JP2008163116A - 半導体封止用樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体封止材用途に好適に用いられる低応力性、耐熱性、耐熱衝撃性、耐湿性、成形性などの特性を向上させた半導体封止用樹脂組成物ならびに半導体装置を提供することを目的とする。
【解決手段】(a)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、(b)1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物、および(c)特定の構造、分子量を持ったポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体を含有することを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、ならびにこの半導体封止用樹脂組成物の硬化物で封止した半導体装置。
【選択図】なし
【解決手段】(a)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、(b)1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物、および(c)特定の構造、分子量を持ったポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体を含有することを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、ならびにこの半導体封止用樹脂組成物の硬化物で封止した半導体装置。
【選択図】なし
Description
本発明はポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体が配合されてなる半導体封止用樹脂組成物に関し、さらに詳しくはエポキシ樹脂との相溶性や親和性に優れたポリエステルセグメントとポリシロキサンセグメントからなるブロック共重合体をエポキシ樹脂に対して分散・固定化し、低応力性、耐熱性、耐熱衝撃性、耐湿性、成形性などの特性を向上させた半導体封止用樹脂組成物ならびに半導体装置に関する。
近年、ダイオード、トランジスタ、集積回路などの電子部品を熱硬化性樹脂を用いて封止することが広く行われている。これは、ガラス、金属、セラミックスを用いたハーメチックシール方式に比較して原料コストが安い上に大量生産に適するといった経済的利点を有するからである。この種の封止樹脂としては、熱硬化性樹脂のなかでもエポキシ樹脂が一般的に用いられており、特にノボラック型フェノール樹脂を硬化剤として配合したエポキシ樹脂組成物が、他の硬化剤を使用したものに比べて、成形性、耐湿性に優れ、かつ安価であるために封止用樹脂材料の主流となっている。
特に最近では、半導体チップの高集積化が進み、それに伴いチップサイズが大型化してきており、またパッケージの形状は基板への高密度実装化、表面実装化に伴い、チップの大型化とは逆にフラットパッケージに見られる如く薄型化傾向にある。このため従来の樹脂封止では見られなかった不良現象が発生するようになった。すなわち、封止樹脂とチップの熱膨張率の差に起因する樹脂の応力がチップの大型化、封止樹脂層の薄肉化のため、熱衝撃によりパッシベーション膜のクラック、アルミ配線スライドあるいは封止樹脂のクラックといった破壊現象を引き起こし、また、表面実装化に伴いパッケージそのものが半田浴温度にさらされるため、パッケージ内の水分が急激に膨張し、パッケージにクラックといった破壊現象を引き起こし、半導体の耐湿性を低下させ、ひいては信頼性を低下させる要因となっている。したがって、この応力が小さく、半田浴耐熱性に優れた封止用樹脂材料の開発が望まれている。また、エポキシ樹脂組成物は、表面実装のためにアンダーフィルとしても用いられ、この場合には、硬化物が上記の応力緩和効果を有すると共に、エポキシ樹脂組成物が基板とチップとの間に均一に封入できるように、低粘度で良好な流動性を有することが必要になっている。
かかる応力を小さくする方法としては、樹脂の熱膨張率を小さくしてチップのそれとの差を小さくすることが考えられるが、樹脂とチップの熱膨張率の差は大きく、これを縮めるためには熱膨張率の小さい無機質充填材を樹脂中に多量に配合しなければならず、成形性を損なうおそれがある。一方、上記問題に対処して、樹脂に可塑剤を添加したり、あるいは可とう性を有する樹脂を用いることにより、樹脂の弾性率を下げて応力を小さくすることが試みられたが、この方法により得られた硬化物は耐熱性が低いという難点があった。
また、特許文献1には封止樹脂中に有機系ゴムを粒子状に分散させることにより耐熱性を保持しつつ耐クラック性を付与する方法が提案されているが、この方法により得られる硬化物は、半田浴の如き封止樹脂のガラス転移温度を越える高温における耐衝撃性に劣るなどの難点があった。さらに、特許文献2には直鎖状シロキサン部分を10重量%以上含む微粒子状のシリコーン硬化物を、また特許文献3には熱硬化性シリコーン組成物を熱風中に噴霧してエラストマー状に硬化させた球状硬化物を封止樹脂に配合し、熱膨張係数および内部応力を改善する方法が提案されている。しかしながら、これらの硬化物は凝集性が強いために分散性が悪く、また強度が低いために配合時に破壊を受けやすいことから、耐熱性、耐熱衝撃性、低応力性などのシリコーン本来の樹脂改質機能が発現しにくいという欠点を有しており、上記問題の改善には不十分であった。
さらに、特許文献4にはエポキシ樹脂にポリカプロラクトン−ポリシロキサンブロック共重合体を含有する熱硬化性組成物が提案されているが、この発明で好適とされるポリカプロラクトン−ポリシロキサンブロック共重合体の製造方法は特許文献5に開示されているものの、この製造方法は工業的に難易度が高いためにコストも高いものとなり、さらには得られるブロック共重合体の構造にも制約があり、結果としてエポキシ樹脂に混合した場合の成形加工性、耐熱性、耐熱衝撃性などの性能面の向上も不十分であった。
特開昭58−108220号公報
特開昭58−219218号公報
特開昭59−96122号公報
特開平4−216855号公報
米国特許4,663,413号
本発明の目的は、半導体封止材用途に好適に用いて、格段に向上した低応力性、耐熱性、耐熱衝撃性、耐湿性、成形性などの特性を有すると共に、アンダーフィルに用いて優れた流動性を有する半導体封止用樹脂組成物、ならびに当該組成物によって封止された半導体装置を提供することにある。
本発明者らは上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、特定のポリエステルセグメントと特定のポリシロキサンセグメントからなるブロック共重合体を配合した半導体封止用樹脂組成物が上記目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、(a)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂 100重量部、
(b)1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物 (a)のエポキシ樹脂と(b)のフェノール性水酸基含有化合物の当量比((b)の水酸基数/(a)のエポキシ基数)が0.5〜1.5の範囲になる量、
および(c)一般式(1)
(式(1)中、aは1以上の整数、Aは一般式(2)
