JP2019172738A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 低温硬化性及び作業性に優れ、更に接着性及び接着保持力に優れたエポキシ樹脂組成物及び半導体装置を提供する。【解決手段】 本発明は、下記(A)〜(D)成分、(A)エポキシ樹脂、(B)芳香族アミン系硬化剤、(C)硬化促進剤、及び(D)安定化剤を含有してなり、上記(A)エポキシ樹脂中の全エポキシ基1当量に対する上記(B)芳香族アミン系硬化剤中の全アミノ基の当量の比が0.7〜1.5であり、上記(C)硬化促進剤がアリールボレート塩又はアリールボラン錯体から選ばれる有機ホウ素化合物であり、上記(D)安定化剤がアリールホスフィンからなることを特徴とするエポキシ樹脂組成物、及び該エポキシ樹脂組成物の硬化物で封止された半導体装置を提供する。【選択図】なし
Description
本発明は、熱硬化性エポキシ樹脂組成物に関し、特に、ダイオード、トランジスター、IC、LSI、超LSI等の半導体装置を封止するために用いられるエポキシ樹脂組成物に関する。
エポキシ樹脂は、半導体封止材として幅広い用途で使用されている。近年は、半導体チップの小型化と共に高密度化が進んでおり、より一層信頼性が求められている。また、生産性向上の観点から、エポキシ樹脂の低温速硬化が求められており、エポキシ樹脂の低温速硬化の手法を用いたエポキシ樹脂組成物としては、エポキシ樹脂と硬化剤との2成分を混合して硬化させる2液型エポキシ樹脂組成物が挙げられる。2液型エポキシ樹脂組成物は低温硬化性には優れるが、均一に混合しないと十分な特性が得られず、また混合後の可使時間も限られており使用上の制約が多い(特許文献1)。
また、これらの課題を解決する手法としてマイクロカプセル型の硬化剤を用いた1液型エポキシ樹脂組成物が提案されている。しかしながら、マイクロカプセル型硬化剤は固体や高粘度な液状であるため、樹脂組成物の粘度が高く作業性に劣ることがある(特許文献2)。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、低温硬化性及び作業性に優れ、更に接着性及び接着保持力に優れたエポキシ樹脂組成物及び半導体装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、下記(A)エポキシ樹脂、(B)芳香族アミン系硬化剤、(C)硬化促進剤及び(D)安定化剤を含有してなり、上記(A)エポキシ樹脂中の全エポキシ基1当量に対する上記(B)芳香族アミン系硬化剤中の全アミノ基の当量の比が0.7〜1.5であり、上記(C)硬化促進剤がアリールボレート塩又はアリールボラン錯体から選ばれる有機ホウ素化合物であり、上記(D)安定化剤がアリールホスフィンからなるエポキシ樹脂組成物が上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
従って、本発明は、下記のエポキシ樹脂組成物及び半導体装置を提供する。
1.下記(A)〜(D)成分、
(A)エポキシ樹脂、
(B)芳香族アミン系硬化剤、
(C)硬化促進剤、及び
(D)安定化剤
を含有してなり、上記(A)エポキシ樹脂中の全エポキシ基1当量に対する上記(B)芳香族アミン系硬化剤中の全アミノ基の当量の比が0.7〜1.5であり、上記(C)硬化促進剤がアリールボレート塩又はアリールボラン錯体から選ばれる有機ホウ素化合物であり、上記(D)安定化剤がアリールホスフィンからなることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
2.(B)成分が、下記式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される芳香族アミン系硬化剤から選ばれる1種又は2種以上である上記1記載のエポキシ樹脂組成物。
(式中R1〜R4は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、炭素数1〜6の1価炭化水素基、CH3S−及びCH3CH2S−から選ばれる基である。)
3.(C)成分のアリールボレート塩と対を成すカチオン成分が、アルカリ金属、アルキルアンモニウム化合物、イミダゾリウム化合物、アリールホスホニウム化合物及びアルキルホスホニウム化合物の群から選ばれる少なくとも1種を含む上記1又は2記載のエポキシ樹脂組成物。
4.(C)成分が、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム−p−トリルボレート、又は、トリフェニルホスフィントリフェニルボランである上記1〜3のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
