WO2021048977A1 - 圧縮成形用封止材及び電子部品装置 - Google Patents

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WO2021048977A1
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東哲 姜
聖悟 大久保
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昭和電工マテリアルズ株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to a compression molding encapsulant and an electronic component device.
  • the chip area and pins are increased, and by increasing the number of pads (electrodes), the pad pitch is reduced and the pad size is reduced, that is, a so-called narrow pad. Pitching is also progressing.
  • the package form is also changed from QFP (Quad Flat Package), SOP (Small Outline Package), etc., which makes it easier to support more pins and enables higher density mounting. Size Package), BGA (Ball Grid Array), etc. are being transferred.
  • Examples of the resin sealing method for electronic component devices include a transfer molding method, which is usually used, and a compression molding method (see, for example, Patent Document 1).
  • a sealing material which is a powdery and granular resin composition is supplied so as to face an object to be sealed (such as a substrate provided with an electronic element such as a semiconductor chip) held in a mold.
  • This is a method of sealing a resin by compressing an object to be sealed and a sealing material.
  • the first embodiment of the present disclosure comprises an electronic component device including a compression molding encapsulant in which wire flow due to compression molding is suppressed and an element sealed by the compression molding encapsulant.
  • the challenge is to provide.
  • the embodiments of the present disclosure include the following aspects.
  • ⁇ 1> Containing an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler, A compression molding encapsulant in which the area of a region where black spots do not occur is 85% or more of the total area of the image in an image obtained by observing with an ultrasonic flaw detector after forming a compression molded product.
  • ⁇ 2> The encapsulant for compression molding according to ⁇ 1>, wherein the inorganic filler is treated with a coupling agent.
  • the coupling agent is a silane coupling agent.
  • ⁇ 4> The encapsulant for compression molding according to ⁇ 2> or ⁇ 3>, wherein the coupling agent has at least one functional group selected from a (meth) acryloyl group, an epoxy group, and a phenyl group.
  • ⁇ 5> The encapsulant for compression molding according to any one of ⁇ 2> to ⁇ 4>, wherein the coupling agent has a secondary amino group.
  • ⁇ 6> The encapsulant for compression molding according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the inorganic filler has a maximum value of 0.1 ⁇ m to 2 ⁇ m in a volume-based particle size distribution.
  • An electronic component device comprising an element and a cured product of the encapsulant for compression molding according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6> that seals the element.
  • an electronic component apparatus including a compression molding encapsulant in which wire flow due to compression molding is suppressed, and an element sealed by the compression molding encapsulant. ..
  • the present invention is not limited to the following embodiments.
  • the components including element steps and the like are not essential unless otherwise specified.
  • the term "process” includes not only a process independent of other processes but also the process if the purpose of the process is achieved even if the process cannot be clearly distinguished from the other process. ..
  • the numerical range indicated by using "-" in the present disclosure includes the numerical values before and after "-" as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • each component may contain a plurality of applicable substances.
  • the content or content of each component is the total content or content of the plurality of substances present in the composition unless otherwise specified.
  • the particles corresponding to each component may contain a plurality of types of particles.
  • the particle size of each component means a value for a mixture of the plurality of particles present in the composition unless otherwise specified.
  • “(meth) acryloyl group” means at least one of an acryloyl group and a methylenedioxy group
  • “(meth) acryloyloxy group” means at least one of an acryloyloxy group and a methylenedioxy group.
  • the sealing material of the present disclosure contains an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler, and black spots are generated in an image obtained by observing with an ultrasonic flaw detector after forming a compression molded product.
  • This is a compression molding encapsulant in which the area of no region is 85% or more of the total area of the image.
  • the encapsulant for compression molding is also simply referred to as "encapsulant”.
  • an image obtained by observing with an ultrasonic flaw detector after forming a compression molded product is also referred to as a "SAT image”.
  • the ratio of the area of the area where black spots are not generated to the total area of the SAT image is also referred to as "non-black spot ratio”.
  • the sealing material of the present disclosure has a non-black spot ratio in the above range when it is made into a compression molded product, wire flow due to compression molding is suppressed.
  • the reason is not clear, but it is presumed as follows.
  • a region where the resin is locally unevenly distributed hereinafter, also referred to as a “resin-rich region”. It is considered that this resin-rich region is caused by, for example, foaming due to the gas dissolved in the sealing material due to the reduced pressure during compression molding, and the amount of the inorganic filler at the foamed portion is locally reduced.
  • the region where the amount of the inorganic filler is locally reduced is cured as it is to become a resin-rich region. It is considered that the sealing material in which a large amount of the resin-rich region is generated has low fluidity, so that the wire is likely to be displaced (that is, the wire flow) when the pressure during compression molding is applied to the wire.
  • the encapsulant of the present disclosure which can obtain a compression molded product having a large non-black spot ratio, is an inorganic filler due to flow even if a portion having a small amount of the inorganic filler is locally generated due to foam breakage during decompression. It is considered that the inflow of the resin is likely to occur and the generation of the resin-rich region is suppressed. Since the sealing material in which the generation of the resin-rich region is suppressed in this way has high fluidity, it is presumed that the wire flow due to compression molding is suppressed.
  • the sealing material in which a large amount of the resin-rich region is generated has low fluidity, air bubbles generated during compression molding tend to remain, and a compression molded product having voids may be obtained. It may appear in the image.
  • the encapsulant of the present disclosure which can obtain a compression molded product having a large non-black spot ratio, is unlikely to generate both a resin-rich region and voids due to its high fluidity.
  • the highly fluid sealing material in which both the generation of the resin-rich region and the generation of voids are suppressed is less likely to cause wire flow during compression molding.
  • the SAT image of the compression molded product of the sealing material is obtained as follows. Specifically, first, the encapsulant to be measured is molded by a compression molding device and observed by a SAT (that is, an ultrasonic flaw detector, for example, Hitachi Power Solutions Co., Ltd., model number: FS200 IIIA). Obtain a SAT image.
  • the molding conditions at the time of molding are: mold temperature: 175 degrees, molding pressure: about 10 MPa, curing time: 120 seconds, vacuum holding time: 3 seconds.
  • the SAT observation condition is probe frequency: 50 MHz.
  • the non-black spot ratio in the SAT image is obtained by analyzing a total of 12 chips having an area of 10 mm ⁇ 8 mm square according to the above definition and totaling them.
  • epoxy resin The type of epoxy resin is not particularly limited as long as it has an epoxy group in the molecule.
  • the epoxy resin is at least one selected from the group consisting of phenol compounds such as phenol, cresol, xylenol, resorcin, catechol, bisphenol A, and bisphenol F, and naphthol compounds such as ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol, and dihydroxynaphthalene.
  • a novolak type epoxy resin which is an epoxy obtained by condensing or cocondensing a seed phenolic compound and an aliphatic aldehyde compound such as formaldehyde, acetaldehyde, and propionaldehyde under an acidic catalyst.
  • Type epoxy resin, orthocresol novolac type epoxy resin, etc. Triphenylmethane type phenol resin obtained by condensing or cocondensing the above phenolic compound with aromatic aldehyde compounds such as benzaldehyde and salicylaldehyde under an acidic catalyst.
  • Triphenylmethane type epoxy resin which is an epoxy of the above; a copolymerization type epoxy which is an epoxy of a novolak resin obtained by cocondensing the above phenol compound, naphthol compound, and aldehyde compound under an acidic catalyst.
  • Dicyclopentadiene type epoxy resin which is an epoxy of a cocondensation resin with a compound; vinylcyclohexene diepoxy which is an epoxy of an olefin bond in a molecule, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxy Cyclohexanecarboxylate, 2- (3,4-epoxy) cyclohexy
  • An alicyclic epoxy resin such as Lu-5,5-spiro (3,4-epoxy) cyclohexane-m-dioxane; a paraxylylene-modified epoxy resin which is a glycidyl ether of a paraxylylene-modified phenol resin; a glycidyl ether of a metaxylylene-modified phenol resin.
  • Metaxylylene-modified epoxy resin terpen-modified epoxy resin, which is a glycidyl ether of terpen-modified phenol resin; dicyclopentadiene-modified epoxy resin, which is a glycidyl ether of dicyclopentadiene-modified phenol resin; cyclopentadiene-modified glycidyl ether of cyclopentadiene-modified phenol resin.
  • Epoxy resin Polycyclic aromatic ring-modified epoxy resin which is a glycidyl ether of a polycyclic aromatic ring-modified phenol resin; Naphthalene type epoxy resin which is a glycidyl ether of a naphthalene ring-containing phenol resin; Halogenated phenol novolac type epoxy resin; Hydroquinone type epoxy resin Trimethylol propane type epoxy resin; Linear aliphatic epoxy resin obtained by oxidizing an olefin bond with a peracid such as peracetic acid; Epoxy aralkyl type phenol resin such as phenol aralkyl resin and naphthol aralkyl resin. Aralkill type epoxy resin; etc. Further, an epoxy resin of a silicone resin, an epoxy resin of an acrylic resin, and the like can be mentioned as the epoxy resin. These epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.
  • biphenyl type epoxy resin from the viewpoint of the balance between reflow resistance and fluidity, biphenyl type epoxy resin, stillben type epoxy resin, diphenylmethane type epoxy resin, sulfur atom-containing epoxy resin, novolak type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin , A triphenylmethane type epoxy resin, a copolymerization type epoxy resin, and an epoxy resin selected from the group consisting of an aralkyl type epoxy resin are preferable.
  • the epoxy equivalent (molecular weight / number of epoxy groups) of the epoxy resin is not particularly limited. From the viewpoint of balance of various characteristics such as moldability, reflow resistance, and electrical reliability, it is preferably 100 g / eq to 1000 g / eq, and more preferably 150 g / eq to 500 g / eq.
  • the epoxy equivalent of the epoxy resin shall be a value measured by a method according to JIS K 7236: 2009.
  • the temperature is preferably 40 ° C. to 180 ° C., and from the viewpoint of handleability when preparing the encapsulant, the temperature is more preferably 50 ° C. to 130 ° C.
  • the melting point of the epoxy resin shall be a value measured by differential scanning calorimetry (DSC), and the softening point of the epoxy resin shall be a value measured by a method (ring ball method) according to JIS K 7234: 1986.
  • the content of the epoxy resin in the encapsulant is preferably 0.5% by mass to 50% by mass, preferably 2% by mass to 30% by mass, from the viewpoints of strength, fluidity, heat resistance, moldability, and the like. More preferably, it is more preferably 2% by mass to 20% by mass.
  • the type of curing agent is not particularly limited, and can be selected according to the type of resin, desired properties of the encapsulant, and the like.
