JP2001302758A - 熱硬化性樹脂組成物、それを用いた半導体装置及び多層配線基板 - Google Patents
熱硬化性樹脂組成物、それを用いた半導体装置及び多層配線基板Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低熱膨張性及び低吸湿性を有する硬化物となる
熱硬化性樹脂組成物、剥離や内部クラックの生じない半
導体装置及び多層配線基板を提供する。 【解決手段】エポキシ樹脂組成物と無機フィラを含む熱
硬化性樹脂組成物において、該エポキシ樹脂組成物はビ
フェニル型エポキシ樹脂モノマーを含み、該エポキシ樹
脂組成物中のビフェニル含有量が３１重量％以上である
熱硬化性樹脂組成物、それを用いた半導体装置及び多層
配線基板。
熱硬化性樹脂組成物、剥離や内部クラックの生じない半
導体装置及び多層配線基板を提供する。 【解決手段】エポキシ樹脂組成物と無機フィラを含む熱
硬化性樹脂組成物において、該エポキシ樹脂組成物はビ
フェニル型エポキシ樹脂モノマーを含み、該エポキシ樹
脂組成物中のビフェニル含有量が３１重量％以上である
熱硬化性樹脂組成物、それを用いた半導体装置及び多層
配線基板。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低熱膨張性及び低
吸湿性の硬化物となる熱硬化性樹脂組成物に関する。ま
た、該熱硬化性樹脂組成物を用いた剥離や内部クラック
の生じない半導体装置及び多層配線基板に関する。
吸湿性の硬化物となる熱硬化性樹脂組成物に関する。ま
た、該熱硬化性樹脂組成物を用いた剥離や内部クラック
の生じない半導体装置及び多層配線基板に関する。
【０００２】
【従来技術】電子機器分野で広く使用される半導体封止
材料、アンダーフィル材料や配線基板用絶縁材料には、
高温での力学特性，接着性，耐熱性等の特性が要求され
る。さらに、接着部の内部応力による剥離，内部クラッ
ク，リフロー工程で発生するポップコーン現象防止のた
め、低熱膨張性や低吸水性も要求される。
材料、アンダーフィル材料や配線基板用絶縁材料には、
高温での力学特性，接着性，耐熱性等の特性が要求され
る。さらに、接着部の内部応力による剥離，内部クラッ
ク，リフロー工程で発生するポップコーン現象防止のた
め、低熱膨張性や低吸水性も要求される。
【０００３】一般に、これらの材料として前記のうち特
に高温での力学特性，接着性，耐熱性のバランスが優れ
ているエポキシ樹脂が広く使用されている。例えば、ビ
スフェノールA型エポキシ樹脂モノマー，ビスフェノー
ルF型エポキシ樹脂モノマー，フェノールノボラック型
エポキシ樹脂モノマーをアミン系硬化剤や酸無水物系硬
化剤で硬化したエポキシ樹脂等が知られている。しか
し、これらのエポキシ樹脂単独では熱膨張性や吸湿性に
劣っている。
に高温での力学特性，接着性，耐熱性のバランスが優れ
ているエポキシ樹脂が広く使用されている。例えば、ビ
スフェノールA型エポキシ樹脂モノマー，ビスフェノー
ルF型エポキシ樹脂モノマー，フェノールノボラック型
エポキシ樹脂モノマーをアミン系硬化剤や酸無水物系硬
化剤で硬化したエポキシ樹脂等が知られている。しか
し、これらのエポキシ樹脂単独では熱膨張性や吸湿性に
劣っている。
【０００４】一般的に半導体封止材料、アンダーフィル
材料、配線基板用絶縁材料としては、上記のエポキシ樹
脂に無機フィラを分散させて低熱膨張性，低吸湿性を付
与した熱硬化性樹脂組成物が使用されている。更に、有
機フィラを添加して更なる低吸湿性を付与したものやク