5.(C)成分の配合量が、上記(A)成分及び(B)成分の合計100質量部に対して、0.1〜10質量部である上記1〜4のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
6.(D)成分の配合量が、(D)成分と(C)成分との質量比(D)/(C)で、0.5/1〜5/1の範囲に調整されるものである上記1〜5のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
7.(A)成分のエポキシ樹脂が、液状エポキシ樹脂である上記1〜6のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
8.更に(E)無機充填材を含む上記1〜7のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
9.25℃において液状である上記1〜8のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
10.上記1〜9のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物で封止された半導体装置。
1.下記(A)〜(D)成分、
(A)エポキシ樹脂、
(B)芳香族アミン系硬化剤、
(C)硬化促進剤、及び
(D)安定化剤
を含有してなり、上記(A)エポキシ樹脂中の全エポキシ基1当量に対する上記(B)芳香族アミン系硬化剤中の全アミノ基の当量の比が0.7〜1.5であり、上記(C)硬化促進剤がアリールボレート塩又はアリールボラン錯体から選ばれる有機ホウ素化合物であり、上記(D)安定化剤がアリールホスフィンからなることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
2.(B)成分が、下記式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される芳香族アミン系硬化剤から選ばれる1種又は2種以上である上記1記載のエポキシ樹脂組成物。
3.(C)成分のアリールボレート塩と対を成すカチオン成分が、アルカリ金属、アルキルアンモニウム化合物、イミダゾリウム化合物、アリールホスホニウム化合物及びアルキルホスホニウム化合物の群から選ばれる少なくとも1種を含む上記1又は2記載のエポキシ樹脂組成物。
4.(C)成分が、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム−p−トリルボレート、又は、トリフェニルホスフィントリフェニルボランである上記1〜3のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
5.(C)成分の配合量が、上記(A)成分及び(B)成分の合計100質量部に対して、0.1〜10質量部である上記1〜4のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
6.(D)成分の配合量が、(D)成分と(C)成分との質量比(D)/(C)で、0.5/1〜5/1の範囲に調整されるものである上記1〜5のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
7.(A)成分のエポキシ樹脂が、液状エポキシ樹脂である上記1〜6のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
8.更に(E)無機充填材を含む上記1〜7のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
9.25℃において液状である上記1〜8のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
10.上記1〜9のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物で封止された半導体装置。
本発明のエポキシ樹脂組成物によれば、低温硬化性及び作業性を兼備し、更に接着性及び接着力保持力に優れた樹脂組成物を得ることができ、該樹脂組成物の硬化物で封止された半導体装置に特に有用である。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、下記(A)〜(D)成分
(A)エポキシ樹脂、
(B)芳香族アミン系硬化剤、
(C)硬化促進剤、及び
(D)安定化剤
を含有する。
(A)エポキシ樹脂、
(B)芳香族アミン系硬化剤、
(C)硬化促進剤、及び
(D)安定化剤
を含有する。
