JP6220492B2 - エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置 - Google Patents
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Description
より具体的には、ピン挿入型パッケージでは、ピンを配線板に挿入した後に配線板裏面からはんだ付けを行うため、パッケージが高温に直接さらされることがないのに対し、表面実装型パッケージでは配線板表面に仮止めを行った後に、はんだバスやリフロー装置等で処理を行うため、パッケージは高温のはんだ付け温度に直接さらされることになる。その結果、パッケージが吸湿していた場合、はんだ付け時に吸湿水分が急激に膨張してパッケージクラックに至ることがあり、パッケージ成形における大きな問題になっている。
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)といったものから、より多ピン化に対応しやすく、かつより高密度実装が可能なCSP(Chip Size Package)を含めたBGA(Ball Grid Array)へ移行しつつある。これらのパッケージは近年、高速化、多機能化を実現するために、フェースダウン型、積層(スタックド)型、フリップチップ型、ウェハーレベル型等、新しい構造のものが開発されている。また、BGAを作製する際の樹脂封止工程も従来の1チップ1キャビティの封止方法に変わって、複数のチップを1キャビティで封止する、いわゆる一括モールド型の封止方法が開発され、生産効率の向上、低コスト化が図られている。この一括モールド型の電子部品装置では、特に厳しい流動特性が封止用成形材料に求められる。
このような問題を解決するため、流動性及び硬化性を両立できる硬化促進剤として、リン原子に少なくとも一つのアルキル基が結合したホスフィン化合物とキノン化合物との付加反応物を使用すること(例えば、特許文献3、特許文献4参照)等が提案されている。
従って、本発明は、優れた流動性を示すエポキシ樹脂組成物、及びこのエポキシ樹脂組成物により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。
(1) (A)エポキシ樹脂と、(B)フェノール樹脂と、(C)トリイソブチルホスフィン及びキノン化合物の付加反応物と、を含有するエポキシ樹脂組成物。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂の少なくとも1種と、(B)フェノール樹脂の少なくとも1種と、(C)トリイソブチルホスフィン及びキノン化合物の付加反応物の少なくとも1種とを含有し、必要に応じてその他の成分を含有して構成される。特定の付加反応物を含むことで、優れた流動性と優れた硬化性を示すエポキシ樹脂組成物を構成できる。
前記エポキシ樹脂としては特に制限されず、エポキシ樹脂組成物に通常用いられるエポキシ樹脂から適宜選択して用いることができる。例えば、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する(A)エポキシ樹脂を用いることができる。そのようなエポキシ樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、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、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等のフェノール類及び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類の少なくとも1種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基を有する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ノボラック型エポキシ樹脂;
ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、アルキル置換又は非置換のビフェノール、スチルベン系フェノール類等のジグリシジルエーテル(ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂)、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;
フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸等のカルボン酸類のグリシジルエステル型エポキシ樹脂;
アニリン、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等のグリシジル型またはメチルグリシジル型のエポキシ樹脂;
分子内のオレフィン結合をエポキシ化して得られ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;
パラキシリレン及びメタキシリレンの少なくとも一方で変性されたフェノール樹脂のグリシジルエーテル;
テルペン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル;
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型エポキシ樹脂;
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;
多環芳香環変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル;
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;
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;
ジフェニルメタン型エポキシ樹脂;
フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ビフェニル型フェノールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物;
