MOSFET、ICといった半導体製品、LEDパッケージには、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂といった樹脂材料が多く使用されています。これらの特性は製品の性能に大きく寄与します。
アイテスではこれらの樹脂材料を分析し、製品性能に与える特性を評価することが可能です。
半導体製品/LEDパッケージ用樹脂に求められる物性と分析・評価方法
ガラス転移温度
ガラス転移温度を境に樹脂の特性が変化し、封止樹脂の強度、密着性などが低下します。
DSC,TMA
線膨張係数
封止樹脂の線膨張係数と基板の線膨張係数に差があると、密着性が低下します。
TMA
添加剤
封止樹脂には様々な添加剤が含まれています。
これらは封止樹脂の物性に大きな影響を与えます。
有機物：GC-MS
無機フィラー：SEM/EDX
無機フィラー：SEM/EDX
耐熱性
樹脂は熱によって劣化する場合があります。
劣化の要因や劣化のし易さなどを化学構造から明らかにします。
TG-DTA, FT-IR, GCMS
各評価法の解説
- DSC：昇降温に伴う物質の熱量変化を測定し、樹脂の硬化度を評価できます。
- TMA：昇降温に伴う材料の膨張収縮を測定します。
- GCMS：有機物を同定し、構造の推定、定量ができます。
- SEM-EDX：元素を検出して無機物の種類を推定できます。
- TG-DTA：昇降温に伴う材料の熱量/重量の変化から耐熱性*を評価します。 *熱分解温度
- FT-IR：有機物の構造を推定できます。
MOSFET封止樹脂の分析例（高耐熱対応品、非対応品より採取）
TG-DTA
TG-DTAによる分析で非対応品は200℃を越えたあたりで重量の急減が見られる。
→何らかの物質が揮発している。
TMA
TMAによる分析ではTgに差が見られTg後の線膨張係数（グラフ接線の傾き）に差が見られ、高耐熱対応品の方が線膨張係数の変化が小さい。
→分子構造に差がある。
熱脱着GCMS（340℃）
熱分解GCMS（700℃）
GCMSによる成分分析
高耐熱非対応品
高耐熱対応品
A
主成分
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
ビスフェノールA型エポキシ樹脂
B
改質剤
芳香族オリゴマー
芳香族オリゴマー
C
紫外線吸着剤
―
ベンゾフェノン他
D
硬化剤
アミン系
BTDA
E
硬化促進剤
トリフェニルホスフィン
―
高耐熱対応品は揮発成分の少なさとBTDAによる強固な架橋（高架橋密度）の形成により、高耐熱性を実現していると考えられる。