KR20210108992A - 봉지용 수지 조성물, 반도체 장치, 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

봉지용 수지 조성물, 반도체 장치, 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20210108992A
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epoxy resin
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신야 가와무라
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스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 의하면, (A) 에폭시 수지, (B) 경화제, 및 (C) 충전재를 함유하는 봉지용 수지 조성물로서, 에폭시 수지 (A)는, 나프틸에터 골격을 갖는 에폭시 수지 (A-1)을 포함하고, 봉지용 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도를 Tg(℃), 190℃~230℃에 있어서의 선팽창 계수를 α2(ppm/℃), 260℃에 있어서의 열시 탄성률을 E2(MPa)로 하며, 이하의 방법에 의하여 측정된, 봉지용 수지 조성물의 175℃에 있어서의 직사각형압을 η2(MPa)로 했을 때, 하기 식 (1)을 만족하는 봉지용 수지 조성물이 제공된다.
식 (1) E2×(α2×10-6)×(175-Tg)×η2≤0.3
(방법)
저압 트랜스퍼 성형기를 이용하여, 금형 온도 170℃, 주입 유량 177mm3/초의 조건으로, 폭 15mm, 두께 1mm, 길이 175mm의 직사각형상의 유로에, 상기 봉지용 수지 조성물을 주입하고, 유로의 상류 선단으로부터 25mm의 위치에 매설한 압력 센서로 압력의 경시 변화를 측정하며, 상기 봉지용 수지 조성물의 유동 시에 있어서의 최저 압력(MPa)을 측정하여, 이것을 직사각형압으로 한다.

Description

봉지용 수지 조성물, 반도체 장치, 및 반도체 장치의 제조 방법
본 발명은, 봉지(封止)용 수지 조성물, 반도체 장치, 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 패키지 등의 봉지용 수지 조성물로서 다양한 기술이 개발되고 있다. 또, 반도체 패키지 등의 전자 부품은 다양한 선팽창 계수를 갖는 부재로 구성되어 있으며, 그 제조 과정에 있어서, 후경화나 리플로 등의 가열을 수반하는 공정을 거침으로써, 휨이 발생하는 문제가 생기고 있다. 따라서, 예를 들면 특허문헌 1에는, 특정의 다이하이드로안트라센 골격 함유 에폭시 수지를 30~100질량% 함유하는 에폭시 수지, 페놀계 경화제, 무기 충전제, 및 스테아르산 왁스를 함유하는, 휨이 작고, 또한 실온~리플로 온도에 있어서의 휨의 온도 변화가 작은 봉지용 수지 조성물이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2010-084091호
한편, 반도체 패키지 등을 수지 봉지할 때, 봉지용 수지의 유동 중에, 반도체 칩에 접속되어 있는 본딩 와이어가 변형되어, 단선이나 접촉 등을 일으킨다는 문제가 있었다.
본 발명자들의 검토에 의하면, 특허문헌 1에 기재된 봉지용 수지 조성물을 이용한 경우, 그 봉지용 수지 조성물을 이용하여 봉지할 때의 와이어 흐름과, 그 봉지용 수지 조성물을 이용하여 봉지한 반도체 장치의 후경화나 리플로 시에 발생하는 휨을, 동시에 억제하는 것이 곤란하다는 것이 판명되었다. 본 발명은, 수지 봉지할 때의 와이어 흐름의 발생이 적고, 또한 봉지용 수지 조성물을 이용하여 봉지한 반도체 장치의 후경화 시 등에 발생하는 휨이 적은 봉지용 수지 조성물의 제공을 목적으로 하는 것이다.
본 발명에 의하면,
(A) 에폭시 수지,
(B) 경화제, 및
(C) 충전재
를 함유하는 봉지용 수지 조성물로서,
에폭시 수지 (A)는, 나프틸에터 골격을 갖는 에폭시 수지 (A-1)을 포함하고,
상기 봉지용 수지 조성물의 경화물의
유리 전이 온도를 Tg(℃),
190℃~230℃에 있어서의 선팽창 계수를 α2(ppm/℃),
260℃에 있어서의 열시 탄성률을 E2(MPa)로 하며,
이하의 방법에 의하여 측정된, 상기 봉지용 수지 조성물의 175℃에 있어서의 직사각형압(矩形壓)을 η2(MPa)로 했을 때,
하기 식 (1)을 만족하는 봉지용 수지 조성물이 제공된다.
식 (1) E2×(α2×10-6)×(175-Tg)×η2≤0.3
(방법)
저압 트랜스퍼 성형기를 이용하여, 금형 온도 170℃, 주입 유량 177mm3/초의 조건으로, 폭 15mm, 두께 1mm, 길이 175mm의 직사각형상의 유로에, 상기 봉지용 수지 조성물을 주입하고, 유로의 상류 선단으로부터 25mm의 위치에 매설한 압력 센서로 압력의 경시 변화를 측정하며, 상기 봉지용 수지 조성물의 유동 시에 있어서의 최저 압력(MPa)을 측정하여, 이것을 직사각형압으로 한다.
또, 본 발명에 의하면, 상기 봉지용 수지 조성물을 경화함으로써 형성된 봉지 수지를 구비하는 반도체 장치가 제공된다.
또, 본 발명에 의하면, 기판 상에 반도체 소자를 탑재하는 공정과,
상기 봉지용 수지 조성물을 이용하여, 반도체 소자를 봉지하는 봉지 공정을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 수지 봉지할 때의 와이어 흐름의 발생이 적고, 또한 봉지용 수지 조성물을 이용하여 봉지한 반도체 장치의 후경화 시 등에 발생하는 휨이 적은 봉지용 수지 조성물, 그 봉지용 수지 조성물을 경화함으로써 형성된 봉지 수지를 구비하는 반도체 장치, 그 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
상술한 목적, 및 그 외의 목적, 특징 및 이점은, 이하에 설명하는 적합한 실시형태, 및 거기에 부수하는 이하의 도면에 의하여 더 명확해진다.
도 1은 실시형태에 있어서의 반도체 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 실시형태에 있어서의 반도체 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 상세하게 설명한다.
본 명세서 중, 수치 범위의 설명에 있어서의 "a~b"라는 표기는, 특별히 설명하지 않는 한, a 이상 b 이하를 나타낸다. 예를 들면, "1~5질량%"란 "1질량% 이상 5질량% 이하"의 뜻이다.
본 명세서에 있어서의 "전자 장치"라는 말은, 반도체 칩, 반도체 소자, 프린트 배선 기판, 전기 회로 디스플레이 장치, 정보 통신 단말, 발광 다이오드, 물리 전지, 화학 전지 등, 전자 공학의 기술이 적용된 소자, 디바이스, 최종 제품 등을 포함하는 의미로 이용된다.
또한, 모든 도면에 있어서, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 적절히 설명을 생략한다. 또, 도면은 개략도이며, 실제의 치수 비율과는 일치하고 있지 않다.
<봉지용 수지 조성물>
먼저, 본 실시형태에 관한 봉지용 수지 조성물에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 봉지용 수지 조성물은, (A) 에폭시 수지, (B) 경화제, 및 (C) 충전재를 포함한다.
그리고, 본 실시형태에 관한 봉지용 수지 조성물은, 이러한 봉지용 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도를 Tg(℃),
190℃~230℃에 있어서의 선팽창 계수를 α2(ppm/℃),
260℃에 있어서의 열시 탄성률을 E2(MPa)로 하며,
이하의 방법에 의하여 측정된, 상기 봉지용 수지 조성물의 175℃에 있어서의 직사각형압을 η2(MPa)로 했을 때, 하기 식 (1)을 만족한다.
식 (1) E2×(α2×10-6)×(175-Tg)×η2≤0.3
(방법)
저압 트랜스퍼 성형기를 이용하여, 금형 온도 170℃, 주입 유량 177mm3/초의 조건으로, 폭 15mm, 두께 1mm, 길이 175mm의 직사각형상의 유로에, 상기 봉지용 수지 조성물을 주입하고, 유로의 상류 선단으로부터 25mm의 위치에 매설한 압력 센서로 압력의 경시 변화를 측정하며, 상기 봉지용 수지 조성물의 유동 시에 있어서의 최저 압력(MPa)을 측정하여, 이것을 직사각형압으로 한다.
