JP2017115083A - Epoxy resin composition and semiconductor device - Google Patents

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JP2017115083A JP2015254428A JP2015254428A JP2017115083A JP 2017115083 A JP2017115083 A JP 2017115083A JP 2015254428 A JP2015254428 A JP 2015254428A JP 2015254428 A JP2015254428 A JP 2015254428A JP 2017115083 A JP2017115083 A JP 2017115083A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epoxy resin composition excellent in low-temperature curability and storage property.SOLUTION: The epoxy resin composition of the present invention comprises an epoxy resin (A), a phenolic resin (B), and a curing accelerator (C); and the composition contains either a combination of the epoxy resin (A) that is a biphenyl aralkyl type epoxy resin and the phenolic resin (B) that is a biphenyl aralkyl type phenolic resin, or a combination of the epoxy resin (A) that is a triphenyl methane type epoxy resin and the phenolic resin (B) that is a triphenyl methane type phenolic resin. The curing accelerator (C) comprises a biphenol type phosphine.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、エポキシ樹脂組成物および半導体装置に関する。   The present invention relates to an epoxy resin composition and a semiconductor device.

近年、電子機器の小型化、軽量化、高機能化の市場動向において、半導体装置の高集積化、薄型化が年々進み、また、半導体装置の表面実装化が促進されるなかで、従来用いてきたリードフレームの代わりに、有機基板やセラミック基板等の基板に半導体素子を搭載し、基板と半導体素子とを接続部材で電気的に接続した後、半導体素子と接続部材とをモールド材により成形封止して得られるエリア実装型半導体装置への移行が進んでいる。エリア実装型半導体装置としては、BGA(ボール・グリッド・アレイ)又は更に小型化を追求したCSP(チップスケールパッケージ)等が代表的なものとして挙げられる。   In recent years, in the trend of downsizing, weight reduction, and higher functionality of electronic devices, semiconductor devices have been used in the past, as integration and thinning of semiconductor devices have progressed year by year, and surface mounting of semiconductor devices has been promoted. Instead of a lead frame, a semiconductor element is mounted on a substrate such as an organic substrate or a ceramic substrate, and the substrate and the semiconductor element are electrically connected by a connecting member, and then the semiconductor element and the connecting member are molded and sealed with a molding material. The shift to area-mounted semiconductor devices that can be obtained without stopping is progressing. Typical examples of the area mounting type semiconductor device include BGA (ball grid array) or CSP (chip scale package) pursuing further miniaturization.

このような封止材は、様々な目的に応じて、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤などの材料を適切に選択することが求められている。例えば、硬化促進剤は、エポキシ樹脂の架橋反応を促進させる目的で利用されるものであるが、一般的にテトラフェニルホスフィン(TPP)が汎用される。この技術については、下記の特許文献1〜3に記載されている。   Such a sealing material is required to appropriately select materials such as an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator in accordance with various purposes. For example, the curing accelerator is used for the purpose of promoting the crosslinking reaction of the epoxy resin, but generally tetraphenylphosphine (TPP) is generally used. This technique is described in the following Patent Documents 1 to 3.

また、封止材の硬化温度は175℃に設計されることが一般的である。そのため、これまでの封止材においては、下記の特許文献1〜3に示すように、成形性や流動性などの封止材の特性の評価は175℃で行われている。   In general, the curing temperature of the sealing material is designed to be 175 ° C. Therefore, in the past sealing materials, as shown in Patent Documents 1 to 3 below, evaluation of the properties of the sealing materials such as moldability and fluidity is performed at 175 ° C.

特開2012−67252号公報JP 2012-67252 A 特開2006−131653号公報JP 2006-131653 A 特開2008−45086号公報JP 2008-45086 A

しかしながら、本発明者が検討した所、上記文献に記載のエポキシ樹脂組成物においては、これまで一般的であった硬化温度175℃よりも、一層低温(たとえば120℃〜130℃)の硬化条件の場合、低温硬化性に改善の余地があることが見出された。
低温条件下では、上記文献に記載のエポキシ樹脂の架橋反応が進みにくくなる。これに対して、一般的に潜伏性に優れているTPP(硬化促進剤)の添加量を増加することで、低温環境下における硬化性を高める手法が考えられる。しかしながら、TPPの添加量の増大に応じて、エポキシ樹脂組成物が増粘して保存性が低下することが判明した。
However, as a result of examination by the present inventors, the epoxy resin composition described in the above-mentioned literature has a curing condition at a lower temperature (for example, 120 ° C. to 130 ° C.) than the curing temperature of 175 ° C. which has been generally used so far. In some cases, it has been found that there is room for improvement in low-temperature curability.
Under low temperature conditions, the crosslinking reaction of the epoxy resin described in the above document is difficult to proceed. On the other hand, a method of increasing curability in a low temperature environment by increasing the amount of TPP (curing accelerator) that is generally excellent in latency is considered. However, it has been found that as the amount of TPP added increases, the epoxy resin composition thickens and storage stability decreases.

本発明者は、各種の検討を重ねた結果、ビフェノール型ホスフィンを硬化促進剤として利用することで、前述の低温硬化性と保存性の両立を実現できることを見出した。このような知見に基づきさらに鋭意研究したところ、特定のエポキシ樹脂とフェノール樹脂の組み合わせを前提とすることで、低温硬化性と保存性とを維持しつつも、さらにエポキシ樹脂組成物の特性の改善を安定的に実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of various studies, the present inventor has found that the above-described low-temperature curability and storage stability can be realized by using biphenol phosphine as a curing accelerator. Based on this knowledge, we conducted further research and found that a combination of a specific epoxy resin and a phenol resin presupposes a further improvement in the properties of the epoxy resin composition while maintaining low-temperature curability and storage stability. Has been found to be stably realized, and the present invention has been completed.

本発明によれば、エポキシ樹脂(A)と、フェノール樹脂(B)と、硬化促進剤(C)と、を含む、エポキシ樹脂組成物であって、
ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂である前記エポキシ樹脂(A)とビフェニルアラルキル型フェノール樹脂である前記フェノール樹脂(B)との組み合わせ、またはトリフェニルメタン型エポキシ樹脂である前記エポキシ樹脂(A)とトリフェニルメタン型フェノール樹脂である前記フェノール樹脂(B)との組み合わせのいずれかを含み、
前記硬化促進剤(C)は、下記一般式(1)で表される構造を有するビフェノール型ホスフィンを含む、エポキシ樹脂組成物が提供される。

Figure 2017115083
(上記一般式(1)中、Rp1〜Rp4は、それぞれ独立して、炭素数1〜6の炭化水素基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ra1〜Ra16は、それぞれ独立して、水素原子、又はヒドロキシ基、又は炭素数1〜6の炭化水素基、又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ra1〜Ra4、Ra5〜Ra8、Ra9〜Ra12、およびRa13〜Ra16は、ぞれぞれのグループ内で互いに結合して環状構造を形成してもよい。X、Yは1〜3の整数であり、Zは0〜3の整数であり、かつX=Yである。) According to the present invention, an epoxy resin composition comprising an epoxy resin (A), a phenol resin (B), and a curing accelerator (C),
A combination of the epoxy resin (A) which is a biphenyl aralkyl type epoxy resin and the phenol resin (B) which is a biphenyl aralkyl type phenol resin, or the epoxy resin (A) which is a triphenylmethane type epoxy resin and triphenylmethane Including any of the combinations with the phenol resin (B) which is a type phenol resin,
An epoxy resin composition is provided in which the curing accelerator (C) contains a biphenol phosphine having a structure represented by the following general formula (1).
Figure 2017115083
(In the general formula (1), R p1 to R p4 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms. R a1 to R a16 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a carbon group having 6 to 14 carbon atoms. R a1 to R a4 , R a5 to R a8 , R a9 to R a12 , and R a13 to R a16 are each an aromatic hydrocarbon group and may be the same or different from each other. And X and Y are each an integer of 1 to 3, Z is an integer of 0 to 3, and X = Y.

また、本発明によれば、半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止部材と、を備える半導体装置であって、
前記封止部材が、上記エポキシ樹脂組成物の硬化物で構成される、半導体装置が提供される。
According to the present invention, a semiconductor element;
A semiconductor device comprising a sealing member for sealing the semiconductor element,
A semiconductor device is provided in which the sealing member is made of a cured product of the epoxy resin composition.

本発明によれば、低温硬化性および保存性に優れたエポキシ樹脂組成物、および、それを用いた半導体装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the epoxy resin composition excellent in low-temperature curability and preservability, and a semiconductor device using the same can be provided.

本実施形態における半導体装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the semiconductor device in this embodiment. 本実施形態における構造体の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the structure in this embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

本実施形態に係るエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂(A)と、フェノール樹脂(B)と、硬化促進剤(C)と、を含むものである。
当該エポキシ樹脂組成物は、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂であるエポキシ樹脂(A)とビフェニルアラルキル型フェノール樹脂であるフェノール樹脂(B)との組み合わせ、またはトリフェニルメタン型エポキシ樹脂であるエポキシ樹脂(A)とトリフェニルメタン型フェノール樹脂であるフェノール樹脂(B)との組み合わせのいずれかを含むことができる。
また、上記硬化促進剤(C)は、下記一般式(1)で表される構造を有するビフェノール型ホスフィンを含むものである。

Figure 2017115083
(上記一般式(1)中、Rp1〜Rp4は、それぞれ独立して、炭素数1〜6の炭化水素基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ra1〜Ra16は、それぞれ独立して、水素原子、又はヒドロキシ基、又は炭素数1〜6の炭化水素基、又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ra1〜Ra4、Ra5〜Ra8、Ra9〜Ra12、およびRa13〜Ra16は、ぞれぞれのグループ内で互いに結合して環状構造を形成してもよい。X、Yは1〜3の整数であり、Zは0〜3の整数であり、かつX=Yである。) The epoxy resin composition according to the present embodiment includes an epoxy resin (A), a phenol resin (B), and a curing accelerator (C).
The epoxy resin composition includes a combination of an epoxy resin (A) that is a biphenyl aralkyl type epoxy resin and a phenol resin (B) that is a biphenyl aralkyl type phenol resin, or an epoxy resin (A) that is a triphenylmethane type epoxy resin. And a phenol resin (B) which is a triphenylmethane type phenol resin can be included.
Moreover, the said hardening accelerator (C) contains the biphenol type phosphine which has a structure represented by following General formula (1).
Figure 2017115083
(In the general formula (1), R p1 to R p4 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms. R a1 to R a16 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a carbon group having 6 to 14 carbon atoms. R a1 to R a4 , R a5 to R a8 , R a9 to R a12 , and R a13 to R a16 are each an aromatic hydrocarbon group and may be the same or different from each other. And X and Y are each an integer of 1 to 3, Z is an integer of 0 to 3, and X = Y.