(式(2)中、R1は同一又は異種の一価の置換又は非置換の炭化水素基もしくは水素基;R2は一つの炭素原子が酸素原子で置換されても良い二価の置換又は非置換の炭素数1〜40の有機炭化水素基;Xは酸素又はNRX基(ここでRXは一つの炭素原子が酸素原子で置換されても良い一価の置換又は非置換の炭素数1〜20の炭化水素基、水素基、もしくは−SiR’2−R2−NR1 2基(R’は同一又は異種の一価の置換又は非置換の炭化水素基、R1、R2は前記に同じ))、nは3〜10の整数、mは1〜1000の整数をそれぞれ示す)で表されるポリエステル単位を示し、
Bは一般式(3)
(式(3)中、R3、R4は互いに同一又は異種の置換又は非置換の炭素数1〜20の脂肪族飽和又は不飽和、鎖状、環状又は分岐炭化水素基もしくはエーテル基置換炭化水素基、あるいは脂肪族不飽和結合を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基;pは0〜3000の整数;qは0〜50の整数;rは0以上の整数;tは1以上の整数をそれぞれ示す)で表されるシロキサン単位を示す)で表されるポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体 0.1〜50重量部を含有することを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。また、本発明は前記半導体封止用樹脂組成物の硬化物で封止した半導体装置である。
(b)1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物 (a)のエポキシ樹脂と(b)のフェノール性水酸基含有化合物の当量比((b)の水酸基数/(a)のエポキシ基数)が0.5〜1.5の範囲になる量、
および(c)一般式(1)
Bは一般式(3)
本発明の半導体封止用組成物は、低応力性、耐熱性、耐熱衝撃性、耐湿性、成形性に優れ、アンダーフィルに用いるに適した流動性を有する。本発明の組成物により封止した半導体装置は、これらの特性を具備することにより、例えば、ボンディングワイヤの変形、ボンディングワイヤのオープン、樹脂クラック、ペレットクラックなどの不都合の発生が防止され、250℃以上の半田浴浸漬後においても耐湿性や機械的強度などの特性が低下することもなく、信頼性の高いものとなる。
以下、本発明について具体的に説明する。本発明の(a)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂としては、半導体封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に使用されているものであれば制限はなく、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をはじめとするフェノール類とアルデヒド類のノボラック樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、アルキル置換ビフェノールなどのジグリシジルエーテル、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸などのポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸などの過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、及び脂環族エポキシ樹脂等を挙げることができ単独又は2種類以上併用してもよい。
本発明において用いられる(b)成分の1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物は、(a)成分のエポキシ樹脂と反応させて硬化させる成分であり、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などのフェノール類又は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類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類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られる樹脂、ポリパラビニルフェノール樹脂、フェノール類とジメトキシパラキシレンから合成されるキシリレン基を有するフェノール・アラルキル樹脂、脂環骨格を構造中に持つフェノール化合物などがあり、単独又は2種類以上併用してもよい。また、(a)のエポキシ樹脂と(b)のフェノール性水酸基を有する化合物の当量比((b)の水酸基数/(a)のエポキシ基数)は、特に限定はされないが、それぞれの未反応分を少なく抑えるために0.5〜1.5の範囲に設定することが好ましく、より好ましくは0.7〜1.3の範囲である。
次に、本発明の(c)成分を構成するポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体は、前記一般式(1)
で表される構造単位を有するもので、線状又は分岐状のいずれであってもよく、aは1以上の整数であるが、aが1であるA−B、又は2であるA−B−A構造であることが好ましい。
一般式(1)のAは前記一般式(2)
で表されるポリエステル単位であり、R1は同一又は異種の一価の置換又は非置換の炭化水素基もしくは水素基であって、R1の炭化水素基の具体例として、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基などのアルキル基;ビニル基、アリル基、1−ブテニル基、1−ヘキセニル基などのアルケニル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基などのシクロアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニル基、ナフチル基、ビニルフェニル基などのアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、メチルベンジル基などのアラルキル基;これらの炭化水素基中の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子、シアノ基などによって置換されたクロロメチル基、2−ブロモエチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、3−クロロプロピル基、クロロフェニル基、ジブロモフェニル基、テトラクロロフェニル基、ジフルオロフェニル基、β−シアノエチル基、γ−シアノプロピル基、β−シアノプロピル基などの置換炭化水素基などが挙げられる。式(2)のR2は、一つの炭素原子が酸素原子で置換されても良い二価の置換又は非置換の炭素数1〜40の有機炭化水素基であって、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、−CH2−CH2−O−CH2−基、−CH2−CH2−O−CH2−CH2−基、−CH2−CH2−O−CH2−CH2−CH2−基、及びそれらをハロゲン原子又はシアノ基で置換した置換炭化水素基などを挙げることができる。
