JP5673237B2 - 封止用樹脂組成物及び電子部品装置 - Google Patents

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Description

本発明は、封止用樹脂組成物及び電子部品装置に関するものである。
近年、集積回路(IC)、大規模集積回路(LSI)、超大規模集積回路(VLSI)等の電子部品装置や半導体装置の高密度化、高集積化に伴い、それらの実装方式は、挿入実装から表面実装に移り変わりつつある。それに伴い、リードフレームの多ピン化およびリードの狭ピッチ化が要求されており、小型・軽量でかつ多ピン化に対応できる表面実装型のQFP(Quad Flat Package)等が各種の半導体装置に用いられている。そしてその半導体装置は、生産性、コスト、信頼性等のバランスに優れることからエポキシ樹脂組成物を用いたトランスファー成型による封止が主流となっている。
トランスファー成形の金型の精度不足や老朽化などが原因となって、半導体装置の金属端子部に樹脂組成物が漏出し、バリが発生することから、従来、レーザー、ウォータージェットなどによるバリの除去工程が一般的に行われてきた。しかしながら、前者の手法では、端子表面のメッキ層がダメージを受けやすく、後者の手法ではバリが十分除去できない場合があり、いずれの場合も半田メッキ不良を誘発するという問題があった。これらの問題を解決する手法として、電解処理とウォータージェットとを組み合わせたバリ除去方法が普及してきた。電解処理とは、金属リードフレームに陰極を、電解処理液層に陽極をそれぞれ接続して、アルカリ性水溶液中に浸漬した状態で電圧を与え、バリと金属リードフレームの界面で、水素ガスの微小な泡を発生させることで微小なダメージを与え、さらに高速ウォータージェット処理することでバリを除去するものであり、生産性にも優れるという利点もある。
しかしながら、本法は、電解条件や半導体装置のデザインによっては、樹脂組成物と金属リードフレームとの密着性を損なう場合がある。具体的には、素子を搭載したパッドの裏面が、装置の表面に露出したパッド−エクスポーズド型のクワッド・フラット・パッケージ(QFP)、ロー・プロファイル・クワッド・フラット・パッケージ(LQFP)、クワッド・フラット・ノンリードパッケージ(QFN)を、電解処理した後に、半田実装処理した際に、パッド外周部に剥離が発生しやすいという課題があった。
このほか、近年の環境問題を背景に、従来用いられてきたブロム化エポキシ樹脂や酸化アンチモン等の難燃剤の使用を撤廃する社会的要請が高まりを見せており、これらの難燃剤を使用せずに、従来と同等の難燃性を付与する技術が必要となってきている。そのような代替難燃化技術として、例えば低粘度の結晶性エポキシ樹脂を適用し、より多くの無機充填剤を配合する手法が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。しかしながら、これらの手法は、電解処理に対する耐性、耐半田性および難燃性を十分満たしているとはいいがたい。
以上のように、封止用樹脂組成物において、耐電解バリ取り性、耐半田性および耐燃性に優れることが重要課題となってきている。
特開平7−130919号公報 特開平8−20673号公報
本発明は、耐電解バリ取り性、耐半田性および耐燃性に優れた封止用樹脂組成物、ならびに、その硬化物により素子が封止されている信頼性に優れた電子部品装置を提供するものである。
本発明の封止用樹脂組成物は、下記一般式(1)で表される構造を有する1以上の重合体からなり、下記一般式(1)において、少なくとも、(b−1)/d>1となる重合体、(b−1)/d<1となる重合体、のいずれかを含むエポキシ樹脂(A)と、下記一般式(2)で表される構造を有する1以上の重合体を含むフェノール樹脂系硬化剤(B)と、無機充填剤(C)と、を含むことを特徴とする。

(上記一般式(1)において、R1、R2は、互いに独立して、炭素数1〜6の炭化水素基であり、aは0〜3の整数であり、cは1〜4の整数であり、構造式の両末端は水素原子である。b、dは1〜20の整数である。置換もしくは無置換のグリシドキシフェニレン基であるb個の繰り返し単位と、置換のフェニレン基であるd個の繰り返し単位とは、それぞれが連続で並んでいても、互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ずメチレン基を有する。)

(上記一般式(2)において、R3は、互いに独立して、炭素数1〜6の炭化水素基であり、eは0〜3の整数であり、構造式の両末端は水素原子である。fは1〜20の整数であり、g、h、iは0〜19の整数である。hが1以上である重合体、またはiが1以上である重合体の何れかの重合体を含む。
置換もしくは無置換のヒドロキシフェニレン基であるf個の繰り返し単位と、
無置換のビフェニレン基であるg個の繰り返し単位と、
置換基として1個のヒドロキシフェニルメチルを有するビフェニレン基であるh個の繰り返し単位と
置換基として2個のヒドロキシフェニルメチルを有するビフェニレン基であるi個の繰り返し単位とは、
それぞれが連続で並んでいても、互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ずメチレン基を有する。)
本発明の封止用樹脂組成物は、硬化促進剤(D)をさらに含むものとすることができる。
本発明の封止用樹脂組成物は、前記硬化促進剤(D)が、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物からなる群から選択される少なくとも1種の硬化促進剤を含むものとすることができる。
本発明の封止用樹脂組成物は、芳香環を構成する2個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物(E)をさらに含むものとすることができる。
本発明の封止用樹脂組成物は、カップリング剤(F)をさらに含むものとすることができる。
本発明の封止用樹脂組成物は、前記カップリング剤(F)が2級アミノ基を有するシランカップリング剤を含むものとすることができる。
本発明の封止用樹脂組成物は、前記カップリング剤(F)がメルカプトシラン基を有するシランカップリング剤を含むものとすることができる。
本発明の封止用樹脂組成物は、無機難燃剤(G)をさらに含むものとすることができる。
本発明の封止用樹脂組成物は、前記無機難燃剤(G)が金属水酸化物、又は複合金属水酸化物を含むものとすることができる。
本発明の電子部品装置は、上述の封止用樹脂組成物を硬化させた硬化物で素子が封止されているものであることを特徴とする。
本発明に従うと、耐電解バリ取り性、耐半田性、耐燃性及び連続成形性のバランスに優れた封止用樹脂組成物ならびに、その硬化物により素子が封止されており、信頼性に優れた電子部品装置を経済的に得ることができる。
本発明に係る封止用樹脂組成物の硬化物で、金属リードフレームに搭載された電子部品素子が封止されている電子部品装置の一例について、断面構造を示した図である。 本発明に係る封止用樹脂組成物の硬化物で、有機基板に搭載された電子部品素子が封止されている片面封止型の電子部品装置の一例について、断面構造を示した図である。 本発明に係る封止用樹脂組成物の硬化物で、金属リードフレームに搭載された電子部品素子が封止されている一括成形方式の片面封止型電子部品装置の一例について、一括封止して個片化する前の状態の電子部品装置の断面構造を示した図である。 本発明に係る封止用樹脂組成物の硬化物で、金属リードフレームに搭載された電子部品素子が封止されている電子部品装置であって、素子を搭載したパッドの裏面が、装置の表面に露出したパッド−エクスポーズド型の一例について、断面構造を示した図である。 実施例で用いたエポキシ樹脂1のFD−MSチャートである。 実施例で用いたフェノール樹脂1のFD−MSチャートである。
本発明の封止用樹脂組成物は、下記一般式(1)で表される構造を有する1以上の重合体からなり、下記一般式(1)において、少なくとも、(b−1)/d>1となる重合体、(b−1)/d<1となる重合体、のいずれかを含むエポキシ樹脂(A)と、下記一般式(2)で表される構造を有する1以上の重合体を含むフェノール樹脂系硬化剤(B)と、無機充填剤(C)と、を含むことを特徴とする。これにより、電解バリ取り処理に対する耐性、耐半田性、及び難燃性のバランスに優れる封止用樹脂組成物を得ることができる。また、本発明の電子部品装置は、上述の封止用樹脂組成物の硬化物で素子が封止されていることを特徴とする。これにより、信頼性に優れた電子部品装置を経済的に得ることができる。以下、本発明について詳細に説明する。なお、本明細書における「〜」で表される数値範囲は、その上限値下限値のいずれをも含むものである。
[エポキシ樹脂(A)]
本発明の半導体封止用樹脂組成物に用いられるエポキシ樹脂(A)としては、下記一般式(1)で表される構造を有する1以上の重合体からなり、下記一般式(1)において、少なくとも、(b−1)/d>1となる重合体、(b−1)/d<1となる重合体、のいずれかを含む。

(上記一般式(1)において、R1、R2は、互いに独立して、炭素数1〜6の炭化水素基であり、aは0〜3の整数であり、cは1〜4の整数であり、構造式の両末端は水素原子である。b、dは1〜20の整数である。置換もしくは無置換のグリシドキシフェニレン基であるb個の繰り返し単位と、置換のフェニレン基であるd個の繰り返し単位とは、それぞれが連続で並んでいても、互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ずメチレン基を有する。)
一般式(1)において、a=0、c=0、(b−1)/d=1である公知の重合体としては、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を挙げることが出来る。これを用いた樹脂組成物は、良好な硬化性、耐燃性、耐半田性を有する。
本発明で用いるエポキシ樹脂(A)は、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と比較すると、類似の骨格構造を有しており、おおむね同様の特性を示すが、置換基R2を有することによって、耐アルカリ性が向上し、さらに以下の特徴を発現す
る。一般式(1)の置換基R2は疎水性で、嵩高い構造であることから、樹脂組成物の特性としては、吸水率を低減でき、かつ、リフロー温度(240℃〜260℃)における硬化物のリフロー温度における弾性率を低減できる。そのため、半導体封止パッケージなどの電子部品装置の耐半田性はより向上し、なかでも内部クラックの発生を抑制する効果を有する。さらに、高温域における弾性率が低減することにより、燃焼試験で速やかに発泡層を形成することができ、より良好な耐燃性が得られる。また、エポキシ樹脂(A1)は、一般に樹脂組成物との密着性を維持することが難しい酸化銅表面や金メッキ表面である場合でも、これらの金属と樹脂組成物の界面剥離を低減、防止する効果を有し、上述の金属リードフレームを用いた場合も、良好な耐半田性が得られる。かかる理由は定かではないが、置換基R1の電子供与性によることが理由の一つとして挙げられる。
一般式(1)において、(b−1)/d<1となる重合体は、(b−1)/d=1である重合体と比較して、置換のフェニレン基であるd個の繰り返し単位の割合が高く、耐燃性、耐アルカリ性に優れ、さらに架橋密度が低減することで熱時の弾性率を低減することで耐半田性に優れた樹脂組成物となる。
一般式(1)において、(b−1)/d>1となる重合体は、(b−1)/d=1である重合体と比較して、置換もしくは無置換のグリシドキシフェニレン基であるb個の繰り返し単位の占有割合が相対的に高く、局所的にエポキシ基の密度が高まり、硬化性および密着性が向上する。
(b−1)/d>1となる重合体、(b−1)/d<1となる重合体のいずれかを含むことで、耐燃性と耐半田性のみならず、耐アルカリ性と密着性に優れた樹脂組成物を得ることが出来る。
また、(b−1)/d<1となる重合体として、b=1となる重合体を含むことができ、その含有割合に制限はないが、エポキシ樹脂(A)100質量%に対して、好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上である。一方、b=1となる重合体の含有量の上限値は、とくに限定されないが、エポキシ樹脂(A)100質量%に対して、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは25質量%以下である。b=1となる重合体の含有量が上記下限値以上の場合、耐半田性、耐燃性および流動性を向上させることができる。b=1となる重合体の含有量が上記上限値以下の場合、硬化性が高く、成形の際に十分な成形物硬度を得ることができ、成形性に優れる。また、b=1となる重合体が上記範囲含有量であると、エポキシ樹脂(A)の架橋密度が適度に低減し、燃焼時に発泡層が形成されて、耐燃性が向上する。
エポキシ樹脂(A)(あるいは全エポキシ樹脂)中に占める、b=1となる重合体の含有量は、例えば電界脱離質量分析(FD−MS)測定方法により求めることができる。この測定方法では、検出質量(m/z)範囲50〜2000にて測定した、FD−MS分析で検出された各ピークについて、検出質量(m/z)から分子量、及び繰り返し数を得ることができる。そして、各ピークの強度比を含有割合(質量)として算術計算することによって、エポキシ樹脂(A)に占める、b=1となる重合体の含有量を求めることができる。
[エポキシ樹脂(A)の合成方法]
本発明に係るエポキシ樹脂(A)は、下記一般式(3)で表される前駆体フェノール化合物(P)をエピハロヒドリンと反応して得られる。
上記一般式(3)において、R1、R2、a、b、c、dについては、上記一般式(1)と同様である。
エポキシ化合物(A)の合成方法の例としては、一般式(3)で表される前駆体フェノール化合物(P)に過剰のエピハロヒドリン類を加えて溶解した後、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の存在下で50〜150℃、好ましくは60〜120℃で1〜10時間反応させる方法等が挙げられる。反応終了後、過剰のエピハロヒドリン類を留去し、残留物をトルエン、メチルイソブチルケトン等の溶剤に溶解し、濾過し、水洗して無機塩を除去し、次いで溶剤を留去することによりエポキシ化合物(A)を得ることができる。
[前駆体フェノール化合物(P)]
次に、一般式(3)で表される構造を有する化合物(前駆体フェノール化合物(P))の合成例について説明する。
前駆体フェノール化合物(P)の合成方法としては、特に限定されるものではないが、たとえば、下記一般式(4)で表されるフェノール化合物と下記一般式(5)で表される化合物、下記一般式(6)で表される化合物と、アルデヒド類とを反応させて得る方法が用いられる(第一の合成方法)。
また、下記一般式(7)で表されるアルキル置換芳香族化合物とアルデヒド類とを重合反応させた後、さらにアルデヒド類と一般式(4)で表されるフェノール化合物を加えて縮重合することにより得る方法(以下、「第2の製法」ともいう。)、などを挙げることができ、これらの重合方法を適宜組み合わせて合成してもよい。
これらの中でも、第2の製法が原材料を安価で入手できるという点で好ましい。また、市販のフェノール樹脂で、同構造のものを用いてもよく、たとえば三菱瓦斯化学株式会社製ニカノールGLPやフドー株式会社製ザイスターGP−90などを挙げることができる。