硫黄原子含有エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは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。
これらのエポキシ樹脂のうち、いずれか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。但し、これらのエポキシ樹脂の性能を発揮するためには、エポキシ樹脂全量に対して、それらを合計で30質量%以上使用することが好ましく、50質量%以上使用することがより好ましい。以下、好ましいエポキシ樹脂の具体例を示す。
上記一般式(IX)で示されるエポキシ樹脂としては、l個の構成単位及びm個の構成単位をランダムに含むランダム共重合体、交互に含む交互共重合体、規則的に含む共重合体、ブロック状に含むブロック共重合体が挙げられ、これらのいずれか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。
下記一般式(X)で示されるエポキシ樹脂の中でも、i=0、R38が水素原子であるNC−3000(日本化薬株式会社製商品名)、i=0、R38が水素原子であるエポキシ樹脂と一般式(II)の全てのR8が水素原子であるエポキシ樹脂を重量比80:20で混合したCER−3000(日本化薬株式会社製商品名)等が市販品として入手可能である。下記一般式(XI)で示されるエポキシ樹脂の中でも、j=0、k=0であるESN−175(新日鐵化学株式会社商品名)等が市販品として入手可能である。下記一般式(XIX)で示されるエポキシ樹脂の中でも、i=0、k=0であるNC−2000(日本化薬株式会社製商品名)等が市販品として入手可能である。下記一般式(XX)で示されるエポキシ樹脂の中でも、i=0、j=0、k=0であるESN−355、ESN−375(ともに新日鐵化学株式会社商品名)等が市販品として入手可能である。
また前記有機基における置換基としては、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、アリール基、水酸基、アミノ基、ハロゲン原子等を挙げることができる。
上記一般式(II)〜(XI)、(XIX)及び(XX)におけるi、j及びkは0であることもまた好ましい。
また前記エポキシ樹脂の軟化点又は融点は特に制限されない。なかでも成形性と耐リフロー性の観点から、50℃〜140℃であることが好ましく、60℃〜120℃であることがより好ましい。
前記フェノール樹脂としては特に制限はなく、通常用いられるフェノール樹脂から適宜選択することができる。フェノール樹脂は例えば前記エポキシ樹脂の硬化剤として作用する。前記フェノール樹脂は例えば、硬化剤として一般に使用される1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有するフェノール樹脂であってよい。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1分子中に2個のフェノール性水酸基を有する化合物;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類及び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類から選ばれる少なくとも1種と、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ノボラック型フェノール樹脂;
フェノール類及びナフトール類の少なくとも1種と、ジメトキシパラキシレン及びビス(メトキシメチル)ビフェニル等の少なくとも1種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、ビフェニル型フェノ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メタキシリレンの少なくとも一方で変性されたフェノール樹脂;
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;
フェノール類及び/又はナフトール類とジシクロペンタジエンから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、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;
トリフェニルメタン型フェノール樹脂;
並びに、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。
これらアラルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、サリチルアルデヒド型フェノール樹脂、ベンズアルデヒド型とアラルキル型の共重合型フェノール樹脂及びノボラック型フェノール樹脂は、いずれか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が、それらの性能を発揮するためには、フェノール樹脂全量中において、それらを合計で30質量%以上使用することが好ましく、50質量%以上使用することがより好ましい。
下記一般式(XVI)で示されるフェノール樹脂の中でもi=0、k=0であるMEH−7500(明和化成株式会社製商品名)等が市販品として入手可能である。
下記一般式(XVII)で示されるフェノール樹脂の中でもi=0、k=0、q=0であるHE−510(エア・ウォーター・ケミカル株式会社製商品名)等が市販品として入手可能である。
下記一般式(XVIII)で示されるノボラック型フェノール樹脂の中でもi=0、R35が全て水素原子であるタマノル758、759(荒川化学工業株式会社製商品名)、HP−850N(日立化成工業株式会社商品名)等が市販品として入手可能である。
また上記一般式(XII)〜(XVIII)におけるi、j及びkは0であることもまた好ましい。
また前記フェノール樹脂の軟化点又は融点は特に制限されない。なかでも成形性と耐リフロー性の観点から、50℃〜140℃であることが好ましく、60℃〜120℃であることがより好ましい。
前記エポキシ樹脂組成物は、(C)トリイソブチルホスフィンとキノン化合物との付加反応物の少なくとも1種を含む。前記付加反応物はエポキシ樹脂組成物において例えば硬化促進剤として作用する。以下(C)トリイソブチルホスフィンとキノン化合物との付加反応物を特定硬化促進剤ともいう。