  • the curing agent include a phenol curing agent, an amine curing agent, an acid anhydride curing agent, a polymercaptan curing agent, a polyaminoamide curing agent, an isocyanate curing agent, a blocked isocyanate curing agent and the like.
  • the curing agent preferably has a phenolic hydroxyl group in the molecule (phenolic curing agent).
  • the phenolic curing agent is a polyhydric phenol compound such as resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F, substituted or unsubstituted biphenol; phenol, cresol, xylenol, resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F, phenylphenol.
  • phenolic compounds such as aminophenol and naphthol compounds such as ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol and dihydroxynaphthalene
  • aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde and salicylaldehyde.
  • a novolak-type phenol resin obtained by condensing or co-condensing a compound under an acidic catalyst; a phenol aralkyl resin and naphthol aralkyl synthesized from the above
  • Aralkyl-type phenolic resin such as resin; paraxylylene and / or metaxylylene-modified phenolic resin; melamine-modified phenolic resin; terpene-modified phenolic resin; dicyclopentadiene-type phenol synthesized by copolymerization of the above phenolic compound and dicyclopentadiene.
  • Resin and dicyclopentadiene-type naphthol resin Resin and dicyclopentadiene-type naphthol resin; cyclopentadiene-modified phenolic resin; polycyclic aromatic ring-modified phenolic resin; biphenyl-type phenolic resin; A triphenylmethane-type phenolic resin obtained by condensing or co-condensing with the above; a phenolic resin obtained by copolymerizing two or more of these types can be mentioned.
  • These phenol curing agents may be used alone or in combination of two or more.
  • the functional group equivalent of the curing agent (hydroxyl equivalent in the case of a phenol curing agent) is not particularly limited. From the viewpoint of the balance of various characteristics such as moldability, reflow resistance, and electrical reliability, it is preferably 70 g / eq to 1000 g / eq, and more preferably 80 g / eq to 500 g / eq.
  • the functional group equivalent of the curing agent is a value measured by a method according to JIS K 0070: 1992.
  • the temperature is preferably 40 ° C. to 180 ° C., and from the viewpoint of handleability during production of the encapsulant, the temperature is more preferably 50 ° C. to 130 ° C.
  • the melting point or softening point of the curing agent shall be a value measured in the same manner as the melting point or softening point of the epoxy resin.
  • the equivalent ratio of the epoxy resin to the curing agent is not particularly limited. It is preferably set in the range of 0.5 to 2.0, and more preferably set in the range of 0.6 to 1.3, from the viewpoint of suppressing each unreacted component to a small extent. From the viewpoint of moldability and reflow resistance, it is more preferable to set it in the range of 0.8 to 1.2.
  • the material of the inorganic filler is not particularly limited. Specifically, the material of the inorganic filler is spherical silica, crystalline silica, glass, alumina, calcium carbonate, zirconium silicate, calcium silicate, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, magnesium oxide, silicon carbide, beryllium, and zirconia. , Zircon, Fosterite, Steatite, Spinel, Murite, Titania, Tarku, Clay, Mica and other inorganic materials.
  • An inorganic filler having a flame-retardant effect may be used. Examples of the inorganic filler having a flame-retardant effect include aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, composite metal hydroxides such as composite hydroxides of magnesium and zinc, and zinc borate.
  • the shape of the inorganic filler is not particularly limited, and a spherical shape is preferable from the viewpoint of filling property and mold wear resistance.
  • the inorganic filler may be used alone or in combination of two or more.
  • "using two or more kinds of inorganic fillers together" means, for example, when two or more kinds of inorganic fillers having the same component but different average particle diameters are used, two inorganic fillers having the same average particle diameter but different components are used. There are cases where more than one type is used and cases where two or more types of inorganic fillers having different average particle diameters and types are used.
  • the inorganic filler preferably includes spherical silica, crystalline silica, and alumina, and more preferably spherical silica.
  • the content of the inorganic filler in the entire encapsulant is not particularly limited. From the viewpoint of further improving the properties such as the coefficient of thermal expansion, thermal conductivity, and elastic modulus of the compression molded body of the encapsulant, the content of the inorganic filler is preferably 30% by volume or more of the entire encapsulant. , 35% by volume or more, more preferably 40% by volume or more, particularly preferably 45% by volume or more, and extremely preferably 50% by volume or more. From the viewpoint of improving fluidity, reducing viscosity, etc., the content of the inorganic filler is preferably 99% by volume or less, preferably 98% by volume or less, and 97% by volume or less of the entire encapsulant. Is more preferable.
  • the content of the inorganic filler in the entire sealing material of the present disclosure used for compression molding may be 60% by volume to 99% by volume, 70% by volume to 99% by volume, or 73% by volume to 99% by volume. It may be 75% by volume to 99% by volume.
  • the content of the inorganic filler in the encapsulant is measured as follows. First, the total mass of the cured product (compression molded product) of the encapsulant is measured, and the cured product is fired at 400 ° C. for 2 hours and then at 700 ° C. for 3 hours to evaporate the resin component, and the remaining inorganic filler is used. Measure the mass of. The volume is calculated from each mass obtained and the specific gravity of each, and the ratio of the volume of the inorganic filler to the total volume of the encapsulant is obtained and used as the content of the inorganic filler.
  • the inorganic filler When the inorganic filler is in the form of particles, its average particle size is not particularly limited.
  • the volume average particle diameter of the entire inorganic filler is preferably 80 ⁇ m or less, 50 ⁇ m or less, 40 ⁇ m or less, 30 ⁇ m or less, 25 ⁇ m or less. It may be 20 ⁇ m or less, and may be 15 ⁇ m or less.
  • the volume average particle diameter of the entire inorganic filler is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 0.2 ⁇ m or more, and further preferably 0.3 ⁇ m or more.
  • the volume average particle size of the inorganic filler When the volume average particle size of the inorganic filler is 0.1 ⁇ m or more, the increase in the viscosity of the encapsulant tends to be further suppressed.
  • the volume average particle diameter When the volume average particle diameter is 80 ⁇ m or less, the filling property into a narrow gap tends to be further improved.
  • the average particle size of the inorganic filler can be measured by the following method.
  • the inorganic filler to be measured is added to the solvent (pure water), and after ultrasonic treatment for 300 seconds, the particle size distribution is measured.
  • a volume-based particle size distribution is measured using a laser diffraction type particle size distribution measuring device (HORIBA, Ltd., trade name: LA-920). Then, the volume average particle diameter is obtained as the particle diameter (D50%) when the accumulation from the small diameter side is 50% in the volume-based particle size distribution.
  • the specific surface area of the inorganic filler is preferably from 0.7m 2 /g ⁇ 4.0m 2 / g, 0.9m 2 /g ⁇ 3.0m 2 / g more preferably, still more preferably 1.0m 2 /g ⁇ 2.5m 2 / g.
  • the fluidity of the encapsulant tends to increase as the specific surface area of the inorganic filler decreases.
  • the specific surface area (BET specific surface area) of the inorganic filler can be measured from the nitrogen adsorption capacity according to JIS Z 8830: 2013.
  • QUANTACHROME AUTOSORB-1 (trade name) can be used.
  • the measurement cell in which 0.05 g of the measurement sample is charged is decompressed to 10 Pa or less with a vacuum pump, heated at 110 ° C., held for 3 hours or more, and then kept at room temperature (reduced pressure). Naturally cool to 25 ° C.).
  • the evaluation temperature is set to 77K, and the evaluation pressure range is measured as a relative pressure (equilibrium pressure with respect to saturated vapor pressure) of less than 1.
  • the maximum particle size (cut point) of the inorganic filler may be controlled from the viewpoint of improving the filling property into narrow gaps.
  • the maximum particle size of the inorganic filler may be appropriately adjusted, and from the viewpoint of filling property, it is preferably 105 ⁇ m or less, more preferably 75 ⁇ m or less, 60 ⁇ m or less, and 40 ⁇ m or less. You may.
  • the maximum particle size can be measured with a laser diffraction particle size distribution meter (HORIBA, Ltd., trade name: LA-920).
  • the inorganic filler has a maximum value of 0.1 ⁇ m to 2 ⁇ m in the volume-based particle size distribution from the viewpoint of achieving both improvement in thermal conductivity and improvement in fluidity.
  • the inorganic filler may have a maximum value in each of 0.1 ⁇ m to 2 ⁇ m and a region larger than 2 ⁇ m in the volume-based particle size distribution.
  • Examples of the inorganic filler having a maximum value of 0.1 ⁇ m to 2 ⁇ m in the volume-based particle size distribution include a first inorganic filler having a volume average particle diameter of 0.1 ⁇ m to 2 ⁇ m and a volume average particle diameter of 0.1 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • a mixture with a second inorganic filler larger than 2 ⁇ m can be mentioned.
  • volume average particle diameter of the first inorganic filler examples include 0.1 ⁇ m to 2.0 ⁇ m, preferably 0.2 ⁇ m to 1.5 ⁇ m, and more preferably 0.3 ⁇ m to 1.0 ⁇ m.
  • the volume average particle diameter of the second inorganic filler includes, for example, a range of more than 2.0 ⁇ m and 75 ⁇ m or less, preferably 5.0 ⁇ m to 55 ⁇ m, and more preferably 8.0 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the BET specific surface area of the first inorganic filler for example, 1.0m 2 / g ⁇ 20m 2 / g and the like, preferably 2m 2 / g ⁇ 17m 2 / g, 3m 2 / g ⁇ 15m 2 / G is more preferable, and 3.5 m 2 / g to 10 m 2 / g is even more preferable.
  • the BET specific surface area of the second inorganic filler for example, 0.5m 2 / g ⁇ 10m 2 / g and the like, preferably 0.7m 2 / g ⁇ 7m 2 / g, 0.9m 2 / g ⁇ 5 m 2 / g, and still more preferably 1.0m 2 /g ⁇ 4.5m 2 / g.
  • the first inorganic filler include powders of spherical silica, alumina, calcium silicate, calcium carbonate, magnesium oxide, potassium titanate, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, beryllium, zirconia, zircone, and titania.
  • spherical silica is preferable from the viewpoint of improving fluidity.
  • the second inorganic filler include powders of spherical silica, alumina, calcium silicate, calcium carbonate, magnesium oxide, potassium titanate, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, beryllium, zirconia, zircone, and titania.
  • spherical silica and alumina are preferable, and spherical silica is more preferable from the viewpoint of filling property and reduction of linear expansion coefficient.
  • the combination of the first inorganic filler and the second inorganic filler is preferably a combination of spherical silica and alumina, a combination of spherical silica and spherical silica, and a combination of alumina and alumina.
  • a combination of spherical silica and alumina is preferable as a combination of the first inorganic filler and the second inorganic filler.