上記一般式(4)において、R1、aについては、上記一般式(1)と同様である。

上記一般式(5)において、R2、cについては、上記一般式(1)と同様である。Xは、ハロゲン原子、水酸基または炭素数1〜6のアルコキシ基である。

上記一般式(6)において、R2、cについては、上記一般式(1)と同様である。Xは、ハロゲン原子、水酸基または炭素数1〜6のアルコキシ基である。

上記一般式(7)において、R2、cについては、上記一般式(1)と同様である。
前駆体フェノール化合物(P)の合成に用いることのできるフェノール化合物としては、例えば、フェノール、o−クレゾール、p−クレゾール、m−クレゾール、フェニルフェノール、エチルフェノール、n−プロピルフェノール、iso−プロピルフェノール、tert−ブチルフェノール、キシレノール、メチルプロピルフェノール、メチルブチルフェノール、ジプロピルフェノール、ジブチルフェノール、ノニルフェノール、メシトール、2,3,5−トリメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノール等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの中でも、フェノール、o−クレゾールが好ましく、さらにフェノールが良好な反応性を呈するため好ましい。前駆体フェノール化合物(P)の合成製造において、これらのフェノール化合物は、1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
前駆体フェノール化合物(P)の合成に用いることのできる一般式(5)、一般式(6)、一般式(7)で表わされる化合物において、R2は、炭素数1〜6の炭化水素基であれば特に制限はないが、たとえば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、2,4−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、3,
4−ジメチルブチル基、4,4−ジメチルブチル基、2−エチルブチル基、1−エチルブチル基、シクロヘキシル基、フェニル基を挙げることが出来る。なかでも、R2がメチル基であると、燃焼時に分解して生じるメチル置換ベンゼン同士がCH−Π相互作用によって容易に凝集体を形成し、耐燃性に優れた樹脂組成物を得ることが出来る。
前駆体フェノール化合物(P)の合成に用いることのできる一般式(5)、一般式(6)、一般式(7)で表わされる化合物において、置換数cは、1〜4の整数であれば特に制限はないが、とりわけ置換数c=2である場合には、耐湿性、耐アルカリ性および連続成型性のバランスに優れた樹脂組成物を得ることが出来る。
前駆体フェノール化合物(P)の第二の製法で用いることのできる一般式(7)で表わされる化合物としては、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、1,3,5−トリメチルベンゼン、1,2,3−トリメチルベンゼン、1,2,4−トリメチルベンゼン、エチルベンゼン、o−ジエチルベンゼン、m−ジエチルベンゼン、p−ジエチルベンゼン、1,3,5−トリエチルベンゼン、1,2,3−トリエチルベンゼン、n−1,2,4−トリエチルベンゼン、クメン、o−シメン、m−シメン、p−シメン、n−ブチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、ペンチルベンゼン、ジペンチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等が挙げられる。
これらの中でも、本発明の封止用樹脂組成物の耐燃性、耐湿性、耐アルカリ性および連続成型性のバランスという観点からキシレンが好ましく、経済性の観点からはm−キシレンがさらに好ましい。
前駆体フェノール化合物(P)の製造に用いられるアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、ホルマリン、トリオキサンなどが挙げられる。
前駆体フェノール化合物(P)の第一の合成方法の一例としては、一般式(4)で表されるフェノール化合物1モルに対して、一般式(5)で表される化合物、一般式(6)で表される化合物、アルデヒド類の合計2〜10モル、蟻酸、シュウ酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、塩酸、硫酸、燐酸、酢酸、ルイス酸、などの酸性触媒0.005〜0.05モルを40〜180℃の温度で、窒素フローにより発生ガスを系外へ排出しながら、2〜20時間反応させ、反応終了後に残留するモノマーを減圧蒸留、水蒸気蒸留などの方法で留去することによって得ることができる。なお一般式(5)または一般式(6)のいずれかのXがハロゲンの場合には、反応系に少量の水を加えることで、発生するハロゲン化水素を酸性触媒として用いることが出来る。
前駆体フェノール化合物(P)の第二の合成方法としては、一般式(7)で表されるアルキル置換芳香族化合物1モルに対して、アルデヒド類を0.1〜0.8モル、触媒としてパラトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、硫酸などの強酸を0.05〜2.0モル加えて、100〜150℃の温度で、0.5〜5時間反応し、水蒸気蒸留により未反応成分を除去し反応中間体を得る。ここで、この反応中間体として、市販の芳香族炭化水素−ホルムアルデヒド樹脂を用いてもよく、市販品として具体的には、フドー株式会社製ニカノールG、ニカノールL、ニカノールHなどのキシレン−ホルムアルデヒド樹脂、三菱ガス化学株式会社製ニカノールY5001、ニカノールY1001、ニカノールY101、ニカノールY51、ニカノールMなどのメシチレン−ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。次いで、一般式(4)で表されるフェノール化合物0.2〜1.2モル、シュウ酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、塩酸、硫酸、燐酸、酢酸、ルイス酸などの酸性触媒0〜0.05モルを少量ずつ加えて50〜170℃の温度にて窒素フローにより発生ガスを系外へ排出しながら、1〜5時間縮合反応させ、反応終了後に未反応成分及び水分を減圧蒸留、水蒸気蒸留などの方法で留去することによって得ることができる。
エポキシ樹脂(A)の合成に用いられるエピハロヒドリン類としては、例えば、エピクロルヒドリン、エピブロモヒドリン、エピヨードヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリン、β−メチルエピブロモヒドリン、β−メチルエピヨードヒドリン等を挙げることができる。
本発明に用いるエポキシ樹脂(A)の軟化点としては、封止用樹脂組成物の溶融が容易で、得られる樹脂組成物のブロッキングが起こりにくく、ハンドリング性が良好であるという観点から、60℃以上110℃以下であることが好ましい。
本発明に用いるエポキシ樹脂(A)の150℃におけるICI粘度としては、0.8dPa・s〜10dPa・sであることが好ましい。これにより、封止用樹脂組成物を溶融混練する際に、良好に混合することが出来、かつ得られた封止用樹脂組成物は良好な流動特性を発現することができる。
また、本発明の封止用樹脂組成物におけるエポキシ樹脂(A)の配合量の下限値は、封止用樹脂組成物の全質量に対して、好ましくは0.5質量%以上であり、より好ましくは1質量%以上であり、さらに好ましくは1.5質量%以上である。下限値が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物は良好な流動性を有する。また、封止用樹脂組成物中のエポキシ樹脂(A)の配合量の上限値は、封止用樹脂組成物の全質量に対して、好ましくは12質量%以下、より好ましくは10質量%以下であり、さらに好ましくは8質量%以下である。上限値が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物は良好な耐半田性と硬化性を有する。
本発明の封止用樹脂組成物では、エポキシ樹脂(A)を用いることによる効果が損なわれない範囲で、他のエポキシ樹脂を用いることができる。
併用可能な他のエポキシ樹脂としては、特に制限はないが、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、ジヒドロアントラセンジオール型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂;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等のノボラック型エポキシ樹脂;トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂;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等のアラルキル型エポキシ樹脂;ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ヒドロキシナフタレン及び/又はジヒドロキシナフタレンの2量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂、フェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ヒドロキシナフタレン又はジヒドロキシナフタレン等のナフトール類と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド化合物と、を酸触媒下において反応させて得られるノボラック型ナフトール樹脂をエポキシ化して得られる樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂;メトキシナフタレン骨格を有する変性ノボラック型エポキシ樹脂;トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等のトリアジン核含有エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのエポキシ樹脂は、得られる封止用樹脂組成物の耐湿信頼性の観点から、イオン性不純物であるNaイオンやClイオンを極力含まないことが好ましい。また、樹脂組成物の硬化性の観点から、エポキシ樹脂のエポキシ当量は、100g/eq以上、500g/eq以下であることが好ましい。
なお、エポキシ樹脂(A)と上記他のエポキシ樹脂とを併用した場合、全エポキシ樹脂の配合量の下限値は、封止用樹脂組成物の全質量に対して、好ましくは0.5質量%以上であり、より好ましくは1質量%以上であり、さらに好ましくは1.5質量%以上である。下限値が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物は良好な流動性を有する。また、封
止用樹脂組成物中の全エポキシ樹脂の配合量の上限値は、封止用樹脂組成物の全質量に対して、好ましくは12質量%以下、より好ましくは10質量%以下であり、さらに好ましくは8質量%以下である。上限値が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物は良好な耐半田性と硬化性を有する。
上記の併用可能なエポキシ樹脂の中でも、耐半田性と流動性の観点から、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ジヒドロアントラセンジオール型エポキシ樹脂等の結晶性を有するエポキシ樹脂が好ましく、このようなエポキシ樹脂であれば、エポキシ樹脂(A)と組み合わせて用いることにより、流動性を向上させつつ、耐電解バリ取り性、耐半田性、耐燃性及び連続成形性のバランスが安定的に良好となる作用効果が得られる。さらにその中でも、ジヒドロアントラセンジオール型エポキシ樹脂を組み合わせた場合には、多環芳香族のパッキング密度が局所的に高まることで、成形後の電子部品装置において反りの低減と金属密着性を向上することができ、とりわけMAP−QFNのような、パッド−エクスポーズド型であって一括封止成型される電子部品装置に用いた場合、耐電解バリ取り性に優れるだけでなく、低反りによるハンドリングの向上や応力の低減などの効果をもたらすという点で好ましい。
[フェノール樹脂系硬化剤(B)]
本発明の封止用樹脂組成物に用いられるフェノール樹脂系硬化剤(B)は、下記一般式(2)で表される構造を有する1以上の重合体を含む。