(A)エポキシ樹脂
(A)成分であるエポキシ樹脂は、公知のエポキシ樹脂を用いることができる。例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールFノボラック型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリアジン骨格含有エポキシ樹脂、フルオレン骨格含有エポキシ樹脂、トリフェノールフェノールメタン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、多官能フェノール類及びアントラセン等の多環芳香族類のジグリシジルエーテル化合物並びにこれらにリン化合物を導入したリン含有エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
(A)成分であるエポキシ樹脂は、公知のエポキシ樹脂を用いることができる。例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールFノボラック型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリアジン骨格含有エポキシ樹脂、フルオレン骨格含有エポキシ樹脂、トリフェノールフェノールメタン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、多官能フェノール類及びアントラセン等の多環芳香族類のジグリシジルエーテル化合物並びにこれらにリン化合物を導入したリン含有エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
(A)成分としては、25℃における粘度が好ましくは0.01〜100,000mPa・sであり、より好ましくは0.1〜10,000mPa・sである液状の樹脂が好ましい。この粘度は、JIS Z 8803:2011の記載に基づき、25℃の測定温度で円錐平板型回転粘度計(E型粘度計)を用いて試料をセットして2分後の値を測定した粘度である。
(A)成分の含有量としては、樹脂組成物中に30〜80質量%含有させることが好ましく、より好ましくは40〜75質量%であり、さらに好ましくは45〜70質量%である。
(B)芳香族アミン系硬化剤
(B)成分である芳香族アミン系硬化剤は、上記(A)成分の硬化剤であり、特に、耐熱性及び保存安定性に優れる芳香環を有するアミン系化合物が挙げられる。具体的には、下記式(1)〜(4)で表される芳香族アミン系硬化剤が挙げられる。
(式中R1〜R4は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、炭素数1〜6の1価炭化水素基、CH3S−及びCH3CH2S−から選ばれる基である。)
(B)成分である芳香族アミン系硬化剤は、上記(A)成分の硬化剤であり、特に、耐熱性及び保存安定性に優れる芳香環を有するアミン系化合物が挙げられる。具体的には、下記式(1)〜(4)で表される芳香族アミン系硬化剤が挙げられる。
上記式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される芳香族アミン系硬化剤の中でも、例えば、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン等の芳香族ジアミノジフェニルメタン化合物、2,4−ジアミノトルエン、1,4−ジアミノベンゼン、1,3−ジアミノベンゼン等が好ましいものとして挙げられる。これらは1種単独でも2種以上を組み合せて使用してもよい。
上記芳香族アミン系硬化剤の中で、常温(20〜30℃)で液体のものはそのまま配合してよいが、固体のものはそのまま配合すると樹脂粘度が上昇し、作業性が著しく悪くなるため、予め上記液状エポキシ樹脂と溶融混合することが好ましく、後述する特定の配合割合で、70〜150℃の温度範囲で1〜2時間溶融混合することが望ましい。混合温度が70℃未満であると芳香族アミン系硬化剤が十分に相溶しないおそれがあり、150℃を超える温度であると液状エポキシ樹脂と反応して粘度上昇するおそれがある。また、混合時間が1時間未満であると芳香族アミン系硬化剤が十分に相溶せず、粘度上昇を招くおそれがあり、2時間を超えると液状エポキシ樹脂と反応し、粘度上昇するおそれがある。
上記芳香族アミン系硬化剤の配合量は、(A)成分中の全エポキシ基1当量に対する該芳香族アミン系硬化剤中の全アミノ基の当量の比が0.7〜1.5であり、好ましくは0.7〜1.2、より好ましくは0.7〜1.1、更に好ましくは0.85〜1.05となる量である。上記の当量の比が0.7未満では未反応のエポキシ基が残存し、ガラス転移温度が低下、あるいは密着性が低下するおそれがあり、1.5を超えるとエポキシ樹脂硬化物が硬く脆くなり、リフロー時又は温度サイクル時にクラックが発生するおそれがある。
