エポキシ樹脂組成物及び片面モールド型半導体装置
【課題】α２／α１の値を小さくして１に近づけることで反りの温度依存性を小さくすることによって片面モールド型半導体装置に反りが発生するのを防止することができるエポキシ樹脂組成物を提供する。
【解決手段】１分子内に３個以上のエポキシ基を持つエポキシ樹脂、硬化剤、無機フィラーを含有する。硬化剤として少なくとも下記式１で表される化合物を用いる。この化合物を除く他の硬化剤の当量がエポキシ樹脂の当量に対して０．２０以下である。
【解決手段】１分子内に３個以上のエポキシ基を持つエポキシ樹脂、硬化剤、無機フィラーを含有する。硬化剤として少なくとも下記式１で表される化合物を用いる。この化合物を除く他の硬化剤の当量がエポキシ樹脂の当量に対して０．２０以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片面モールド型半導体装置の製造に用いられるエポキシ樹脂組成物及び片面モールド型半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、片面モールド型半導体装置等の半導体装置は、エポキシ樹脂組成物を用いて基材の片面をモールドすることによって製造されている。
【０００３】
そして、上記エポキシ樹脂組成物としては、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び無機充填材を含有するものが用いられている（例えば、特許文献１−３参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２４６８３９号公報
【特許文献２】特開２００３−２７７４８６号公報
【特許文献３】特開２００３−２８６３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のエポキシ樹脂組成物にあっては、ガラス転移点以上の領域における線膨張係数（α２）とガラス転移点未満の領域における線膨張係数（α１）の比（α２／α１）の値が大きく、具体的には２．５以上のものであった。そしてこのようにα２／α１の値が大きいエポキシ樹脂組成物を用いて半導体装置を製造した場合、この半導体装置の反りの温度依存性が大きくなるため、リフローはんだ付け時においてこの半導体装置に反りが発生し、表面実装が困難となるものであった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、α２／α１の値を小さくして１に近づけることで反りの温度依存性を小さくすることによって片面モールド型半導体装置に反りが発生するのを防止することができるエポキシ樹脂組成物及び片面モールド型半導体装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係るエポキシ樹脂組成物は、１分子内に３個以上のエポキシ基を持つエポキシ樹脂、硬化剤、無機フィラーを含有し、硬化剤として少なくとも下記式１で表される化合物を用いると共に、この化合物を除く他の硬化剤の当量がエポキシ樹脂の当量に対して０．２０以下であることを特徴とするものである。
【０００７】
【化１】
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１において、エポキシ樹脂組成物全量に対して無機フィラーが６０〜９５質量％含有されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項３に係る片面モールド型半導体装置は、請求項１又は２に記載のエポキシ樹脂組成物を用いて成形されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１に係るエポキシ樹脂組成物によれば、α２／α１の値を小さくして１に近づけることで反りの温度依存性を小さくすることができ、その結果、片面モールド型半導体装置に反りが発生するのを防止することができるものである。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、成形時においては十分な流動性を確保して容易に成形することができると共に、基材の片面をモールドする場合には硬化物のα１を基材の線膨張係数に容易に合わせることができ、反りの発生を防止することができるものである。
【００１２】
本発明の請求項３に係る片面モールド型半導体装置によれば、α２／α１の値の小さいエポキシ樹脂組成物で基材の片面がモールドされていることによって、反りの温度依存性が小さくなり、反りの発生を防止することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
本発明においてエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、無機フィラーを含有するものである。
【００１５】