式(2)のXは、酸素又はNRX基であり、RXは一つの炭素原子が酸素原子で置換されても良い一価の置換又は非置換の炭素数1〜20の炭化水素基、水素基、もしくは−SiR’2−R2−NR1 2基である。RXの一つの炭素原子が酸素原子で置換されても良い一価の置換又は非置換の炭素数1〜20の炭化水素基としては、例えば具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基などのアルキル基;ビニル基、アリル基、1−ブテニル基、1−ヘキセニル基などのアルケニル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基などのシクロアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニル基、ナフチル基、ビニルフェニル基などのアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、メチルベンジル基などのアラルキル基;これらの炭化水素基中の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子、シアノ基などによって置換されたクロロメチル基、2−ブロモエチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、3−クロロプロピル基、クロロフェニル基、ジブロモフェニル基、テトラクロロフェニル基、ジフルオロフェニル基、β−シアノエチル基、γ−シアノプロピル基、β−シアノプロピル基などの置換炭化水素基、メトキシメチレン基、メトキシエチレン基、メトキシプロピレン基などを挙げることができる。
式(2)のX基のNRΧとしてあげたRΧの一つである−SiR’2−R2−NR1 2基において、R’は炭化水素基であって、前記のR1で例示した炭化水素基をあげることができ、R1は、式(2)のR1と同様な炭化水素基又は水素である。
前記式(2)のnは3〜10の整数であり、6以下が好ましく、特に好ましくは4又は5である。さらにmは1〜1000の整数であり、200以下が好ましく、特に好ましくは1〜200である。
一方、一般式(1)のBは前記一般式(3)
で表されるシロキサン単位であり、R3、R4の置換又は非置換の炭素数1〜20の脂肪族飽和又は不飽和、鎖状、環状又は分岐炭化水素基もしくはエーテル基置換炭化水素基、あるいは脂肪族不飽和結合を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基もしくはエーテル基置換炭化水素基であって、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基などのアルキル基;ビニル基、アリル基、1−ブテニル基、1−ヘキセニル基などのアルケニル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基などのシクロアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニル基、ナフチル基、ビニルフェニル基などのアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、メチルベンジル基などのアラルキル基;これらの炭化水素基中の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子、シアノ基などによって置換されたクロロメチル基、2−ブロモエチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、3−クロロプロピル基、クロロフェニル基、ジブロモフェニル基、テトラクロロフェニル基、ジフルオロフェニル基、β−シアノエチル基、γ−シアノプロピル基、β−シアノプロピル基などの置換炭化水素基、メトキシメチレン基、メトキシエチレン基、メトキシプロピレン基、4−メトキシシクロシキシル基、4−メトキシフェニル基などを挙げることができる。
さらに、前記一般式(3)のシロキサン単位において、pは0〜3000の整数、qは0〜50の整数、rは0以上の整数、tは1以上の整数であり、これらの合計(p+q+r+t)は3〜20000の範囲が好ましく、より好ましくは5〜1000の範囲である。この代表的な例としては、pは1以上の高重合度、qおよびrは0、tは2であるシロキサン単位、又はpは1以上の高重合度、qは1、rは0、tは1であるシロキサン単位などが挙げられる。
一般式(1)で表されるポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体は、一般式(4)
(式中、R1は前記のとおりであり、bは3〜10の整数を示す)で表される環状エステル化合物と、一般式(5)
(式中、X、R2、R3、R4、p、q、r及びtは前記のとおりである。)で表されるシロキサン化合物の重合反応によって製造することができる。
一般式(4)で表される環状エステル化合物において、反応性の点でbは6以下が好ましく、特に好ましくは4又は5である。この環状エステル化合物と一般式(5)で表されるシロキサン化合物の重合反応は20〜250℃の温度で行なうことが可能であり、少なくとも50℃以上の反応温度が好ましい。特に好ましい反応条件としては、シロキサン化合物の分解を抑制するため、初期段階では50〜100℃で反応させ、反応の進行に合わせて100〜200℃へ昇温して反応を行なうことがより好ましい。この重合反応の速度は触媒を使用することによって早めることが可能であり、触媒としてはカプロラクトン共重合体の合成に対して有効なあらゆる有機スズ化合物、例えばジブチルスズジラウレートなどのジブチルスズ脂肪族モノカルボン酸塩などを使用することができる。この使用量は環状エステル化合物とシロキサン化合物の合計量に対して20〜2000ppmであり、より好ましくは100〜1000ppmの範囲である。この触媒を使用した場合の反応時間は0.5〜48時間であり、より好ましくは2〜10時間である。そして、この反応後に余剰となる未反応の環状エステル化合物やシロキサン化合物は減圧下で加熱留去することが可能であり、その場合、減圧度100mbar以下、100℃以上の減圧加熱条件で行なうことができる。
さらに、この重合反応は溶剤希釈下で行なうことができるが、適切な反応器内において溶剤を使用することなく実施することがより好ましい。また、この重合反応は必要により減圧下、加圧下又は常圧下で実施され、連続的プロセス又は非連続的プロセスで行なうことができる。溶剤としては、例えばヘプタンやデカンなどの脂肪族炭化水素、トルエンやキシレンなどの芳香族炭化水素などの不活性溶剤を使用することができ、この溶剤の使用量は反応混合物を十分に均一化できる量である。また、常圧で100℃以上の沸点又は沸点範囲を持った溶剤あるいは溶剤混合物がより好ましく用いられる。
一方、一般式(5)で表されるシロキサン化合物は、一般式(6)
(式中、R3、p及びqは前記のとおりであり、sは1以上の整数を示す。)で表されるシロキサンと、一般式(7)
(式中、X、R2、R4は前記のとおりである)で表される環状化合物又はその開環重合物との反応によって得ることができる。
本発明において、この一般式(7)で表される環状化合物又はその開環重合物としてより好ましいものは、一般式(8)
(式中、R2、R4は前記のとおりである)で表される環状化合物又はその開環重合物である。この一般式(8)で表される環状化合物の中で好ましいものは、R4がメチル基であり、またR2がメチレン基の一つが酸素原子で置換されていても良い二価のプロピレン基又はブチレン基である。また、特に好ましいR2としては、プロピレン基又はCH2−CH2−O−CH2−基が挙げられる。
さらに、一般式(7)で表される環状化合物として好ましい他の例として、一般式(9)
(式中、R2、R4、RXは前記のとおりである)で表される環状化合物も挙げられる。この一般式(9)で表される環状化合物の中で特に好ましいものは、R4、RXが前記のとおりであり、R2が二価のプロピレン基又はブチレン基である。また、特に好ましいものは、R2が二価のプロピレン基、R4がメチル基、RXが水素基又は−Si(Me)2−C3H6−NH2基の環状化合物である。