本発明者は、低温硬化を実現する低温硬化促進剤について各種検討を行った結果、本実施形態の硬化促進剤(C)であるビフェノール型ホスフィンが有している、OH基間が固定されておらず、軸回転可能な構造に着眼するに至った。詳細なメカニズムは定かでないが、OH基間が軸回転可能な構造により、カチオンとの(イオン結合や水素結合等の)相互作用が、熱振動により乖離しやすくなるため、低温環境下においても硬化反応を促進させることが可能になると考えられる。
また、低温硬化性に優れたビフェノール型ホスフィンを利用することで、所望の硬化性を得るための添加量を低減することが可能である。これにより、本実施形態のエポキシ樹脂組成物の保存性を優れたものとすることができる。
こうした低温硬化に関する知見に基づいて、さらに鋭意検討した結果、所定の構造を有するビフェノール型ホスフィン(硬化促進剤(C))に対して、エポキシ樹脂(A)とフェノール樹脂(B)との特定の組み合わせにより、低温硬化性と保存性とを維持しつつも、さらにエポキシ樹脂組成物の特性の改善を安定的に実現できるが判明した。例えば、本実施形態のエポキシ樹脂組成物を利用することにより、さらに半導体パッケージの反りを抑制することが可能になる。
As a result of various studies on a low temperature curing accelerator that realizes low temperature curing, the present inventor has fixed the OH group between the biphenol type phosphine that is the curing accelerator (C) of this embodiment. It came to focus on the structure that can rotate the axis. Although the detailed mechanism is not clear, the structure capable of axial rotation between OH groups makes the interaction with cations (such as ionic bonds and hydrogen bonds) easily dissociated by thermal vibration, so it can cure even in low-temperature environments. It is considered possible to promote the reaction.
Moreover, it is possible to reduce the addition amount for obtaining desired sclerosis | hardenability by utilizing the biphenol type phosphine excellent in low-temperature curability. Thereby, the preservability of the epoxy resin composition of this embodiment can be made excellent.
As a result of further diligent examination based on the knowledge about such low temperature curing, specific identification of epoxy resin (A) and phenol resin (B) with respect to biphenol type phosphine (curing accelerator (C)) having a predetermined structure. It has been found that the combination can stably improve the properties of the epoxy resin composition while maintaining low-temperature curability and storage stability. For example, the warpage of the semiconductor package can be further suppressed by using the epoxy resin composition of the present embodiment.

本実施形態のエポキシ樹脂組成物の成分について詳述する。   The components of the epoxy resin composition of this embodiment will be described in detail.

[エポキシ樹脂(A)]
本実施形態のエポキシ樹脂(A)は、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂またはビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂を含む。
[Epoxy resin (A)]
The epoxy resin (A) of this embodiment contains a triphenylmethane type epoxy resin or a biphenyl aralkyl type epoxy resin.

上記トリフェニルメタン型エポキシ樹脂は、下記一般式(4)、および/または下記一般式(5)で表される構造単位を含む。

Figure 2017115083
Figure 2017115083
(上記一般式(4)および(5)中、R10、R11、およびR12は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。aおよびcは0〜3の整数、bは0〜4の整数であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Xは、単結合または下記一般式(5A)、(5B)、または(5C)のいずれかで表される基を示す。下記一般式(5A)、(5B)および(5C)中、R13、R14、R15およびR16は炭素数1〜6の炭化水素基または炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。dは0〜2の整数であり、e、fおよびgは0〜4の整数であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。)
Figure 2017115083
The triphenylmethane type epoxy resin includes a structural unit represented by the following general formula (4) and / or the following general formula (5).
Figure 2017115083
Figure 2017115083
(In the general formulas (4) and (5), R 10 , R 11 , and R 12 are a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, and are the same as each other. A and c are integers of 0 to 3, b is an integer of 0 to 4, and may be the same or different from each other, X 1 is a single bond or A group represented by any one of formulas (5A), (5B), and (5C) is shown, and R 13 , R 14 , R 15 and R in the following general formulas (5A), (5B) and (5C) 16 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, which may be the same or different from each other, d is an integer of 0 to 2, e, f and g are integers of 0 to 4, and may be the same or different.
Figure 2017115083

上記ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂は、下記一般式(6)で表される構造単位を含む。

Figure 2017115083
(Xは、水素原子または下記式(6B)で表される基を示す。)
Figure 2017115083
The biphenyl aralkyl type epoxy resin includes a structural unit represented by the following general formula (6).
Figure 2017115083
(X 2 represents a hydrogen atom or a group represented by the following formula (6B).)
Figure 2017115083

本実施形態のエポキシ樹脂(A)は、他のエポキシ樹脂を含むことができる。他のエポキシ樹脂としては、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、臭素化ビスフェノール型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、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、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、ジヒドロキシベンゼン型エポキシ樹脂など、フェノール類やフェノール樹脂、ナフトール類などの水酸基にエピクロロヒドリンを反応させて製造するエポキシ樹脂、エポキシ化合物、または、その他、脂環式エポキシ樹脂のように、オレフィンを過酸により酸化させてエポキシ化したエポキシ樹脂や、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   The epoxy resin (A) of this embodiment can contain another epoxy resin. Examples of other epoxy resins include bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, brominated bisphenol type epoxy resins, and other bisphenol type epoxy resins, stilbene type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, and cresol novolak type epoxy resins. , Epoxy resins produced by reacting epichlorohydrin with hydroxyl groups such as phenols, phenol resins, naphthols, etc., naphthalene type epoxy resins, dicyclopentadiene type epoxy resins, dihydroxybenzene type epoxy resins, or Other examples include alicyclic epoxy resins such as epoxy resins obtained by oxidizing olefins with peracids, glycidyl ester type epoxy resins, glycidyl amine type epoxy resins, etc. It is. One or more of these can be used in combination.

本実施形態のエポキシ樹脂(A)の含有量の下限値は、エポキシ樹脂組成物の全体100重量%に対して、例えば、1重量%以上が好ましく、3重量%以上がより好ましく、5重量%以上がさらに好ましい。また、エポキシ樹脂(A)の含有量の上限値は、エポキシ樹脂組成物の全体100重量%に対して、例えば、90重量%以下が好ましく、80重量%以下がより好ましく、70重量%以下がさらに好ましい。上記エポキシ樹脂(A)の含有量を上記好ましい範囲とすることにより、低吸湿性や低温硬化性を向上させることができる。また、上記エポキシ樹脂(A)の含有量を上記より好ましい範囲とすることにより、得られる半導体装置の耐半田クラック性を高めることができる。本実施形態において、耐半田クラック性の向上とは、得られた半導体装置が、例えば半田浸漬や半田リフロー工程において、高温にさらされた場合であっても、クラックや剥離の欠陥の発生が生じ難くなる特性を示す。   The lower limit of the content of the epoxy resin (A) of the present embodiment is, for example, preferably 1% by weight or more, more preferably 3% by weight or more, and more preferably 5% by weight with respect to 100% by weight as a whole of the epoxy resin composition. The above is more preferable. Further, the upper limit of the content of the epoxy resin (A) is preferably, for example, 90% by weight or less, more preferably 80% by weight or less, and 70% by weight or less with respect to 100% by weight of the total epoxy resin composition. Further preferred. By making content of the said epoxy resin (A) into the said preferable range, low hygroscopicity and low-temperature curability can be improved. Moreover, by making content of the said epoxy resin (A) into a more preferable range, the solder crack resistance of the semiconductor device obtained can be improved. In the present embodiment, the improvement in solder crack resistance means that the obtained semiconductor device may generate cracks or peeling defects even when exposed to high temperatures in, for example, a solder dipping or solder reflow process. Shows difficult characteristics.

本実施形態において、樹脂組成物全体に対する含有量とは、溶媒を含む場合には、樹脂組成物のうちの溶媒を除く成分全体に対する含有量を指す。   In this embodiment, content with respect to the whole resin composition refers to content with respect to the whole component except the solvent of a resin composition, when a solvent is included.

また、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂またはトリフェニルメタン型エポキシ樹脂の含有量の下限値は、エポキシ樹脂(A)全体に対して、例えば、85重量%以上が好ましく、90重量%以上がより好ましく、95重量%以上がさらに好ましい。これにより、パッケージの反りを十分に抑制することができる。一方、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂またはトリフェニルメタン型エポキシ樹脂の含有量の上限値は、エポキシ樹脂(A)全体に対して、特に限定されないが、例えば、100重量%以下としてもよく、99重量%以下としてもよく、98重量%以下としてもよい。   Further, the lower limit of the content of the biphenyl aralkyl type epoxy resin or the triphenylmethane type epoxy resin is preferably, for example, 85% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, based on the entire epoxy resin (A). More preferably by weight. Thereby, the curvature of a package can fully be suppressed. On the other hand, the upper limit of the content of the biphenyl aralkyl type epoxy resin or the triphenylmethane type epoxy resin is not particularly limited with respect to the entire epoxy resin (A), but may be 100% by weight or less, for example, 99% by weight. Or may be 98 wt% or less.

[フェノール樹脂(B)]
本実施形態のフェノール樹脂(B)は、トリフェニルメタン型フェノール樹脂またはビフェニルアラルキル型フェノール樹脂を含む。
[Phenolic resin (B)]
The phenol resin (B) of this embodiment contains a triphenylmethane type phenol resin or a biphenyl aralkyl type phenol resin.

上記トリフェニルメタン型フェノール樹脂は、下記一般式(7)、および/または下記一般式(8)で表される構造単位を含む。

Figure 2017115083
Figure 2017115083
(上記一般式(7)および(8)中、R17、R18、およびR19は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Yは、水酸基を示す。hおよびjは0〜3の整数、iは0〜4の整数であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Yは、単結合または下記一般式(8A)、(8B)、または(8C)のいずれかで表される基を示す。一般式(8A)〜(8C)中のR20、R21、R22およびR23は炭素数1〜6の炭化水素基または炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。kは0〜2の整数であり、l、mおよびnは0〜4の整数であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。)
Figure 2017115083
The triphenylmethane type phenol resin includes a structural unit represented by the following general formula (7) and / or the following general formula (8).
Figure 2017115083
Figure 2017115083
(In the above general formulas (7) and (8), R 17 , R 18 , and R 19 are a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, and are the same as each other. Y 3 represents a hydroxyl group, h and j are integers of 0 to 3, i is an integer of 0 to 4, and may be the same or different. 1 represents a single bond or a group represented by any of the following general formulas (8A), (8B), or (8C): R 20 , R 21 , R in the general formulas (8A) to (8C) 22 and R 23 are each a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, and may be the same or different from each other, and k is an integer of 0 to 2. , L, m and n are integers of 0 to 4, and may be the same or different from each other.
Figure 2017115083

上記ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂は、下記一般式(9)で表される構造単位を含む。

Figure 2017115083
(Yは、水素原子または下記式(9B)で表される基を示す。)
Figure 2017115083
The biphenyl aralkyl type phenol resin includes a structural unit represented by the following general formula (9).
Figure 2017115083
(Y 2 represents a hydrogen atom or a group represented by the following formula (9B).)
Figure 2017115083

本実施形態のフェノール樹脂(B)は、他のフェノール樹脂を含むことができる。他のフェノール樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノール樹脂、トリスフェノール樹脂、キシリレン変性ノボラック樹脂、テルペン変性ノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等が用いられる。これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   The phenol resin (B) of this embodiment can contain another phenol resin. Examples of other phenol resins include phenol novolac resins, cresol novolac resins, bisphenol resins, trisphenol resins, xylylene-modified novolak resins, terpene-modified novolak resins, dicyclopentadiene-modified phenol resins, and the like. One or more of these can be used in combination.

