JP2020152740A - Resin composition for sealing sheet, sealing sheet, and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、封止シート用樹脂組成物、封止シート及び半導体装置に関する。 The present invention relates to a resin composition for a sealing sheet, a sealing sheet, and a semiconductor device.
電子機器に用いられる電子部品として、半導体素子を樹脂封止して得られた半導体パッケージがある。従来、この半導体パッケージは、一般に、固形のエポキシ樹脂封止材を用いたトランスファー成形により製造されている。一方、近年、電子機器の小型化、軽量化に伴い、電子部品の配線基板への高密度実装が要求されるようになり、半導体パッケージにおいても小型化、薄型化、軽量化が進められている。
具体的には、ＬＯＣ（Ｌｅａｄ ｏｎ Ｃｈｉｐ）、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）等の半導体パッケージが開発されている。さらに最近では、半導体素子の回路面を配線基板側に向けて搭載する、いわゆるフェイスダウン型パッケージのフリップチップやウエハレベルＣＳＰ等も開発されてきている。
As an electronic component used in an electronic device, there is a semiconductor package obtained by sealing a semiconductor element with a resin. Conventionally, this semiconductor package is generally manufactured by transfer molding using a solid epoxy resin encapsulant. On the other hand, in recent years, as electronic devices have become smaller and lighter, high-density mounting of electronic components on wiring boards has been required, and semiconductor packages are also being made smaller, thinner, and lighter. ..
Specifically, semiconductor packages such as LOC (Lead on Chip), QFP (Quad Flat Package), CSP (Chip Size Package), and BGA (Ball Grid Array) have been developed. More recently, so-called face-down package flip chips, wafer-level CSPs, etc., in which the circuit surface of a semiconductor element is mounted toward the wiring board side, have been developed.
このように半導体パッケージの小型化、薄型化等の進展に伴い、従来のトランスファー成形では対応できない場合が生じてきた。すなわち、半導体パッケージが薄くなると、硬化後の特性等を考慮して、封止材中に配合する無機充填材の割合を多くする場合がある。ところが、無機充填材の割合が多くなると、トランスファー成形時の封止材の溶融粘度が高くなり、封止材の充填性が低下する。その結果、充填不良、成形物中のボイドの残存、ワイヤ流れ（ボンディングワイヤの変形・破損）及びステージシフトの増大等が生じ、成形品の品質が低下する。 As described above, with the progress of miniaturization and thinning of semiconductor packages, there have been cases where conventional transfer molding cannot be used. That is, when the semiconductor package becomes thin, the proportion of the inorganic filler to be blended in the encapsulant may be increased in consideration of the characteristics after curing. However, when the proportion of the inorganic filler increases, the melt viscosity of the encapsulant during transfer molding increases, and the filler of the encapsulant decreases. As a result, poor filling, residual voids in the molded product, wire flow (deformation / breakage of the bonding wire), increased stage shift, and the like occur, and the quality of the molded product deteriorates.
そこで、トランスファー成形に代わる封止方法として、コンプレッション（圧縮）成形法の適用が検討され、これに用いるシート状の封止材料が種々提案されている。例えば、特許文献１には、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化触媒又は硬化促進剤、及び無機フィラーを含有するエポキシ樹脂組成物からなる樹脂シートを複数枚積層し、加熱圧着した封止用樹脂シートが開示されている。また、特許文献２には、７０〜１５０℃で軟化又は溶融する熱硬化性樹脂組成物からなる厚さ３．０ｍｍ以下のシート状の封止材料が開示されている。 Therefore, as an alternative sealing method to transfer molding, the application of a compression molding method has been studied, and various sheet-shaped sealing materials used for this have been proposed. For example, Patent Document 1 describes a sealing resin sheet in which a plurality of resin sheets composed of an epoxy resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, a curing catalyst or a curing accelerator, and an inorganic filler are laminated and heat-bonded. It is disclosed. Further, Patent Document 2 discloses a sheet-shaped sealing material having a thickness of 3.0 mm or less, which is made of a thermosetting resin composition that softens or melts at 70 to 150 ° C.
しかしながら、特許文献１の封止用樹脂シートは、パッケージやウエハサイズが大きくなると、成形品に反りが発生するという問題がある。当該問題は、例えば、シリカ等の無機充填材を多量に配合することで改善し得るが、この場合、溶融粘度が増大し、上述したような充填不良等の問題が生じてしまう。一方、特許文献２のシート状の封止材料は、大サイズのパッケージ等にも十分対応できるものの、より薄型化を図るためにシート厚さを０．５ｍｍ程度まで薄くすると割れやすくなり、また金型への搬入が困難になるなど、取り扱い性の点で問題がある。 However, the sealing resin sheet of Patent Document 1 has a problem that the molded product is warped as the size of the package or wafer becomes large. The problem can be improved by blending a large amount of an inorganic filler such as silica, but in this case, the melt viscosity increases, and the above-mentioned problems such as poor filling occur. On the other hand, the sheet-shaped encapsulant material of Patent Document 2 is sufficiently compatible with large-sized packages and the like, but if the sheet thickness is reduced to about 0.5 mm in order to make it thinner, it becomes fragile and gold. There is a problem in terms of handleability, such as difficulty in carrying it into the mold.
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、厚さが薄くなっても取り扱い性や成形性が良好で、かつ長期に亘って柔軟性が保持され、優れた接着力を有し、コンプレッション成形法により半導体素子を効率よく、かつ良好に封止できる封止シート、該封止シートの形成材料となる封止シート用樹脂組成物、及び該封止シートを用いて封止された高品質で高い信頼性を備えた樹脂封止型半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and has good handleability and moldability even when the thickness is thin, retains flexibility for a long period of time, and has excellent adhesive strength. A sealing sheet capable of efficiently and satisfactorily sealing a semiconductor element by a compression molding method, a resin composition for a sealing sheet as a material for forming the sealing sheet, and a sealing sheet using the sealing sheet. An object of the present invention is to provide a resin-sealed semiconductor device having high quality and high reliability that has been stopped.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、結晶性エポキシ樹脂及び／又は液状エポキシ樹脂にケチミン化合物を併用することにより、厚さが薄くなっても取り扱い性及び成形性が良好であるとともに、長期にわたって柔軟性が保持され、優れた接着力を有する封止用シートが得られることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。 As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have made it possible to handle and mold even if the thickness is reduced by using a ketimine compound in combination with a crystalline epoxy resin and / or a liquid epoxy resin. It has been found that a sealing sheet having good properties, flexibility is maintained for a long period of time, and has excellent adhesive strength can be obtained, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、以下の[１]〜[４]を提供する。
［１］（Ａ）結晶性エポキシ樹脂及び／又は液状エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填剤、及び（Ｅ）ケチミン基含有シラン化合物を含有する封止シート用樹脂組成物。
［２］前記（Ｄ）無機充填材がシリカ粉であり、封止シート用樹脂組成物全体中に７０〜９５質量％含まれる上記［１］に記載の封止シート用樹脂組成物。
［３］上記［１］又は［２］記載の封止シート用樹脂組成物からなる封止シート。
［４］上記［３］に記載の封止シートにより封止された素子を備える半導体装置。
That is, the present invention provides the following [1] to [4].
[1] Contains (A) crystalline epoxy resin and / or liquid epoxy resin, (B) phenol resin curing agent, (C) curing accelerator, (D) inorganic filler, and (E) ketimine group-containing silane compound. Resin composition for sealing sheet.
[2] The resin composition for a sealing sheet according to the above [1], wherein the inorganic filler (D) is silica powder and is contained in an amount of 70 to 95% by mass in the entire resin composition for a sealing sheet.
[3] A sealing sheet comprising the resin composition for a sealing sheet according to the above [1] or [2].