(上記一般式(2)において、R3は、互いに独立して、炭素数1〜6の炭化水素基であり、eは0〜3の整数であり、構造式の両末端は水素原子である。fは1〜20の整数であり、g、h、iは0〜19の整数である。hが1以上である重合体、またはiが1以上である重合体の何れかの重合体を含む。置換もしくは無置換のヒドロキシフェニレン基であるf個の繰り返し単位と、無置換のビフェニレン基であるg個の繰り返し単位と、置換基として1個のヒドロキシフェニルメチルを有するビフェニレン基であるh個の繰り返し単位と、置換基として2個のヒドロキシフェニルメチルを有するビフェニレン基であるi個の繰り返し単位とは、それぞれが連続で並んでいても、互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ずメチレン基を有する。なお、本願では下記一般式(X)のように、ビフェニレン構造式の結合の一部を点線で表記する場合があるが、これは置換基(ヒドロキシフェニルメチル)の結合位置が下記一般式(X−1)、または一般式(X−2)のいずれかであることを意味する。
R3は、炭素数1〜6の炭化水素基であれば特に制限はないが、たとえば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、t−ペンチル基、n−ヘキシル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、2,4−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、3,4−ジメチルブチル基、4,4−ジメチルブチル基、2−エチルブチル基、1−エチルブチル基、シクロヘキシル基、フェニル基を挙げることが出来る。なかでも、R3がメチル基であると、耐湿性に優れた樹脂組成物を得ることが出来る。また、置換数eが0の場合、硬化性に優れた樹脂組成物とすることができ、置換数eが1〜3の場合、耐燃性と耐アルカリ性に優れた樹脂組成物を得ることが出来る。
置換もしくは無置換のヒドロキシフェニレン基であるf個の繰り返し単位と、無置換のビフェニレン基であるg個の繰り返し単位とが交互に並んだ構造としては、例えば、ビフェニレン基を有するフェノールアラルキル型の重合体を挙げることができ、その樹脂組成物は、優れた耐燃性、低吸水率、耐半田性を発現する。これらの特性は、ビフェニレン基に
よる効果と考えられる。
一方、本発明に用いられるフェノール樹脂系硬化剤(B)は、上述のビフェニレン基を有するフェノールアラルキル型の重合体の構造に加え、置換基として1個のヒドロキシフェニルメチルを有するビフェニレン基であるh個の繰り返し単位と、置換基として2個のヒドロキシフェニルメチルを有するビフェニレン基であるi個の繰り返し単位、を含む。この1個、または2個のヒドロキシフェニルメチルを有するビフェニレン基の存在により、フェノール性水酸基の密度を局所的に高め、結果として樹脂組成物の反応性、硬化性、耐熱性、熱時硬度、及び密着性を向上させることができる。また、置換もしくは無置換のヒドロキシフェニレン基であるf個の繰り返し単位と、無置換のビフェニレン基であるg個の繰り返し単位と、置換基として1個のヒドロキシフェニルメチルを有するビフェニレン基であるh個の繰り返し単位と、置換基として2個のヒドロキシフェニルメチルを有するビフェニレン基であるi個の繰り返し単位が、それぞれランダムに並ぶことにより、さらに反応性のフェノール性水酸基と疎水性、高耐燃性のビフェニル構造の密度分布が不均一になり、上述の効果をより高めることが期待できる。
一般式(2)で表される構造を有する1以上の重合体からなるフェノール樹脂系硬化剤(B)の製法としては、例えば、
(1)下記一般式(8)で表される4官能性ビフェニル化合物、下記一般式(9)で表される3官能性ビフェニル化合物、下記一般式(10)で表される2官能性ビフェニル化合物、式(11)で表される1官能性ビフェニル化合物と下記一般式(12)で表されるフェノール化合物とを強酸触媒下で反応させる方法(以下、「第1の製法」ともいう。)、ビフェニルとホルムアルデヒド類とをハロゲン化水素および触媒の共存在下で反応させてメチル化ビフェニルを主成分とする反応中間体を合成したのち、下記一般式(12)で表されるフェノール化合物とを反応させる方法(以下、「第2の製法」ともいう。)、などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらの製法の1種類を単独で用いて合成しても、2種類以上を組み合わせて合成してもよい。

上記一般式(8)において、Xは、ハロゲン原子、水酸基または炭素数1〜6のアルコキシ基である。

上記一般式(9)において、Xは、ハロゲン原子、水酸基または炭素数1〜6のアルコキシ基である。

上記一般式(10)において、Xは、ハロゲン原子、水酸基または炭素数1〜6のアルコキシ基である。

上記一般式(11)において、Xは、ハロゲン原子、水酸基または炭素数1〜6のアルコキシ基である。

上記一般式(12)において、R3、eについては、上記一般式(2)と同様である。
フェノール樹脂系硬化剤(B)の第1の製法に用いられる4官能性ビフェニル化合物は、一般式(8)で表される化学構造であれば特に限定されない。例えば、2,4,2’,4
’−テトラクロロメチルビフェニル、2,4,2’,4’−テトラブロモメチルビフェニ
ル、2,4,2’,4’−テトラヨードメチルビフェニル、2,4,2’,4’−テトラヒドロキシメチルビフェニル、2,4,2’,4’−テトラメトキシメチルビフェニル、2
,4,6,4’−テトラクロロメチルビフェニル、2,4,6,4’−テトラブロモメチルビフェニル、2,4,6,4’−テトラヨードメチルビフェニル、2,4,6,4’−テトラヒドロキシメチルビフェニル、2,4,6,4’−テトラメトキシメチルビフェニルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは、1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
これらの中でも、比較的低温で反応が可能であり、反応副生成物の留去や取り扱いが容易であるという観点からは2,4,2’,4’−テトラメトキシメチルビフェニルが好まし
く、微量の水分の存在に起因して発生するハロゲン化水素を酸触媒として利用することができるという点で2,4,2’,4’−テトラクロロメチルビフェニルが好ましい。
フェノール樹脂系硬化剤(B)の第1の製法に用いられる3官能性ビフェニル化合物は、一般式(9)で表される化学構造であれば特に限定されない。例えば、2,4,4’−トリクロロメチルビフェニル、2,4,4’−トリブロモメチルビフェニル、2,4,4’−トリヨードメチルビフェニル、2,4,4’−トリヒドロキシメチルビフェニル、2,4,4’−トリメトキシメチルビフェニル、2,4,2’−トリクロロメチルビフェニル、2,4,2’−トリブロモメチルビフェニル、2,4,2’−トリヨードメチルビフェニル、2,4,2’−トリヒドロキシメチルビフェニル、2,4,2’−トリメトキシメチルビフェニル、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは、1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
これらの中でも、比較的低温で反応が可能であり、反応副生成物の留去や取り扱いが容易であるという観点からは2,4,4’−トリメトキシメチルビフェニルが好ましく、微量の水分の存在に起因して発生するハロゲン化水素を酸触媒として利用することができるという点で2,4,4’−トリクロロメチルビフェニルあるいは2,4,2’−トリクロロメチルビフェニルが好ましい。
フェノール樹脂系硬化剤(B)の第1の製法に用いられる2官能性ビフェニル化合物は、
一般式(10)で表される化学構造であれば特に限定されない。例えば、4,4’−ビスクロロメチルビフェニル、4,4’−ビスブロモメチルビフェニル、4,4’−ビスヨードメチルビフェニル、4,4’−ビスヒドロキシメチルビフェニル、4,4’−ビスメトキシメチルビフェニル、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは、1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
これらの中でも、比較的低温で反応が可能であり、反応副生成物の留去や取り扱いが容易であるという観点からは4,4’−ビスメトキシメチルビフェニルが好ましく、微量の水分の存在に起因して発生するハロゲン化水素を酸触媒として利用することができるという点で4,4’−ビスクロロメチルビフェニルが好ましい。
フェノール樹脂系硬化剤(B)の第1の製法に用いられる1官能性ビフェニル化合物は、一般式(11)で表される化学構造であれば特に限定されない。例えば、4−クロロメチルビフェニル、4−ブロモメチルビフェニル、4−ヨードメチルビフェニル、4−ヒドロキシメチルビフェニル、4−メトキシメチルビフェニル、2−クロロメチルビフェニル、2−ブロモメチルビフェニル、2−ヨードメチルビフェニル、2−ヒドロキシメチルビフェニル、2−メトキシメチルビフェニルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは、1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
これらの中でも、比較的低温で反応が可能であり、反応副生成物の留去や取り扱いが容易であるという観点からはメトキシメチルビフェニルが好ましく、微量の水分の存在に起因して発生するハロゲン化水素を酸触媒として利用することができるという点でクロロメチルビフェニルが好ましい。
フェノール樹脂系硬化剤(B)の第1あるいは第2の製法に用いられるフェノール化合物は、一般式(12)で表される化学構造であれば特に限定されない。例えば、フェノール、o−クレゾール、p−クレゾール、m−クレゾール、フェニルフェノール、エチルフェノール、n−プロピルフェノール、イソプロピルフェノール、tert−ブチルフェノール、キシレノール、メチルプロピルフェノール、メチルブチルフェノール、ジプロピルフェノール、ジブチルフェノール、メシトール、2,3,5−トリメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノール等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは、1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
これらの中でも、フェノール、o−クレゾールが好ましく、さらに、エポキシ樹脂との反応性という観点から、フェノールがより好ましい。これらのフェノール化合物は、1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
フェノール樹脂系硬化剤(B)の第2の製法に用いられるホルムアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、ホルマリンなどが挙げられる。
フェノール樹脂系硬化剤(B)の第2の製法に用いられるハロゲン化水素としては、例えば、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素などが挙げられる。これらのなかでも、反応系から連続的に排出される気体の中和処理を容易に行えるという観点からは、塩化水素を気体の形態で用いることが好ましい。なお、これらのハロゲン化水素は、反応効率の観点から、気体として反応系に過剰に供給することが望ましい。
フェノール樹脂系硬化剤(B)の第2の製法で得られるメチル化ビフェニルを主成分とする反応中間体は、上記一般式(8)〜(11)の混合物であるほか、下記一般式(13)や、さらには下記一般式(14)に示す化合物を含んでも良い。

上記一般式(13)において、Xは、ハロゲン原子、水酸基または炭素数1〜6のアルコキシ基である。なお、Xは、合成に用いたハロゲン化水素のハロゲン原子を反映したものである。