本実施形態のフェノール樹脂(B)の含有量の下限値は、エポキシ樹脂組成物の全体100重量%に対して、例えば、1重量%以上が好ましく、2重量%以上がより好ましく、3重量%以上がさらに好ましい。また、フェノール樹脂(B)の含有量の上限値は、エポキシ樹脂組成物の全体100重量%に対して、例えば、60重量%以下が好ましく、50重量%以下がより好ましく、40重量%以下がさらに好ましい。上記フェノール樹脂(B)の含有量を上記好ましい範囲とすることにより、低吸湿性や低温硬化性を向上させることができる。また、上記フェノール樹脂(B)の含有量を上記より好ましい範囲とすることにより、得られる半導体装置の耐半田クラック性を高めることができる   The lower limit of the content of the phenol resin (B) of the present embodiment is, for example, preferably 1% by weight or more, more preferably 2% by weight or more, and more preferably 3% by weight with respect to 100% by weight as a whole of the epoxy resin composition. The above is more preferable. Further, the upper limit of the content of the phenol resin (B) is, for example, preferably 60% by weight or less, more preferably 50% by weight or less, and more preferably 40% by weight or less with respect to 100% by weight as a whole of the epoxy resin composition. Further preferred. By making content of the said phenol resin (B) into the said preferable range, low hygroscopicity and low temperature curability can be improved. Moreover, by making content of the said phenol resin (B) into a more preferable range, the solder crack resistance of the semiconductor device obtained can be improved.

また、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂またはトリフェニルメタン型フェノール樹脂の含有量の下限値は、フェノール樹脂(B)全体に対して、例えば、95重量%以上が好ましく、96重量%以上がより好ましく、97重量%以上がさらに好ましい。これにより、パッケージの反りを十分に抑制することができる。一方、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂またはトリフェニルメタン型フェノール樹脂の含有量の上限値は、フェノール樹脂(B)全体に対して、特に限定されないが、例えば、100重量%以下としてもよく、99重量%以下としてもよく、98重量%以下としてもよい。   Further, the lower limit of the content of the biphenyl aralkyl type phenol resin or the triphenylmethane type phenol resin is, for example, preferably 95% by weight or more, more preferably 96% by weight or more, with respect to the entire phenol resin (B). More preferably by weight. Thereby, the curvature of a package can fully be suppressed. On the other hand, the upper limit of the content of the biphenyl aralkyl type phenol resin or the triphenylmethane type phenol resin is not particularly limited with respect to the entire phenol resin (B), but may be, for example, 100% by weight or less, and 99% by weight. Or may be 98 wt% or less.

[硬化促進剤(C)]
本実施形態の硬化促進剤(C)は、下記一般式(1)で表される構造を有するビフェノール型ホスフィンを含む。

Figure 2017115083
(上記一般式(1)中、Rp1〜Rp4は、それぞれ独立して、炭素数1〜6の炭化水素基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ra1〜Ra16は、それぞれ独立して、水素原子、又はヒドロキシ基、又は炭素数1〜6の炭化水素基、又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ra1〜Ra4、Ra5〜Ra8、Ra9〜Ra12、およびRa13〜Ra16は、ぞれぞれのグループ内で互いに結合して環状構造を形成してもよい。X、Yは1〜3の整数であり、Zは0〜3の整数であり、かつX=Yである。) [Curing accelerator (C)]
The curing accelerator (C) of this embodiment contains a biphenol phosphine having a structure represented by the following general formula (1).
Figure 2017115083
(In the general formula (1), R p1 to R p4 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms. R a1 to R a16 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a carbon group having 6 to 14 carbon atoms. R a1 to R a4 , R a5 to R a8 , R a9 to R a12 , and R a13 to R a16 are each an aromatic hydrocarbon group and may be the same or different from each other. And X and Y are each an integer of 1 to 3, Z is an integer of 0 to 3, and X = Y.

また、上記硬化促進剤(C)の好ましい例としては、下記一般式(2)で表される構造を有するビフェノール型ホスフィンを用いることができる。

Figure 2017115083
(上記一般式(2)中、Ra17〜R24は、それぞれ独立して、水素原子、又は水酸基、又は炭素数1〜6の炭化水素基、又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。) Moreover, as a preferable example of the said hardening accelerator (C), the biphenol type phosphine which has a structure represented by following General formula (2) can be used.
Figure 2017115083
(In the general formula (2), R a17 to R 24 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms. And may be the same or different from each other.)

また、上記硬化促進剤(C)のさらに好ましい例としては、下記式(3)で表される構造を有するビフェノール型ホスフィンを用いることができる。

Figure 2017115083
Moreover, as a more preferable example of the said hardening accelerator (C), the biphenol type phosphine which has a structure represented by following formula (3) can be used.
Figure 2017115083

本実施形態の硬化促進剤(C)の含有量の下限値は、エポキシ樹脂組成物の全体100重量%に対して、例えば、0.05重量%以上が好ましく、0.08重量%以上がより好ましく、0.1重量%以上がさらに好ましい。また、硬化促進剤(C)の含有量の上限値は、エポキシ樹脂組成物の全体100重量%に対して、例えば、15重量%以下が好ましく、13重量%以下がより好ましく、10重量%以下がさらに好ましい。上記硬化促進剤(C)の含有量を上記下限値以上とすることにより、低温硬化性を向上させることができる。また、上記硬化促進剤(C)の含有量を上記上限値以下とすることにより、保管性や流動性を向上させることができる。   The lower limit of the content of the curing accelerator (C) of the present embodiment is preferably 0.05% by weight or more, and more preferably 0.08% by weight or more, with respect to 100% by weight of the total epoxy resin composition. Preferably, 0.1% by weight or more is more preferable. Further, the upper limit value of the content of the curing accelerator (C) is, for example, preferably 15% by weight or less, more preferably 13% by weight or less, and more preferably 10% by weight or less with respect to 100% by weight as a whole of the epoxy resin composition. Is more preferable. Low-temperature curability can be improved by making content of the said hardening accelerator (C) more than the said lower limit. Moreover, storage property and fluidity | liquidity can be improved by making content of the said hardening accelerator (C) below into the said upper limit.

本実施形態のビフェノール型ホスフィンである硬化促進剤(C)の製造方法としては、例えば、一般式(1)中で表される所定の構造を有するビフェノールとホスホニウムとを、メタノールなどの有機溶媒に混合し、その混合液を攪拌しながら水酸化ナトリウムを滴下する。所定の時間、攪拌を継続した後、水を添加して、吸引濾過、水洗し、乾燥させることにより、本実施形態のビフェノール型ホスフィンが得られる。   As a manufacturing method of the hardening accelerator (C) which is the biphenol type phosphine of the present embodiment, for example, biphenol having a predetermined structure represented by the general formula (1) and phosphonium are used in an organic solvent such as methanol. Mix and add sodium hydroxide dropwise while stirring the mixture. After continuing stirring for a predetermined time, water is added, suction filtration, washing with water, and drying are performed to obtain the biphenol phosphine of the present embodiment.

[無機充填材(D)]
本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、さらに無機充填材(D)を含むことができる。
[Inorganic filler (D)]
The epoxy resin composition of this embodiment can further contain an inorganic filler (D).

本実施形態の無機充填材(D)としては、特に限定されないが、例えば、溶融破砕シリカ、溶融シリカ、結晶シリカ、2次凝集シリカ、アルミナ、チタンホワイト、水酸化アルミニウム、タルク、クレー、ガラス繊維等が挙げられる。これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、上記無機充填材(D)としては、特に、溶融シリカであるのが好ましい。溶融シリカは、硬化促進剤(C)との反応性に乏しいので、本実施形態のエポキシ樹脂組成物中に多量に配合した場合でも、エポキシ樹脂組成物の硬化反応が阻害されるのを防止することができる。また、無機充填材(D)として溶融シリカを用いることにより、得られる半導体装置の補強効果がより向上する。   The inorganic filler (D) of the present embodiment is not particularly limited. For example, fused crushed silica, fused silica, crystalline silica, secondary agglomerated silica, alumina, titanium white, aluminum hydroxide, talc, clay, glass fiber Etc. One or more of these can be used in combination. Among these, the inorganic filler (D) is particularly preferably fused silica. Since the fused silica is poor in reactivity with the curing accelerator (C), it prevents the curing reaction of the epoxy resin composition from being inhibited even when blended in a large amount in the epoxy resin composition of the present embodiment. be able to. Moreover, the reinforcement effect of the obtained semiconductor device improves more by using a fused silica as an inorganic filler (D).

無機充填材(D)の形状としては、例えば、粒状、塊状、鱗片状等のいずれでもよいが、中でも、粒状(特に、球状)が好ましい。   The shape of the inorganic filler (D) may be, for example, granular, massive, scale-like, etc., among which granular (particularly spherical) is preferable.

本実施形態の無機充填材(D)の平均粒径の下限値は、例えば、1μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましい。無機充填材(D)の平均粒径の上限値は、例えば、100μm以下が好ましく、35μm以下がより好ましい。上記無機充填材(D)の平均粒径を上記範囲内とすることにより、充填性を高め、かつエポキシ樹脂組成物の溶融粘度の上昇を抑えることができる。   The lower limit value of the average particle diameter of the inorganic filler (D) of the present embodiment is, for example, preferably 1 μm or more, and more preferably 5 μm or more. The upper limit value of the average particle diameter of the inorganic filler (D) is, for example, preferably 100 μm or less, and more preferably 35 μm or less. By making the average particle diameter of the said inorganic filler (D) into the said range, a filling property can be improved and the raise of the melt viscosity of an epoxy resin composition can be suppressed.

本実施形態の無機充填材(D)の含有量の下限値は、エポキシ樹脂組成物の全体100重量%に対して、例えば、40重量%以上が好ましく、50重量%以上がより好ましく、60重量%以上がさらに好ましい。また、無機充填材(D)の含有量の上限値は、エポキシ樹脂組成物の全体100重量%に対して、例えば、99重量%以下が好ましく、95重量%以下がより好ましく、90重量%以下がさらに好ましい。上記無機充填材(D)の含有量を上記下限値以上とすることにより、本実施形態のエポキシ樹脂組成物を用いて成形したパッケージの反りを抑えることができるとともに、吸湿量を抑えることや強度の低下を低減することができる。また、上記無機充填材(D)の含有量を上記上限値以下とすることにより、本実施形態のエポキシ樹脂組成物の流動性を高められ、成形性を良好とすることができる。   The lower limit of the content of the inorganic filler (D) of the present embodiment is, for example, preferably 40% by weight or more, more preferably 50% by weight or more, and 60% by weight with respect to 100% by weight as a whole of the epoxy resin composition. % Or more is more preferable. Further, the upper limit value of the content of the inorganic filler (D) is, for example, preferably 99% by weight or less, more preferably 95% by weight or less, and more preferably 90% by weight or less with respect to 100% by weight as a whole of the epoxy resin composition. Is more preferable. By making content of the said inorganic filler (D) more than the said lower limit, while being able to suppress the curvature of the package shape | molded using the epoxy resin composition of this embodiment, it can suppress moisture absorption and intensity | strength. Can be reduced. Moreover, by making content of the said inorganic filler (D) below into the said upper limit, the fluidity | liquidity of the epoxy resin composition of this embodiment can be improved, and moldability can be made favorable.

