特表 2024-514135 モールディング用エポキシ樹脂組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-28

(54)【発明の名称】モールディング用エポキシ樹脂組成物

(51)【国際特許分類】

   C08L 63/00 20060101AFI20240321BHJP

   C08L 51/00 20060101ALI20240321BHJP

【ＦＩ】

C08L63/00 C

C08L51/00

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023562318

(86)(22)【出願日】2022-08-05

(85)【翻訳文提出日】2023-10-10

(86)【国際出願番号】 KR2022011664

(87)【国際公開番号】W WO2023054884

(87)【国際公開日】2023-04-06

(31)【優先権主張番号】10-2021-0127968

(32)【優先日】2021-09-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】507310879

【氏名又は名称】ケーシーシー コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】パク チャン ヨン

(72)【発明者】

【氏名】シム ミョン テク

(72)【発明者】

【氏名】イ ウン ハン

(72)【発明者】

【氏名】コン ビュン ソン

【テーマコード（参考）】

4J002

【Ｆターム（参考）】

4J002BN123

4J002BN143

4J002BN173

4J002CC032

4J002CC042

4J002CD021

4J002CD031

4J002CD041

4J002CD051

4J002CD061

4J002CE002

4J002DE146

4J002DF016

4J002DJ016

4J002DK006

4J002FD016

4J002FD142

4J002FD150

4J002FD203

4J002GN00

4J002GQ00

(57)【要約】

本発明は、モールディング用エポキシ樹脂組成物、これを利用して封止された半導体素子又はこれを利用してモールディングされた車両用部品に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エポキシ樹脂、硬化剤、充填材及び応力緩和剤を含むモールディング用エポキシ樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂組成物を溶融混錬して製造された混練機をＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で測定するときに凝集された応力緩和剤の粒子サイズが１，５００ｎｍ以下である、モールディング用エポキシ樹脂組成物。

【請求項2】

前記応力緩和剤は、コア－シェル構造であり、
前記応力緩和剤のコアがブタジエン類、ブタジエン共重合体類、（メタ）アクリレート類及びシロキサン類樹脂からなる群より選択される１種以上を含み、
前記応力緩和剤のシェルが（メタ）アクリレート重合体及びアクリレート共重合体からなる群より選択される１種以上を含む、請求項１に記載のモールディング用エポキシ樹脂組成物。

【請求項3】

前記シェルを構成する（メタ）アクリレート重合体及びアクリレート共重合体のうち１種以上が有無機作用基で表面処理された、請求項２に記載のモールディング用エポキシ樹脂組成物。

【請求項4】

前記応力緩和剤の一部又は全部は、線分散用樹脂に線分散されて線分散樹脂組成物を形成した後に前記エポキシ樹脂組成物内に投入され、
前記線分散用樹脂は、前記エポキシ樹脂の一部又は全部；及び前記硬化剤の一部又は全部；のうち一つ以上である、請求項１に記載のモールディング用エポキシ樹脂組成物。

【請求項5】

前記線分散樹脂組成物の総重量を基準として、前記応力緩和剤５～５０重量％を含む、請求項４に記載のモールディング用エポキシ樹脂組成物。

【請求項6】

前記エポキシ樹脂組成物の総重量に対して、前記エポキシ樹脂２～２０重量％、前記硬化剤１～２０重量％、前記充填材６３～９１重量％及び前記応力緩和剤０．５～１０重量％を含む、請求項１に記載のモールディング用エポキシ樹脂組成物。

【請求項7】

前記エポキシ樹脂組成物は、３０℃でＵＴＭ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｔｅｓｔ ｍａｃｈｉｎｅ）３ ｐｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ方式で測定された弾性率が１１－２０ＧＰａである、請求項１に記載のモールディング用エポキシ樹脂組成物。

【請求項8】

請求項１～請求項７のうちいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物を利用して封止された半導体素子。

【請求項9】

請求項１～請求項７のうちいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物を利用してモールディングされた車両用部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モールディング用エポキシ樹脂組成物及びこれを利用して封止された半導体素子又はこれを利用してモールディングされた車両用部品に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体の応用分野が自動車産業を中心として急速に拡がるに従って要求される半導体の性能はますます高くなり、これを満足させるための信頼性評価レベルも高くなっている。このような産業界の要求によって半導体構成材料の発展も多様に進行されている。一例として、日本特許公開第２０１７－１９７６２０号は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤及び充填材を含む半導体密封用エポキシ樹脂組成物に関するものであって、充填材の含有量とエポキシ樹脂組成物の硬化物の熱時弾性率を調節して電気的接続信頼性を高める技術を開示している。

【0003】

一方、半導体の効率の向上のために既存のシリコン（Ｓｉ）チップをシリコンカーバイド（ＳｉＣ）チップに変更する趨勢があるが、シリコンカーバイドチップは、シリコンチップに比べて素材の特性上外部衝撃（熱、荷重など）による割れに脆弱であるという短所を有している。また、電力半導体など高電圧、高温駆動が要求される半導体は、絶縁及び放熱特性の向上のためにセラミックス材質の基板を用いるが、セラミックス材質も外部衝撃による割れに脆弱であるという短所を有している。特に、放熱特性をより向上させるために用いられる窒化系統のセラミックス（ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４）材質は、従来用いられたＡｌ_２Ｏ_３材質より割れに一層脆弱である。

