CN111349314A - 树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是提供可降低固化物的介电特性并抑制流痕产生的树脂组合物。本发明的解决手段是一种树脂组合物,其是包含(A)环氧树脂、(B)固化剂及(C)无机填充材料的树脂组合物,其中,(B)成分包含(B‑1)软化点为100℃以下的活性酯树脂、(B‑2)二官能的活性酯树脂或(B‑3)分子量为1000以下的活性酯树脂。

Description

树脂组合物
技术领域
本发明涉及包含环氧树脂及固化剂的树脂组合物、上述树脂组合物的固化物、包含上述树脂组合物的树脂片材、包含上述固化物的电路基板、包含上述固化物的半导体芯片封装、以及具备上述半导体芯片封装的半导体装置。
背景技术
近年来,随着智能手机、平板型装置等小型高功能电子设备的需求增大,用于这些小型电子设备的半导体芯片封装用绝缘材料也被要求进一步的高功能化。这样的绝缘层已知将树脂组合物固化而形成的绝缘层等(参照例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2017-008312号公报。
发明内容
发明所要解决的技术问题
在今后对小型化、薄膜化的需求不断提升的情况下,半导体芯片封装用绝缘材料被要求降低介电特性。但是,以往的绝缘材料中,介电特性低的材料容易产生流痕(flow mark)。
本发明的课题在于提供可降低固化物的介电特性并抑制流痕产生的树脂组合物。
解决技术问题所采用的技术方案
为了达成本发明的课题,本发明人等进行了认真研究,结果发现,通过作为(B)固化剂使用(B-1)软化点为100℃以下的活性酯树脂、(B-2)二官能的活性酯树脂或(B-3)分子量为1000以下的活性酯树脂,可解决上述的课题,从而完成了本发明。
即,本发明包含以下的内容,
[1]一种树脂组合物,其是包含(A)环氧树脂、(B)固化剂及(C)无机填充材料的树脂组合物,其中,(B)成分包含(B-1)软化点为100℃以下的活性酯树脂;
[2]根据上述[1]所述的树脂组合物,其中,将树脂组合物中的不挥发成分设为100质量%时,(B-1)成分的含量为1质量%~50质量%;
[3]一种树脂组合物,其是包含(A)环氧树脂、(B)固化剂及(C)无机填充材料的树脂组合物,其中,(B)成分包含(B-2)二官能的活性酯树脂;
[4]根据上述[3]所述的树脂组合物,其中,(B-2)成分是以式(1)表示的化合物;
[化学式1]
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
式中,环X、Y及Z分别独立地表示任选进一步具有取代基的芳环;
[5]根据上述[1]~[4]中任一项所述的树脂组合物,其中,(B)成分进一步包含选自苯酚类固化剂、萘酚类固化剂、胺类固化剂及酸酐类固化剂中的1种以上的固化剂;
[6]根据上述[1]~[5]中任一项所述的树脂组合物,其中,(A)成分为液态环氧树脂;
[7]根据上述[1]~[6]中任一项所述的树脂组合物,其中,(C)成分的平均粒径为1μm~40μm;
[8]根据上述[1]~[7]中任一项所述的树脂组合物,其中,将树脂组合物中的不挥发成分设为100质量%时,(C)成分的含量为80质量%以上;
[9]根据上述[1]~[8]中任一项所述的树脂组合物,其在25℃下呈液态;
[10]根据上述[1]~[9]中任一项所述的树脂组合物,其用于形成半导体芯片封装的绝缘层;
[11]根据上述[1]~[9]中任一项所述的树脂组合物,其用于形成电路基板的绝缘层;
[12]根据上述[1]~[9]中任一项所述的树脂组合物,其用于密封半导体芯片封装的半导体芯片;
[13]一种固化物,其是上述[1]~[12]中任一项所述的树脂组合物的固化物;
[14]一种树脂片材,其具有:支承体、以及设置于上述支承体上的包含上述[1]~[12]中任一项所述的树脂组合物的树脂组合物层;
[15]一种电路基板,其包含由上述[1]~[12]中任一项所述的树脂组合物的固化物形成的绝缘层;
[16]一种半导体芯片封装,其包含:上述[15]所述的电路基板、以及搭载于该电路基板的半导体芯片;
[17]一种半导体芯片封装,其包含:半导体芯片、以及密封该半导体芯片的上述[1]~[12]中任一项所述的树脂组合物的固化物;
[18]一种半导体装置,其具备上述[16]或[17]所述的半导体芯片封装;
[19]一种树脂组合物,其是包含(A)环氧树脂、(B)固化剂及(C)无机填充材料的树脂组合物,其中,(B)成分包含(B-3)分子量为1000以下的活性酯树脂。
发明的效果
如果采用本发明,则能够提供可降低固化物的介电特性并抑制流痕产生的树脂组合物、上述树脂组合物的固化物、包含上述树脂组合物的树脂片材、包含上述固化物的电路基板、包含上述固化物的半导体芯片封装、以及具备上述半导体芯片封装的半导体装置。
具体实施方式
以下,对本发明结合其优选实施方式进行详细说明。但是,本发明并不限定于下述实施方式及示例物,可在不脱离本发明的权利要求书及其均等范围的范围内任意变更实施。
<树脂组合物>
本发明的树脂组合物包含(A)环氧树脂、(B)固化剂及(C)无机填充材料。第一实施方式中,(B)成分包含(B-1)软化点为100℃以下的活性酯树脂。第二实施方式中,(B)成分包含(B-2)二官能的活性酯树脂。第三实施方式中,(B)成分包含(B-3)分子量为1000以下的活性酯树脂。
通过使用这样的树脂组合物,可实现固化物的介电特性的降低和流痕产生的抑制这两者。另外,根据这样的树脂组合物,在一个实施方式中,可获得具备能长期维持的与半导体芯片的密合性、优异的储能模量的固化物。
本发明的树脂组合物,除了包含(A)环氧树脂、(B)固化剂及(C)无机填充材料之外,可还包含任意的成分。作为任意的成分,可列举例如(D)固化促进剂、(E)有机溶剂及(F)其他添加剂。以下,对树脂组合物所含的各成分进行详细说明。
<(A)环氧树脂>
本发明的树脂组合物含有(A)环氧树脂。
作为(A)环氧树脂,可列举例如:联二甲酚型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚AF型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、三酚型环氧树脂、萘酚酚醛清漆型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、叔丁基儿茶酚型环氧树脂、萘型环氧树脂、萘酚型环氧树脂、蒽型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、线性脂肪族环氧树脂、具有丁二烯结构的环氧树脂、脂环族环氧树脂、杂环型环氧树脂、含螺环的环氧树脂、环己烷型环氧树脂、环己烷二甲醇型环氧树脂、亚萘基醚型环氧树脂、三羟甲基型环氧树脂、四苯基乙烷型环氧树脂等。环氧树脂可单独使用1种,也可2种以上组合使用。
关于树脂组合物,较好是作为(A)环氧树脂包含1分子中具有2个以上的环氧基的环氧树脂。从显著获得本发明所期望的效果的观点来看,相对于(A)环氧树脂的不挥发成分100质量%,1分子中具有2个以上的环氧基的环氧树脂的比例较好是50质量%以上,更好是60质量%以上,特别好是70质量%以上。
环氧树脂包括温度20℃时呈液态的环氧树脂(以下也称“液态环氧树脂”)和温度20℃时呈固态的环氧树脂(以下也称“固态环氧树脂”)。在一个实施方式中,本发明的树脂组合物作为环氧树脂包含液态环氧树脂。在一个实施方式中,本发明的树脂组合物作为环氧树脂包含固态环氧树脂。液态环氧树脂和固态环氧树脂可组合使用。本发明的树脂组合物较好是作为环氧树脂仅包含液态环氧树脂。
作为液态环氧树脂,较好是1分子中具有2个以上的环氧基的液态环氧树脂。
作为液态环氧树脂,较好是双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AF型环氧树脂、萘型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、具有酯骨架的脂环族环氧树脂、环己烷型环氧树脂、环己烷二甲醇型环氧树脂、及具有丁二烯结构的环氧树脂。
作为液态环氧树脂的具体例子,可列举:DIC株式会社制的“HP4032”、“HP4032D”、“HP4032SS”(萘型环氧树脂);三菱化学株式会社制的“828US”、“828EL”、“jER828EL”、“825”、“EPIKOTE 828EL”(双酚A型环氧树脂);三菱化学株式会社制的“jER807”、“1750”(双酚F型环氧树脂);三菱化学株式会社制的“jER152”(苯酚酚醛清漆型环氧树脂);三菱化学株式会社制的“630”、“630LSD”(缩水甘油胺型环氧树脂);株式会社ADEKA制的“EP-3950S”、“EP-3950L”、“EP-3980S”(缩水甘油胺型环氧树脂);新日铁住金化学株式会社制的“ZX1059”(双酚A型环氧树脂与双酚F型环氧树脂的混合品);Nagase ChemteX株式会社制的“EX-721”(缩水甘油酯型环氧树脂);大赛璐株式会社制的“CELLOXIDE 2021P(CEL2021P)”(具有酯骨架的脂环族环氧树脂);大赛璐株式会社制的“PB-3600”、日本曹达株式会社制的“JP-100”、“JP-200”(具有丁二烯结构的环氧树脂);新日铁住金化学株式会社制的“ZX1658”、“ZX1658GS”(液态1,4-缩水甘油基环己烷型环氧树脂)等。这些可单独使用1种,也可2种以上组合使用。
作为固态环氧树脂,较好是1分子中具有3个以上的环氧基的固态环氧树脂,更好是1分子中具有3个以上的环氧基的芳族类的固态环氧树脂。
作为固态环氧树脂,较好是联二甲酚型环氧树脂、萘型环氧树脂、萘型四官能环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、三酚型环氧树脂、萘酚型环氧树脂、联苯型环氧树脂、亚萘基醚型环氧树脂、蒽型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚AF型环氧树脂、四苯基乙烷型环氧树脂。