  • a combination of spherical silica and spherical silica is preferable as a combination of the first inorganic filler and the second inorganic filler.
  • the inorganic filler may be treated with a coupling agent.
  • the inorganic filler is a mixture of the first inorganic filler and the second inorganic filler, it is preferable that at least the first inorganic filler is treated with a coupling agent.
  • the non-black spot ratio in the compression molded product is within the above range. It becomes easier to control.
  • the second inorganic filler may be one treated with a coupling agent or may not be treated.
  • the type of coupling agent for treating the inorganic filler is not particularly limited, and a known coupling agent can be used.
  • the coupling agent include a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a zirconium coupling agent, an aluminum coupling agent, and the like. Among them, a silane coupling agent or a titanium coupling agent is preferable, and a silane coupling agent is more preferable. preferable.
  • the coupling agent for treating the inorganic filler one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the coupling agent for treating the inorganic filler preferably has at least one functional group (hereinafter, also referred to as a specific functional group) selected from a (meth) acryloyl group, an epoxy group, and a phenyl group, among which phenyl. It is more preferable to have a group.
  • the coupling agent may be a coupling agent having a functional group containing a specific functional group. Examples of the functional group containing a specific functional group include a (meth) acryloyloxy group, a glycidyloxy group, a phenylamino group and the like.
  • the coupling agent is preferably a silane coupling agent having a functional group containing a specific functional group, and the functional group containing the specific functional group is silicon directly or via a chain hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms. More preferably, it is a silane coupling agent bonded to an atom.
  • the coupling agent may be a coupling agent having at least one selected from a primary amino group, a secondary amino group, and a tertiary amino group, and among them, the coupling agent has a secondary amino group. It may be a coupling agent.
  • silane coupling agent examples include compounds in which at least one of an alkoxy group and a halogen atom is directly bonded to a Si atom.
  • Specific examples of the silane coupling agent include vinyltrichlorosilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris ( ⁇ -methoxyethoxy) silane, ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, 8-methacryloxyoctyltrimethoxysilane, and ⁇ - (3).
  • Titanium coupling agents include isopropyltriisostearoyl titanate, isopropyltris (dioctylpyrophosphate) titanate, isopropyltri (N-aminoethyl-aminoethyl) titanate, tetraoctylbis (ditridecylphosphite) titanate, tetra (2, 2-Diallyloxymethyl-1-butyl) bis (ditridecylphosphite) titanate, bis (dioctylpyrophosphate) oxyacetate titanate, bis (dioctylpyrophosphate) ethylene titanate, isopropyltrioctanoyl titanate, isopropyldimethacrylisostearoyl titanate , Isopropyltridodecylbenzenesulfonyl titanate, isopropylisostearoyl diacrylic titanate, is
  • the amount of the coupling agent used for the treatment of the inorganic filler is not particularly limited, and is set in consideration of the specific surface area of the inorganic filler, the minimum coating area of the coupling agent, and the like.
  • the amount of the coupling agent used for the treatment of the inorganic filler is in the range of 0.1 part by mass to 2.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic filler to be treated, and is 0.2 mass.
  • the range of parts to 1.5 parts by mass is preferable, and the range of 0.3 parts by mass to 1.0 parts by mass is more preferable.
  • the method for obtaining the inorganic filler treated with the coupling agent is not particularly limited.
  • the inorganic filler to be treated is added to a liquid containing the coupling agent and the solvent, and the solvent is dried by drying. There is a method of removing it.
  • the encapsulant of the present disclosure may contain other components as additives, if necessary.
  • the additive include a coupling agent, a curing accelerator, an ion exchanger, a mold release agent, a flame retardant, a colorant, a stress relaxation agent and the like.
  • the encapsulant may contain various additives well known in the art, if necessary.
  • the encapsulant of the present disclosure may contain a coupling agent as an additive.
  • the coupling agent used as the additive include the same coupling agents as those for treating the above-mentioned inorganic filler.
  • the coupling agent used as an additive one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the sealing material using the coupling agent as the additive contains, for example, a first coupling agent adhering to the surface of the inorganic filler and a second coupling agent used as the additive.
  • Encapsulant can be mentioned.
  • the sealing material contains both the first coupling agent and the second coupling agent, the same material as the first coupling agent may be used as the second coupling agent, and the first coupling agent may be used.
  • An agent different from the coupling agent may be used.
  • the encapsulant contains a first coupling agent and a second coupling agent, the mass ratio of the first coupling agent to the second coupling agent (first coupling agent / second coupling agent).
  • the coupling agent a range of more than 0 and 0.1 or less is mentioned, a range of more than 0 and 0.15 or less is preferable, and a range of more than 0 and 0.2 or less is more preferable.
  • the content of the coupling agent with respect to the entire encapsulant is preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, still more preferably 1% by mass or less. From the viewpoint of exerting the effect, 0.1% by mass or more is preferable, 0.15% by mass or more is more preferable, and 0.2% by mass or more is further preferable.
  • the content of the coupling agent may be 0.01 part by mass or more or 0.02 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the inorganic filler.
  • the content of the coupling agent is preferably 5 parts by mass or less, and more preferably 2.5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic filler.
  • the content of the coupling agent is preferably 0.05 parts by mass to 2.0 parts by mass, and 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic filler, from the viewpoint of achieving both fluidity and moldability of the package. To 1.5 parts by mass is more preferable, and 0.2 parts by mass to 1.0 parts by mass is further preferable.
  • the content rate and content of the coupling agent indicate the content rate and content of all the coupling agents contained in the encapsulant, respectively. That is, when the encapsulant contains the first coupling agent and the second coupling agent, the content and content of the coupling agent are the same as those of the first coupling agent and the second coupling agent. The total content and the total content are shown respectively.
  • the encapsulant of the present disclosure may contain a curing accelerator as an additive.
  • the type of curing accelerator is not particularly limited, and can be selected according to the type of epoxy resin, desired properties of the encapsulant, and the like.
  • Examples of the curing accelerator include diazabicycloalkenes such as 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nonen-5 (DBN) and 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7 (DBU).
  • Cyclic amidin compounds such as 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-heptadecylimidazole; derivatives of the cyclic amidin compound; phenol novolac salt of the cyclic amidin compound or a derivative thereof; Maleic anhydride, 1,4-benzoquinone, 2,5-turquinone, 1,4-naphthoquinone, 2,3-dimethylbenzoquinone, 2,6-dimethylbenzoquinone, 2,3-dimethoxy-5-methyl-1 , 4-benzoquinone, 2,3-dimethoxy-1,4-benzoquinone, phenyl-1,4-benzoquinone and other quinone compounds, and diazophenylmethane and other quinone compounds with ⁇ -bonded compounds added.
  • Cyclic amidinium compounds such as DBU tetraphenylborate salt, DBN tetraphenylborate salt, 2-ethyl-4-methylimidazole tetraphenylborate salt, N-methylmorpholin tetraphenylborate salt; pyridine, triethylamine, tri Tertiary amine compounds such as ethylenediamine, benzyldimethylamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, tris (dimethylaminomethyl) phenol; derivatives of the tertiary amine compound; tetra-n-butylammonium acetate, tetra-n-phosphate Ammonium salt compounds such as butylammonium, tetraethylammonium acetate, tetra-n-hexylammonium benzoate, tetrapropylammonium hydroxide; triphenylphosphine, diphenyl (p-
  • Tetra-substituted phosphonium and tetra-substituted borate without a phenyl group bonded to a boron atom such as; salts of tetraphenylphosphonium and a phenol compound and the like.
  • the curing accelerator may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount thereof is preferably 0.1 part by mass to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin component (that is, the total of the epoxy resin and the curing agent). It is more preferably 1 part by mass to 15 parts by mass.
  • the amount of the curing accelerator is 0.1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the resin component, it tends to be cured well in a short time.
  • the amount of the curing accelerator is 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the resin component, the curing rate is not too fast and a good molded product tends to be obtained.
  • the encapsulant of the present disclosure may contain an ion exchanger as an additive.
  • the encapsulant preferably contains an ion exchanger from the viewpoint of improving the moisture resistance and high temperature standing characteristics of the electronic component device including the element to be encapsulated.
  • the ion exchanger is not particularly limited, and conventionally known ones can be used. Specific examples thereof include hydrotalcite compounds and hydroxides containing at least one element selected from the group consisting of magnesium, aluminum, titanium, zirconium, and bismuth.
  • the ion exchanger one type may be used alone or two or more types may be used in combination. Of these, hydrotalcite represented by the following general formula (A) is preferable.
  • the content is not particularly limited as long as it is sufficient to capture ions such as halogen ions.
  • it is preferably 0.1 part by mass to 30 parts by mass, and more preferably 1 part by mass to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin component.
  • the sealing material of the present disclosure may contain a mold release agent as an additive from the viewpoint of obtaining good mold release property from the mold at the time of molding.
  • the release agent is not particularly limited, and conventionally known release agents can be used. Specific examples thereof include higher fatty acids such as carnauba wax, montanic acid and stearic acid, ester waxes such as higher fatty acid metal salts and montanic acid esters, and polyolefin waxes such as polyethylene oxide and non-oxidized polyethylene.
  • the release agent one type may be used alone or two or more types may be used in combination.
  • the amount thereof is preferably 0.01 part by mass to 10 parts by mass, more preferably 0.1 part by mass to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin component.
  • the amount of the mold release agent is 0.01 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the resin component, the mold release property tends to be sufficiently obtained.
  • it is 10 parts by mass or less, better adhesiveness and curability tend to be obtained.
  • the content of the release agent with respect to 100 parts by mass of the resin component may be less than 0.1 parts by mass or less than 0.01 parts by mass.
  • the encapsulant of the present disclosure may contain a flame retardant as an additive.
  • the flame retardant is not particularly limited, and conventionally known flame retardants can be used. Specific examples thereof include organic or inorganic compounds containing halogen atoms, antimony atoms, nitrogen atoms or phosphorus atoms, metal hydroxides and the like.
  • the flame retardant may be used alone or in combination of two or more.
  • the sealing material contains a flame retardant
  • the amount thereof is not particularly limited as long as it is sufficient to obtain the desired flame retardant effect.
  • it is preferably 1 part by mass to 30 parts by mass, and more preferably 2 parts by mass to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin component.
  • the encapsulant of the present disclosure may further contain a colorant as an additive.
  • a colorant include known colorants such as carbon black, organic dyes, organic pigments, titanium oxide, lead tan, and red iron oxide.
  • the content of the colorant can be appropriately selected according to the purpose and the like.
  • the colorant one type may be used alone or two or more types may be used in combination.