[4] A semiconductor device including an element sealed by the sealing sheet according to the above [3].
本発明によれば、厚さが薄くなっても取り扱い性や成形性が良好で、かつ長期に亘って柔軟性が保持され、優れた接着力を有し、コンプレッション成形法により半導体素子を効率よく、かつ良好に封止できる封止シート、該封止シートの形成材料となる封止シート用樹脂組成物、及び該封止シートを用いて封止された高品質で高い信頼性を備えた半導体装置を提供することができる。 According to the present invention, the handleability and moldability are good even when the thickness is thin, the flexibility is maintained for a long period of time, the adhesive strength is excellent, and the semiconductor element is efficiently formed by the compression molding method. A sealing sheet that can be sealed well, a resin composition for a sealing sheet that is a material for forming the sealing sheet, and a high-quality, highly reliable semiconductor that is sealed using the sealing sheet. The device can be provided.
以下、本発明の一実施形態である封止シート用樹脂組成物、封止シート、及び半導体装置について、詳細に説明する。
［封止シート用樹脂組成物］
本実施形態の封止シート用樹脂組成物は、（Ａ）結晶性エポキシ樹脂及び／又は液状エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填剤、及び（Ｅ）ケチミン基含有シラン化合物を含有することを特徴とする。
まず、本実施形態の封止シート用樹脂組成物（以下、単に樹脂組成物ともいう）の各成分について説明する。
Hereinafter, the resin composition for a sealing sheet, the sealing sheet, and the semiconductor device according to the embodiment of the present invention will be described in detail.
[Resin composition for sealing sheet]
The resin composition for a sealing sheet of the present embodiment includes (A) a crystalline epoxy resin and / or a liquid epoxy resin, (B) a phenol resin curing agent, (C) a curing accelerator, (D) an inorganic filler, and (E) It is characterized by containing a ketimine group-containing silane compound.
First, each component of the resin composition for a sealing sheet of the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as a resin composition) will be described.
本実施形態で用いる（Ａ）成分のエポキシ樹脂は、結晶性エポキシ樹脂及び／又は液状エポキシ樹脂である。結晶性エポキシ樹脂とは、常温（２５℃）で固体であり結晶状態を示し、溶融時には大きく粘度が低下する性質を有するエポキシ樹脂のことである。結晶性エポキシ樹脂の融点は、好ましくは８０〜１５０℃、より好ましくは９０〜１３０℃である。また、液状エポキシ樹脂とは、常温（２５℃）で液状又は半固体状態のエポキシ樹脂をいい、例えば、常温（２５℃）で流動性をもつエポキシ樹脂が挙げられる。液状エポキシ樹脂の２５℃における粘度は、好ましくは１０，０００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは１，０００〜６，０００ｍＰａ・ｓである。
なお、上記結晶性エポキシ樹脂の融点は、ＤＳＣの吸熱ピークにより測定することができる。また、上記液状エポキシ樹脂の２５℃における粘度は、回転式粘度計により測定することができる。
The epoxy resin of the component (A) used in this embodiment is a crystalline epoxy resin and / or a liquid epoxy resin. The crystalline epoxy resin is an epoxy resin that is solid at room temperature (25 ° C.), exhibits a crystalline state, and has a property that its viscosity greatly decreases when melted. The melting point of the crystalline epoxy resin is preferably 80 to 150 ° C, more preferably 90 to 130 ° C. Further, the liquid epoxy resin refers to an epoxy resin in a liquid or semi-solid state at room temperature (25 ° C.), and examples thereof include an epoxy resin having fluidity at room temperature (25 ° C.). The viscosity of the liquid epoxy resin at 25 ° C. is preferably 10,000 mPa · s or less, more preferably 1,000 to 6,000 mPa · s.
The melting point of the crystalline epoxy resin can be measured by the endothermic peak of DSC. The viscosity of the liquid epoxy resin at 25 ° C. can be measured with a rotary viscometer.
上記（Ａ）成分の結晶性エポキシ樹脂および液状エポキシ樹脂（以下、単に（Ａ）成分のエポキシ樹脂ともいう）は、分子構造、分子量等に制限されることなく用いることができるが、なかでも、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が好ましい。これらは１種を使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
なお、ビフェニル型エポキシ樹脂は、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂であるが、本実施形態におけるビフェニル骨格には、ビフェニル環のうち少なくとも一方の芳香族環を水素添加してなるものも含まれる。
ビフェニル型エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）ビフェニル、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’，５，５’−テトラメチルビフェニル、エピクロルヒドリンと４，４’−ビフェノール、または４，４’−（３，３’，５，５’−テトラメチル）ビフェノールのようなビフェノール化合物とを反応させて得られるエポキシ樹脂等が挙げられる。これらのなかでも、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’，５，５’−テトラメチルビフェニル、４，４’−（３，３’，５，５’−テトラメチル）ビフェニルのグリシジルエーテルが好ましい。ビフェニル型エポキシ樹脂は１種を使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
The crystalline epoxy resin of the component (A) and the liquid epoxy resin (hereinafter, also simply referred to as the epoxy resin of the component (A)) can be used without being limited by the molecular structure, molecular weight, etc. Biphenyl type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin are preferable. One of these may be used, or two or more thereof may be mixed and used.
The biphenyl type epoxy resin is an epoxy resin having a biphenyl skeleton, but the biphenyl skeleton in the present embodiment also includes a biphenyl ring obtained by hydrogenating at least one aromatic ring.
Specific examples of the biphenyl type epoxy resin include 4,4'-bis (2,3-epoxypropoxy) biphenyl and 4,4'-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3', 5, Epoxy obtained by reacting 5'-tetramethylbiphenyl, epichlorohydrin with a biphenol compound such as 4,4'-biphenol, or 4,4'-(3,3', 5,5'-tetramethyl) biphenol. Examples include resin. Among these, 4,4'-bis (2,3-epoxypropoxy) -3,3', 5,5'-tetramethylbiphenyl, 4,4'-(3,3', 5,5'- Glycidyl ether of tetramethyl) biphenyl is preferred. One type of biphenyl type epoxy resin may be used, or two or more types may be mixed and used.
ビフェニル型エポキシ樹脂として使用される市販品を例示すると、例えば、三菱化学（株）製のＹＸ−４０００（エポキシ当量１８５、融点１０５℃）、同ＹＸ−４０００Ｋ（エポキシ当量１８５、融点１０５℃）、同ＹＸ−４０００Ｈ（エポキシ当量１９３、融点１０５℃）、同ＹＬ−６１２１Ｈ（エポキシ当量１７５、融点１２５℃）（以上、いずれも商品名）等が挙げられる。
また、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、具体的には、ＤＩＣ（株）製のＥＸＡ−８５０ＣＲＰ（エポキシ当量１７３、２５℃粘度４５００ｍＰａ・ｓ）等が挙げられる。ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂としては、具体的には、新日鉄住金化学（株）製のＹＤＦ−８１７０Ｃ（エポキシ当量１６０、２５℃粘度１２５０ｍＰａ・ｓ）等が挙げられる。
Examples of commercially available products used as biphenyl type epoxy resins include YX-4000 (epoxy equivalent 185, melting point 105 ° C.) and YX-4000K (epoxy equivalent 185, melting point 105 ° C.) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. Examples thereof include YX-4000H (epoxy equivalent 193, melting point 105 ° C.), YL-6121H (epoxy equivalent 175, melting point 125 ° C.) (all of which are trade names).
Specific examples of the bisphenol A type epoxy resin include EXA-850CRP (epoxy equivalent 173, 25 ° C. viscosity 4500 mPa · s) manufactured by DIC Corporation. Specific examples of the bisphenol F type epoxy resin include YDF-8170C (epoxy equivalent 160, 25 ° C. viscosity 1250 mPa · s) manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.