ロス等で補強されたものも使用されている。
材料、配線基板用絶縁材料としては、上記のエポキシ樹
脂に無機フィラを分散させて低熱膨張性，低吸湿性を付
与した熱硬化性樹脂組成物が使用されている。更に、有
機フィラを添加して更なる低吸湿性を付与したものやク
ロス等で補強されたものも使用されている。
【０００５】例えば、49th Electronic Components
AND Technology Conference，56‐60(1999）には無機
フィラである球状シリカを分散させ、ビスフェノールＦ
型エポキシ樹脂モノマーを芳香族アミン系化合物で硬化
したエポキシ樹脂を用いたアンダーフィル材料の記載が
ある。この場合、６０重量％の球状シリカを分散させ熱
膨張係数が３１×１０-6Ｋ-1、吸湿率が０．６重量％の
アンダーフィル材料となる。また、有機フィラとして変
性ポリブタジエンを添加することで吸湿率が０．５重量
％に改善できる記載がある。
AND Technology Conference，56‐60(1999）には無機
フィラである球状シリカを分散させ、ビスフェノールＦ
型エポキシ樹脂モノマーを芳香族アミン系化合物で硬化
したエポキシ樹脂を用いたアンダーフィル材料の記載が
ある。この場合、６０重量％の球状シリカを分散させ熱
膨張係数が３１×１０-6Ｋ-1、吸湿率が０．６重量％の
アンダーフィル材料となる。また、有機フィラとして変
性ポリブタジエンを添加することで吸湿率が０．５重量
％に改善できる記載がある。
【０００６】近年の電気機器の高性能化・小型化に対応
するには、更なる低熱膨張性、低吸湿性を有する材料が
要求されている。しかしながら、添加する無機フィラの
量には限界があり、前記のような一般的なエポキシ樹脂
を用いて、これ以上の低熱膨張性、低吸湿性を有する材
料の実現は困難な状況である。
するには、更なる低熱膨張性、低吸湿性を有する材料が
要求されている。しかしながら、添加する無機フィラの
量には限界があり、前記のような一般的なエポキシ樹脂
を用いて、これ以上の低熱膨張性、低吸湿性を有する材
料の実現は困難な状況である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は低熱膨張性及
び低吸湿性を有する熱硬化性樹脂組成物、及び該熱硬化
性樹脂組成物を用いて、剥離や内部クラックの生じない
半導体装置及び多層配線基板を提供することを目的とす
る。
び低吸湿性を有する熱硬化性樹脂組成物、及び該熱硬化
性樹脂組成物を用いて、剥離や内部クラックの生じない
半導体装置及び多層配線基板を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、エポキシ
樹脂組成物、無機フィラを含み、該エポキシ樹脂組成物
はビフェニル型エポキシ樹脂モノマーを含み、該エポキ
シ樹脂組成物中のビフェニル含有量が３１重量％以上で
ある熱硬化性樹脂組成物が低熱膨張性及び低吸湿性を有
することを見出した。その要旨は以下のとおりである。
樹脂組成物、無機フィラを含み、該エポキシ樹脂組成物
はビフェニル型エポキシ樹脂モノマーを含み、該エポキ
シ樹脂組成物中のビフェニル含有量が３１重量％以上で
ある熱硬化性樹脂組成物が低熱膨張性及び低吸湿性を有
することを見出した。その要旨は以下のとおりである。
【０００９】エポキシ樹脂組成物と無機フィラを含む熱
硬化性樹脂組成物において、該エポキシ樹脂組成物はビ
フェニル型エポキシ樹脂モノマーを含み、該エポキシ樹
脂組成物中のビフェニル含有量が３１重量％以上である