(C)硬化促進剤
(C)硬化促進剤は、アリールボレート塩又はアリールボラン錯体から選ばれる有機ホウ素化合物である。本発明では(C)硬化促進剤としてアリールボレート塩又はアリールボラン錯体から選ばれる有機ホウ素化合物を用いることにより、低温硬化性や粘度増加率の著しい増加がなく樹脂組成物の作業性に優れると共に、接着性、高温・高湿保管後の接着力保持率が高く得られるものであり、本発明の所望の目的・効果を達成することができる。
(C)硬化促進剤は、アリールボレート塩又はアリールボラン錯体から選ばれる有機ホウ素化合物である。本発明では(C)硬化促進剤としてアリールボレート塩又はアリールボラン錯体から選ばれる有機ホウ素化合物を用いることにより、低温硬化性や粘度増加率の著しい増加がなく樹脂組成物の作業性に優れると共に、接着性、高温・高湿保管後の接着力保持率が高く得られるものであり、本発明の所望の目的・効果を達成することができる。
上記アリールボレート塩のアリールボレートの具体例としては、テトラフェニルボレート、テトラパラメチルフェニルボレート(テトラ−p−トリルボレート)、テトラパラフルオロフェニルボレート、テトラメタフルオロフェニルボレート、テトラメトキシフェニルボレート等が挙げられ、これらの中でも、テトラフェニルボレート、テトラ−p−トリルボレートが好ましい。
上記アリールボレート塩と対を成すカチオン成分としては、アルカリ金属、アルキルアンモニウム化合物、イミダゾリウム化合物、アリールホスホニウム化合物及びアルキルホスホニウム化合物の群から選ばれるものであれば良い。中でもアリールホスホニウム化合物を採用することがより好適である。
上記アリールホスホニウム化合物の例としては、テトラフェニルホスホニウム塩、テトラトリルホスホニウム塩、エチルトリフェニルホスホニウム塩、ブチルトリフェニルホスホニウム塩、ベンジルトリフェニルホスホニウム塩等が挙げられる。
また、上記アリールボラン錯体のアリールボランの具体例としては、トリフェニルボラン、トリパラメチルフェニルボラン(トリ−p−トリルボラン)、トリパラフルオロフェニルボラン、トリメタフルオロフェニルボラン、トリメトキシフェニルボラン等が挙げられ、これらの中でも、トリフェニルボラン、トリ−p−トリルボランが好ましい。
上記アリールボランと錯体を形成する化合物としては、トリアリールホスフィンやトリアルキルホスフィン、ジアリールアルキルホスフィンなどが挙げられ、中でもトリアリールホスフィンが好ましい。これらの具体例としては、トリフェニルホスフィン、トリトリルホスフィン、エチルジフェニルホスフィン、ブチルジフェニルホスフィン、ベンジルジフェニルホスフィンなどが挙げられ、トリフェニルホスフィンが好ましく用いられる。
(C)硬化促進剤としては、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウムテトラ−p−トリルボレート、トリフェニルホスフィントリフェニルボラン等を用いることが好適である。
(C)硬化促進剤の配合量は、上記(A)成分及び(B)成分の合計100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.2〜5質量部である。
(D)安定化剤
(D)安定化剤はアリールホスフィンである。本発明では(D)安定化剤としてアリールホスフィンを用いることにより、低温硬化性を損なうことなく粘度増加率の著しい増加がなく樹脂組成物の作業性に優れると共に、接着性、高温・高湿保管後の接着力保持率が高く得られるものであり、本発明の所望の目的・効果を達成することができる。上記アリールホスフィンの具体例としては、トリフェニルホスフィン、トリトリルホスフィン、トリメタトリルホスフィン、トリパラトリルホスフィン、トリスパラメトキシフェニルホスフィンなどのトリアリールホスフィン、エチルジフェニルホスフィン、ブチルジフェニルホスフィン、ベンジルジフェニルホスフィンなどのジアリールアルキルホスフィンなどが挙げられる。中でも、トリフェニルホスフィン、トリパラトリルホスフィン、トリスパラメトキシフェニルホスフィン等を用いることが好適である。