上記（Ａ）成分のエポキシ樹脂の他に、本発明の効果を損なわない範囲で封止材料として用いられるエポキシ樹脂を併用することができる。
なお、上記結晶性エポキシ樹脂及び液状エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を併用する場合、その配合量は（Ａ）成分のエポキシ樹脂１００質量部に対し、３０質量部以下とすることが好ましく、２０質量部以下とすることがより好ましく、１０質量部以下とすることが更に好ましい。
In addition to the epoxy resin of the component (A), an epoxy resin used as a sealing material can be used in combination as long as the effect of the present invention is not impaired.
When an epoxy resin other than the above crystalline epoxy resin and liquid epoxy resin is used in combination, the blending amount thereof is preferably 30 parts by mass or less, preferably 20 parts by mass, based on 100 parts by mass of the epoxy resin of the component (A). It is more preferably 10 parts by mass or less, and further preferably 10 parts by mass or less.
本実施形態で用いる（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤は、上記（Ａ）成分のエポキシ樹脂中のエポキシ基と反応し得るフェノール性水酸基を分子中に２個以上有するものであれば、特に制限されることなく使用できる。具体的には、フェノール、アルキルフェノール等のフェノール類とホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドを反応させて得られる、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、これらのノボラック型フェノール樹脂をエポキシ化またはブチル化した変性ノボラック型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、パラキシレン変性フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、トリフェノールアルカン型フェノール樹脂、多官能型フェノール樹脂等が挙げられる。中でも、ノボラック型フェノール樹脂、トリフェノールアルカン型フェノール樹脂が好ましく用いられる。これらは１種を使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。 The phenolic resin curing agent of the component (B) used in the present embodiment is particularly limited as long as it has two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule capable of reacting with the epoxy group in the epoxy resin of the component (A). Can be used without being used. Specifically, a novolak-type phenol resin such as phenol novolac resin and cresol novolak resin obtained by reacting phenols such as phenol and alkylphenol with formaldehyde or paraformaldehyde, and these novolak-type phenol resins are epoxidized or butylated. Examples thereof include modified novolac type phenol resin, dicyclopentadiene modified phenol resin, paraxylene modified phenol resin, phenol aralkyl resin, naphthol aralkyl resin, triphenol alkane type phenol resin, polyfunctional phenol resin and the like. Of these, novolak-type phenolic resins and triphenolalkane-type phenolic resins are preferably used. One of these may be used, or two or more thereof may be mixed and used.
上記（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤の配合量は、上記（Ａ）成分のエポキシ樹脂が有するエポキシ基数（ａ）に対する（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤が有するフェノール性水酸基数（ｂ）の比〔（ｂ）／（ａ）〕が０．３以上１．５以下となる範囲が好ましく、０．５以上１．２以下となる範囲がより好ましい。比〔（ｂ）／（ａ）〕が０．３以上であれば、硬化物の耐湿信頼性を向上させることができ、１．５以下であれば、硬化物の強度を高めることができる。 The blending amount of the phenolic resin curing agent of the component (B) is the number of phenolic hydroxyl groups (b) of the phenolic resin curing agent of the component (B) with respect to the number of epoxy groups (a) of the epoxy resin of the component (A). The range in which the ratio [(b) / (a)] is 0.3 or more and 1.5 or less is preferable, and the range in which the ratio is 0.5 or more and 1.2 or less is more preferable. When the ratio [(b) / (a)] is 0.3 or more, the moisture resistance reliability of the cured product can be improved, and when it is 1.5 or less, the strength of the cured product can be increased.
本実施形態で用いる（Ｃ）成分の硬化促進剤は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤との硬化反応を促進する成分である。（Ｃ）成分の硬化促進剤は、上記作用を奏するものであれば、特に制限されることなく公知の硬化促進剤が使用できる。
上記（Ｃ）成分の硬化促進剤としては、具体的には、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−イソプロピルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、４−エチルイミダゾール、２−フェニル−４−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、等のイミダゾール類；１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７（ＤＢＵ）、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノネン、５，６−ジブチルアミノ−１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７等のジアザビシクロ化合物及びこれらの塩；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、α−メチル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類；トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、ビス（ジフェニルホスフィノ）メタン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン等の有機ホスフィン化合物等が挙げられる。これらのなかでも、流動性及び成形性が良好であるという観点から、イミダゾール類が好ましく、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールがより好ましい。これらは１種を使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
The curing accelerator of the component (C) used in the present embodiment is a component that promotes the curing reaction between the epoxy resin of the component (A) and the phenol resin curing agent of the component (B). As the curing accelerator of the component (C), a known curing accelerator can be used without particular limitation as long as it exhibits the above action.
Specific examples of the curing accelerator for the component (C) include 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-isopropylimidazole, 2-undecylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, and 2,4-dimethyl. Imidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 4-methylimidazole, 4-ethylimidazole, 2-phenyl-4-hydroxymethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2 -Methylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-undecylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2 -Imidazoles such as phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole; 1,8-Diazabicyclo [5.4.0] Undecene-7 (DBU), 1,5-Diazabicyclo [4.3.0] Nonen, 5,6-dibutylamino-1,8-Diazabicyclo [5.4. 0] Diazavicyclo compounds such as undecene-7 and salts thereof; tertiary amines such as triethylamine, triethylenediamine, benzyldimethylamine, α-methylbenzyldimethylamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, tris (dimethylaminomethyl) phenol, etc. Kind: trimethylphosphine, triethylphosphine, tributylphosphine, diphenylphosphine, triphenylphosphine, tri (p-methylphenyl) phosphine, tri (nonylphenyl) phosphine, methyldiphenylphosphine, dibutylphenylphosphine, tricyclohexylphosphine, bis (diphenylphos Examples thereof include organic phosphine compounds such as fino) methane and 1,2-bis (diphenylphosphino) ethane. Among these, imidazoles are preferable, and 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole is more preferable, from the viewpoint of good fluidity and moldability. One of these may be used, or two or more thereof may be mixed and used.
上記（Ｃ）成分の硬化促進剤の配合量は、樹脂組成物全体に対し０．１〜５質量％の範囲が好ましく、０．２〜１質量％の範囲がより好ましい。（Ｃ）成分の配合量が０．１質量％以上であれば、硬化性の促進効果が十分得られ、５質量％以下であれば、成形品の耐湿信頼性を向上させることができる。 The blending amount of the curing accelerator for the component (C) is preferably in the range of 0.1 to 5% by mass, more preferably in the range of 0.2 to 1% by mass, based on the entire resin composition. When the blending amount of the component (C) is 0.1% by mass or more, the effect of promoting curability can be sufficiently obtained, and when it is 5% by mass or less, the moisture resistance reliability of the molded product can be improved.
本実施形態で用いる（Ｄ）成分の無機充填材は、樹脂組成物中に充填して、樹脂組成物の粘度の調整や、後述する封止シートとしたときの取り扱い性及び成形性を高める成分である。上記（Ｄ）成分の無機充填材としては、この種の樹脂組成物に一般的に使用されている公知の無機充填材であれば、特に制限されることなく使用することができる。
上記（Ｄ）成分の無機充填材は、具体的には、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、破砕シリカ、合成シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウムなどの酸化物粉末；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの水酸化物粉末；窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物粉末などが挙げられる。これらの無機充填材は、１種を使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
The inorganic filler of the component (D) used in the present embodiment is a component that is filled in the resin composition to adjust the viscosity of the resin composition and enhance the handleability and moldability when it is used as a sealing sheet to be described later. Is. As the inorganic filler of the component (D), any known inorganic filler generally used in this type of resin composition can be used without particular limitation.
