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技術 液状封止樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法

出願人 日立化成株式会社
発明者 関皓平山村泰三岩本浩介
出願日 2017年11月10日 (2年7ヶ月経過) 出願番号 2017-217308
公開日 2019年6月6日 (1年0ヶ月経過) 公開番号 2019-085536
状態 未査定
技術分野 半導体または固体装置の封緘、被覆の形成 半導体又は固体装置の封緘,被覆構造と材料 エポキシ樹脂 高分子組成物
主要キーワード 回毎分 微細間隙 接着基板 抵抗アレイ コーン角度 グリシジル構造 製造品質 流動経路
関連する未来課題
重要な関連分野

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課題

流動特性および接着性に優れる液状封止樹脂組成物、並びにこの液状封止樹脂組成物を用いた高信頼性電子部品装置及びその製造方法を提供する。

解決手段

本発明の液状封止樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材と、を含有し、前記無機充填材が、表面に有機物が結合された無機充填材(A)と、有機物を含まない無機充填材(B)と、を含む。

概要

背景

トランジスタ、IC(IntegratedCircuit)等の電子部品装置に用いられる各種半導体素子(以下、チップともいう。)は、生産性製造コスト等の面から樹脂による封止が主流となっている。樹脂としては、エポキシ樹脂が広く用いられている。これは、エポキシ樹脂が作業性、成形性、電気特性耐湿性耐熱性機械特性インサート品との接着性等の封止材に求められる諸特性においてバランスに優れているためである。

半導体素子の表面実装方法としては、電子部品装置の小型化及び薄型化に伴い、ベアチップを直接配線基板上に実装する、いわゆるベアチップ実装が主流となっている。このベアチップ実装による半導体装置としては、例えば、COB(Chip on Board)、COG(Chip on Glass)、TCP(Tape Carrier Package)等が挙げられ、これらの半導体装置においては、液状の封止樹脂組成物が広く使用されている。
また、半導体素子を配線基板(以下、単に「基板」ともいう)上に直接バンプ接続してなるフリップチップ型の半導体装置では、バンプ接続した半導体素子と配線基板との間隙ギャップ)に充填するアンダーフィル材として、電子部品用液状樹脂組成物が使用されている。
これらの液状封止樹脂組成物は、電子部品温湿度及び機械的な外力から保護する重要な役割を果たしている。

近年、情報技術の発展に伴って、電子機器のさらなる小型化、高集積度化及び多機能化進展しており、多ピン化によるバンプ小径化、狭ピッチ化及び狭ギャップ化が進んでいる。これにより、アンダーフィル材の流動経路はより複雑になり、従来に比べて流動速度が低下し、ボイド等の未充填部分が発生し易くなっている。未充填部分は、半導体素子又は半導体チップの再配線用として使用するインターポーザ基板に対する接着性を低下させ、得られる半導体製品信頼性の低下等を招く原因となり得るため、存在しないことが望ましい。また、従来の流動特性改善の手法の一つとして界面活性剤の添加があるが、濡れ性の改善には効果をがあるものの、表面張力下がり充填速度が遅くなってしまう欠点を持っている。さらに、アンダーフィル用の樹脂と半導体素子又は基板との界面に界面活性剤が集まるため、両者の接着性が悪化してしまう。半導体素子又は基板とアンダーフィル材との接着性は、電子部品の信頼性に大きな影響を与える重要な特性であり、電子部品の小型化、高集積度化及び多機能化の進展に伴い、従来に比べてより一層の接着性の向上が求められている。そこで、間隙への注入性及び半導体素子又は基板に対する接着性に優れる液状封止樹脂組成物の開発が検討されている(例えば、特許文献1参照)。

概要

流動特性および接着性に優れる液状封止樹脂組成物、並びにこの液状封止樹脂組成物を用いた高信頼性の電子部品装置及びその製造方法を提供する。本発明の液状封止樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材と、を含有し、前記無機充填材が、表面に有機物が結合された無機充填材(A)と、有機物を含まない無機充填材(B)と、を含む。なし

目的

本発明は、流動特性および接着性に優れる液状封止樹脂組成物、並びにこの液状封止樹脂組成物を用いた高信頼性の電子部品装置及びその製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材と、を含有し、前記無機充填材が、表面に有機物が結合された無機充填材(A)と、有機物を含まない無機充填材(B)と、を含む液状封止樹脂組成物

請求項2

前記無機充填材の含有率が前記液状封止樹脂組成物全体の20質量%〜90質量%である、請求項1に記載の液状封止樹脂組成物。

請求項3

前記無機充填材は、平均粒径が0.1μm〜10μmである、請求項1又は2に記載の液状封止樹脂組成物。

請求項4

前記表面に有機物が結合された無機充填材(A)と前記有機物を含まない無機充填材(B)の含有比率A:Bが90:10〜30:70である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の液状封止樹脂組成物。

請求項5

前記エポキシ樹脂がビスフェノール型エポキシ樹脂グリシジルアミン型エポキシ樹脂とを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の液状封止樹脂組成物。