一般式(5)で表されるシロキサン化合物を製造するための、一般式(6)のシロキサンと一般式(7)〜(9)のいずれかの環状化合物との反応は、無触媒下において0〜200℃の温度範囲で行われ、少なくとも20℃以上での実施が好ましい。また、この反応は触媒の使用によって反応条件を大幅に改善することが可能であり、反応温度の低下や反応時間の短縮を行なうことができる。この触媒としては、無機又は有機のルイス酸又はルイス塩基、有機ブレンステッド酸又は塩基、有機金属化合物又はハロゲン化塩などが挙げられる。好ましい酸としてはギ酸や酢酸などのカルボン酸類やリン酸が挙げられる。
一般式(5)で表されるシロキサン化合物を製造するための触媒として、好ましい酸としてはギ酸や酢酸などのカルボン酸類やリン酸が挙げられる。好ましい塩基としてはアルキルアンモニウムヒドロキシド、アルキルアンモニウムシラノレート、アンモニウムアルコキシド、アルキルアンモニウムフルオリド、アミン塩あるいは金属アルコキシド又は有機金属化合物が挙げられ、特に好ましい金属アルコキシドはリチウム又はナトリウムアルコキシドである。また、好ましい有機金属化合物としては有機スズ化合物、有機亜鉛化合物、アルコキシチタン化合物、有機リチウム化合物あるいはグリニャール試薬が挙げられ、さらに好ましいハロゲン化塩としてはテトラアルキルアンモニウムフルオリドが挙げられる。また、一般式(10)
で表される化合物も好適に使用することができる。ここで、R6は飽和又は不飽和の鎖状又は分岐状のC1〜C30のアルキル基、C2〜C40のアルケニル基又はアルコキシアルキル基、C2〜C40のポリエーテル、C5〜C14のシクロアルキル基又はアリール基であり、vは0、1又は2である。
一般式(5)で表されるシロキサン化合物の製造において使用された触媒は、シラノール基への官能基導入反応の後に、Si−O−Siグループの開裂が引き起こされる前に、いわゆる反触媒又は触媒毒の添加によって不活性化される。この不活性化反応は使用される触媒に依存し、必ずしも必要とされず、場合によっては実施する必要がない。触媒毒の例は、例えば酸が使用された場合には塩基を、また、例えば塩基が使用された場合には酸を使用することによって、ろ過や抽出により容易に分離可能な中和物の生成を伴って容易に中和することができる。
一般式(5)のシロキサン化合物の製造において、一般式(7)の環状化合物の使用量は一般式(6)のシロキサンにおけるシラノール基の量を示すsの数に依存する。シラノール基すべてを封止する場合には少なくともシラノール量と当量の環状化合物を使用する必要がある。また、反応後に蒸留による余剰環状化合物の留去、又は余剰環状化合物の加水分解および必要により蒸留留去が可能であれば、シラノールに対して過剰の環状化合物を使用することができる。
一般式(5)のシロキサン化合物の製造は、適切な反応器内において、溶剤の使用下又は使用せずに行なうこともできる。また、この製造は必要であれば、減圧下、加圧下あるいは常圧下で実施される。溶剤としては、例えばヘプタンやデカンなどの脂肪族炭化水素、トルエンやキシレンなどの芳香族炭化水素などの不活性溶剤を使用することができ、同様に、THF、ジエチルエーテル、MTBE(メチル−tert−ブチルエーテル)などのエーテルを用いることができる。この溶剤の使用量は反応混合物を十分に均一化できる量である。また、常圧で120℃以上の沸点又は沸点範囲を持った溶剤あるいは溶剤混合物がより好ましく用いられる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物の各原材料の配合割合は、(a)エポキシ樹脂100重量部に対し、(b)フェノール水酸基を有する化合物を(a)のエポキシ樹脂と(b)のフェノール水酸基を有する化合物の当量比((b)の水酸基数/(a)のエポキシ基数)が0.5〜1.5の範囲になる量、(c)一般式(1)で表されるポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体0.1〜50重量部、好ましくは0.5〜20重量部である。(c)成分の配合量が0.1重量部未満では良好な低応力性、耐熱衝撃性、耐湿性、成形性などが得られず、一方、50重量部を超えると半導体封止用樹脂としての耐熱性が得られない。
なお、本発明の半導体封止用樹脂組成物には、エポキシ樹脂とフェノール性水酸基を有する化合物の硬化反応を促進する硬化促進剤を配合することができる。この硬化促進剤としては、例えば、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、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)フェノールなどの三級アミン類、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などのイミダゾール類、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィンなどの有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレート、2−エチル−4−メチルイミダゾールテトラフェニルボレート、N−メチルモルホリンテトラフェニルボレートなどのテトラフェニルボロン塩等が挙げられる。
また、本発明の半導体封止用樹脂組成物には、無機質充填材として、溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、などの粉体、又はこれらを球形化したビーズ、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、アルミナなどの単結晶繊維、ガラス繊維などを1種類以上配合することができる。無機質充填材の配合量としては、吸湿性、線膨張係数の低減及び強度向上の観点から、組成物全体に対して40重量%以上が好ましい。上記の無機充填材の中で、線膨張係数低減の観点からは溶融シリカが、高熱伝導性の観点からはアルミナが好ましく、充填材形状は成形時の流動性及び金型摩耗性の点から球形が好ましい。
さらに、本発明の半導体封止用樹脂組成物には、高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、エステル系ワックス、ポリエチレン系ワックスなどの離型剤、カーボンブラックなどの着色剤、エポキシシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ビニルシラン、有機チタネート、アルミニウムアルコレートなどのカップリング剤、Br化ビスフェノールA又はそのエポキシ化物などのハロゲン化物や三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、水酸化アルミニウムなどの難燃剤、その他、老化防止剤、安定剤、可塑剤、軟化剤、架橋剤、帯電防止剤などを使用することができる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物の配合方法は特に制限されるものではないが、例えば、(a)エポキシ樹脂、(b)フェノール水酸基を有する化合物、(c)ポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体および必要に応じて配合する他の成分をミキサーなどによって均一になるように混合した後、ロール、ニーダー、押し出し機などを用いて溶融混練する方法が挙げられる。