熱硬化性樹脂組成物である。
硬化性樹脂組成物において、該エポキシ樹脂組成物はビ
フェニル型エポキシ樹脂モノマーを含み、該エポキシ樹
脂組成物中のビフェニル含有量が３１重量％以上である
熱硬化性樹脂組成物である。
【００１０】エポキシ樹脂組成物と無機フィラを含む熱
硬化性樹脂組成物において、該エポキシ樹脂組成物はビ
フェニル型エポキシ樹脂モノマーを含み、該エポキシ樹
脂組成物中のビフェニル含有量が３１重量％以上であ
り、硬化剤がアミン系化合物である熱硬化性樹脂組成物
である。
硬化性樹脂組成物において、該エポキシ樹脂組成物はビ
フェニル型エポキシ樹脂モノマーを含み、該エポキシ樹
脂組成物中のビフェニル含有量が３１重量％以上であ
り、硬化剤がアミン系化合物である熱硬化性樹脂組成物
である。
【００１１】前記の熱硬化性樹脂組成物を用いて配線基
板上に搭載される半導体チップの少なくとも一部を封止
した半導体装置において、該熱硬化性樹脂組成物がエポ
キシ樹脂組成物と無機フィラを含み、該エポキシ樹脂組
成物はビフェニル型エポキシ樹脂モノマーを含み、前記
エポキシ樹脂組成物中のビフェニル含有量が３１重量％
以上である半導体装置である。
板上に搭載される半導体チップの少なくとも一部を封止
した半導体装置において、該熱硬化性樹脂組成物がエポ
キシ樹脂組成物と無機フィラを含み、該エポキシ樹脂組
成物はビフェニル型エポキシ樹脂モノマーを含み、前記
エポキシ樹脂組成物中のビフェニル含有量が３１重量％
以上である半導体装置である。
【００１２】更に、配線基板上に半導体チップが搭載さ
れ、該配線基板と該半導体チップとの隙間にアンダーフ
ィル材料として熱硬化性樹脂組成物を用いた半導体装置
において、前記熱硬化性樹脂組成物がエポキシ樹脂組成
物と無機フィラを含み、該エポキシ樹脂組成物はビフェ
ニル型エポキシ樹脂モノマーを含み，該エポキシ樹脂組
成物中のビフェニル含有量が３１重量％以上である半導
体装置である。
れ、該配線基板と該半導体チップとの隙間にアンダーフ
ィル材料として熱硬化性樹脂組成物を用いた半導体装置
において、前記熱硬化性樹脂組成物がエポキシ樹脂組成
物と無機フィラを含み、該エポキシ樹脂組成物はビフェ
ニル型エポキシ樹脂モノマーを含み，該エポキシ樹脂組
成物中のビフェニル含有量が３１重量％以上である半導
体装置である。
【００１３】また、少なくとも配線層と絶縁層を有し、
該絶縁層が熱硬化性樹脂組成物を用いた多層配線基板に
おいて、該熱硬化性樹脂組成物がビフェニル型エポキシ
樹脂モノマーを含むエポキシ樹脂組成物と無機フィラを
含み、前記エポキシ樹脂組成物中のビフェニル含有量が
３１重量％以上である多層配線基板である。
該絶縁層が熱硬化性樹脂組成物を用いた多層配線基板に
おいて、該熱硬化性樹脂組成物がビフェニル型エポキシ
樹脂モノマーを含むエポキシ樹脂組成物と無機フィラを
含み、前記エポキシ樹脂組成物中のビフェニル含有量が
３１重量％以上である多層配線基板である。
【００１４】前記の熱硬化性樹脂組成物を半導体封止材
料或いはアンダーフィル材料として用いることにより剥
離や内部クラックの生じない半導体装置、配線基板用絶
縁材料として用いることにより剥離や内部クラックの生
じない多層配線基板を提供できる。
料或いはアンダーフィル材料として用いることにより剥
離や内部クラックの生じない半導体装置、配線基板用絶
縁材料として用いることにより剥離や内部クラックの生
じない多層配線基板を提供できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明における無機フィラとして