Specifically, the inorganic filler of the component (D) is, for example, an oxide powder such as molten silica, crystalline silica, crushed silica, synthetic silica, alumina, titanium oxide, magnesium oxide; aluminum hydroxide, magnesium hydroxide. Hydroxide powders such as, and nitride powders such as boron nitride, aluminum oxide, and silicon nitride. One type of these inorganic fillers may be used, or two or more types may be mixed and used.
上記（Ｄ）成分の無機充填材としては、封止シートの取り扱い性や成形性を高める観点からは、上記例示した中でもシリカ粉末が好ましく、溶融シリカがより好ましく、球状溶融シリカが特に好ましい。また、溶融シリカと溶融シリカ以外のシリカを併用することもでき、その場合、溶融シリカ以外のシリカの割合はシリカ粉末全体の３０質量％未満とすることが好ましい。 As the inorganic filler of the component (D), silica powder is preferable, molten silica is more preferable, and spherical molten silica is particularly preferable, among the above-exemplified examples, from the viewpoint of improving the handleability and moldability of the sealing sheet. Further, fused silica and silica other than fused silica can be used in combination, and in that case, the proportion of silica other than fused silica is preferably less than 30% by mass of the entire silica powder.
上記（Ｄ）成分の無機充填材は、平均粒径が好ましくは０．５〜４０μｍ、より好ましくは１〜３０μｍ、更に好ましくは５〜３０μｍである。また、（Ｄ）成分の無機充填材の最大粒径は１０５μｍ以下であることがさらに好ましい。
平均粒径が０．５μｍ以上であれば、樹脂組成物の流動性の低下を抑制し、成形性を良好にすることができる。また、平均粒径が４０μｍ以下であれば、樹脂組成物を硬化して得られる成形品の反りを抑制したり、寸法精度の低下を防止することができる。また、最大粒径が１０５μｍ以下であれば、樹脂組成物の成形性を良好にすることができる。
なお、本明細書において、（Ｄ）成分の無機充填材の平均粒径は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置により求めることができ、平均粒径は、同装置で測定された粒度分布において積算体積が５０％になる粒径（ｄ５０）である。
The inorganic filler of the component (D) has an average particle size of preferably 0.5 to 40 μm, more preferably 1 to 30 μm, and even more preferably 5 to 30 μm. Further, it is more preferable that the maximum particle size of the inorganic filler of the component (D) is 105 μm or less.
When the average particle size is 0.5 μm or more, it is possible to suppress a decrease in the fluidity of the resin composition and improve the moldability. Further, when the average particle size is 40 μm or less, it is possible to suppress the warp of the molded product obtained by curing the resin composition and prevent the deterioration of the dimensional accuracy. Further, when the maximum particle size is 105 μm or less, the moldability of the resin composition can be improved.
In the present specification, the average particle size of the inorganic filler of the component (D) can be obtained by, for example, a laser diffraction type particle size distribution measuring device, and the average particle size is based on the particle size distribution measured by the device. It is a particle size (d50) at which the integrated volume becomes 50%.
上記（Ｄ）成分の無機充填材の配合量は、樹脂組成物全体に対し、７０〜９５質量％の範囲が好ましく、７５〜９０質量％の範囲がより好ましい。無機充填材の配合量が７０質量％以上であれば、樹脂組成物の線膨張係数の増大を抑止することができ、成形品の寸法精度、耐湿性、機械的強度等を高めることができる。無機充填材の配合量が９５質量％以下であれば、樹脂組成物の溶融粘度の増大を抑止し流動性の低下を抑えるととともに、成形性を高めることができる。また、該樹脂組成物を成形して得られる封止シートを割れにくくすることができる。 The blending amount of the inorganic filler of the component (D) is preferably in the range of 70 to 95% by mass, more preferably in the range of 75 to 90% by mass, based on the entire resin composition. When the blending amount of the inorganic filler is 70% by mass or more, an increase in the coefficient of linear expansion of the resin composition can be suppressed, and the dimensional accuracy, moisture resistance, mechanical strength and the like of the molded product can be improved. When the blending amount of the inorganic filler is 95% by mass or less, it is possible to suppress an increase in the melt viscosity of the resin composition, suppress a decrease in fluidity, and improve moldability. In addition, the sealing sheet obtained by molding the resin composition can be made hard to crack.
本実施形態で用いる（Ｅ）成分のケチミン基含有シラン化合物は、１分子中にケチミン基とアルコキシ基とを有する化合物であり、該（Ｅ）成分を樹脂組成物中に含有させることにより、硬化物の接着力を高めることができる。
上記（Ｅ）成分のケチミン基含有シラン化合物は、１分子中にケチミン基とアルコキシ基とを有すれば特に限定されないが、硬化物の接着力を高める観点から、下記一般式（１）で表される化合物であることが好ましい。
The ketimine group-containing silane compound of the component (E) used in the present embodiment is a compound having a ketimine group and an alkoxy group in one molecule, and is cured by containing the component (E) in the resin composition. The adhesive strength of an object can be increased.
The ketimine group-containing silane compound of the component (E) is not particularly limited as long as it has a ketimine group and an alkoxy group in one molecule, but is represented by the following general formula (1) from the viewpoint of enhancing the adhesive strength of the cured product. It is preferably a compound to be used.
上記一般式（１）中、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立に炭素数１〜５のアルキル基を示し、具体的にはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、各種ペンチル基等を挙げることができる。中でも、市場での入手のしやすさの観点からメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が好ましい。
Ｒ５は炭素数１〜１０、好ましくは炭素数１〜５のアルキレン基を示す。該アルキレン基は直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、ブチレン基、ペンチレン基などを挙げることができる。中でも、エチレン基、トリメチレン基が好ましい。
In the above general formula (1), R 1 to R 4 independently represent alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, and specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, and n-butyl. Examples include groups, isobutyl groups, sec-butyl groups, tert-butyl groups, various pentyl groups and the like. Of these, a methyl group, an ethyl group, a propyl group and a butyl group are preferable from the viewpoint of availability in the market.
R 5 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 5 carbon atoms. The alkylene group may be linear or branched, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a trimethylene group, a butylene group, and a pentylene group. Of these, an ethylene group and a trimethylene group are preferable.
ａは０〜２の整数を示し、好ましくは０である。 a represents an integer of 0 to 2, and is preferably 0.
上記（Ｅ）成分のケチミン基含有シラン化合物は、成形時における高温条件下で容易に加水分解して１級アミンを生成する。加水分解に必要な水はシリカ表面に吸着している水で十分であるが、あらかじめ純水と混合してもよい。また、単独で用いても他のシランカップリンク剤と併用してもよい。 The ketimine group-containing silane compound of the component (E) is easily hydrolyzed under high temperature conditions during molding to produce a primary amine. Water adsorbed on the silica surface is sufficient as the water required for hydrolysis, but it may be mixed with pure water in advance. In addition, it may be used alone or in combination with other silane cuplinking agents.