また、本発明の半導体装置は半導体素子を前記の半導体封止用樹脂組成物の硬化物で封止したものである。前記の半導体封止用組成物を用いて半導体素子を封止し、本発明の半導体装置を製造する方法としては、低圧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、圧縮成形、注型などの方法によっても可能である。
以上説明したように、本発明の半導体封止用樹脂組成物は低応力性、耐熱性、耐熱衝撃性、耐湿性および成形性に特に優れており、これを用いた本発明の半導体装置はこれらの特性を具備したものとして、例えば、ボンディングワイヤの変形、ボンディングワイヤのオープン、樹脂クラック、ペレットクラックなどの不都合の発生が防止され、また、250℃以上の半田浴浸漬後においても耐湿性や機械的強度などの特性が低下することもなく、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に
限定されるものではない。なお、実施例中の部および%は、特に断らない限り重量部および重量%である。
限定されるものではない。なお、実施例中の部および%は、特に断らない限り重量部および重量%である。
[調製例1] 両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A1)の調製
撹拌機、温度計およびジムロートコンデンサーを装着した3Lの四つ口フラスコに数平均分子量890g/molのα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサン2,000g(2.25mol)および2,2−ジメチル−[1,4]ジオキサ−2−シラ−シクロヘキサン596g(4.51mol)を入れ、窒素雰囲気下、60℃へ昇温し、10%リチウムメチラート/メタノール溶液7.8g(300ppm)を添加し、60℃で7時間、加熱撹拌を行なった。次いで、1H−NMRおよび29Si−NMRによってα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサンのヒドロキシル基がヒドロキシエチルメチルエーテル基へと置換されたことを確認したのち、弱酸性のイオン交換樹脂を加えて中和を行い、次いで、ろ過および減圧ストリッピングを行い、目的とする両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A1)2,500gを得た。こうして得られた両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A1)の粘度は15mm2/s(25℃)であった。
撹拌機、温度計およびジムロートコンデンサーを装着した3Lの四つ口フラスコに数平均分子量890g/molのα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサン2,000g(2.25mol)および2,2−ジメチル−[1,4]ジオキサ−2−シラ−シクロヘキサン596g(4.51mol)を入れ、窒素雰囲気下、60℃へ昇温し、10%リチウムメチラート/メタノール溶液7.8g(300ppm)を添加し、60℃で7時間、加熱撹拌を行なった。次いで、1H−NMRおよび29Si−NMRによってα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサンのヒドロキシル基がヒドロキシエチルメチルエーテル基へと置換されたことを確認したのち、弱酸性のイオン交換樹脂を加えて中和を行い、次いで、ろ過および減圧ストリッピングを行い、目的とする両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A1)2,500gを得た。こうして得られた両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A1)の粘度は15mm2/s(25℃)であった。
[調製例2] 両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A2)の調製
撹拌機、温度計およびジムロートコンデンサーを装着した3Lの四つ口フラスコに数平均分子量11,000g/molのα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサン2,200g(0.20mol)および2,2−ジメチル−[1,4]ジオキサ−2−シラ−シクロヘキサン54.2g(0.41mol)を入れ、窒素雰囲気下、100℃へ昇温し、10%リチウムメチラート/メタノール溶液6.8g(300ppm)を添加し、100℃で7時間、加熱撹拌を行なった。次いで、1H−NMRおよび29Si−NMRによってα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサンのヒドロキシル基がヒドロキシエチルメチルエーテル基へと置換されたことを確認したのち、弱酸性のイオン交換樹脂を加えて中和を行い、次いで、ろ過および減圧ストリッピングを行い、目的とする両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A2)2,220gを得た。こうして得られた両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A2)の粘度は500mm2/s(25℃)であった。
撹拌機、温度計およびジムロートコンデンサーを装着した3Lの四つ口フラスコに数平均分子量11,000g/molのα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサン2,200g(0.20mol)および2,2−ジメチル−[1,4]ジオキサ−2−シラ−シクロヘキサン54.2g(0.41mol)を入れ、窒素雰囲気下、100℃へ昇温し、10%リチウムメチラート/メタノール溶液6.8g(300ppm)を添加し、100℃で7時間、加熱撹拌を行なった。次いで、1H−NMRおよび29Si−NMRによってα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサンのヒドロキシル基がヒドロキシエチルメチルエーテル基へと置換されたことを確認したのち、弱酸性のイオン交換樹脂を加えて中和を行い、次いで、ろ過および減圧ストリッピングを行い、目的とする両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A2)2,220gを得た。こうして得られた両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A2)の粘度は500mm2/s(25℃)であった。
[調製例3] 両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A3)の調製