【0004】

また、半導体の放熱特性を向上させるために、銀（Ａｇ）焼結（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）を利用してチップと基板を接合するか、他の異種材料間の接合を進行したりもする。そのために、銀焼結材料が用いられる部分には銀焼結材料との接合力を高めるために銀材質で薄い塗膜層をあらかじめ形成する技術が多く用いられている。この場合、銀材質が既存の銅材質に比べて封止材料との接着力が低いため外部ストレスにより容易に剥離が発生する問題がある。また、用いられる多様な異種材料は、半導体の内部の温度変化により互いに異なる割合で収縮と膨脹をすることになり、このような収縮、膨脹により半導体の内部には高い熱的ストレス（Ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔｒｅｓｓ）が加えられ、半導体の内部温度が高くなるほどストレスは大きくなる。このような熱的ストレスは、半導体内部の異種物質間の接合部の剥離を発生させるか、各種物質の割れを誘発させ得る。

【0005】

エポキシ樹脂組成物は、高い機械的強度や耐熱性、電気絶縁性、接着性などを有するものであって、半導体素子の封止用として優れた材料であるが、半導体材料や素子との線膨脹係数の差、硬化収縮などにより、又はリフローなどの高温条件で封止材内部に残留応力が発生して、基板又は封止される素子との界面において界面剥離、クラックなどが発生する問題があった。

【0006】

一方、エポキシ樹脂組成物は、車両用部品のモールディング材として用いられ得、具体的に、これを用いて部品を充填するか固定させ得る。このような車両用部品のモールディング材は、自動車の走行過程中に発生する振動と発熱に対して安定しなければならず、場合によっては、高速回転による変形や割れに耐えられなければならない。

【0007】

このような問題を解決するために、モールディング用エポキシ樹脂組成物に多様な応力緩和剤を適用する技術が開発されている。応力緩和剤としてカルボン酸無水物系物質を適用する場合、組成物内に低応力化の効果を付与し得るが、樹脂組成物内の分散に困難があり、樹脂組成物の金型作業性を悪化させる短所がある。一方、他の応力緩和剤であるシリコンオイル類は、使用量の増加に従ってモールディング材の表面にフローマークなどを発生させて外観に影響を与え得るので、使用量に制限があり、シリコンレジン類の場合、低応力効果が大きくないと共に高価であるという短所がある。また、シリコンパウダー類は、優れた低応力効果を示すが、樹脂組成物の強度を低めてむしろモールディング材の割れを誘発し得る。

【0008】

したがって、一層向上した耐熱性と耐剥離性、耐熱衝撃性、耐湿信頼性、内部応力緩和のバランスを有するモールディング用エポキシ樹脂組成物の開発が必要であるのが実情である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、耐熱性と低応力化性、耐湿信頼性を高いレベルで両立させ、優れたハンドリング性及び物性の再現性を有するモールディング用エポキシ樹脂組成物を提供する。また、本発明は、前記エポキシ樹脂組成物を利用して封止された半導体素子又はこれを利用してモールディングされた車両用部品を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、エポキシ樹脂、硬化剤、充填材及び応力緩和剤を含むエポキシ樹脂組成物であって、前記エポキシ樹脂組成物を溶融混練して製造された混練物内の凝集された応力緩和剤の粒子サイズが１，５００ｎｍ以下であるエポキシ樹脂組成物を提供する。

【発明の効果】

【0011】

本発明のエポキシ樹脂組成物は、溶融混練した後、混練物内の応力緩和剤が凝集された粒子サイズを適切に制御して安定的に分散させることによって、被モールディング材の構成材料又は構成材料間の熱的ストレスを緩和させて被モールディング材の構成物質間の剥離やクラックの発生を防止し、被モールディング材又は構成材料の割れを抑制する効果を有する。

【0012】

また、本発明によるエポキシ樹脂組成物は、これを適用して封止された半導体素子又は車両用部品に耐熱性、低応力化性、耐湿性を向上させて高い信頼性を提供することができる。

【発明を実施するための最良の形態】

【0013】

以下、本発明について詳しく説明する。

【0014】

しかし、下記記述した内容によって本発明の範囲が限定されるものではなく、必要に応じて、各構成要素が多様に変形されるか選択的に混用され得る。したがって、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解されなければならない。

【0015】

本明細書で用いられた「粒子サイズ」は、当業界で知られている通常の方法によって測定されたものであり、例えば、レーザー光散乱法（ｌａｓｅｒ ｌｉｇｈｔ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ、ＬＬＳ）で測定することができる。「ガラス転移温度」は、当業界で知られている通常の方法によって測定されたものであり、例えば、熱機械分析法（ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ、ＴＭＡ）又は示差走査熱量分析法（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ、ＤＳＣ）で測定することができる。「粘度」は、当業界で知られている通常の方法によって測定されたものであり、例えば、毛細管粘度計（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ ｔｅｓｔｅｒ、ＣＦＴ）又はブルックフィールド粘度計（ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定することができる。