前記一般式（１）で表わされるケチミン基含有シラン化合物の具体例としては、Ｎ−（１−メチルエチリデン）−３−（トリエトキシシリル）−１−プロパンアミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチリデン）−３−（トリエトキシシリル）−１−プロパンアミン、Ｎ−（１−メチルプロピリデン）−３−（トリエトキシシリル）−１−プロパンアミン、Ｎ−（１−メチルエチリデン）−３−（メチルジエトキシシリル）−１−プロパンアミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチリデン）−３−（メチルジエトキシシリル）−１−プロパンアミン、Ｎ−（１−メチルプロピリデン）−３−（メチルジエトキシシリル）−１−プロパンアミン、Ｎ−（１−メチルエチリデン）−３−（エチルジエトキシシリル）−１−プロパンアミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチリデン）−３−（エチルジエトキシシリル）−１−プロパンアミン、Ｎ−（１−メチルプロピリデン）−３−（エチルジエトキシシリル）−１−プロパンアミン、Ｎ−（１−メチルエチリデン）−３−（メチルジメトキシシリル）−１−プロパンアミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチリデン）−３−（メチルジメトキシシリル）−１−プロパンアミン、Ｎ−（１−メチルプロピリデン）−３−（メチルジメトキシシリル）−１−プロパンアミン、Ｎ−（１−メチルエチリデン）−２−（トリエトキシシリル）−１−エタンアミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチリデン）−２−（トリエトキシシリル）−１−エタンアミン、Ｎ−（１−メチルプロピリデン）−２−（トリエトキシシリル）−１−エタンアミン、Ｎ−（１−メチルエチリデン）−２−（メチルジエトキシシリル）−１−エタンアミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチリデン）−２−（メチルジエトキシシリル）−１−エタンアミン、Ｎ−（１−メチルプロピリデン）−２−（メチルジエトキシシリル）−１−エタンアミン、Ｎ−（１−メチルエチリデン）−２−（エチルジエトキシシリル）−１−エタンアミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチリデン）−２−（エチルジエトキシシリル）−１−エタンアミン、Ｎ−（１−メチルプロピリデン）−２−（エチルジエトキシシリル）−１−エタンアミン、Ｎ−（１−メチルエチリデン）−２−（メチルジメトキシシリル）−１−エタンアミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチリデン）−２−（メチルジメトキシシリル）−１−エタンアミン、Ｎ−（１−メチルプロピリデン）−２−（メチルジメトキシシリル）−１−エタンアミンなどを挙げることができる。中でも、市場での入手のしやすさの観点から、Ｎ−（１，３−ジメチルブチリデン）−３−（トリエトキシシリル）−１−プロパンアミンが好ましい。
これらのケチミン基含有シラン化合物は１種を用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
Specific examples of the ketimine group-containing silane compound represented by the general formula (1) include N- (1-methylethylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propaneamine and N- (1,3-dimethyl). Butylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propaneamine, N- (1-methylpropylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propaneamine, N- (1-methylethylidene) -3 -(Methyldiethoxysilyl) -1-propaneamine, N- (1,3-dimethylbutylidene) -3- (methyldiethoxysilyl) -1-propaneamine, N- (1-methylpropylidene) -3 -(Methyldiethoxysilyl) -1-propaneamine, N- (1-methylethylidene) -3- (ethyldiethoxysilyl) -1-propaneamine, N- (1,3-dimethylbutylidene) -3- (Ethyldiethoxysilyl) -1-propaneamine, N- (1-methylpropanol) -3- (ethyldiethoxysilyl) -1-propaneamine, N- (1-methylethylidene) -3- (methyldimethoxy) Cyril) -1-propaneamine, N- (1,3-dimethylbutylidene) -3- (methyldimethoxysilyl) -1-propaneamine, N- (1-methylpropylidene) -3- (methyldimethoxysilyl) -1-Propanamine, N- (1-methylethylidene) -2- (triethoxysilyl) -1-ethaneamine, N- (1,3-dimethylbutylidene) -2- (triethoxysilyl) -1-ethaneamine , N- (1-methylpropanol) -2- (triethoxysilyl) -1-ethaneamine, N- (1-methylethylidene) -2- (methyldiethoxysilyl) -1-ethaneamine, N- (1, 3-Dimethylbutylidene) -2- (methyldiethoxysilyl) -1-ethaneamine, N- (1-methylpropylidene) -2- (methyldiethoxysilyl) -1-ethaneamine, N- (1-methylethylidene) ) -2- (Ethyldiethoxysilyl) -1-ethaneamine, N- (1,3-dimethylbutylidene) -2- (ethyldiethoxysilyl) -1-ethaneamine, N- (1-methylpropanol)- 2- (Ethyldiethoxysilyl) -1-ethaneamine, N- (1-methylethylidene) -2- (methyldimethoxysilyl) -1-ethaneamine, N- (1,3-dimethylbutylidene) -2- (methyl) Dimethoxysilyl) -1-ethaneamine, N- (1-methylpropyride) N) -2- (methyldimethoxysilyl) -1-ethaneamine and the like. Of these, N- (1,3-dimethylbutylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propaneamine is preferable from the viewpoint of availability in the market.
One type of these ketimine group-containing silane compounds may be used, or two or more types may be used in combination.
上記（Ｅ）成分のケチミン基含有シラン化合物は、成形時の高温条件下で容易に加水分解して１級アミンを生成するとともにシラノール基を生成する。１級アミンは、前記（Ａ）成分のエポキシ樹脂と反応すると共に、シラノール基は前記（Ｄ）成分の無機充填剤表面に存在するヒドロキシ基と縮合反応を起こすことにより、硬化樹脂と無機充填剤との結合が強固となる。その結果、本実施形態の樹脂組成物を半導体装置の封止材料として用いた場合、その硬化物は、シリコンチップなどとの接着性が強固なものになる。 The ketimine group-containing silane compound of the component (E) is easily hydrolyzed under high temperature conditions at the time of molding to produce a primary amine and a silanol group. The primary amine reacts with the epoxy resin of the component (A), and the silanol group causes a condensation reaction with the hydroxy group existing on the surface of the inorganic filler of the component (D) to cause the cured resin and the inorganic filler. The bond with is strengthened. As a result, when the resin composition of the present embodiment is used as a sealing material for a semiconductor device, the cured product has strong adhesiveness to a silicon chip or the like.
樹脂組成物全量に対する上記（Ｅ）成分のケチミン基含有シラン化合物の含有量は、その硬化物のシリコンチップなどに対する接着性の向上、ボイドなどの成形不良の抑制及び経済性のバランスなどの観点から、好ましくは０．５〜２．０質量％、より好ましくは０．８〜１．５質量％の範囲で選定される。 The content of the ketimine group-containing silane compound of the component (E) above with respect to the total amount of the resin composition is from the viewpoints of improving the adhesiveness of the cured product to silicon chips and the like, suppressing molding defects such as voids, and balancing economic efficiency. , It is preferably selected in the range of 0.5 to 2.0% by mass, more preferably 0.8 to 1.5% by mass.
上記（Ｅ）成分のケチミン基含有シラン化合物として使用される市販品を例示すると、例えば、Ｎ−（１，３−ジメチルブチリデン）−３−（トリエトキシシリル）−１−プロパンアミンとして、信越シリコーン（株）製のＫＢＥ−９１０３、ＪＮＣ（株）製のサイラエースＳ３４０、東レ・ダウコーニング（株）製のＺ−６８６０等が挙げられる。 Examples of commercially available products used as the ketimine group-containing silane compound of the component (E) are as follows, for example, N- (1,3-dimethylbutylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propaneamine. Examples thereof include KBE-9103 manufactured by Silicone Co., Ltd., Silane Ace S340 manufactured by JNC Co., Ltd., and Z-6860 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.
本実施形態の樹脂組成物には、以上の各成分の他、本実施形態の効果を阻害しない範囲で、この種の樹脂組成物に一般に配合される成分、例えば、カップリング剤；合成ワックス、天然ワックス、高級脂肪酸、高級脂肪酸の金属塩等の離型剤；カーボンブラック、コバルトブルー等の着色剤；シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力付与剤；ハイドロタルサイト類；イオン捕捉剤等を配合することができる。 In addition to the above-mentioned components, the resin composition of the present embodiment includes components generally blended in this type of resin composition as long as the effects of the present embodiment are not impaired, for example, a coupling agent; synthetic wax, and the like. Release agents such as natural waxes, higher fatty acids, metal salts of higher fatty acids; colorants such as carbon black and cobalt blue; low stress imparting agents such as silicone oil and silicone rubber; hydrotalcites; ion trapping agents, etc. can do.