は、例えば、シリカ，水酸化アルミニウム，酸化アルミ
ニウム，窒化アルミニウム等が挙げられる。また、変性
ポリブタジエン，アラミド，ポリエチレン等の有機フィ
ラと併用することもできる。これらの形状は粒子状，繊
維，不織布，クロス等があり、目的と用途に応じて適宜
用いることができる。
は、例えば、シリカ，水酸化アルミニウム，酸化アルミ
ニウム，窒化アルミニウム等が挙げられる。また、変性
ポリブタジエン，アラミド，ポリエチレン等の有機フィ
ラと併用することもできる。これらの形状は粒子状，繊
維，不織布，クロス等があり、目的と用途に応じて適宜
用いることができる。
【００１６】本発明におけるビフェニル型エポキシ樹脂
モノマーとは、ビフェニル基を有するエポキシ樹脂モノ
マーのことである。
モノマーとは、ビフェニル基を有するエポキシ樹脂モノ
マーのことである。
【００１７】具体的には、下記構造単位を含むエポキシ
樹脂モノマーのことである。また、本発明において、ビ
フェニル基とは下記構造のうちＲ1〜Ｒ8を含まない部分
を指す。
樹脂モノマーのことである。また、本発明において、ビ
フェニル基とは下記構造のうちＲ1〜Ｒ8を含まない部分
を指す。
【００１８】
【化１】
【００１９】（Ｒ1〜Ｒ8は、水素原子，炭素数１〜６の
アルキル基，フェニル基，ハロゲン原子から選ばれ、す
べてが同一である必要はない。） 本発明においてビフェニル含有量とは、エポキシ樹脂組
成物中のビフェニル基の重量％のことであり、下記式に
より算出される。
アルキル基，フェニル基，ハロゲン原子から選ばれ、す
べてが同一である必要はない。） 本発明においてビフェニル含有量とは、エポキシ樹脂組
成物中のビフェニル基の重量％のことであり、下記式に
より算出される。
【００２０】Ｃｂ＝Ｃｅ×Ｎ×１４４／Ｍｅ 式中、Ｃｂはビフェニル含有量（重量％）、Ｃｅはエポ
キシ樹脂組成物中のビフェニル型エポキシ樹脂モノマー
含有量（重量％）、Ｎはビフェニル型エポキシ樹脂モノ
マー中のビフェニル基の数、Ｍｅはビフェニル型エポキ
シ樹脂モノマーの分子量である。
キシ樹脂組成物中のビフェニル型エポキシ樹脂モノマー
含有量（重量％）、Ｎはビフェニル型エポキシ樹脂モノ
マー中のビフェニル基の数、Ｍｅはビフェニル型エポキ
シ樹脂モノマーの分子量である。
【００２１】Ｃｂの値が３１重量％を境に熱膨張性と吸
湿性が大きく変化し、Ｃｂの値が３１重量％以上になる
ことで低熱膨張性かつ低吸湿性を有するようになる。
湿性が大きく変化し、Ｃｂの値が３１重量％以上になる
ことで低熱膨張性かつ低吸湿性を有するようになる。
【００２２】本発明のエポキシ樹脂組成物には、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂モノマーが含まれることが必須であ
る。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂モノマ
ー，ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂モノマー，フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂モノマー等のエポキシ樹
脂モノマーと組み合わせることもできる。
ニル型エポキシ樹脂モノマーが含まれることが必須であ
る。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂モノマ
ー，ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂モノマー，フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂モノマー等のエポキシ樹
脂モノマーと組み合わせることもできる。
【００２３】また、本発明のエポキシ樹脂組成物にはア
ミン系化合物，酸無水物系化合物，フェノール類，ジシ
アンジアミド等の公知の硬化剤を用いることができる
が、これらの中でも特に、アミン系化合物が本発明の効
果を得る上で効果がある。また、本発明のエポキシ樹脂
組成物には三フッ化ホウ素アミン錯体，三塩化ホウ素ア
ミン錯体等の硬化触媒、或いはイミダゾール類，トリフ
ェニルホスフィン，Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン等
の公知の硬化促進剤を配合できる。更に、可とう化剤、
希釈剤、カップリング剤、溶剤等も目的に応じて配合で
きる。
ミン系化合物，酸無水物系化合物，フェノール類，ジシ
アンジアミド等の公知の硬化剤を用いることができる
が、これらの中でも特に、アミン系化合物が本発明の効
果を得る上で効果がある。また、本発明のエポキシ樹脂
組成物には三フッ化ホウ素アミン錯体，三塩化ホウ素ア
ミン錯体等の硬化触媒、或いはイミダゾール類，トリフ
ェニルホスフィン，Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン等
の公知の硬化促進剤を配合できる。更に、可とう化剤、
希釈剤、カップリング剤、溶剤等も目的に応じて配合で
きる。
【００２４】以下、本発明を実施例により具体的に説明
する。
する。
【００２５】実施例中で使用したエポキシ樹脂モノマ
ー、硬化剤、硬化促進剤を以下に示す。 ［エポキシ樹脂モノマー］ ＢＧＥ：４，４’−ビフェノールジグリシジルエーテル ＴＭＢＧＥ：３，３’，５，５’−テトラメチル−４，
４’−ビフェノールジグリシジルエーテル（油化シェル
株式会社製） Ｃ３ＢＧＥ：４，４’−ビフェノールビス（３−オキシ
ラニルメトキシプロピル）エーテル Ｃ６ＢＧＥ：４，４’−ビフェノールビス（６−オキシ
ラニルメトキシヘキシル）エーテル ＢＦＤＧＥ：ビスフェノールＦジグリシジルエーテル
（旭電化株式会社製） ［硬化剤］ ＤＤＭ：４，４’−ジアミノジフェニルメタン（和光純
薬株式会社製） ＰＡ：無水フタル酸（和光純薬株式会社製） Ｄｉｃｙ：ジシアンジアミド（和光純薬株式会社製） ［硬化促進剤］ ２Ｅ４ＭＺ：２−エチル−４−メチルイミダゾール（四
国化成工業株式会社製） ＢＤＭＡ：Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン（和光純薬
株式会社製） なお、これらの構造式及び略号を表1に示した。
ー、硬化剤、硬化促進剤を以下に示す。 ［エポキシ樹脂モノマー］ ＢＧＥ：４，４’−ビフェノールジグリシジルエーテル ＴＭＢＧＥ：３，３’，５，５’−テトラメチル−４，
４’−ビフェノールジグリシジルエーテル（油化シェル
株式会社製） Ｃ３ＢＧＥ：４，４’−ビフェノールビス（３−オキシ
ラニルメトキシプロピル）エーテル Ｃ６ＢＧＥ：４，４’−ビフェノールビス（６−オキシ
ラニルメトキシヘキシル）エーテル ＢＦＤＧＥ：ビスフェノールＦジグリシジルエーテル
（旭電化株式会社製） ［硬化剤］ ＤＤＭ：４，４’−ジアミノジフェニルメタン（和光純