  • the sealing material of the present disclosure may contain a stress relaxation agent such as silicone oil or silicone rubber particles as an additive.
  • a stress relaxation agent such as silicone oil or silicone rubber particles
  • the stress relaxation agent include commonly used known stress relaxation agents (flexible agents).
  • thermoplastic elastomers such as silicone-based, styrene-based, olefin-based, urethane-based, polyester-based, polyether-based, polyamide-based, and polybutadiene-based, NR (natural rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), and acrylic.
  • Rubber particles such as rubber, urethane rubber, silicone powder, core-shell such as methyl methacrylate-styrene-butadiene copolymer (MBS), methyl methacrylate-silicone copolymer, methyl methacrylate-butyl acrylate copolymer
  • MFS methyl methacrylate-styrene-butadiene copolymer
  • methyl methacrylate-silicone copolymer methyl methacrylate-butyl acrylate copolymer
  • examples include rubber particles having a structure.
  • the stress relaxation agent one type may be used alone or two or more types may be used in combination.
  • the method for preparing the encapsulant is not particularly limited.
  • a method in which each component is sufficiently mixed by a mixer or the like, then melt-kneaded by a mixing roll, an extruder or the like, cooled and pulverized can be mentioned. More specifically, for example, a method in which the above-mentioned components are stirred and mixed, kneaded with a kneader, roll, extruder or the like which has been preheated to 70 ° C. to 140 ° C., cooled, and pulverized can be mentioned. ..
  • the non-black spot ratio when the sealing material of the present disclosure is a compression molded product is 85% or more, preferably 89% or more, preferably 91% or more, from the viewpoint of suppressing wire flow due to compression molding. Is more preferable.
  • a method for obtaining a sealing material having a non-black spot ratio of 85% or more in a compression molded product as described above, for example, as an inorganic filler, a first inorganic filler treated with a coupling agent is used. , A method using a mixture with the second inorganic filler. When the above mixture is used as the inorganic filler, for example, by adjusting the type and amount of the coupling agent for treating the first inorganic filler, the non-black spot ratio in the compression molded product can be controlled. Good.
  • the encapsulant of the present disclosure may be solid under normal temperature and pressure (for example, 25 ° C. and atmospheric pressure), may be liquid, and is preferably solid.
  • the shape is not particularly limited, and examples thereof include powder, granules, and tablets.
  • the encapsulant is in the shape of a tablet, it is preferable that the size and mass match the molding conditions of the package from the viewpoint of handleability.
  • the electronic component device includes an element sealed by the above-mentioned sealing material. That is, the electronic component device includes an element and a cured product of a sealing material that seals the element.
  • Electronic component devices include lead frames, pre-wired tape carriers, wiring boards, glass, silicon wafers, organic substrates, and other support members, as well as elements (semiconductor chips, transistors, diodes, active elements such as thyristors, capacitors, resistors). , Passive elements such as coils, etc.), and the element portion obtained by mounting the element portion is sealed with a sealing material.
  • the element is fixed on the lead frame, the terminal portion of the element such as a bonding pad and the lead portion are connected by wire bonding, bumps, etc., and then sealed by compression molding or the like using a sealing material.
  • DIP Dual Inline Package
  • PLCC Plastic Leaded Chip Carrier
  • QFP Quad Flat Package
  • SOP Small Outline Package
  • SOJ SmallOutlinePack
  • TCP Teape Carrier Package having a structure in which an element connected to a tape carrier with a bump is sealed with a sealing material; formed on a support member.
  • COB Chip On Board
  • BGA BGA
  • BGA BGA having a structure in which an element is mounted on the surface of a support member on which a terminal for use is formed, the element is connected to a wire formed on the support member by bump or wire bonding, and then the element is sealed with a sealing material.
  • Ball Grid Array CSP (Chip Size Package), MCP (Multi Chip Package), and the like.
  • the sealing material can also be preferably used in the printed wiring board.
  • the method of sealing the electronic component device using the sealing material is not particularly limited, and a general compression molding method or the like can be mentioned.
  • Epoxy resin A1 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation jER YX-4000 (trade name) [Epoxy resin A2] Nippon Steel Chemical & Materials Co., Ltd. Epototo YSLV-80XY (trade name) [Epoxy resin A3] Nippon Kayaku Co., Ltd. EPPN-501HY (trade name)
  • (C) Inorganic filler (Inorganic filler C1] Coupling agent (N-phenyl) of silica particles (first inorganic filler, volume average particle diameter 0.5 ⁇ m, specific surface area 5.5 m 2 / g, spherical silica) -3-Aminopropyltrimethoxysilane, also known as ⁇ -anilinopropyltrimethoxysilane, trade name "KBM-573", 0.6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of silica particles) [Inorganic filler C2 ] Silica particles (first inorganic filler, volume average particle diameter 0.5 ⁇ m, specific surface area 5.5 m 2 / g, spherical silica) are coupled with a coupling agent (3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, also known as ⁇ -methacry).
  • a coupling agent (3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, also known as
  • silica particles Loxypropyltrimethoxysilane, trade name "KBM-503", 0.7 parts by mass with respect to 100 parts by mass of silica particles
  • Coupling agent (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, also known as: ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane, trade name "KBM-403" with a diameter of 0.5 ⁇ m, a specific surface area of 5.5 m 2 / g, and spherical silica.
  • silica particles (first inorganic filler, volume average particle diameter 0.5 ⁇ m, specific surface area 5.5 m 2 / g, spherical silica not treated with a coupling agent)
  • (D) Coupling agent as an additive [Coupling agent D1] N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane (silane coupling agent, trade name "KBM-573” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. [Coupling agent] D2] 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (silane coupling agent, trade name "KBM-503” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. [Coupling agent D3] 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (silane coupling agent, Product name "KBM-403” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (E) Curing accelerator [accelerator E1] Additive of tri-p-tolylphosphin and 1,4-benzoquinone
  • Table 1 Each component shown in Table 1 was mixed in the amount shown in the same table (unit: parts by mass), sufficiently mixed with a mixer, and then melt-kneaded at 100 ° C. for 2 minutes using a twin-screw kneader. Next, after cooling the melt, the solid state was pulverized into a powder to prepare a desired powder-like encapsulant. In the table, blanks indicate that no ingredients are mixed.
  • Table 1 shows the content of the inorganic filler in the entire obtained encapsulant.
  • Table 1 shows the percentage of non-black spots in the SAT image of the compression molded product of the obtained sealing material by the above method. Further, when the volume-based particle size distribution of the obtained inorganic filler was determined by the above method, the maximum values were set to 0.5 ⁇ m and 15 ⁇ m in both Examples and Comparative Examples. It turned out to have.
  • the obtained encapsulant was evaluated by various tests shown below. The evaluation results are shown in Table 1.
  • the package was sealed with a compression molding machine (PMC-1040 manufactured by TOWA Corporation) under molding conditions of a molding temperature of 175 ° C. and a molding time of 120 seconds, and post-cured at 175 ° C. and 5 hours.
  • a semiconductor device was obtained.
  • This semiconductor device is a ball grid array (BGA) package (resin-sealed portion size: 228 mm ⁇ 67 mm ⁇ thickness 1 mm), and has a chip size of 7.5 mm ⁇ 7.5 mm.
  • the wire has a gold wire diameter of 18 ⁇ m and an average gold wire wire length of 5 mm.
  • the prepared package was observed in a deformed state of the gold wire by a soft X-ray analyzer, and the presence or absence of deformation (deformation rate from the initial shape) was examined.
  • the maximum displacement of the wire is measured by X-ray, and the deformation rate, which is the value obtained by dividing the obtained maximum displacement value by the loop length and multiplying by 100, is calculated, and this deformation rate is calculated.
  • the wire flow rate is defined as the wire flow rate.