上記一般式(14)において、Xは、ハロゲン原子、水酸基または炭素数1〜6のアルコキシ基である。なお、Xは、合成に用いたハロゲン化水素のハロゲン原子を反映したものである。
フェノール樹脂系硬化剤(B)の合成方法のうち、第1の製法の場合には、上記のフェノール化合物1モルに対して、一般式(8)、一般式(9)、一般式(10)および一般式(11)で表されるビフェニル化合物の合計0.05〜0.8モル、触媒としてパラトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、硫酸などの強酸を80〜170℃の温度で、窒素フローにより発生ガスを系外へ排出しながら、1〜20時間反応させ、反応終了後に残留する未反応モノマー、反応副生物(例えばハロゲン化水素、メタノール)、触媒を減圧蒸留、水蒸気蒸留などの方法で留去することによって得ることができる。なお、一般式(8)、一般式(9)、一般式(10)および一般式(11)のXがハロゲン原子である場合には、反応系に微量の水分を添加することによって、発生するハロゲン化水素を酸触媒として利用することができる。
上述のビフェニル化合物の配合比率の好ましい範囲としては、ビフェニル化合物の合計量100質量%に対して、
1官能性ビフェニル化合物は、1〜10質量%が好ましく、より好ましくは1.5〜6質量%である。1官能性ビフェニル化合物の配合比率が上記下限値以上であれば、得られる樹脂組成物が、流動性に優れるものとすることができる。1官能性ビフェニル化合物の配合比率が上記上限値以下であれば、得られる樹脂組成物が、耐熱性、高温保管特性に優れ、成形温度において充分な硬度を有するため、連続成形性に優れたものとすることができる。
2官能性ビフェニル化合物は、50〜90重量%が好ましく、より好ましくは60〜80質量%であり、さらに好ましくは65〜75質量%である。2官能性ビフェニル化合物の配合比率が上記下限値以上であれば、得られる樹脂組成物が、流動性と硬化性に優れるものとすることができる。2官能性フェノール化合物の配合比率が上記上限値以下であれば、得られる樹脂組成物が、耐湿接着性と耐燃性に優れたものとすることができる。
3官能性ビフェニル化合物は、5〜25質量%が好ましく、より好ましくは10〜20質量%である。3官能性ビフェニル化合物の配合比率が上記下限値以上であれば、得られる樹脂組成物が、耐湿密着性および連続成型性に優れるものとすることができる。3官能性ビフェニル化合物の配合比率が上記上限値以下であれば、得られる樹脂組成物が、流動性に優れたものとすることができる。
4官能性ビフェニル化合物は、1〜15質量%が好ましく、より好ましくは2〜10質量%である。4官能性ビフェニル化合物の配合比率が上記下限値以上であれば、耐湿密着性と連続成型性に優れるものとすることができる。4官能性ビフェニル化合物の配合比率
が上記上限値以下であれば、流動性に優れたものとすることができる。
フェノール樹脂系硬化剤(B)の合成方法のうち、第2の製法の場合には、ビフェニル1モルに対して、ホルムアルデヒド類2〜8モル、および硫酸、塩化アルミニウム、塩化鉄、塩化スズ、塩化亜鉛、塩化トリメチルベンジルなどの触媒0.1〜1モルを、10 〜50℃の温度で、ハロゲン化水素ガスを反応系に吹き込みながら、6〜36時間反応させ、メチル化ビフェニルを主成分とする反応中間体を得る。上記の反応において、シクロヘキサン、ヘキサン、ヘプタンなどの溶剤を用いてもよい。次いで、フェノール化合物2〜6モル、および水分0.1〜1質量%を加えて、0〜120℃の温度で、窒素フローにより発生ガスを系外へ排出しながら、1〜20時間反応させ、反応終了後に残留する未反応モノマー、反応副生物(例えばハロゲン化水素、メタノール)、触媒を減圧蒸留、水蒸気蒸留などの方法で留去することによって得ることができる。上記の反応において、シクロヘキサン、ヘキサン、ヘプタンなどの溶剤を用いてもよい。
フェノール樹脂系硬化剤(B)の水酸基当量の下限値は、特に制限は無いが、180g/eq以上が好ましく、より好ましくは190g/eq以上である。上記下限値以上であれば、得られる樹脂組成物が、ワイヤ流れ量が少なく、低吸水性に優れるものとすることができる。フェノール樹脂系硬化剤(A)の水酸基当量の上限値は、220g/eq以下が好ましく、より好ましくは210g/eq以下、さらに好ましくは205g/eq以下である。上記上限値以下であれば、得られる樹脂組成物が、連続成型性と密着性に優れるものとすることができる。
フェノール樹脂系硬化剤(B)の軟化点の上限値は、特に制限は無いが、110℃以下が好ましく、105℃以下がより好ましい。上記上限値以下であれば、得られる樹脂組成物が、樹脂組成物の製造時に速やかに加熱溶融することができて生産性に優れるものとすることができる。フェノール樹脂系硬化剤(B)の軟化点の下限値は、特に制限は無いが、55℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましい。上記下限値以上であれば、得られる樹脂組成物が、ブロッキングが起こりにくく、連続成形性に優れるものとすることができる。
フェノール樹脂系硬化剤(B)の配合量については、全樹脂組成物に対して0.5質量%以上、10質量%以下であることが好ましく、2質量%以上、8質量%以下であることがより好ましく、4質量%以上、7.5質量%以下であることが特に好ましい。上記範囲内であれば、得られる樹脂組成物が、硬化性、耐熱性及び耐半田性のバランスに優れるものとすることができる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、上記フェノール樹脂系硬化剤(B)を用いることによる効果が損なわれない範囲で、他の硬化剤を併用することができる。併用できる硬化剤としては、特に限定されないが、例えば重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、縮合型の硬化剤などを挙げることができる。
重付加型の硬化剤としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メタキシレンジアミンなどの脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン、m−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド、有機酸ジヒドラジドなどを含むポリアミン化合物;ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸などの脂環族酸無水物、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸などの芳香族酸無水物などを含む酸無水物;ノボラック型フェノール樹脂、フェノールポリマーなどのポリフェノール化合物;ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなどのポリメルカプタン化合物;イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物;カルボン
酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類などが挙げられる。
触媒型の硬化剤としては、例えば、ベンジルジメチルアミン、2,4,6−トリスジメチルアミノメチルフェノールなどの3級アミン化合物;2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物;BF錯体などのルイス酸などが挙げられる。
縮合型の硬化剤としては、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂などのフェノール樹脂系硬化剤;メチロール基含有尿素樹脂のような尿素樹脂;メチロール基含有メラミン樹脂のようなメラミン樹脂などが挙げられる。
これらの中でも、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、保存安定性などのバランスの点からフェノール樹脂系硬化剤が好ましい。フェノール樹脂系硬化剤は、一分子内にフェノール性水酸基を2個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、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、ナフトールノボラック樹脂などのノボラック型樹脂;トリフェノールメタン型フェノール樹脂などの多官能型フェノール樹脂;テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂などの変性フェノール樹脂;フェニレン骨格及び/又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂などのアラルキル型樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールFなどのビスフェノール化合物などが挙げられ、これらは1種類を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。これらのうち、硬化性の点から水酸基当量は90g/eq以上、250g/eq以下のものが好ましい。
このような他の硬化剤を併用する場合において、フェノール樹脂系硬化剤(B)の配合割合としては、全硬化剤に対して、25質量%以上であることが好ましく、35質量%以上であることがより好ましく、45質量%以上であることが特に好ましい。配合割合が上記範囲内であると、良好な連続成形性を保持しつつ、耐燃性、高温保管特性を向上させる効果を得ることができる。
硬化剤全体の配合割合の下限値については、特に限定されないが、全樹脂組成物中に、0.8質量%以上であることが好ましく、1.5質量%以上であることがより好ましい。配合割合の下限値が上記範囲内であると、充分な流動性を得ることができる。また、硬化剤全体の配合割合の上限値についても、特に限定されないが、全樹脂組成物中に、10質量%以下であることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましい。配合割合の上限値が上記範囲内であると、良好な耐半田性を得ることができる。
[エポキシ樹脂(A)+フェノール樹脂系硬化剤(B)の組合せ]
本発明の封止用樹脂組成物において、エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂系硬化剤(B)を組み合わせることにより、電解バリ取り工程での剥離の発生を低減し、さらにその後の実装工程における耐半田性をも向上することが出来る。その機構については、詳細は不明ながら、以下の理由が推測される。
半導体装置の成型直後の樹脂組成物と金属リードフレームの界面に着目すると、金属リードフレーム表面と、樹脂組成物中のグリシジル基、水酸基、あるいはグリシジル基と水酸基とが架橋反応して生ずる2級水酸基との間に水素結合が形成することにより、密着性が発現する。電解バリ取り工程では、成型して得られた半導体装置を、40〜70℃に加温した水酸化ナトリウム水溶液(濃度10〜30質量%)に浸漬し、半導体装置の金属リードフレームに陰極を、水溶液槽に陽極を設置して、電圧をかけることで、陰極(リードフレーム)表面において、水素の気泡を生じさせて、微小な傷を与える。この際、水分子とアルカリ成分が樹脂組成物と金属リードフレームとの界面に拡散して、上述の水素結合が損
なわれ、本来密着すべき樹脂組成物−金属界面に剥離を生じさせる恐れがある。具体的には、パッド−エクスポーズドタイプの半導体装置を、電解バリ取り工程を施した後に、パッド側面やパッドの外周部に剥離が観察される場合や、あるいは、電解バリ取り工程後に、150〜180℃の本硬化を行った後、表面実装工程を施した後に、パッド外周部の剥離、内部クラックが発生する場合がある。
本発明に用いられるエポキシ樹脂(A)およびフェノール樹脂系硬化剤(B)は、それぞれの構造中に、樹脂組成物と金属との界面における密着性のドライビングフォースであるエポキシ基あるいは水酸基を有するが、これらの極性基の分布が均一ではない重合体を含むものである。上述の極性基の密な部分は金属表面とより密な水素結合を形成し、良好な密着性を得ることができる。一方、極性基が疎の部分においては、エポキシ樹脂(A)においては、耐アルカリ性に優れたアルキル置換のフェニレン基が、フェノール樹脂系硬化剤(B)においては、疎水性の高いビフェニレン基の存在割合が高い状態となる。このような密着性の高い部位と耐アルカリ、耐水性の高い部位とを不均一(あるいは不規則)に存在させることによって、本発明の樹脂組成物は、成型後に金属表面と良好に密着するばかりでなく、電解バリ取り工程を経た後も良好な密着性を維持する作用を奏するものと考えられる。
本発明の封止用樹脂組成物では、さらに(C)無機充填剤を用いることができる。本発明の封止用樹脂組成物で用いることができる無機充填剤(C)としては、一般に封止用樹脂組成物に用いられているものを使用することができ、例えば、溶融シリカ、球状シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。無機充填剤(C)の粒径としては、金型キャビティへの充填性を考慮すると0.01μm以上、150μm以下であることが望ましい。
無機充填剤(C)の含有割合の下限値としては、封止用樹脂組成物全体の75質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、83質量%以上であることが特に好ましい。無機充填剤(C)の含有割合の下限値が上記範囲内であると、封止用樹脂組成物は良好なタブレット成型性を得ることができ、その硬化物物性として、吸湿量が増加したり、強度が低下したりすることがなく、良好な耐半田クラック性を得ることができる。また、無機充填剤(C)の含有割合の上限値としては、封止用樹脂組成物全体の93質量%以下であることが好ましく、91質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることが特に好ましい。無機充填剤(C)の含有割合の上限値が上記範囲内であると、流動性が損なわれることがなく、良好な成形性を得ることができる。
本発明の封止用樹脂組成物では、さらに硬化促進剤(D)を用いることができる。硬化促進剤(D)は、エポキシ樹脂(A)のエポキシ基とフェノール樹脂系硬化剤(B)のフェノール性水酸基との反応を促進するものであればよく、一般の封止用樹脂組成物に使用されているものを利用することができる。具体例としては、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物;1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、ベンジルジメチルアミン、2−メチルイミダゾール等の窒素原子含有化合物が挙げられる。これらのうち、リン原子含有化合物が好ましく、流動性と硬化性のバランスの観点からは、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等の潜伏性を有する触媒がより好ましい。流動性という点を考慮するとテトラ置換ホスホニウム化合物が特に好ましく、また封止用樹脂組成物の硬化物の熱時低弾性率ならびに連続成型時における金型汚染が少ないという点を考慮するとホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物が特に好ましく、また、ワイヤ流れ量が少なく、モールディッド・アレイ・プロセス・ボール・グリッド・アレイ(
MAP−BGA)やモールディッド・アレイ・プロセス・クワッド・フラット・ノンリードパッケージ(MAP−QFN)に代表される大型片面封止の成型物の反りを低減できるという点では、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が特に好ましい。
本発明の封止用樹脂組成物で用いることができる有機ホスフィンとしては、例えばエチルホスフィン、フェニルホスフィン等の第1ホスフィン;ジメチルホスフィン、ジフェニルホスフィン等の第2ホスフィン;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、トリフェニルホスフィン等の第3ホスフィンが挙げられる。
本発明の封止用樹脂組成物で用いることができるテトラ置換ホスホニウム化合物としては、例えば下記一般式(15)で表される化合物等が挙げられる。