請求項6

溶剤を含まないか、又は溶剤の含有率が前記液状封止樹脂組成物全体の5質量%以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の液状封止樹脂組成物。

請求項7

支持部材と、前記支持部材上に配置される電子部品と、前記支持部材及び前記電子部品の間の空隙の少なくとも一部を封止している樹脂硬化物と、を備える電子部品装置であって、前記樹脂硬化物が請求項1〜6のいずれか1項に記載の液状封止樹脂組成物の硬化物である電子部品装置。

請求項8

支持部材と、前記支持部材上に配置される電子部品との間の空隙の少なくとも一部を、請求項1〜6のいずれか1項に記載の液状封止樹脂組成物を用いて封止する工程を備える、電子部品装置の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、液状封止樹脂組成物電子部品装置及び電子部品装置の製造方法に関する。

背景技術

0002

トランジスタ、IC(IntegratedCircuit)等の電子部品装置に用いられる各種半導体素子(以下、チップともいう。)は、生産性製造コスト等の面から樹脂による封止が主流となっている。樹脂としては、エポキシ樹脂が広く用いられている。これは、エポキシ樹脂が作業性、成形性、電気特性耐湿性耐熱性機械特性インサート品との接着性等の封止材に求められる諸特性においてバランスに優れているためである。

0003

半導体素子の表面実装方法としては、電子部品装置の小型化及び薄型化に伴い、ベアチップを直接配線基板上に実装する、いわゆるベアチップ実装が主流となっている。このベアチップ実装による半導体装置としては、例えば、COB(Chip on Board)、COG(Chip on Glass)、TCP(Tape Carrier Package)等が挙げられ、これらの半導体装置においては、液状の封止樹脂組成物が広く使用されている。
また、半導体素子を配線基板(以下、単に「基板」ともいう)上に直接バンプ接続してなるフリップチップ型の半導体装置では、バンプ接続した半導体素子と配線基板との間隙ギャップ)に充填するアンダーフィル材として、電子部品用液状樹脂組成物が使用されている。
これらの液状封止樹脂組成物は、電子部品温湿度及び機械的な外力から保護する重要な役割を果たしている。

0004

近年、情報技術の発展に伴って、電子機器のさらなる小型化、高集積度化及び多機能化進展しており、多ピン化によるバンプ小径化、狭ピッチ化及び狭ギャップ化が進んでいる。これにより、アンダーフィル材の流動経路はより複雑になり、従来に比べて流動速度が低下し、ボイド等の未充填部分が発生し易くなっている。未充填部分は、半導体素子又は半導体チップの再配線用として使用するインターポーザ基板に対する接着性を低下させ、得られる半導体製品信頼性の低下等を招く原因となり得るため、存在しないことが望ましい。また、従来の流動特性改善の手法の一つとして界面活性剤の添加があるが、濡れ性の改善には効果をがあるものの、表面張力下がり充填速度が遅くなってしまう欠点を持っている。さらに、アンダーフィル用の樹脂と半導体素子又は基板との界面に界面活性剤が集まるため、両者の接着性が悪化してしまう。半導体素子又は基板とアンダーフィル材との接着性は、電子部品の信頼性に大きな影響を与える重要な特性であり、電子部品の小型化、高集積度化及び多機能化の進展に伴い、従来に比べてより一層の接着性の向上が求められている。そこで、間隙への注入性及び半導体素子又は基板に対する接着性に優れる液状封止樹脂組成物の開発が検討されている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0005

特開2006−176678号公報

発明が解決しようとする課題

0006

近年、電子機器の小型化・高集積度化の進展により、インターポーザ基板と半導体チップとのギャップが従来に比べ狭くなっている。このため、流動特性が劣ると作業効率が低下し、コスト面での悪影響が生じている。また、従来の界面活性剤を用いた手法だと半導体素子又は基板との接着性を低下させる原因となる。したがって、従来の界面活性剤の添加等とは異なる手法を採用することによって、液状封止樹脂組成物の流動特性及び接着性の向上を同時に図ることが求められている。

0007

本発明は、流動特性および接着性に優れる液状封止樹脂組成物、並びにこの液状封止樹脂組成物を用いた高信頼性の電子部品装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、液状封止樹脂組成物の一成分である無機充填材として従来から使用されている、表面に有機物が結合された無機充填材に、有機物を含まない無機充填材を加えて両者を併用することにより、流動性及び接着性が同時に向上できることを見出してなされたものである。

0009

すなわち、本発明は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材と、を含有し、前記無機充填材が、表面に有機物が結合された無機充填材(A)と、有機物を含まない無機充填材(B)と、を含む液状封止樹脂組成物を提供する。さらに、本発明の液状封止樹脂組成物は、無機充填材の含有率が前記液状封止樹脂組成物全体の20質量%〜90質量%であることが好ましい。本発明は、前記充填材として、表面に有機物が結合された無機充填材(A)と、有機物を含まない無機充填材(B)とを併用することにより、流動特性を従来の液状封止樹脂組成物と同等以上に維持しながら、硬化後の樹脂の接着性を大幅に向上させることができる。