本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、上記(A)〜(D)の化合物の他に、必要に応じて、その他の添加剤を含むことができる。その他の添加剤としては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤、カーボンブラック等の着色剤、臭素化エポキシ樹脂、酸化アンチモン、リン化合物等の難燃剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力成分、天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸またはその金属塩類、パラフィン等の離型剤、酸化防止剤等の各種添加剤等を用いることができる。これらを1種または2種以上用いてもよい。   The epoxy resin composition of the present embodiment can contain other additives as necessary in addition to the compounds of (A) to (D). Examples of other additives include coupling agents such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, colorants such as carbon black, flame retardants such as brominated epoxy resins, antimony oxide, and phosphorus compounds, silicone oils, and silicones. Low stress components such as rubber, natural wax, synthetic wax, higher fatty acids or metal salts thereof, mold release agents such as paraffin, various additives such as antioxidants, and the like can be used. You may use 1 type, or 2 or more types of these.

本実施形態のエポキシ樹脂組成物の製造方法は、例えば、上記(A)〜(D)の化合物、および、必要に応じて、その他の添加剤等を、ミキサーを用いて常温混合し、熱ロール、加熱ニーダー等を用いて加熱混練し、冷却、粉砕することにより得られる。   The method for producing the epoxy resin composition of the present embodiment includes, for example, mixing the above-mentioned compounds (A) to (D) and, if necessary, other additives and the like at room temperature using a mixer, It is obtained by heating and kneading using a heating kneader or the like, cooling and pulverizing.

本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、例えば、半導体素子等の電子部品の封止に用いる封止用樹脂組成物として用いることができる。   The epoxy resin composition of this embodiment can be used, for example, as a sealing resin composition used for sealing electronic components such as semiconductor elements.

本実施形態の半導体装置は、本実施形態のエポキシ樹脂組成物の硬化物により半導体素子を封止してなる構造を有する。本実施形態の半導体装置は、例えば、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の成形方法を用いて、上記エポキシ樹脂組成物を硬化成形し、半導体素子等の電子部品を封止することにより得られる。   The semiconductor device of this embodiment has a structure formed by sealing a semiconductor element with a cured product of the epoxy resin composition of this embodiment. The semiconductor device of this embodiment can be obtained by, for example, molding the epoxy resin composition by using a molding method such as transfer molding, compression molding, or injection molding, and sealing electronic components such as semiconductor elements. .

本実施形態の半導体装置としては、特に限定されないが、例えば、SIP(Single Inline Package)、HSIP(SIP with Heatsink)、ZIP(Zig−zag Inline Package)、DIP(Dual Inline Package)、SDIP(Shrink Dual Inline Package)、SOP(Small Outline Package)、SSOP(Shrink SmallOutline Package)、TSOP(Thin Small Outline Package)、SOJ(Small Outline J−leaded Package)、QFP(Quad Flat Package)、QFP(FP)(QFP Fine Pitch)、TQFP(Thin Quad Flat Package)、QFJ(PLCC)(Quad Flat J−leaded Package)、BGA(Ball Grid Array)等が挙げることができる。   The semiconductor device according to the present embodiment is not particularly limited. For example, SIP (Single Inline Package), HSIP (SIP with Heathink), ZIP (Zig-zag Inline Package), DIP (Dual Inline Package), SDIP (Shrink Duck) Inline Package), SOP (Small Outline Package), SSOP (Shrink Small Outline Package), TSOP (Thin Small Outline Package), SOJ (Small Outline J-leaded Package), QF (PF), QF Pitc ), TQFP (Thin Quad Flat Package), QFJ (PLCC) (Quad Flat J-leaded Package), it is possible to BGA (Ball Grid Array) or the like is exemplified.

次に、図1を用いて、半導体装置100について説明する。
図1は、半導体装置100の一例を示す断面図である。
Next, the semiconductor device 100 will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of the semiconductor device 100.

半導体装置100は、基板10と、基板10の一面上に搭載された半導体素子20と、基板10のうちの上記一面および半導体素子20とを封止する封止樹脂層30と、を備えた半導体パッケージである。すなわち、半導体装置100は、基板10のうちの上記一面とは反対の他面が封止樹脂層30によって封止されない、片面封止型の半導体パッケージである。封止樹脂層30は、本実施形態のエポキシ樹脂組成物の硬化物により構成される。これにより、熱時における封止樹脂層30の線膨張係数を大きくできるので、封止樹脂層30と基板10との熱時線膨張係数の差を小さくできる。そのため、高温環境での使用時において、半導体装置100の全体の反りを抑制することができる。   The semiconductor device 100 includes a substrate 10, a semiconductor element 20 mounted on one surface of the substrate 10, and a sealing resin layer 30 that seals the one surface of the substrate 10 and the semiconductor element 20. It is a package. That is, the semiconductor device 100 is a single-side sealed semiconductor package in which the other surface of the substrate 10 opposite to the one surface is not sealed with the sealing resin layer 30. The sealing resin layer 30 is comprised by the hardened | cured material of the epoxy resin composition of this embodiment. Thereby, since the linear expansion coefficient of the sealing resin layer 30 during heat can be increased, the difference in thermal expansion coefficient between the sealing resin layer 30 and the substrate 10 can be decreased. Therefore, the entire warp of the semiconductor device 100 can be suppressed when used in a high temperature environment.

本実施形態において、半導体素子20の上面は、封止樹脂層30により覆われていてもよく(図1)、封止樹脂層30から露出していてもよい(不図示)。   In the present embodiment, the upper surface of the semiconductor element 20 may be covered with the sealing resin layer 30 (FIG. 1), or may be exposed from the sealing resin layer 30 (not shown).

図1に示す例では、基板10は有機基板が用いられる。基板10のうち半導体素子20を搭載する表面(搭載面)とは反対側の裏面には、たとえば複数の半田ボール12が設けられる。また、半導体素子20は、たとえば基板10上にフリップチップ実装される。半導体素子20は、たとえば複数のバンプ22を介して基板10へ電気的に接続される。変形例として、半導体素子20は、ボンディングワイヤを介して基板10へ電気的に接続されていてもよい。   In the example shown in FIG. 1, the substrate 10 is an organic substrate. For example, a plurality of solder balls 12 are provided on the back surface of the substrate 10 opposite to the front surface (mounting surface) on which the semiconductor element 20 is mounted. Further, the semiconductor element 20 is flip-chip mounted on the substrate 10, for example. The semiconductor element 20 is electrically connected to the substrate 10 through a plurality of bumps 22, for example. As a modification, the semiconductor element 20 may be electrically connected to the substrate 10 via a bonding wire.

図1に示す本例では、半導体素子20と基板10との間の隙間は、たとえばアンダーフィル32によって充填される。アンダーフィル32としては、たとえばフィルム状または液状のアンダーフィル材料を使用することができる。アンダーフィル32と封止樹脂層30とは異なる材料で構成されていてもよいが、同一の材料で構成されていてもよい。本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、モールドアンダーフィル材料として用いることができる。このため、アンダーフィル32と封止樹脂層30とを同一材料で構成できるとともに同一工程で形成することも可能である。具体的には、半導体素子20をエポキシ樹脂組成物で封止する封止工程と、基板10と半導体素子20との間の隙間にエポキシ樹脂組成物を充填する充填工程とを同一工程(一括)で実施することができる。   In the example shown in FIG. 1, the gap between the semiconductor element 20 and the substrate 10 is filled with, for example, an underfill 32. As the underfill 32, for example, a film-like or liquid underfill material can be used. The underfill 32 and the sealing resin layer 30 may be made of different materials, but may be made of the same material. The epoxy resin composition of this embodiment can be used as a mold underfill material. For this reason, the underfill 32 and the sealing resin layer 30 can be formed of the same material and can be formed in the same process. Specifically, the sealing step of sealing the semiconductor element 20 with the epoxy resin composition and the filling step of filling the gap between the substrate 10 and the semiconductor element 20 with the epoxy resin composition are the same step (collective). Can be implemented.

本実施形態において、封止樹脂層30の厚さは、例えば、基板10の実装面(外部接続様のバンプ12が形成された面とは反対側の一面)から、封止樹脂層30の天面までの最短距離としてもよい。なお、封止樹脂層30の厚さとは、基板10のうちの半導体素子20を搭載する一面の法線方向における、上記一面を基準とした封止樹脂層30の厚さを指す。この場合、封止樹脂層30の厚さの上限値は、たとえば、0.4mm以下としてもよく、0.3mm以下としてもよく、0.2mm以下としてもよい。一方、封止樹脂層30の厚さの下限値は、特に限定されないが、例えば、0mm以上としてもよく(エクスポーズドタイプ)、0.01mm以上としてもよい。
また、基板10の厚さの上限値は、例えば、0.8mm以下としてもよく、0.4mm以下としてもよい。一方、基板10の厚さの下限値は、特に限定されないが、例えば、0.1mm以上としてもよい。
本実施形態によれば、このように半導体パッケージの薄型化を図ることができる。また、薄型の半導体パッケージであっても、本実施形態に係るエポキシ樹脂組成物を用いて封止樹脂層30を形成することにより、半導体装置100の反りを抑制することが可能となる。また、本実施形態においては、たとえば封止樹脂層30の厚さを、基板10の厚さ以下とすることができる。これにより、半導体装置100をより効率的に薄型化することができる。
In this embodiment, the thickness of the sealing resin layer 30 is, for example, from the mounting surface of the substrate 10 (one surface opposite to the surface on which the external connection-like bumps 12 are formed) to the top of the sealing resin layer 30. It may be the shortest distance to the surface. The thickness of the sealing resin layer 30 refers to the thickness of the sealing resin layer 30 based on the one surface in the normal direction of one surface of the substrate 10 on which the semiconductor element 20 is mounted. In this case, the upper limit value of the thickness of the sealing resin layer 30 may be 0.4 mm or less, 0.3 mm or less, or 0.2 mm or less, for example. On the other hand, the lower limit value of the thickness of the sealing resin layer 30 is not particularly limited, but may be, for example, 0 mm or more (exposed type) or 0.01 mm or more.
Further, the upper limit value of the thickness of the substrate 10 may be, for example, 0.8 mm or less, or 0.4 mm or less. On the other hand, the lower limit value of the thickness of the substrate 10 is not particularly limited, but may be, for example, 0.1 mm or more.
According to this embodiment, the semiconductor package can be thinned in this way. Moreover, even if it is a thin semiconductor package, it becomes possible to suppress the curvature of the semiconductor device 100 by forming the sealing resin layer 30 using the epoxy resin composition which concerns on this embodiment. In the present embodiment, for example, the thickness of the sealing resin layer 30 can be set to be equal to or less than the thickness of the substrate 10. Thereby, the semiconductor device 100 can be thinned more efficiently.

次に、構造体102について説明する。
図2は、構造体102の一例を示す断面図である。構造体102は、MAP成形により形成された成形品である。このため、構造体102を半導体素子20毎に個片化することにより、複数の半導体パッケージが得られることとなる。
Next, the structure 102 will be described.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of the structure body 102. The structure 102 is a molded product formed by MAP molding. For this reason, a plurality of semiconductor packages are obtained by dividing the structure 102 into pieces for each semiconductor element 20.

