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
  6.  前記(e-1)中空構造充填材の平均粒子径が3~100μmである請求項1~5のいずれか一項に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
  7.  前記(e-1)中空構造充填材が、シリカ、アルミナ、シリカ-アルミナ化合物から選ばれる少なくとも1種であり、当該(e-1)中空構造充填材の含有量が前記(E)充填材全量に対し1~50質量%である請求項1~6のいずれか一項に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
  8.  前記(e-1)中空構造充填材が、有機化合物を含み、当該(e-1)中空構造充填材の含有量が(E)充填材全量に対し0.5~10質量%である請求項1~6のいずれか一項に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
  9.  前記(e-1)中空構造充填材が、シルセスキオキサン化合物を含み、当該(e-1)中空構造充填材の含有量が(E)充填材全量に対し0.5~10質量%である請求項1~6のいずれか一項に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
  10.  前記(D)硬化促進剤が、(d-1)有機リン系硬化促進剤と、(d-2)イミダゾール系硬化促進剤であり、前記(d-2)イミダゾール系硬化促進剤が、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(液状)と、その質量比を1/20とした上で反応させた時の反応開始温度が、85℃以上175℃未満を示すイミダゾール系硬化促進剤である請求項1~9のいずれか一項に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
  11.  前記(C)熱硬化性樹脂が、一分子中に少なくとも2つのシアネート基を有するシアネートエステルモノマーであり、前記(A)成分の100質量部に対し10~50質量部である請求項4~10のいずれか一項に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
  12.  前記(C)熱硬化性樹脂が、下記一般式(VIII)で表されるアリル基含有ナジイミド樹脂であり、さらに前記(D)硬化促進剤は、(d-3)酸系硬化促進剤を含有する請求項4~11のいずれか一項に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009

    (式中、Rは炭素数1~10のアルキレン基、炭素数4~8のシクロアルキレン基、炭素数6~18の二価の芳香族基、一般式「-A-C-(A-(ただし、mは0または1の整数を示し、各Aは、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキレン基、炭素数4~8のシクロアルキレン基である。)」で表される基、または一般式「-C-A-C-(ここでAは「-CH-」、「-C(CH-」、「-CO-」、「-O-」、「-S-」または「-SO-」で表される基である。)」で表される基である。)
  13.  前記(d-3)酸系硬化促進剤が、p-トルエンスルホン酸、そのアミン塩及び三フッ化ホウ素アミン錯体から選ばれる少なくとも1種である、請求項12に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物。
  14.  請求項1~13のいずれか一項に記載のSiC及びGaN素子封止用成形材料組成物の硬化物により封止された、SiC及びGaN素子を備える電子部品装置。
     
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