カップリング剤としては、エポキシシラン系、アミノシラン系、ウレイドシラン系、ビニルシラン系、アルキルシラン系、有機チタネート系、アルミニウムアルコレート系等のカップリング剤等が挙げられる。これらは１種を用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
上記カップリング剤としては、成形性、難燃性、硬化性等の観点から、アミノシラン系カップリング剤が好ましく、特に、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、（Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピル）トリメトキシシラン等が好ましい。
Examples of the coupling agent include epoxysilane-based, aminosilane-based, ureidosilane-based, vinylsilane-based, alkylsilane-based, organic titanate-based, and aluminum alcoholate-based coupling agents. These may be used alone or in admixture of two or more.
As the coupling agent, an aminosilane-based coupling agent is preferable from the viewpoint of moldability, flame retardancy, curability and the like, and in particular, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, and γ-amino. Propylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, (N-phenyl-γ-aminopropyl) trimethoxysilane and the like are preferable.
カップリング剤を用いる場合、その配合量は、樹脂組成物全体の０．０１質量％以上３．０質量％以下となる範囲が好ましく、０．１質量％以上１質量％以下となる範囲がより好ましい。カップリング剤の配合量が０．０１質量％以上であれば成形性を向上させることができ、３．０質量％以下であれば成形時に発泡の発生を抑制し、成形品にボイドや表面膨れ等が発生することを抑えることができる。 When a coupling agent is used, the blending amount thereof is preferably in the range of 0.01% by mass or more and 3.0% by mass or less of the entire resin composition, and more preferably in the range of 0.1% by mass or more and 1% by mass or less. preferable. If the blending amount of the coupling agent is 0.01% by mass or more, the moldability can be improved, and if it is 3.0% by mass or less, the generation of foaming is suppressed during molding, and voids and surface swelling are formed in the molded product. Etc. can be suppressed.
本実施形態の樹脂組成物は、（Ａ）結晶性エポキシ樹脂及び／又は液状エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填剤、（Ｅ）ケチミン基含有シラン化合物、及び前述した必要に応じて配合される各種成分をミキサー等によって十分に混合（ドライブレンド）した後、熱ロールやニーダ等の混練装置により溶融混練し、冷却後、適当な大きさに粉砕する。粉砕方法は、特に制限されず、一般的な粉砕機、例えば、スピードミル、カッティングミル、ボールミル、サイクロンミル、ハンマーミル、振動ミル、カッターミル、グラインダーミル等を用いることができる。中でも、スピードミルが好ましく用いられる。粉砕物は、その後、篩い分級やエアー分級等によって所定の粒度分布を持つ粒子集合体に調整することができる。 The resin composition of the present embodiment contains (A) a crystalline epoxy resin and / or a liquid epoxy resin, (B) a phenol resin curing agent, (C) a curing accelerator, (D) an inorganic filler, and (E) a ketimine group. After sufficiently mixing (dry blending) the contained silane compound and the various components to be blended as necessary with a mixer or the like, melt-kneading with a kneading device such as a hot roll or kneader, cooling, and then an appropriate size Crush into. The crushing method is not particularly limited, and a general crusher, for example, a speed mill, a cutting mill, a ball mill, a cyclone mill, a hammer mill, a vibration mill, a cutter mill, a grinder mill or the like can be used. Of these, a speed mill is preferably used. The pulverized product can then be adjusted into a particle aggregate having a predetermined particle size distribution by sieving classification, air classification, or the like.
［封止シート］
次に本実施形態の封止シートについて説明する。
本実施形態の封止シートは、上述の封止シート用樹脂組成物を材料とし、これをシート状に成形して得られるシート状成形体である。該封止シートは、例えば、本実施形態の樹脂組成物を加圧部材間で加熱溶融し圧縮してシート状に成形することにより得られる。より具体的には、ポリエステルフィルム等の耐熱性の離型フィルム上に上記樹脂組成物を略均一な厚さになるように供給して樹脂層を形成した後、樹脂層を加熱軟化させながらロール及び熱プレスにより圧延する。その際、樹脂層上にもポリエステルフィルム等の耐熱性フィルムを配置する。このようにして樹脂層を所望の厚さに圧延した後、冷却固化し、耐熱性フィルムを剥離し、さらに必要に応じて所望の大きさ、形状に切断する。これにより、任意の大きさの封止シートが得られる。
なお、樹脂層を軟化させる際の加熱温度は、通常、８０〜１５０℃程度である。加熱温度が８０℃未満では、溶融混合が不十分となり、１５０℃を超えると、硬化反応が進み過ぎて加熱硬化の際に、成形性が低下するおそれがある。
[Encapsulation sheet]
Next, the sealing sheet of the present embodiment will be described.
The sealing sheet of the present embodiment is a sheet-shaped molded product obtained by using the above-mentioned resin composition for a sealing sheet as a material and molding the resin composition into a sheet shape. The sealing sheet is obtained, for example, by heating and melting the resin composition of the present embodiment between the pressure members, compressing it, and molding it into a sheet. More specifically, the resin composition is supplied onto a heat-resistant release film such as a polyester film so as to have a substantially uniform thickness to form a resin layer, and then the resin layer is rolled while being heated and softened. And roll by hot press. At that time, a heat-resistant film such as a polyester film is also arranged on the resin layer. After rolling the resin layer to a desired thickness in this way, it is cooled and solidified, the heat-resistant film is peeled off, and further cut into a desired size and shape if necessary. As a result, a sealing sheet of any size can be obtained.
The heating temperature for softening the resin layer is usually about 80 to 150 ° C. If the heating temperature is less than 80 ° C., the melt mixing becomes insufficient, and if it exceeds 150 ° C., the curing reaction proceeds too much and the moldability may decrease during heat curing.
本実施形態の封止シートは、高化式フローテスターによって温度１７５℃、荷重１０ｋｇ（剪断応力１．２３×１０５Ｐａ）の条件で測定される溶融粘度が、２〜５０Ｐａ・ｓであることが好ましく、３〜２０Ｐａ・ｓであることがより好ましい。溶融粘度が２Ｐａ・ｓ以上であれば、バリの発生を抑えることができ、５０Ｐａ・ｓ以下であれば充填性が向上し、ボイドや未充填部分の発生を抑制することができる。 It sealing sheet of the present embodiment, the temperature 175 ° C. by a Koka type flow tester, the melt viscosity measured under a load of 10 kg (shear stress 1.23 × 10 5 Pa), a 2~50Pa · s Is preferable, and 3 to 20 Pa · s is more preferable. When the melt viscosity is 2 Pa · s or more, the occurrence of burrs can be suppressed, and when it is 50 Pa · s or less, the filling property is improved and the generation of voids and unfilled portions can be suppressed.