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Abstract

エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材と、を含有し、圧縮成形体とした後に超音波探傷装置で観察して得られた画像において、黒点が発生していない領域の面積が前記画像の全体の面積に対し85%以上である圧縮成形用封止材。

Description

圧縮成形用封止材及び電子部品装置
 本開示は、圧縮成形用封止材及び電子部品装置に関する。
 従来から、トランジスタ、IC(Integrated Circuit)等の電子部品装置の素子封止の分野では生産性、コスト等の面から樹脂封止が主流となっている。また近年、電子部品のプリント配線板への高密度実装化が進んでいる。これに伴い、半導体装置は従来のピン挿入型のパッケージから、表面実装型のパッケージが主流になっている。表面実装型のIC、LSI(Large-Scale Integration)等は、実装密度を高くし且つ実装高さを低くするために、薄型且つ小型のパッケージになっており、素子のパッケージに対する占有体積が大きくなり、パッケージの肉厚は非常に薄くなっている。
 また、素子の多機能化及び大容量化によって、チップ面積の増大及び多ピン化が進み、さらにはパッド(電極)数の増大によって、パッドピッチの縮小化とパッド寸法の縮小化、いわゆる狭パッドピッチ化も進んでいる。また、さらなる小型軽量化に対応すべく、パッケージの形態もQFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)等から、より多ピン化に対応しやすく、より高密度実装が可能なCSP(Chip Size Package)、BGA(Ball Grid Array)等へ移行しつつある。
 電子部品装置の樹脂封止の方法としては、通常用いられているトランスファー成形法の他、圧縮成形法等が挙げられる(例えば、特許文献1参照)。圧縮成形法は、金型内に保持された被封止物(半導体チップ等の電子素子が設けられた基板など)に対向させるようにして粉粒状の樹脂組成物である封止材を供給し、被封止物と封止材とを圧縮することで樹脂封止を行う方法である。
特開2008-279599号公報
 パッケージの多機能化に伴い、内蔵するワイヤが細線化しているため、トランスファー成形だけでなく、圧縮成形においても、ワイヤ流れの発生を抑えることが課題となっている。
 上記事情に鑑み、本開示の第1の実施形態は、圧縮成形によるワイヤ流れが抑制された圧縮成形用封止材及び該圧縮成形用封止材によって封止された素子を備える電子部品装置を提供することを課題とする。
 本開示の実施形態には以下の態様が含まれる。
<1> エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材と、を含有し、
 圧縮成形体とした後に超音波探傷装置で観察して得られた画像において、黒点が発生していない領域の面積が前記画像の全体の面積に対し85%以上である圧縮成形用封止材。
<2> 前記無機充填材は、カップリング剤により処理されたものである<1>に記載の圧縮成形用封止材。
<3> 前記カップリング剤は、シランカップリング剤である<2>に記載の圧縮成形用封止材。
<4> 前記カップリング剤は、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、及びフェニル基から選択される少なくとも1つの官能基を有する<2>又は<3>に記載の圧縮成形用封止材。
<5> 前記カップリング剤は、2級アミノ基を有する<2>~<4>のいずれか1つに記載の圧縮成形用封止材。
<6> 前記無機充填材は、体積基準の粒度分布において0.1μm~2μmに極大値を有する<1>~<5>のいずれか1つに記載の圧縮成形用封止材。
<7> 素子と、前記素子を封止する<1>~<6>のいずれか1つに記載の圧縮成形用封止材の硬化物と、を備える電子部品装置。
 本開示の第1の実施形態によれば、圧縮成形によるワイヤ流れが抑制された圧縮成形用封止材及び該圧縮成形用封止材によって封止された素子を備える電子部品装置が提供される。
 以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
 本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
 本開示において「~」を用いて示された数値範囲には、「~」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
 本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
 本開示において、各成分に、該当する物質が複数種含まれていてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
 本開示において、各成分に該当する粒子に、複数種の粒子が含まれていてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
 本開示において「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリロイルオキシ基」とは、アクリロイルオキシ基及びメタクリロイルオキシ基の少なくとも一方を意味する。
<圧縮成形用封止材>
 本開示の封止材は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材と、を含有し、圧縮成形体とした後に超音波探傷装置で観察して得られた画像において、黒点が発生していない領域の面積が前記画像の全体の面積に対し85%以上である圧縮成形用封止材である。
 以下、圧縮成形用封止材を単に「封止材」ともいう。また、圧縮成形体とした後に超音波探傷装置で観察して得られる画像を「SAT画像」ともいう。また、SAT画像全体の面積に対する黒点が発生していない領域の面積の割合を「非黒点割合」ともいう。
 本開示の封止材は、圧縮成形体としたときの非黒点割合が上記範囲であるため、圧縮成形によるワイヤ流れが抑制される。その理由は定かではないが、以下のように推測される。
 SAT画像においては、例えば、局所的に樹脂が偏在した領域(以下「樹脂リッチ領域」ともいう)が黒点として表れる。この樹脂リッチ領域は、例えば、圧縮成形時の減圧で封止材に溶け込んだ気体による破泡がおこり、破泡した箇所における無機充填材の量が局所的に少なくなることに起因すると考えられる。例えば流動性の低い封止材では、無機充填材の量が局所的に少なくなった領域が発生しても、その領域に対して流動による無機充填材の流入は起こりにくい。そのため、無機充填材の量が局所的に少なくなった領域がそのまま硬化することで、樹脂リッチ領域になると考えられる。そして、このように樹脂リッチ領域が多く発生する封止材は、流動性が低いことにより、圧縮成形時の圧力がワイヤにかかるとワイヤの位置ずれ(すなわちワイヤ流れ)が生じやすくなると考えられる。
 これに対して、非黒点割合が大きい圧縮成形体が得られる本開示の封止材は、減圧時の破泡により局所的に無機充填材の少ない箇所が発生しても、流動によって無機充填材の流入が起こりやすく、樹脂リッチ領域の発生が抑制されると考えられる。そして、このように樹脂リッチ領域の発生が抑制される封止材は、流動性が高いため、圧縮成形によるワイヤ流れが抑制されるものと推測される。
 なお、前記樹脂リッチ領域が多く発生する封止材は、流動性が低いため、圧縮成形時に発生した気泡が残りやすく、ボイドを有する圧縮成形体が得られる場合があり、このボイドが黒点としてSAT画像に表れる場合がある。
 しかしながら、非黒点割合が大きい圧縮成形体が得られる本開示の封止材は、流動性が高いことにより、樹脂リッチ領域及びボイドのいずれも発生しにくいと考えられる。このように、樹脂リッチ領域の発生及びボイドの発生の両方が抑制された流動性の高い封止材は、圧縮成形時にワイヤ流れが発生しにくいと推測される。
 ここで、封止材の圧縮成形体におけるSAT画像は、以下のようにして得る。
 具体的には、まず、測定対象の封止材をコンプレッションモールド装置にて成形し、SAT(すなわち超音波探傷装置、例えば、株式会社 日立パワーソリューションズ、型番:FS200 III A)により観測することで、SAT画像を得る。
 なお、上記成形時の成形条件は、金型温度:175度、成形圧力:約10MPa、硬化時間:120秒、真空保持時間:3秒である。
 また、SAT観測条件は、プローブ周波数:50MHzである。
 得られたSAT画像において、像のコントラストレンジを(0~255)とした時の、0~99の領域を「黒点が発生している領域」、100~255の領域を「黒点が発生していない領域」と定義する。
 そして、SAT画像における非黒点割合は、上記定義に従い、面積10mm×8mm四方のチップ、計12枚において解析し、その合計により求められる。
 以下、本開示に係る封止材に含有される各成分について詳述する。
(エポキシ樹脂)
 エポキシ樹脂は、分子中にエポキシ基を有するものであればその種類は特に制限されない。
 エポキシ樹脂として具体的には、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF等のフェノール化合物及びα-ナフトール、β-ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種のフェノール性化合物と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド等の脂肪族アルデヒド化合物と、を酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したものであるノボラック型エポキシ樹脂(フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等);上記フェノール性化合物と、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等の芳香族アルデヒド化合物と、を酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるトリフェニルメタン型フェノール樹脂をエポキシ化したものであるトリフェニルメタン型エポキシ樹脂;上記フェノール化合物及びナフトール化合物と、アルデヒド化合物と、を酸性触媒下で共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したものである共重合型エポキシ樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールF等のジグリシジルエーテルであるジフェニルメタン型エポキシ樹脂;アルキル置換又は非置換のビフェノールのジグリシジルエーテルであるビフェニル型エポキシ樹脂;スチルベン系フェノール化合物のジグリシジルエーテルであるスチルベン型エポキシ樹脂;ビスフェノールS等のジグリシジルエーテルである硫黄原子含有エポキシ樹脂;ブタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のアルコール類のグリシジルエーテルであるエポキシ樹脂;フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸等の多価カルボン酸化合物のグリシジルエステルであるグリシジルエステル型エポキシ樹脂;アニリン、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等の窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で置換したものであるグリシジルアミン型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエンとフェノール化合物との共縮合樹脂をエポキシ化したものであるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂;分子内のオレフィン結合をエポキシ化したものであるビニルシクロヘキセンジエポキシド、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2-(3,4-エポキシ)シクロヘキシル-5,5-スピロ(3,4-エポキシ)シクロヘキサン-m-ジオキサン等の脂環型エポキシ樹脂;パラキシリレン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるパラキシリレン変性エポキシ樹脂;メタキシリレン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるメタキシリレン変性エポキシ樹脂;テルペン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるテルペン変性エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるジシクロペンタジエン変性エポキシ樹脂;シクロペンタジエン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるシクロペンタジエン変性エポキシ樹脂;多環芳香環変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルである多環芳香環変性エポキシ樹脂;ナフタレン環含有フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるナフタレン型エポキシ樹脂;ハロゲン化フェノールノボラック型エポキシ樹脂;ハイドロキノン型エポキシ樹脂;トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂;オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂;フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂をエポキシ化したものであるアラルキル型エポキシ樹脂;などが挙げられる。さらにはシリコーン樹脂のエポキシ化物、アクリル樹脂のエポキシ化物等もエポキシ樹脂として挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 上記エポキシ樹脂の中でも、耐リフロー性と流動性のバランスの観点から、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ジフェニルメタン型エポキシ樹脂、硫黄原子含有エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、共重合型エポキシ樹脂、及びアラルキル型エポキシ樹脂からなる群より選ばれるエポキシ樹脂が好ましい。