【0016】

＜エポキシ樹脂組成物＞
本発明によるエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、充填材及び応力緩和剤を含み、前記エポキシ樹脂組成物を溶融混錬した混練物内に凝集された応力緩和剤の粒子サイズを１，５００ｎｍ以下に制御して混練物、ひいてはモールディング材の内部に応力緩和剤を効果的に分散させることによって低応力特性を付与し得る。それによって、前記エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止するか車両用部品をモールディングする場合、耐熱性と耐剥離性、耐熱衝撃性、耐湿信頼性、内部応力緩和のバランスを確保することができる。このとき、前記凝集された応力緩和剤の粒子サイズは、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で測定され得る。

【0017】

本発明のエポキシ樹脂組成物は、本発明のエポキシ樹脂組成物の物性を阻害しない範囲内で必要に応じて付加機能を付与するために、硬化促進剤、カップリング剤、着色剤、離型剤、改質剤、難燃剤などの当該技術分野において通常的に用いられる多様な１種以上の添加剤をさらに含むことができる。

【0018】

エポキシ樹脂
本発明でエポキシ樹脂は、主樹脂として用いられ、硬化剤と反応して硬化された後に三次元網状構造を形成することによって被着体に強く堅固に接着する性質と耐熱性を付与することができる。

【0019】

前記エポキシ樹脂としては、当該技術分野において通常的に用いられるエポキシ樹脂を用いることができ、一例として、分子構造内に２個以上のエポキシ基を含むものを用いることができる。使用可能なエポキシ樹脂の非制限的な例としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、非縮合環型多環構造エポキシ樹脂、ビスフェノールフルオレン変性エポキシなどがあり、これらのうち１種以上を含むことができる。

【0020】

前記エポキシ樹脂の軟化点（Ｓｏｆｔ Ｐｏｉｎｔ）は、４０～１３０℃、例えば、５０～１２０℃であってもよい。エポキシ樹脂の軟化点が上述した範囲に該当する場合、ニーダー（Ｋｎｅａｄｅｒ）、ロールミル（Ｒｏｌｌ ｍｉｌｌ）などを利用した製造過程のうち良好な物性を有する混練物を得ることができる。具体的に、前記エポキシ樹脂の軟化点が上述した範囲を超過する場合、製造過程のうち溶融混錬性が低くなって製造されたエポキシ樹脂組成物の均一性が低くなり、高い粘度によりモールディング材の成形時に充填性を確保しにくくなり得る。一方、上述した範囲未満である場合、製造されたエポキシ樹脂組成物にケーキング（ｃａｋｉｎｇ）現象が発生して保管性が低くなり、低い粘度により使用時に金型の隙間からエポキシ樹脂組成物が過度に流れて設備汚染を起こすことがあり、モールディング材の内部、外部に気泡（ｖｏｉｄ）及びフラッシュ（ｆｌａｓｈ）などが発生する外観不良を起こし得る。

【0021】

前記エポキシ樹脂としては、エポキシ当量（ＥＥＷ）が１００～４００ｇ／ｅｑ、例えば、１５０～３５０ｇ／ｅｑであり、粘度（１５０℃基準）が０．０１～５０ｐｏｉｓｅ、例えば、０．０１～１０ｐｏｉｓｅ、他の例として、０．０１～５ｐｏｉｓｅであるものを用いることができる。上述した物性を満足するエポキシ樹脂は、相対的に低い粘度特性を有するので、高含量の充填材が含まれても流れ性を確保することができ、混練が容易である。

【0022】

エポキシ樹脂組成物の総重量を基準として、前記エポキシ樹脂の含量は、２～２０重量％、例えば、５～１５重量％であってもよい。エポキシ樹脂の含量が上述した範囲未満である場合、接着性、流れ性及び成形性が低下し得、上述した範囲を超過する場合、吸湿量の増加によりモールディング材の信頼性が不良となり、充填材含量の相対的減少により強度が低下し得る。

【0023】

硬化剤
本発明によるエポキシ樹脂組成物は、硬化剤を含む。硬化剤は、前記エポキシ樹脂と反応して組成物の硬化を進行させる役目をする。

【0024】

前記硬化剤としては、エポキシ樹脂と硬化反応をするものであって、当該技術分野で公知の硬化剤を用いることができ、一例として、前記硬化剤は、一分子内に２個以上のフェノール性水酸基を有するフェノール系化合物であってもよい。例えば、前記硬化剤は、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂及び多官能フェノール化合物からなる群より選択された１種以上を含むものであってもよい。