0010

また、本発明は、前記無機充填材の平均粒径が0.1μm〜10μmである液状封止樹脂組成物を提供する。それにより、多ピン化によるバンプの小径化、狭ピッチ化及び狭ギャップ化が進む電子部品用のアンダーフィル材として、流動特性及び接着性の向上を図ることができる。

0011

本発明は、前記液状封止樹脂組成物において、前記表面に有機物が結合された無機充填材(A)と前記有機物を含まない無機充填材(B)の含有比率A:Bが90:10〜30:70であることが好ましい。それにより、本発明の液状封止樹脂組成物において、流動特性と硬化物の接着性との一層の向上を図ることができる。

0012

また、本発明は、前記エポキシ樹脂がビスフェノール型エポキシ樹脂グリシジルアミン型エポキシ樹脂とを含む液状封止樹脂組成物を提供する。それにより、本発明の液状封止樹脂組成物において、流動特性及び硬化後の接着性を含め、バランスをとりながら諸特性の向上を図ることができる。

0013

また、本発明は、溶剤を含まないか、又は溶剤の含有率が前記液状封止樹脂組成物全体の5質量%以下である液状封止樹脂組成物を提供する。それにより、硬化物中の気泡発生を抑制することができ、本発明の液状封止樹脂組成物を適用した電子部品の耐湿熱信頼性を高めることができる。

0014

本発明は、支持部材(例えば、インターポーザ基板等)と、前記支持部材上に配置される電子部品と、前記支持部材及び前記電子部品の間の空隙の少なくとも一部を封止している樹脂硬化物と、を備える電子部品装置であって、前記樹脂硬化物が前記の液状封止樹脂組成物の硬化物である電子部品装置を提供する。本発明の液状封止樹脂組成物を、例えば、アンダーフィル材として電子部品装置に適用することにより、硬化後において基板との優れた接着性が得られるため、前記電子部品の信頼性を高めることができる。

0015

また、本発明は、支持部材と、前記支持部材上に配置される電子部品との間の空隙の少なくとも一部を、前記の液状封止樹脂組成物を用いて封止する工程を備える、電子部品装置の製造方法を提供する。本発明の液状封止樹脂組成物は優れた流動特性を有するため、電子部品装置の製造時に実施する封止工程において、工程の短縮化製造品質の向上を図ることができる。

発明の効果

0016

本発明によれば、流動特性および接着性に優れる液状封止樹脂組成物、並びにこの液状封止樹脂組成物を用いることにより、小型化、高集積度化及び多機能化が進む電子部品装置において、高信頼性を有する電子部品及びその製造方法を提供することができる。

0017

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。

0018

本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
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、各成分の粒子径は、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。

0019

本開示において「常温」とは25℃を意味し、「液体」とは流動性と粘性を示し、かつ粘性を示す尺度である粘度が0.0001Pa・s〜100Pa・sである物質を意味する。また、「液状」とは前記液体の状態であることを意味する。

0020

本開示において「粘度」とは、EHD型回転粘度計を25℃で1分間、所定の回毎分で回転させた時の測定値に、所定の換算係数を乗じた値と定義する。上記測定値は、25±1℃に保たれた液体について、コーン角度3゜、コーン半径14mmのコーンロータを装着したEHD型回転粘度計を用いて得られる。前記回毎分及び換算係数は、測定対象の液体の粘度によって異なる。具体的には、測定対象の液体の粘度を予め大まかに推定し、推定値に応じて回毎分(rpm)及び換算係数を決定する。

0021

本開示では、測定対象の液体の粘度に応じて、前記EDH型粘度計測定条件を次のように変更する。粘度の推定値が0Pa・s以上1.25Pa・s未満の場合は、回転数を10rpm、換算係数を0.5とし、粘度の推定値が1.25Pa・s以上2.5Pa・s未満の場合は、回転数を5rpm、換算係数を1とし、粘度の推定値が2.5Pa・s以上6.25Pa・s未満の場合は、回転数を2.5rpm、換算係数を2とし、また、粘度の推定値が6.25Pa・s以上12.5Pa・s未満の場合は、回転数を1rpm、換算係数を5とする。

0022

[液状封止樹脂組成物]
本開示の液状封止樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、表面処理を行った無機充填材と、未処理の無機充填材とを含む液状封止樹脂組成物である。液状封止樹脂組成物は、必要に応じてその他の成分を含んでいてもよい。

0023

(エポキシ樹脂)
エポキシ樹脂は特に制限されず、例えば、電子部品装置の封止材の成分として一般的に使用されているエポキシ樹脂を用いることができる。充分な硬化性を得る観点からは、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂を用いることが好ましい。