構造体102は、基板10と、複数の半導体素子20と、封止樹脂層30と、を備えている。複数の半導体素子20は、基板10の一面上に配列されている。図2においては、各半導体素子20が、基板10に対してフリップチップ実装される場合が例示されている。この場合、各半導体素子20は、複数のバンプ22を介して基板10へ電気的に接続される。一方で、各半導体素子20は、ボンディングワイヤを介して基板10に電気的に接続されていてもよい。なお、基板10および半導体素子20は、半導体装置100において例示したものと同様のものを用いることができる。   The structure 102 includes a substrate 10, a plurality of semiconductor elements 20, and a sealing resin layer 30. The plurality of semiconductor elements 20 are arranged on one surface of the substrate 10. FIG. 2 illustrates a case where each semiconductor element 20 is flip-chip mounted on the substrate 10. In this case, each semiconductor element 20 is electrically connected to the substrate 10 via a plurality of bumps 22. On the other hand, each semiconductor element 20 may be electrically connected to the substrate 10 via a bonding wire. Note that the substrate 10 and the semiconductor element 20 can be the same as those exemplified in the semiconductor device 100.

図2に示す例では、各半導体素子20と基板10との間の隙間は、たとえばアンダーフィル32によって充填される。アンダーフィル32としては、たとえばフィルム状または液状のアンダーフィル材料を使用することができる。一方で、前述のエポキシ樹脂組成物を、モールドアンダーフィル材料として用いることもできる。この場合、半導体素子20の封止と、基板10と半導体素子20との間の隙間の充填と、が一括して行われる。   In the example shown in FIG. 2, the gap between each semiconductor element 20 and the substrate 10 is filled with, for example, an underfill 32. As the underfill 32, for example, a film-like or liquid underfill material can be used. On the other hand, the above-mentioned epoxy resin composition can also be used as a mold underfill material. In this case, the sealing of the semiconductor element 20 and the filling of the gap between the substrate 10 and the semiconductor element 20 are performed collectively.

封止樹脂層30は、複数の半導体素子20と、基板10のうちの上記一面と、を封止している。この場合、基板10のうちの上記一面とは反対の他面は、封止樹脂層30により封止されない。また、封止樹脂層30は、上述したエポキシ樹脂組成物の硬化物により構成される。これにより、構造体102や、構造体102を個片化して得られる半導体パッケージの反りを抑制することができる。封止樹脂層30は、たとえばエポキシ樹脂組成物をトランスファー成形法または圧縮成形法等の公知の方法を用いて封止成形することにより形成される。また、本実施形態において、各半導体素子20の上面は、図2に示すように封止樹脂層30により封止されていてもよく、封止樹脂層30から露出していてもよい(不図示)。   The sealing resin layer 30 seals the plurality of semiconductor elements 20 and the one surface of the substrate 10. In this case, the other surface of the substrate 10 opposite to the one surface is not sealed with the sealing resin layer 30. Moreover, the sealing resin layer 30 is comprised by the hardened | cured material of the epoxy resin composition mentioned above. Accordingly, warping of the structure body 102 and a semiconductor package obtained by dividing the structure body 102 into pieces can be suppressed. The sealing resin layer 30 is formed, for example, by sealing and molding the epoxy resin composition using a known method such as a transfer molding method or a compression molding method. In the present embodiment, the upper surface of each semiconductor element 20 may be sealed with the sealing resin layer 30 as shown in FIG. 2 or may be exposed from the sealing resin layer 30 (not shown). ).

本実施形態では、本発明のエポキシ樹脂組成物を、半導体装置の封止材料として用いる場合について説明したが、本発明のエポキシ樹脂組成物の用途としては、これに限定されるものではない。   Although this embodiment demonstrated the case where the epoxy resin composition of this invention was used as a sealing material of a semiconductor device, as an application of the epoxy resin composition of this invention, it is not limited to this.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。特に記載しない限り、以下に記載の「部」は「重量部」、「%」は「重量%」を示す。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail with reference to an Example, this invention is not limited to description of these Examples at all. Unless otherwise specified, “parts” described below indicates “parts by weight” and “%” indicates “% by weight”.

各実施例、各比較例で用いた成分について、以下に示す。
(エポキシ樹脂組成物の調製)
まず、表1に従い配合された各原材料を、乳鉢により常温で混合し、次いで120℃の熱板上で3分間溶融混合した。冷却後、再び乳鉢を用いて常温で粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。
表1中における各成分の詳細は下記のとおりである。また、表1中の単位は、重量%である。
It shows below about the component used by each Example and each comparative example.
(Preparation of epoxy resin composition)
First, each raw material blended according to Table 1 was mixed at room temperature in a mortar and then melt mixed for 3 minutes on a hot plate at 120 ° C. After cooling, the mixture was again pulverized at room temperature using a mortar to obtain an epoxy resin composition.
Details of each component in Table 1 are as follows. The unit in Table 1 is% by weight.

エポキシ樹脂(A)
エポキシ樹脂1:下記式(8)で表されるビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製NC−3000、エポキシ当量276g/eq、軟化点57℃)

Figure 2017115083
エポキシ樹脂2:下記式(9)で表されるトリフェニルメタン型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製1032H−60、エポキシ当量163g/eq) Epoxy resin (A)
Epoxy resin 1: phenol aralkyl type epoxy resin having a biphenylene skeleton represented by the following formula (8) (NC-3000 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., epoxy equivalent: 276 g / eq, softening point: 57 ° C.)
Figure 2017115083
Epoxy resin 2: Triphenylmethane type epoxy resin represented by the following formula (9) (1032H-60 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, epoxy equivalent 163 g / eq)

Figure 2017115083
Figure 2017115083

フェノール樹脂(B)
フェノール樹脂1:下記式(10)で表されるビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂(日本化薬(株)製GPH−65、水酸基当量196g/eq、軟化点65℃)

Figure 2017115083
フェノール樹脂2:下記式(11)で表されるトリフェニルメタン骨格を有するフェノール樹脂(明和化成(株)製MEH−7500、水酸基当量97g/eq、軟化点110℃)
Figure 2017115083
Phenolic resin (B)
Phenol resin 1: phenol aralkyl resin having a biphenylene skeleton represented by the following formula (10) (GPH-65 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., hydroxyl group equivalent: 196 g / eq, softening point: 65 ° C.)
Figure 2017115083
Phenol resin 2: Phenol resin having a triphenylmethane skeleton represented by the following formula (11) (MEH-7500 manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd., hydroxyl group equivalent 97 g / eq, softening point 110 ° C.)
Figure 2017115083

硬化促進剤(C)
硬化促進剤1:下記式(12)で表されるビフェノール型ホスフィン
500mLのビーカーに撹拌子を入れ、2,2'−ビフェノール、テトラフェニルホスホニウムブロマイド、メタノールを仕込み、内部が溶解した後に、攪拌しながら、水酸化ナトリウムを予めイオン交換水で溶解した溶液(5N水酸化ナトリウム水溶液)を添加した。室温で2時間程度攪拌した後、白色沈殿を得た。さらに水を添加し、沈殿物を濾過、水洗、乾燥して、白色結晶であるビフェノール型ホスフィンを得た。

Figure 2017115083
硬化促進剤2:下記式(13)で表されるビフェノール型ホスフィン
50mLのビーカーに撹拌子を入れ、3,3',5,5'−テトラ−tert−ブチル−2,2'−ジヒドロキシビフェノール、水酸化ナトリウムを予めイオン交換水で溶解した溶液(5N水酸化ナトリウム水溶液)、メタノールを仕込み、90℃まで加熱し、内部が溶解した後に、攪拌しながら、テトラフェニルホスホニウムブロマイドのメタノール溶液を添加した。90℃で2時間程度攪拌した後、白色沈殿を得た。さらに水を添加し、沈殿物を濾過、水洗、乾燥して、白色結晶であるビフェノール型ホスフィンを得た。
Figure 2017115083
硬化促進剤3:トリフェニルホスフィン(TPP)(ケイ・アイ化成(株)製、PP360) Curing accelerator (C)
Curing accelerator 1: Biphenol type phosphine represented by the following formula (12): A stirrer is placed in a 500 mL beaker, 2,2′-biphenol, tetraphenylphosphonium bromide and methanol are charged, and the inside is dissolved, followed by stirring. Then, a solution (5N aqueous sodium hydroxide solution) in which sodium hydroxide was previously dissolved in ion-exchanged water was added. After stirring at room temperature for about 2 hours, a white precipitate was obtained. Further, water was added, and the precipitate was filtered, washed with water and dried to obtain biphenol type phosphine as white crystals.
Figure 2017115083
Curing accelerator 2: Biphenol type phosphine represented by the following formula (13): A stirrer is placed in a 50 mL beaker, and 3,3 ′, 5,5′-tetra-tert-butyl-2,2′-dihydroxybiphenol, A solution in which sodium hydroxide was previously dissolved in ion-exchanged water (5N aqueous sodium hydroxide solution) and methanol were added and heated to 90 ° C. After the inside dissolved, a methanol solution of tetraphenylphosphonium bromide was added with stirring. . After stirring at 90 ° C. for about 2 hours, a white precipitate was obtained. Further, water was added, and the precipitate was filtered, washed with water and dried to obtain biphenol type phosphine as white crystals.
Figure 2017115083
Curing accelerator 3: Triphenylphosphine (TPP) (manufactured by Kay Kasei Co., Ltd., PP360)

無機充填材(D)
無機充填材1:溶融球状シリカ(マイクロン(株)製、TS−13−006、平均粒径28μm、比表面積2.5m/g)
無機充填材2:溶融球状シリカ((株)龍森製、MSR−SC3−TS、平均粒径17μm、比表面積2.2m/g)
Inorganic filler (D)
Inorganic filler 1: fused spherical silica (manufactured by Micron Corporation, TS-13-006, average particle size 28 μm, specific surface area 2.5 m 2 / g)
Inorganic filler 2: fused spherical silica (manufactured by Tatsumori, MSR-SC3-TS, average particle size 17 μm, specific surface area 2.2 m 2 / g)

(添加剤)
硬化遅延剤1:2,3−ジヒドロキシナフタレン(エア・ウォーター株式会社製)
シランカップリング剤1:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、(信越化学(株)製、KBM−403)
着色剤1:カーボンブラック(三菱化学(株)製、MA600)
離型剤1:カルナバワックス(日興ファイン(株)製、ニッコウカルナバ、融点83℃)
離型剤2:酸化ポリエチレン(クラリアント製、PED191)
イオン捕捉剤1:ハイドロタルサイト(協和化学工業(株)製、DHT−4H)
低応力化剤1:アルカンカルボン酸・2,2−ビス[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]プロパン・ポリ(ジメチルシロキサン)重縮合物(住友ベークライト(株)製)
低応力化剤2:カルボキシル基末端ブタジエン・アクリロニトリル共重合体(PTIジャパン(株)製、CTBN1008−SP)
(Additive)
Curing retarder 1: 2,3-dihydroxynaphthalene (manufactured by Air Water Co., Ltd.)
Silane coupling agent 1: 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-403)
Colorant 1: Carbon black (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, MA600)
Mold release agent 1: Carnauba wax (Nikko Fine Co., Ltd., Nikko Carnauba, melting point 83 ° C)
Release agent 2: polyethylene oxide (manufactured by Clariant, PED191)
Ion scavenger 1: Hydrotalcite (Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., DHT-4H)
Stress reducing agent 1: alkanecarboxylic acid, 2,2-bis [4- (2,3-epoxypropoxy) phenyl] propane poly (dimethylsiloxane) polycondensate (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.)
Low stress agent 2: carboxyl group-terminated butadiene-acrylonitrile copolymer (PTN Japan, CTBN1008-SP)

Figure 2017115083
Figure 2017115083
Figure 2017115083
Figure 2017115083
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Figure 2017115083
Figure 2017115083
Figure 2017115083

各実施例、各比較例に対し、それぞれ、下記のようにしてエポキシ樹脂組成物の各評価を行った。   For each example and each comparative example, each evaluation of the epoxy resin composition was performed as follows.