【0025】

前記硬化剤の軟化点は、５０～１１０℃、例えば、６０～１００℃であってもよい。硬化剤の軟化点が上述した範囲に該当する場合、ニーダー（Ｋｎｅａｄｅｒ）、ロールミル（Ｒｏｌｌ ｍｉｌｌ）などを利用した製造過程のうち良好な物性を有する溶融混錬物を得ることができる。前記硬化剤の軟化点が上述した範囲を超過する場合、製造過程中に溶融混錬性が低くなって製造されたエポキシ樹脂組成物の均一性が低くなり、高い粘度によりモールディング材の成形時に充填性を確保しにくくなり得る。一方、上述した範囲未満である場合、製造されたエポキシ樹脂組成物にケーキング（ｃａｋｉｎｇ）現象が発生して保管性が低くなり、低い粘度により使用時に金型の隙間からエポキシ樹脂組成物が過度に流れて設備汚染を起こすことがあり、モールディング材の内部、外部に気泡（ｖｏｉｄ）及びフラッシュ（ｆｌａｓｈ）などが発生する外観不良を起こし得る。

【0026】

前記硬化剤としては、水酸基当量が８０～３００ｇ／ｅｑ、例えば、１００～２３０ｇ／ｅｑであり、粘度（１５０℃基準）が０．０１～１０ｐｏｉｓｅ、例えば、０．０１～８ｐｏｉｓｅであるものを用いることができる。エポキシ樹脂組成物の総重量を基準として、前記硬化剤の含量は、１～２０重量％、例えば、３～１０重量％であってもよい。硬化剤の含量が上述した範囲未満である場合、硬化性及び成形性が低下し得、上述した範囲を超過する場合、吸湿量の増加によりモールディング材の信頼性が不良となり、強度が低下し得る。

【0027】

前記エポキシ樹脂と前記硬化剤の混合比は、モールディング材として要求される機械的性質及び信頼性程度によって調節され得、例えば、１：０．６～１．３の当量比で混合され得る。エポキシ基に対する硬化剤の活性基の当量比が上述した範囲未満である場合、樹脂組成物の硬化速度が遅くなり得、上述した範囲を超過する、硬化物の強度が減少し得る。また、上述した当量比範囲を脱する場合、未反応のエポキシ基又は硬化剤による高温熱分解が発生し得る。

【0028】

充填材
本発明によるエポキシ樹脂組成物は、充填材を含む。前記充填材は、エポキシ樹脂組成物の機械的物性（例えば、強度）を向上させ、吸湿量を低める役目をする。

【0029】

前記充填材としては、通常的に当該技術分野において用いられる無機充填材であれば、制限なしに使用可能であり、例えば、シリカ、シリカナイトライド、アルミナ、アルミニウムナイトライド、ボロンナイトライドなどの無機充填材を用いることができ、これらを単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。前記充填材の形態は、特に制限されず、角状及び球状形態を全て用いることができる。

【0030】

前記充填材の粒径は、特に制限されず、例えば、５～３０μｍ範囲であってもよい。また、金型内の充填性を考慮するとき、充填材の最大粒径は、２５０μｍ以下、例えば、１８０μｍ以下であってもよい。

【0031】

エポキシ樹脂組成物の総重量を基準として、前記充填材の含量は、６３～９１重量％、例えば、６５～９０重量％であってもよい。充填材の含量が上述した範囲未満である場合、エポキシ樹脂組成物の硬化物中の吸湿量が増加してモールディング材の信頼性を低下させ得、上述した範囲を超過する場合、流動性が低下して成形性が不良となり得る。

【0032】

応力緩和剤
本発明によるエポキシ樹脂組成物は、低応力特性を付与して耐衝撃性を改善するために応力緩和剤を含む。

【0033】

前記応力緩和剤は、コア－シェル構造であってもよく、この場合、コア成分がエポキシ樹脂組成物内に溶解されないので耐熱性（ガラス転移温度）の低下を抑制して応力を低下させ得、シェル成分は、エポキシ樹脂組成物に対して相溶性、親和性に優れて良好に分散され得る。

【0034】

前記応力緩和剤のコアは、ゴム弾性を有しているが、エポキシ樹脂に不溶であるものを用いることができ、一例として、ポリブタジエン、イソプレン、クロロプレンなどのブタジエン類、ブタジエン－スチレンなどのブタジエン共重合体類、ブチル（メタ）アクリレート、２－エチルヘキシルアクリレート、ラウリルメタクリレートなどの（メタ）アクリレート類又はシロキサン類などを含むことができ、これらを単独に又は２種以上含むことができる。

【0035】

前記応力緩和剤のシェルは、エポキシ樹脂とコアを構成する成分との親和性を向上させる役目をし、コアにグラフト重合（結合）されている形態に形成され得る。エポキシ樹脂組成物内に安定的に分散するために、シェルは、エポキシ樹脂と膨潤性、相溶性又は親和性を有するものを用いることができる。一例として、前記シェルは、メチル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリレート類、スチレンなどとのアクリレート共重合体類などを含むことができ、これらを単独で又は２種以上含むことができる。前記シェルを構成する（共）重合体は、分散性の向上のために有無機作用基で表面処理され得る。前記有無機作用基の非制限的な例としては、水酸基、メチル基、エチル基などの有機作用基、シラン基などの無機作用基が挙げられる。