반도체 패키지 등의 전자 부품은 다양한 선팽창 계수를 갖는 부재로 구성되어 있으며, 그 제조 과정에 있어서, 가열을 수반하는 공정을 거치면, 다양한 부재는, 수축량, 팽창량이 다르기 때문에, 결과적으로 휨이 발생한다. 큰 휨의 발생은 접합 불량에 따른 신뢰성의 악화나, 패키지 개편화에 있어서의 절단의 어려움으로 이어지기 때문에, 저온부터 고온까지의 광범위한 휨의 억제는 중요한 과제가 되고 있다. 또, 한편, 반도체 패키지 등을 수지 봉지할 때, 봉지용 수지의 충전 중에, 반도체 칩에 접속되어 있는 본딩 와이어가 변형되어, 단선이나 접촉 등을 일으킨다는 문제가 있었다. 그러나, 와이어 흐름의 억제와 휨의 억제를 동시에 달성하는 것은 곤란했다.
본 발명자들은, 와이어 흐름의 억제와 휨의 억제를 동시에 달성하기 위하여, 예의 검토를 행하여, (A) 에폭시 수지, (B) 경화제, 및 (C) 충전재를 포함하는 봉지용 수지 조성물에 있어서, 유리 전이 온도 Tg, 선팽창 계수 α2, 열시 탄성률 E2, 및 직사각형압 η2가, 특정의 관계, 즉 식 (1)을 충족시키는 구성으로 함으로써, 상기 2개의 과제를 동시에 달성할 수 있는 봉지용 수지 조성물이 되는 것을 알아내, 본 발명을 이룰 수 있었던 것이다.
봉지용 수지 조성물이 상술한 성분을 가짐과 함께, 봉지용 수지 조성물이, 상술한 식 (1)을 충족시킴으로써, 와이어 흐름의 억제와 휨의 억제를 동시에 달성할 수 있는 이유는 반드시 명확하지는 않지만, 이하의 점이 추측된다.
상기 식 (1)에 있어서의 "E2×(α2×10-6)×(175-Tg)"는, 유리 전이 온도 이상에 있어서의 열시 탄성률과, 유리 전이 온도 이상에 있어서의 선팽창 계수와, 경화 온도와 유리 전이 온도의 차분과의 곱이며, 고온 시의 잔류 응력 S2를 나타낸다. 또, 직사각형압 η2는 고온 시에 있어서의 용융 점도를 나타낸다. 본 실시형태에 관한 수지 조성물에 의하면, 잔류 응력 S2와, 고온 시에 있어서의 용융 점도를 나타내는 직사각형압 η2의 곱이, 특정의 조건을 충족시킴으로써, 고온 시에 축적되는 내부 응력과, 고온 시에 있어서의 유동성을 최적인 밸런스로 할 수 있어, 충전 시의 와이어 흐름의 억제와 그 수지 조성물의 경화물의, 열이력을 거친 후의 휨의 억제의 양립을 도모할 수 있는 것이라고 생각된다.
또, 이상과 같은 특성은, 본 실시형태의 봉지용 수지 조성물을 구성하는 각 성분의 종류, 배합량을 적절히 조정함으로써 달성할 수 있다.
식 (1)로 나타나는 "E2×(α2×10-6)×(175-Tg)×η2"는, 0.3 이하이며, 0.28 이하인 것이 바람직하고, 0.25 이하인 것이 특히 바람직하다. "E2×(α2×10-6)×(175-Tg)×η2"의 하한은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 0.01 이상으로 할 수 있다.
열시 탄성률 E2(MPa)는, 예를 들면 JISK-6911에 준하여 이하의 방법으로 측정할 수 있다. 먼저, 저압 트랜스퍼 성형기(고타키 세이키사제 "KTS-15")를 이용하여 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9MPa, 경화 시간 120초로 봉지용 수지 조성물을 주입 성형하여, 10mm×4mm×4mm의 시험편을 얻는다. 이어서, 이 시험편을 DMA 측정 장치(세이코 인스트루먼츠사제)를 이용한 3점 굽힘법에 의하여, 측정 온도 범위 0℃~300℃, 5℃/min으로 승온 측정하여, 260℃에서의 경화물의 열시 탄성률을 측정했다. 또한, 열시 탄성률 E2의 단위는 MPa이다.
열시 탄성률 E2는, 그 외의 파라미터와의 관계에 있어서, 상기 식 (1)을 충족시키면 특별히 제한되지 않지만, 경화물의 강도를 높이는 관점에서, 바람직하게는 100MPa 이상이며, 보다 바람직하게는 500MPa 이상, 더 바람직하게는 1000MPa 이상이다. 또, 응력 완화 특성이 우수한 경화물을 실현하는 관점에서, 상기 열시 탄성률 E2는, 바람직하게는 10000MPa 이하이며, 보다 바람직하게는 8000MPa 이하이며, 더 바람직하게는 6000MPa 이하이다.
열시 탄성률 E2와 동일한 방법으로 DMA에 의하여 측정되는 봉지용 수지 조성물의 경화물의 25℃에 있어서의 상온 시 탄성률 E1은, 경화물의 강도를 높이는 관점에서, 바람직하게는 1000MPa 이상이며, 보다 바람직하게는 3000MPa 이상, 더 바람직하게는 5000MPa 이상이다.
또, 응력 완화 특성이 우수한 경화물을 실현하는 관점에서, 상기 25℃에 있어서의 상온 시 탄성률 E1은, 바람직하게는 40000MPa 이하이며, 보다 바람직하게는 30000MPa 이하, 더 바람직하게는 25000MPa 이하이다.
유리 전이 온도 Tg(℃), 선팽창 계수 α2(ppm/℃)는, 예를 들면 이하의 방법으로 측정할 수 있다. 먼저, 트랜스퍼 성형기를 이용하여 금형 온도 175℃, 주입 압력 9.8MPa, 경화 시간 3분으로 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입 성형하여, 15mm×4mm×4mm의 시험편을 얻는다. 이어서, 얻어진 시험편을 175℃, 4시간으로 후경화한 후, 열기계 분석 장치(세이코 덴시 고교(주)제, TMA100)를 이용하여, 측정 온도 범위 0℃~320℃, 승온 속도 5℃/분의 조건하에서 측정을 행한다. 이 측정 결과로부터, 유리 전이 온도 Tg(℃), 유리 전이 온도 이상에 있어서의 선팽창 계수(α2)를 산출한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 190℃~230℃에 있어서의 선팽창 계수를 α2(ppm/℃)로 했다. 또한, 선팽창 계수 α2의 단위는 ppm/℃이며, 유리 전이 온도의 단위는 ℃이다.
선팽창 계수 α2는, 그 외의 파라미터와의 관계에 있어서, 상기 식 (1)을 충족시키면 특별히 제한되지 않지만, 열이력 시에 있어서의 선팽창 계수를 낮게 하여, 예를 들면 반도체 패키지를 구성하는 다른 재료와의 팽창량·수축량차를 억제하는 관점에서, 바람직하게는 75ppm/℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 70ppm/℃ 이하이며, 더 바람직하게는 65ppm/℃ 이하이다. 상기 평균 선팽창 계수 α2의 하한값은 한정되지 않지만, 예를 들면 10ppm/℃ 이상으로 해도 된다.
또, 경화물의 유리 전이 온도는, 그 외의 파라미터와의 관계에 있어서, 상기 식 (1)을 충족시키면 제한되지 않지만, 100℃ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 110℃ 이상, 더 바람직하게는 120℃ 이상, 나아가서는 125℃보다 큰 것이 특히 바람직하다.
또, 경화물의 유리 전이 온도의 상한에 제한은 없지만, 경화물의 인성(靭性)을 향상시키는 관점에서, 예를 들면 300℃ 이하이고, 175℃ 미만인 것이 보다 바람직하며, 140℃ 이하여도 된다.
선팽창 계수 α2와 동일한 방법으로 구해지는 경화물의 40℃~80℃에 있어서의 선팽창 계수 α1은, 예를 들면 반도체 패키지를 구성하는 다른 재료와의 팽창량·수축량차를 억제하는 관점에서, 바람직하게는 50ppm/℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 45ppm/℃ 이하이며, 더 바람직하게는 40ppm/℃ 이하이다. 상기 평균 선팽창 계수 α1의 하한값은 한정되지 않지만, 예를 들면 1ppm/℃ 이상으로 해도 된다.
본 실시형태의 반도체 봉지용 수지 조성물의 직사각형압(직사각형상의 공간 내로의 주입압)은, 그 외의 파라미터와의 관계에 있어서, 상기 식 (1)을 충족시키면 특별히 제한되지 않지만, 그 상한값은, 예를 들면 2.0MPa 이하인 것이 바람직하고, 1.0MPa 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.3MPa 이하인 것이 보다 더 바람직하고, 0.2MPa 이하인 것이 특히 바람직하다. 이로써, 반도체 봉지용 수지 조성물을 기판과 반도체 소자의 사이에 충전할 때의 충전성을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또, 상기 직사각형압의 하한값은, 0.03MPa 이상인 것이 바람직하고, 0.04MPa 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.05MPa 이상인 것이 특히 바람직하다. 이로써 성형 시에 있어서의 금형 간극으로부터의 수지 누출을 방지할 수 있다.