作为固态环氧树脂的具体例子,可列举:DIC株式会社制的“HP4032H”(萘型环氧树脂);DIC株式会社制的“HP-4700”、“HP-4710”(萘型四官能环氧树脂);DIC株式会社制的“N-690”(甲酚酚醛清漆型环氧树脂);DIC株式会社制的“N-695”(甲酚酚醛清漆型环氧树脂);DIC株式会社制的“HP-7200”(二环戊二烯型环氧树脂);DIC株式会社制的“HP-7200HH”、“HP-7200H”、“EXA-7311”、“EXA-7311-G3”、“EXA-7311-G4”、“EXA-7311-G4S”、“HP6000”(亚萘基醚型环氧树脂);日本化药株式会社制的“EPPN-502H”(三酚型环氧树脂);日本化药株式会社制的“NC7000L”(萘酚酚醛清漆型环氧树脂);日本化药株式会社制的“NC3000H”、“NC3000”、“NC3000L”、“NC3100”(联苯型环氧树脂);新日铁住金化学株式会社制的“ESN475V”(萘酚型环氧树脂);新日铁住金化学株式会社制的“ESN485”(萘酚酚醛清漆型环氧树脂);三菱化学株式会社制的“YX4000H”、“YX4000”、“YL6121”(联苯型环氧树脂);三菱化学株式会社制的“YX4000HK”(联二甲酚型环氧树脂);三菱化学株式会社制的“YX8800”(蒽型环氧树脂);三菱化学株式会社制的“YX7700”(含二甲苯结构的酚醛清漆型环氧树脂);大阪燃气化学株式会社制的“PG-100”、“CG-500”;三菱化学株式会社制的“YL7760”(双酚AF型环氧树脂);三菱化学株式会社制的“YL7800”(芴型环氧树脂);三菱化学株式会社制的“jER1010”(固态双酚A型环氧树脂);三菱化学株式会社制的“jER1031S”(四苯基乙烷型环氧树脂)等。这些可单独使用1种,也可2种以上组合使用。
作为(A)环氧树脂,组合使用液态环氧树脂和固态环氧树脂的情况下,液态环氧树脂相对于固态环氧树脂的质量比(液态环氧树脂/固态环氧树脂)以质量比计较好是1以上,更好是10以上,特别好是50以上。通过使液态环氧树脂与固态环氧树脂的量比在所述的范围内,可显著获得本发明所期望的效果。
(A)环氧树脂的环氧当量较好是50g/eq.~5000g/eq.,更好是50g/eq.~3000g/eq.,进一步是80g/eq.~2000g/eq.,进一步更好是110g/eq.~1000g/eq.。通过使其在该范围内,树脂片材的固化物的交联密度充分,可带来表面粗糙度小的绝缘层。环氧当量为包含1当量的环氧基的树脂的质量。该环氧当量可按照JIS K7236进行测定。
从显著获得本发明所期望的效果的观点来看,(A)环氧树脂的重均分子量(Mw)较好是100~5000,更好是100~3000,进一步更好是100~1500。树脂的重均分子量可通过凝胶渗透色谱(GPC)法,作为聚苯乙烯换算的值进行测定。
将树脂组合物中的“不挥发成分”设为100质量%时,(A)环氧树脂的含量没有特别限定,从显著获得本发明所期望的效果的观点来看,较好是1质量%以上,更好是2质量%以上,进一步更好是3质量%以上,特别好是4质量%以上。从显著获得本发明所期望的效果的观点来看,其上限较好是50质量%以下,更好是30质量%以下,进一步更好是20质量%以下,特别好是10质量%以下。
将树脂组合物中的“树脂成分”设为100质量%时,(A)环氧树脂的含量没有特别限定,从显著获得本发明所期望的效果的观点来看,较好是20质量%以上,更好是30质量%以上,进一步更好是40质量%以上,特别好是45质量%以上。从显著获得本发明所期望的效果的观点来看,其上限较好是90质量%以下,更好是70质量%以下,进一步更好是60质量%以下,特别好是50质量%以下。
本说明书中,“树脂成分”是指从树脂组合物除去(C)无机填充材料后剩余的全部不挥发成分。因此,“树脂成分”中也可包含低分子化合物。
<(B)固化剂>
本发明的树脂组合物含有(B)固化剂。(B)固化剂具有使(A)环氧树脂固化的功能。
将树脂组合物中的“不挥发成分”设为100质量%时,(B)固化剂的含量没有特别限定,从显著获得本发明所期望的效果的观点来看,较好是1质量%以上,更好是3质量%以上,进一步更好是4质量%以上,特别好是5质量%以上。从显著获得本发明所期望的效果的观点来看,其上限较好是50质量%以下,更好是30质量%以下,进一步更好是20质量%以下,特别好是10质量%以下。
将树脂组合物中的“树脂成分”设为100质量%时,(B)固化剂的含量没有特别限定,从显著获得本发明所期望的效果的观点来看,较好是20质量%以上,更好是30质量%以上,进一步更好是40质量%以上,特别好是50质量%以上。从显著获得本发明所期望的效果的观点来看,其上限较好是90质量%以下,更好是70质量%以下,进一步更好是60质量%以下,特别好是55质量%以下。
第一实施方式中,(B)固化剂包含(B-1)软化点为100℃以下的活性酯树脂。第二实施方式中,(B)成分包含(B-2)二官能的活性酯树脂。第三实施方式中,(B)成分包含(B-3)分子量为1000以下的活性酯树脂。
活性酯树脂是指可与环氧树脂的环氧基进行加成反应的酯化合物。活性酯树脂具有在与环氧树脂的环氧基的加成反应中不会产生羟基的特征。因此,通过使用活性酯树脂作为固化剂,可降低所得的固化物中的极性基团浓度,因此能够实现低介电特性。
<(B-1)软化点为100℃以下的活性酯树脂>
(B-1)成分的活性酯树脂只要软化点为100℃以下则没有特别限定。软化点例如可通过基于JIS K2351的环球法进行测定。通过使用(B-1)成分,可提高树脂组合物的组成的均匀性,所以可抑制流痕的产生。作为(B-1)成分,较好是软化点为100℃以下的二官能的活性酯树脂(关于“二官能的活性酯树脂”如下述的说明);更好是以式(1):
[化学式2]
Figure DEST_PATH_IMAGE002
[式中,环X、Y及Z分别独立地表示任选进一步具有取代基的芳环。]
表示的二官能的活性酯树脂中软化点为100℃以下的树脂;进一步好是以式(2):
[化学式3]
Figure DEST_PATH_IMAGE003
[式中,环A、B、C、D及E分别独立地表示任选进一步具有取代基的苯环。]
表示的二官能的活性酯树脂中软化点为100℃以下的树脂。
本说明书中,“芳环”是指环上的π电子体系所含的电子数为4n+2个(n为自然数)的遵循休克尔规则(Hückel's rule)的环,可列举芳烃环及芳族杂环。
本说明书中,“芳烃环”是指以碳原子为成环原子的芳环。“芳烃环”较好是碳原子数6~14的芳烃环,更好是碳原子数6~10的芳烃环。作为“芳烃环”,可列举例如苯环、萘环、蒽环等。
本说明书中,“芳族杂环”是指,作为成环原子除包含碳原子以外还含有氮原子、硫原子、氧原子等(较好是1~4个)杂原子的芳环。作为“芳族杂环”,较好是5~14元的芳族杂环,更好是5~10元的芳族杂环。作为“芳族杂环”,可列举例如噻吩环、呋喃环、吡咯环、咪唑环、吡唑环、噻唑环、异噻唑环、噁唑环、异噁唑环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、哒嗪环、1,2,4-噁二唑环、1,3,4-噁二唑环、1,2,4-噻二唑环、1,3,4-噻二唑环、三唑环、四唑环、三嗪环等的5元或6元的单环芳族杂环;苯并噻吩环、苯并呋喃环、苯并咪唑环、苯并噁唑环、苯并异噁唑环、苯并噻唑环、苯并异噻唑环、苯并三唑环等的8~14元的稠合芳族杂环。
式(1)的“任选进一步具有取代基的芳环”、式(2)的“任选进一步具有取代基的苯环”各自的进一步的取代基没有特别限定,可列举例如卤素原子、烷基、烯基、烷氧基、烷基羰基、芳基、芳氧基、芳基羰基、芳烷基、芳族杂环基、非芳族杂环基等。
本说明书中,作为“卤素原子”,可列举例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。
本说明书中,“烷基”是指直链、支链或环状的1价脂肪族饱和烃基。“烷基”的碳原子数较好是1~6,更好是1~4,进一步更好是1~3。作为“烷基”,可列举例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、1-乙基丙基、己基、异己基、1,1-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。
本说明书中,“烯基”是指具有至少1个碳-碳双键的直链、支链或环状的1价不饱和脂肪族烃基。“烯基”的碳原子数较好是2~6,更好是2~4,进一步更好是2或3。作为“烯基”,可列举例如乙烯基(ethenyl)、1-丙烯基、2-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、3-甲基-2-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、4-甲基-3-戊烯基、1-己烯基、3-己烯基、5-己烯基、环丁烯基、环戊烯基、环己烯基等。
本说明书中,“烷氧基”是指烷基与氧原子结合而形成的1价基团(烷基-O-)。“烷氧基”的碳原子数较好是1~6,更好是1~4,进一步更好是1~3。作为“烷氧基”,可列举例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基等。
本说明书中,“烷基羰基”是指烷基与羰基结合而形成的1价基团(烷基-CO-)。“烷基羰基”的碳原子数较好是2~7,更好是2~5,进一步更好是2~4。作为“烷基羰基”,可列举例如乙酰基、丙酰基、丁酰基、2-甲基丙酰基、戊酰基、3-甲基丁酰基、2-甲基丁酰基、2,2-二甲基丙酰基、己酰基、庚酰基等。
本说明书中,“芳基”是指1价芳烃基。“芳基”的碳原子数较好是6~14,更好是6~10。作为“芳基”,可列举例如苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基等。
本说明书中,“芳氧基”是指芳基与氧原子结合而形成的1价基团(芳基-O-)。“芳氧基”的碳原子数较好是6~14,更好是6~10。作为“芳氧基”,可列举例如苯氧基、萘氧基等。
本说明书中,“芳基羰基”是指芳基与羰基结合而形成的1价基团(芳基-CO-)。“芳基羰基”的碳原子数较好是7~15,更好是7~11。作为“芳基羰基”,可列举例如苯甲酰基、1-萘甲酰基、2-萘甲酰基等。
本说明书中,作为“芳烷基”,是指被1个或2个以上的芳基取代的烷基。“芳烷基”的碳原子数较好是7~15,更好是7~11。作为“芳烷基”,可列举例如苄基、苯乙基、2-萘基甲基等。