【0036】

前記応力緩和剤の個別粒子サイズは、５００ｎｍ以下、例えば、２０～５００ｎｍ、他の例として、２０～４００ｎｍであってもよい。粒子サイズが上述した範囲に該当する場合、応力緩和剤が混錬物内に良好に分散され得る。粒子サイズが上述した範囲未満である場合、エポキシ樹脂組成物の粘度が増加してモールディング材の未充填などの問題が発生し得、上述した範囲を超過する場合、凝集された粒子により低応力化特性が十分に発現されず、強度のような機械的物性が減少し得る。

【0037】

応力緩和剤は、エポキシ樹脂組成物を溶融混錬して製造された混錬物内に分散されているが、一部が互いに凝集された形態で存在することができる。このとき、凝集された応力緩和剤の粒子サイズは、１，５００ｎｍ以下、例えば、１０～１，５００ｎｍ、他の例として、５０～１，０００ｎｍであってもよい。前記混錬物内に凝集された粒子サイズが上述した範囲を超過する場合、低応力化特性が十分に発現されず、強度のような機械的物性が低下し得る。一方、凝集された粒子サイズが上述した範囲未満である場合、流れ性が脆弱となり得る。

【0038】

応力緩和剤は、エポキシ樹脂組成物内に投入する前の個別粒子サイズが５００ｎｍ以下であるものなどが互いにかたまって数十～数百マイクロサイズの粒子で存在する。このように数十～数百マイクロサイズの粒子で固まっている応力緩和剤が分散せずそのままモールディング材の内部に存在することになれば、効果的な低応力特性が発揮されないため、外部ストレスによるクラック発生など耐衝撃性が低下する問題が発生し得る。

【0039】

したがって、本発明は、モールディング材内に応力緩和剤を適切に分散させて十分な低応力性を有するようにしたものであって、具体的に、エポキシ樹脂組成物の溶融混錬された混錬物内に凝集された応力緩和剤の粒子サイズを１，５００ｎｍ以下に調節することによって、低応力特性、耐衝撃性を付与して信頼性に優れたモールディング材を提供することができる。

【0040】

一例として、エポキシ樹脂、硬化剤、充填材などとともに応力緩和剤をエポキシ樹脂組成物内に同時に投入して溶融混練することによって粒子サイズを制御することができる。一方、溶融混練のみで凝集された応力緩和剤の粒子サイズを十分に制御しにくい場合、線分散用樹脂に全部又は一部の応力緩和剤を線分散させた線分散樹脂組成物を形成した後、これを残り構成成分とともにエポキシ樹脂組成物内に投入する２段階（２ ｓｔｅｐ）で混練することができる。このとき、前記線分散用樹脂としては、前記エポキシ樹脂、前記硬化剤のうち一つ以上の一部又は全部を用いることができる。

【0041】

一例として、前記応力緩和剤の一部又は全部は、前記エポキシ樹脂の一部又は全部に線分散された後、残量のエポキシ樹脂、残量の応力緩和剤、硬化剤、充填材などを含むエポキシ樹脂組成物内に投入され得る。他の例として、前記応力緩和剤の一部又は全部は、前記硬化剤の一部又は全部に線分散された後、エポキシ樹脂、残量の応力緩和剤、残量の硬化剤、充填材などを含むエポキシ樹脂組成物内に投入され得る。

【0042】

一例として、前記線分散用樹脂を当該樹脂の軟化点以上の温度（例えば、１５０℃）で溶融させた後、撹拌機を利用して高速回転させながら全部又は一部の応力緩和剤を線分散させる。必要に応じて、線分散時に撹拌温度をさらに高めるか撹拌速度を増加させて応力緩和剤の凝集されたサイズを１，５００ｎｍ以下となるように制御することができる。前記線分散工程で分散温度は、２００℃以下に調節することができ、２００℃を超過する場合、樹脂の炭化が発生し得る。

【0043】

前記線分散工程で、前記応力緩和剤は、前記線分散樹脂組成物の総重量を基準として、５～５０重量％、例えば、１０～３０重量部％含まれ得る。線分散樹脂組成物内の応力緩和剤の含量が上述した範囲未満である場合、エポキシ樹脂組成物内の応力緩和剤の量が制限され得、上述した範囲を超過する場合、線分散樹脂組成物の粘度が増加してモールディング性、成形性が低下し得、分散性が減少し得る。

【0044】

エポキシ樹脂組成物の総重量を基準として、前記応力緩和剤の含量は、０．５～１０重量％、例えば、１～５重量％であってもよい。応力緩和剤の含量が上述した範囲未満である場合、低応力効果が十分に発現されず、上述した範囲を超過する場合、強度のような機械的物性が減少するか、ガラス転移温度、熱膨脹係数などの熱的特性が脆弱となり得る。

【0045】

硬化促進剤
本発明によるエポキシ樹脂組成物は、硬化促進剤をさらに含むことができる。硬化促進剤は、硬化反応の促進と共に高温信頼性及び連続作業性の周期を向上させる役目をする。