エポキシ樹脂としては、１分子内に３個以上のエポキシ基を持つものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ナフタ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、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂等を用いることができる。なお、エポキシ樹脂には１分子内に２個以上のエポキシ基を持つものが含有されていてもよい。
【００１６】
また硬化剤としては、少なくとも上記式１で表される化合物を用いるものである。この化合物としては、例えば、２−フェニル−４−メチルイミダゾール（Ｒ１が水素原子、Ｒ２がフェニル基、Ｒ３が水素原子、Ｒ４がメチル基）、２−エチル−４−メチルイミダゾール（Ｒ１が水素原子、Ｒ２がエチル基、Ｒ３が水素原子、Ｒ４がメチル基）等を用いることができる。このような化合物の含有量は、エポキシ樹脂組成物全量に対して０．５〜１０質量％に設定することができる。なお、この化合物は、エポキシ樹脂のホモ重合の硬化触媒としても作用することができる。
【００１７】
他方、上記式１で表される化合物を除く他の硬化剤としては、例えば、トリフェニルメタン型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂等を用いることができる。ただし、他の硬化剤の当量はエポキシ樹脂の当量に対して０．２０以下（下限は０）である。他の硬化剤の当量が０．２０を超えると、α２／α１の値が大きくなり、これに起因して反りの温度依存性も大きくなり、その結果、片面モールド型半導体装置に反りが発生してしまうものである。なお、エポキシ樹脂の当量に対する他の硬化剤の当量は次式により求めることができる。
【００１８】
（エポキシ樹脂の当量に対する他の硬化剤の当量）＝（他の硬化剤のグラム数／他の硬化剤の水酸基当量）／（エポキシ樹脂のグラム数／エポキシ樹脂のエポキシ当量）
また無機フィラーとしては、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、金属水酸化物等を用いることができる。このような無機フィラーはエポキシ樹脂組成物全量に対して６０〜９５質量％含有されていることが好ましい。これにより、成形時においては十分な流動性を確保して容易に成形することができると共に、基材の片面をモールドする場合には硬化物のα１を基材の線膨張係数に容易に合わせることができ、反りの発生を防止することができるものである。しかし、無機フィラーの含有量が６０質量％未満であると、α１及びα２の絶対値が増加するので、基材の片面をモールドする場合に、硬化物のα１を基材の線膨張係数に合わせるのが困難となり、反りの発生を防止することができなくなるおそれがある。逆に９５質量％を超えると、成形時の流動性が大幅に低下し、成形が困難となるおそれがある。
【００１９】
そして、上記のエポキシ樹脂、硬化剤、無機フィラーを配合することによってエポキシ樹脂組成物を調製することができる。このとき、本発明の目的を損なわない範囲で、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ワックス、カーボンブラック等を添加することができる。このようにして得られたエポキシ樹脂組成物の硬化物のガラス転移点は１２０〜２２０℃となり、またα２／α１の値は小さく、具体的には２．０以下となる。なお、上記ガラス転移点は、熱機械分析装置を用いて測定されるものである。
【００２０】
次に上記のようにして得られたエポキシ樹脂組成物を用いて片面モールド型半導体装置を製造することができる。例えば、半導体素子をプリント配線板等の基材の片面に搭載し、この基材を金型にセットした後、上記エポキシ樹脂組成物を用いてトランスファー成形によって上記片面をモールドすることによって、片面モールド型半導体装置を製造することができる。
【００２１】
上記のようにして得られた片面モールド型半導体装置にあっては、α２／α１の値の小さいエポキシ樹脂組成物で基材の片面がモールドされていることによって、反りの温度依存性が小さくなり、反りの発生を防止することができるものである。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２３】
エポキシ樹脂として、ナフタレン型エポキシ樹脂である大日本インキ化学工業（株）製「ＨＰ４７００」（エポキシ当量１６６）、ビフェニル型エポキシ樹脂であるジャパンエポキシレジン（株）製「ＹＸ４０００Ｈ」（エポキシ当量１９５）、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂である日本化薬（株）製「ＥＰＰＮ５０２Ｈ」（エポキシ当量１７０）を用いた。
【００２４】
また硬化剤である上記式１で表される化合物として、２−フェニル−４−メチルイミダゾールである四国化成工業（株）製「２Ｐ４ＭＺ」、２−エチル−４−メチルイミダゾールである四国化成工業（株）製「２Ｅ４ＭＺ」を用いた。
【００２５】
また他の硬化剤として、トリフェニルメタン型フェノール樹脂である明和化成（株）製「ＭＥＨ７５００」（水酸基当量９７）、フェノールノボラック樹脂である明和化成（株）製「Ｈ−１」（水酸基当量１０５）を用いた。
【００２６】