0024

エポキシ樹脂として具体的には、例えば、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ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジルトルイジンジアミノジフェニルメタングリシジルアミンアミノフェノール型グリシジルアミン等の芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂などのグリシジルアミン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂ビフェニル型エポキシ樹脂スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、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、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂フェニレン骨格及びビフェニレン骨格の少なくともいずれかを有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格及びビフェニレン骨格の少なくともいずれかを有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂などのアラルキル型エポキシ樹脂、並びにビニルシクロヘキセンジオキシドジシクロペンタジエンオキシドアリサイクリックジエポキシアジペイド等の脂環式エポキシ樹脂などの脂肪族エポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。

0025

エポキシ樹脂は、硬化物の耐熱性、機械特性及び耐湿性を向上させる観点から、芳香族環グリシジル構造又はグリシジルアミン構造が結合した構造を含むエポキシ樹脂を含むことが好ましい。
また、エポキシ樹脂は、硬化物の特性及び信頼性、特に接着性を確保できる範囲内で、脂肪族エポキシ樹脂を含んでもよい。

0026

液状封止樹脂組成物を液状にする観点からは、エポキシ樹脂として液状のエポキシ樹脂を用いることが好ましく、液状封止樹脂組成物を常温で液状にする観点からは、エポキシ樹脂として常温で液状のエポキシ樹脂を用いることがより好ましい。

0027

液状封止樹脂組成物が液状のエポキシ樹脂を含む場合、すべてのエポキシ樹脂が液状であってもよく、液状のエポキシ樹脂と固体のエポキシ樹脂の組み合わせであってもよい。
液状のエポキシ樹脂と固体のエポキシ樹脂の組み合わせは、これらのエポキシ樹脂の混合物が全体として液状となる組み合わせであることが好ましく、常温で液状となる組み合わせであることがより好ましい。
液状封止樹脂組成物が固体のエポキシ樹脂を含む場合、良好な流動性を維持する観点から、その含有率はエポキシ樹脂全体の20質量%以下であることが好ましい。

0028

液状封止樹脂組成物が2種以上のエポキシ樹脂を含む場合、使用するすべてのエポキシ樹脂を混合してから、他の成分と混合して、液状封止樹脂組成物を調製してもよく、使用するエポキシ樹脂を別々に混合して、液状封止樹脂組成物を調製してもよい。

0029

液状封止樹脂組成物におけるエポキシ樹脂の含有率は、特に限定されないが、液状封止樹脂組成物全体の5質量%〜60質量%であることが好ましく、5質量%〜50質量%であることがより好ましい。エポキシ樹脂の含有率がこの範囲内であると、反応性に優れ、かつ硬化物の耐熱性及び機械的強度、並びに封止時の流動特性に優れる傾向にある。

0030

液状封止樹脂組成物の諸特性のバランスの観点からは、液状封止樹脂組成物は、エポキシ樹脂としてビスフェノール型エポキシ樹脂とグリシジルアミン型エポキシ樹脂を含むことが好ましい。この場合、ビスフェノール型エポキシ樹脂とグリシジルアミン型エポキシ樹脂の合計含有率が、エポキシ樹脂全体の20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましく、80質量%以上であることが特に好ましい。

0031

液状封止樹脂組成物がエポキシ樹脂としてビスフェノール型エポキシ樹脂とグリシジルアミン型エポキシ樹脂を含む場合、その質量比(ビスフェノール型エポキシ樹脂:グリシジルアミン型エポキシ)は、特に制限はないが、耐熱性、接着性及び流動性の観点から、例えば、20:80〜95:5であることが好ましく、40:60〜90:10であることがより好ましく、60:40〜80:20であることがさらに好ましい。

0032

エポキシ樹脂の純度は、高いほど好ましい。特に加水分解性塩素量は、IC等の素子上のアルミ配線腐食に関わるため少ない方が好ましい。耐湿性に優れる液状封止樹脂組成物を得る観点からは、例えば、加水分解性塩素量が500ppm以下のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
本開示においてエポキシ樹脂の加水分解性塩素量とは、試料のエポキシ樹脂1gをジオキサン30mlに溶解し、1N−KOH(水酸化カリウムメタノール溶液5mlを添加して30分間還流させた後、電位差滴定により求めた値を尺度としたものである。

0033

(硬化剤)
硬化剤は特に制限されず、例えば、電子部品装置の封止材の成分として一般的に使用されている硬化剤を用いることができる。中でもアミノ基を有する化合物アミン化合物)を用いることが好ましい。

0034

アミン化合物としては、1分子中に1級アミノ基及び2級アミノ基からなる群から選ばれる1種以上(以下、単に「アミノ基」ともいう)を2個以上含む化合物が好ましく、1分子中にアミノ基を2個〜4個有する化合物がより好ましく、1分子中にアミノ基を2個有する化合物(ジアミン化合物)がさらに好ましい。アミン化合物は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。

0035

アミン化合物は、芳香環を有するもの(芳香族アミン化合物)であることが好ましく、液状の芳香族アミン化合物(液状芳香族アミン化合物)であることがより好ましく、常温で液状の芳香族アミン化合物であることがさらに好ましい。