本说明书中,“芳族杂环基”是指,作为成环原子除包含碳原子以外还含有氮原子、硫原子、氧原子等(较好是1~4个)杂原子的芳环基。作为“芳族杂环基”,较好是5~14元的芳族杂环基,更好是5~10元的芳族杂环基。作为“芳族杂环基”,可列举例如噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、噻唑基、异噻唑基、噁唑基、异噁唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、1,2,4-噁二唑基、1,3,4-噁二唑基、1,2,4-噻二唑基、1,3,4-噻二唑基、三唑基、四唑基、三嗪基等的5元或6元的单环芳族杂环基;苯并噻吩基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并异噁唑基、苯并噻唑基、苯并异噻唑基、苯并三唑基等的8~14元的稠合芳族杂环基。
本说明书中,“非芳族杂环基”是指,作为成环原子除包含碳原子以外还含有氮原子、硫原子、氧原子等(较好是1~4个)杂原子的非芳环基。作为“非芳族杂环基”,较好是3~14元的非芳族杂环基,更好是4~10元的非芳族杂环基。作为“非芳族杂环基”,可列举例如氮丙啶基、氧杂环丙烷基、硫杂环丙烷基、氮杂环丁烷基、氧杂环丁烷基、硫杂环丁烷基、四氢噻吩基、四氢呋喃基、吡咯啉基、吡咯烷基、咪唑啉基、咪唑烷基、噁唑啉基、噁唑烷基、吡唑啉基、吡唑烷基、噻唑啉基、噻唑烷基、四氢异噻唑基、四氢噁唑基、四氢异噁唑基、哌啶基、吡嗪基等3~8元的单环非芳族杂环基;二氢苯并呋喃基、二氢苯并咪唑基、二氢苯并噁唑基、二氢苯并噻唑基、二氢苯并异噻唑基、二氢萘并[2,3-b]噻吩基、四氢异喹啉基等9~14元的稠合非芳族杂环基。
式(1)中,环X、Y及Z分别独立地较好是任选进一步具有取代基的芳烃环,更好是任选进一步具有取代基的苯环或萘环,进一步更好是无取代的苯环或萘环。
式(2)中,环A、B、C、D及E较好是无取代的苯环。
(B-1)成分的软化点较好是90℃以下,更好是85℃以下,进一步更好是80℃以下。
(B-1)成分的分子量较好是1000以下,更好是700以下,进一步更好是600以下,再进一步更好是500以下,特别好是450以下。下限值没有特别限定,可设为200等。
作为(B-1)成分的具体例子,可列举以式(3):
[化学式4]
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表示的化合物等。
(B-1)成分可使用市售的化合物,也可使用通过公知的方法合成的化合物。(B-1)成分可单独使用1种,也可2种以上组合使用。
<(B-2)二官能的活性酯树脂>
(B-2)成分的活性酯树脂只要是二官能则没有特别限定。二官能的活性酯树脂是指具有2个可与环氧树脂的环氧基进行加成反应的酯结构的化合物。通过使用(B-2)成分,可提高树脂组合物的组成的均匀性,所以可抑制流痕的产生。作为(B-2)成分,较好是以式(1):
[化学式5]
Figure DEST_PATH_IMAGE005
[式中,环X、Y及Z分别独立地表示任选进一步具有取代基的芳环。]
表示的二官能的活性酯树脂;更好是以式(2):
[化学式6]
Figure DEST_PATH_IMAGE006
[式中,环A、B、C、D及E分别独立地表示任选进一步具有取代基的苯环。]
表示的二官能的活性酯树脂。
(B-2)成分的软化点较好是100℃以下,更好是90℃以下,进一步更好是85℃以下,特别好是80℃以下。
(B-2)成分的分子量较好是1000以下,更好是700以下,进一步更好是600以下,再进一步更好是500以下,特别好是450以下。(B-2)成分的分子量的下限没有特别限定,可设为200以上等。
作为(B-2)成分的具体例子,可列举以式(3):
[化学式7]
Figure DEST_PATH_IMAGE007
表示的化合物等。
(B-2)成分可使用市售的化合物,也可使用通过公知的方法合成的化合物。(B-2)成分可单独使用1种,也可2种以上组合使用。
<(B-3)分子量为1000以下的活性酯树脂>
(B-3)成分的活性酯树脂只要分子量为1000以下则没有特别限定。通过使用(B-3)成分,可提高树脂组合物的组成的均匀性,所以可抑制流痕的产生。作为(B-3)成分,较好是分子量为1000以下的二官能的活性酯树脂(关于“二官能的活性酯树脂”如上述的说明);更好是以式(1):
[化学式8]
Figure DEST_PATH_IMAGE008
[式中,环X、Y及Z分别独立地表示任选进一步具有取代基的芳环。]
表示的二官能的活性酯树脂中分子量为1000以下的树脂;更好是以式(2):
[化学式9]
Figure DEST_PATH_IMAGE009
[式中,环A、B、C、D及E分别独立地表示任选进一步具有取代基的苯环。]
表示的二官能的活性酯树脂中分子量为1000以下的树脂。
(B-3)成分的软化点较好是100℃以下,更好是90℃以下,进一步更好是85℃以下,特别好是80℃以下。
(B-3)成分的分子量较好是700以下,更好是600以下,进一步更好是500以下,特别好是450以下。(B-3)成分的分子量的下限没有特别限定,可设为200以上等。
作为(B-3)成分的具体例子,可列举以式(3):
[化学式10]
Figure DEST_PATH_IMAGE010
表示的化合物等。
(B-3)成分可使用市售的化合物,也可使用通过公知的方法合成的化合物。(B-3)成分可单独使用1种,也可2种以上组合使用。
将树脂组合物中的“不挥发成分”设为100质量%时,(B-1)成分、(B-2)成分或(B-3)成分的含量没有特别限定,从显著获得本发明所期望的效果的观点来看,较好是1质量%以上,更好是1.5质量%以上,进一步更好是2质量%以上,再进一步更好是2.5质量%以上,特别好是3质量%以上。从显著获得本发明所期望的效果的观点来看,其上限较好是50质量%以下,更好是20质量%以下,进一步更好是10质量%以下,特别好是5质量%以下。
将树脂组合物中的“树脂成分”设为100质量%时,(B-1)成分、(B-2)成分或(B-3)成分的含量没有特别限定,从显著获得本发明所期望的效果的观点来看,较好是10质量%以上,更好是15质量%以上,进一步更好是20质量%以上,特别好是25质量%以上。从显著获得本发明所期望的效果的观点来看,其上限较好是60质量%以下,更好是50质量%以下,进一步更好是45质量%以下,特别好是40质量%以下。
(B-1)成分、(B-2)成分或(B-3)成分相对于(B)固化剂的质量比例没有特别限定,从显著获得本发明所期望的效果的观点来看,将树脂组合物中的(B)固化剂设为100质量%时,较好是5质量%以上,更好是15质量%以上,进一步更好是25质量%以上,特别好是35质量%以上。其上限较好是100质量%以下,更好是90质量%以下,进一步更好是80质量%以下,特别好是75质量%以下。
<(B-1)~(B-3)成分以外的任意的固化剂>
除了包含(B-1)成分、(B-2)成分或(B-3)成分之外,(B)固化剂可还包含其他任意的固化剂。作为(B-1)成分、(B-2)成分或(B-3)成分以外的任意的固化剂,只有具有使环氧树脂固化的功能则没有特别限定,可列举例如苯酚类固化剂、萘酚类固化剂、酸酐类固化剂、除(B-1)成分、(B-2)成分或(B-3)成分以外的活性酯类固化剂、苯并噁嗪类固化剂、氰酸酯类固化剂、碳二亚胺类固化剂及胺类固化剂。其中,较好是苯酚类固化剂、萘酚类固化剂、胺类固化剂及酸酐类固化剂,更好是酸酐类固化剂。这样的固化剂可单独使用1种,也可2种以上组合使用。
作为苯酚类固化剂及萘酚类固化剂,从耐热性和耐水性的观点来看,较好是具有酚醛清漆结构的苯酚类固化剂、或者具有酚醛清漆结构的萘酚类固化剂。此外,从与被粘物的密合性的观点来看,较好是含氮苯酚类固化剂或含氮萘酚类固化剂,更好是含有三嗪骨架的苯酚类固化剂或含有三嗪骨架的萘酚类固化剂。其中,从高度满足耐热性、耐水性及密合性的观点来看,较好是含有三嗪骨架的苯酚酚醛清漆树脂。作为苯酚类固化剂及萘酚类固化剂的具体例子,可列举例如明和化成株式会社制的“MEH-7700”、“MEH-7810”、“MEH-7851”,日本化药株式会社制的“NHN”、“CBN”、“GPH”,新日铁住金化学株式会社制的“SN-170”、“SN-180”、“SN-190”、“SN-475”、“SN-485”、“SN-495”、“SN-375”、“SN-395”,DIC株式会社制的“LA-7052”、“LA-7054”、“LA-3018”、“LA-3018-50P”、“LA-1356”、“TD2090”、“TD-2090-60M”等。
作为酸酐类固化剂,可列举1分子内具有1个以上的酸酐基的固化剂。作为酸酐类固化剂的具体例子,可列举例如:邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、氢化甲基纳迪克酸酐、三烷基四氢邻苯二甲酸酐、十二烯基琥珀酸酐、5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二甲酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、二苯酮四甲酸二酐、联苯四甲酸二酐、萘四甲酸二酐、氧双邻苯二甲酸酐、3,3'-4,4'-二苯砜四甲酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-C]呋喃-1,3-二酮、乙二醇双(偏苯三酸酐酯)、苯乙烯与马来酸共聚而得的苯乙烯-马来酸树脂等聚合物型的酸酐等。作为酸酐类固化剂的市售品,可列举新日本理化株式会社制的“HNA-100”、“MH-700”、“MTA-15”、“DDSA”、“HF-08”、“OSA”,三菱化学株式会社制的“YH306”、“YH307”,三菱瓦斯化学株式会社制的“H-TMAn”日立化成株式会社制的“HN-2200”、“HN-2000”、“HN-5500”、“MHAC-P”等。
作为除(B-1)成分、(B-2)成分或(B-3)成分以外的活性酯类固化剂,没有特别限定,一般优选使用酚酯类、硫酚酯类、N-羟基胺酯类、杂环羟基化合物的酯类等的1分子中具有3个以上的反应活性高的酯基的化合物。该活性酯类固化剂较好是通过羧酸化合物和/或硫代羧酸化合物与羟基化合物和/或硫醇化合物的缩合反应获得的化合物。特别是从耐热性提高的观点来看,较好是由羧酸化合物与羟基化合物获得的活性酯类化合物,更好是由羧酸化合物与苯酚化合物和/或萘酚化合物获得的活性酯类化合物。作为羧酸化合物,可列举具有3个以上的羧基的化合物。作为苯酚化合物或萘酚化合物,可列举例如氢醌、间苯二酚、双酚A、双酚F、双酚S、酚酞啉、甲基化双酚A、甲基化双酚F、甲基化双酚S、苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、儿茶酚、α-萘酚、β-萘酚、1,5-二羟基萘、1,6-二羟基萘、2,6-二羟基萘、二羟基二苯酮、三羟基二苯酮、四羟基二苯酮、间苯三酚、苯三酚、二环戊二烯型二苯酚化合物、苯酚酚醛清漆等。在此,“二环戊二烯型二苯酚化合物”是指1分子二环戊二烯缩合2分子苯酚而得的二苯酚化合物。
