JP2022021902A - 封止用樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、電波の高周波化に伴って通信部材の発熱量が増大する傾向にあるため、通信部材の製造に用いる材料には耐熱性のさらなる向上も求められている。
<1>エポキシ樹脂と硬化剤とを含み、前記硬化剤は活性エステル化合物及びイソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物を含む、封止用樹脂組成物。
<2>前記イソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物は下記式(1)で表される構造を有する化合物である、<1>に記載の封止用樹脂組成物。
式(1)において、Rはそれぞれ独立に有機基を表す。
<3>前記Rはそれぞれ独立に炭素数4~8の脂肪族炭化水素基を含む、<2>に記載の封止用樹脂組成物。
<4>素子と、前記素子を封止している<1>~<3>のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物の硬化物と、を備える電子部品装置。
<5>素子を支持部材上に配置する工程と、前記素子を<1>~<3>のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物で封止する工程と、を含む電子部品装置の製造方法。
本開示において「~」を用いて示された数値範囲には、「~」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂と硬化剤とを含み、前記硬化剤は活性エステル化合物及びイソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物を含む、封止用樹脂組成物である。
エポキシ樹脂の硬化剤として一般的に用いられるフェノール硬化剤、アミン硬化剤等は、エポキシ樹脂との反応において2級水酸基を生じる。これに対してエポキシ樹脂と活性エステル化合物との反応では、2級水酸基よりも極性が低いエステル基が生じる。このため、本開示の封止用樹脂組成物は、2級水酸基を発生させる硬化剤のみを含有する封止用樹脂組成物に比べて、硬化物の誘電正接を低く抑えることができる。
イソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物は、下記式(1)で表される構造(イソシアヌレート環)を有する化合物である。1分子中のイソシアヌレート環の数は、1個以上であれば特に制限されない。組成物の調製しやすさの観点からは、8個以下であることが好ましい。
上記式(1)におけるRはそれぞれ独立に、末端にイソシアネート基を有してもよく、末端のイソシアネート基と2つのイソシアネート基とが反応して形成される式(1)で表される構造を有してもよい。
充分な流動性を確保する観点からは、硬化剤に含まれるイソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物の含有率は、硬化剤全体の60質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがより好ましく、45質量%以下であることがさらに好ましい。
本開示において「活性エステル化合物」とは、エポキシ基と反応しうるエステル基(活性エステル基)を1分子中に1個以上有する化合物を意味する。
本開示の封止用樹脂組成物は、硬化剤として活性エステル化合物を含む。これにより、硬化物中に生成する極性の大きい2級水酸基の量が低減され、硬化物の誘電正接を低く抑えることができる。
充分な耐熱性を確保する観点からは、硬化剤に含まれる活性エステル化合物の含有率は、硬化剤全体の95質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましく、85質量%以下であることがさらに好ましい。
硬化剤は、必要に応じ、活性エステル化合物及びイソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物以外のその他の硬化剤を含んでもよい。この場合、その他の硬化剤の種類は特に制限されず、封止用樹脂組成物の所望の特性等に応じて選択できる。
その他の硬化剤としては、ヒドロキシベンゾフェノン化合物、フェノール硬化剤、アミン硬化剤、酸無水物硬化剤、ポリメルカプタン硬化剤、ポリアミノアミド硬化剤等が挙げられる。
本開示の封止用樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂の種類は特に制限されない。
エポキシ樹脂として具体的には、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF等のフェノール化合物及びα-ナフトール、β-ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種のフェノール性化合物と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド等の脂肪族アルデヒド化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したものであるノボラック型エポキシ樹脂(フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等);上記フェノール性化合物と、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等の芳香族アルデヒド化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるトリフェニルメタン型フェノール樹脂をエポキシ化したものであるトリフェニルメタン型エポキシ樹脂;上記フェノール化合物及びナフトール化合物と、アルデヒド化合物とを酸性触媒下で共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したものである共重合型エポキシ樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールF等のジグリシジルエーテルであるジフェニルメタン型エポキシ樹脂;アルキル置換又は非置換のビフェノールのジグリシジルエーテルであるビフェニル型エポキシ樹脂;スチルベン系フェノール化合物のジグリシジルエーテルであるスチルベン型エポキシ樹脂;ビスフェノールS等のジグリシジルエーテルである硫黄原子含有エポキシ樹脂;ブタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のアルコール類のグリシジルエーテルであるエポキシ樹脂;フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸等の多価カルボン酸化合物のグリシジルエステルであるグリシジルエステル型エポキシ樹脂;アニリン、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等の窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