 エポキシ樹脂のエポキシ当量(分子量/エポキシ基数)は、特に制限されない。成形性、耐リフロー性、及び電気的信頼性等の各種特性バランスの観点からは、100g/eq~1000g/eqであることが好ましく、150g/eq~500g/eqであることがより好ましい。
 エポキシ樹脂のエポキシ当量は、JIS K 7236:2009に準じた方法で測定される値とする。
 エポキシ樹脂が固体である場合、その軟化点又は融点は特に制限されない。成形性及び耐リフロー性の観点からは40℃~180℃であることが好ましく、封止材の調製の際の取扱い性の観点からは50℃~130℃であることがより好ましい。
 エポキシ樹脂の融点は示差走査熱量測定(DSC)で測定される値とし、エポキシ樹脂の軟化点はJIS K 7234:1986に準じた方法(環球法)で測定される値とする。
 封止材中のエポキシ樹脂の含有率は、強度、流動性、耐熱性、成形性等の観点から0.5質量%~50質量%であることが好ましく、2質量%~30質量%であることがより好ましく、2質量%~20質量%であることがさらに好ましい。
(硬化剤)
 硬化剤の種類は特に制限されず、樹脂の種類、封止材の所望の特性等に応じて選択できる。
 硬化剤としては、フェノール硬化剤、アミン硬化剤、酸無水物硬化剤、ポリメルカプタン硬化剤、ポリアミノアミド硬化剤、イソシアネート硬化剤、ブロックイソシアネート硬化剤等が挙げられる。耐熱性向上の観点からは、硬化剤は、フェノール性水酸基を分子中に有するもの(フェノール硬化剤)が好ましい。
 フェノール硬化剤として具体的には、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、置換又は非置換のビフェノール等の多価フェノール化合物;フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェニルフェノール、アミノフェノール等のフェノール化合物及びα-ナフトール、β-ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種のフェノール性化合物と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド化合物と、を酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック型フェノール樹脂;上記フェノール性化合物と、ジメトキシパラキシレン、ビス(メトキシメチル)ビフェニル等と、から合成されるフェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂;パラキシリレン及び/又はメタキシリレン変性フェノール樹脂;メラミン変性フェノール樹脂;テルペン変性フェノール樹脂;上記フェノール性化合物と、ジシクロペンタジエンと、の共重合により合成されるジシクロペンタジエン型フェノール樹脂及びジシクロペンタジエン型ナフトール樹脂;シクロペンタジエン変性フェノール樹脂;多環芳香環変性フェノール樹脂;ビフェニル型フェノール樹脂;上記フェノール性化合物と、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等の芳香族アルデヒド化合物と、を酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるトリフェニルメタン型フェノール樹脂;これら2種以上を共重合して得たフェノール樹脂などが挙げられる。これらのフェノール硬化剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 硬化剤の官能基当量(フェノール硬化剤の場合は水酸基当量)は、特に制限されない。成形性、耐リフロー性、電気的信頼性等の各種特性バランスの観点からは、70g/eq~1000g/eqであることが好ましく、80g/eq~500g/eqであることがより好ましい。
 硬化剤の官能基当量(フェノール硬化剤の場合は水酸基当量)は、JIS K 0070:1992に準じた方法により測定される値とする。
 硬化剤が固体である場合、その軟化点又は融点は、特に制限されない。成形性と耐リフロー性の観点からは、40℃~180℃であることが好ましく、封止材の製造時における取扱い性の観点からは、50℃~130℃であることがより好ましい。
 硬化剤の融点又は軟化点は、エポキシ樹脂の融点又は軟化点と同様にして測定される値とする。
 エポキシ樹脂と硬化剤との当量比、すなわちエポキシ樹脂中のエポキシ基数に対する硬化剤中の官能基数の比(硬化剤中の官能基数/エポキシ樹脂中のエポキシ基数)は、特に制限されない。それぞれの未反応分を少なく抑える関連からは、0.5~2.0の範囲に設定されることが好ましく、0.6~1.3の範囲に設定されることがより好ましい。成形性と耐リフロー性の観点からは、0.8~1.2の範囲に設定されることがさらに好ましい。
(無機充填材)
 無機充填材の材質は特に制限されない。
 無機充填材の材質として具体的には、球状シリカ、結晶シリカ、ガラス、アルミナ、炭酸カルシウム、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸カルシウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、炭化ケイ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア、タルク、クレー、マイカ等の無機材料が挙げられる。難燃効果を有する無機充填材を用いてもよい。難燃効果を有する無機充填材としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムと亜鉛との複合水酸化物等の複合金属水酸化物、硼酸亜鉛などが挙げられる。
 無機充填材の形状は特に制限されず、充填性及び金型摩耗性の点からは、球形が好ましい。
 無機充填材は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。なお、「無機充填材を2種以上併用する」とは、例えば、同じ成分で平均粒子径が異なる無機充填材を2種類以上用いる場合、平均粒子径が同じで成分の異なる無機充填材を2種類以上用いる場合並びに平均粒子径及び種類の異なる無機充填材を2種類以上用いる場合が挙げられる。
 無機充填材としては、前記具体例の中でも、好ましくは球状シリカ、結晶シリカ、及びアルミナが挙げられ、より好ましくは球状シリカが挙げられる。
 封止材全体に対する無機充填材の含有率は、特に制限されない。封止材の圧縮成形体における熱膨張係数、熱伝導率、弾性率等の特性をより向上させる観点からは、無機充填材の含有率は封止材全体の30体積%以上であることが好ましく、35体積%以上であることがより好ましく、40体積%以上であることがさらに好ましく、45体積%以上であることが特に好ましく、50体積%以上であることが極めて好ましい。流動性の向上、粘度の低減等の観点からは、無機充填材の含有率は封止材全体の99体積%以下であることが好ましく、98体積%以下であることが好ましく、97体積%以下であることがより好ましい。
 また、圧縮成形用に用いる本開示の封止材全体に対する無機充填材の含有率は、60体積%~99体積%としてもよく、70体積%~99体積%としてもよく、73体積%~99体積%としてもよく、75体積%~99体積%としてもよい。
 封止材中における無機充填材の含有率は、次のようにして測定される。まず、封止材の硬化物(圧縮成形物)の総質量を測定し、該硬化物を400℃で2時間、次いで700℃で3時間焼成し、樹脂成分を蒸発させ、残存した無機充填材の質量を測定する。得られた各質量及びそれぞれの比重から体積を算出し、封止材の総体積に対する無機充填材の体積の割合を得て、無機充填材の含有率とする。
 無機充填材が粒子状である場合、その平均粒子径は、特に制限されない。例えば、無機充填材全体の体積平均粒子径は80μm以下であることが好ましく、50μm以下であってもよく、40μm以下であってもよく、30μm以下であってもよく、25μm以下であってもよく、20μm以下であってもよく、15μm以下であってもよい。また、無機充填材全体の体積平均粒子径が、0.1μm以上であることが好ましく、0.2μm以上であることがより好ましく、0.3μm以上であることがさらに好ましい。無機充填材の体積平均粒子径が0.1μm以上であると、封止材の粘度の上昇がより抑制される傾向がある。体積平均粒子径が80μm以下であると、狭い隙間への充填性がより向上する傾向にある。
 無機充填材の平均粒子径は、以下の方法により測定することができる。
 溶媒(純水)に、測定対象の無機充填材を添加し、300秒の超音波処理の後、粒度分布の測定を実施する。レーザー回折式粒度分布測定装置(株式会社堀場製作所、商品名:LA-920)を用い、体積基準の粒度分布を測定する。そして、体積平均粒子径は、体積基準の粒度分布において小径側からの累積が50%となるときの粒子径(D50%)として求められる。
 無機充填材の比表面積としては、流動性及び成形性の観点から、0.7m/g~4.0m/gであることが好ましく、0.9m/g~3.0m/gであることがより好ましく、1.0m/g~2.5m/gであることがさらに好ましい。
 封止材の流動性は、無機充填材の比表面積が小さくなる程、高くなる傾向にある。
 無機充填材の比表面積(BET比表面積)は、JIS Z 8830:2013に準じて窒素吸着能から測定することができる。評価装置としては、QUANTACHROME社:AUTOSORB-1(商品名)を用いることができる。BET比表面積の測定を行う際には、試料表面及び構造中に吸着している水分がガス吸着能に影響を及ぼすと考えられることから、まず、加熱による水分除去の前処理を行うことが好ましい。
 前処理では、0.05gの測定試料を投入した測定用セルを、真空ポンプで10Pa以下に減圧した後、110℃で加熱し、3時間以上保持した後、減圧した状態を保ったまま常温(25℃)まで自然冷却する。この前処理を行った後、評価温度を77Kとし、評価圧力範囲を相対圧(飽和蒸気圧に対する平衡圧力)にて1未満として測定する。
 無機充填材は、狭い隙間への充填性の向上の観点から、最大粒子径(カットポイント)が制御されていてもよい。無機充填材の最大粒子径は適宜調整してよく、充填性の観点からは、105μm以下であることが好ましく、75μm以下であることがより好ましく、60μm以下であってもよく、40μm以下であってもよい。最大粒子径はレーザー回折粒度分布計(株式会社堀場製作所、商品名:LA-920)により測定することができる。
 無機充填材は、前記体積基準の粒度分布において、0.1μm~2μmに極大値を有するものであることが、熱伝導性の向上と流動性の向上とを両立させる観点で好ましい。無機充填材は、上記体積基準の粒度分布において、0.1μm~2μmと2μmより大きい領域とにそれぞれ極大値を有するものであってもよい。
 上記体積基準の粒度分布において0.1μm~2μmに極大値を有する無機充填材としては、例えば、体積平均粒子径が0.1μm~2μmである第1の無機充填材と、体積平均粒子径が2μmより大きい第2の無機充填材と、の混合物が挙げられる。
 第1の無機充填材の体積平均粒子径としては、例えば、0.1μm~2.0μmが挙げられ、0.2μm~1.5μmが好ましく、0.3μm~1.0μmがより好ましい。第2の無機充填材の体積平均粒子径としては、例えば、2.0μmを超え75μm以下である範囲が挙げられ、5.0μm~55μmが好ましく、8.0μm~20μmがより好ましい。
 また、第1の無機充填材のBET比表面積としては、例えば1.0m/g~20m/gが挙げられ、2m/g~17m/gが好ましく、3m/g~15m/gがより好ましく、3.5m/g~10m/gがさらに好ましい。第2の無機充填材のBET比表面積としては、例えば0.5m/g~10m/gが挙げられ、0.7m/g~7m/gが好ましく、0.9m/g~5m/gがより好ましく、1.0m/g~4.5m/gがさらに好ましい。
 第1の無機充填材としては、例えば、球状シリカ、アルミナ、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、チタン酸カリウム、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、及びチタニア等の粉体、並びにこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維などが挙げられ、その中でも流動性を向上させる観点から球状シリカが好ましい。第2の無機充填材としては、例えば、球状シリカ、アルミナ、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、チタン酸カリウム、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、及びチタニア等の粉体、並びにこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維などが挙げられ、その中でも球状シリカ及びアルミナが好ましく、充填性及び線膨張係数の低減の観点から球状シリカがより好ましい。第1の無機充填材と第2の無機充填材との組み合わせは、球状シリカとアルミナとの組み合わせ、球状シリカと球状シリカとの組み合わせ、及びアルミナとアルミナとの組み合わせが好ましい。その中でも特に、流動性の向上と熱伝導性の向上とを両立させる観点からは、第1の無機充填材と第2の無機充填材との組み合わせとして球状シリカとアルミナとの組み合わせが好ましい。また、特に流動性を向上させる観点からは、第1の無機充填材と第2の無機充填材との組み合わせとして球状シリカと球状シリカとの組み合わせが好ましい。
 無機充填材は、カップリング剤により処理されたものであってもよい。特に、無機充填材が前記第1の無機充填材と前記第2の無機充填材との混合物である場合、少なくとも第1の無機充填材がカップリング剤により処理されたものであることが好ましい。無機充填材として、カップリング剤により処理された第1の無機充填材と、第2の無機充填材と、の混合物を用いることで、圧縮成形体としたときの非黒点割合を前記範囲内に制御しやすくなる。なお、第2の無機充填材は、カップリング剤により処理されたものであってもよく、処理されていないものであってもよい。