具体来说,较好是含二环戊二烯型二苯酚结构的活性酯化合物、含萘结构的活性酯化合物、含苯酚酚醛清漆的乙酰基化物的活性酯化合物、含苯酚酚醛清漆的苯甲酰基化物的活性酯化合物,其中更好是含萘结构的活性酯化合物、含二环戊二烯型二苯酚结构的活性酯化合物。“二环戊二烯型二苯酚结构”表示由亚苯基-二亚环戊基-亚苯基形成的2价结构单元。
作为除(B-1)成分、(B-2)成分或(B-3)成分以外的活性酯类固化剂的市售品,含二环戊二烯型二苯酚结构的活性酯化合物可列举“EXB9451”、“EXB9460”、“EXB9460S”、“HPC-8000”、“HPC-8000H”、“HPC-8000-65T”、“HPC-8000H-65TM”、“EXB-8000L”、“EXB-8000L-65TM”(DIC株式会社制)等;含萘结构的活性酯化合物可列举“EXB9416-70BK”、“EXB-8150-65T”(DIC株式会社制)等;含苯酚酚醛清漆的乙酰基化物的活性酯化合物可列举“DC808”(三菱化学株式会社制)等;含苯酚酚醛清漆的苯甲酰基化物的活性酯化合物可列举“YLH1026”(三菱化学株式会社制)等;作为苯酚酚醛清漆的乙酰基化物的活性酯类固化剂可列举“DC808”(三菱化学株式会社制)等;作为苯酚酚醛清漆的苯甲酰基化物的活性酯类固化剂可列举“YLH1026”(三菱化学株式会社制)、“YLH1030”(三菱化学株式会社制)、“YLH1048”(三菱化学株式会社制)等。
作为苯并噁嗪类固化剂的具体例子,可列举JFE化工株式会社制的“JBZ-OP100D”“ODA-BOZ”、昭和高分子株式会社制的“HFB2006M”、四国化成工业株式会社制的“P-d”、“F-a”等。
作为氰酸酯类固化剂,可列举例如双酚A二氰酸酯、多酚氰酸酯(低聚(3-亚甲基-1,5-亚苯基氰酸酯))、4,4'-亚甲基双(2,6-二甲基苯基氰酸酯)、4,4'-亚乙基二苯基二氰酸酯、六氟双酚A二氰酸酯、2,2-双(4-氰酸酯基)苯基丙烷、1,1-双(4-氰酸酯基苯基甲烷)、双(4-氰酸酯基-3,5-二甲基苯基)甲烷、1,3-双(4-氰酸酯基苯基-1-(甲基亚乙基))苯、双(4-氰酸酯基苯基)硫醚、和双(4-氰酸酯基苯基)醚等二官能氰酸酯树脂、由苯酚酚醛清漆及甲酚酚醛清漆等所衍生的多官能氰酸酯树脂、这些氰酸酯树脂的一部分三嗪化而得的预聚物等。作为氰酸酯类固化剂的具体例子,可列举Lonza Japan株式会社制的“PT30”和“PT60”(均为苯酚酚醛清漆型多官能氰酸酯树脂)、“BA230”、“BA230S75”(双酚A二氰酸酯的一部分或全部被三嗪化而形成了三聚体的预聚物)等。
作为碳二亚胺类固化剂的具体例子,可列举日清纺化学株式会社制“V-03”、“V-07”等。
作为胺类固化剂,可列举1分子内具有1个以上的氨基的固化剂,可列举例如脂肪族胺类、聚醚胺类、脂环族胺类、芳族胺类等,其中,从发挥本发明所期望的效果的观点来看,较好是芳族胺类。胺类固化剂较好是伯胺或仲胺,更好是伯胺。作为胺类固化剂的具体例子,可列举4,4'-亚甲基双(2,6-二甲基苯胺)、二苯基二氨基砜、4,4'-二氨基二苯基甲烷、4,4'-二氨基二苯基砜、3,3'-二氨基二苯基砜、间苯二胺、间二甲苯二胺、二乙基甲苯二胺、4,4'-二氨基二苯基醚、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基联苯、2,2'-二甲基-4,4'-二氨基联苯、3,3'-二羟基联苯胺、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)丙烷、3,3-二甲基-5,5-二乙基-4,4-二苯基甲烷二胺、2,2-双(4-氨基苯基)丙烷、2,2-双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)丙烷、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯、双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)砜、双(4-(3-氨基苯氧基)苯基)砜等。胺类固化剂可使用市售品,可列举例如日本化药株式会社制的“KAYABOND C-200S”、“KAYABOND C-100”、“KAYAHARD A-A”、“KAYAHARD A-B”、“KAYAHARD A-S”,三菱化学株式会社制的“EPICURE W”等。
树脂组合物包含除(B-1)成分、(B-2)成分或(B-3)成分以外的任意的固化剂的情况下,将树脂组合物中的“不挥发成分”设为100质量%时,除(B-1)成分、(B-2)成分或(B-3)成分以外的任意的固化剂的含量没有特别限定,较好是0.1质量%以上,更好是0.5质量%以上,进一步更好是1质量%以上,特别好是1.5质量%以上。其上限较好是50质量%以下,更好是20质量%以下,进一步更好是10质量%以下,特别好是5质量%以下。
树脂组合物包含除(B-1)成分、(B-2)成分或(B-3)成分以外的任意的固化剂的情况下,将树脂组合物中的“树脂成分”设为100质量%时,除(B-1)成分、(B-2)成分或(B-3)成分以外的任意的固化剂的含量没有特别限定,较好是1质量%以上,更好是5质量%以上,进一步更好是10质量%以上,特别好是15质量%以上。其上限较好是60质量%以下,更好是50质量%以下,进一步更好是40质量%以下,特别好是30质量%以下。
(A)环氧树脂与(B)固化剂的量比,以[环氧树脂的环氧基的合计数]:[固化剂的反应基团的合计数]的比例计,较好是在1:0.2~1:2的范围内,更好是在1:0.3~1:1.5的范围内,进一步更好是在1:0.4~1:1.2的范围内。在此,固化剂的反应基团是指活性羟基、活性酯基等,根据固化剂的种类而不同。此外,环氧树脂的环氧基的合计数是指对于所有的环氧树脂将各环氧树脂的不挥发成分质量除以环氧当量而得的值进行合计得到的值,固化剂的反应基团的合计数是指对于所有的固化剂将各固化剂的不挥发成分质量除以反应基团当量而得的值进行合计得到的值。通过使环氧树脂与固化剂的量比在这样的范围内,所得的固化物的耐热性进一步提高。
<(C)无机填充材料>
本发明的树脂组合物含有(C)无机填充材料。
(C)无机填充材料的材料没有特别限定,可列举例如二氧化硅、氧化铝、玻璃、堇青石、硅氧化物、硫酸钡、碳酸钡、滑石、粘土、云母粉、氧化锌、水滑石、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、氧化镁、氮化硼、氮化铝、氮化锰、硼酸铝、碳酸锶、钛酸锶、钛酸钙、钛酸镁、钛酸铋、氧化钛、氧化锆、钛酸钡、钛酸锆酸钡、锆酸钡、锆酸钙、磷酸锆、和磷酸钨酸锆等,特别好是二氧化硅及氧化铝。作为二氧化硅,可列举无定形二氧化硅、熔融二氧化硅、结晶二氧化硅、合成二氧化硅、中空二氧化硅等。此外,作为二氧化硅,较好是球形二氧化硅。(C)无机填充材料可单独使用1种,也可2种以上组合使用。
作为(C)无机填充材料的市售品,可列举例如电气化学工业株式会社制的“UFP-30”,新日铁住金材料株式会社制的“SP60-05”、“SP507-05”,株式会社雅都玛制的“YC100C”、“YA050C”、“YA050C-MJE”、“YA010C”、“FE9系列”、“FEB系列”、“FED系列”,电气化学工业(DENKA)株式会社制的“UFP-30”,株式会社德山制的“SILFIL NSS-3N”、“SILFILNSS-4N”、“SILFIL NSS-5N”、株式会社雅都玛制的“SC2500SQ”、“SO-C4”、“SO-C2”、“SO-C1”等。
(C)无机填充材料的平均粒径没有特别限定,从抑制流痕的产生的观点来看,较好是40μm以下,更好是30μm以下,进一步更好是25μm以下,再进一步更好是20μm以下,特别好是15μm以下。无机填充材料的平均粒径的下限没有特别限定,较好是0.1μm以上,更好是1μm以上,进一步更好是3μm以上,进一步更好是5μm以上,再进一步更好是7μm以上,特别好是8μm以上。无机填充材料的平均粒径可通过基于米氏(Mie)散射理论的激光衍射散射法进行测定。具体来说,可通过激光衍射散射式粒径分布测定装置,以体积基准制成无机填充材料的粒径分布,将其中值粒径作为平均粒径来进行测定。测定样品可使用将无机填充材料100mg、甲基乙基酮10g称量至管瓶中并通过超声波分散10分钟而得的样品。对于测定样品,使用激光衍射式粒径分布测定装置,将使用光源波长设为蓝色和红色,以流动池方式测定无机填充材料的体积基准的粒径分布,根据所得的粒径分布作为中值粒径算出平均粒径。作为激光衍射式粒径分布测定装置,可列举例如株式会社堀场制作所制“LA-960”等。
从提高耐湿性和分散性的观点来看,(C)无机填充材料较好是通过氨基硅烷类偶联剂、环氧基硅烷类偶联剂、巯基硅烷类偶联剂、烷氧基硅烷化合物、有机硅氮烷化合物、钛酸酯类偶联剂等的1种以上的表面处理剂进行了处理。作为表面处理剂的市售品,可列举例如信越化学工业株式会社制“KBM403”(3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷)、信越化学工业株式会社制“KBM803”(3-巯基丙基三甲氧基硅烷)、信越化学工业株式会社制“KBE903”(3-氨基丙基三乙氧基硅烷)、信越化学工业株式会社制“KBM573”(N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷)、信越化学工业株式会社制“SZ-31”(六甲基二硅氮烷)、信越化学工业株式会社制“KBM103”(苯基三甲氧基硅烷)、信越化学工业株式会社制“KBM-4803”(长链环氧型硅烷偶联剂)、信越化学工业株式会社制“KBM-7103”(3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷)、信越化学工业株式会社制“KBM503”(3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)、信越化学工业株式会社制“KBM5783”(N-苯基-3-氨基辛基三甲氧基硅烷)等。