(ただし、上記一般式(15)において、Pはリン原子を表す。R4、R5、R6及びR7は芳香族基又はアルキル基を表す。Aはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも1つ有する芳香族有機酸のアニオンを表す。AHはヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基から選ばれる官能基のいずれかを芳香環に少なくとも1つ有する芳香族有機酸を表す。x、yは1〜3の整数、zは0〜3の整数であり、かつx=yである。)
一般式(15)で表される化合物は、例えば以下のようにして得られるがこれに限定されるものではない。まず、テトラ置換ホスホニウムハライドと芳香族有機酸と塩基を有機溶剤に混ぜ均一に混合し、その溶液系内に芳香族有機酸アニオンを発生させる。次いで水を加えると、一般式(15)で表される化合物を沈殿させることができる。一般式(15)で表される化合物において、リン原子に結合するR4、R5、R6及びR7がフェニル基であり、かつAHはヒドロキシル基を芳香環に有する化合物、すなわちフェノール類であり、かつAは該フェノール類のアニオンであるのが好ましい。
本発明の封止用樹脂組成物で用いることができるホスホベタイン化合物としては、例えば下記一般式(16)で表される化合物等が挙げられる。

(ただし、上記一般式(16)において、X1は炭素数1〜3のアルキル基、Y1はヒドロキシル基を表す。fは0〜5の整数であり、gは0〜4の整数である。)
一般式(16)で表される化合物は、例えば以下のようにして得られる。まず、第三ホスフィンであるトリ芳香族置換ホスフィンとジアゾニウム塩とを接触させ、トリ芳香族置換ホスフィンとジアゾニウム塩を有するジアゾニウム基とを置換させる工程を経て得られる。しかしこれに限定されるものではない。
本発明の封止用樹脂組成物で用いることができるホスフィン化合物とキノン化合物との付加物としては、例えば下記一般式(17)で表される化合物等が挙げられる。

(ただし、上記一般式(17)において、Pはリン原子を表す。R8、R9及びR10は炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。R11、R12及びR13は水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよく、R11とR12が結合して環状構造となっていてもよい。)
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物に用いるホスフィン化合物としては、例えばトリフェニルホスフィン、トリス(アルキルフェニル)ホスフィン、トリス(アルコキシフェニル)ホスフィン、トリナフチルホスフィン、トリス(ベンジル)ホスフィン等の芳香環に無置換又はアルキル基、アルコキシル基等の置換基が存在するものが好ましく、アルキル基、アルコキシル基等の置換基としては1〜6の炭素数を有するものが挙げられる。入手しやすさの観点からはトリフェニルホスフィンが好ましい。
またホスフィン化合物とキノン化合物との付加物に用いるキノン化合物としては、o−ベンゾキノン、p−ベンゾキノン、アントラキノン類が挙げられ、中でもp−ベンゾキノ
ンが保存安定性の点から好ましい。
ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物の製造方法としては、有機第三ホスフィンとベンゾキノン類の両者が溶解することができる溶媒中で接触、混合させることにより付加物を得ることができる。溶媒としてはアセトンやメチルエチルケトン等のケトン類で付加物への溶解性が低いものがよい。しかしこれに限定されるものではない。
一般式(17)で表される化合物において、リン原子に結合するR8、R9及びR10がフェニル基であり、かつR11、R12及びR13が水素原子である化合物、すなわち1,4−ベンゾキノンとトリフェニルホスフィンを付加させた化合物が封止用樹脂組成物の硬化物の熱時弾性率を低下させる点で好ましい。
本発明の封止用樹脂組成物で用いることができるホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物としては、例えば下記一般式(18)で表される化合物等が挙げられる。

(ただし、上記一般式(18)において、Pはリン原子を表し、Siは珪素原子を表す。R14、R15、R16及びR17は、それぞれ、芳香環又は複素環を有する有機基、あるいは脂肪族基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。式中X2は、基Y2及びY3と結合する有機基である。式中X3は、基Y4及びY5と結合する有機基である。Y2及びY3は、プロトン供与性基がプロトンを放出してなる基を表し、同一分子内の基Y2及びY3が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。Y4及びY5はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基を表し、同一分子内の基Y4及びY5が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。X2、及びX3は互いに同一であっても異なっていてもよく、Y2、Y3、Y4、及びY5は互いに同一であっても異なっていてもよい。Z1は芳香環又は複素環を有する有機基、あるいは脂肪族基である。)
一般式(18)において、R14、R15、R16及びR17としては、例えば、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ナフチル基、ヒドロキシナフチル基、ベンジル基、メチル基、エチル基、n−ブチル基、n−オクチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられ、これらの中でも、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基等の置換基を有する芳香族基もしくは無置換の芳香族基がより好ましい。
また、一般式(18)において、X2は、Y2及びY3と結合する有機基である。同様に、X3は、基Y4及びY5と結合する有機基である。Y2及びY3はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の基Y2及びY3が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。同様にY4及びY5はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の基Y4及びY5が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。基X2及びX3は互いに同一であっても異なっていてもよく、基Y2、Y3、Y4、及びY5は互いに同一であっても異なっていてもよい。このような一般式(18)中の−Y2−X2−Y3−、及び−Y4−X3−Y5−で表される基は、
プロトン供与体が、プロトンを2個放出してなる基で構成されるものであり、プロトン供与体としては、例えば、カテコール、ピロガロール、1,2−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン、2,2’−ビフェノール、1,1’−ビ−2−ナフトール、サリチル酸、1−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、クロラニル酸、タンニン酸、2−ヒドロキシベンジルアルコール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,2−プロパンジオール及びグリセリン等が挙げられるが、これらの中でも、カテコール、1,2−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレンがより好ましい。
また、一般式(18)中のZ1は、芳香環又は複素環を有する有機基又は脂肪族基を表し、これらの具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基及びオクチル基等の脂肪族炭化水素基や、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基及びビフェニル基等の芳香族炭化水素基、グリシジルオキシプロピル基、メルカプトプロピル基、アミノプロピル基及びビニル基等の反応性置換基などが挙げられるが、これらの中でも、メチル基、エチル基、フェニル基、ナフチル基及びビフェニル基が熱安定性の面から、より好ましい。
ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物の製造方法としては、メタノールを入れたフラスコに、フェニルトリメトキシシラン等のシラン化合物、2,3−ジヒドロキシナフタレン等のプロトン供与体を加えて溶かし、次に室温攪拌下ナトリウムメトキシド−メタノール溶液を滴下する。さらにそこへ予め用意したテトラフェニルホスホニウムブロマイド等のテトラ置換ホスホニウムハライドをメタノールに溶かした溶液を室温攪拌下滴下すると結晶が析出する。析出した結晶を濾過、水洗、真空乾燥すると、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が得られる。しかし、これに限定されるものではない。
本発明の封止用樹脂組成物に用いることができる硬化促進剤(D)の配合割合は、全樹脂組成物中0.1質量%以上、1質量%以下であることがより好ましい。硬化促進剤(D)の配合割合が上記範囲内であると、充分な硬化性を得ることができる。また、硬化促進剤(D)の配合割合が上記範囲内であると、充分な流動性を得ることができる。
本発明の封止用樹脂組成物では、さらに芳香環を構成する2個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物(E)を用いることができる。芳香環を構成する2個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物(E)(以下、「化合物(E)」とも称する。)は、これを用いることにより、エポキシ樹脂(A)とフェノール樹脂系硬化剤(B)との架橋反応を促進させる硬化促進剤として、潜伏性を有しないリン原子含有硬化促進剤を用いた場合であっても、樹脂組成物の溶融混練中での反応を抑えることができ、安定して封止用樹脂組成物を得ることができる。また、化合物(E)は、封止用樹脂組成物の溶融粘度を下げ、流動性を向上させる効果も有するものである。化合物(E)としては、下記一般式(19)で表される単環式化合物又は下記一般式(20)で表される多環式化合物等を用いることができ、これらの化合物は水酸基以外の置換基を有していてもよい。

(ただし、上記一般式(19)において、R18、R22はどちらか一方が水酸基であり、片方が水酸基のとき他方は水素原子、水酸基又は水酸基以外の置換基である。R19、R20及びR21は水素原子、水酸基又は水酸基以外の置換基である。)