前記特定硬化促進剤を構成するキノン化合物は、キノン骨格を有していれば特に制限されない。なかでも硬化性の観点から、下記一般式(I−1)で示されるキノン化合物であることが好ましい。
またR1〜R3で示される有機基における置換基としては、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、アリール基、水酸基、アミノ基、ハロゲン原子等を挙げることができる。
上記のなかでも、化合物の安定性の観点から、トリイソブチルホスフィンと1,4−ベンゾキノンとの付加反応物がより好ましい。
(C)トリイソブチルホスフィンとキノン化合物との付加反応物は、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。
環状アミジン化合物の誘導体;
環状アミジン化合物及びその誘導体のフェノールノボラック塩;
環状アミジン化合物及びその誘導体に無水マレイン酸、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及びこれらの誘導体;
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、
これらホスフィン類と有機ボロン化合物との錯体等のホスフィン化合物;
これら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;
これら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−tert−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・テトラフェニルボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート;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等のホスホニウム塩化合物などが挙げられる。中でも、信頼性の観点から、3級ホスフィン及びホスホニウム塩化合物の少なくとも1種を用いることが好ましく、ホスホニウム化合物又はその分子間塩を触媒として用いることがより好ましい。
特定硬化促進剤を含む全硬化促進剤の合計含有量は、硬化促進効果が得られれば特に制限はない。吸湿時硬化性及び流動性の観点から、(A)エポキシ樹脂と(B)フェノール樹脂の合計量100質量部に対して0.1質量部〜10質量部が好ましく、0.3質量部〜7質量部がより好ましく、0.5質量部〜5質量部がさらに好ましい。0.1質量部以上であると短時間で硬化させることが容易になる。また10質量部以下であると硬化速度が速くなりすぎることを抑制して、良好な成形品が得られる傾向がある。
より好ましくは、前記エポキシ樹脂組成物は特定硬化促進剤としてトリイソブチルホスフィンと1,4−ベンゾキノンとの付加反応物、トリイソブチルホスフィンとメチル−1,4−ベンゾキノンとの付加反応物からなる群より選ばれる少なくとも1種を(A)エポキシ樹脂と(B)フェノール樹脂の合計量100質量部に対して0.3質量部〜7質量部含む。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、(D)無機充填剤の少なくとも1種を必要に応じてさらに含有することができる。特に、エポキシ樹脂組成物を封止用成形材料として用いる場合には、(D)無機充填剤を配合することが好ましい。本発明において用いられる(D)無機充填剤としては、一般に封止用成形材料に用いられるものであってよく、特に限定されるものではない。例えば、溶融シリカ、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、窒化珪素、窒化アルミ、窒化ホウ素、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、マイカ等の微粉未、又はこれらを球形化したビーズなどが挙げられる。さらに、難燃効果のある無機充填剤としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムと亜鉛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。中でも、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い。これらの無機充填剤は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。
前記エポキシ樹脂組成物は、必要に応じて上述の成分(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂、(C)硬化促進剤、及び必要に応じて含まれる(D)無機充填剤に加えて、以下に例示するカップリング剤、イオン交換体、離型剤、応力緩和剤、難燃剤、着色剤といった各種添加剤をさらに含有してもよい。しかし、前記エポキシ樹脂組成物は、以下の添加剤に限定されることなく、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。
前記エポキシ樹脂組成物には、樹脂成分と無機充填剤との接着性を高めるために、必要に応じて、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等の各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム/ジルコニウム系化合物等の公知のカップリング剤を添加することができる。
カップリング剤の含有率は、(D)無機充填剤に対して0.05質量%〜5質量%であることが好ましく、0.1質量%〜2.5質量%がより好ましい。0.05質量%以上であるとフレームとの接着性がより向上する傾向がある。また5質量%以下であるとパッケージの成形性がより向上する傾向がある。
これらのなかでも、二級アミノ基を有するカップリング剤が流動性及びワイヤ流れの観点から好ましい。