(キュラスト@125℃)
キュラストメーター((株)エー・アンド・デイ製、キュラストメーターWP型)を用い、金型温度125℃にてエポキシ樹脂組成物のキュラストトルクを経時的に測定し、測定開始15分後に測定したキュラストトルク値を飽和トルク値とした。また、タブレットはエポキシ樹脂組成物4.3gを25mmφの金型に入れ、5t 1分間打錠したものを使用した。さらにエポキシ樹脂組成物は、タブレット作製直後の試料を試験、25℃の恒温槽で48時間保管した後の試料を試験した。なお、キュラストの立ち上がりの時間は、反応官能基の60%程度が反応した時点から観測した。また、立ち上がり時間から2分後のキュラストカーブの接線の傾きをそれぞれ算出した。
(Churast @ 125 ℃)
Using a curast meter (manufactured by A & D Co., Ltd., curast meter WP type), the curast torque of the epoxy resin composition was measured over time at a mold temperature of 125 ° C., and 15 minutes after the start of the measurement The measured curast torque value was defined as the saturation torque value. The tablet used was 4.3 g of an epoxy resin composition placed in a 25 mmφ mold and tableted for 5 ton minutes. Furthermore, the epoxy resin composition tested the sample immediately after tablet preparation, and tested the sample after storing for 48 hours in a 25 degreeC thermostat. The rise time of curast was observed from the time when about 60% of the reactive functional groups reacted. In addition, the tangent slope of the curast curve after 2 minutes from the rise time was calculated.

(DSC)
示差走査熱量計(セイコーインスツルメンツ製 DSC−6100)を用い、窒素気流下で、昇温速度を10℃/minの条件にて、10mgの上記エポキシ樹脂組成物について測定した。
(DSC)
A differential scanning calorimeter (DSC-6100, manufactured by Seiko Instruments Inc.) was used, and 10 mg of the above epoxy resin composition was measured under a nitrogen stream under a temperature rising rate of 10 ° C./min.

(最低溶融粘度)
最低溶融粘度は、(1)粘度計または(2)矩形流路圧測定を用いて測定した。
(1)粘度計:最低溶融粘度は、コーンプレート型粘度計(東亜工業株式会社製、製造番号CV−1S)を用いて、タブレット状のエポキシ樹脂組成物について測定した。タブレット状のエポキシ樹脂組成物としては、エポキシ樹脂組成物100mgを25mmφの金型に入れ、3t 1分間打錠したものを使用した。さらにエポキシ樹脂組成物は、タブレット作製直後の試料を試験、室温(25℃)で48時間保管した後の試料を試験した。
(2)矩形流路圧測定:最低溶融粘度は、低圧トランスファー成型機(NEC(株)製、40tマニュアルプレス)を用いて、金型温度175℃、注入速度177cm/秒の条件にて、幅13mm、長さ175cmの矩形状の流路に、上記エポキシ樹脂組成物を注入し、流路の上流先端から25mmの埋設した圧力センサーにて圧力の経時変化を測定し、エポキシ樹脂組成物の流動時における最低圧力を測定した。さらに、エポキシ樹脂組成物を室温(25℃)で48時間保管した後の試料についても測定した。
(Minimum melt viscosity)
The minimum melt viscosity was measured using (1) viscometer or (2) rectangular channel pressure measurement.
(1) Viscometer: The minimum melt viscosity was measured for a tablet-shaped epoxy resin composition using a cone plate viscometer (manufactured by Toa Kogyo Co., Ltd., production number CV-1S). As the tablet-like epoxy resin composition, 100 mg of the epoxy resin composition was put into a 25 mmφ mold and tableted for 3 t for 1 minute. Furthermore, the epoxy resin composition tested the sample immediately after tablet preparation, and tested the sample after storing for 48 hours at room temperature (25 degreeC).
(2) Rectangular channel pressure measurement: The minimum melt viscosity was measured using a low-pressure transfer molding machine (manufactured by NEC, 40t manual press) under conditions of a mold temperature of 175 ° C. and an injection speed of 177 cm 3 / sec. The epoxy resin composition was injected into a rectangular channel having a width of 13 mm and a length of 175 cm, and the change with time of pressure was measured with a pressure sensor embedded 25 mm from the upstream tip of the channel. The minimum pressure during flow was measured. Furthermore, it measured also about the sample after storing the epoxy resin composition at room temperature (25 degreeC) for 48 hours.

(スパイラルフロー)
低圧トランスファー成形機(コータキ精機(株)製KTS−15)を用いて、ANSI/ASTM D 3123−72に準じたスパイラルフロー測定用金型に、金型温度125℃、注入量6.9MPa、保圧時間15分の条件にて上記で得たエポキシ樹脂組成物を注入し、流動長を測定した。
(Spiral flow)
Using a low-pressure transfer molding machine (KTS-15 manufactured by Kotaki Seiki Co., Ltd.), a mold for spiral flow measurement conforming to ANSI / ASTM D 3123-72, a mold temperature of 125 ° C., an injection amount of 6.9 MPa, The epoxy resin composition obtained above was injected under a pressure time of 15 minutes, and the flow length was measured.

(曲げ強度、曲げ弾性率)
JIS K 6911に準じ、トランスファー成形機を用いて、金型温度125℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間15分で、80mm×10mm×4mm(厚さ)のエポキシ樹脂の試験片を成形し、30℃、260℃にて曲げ強度、曲げ弾性率を測定した。
(Bending strength, flexural modulus)
According to JIS K 6911, using a transfer molding machine, an epoxy resin test piece of 80 mm × 10 mm × 4 mm (thickness) was molded at a mold temperature of 125 ° C., an injection pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 15 minutes, Bending strength and bending elastic modulus were measured at 30 ° C. and 260 ° C.

(線膨脹係数:TMA分析(熱機械分析))
トランスファー成形機を用いて、EMMI−1−66に準じたスパイラルフロー測定用の金型に、金型温度125℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間15分で、10mm×4mm×4mm(厚さ)のエポキシ樹脂組成物の硬化物を成形し、昇温速度5℃/分でTMA分析(TMA−100、セイコーインスツルメンツ(株)製)を行った。得られたTMA曲線の60℃および260℃での熱膨張係数をそれぞれα1、α2、また60℃および260℃でのTMA曲線と接線の交点温度を読み取り、この温度をガラス転位温度(Tg)とした。
(Linear expansion coefficient: TMA analysis (thermal mechanical analysis))
Using a transfer molding machine, in a mold for spiral flow measurement according to EMMI-1-66, mold temperature 125 ° C., injection pressure 6.9 MPa, curing time 15 minutes, 10 mm × 4 mm × 4 mm (thickness) ) Was cured, and TMA analysis (TMA-100, manufactured by Seiko Instruments Inc.) was performed at a heating rate of 5 ° C./min. The thermal expansion coefficients at 60 ° C. and 260 ° C. of the obtained TMA curve were α1, α2, respectively, and the intersection temperature of the TMA curve and tangent at 60 ° C. and 260 ° C. was read, and this temperature was referred to as the glass transition temperature (Tg). did.

(パッケージ反り量、変動量)
低圧トランスファー成形機(TOWA(株)製、Yseries)を用いて、金型温度125℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間15分、注入時間15秒の条件で脱気成形(17torr)にて50mm×55mm×350μm厚(基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚み)のサイズのパネルを成形した。成形に用いた基板(コア:三菱瓦斬化学(株)製、CCL−HL832HS、100μm厚。Cu:12μ厚。レジスト:太陽インキ製造(株)製、PSR−AUS308、12μ厚。)のサイズは55mm×62mmで、あらかじめ10mm×10mm×150μm厚(半田バンプを除く)のフリップチップ(SIN表面、搭載半田バンプ:φ100μmの鉛フリー半田、200μmピッチのフルグリッド)を3×3=9個搭載してある。成形後、14×14mmのサイズに9個切り出し、テスト用のBGAパッケージを得た。得られたパッケージ9個について、シャドーモアレ方式の反り測定装置(Acrometrix社製、PS−200)を用いて高さ方向の変位を測定し、室温時の変位量をパッケージ反り量とした。また測定温度を25℃から260℃まで昇温し、再び25℃まで降温した際の最大変位量と最小変位量の変位差をパッケージ変動量とした。
(Package warpage, fluctuation)
Using a low-pressure transfer molding machine (manufactured by TOWA Co., Ltd., Yseries), the mold temperature is 125 ° C., the injection pressure is 6.9 MPa, the curing time is 15 minutes, the injection time is 15 seconds, and the deaeration molding (17 torr) is 50 mm. A panel having a size of × 55 mm × 350 μm thickness (maximum thickness of the cured resin body from the semiconductor element mounting surface of the substrate) was molded. The size of the substrate used for the molding (core: CCL-HL832HS, 100 μm thickness, Cu: 12 μm, resist: manufactured by Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd., PSR-AUS308, 12 μm) is used. 3 x 3 = 9 flip chips (SIN surface, mounted solder bump: lead-free solder of φ100 µm, full grid of 200 µm pitch) of 55 mm x 62 mm and 10 mm x 10 mm x 150 µm (excluding solder bumps) It is. After molding, 9 pieces were cut into a size of 14 × 14 mm to obtain a test BGA package. About nine obtained packages, the displacement of the height direction was measured using the shadow moire type | formula curvature measuring apparatus (Acrometrix company make, PS-200), and the displacement amount at the time of room temperature was made into the package curvature amount. Further, the package variation was defined as the difference between the maximum displacement and the minimum displacement when the measurement temperature was raised from 25 ° C. to 260 ° C. and then lowered again to 25 ° C.

(実施例1,3、比較例1に関して)
DSC測定の結果から、汎用品のTPPと同程度の硬化性を発揮するには、ビスフェノール型ホスフィンの添加量をTPPの添加量より抑制できることが分かった。
キュラスト測定(90%トルク飽和時間)の結果から、実施例1,3(ビスフェノール型ホスフィン)の低温速硬化性は、比較例1(TPP)よりも優れていることが分かった。さらに、立ち上がり時間の結果から、実施例1,3(ビスフェノール型ホスフィン)の潜伏性は、比較例1(TPP)よりも優れていることが分かった。なお、実施例3は、実施例1と比較して、より潜伏性を高められることが分かった。
48時間後のキュラスト測定の結果から、0時間と48時間後との飽和トルク値の変化率がより小さいため、実施例1,3(ビスフェノール型ホスフィン)の保管性は、比較例1(TPP)よりも優れていることが分かった。
最低溶融粘度の測定結果から、実施例1,3(ビスフェノール型ホスフィン)の流動性および保管性は、比較例1(TPP)よりも優れていることが分かった。本実施例において、粘度計を用いた最低溶融粘度における保管性の測定結果においては、粘度変化量が15mPa・s程度以上が有意な差であると言える。
(Regarding Examples 1 and 3 and Comparative Example 1)
From the results of DSC measurement, it was found that the addition amount of bisphenol phosphine can be suppressed from the addition amount of TPP in order to exhibit the same degree of curability as the general-purpose TPP.
From the results of curast measurement (90% torque saturation time), it was found that the low temperature rapid curability of Examples 1 and 3 (bisphenol phosphine) was superior to that of Comparative Example 1 (TPP). Furthermore, from the result of the rise time, it was found that the latency of Examples 1 and 3 (bisphenol type phosphine) was superior to that of Comparative Example 1 (TPP). In addition, it turned out that Example 3 can improve latency more compared with Example 1. FIG.
From the results of the curast measurement after 48 hours, the change rate of the saturation torque value between 0 hour and 48 hours later is smaller, so the storage properties of Examples 1 and 3 (bisphenol phosphine) are Comparative Example 1 (TPP). It turned out to be better.
From the measurement results of the minimum melt viscosity, it was found that the fluidity and storage property of Examples 1 and 3 (bisphenol type phosphine) were superior to those of Comparative Example 1 (TPP). In the present example, it can be said that a significant change in the viscosity change amount of about 15 mPa · s is a significant difference in the measurement result of the storage property at the minimum melt viscosity using a viscometer.