0036

液状芳香族アミン化合物として具体的には、3,5−ジエチルトルエン−2,4−ジアミン、3,5−ジエチルトルエン−2,6−ジアミン等のジエチルトルエンジアミン、1−メチル−3,5−ジエチル−2,4−ジアミノベンゼン、1−メチル−3,5−ジエチル−2,6−ジアミノベンゼン、1,3,5−トリエチル−2,6−ジアミノベンゼン、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,5,3’,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン等が挙げられる。これらの中でも、保存安定性の観点からは、例えば、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン及びジエチルトルエンジアミンが好ましい。

0037

液状芳香族アミン化合物は、市販品としても入手できる。市販品の液状芳香族アミン化合物としては、jERキュア−W(「jERキュア」は登録商標)、jERキュア−Z(三菱ケミカル株式会社製、商品名)、カヤハードA−A(「カヤハード」は登録商標)、カヤハードA−B、カヤハードA−S(日本化薬株式会社製、商品名)、トートアミンHM−205(新日鉄住金化学株式会社製、商品名)、アデカハードナーEH−101(「アデカハードナー」は登録商標)(株式会社ADEKA製、商品名)、エポミックQ−640(「エポミック」は登録商標)、エポミックQ−643(三井化学株式会社製、商品名)、DETDA80(Lonza社製、商品名)等が挙げられる。

0038

液状封止樹脂組成物がアミン化合物を含む場合、その含有率は特に制限されないが、例えば、硬化剤全体の50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましい。

0039

液状封止樹脂組成物が3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン及びジエチルトルエンジアミンの少なくとも一方を含む場合、これらの合計含有率は特に制限されないが、例えば、硬化剤全体の50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましい。

0040

液状封止樹脂組成物を液状にする観点からは、液状の硬化剤を用いることが好ましく、液状封止樹脂組成物を常温で液状にする観点からは、常温で液状の硬化剤を用いることがより好ましい。

0041

液状封止樹脂組成物が液状の硬化剤を含む場合、すべての硬化剤が液状であってもよく、液状の硬化剤と固体の硬化剤の組み合わせであってもよい。液状の硬化剤と固体の硬化剤の組み合わせは、これらの硬化剤の混合物が全体として液状となる組み合わせが好ましく、常温で液状となる組み合わせがより好ましい。
液状封止樹脂組成物が固体の硬化剤を含む場合、良好な流動性を維持する観点から、その含有率は硬化剤全体の20質量%以下であることが好ましい。

0042

硬化剤の活性水素当量は、特に制限はないが、例えば、10g/mol〜200g/molであることが好ましく、20g/mol〜100g/molであることがより好ましく、30g/mol〜70g/molであることがさらに好ましい。

0043

液状封止樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂と硬化剤の比率は特に制限されないが、それぞれの未反応分を少なく抑える観点から、例えば、エポキシ樹脂のエポキシ基数の硬化剤の活性水素数に対する比率(エポキシ樹脂のエポキシ基数/硬化剤の活性水素数)が0.7〜1.6であることが好ましく、0.8〜1.4であることがより好ましく、0.9〜1.2であることがさらに好ましい。

0044

(無機充填材)
無機充填材は特に制限されず、例えば、電子部品装置の封止材の成分として一般的に使用されている無機充填材を用いることができるが、本発明は、表面に有機物が結合された無機充填材(A)と、有機物を含まない無機充填材(B)とを含む無機充填材を使用することが特徴である。

0045

無機充填材として具体的には、溶融シリカ結晶シリカ等のシリカ炭酸カルシウムクレーアルミナ窒化珪素炭化珪素窒化ホウ素珪酸カルシウムチタン酸カリウム窒化アルミニウム、ベリリアジルコニアジルコンフォステライトステアタイトスピネルムライトチタニア等の粉体、前記粉体を球形化したビーズガラス繊維などが挙げられる。また、無機充填材として難燃効果のあるものを用いてもよい。難燃効果のあ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硼酸亜鉛モリブデン酸亜鉛等が挙げられる。無機充填材は、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。

0046

無機充填材の粒子形状は、特に制限はなく、不定形であっても球状であってもよいが、液状封止樹脂組成物の微細間隙への流動性及び浸透性の観点からは、球状であることが好ましい。具体的には、例えば、球状シリカが好ましく、球状溶融シリカがより好ましい。

0047

無機充填材の平均粒径は、特に制限はないが、例えば、本発明の液状封止樹脂組成物をアンダーフィルとして使用する場合は、0.1μm〜10μmであることが好ましく、0.3μm〜5μmであることより好ましい。無機充填材の平均粒径が0.1μm以上であると、樹脂成分(エポキシ樹脂及び硬化剤)への分散性が向上し、液状封止樹脂組成物の流動特性がより向上する傾向にあり、10μm以下であると無機充填材の沈降をより抑制し易くなり、かつ微細間隙への浸透性及び流動性が向上してボイド又は未充填部分の発生がより抑制される傾向にある。
それに対して、無機充填材の平均粒径が0.1μm未満であると、比表面積の増加による液状封止樹脂組成物の粘度増大が顕著になり、流動性が大幅に低下する。また、平均粒径が10μmを超える場合は、100μm以下の微細間隙への浸透性が大幅に低下する。