(ただし、上記一般式(20)において、R23、R29はどちらか一方が水酸基であり、片方が水酸基のとき他方は水素原子、水酸基又は水酸基以外の置換基である。R24、R25、R26、R27及びR28は水素原子、水酸基又は水酸基以外の置換基である。)
一般式(19)で表される単環式化合物の具体例としては、例えば、カテコール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸エステル又はこれらの誘導体が挙げられる。また、一般式(20)で表される多環式化合物の具体例としては、例えば、1,2−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン及びこれらの誘導体が挙げられる。これらのうち、流動性と硬化性の制御のしやすさから、芳香環を構成する2個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物が好ましい。また、混練工程での揮発を考慮した場合、母核は低揮発性で秤量安定性の高いナフタレン環である化合物とすることがより好ましい。この場合、化合物(E)を、具体的には、例えば、1,2−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン及びその誘導体等のナフタレン環を有する化合物とすることができる。これらの化合物(E)は1種類を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
かかる化合物(E)の配合割合は、全封止用樹脂組成物中に0.01質量%以上、1質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.03質量%以上、0.8質量%以下、特に好ましくは0.05質量%以上、0.5質量%以下である。化合物(E)の配合割合の下限値が上記範囲内であると、封止用樹脂組成物の充分な低粘度化と流動性向上効果を得ることができる。また、化合物(E)の配合割合の上限値が上記範囲内であると、封止用樹脂組成物の硬化性の低下や硬化物物性の低下を引き起こす恐れが少ない。
本発明の封止用樹脂組成物においては、エポキシ樹脂(A)と無機充填剤(C)との密着性を向上させるため、シランカップリング剤等の密着助剤(F)をさらに添加すること
ができる。その例としては特に限定されないが、エポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン等が挙げられ、エポキシ樹脂と無機充填剤との間で反応し、エポキシ樹脂と無機充填剤の界面強度を向上させるものであればよい。また、シランカップリング剤は、前述の化合物(E)と併用することで、封止用樹脂組成物の溶融粘度を下げ、流動性を向上させるという化合物(E)の効果を高めることもできるものである。
より具体的には、エポキシシランとしては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
また、アミノシランとしては、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニルγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−6−(アミノヘキシル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−3−(トリメトキシシリルプロピル)−1,3−ベンゼンジメタナン等が挙げられる。
また、ウレイドシランとしては、例えば、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられる。
また、メルカプトシランとしては、例えば、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらのシランカップリング剤は1種類を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。
本発明の封止用樹脂組成物に用いることができるシランカップリング剤等の密着助剤(F)の配合割合としては、全樹脂組成物中0.01質量%以上、1質量%以下が好ましく、より好ましくは0.05質量%以上、0.8質量%以下、特に好ましくは0.1質量%以上、0.6質量%以下である。シランカップリング剤等の密着助剤(F)の配合割合が上記下限値以上であれば、エポキシ樹脂と無機充填剤との界面強度が低下することがなく、半導体装置などの電子部品装置における良好な耐半田クラック性を得ることができる。また、シランカップリング剤等の密着助剤(F)の配合割合が上記範囲内であれば、樹脂組成物の硬化物の吸水性が増大することがなく、半導体装置などの電子部品装置における良好な耐半田クラック性を得ることができる。
耐半田性と連続成形性のバランスという観点では、メルカプトシランが好ましく、流動性の観点では、アミノシランが好ましく、シリコンチップ表面のポリイミドや基板表面のソルダーレジストなどの有機部材への密着性という観点ではエポキシシランが好ましい。耐アルカリ性という観点では、N−フェニルγ−アミノプロピル構造を有するシランカップリング剤が好ましい。なかでも、N−フェニルγ−アミノプロピル構造を有するシランカップリング剤とメルカプトシランとを併用することで連続成型時の金型表面の汚染が軽減する作用が得られる。
本発明の封止用樹脂組成物においては、難燃性を向上させるために無機難燃剤(G)をさらに添加することができる。なかでも燃焼時に脱水、吸熱することによって燃焼反応を阻害する金属水酸化物、又は複合金属水酸化物が燃焼時間を短縮することができる点で好ましい。金属水酸化物としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化ジルコニアを挙げることができる。複合金属水酸化物としては、2種以上の金属元素を含むハイドロタルサイト化合物であって、少なくとも一つの金属元素がマグネシウムであり、かつ、その他の金属元素がカルシウム、アルミニウム、スズ、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、又は亜鉛から選ばれる金属元素であればよく、そのような複合金属水酸化物としては、水酸化マグネシウム・亜鉛固溶体が市販品
で入手が容易である。なかでも、耐半田性と連続成形性のバランスの観点からは水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム・亜鉛固溶体が好ましい。無機難燃剤(G)は、単独で用いても、2種以上用いてもよい。また、連続成形性への影響を低減する目的から、シランカップリング剤などの珪素化合物やワックスなどの脂肪族系化合物などで表面処理を行って用いてもよい。
本発明の封止用樹脂組成物では、前述した成分以外に、カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタン等の着色剤;カルナバワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩類若しくはパラフィン等の離型剤;シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力添加剤;酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体;硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン、三酸化アンチモン等の難燃剤等の添加剤を適宜配合してもよい。
本発明の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂(A)、フェノール樹脂系硬化剤(B)及び無機充填剤(C)、ならびに上述のその他の成分等を、例えば、ミキサー等を用いて常温で均一に混合する。
その後、必要に応じて、加熱ロール、ニーダー又は押出機等の混練機を用いて溶融混練し、続いて必要に応じて冷却、粉砕することにより、所望の分散度や流動性等に調整することができる。
次に、本発明の電子部品装置について説明する。本発明の電子部品装置は、上述した本発明の封止用樹脂組成物を硬化させた硬化物で素子が封止されているものであることを特徴とする。
本発明の封止用樹脂組成物を用いて電子部品装置を製造する方法としては、例えば、電子部品素子を搭載したリードフレーム又は回路基板等を金型キャビティ内に設置した後、封止用樹脂組成物を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で成形、硬化させることにより、この電子部品素子を封止する方法が挙げられる。
封止される電子部品素子としては、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子等が挙げられるが、これらに限定されない。
得られる電子部品装置の形態としては、例えば、デュアル・インライン・パッケージ(DIP)、プラスチック・リード付きチップ・キャリヤ(PLCC)、クワッド・フラット・パッケージ(QFP)、ロー・プロファイル・クワッド・フラット・パッケージ(LQFP)、スモール・アウトライン・パッケージ(SOP)、スモール・アウトライン・Jリード・パッケージ(SOJ)、薄型スモール・アウトライン・パッケージ(TSOP)、薄型クワッド・フラット・パッケージ(TQFP)、テープ・キャリア・パッケージ(TCP)、ボール・グリッド・アレイ(BGA)、チップ・サイズ・パッケージ(CSP)等が挙げられるが、これらに限定されない。
封止用樹脂組成物を用いてトランスファーモールド等の成形方法により電子部品素子が封止された電子部品装置は、そのまま、あるいは80℃から200℃程度の温度で、10分間から10時間程度の時間をかけてこの樹脂組成物を完全硬化させた後、電子機器等に搭載される。
図1は、本発明に係る封止用樹脂組成物の硬化物で、金属リードフレームに搭載された電子部品素子が封止されている電子部品装置の一例について、断面構造を示した図である。ダイパッド3上に、ダイボンド材硬化体2を介して半導体素子1が固定されている。半
導体素子1の電極パッドとリードフレーム5との間は金線4によって接続されている。半導体素子1は、封止用樹脂組成物の硬化体6によって封止されている。
図2は、本発明に係る封止用樹脂組成物の硬化物で、有機基板に搭載された電子部品素子が封止されている片面封止型の電子部品装置の一例について、断面構造を示した図である。基板8の表面に、ソルダーレジスト7の層が形成された積層体のソルダーレジスト7上にダイボンド材硬化体2を介して半導体素子1が固定されている。半導体素子1の電極パッドと基板8上の電極パッドとの間は金線4によって接続されている。封止用樹脂組成物の硬化体6によって、基板8の半導体素子1が搭載された片面側のみが封止されている。基板8上の電極パッドは基板8上の非封止面側の半田ボール9と内部で接合されている。
図3は、本発明に係る封止用樹脂組成物の硬化物で、金属リードフレームに搭載された電子部品素子が封止されている一括成形方式の片面封止型電子部品装置の一例について、断面構造を示した図である。ダイパッド3上に、ダイボンド材硬化体2を介して半導体素子1が固定されている。半導体素子1の電極パッドとリードフレーム5との間は金線4によって接続されている。半導体素子1は、封止用樹脂組成物の硬化体6によって封止されている。ダイパッド3の半導体素子1の搭載されていない面は、封止用樹脂組成物の硬化体6によって封止されず、装置表面に露出した状態である。なお、図3は、金属製リードフレームの片面のみを封止用樹脂組成物で一括封止成形した状態を示しており、点線部分をダイシング処理、又はレーザーカット処理することで個片化する。
図4は、本発明に係る封止用樹脂組成物の硬化物で、金属リードフレームに搭載された電子部品素子が封止されている電子部品装置であって、素子を搭載したパッドの裏面が、装置の表面に露出したパッド−エクスポーズド型の一例について、断面構造を示した図である。ダイパッド3上に、ダイボンド材硬化体2を介して半導体素子1が固定されている。半導体素子1の電極パッドとリードフレーム5との間は金線4によって接続されている。半導体素子1は、封止用樹脂組成物の硬化体6によって封止されている。なお、ダイパッド3の半導体素子1の搭載されていない面は、封止用樹脂組成物の硬化体6によって封止されず、装置表面に露出した状態である。
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、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。以下に記載の各成分の配合量は、特に記載しない限り、質量部とする。
エポキシ樹脂は、以下のエポキシ樹脂1〜7を使用した。これらのうち、エポキシ樹脂1、2が、本発明のエポキシ樹脂(A)に該当する。なお、エポキシ樹脂1、2の合成に先立ち、前駆体フェノール化合物(P1)、前駆体フェノール樹脂(P2)の合成を説明する。
前駆体フェノール化合物(P1):フェノール(関東化学(株)製特級試薬、フェノール、融点40.9℃、分子量94、純度99.3%)100質量部、塩化2,4−ジメチルベンジル(MTRIX Scientific社製試薬、2000Paでの沸点103℃、分子量154、純度98%)370質量部、純水0.5重量部をセパラブルフラスコに秤量し、撹拌装置、温度計、還流冷却器、窒素導入口を装着し、窒素バブリングしながら加熱し、溶融の開始に併せて攪拌を開始し、系内の温度を120℃〜130℃の範囲に維持しながら3時間反応させた。反応開始から終了までの間、反応によって系内に発生する塩化水素ガスについては、窒素気流によって速やかに系外へ排出した。反応終了後、160℃、2mmHgの減圧条件で未反応成分を留去し、下記式(P1)で表される前駆体
フェノール化合物(式(P1)におけるpは1〜3の整数、qが1〜3の整数である化合物の混合物、水酸基当量366)を得た。
前駆体フェノール樹脂(P2):セパラブルフラスコに撹拌装置、温度計、還流冷却器、窒素導入口を装着し、キシレンホルムアルデヒド樹脂(フドー株式会社製、ニカノールG、数平均分子量560、酸素含有量15質量%)100質量部、パラトルエンスルホン酸一水和物(和光純薬(株)製特級試薬、融点105℃、分子量192、純度99%)0.11質量部、フェノール(関東化学株式会社製特級試薬、フェノール、融点40.9℃、分子量94、純度99.3%)150質量部を加えた後、窒素置換及び加熱を開始し、フェノールの溶解に伴い攪拌を開始した。さらに加熱し、系内の温度を115〜125℃の温度範囲を維持しながら2時間攪拌した。さらにシュウ酸1.5質量部、37%ホルマリン35質量部を加え、系内の温度を95〜105℃の温度範囲を維持しながら3時間攪拌した。トルエン250質量部を添加し、均一溶解させた後、分液漏斗に移し、蒸留水150質量部を加えて振とうした後に、水層を棄却する操作(水洗)を洗浄水が中性になるまで繰り返し行った後、油層を125℃、5mmHgで減圧処理することによってトルエン、残留未反応成分、副生成分などの揮発成分を留去し、下記式(P2)で表される前駆体フェノール樹脂(式(P2)におけるrが0〜10の整数、sが1〜10の整数である化合物の混合物である。なお、前駆体フェノール樹脂(P2)は、繰り返し数rで表される構造単位と繰り返し数sで表される構造単位とが交互に結合したもの、ブロック状に結合したもの、不規則に結合したもの、規則的に結合したものなどの混合物である。水酸基当量171)を得た。
エポキシ樹脂1:セパラブルフラスコに撹拌装置、温度計、還流冷却器、窒素導入口を装着し、前駆体フェノール化合物(P1)を20質量部、前駆体フェノール樹脂(P2)を80質量部、エピクロルヒドリン305質量部、ジメチルスルホキシド60質量部を加えた。45℃に加熱して溶解させた後、水酸化ナトリウム(固形細粒状、純度99%試薬)22.5質量部を2時間かけて添加し、50℃に昇温して2時間、さらに70℃に昇温して2時間反応させた。反応後、蒸留水150質量部を加えて振とうした後に、水層を棄却する操作(水洗)を洗浄水が中性になるまで繰り返し行った後、油層を125℃、2mmHgの減圧条件でエピクロルヒドリン及びジメチルスルホキシドを留去した。得られた固形物にメチルイソブチルケトン250質量部を加えて溶解し、70℃に加熱し、30質量
%水酸化ナトリウム水溶液13質量部を1時間かけて添加し、さらに1時間反応した後、静置し、水層を棄却した。油層に蒸留水150質量部を加えて水洗操作を行い、洗浄水が中性になるまで同様の水洗操作を繰り返し行った後、加熱減圧によってメチルイソブチルケトンを留去し、エポキシ樹脂1(下記式(A−1)で表される単官能エポキシ樹脂と下記式(A−2)で表されるエポキシ樹脂の混合物である。エポキシ当量263、軟化点65℃、150℃におけるICI粘度2.5dPa・s)を得た。
エポキシ樹脂1のFD−MSチャートを図5に示す。たとえば、図5のFD−MS分析のm/z=386は、式(A−1)のp×q=2、m/z=504は、式(A−1)のp×q=3、m/z=622は、式(A−1)のp×q=4である成分に相当し、これらは一般式(1)の(b−1)/d<1の成分に該当する。m/z=430は、式(A−2)の(r,s)=(1,1)である成分に相当し、一般式(1)の(b−1)/d=1の成分に、m/z=592は、式(A−2)の(r,s)=(2,1)である成分に相当し、一般式(1)の(b−1)/d<1の成分に、m/z=548は、式(A−2)の(r,s)=(1,2)である成分に相当し、一般式(1)の(b−1)/d>1の成分に、それぞれ該当し、エポキシ樹脂1は、一般式(1)で表される重合体であって、(b−1)/d=1である重合体、(b−1)/d>1である重合体、(b−1)/d<1である重合体、b=1である重合体を含むものであることが確認できた。なお、FD−MS分析の相対強度比で、エポキシ樹脂1中に占める式(A−1)で表される単官能エポキシ成分(一般式(1)でb=1に相当する重合体)の合計量は20%であり、前駆体フェノール化合物(P1)と前駆体フェノール樹脂(P2)の配合割合を反映している。FD−MS分析の相対強度比を質量比とみなして算術計算することにより得られるp×q、r、sの平均値は、2.3、1.5、1.5である。
エポキシ樹脂1のFD−MS測定は次の条件で行なった。エポキシ樹脂1の試料10mgに溶剤ジメチルスルホキシド(DMSO)1gを加えて十分溶解したのち、FDエミッターに塗布の後、測定に供した。FD−MSシステムは、イオン化部に日本電子株式会社製のMS−FD15Aを、検出器に日本電子株式会社製のMS−700機種名二重収束型質量分析装置とを接続して用い、検出質量範囲(m/z)50〜2000にて測定した。
エポキシ樹脂2:エポキシ樹脂1の合成において、前駆体フェノール樹脂(P2)を100質量部、前駆体フェノール化合物(P1)を0質量部に、変更した以外は、エポキシ樹脂1と同様の合成操作を行い、一般式(A−2)で表されるエポキシ樹脂2(式(A−2