본 실시형태에 관한 봉지용 수지 조성물은, 그 봉지용 수지 조성물의 경화물의,
유리 전이 온도를 Tg(℃),
40℃~80℃에 있어서의 선팽창 계수를 α1(ppm/℃),
25℃에 있어서의 상온 시 탄성률을 E1(MPa)로 했을 때,
하기 식 (2)로 나타나는 잔류 응력 S1(MPa)이, 10MPa 이상 90MPa 이하인 것이 바람직하고, 20MPa 이상, 80MPa 이하인 것이 보다 바람직하며, 30MPa 이상 70MPa 이하인 것이 특히 바람직하다.
식 (2) 잔류 응력 S1=E1×(α1×10-6)×(Tg-(-40))
본 실시형태에 있어서, 봉지용 수지 조성물의 젤 타임은, 봉지용 수지 조성물의 성형성의 향상을 도모하면서 성형 사이클을 빠르게 하는 관점에서, 바람직하게는 10초 이상이며, 보다 바람직하게는 20초 이상이다.
또, 경화성이 우수한 경화물을 실현하는 관점에서, 봉지용 수지 조성물의 젤 타임은, 바람직하게는 100초 이하이며, 보다 바람직하게는 80초 이하, 더 바람직하게는 70초 이하이다.
젤 타임의 측정은, 175℃로 가열한 열판 상에서 봉지용 수지 조성물을 용융한 후, 주걱으로 반죽하면서 경화될 때까지의 시간(젤 타임)을 측정함으로써 행할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 봉지용 수지 조성물의 스파이럴 플로 유동 길이는, 봉지용 수지 조성물을 성형할 때의 충전성을 보다 효과적으로 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 40cm 이상이며, 보다 바람직하게는 50cm, 더 바람직하게는 60cm이다. 또, 스파이럴 플로 유동 길이의 상한값은, 한정되지 않지만, 예를 들면 200cm로 할 수 있다.
본 실시형태의 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 175℃, 2분으로 열처리했을 때의 수축률 S1은, 예를 들면 0.05% 이상, 2% 이하로 할 수 있으며, 0.1% 이상 0.5% 이하가 보다 바람직하다. 또, 본 실시형태의 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 175℃, 4시간으로 열처리했을 때의 수축률 S2는, 예를 들면 0.05% 이상, 2% 이하로 할 수 있으며, 0.1% 이상 0.5% 이하가 보다 바람직하다. 이와 같이 반도체 봉지용 수지 조성물의 성형 시에 있어서의 수축률을 특정의 범위로 함으로써, 유기 기판 등의 기판의 수축량과 수지 조성물의 경화 시의 수축량의 정합(整合)을 취할 수 있어 반도체 패키지의 휨이 억제된 형상으로 안정시킬 수 있다.
본 실시형태에 관한 봉지용 수지 조성물은, (A) 에폭시 수지, (B) 경화제, 및 (C) 충전재를 포함한다.
(에폭시 수지 (A))
본 실시형태에 관한 봉지용 수지 조성물에 있어서, 에폭시 수지 (A)는, 나프틸에터 골격을 갖는 에폭시 수지 (A-1)을 포함한다.
본 실시형태에 관한 봉지용 수지 조성물은, 나프틸에터 골격을 갖는 에폭시 수지 (A-1)을 포함하고, 그 나프탈렌 골격을 포함하는 구조 단위에 기인하는 강직성을 가져, 가교 밀도가 과도하게 높아지는 경우가 없기 때문에, 용융 시의 점도 특성과 경화물이 되었을 때의 수축률, 탄성률과의 밸런스가 우수한 봉지용 수지 조성물이 얻어지는 것이라고 추측된다.
본 실시형태에 관한 봉지용 수지 조성물은, 나프틸에터 골격을 갖는 에폭시 수지 (A-1)로서, 하기 일반식 (NE)로 나타나는, 에폭시 수지를 적어도 1종 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pct00001
상기 식 (NE) 중, R1은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Ar1 및 Ar2는, 각각 독립적으로 나프틸렌기 또는 페닐렌기를 나타내며, 양(兩) 기는 각각 탄소수 1~4의 알킬기 또는 페닐렌기를 치환기로서 가져도 된다. R2는, 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1~4의 알킬기 또는 아랄킬기를 나타내고, p 및 q는, 각각 독립적으로 0~4의 정수이며, 단, p와 q 중 어느 일방은 1 이상이고, R3은, 각각 독립적으로 수소 원자, 아랄킬기 또는 에폭시기 함유 방향족 탄화 수소기를 나타낸다.
식 (NE) 중, R2가 아랄킬기인 경우, 그 아랄킬기는, 하기 식 (A)로 나타낼 수 있다.
또, 식 (NE) 중, R3이 아랄킬기인 경우, 그 아랄킬기는, 하기 식 (A)로 나타낼 수 있다.
[화학식 2]
Figure pct00002
식 (A) 중, R4 및 R5는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Ar3은 페닐렌기, 1~3의 수소 원자가 탄소수 1~4의 알킬기로 핵치환된 페닐렌기, 혹은 나프틸렌기, 또는 1~3의 수소 원자가 탄소수 1~4의 알킬기로 핵치환된 나프틸렌기를 나타낸다. r은, 평균적으로 0.1~4의 수이다.
식 (NE) 중, R3이 에폭시기 함유 방향족 탄화 수소기인 경우, 그 에폭시기 함유 방향족 탄화 수소기는, 하기 식 (E)로 나타낼 수 있다.
[화학식 3]
Figure pct00003
식 (E) 중, R6은, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Ar4는, 나프틸렌기, 또는, 탄소 원자수 1~4의 알킬기, 아랄킬기 혹은 페닐렌기를 치환기로서 갖는 나프틸렌기를 나타내며, s는 1 또는 2의 정수이다.
본 실시형태에 관한 봉지용 수지 조성물은, 상기 양태의 나프틸에터 골격을 갖는 에폭시 수지 (A-1)을 포함함으로써, 용융 시의 점도 특성과, 경화물이 되었을 때의 수축률, 탄성률과의 밸런스가 우수한 봉지용 수지 조성물이 되는 것이라고 생각된다.
본 실시형태에 관한 봉지용 수지 조성물에 있어서, 에폭시 수지 (A)는, 상술한 나프틸에터 골격을 갖는 에폭시 수지 (A-1) 이외에, 에폭시 수지 (A-2)를 포함하는 것이 바람직하다.
에폭시 수지 (A-2)는, 예를 들면 바이페닐형 에폭시 수지; 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 테트라메틸비스페놀 F형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지; 스틸벤형 에폭시 수지; 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지; 트라이페놀메테인형 에폭시 수지, 알킬 변성 트라이페놀메테인형 에폭시 수지 등의 다관능 에폭시 수지; 페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 바이페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬형 에폭시 수지 등의 페놀아랄킬형 에폭시 수지; 트라이글리시딜아이소사이아누레이트, 모노알릴다이글리시딜아이소사이아누레이트 등의 트라이아진핵 함유 에폭시 수지; 다이사이클로펜타다이엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등의 유교(有橋) 환상 탄화 수소 화합물 변성 페놀형 에폭시 수지로부터 선택되는 1종류 또는 2종류 이상을 포함하는 것이다.
이들 중, 내습 신뢰성과 성형성의 밸런스를 향상시키는 관점에서는, 에폭시 수지 (A-2)는, 비스페놀형 에폭시 수지, 바이페닐형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 및 트라이페놀메테인형 에폭시 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 또, 반도체 장치의 휨을 억제하는 관점에서는, 페놀아랄킬형 에폭시 수지 및 노볼락형 에폭시 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 또한 유동성을 향상시키기 위해서는 바이페닐형 에폭시 수지가 특히 바람직하고, 고온의 탄성률을 제어하기 위해서는 바이페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬형 에폭시 수지가 특히 바람직하다.
에폭시 수지 (A-2)로서는, 예를 들면 하기 식 (1)로 나타나는 에폭시 수지, 하기 식 (2)로 나타나는 에폭시 수지, 하기 식 (3)으로 나타나는 에폭시 수지, 하기 식 (4)로 나타나는 에폭시 수지, 및 하기 식 (5)로 나타나는 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 것을 이용할 수 있다.