0048

本開示において無機充填材の平均粒径は、体積平均粒径を意味する。具体的には、レーザー回折散乱法により得られる体積基準粒度分布曲線において、小径側からの累積が50%となるときの粒子径(d50)を意味する。

0049

液状封止樹脂組成物における無機充填材の含有率は、特に制限はないが、例えば、液状封止樹脂組成物全体の20質量%〜90質量%であることが好ましく、30質量%〜80質量%であることがより好ましく、40質量%〜75質量%であることがさらに好ましく、50質量%〜75質量%であることが特に好ましく、60質量%〜75質量%であることが極めて好ましい。

0050

無機充填材の含有率が液状封止樹脂組成物全体の20質量%以上であると、硬化物の熱膨張係数が低減する傾向にあり、90質量%以下であると、液状封止樹脂組成物の粘度が低く維持されて流動性、浸透性及びディスペンス性が良好に維持される傾向にある。

0051

本開示において有機物を含まない無機充填材(B)とは、市販されている未処理無機充填材を一般的に意味する。未処理無機充填材としては、低熱膨張性で、かつ、入手が容易で一般的に使用されている未処理シリカを使用することが好ましい。

0052

本開示において表面に有機物が結合された無機充填材(A)とは、有機物で化学的に表面処理された無機充填材、又は表面が有機物で物理的に被覆された無機充填材を意味する。これらの中で、本発明においては、均一な粒子径が得られやすいこと、化学的に安定性が高いこと等から、前者の無機充填材を使用することが好ましい。表面処理された無機充填材としては、カップリング剤によってすでに表面処理された市販品を使用してもよいし、市販されている前記未処理無機充填材を用いて、個別にカップリング剤等によって化学的に表面処理をしたものを使用してもよい。

0053

ここで使用されるカップリング剤は特に制限されず、例えば、電子部品装置の封止材の成分として一般的に使用されているカップリング剤を用いることができる。液状封止樹脂組成物がカップリング剤を含むことで、樹脂成分と無機充填材又は電子部品の構成部材との界面における接着性の向上、充填性の向上が期待できる。

0054

カップリング剤として具体的には、1級アミノ基、2級アミノ基及び3級アミノ基からなる群から選ばれる1種以上のアミノ基を有するアミノシランエポキシシランメルカプトシランアルキルシランウレイドシランビニルシラン等の分子構造中にケイ素原子を有する化合物(シラン化合物)、チタン系化合物アルミニウムキレート類、アルミニウム系化合物ジルコニウム系化合物などが挙げられる。カップリング剤は、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。

0055

液状封止樹脂組成物の充填性の観点からは、カップリング剤としてはシラン化合物が好ましく、エポキシシランがより好ましい。エポキシシランとして具体的には、2−(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、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2−(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。これらの中でも、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン及び2−(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が好ましい。

0056

本発明で使用する表面処理無機充填材(A)としては、前記有機物を含まない無機シリカ材質を合わせることが好ましく、低熱膨張性で、かつ、入手が容易で一般的に使用されている表面処理シリカを使用することが好ましい。

0057

(その他の成分)
液状封止樹脂組成物は、上述した成分以外の成分を含んでいてもよい。例えば、染料カーボンブラック等の着色剤希釈剤レベリング剤消泡剤などを必要に応じて含んでいてもよい。なお、本発明においては、耐湿熱信頼性、及び硬化物中のポイド発生を抑制する観点から、実質的に溶剤を含有しないことが好ましい。仮に、液状封止樹脂組成物の低粘度化を図るために溶剤を含む場合であっても、溶剤の含有率が液状封止樹脂組成物全体の5質量%以下であることが好ましい。ここで、本発明でいう「溶剤」とは、エポキシ樹脂及び硬化剤と反応するような官能基を有しない有機化合物であって、25℃において液状であり、例えば、一般的に使用される無極性又は極性有機溶媒を意味する。

0058

液状封止樹脂組成物の調製方法は特に制限されず、上記各種成分を分散混合できる手法であれば、いかなる手法を用いてもよい。液状封止樹脂組成物は、例えば、所定の配合量の前記各成分を量し、擂潰機ミキシングロールプラネタリミキサ等の混合機を用いて混合及び混練し、必要に応じて脱泡することによって得ることができる。混合及び混練の条件は、原料の種類等に応じて適宜決定すればよいが、前記各成分が均一に混合及び分散する条件を選択することが好ましい。