(D)安定化剤はアリールホスフィンである。本発明では(D)安定化剤としてアリールホスフィンを用いることにより、低温硬化性を損なうことなく粘度増加率の著しい増加がなく樹脂組成物の作業性に優れると共に、接着性、高温・高湿保管後の接着力保持率が高く得られるものであり、本発明の所望の目的・効果を達成することができる。上記アリールホスフィンの具体例としては、トリフェニルホスフィン、トリトリルホスフィン、トリメタトリルホスフィン、トリパラトリルホスフィン、トリスパラメトキシフェニルホスフィンなどのトリアリールホスフィン、エチルジフェニルホスフィン、ブチルジフェニルホスフィン、ベンジルジフェニルホスフィンなどのジアリールアルキルホスフィンなどが挙げられる。中でも、トリフェニルホスフィン、トリパラトリルホスフィン、トリスパラメトキシフェニルホスフィン等を用いることが好適である。
(D)安定化剤の配合量については、(D)成分と(C)成分との質量比(D)/(C)で、0.5/1〜5/1の範囲に調整されるものであり、(D)/(C)が好ましくは0.5/1〜2/1である。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、上記(A)〜(D)成分の他に、(E)無機充填材や(F)その他の添加剤を適宜配合することができる。
(E)無機充填材
(E)無機充填材は、エポキシ樹脂組成物の熱膨張率低下や耐湿信頼性向上のために、必要により適宜添加されるものであり、無機充填材としては、例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ、クリストバライト等のシリカ類、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化チタン、ガラス繊維、酸化マグネシウム等が挙げられる。これらの無機充填材の平均粒径や形状は、用途に応じて選択することができる。なかでも、球状アルミナ、球状溶融シリカ、ガラス繊維等が好ましい。
(E)無機充填材は、エポキシ樹脂組成物の熱膨張率低下や耐湿信頼性向上のために、必要により適宜添加されるものであり、無機充填材としては、例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ、クリストバライト等のシリカ類、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化チタン、ガラス繊維、酸化マグネシウム等が挙げられる。これらの無機充填材の平均粒径や形状は、用途に応じて選択することができる。なかでも、球状アルミナ、球状溶融シリカ、ガラス繊維等が好ましい。
(E)無機充填材の配合量は、(A)〜(D)成分の合計100質量部に対して20〜1,500質量部とすることが好ましく、より好ましくは50〜1,000質量部である。
(F)その他の添加剤
本発明のエポキシ樹脂組成物には、その他の添加剤として(F)成分を必要に応じて本発明の目的・効果を損なわない範囲で添加することができる。この添加剤としては、例えば、離型剤、難燃剤、イオントラップ剤、酸化防止剤、接着付与剤、低応力化剤、着色剤等が挙げられる。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、その他の添加剤として(F)成分を必要に応じて本発明の目的・効果を損なわない範囲で添加することができる。この添加剤としては、例えば、離型剤、難燃剤、イオントラップ剤、酸化防止剤、接着付与剤、低応力化剤、着色剤等が挙げられる。
離型剤は、金型からの離型性を向上させる目的で添加される。この離型剤としては、例えば、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、ポリエチレン、酸化ポリエチレン、ポリプロピレン、モンタン酸、モンタンワックス(モンタン酸と、飽和アルコール、2−(2−ヒドロキシエチルアミノ)エタノール、エチレングリコール又はグリセリンとのエステル化合物)、ステアリン酸、ステアリン酸エステル、ステアリン酸アミド等の公知のものを全てが挙げられる。
難燃剤は、難燃性を付与する目的で添加される。この難燃剤としては特に制限されず、公知のものを全て使用することができ、例えば、ホスファゼン化合物、シリコーン化合物、モリブデン酸亜鉛担持タルク、モリブデン酸亜鉛担持酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化モリブデン等を挙げることができる。
イオントラップ剤は、樹脂組成物中に含まれるイオン不純物を捕捉し、熱劣化や吸湿劣化を防ぐ目的で添加される。イオントラップ剤としては、特に制限されず、公知のものを全て使用することができ、例えば、ハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス化合物、希土類酸化物等が挙げられる。
低応力化剤は、樹脂クラック抑制及び低弾性化を目的に添加される。この低応力剤としては液状シリコーン樹脂、液状アクリル樹脂、液状ブタジエンゴム、固形シリコーン樹脂、固形アクリル樹脂、固形ブタジエンゴムなどが挙げられる。