また無機フィラーとして、溶融シリカである電気化学工業（株）製「ＦＢ６０」を用いた。
【００２７】
さらにγ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン（信越化学工業（株）製「ＫＢＥ４０３」）、トリフェニルホスフィン（北興化学工業（株）製「ＴＰＰ」）、ワックス（大日化学工業（株）製「Ｆ１−１００」）、カーボンブラック（三菱化学（株）製「ＭＡ６００」）を用いた。
【００２８】
そして、下記［表１］に示す配合量で、エポキシ樹脂、硬化剤、無機フィラー、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ワックス、カーボンブラックを配合することによってエポキシ樹脂組成物を調製した。
【００２９】
次に上記のようにして得られたエポキシ樹脂組成物をトランスファー成形することによって硬化させ、さらにアフターキュアーを行うことによって硬化物を得た。このときトランスファー成形の条件は、成形温度１７５℃、トランスファー圧力７ＭＰａ、トランスファー成形用金型に樹脂が充填されるのに要する時間１０秒、キュアー時間１００秒とし、またアフターキュアーの条件は１７５℃で６時間とした。
【００３０】
そして、熱機械分析装置（（株）リガク製「ＴＭＡ８３１０」）を用いて上記硬化物の膨張曲線を求め、５０〜１００℃における線膨張係数をα１、２７０〜３００℃における線膨張係数をα２として、α２／α１を算出した。その結果を下記［表１］に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
上記［表１］にみられるように、比較例１〜４ではα２／α１が２．５以上であるものや硬化しないものであるのに対し、実施例１〜５ではα２／α１は２．０以下であることが確認される。よって、実施例１〜５のエポキシ樹脂組成物を用いて片面モールド型半導体装置を製造すれば、反りの温度依存性が小さくなり、反りの発生を防止することができると考えられる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片面モールド型半導体装置の製造に用いられるエポキシ樹脂組成物及び片面モールド型半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、片面モールド型半導体装置等の半導体装置は、エポキシ樹脂組成物を用いて基材の片面をモールドすることによって製造されている。
【０００３】
そして、上記エポキシ樹脂組成物としては、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び無機充填材を含有するものが用いられている（例えば、特許文献１−３参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２４６８３９号公報
【特許文献２】特開２００３−２７７４８６号公報
【特許文献３】特開２００３−２８６３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のエポキシ樹脂組成物にあっては、ガラス転移点以上の領域における線膨張係数（α２）とガラス転移点未満の領域における線膨張係数（α１）の比（α２／α１）の値が大きく、具体的には２．５以上のものであった。そしてこのようにα２／α１の値が大きいエポキシ樹脂組成物を用いて半導体装置を製造した場合、この半導体装置の反りの温度依存性が大きくなるため、リフローはんだ付け時においてこの半導体装置に反りが発生し、表面実装が困難となるものであった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、α２／α１の値を小さくして１に近づけることで反りの温度依存性を小さくすることによって片面モールド型半導体装置に反りが発生するのを防止することができるエポキシ樹脂組成物及び片面モールド型半導体装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係るエポキシ樹脂組成物は、１分子内に３個以上のエポキシ基を持つエポキシ樹脂、硬化剤、無機フィラーを含有し、硬化剤として少なくとも下記式１で表される化合物を用いると共に、この化合物を除く他の硬化剤の当量がエポキシ樹脂の当量に対して０．２０以下であることを特徴とするものである。
【０００７】
【化１】
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１において、エポキシ樹脂組成物全量に対して無機フィラーが６０〜９５質量％含有されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項３に係る片面モールド型半導体装置は、請求項１又は２に記載のエポキシ樹脂組成物を用いて成形されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１に係るエポキシ樹脂組成物によれば、α２／α１の値を小さくして１に近づけることで反りの温度依存性を小さくすることができ、その結果、片面モールド型半導体装置に反りが発生するのを防止することができるものである。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、成形時においては十分な流動性を確保して容易に成形することができると共に、基材の片面をモールドする場合には硬化物のα１を基材の線膨張係数に容易に合わせることができ、反りの発生を防止することができるものである。