0059

液状封止樹脂組成物は、EHD型回転粘度計を用いて測定される25℃における粘度が、例えば、1000Pa・s以下であることが好ましい。前記粘度が1000Pa・s以下であると、電子部品の小型化、半導体素子の接続端子ファインピッチ化、配線基板の微細配線化に対応可能な流動性及び浸透性が確保される傾向にある。前記粘度は、同様の観点から、例えば、500Pa・s以下であることがより好ましく、100Pa・s以下であることがさらに好ましく、30Pa・s以下であることが特に好ましい。前記粘度の下限に特に制限はないが、実装性の観点からは、例えば、1.0Pa・s以上であることが好ましく、10Pa・s以上であることがより好ましい。
液状封止樹脂組成物の粘度は、例えば、封止の対象となる電子部品及び電子部品装置の種類に応じて適宜調整すればよい。液状封止樹脂組成物の粘度は、例えば、上記で例示した各成分の種類、含有量等を制御することによって調整することができる。

0060

(液状封止樹脂組成物の用途)
本開示の液状封止樹脂組成物は、リードフレーム配線済みテープキャリア配線板リジッド又はフレキシブル)、ガラスシリコーンウエハ等の支持部材に、半導体チップ、トランジスタ、ダイオードサイリスタ等の能動素子コンデンサ抵抗体抵抗アレイコイル、スイッチ等の受動素子などの電子部品を搭載した電子部品装置の製造に適用することができる。

0061

特に、本開示の液状封止樹脂組成物は、信頼性に優れるアンダーフィル材として好適に用いることができる。具体的には、例えば、支持部材上に電子部品をバンプ接続によりフリップチップボンディングして得られる、フリップチップ型の半導体装置の製造に用いるアンダーフィル材として好適である。フリップチップ型の半導体装置としては、BGA(Ball Grid Array)、LGA(Land Grid Array)、COF(Chip On Film)等が挙げられる。

0062

本開示の液状封止樹脂組成物は、支持部材と電子部品とを接続するバンプの材質として、従来の鉛含有はんだを用いた電子部品装置の製造に対しても好適であるが、鉛含有はんだと比較して物性的に脆いSn−Ag−Cu系等の鉛フリーはんだを用いた電子部品装置の製造に対しても良好な信頼性を維持でき、好適に用いることができる。

0063

また、近年、半導体素子の高速化に伴い、低誘電率層間絶縁膜が半導体素子に形成されているが、この層間絶縁膜は機械的強度が弱く、外部からの応力破壊され易いため、故障が発生し易い。この傾向は半導体素子が大きくなる程顕著になるため、液状封止樹脂組成物に起因して生じる応力の低減が求められている。

0064

本開示の液状封止樹脂組成物は、例えば、半導体素子の長い方の辺の長さが2mm以上のサイズであり、誘電率が3.0以下の層間絶縁膜を有する半導体素子を搭載するフリップチップ型の電子部品装置に対しても、優れた信頼性を提供することができる。
また、支持部材と電子部品のバンプ接続面間の距離が200μm以下である場合でも良好な流動性及び充填性を示し、耐湿性、耐熱衝撃性等の信頼性に優れる電子部品装置を製造することができる。

0065

[電子部品装置]
本開示の電子部品装置は、支持部材と、前記支持部材上に配置される電子部品と、前記支持部材と前記電子部品との間の空隙の少なくとも一部を封止している上述した液状封止樹脂組成物の硬化物と、を備える電子部品装置である。

0066

本開示の電子部品装置を構成する支持部材、電子部品等を備える電子部品装置の好適な態様は、上述した液状封止樹脂組成物の用途の項で挙げた電子部品装置と同様である。

0067

本開示の電子部品装置は、支持部材と電子部品との間の空隙の少なくとも一部が液状封止の硬化物によって封止されていればよいが、空隙の全部が封止されていることが好ましい。また、支持部材と電子部品との間の空隙以外の部分が液状封止樹脂組成物の硬化物で封止されていてもよい。

0068

[電子部品装置の製造方法]
本開示の電子部品装置の製造方法は、支持部材と、前記支持部材上に配置される電子部品との間の空隙の少なくとも一部を上述した液状封止樹脂組成物を用いて封止する工程を備える電子部品装置の製造方法である。

0069

本開示の電子部品装置の製造方法に用いられる、支持部材、電子部品等を備える電子部品装置の好適な態様は、上述した液状封止樹脂組成物の用途の項で挙げた半導体装置と同様である。

0070

本開示の電子部品装置の製造方法では、支持部材と電子部品との間の空隙の少なくとも一部を液状封止樹脂組成物によって封止するが、空隙の全部を封止することが好ましい。
また、支持部材と電子部品との間の空隙以外の部分を液状封止樹脂組成物で封止してもよい。

0071

液状封止樹脂組成物を用いて支持部材と電子部品との間の空隙を封止する方法は特に制限されず、ディスペンス方式注型方式、印刷方式等の従来公知の方式を適用することができる。

0072

以下、本開示の液状封止樹脂組成物を実施例によってさらに具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。