(F)成分の配合量は、エポキシ樹脂組成物の使用目的により相違するが、通常、エポキシ樹脂組成物全体の10質量%以下の量とすることができる。(F)成分を配合する場合は、5質量%以上であることが好ましい。
本発明の熱硬化性エポキシ樹脂組成物は、次に示されるような方法で調製することができる。例えば(A)エポキシ樹脂と(B)芳香族アミン系硬化剤と(C)硬化促進剤と(D)安定化剤を、同時に又は別々に必要に応じて加熱処理を行いながら混合、撹拌、溶解及び/又は分散させることにより、(A)〜(D)成分の樹脂混合物を得ることができる。また、(A)〜(D)成分の混合物に(E)無機充填材を添加、撹拌、溶解及び/又は分散させることにより、(A)〜(E)成分の樹脂混合物を得る方法もある。更に、用途によって、(A)〜(D)成分の混合物、又は(A)〜(E)成分の混合物に、離型剤、難燃剤、イオントラップ剤及び低応力化剤の(F)添加剤のうち少なくとも1種を添加して混合してもよい。(A)〜(F)の各成分は1種単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
上記の樹脂混合物の調製方法、並びに、混合、撹拌及び分散を行う装置については、特に限定されない。具体的には、例えば、撹拌及び加熱装置を備えたライカイ機、2本ロールミル、3本ロールミル、ボールミル、プラネタリーミキサー、又はマスコロイダー等が挙げられ、これらの装置は、適宜組み合わせて使用してもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、半導体装置の封止材としても用いる場合、特に25℃において液状であることが好ましい。この場合、この液状エポキシ樹脂組成物の粘度は、上記した成分の種類及び配合量を適宜選定することにより、E型回転粘度計を用いて1rpmの回転数で測定した25℃の粘度で1,000Pa・s以下、特に500Pa・s以下とすることが好ましい。なお、その下限は特に制限されないが、通常1Pa・s以上である。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物の成形方法、成形条件は、常法とすることができるが、好ましくは40〜100℃で成形硬化後、150〜180℃で1〜3時間ポストキュアーすることが好ましく、例えば、150℃で1時間以上熱オーブンにてポストキュアーすることが望ましい。ポストキュアーが150℃で1時間未満では十分な硬化物特性が得られない場合がある。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、半導体部材の封止材、接着剤、アンダーフィル材などとして用いられる。特に、ダイオード、トランジスター、IC、LSI、超LSI等の半導体装置を封止するため好適に用いることができる。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
[実施例1〜18、比較例1〜9]
実施例1〜18及び比較例1〜9について、下記に示す各成分を表1,2(各実施例)及び表3(各比較例)に示す組成で配合して熱硬化性エポキシ樹脂組成物を調製した。なお、表1〜3中、各成分の量は質量部を示す。(B)/(A)比は、(A)成分中の全エポキシ基1モル当量に対する(B)成分中の全アミノ基のモル当量を示す。
実施例1〜18及び比較例1〜9について、下記に示す各成分を表1,2(各実施例)及び表3(各比較例)に示す組成で配合して熱硬化性エポキシ樹脂組成物を調製した。なお、表1〜3中、各成分の量は質量部を示す。(B)/(A)比は、(A)成分中の全エポキシ基1モル当量に対する(B)成分中の全アミノ基のモル当量を示す。
(A)液状エポキシ樹脂
(1)エポキシ樹脂(A1):ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エピコート828:三菱化学社製)
(2)エポキシ樹脂(A2):アミノフェノール型3官能エポキシ樹脂(jER630:三菱化学社製)
(B)アミン系硬化剤
(1)芳香族アミン系硬化剤(B1):3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(カヤハードAA、日本化薬(株)製)
(2)芳香族アミン系硬化剤(B2):ジエチルトルエンジアミン(エタキュアー100、アルバメールコーポレーション社製)
(3)脂肪族アミン硬化剤(B3):1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン(1、3−BAC、三菱瓦斯化学社製)
(C)硬化促進剤