前記エポキシ樹脂組成物は、陰イオン交換体を必要に応じて含有することができる。特にエポキシ樹脂組成物を封止用成形材料として用いる場合には、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、陰イオン交換体を配合することが好ましい。本発明において用いられる陰イオン交換体としては特に制限はなく、従来公知のものを用いることができるが、例えば、ハイドロタルサイト類や、マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ビスマスから選ばれる元素の含水酸化物等が挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、下記一般式(XXII)で示されるハイドロタルサイトが好ましい。
一般式(XXII)中、Xは0<X≦0.5であり、mは正の数を示す
これらの陰イオン交換体の含有率は、ハロゲンイオンなどの陰イオンを捕捉できる十分量であれば特に制限はないが、(A)エポキシ樹脂に対して0.1質量%〜30質量%の範囲が好ましく、1質量%〜5質量%がより好ましい。
前記エポキシ樹脂組成物は、成形時に金型との良好な離型性を持たせるため離型剤を含有してもよい。本発明において用いられる離型剤としては特に制限はなく従来公知のものを用いることができる。例えば、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等が挙げられ、これらの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、酸化型又は非酸化型のポリオレフィン系ワックスが好ましく、その含有率としては(A)エポキシ樹脂に対して0.01質量%〜10質量%が好ましく、0.1質量%〜5質量%がより好ましい。ポリオレフィン系ワックスの含有率が0.01質量%以上であると離型性が充分に得られる傾向がある。また10質量%以下であると接着性が低下することが抑制される傾向にある。ポリオレフィン系ワックスとしては、例えば市販品ではヘキスト社製のH4、PE、PEDシリーズ等の数平均分子量が500〜10000程度の低分子量ポリエチレンなどが挙げられる。また、ポリオレフィン系ワックスに他の離型剤を併用する場合、その含有率は(A)エポキシ樹脂に対して0.1質量%〜10質量%が好ましく、0.5質量%〜3質量%がより好ましい。
前記エポキシ樹脂組成物は、シリコーンオイル、シリコーンゴム粉末等の応力緩和剤などを必要に応じて含有することができる。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量、パッケージクラックを低減させることができる。使用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可とう剤(応力緩和剤)であれば特に限定されるものではない。一般に使用されている可とう剤としては、例えば、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等が挙げられ、これらを単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、シリコーン系可とう剤が好ましく、シリコーン系可とう剤としては、エポキシ基を有するもの、アミノ基を有するもの、これらをポリエーテル変性したもの等が挙げられる。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、難燃性を付与するために必要に応じて難燃剤を含有することができる。本発明において用いられる難燃剤としては特に制限はなく、例えば、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公知の有機若しくは無機の化合物、金属水酸化物などが挙げられ、これらの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。難燃剤の含有率は、難燃効果が達成されれば特に制限はないが、エポキシ樹脂などの(A)エポキシ樹脂に対して1質量%〜30質量%が好ましく、2質量%〜15質量%がより好ましい。
また、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配合しても良い。
本発明の電子部品装置は、上述のエポキシ樹脂組成物によって封止した素子を備え、必要に応じてその他の構成要素を含んで構成される。電子部品装置としては、例えば、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、シリコンウエハ等の支持部材に、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等の素子を搭載したものが挙げられ、それら素子部を本発明のエポキシ樹脂組成物で封止したものが挙げられる。より具体的には、例えば、リードフレーム上に半導体素子を固定し、ボンディングパッド等の素子の端子部とリード部をワイヤボンディングやバンプで接続した後、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いてトランスファ成形などによって封止した、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半導体チップを、本発明のエポキシ樹脂組成物で封止したTCP(Tape Carrier Package)、配線板やガラス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及び/又はコンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子を、本発明のエポキシ樹脂組成物で封止した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、裏面に配線板接続用の端子を形成した有機基板の表面に素子を搭載し、バンプまたはワイヤボンディングにより素子と有機基板に形成された配線を接続した後、本発明のエポキシ樹脂組成物で素子を封止したBGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Size Package)などが挙げられる。また、プリント回路板にも本発明のエポキシ樹脂組成物は有効に使用できる。
(合成例)