【００１２】
本発明の請求項３に係る片面モールド型半導体装置によれば、α２／α１の値の小さいエポキシ樹脂組成物で基材の片面がモールドされていることによって、反りの温度依存性が小さくなり、反りの発生を防止することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
本発明においてエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、無機フィラーを含有するものである。
【００１５】
エポキシ樹脂としては、１分子内に３個以上のエポキシ基を持つものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ナフタ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、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂等を用いることができる。なお、エポキシ樹脂には１分子内に２個以上のエポキシ基を持つものが含有されていてもよい。
【００１６】
また硬化剤としては、少なくとも上記式１で表される化合物を用いるものである。この化合物としては、例えば、２−フェニル−４−メチルイミダゾール（Ｒ１が水素原子、Ｒ２がフェニル基、Ｒ３が水素原子、Ｒ４がメチル基）、２−エチル−４−メチルイミダゾール（Ｒ１が水素原子、Ｒ２がエチル基、Ｒ３が水素原子、Ｒ４がメチル基）等を用いることができる。このような化合物の含有量は、エポキシ樹脂組成物全量に対して０．５〜１０質量％に設定することができる。なお、この化合物は、エポキシ樹脂のホモ重合の硬化触媒としても作用することができる。
【００１７】
他方、上記式１で表される化合物を除く他の硬化剤としては、例えば、トリフェニルメタン型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂等を用いることができる。ただし、他の硬化剤の当量はエポキシ樹脂の当量に対して０．２０以下（下限は０）である。他の硬化剤の当量が０．２０を超えると、α２／α１の値が大きくなり、これに起因して反りの温度依存性も大きくなり、その結果、片面モールド型半導体装置に反りが発生してしまうものである。なお、エポキシ樹脂の当量に対する他の硬化剤の当量は次式により求めることができる。
【００１８】
（エポキシ樹脂の当量に対する他の硬化剤の当量）＝（他の硬化剤のグラム数／他の硬化剤の水酸基当量）／（エポキシ樹脂のグラム数／エポキシ樹脂のエポキシ当量）
また無機フィラーとしては、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、金属水酸化物等を用いることができる。このような無機フィラーはエポキシ樹脂組成物全量に対して６０〜９５質量％含有されていることが好ましい。これにより、成形時においては十分な流動性を確保して容易に成形することができると共に、基材の片面をモールドする場合には硬化物のα１を基材の線膨張係数に容易に合わせることができ、反りの発生を防止することができるものである。しかし、無機フィラーの含有量が６０質量％未満であると、α１及びα２の絶対値が増加するので、基材の片面をモールドする場合に、硬化物のα１を基材の線膨張係数に合わせるのが困難となり、反りの発生を防止することができなくなるおそれがある。逆に９５質量％を超えると、成形時の流動性が大幅に低下し、成形が困難となるおそれがある。
【００１９】
そして、上記のエポキシ樹脂、硬化剤、無機フィラーを配合することによってエポキシ樹脂組成物を調製することができる。このとき、本発明の目的を損なわない範囲で、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ワックス、カーボンブラック等を添加することができる。このようにして得られたエポキシ樹脂組成物の硬化物のガラス転移点は１２０〜２２０℃となり、またα２／α１の値は小さく、具体的には２．０以下となる。なお、上記ガラス転移点は、熱機械分析装置を用いて測定されるものである。
【００２０】
次に上記のようにして得られたエポキシ樹脂組成物を用いて片面モールド型半導体装置を製造することができる。例えば、半導体素子をプリント配線板等の基材の片面に搭載し、この基材を金型にセットした後、上記エポキシ樹脂組成物を用いてトランスファー成形によって上記片面をモールドすることによって、片面モールド型半導体装置を製造することができる。
【００２１】