 無機充填材を処理するカップリング剤の種類は、特に制限されず、公知のカップリング剤を使用することができる。カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、ジルコニウムカップリング剤、アルミニウムカップリング剤等が挙げられ、その中でもシランカップリング剤又はチタンカップリング剤が好ましく、シランカップリング剤がより好ましい。無機充填材を処理するカップリング剤は、1種類を単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
 無機充填材を処理するカップリング剤は、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、及びフェニル基から選択される少なくとも1つの官能基(以下、特定官能基ともいう)を有することが好ましく、その中でもフェニル基を有することがより好ましい。
 上記カップリング剤は、特定官能基を含む官能基を有するカップリング剤であってもよい。特定官能基を含む官能基としては、(メタ)アクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ基、フェニルアミノ基等が挙げられる。上記カップリング剤は、特定官能基を含む官能基を有するシランカップリング剤であることが好ましく、特定官能基を含む官能基が直接又は炭素数1~5の鎖状炭化水素基を介してケイ素原子に結合したシランカップリング剤であることがより好ましい。
 また、上記カップリング剤は、1級アミノ基、2級アミノ基、及び3級アミノ基から選択される少なくとも1つを有するカップリング剤であってもよく、それらの中でも2級アミノ基を有するカップリング剤であってもよい。
 シランカップリング剤としては、Si原子にアルコキシ基及びハロゲン原子の少なくとも一方が直接結合した化合物が挙げられる。
 シランカップリング剤の具体例としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、8-メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-[ビス(β-ヒドロキシエチル)]アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(β-アミノエチル)アミノプロピルジメトキシメチルシラン、N-(トリメトキシシリルプロピル)エチレンジアミン、N-(ジメトキシメチルシリルイソプロピル)エチレンジアミン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、N-β-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、γ-アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
 チタンカップリング剤としては、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、イソプロピルトリ(N-アミノエチル-アミノエチル)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2-ジアリルオキシメチル-1-ブチル)ビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート等が挙げられる。
 無機充填材の処理に用いるカップリング剤の量は、特に限定されるものではなく、無機充填材の比表面積、カップリング剤の最小被覆面積等を考慮して設定される。
 無機充填材の処理に用いるカップリング剤の量としては、処理の対象である無機充填材100質量部に対し、0.1質量部~2.0質量部の範囲が挙げられ、0.2質量部~1.5質量部の範囲が好ましく、0.3質量部~1.0質量部の範囲がより好ましい。
 カップリング剤により処理された無機充填材を得る方法は、特に限定されるものではなく、例えば、カップリング剤と溶媒とを含む液に、処理対象の無機充填材を添加し、乾燥により溶媒を除去する方法が挙げられる。
(添加剤)
 本開示の封止材は、必要に応じて、添加剤としてその他の成分を含有してもよい。添加剤としては、カップリング剤、硬化促進剤、イオン交換体、離型剤、難燃剤、着色剤、応力緩和剤等が挙げられる。封止材は、これらの添加剤以外にも、必要に応じて当技術分野で周知の各種添加剤を含有してもよい。
-カップリング剤-
 本開示の封止材は、添加剤としてカップリング剤を含有してもよい。添加剤として用いるカップリング剤としては、前述の無機充填材を処理するカップリング剤と同様のものが挙げられる。添加剤として用いるカップリング剤は、1種類を単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
 添加剤としてカップリング剤を用いた封止材としては、例えば、無機充填材の表面に付着した第1のカップリング剤と、添加剤として用いられた第2のカップリング剤と、を含有する封止材が挙げられる。封止材が第1のカップリング剤及び第2のカップリング剤の両方を含有する場合、第2のカップリング剤として、第1のカップリング剤と同じものを用いてもよく、第1のカップリング剤とは異なるものを用いてもよい。
 封止材が第1のカップリング剤及び第2のカップリング剤を含有する場合、第1のカップリング剤と第2のカップリング剤との質量比(第1のカップリング剤/第2のカップリング剤)としては、0を超え0.1以下の範囲が挙げられ、0を超え0.15以下の範囲が好ましく、0を超え0.2以下の範囲がより好ましい。
 封止材がカップリング剤を含有する場合、封止材全体に対するカップリング剤の含有率は、3質量%以下であることが好ましく、2質量%以下がより好ましく、1質量%以下がさらに好ましく、その効果を発揮させる観点からは、0.1質量%以上であることが好ましく、0.15質量%以上であることがより好ましく、0.2質量%以上がさらに好ましい。
 また、カップリング剤の含有率は、無機充填材100質量部に対して、0.01質量部以上であってもよく、0.02質量部以上であってもよい。カップリング剤の含有量は無機充填材100質量部に対して5質量部以下であることが好ましく、2.5質量部以下であることがより好ましい。カップリング剤の含有量は、流動性とパッケージの成形性とを両立する観点から、無機充填材100質量部に対して0.05質量部~2.0質量部が好ましく、0.1質量部~1.5質量部がより好ましく、0.2質量部~1.0質量部がさらに好ましい。
 なお、上記カップリング剤の含有率及び含有量は、封止材に含有される全カップリング剤の含有率及び含有量をそれぞれ示す。つまり、封止材が第1のカップリング剤及び第2のカップリング剤を含有する場合、上記カップリング剤の含有率及び含有量は、第1のカップリング剤及び第2のカップリング剤の合計含有率及び合計含有量をそれぞれ示す。
-硬化促進剤-
 本開示の封止材は、添加剤として硬化促進剤を含有してもよい。硬化促進剤の種類は特に制限されず、エポキシ樹脂の種類、封止材の所望の特性等に応じて選択できる。
 硬化促進剤としては、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5(DBN)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7(DBU)等のジアザビシクロアルケン、2-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール等の環状アミジン化合物;前記環状アミジン化合物の誘導体;前記環状アミジン化合物又はその誘導体のフェノールノボラック塩;これらの化合物に無水マレイン酸、1,4-ベンゾキノン、2,5-トルキノン、1,4-ナフトキノン、2,3-ジメチルベンゾキノン、2,6-ジメチルベンゾキノン、2,3-ジメトキシ-5-メチル-1,4-ベンゾキノン、2,3-ジメトキシ-1,4-ベンゾキノン、フェニル-1,4-ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニルメタンなどの、π結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物;DBUのテトラフェニルボレート塩、DBNのテトラフェニルボレート塩、2-エチル-4-メチルイミダゾールのテトラフェニルボレート塩、N-メチルモルホリンのテトラフェニルボレート塩等の環状アミジニウム化合物;ピリジン、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の三級アミン化合物;前記三級アミン化合物の誘導体;酢酸テトラ-n-ブチルアンモニウム、リン酸テトラ-n-ブチルアンモニウム、酢酸テトラエチルアンモニウム、安息香酸テトラ-n-ヘキシルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム等のアンモニウム塩化合物;トリフェニルホスフィン、ジフェニル(p-トリル)ホスフィン、トリス(アルキルフェニル)ホスフィン、トリス(アルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(アルキル・アルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(ジアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(トリアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(テトラアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(ジアルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(トリアルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(テトラアルコキシフェニル)ホスフィン、トリアルキルホスフィン、ジアルキルアリールホスフィン、アルキルジアリールホスフィン等の三級ホスフィン;前記三級ホスフィンと有機ボロン類との錯体等のホスフィン化合物;前記三級ホスフィン又は前記ホスフィン化合物と無水マレイン酸、1,4-ベンゾキノン、2,5-トルキノン、1,4-ナフトキノン、2,3-ジメチルベンゾキノン、2,6-ジメチルベンゾキノン、2,3-ジメトキシ-5-メチル-1,4-ベンゾキノン、2,3-ジメトキシ-1,4-ベンゾキノン、フェニル-1,4-ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニルメタンなどの、π結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物;前記三級ホスフィン又は前記ホスフィン化合物と4-ブロモフェノール、3-ブロモフェノール、2-ブロモフェノール、4-クロロフェノール、3-クロロフェノール、2-クロロフェノール、4-ヨウ化フェノール、3-ヨウ化フェノール、2-ヨウ化フェノール、4-ブロモ-2-メチルフェノール、4-ブロモ-3-メチルフェノール、4-ブロモ-2,6-ジメチルフェノール、4-ブロモ-3,5-ジメチルフェノール、4-ブロモ-2,6-ジ-t-ブチルフェノール、4-クロロ-1-ナフトール、1-ブロモ-2-ナフトール、6-ブロモ-2-ナフトール、4-ブロモ-4’-ヒドロキシビフェニル等のハロゲン化フェノール化合物を反応させた後に、脱ハロゲン化水素の工程を経て得られる、分子内分極を有する化合物;テトラフェニルホスホニウム等のテトラ置換ホスホニウム、テトラ-p-トリルボレート等のホウ素原子に結合したフェニル基がないテトラ置換ホスホニウム及びテトラ置換ボレート;テトラフェニルホスホニウムとフェノール化合物との塩などが挙げられる。硬化促進剤は1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 封止材が硬化促進剤を含有する場合、その量は、樹脂成分(すなわち、エポキシ樹脂及び硬化剤の合計)100質量部に対して0.1質量部~30質量部であることが好ましく、1質量部~15質量部であることがより好ましい。硬化促進剤の量が樹脂成分100質量部に対して0.1質量部以上であると、短時間で良好に硬化する傾向にある。硬化促進剤の量が樹脂成分100質量部に対して30質量部以下であると、硬化速度が速すぎず良好な成形品が得られる傾向にある。
-イオン交換体-
 本開示の封止材は、添加剤としてイオン交換体を含有してもよい。封止材は、封止される素子を備える電子部品装置の耐湿性及び高温放置特性を向上させる観点から、イオン交換体を含有することが好ましい。イオン交換体は特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。具体的には、ハイドロタルサイト化合物、並びにマグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、及びビスマスからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素の含水酸化物等が挙げられる。イオン交換体は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、下記一般式(A)で表されるハイドロタルサイトが好ましい。
  Mg(1-X)Al(OH)(COX/2・mHO ……(A)
  (0<X≦0.5、mは正の数)
 封止材がイオン交換体を含有する場合、その含有量は、ハロゲンイオン等のイオンを捕捉するのに充分な量であれば特に制限はない。例えば、樹脂成分100質量部に対して0.1質量部~30質量部であることが好ましく、1質量部~10質量部であることがより好ましい。
-離型剤-
 本開示の封止材は、成形時における金型との良好な離型性を得る観点から、添加剤として離型剤を含有してもよい。離型剤は特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。具体的には、カルナバワックス、モンタン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス、酸化ポリエチレン、非酸化ポリエチレン等のポリオレフィン系ワックスなどが挙げられる。離型剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 封止材が離型剤を含有する場合、その量は樹脂成分100質量部に対して0.01質量部~10質量部が好ましく、0.1質量部~5質量部がより好ましい。離型剤の量が樹脂成分100質量部に対して0.01質量部以上であると、離型性が充分に得られる傾向にある。10質量部以下であると、より良好な接着性及び硬化性が得られる傾向にある。
 なお、樹脂成分100質量部に対する離型剤の含有量は、0.1質量部未満であってもよく、0.01質量部未満であってもよい。