)におけるrが0〜10の整数、sが1〜10の整数である化合物の混合物であって、r、sの値は、上述の記載に準じる。エポキシ当量241、軟化点81℃、150℃におけるICI粘度5.1dPa・s)を得た。エポキシ樹脂2のFD−MS分析では、式(A−1)に由来する成分は検出されず、m/z=430、548、592のピークが検出されたことから、エポキシ樹脂2は、一般式(1)で表される重合体であって、(b−1)/d=1である重合体、(b−1)/d>1である重合体、(b−1)/d<1である重合体を含むものであることが確認できた。なお、FD−MS分析の相対強度比を質量比とみなして算術計算することにより得られるp×q、r、sの平均値は、1.5、1.5である。
エポキシ樹脂3:ビフェニル型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社、YX4000K。エポキシ当量185g/eq、軟化点107℃。)
エポキシ樹脂4:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社、YL6810。エポキシ当量172g/eq、軟化点45℃。)
エポキシ樹脂5:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(新日鐵化学株式会社製、YSLV−80XY。エポキシ当量190g/eq、軟化点80℃。)
エポキシ樹脂6:ジヒドロキシアントラセン型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、YX8800、エポキシ当量181、融点110℃)
エポキシ樹脂7: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(日本化薬株式会社製、NC2000。エポキシ当量238g/eq、軟化点52℃。)
(フェノール樹脂1の合成)
セパラブルフラスコに撹拌装置、温度計、還流冷却器、窒素導入口を装着し、ビフェニル(和光純薬工業製特級試薬、ビフェニル、沸点70℃、分子量154、純度98.4%)100質量部、パラホルムアルデヒド(和光純薬工業製特級試薬、パラホルムアルデヒド、融点164℃、純度98%)43質量部、塩化亜鉛(和光純薬工業製特級試薬、塩化亜鉛、融点293℃、純度97%)60質量部、シクロヘキサン(和光純薬工業製特級試薬、シクロヘキサン、沸点80℃、純度96%)270質量部、を秤量した後、塩化水素ガスを系内に導入しながら加熱を開始した。系内の温度を40〜50℃の温度範囲に維持しながら0.5時間攪拌し、反応系内が均一溶解したのを確認して加熱を停止し、系内の温度が20〜25℃の温度範囲を維持しながら30時間攪拌し、反応中間体溶液を得た。次に、上述の反応中間体溶液に、フェノール(関東化学(株)製特級試薬、フェノール、融点40.9℃、分子量94、純度99.3%)800質量部を加え、窒素置換及び攪拌を行いながら加熱し、系内温度を20〜25℃の範囲に維持しながら5時間反応させた。上記の反応によって系内に発生した塩酸ガスは、窒素気流によって系外へ排出した。反応終了後、溶剤ならびに未反応成分を50℃、2mmHgの条件で減圧処理、次いで150℃、2mmHgの条件で減圧処理することで、シクロヘキサンおよび未反応成分を留去した。ついでトルエン500質量部を添加し、均一溶解させた後、ガラス濾過器を通すことで不溶解成分を除去し、分液漏斗に移し、蒸留水500質量部を加えて振とうした後に、水層を棄却する操作(水洗)を洗浄水が中性になるまで繰り返し行った後、油層を125℃、5mmHgの条件で減圧処理することによって揮発成分を留去し、下記式(B−1)で表される構造を有するフェノール樹脂1(水酸基当量198、軟化点66℃、150℃におけるICI粘度1.0dPa・s、構造式の両末端は水素原子)を得た。
フェノール樹脂1のFD−MSチャートを図6に示す。たとえば、図6のFD−MS分析のm/z=260は、式(B−1)の(f1,g1,h1,i1)=(1,1,0,0)、m/z=366は、式(B−1)の(f1,g1,h1,i1)=(2,1,0,0)、m/z=472は、式(B−1)の(f1,g1,h1,i1)=(2,0,1,0)、m/z=578は、式(B−1)の(f1,g1,h1,i1)=(2,0,0,1)、m/z=744は、式(B−1)の(f1,g1,h1,i1)=(3,1,1,0)、m/z=850は、式(B−1)の(f1,g1,h1,i1)=(3,1,0,1)、あるいは(f1,g1,h1,i1)=(3,0,2,0)、である成分に相当し、hが1以上である重合体、またはiが1以上である重合体の何れかの重合体を含むことが確認できた。
フェノール樹脂2:フェノール樹脂1の合成において、フェノールの配合量を400質量部に変更した以外は、フェノール樹脂1と同様の合成操作を行い、一般式(B−1)で表されるフェノール樹脂2(水酸基当量196、軟化点71℃、150℃におけるICI粘度2.1dPa・s)を得た。フェノール樹脂硬化剤2のFD−MS分析の結果、フェノール樹脂硬化剤1と同様にm/z=260、366、472、578、744、850が検出されており、フェノール樹脂硬化剤1と同様に、hが1以上である重合体、またはiが1以上である重合体の何れかの重合体を含むことが確認できた。
硬化剤3:ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂(明和化成株式会社製、MEH−7851SS。水酸基当量203g/eq、軟化点67℃、150℃におけるICI粘度1.1dPa・s)。
(無機充填剤)
無機充填剤としては、電気化学工業株式会社製溶融球状シリカFB560(平均粒径30μm)100質量部、アドマテックス製合成球状シリカSO−C2(平均粒径0.5μm)6.5質量部、アドマテックス製合成球状シリカSO−C5(平均粒径1.5μm)7.5質量部のブレンドを使用した。
(硬化促進剤)
以下の硬化促進剤1〜5を使用した。
硬化促進剤1:下記式(D−1)で表される硬化促進剤
硬化促進剤2:下記式(D−2)で表される硬化促進剤
硬化促進剤3:下記式(D−3)で表される硬化促進剤
硬化促進剤4:下記式(D−4)で表される硬化促進剤
硬化促進剤5:トリフェニルホスフィン(北興化学工業株式会社製、TPP)
(芳香環を構成する2個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物(E))
化合物Eとして、2,3−ナフタレンジオール(東京化成工業株式会社製、2,3−ナフタレンジオール、純度98%)を使用した。
(シランカップリング剤)
以下のシランカップリング剤1〜3を使用した。
シランカップリング剤1:γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBM−803)。
シランカップリング剤2:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBM−403)。
シランカップリング剤3:N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBM−573。)
(難燃剤)
以下の難燃剤1〜2を使用した。
難燃剤1:水酸化アルミニウム(住友化学株式会社製、CL−303)
難燃剤2:水酸化マグネシウム・水酸化亜鉛固溶体複合金属水酸化物(タテホ化学工業株式会社製、エコーマグZ−10)
(着色剤)
着色剤として、三菱化学工業株式会社製のカーボンブラック(MA600)を使用した。
(離型剤)
離型剤として、日興ファイン株式会社製のカルナバワックス(ニッコウカルナバ、融点83℃)を使用した。
後述する実施例及び比較例で得られた半導体封止用樹脂組成物について、次のような測定及び評価を行った。
(評価項目)
スパイラルフロー:低圧トランスファー成形機(コータキ精機株式会社製、KTS−15)を用いて、EMMI−1−66に準じたスパイラルフロー測定用金型に、175℃、注入圧力6.9MPa、保圧時間120秒間の条件で封止用樹脂組成物を注入し、流動長を測定した。スパイラルフローは、流動性のパラメータであり、数値が大きい方が、流動性が良好である。単位はcm。
MAP−QFNの初期不良評価:低圧トランスファー成形機(第一精工(株)製、GP−ELF)を用いて、金型温度180℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間120秒間の条件で、封止用樹脂組成物を注入して半導体素子(シリコンチップ)が搭載されたリードフレーム等を封止成形し、MAP−QFN(Mold Array Packaging−Quad Flat Non−Leaded Package、Cu製リードフレームにストライクメッキを施したもの、封止部分のサイズは1枚あたり45mm×62mm×厚さ0.65mmであり、これをダイシングすることによって4mm×4mm×厚さ0.65mmのQFN−16Lなる半導体装置を40個収得することができる。半導体素子は1.5mm×1.5mm×厚さ0.2mm、パッシベーション種類はSiN、半導体素子とリードフレームのインナーリード部とは25μm径の金線でボンディングされており、半導体素子面のみを封止されたもの)1枚を作成した。MAP−QFNの状態で、半導体装置内部の剥離及びクラックの有無を超音波探傷装置(日立建機ファインテック製、mi−scope10)で観察し、剥離又はクラックのいずれか一方でも発生したものを不良
とした。なお、不良数の表示は、1枚のMAP−QFNを、40個のQFN−16Lとみたてて、40個中の不良半導体装置の個数がn個であるとき、n/40と表示した。実施例1で得られた封止用樹脂組成物は0/40と良好な特性を示した。
MAP−QFNの電解バリ取り評価:上記のMAP−QFNのリードフレームに陰極を、電解処理液層に陽極をそれぞれ接続して、電解処理液に18質量%水酸化カリウム水溶液を、槽内温度50℃、電流密度20A/cmの条件で90秒間電解処理を行った。ついで半導体装置内部の剥離及びクラックの有無を超音波探傷装置にて確認し、40個中の不良半導体装置の個数がn個であるとき、n/40と表示した。実施例1で得られた封止用樹脂組成物は0/40と良好な特性を示した。
QFN−16Lの耐半田性評価−1:電解バリ取り処理したMAP−QFNを175℃で4時間加熱処理したのち、ダイサーを用いて個片化し、収得した半導体装置QFN−16Lのうち良品の半数(最大で20個)を、85℃、相対湿度60%で168時間処理した後、IRリフロー処理(260℃、JEDEC条件に従う)を行った。ついで半導体装置内部の剥離及びクラックの有無を超音波探傷装置にて確認し、耐半田性評価−1を実施した半導体装置の個数が20個で、そのうち不良の個数がn個であるとき、n/20と表示した。不良半導体装置の個数が1個以下の場合、良好な結果と判断した。実施例1で得られた封止用樹脂組成物を用いて作製した半導体装置は0/20と良好な耐半田性を示した。
QFN−16Lの耐半田性評価−2:電解バリ取り処理したMAP−QFNを175℃で4時間加熱処理したのち、ダイサーを用いて個片化し、収得した半導体装置QFN−16Lのうち良品の半数(最大で20個)を、85℃、相対湿度85%で72時間処理した後、IRリフロー処理(260℃、JEDEC条件に従う)を行った。ついで半導体装置内部の剥離及びクラックの有無を超音波探傷装置にて確認し、耐半田性評価−2を実施した半導体装置の個数が20個で、そのうち不良の個数がn個であるとき、n/20と表示した。不良半導体装置の個数が2個以下の場合、良好な結果と判断した。実施例1で得られた封止用樹脂組成物を用いて作製した半導体装置は1/20と良好な耐半田性を示した。
耐燃性:低圧トランスファー成形機(コータキ精機株式会社製、KTS−30)を用いて、金型温度175℃、注入時間15秒間、硬化時間120秒間、注入圧力9.8MPaの条件で、封止用樹脂組成物を注入成形して、3.2mm厚の耐燃試験片を作製した。得られた試験片について、UL94垂直法の規格に則り耐燃試験を行った。表には、Fmax、ΣF及び判定後の耐燃ランク(クラス)を示した。
パネル反り量:上述のMAP−QFNの初期不良の評価と同様に成形したMAP−QFN(175℃で4時間加熱処理し、ダイサーによる個片化を行う前のもの)のパネルを測定サンプルとして用いた。接触式表面粗さ計に、樹脂組成物で封止成形した面が上になるように測定サンプルを水平にセットし、MAP−QFNパネルの長手方向に接触子を走査しながら、封止面の高さ方向の変位を測定し、変位(高低)差の最大値をパネル反り量とした。測定サンプル数は各n=4個とし、表には平均値を示した。なお、測定値は、上に凸の反り変位の場合は数値を負の値とし、凹の反り変位の場合は数値を正の値として(+の符号は略)表示した。数値の絶対値の小さい方が、反りが小さく、ハンドリングや応力の面で優れる。数値の絶対値が300以下であれば良好と判断した。単位はμmである。実施例1で得られたエポキシ樹脂組成物を用いて作製した個片化前のMAP−QFNパネルは、210μmと良好な低反り性を示した。
連続成形性:得られた封止用樹脂組成物を粉末成型プレス機(玉川マシナリー(株)製、S−20−A)にて、重量15g、サイズφ18mm×高さ約30mmとなるよう調整
し、打錠圧力600Paにて打錠してタブレットを得た。得られたタブレットを装填したタブレット供給マガジンを成形装置内部にセットした。成形には、成形装置として低圧トランスファー自動成形機(第一精工(株)製、GP−ELF)を用いて、金型温度175℃、成形圧力9.8MPa、硬化時間120秒間の条件で、樹脂組成物によりシリコンチップ等を封止して80ピンQFP(Cu製リードフレーム、パッケージ外寸:14mm×20mm×2.0mm厚、パッドサイズ:8.0mm×8.0mm、チップサイズ7.0mm×7.0mm×0.35mm厚)を得る成形を、連続で300ショットまで行った。この際、25ショット毎に、金型表面の汚れ状態とパッケージの成形状態(未充填の有無)とを確認し、最初に金型の汚れが確認できたショット数、また金型汚れが発生しなかった場合には○印を表の「金型表面状態」の項に、最初に未充填が確認できたショット数、また未充填が発生しなかった場合には○印を表の「充填不良」の項に、それぞれ記載した。なお、金型の表面汚れは、成形した半導体装置の表面に転写してしまう場合や、未充填の前兆である場合があり、好ましくはない。
ワイヤ流れ率:タブレット化した封止用樹脂組成物を低圧トランスファー成形機にて175℃、6.9MPa、120秒間の条件にて、ワイヤ流れ量評価試験用の208ピンQFPパッケージ(寸法;28×28×2.4mm、Cuリードフレーム、テスト素子;9×9mm、ワイヤ;Au、直径1.2mils、長さ約5mm)を各10パッケージ成形し、成形した208ピンQFPパッケージを軟X線透過装置で観察した。ワイヤ流れ率の計算方法としては、1個のパッケージの中で最も流れた(変形した)ワイヤの流れ量を(F)、そのワイヤの長さを(L)として、流れ率=F/L×100(%)を算出し、10パッケージの平均値を示した。なお、ワイヤ流れ率の判定として5%未満であるものを良好と判断する。実施例1で得られた封止用樹脂組成物は、3.7%と良好なワイヤ流れ率を示した。
実施例2〜17、比較例1〜3
表1の配合に従い、実施例1と同様にして封止用樹脂組成物を製造し、実施例1と同様にして評価した。評価結果を表1に示した。
本発明の封止用樹脂組成物は、一般式(1)で表される構造を有する1以上の重合体からなり、一般式(1)において、少なくとも、(b−1)/d>1となる重合体、(b−1)/d<1となる重合体、のいずれかを含むエポキシ樹脂(A)と、一般式(2)で表される構造を有する1以上の重合体を含むフェノール樹脂系硬化剤(B)と、無機充填剤(C)と、を含むものであり、実施例1〜17のいずれにおいても、流動性(スパイラルフロー)、耐電解バリ取り性、耐半田性、耐燃性に優れ、さらに連続成形性、ワイヤ流れ性、低反り性のバランスにも優れた結果が得られた。
また、実施例5〜8、実施例12〜17においては、エポキシ樹脂(A)と併用するエポキシ樹脂として、結晶性エポキシ樹脂を用いているため、これと、特定のエポキシ樹脂(A)と特定のフェノール樹脂系硬化剤(B)とを組み合わせて用いることによる効果として、下記に示すような効果が得られることが分かった。
エポキシ樹脂(A)と併用するエポキシ樹脂として、結晶性エポキシ樹脂であるエポキシ樹脂3〜6を用いた実施例5〜8、12〜17では、電解バリ取り処理後の耐半田性評価−2が特に優れ、かつワイヤ流れ率も良好な結果となった。また、エポキシ樹脂(A)と併用するエポキシ樹脂として、アントラセン骨格を有する結晶性エポキシ樹脂であるエポキシ樹脂6を用いた実施例8では、低反り性及び耐燃性が特に優れる結果となった。
一方、フェノール樹脂(B)の代わりに、一般式(2)においてh=0、i=0である重合体成分のみからなるフェノール樹脂に相当する、硬化剤3を用いた比較例1では、電解バリ取り処理後の耐半田性が劣る結果となった。
また、エポキシ樹脂(A)の代わりに、一般式(1)において(b−1)/d>1となる重合体、(b−1)/d<1となる重合体、のいずれをも含まないエポキシ樹脂に相当するエポキシ樹脂7を用いた比較例2では、電解バリ取り処理後に剥離が発生するものがあり、電解バリ取り処理後の耐半田性、ワイヤ流れ率が劣る結果となった。
また、エポキシ樹脂(A)およびフェノール樹脂系硬化剤(B)の代わりに、上述のエポキシ樹脂7、およびフェノール樹脂3を用いた比較例3では、電解バリ取り処理後に剥離が発生し、電解バリ取り処理後の耐半田性、耐燃性、連続成型性、ワイヤ流れ率も劣る結果となった。
上記の結果のとおり、エポキシ樹脂(A)とフェノール樹脂系硬化剤(B)とを組み合わせた本願発明の封止用樹脂組成物を用いた場合においてのみ、耐電解バリ取り性、電解バリ取り後の耐半田性、ワイヤ流れ率、耐燃性、低反り性及び連続成形性のバランスに優れる結果が得られた。なかでも、従来困難であった金属リードフレームを備えた片面封止型の電子部品装置の耐電解バリ取り性と電解バリ取り後の耐半田性の向上とを両立を可能としている点において、本発明は従来技術から予測できる範疇を超えた顕著な効果を有している。
本発明に従うと、良好な耐電解バリ取り性、電解バリ取り後の耐半田性、ワイヤ流れ率、耐燃性を有するとともに連続成形性と金属リードフレームを備えた片面封止型の電子部品装置の低反り性に優れる、電子部品封止用樹脂組成物を得ることができるため、電子部品装置封止用、とりわけ金属基板を用いる片面封止型電子部品装置用として好適である。
1 半導体素子
2 ダイボンド材硬化体
3 ダイパッド
4 金線
5 リードフレーム
6 エポキシ樹脂組成物の硬化体
7 ソルダーレジスト
8 基板
9 半田ボール







