(実施例2、比較例2)
DSC測定の結果から、汎用品のTPPと同程度の硬化性を発揮するには、ビスフェノール型ホスフィンの添加量をTPPの添加量より抑制できることが分かった。
キュラスト測定(90%トルク飽和時間)の結果から、実施例2(ビスフェノール型ホスフィン)の低温速硬化性は、比較例2(TPP)よりも優れていることが分かった。さらに、立ち上がり時間の結果から、ビスフェノール型ホスフィンの潜伏性は、比較例2(TPP)よりも優れていることが分かった。
48時間後のキュラスト測定の結果から、0時間と48時間後との飽和トルク値の変化率がより小さいため、実施例2(ビスフェノール型ホスフィン)の保管性は、比較例2(TPP)よりも優れていることが分かった。
最低溶融粘度の測定結果から、実施例2(ビスフェノール型ホスフィン)の流動性および保管性は、比較例2(TPP)よりも優れていることが分かった。
反り量(リフロー温度A:175℃)の測定結果から、実施例2(ビスフェノール型ホスフィン)の初期反り量が比較例2(TPP)よりも抑制されていることが分かった。さらに反り量(リフロー温度B:260℃)の測定結果から、実施例2(ビスフェノール型ホスフィン)の変動幅が比較例2(TPP)よりも抑制されていることが分かった。本実施例における反り量の測定結果においては、10μm程度以上が有意な差であると言える。詳細なメカニズムは定かでないが、ビスフェノール型ホスフィンを取り込んだ硬化物の構造は、ビスフェノール型ホスフィンの自由度が高いため、低弾性化したものと考えられる。また、低温で硬化できるため、反り量が抑制されることが考えられる。
物性値の測定結果から、実施例2(ビスフェノール型ホスフィン)においては、比較例2(TPP)よりも、スパイラルフローが比較例2よりも長く、低弾性に優れることが分かった。
(Example 2, comparative example 2)
From the results of DSC measurement, it was found that the addition amount of bisphenol phosphine can be suppressed from the addition amount of TPP in order to exhibit the same degree of curability as the general-purpose TPP.
From the results of the curast measurement (90% torque saturation time), it was found that the low temperature rapid curability of Example 2 (bisphenol type phosphine) was superior to that of Comparative Example 2 (TPP). Furthermore, from the result of the rise time, it was found that the latency of bisphenol phosphine is superior to that of Comparative Example 2 (TPP).
From the results of curast measurement after 48 hours, since the rate of change in saturation torque value between 0 hour and 48 hours later is smaller, the storability of Example 2 (bisphenol phosphine) is higher than that of Comparative Example 2 (TPP). I found it excellent.
From the measurement results of the minimum melt viscosity, it was found that the fluidity and storage property of Example 2 (bisphenol phosphine) were superior to those of Comparative Example 2 (TPP).
From the measurement result of the warpage amount (reflow temperature A: 175 ° C.), it was found that the initial warpage amount of Example 2 (bisphenol type phosphine) was suppressed more than that of Comparative Example 2 (TPP). Further, from the measurement result of the warpage amount (reflow temperature B: 260 ° C.), it was found that the fluctuation range of Example 2 (bisphenol type phosphine) was suppressed more than that of Comparative Example 2 (TPP). In the measurement result of the warpage amount in this example, it can be said that a difference of about 10 μm or more is a significant difference. Although the detailed mechanism is not clear, it is considered that the structure of the cured product incorporating bisphenol phosphine has low elasticity because of the high degree of freedom of bisphenol phosphine. Moreover, since it can harden | cure at low temperature, it is possible that the curvature amount is suppressed.
From the measurement results of the physical property values, it was found that in Example 2 (bisphenol type phosphine), the spiral flow was longer than that of Comparative Example 2 (TPP) and excellent in low elasticity.

(実施例4、比較例3に関して)
キュラスト測定(90%トルク飽和時間)の結果から、実施例4(ビスフェノール型ホスフィン)の低温速硬化性は、比較例3(TPP)よりも優れていることが分かった。また、立ち上がり時間の結果から、実施例4の潜伏性(ビスフェノール型ホスフィン)は、実施例1、3よりも優れていることが分かった。
48時間後のキュラスト測定の結果から、0時間と48時間後との飽和トルク値の変化率が下記の許容範囲内ため、実施例4(ビスフェノール型ホスフィン)の保管性は、比較例3(TPP)と同等であることが分かった。なお、本実施例のキュラスト測定においては、0時間と48時間後との飽和トルク値の変化率が100〜130%の許容範囲内の場合、保管性は同等であると判断した。
最低溶融粘度の測定結果から、実施例4(ビスフェノール型ホスフィン)の流動性は比較例3(TPP)よりも優れており、実施例4の保管性は比較例4と同等であることが分かった。
(Regarding Example 4 and Comparative Example 3)
From the result of the curast measurement (90% torque saturation time), it was found that the low temperature rapid curability of Example 4 (bisphenol type phosphine) was superior to that of Comparative Example 3 (TPP). Moreover, it turned out that the latency (bisphenol type phosphine) of Example 4 is superior to Examples 1 and 3 from the result of the rise time.
From the results of the curast measurement after 48 hours, the change rate of the saturation torque value between 0 hour and 48 hours was within the following allowable range, so the storage property of Example 4 (bisphenol type phosphine) is Comparative Example 3 (TPP ). In the curast measurement of this example, when the rate of change of the saturation torque value between 0 hour and 48 hours was within the allowable range of 100 to 130%, it was determined that the storage properties were equivalent.
From the measurement result of the minimum melt viscosity, it was found that the fluidity of Example 4 (bisphenol phosphine) was superior to that of Comparative Example 3 (TPP), and the storage property of Example 4 was equivalent to that of Comparative Example 4. .

(実施例5、比較例4に関して)
キュラスト測定(90%トルク飽和時間)の結果は、表2の※1,2に示すように、125℃における90%トルク飽和時間および飽和トルク値は高すぎるため測定できなかった。この場合、飽和トルク値(※2)に代えて、キュラストカーブの傾きから低温速硬化性を評価することができる。
表3に示すように、実施例5(ビスフェノール型ホスフィン)においては、比較例4(TPP)よりも、キュラストカーブの傾きが大きいことから、低温速硬化性に優れるが分かった。
48時間後の飽和トルク値(※2)に代えて、キュラストカーブの傾きの変化率から保管性を評価することができる。
表3に示すように、0時間と48時間後とキュラストカーブの傾きの変化率が下記の許容範囲内ため、実施例5(ビスフェノール型ホスフィン)の保管性は、比較例4(TPP)と同等であることが分かった。なお、本実施例のキュラスト測定においては、0時間と48時間後とのキュラストカーブの傾きの変化率が100〜130%の許容範囲内の場合、保管性は同等であると判断した。
物性値の測定結果から、実施例5(ビスフェノール型ホスフィン)においては、実施例2よりも、高弾性に優れることが分かった。なお、実施例5は、比較例4よりもガラス転移温度が高い結果が得られている。このため、実施例5は、比較例4よりも260℃における弾性力に優れているものと考えられる。
(Regarding Example 5 and Comparative Example 4)
As shown in * 1 and * 2 of Table 2, the results of curlast measurement (90% torque saturation time) could not be measured because the 90% torque saturation time and saturation torque value at 125 ° C. were too high. In this case, instead of the saturation torque value (* 2), the low temperature rapid curability can be evaluated from the inclination of the curast curve.
As shown in Table 3, in Example 5 (bisphenol type phosphine), it was found that the curability curve has a larger slope than Comparative Example 4 (TPP).
In place of the saturation torque value (* 2) after 48 hours, the storability can be evaluated from the rate of change of the slope of the curast curve.
As shown in Table 3, since the change rate of the slope of the curast curve was within the following allowable range after 0 hour and 48 hours, the storability of Example 5 (bisphenol phosphine) was the same as that of Comparative Example 4 (TPP). It turns out that they are equivalent. In the curast measurement of this example, when the change rate of the slope of the curast curve between 0 hour and 48 hours was within the allowable range of 100 to 130%, it was determined that the storage properties were equivalent.
From the measurement results of the physical property values, it was found that Example 5 (bisphenol phosphine) was superior in elasticity to Example 2. In Example 5, the glass transition temperature was higher than that in Comparative Example 4. For this reason, Example 5 is considered to be superior to Comparative Example 4 in elasticity at 260 ° C.

以上の実験結果について、次のように推察を交えながら補足する。
実施例と比較例の硬化促進剤では、硬化反応のメカニズムが異なる。つまり、
実施例ではエポキシ+フェノールのみの反応
比較例ではエポキシ+フェノール、エポキシ+エポキシの2種の反応が進行すると考えられる。このため、硬化速度の単純比較は難しいが、次のように推察される。
実施例1〜3では、硬化促進剤の添加量(モル比)が対応する比較例1,2よりも少ないため、ビフェノール型ホスフィンのイオン解離によって発生する活性種の数が比較例1,2よりも少ないため、反応開始時間は比較例1,2よりも遅くなるが、一度活性化されると反応が一気に進む、と考えられる。このため、キュラストの立ち上がりが遅くなる結果、保管性も良好となり、さらにスパイラルフローでの流動性も向上する、と考えられる。
一方、比較例1,2では、エポキシ+エポキシの反応も進行させてしまうため、硬化完了までにより時間がかかる、と考えられる。
また、実施例4,5においては、硬化促進剤自体の添加量が比較例3,4と同量であるため、比較例3,4より低温でより硬化が進行しやすくなり、キュラストの立ち上がりの時間は早くなる、と考えられる。
なお、比較例3,4においては、TPP+硬化遅延剤である2,3−DONが含まれているため、キュラスト立ち上がり時間もTPPのみの比較例1,2と比べると遅くなるが、流動性の指標のスパイラルフローは、比較例2と同等程度である。
The above experimental results will be supplemented with the following inferences.
The curing accelerators of the examples and comparative examples have different curing reaction mechanisms. That means
In the examples, it is considered that two types of reactions of epoxy + phenol and epoxy + epoxy proceed in the comparative example of epoxy + phenol alone. For this reason, it is difficult to simply compare the curing rates, but it is assumed as follows.
In Examples 1 to 3, since the addition amount (molar ratio) of the curing accelerator is smaller than the corresponding Comparative Examples 1 and 2, the number of active species generated by ionic dissociation of the biphenol phosphine is smaller than that of Comparative Examples 1 and 2. Therefore, the reaction start time is later than those of Comparative Examples 1 and 2, but once activated, the reaction is considered to proceed at a stretch. For this reason, it is thought that as a result of the rise of the curast being delayed, the storage property is also improved, and the fluidity in the spiral flow is also improved.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, since the reaction of epoxy + epoxy is also advanced, it is considered that it takes longer to complete the curing.
Moreover, in Examples 4 and 5, since the addition amount of the curing accelerator itself is the same amount as in Comparative Examples 3 and 4, curing becomes easier to proceed at a lower temperature than Comparative Examples 3 and 4, and the rise of curast Time is expected to be faster.
In Comparative Examples 3 and 4, since 2,3-DON which is TPP + curing retarder is included, the curast rise time is also slower than Comparative Examples 1 and 2 using only TPP. The spiral flow of the index is comparable to that of Comparative Example 2.