上記のようにして得られた片面モールド型半導体装置にあっては、α２／α１の値の小さいエポキシ樹脂組成物で基材の片面がモールドされていることによって、反りの温度依存性が小さくなり、反りの発生を防止することができるものである。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２３】
エポキシ樹脂として、ナフタレン型エポキシ樹脂である大日本インキ化学工業（株）製「ＨＰ４７００」（エポキシ当量１６６）、ビフェニル型エポキシ樹脂であるジャパンエポキシレジン（株）製「ＹＸ４０００Ｈ」（エポキシ当量１９５）、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂である日本化薬（株）製「ＥＰＰＮ５０２Ｈ」（エポキシ当量１７０）を用いた。
【００２４】
また硬化剤である上記式１で表される化合物として、２−フェニル−４−メチルイミダゾールである四国化成工業（株）製「２Ｐ４ＭＺ」、２−エチル−４−メチルイミダゾールである四国化成工業（株）製「２Ｅ４ＭＺ」を用いた。
【００２５】
また他の硬化剤として、トリフェニルメタン型フェノール樹脂である明和化成（株）製「ＭＥＨ７５００」（水酸基当量９７）、フェノールノボラック樹脂である明和化成（株）製「Ｈ−１」（水酸基当量１０５）を用いた。
【００２６】
また無機フィラーとして、溶融シリカである電気化学工業（株）製「ＦＢ６０」を用いた。
【００２７】
さらにγ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン（信越化学工業（株）製「ＫＢＥ４０３」）、トリフェニルホスフィン（北興化学工業（株）製「ＴＰＰ」）、ワックス（大日化学工業（株）製「Ｆ１−１００」）、カーボンブラック（三菱化学（株）製「ＭＡ６００」）を用いた。
【００２８】
そして、下記［表１］に示す配合量で、エポキシ樹脂、硬化剤、無機フィラー、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ワックス、カーボンブラックを配合することによってエポキシ樹脂組成物を調製した。
【００２９】
次に上記のようにして得られたエポキシ樹脂組成物をトランスファー成形することによって硬化させ、さらにアフターキュアーを行うことによって硬化物を得た。このときトランスファー成形の条件は、成形温度１７５℃、トランスファー圧力７ＭＰａ、トランスファー成形用金型に樹脂が充填されるのに要する時間１０秒、キュアー時間１００秒とし、またアフターキュアーの条件は１７５℃で６時間とした。
【００３０】
そして、熱機械分析装置（（株）リガク製「ＴＭＡ８３１０」）を用いて上記硬化物の膨張曲線を求め、５０〜１００℃における線膨張係数をα１、２７０〜３００℃における線膨張係数をα２として、α２／α１を算出した。その結果を下記［表１］に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
上記［表１］にみられるように、比較例１〜４ではα２／α１が２．５以上であるものや硬化しないものであるのに対し、実施例１〜５ではα２／α１は２．０以下であることが確認される。よって、実施例１〜５のエポキシ樹脂組成物を用いて片面モールド型半導体装置を製造すれば、反りの温度依存性が小さくなり、反りの発生を防止することができると考えられる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１分子内に３個以上のエポキシ基を持つエポキシ樹脂、硬化剤、無機フィラーを含有し、硬化剤として少なくとも下記式１で表される化合物を用いると共に、この化合物を除く他の硬化剤の当量がエポキシ樹脂の当量に対して０．２０以下であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
【化１】
【請求項２】
エポキシ樹脂組成物全量に対して無機フィラーが６０〜９５質量％含有されていることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエポキシ樹脂組成物を用いて成形されていることを特徴とする片面モールド型半導体装置。
【請求項１】
１分子内に３個以上のエポキシ基を持つエポキシ樹脂、硬化剤、無機フィラーを含有し、硬化剤として少なくとも下記式１で表される化合物を用いると共に、この化合物を除く他の硬化剤の当量がエポキシ樹脂の当量に対して０．２０以下であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
【化１】
【請求項２】
エポキシ樹脂組成物全量に対して無機フィラーが６０〜９５質量％含有されていることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエポキシ樹脂組成物を用いて成形されていることを特徴とする片面モールド型半導体装置。
【公開番号】特開２００９−２３５２１１（Ｐ２００９−２３５２１１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８２０９４（Ｐ２００８−８２０９４）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]