本実施形態の封止シートは、半導体素子等の部品の封止に好適であり、その封止対象の部品の大きさ等に応じて、その大きさを適宜調整して設けられる。この封止シートの大きさは、任意に作成できるが、例えば、２００×２００ｍｍ〜６００×６００ｍｍ等が好ましい。また、この封止シートは、厚さが０．１〜２．０ｍｍであることが好ましい。厚さが０．１ｍｍ以上であれば割れるおそれはなく、取り扱い性に優れ、コンプレッション成形用金型への搬入も支障なく容易に行うことができる。また、厚さが２．０ｍｍ以下であれば、半導体封止時に金型内での封止シートの溶融が遅延して成形が不良になることもない。 The sealing sheet of the present embodiment is suitable for sealing parts such as semiconductor elements, and the size of the sealing sheet is appropriately adjusted according to the size of the parts to be sealed. The size of the sealing sheet can be arbitrarily prepared, but for example, 200 × 200 mm to 600 × 600 mm is preferable. Further, the thickness of this sealing sheet is preferably 0.1 to 2.0 mm. If the thickness is 0.1 mm or more, there is no risk of cracking, the handling is excellent, and the product can be easily carried into the compression molding die without any trouble. Further, if the thickness is 2.0 mm or less, the melting of the sealing sheet in the mold is not delayed at the time of semiconductor sealing, and the molding does not become defective.
［半導体装置］
本実施形態の半導体装置は、上述の封止シートにより封止された素子を備える。該半導体装置は、基板上に固定された半導体素子に対して、上記封止シートを用いてコンプレッション成形により封止することにより製造することができる。以下、その方法の一例を記載する。
まず、半導体素子を実装した基板に対し、２枚の上記封止シートで挟み込むようにして半導体素子上に封止シートを被せ、コンプレッション成形用金型のキャビティー内の所定位置に配置させ、所定の温度、所定の圧力でコンプレッション成形する。成形条件は、温度１００〜１９０℃、圧力４〜１２ＭＰａとすることが好ましい。成形後、１３０〜１９０℃の温度で、２〜８時間程度の後硬化を行う。この加熱硬化により、封止シートは半導体素子に密着して硬化し、半導体素子が外部雰囲気と接触しないように封止された樹脂封止型の半導体装置が製造できる。
[Semiconductor device]
The semiconductor device of this embodiment includes an element sealed by the above-mentioned sealing sheet. The semiconductor device can be manufactured by sealing a semiconductor element fixed on a substrate by compression molding using the sealing sheet. An example of the method will be described below.
First, a substrate on which a semiconductor element is mounted is covered with a sealing sheet so as to be sandwiched between the two sealing sheets, and the semiconductor element is placed at a predetermined position in a cavity of a compression molding die. Compression molding is performed at the temperature and pressure of. The molding conditions are preferably a temperature of 100 to 190 ° C. and a pressure of 4 to 12 MPa. After molding, it is post-cured at a temperature of 130 to 190 ° C. for about 2 to 8 hours. By this heat curing, the sealing sheet is cured in close contact with the semiconductor element, and a resin-sealed semiconductor device in which the semiconductor element is sealed so as not to come into contact with the external atmosphere can be manufactured.
このようにして得られる半導体装置は、薄くても取扱いやすく、かつ成形性に優れる封止シートを用いたコンプレッション成形により封止されているので、薄型であっても高い品質及び高い信頼性を具備することができる。
なお、本実施形態の半導体装置において封止される半導体素子は、公知の半導体素子であればよいため、特に限定されるものではなく、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ダイオード、サイリスタ、トランジスタ等を例示することができる。特に、従来の封止材料では封止が困難であった、封止後の厚さが０．１〜１．５ｍｍとなるような半導体素子の場合に、上記封止シートを用いた半導体装置の製造方法は特に有用である。
Since the semiconductor device thus obtained is sealed by compression molding using a sealing sheet that is easy to handle even if it is thin and has excellent moldability, it has high quality and high reliability even if it is thin. can do.
The semiconductor element sealed in the semiconductor device of the present embodiment may be a known semiconductor element and is not particularly limited. For example, an IC (Integrated Circuit), an LSI (Large Scale Integration), and the like. Diodes, thyristors, transistors and the like can be exemplified. In particular, in the case of a semiconductor element having a thickness of 0.1 to 1.5 mm after sealing, which is difficult to seal with a conventional sealing material, a semiconductor device using the sealing sheet can be used. The manufacturing method is particularly useful.
次に実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、以下の実施例及び比較例において使用した材料は表１に示した通りである。 Next, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these examples. The materials used in the following examples and comparative examples are as shown in Table 1.
（実施例１〜６、比較例１〜３）
各原料を表２に示す組成となるように常温（２５℃）で混合し、次いで、熱ロールを用いて８０〜１３０℃で加熱混練した。冷却後、スピードミルを用いて粉砕して封止シート用樹脂組成物を調製した。
得られた封止シート用樹脂組成物をポリエステルからなる離型フィルムで挟んで、８０℃の熱板間に置き、１０ＭＰａの圧力で１分間加熱及び加圧して、厚さ０．５ｍｍの封止シートを作製した。
さらに、得られた封止シートを用いて半導体チップの封止を行った。すなわち、まず、得られた封止シートから１５０ｍｍ×３０ｍｍのシートを切り出した。この切り出した封止シートをコンプレッション成形用金型内に置き、その上に半導体チップを実装した基板を重ね、さらにその上に上記封止シートを重ね、８．０ＭＰａの加圧下、１７５℃で３０分間の条件でコンプレッション成形した。その後、１７５℃、４時間の後硬化を行い、半導体装置を製造した。
(Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 3)
Each raw material was mixed at room temperature (25 ° C.) so as to have the composition shown in Table 2, and then heated and kneaded at 80 to 130 ° C. using a hot roll. After cooling, it was pulverized using a speed mill to prepare a resin composition for a sealing sheet.
The obtained resin composition for a sealing sheet is sandwiched between a release film made of polyester, placed between hot plates at 80 ° C., heated and pressurized at a pressure of 10 MPa for 1 minute, and sealed with a thickness of 0.5 mm. A sheet was prepared.
Further, the semiconductor chip was sealed using the obtained sealing sheet. That is, first, a 150 mm × 30 mm sheet was cut out from the obtained sealing sheet. This cut-out sealing sheet is placed in a compression molding die, a substrate on which a semiconductor chip is mounted is placed on top of the cut-out sealing sheet, and the above-mentioned sealing sheet is further placed on top of the substrate. Compression molding was performed under the condition of minutes. Then, after curing at 175 ° C. for 4 hours, a semiconductor device was manufactured.
上記各実施例及び比較例で得られた封止シート用樹脂組成物、封止シート、および半導体装置（製品）について、下記に示す方法で各種特性を評価した。その結果を表２に併せて示す。なお、表２中、空欄は配合なしを表す。 Various characteristics of the resin composition for a sealing sheet, the sealing sheet, and the semiconductor device (product) obtained in each of the above Examples and Comparative Examples were evaluated by the methods shown below. The results are also shown in Table 2. In Table 2, blanks indicate no compounding.
＊１：目開き７５μｍの篩を用いて分級した。
* 1: Classification was performed using a sieve with an opening of 75 μm.
＜樹脂組成物＞
（１）スパイラルフロー
ＥＭＭＩ規格に準じた金型を用いて、温度１７５℃、圧力９．８ＭＰａでトランスファー成形し、測定した。
<Resin composition>
(1) Spiral flow Using a mold conforming to the EMMI standard, transfer molding was performed at a temperature of 175 ° C. and a pressure of 9.8 MPa, and measurement was performed.
（２）ゲルタイム
ＪＩＳ Ｃ ２１６１の７．５．１に規定されるゲル化時間Ａ法に準じて、約１ｇの封止シート用樹脂組成物を１７５℃の熱盤上に塗布し、かき混ぜ棒にてかき混ぜ、ゲル状になりかき混ぜられなくなるまでの時間を測定した。
(2) Gel time According to the gelation time A method specified in 7.5.1 of JIS C 2161, about 1 g of the resin composition for a sealing sheet is applied on a hot plate at 175 ° C. and put on a stirring rod. It was stirred and the time until it became a gel and could not be stirred was measured.