で置換したものであるグリシジルアミン型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエンとフェノール化合物の共縮合樹脂をエポキシ化したものであるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂;分子内のオレフィン結合をエポキシ化したものであるビニルシクロヘキセンジエポキシド、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2-(3,4-エポキシ)シクロヘキシル-5,5-スピロ(3,4-エポキシ)シクロヘキサン-m-ジオキサン等の脂環型エポキシ樹脂;パラキシリレン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるパラキシリレン変性エポキシ樹脂;メタキシリレン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるメタキシリレン変性エポキシ樹脂;テルペン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるテルペン変性エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるジシクロペンタジエン変性エポキシ樹脂;シクロペンタジエン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるシクロペンタジエン変性エポキシ樹脂;多環芳香環変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルである多環芳香環変性エポキシ樹脂;ナフタレン環含有フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるナフタレン型エポキシ樹脂;ハロゲン化フェノールノボラック型エポキシ樹脂;ハイドロキノン型エポキシ樹脂;トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂;オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂;フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂をエポキシ化したものであるアラルキル型エポキシ樹脂;などが挙げられる。さらにはアクリル樹脂のエポキシ化物等もエポキシ樹脂として挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
封止用樹脂組成物は、硬化促進剤を含んでもよい。硬化促進剤の種類は特に制限されず、エポキシ樹脂又は硬化剤の種類、封止用樹脂組成物の所望の特性等に応じて選択できる。
本開示の封止用樹脂組成物は、無機充填材を含有してもよい。無機充填材の種類は、特に制限されない。具体的には、溶融シリカ、結晶シリカ、ガラス、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、タルク、クレー、マイカ等の無機材料が挙げられる。難燃効果を有する無機充填材を用いてもよい。難燃効果を有する無機充填材としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムと亜鉛の複合水酸化物等の複合金属水酸化物、硼酸亜鉛などが挙げられる。
封止用樹脂組成物は、上述の成分に加えて、以下に例示するカップリング剤、イオン交換体、離型剤、難燃剤、着色剤等の各種添加剤を含んでもよい。封止用樹脂組成物は、以下に例示する添加剤以外にも必要に応じて当技術分野で周知の各種添加剤を含んでもよい。
封止用樹脂組成物は、カップリング剤を含んでもよい。樹脂成分と無機充填材との接着性を高める観点からは、封止用樹脂組成物はカップリング剤を含むことが好ましい。カップリング剤としては、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン、ジシラザン等のシラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート化合物、アルミニウム/ジルコニウム系化合物などの公知のカップリング剤が挙げられる。
封止用樹脂組成物は、イオン交換体を含んでもよい。封止用樹脂組成物は、封止される素子を備える電子部品装置の耐湿性及び高温放置特性を向上させる観点から、イオン交換体を含むことが好ましい。イオン交換体は特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。具体的には、ハイドロタルサイト化合物、並びにマグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム及びビスマスからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素の含水酸化物等が挙げられる。イオン交換体は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、下記一般式(A)で表されるハイドロタルサイトが好ましい。
(0<X≦0.5、mは正の数)
封止用樹脂組成物は、成形時における金型との良好な離型性を得る観点から、離型剤を含んでもよい。離型剤は特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。具体的には、カルナバワックス、モンタン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス、酸化ポリエチレン、非酸化ポリエチレン等のポリオレフィン系ワックスなどが挙げられる。離型剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
封止用樹脂組成物は、難燃剤を含んでもよい。難燃剤は特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。具体的には、ハロゲン原子、アンチモン原子、窒素原子又はリン原子を含む有機又は無機の化合物、金属水酸化物等が挙げられる。難燃剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
封止用樹脂組成物は、着色剤を含んでもよい。着色剤としてはカーボンブラック、有機染料、有機顔料、酸化チタン、鉛丹、ベンガラ等の公知の着色剤を挙げることができる。
着色剤の含有量は目的等に応じて適宜選択できる。着色剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
封止用樹脂組成物の調製方法は、特に制限されない。一般的な手法としては、所定の配合量の成分をミキサー等によって十分混合した後、ミキシングロール、押出機等によって溶融混練し、冷却し、粉砕する方法を挙げることができる。より具体的には、例えば、上述した成分の所定量を均一に攪拌及び混合し、予め70℃~140℃に加熱してあるニーダー、ロール、エクストルーダー等で混練し、冷却し、粉砕する方法を挙げることができる。