500mlのセパラブルフラスコにトリイソブチルホスフィン28.1g、トルエン40mlを仕込み、室温(25℃)で攪拌しながら200mlのトルエンに溶かした1,4−ベンゾキノン15gを約1時間かけて滴下した。このまま室温(25℃)で2時間攪拌して、生成した固体を窒素気流下、吸引ろ過した後、ロート上で500mlのトルエン、次いで500mlのヘキサンで洗浄した。そのままロート上で窒素気流下、吸引しながら3時間乾燥することにより、トリイソブチルホスフィンと1,4−ベンゾキノンの付加反応物を38.7g(収率90%)得た。
生成物の1H−NMR及び31P−NMRを測定し、下記式(I−6)で示される構造であると推定した。
合成例で調製した化合物の分析は、以下の方法に従って実施した。
(1)1H−NMR
化合物30mgを約0.6mlの重メタノールに溶かし、直径5mmの試料管に入れ、
ブルカーバイオスピン社製AV−300Mで測定した。シフト値は、溶媒に微量含まれる
CHD2C(=O)CD3(2.04ppm)を基準とした。1H−NMRスペクトルを図1に示す。
(2)31P−NMR
化合物30mgを約0.6mlの重メタノールに溶かし、直径5mmの試料管に入れ、
ブルカーバイオスピン社製AV−300Mで測定した。シフト値は、リン酸水溶液(0p
pm)を基準とした。31P−NMRスペクトルを図1に示す。
エポキシ樹脂として以下を用意した。
・エポキシ樹脂1:エポキシ当量196、融点106℃のビフェニル型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製商品名YX−4000H)
・エポキシ樹脂2:エポキシ当量192、融点79℃のジフェニルメタン型エポキシ樹脂(新日鐡化学株式会社製商品名YSLV−80XY)
・エポキシ樹脂3:エポキシ当量167のサリチルアルデヒド型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製商品名EPPN−502H)
・フェノール樹脂1:水酸基当量176、軟化点70℃のフェノールアラルキル樹脂(三井化学株式会社製商品名ミレックスXL−225)
・フェノール樹脂2:水酸基当量199、軟化点89℃のビフェニル型フェノールアラルキル樹脂(明和化成株式会社製商品名MEH−7851)
・フェノール樹脂3:水酸基当量106のサリチルアルデヒド型フェノール樹脂(明和化成株式会社製商品名MEH−7500)
(1)スパイラルフロー(流動性の指標)
EMMI−1−66に準じたスパイラルフロー測定用金型を用いて、上記条件でエポキシ樹脂組成物を成形して流動距離(cm)を測定した。
(2)熱時硬度
エポキシ樹脂組成物を上記条件で直径50mm×厚さ3mmの円板に成形し、成形後直ちにショアD型硬度計を用いて測定した。
10mm×10mm×0.4mm(面積100mm2)、パッドピッチ80μmのテスト用シリコンチップを搭載し、直径18μm、最大長さ3mmの金線(ワイヤ)でワイヤボンディングを施した、外形20mm×20mm、半導体チップ上面の封止材の厚さ0.5mm、半導体チップ裏面の封止材の厚さ0.5mm、半導体装置の総厚み1.5mmのLQFPパッケージを、エポキシ樹脂組成物を用いて上記条件で成形、後硬化して作製し、ソフトX線測定装置(ソフテックス社製PRO−TEST 100型)を用いて、電圧100kV、電流1.5mAの条件で、半導体装置の透視観察を行ってワイヤ変形量を求め、ワイヤ流れを評価した。観察はフレーム面に対し垂直方向から行い、ワイヤボンディングの最短距離L(半導体チップの端子部とリードを結ぶ直線距離)及びワイヤの最大変位量Xを測定し、(X/L)×100をワイヤ変形量(%)とした。
これに対して、本発明による硬化促進剤とは異なる種類の硬化促進剤を含む比較例1〜7は、流動性、ワイヤ変形量に劣っている。
このようなエポキシ樹脂組成物を用いてIC、LSI等の電子部品の素子を封止することによって、作業性が良好で、ワイヤ変形量の少ない電子部品装置を提供することが可能となり、その工業的価値は高い。
Claims (6)
- (A)エポキシ樹脂と、(B)フェノール樹脂と、(C)トリイソブチルホスフィン及びキノン化合物の付加反応物と、を含有し、前記(C)トリイソブチルホスフィン及びキノン化合物の付加反応物が、トリイソブチルホスフィンと下記一般式(I−1)で示されるキノン化合物との付加反応物であるエポキシ樹脂組成物。
(一般式(I−1)中のR1〜R3はそれぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜18の有機基を示す。またR1とR2が互いに結合して環状構造を形成してもよい。) - 前記(C)トリイソブチルホスフィン及びキノン化合物との付加反応物が、トリイソブチルホスフィンと1,4−ベンゾキノンとの付加反応物である請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
- (D)無機充填剤をさらに含有し、その含有率が総体積中の55体積%〜90体積%である請求項1又は請求項2に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記(A)エポキシ樹脂が、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、硫黄原子含有型エポキシ樹脂、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、サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂、ナフトール類とフェノール類との共重合型エポキシ樹脂、及びアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物からなる群より選ばれる1以上を含有する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記(B)フェノール樹脂が、アラルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、サリチルアルデヒド型フェノール樹脂、ベンズアルデヒド型フェノール樹脂とアラルキル型フェノール樹脂との共重合型樹脂、及びノボラック型フェノール樹脂からなる群より選ばれる1以上を含有する請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物により封止された素子を備える電子部品装置。
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