薬株式会社製） ＰＡ：無水フタル酸（和光純薬株式会社製） Ｄｉｃｙ：ジシアンジアミド（和光純薬株式会社製） ［硬化促進剤］ ２Ｅ４ＭＺ：２−エチル−４−メチルイミダゾール（四
国化成工業株式会社製） ＢＤＭＡ：Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン（和光純薬
株式会社製） なお、これらの構造式及び略号を表1に示した。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【実施例１〜６】表２に熱硬化性樹脂組成物の配合組成
を示す。
を示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】実施例１の熱硬化性樹脂組成物及びその樹
脂硬化物の作製方法は下記のとおりである。
脂硬化物の作製方法は下記のとおりである。
【００３０】ＢＧＥ１４．９ｇを１５０℃で溶融させた
後、球状シリカ（電気化学工業株式会社製、平均粒子
径：３μｍ）を２９．９ｇ添加して、１５０℃、１時間
攪拌して球状シリカを分散させた。次いで、前記配合物
に予め１５０℃に加熱しておいたＤＤＭ５．０ｇを混合
し熱硬化性樹脂組成物を得た。該熱硬化性樹脂組成物を
離型処理した金型に流し込んだ。その後１５０℃、６時
間硬化し、厚さ５ｍｍの樹脂硬化物を得た。
後、球状シリカ（電気化学工業株式会社製、平均粒子
径：３μｍ）を２９．９ｇ添加して、１５０℃、１時間
攪拌して球状シリカを分散させた。次いで、前記配合物
に予め１５０℃に加熱しておいたＤＤＭ５．０ｇを混合
し熱硬化性樹脂組成物を得た。該熱硬化性樹脂組成物を
離型処理した金型に流し込んだ。その後１５０℃、６時
間硬化し、厚さ５ｍｍの樹脂硬化物を得た。
【００３１】上記と同じ方法で、実施例２〜６の熱硬化
性樹脂組成物及びその樹脂硬化物も作製した。
性樹脂組成物及びその樹脂硬化物も作製した。
【００３２】なお、エポキシ樹脂モノマー及び硬化剤の
配合量は，硬化剤としてＤＤＭ，ＰＡを用いた場合は化
学量論量とし、Ｄｉｃｙの場合はエポキシ樹脂モノマー
１００重量部に対し３重量部配合とした。
配合量は，硬化剤としてＤＤＭ，ＰＡを用いた場合は化
学量論量とし、Ｄｉｃｙの場合はエポキシ樹脂モノマー
１００重量部に対し３重量部配合とした。
【００３３】また、硬化促進剤は硬化剤がＰＡのときは
２Ｅ４ＭＺ、ＤｉｃｙのときはＢＤＭＡを硬化剤に対し
て５重量％配合して用いた。無機フィラとしては球状シ
リカ（電気化学工業株式会社製、平均粒子径：３μｍ）
を用い、熱硬化性樹脂組成物全体の６０重量％となるよ
うに配合した。該熱硬化性樹脂組成物の硬化条件は硬化
剤としてＤＤＭ，ＰＡを用いた場合１５０℃／６時間、
Ｄｉｃｙを用いた場合１８０℃／１時間とした。
２Ｅ４ＭＺ、ＤｉｃｙのときはＢＤＭＡを硬化剤に対し
て５重量％配合して用いた。無機フィラとしては球状シ
リカ（電気化学工業株式会社製、平均粒子径：３μｍ）
を用い、熱硬化性樹脂組成物全体の６０重量％となるよ
うに配合した。該熱硬化性樹脂組成物の硬化条件は硬化
剤としてＤＤＭ，ＰＡを用いた場合１５０℃／６時間、
Ｄｉｃｙを用いた場合１８０℃／１時間とした。
【００３４】次いで、上記で得られた熱硬化性樹脂組成
物の硬化物の熱膨張係数と吸湿率を測定した。
物の硬化物の熱膨張係数と吸湿率を測定した。
【００３５】熱膨張係数は熱機械分析（ＴＭＡ）を用い
てガラス転移点以下の温度範囲で測定した。また、吸湿
率は５ｍｍ角の試料を２５℃で水中に２００時間放置す
ることによる重量増加率として算出した。