从无机填充材料的分散性提高的观点来看,通过表面处理剂进行的表面处理的程度较好是在规定的范围内。具体来说,100质量%的无机填充材料较好是通过0.2质量%~5质量%的表面处理剂进行了表面处理,更好是通过0.2质量%~3质量%的表面处理剂进行了表面处理,进一步更好是通过0.3质量%~2质量%的表面处理剂进行了表面处理。
通过表面处理剂进行的表面处理的程度可通过无机填充材料的单位表面积的碳量进行评价。从无机填充材料的分散性提高的观点来看,无机填充材料的单位表面积的碳量较好是0.02mg/m2以上,更好是0.1mg/m2以上,进一步更好是0.2mg/m2以上。另一方面,从防止树脂清漆的熔体粘度或片材形态下的熔体粘度的上升的观点来看,较好是1mg/m2以下,更好是0.8mg/m2以下,进一步更好是0.5mg/m2以下。
(C)无机填充材料的单位表面积的碳量可在将表面处理后的无机填充材料通过溶剂(例如甲基乙基酮(MEK))进行清洗处理后进行测定。具体来说,可向通过表面处理剂进行了表面处理的无机填充材料中加入作为溶剂的足量的MEK,在25℃超声波清洗5分钟。除去上清液,使固体成分干燥后,使用碳分析仪测定无机填充材料的单位表面积的碳量。作为碳分析仪,可使用株式会社堀场制作所制“EMIA-320V”等。
从使本发明的效果进一步提高的观点来看,(C)无机填充材料的比表面积较好是0.01m2/g以上,更好是0.1m2/g以上,特别好是0.2m2/g以上。对上限无特别的限制,较好是50m2/g以下,更好是20m2/g以下、10m2/g以下或5m2/g以下。无机填充材料的比表面积可根据BET法使用比表面积测定装置(株式会社Mountech制Macsorb HM-1210)使氮气吸附于试样表面,用BET多点法算出比表面积而获得。
(C)无机填充材料的含量没有特别限定,将树脂组合物中的“不挥发成分”设为100质量%时,较好是20质量%以上,更好是50质量%以上,进一步更好是70质量%以上,特别好是80质量%以上。其上限没有特别限定,可设为例如98质量%以下、95质量%以下、92质量%以下、90质量%以下等。
<(D)固化促进剂>
本发明的树脂组合物可包含(D)固化促进剂作为任意成分。
作为(D)固化促进剂,可列举例如磷类固化促进剂、胺类固化促进剂、咪唑类固化促进剂、胍类固化促进剂、金属类固化促进剂等。其中,较好是磷类固化促进剂、胺类固化促进剂、咪唑类固化促进剂、金属类固化促进剂等,更好是胺类固化促进剂、咪唑类固化促进剂、金属类固化促进剂,特别好是咪唑类固化促进剂。固化促进剂可单独使用1种,也可2种以上组合使用。
作为磷类固化促进剂,可列举例如三苯基膦、鏻硼酸盐化合物、四苯基鏻四苯基硼酸盐、正丁基鏻四苯基硼酸盐、四丁基鏻癸酸盐、(4-甲基苯基)三苯基鏻硫氰酸盐、四苯基鏻硫氰酸盐、丁基三苯基鏻硫氰酸盐等。
作为胺类固化促进剂,可列举例如三乙胺、三丁胺等三烷基胺、4-二甲基氨基吡啶(DMAP)、苄基二甲胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一烯等,较好是4-二甲基氨基吡啶。
作为咪唑类固化促进剂,可列举例如2-甲基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑鎓偏苯三酸盐、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸盐、2,4-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二氨基-6-[2'-十一烷基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二氨基-6-[2'-乙基-4'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪异氰脲酸加成物、2-苯基咪唑异氰脲酸加成物、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑、2,3-二氢-1H-吡咯并[1,2-a]苯并咪唑、1-十二烷基-2-甲基-3-苄基咪唑鎓氯化物、2-甲基咪唑啉、2-苯基咪唑啉等咪唑化合物、及咪唑化合物与环氧树脂的加合物。
作为咪唑类固化促进剂,可使用市售品,可列举例如三菱化学株式会社制的“P200-H50”等。
作为胍类固化促进剂,可列举例如双氰胺、1-甲基胍、1-乙基胍、1-环己基胍、1-苯基胍、1-(邻甲苯基)胍、二甲基胍、二苯基胍、三甲基胍、四甲基胍、五甲基胍、1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯、7-甲基-1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯、1-甲基双胍、1-乙基双胍、1-正丁基双胍、1-正十八烷基双胍、1,1-二甲基双胍、1,1-二乙基双胍、1-环己基双胍、1-烯丙基双胍、1-苯基双胍、1-(邻甲苯基)双胍等。
作为金属类固化促进剂,可列举例如钴、铜、锌、铁、镍、锰、锡等金属的有机金属络合物或有机金属盐。作为有机金属络合物的具体例子,可列举:乙酰丙酮钴(II)、乙酰丙酮钴(III)等有机钴络合物、乙酰丙酮铜(II)等有机铜络合物、乙酰丙酮锌(II)等有机锌络合物、乙酰丙酮铁(III)等有机铁络合物、乙酰丙酮镍(II)等有机镍络合物、乙酰丙酮锰(II)等有机锰络合物等。作为有机金属盐,可列举例如辛酸锌、辛酸锡、环烷酸锌、环烷酸钴、硬脂酸锡、硬脂酸锌等。
树脂组合物含有(D)固化促进剂的情况下,将树脂组合物中的“不挥发成分”设为100质量%时,(D)固化促进剂的含量没有特别限定,较好是0.001质量%以上,更好是0.01质量%以上,进一步更好是0.05质量%以上,特别好是0.1质量%以上。其上限较好是2质量%以下,更好是1质量%以下,进一步更好是0.5质量%以下,特别好是0.2质量%以下。
树脂组合物含有(D)固化促进剂的情况下,将树脂组合物中的“树脂成分”设为100质量%时,(D)固化促进剂的含量没有特别限定,较好是0.001质量%以上,更好是0.01质量%以上,进一步更好是0.1质量%以上,特别好是0.5质量%以上。其上限较好是5质量%以下,更好是2质量%以下,进一步更好是1质量%以下,特别好是0.6质量%以下。
<(E)有机溶剂>
本发明的树脂组合物可进一步含有(E)有机溶剂作为任意的挥发性成分。
作为有机溶剂,可列举丙酮、甲基乙基酮和环己酮等酮类溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸溶纤剂、丙二醇单甲醚乙酸酯、卡必醇乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、γ-丁内酯等酯类溶剂;溶纤剂和丁基卡必醇等卡必醇溶剂;苯、甲苯、二甲苯、乙苯、三甲苯等芳烃类溶剂;二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺(DMAc)和N-甲基吡咯烷酮等酰胺类溶剂;甲醇、乙醇、2-甲氧基丙醇等醇类溶剂;环己烷、甲基环己烷等烃类溶剂等。有机溶剂可单独使用1种,也可将2种以上以任意的比例组合使用。
<(F)其他添加剂>
除上述的成分以外,树脂组合物可进一步包含其他添加剂作为任意的成分。作为这样的添加剂,可列举例如有机填充材料、增稠剂、消泡剂、均平剂、密合性赋予剂、聚合引发剂、阻燃剂等。这些添加剂可单独使用1种,也可2种以上组合使用。如果是本领域技术人员,则可适当设定各添加剂的含量。
<树脂组合物的制造方法>
在一个实施方式中,本发明的树脂组合物例如可通过包含下述工序的方法制造:将(A)环氧树脂、(B)固化剂、(C)无机填充材料、根据需要采用的(D)固化促进剂、根据需要采用的(E)有机溶剂、及根据需要采用的(F)其他添加剂按照任意的顺序并且/或者部分或全部同时加入反应容器中并混合,获得树脂组合物。
上述工序中,加入各成分的过程的温度可适当设定,加入各成分的过程中,可暂时或始终进行加热和/或冷却。加入各成分的过程中,可进行搅拌或振荡。此外,较好是在上述工序之后,进一步包含将树脂组合物用例如混合机等搅拌装置进行搅拌而使其均匀分散的工序。
<树脂组合物的特性>
本发明的树脂组合物包含(A)环氧树脂、(B)固化剂及(C)无机填充材料,(B)成分包含(B-1)软化点为100℃以下的活性酯树脂、(B-2)二官能的活性酯树脂或(B-3)分子量为1000以下的活性酯树脂,因此可获得介电特性降低且流痕的产生得到抑制的固化物。此外,如果采用本发明的树脂组合物,则在一个实施方式中,可获得具备能够长期维持的与半导体芯片的密合性、优异的储能模量的固化物。
关于作为本发明的树脂组合物的固化物的特征之一的低介电特性,在一个实施方式中,例如使树脂组合物热固化而得的固化物的以法布里-珀罗(Fabry-perot)法(测定频率79GHz)测定的介质损耗角正切(tanδ)较好是0.01以下,更好是0.005以下,进一步更好是0.004以下,特别好是0.003以下。介质损耗角正切的下限值没有特别限定,可设为0.001以上、0.0001以上、0.00001以上等。
关于一个实施方式中的作为本发明的树脂组合物的固化物的特征之一的能够长期维持的与半导体芯片的密合性,例如将由树脂组合物形成的树脂组合物层在硅晶片上压缩成形并使其热固化后,以130℃、85%RH的条件进行100小时的高温高湿环境试验(HAST)的情况下,树脂组合物层的固化物与作为基底的硅晶片的界面也不会发生剥离。
关于一个实施方式中的作为本发明的树脂组合物的固化物的特征之一的优异的储能模量,例如使树脂组合物热固化而得的层状固化物的以频率1Hz、升温速度5℃/分钟的条件测定的25℃时的储能模量较好是40GPa以下,更好是30GPa以下,进一步更好是25GPa以下。储能模量的下限值没有特别限定,可设为10GPa以上、1GPa以上、0.1GPa以上等。
此外,在一个实施方式中,本发明的树脂组合物压缩成形而形成树脂组合物层并在150℃加热60分钟后,树脂组合物层的表面也不会产生流痕。此外,在一个实施方式中,本发明的树脂组合物具有在25℃时呈具有流动性的液态的性状。
<树脂组合物的用途>
基于上述的优点,本发明的树脂组合物的固化物可用于半导体的密封层及绝缘层。因此,该树脂组合物可用作半导体密封用或绝缘层用的树脂组合物。