[화학식 4]
Figure pct00004
상기 식 (1) 중, Ar1은 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타내고, Ar1이 나프틸렌기인 경우, 글리시딜에터기는 α위, β위 중 어느 하나에 결합하고 있어도 된다. Ar2는 페닐렌기, 바이페닐렌기 또는 나프틸렌기 중 어느 하나의 기를 나타낸다. Ra 및 Rb는, 각각 독립적으로 탄소수 1~10의 탄화 수소기를 나타낸다. g는 0~5의 정수이며, h는 0~8의 정수이다. n3은 중합도를 나타내고, 그 평균값은 1~3이다.
[화학식 5]
Figure pct00005
식 (2) 중, 복수 존재하는 Rc는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1~4의 탄화 수소기를 나타낸다. n5는 중합도를 나타내고, 그 평균값은 0~4이다.
[화학식 6]
Figure pct00006
식 (3) 중, 복수 존재하는 Rd 및 Re는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1~4의 탄화 수소기를 나타낸다. n6은 중합도를 나타내고, 그 평균값은 0~4이다.
[화학식 7]
Figure pct00007
식 (4) 중, 복수 존재하는 Rf는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1~4의 탄화 수소기를 나타낸다. n7은 중합도를 나타내고, 그 평균값은 0~4이다.
[화학식 8]
Figure pct00008
식 (5) 중, 복수 존재하는 Rg는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1~4의 탄화 수소기를 나타낸다. n8은 중합도를 나타내고, 그 평균값은 0~4이다.
상기 중에서도, 에폭시 수지 (A-2)로서, 상기 식 (5)로 나타나는 에폭시 수지를 포함하는 것을 보다 바람직한 양태의 하나로서 들 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 나프틸에터 골격을 갖는 에폭시 수지 (A-1)을 포함하는 에폭시 수지 (A)의 전체량을 100질량부로 했을 때, 또는 나프틸에터 골격을 갖는 에폭시 수지 (A-1), 및 에폭시 수지 (A-1) 이외의 에폭시 수지 (A-2)를 합한, 에폭시 수지 (A)의 전체량을 100질량부로 했을 때, 에폭시 수지 (A-1)은, 1질량부 이상 70질량부 이하인 것이 바람직하고, 10질량부 이상, 65질량부 이하인 것이 보다 바람직하며, 30질량부 이상, 60질량부 이하인 것이 특히 바람직하다.
(경화제 (B))
본 실시형태에 있어서의 경화제 (B)는, 반도체 봉지용 수지 조성물에 일반적으로 사용되고 있는 것이면 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 페놀계 경화제, 아민계 경화제, 산무수물계 경화제, 및 머캅탄계 경화제를 들 수 있고, 이들로부터 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다. 이들 중에서도, 내연성, 내습성, 전기 특성, 경화성, 보존 안정성 등의 밸런스의 점에서 페놀계 경화제를 포함하는 것이 바람직하다.
<페놀계 경화제>
페놀계 경화제로서는, 반도체 봉지용 수지 조성물에 일반적으로 사용되고 있는 것이면 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지를 비롯한 페놀, 크레졸, 레조신, 카테콜, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 페닐페놀, 아미노페놀, α-나프톨, β-나프톨, 다이하이드록시나프탈렌 등의 페놀류와 폼알데하이드나 케톤류를 산성 촉매하에서 축합 또는 공축합시켜 얻어지는 노볼락 수지, 상기 한 페놀류와 다이메톡시파라자일렌 또는 비스(메톡시메틸)바이페닐로부터 합성되는 바이페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬 수지, 페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬 수지 등의 페놀아랄킬 수지, 트리스페닐메테인 골격을 갖는 페놀 수지 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 이용해도 되며 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
<아민계 경화제>
아민계 경화제로서는, 다이에틸렌트라이아민(DETA)이나 트라이에틸렌테트라민(TETA)이나 메타자일릴렌다이아민(MXDA) 등의 지방족 폴리아민, 다이아미노다이페닐메테인(DDM)이나 m-페닐렌다이아민(MPDA)이나 다이아미노다이페닐설폰(DDS) 등의 방향족 폴리아민 외에, 다이사이안다이아마이드(DICY)나 유기산 다이하이드라자이드 등을 포함하는 폴리아민 화합물 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 이용해도 되며 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
<산무수물계 경화제>
산무수물계 경화제로서는, 헥사하이드로 무수 프탈산(HHPA)이나 메틸테트라하이드로 무수 프탈산(MTHPA)이나 무수 말레산 등의 지환족 산무수물, 무수 트라이멜리트산(TMA)이나 무수 파이로멜리트산(PMDA)이나 벤조페논테트라카복실산(BTDA), 무수 프탈산 등의 방향족 산무수물 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 이용해도 되며 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
<머캅탄계 경화제>
머캅탄계 경화제로서는, 트라이메틸올프로페인트리스(3-머캅토뷰티레이트), 트라이메틸올에테인트리스(3-머캅토뷰티레이트) 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 이용해도 되며 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
<그 외 경화제>
그 외의 경화제로서는, 아이소사이아네이트 프리폴리머나 블록화 아이소사이아네이트 등의 아이소사이아네이트 화합물, 카복실산 함유 폴리에스터 수지 등의 유기산류 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 이용해도 되며 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
또, 상기 중 다른 계의 경화제의 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
봉지용 수지 조성물은, 경화제 (B)를 1종만 포함해도 되고, 2종 이상 포함해도 된다.
본 실시형태에 있어서, 경화제 (B)는, 에폭시 수지 (A) 100질량부에 대하여, 30~70질량부 포함되는 것이 바람직하고, 35~65질량부 포함되는 것이 보다 바람직하며, 40~60질량부 포함되는 것이 특히 바람직하다.
또, 경화제 (B)의 함유량은, 예를 들면 봉지용 수지 조성물의 전고형분 100질량%에 대하여 0.5질량% 이상인 것이 바람직하고, 1질량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 1.5질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 이로써, 성형 시에 우수한 유동성이 되어, 충전성이나 성형성의 향상이 도모된다.
경화제 (B)의 함유량의 상한값은 특별히 없지만, 예를 들면 봉지용 수지 조성물의 전고형분 100질량%에 대하여 9질량% 이하인 것이 바람직하고, 8질량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 7질량% 이하인 것이 더 바람직하다.
이로써, 전자 장치로서의 내습 신뢰성이나 내(耐)리플로성을 향상시킬 수 있다. 또, 기재(基材)의 휨의 추가적인 억제에 기여할 수 있다.
(충전재 (C))
본 실시형태의 봉지용 수지 조성물은, 충전재 (C)를 포함한다.
충전재 (C)로서 구체적으로는, 실리카, 알루미나, 타이타늄 화이트, 수산화 알루미늄, 탤크, 클레이, 마이카, 유리 섬유 등의 무기 충전제를 들 수 있다.
충전재 (C)는, 실리카를 포함하는 것이 바람직하다. 실리카로서는, 용융 파쇄 실리카, 용융 구상 실리카, 결정 실리카, 2차 응집 실리카 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 특히 용융 구상 실리카가 바람직하다.
충전재 (C)는, 통상, 입자이다. 입자의 형상은, 대략 진구상(眞球狀)인 것이 바람직하다.
충전재 (C)의 평균 입경은, 특별히 한정되지 않지만, 전형적으로는 1~100μm, 바람직하게는 1~50μm, 보다 바람직하게는 1~20μm이다. 평균 입경이 적당함으로써, 경화 시의 적절한 유동성을 확보하는 것 등이 가능하다. 또한, 평균 입경을 비교적 작게 함(예를 들면 1~20μm)으로써, 예를 들면 최첨단의 웨이퍼 레벨 패키지에 있어서의 좁은 갭 부분에 대한 충전성을 높이는 것도 생각할 수 있다.
충전재 (C)의 평균 입경은, 레이저 회절/산란식 입자경 분포 측정 장치(예를 들면, 주식회사 호리바 세이사쿠쇼제의 습식 입도 분포 측정기 LA-950)에 의하여 체적 기준의 입자경 분포의 데이터를 취득하고, 그 데이터를 처리함으로써 구할 수 있다. 측정은, 통상, 습식으로 행해진다.
실리카 등의 충전재 (C)에는, 실레인 커플링제 등의 커플링제에 의한 표면 수식이 행해져 있어도 된다. 이로써, 충전재 (C)의 응집이 억제되어, 보다 양호한 유동성을 얻을 수 있다. 또, 충전재 (C)와 다른 성분의 친화성이 높아져, 충전재 (C)의 분산성이 향상된다. 이것은, 경화물의 기계적 강도의 향상이나, 마이크로 크랙의 발생 억제 등에 기여한다고 생각된다.
표면 수식을 위한 커플링제로서는, 후술하는 커플링제 (E)로서 들고 있는 것 등을 이용할 수 있다.
봉지용 수지 조성물은, 충전재 (C)를 1종만 포함해도 되고, 2종 이상 포함해도 된다.