【0046】

硬化促進剤としては、当該技術分野で硬化反応を促進するために用いられる通常の物を制限なしに用いることができる。例えば、２－メチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、２－フェニルイミダゾールなどのイミダゾール化合物；トリエチルアミン、トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミンなどのアミン化合物；２－（ジメチルアミンメチル）フェノール、２，４，６－トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、１，８－ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデック－７－エンなどの三級アミン化合物；フェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ－メチルフェニル）ホスフィンなどの有機ホスフィン化合物などが用いられ得、これらは単独で又は２種以上混合して用いられ得る。

【0047】

エポキシ樹脂組成物の総重量を基準として、前記硬化促進剤の含量は、０．０５～１重量％、例えば、０．０５～０．５重量％であってもよい。前記硬化促進剤の含量が上述した範囲未満である場合、硬化性が低下し得、上述した範囲を超過する場合、過硬化により流れ性が低下し得る。

【0048】

添加剤
本発明によるエポキシ樹脂組成物は、特定機能又は効果を付与し、その目的を脱せず、本発明のエポキシ樹脂組成物の物性を阻害しない範囲で、当該技術分野において一般的に用いられる添加剤を追加的に含むことができる。使用可能な添加剤の非制限的な例としては、カップリング剤、着色剤、離型剤、改質剤、難燃剤又はこれらの２種以上の混合物などがある。

【0049】

本発明のエポキシ樹脂組成物は、高い充填材含量によりその自体でも優れた難燃性を示すが、難燃性をより向上させるために難燃剤をさらに含むことができる。難燃剤としては、金属水酸化物；リン及び窒素含有有機化合物（例えば、レゾルシノールジホスフェート、ホスフェート、フェノキシホスファゼン、メラミンシアヌレート及びフェノールメラミン樹脂）などを単独に又は２種以上混合して用いることができるが、必ずこれに限定されるものではない。

【0050】

カップリング剤は、有機物と無機物の安定的な分散のために添加され、前記カップリング剤としては、エポキシシラン、アミノシラン、メルカプトシラン、アクリルシラン、ビニルシランなどを用いることができる。

【0051】

また、樹脂脂組成物に色相を付与するための着色剤（例えば、カーボンブラック、ベンガラなど）、イオン捕捉剤（例えば、ハイドロタルサイト系）、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩、パラフィンワックス、カルナウバワックス、ポリエチレンワックスなどの離型剤、改質剤、変性シリコン樹脂などの添加剤をさらに含むことができる。

【0052】

前記添加剤は、当該技術分野において公知の含量範囲内で添加され得、一例として、エポキシ樹脂組成物の全体重量に対して、それぞれ０．０５～５重量％含まれ得るが、これに限定されるものではない。

【0053】

本発明によるエポキシ樹脂組成物は、当該技術分野において知られている通常的な方法、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール、単軸又は二軸の圧出機及びコニーダーなどを利用する溶融混練方法で製造され得る。例えば、上述したような各成分を均一に混ぜたエポキシ樹脂組成物を溶融混合機（ｈｅａｔ ｋｎｅａｄｅｒ）を利用して８０～１３０℃の温度で溶融混合し、常温に冷却させた後、これを粉末状態に粉砕した後、篩い分け（ｓｉｅｖｉｎｇ）工程を経て混錬物を収得することができる。

【0054】

本発明によるモールディング用エポキシ樹脂組成物は、前記混錬物内部の凝集された応力緩和剤の粒子サイズを制御することによって、応力緩和剤の良好な分散を通じて優れた耐熱性、耐剥離性、内部応力低減効果を発現することができる。

【0055】

特に、本発明のモールディング用エポキシ樹脂組成物は、適切に分散した応力緩和剤により低応力特性を有し、弾性率（３０℃）が１１～２０Ｇｐａであってもよい。それによって、本発明の低応力エポキシ樹脂組成物は、外部ストレスによるクラック及び割れ発生を抑制する效果を有するところ、これを適用して封止された半導体素子やこれを利用してモールディングされた車両用部品に高い信頼性を提供することができる。

【0056】

本発明によるエポキシ樹脂組成物は、製造された混錬物をスパイラルフローモールドを利用して加熱移送成型機（圧力７０ｋｇ／ｃｍ^２、温度１７５℃、硬化時間１２０秒）でモールディングした後、測定された流れ性が１５～１００ｉｎｃｈ、例えば、２０～８０ｉｎｃｈであってもよい。スパイラルフローが上述した範囲未満である場合、流れ性及び流動性が低下して成形体が所望する形態に成形されないか、表面が滑らかに形成されず、上述した範囲を超過する場合、金型の隙間からエポキシ樹脂組成物が過度に流れて設備汚染を起こすことがあり、モールディング材の内部、外部に気泡（ｖｏｉｄ）及びフラッシュ（ｆｌａｓｈ）などが発生する外観不良を起こし得る。