例如,本发明的树脂组合物可合适地用作:用于形成半导体芯片封装的绝缘层的树脂组合物(半导体芯片封装的绝缘层用的树脂组合物)、及用于形成电路基板(包括印刷布线板)的绝缘层的树脂组合物(电路基板的绝缘层用的树脂组合物)。
此外,例如本发明的树脂组合物可合适地用作:用于密封半导体芯片封装的半导体芯片的树脂组合物(半导体芯片密封用的树脂组合物)。
作为可适用由本发明的树脂组合物的固化物形成的密封层或绝缘层的半导体芯片封装,可列举例如FC-CSP、MIS-BGA封装、ETS-BGA封装、扇出(Fan-out)型WLP(晶圆级封装,Wafer Level Package)、扇入(Fan-in)型WLP、扇出型PLP(面板级封装,Panel LevelPackage)、扇入型PLP。
此外,本发明的树脂组合物还可用作底部填充材料,例如可用作将半导体芯片连接于基板后使用的MUF(模塑底部填充,Molding Under Filling)的材料。
进而,本发明的树脂组合物可用于:树脂片材、预浸料等片状层叠材料、供阻焊剂等用的树脂油墨等液态材料、芯片焊接材料、填孔树脂、部件埋入树脂等采用树脂组合物的广泛用途。
<树脂片材>
本发明的树脂片材具有支承体以及设置于该支承体上的树脂组合物层。树脂组合物层是包含本发明的树脂组合物的层,通常由树脂组合物形成。
从薄型化的观点来看,树脂组合物层的厚度较好是600μm以下,更好是500μm以下。树脂组合物层的厚度的下限较好是1μm以上、5μm以上,更好是10μm以上,进一步更好是50μm以上,特别好是100μm以上。
此外,使树脂组合物层固化而得的固化物的厚度较好是1μm以上、5μm以上,更好是10μm以上,进一步更好是50μm以上,特别好是100μm以上。
作为支承体,可列举例如由塑料材料形成的膜、金属箔、脱模纸,较好是由塑料材料形成的膜、金属箔。
使用由塑料材料形成的膜作为支承体的情况下,作为塑料材料,可列举例如:聚对苯二甲酸乙二醇酯(以下有时简称为“PET”)、聚萘二甲酸乙二醇酯(以下有时简称为“PEN”)等聚酯;聚碳酸酯(以下有时简称为“PC”);聚甲基丙烯酸甲酯(以下有时简称为“PMMA”)等丙烯酸类聚合物;环状聚烯烃;三乙酰纤维素(以下有时简称为“TAC”);聚醚硫化物(以下有时简称为“PES”);聚醚酮;聚酰亚胺;等。其中,较好是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯,特别好是廉价的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
使用金属箔作为支承体的情况下,作为金属箔,可列举例如铜箔、铝箔等。其中,较好是铜箔。作为铜箔,可使用由铜的单种金属形成的箔,也可使用由铜与其他金属(例如锡、铬、银、镁、镍、锆、硅、钛等)的合金形成的箔。
支承体可在与树脂组合物层接合的面实施了哑光处理、电晕处理、防静电处理等处理。
此外,作为支承体,可使用在与树脂组合物层接合的面具有脱模层的带脱模层的支承体。作为用于带脱模层的支承体的脱模层的脱模剂,可列举例如选自醇酸树脂、聚烯烃树脂、聚氨酯树脂和有机硅树脂中的1种以上的脱模剂。作为脱模剂的市售品,可列举例如作为醇酸树脂类脱模剂的琳得科株式会社制的“SK-1”、“AL-5”、“AL-7”等。此外,作为带脱模层的支承体,可列举例如东丽株式会社制的“LUMIRROR T60”、帝人株式会社制的“Purex”、尤尼吉可株式会社制的“Unipeel”等。
支承体的厚度较好是5μm~75μm的范围,更好是10μm~60μm的范围。应予说明,使用带脱模层的支承体的情况下,较好是带脱模层的支承体整体的厚度在上述范围内。
树脂片材例如可使用口模式涂布机等涂布装置将树脂组合物涂布于支承体上来制造。此外,可根据需要将树脂组合物溶解于有机溶剂而制成树脂清漆,涂布该树脂清漆来制造树脂片材。通过使用溶剂,可调整粘度而使涂布性提高。使用树脂清漆的情况下,通常在涂布后使树脂清漆干燥而形成树脂组合物层。
干燥可通过加热、热风吹拂等公知的方法实施。关于干燥条件,以树脂组合物层中的有机溶剂的含量通常成为10质量%以下、较好是5质量%以下的方式进行干燥。根据树脂清漆中的有机溶剂的沸点而不同,例如使用含30质量%~60质量%的有机溶剂的树脂清漆的情况下,可通过在50℃~150℃干燥3分钟~10分钟来形成树脂组合物层。
树脂片材可根据需要包含除支承体和树脂组合物层以外的任意的层。例如,树脂片材中,可在树脂组合物层的不与支承体接合的面(即,与支承体相反的一侧的面)设置根据支承体选用的保护膜。保护膜的厚度例如为1μm~40μm。通过保护膜,可防止在树脂组合物层的表面附着垃圾等或形成损伤。树脂片材具有保护膜的情况下,可通过剥离保护膜来使用树脂片材。此外,树脂片材可卷成卷状保存。
树脂片材可合适地用于在半导体芯片封装的制造中形成绝缘层(半导体芯片封装的绝缘层用树脂片材)。例如,树脂片材可用于形成电路基板的绝缘层(电路基板的绝缘层用树脂片材)。作为使用了此种基板的封装的例子,可列举FC-CSP、MIS-BGA封装、ETS-BGA封装。
此外,树脂片材可合适地用于密封半导体芯片(半导体芯片密封用树脂片材)。作为可适用的半导体芯片封装,可列举例如扇出型WLP、扇入型WLP、扇出型PLP、扇入型PLP等。
此外,可将树脂片材用于将半导体芯片连接于基板后使用的MUF的材料。
另外,树脂片材还可用于要求高绝缘可靠性的其他广泛的用途。例如,树脂片材可合适地用于形成印刷电路板等电路基板的绝缘层。
<电路基板>
本发明的电路基板包含通过本发明的树脂组合物的固化物形成的绝缘层。该电路基板例如可通过包含下述的工序(1)和工序(2)的制造方法制造:
(1)在基材上形成树脂组合物层的工序;
(2)将树脂组合物层热固化而形成绝缘层的工序。
工序(1)中,准备基材。作为基材,可列举例如玻璃环氧基板、金属基板(不锈钢或冷轧钢板(SPCC)等)、聚酯基板、聚酰亚胺基板、BT树脂基板、热固化型聚苯醚基板等基板。此外,对于基材而言,可作为该基材的一部分在表面具有铜箔等金属层。例如,可使用在两个表面具有可剥离的第一金属层及第二金属层的基材。使用这样的基材的情况下,通常作为可发挥电路布线的作用的布线层的导体层形成于第二金属层的与第一金属层相反的一侧的面上。作为这样的具有金属层的基材,可列举例如三井金属矿业株式会社制的带载体铜箔的极薄铜箔“Micro Thin”。
此外,可在基材的一个或两个表面形成有导体层。以下的说明中,有时将包含基材和形成于该基材表面的导体层的构件适当称作“带布线层的基材”。作为导体层所含的导体材料,可列举例如包含选自金、铂、钯、银、铜、铝、钴、铬、锌、镍、钛、钨、铁、锡和铟中的1种以上的金属的材料。作为导体材料,可使用单金属,也可使用合金。作为合金,可列举例如选自上述金属中的2种以上的金属的合金(例如镍-铬合金、铜-镍合金和铜-钛合金)。其中,从导体层形成的通用性、成本、图案形成的难易度的观点来看,较好是作为单金属的铬、镍、钛、铝、锌、金、钯、银或铜;以及作为合金的镍-铬合金、铜-镍合金、铜-钛合金的合金。其中,更好是铬、镍、钛、铝、锌、金、钯、银或铜的单金属;以及镍-铬合金;特别好是铜的单金属。
关于导体层,可以为了例如作为布线层发挥作用而进行了图案加工。这时,导体层的线宽(电路宽度)/线距(电路间的宽度)比没有特别限定,较好是20/20μm以下(即间距为40μm以下),更好是10/10μm以下,进一步更好是5/5μm以下,再进一步更好是1/1μm以下,特别好是0.5/0.5μm以上。间距不需要在整个导体层均相同。导体层的最小间距例如可以是40μm以下、36μm以下或30μm以下。
导体层的厚度根据电路基板的设计而不同,较好是3μm~35μm,更好是5μm~30μm,进一步更好是10μm~20μm,特别好是15μm~20μm。
导体层例如可通过包含下述工序的方法形成:在基材上层叠干膜(感光性抗蚀膜)的工序;使用光掩模在规定的条件下对干膜进行曝光及显影而形成图案,从而得到图案干膜的工序;将已显影的图案干膜作为镀覆掩模,利用电解镀覆法等镀覆方法形成导体层的工序;以及,将图案干膜剥离的工序。作为干膜,可使用由光致抗蚀剂组合物形成的感光性的干膜,例如可使用由酚醛清漆树脂、丙烯酸类树脂等树脂形成的干膜。基材与干膜的层叠条件可与后述的基材与树脂片材的层叠条件相同。干膜的剥离例如可通过使用氢氧化钠溶液等碱性的剥离液来实施。
准备基材后,在基材上形成树脂组合物层。在基材的表面上形成了导体层的情况下,树脂组合物层的形成较好是以在树脂组合物层中埋入导体层的方式进行。
树脂组合物层的形成例如通过将树脂片材与基材层叠来进行。该层叠例如可通过以下方式进行:从支承体侧将树脂片材加热压接于基材,由此将树脂组合物层贴合于基材。作为将树脂片材加热压接于基材的构件(以下有时简称为“加热压接构件”),可列举例如经加热的金属板(SUS端板等)或金属辊(SUS辊等)等。应予说明,较好的是并非直接将加热压接构件向树脂片材压制,而是为了使树脂片材充分顺应基材的表面凹凸,隔着耐热橡胶等弹性材料进行压制。
基材与树脂片材的层叠例如可通过真空层合法实施。真空层合法中,加热压接温度较好是在60℃~160℃、更好是80℃~140℃的范围内。加热压接压力较好是在0.098MPa~1.77MPa、更好是0.29MPa~1.47MPa的范围内。加热压接时间较好是在20秒~400秒、更好是30秒~300秒的范围内。层叠较好是在压力13hPa以下的减压条件下实施。
可在层叠后,常压下(大气压下),例如将加热压接构件自支承体侧压制来进行已层叠的树脂片材的平滑化处理。平滑化处理的压制条件可采用与上述层叠的加热压接条件同样的条件。应予说明,层叠和平滑化处理可使用真空层合机连续进行。
此外,树脂组合物层的形成例如可通过压缩成形法来进行。成形条件可采用与后述的形成半导体芯片封装的密封层的工序中的树脂组合物层的形成方法同样的条件。
在基材上形成树脂组合物层后,将树脂组合物层热固化而形成绝缘层。树脂组合物层的热固化条件根据树脂组合物的种类而不同,固化温度通常在120℃~240℃的范围内(较好是150℃~220℃的范围内,更好是170℃~200℃的范围内),固化时间在5分钟~120分钟的范围内(较好是10分钟~100分钟的范围内,更好是15分钟~90分钟的范围内)。