충전재 (C)의 함유량은 특별히 제한이 없지만, 예를 들면 봉지용 수지 조성물의 전고형분 100질량%에 대하여 65질량% 이상 98질량% 이하 포함되는 것이 바람직하고, 68질량% 이상 95질량% 이하 포함되는 것이 보다 바람직하며, 70질량% 이상 93질량% 이하 포함되는 것이 특히 바람직하다. 충전재 (C)의 함유량을 적절히 늘림으로써, 저흡습성 등을 향상시켜, 전자 장치의 내습 신뢰성이나 내리플로성을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다. 특히, 충전재 (C)를 적절히 늘리고, 상대적으로 수지 성분(에폭시 수지 (A)나 경화제 (B) 등)을 줄이면, 이론상은 경화 수축이 적어지기 때문에, 휨을 한층 저감시킬 수 있다. 충전재 (C)의 함유량을 적절히 줄임으로써, 성형 시의 유동성의 저하에 따른 성형성의 저하 등을 억제하는 것이 가능해진다. 본 실시형태의 수지 조성물에 의하면, 충전재 (C)를 적절히 늘려도, 성형 시의 유동성의 저하 등을 억제하는 것이 가능해진다.
(경화 촉진제)
본 실시형태의 봉지용 수지 조성물은, 경화 촉진제를 포함할 수 있다. 경화 촉진제는, 열경화성 수지의 경화를 촉진시키는 것이면 되고, 열경화성 수지의 종류에 따라 선택된다.
본 실시형태에 있어서, 경화 촉진제는, 예를 들면 유기 포스핀, 테트라 치환 포스포늄 화합물, 포스포베타인 화합물, 포스핀 화합물과 퀴논 화합물의 부가물, 포스포늄 화합물과 실레인 화합물의 부가물 등의 인 원자 함유 화합물; 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸(EMI24), 2-페닐-4-메틸이미다졸(2P4MZ), 2-페닐이미다졸(2PZ), 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시이미다졸(2P4MHZ), 1-벤질-2-페닐이미다졸(1B2PZ) 등의 이미다졸 화합물; 1,8-다이아자바이사이클로[5.4.0]운데센-7, 벤질다이메틸아민 등이 예시되는 아미딘이나 3급 아민, 상기 아미딘이나 아민의 4급염 등의 질소 원자 함유 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종류 또는 2종류 이상을 포함한다. 봉지용 수지 조성물의 경화성을 향상시키는 관점 및 봉지재와 금속의 밀착성을 향상시키는 관점에서, 경화 촉진제는 바람직하게는 이미다졸 화합물을 포함한다.
봉지용 수지 조성물 중의 경화 촉진제의 함유량은, 수지 조성물의 경화성을 효과적으로 향상시키는 관점에서, 봉지용 수지 조성물 전체에 대하여 바람직하게는 0.01질량% 이상이며, 보다 바람직하게는 0.03질량% 이상, 더 바람직하게는 0.05질량% 이상이다.
또, 봉지용 수지 조성물의 핸들링을 향상시키는 관점에서, 봉지용 수지 조성물 중의 경화 촉진제의 함유량은, 봉지용 수지 조성물 전체에 대하여 바람직하게는 5질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 3질량% 이하, 더 바람직하게는 1질량% 이하이다.
(커플링제)
본 실시형태의 봉지용 수지 조성물은, 커플링제를 포함할 수 있다. 봉지용 수지 조성물이 커플링제를 포함함으로써, 예를 들면 기재와의 밀착성의 가일층의 향상이나, 조성물 중에서의 충전재의 분산성의 향상 등을 도모할 수 있다. 충전재의 분산성이 향상되면, 최종적으로 얻어지는 경화물의 균질성이 향상된다. 이것은 경화물의 기계적 강도의 향상 등에 기여할 수 있다.
커플링제로서는, 예를 들면 에폭시실레인, 머캅토실레인, 아미노실레인, 알킬실레인, 유레이도실레인, 바이닐실레인, 메타크릴실레인 등의 각종 실레인계 화합물, 타이타늄계 화합물, 알루미늄킬레이트류, 알루미늄/지르코늄계 화합물 등의 공지의 커플링제를 이용할 수 있다.
보다 구체적으로는, 이하를 예시할 수 있다.
·실레인계 커플링제
바이닐트라이클로로실레인, 바이닐트라이메톡시실레인, 바이닐트라이에톡시실레인, 바이닐트리스(β-메톡시에톡시)실레인, γ-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실레인, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실레인, γ-글리시독시프로필트라이메톡시실레인, γ-글리시독시프로필트라이에톡시실레인, γ-글리시독시프로필메틸다이메톡시실레인, γ-메타크릴옥시프로필메틸다이에톡시실레인, γ-메타크릴옥시프로필트라이에톡시실레인, 바이닐트라이아세톡시실레인, γ-머캅토프로필트라이메톡시실레인, γ-아미노프로필트라이에톡시실레인, γ-아닐리노프로필트라이메톡시실레인, γ-아닐리노프로필메틸다이메톡시실레인, γ-[비스(β-하이드록시에틸)]아미노프로필트라이에톡시실레인, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트라이메톡시실레인, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트라이에톡시실레인, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸다이메톡시실레인, 페닐아미노프로필트라이메톡시실레인, γ-(β-아미노에틸)아미노프로필다이메톡시메틸실레인, N-(트라이메톡시실릴프로필)에틸렌다이아민, N-(다이메톡시메틸실릴아이소프로필)에틸렌다이아민, 메틸트라이메톡시실레인, 다이메틸다이메톡시실레인, 메틸트라이에톡시실레인, N-β-(N-바이닐벤질아미노에틸)-γ-아미노프로필트라이메톡시실레인, γ-클로로프로필트라이메톡시실레인, 헥사메틸다이실레인, 바이닐트라이메톡시실레인, γ-머캅토프로필메틸다이메톡시실레인, 3-아이소사이아네이트프로필트라이에톡시실레인, 3-아크릴옥시프로필트라이메톡시실레인, 3-트라이에톡시실릴-N-(1,3-다이메틸-뷰틸리덴)프로필아민의 가수분해물 등.
·타이타네이트계 커플링제
아이소프로필트라이아이소스테아로일타이타네이트, 아이소프로필트리스(다이옥틸파이로포스페이트)타이타네이트, 아이소프로필트라이(N-아미노에틸-아미노에틸)타이타네이트, 테트라옥틸비스(다이트라이데실포스파이트)타이타네이트, 테트라(2,2-다이알릴옥시메틸-1-뷰틸)비스(다이트라이데실)포스파이트타이타네이트, 비스(다이옥틸파이로포스페이트)옥시아세테이트타이타네이트, 비스(다이옥틸파이로포스페이트)에틸렌타이타네이트, 아이소프로필트라이옥탄오일타이타네이트, 아이소프로필다이메타크릴아이소스테아로일타이타네이트, 아이소프로필트라이도데실벤젠설폰일타이타네이트, 아이소프로필아이소스테아로일다이아크릴타이타네이트, 아이소프로필트라이(다이옥틸포스페이트)타이타네이트, 아이소프로필트라이큐밀페닐타이타네이트, 테트라아이소프로필비스(다이옥틸포스파이트)타이타네이트 등.
봉지용 수지 조성물이 커플링제를 포함하는 경우, 커플링제를 1종만 포함해도 되고, 2종 이상의 커플링제를 포함해도 된다.
커플링제의 함유량의 하한은 특별히 없지만, 예를 들면 봉지용 수지 조성물의 전체에 대하여 0.05질량% 이상인 것이 바람직하고, 0.1질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 커플링제의 함유량을 이들 하한값 이상으로 함으로써, 커플링제를 첨가하는 것에 의한 효과를 충분히 얻기 쉬워진다.
커플링제의 함유량의 상한은 특별히 없지만, 봉지용 수지 조성물의 전체에 대하여 2.0질량% 이하인 것이 바람직하고, 1.0질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 커플링제의 함유량을 이들 상한값 이하로 함으로써, 봉지 성형 시에 있어서의 봉지용 수지 조성물의 유동성이 적당해져, 양호한 충전성이나 성형성이 얻어진다.
(그 외의 성분)
본 실시형태의 봉지용 수지 조성물은, 또한 필요에 따라, pH 조정제, 이온 포착제, 난연제, 착색제, 이형제, 저응력제, 산화 방지제, 중금속 불활성화제 등의 각종 첨가제를 포함해도 된다.
pH 조정제로서는, 예를 들면 하이드로탈사이트를 이용할 수 있다. 하이드로탈사이트는, 조성물 중의 pH를 중성 부근으로 유지하고, 그 결과로서 Cl- 등의 이온을 발생하기 어렵게 한다고 한다.