(1)テトラフェニルホスホニウムテトラ−p−トリルボレート(C1)(TPP−MK:北興化学社製)
(2)トリフェニルホスフィントリフェニルボラン(C2)(TPP−s:北興化学社製)
(D)安定化剤
(1)トリフェニルホスフィン(D1)(TPP:北興化学社製)
(2)トリパラトリルホスフィン(D2)(TPTP:北興化学社製)
(3)トリスパラメトキシフェニルホスフィン(D3)(TPAP:北興化学社製)
(E)無機充填材
(1)平均粒径2μmの球状シリカ(E1)
(2)平均粒径13μmの球状シリカ(E2)(品名:CS−6103 53C、龍森社製)
(F)その他の添加剤
(1)2−エチル−4−メチルイミダゾール(F1)(四国化成社製)
(2)サリチル酸(F2)(TCI製)
(1)エポキシ樹脂(A1):ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エピコート828:三菱化学社製)
(2)エポキシ樹脂(A2):アミノフェノール型3官能エポキシ樹脂(jER630:三菱化学社製)
(B)アミン系硬化剤
(1)芳香族アミン系硬化剤(B1):3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(カヤハードAA、日本化薬(株)製)
(2)芳香族アミン系硬化剤(B2):ジエチルトルエンジアミン(エタキュアー100、アルバメールコーポレーション社製)
(3)脂肪族アミン硬化剤(B3):1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン(1、3−BAC、三菱瓦斯化学社製)
(C)硬化促進剤
(1)テトラフェニルホスホニウムテトラ−p−トリルボレート(C1)(TPP−MK:北興化学社製)
(2)トリフェニルホスフィントリフェニルボラン(C2)(TPP−s:北興化学社製)
(D)安定化剤
(1)トリフェニルホスフィン(D1)(TPP:北興化学社製)
(2)トリパラトリルホスフィン(D2)(TPTP:北興化学社製)
(3)トリスパラメトキシフェニルホスフィン(D3)(TPAP:北興化学社製)
(E)無機充填材
(1)平均粒径2μmの球状シリカ(E1)
(2)平均粒径13μmの球状シリカ(E2)(品名:CS−6103 53C、龍森社製)
(F)その他の添加剤
(1)2−エチル−4−メチルイミダゾール(F1)(四国化成社製)
(2)サリチル酸(F2)(TCI製)
得られた各組成物について、以下に示す評価方法により試験を行った。その結果を表1〜3に示す。
[硬化性]
実施例1〜18及び比較例1〜9の各例において作製した樹脂組成物を、1mm厚の金型に流し込み120℃のオーブンに10分間放置し硬化性の評価を行った。オーブンから取出し室温の状態に冷却後、表面にタックが無いものを「○」と評価し、表面上にタックがある又は未硬化のものを「×」と評価した。その結果を表1〜3に記載した。
実施例1〜18及び比較例1〜9の各例において作製した樹脂組成物を、1mm厚の金型に流し込み120℃のオーブンに10分間放置し硬化性の評価を行った。オーブンから取出し室温の状態に冷却後、表面にタックが無いものを「○」と評価し、表面上にタックがある又は未硬化のものを「×」と評価した。その結果を表1〜3に記載した。
[粘度増加率]
実施例1〜18及び比較例1〜9において作製した直後の樹脂組成物の粘度(以下、初期粘度という。単位:mPa・s)について、JIS Z 8803:2011に準じ、25℃の測定温度で、円錐平板型回転粘度計(E型粘度計)を用いて、各例の樹脂組成物(試料)をセットして2分後の値を測定した。また、各例の樹脂組成物を25℃で24時間保持した後の粘度も同様に測定し、粘度増加率(単位:%)を下記式によって算出した。
粘度増加率(%)=[(25℃で24時間保持後の粘度−初期の粘度)/(初期の粘度)]×100
実施例1〜18及び比較例1〜9において作製した直後の樹脂組成物の粘度(以下、初期粘度という。単位:mPa・s)について、JIS Z 8803:2011に準じ、25℃の測定温度で、円錐平板型回転粘度計(E型粘度計)を用いて、各例の樹脂組成物(試料)をセットして2分後の値を測定した。また、各例の樹脂組成物を25℃で24時間保持した後の粘度も同様に測定し、粘度増加率(単位:%)を下記式によって算出した。
粘度増加率(%)=[(25℃で24時間保持後の粘度−初期の粘度)/(初期の粘度)]×100
上記式の粘度増加率が100〜200%の範囲の場合には「○」と評価し、200%以上の場合には「×」と評価し、その結果を表1〜3に記載した。
(硬化物サンプル作製条件)
実施例1〜18及び比較例1〜9の各例のエポキシ樹脂組成物については、硬化前の組成物が25℃で液状であるため、各例のエポキシ樹脂組成物を120℃×1時間で成型をし、下記試験に供するための試験片を作製した。