0073

(液状封止樹脂組成物の調製)
下記成分を表1に示す組成で配合し、三本ロール及び真空擂潰機にて混練分散して、実施例1〜3及び比較例1〜2の液状封止樹脂組成物を調製した。

0074

・エポキシ樹脂1:ビスフェノールFをエポキシ化して得られるエポキシ当量160g/molの液状ジエポキシ樹脂YDF−8170C(新日鉄住金化学株式会社製、商品名)
・エポキシ樹脂2:アミノフェノールをエポキシ化して得られるエポキシ当量95g/molの3官能液状エポキシ樹脂jER630(三菱ケミカル株式会社製、商品名)

0075

・硬化剤1:活性水素当量45g/molのジエチルトルエンジアミンjERキュア−W(三菱ケミカル株式会社製、商品名)
・硬化剤2:活性水素当量63g/molのジエチルジアミノジフェニルメタンカヤハードA−A(日本化薬株式会社製、商品名)

0076

・有機物を含まない無機充填材(B):平均粒径0.6μmの球状溶融シリカSO−25H/24C(株式会社アドマテクス製、商品名)
・表面に有機物が結合された無機充填材(A):平均粒径0.6μmの球状溶融シリカ SO−25H/24C(株式会社アドマテックス製、商品名)にカップリング剤(γ−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランS510(JNC株式会社製、商品名))を結合させたシリカ
・着色剤:カーボンブラックMA−100(三菱ケミカル株式会社製、商品名)

0077

(流動特性の評価)
調製した液状封止樹脂組成物を用いて、下記の試験により流動特性の評価を行った。結果を表1に示す。

0078

(1)流動特性の評価
液状封止樹脂組成物1mgを、110℃の条件下でディスペンス方式により支持部材(ガラス基板)と、電子部品の代用として使用するカバーガラスとの間の空隙に注入し、このときの完全に充填が完了するまでの時間(sec)を測定し、表1に示す流動速度の目安として評価した。さらに、150℃で2時間、空気中で硬化することで間隙を封止し、フローマーク流動先端外観およびボイドの個数を観察した。フローマーク流動先端の外観は、良好なものを(○)、実用的には問題ないものの、やや改良を有するものを(△)、及び実用的に問題がある不良のものを(×)で表した。評価用サンプル仕様は以下のとおりである。

0079

・ガラス基板のサイズ:76mm×26mmマイクロスライドガラス(硝子工業株式会社製)
・カバーガラスのサイズ:20mm×30mm(松浪硝子工業株式会社製)
・基板と半導体素子との間のギャップ:25μm

0080

接着強度の評価)
調整した液状封止樹脂組成物を用いて、下記の試験により接着強度の評価を行った。結果を表1に示す。

0081

(2)接着特性の評価
接着基板(Siチップ)上に直径3mmのシリンダー状の空洞(高さ1mm)を設けたシリコンラバーを取り付け、空洞部分に液状封止樹脂組成物を注入した。150℃で2時間、空気中で硬化することで液状封止樹脂組成物を硬化させ、シリコンラバーをボンドテスター(Dage Precision Industries Ltd.製)により接着強度の評価を行った。測定条件は以下のとおりである。

0082

シェアスピード:50μm/S
・シェア高さ:50μm
ステージ温度:25℃

0083

0084

表1に示すように、液状封止樹脂組成物が充填材として、表面に有機物が結合された無機充填材(A)と有機物を含まない無機充填材(B)とを含む実施例1〜3は、有機物を含まない無機充填材(B)を含まない比較例1に比べて、流動時間が短く(流動速度が速く)、発生するボイドの数も少なくなる傾向にあり、Si基板に対する接着強度も高くなった。このように、本発明の液状封止樹脂組成物は、従来のものと比べて流動特性及び接着性に優れることがわかる。一方、比較例1に界面活性剤を添加した比較例2は、優れた流動特性を有するものの、接着強度が最も低い値を示しており、電子部品へ適用するには信頼性の点で適用が大幅に狭められる。

0085

また、表1に示す実施例3は、比較例1に比べて高い接着力が得られるものの、流動特性の低下がみられた。なお、表1には示されていないが、無機充填材の全量に対する有機物を含まない無機充填材(B)の含有比率が10質量%未満の場合は、流動特性及び接着性を向上させる効果が十分に得られなかった。したがって、本発明は、流動特性及び接着性の観点から、表面に有機物が結合された無機充填材(A)と有機物を含まない無機充填材(B)の含有比率A:Bが90:10〜30:70 の範囲にあることが好ましい。

実施例

0086

以上のように、本発明の液状封止樹脂組成物は、流動特性および接着強度に優れるため、電子機器のさらなる小型化、高集積度化及び多機能化が進展している現状において、多ピン化によるバンプの小径化、狭ピッチ化及び狭ギャップ化が求められる電子部品装置に本発明の液状封止樹脂組成物を適用することにより、電子部品装置の信頼性及び生産性を大幅に向上させることができる。

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