可在使树脂组合物层热固化之前,对于树脂组合物层,实施在比固化温度低的温度下进行加热的预加热处理。例如,可在使树脂组合物层热固化之前,通常在50℃以上且低于120℃(较好是60℃以上且110℃以下、更好是70℃以上且100℃以下)的温度,将树脂组合物层预加热通常5分钟以上(较好是5分钟~150分钟,更好是15分钟~120分钟)。
如上进行操作,可制造具有绝缘层的电路基板。此外,电路基板的制造方法可进一步包含任意的工序。
例如,使用树脂片材制造电路基板的情况下,电路基板的制造方法可包含剥离树脂片材的支承体的工序。支承体可在树脂组合物层的热固化之前剥离,也可在树脂组合物层的热固化之后剥离。
电路基板的制造方法,例如可在形成绝缘层之后,包含对该绝缘层的表面进行研磨的工序。研磨方法没有特别限定。例如,可使用平面磨削盘对绝缘层的表面进行研磨。
电路基板的制造方法例如可包含对导体层进行层间连接的工序(3)、所谓的在绝缘层上开孔的工序。由此,能在绝缘层上形成通孔、透孔等孔。作为通孔的形成方法,可列举例如激光照射、蚀刻、机械钻孔等。通孔的尺寸、形状可根据电路基板的设计来适当确定。应予说明,对于工序(3)而言,可通过绝缘层的研磨或磨削来进行层间连接。
在形成通孔后,较好是进行除去通孔内的胶渣(smear)的工序。该工序有时被称为除胶渣工序。例如,在通过镀覆工序进行导体层在绝缘层上的形成的情况下,可以对通孔进行湿式的除胶渣处理。另外,在通过溅镀工序进行导体层在绝缘层上的形成的情况下,可以进行等离子体处理工序等干式除胶渣工序。进而,也可通过除胶渣工序对绝缘层实施粗糙化处理。
此外,可在绝缘层上形成导体层之前,对绝缘层进行粗糙化处理。通过该粗糙化处理,通常包括通孔内部在内的绝缘层的表面被粗糙化。作为粗糙化处理,可进行干式和湿式中的任一种粗糙化处理。作为干式粗糙化处理的例子,可列举等离子体处理等。此外,作为湿式的粗糙化处理的例子,可列举依序进行采用膨润液的膨润处理、采用氧化剂的粗糙化处理、及采用中和液的中和处理的方法。
形成通孔后,可在绝缘层上形成导体层。通过在形成了通孔的位置形成导体层,新形成的导体层与基材表面的导体层导通,进行层间连接。导体层的形成方法可列举例如镀覆法、溅镀法、蒸镀法等,其中较好是镀覆法。优选的实施方式中,通过半加成法、全加成法等适当的方法在绝缘层的表面进行镀覆,形成具有所期望的布线图案的导体层。此外,树脂片材中的支承体为金属箔的情况下,可通过减成法形成具有所期望的布线图案的导体层。所形成的导体层的材料可以是单金属,也可以是合金。此外,该导体层可具有单层结构,也可具有包含两层以上的不同种类的材料的层的多层结构。
在此,对在绝缘层上形成导体层的实施方式的例子进行详细说明。在绝缘层的表面通过无电解镀覆形成镀覆晶种层。接着,在形成的镀覆晶种层上对应所期望的布线图案形成使镀覆晶种层的一部分露出的掩模图案。在露出的镀覆晶种层上通过电解镀覆形成电解镀覆层后,除去掩模图案。然后,通过蚀刻等处理除去不需要的镀覆晶种层,从而可形成具有所期望的布线图案的导体层。应予说明,形成导体层时,用于形成掩模图案的干膜与上述干膜同样。
电路基板的制造方法可包含除去基材的工序(4)。通过除去基材,获得具有绝缘层和埋入该绝缘层中的导体层的电路基板。该工序(4)例如可在使用具有可剥离的金属层的基材的情况下进行。
<半导体芯片封装>
本发明的第一实施方式所涉及的半导体芯片封装包含上述的电路基板以及搭载于该电路基板的半导体芯片。该半导体芯片封装可通过将半导体芯片接合于电路基板来制造。
电路基板与半导体芯片的接合条件可采用能够将半导体芯片的端子电极与电路基板的电路布线进行导体连接的任意条件。例如,可采用在半导体芯片的倒装芯片安装中使用的条件。另外,例如,在半导体芯片与电路基板之间,可经由绝缘性的粘接剂进行接合。
作为接合方法的例子,可列举将半导体芯片压接于电路基板的方法。作为压接条件,压接温度通常在120℃~240℃的范围内(较好是130℃~200℃的范围内,更好是140℃~180℃的范围内),压接时间通常在1秒~60秒的范围内(较好是5秒~30秒)。
此外,作为接合方法的其他例子,可列举将半导体芯片通过回流焊而接合于电路基板的方法。回流焊条件可设为120℃~300℃的范围。
将半导体芯片接合于电路基板之后,可将半导体芯片用模塑底部填充材料进行填充。作为该模塑底部填充材料,可使用上述的树脂组合物,此外也可使用上述的树脂片材。
本发明的第二实施方式所涉及的半导体芯片封装包含半导体芯片以及密封该半导体芯片的上述树脂组合物的固化物。这样的半导体芯片封装中,通常树脂组合物的固化物作为密封层发挥作用。第二实施方式所涉及的半导体芯片封装可列举例如扇出型WLP。
这样的半导体芯片封装的制造方法包含:
(A)在基材上层叠临时固定膜的工序;
(B)将半导体芯片临时固定于临时固定膜上的工序;
(C)在半导体芯片上形成密封层的工序;
(D)将基材和临时固定膜从半导体芯片剥离的工序;
(E)在半导体芯片的剥离了基材和临时固定膜的面形成作为绝缘层的再布线形成层的工序;
(F)在再布线形成层上形成作为导体层的再布线层的工序;以及
(G)在再布线层上形成阻焊层的工序。
此外,上述的半导体芯片封装的制造方法可包含:
(H)将多个半导体芯片封装切割成一个一个的半导体芯片封装而单片化的工序。
(工序(A))
工序(A)是在基材上层叠临时固定膜的工序。基材和临时固定膜的层叠条件可与电路基板的制造方法中的基材和树脂片材的层叠条件同样。
作为基材,可列举例如硅晶片;玻璃晶片;玻璃基板;铜、钛、不锈钢、冷轧钢板(SPCC)等的金属基板;FR-4基板等使环氧树脂等渗入玻璃纤维并热固化处理而得的基板;由BT树脂等双马来酰亚胺三嗪树脂形成的基板;等。
临时固定膜可使用能够从半导体芯片剥离且能够对半导体芯片进行临时固定的任意的材料。作为市售品,可列举日东电工株式会社制“REVALPHA”等。
(工序(B))
工序(B)是将半导体芯片临时固定于临时固定膜的工序。半导体芯片的临时固定可使用例如倒装焊接器(flip chip bonder)、芯片焊接器(die bonder)等装置进行。半导体芯片的配置的布局(layout)及配置数可根据临时固定膜的形状、大小、目标半导体芯片封装的生产数等而适当设定,例如,可将半导体芯片排列成多行且多列的矩阵状来进行临时固定。
(工序(C))
工序(C)是在半导体芯片上形成密封层的工序。密封层由上述的树脂组合物的固化物形成。密封层通常通过包含下述工序的方法形成:在半导体芯片上形成树脂组合物层的工序、以及使该树脂组合物层热固化而形成密封层的工序。
较好是利用树脂组合物的优异的压缩成形性,通过压缩成形法进行树脂组合物层的形成。压缩成形法中,通常将半导体芯片和树脂组合物配置于模具中,在该模具内对树脂组合物施加压力并根据需要加热,形成覆盖半导体芯片的树脂组合物层。
压缩成形法的具体操作例如可如下进行。作为压缩成形用的模具,准备上模和下模。此外,对如前所述临时固定于临时固定膜上的半导体芯片涂布树脂组合物。将涂布了树脂组合物的半导体芯片与基材及临时固定膜一起安装于下模。然后,将上模与下模合模,对树脂组合物施加热及压力,进行压缩成形。
此外,压缩成形法的具体操作例如还可如下进行。作为压缩成形用的模具,准备上模和下模。将树脂组合物承载于下模。此外,将半导体芯片与基材及临时固定膜一起安装于上模。然后,以承载于下模的树脂组合物与安装于上模的半导体芯片相接的方式将上模与下模合模,施加热及压力,进行压缩成形。
成形条件根据树脂组合物的组成而不同,可采用适当的条件来实现良好的密封。例如,成形时的模具的温度优选树脂组合物可发挥优异的压缩成形性的温度,较好是80℃以上,更好是100℃以上,特别好是120℃以上,较好是200℃以下,更好是170℃以下,特别好是150℃以下。此外,成形时施加的压力较好是1MPa以上,更好是3MPa以上,特别好是5MPa以上,较好是50MPa以下,更好是30MPa以下,特别好是20MPa以下。固化时间较好是1分钟以上,更好是2分钟以上,特别好是5分钟以上,较好是60分钟以下,更好是30分钟以下,特别好是20分钟以下。通常,形成树脂组合物层后,将模具卸下。模具的卸下可在树脂组合物层的热固化前进行,也可在热固化后进行。
树脂组合物层的形成例如通过将树脂片材与半导体芯片层叠来进行。例如,通过将树脂片材的树脂组合物层与半导体芯片进行加热压接,可在半导体芯片上形成树脂组合物层。树脂片材与半导体芯片的层叠通常可使用半导体芯片代替基材,与电路基板的制造方法中的树脂片材与基材的层叠同样地进行。
在半导体芯片上形成了树脂组合物层后,使该树脂组合物层热固化而获得覆盖半导体芯片的密封层。由此,进行基于树脂组合物的固化物的半导体芯片的密封。树脂组合物层的热固化条件可采用与电路基板的制造方法中的树脂组合物层的热固化条件同样的条件。进而,可在使树脂组合物层热固化之前,对于树脂组合物层,实施在比固化温度低的温度下加热的预加热处理。该预加热处理的处理条件可采用与电路基板的制造方法中的预加热处理同样的条件。
(工序(D))
工序(D)是将基材和临时固定膜从半导体芯片剥离的工序。剥离方法理想的是采用与临时固定膜的材质相适应的合适的方法。作为剥离方法,可列举例如使临时固定膜加热、发泡或膨胀来进行剥离的方法。此外,作为剥离方法,还可列举例如透过基材对临时固定膜照射紫外线而使临时固定膜的粘附力下降来进行剥离的方法。
使临时固定膜加热、发泡或膨胀的方法中,加热条件通常为在100℃~250℃加热1秒~90秒或5分钟~15分钟。此外,照射紫外线而使临时固定膜的粘附力下降来进行剥离的方法中,紫外线的照射量通常为10mJ/cm2~1000mJ/cm2
(工序(E))
工序(E)是在半导体芯片的剥离了基材和临时固定膜的面形成作为绝缘层的再布线形成层的工序。
再布线形成层的材料可使用具有绝缘性的任意的材料。其中,从半导体芯片封装的制造难易度的观点来看,较好是感光性树脂和热固性树脂。此外,作为该热固性树脂,可使用本发明的树脂组合物。
形成再布线形成层后,为了对半导体芯片与再布线层进行层间连接,可在再布线形成层形成通孔。
再布线形成层的材料为感光性树脂的情况下的通孔的形成方法中,通常对再布线形成层的表面透过掩模图案照射活性能量射线,使照射部的再布线形成层光固化。作为活性能量射线,可列举例如紫外线、可见光、电子束、X射线等,特别好是紫外线。紫外线的照射量和照射时间可根据感光性树脂适当设定。作为曝光方法,可列举例如使掩模图案密合于再布线形成层并进行曝光的接触曝光法、不使掩模图案密合于再布线形成层而使用平行光线进行曝光的非接触曝光法等。
使再布线形成层光固化后,对再布线形成层进行显影,除去未曝光部,形成通孔。关于显影,可进行湿式显影、干式显影中的任一种。作为显影的方式,可列举例如浸渍方式、旋覆浸没(puddle)方式、喷雾方式、刷涂方式、刮涂(scraping)方式等,从分辨率的观点考虑,较好是旋覆浸没方式。