撹拌機、温度計およびジムロートコンデンサーを装着した3Lの四つ口フラスコに数平均分子量2,600g/molのα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサン2,600g(1.00mol)および2,2−ジメチル−[1,4]ジオキサ−2−シラ−シクロヘキサン266g(2.01mol)を入れ、窒素雰囲気下、80℃へ昇温し、10%リチウムメチラート/メタノール溶液8.6g(300ppm)を添加し、80℃で4時間、加熱撹拌を行なった。次いで、1H−NMRおよび29Si−NMRによってα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサンのヒドロキシル基がヒドロキシエチルメチルエーテル基へと置換されたことを確認したのち、弱酸性のイオン交換樹脂を加えて中和を行い、次いで、ろ過および減圧ストリッピングを行い、目的とする両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A3)2,800gを得た。こうして得られた両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A3)の粘度は70mm2/s(25℃)であった。
撹拌機、温度計およびジムロートコンデンサーを装着した3Lの四つ口フラスコに数平均分子量2,600g/molのα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサン2,600g(1.00mol)および2,2−ジメチル−[1,4]ジオキサ−2−シラ−シクロヘキサン266g(2.01mol)を入れ、窒素雰囲気下、80℃へ昇温し、10%リチウムメチラート/メタノール溶液8.6g(300ppm)を添加し、80℃で4時間、加熱撹拌を行なった。次いで、1H−NMRおよび29Si−NMRによってα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサンのヒドロキシル基がヒドロキシエチルメチルエーテル基へと置換されたことを確認したのち、弱酸性のイオン交換樹脂を加えて中和を行い、次いで、ろ過および減圧ストリッピングを行い、目的とする両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A3)2,800gを得た。こうして得られた両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A3)の粘度は70mm2/s(25℃)であった。
[調製例4] 片末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A4)の調製
撹拌機、温度計およびジムロートコンデンサーを装着した5Lの四つ口フラスコに数平均分子量1,100g/molのα−ヒドロキシ−ω−トリメチルシロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサン3,300g(3.00mol)および2,2−ジメチル−[1,4]ジオキサ−2−シラ−シクロヘキサン398g(3.01mol)を入れ、窒素雰囲気下、80℃へ昇温し、10%リチウムメチラート/メタノール溶液11.1g(300ppm)を添加し、80℃で3時間、加熱撹拌を行なった。次いで、1H−NMRおよび29Si−NMRによってα−ヒドロキシ−ω−トリメチルシロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサンのヒドロキシル基がヒドロキシエチルメチルエーテル基へと置換されたことを確認したのち、弱酸性のイオン交換樹脂を加えて中和を行い、次いで、ろ過および減圧ストリッピングを行い、目的とする片末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A4)3,620gを得た。こうして得られた片末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A4)の粘度は14mm2/s(25℃)であった。
撹拌機、温度計およびジムロートコンデンサーを装着した5Lの四つ口フラスコに数平均分子量1,100g/molのα−ヒドロキシ−ω−トリメチルシロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサン3,300g(3.00mol)および2,2−ジメチル−[1,4]ジオキサ−2−シラ−シクロヘキサン398g(3.01mol)を入れ、窒素雰囲気下、80℃へ昇温し、10%リチウムメチラート/メタノール溶液11.1g(300ppm)を添加し、80℃で3時間、加熱撹拌を行なった。次いで、1H−NMRおよび29Si−NMRによってα−ヒドロキシ−ω−トリメチルシロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサンのヒドロキシル基がヒドロキシエチルメチルエーテル基へと置換されたことを確認したのち、弱酸性のイオン交換樹脂を加えて中和を行い、次いで、ろ過および減圧ストリッピングを行い、目的とする片末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A4)3,620gを得た。こうして得られた片末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A4)の粘度は14mm2/s(25℃)であった。
[調製例5] 両末端3−アミノプロピル基封止ポリジメチルシロキサン(A5)の調製
撹拌機、温度計およびジムロートコンデンサーを装着した5Lの四つ口フラスコに数平均分子量3,000g/molのα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサン3,000g(1.00mol)を入れ、窒素雰囲気下、室温で撹拌しながら、N−[(3−アミノプロピル)−ジメチルシリル]−2,2−ジメチル−1−アザ−2−シラシクロペンタン233g(1.01mol)を30分かけて滴下し、さらに室温で2時間撹拌を行なった。次いで、1H−NMRおよび29Si−NMRによってα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサンのヒドロキシル基が(3−アミノプロピル)ジメチルシロキシ基へと置換されたことを確認したのち、減圧ストリッピングを行い、目的とする両末端3−アミノプロピル基封止ポリジメチルシロキサン(A5)3,210gを得た。こうして得られた両末端3−アミノプロピル基封止ポリジメチルシロキサン(A5)の粘度は55mm2/s(25℃)であった。
撹拌機、温度計およびジムロートコンデンサーを装着した5Lの四つ口フラスコに数平均分子量3,000g/molのα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサン3,000g(1.00mol)を入れ、窒素雰囲気下、室温で撹拌しながら、N−[(3−アミノプロピル)−ジメチルシリル]−2,2−ジメチル−1−アザ−2−シラシクロペンタン233g(1.01mol)を30分かけて滴下し、さらに室温で2時間撹拌を行なった。次いで、1H−NMRおよび29Si−NMRによってα,ω−ジヒドロキシ−ポリ(ジメチル)シロキサンのヒドロキシル基が(3−アミノプロピル)ジメチルシロキシ基へと置換されたことを確認したのち、減圧ストリッピングを行い、目的とする両末端3−アミノプロピル基封止ポリジメチルシロキサン(A5)3,210gを得た。こうして得られた両末端3−アミノプロピル基封止ポリジメチルシロキサン(A5)の粘度は55mm2/s(25℃)であった。
[調製例6] ポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体(B1)の調製