-難燃剤-
 本開示の封止材は、添加剤として難燃剤を含有してもよい。難燃剤は特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。具体的には、ハロゲン原子、アンチモン原子、窒素原子又はリン原子を含む有機又は無機の化合物、金属水酸化物等が挙げられる。難燃剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 封止材が難燃剤を含有する場合、その量は、所望の難燃効果を得るのに充分な量であれば特に制限されない。例えば、樹脂成分100質量部に対して1質量部~30質量部であることが好ましく、2質量部~20質量部であることがより好ましい。
-着色剤-
 本開示の封止材は、添加剤として着色剤をさらに含有してもよい。着色剤としてはカーボンブラック、有機染料、有機顔料、酸化チタン、鉛丹、ベンガラ等の公知の着色剤を挙げることができる。着色剤の含有量は目的等に応じて適宜選択できる。着色剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
-応力緩和剤-
 本開示の封止材は、添加剤としてシリコーンオイル、シリコーンゴム粒子等の応力緩和剤を含有してもよい。応力緩和剤を含有することにより、パッケージの反り変形及びパッケージクラックの発生をより低減させることができる。応力緩和剤としては、一般に使用されている公知の応力緩和剤(可とう剤)が挙げられる。具体的には、シリコーン系、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系等の熱可塑性エラストマー、NR(天然ゴム)、NBR(アクリロニトリル-ブタジエンゴム)、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンパウダー等のゴム粒子、メタクリル酸メチル-スチレン-ブタジエン共重合体(MBS)、メタクリル酸メチル-シリコーン共重合体、メタクリル酸メチル-アクリル酸ブチル共重合体等のコア-シェル構造を有するゴム粒子などが挙げられる。応力緩和剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(封止材の調製方法)
 封止材の調製方法は、特に制限されない。一般的な手法としては、各成分をミキサー等によって充分混合した後、ミキシングロール、押出機等によって溶融混練し、冷却し、粉砕する方法を挙げることができる。より具体的には、例えば、上述した成分を撹拌及び混合し、予め70℃~140℃に加熱してあるニーダー、ロール、エクストルーダー等で混練し、冷却し、粉砕する方法を挙げることができる。
(封止材の特性)
 本開示の封止材を圧縮成形体としたときの非黒点割合は、85%以上であり、圧縮成形によるワイヤ流れを抑制する観点から、89%以上であることが好ましく、91%以上であることがより好ましい。
 圧縮成形体としたときの非黒点割合が85%以上である封止材を得る方法としては、前記の通り、例えば、無機充填材として、カップリング剤により処理された第1の無機充填材と、第2の無機充填材と、の混合物を用いる方法が挙げられる。無機充填材として上記混合物を用いる場合は、例えば、第1の無機充填材を処理するカップリング剤の種類及び量を調整することにより、圧縮成形体としたときの非黒点割合を制御してもよい。
 本開示の封止材は、常温常圧下(例えば、25℃、大気圧下)において固体であってもよく、液状であってもよく、固体であることが好ましい。封止材が固体である場合の形状は特に制限されず、粉状、粒状、タブレット状等が挙げられる。封止材がタブレット状である場合の寸法及び質量は、パッケージの成形条件に合うような寸法及び質量となるようにすることが取り扱い性の観点から好ましい。
<電子部品装置>
 本開示の一態様である電子部品装置は、上述の封止材によって封止された素子を備える。つまり、電子部品装置は、素子と、素子を封止する封止材の硬化物と、を備える。
 電子部品装置としては、リードフレーム、配線済みのテープキャリア、配線板、ガラス、シリコンウエハ、有機基板等の支持部材に、素子(半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能動素子、コンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子など)を搭載して得られた素子部を封止材で封止したものが挙げられる。
 より具体的には、リードフレーム上に素子を固定し、ボンディングパッド等の素子の端子部とリード部とをワイヤボンディング、バンプ等で接続した後、封止材を用いて圧縮成形等によって封止した構造を有するDIP(Dual Inline Package)、PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)、QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)、SOJ(Small Outline J-lead package)、TSOP(Thin Small Outline Package)、TQFP(Thin Quad Flat Package)等の一般的な樹脂封止型IC;テープキャリアにバンプで接続した素子を封止材で封止した構造を有するTCP(Tape Carrier Package);支持部材上に形成した配線に、ワイヤボンディング、フリップチップボンディング、はんだ等で接続した素子を、封止材で封止した構造を有するCOB(Chip On Board)モジュール、ハイブリッドIC、マルチチップモジュール等;裏面に配線板接続用の端子を形成した支持部材の表面に素子を搭載し、バンプ又はワイヤボンディングにより素子と支持部材に形成された配線とを接続した後、封止材で素子を封止した構造を有するBGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Size Package)、MCP(Multi Chip Package)などが挙げられる。また、プリント配線板においても封止材を好適に使用することができる。
 封止材を用いて電子部品装置を封止する方法は特に限定されず、一般的な圧縮成形法等が挙げられる。
 以下、上記実施形態を実施例により具体的に説明するが、上記実施形態の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
<封止材の作製>
 まず、下記に示す各成分を準備した。
(A)エポキシ樹脂
〔エポキシ樹脂A1〕三菱ケミカル株式会社製 jER YX-4000(商品名)
〔エポキシ樹脂A2〕日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製 エポトート YSLV-80XY(商品名)
〔エポキシ樹脂A3〕日本化薬株式会社 EPPN-501HY(商品名)
(B)硬化剤
〔硬化剤B1〕明和化成株式会社製 MEH-7851(商品名)
〔硬化剤B2〕明和化成株式会社製 MEH-7500(商品名)
(C)無機充填材
〔無機充填材C1〕シリカ粒子(第1の無機充填材、体積平均粒子径0.5μm、比表面積5.5m/g、球状シリカ)をカップリング剤(N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、別名:γ-アニリノプロピルトリメトキシシラン、商品名「KBM-573」、シリカ粒子100質量部に対し0.6質量部)で処理したもの
〔無機充填材C2〕シリカ粒子(第1の無機充填材、体積平均粒子径0.5μm、比表面積5.5m/g、球状シリカ)をカップリング剤(3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、別名:γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、商品名「KBM-503」、シリカ粒子100質量部に対し0.7質量部)で処理したもの
〔無機充填材C3〕シリカ粒子(第1の無機充填材、体積平均粒子径0.5μm、比表面積5.5m/g、球状シリカ)をカップリング剤(3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、別名:γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、商品名「KBM-403」、シリカ粒子100質量部に対し0.6質量部)で処理したもの
〔無機充填材C4〕シリカ粒子(第1の無機充填材、体積平均粒子径0.5μm、比表面積5.5m/g、カップリング剤による処理を行っていない球状シリカ)
〔無機充填材C5〕シリカ粒子(第2の無機充填材、体積平均粒子径15μm、比表面積4.0m/g、球状シリカ)をカップリング剤(N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、商品名「KBM-573」、シリカ粒子100質量部に対し0.6質量部)で処理したもの
〔無機充填材C6〕シリカ粒子(第2の無機充填材、体積平均粒子径15μm、比表面積4.0m/g、カップリング剤による処理を行っていない球状シリカ)
(D)添加剤としてのカップリング剤
〔カップリング剤D1〕N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン(シランカップリング剤、商品名「KBM-573」信越化学工業株式会社製
〔カップリング剤D2〕3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(シランカップリング剤、商品名「KBM-503」信越化学工業株式会社製
〔カップリング剤D3〕3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(シランカップリング剤、商品名「KBM-403」信越化学工業株式会社製
(E)硬化促進剤
〔促進剤E1〕トリ-p-トリルホスフィンと1,4-ベンゾキノンの付加物
 表1に示す各成分を同表に示す量で配合し(単位は質量部)ミキサーにて充分混合した後、2軸混練機を用い100℃にて2分間溶融混練した。つぎに、この溶融物を冷却した後、固体状になったものを粉末状に粉砕することにより目的とする粉末状の封止材を調製した。表中、空欄は成分が配合されていないことを表す。
 得られた封止材全体に対する無機充填材の含有率を、表1に示す。
 また、得られた封止材について、前述の方法により、圧縮成形体のSAT画像における非黒点割合を表1に示す。
 また、得られた封止材に含有される無機充填材について、体積基準の粒度分布を前記方法により求めたところ、いずれの実施例及び比較例においても、0.5μmと15μmとに極大値を有していることが分かった。
 また、得られた封止材を、以下に示す各種試験によって評価した。評価結果を表1に示す。
<スパイラルフロー長の評価>
 規格(EMMI-1-66)に準拠したスパイラルフロー測定用金型を用いて、得られた封止材を、プランジャー底部圧力換算値の油圧70kgf/cm(6.86MPa)にて注入し、175℃、120秒の条件で成形したときの成形物の長さを流動距離(スパイラルフロー長)とした。そして、比較例1における流動距離を100としたときの、各実施例及び比較例における流動距離の換算値を求めた。結果を表1に示す。なお、流動距離の換算値は、値が大きいほど、流動距離が長いことを意味する。
<ワイヤ流れの評価>
 得られた封止材を用いて圧縮成形機(TOWA社製、PMC-1040)にて成形温度175℃、成形時間120秒の成形条件でパッケージを封止し、175℃、5時間で後硬化することにより半導体装置を得た。この半導体装置は、ボールグリッドアレイ(BGA)パッケージ(樹脂封止部分サイズ:228mm×67mm×厚み1mm)であり、チップサイズは7.5mm×7.5mmである。また、ワイヤは、金線ワイヤ径が18μm、平均金線ワイヤ長さが5mmである。そして、作製したこのパッケージを軟X線解析装置により、金線ワイヤの変形状態を観察し、変形の有無(初期形状からの変形率)を調べた。具体的には、X線によりワイヤの最大変位量を測定し、得られた最大変位量の値をループ長さで割った値に100を乗じた値である変形率を算出し、この変形率をワイヤ流れ率とした。
 そして、比較例1におけるワイヤ流れ率を100としたときの、各実施例及び比較例におけるワイヤ流れ率の換算値を求めた。結果を表1に示す。なお、ワイヤ流れ率の換算値は、値が小さいほど、ワイヤ流れ率が低いことを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1の結果より、圧縮成形体としたときのSAT画像における非黒点割合が85%以上である実施例の封止材は、比較例に比べてワイヤ流れの発生率が低減していることがわかった。
 本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に援用されて取り込まれる。

Claims (7)

  1.  エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材と、を含有し、
     圧縮成形体とした後に超音波探傷装置で観察して得られた画像において、黒点が発生していない領域の面積が前記画像の全体の面積に対し85%以上である圧縮成形用封止材。
  2.  前記無機充填材は、カップリング剤により処理されたものである請求項1に記載の圧縮成形用封止材。
  3.  前記カップリング剤は、シランカップリング剤である請求項2に記載の圧縮成形用封止材。
  4.  前記カップリング剤は、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、及びフェニル基から選択される少なくとも1つの官能基を有する請求項2又は請求項3に記載の圧縮成形用封止材。
  5.  前記カップリング剤は、2級アミノ基を有する請求項2~請求項4のいずれか1項に記載の圧縮成形用封止材。
  6.  前記無機充填材は、体積基準の粒度分布において0.1μm~2μmに極大値を有する請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の圧縮成形用封止材。
  7.  素子と、前記素子を封止する請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の圧縮成形用封止材の硬化物と、を備える電子部品装置。
PCT/JP2019/035934 2019-09-12 2019-09-12 圧縮成形用封止材及び電子部品装置 WO2021048977A1 (ja)

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