이온 포착제(이온 캐처, 이온 트랩제 등이라고도 불린다)로서는, 예를 들면 비스무트 산화물이나 이트륨 산화물 등을 이용할 수 있다.
pH 조정제 및/또는 이온 포착제를 이용하는 경우, 1종만을 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
pH 조정제 및/또는 이온 포착제를 이용하는 경우, 그 양은, 봉지용 수지 조성물의 전체에 대하여 예를 들면 0.05~0.3질량%, 바람직하게는 0.1~0.2질량%이다.
난연재로서는, 무기계 난연제(예를 들면 수산화 알루미늄 등의 수화(水和) 금속계 화합물, 스미토모 가가쿠 주식회사 등으로부터 입수 가능), 할로젠계 난연제, 인계 난연제, 유기 금속염계 난연제 등을 들 수 있다.
난연제를 이용하는 경우, 1종만 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
난연재를 이용하는 경우, 함유량에 특별히 제한은 없지만, 봉지용 수지 조성물의 전체에 대하여 예를 들면 10질량% 이하, 바람직하게는 5질량% 이하이다. 이들 상한값 이하로 함으로써, 패키지의 전기 신뢰성을 유지할 수 있다.
착색제로서는, 구체적으로는, 카본 블랙, 벵갈라(bengala), 산화 타이타늄 등을 들 수 있다.
착색제를 이용하는 경우, 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
착색제를 이용하는 경우, 그 양은, 봉지용 수지 조성물의 전체에 대하여 예를 들면 0.1~0.5질량%, 바람직하게는 0.2~0.4질량%이다.
이형제로서는, 천연 왁스, 몬탄산 에스터 등의 합성 왁스, 고급 지방산 혹은 그 금속염류, 파라핀, 산화 폴리에틸렌 등을 들 수 있다.
이형제를 이용하는 경우, 1종만 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
이형제를 이용하는 경우, 그 양은, 봉지용 수지 조성물의 전체에 대하여 예를 들면 0.1~0.5질량%, 바람직하게는 0.2~0.3질량%이다.
저응력제로서는, 예를 들면 실리콘 오일, 실리콘 고무, 폴리아이소프렌, 1,2-폴리뷰타다이엔, 1,4-폴리뷰타다이엔 등의 폴리뷰타다이엔, 스타이렌-뷰타다이엔 고무, 아크릴로나이트릴-뷰타다이엔 고무, 폴리클로로프렌, 폴리(옥시프로필렌), 폴리(옥시테트라메틸렌)글라이콜, 폴리올레핀글라이콜, 폴리-ε-카프로락톤 등의 열가소성 엘라스토머, 폴리설파이드 고무, 불소 고무 등을 들 수 있다.
저응력제를 이용하는 경우, 1종만 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
저응력제를 이용하는 경우, 그 양은, 봉지용 수지 조성물의 전체에 대하여 예를 들면 0.05~1.0질량%로 할 수 있다.
다음으로, 봉지용 수지 조성물의 제조 방법을 설명한다.
본 실시형태의 봉지용 수지 조성물은, 예를 들면 상술한 각 성분을, 공지의 수단으로 혼합하고, 또한 롤, 니더 또는 압출기 등의 혼련기로 용융 혼련하며, 냉각한 후에 분쇄함으로써 얻을 수 있다. 나아가서는, 이들을 태블릿상으로 타정 성형한 것을 봉지용 수지 조성물로서 이용할 수도 있다. 이로써, 과립상 또는 태블릿상의 봉지용 수지 조성물을 얻을 수 있다.
이와 같은 타정 성형한 조성물로 함으로써, 트랜스퍼 성형, 사출 성형, 및 압축 성형 등의 공지의 성형 방법을 이용하여 봉지 성형하는 것이 용이해진다.
본 실시형태의 봉지용 수지 조성물은, 일반적인 반도체 소자나 파워 반도체 등의 반도체 소자 봉지용 수지 조성물, 웨이퍼 봉지용 수지 조성물, 유사 웨이퍼 형성용 수지 조성물, 차재용 전자 제어 유닛 형성용 봉지용 수지 조성물, 배선 기판 형성용 봉지용 수지 조성물, 로터 고정 부재용 봉지용 수지 조성물 등의 각종 용도에 이용할 수 있다.
이하, 반도체 장치에 대하여 설명한다.
<반도체 장치>
본 실시형태에 있어서의 반도체 장치는, 본 실시형태에 있어서의 봉지용 수지 조성물을 경화함으로써 형성된 봉지 수지를 구비하는 반도체 장치이다.
도 1은, 본 실시형태에 관한 반도체 장치(100)의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타낸 반도체 장치(100)는, 기판(30) 상에 탑재된 반도체 소자(20)와, 반도체 소자(20)를 봉지하여 이루어지는 봉지재(50)를 구비하고 있다.
봉지재(50)는, 본 실시형태에 있어서의 봉지용 수지 조성물을 경화하여 얻어지는 경화물에 의하여 구성되어 있다.
또, 도 1에는, 기판(30)이 회로 기판인 경우가 예시되어 있다. 이 경우, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판(30) 중의 반도체 소자(20)를 탑재하는 일면과는 반대 측의 타면에는, 예를 들면 복수의 땜납 볼(60)이 형성된다. 반도체 소자(20)는, 기판(30) 상에 탑재되고, 또한 와이어(40)를 개재하여 기판(30)과 전기적으로 접속된다. 한편, 반도체 소자(20)는, 기판(30)에 대하여 플립 칩 실장되어 있어도 된다. 여기에서, 와이어(40)는, 예를 들면 구리로 구성된다.
봉지재(50)는, 예를 들면 반도체 소자(20) 중의 기판(30)과 대향하는 일면과는 반대 측의 타면을 덮도록 반도체 소자(20)를 봉지한다. 도 1에 나타내는 예에 있어서는, 반도체 소자(20)의 상기 타면과 측면을 덮도록 봉지재(50)가 형성되어 있다. 봉지재(50)는, 예를 들면 봉지용 수지 조성물을 트랜스퍼 성형법 또는 압축 성형법 등의 공지의 방법을 이용하여 봉지 성형함으로써 형성할 수 있다.
상기 반도체 장치(100)의 제조 방법으로서는, 예를 들면
기판(30) 상에 반도체 소자(20)를 탑재하는 공정과,
본 실시형태에 관한 봉지용 수지 조성물을 이용하여, 상기 반도체 소자를 봉지하는 봉지 공정을 포함하는 제조 방법을 들 수 있다.
또, 반도체 장치(100)를 추가로, 다른 기판과 전기적으로 접합한 반도체 장치를 얻기 위한 제조 방법으로서, 상기 봉지 공정 후에, 리플로 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법을 들 수 있다. 본 실시형태에 관한 제조 방법에 있어서는, 상기 리플로 공정에 있어서의 리플로 온도를 예를 들면, 200℃ 이상으로 할 수 있고, 230℃ 이상으로 할 수도 있으며, 특히 260℃ 이상으로 하는 것도 가능하다. 본 실시형태에 있어서는, 봉지재(50)가 상술한 본 실시형태에 있어서의 봉지용 수지 조성물을 이용하여 형성되어 있기 때문에, 이와 같은 고온의 리플로를 거쳐도, 휨의 발생을 억제할 수 있다. 이 때문에, 반도체 장치(100)의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 2는, 본 실시형태에 관한 반도체 장치(100)의 구성을 나타내는 단면도이며, 도 1과는 다른 예를 나타내는 것이다. 도 2에 나타내는 반도체 장치(100)는, 기판(30)으로서 리드 프레임을 사용하고 있다. 이 경우, 반도체 소자(20)는, 예를 들면 기판(30) 중의 다이 패드(32) 상에 탑재되고, 또한 와이어(40)를 개재하여 아우터 리드(34)로 전기적으로 접속된다. 또, 봉지재(50)는, 도 1에 나타내는 예와 동일하게 하여, 본 실시형태에 관한 봉지용 수지 조성물을 이용하여 형성된다.
또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다.
실시예
이하, 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은, 이들 실시예의 기재에 결코 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1~9, 비교예 1(봉지용 수지 조성물의 제조)>
먼저, 표 1에 기재된 배합량(질량부)의 각 성분을, 상온에서 믹서를 이용하여 혼합하여 혼합물을 얻었다.
다음으로, 그 혼합물을, 70℃ 이상 100℃ 이하의 온도에서 가열 혼련했다.
그리고, 상온까지 냉각하고, 그 후 분쇄하여, 봉지용 수지 조성물을 얻었다.
표 1에 기재된 각 원료 성분의 상세는 이하와 같다.