本開示の一実施形態である電子部品装置は、素子と、前記素子を封止している本開示の封止用樹脂組成物の硬化物と、を備える。
より具体的には、リードフレーム上に素子を固定し、ボンディングパッド等の素子の端子部とリード部とをワイヤボンディング、バンプ等で接続した後、封止用樹脂組成物を用いてトランスファ成形等によって封止した構造を有するDIP(Dual Inline Package)、PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)、QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)、SOJ(Small Outline J-lead package)、TSOP(Thin Small Outline Package)、TQFP(Thin Quad Flat Package)等の一般的な樹脂封止型IC;テープキャリアにバンプで接続した素子を封止用樹脂組成物で封止した構造を有するTCP(Tape Carrier Package);支持部材上に形成した配線に、ワイヤボンディング、フリップチップボンディング、はんだ等で接続した素子を、封止用樹脂組成物で封止した構造を有するCOB(Chip On Board)モジュール、ハイブリッドIC、マルチチップモジュール等;裏面に配線板接続用の端子を形成した支持部材の表面に素子を搭載し、バンプ又はワイヤボンディングにより素子と支持部材に形成された配線とを接続した後、封止用樹脂組成物で素子を封止した構造を有するBGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Size Package)、MCP(Multi Chip Package)などが挙げられる。また、プリント配線板においても封止用樹脂組成物を好適に使用することができる。
本開示の電子部品装置の製造方法は、素子を支持部材上に配置する工程と、前記素子を本開示の封止用樹脂組成物で封止する工程と、を含む。
また、電子部品装置の製造に使用する支持部材及び素子の種類は特に制限されず、電子部品装置の製造に一般的に用いられる支持部材及び素子を使用できる。
下記に示す成分を表1に示す配合割合(質量部)で混合し、実施例及び比較例の封止用樹脂組成物を調製した。
すべての実施例及び比較例において、エポキシ樹脂と硬化剤との当量比は1:1となるように調整した。
・エポキシ樹脂2:ビフェニル型エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社、品名「YX-4000」)
・硬化剤2:2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン
・硬化剤3:HDIから合成されるイソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物(分子量=930、イソシアネート基数=4.5、イソシアネート当量=207、東ソー株式会社、品名「コロネートHK」)
・硬化剤4:HDIから合成されるイソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物(分子量=700、イソシアネート基数=3.5、イソシアネート当量=200、東ソー株式会社、品名「コロネートHX」)
・硬化剤5:HDIから合成されるイソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物(分子量=670、イソシアネート基数=3.5、イソシアネート当量=191、東ソー株式会社、品名「コロネートHXR」)
・硬化剤6:HDIから合成されるイソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物(分子量=580、イソシアネート基数=3.2、イソシアネート当量=181、東ソー株式会社、品名「コロネートHXLV」)
・硬化剤7:フェノールノボラック樹脂(日立化成株式会社、品名「HP-850N」)
・硬化促進剤:トリフェニルホスフィンとp-ベンゾキノンとの付加物
・カップリング剤2:3-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、品名「KBM-803」)
・離型剤:モンタン酸エステルワックス(クラリアントジャパン株式会社、品名「HW-E」)
・着色剤:カーボンブラック(三菱ケミカル株式会社、品名「MA600」)
・充填材1:溶融シリカ(体積平均粒径10μm)
(比誘電率及び誘電正接の測定)
封止用樹脂組成物をハンドプレス機で、金型温度175℃、成形圧力2.5MPa、硬化時間600秒の条件で成形し、後硬化を175℃で6時間行い、板状の硬化物(縦12.5mm、横25mm、厚さ約0.2mm)を得た。板状の硬化物を試験片として、誘電率測定装置(Agilent社、品名「ネットワークアナライザN5227A」)を用いて、温度25±3℃下、60GHzでの比誘電率と誘電正接を測定した。
EMMI-1-66に準じたスパイラルフロー測定用金型を用いて、封止用樹脂組成物を金型温度180℃、成形圧力6.9MPA、硬化時間120秒の条件で成形し、流動距離(cm)を求めた。
トランスファ成形機を用いて、金型温度175℃、硬化時間90秒、成形圧6.9MPAの条件で、4mm×4mm×20mmの成形物を作製し、この成形物を175℃で6時間の条件で完全に硬化させて試験片を得た。
試験片の線膨張係数(CTE、ppm/℃)を、熱機械分析装置(NETZSCH社、TMA4000SE)を用いて測定した。測定温度範囲は30℃~260℃、昇温速度は10℃/分とした。40℃~80℃の範囲におけるCTEの接線と、200℃~240℃の範囲におけるCTEの接線との交点に対応する温度をガラス転移温度Tg(℃)とした。
硬化剤として活性エステルとイソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物とを含む実施例の封止用樹脂組成物は、比較例2に比べて硬化物のガラス転移温度が高く、耐熱性に優れている。さらに、誘電正接も低く抑えられている。
Claims (5)
- エポキシ樹脂と硬化剤とを含み、前記硬化剤は活性エステル化合物及びイソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物を含む、封止用樹脂組成物。
- 前記Rはそれぞれ独立に炭素数4~8の脂肪族炭化水素基を含む、請求項2に記載の封止用樹脂組成物。
- 素子と、前記素子を封止している請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物の硬化物と、を備える電子部品装置。
- 素子を支持部材上に配置する工程と、前記素子を請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物で封止する工程と、を含む電子部品装置の製造方法。
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