実施例1〜18及び比較例1〜9の各例のエポキシ樹脂組成物については、硬化前の組成物が25℃で液状であるため、各例のエポキシ樹脂組成物を120℃×1時間で成型をし、下記試験に供するための試験片を作製した。
[曲げ強度]
JIS K6911:2006に準じ、上記硬化条件で作製した硬化物を用いて測定した。
JIS K6911:2006に準じ、上記硬化条件で作製した硬化物を用いて測定した。
[接着性]
10×10mmの大きさのシリコンチップ上に被着面積4mm2となるように、上記硬化条件にて接着性試験用テストピースを作製した。このテストピースを用いて、ボンドテスターDAGE−SERIES−4000PXY(DAGE社製)で、接着性の評価として、150℃での剪断接着力を測定した。なお、テストピースのフレームと樹脂との接着面積は4mm2である。その結果を表1〜3に記載した。
10×10mmの大きさのシリコンチップ上に被着面積4mm2となるように、上記硬化条件にて接着性試験用テストピースを作製した。このテストピースを用いて、ボンドテスターDAGE−SERIES−4000PXY(DAGE社製)で、接着性の評価として、150℃での剪断接着力を測定した。なお、テストピースのフレームと樹脂との接着面積は4mm2である。その結果を表1〜3に記載した。
Claims (10)
- 下記(A)〜(D)成分、
(A)エポキシ樹脂、
(B)芳香族アミン系硬化剤、
(C)硬化促進剤、及び
(D)安定化剤
を含有してなり、上記(A)エポキシ樹脂中の全エポキシ基1当量に対する上記(B)芳香族アミン系硬化剤中の全アミノ基の当量の比が0.7〜1.5であり、上記(C)硬化促進剤がアリールボレート塩又はアリールボラン錯体から選ばれる有機ホウ素化合物であり、上記(D)安定化剤がアリールホスフィンからなることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 - (C)成分のアリールボレート塩と対を成すカチオン成分が、アルカリ金属、アルキルアンモニウム化合物、イミダゾリウム化合物、アリールホスホニウム化合物及びアルキルホスホニウム化合物の群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項1又は2記載のエポキシ樹脂組成物。
- (C)成分が、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム−p−トリルボレート、又は、トリフェニルホスフィントリフェニルボランである請求項1〜3のいずれか1項記載のエポキシ樹脂組成物。
- (C)成分の配合量が、上記(A)成分及び(B)成分の合計100質量部に対して、0.1〜10質量部である請求項1〜4のいずれか1項記載のエポキシ樹脂組成物。
- (D)成分の配合量が、(D)成分と(C)成分との質量比(D)/(C)で、0.5/1〜5/1の範囲に調整されるものである請求項1〜5のいずれか1項記載のエポキシ樹脂組成物。
- (A)成分のエポキシ樹脂が、液状エポキシ樹脂である請求項1〜6のいずれか1項記載のエポキシ樹脂組成物。
- 更に(E)無機充填材を含む請求項1〜7のいずれか1項記載のエポキシ樹脂組成物。
- 25℃において液状である請求項1〜8のいずれか1項記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜9のいずれか1項記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物で封止された半導体装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2020194920A1 (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 日本発條株式会社 | 熱硬化性エポキシ樹脂組成物、回路基板用積層板、金属ベース回路基板、およびパワーモジュール |
KR20240044519A (ko) | 2021-12-28 | 2024-04-04 | 아사히 가세이 가부시키가이샤 | 에폭시 수지 조성물, 경화물, 밀봉재 및 접착제 |
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- 2018-03-27 JP JP2018059968A patent/JP2019172738A/ja active Pending
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