（３）高化式フロー粘度
流動特性評価装置（（株）島津製作所製、製品名：フローテスターＣＦＴ−５００型）により、温度１７５℃、荷重１０ｋｇ（剪断応力１．２３×１０５Ｐａの環境下）における溶融粘度を測定した。
(3) Koka type flow viscosity flow characteristics evaluation apparatus (manufactured by Shimadzu Corporation, product name: Flow Tester CFT-500 type), the temperature 175 ° C., load 10 kg (shear stress 1.23 × 10 5 Pa environment The melt viscosity in (below) was measured.
＜封止シート＞
（１）フレキシブル性
幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの封止シートを切り出し、一端から１５ｍｍの部分をクランプして、架台上、高さ１８ｍｍにセットし、自重でシートの一端が架台上面に接触するまでの時間を測定した（初期）。
また、これとは別に幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの封止シートを切り出し、２５℃で１６８時間放置した後、同様に、一端から１５ｍｍの部分をクランプして、架台上、高さ１８ｍｍにセットし、自重でシートの一端が架台上面に接触するまでの時間を測定した。
<Sealing sheet>
(1) Flexibility Cut out a sealing sheet with a width of 10 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.5 mm, clamp the part 15 mm from one end, set it on the gantry at a height of 18 mm, and one end of the sheet is self-weight. The time until contact with the upper surface of the gantry was measured (initial).
Separately, a sealing sheet having a width of 10 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.5 mm was cut out, left at 25 ° C. for 168 hours, and then similarly clamped at a portion 15 mm from one end and placed on a gantry. The height was set to 18 mm, and the time until one end of the sheet came into contact with the upper surface of the gantry was measured by its own weight.
＜硬化物＞
（１）ガラス転移点（Ｔｇ）
１７５℃で３分間加熱し硬化させて得た硬化物からスティック状のサンプルを作製し、熱分析装置（ＴＭＡ）（セイコーインスツル（株）製、製品名：ＴＭＡ ＳＳ−１５０）により、昇温速度１０℃／分の条件で昇温してＴＭＡチャートを測定し、２接線の交点から求めた。
<Cured product>
(1) Glass transition point (Tg)
A stick-shaped sample was prepared from the cured product obtained by heating and curing at 175 ° C. for 3 minutes, and the temperature was raised by a thermal analyzer (TMA) (manufactured by Seiko Instruments Inc., product name: TMA SS-150). The temperature was raised at a speed of 10 ° C./min, and the TMA chart was measured and obtained from the intersection of the two tangents.
（２）曲げ強さ・曲げ弾性率
上記（１）と同様にして作製したサンプルについて、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準拠して、温度２５℃にて測定した。
(2) Flexural strength and flexural modulus The sample prepared in the same manner as in (1) above was measured at a temperature of 25 ° C. in accordance with JIS K 6911.
（３）吸水率
１２ＭＰａの加圧下、１７５℃で２分間の条件でコンプレッション成形し、次いで、１７５℃、８時間の後硬化を行って直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円板状の硬化物を得た。この硬化物を、１２７℃、０．２５ＭＰａの飽和水蒸気中に２４時間放置し、処理前後における増加した質量を求め、次式より算出した。
吸水率（％）＝増加した質量（ｇ）／硬化物の初期質量（ｇ）
(3) A disc-shaped cured product having a diameter of 50 mm and a thickness of 3 mm was obtained by compression molding at 175 ° C. for 2 minutes under a pressure of 12 MPa and then curing at 175 ° C. for 8 hours. It was. This cured product was allowed to stand in saturated steam at 127 ° C. and 0.25 MPa for 24 hours, and the increased mass before and after the treatment was calculated and calculated from the following formula.
Water absorption (%) = increased mass (g) / initial mass of cured product (g)
（４）シリコンチップとの接着力
シリコンチップ上に封止シートを１辺２ｍｍの正方形状に成形温度１５０℃、成形圧力１００ｋｇ／ｃｍ２で１０分間トランスファー成形した。得られた成形品にせん断力を与え、破断した時のせん断力を接着力とした。
(4) Adhesive Strength with Silicon Chip A sealing sheet was transferred onto the silicon chip into a square shape having a side of 2 mm at a molding temperature of 150 ° C. and a molding pressure of 100 kg / cm 2 for 10 minutes. A shearing force was applied to the obtained molded product, and the shearing force at the time of breaking was used as the adhesive force.
＜製品（半導体装置）＞
（１）耐リフロー性（ＭＳＬ試験）
半導体装置に対し、８５℃、８５％ＲＨにて７２時間吸湿処理した後、２４０℃の赤外線リフロー炉中で９０秒間加熱する試験（ＭＳＬ試験：Ｌｅｖｅｌ ３）を行い、不良(剥離及びクラック)の発生率を調べた（試料数＝２０）。
<Product (semiconductor device)>
(1) Reflow resistance (MSL test)
The semiconductor device was subjected to a moisture absorption treatment at 85 ° C. and 85% RH for 72 hours, and then heated in an infrared reflow furnace at 240 ° C. for 90 seconds (MSL test: Level 3) to detect defects (peeling and cracking). The incidence was examined (number of samples = 20).
（２）耐湿信頼性（プレッシャクッカー試験：ＰＣＴ）
半導体装置を、プレッシャクッカー内で、１２７℃、０．２５ＭＰａの条件下、７２時間吸水させた後、２４０℃、９０秒間のベーパーリフローを行い、不良（オープン不良）の発生率を調べた（試料数＝２０）。
(2) Moisture resistance reliability (pressure cooker test: PCT)
The semiconductor device was allowed to absorb water in a pressure cooker under the conditions of 127 ° C. and 0.25 MPa for 72 hours, and then vapor reflow was performed at 240 ° C. for 90 seconds to examine the occurrence rate of defects (open defects) (sample). Number = 20).
（３）高温放置信頼性（高度加速寿命試験：ＨＡＳＴ）
半導体装置を、１８０℃の恒温槽中に１０００時間放置し、不良（オープン不良）の発生率を調べた（試料数＝２０）。
(3) High temperature standing reliability (highly accelerated life test: HAST)
The semiconductor device was left in a constant temperature bath at 180 ° C. for 1000 hours, and the incidence of defects (open defects) was examined (number of samples = 20).
表２から明らかなように、本実施形態の封止シートは、常温で長時間放置しても柔軟性を有しており、良好な取り扱い性を有し、また、シリコンチップとの接着も良好であった。
また、該封止シートを用いて製造された半導体装置は、ＭＳＬ試験、プレッシャクッカー試験、高度加速寿命試験のいずれの試験においても良好な結果が得られており、樹脂封止型半導体装置として高い信頼性を有するものであることが確認できた。
As is clear from Table 2, the sealing sheet of the present embodiment has flexibility even when left at room temperature for a long time, has good handleability, and has good adhesion to a silicon chip. Met.
Further, the semiconductor device manufactured by using the sealing sheet has obtained good results in all of the MSL test, the pressure cooker test, and the highly accelerated life test, which is high as a resin-sealed semiconductor device. It was confirmed that it has reliability.
本発明の封止シートは、厚さが薄くなっても取り扱い性や成形性に優れている。したがって、薄型化された半導体素子のコンプレッション成形用封止材料として有用であり、高品質で信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を製造することができる。
また、半導体素子以外にも、外部環境に曝されないように部品等を封止する封止シートとして用いることができる。
The sealing sheet of the present invention is excellent in handleability and moldability even when the thickness is reduced. Therefore, it is useful as a sealing material for compression molding of a thin semiconductor element, and a high-quality and highly reliable resin-sealed semiconductor device can be manufactured.
In addition to semiconductor elements, it can also be used as a sealing sheet for sealing parts and the like so as not to be exposed to the external environment.
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