撹拌機、温度計およびジムロートコンデンサーを装着した3Lの四つ口フラスコに調製例1で得た両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A1)1,000g、ε−カプロラクトン1,000gおよびジブチルスズジラウレート1g(500ppm)を入れ、窒素雰囲気下、70℃へ昇温し、この温度で1時間加熱撹拌を行なった。次いで、140℃へ昇温して6時間加熱撹拌を行ない、ε−カプロラクトンが消失していることをガスクロマトグラフで確認したのち、10mbar以下で減圧ストリッピングを行い、目的とするポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体(B1)1,920gを得た。こうして得られたポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体(B1)を1H−NMRで分析した結果、シリコーン含有量は52%であり、GPCで測定した数平均分子量(Mn)は2,100g/molであった。
撹拌機、温度計およびジムロートコンデンサーを装着した3Lの四つ口フラスコに調製例1で得た両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A1)1,000g、ε−カプロラクトン1,000gおよびジブチルスズジラウレート1g(500ppm)を入れ、窒素雰囲気下、70℃へ昇温し、この温度で1時間加熱撹拌を行なった。次いで、140℃へ昇温して6時間加熱撹拌を行ない、ε−カプロラクトンが消失していることをガスクロマトグラフで確認したのち、10mbar以下で減圧ストリッピングを行い、目的とするポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体(B1)1,920gを得た。こうして得られたポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体(B1)を1H−NMRで分析した結果、シリコーン含有量は52%であり、GPCで測定した数平均分子量(Mn)は2,100g/molであった。
[調製例7〜10] ポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体(B2)〜(B5)の調製
調製例6において、両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A1)の代わりに調製例2〜5で得たポリジメチルシロキサン(A2)〜(A5)をそれぞれ用いた以外は調製例6と同様にして、ポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体(B2)〜(B5)を調製した。得られたブロック共重合体(B2)〜(B5)のシリコーン含有量および数平均分子量(Mn)を表1にそれぞれ示す。
調製例6において、両末端ヒドロキシエチルメチルエーテル基封止ポリジメチルシロキサン(A1)の代わりに調製例2〜5で得たポリジメチルシロキサン(A2)〜(A5)をそれぞれ用いた以外は調製例6と同様にして、ポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体(B2)〜(B5)を調製した。得られたブロック共重合体(B2)〜(B5)のシリコーン含有量および数平均分子量(Mn)を表1にそれぞれ示す。
[実施例1〜7、比較例1〜4]
以下の組成物配合処方に基づき、表2に示すポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体又はゴム状改質剤を用いて、次の手順に従って半導体封止用樹脂組成物を得た。
[組成物配合処方 (部)]
・(a)クレゾールノボラック型エポキシ樹脂;100重量部(エポキシ当量200)
・(b)フェノール化合物(ノボラック型); 53重量部(水酸基等量103)
・(c)ポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体又はゴム状改質剤; 表2に示す部数
・溶融シリカ粉(平均粒径 5μm);340重量部
・トリフェニルホスフィン;1.8重量部
・赤リン;3重量部
・カーボンブラック;0.6重量部
・カルナウバワックス;1.8重量部
・3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン;2.4重量部
以下の組成物配合処方に基づき、表2に示すポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体又はゴム状改質剤を用いて、次の手順に従って半導体封止用樹脂組成物を得た。
[組成物配合処方 (部)]
・(a)クレゾールノボラック型エポキシ樹脂;100重量部(エポキシ当量200)
・(b)フェノール化合物(ノボラック型); 53重量部(水酸基等量103)
・(c)ポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体又はゴム状改質剤; 表2に示す部数
・溶融シリカ粉(平均粒径 5μm);340重量部
・トリフェニルホスフィン;1.8重量部
・赤リン;3重量部
・カーボンブラック;0.6重量部
・カルナウバワックス;1.8重量部
・3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン;2.4重量部
上記配合処方の各原料を、ヘンシェルミキサーを用いて3000rpmの回転速度で5分間均一になるように撹拌混合した。次いで、この混合物を100℃に設定した熱ロールで3分間溶融混練し、冷却した後、粉砕して半導体封止用樹脂組成物を得た。この半導体封止用樹脂組成物を用いて物性評価用の試験片を作成し、この試験片について熱膨張率、曲げ弾性率、スパイラルフローを測定するとともに、耐湿性、耐熱衝撃性、半田浴耐熱性、歪特性を調べたところ、表2に示すような結果が得られた。表2から明らかなように、実施例1〜7の本発明の半導体封止用樹脂組成物であり、本発明の目的とする硬化物が得られた。なお、測定ないし試験方法は以下の通りである。
・熱膨張率:ASTM−D696に基く測定法にしたがい、半導体封止用樹脂組成物を170℃、3分間の条件でトランスファー成形した後、180℃の雰囲気中に8時間放置して硬化を進め、得られた硬化試験体について測定した。
・曲げ弾性率:JIS K6911に準拠して測定した。
・スパイラルフロー:EMMI−1−66に準拠して測定した。
・耐湿性試験:半導体封止用樹脂組成物を用いて2本のアルミニウム配線を有する電気部品を170℃、3分間の条件でトランスファー成形し、次いで180℃で8時間硬化させた。得られた電気部品100個について、120℃の高圧水蒸気中で耐湿性試験を行い、アルミニウム腐食による50%の断線(不良発生)が起こる時間により、耐湿性を評価した。
・曲げ弾性率:JIS K6911に準拠して測定した。
・スパイラルフロー:EMMI−1−66に準拠して測定した。
・耐湿性試験:半導体封止用樹脂組成物を用いて2本のアルミニウム配線を有する電気部品を170℃、3分間の条件でトランスファー成形し、次いで180℃で8時間硬化させた。得られた電気部品100個について、120℃の高圧水蒸気中で耐湿性試験を行い、アルミニウム腐食による50%の断線(不良発生)が起こる時間により、耐湿性を評価した。
・耐熱衝撃性サイクル試験:耐湿性試験の場合と同様にして30×25×5mmの試験用成形品を作成した。次いで、これらの試験用成形品の底面に25×25×3mmの銅板を埋め込み−40℃と200℃の恒湿槽へ交互に30分ずつ入れ、これを1サイクルとして15サイクル繰り返し、樹脂クラックが生じた成形品の割合、すなわちクラックの発生した成形品数/全成形品数を求めて耐熱衝撃性を評価した。