作为再布线形成层的材料为热固性树脂时的通孔的形成方法,可列举例如激光照射、蚀刻、机械钻孔等。其中较好是激光照射。激光照射可利用使用了二氧化碳激光、UV-YAG激光、准分子激光等光源的适当的激光加工机来进行。
通孔的形状没有特别限定,但一般采用圆形(大致圆形)。通孔的顶部直径较好是50μm以下,更好是30μm以下,进一步更好是20μm以下,较好是3μm以上,更好是10μm以上,进一步更好是15μm以上。在此,通孔的顶部直径是指再布线形成层的表面的通孔的开口直径。
(工序(F))
工序(F)是在再布线形成层上形成作为导体层的再布线层的工序。在再布线形成层上形成再布线层的方法可与电路基板的制造方法中的在绝缘层上的导体层的形成方法同样。此外,可反复进行工序(E)和工序(F),交替地堆积(堆叠)再布线层和再布线形成层。
(工序(G))
工序(G)是在再布线层上形成阻焊层的工序。阻焊层的材料可使用具有绝缘性的任意的材料。其中,从半导体芯片封装的制造难易度的观点来看,较好是感光性树脂和热固性树脂。此外,作为热固性树脂,可使用本发明的树脂组合物。
此外,工序(G)中,可根据需要进行形成凸块的凸块加工。凸块加工可利用焊料球、焊料镀覆(solder plating)等方法进行。另外,凸块加工中的通孔形成可与工序(E)同样地进行。
(工序(H))
除工序(A)~(G)以外,半导体芯片封装的制造方法可还包含工序(H)。工序(H)是将多个半导体芯片封装切割成一个一个的半导体芯片封装而单片化的工序。将半导体芯片封装切割成一个一个的半导体芯片封装的方法没有特别限定。
<半导体装置>
半导体装置具备半导体芯片封装。作为半导体装置,可列举例如供于电气制品(例如计算机、移动电话、智能手机、平板电脑型设备、可穿戴设备、数码相机、医疗设备、及电视机等)及交通工具(例如摩托车、汽车、电车、船舶及飞机等)等的各种半导体装置。
实施例
以下,通过实施例对本发明进行具体说明。本发明并不局限于这些实施例。应予说明,下文中只要没有另行明示,表示量的“份”和“%”分别表示“质量份”和“质量%”。
<合成例1:活性酯树脂的合成>
向反应容器中加入1-萘酚288质量份、甲苯1400质量份,将容器内一边进行减压氮气置换一边使上述成分溶解。接着,加入间苯二甲酰氯203质量份并使其溶解。将容器内一边进行氮气吹扫一边花费3小时滴加20%氢氧化钠水溶液400g。这时,体系内的温度控制在60℃以下。然后,搅拌反应1小时。反应结束后,将反应物分液并去除水层。重复该操作至水层的pH达到7为止,在加热减压条件下馏去甲苯等,获得活性酯树脂(上述式(3)的化合物,分子量418.4)。活性酯树脂的官能团当量为209g/当量,软化点为78℃。
<实施例1>
使用混合机将缩水甘油胺型环氧树脂(株式会社ADEKA制的“EP-3980S”,环氧当量115g/eq.)2份、脂环族环氧树脂(大赛璐株式会社制的“CELLOXIDE 2021P”,环氧当量136g/eq.)7份、合成例1中得到的活性酯树脂(软化点78℃)5份、酸酐类固化剂(新日本理化株式会社制“MH-700”)5份、二氧化硅A(平均粒径9μm,比表面积5.0m2/g,用KBM573(信越化学工业株式会社制)进行了表面处理)140份、固化促进剂(四国化成工业株式会社制“1B2PZ”,1-苄基-2-苯基咪唑)0.1份均匀分散,获得树脂组合物。
<实施例2>
除了使用氧化铝A(平均粒径10μm,比表面积0.3m2/g,用KBM5783(信越化学工业株式会社制)进行了表面处理)170份代替二氧化硅A 140份以外,进行与实施例1同样的操作,获得树脂组合物。
<实施例3>
除了使用二氧化硅B(平均粒径9μm,比表面积5.0m2/g,用KBM503(信越化学工业株式会社制)进行了表面处理)140份代替二氧化硅A 140份以外,进行与实施例1同样的操作,获得树脂组合物。
<实施例4>
除了将合成例1中得到的活性酯树脂(软化点78℃)的使用量由5份变更为3份、酸酐类固化剂(新日本理化株式会社制“MH-700”)的使用量由5份变更为7份以外,进行与实施例1同样的操作,获得树脂组合物。
<实施例5>
除了将合成例1中得到的活性酯树脂(软化点78℃)的使用量由5份变更为7份、酸酐类固化剂(新日本理化株式会社制“MH-700”)的使用量由5份变更为3份以外,进行与实施例1同样的操作,获得树脂组合物。
<比较例1>
除了不使用合成例1中得到的活性酯树脂(软化点78℃)、且将酸酐类固化剂(新日本理化株式会社制“MH-700”)的使用量由5份变更为10份以外,进行与实施例1同样的操作,获得树脂组合物。
<比较例2>
除了使用市售的活性酯树脂(DIC株式会社制“HPC-8000”,软化点152℃)5份代替合成例1中得到的活性酯树脂(软化点78℃)5份以外,进行与实施例1同样的操作,获得树脂组合物。
<试验例1:高温高湿环境试验(HAST)后的与硅晶片的密合性的评价>
在12英寸硅晶片上,使用压塑装置(模具温度:130℃,压力:6MPa,固化时间:10分钟)对实施例和比较例中制成的树脂组合物进行压缩成形,形成厚300μm的树脂组合物层。然后,在180℃加热90分钟而使树脂组合物层热固化,制成样品。对于制成的样品,使用高加速寿命试验装置(楠本化成株式会社制“PM422”)在130℃、85%RH的条件下实施了100小时的高温高湿环境试验。对于试验后的样品,确认了固化物与基底的硅晶片的界面是否存在剥离。固化物与基底的硅晶片的界面不存在剥离的情况评价为“○”,固化物与基底的硅晶片的界面存在剥离的情况评价为“×”。
<试验例2:介质损耗角正切的测定>
在经脱模处理的12英寸硅晶片上,使用压塑装置(模具温度:130℃,压力:6MPa,固化时间:10分钟)对实施例和比较例中制成的树脂组合物进行压缩成形,形成厚300μm的树脂组合物层。然后,从经脱模处理的硅晶片剥离树脂组合物,在180℃加热90分钟而使树脂组合物热固化,制成样品。通过法布里-珀罗法进行79GHz时的介质损耗角正切的测定。对3个试片进行测定,算出平均值。
<试验例3:储能模量的测定>
在经脱模处理的12英寸硅晶片上,使用压塑装置(模具温度:130℃,压力:6MPa,固化时间:10分钟)对实施例和比较例中制成的树脂组合物进行压缩成形,形成厚300μm的树脂组合物层。然后,从经脱模处理的硅晶片剥离树脂组合物,在180℃加热90分钟而使树脂组合物热固化,制成固化物样品。将上述固化物切割成宽7mm、长40mm的试片,使用动态机械分析装置DMS-6100(Seiko Instruments Inc.制),以拉伸模式进行动态机械分析。将试片装载至所述装置后,以频率1Hz、升温速度5℃/分钟的测定条件进行了测定。读取所述测定中的25℃时的储能模量(E')GPa的值。
<试验例4:流痕的评价>
在12英寸硅晶片上,使用压塑装置(模具温度:130℃,压力:6MPa,固化时间:10分钟)对实施例和比较例中制成的树脂组合物进行压缩成形,形成厚300μm的树脂组合物层。然后,在150℃加热60分钟后,通过肉眼观察确认了树脂组合物层的表面是否存在流痕。存在流痕的样品评价为“×”,不存在流痕的样品评价为“○”。
<试验例5:树脂组合物的性状的评价>
对实施例和比较例中制成的树脂组合物的性状进行了评价。25℃时树脂组合物呈具有流动性的液态的情况评价为“液态”,呈无流动性的粘土状的情况评价为“粘土状”。
实施例和比较例的树脂组合物的不挥发成分及其使用量、以及试验例的测定结果和评价结果示于下述表1。
[表1]
Figure DEST_PATH_IMAGE012
由上述的结果可知,作为(B)固化剂使用了(B-1)~(B-3)成分的情况下,能够获得介电特性降低且流痕的产生得到抑制的固化物。

Claims (19)

1.一种树脂组合物,其是包含(A)环氧树脂、(B)固化物及(C)无机填充材料的树脂组合物,其中,(B)成分包含(B-1)软化点为100℃以下的活性酯树脂。
2.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中,将树脂组合物中的不挥发成分设为100质量%时,(B-1)成分的含量为1质量%~50质量%。
3.一种树脂组合物,其是包含(A)环氧树脂、(B)固化物及(C)无机填充材料的树脂组合物,其中,(B)成分包含(B-2)二官能的活性酯树脂。
4.根据权利要求3所述的树脂组合物,其中,(B-2)成分是以式(1)表示的化合物;
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式中,环X、Y及Z分别独立地表示任选进一步具有取代基的芳环。
5.根据权利要求1或3所述的树脂组合物,其中,(B)成分进一步包含选自苯酚类固化剂、萘酚类固化剂、胺类固化剂及酸酐类固化剂中的1种以上的固化剂。
6.根据权利要求1或3所述的树脂组合物,其中,(A)成分为液态环氧树脂。
7.根据权利要求1或3所述的树脂组合物,其中,(C)成分的平均粒径为1μm~40μm。
8.根据权利要求1或3所述的树脂组合物,其中,将树脂组合物中的不挥发成分设为100质量%时,(C)成分的含量为80质量%以上。
9.根据权利要求1或3所述的树脂组合物,其在25℃下呈液态。
10.根据权利要求1或3所述的树脂组合物,其用于形成半导体芯片封装的绝缘层。
11.根据权利要求1或3所述的树脂组合物,其用于形成电路基板的绝缘层。
12.根据权利要求1或3所述的树脂组合物,其用于密封半导体芯片封装的半导体芯片。
13.一种固化物,其是权利要求1~12中任一项所述的树脂组合物的固化物。
14.一种树脂片材,其具有:
支承体、以及
设置于上述支承体上的包含权利要求1~12中任一项所述的树脂组合物的树脂组合物层。
15.一种电路基板,其包含利用权利要求1~12中任一项所述的树脂组合物的固化物形成的绝缘层。
16.一种半导体芯片封装,其包含:
权利要求15所述的电路基板、以及
搭载于该电路基板的半导体芯片。
17.一种半导体装置,其具备权利要求16所述的半导体芯片封装。
18.一种半导体芯片封装,其包含:
半导体芯片、以及
密封该半导体芯片的权利要求1~12中任一项所述的树脂组合物的固化物。
19.一种半导体装置,其具备权利要求18所述的半导体芯片封装。
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