【0057】

本発明のエポキシ樹脂組成物は、用いられる様態によって、前記混錬物を好ましい形態で加工してパウダー型、顆粒型（グラニュール、ｇｒａｎｕｌｅ）、シート形態に製造することができる。特に、本発明のエポキシ樹脂組成物は、被モールディング材の曲がりや変形を抑制してパワー半導体モールディング用に用いることができる。

【0058】

特に、本発明のモールディング用エポキシ樹脂組成物は、苛酷条件（高電力、高圧）への露出が頻繁なパワーモジュール用半導体パッケージング、電力半導体パッケージングに適用し得る。また、高集積化半導体パッケージ及び異種素材であるシリコンカーバイド（Ｓｉ－Ｃ）、窒化系統のセラミックス（ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４）材質の半導体パッケージに適用可能である。

【0059】

また、本発明のモールディング用エポキシ樹脂組成物は、優れた耐振動性、耐熱性、寸法安定性及び耐変形性が要求される車両用部品のモールディング材に適用可能であり、それを用いて部品を充填するか固定させ得る。

【0060】

＜半導体素子及び車両用部品＞
本発明は、上述したエポキシ樹脂組成物を利用して封止された半導体素子を提供する。前記半導体素子は、トランジスタ、ダイオード、マイクロプロセッサー、半導体メモリー、電力半導体などであってもよい。本発明のエポキシ樹脂組成物を利用して半導体素子を封止する方法は、当該分野において通常的な方法、例えば、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールドなどの成形方法によって行われ得る。

【0061】

また、本発明は、上述したエポキシ樹脂組成物を利用してモールディングされた車両用部品を提供する。一例として、上述したエポキシ樹脂組成物をモールディング材として利用して車両用部品内の構成要素を固定、密封することができ、具体的に、ローターコア内に形成された空いた空間に永久磁石を挿入し、前記空いた空間と永久磁石の間に本発明のエポキシ樹脂組成物を充填してローターコア内の永久磁石を固定することができる。

【0062】

以下、実施例を通じて本発明をより具体的に説明する。しかし、下記実施例は、本発明の理解を助けるためものに過ぎず、いかなる意味でも本発明の範囲が実施例によって限定されるものではない。

【0063】

＜発明の実施のための形態＞
＜製造例１：応力緩和剤線分散樹脂（Ｅ－１）の製造＞
１５０℃の反応器にオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（Ａ－１）７５重量部をとかした後、ディスパーマットを７００ｒｐｍで固定し、応力緩和剤（Ｄ－２）２５重量部を３回に分けて１０分間ゆっくり分割投入した。その後、温度を１５０℃に維持しながらｒｐｍを２，０００まで上げて６０分間高速撹拌した。線分散樹脂をサンプリングして電子顕微鏡を通じて応力緩和剤の分散程度及び粒子サイズを測定し、粒子サイズが５００ｎｍを超過する場合、温度を１７５℃に上げるか、３，０００ｒｐｍに撹拌速度を増加させるか、又は二つの条件を全て適用して３０分単位で粒子サイズを測定しながら線分散を持続した。粒子サイズが５００ｎｍ以下となったとき、撹拌を終了して直ちに排出して固相化した。

【0064】

＜製造例２：応力緩和剤線分散樹脂（Ｅ－２）の製造＞
応力緩和剤（Ｄ－２）の代わりに応力緩和剤（Ｄ－１）を用いたこと以外は、製造例１と同一の方法で製造した。

【0065】

＜製造例３：応力緩和剤線分散樹脂（Ｅ－３）の製造＞
エポキシ樹脂（Ａ－１）の代わりにフェノールノボラック型硬化剤（Ｂ－１）を用いたこと以外は、製造例１と同一の方法で製造した。

【0066】

＜実験例１－１３＞
下記表１、２に記載した組成によって各成分を配合して各実験例のエポキシ樹脂組成物を製造した。各実験例のエポキシ樹脂組成物を溶融混練機（Ｋｎｅａｄｅｒ）を利用して９０～１３０℃の温度で溶融混合して常温に冷却させ、これを粉末状態で噴砂した後に２０Ｍｅｓｈと８０Ｍｅｓｈの篩い分け（ｓｉｅｖｉｎｇ）工程を経て混錬物を収得した。ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＦＥＩ、ＱＵＡＮＴＡ ３Ｄ ＦＥＧ）を用い、各実験例で製造されたエポキシ樹脂組成物の混錬物内に凝集された応力緩和剤の粒子サイズを測定した。ＳＥＭの倍率は、１万倍～５万倍に凝集された粒子サイズによって変更した。実験例別に無作為に選んだ１０ヶ所の断面ＳＥＭ画像から観察された凝集された応力緩和剤のサイズを測定し、測定されたサイズのうち最大サイズを凝集された応力緩和剤の粒子サイズとして表１、２に示した。