Claims (13)

  1. 下記一般式(1)で表される構造を有する1以上の重合体からなり、下記一般式(1)において、少なくとも、(b−1)/d>1となる重合体、(b−1)/d<1となる重合体、のいずれかを含むエポキシ樹脂(A)と、下記一般式(2)で表される構造を有する1以上の重合体を含むフェノール樹脂系硬化剤(B)と、無機充填剤(C)と、を含むものであることを特徴とする封止用樹脂組成物。

    (上記一般式(1)において、R1、R2は、互いに独立して、炭素数1〜6の炭化水素基であり、aは0〜3の整数であり、cは1〜4の整数であり、構造式の両末端は水素原子である。b、dは1〜20の整数である。置換もしくは無置換のグリシドキシフェニレン基であるb個の繰り返し単位と、置換のフェニレン基であるd個の繰り返し単位とは、それぞれが連続で並んでいても、互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ずメチレン基を有する。)

    (上記一般式(2)において、R3は、互いに独立して、炭素数1〜6の炭化水素基であり、eは0〜3の整数であり、構造式の両末端は水素原子である。fは1〜20の整数であり、g、h、iは0〜19の整数である。hが1以上である重合体、またはiが1以上
    である重合体の何れかの重合体を含む。
    置換もしくは無置換のヒドロキシフェニレン基であるf個の繰り返し単位と、
    無置換のビフェニレン基であるg個の繰り返し単位と、
    置換基として1個のヒドロキシフェニルメチルを有するビフェニレン基であるh個の繰り返し単位と
    置換基として2個のヒドロキシフェニルメチルを有するビフェニレン基であるi個の繰り返し単位とは、
    それぞれが連続で並んでいても、互いが交互もしくはランダムに並んでいてもよいが、それぞれの間には必ずメチレン基を有する。)
  2. さらに、エポキシ樹脂(A)の、(b−1)/d<1となる重合体が、b=1となる重合体を含むものである、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
  3. エポキシ樹脂(A)の、(b−1)/d<1、b=1となる重合体の含有量が、エポキシ樹脂(A)100質量%に対して、5質量%以上、40質量%以下である、請求項2に記載の封止用樹脂組成物。
  4. さらに、結晶性エポキシ樹脂を含むものである、請求項1ないし3のいずれか1項に記
    載の封止用樹脂組成物。
  5. さらに、硬化促進剤(D)を含むものである、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
  6. 前記硬化促進剤(D)が、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物からなる群から選択される少なくとも1種の硬化促進剤を含むものである、請求項に記載の封止用樹脂組成物。
  7. さらに、芳香環を構成する2個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物(E)を含むものである、請求項1ないしのいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
  8. さらに、カップリング剤(F)を含むものである、請求項1ないしのいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
  9. 前記カップリング剤(F)が、2級アミノ基を有するシランカップリング剤を含むものである、請求項に記載の封止用樹脂組成物。
  10. 前記カップリング剤(F)が、メルカプトシラン基を有するシランカップリング剤を含むものである、請求項に記載の封止用樹脂組成物。
  11. さらに、無機難燃剤(G)を含むものである、請求項1ないし10のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
  12. 前記無機難燃剤(G)が、金属水酸化物、又は複合金属水酸化物を含むものである、請求項11に記載の封止用樹脂組成物。
  13. 請求項1ないし12のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物を硬化させた硬化物で素子が封止されているものであることを特徴とする、電子部品装置。
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