以上、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明したが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As described above, the present invention has been described more specifically based on the embodiments. However, these are exemplifications of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted.

10 基板
12 半田ボール
20 半導体素子
22 バンプ
30 封止樹脂層
32 アンダーフィル
100 半導体装置
102 構造体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Board | substrate 12 Solder ball 20 Semiconductor element 22 Bump 30 Sealing resin layer 32 Underfill 100 Semiconductor device 102 Structure

Claims (14)

エポキシ樹脂(A)と、フェノール樹脂(B)と、硬化促進剤(C)と、を含む、エポキシ樹脂組成物であって、
ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂である前記エポキシ樹脂(A)とビフェニルアラルキル型フェノール樹脂である前記フェノール樹脂(B)との組み合わせ、またはトリフェニルメタン型エポキシ樹脂である前記エポキシ樹脂(A)とトリフェニルメタン型フェノール樹脂である前記フェノール樹脂(B)との組み合わせのいずれかを含み、
前記硬化促進剤(C)は、下記一般式(1)で表される構造を有するビフェノール型ホスフィンを含む、エポキシ樹脂組成物。
Figure 2017115083
(上記一般式(1)中、Rp1〜Rp4は、それぞれ独立して、炭素数1〜6の炭化水素基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ra1〜Ra16は、それぞれ独立して、水素原子、又はヒドロキシ基、又は炭素数1〜6の炭化水素基、又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ra1〜Ra4、Ra5〜Ra8、Ra9〜Ra12、およびR13〜R16は、ぞれぞれのグループ内で互いに結合して環状構造を形成してもよい。X、Yは1〜3の整数であり、Zは0〜3の整数であり、かつX=Yである。)
An epoxy resin composition comprising an epoxy resin (A), a phenol resin (B), and a curing accelerator (C),
A combination of the epoxy resin (A) which is a biphenyl aralkyl type epoxy resin and the phenol resin (B) which is a biphenyl aralkyl type phenol resin, or the epoxy resin (A) which is a triphenylmethane type epoxy resin and triphenylmethane Including any of the combinations with the phenol resin (B) which is a type phenol resin,
The said hardening accelerator (C) is an epoxy resin composition containing the biphenol type phosphine which has a structure represented by following General formula (1).
Figure 2017115083
(In the general formula (1), R p1 to R p4 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms. R a1 to R a16 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a carbon group having 6 to 14 carbon atoms. R a1 to R a4 , R a5 to R a8 , R a9 to R a12 , and R 13 to R 16 are aromatic hydrocarbon groups that may be the same or different from each other. And X and Y are each an integer of 1 to 3, Z is an integer of 0 to 3, and X = Y.
請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物であって、
前記硬化促進剤(C)が下記一般式(2)で表される構造を有するビフェノール型ホスフィンを含む、エポキシ樹脂組成物。
Figure 2017115083
(上記一般式(2)中、Ra17〜Ra24は、それぞれ独立して、水素原子、又は水酸基、又は炭素数1〜6の炭化水素基、又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。)
The epoxy resin composition according to claim 1,
The epoxy resin composition in which the said hardening accelerator (C) contains the biphenol type phosphine which has a structure represented by following General formula (2).
Figure 2017115083
(In said general formula (2), R <a17> -R <a24> is respectively independently a hydrogen atom, a hydroxyl group, a C1-C6 hydrocarbon group, or a C6-C14 aromatic hydrocarbon group. And may be the same or different from each other.)
請求項1または2に記載のエポキシ樹脂組成物であって、
前記硬化促進剤(C)が下記式(3)で表される構造を有するビフェノール型ホスフィンを含む、エポキシ樹脂組成物。
Figure 2017115083
The epoxy resin composition according to claim 1 or 2,
The epoxy resin composition in which the said hardening accelerator (C) contains the biphenol type phosphine which has a structure represented by following formula (3).
Figure 2017115083
請求項1から3のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物であって、
トリフェニルメタン型エポキシ樹脂である前記エポキシ樹脂(A)が、下記一般式(4)、および/または下記一般式(5)で表される構造単位を含む、エポキシ樹脂組成物。
Figure 2017115083
Figure 2017115083
(上記一般式(4)および(5)中、R10、R11、およびR12は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。aおよびcは0〜3の整数、bは0〜4の整数であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Xは、単結合または下記一般式(5A)、(5B)、または(5C)のいずれかで表される基を示す。下記一般式(5A)、(5B)および(5C)中、R13、R14、R15およびR16は炭素数1〜6の炭化水素基または炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。dは0〜2の整数であり、e、fおよびgは0〜4の整数であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。)
Figure 2017115083
The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 3,
The epoxy resin composition in which the said epoxy resin (A) which is a triphenylmethane type epoxy resin contains the structural unit represented by the following general formula (4) and / or the following general formula (5).
Figure 2017115083
Figure 2017115083
(In the general formulas (4) and (5), R 10 , R 11 , and R 12 are a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, and are the same as each other. A and c are integers of 0 to 3, b is an integer of 0 to 4, and may be the same or different from each other, X 1 is a single bond or A group represented by any one of formulas (5A), (5B), and (5C) is shown, and R 13 , R 14 , R 15 and R in the following general formulas (5A), (5B) and (5C) 16 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, which may be the same or different from each other, d is an integer of 0 to 2, e, f and g are integers of 0 to 4, and may be the same or different.
Figure 2017115083
請求項1から4のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物であって、
ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂である前記エポキシ樹脂(A)が、下記一般式(6)で表される構造単位を含む、エポキシ樹脂組成物。
Figure 2017115083
(Xは、水素原子または下記式(6B)で表される基を示す。)
Figure 2017115083
The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 4,
The epoxy resin composition in which the said epoxy resin (A) which is a biphenyl aralkyl type epoxy resin contains the structural unit represented by following General formula (6).
Figure 2017115083
(X 2 represents a hydrogen atom or a group represented by the following formula (6B).)
Figure 2017115083
請求項1から5のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物であって、
トリフェニルメタン型フェノール樹脂である前記フェノール樹脂(B)が、下記一般式(7)、および/または下記一般式(8)で表される構造単位を含む、エポキシ樹脂組成物。
Figure 2017115083
Figure 2017115083
(上記一般式(7)および(8)中、R17、R18、およびR19は炭素数1〜6の炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Y3は、水酸基を示す。hおよびjは0〜3の整数、iは0〜4の整数であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Yは、単結合または下記一般式(8A)、(8B)、または(8C)のいずれかで表される基を示す。一般式(8A)〜(8C)中のR20、R21、R22およびR23は炭素数1〜6の炭化水素基または炭素数6〜14の芳香族炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。kは0〜2の整数であり、l、mおよびnは0〜4の整数であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。)
Figure 2017115083
The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 5,
The epoxy resin composition in which the said phenol resin (B) which is a triphenylmethane type phenol resin contains the structural unit represented by the following general formula (7) and / or the following general formula (8).
Figure 2017115083
Figure 2017115083
(In the above general formulas (7) and (8), R 17 , R 18 , and R 19 are a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, and are the same as each other. .Y3 which may be different even is an integer .h and j 0-3 represents a hydroxyl group, i is an integer from 0 to 4, good .Y 1 be different be the same as each other Represents a single bond or a group represented by any of the following general formulas (8A), (8B), or (8C): R 20 , R 21 , R 22 in general formulas (8A) to (8C) And R 23 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, which may be the same or different from each other, k is an integer of 0 to 2, l, m and n are integers of 0 to 4, and may be the same or different from each other.
Figure 2017115083
請求項1から6のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物であって、
ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂である前記フェノール樹脂(B)が、下記一般式(9)で表される構造単位を含む、エポキシ樹脂組成物。
Figure 2017115083
(Yは、水素原子または下記式(9B)で表される基を示す。)
Figure 2017115083
The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 6,
The epoxy resin composition in which the said phenol resin (B) which is a biphenyl aralkyl type phenol resin contains the structural unit represented by following General formula (9).
Figure 2017115083
(Y 2 represents a hydrogen atom or a group represented by the following formula (9B).)
Figure 2017115083
請求項1から7のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂(A)の含有量は、当該エポキシ樹脂組成物の全体100重量%に対して、1重量%以上90重量%以下である、エポキシ樹脂組成物。
The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 7,
Content of the said epoxy resin (A) is an epoxy resin composition which is 1 to 90 weight% with respect to the whole 100 weight% of the said epoxy resin composition.
請求項1から8のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物であって、
前記フェノール樹脂(B)の含有量は、当該エポキシ樹脂組成物の全体100重量%に対して、1重量%以上60重量%以下である、エポキ樹脂組成物。
The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 8,
Epoxy resin composition whose content of the said phenol resin (B) is 1 to 60 weight% with respect to 100 weight% of the said epoxy resin composition whole.
請求項1から9のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物であって、
前記硬化促進剤(C)の含有量は、当該エポキシ樹脂組成物の全体100重量%に対して、0.05重量%以上15重量%以下である、エポキシ樹脂組成物。
The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 9,
Content of the said hardening accelerator (C) is an epoxy resin composition which is 0.05 to 15 weight% with respect to 100 weight% of the whole said epoxy resin composition.
請求項1から10のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物であって、
さらに無機充填材(D)を含む、エポキシ樹脂組成物。
The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 10,
Furthermore, the epoxy resin composition containing an inorganic filler (D).
請求項11に記載のエポキシ樹脂組成物であって、
前記無機充填剤(D)の含有量は、当該エポキシ樹脂組成物の全体100重量%に対して、40重量%以上99重量%以下である、エポキシ樹脂組成物。
The epoxy resin composition according to claim 11,
Content of the said inorganic filler (D) is an epoxy resin composition which is 40 to 99 weight% with respect to the whole 100 weight% of the said epoxy resin composition.
請求項1から12のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物であって、半導体素子の封止に用いるエポキシ樹脂組成物。   It is an epoxy resin composition of any one of Claim 1 to 12, Comprising: The epoxy resin composition used for sealing of a semiconductor element. 半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止部材と、を備える半導体装置であって、
前記封止部材が、請求項1から13のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物で構成される、半導体装置。
A semiconductor element;
A semiconductor device comprising a sealing member for sealing the semiconductor element,
The semiconductor device with which the said sealing member is comprised with the hardened | cured material of the epoxy resin composition of any one of Claim 1-13.
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