【0067】

【表1】

【0068】

【表2】

【0069】

エポキシ樹脂Ａ－1：オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（軟化点６２℃、エポキシ当量２０１ｇ／ｅｑ．、溶融粘度（１５０℃）０．３ｐｏｉｓｅ）
硬化剤Ｂ－１：フェノール樹脂（軟化点８４℃、エポキシ当量１０７ｇ／ｅｑ．、溶融粘度（１５０℃）２．０ｐｏｉｓｅ）
充填材Ｃ－１：シリカ（平均粒径１９．９μｍ）
応力緩和剤Ｄ－１：コア－シェル（平均粒径：２５０ｎｍ、コア：Ｃｏ－ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｉｌｏｘａｎｅ、シェル：ＡＣＲＹＬ）
応力緩和剤Ｄ－２：コア－シェル（平均粒径：２００ｎｍ、コア：ＢＵＴＡＤＩＥＮＥ、シェル：ＡＣＲＹＬ）
応力緩和剤Ｄ－３：パウダー（平均粒径：２μｍ、Ｓｉｌｉｃｏｎｅ粒子）
応力緩和剤Ｄ－４：コア－シェル（平均粒径：４３０ｎｍ、コア：ＢＵＴＡＤＩＥＮＥ、シェル：ＡＣＲＹＬ）
線分散樹脂Ｅ－１：製造例１の応力緩和剤線分散樹脂（軟化点６６℃、エポキシ当量２５１ｇ／ｅｑ、溶融粘度（１５０℃）６．０ｐｏｉｓｅ）
線分散樹脂Ｅ－２：製造例２の応力緩和剤線分散樹脂
線分散樹脂Ｅ－３：製造例３の応力緩和剤線分散樹脂
硬化促進剤Ｆ－１：イミダゾール系硬化促進剤
添加剤Ｇ－１：カーボンブラック
添加剤Ｇ－２：カルナウバワックス
添加剤Ｇ－３：エポキシシラン
添加剤Ｇ－４：水酸化アルミニウム
＜物性評価＞
各実験例で製造されたエポキシ樹脂組成物の物性を下記のように測定し、その結果を下記表３、４に示した。

【0070】

試験片の製造
各実験例で製造されたエポキシ樹脂組成物の混錬物をトランスファー成形方式で１７５℃で１２０秒の間モールディングして物性評価のための試験片を成形し、１７５℃で４時間後に硬化した。

【0071】

流れ性（ｓｐｉｒａｌ ｆｌｏｗ）
ＥＭＭＩ－１－６６による評価用モールドを用い、トランスファーモールディングプレス（１７５℃、７０ｋｇｆ／ｃｍ^２）で流れ性を測定した。

【0072】

弾性率／強度
１２５ｍｍ ｘ １２．５ｍｍ ｘ ６ｍｍＴの同一の試験片４個を準備し、ＵＴＭ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｔｅｓｔ ｍａｃｈｉｎｅ）３ ｐｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ方式で弾性率及び強度を測定した（Ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｐａｎの間の距離：１００ｍｍ、Ｃｒｏｓｓｈｅａｄ ｓｐｅｅｄ：２．８ｍｍ／ｍｉｎ）。

【0073】

ガラス転移温度／熱膨脹係数
同一サイズの試験片をモールディングしてＴＭＡ（Ｔｈｅｒｍｏ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ）で１０℃／分の昇温速度で常温から３００℃まで測定し、オンセットポイント（ｏｎｓｅｔ ｐｏｉｎｔ）技法を利用してガラス転移温度を求めた。また、８０～１２０℃区間を基準として熱膨脹係数を測定した。

【0074】

Ａｇ剥離
Ａｇメッキされた汎用リードフレームでＭＧＰ（Ｍｕｌｔｉ ｇａｎｇ ｐｏｔ）設備を利用してＴＯ－２４７パッケージを成形した。成形されたパッケージを後硬化し、２６０℃ ＩＲ ｒｅｆｌｏｗ工程を５回経た後、ＳＡＴ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を利用して内部剥離を確認した。

【0075】

【表3】

【0076】

【表4】

【0077】

前記表３、４の結果から確認できるように、本発明による実験例１－７の場合、測定項目全部で優れた物性を示した。特に、応力緩和剤をエポキシ樹脂又は硬化剤に線分散して用いた実験例２、６、７は、特に優れた強度及び耐剥離性を示した。

【0078】

一方、応力緩和剤を使わない実験例８、凝集された応力緩和剤の粒子サイズが本発明の範囲を脱する実験例９、１０、１２、１３及び応力緩和剤の含量が本発明の範囲を脱する実験例１１、１２の場合、実験例１－７に比べて劣勢な物性を示した。

【産業上の利用可能性】

【0079】

本発明のエポキシ樹脂組成物は、溶融混錬した後、混錬物内に応力緩和剤が凝集された粒子サイズを適切に制御して安定的に分散させることによって、被モールディング材構成材料又は構成材料間の熱的ストレスを緩和させて被モールディング構成物質間の剥離やクラック発生を防止し、被モールディング又は構成材料の割れを抑制する効果を有する。また、本発明によるエポキシ樹脂組成物は、これを適用して封止された半導体素子又は車両用部品に耐熱性、低応力化性、耐湿性を向上させて高い信頼性を提供することができる。

【国際調査報告】