(에폭시 수지)
·에폭시 수지 1: 상기 식 (NE)로 나타나는 나프틸에터 골격을 갖는 에폭시 수지를 주성분으로 하는 에폭시 수지(DIC사제, 품번: HP6000L)
·에폭시 수지 2: 바이페닐렌 골격 함유 페놀아랄킬형 에폭시 수지(닛폰 가야쿠사제, 품번: NC3000)
·에폭시 수지 3: 상기 식 (5)로 나타나는 트라이페닐메테인 골격을 갖는 에폭시 수지를 주성분으로 하는 에폭시 수지(JER(주)제, 품번: YL6677)
·에폭시 수지 4: 상기 식 (2)로 나타나는 바이페닐형 에폭시 수지(미쓰비시 가가쿠사제, 품번: YX-4000K)
·에폭시 수지 5: 다이사이클로펜타다이엔형 에폭시 수지(DIC사제, 품번: HP-7200L)
(경화제)
·경화제 1: 바이페닐렌 골격 함유 페놀아랄킬형 수지(닛폰 가야쿠사제, 품번: GPH-65)
·경화제 2: 트리스페닐메테인형 페놀 수지(에어·워터 주식회사, HE910-20)
·경화제 3: 바이페닐아랄킬형 페놀 수지(메이와 가세이사제, 품번: MEH-7851H)
·경화제 4: 바이페닐다이메틸렌형 페놀 수지(메이와 가세이사제, 품번: MEH-7851SS)
·경화제 5: 바이페닐아랄킬형 페놀 수지(메이와 가세이사제, 품번: SH-002-02)
(무기 충전재)
·무기 충전재 1: 용융 구상 실리카(도카이 미네랄사제, ES 시리즈)
·무기 충전재 2: 용융 구상 실리카(마이크론사제, TS 시리즈)
·무기 충전재 3: 평균 입경 0.6μm, 비표면적 6.4m2/g, 상한 컷 45μm의 용융 구상 실리카(아드마텍스사제, 품번: SC-2500-SQ)
·무기 충전재 4: 평균 입경 1.6μm, 비표면적 4.4m2/g, 상한 컷 45μm의 용융 구상 실리카(아드마텍스사제, 품번: SC-5500-SQ)
·무기 충전재 5: 용융 구상 실리카(아드마텍스사제, 품번: FEB24S5)
·무기 충전재 6: 용융 구상 실리카(아드마텍스사제, 품번: SD2500-SQ)
·무기 충전재 7: 용융 구상 실리카(아드마텍스사제, 품번: SD5500-SQ)
·무기 충전재 8: 용융 구상 실리카(덴카사제, 품번: FB-950)
·무기 충전재 9: 용융 구상 실리카(덴카사제, 품번: FB-105)
(경화 촉진제)
·경화 촉진제 1: 테트라페닐포스포늄-4,4'-설폰일다이페놀레이트(스미토모 베이크라이트(주)제)
·경화 촉진제 2: 테트라페닐포스포늄비스(나프탈렌-2,3-다이옥시)페닐실리케이트(스미토모 베이크라이트(주)제)
(커플링제)
·커플링제 1: N-페닐-3-아미노프로필트라이메톡시실레인(도레이·다우코닝 주식회사, CF4083)
(이온 포착제)
·이온 포착제 1: 마그네슘·알루미늄·하이드록사이드·카보네이트·하이드레이트(교와 가가쿠 고교사제, 품번: DHT-4H)
(이형제)
·이형제 1: 산화 폴리에틸렌 왁스(클라리언트·재팬사제, 품번: 리코왁스 PED191)
·이형제 2: 카나우바 왁스(도아 가세이사제, 품번: TOWAX-132)
(착색제)
·착색제 1: 카본 블랙(미쓰비시 케미컬 주식회사, 카본 #5)
(저응력제)
·저응력제 1: 카복실기 말단 뷰타다이엔·아크릴로나이트릴 공중합체(우베 고산사제, 품번: CTBN1008SP)
·저응력제 2: 다이메틸실록세인-알킬카복실산-4,4'-(1-메틸에틸리덴)비스페놀다이글리시딜에터 공중합체(일본 특허공보 5157473호 단락 0068에 기재된 용융 반응물 A)
·저응력제 3: 실리콘 레진(신에쓰 가가쿠 고교사제, KR-480)
(난연제)
·난연제 1: 수산화 알루미늄(스미토모 가가쿠(주)제, 상품명 CL303)
[표 1]
Figure pct00009
[평가 항목]
(유동성(스파이럴 플로))
저압 트랜스퍼 성형기(고타키 세이키(주)제 KTS-15)를 이용하여, ANSI/ASTM D 3123-72에 준한 스파이럴 플로 측정용 금형에, 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9MPa, 보압 시간 120초의 조건으로, 상기에서 얻어진 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하고, 유동 길이를 측정했다. 스파이럴 플로는, 유동성의 파라미터이며, 수치가 큰 편이, 유동성이 양호하다. 단위는 cm이다.
(젤 타임)
175℃로 한 핫플레이트 상에 각 실시예·비교예의 봉지용 에폭시 수지 조성물로 이루어지는 시료를 두고, 시료가 용융 후, 주걱으로 반죽하면서 경화될 때까지의 시간을 측정했다. 이 시간이 짧을수록, 경화 속도가 빠른 것을 나타낸다.
결과를 표 2에 나타낸다.
(성형 수축률)
실시예 및 비교예의 각각의 봉지용 에폭시 수지 조성물에 대하여, 수지 봉지(ASM: as Mold)를 행한 후, 본경화시켜 수지 봉지 기판을 제작하는 것을 상정한 가열 조건(PMC: Post Mold Cure)으로 수축률을 평가했다. 먼저, 원반상의 금형의 실온에 있어서의 치수를 4개소 측정하여, 그 평균값을 산출했다. 계속해서, 금형에 봉지용 에폭시 수지 조성물을 투입하여 원반상의 경화물을 얻고, 얻어진 경화물에 열처리를 실시한 후의 실온에 있어서의 직경을, 당해 금형에서 측정한 개소에 대응하는 4개소에서 측정하여, 그 평균값을 산출했다. 다음으로, 얻어진 평균값을, 다음 식: 〔(실온에 있어서의 금형 치수-열처리 후의 경화물의 실온에 있어서의 치수)/실온에 있어서의 금형 치수〕×100(%)에 적용시켜, 경화물의 수축률 Sn(%)을 산출했다.
결과를 표 2에 나타낸다. 수지 봉지를 상정한 온도 조건은, 175℃, 120초, 본경화를 상정한 온도 조건은 175℃, 4시간으로 했다.
(상온 시 탄성률·열시 탄성률)
경화물의 열시 탄성률은, JISK-6911에 준하여 이하의 방법으로 측정했다. 먼저, 저압 트랜스퍼 성형기(고타키 세이키사제 "KTS-15")를 이용하여 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9MPa, 경화 시간 120초로 봉지용 수지 조성물을 주입 성형하여, 10mm×4mm×4mm의 시험편을 얻었다. 이어서, 이 시험편을 DMA 측정 장치(세이코 인스트루먼츠사제)를 이용한 3점 굽힘법에 의하여, 측정 온도 범위 0℃~300℃, 5℃/min으로 승온 측정하여, 25℃에서의 경화물의 상온 시 탄성률, 및 260℃에서의 경화물의 열시 탄성률을 측정했다. 또한, 단위는, MPa이다.
(용융 점도(직사각형압))
저압 트랜스퍼 성형기(닛폰 덴키(주)제 40t 매뉴얼 프레스)를 이용하여, 금형 온도 170℃, 주입 유량 177mm3/초의 조건으로, 폭 15mm, 두께 1mm, 길이 175mm의 직사각형상의 유로에, 상기에서 얻어진 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하고, 유로의 상류 선단으로부터 25mm의 위치에 매설한 압력 센서로 압력의 경시 변화를 측정하며, 반도체 봉지용 수지 조성물의 유동 시에 있어서의 최저 압력을 측정했다. 직사각형압은, 용융 점도의 파라미터이며, 수치가 작은 편이, 용융 점도가 낮은 것을 나타낸다.