・半田浴耐熱性試験:2本のアルミニウム配線を有する電気部品を、樹脂組成物を用いて通常の42アロイフレームに接着し、170℃で3分間の条件でトランスファー成形して5×10×1.5mmのフラットパッケージ型成形品を得た。この成形品はその後180℃で8時間硬化させた。次いでこの成形品を温度40℃、相対湿度90%の雰囲気中に100時間放置して吸湿処理を施した後、250℃の半田浴に10秒間浸漬した。この後、127℃、2.55気圧の飽和水蒸気中でプレッシャークッカーテストを行い、アルミニウム腐食により断線したものを不良品として数え、不良品数/全成形品数で半田浴耐熱性を評価した。
・歪試験:DIP16ピンリードフレームのアイランド部に市販のストレイジゲージを接着し、180℃で8時間硬化させた後の歪を測定した。
・接着性:試験片材料としてアルミニウムを使用し、180℃、8時間の効果条件で得られた試験体をJIS K6850に準拠して測定した。
・半田浴耐熱性試験:2本のアルミニウム配線を有する電気部品を、樹脂組成物を用いて通常の42アロイフレームに接着し、170℃で3分間の条件でトランスファー成形して5×10×1.5mmのフラットパッケージ型成形品を得た。この成形品はその後180℃で8時間硬化させた。次いでこの成形品を温度40℃、相対湿度90%の雰囲気中に100時間放置して吸湿処理を施した後、250℃の半田浴に10秒間浸漬した。この後、127℃、2.55気圧の飽和水蒸気中でプレッシャークッカーテストを行い、アルミニウム腐食により断線したものを不良品として数え、不良品数/全成形品数で半田浴耐熱性を評価した。
・歪試験:DIP16ピンリードフレームのアイランド部に市販のストレイジゲージを接着し、180℃で8時間硬化させた後の歪を測定した。
・接着性:試験片材料としてアルミニウムを使用し、180℃、8時間の効果条件で得られた試験体をJIS K6850に準拠して測定した。
[比較例1〜4]
表3に示すポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体、ブタジエン−アクリロニトリルゴム(JSR(株)製N220S)又はシリコーンゴムパウダー(信越化学工業(株)製KMP−597:平均粒径5μm、粒径分布1〜10μm、真比重0.97)を用いて、実施例1と同様の評価を行った。結果を表3に示す。表3から明らかなように、比較例1は、(c)成分として用いたポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体の配合量が本発明の範囲に満たない例であり、熱膨張率、曲げ弾性率、耐湿性、耐熱衝撃性、半田浴耐熱性、歪、接着性が劣る。比較例2は、(c)成分のポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体の配合量が本発明の範囲を超えた例であり、耐湿性、半田浴耐熱性が劣る。比較例3、4は、(c)成分として、市販のブタジエン−アクリロニトリルゴム又はシリコーンゴムパウダーを用いた本発明の範囲外の例であり、熱膨張率、耐湿性、耐熱衝撃性、半田浴耐熱性、歪、接着性が劣る。比較例5は、(c)成分を全く使用しない例であり、比較のための物性を挙げた。
表3に示すポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体、ブタジエン−アクリロニトリルゴム(JSR(株)製N220S)又はシリコーンゴムパウダー(信越化学工業(株)製KMP−597:平均粒径5μm、粒径分布1〜10μm、真比重0.97)を用いて、実施例1と同様の評価を行った。結果を表3に示す。表3から明らかなように、比較例1は、(c)成分として用いたポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体の配合量が本発明の範囲に満たない例であり、熱膨張率、曲げ弾性率、耐湿性、耐熱衝撃性、半田浴耐熱性、歪、接着性が劣る。比較例2は、(c)成分のポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体の配合量が本発明の範囲を超えた例であり、耐湿性、半田浴耐熱性が劣る。比較例3、4は、(c)成分として、市販のブタジエン−アクリロニトリルゴム又はシリコーンゴムパウダーを用いた本発明の範囲外の例であり、熱膨張率、耐湿性、耐熱衝撃性、半田浴耐熱性、歪、接着性が劣る。比較例5は、(c)成分を全く使用しない例であり、比較のための物性を挙げた。
本発明の組成物は、ダイオード、トランジスタ、集積回路などの電子部品の封止に用いることができ、特に、高集積化、薄型化、大型化された半導体チップの封止、アンダーフィルに好適に用いることができる。この半導体チップの封止としては、従来の挿入タイプのDIP(Dual Inline Package)、表面実装タイプのSOP(Small Outline Package)、QFP(Quad Flat Package)、ならびに高密度化に対応できる表面実装タイプのBGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Size Package)などのあらゆるパッケージ形状に適用が可能であり、さらにBGAやCSPの基板への実装に際してアンダーフィルとして好適に使用することができる。本発明の組成物によって封止された本発明の半導体は、電子機器の小型化、軽量化、高性能化の実現に有効な高密度実装、表面実装に好適に用いることができる。
Claims (9)
- (a)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂 100重量部、
(b)1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物 (a)のエポキシ樹脂と(b)のフェノール性水酸基含有化合物の当量比((b)の水酸基数/(a)のエポキシ基数)が0.5〜1.5の範囲になる量、および(c)一般式(1)
Bは一般式(3)
- 一般式(1)で表されるポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体が、一般式(4)
- 一般式(1)で表されるポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体において、aが1又は2である請求項1又は2のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 一般式(1)で表されるポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体のBを表す一般式(3)のシロキサン単位において、(p+q+r+t)の合計が5〜1000である請求項1〜3のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 一般式(7)で表される環状化合物が一般式(8)
- 一般式(7)で表される環状化合物が一般式(9)
- 一般式(5)で表されるシロキサン化合物が無機又は有機のルイス酸又はルイス塩基、有機ブレンステッド酸又は塩基、有機金属化合物又はハロゲン化塩、又は一般式(10)
- 一般式(1)で表されるポリエステル−ポリシロキサンブロック共重合体が有機スズ化合物を触媒に使用して製造されたものである請求項1〜7のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物の硬化物で封止した半導体装置。
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