(유리 전이 온도, 선팽창 계수(α1, α2))
각 실시예 및 각 비교예에 대하여, 얻어진 반도체 봉지용 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도 및 선팽창 계수를, 다음과 같이 측정했다. 먼저, 트랜스퍼 성형기를 이용하여 금형 온도 175℃, 주입 압력 9.8MPa, 경화 시간 3분으로 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입 성형하여, 15mm×4mm×4mm의 시험편을 얻었다. 이어서, 얻어진 시험편을 175℃, 4시간으로 후경화한 후, 열기계 분석 장치(세이코 덴시 고교(주)제, TMA100)를 이용하여, 측정 온도 범위 0℃~320℃, 승온 속도 5℃/분의 조건하에서 측정을 행했다. 이 측정 결과로부터, 유리 전이 온도 Tg(℃), 유리 전이 온도 이하에 있어서의 선팽창 계수(α1), 유리 전이 온도 이상에 있어서의 선팽창 계수(α2)를 산출했다. α1은, 40℃~80℃에 있어서의 선팽창 계수, α2는, 190℃~230℃에 있어서의 선팽창 계수로 했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2 중, α1과 α2의 단위는 ppm/℃이며, 유리 전이 온도의 단위는 ℃이다.
(패키지 휨)
저압 트랜스퍼 성형기를 이용하여, 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9MPa, 경화 시간 2분으로 실시예·비교예의 봉지용 수지 조성물을 이용하여 봉지 성형하여, 반도체 패키지를 제작했다. 이 반도체 장치는, 볼 그리드 어레이(BGA) 패키지(수지 봉지 부분 사이즈: 35mm×35mm×두께 1.2mm)이며, 칩 사이즈는 7mm×7mm이다. 또, 와이어는 금선이며, 와이어 직경이 20μm, 평균 와이어 길이가 5mm이다. 얻어진 반도체 장치 각 4패키지를 175℃, 4시간으로 후경화하고, 실온으로 냉각 후, 패키지의 게이트로부터 대각선 방향으로, 표면 조도계를 이용하여 높이 방향의 변이를 측정하여, 변이차가 가장 큰 값을 휨량으로 하며, 4패키지의 휨량의 평균값이 150μm 미만을 ○, 150μm 이상을 ×로 판정했다.
또, 실시예의 봉지용 수지 조성물을 이용한 반도체 패키지에 대하여, 추가로 260℃, 10분의 조건으로 리플로 처리를 실시한 결과, 리플로 처리 후의 4패키지의 휨량의 평균값은 150μm 미만인 것을 확인했다.
(와이어 흐름)
패키지 휨량의 평가로 성형한 BGA 패키지를 연X선 투과 장치로 관찰했다. 와이어 흐름량의 계산 방법으로서는, 1개의 패키지 중에서 가장 흐른(변형된) 와이어의 흐름량을 (F), 그 와이어의 길이를 (L)로 하여, 흐름량=F/L×100(%)을 산출하고, 4패키지의 평균값이 5% 미만을 ○, 5% 이상을 ×로 판정했다.
[표 2]
Figure pct00010
이 출원은, 2018년 12월 27일에 출원된 일본 출원 특원 2018-244444호를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 전부를 여기에 원용한다.

Claims (11)

  1. (A) 에폭시 수지,
    (B) 경화제, 및
    (C) 충전재
    를 함유하는 봉지용 수지 조성물로서,
    에폭시 수지 (A)는, 나프틸에터 골격을 갖는 에폭시 수지 (A-1)을 포함하고,
    상기 봉지용 수지 조성물의 경화물의
    유리 전이 온도를 Tg(℃),
    190℃~230℃에 있어서의 선팽창 계수를 α2(ppm/℃),
    260℃에 있어서의 열시 탄성률을 E2(MPa)로 하며,
    이하의 방법에 의하여 측정된, 상기 봉지용 수지 조성물의 175℃에 있어서의 직사각형압을 η2(MPa)로 했을 때,
    하기 식 (1)을 만족하는 봉지용 수지 조성물.
    식 (1) E2×(α2×10-6)×(175-Tg)×η2≤0.3
    (방법)
    저압 트랜스퍼 성형기를 이용하여, 금형 온도 170℃, 주입 유량 177mm3/초의 조건으로, 폭 15mm, 두께 1mm, 길이 175mm의 직사각형상의 유로에, 상기 봉지용 수지 조성물을 주입하고, 유로의 상류 선단으로부터 25mm의 위치에 매설한 압력 센서로 압력의 경시 변화를 측정하며, 상기 봉지용 수지 조성물의 유동 시에 있어서의 최저 압력(MPa)을 측정하여, 이것을 직사각형압으로 한다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    에폭시 수지 (A)는, 나프틸에터 골격을 갖는 에폭시 수지 (A-1) 이외의 에폭시 수지 (A-2)를 포함하는 봉지용 수지 조성물.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    나프틸에터 골격을 갖는 에폭시 수지 (A-1)은, 에폭시 수지 (A) 100질량부에 대하여, 1질량부 이상 70질량부 이하의 양으로 포함되는, 봉지용 수지 조성물.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    나프틸에터 골격을 갖는 에폭시 수지 (A-1)은, 하기 일반식 (NE)로 나타나는 화합물을 적어도 1종 포함하는, 봉지용 수지 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pct00011

    (상기 일반식 (NE) 중, R1은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Ar1 및 Ar2는, 각각 독립적으로 나프틸렌기 또는 페닐렌기를 나타내며, 두 기는 각각 탄소수 1~4의 알킬기 또는 페닐렌기를 치환기로서 가져도 된다. R2는, 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1~4의 알킬기 또는 아랄킬기를 나타내고, p 및 q는, 각각 독립적으로 0~4의 정수이며, 단, p와 q 중 어느 일방은 1 이상이고, R3은, 각각 독립적으로 수소 원자, 아랄킬기 또는 에폭시기 함유 방향족 탄화 수소기를 나타낸다.)
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    충전재 (C)는, 상기 봉지용 수지 조성물 100질량부에 대하여, 65질량부 이상 98질량부 이하의 양으로 포함되는, 봉지용 수지 조성물.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    경화제 (B)는, 페놀계 경화제, 아민계 경화제, 산무수물계 경화제, 및 머캅탄계 경화제로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 봉지용 수지 조성물.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    경화제 (B)는, 에폭시 수지 (A) 100질량부에 대하여, 30~70질량부의 양으로 포함되는, 봉지용 수지 조성물.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 봉지용 수지 조성물을 경화함으로써 형성된 봉지 수지를 구비하는 반도체 장치.
  9. 기판 상에 반도체 소자를 탑재하는 공정과,
    청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 봉지용 수지 조성물을 이용하여, 상기 반도체 소자를 봉지하는 봉지 공정을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 봉지 공정 후에, 리플로 공정을 갖는, 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 리플로 공정에 있어서의 리플로 온도가 200℃ 이상인 반도체 장치의 제조 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117677651A (zh) * 2021-07-16 2024-03-08 住友电木株式会社 半导体密封用树脂组合物和半导体装置
WO2023182485A1 (ja) * 2022-03-25 2023-09-28 住友ベークライト株式会社 封止用樹脂組成物および片面封止構造体の製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010084091A (ja) 2008-10-02 2010-04-15 Hitachi Chem Co Ltd 封止用エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001279059A (ja) * 2000-03-29 2001-10-10 Toray Ind Inc エポキシ系樹脂組成物
JP5245199B2 (ja) * 2005-03-18 2013-07-24 Ｄｉｃ株式会社 エポキシ樹脂組成物、その硬化物、新規エポキシ樹脂、その製造方法、及び新規フェノール樹脂
MY143372A (en) * 2005-03-18 2011-04-29 Dainippon Ink & Chemicals Epoxy resin composition and cured article thereof, novel epoxy resin and production method thereof, and novel phenol resin
JP4285491B2 (ja) * 2006-02-28 2009-06-24 Ｄｉｃ株式会社 エポキシ樹脂組成物、その硬化物、新規エポキシ樹脂、新規フェノール樹脂、及び半導体封止材料
JP5332094B2 (ja) * 2006-09-21 2013-11-06 住友ベークライト株式会社 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置
JP5157473B2 (ja) 2007-03-28 2013-03-06 住友ベークライト株式会社 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP7073716B2 (ja) * 2015-07-21 2022-05-24 住友ベークライト株式会社 熱伝導性樹脂組成物、熱伝導性シートおよび半導体装置
JP6668637B2 (ja) * 2015-08-24 2020-03-18 住友ベークライト株式会社 樹脂組成物、樹脂膜、回路基板および半導体装置
EP3536745B1 (en) * 2016-11-02 2021-05-12 Sumitomo Bakelite Co., Ltd. Epoxy resin composition and structure
US11584824B2 (en) * 2017-10-27 2023-02-21 Eneos Corporation Composition for curable resin, cured product of said composition, production method for said composition and said cured product, and semiconductor device
JP7206613B2 (ja) * 2018-04-02 2023-01-18 味の素株式会社 樹脂組成物

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010084091A (ja) 2008-10-02 2010-04-15 Hitachi Chem Co Ltd 封止用エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置

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