てガラス転移点以下の温度範囲で測定した。また、吸湿
率は５ｍｍ角の試料を２５℃で水中に２００時間放置す
ることによる重量増加率として算出した。
【００３６】これらの熱硬化性樹脂硬化物の熱膨張係数
は２２×１０-6Ｋ-1以下、吸湿率は０．３０％以下とい
ずれも低い値であった。
は２２×１０-6Ｋ-1以下、吸湿率は０．３０％以下とい
ずれも低い値であった。
【比較例１〜７】実施例１と同じ方法により、表３に示
す配合組成の熱硬化性樹脂組成物及びその樹脂硬化物を
作製した。
す配合組成の熱硬化性樹脂組成物及びその樹脂硬化物を
作製した。
【００３７】
【表３】
【００３８】なお、エポキシ樹脂モノマー及び硬化剤の
配合量は，硬化剤としてＤＤＭ，ＰＡを用いた場合は化
学量論量とし、Ｄｉｃｙの場合はエポキシ樹脂モノマー
１００重量部に対し３重量部配合とした。
配合量は，硬化剤としてＤＤＭ，ＰＡを用いた場合は化
学量論量とし、Ｄｉｃｙの場合はエポキシ樹脂モノマー
１００重量部に対し３重量部配合とした。
【００３９】また、硬化促進剤は硬化剤がＰＡのときは
２Ｅ４ＭＺ、ＤｉｃｙのときはＢＤＭＡを硬化剤に対し
て５重量％配合して用いた。無機フィラとしては球状シ
リカ（電気化学工業株式会社製、平均粒子径：３μｍ）
を用い、全体の６０重量％となるように配合した。硬化
条件は硬化剤としてＤＤＭ，ＰＡを用いた場合１５０℃
／６時間、Ｄｉｃｙを用いた場合１８０℃／１時間とし
た。
２Ｅ４ＭＺ、ＤｉｃｙのときはＢＤＭＡを硬化剤に対し
て５重量％配合して用いた。無機フィラとしては球状シ
リカ（電気化学工業株式会社製、平均粒子径：３μｍ）
を用い、全体の６０重量％となるように配合した。硬化
条件は硬化剤としてＤＤＭ，ＰＡを用いた場合１５０℃
／６時間、Ｄｉｃｙを用いた場合１８０℃／１時間とし
た。
【００４０】上記の熱硬化性樹脂組成物の硬化物につい
て熱膨張係数と吸湿率を実施例１と同様の手法により測
定した。これらの熱硬化性樹脂硬化物の熱膨張係数は２
７×１０-6Ｋ-1以上、吸湿率は０．４６％以上であっ
た。
て熱膨張係数と吸湿率を実施例１と同様の手法により測
定した。これらの熱硬化性樹脂硬化物の熱膨張係数は２
７×１０-6Ｋ-1以上、吸湿率は０．４６％以上であっ
た。
【００４１】図１及び図２は、実施例１〜６及び比較例
１〜７での線膨張係数と吸湿率を、ビフェニル含有量に
対してプロットしたグラフである。この結果から、線膨
張係数及び吸湿率ともにビフェニル含有量が３１重量％
を境に急激に変化することが分かる。すなわち、エポキ
シ樹脂組成物中のビフェニル含有量を３１重量％以上と
することで、低熱膨張性と低吸湿性を有する樹脂硬化物
を提供可能な熱硬化性樹脂組成物となることが分かる。
このような熱硬化性樹脂組成物は、半導体封止材料，ア
ンダーフィル材料，配線基板用絶縁材料に用いることに
より、製品の小型・高密度化、高性能、高信頼性を達成
する上で好適である。
１〜７での線膨張係数と吸湿率を、ビフェニル含有量に
対してプロットしたグラフである。この結果から、線膨
張係数及び吸湿率ともにビフェニル含有量が３１重量％
を境に急激に変化することが分かる。すなわち、エポキ
シ樹脂組成物中のビフェニル含有量を３１重量％以上と
することで、低熱膨張性と低吸湿性を有する樹脂硬化物
を提供可能な熱硬化性樹脂組成物となることが分かる。
このような熱硬化性樹脂組成物は、半導体封止材料，ア
ンダーフィル材料，配線基板用絶縁材料に用いることに
より、製品の小型・高密度化、高性能、高信頼性を達成
する上で好適である。
【００４２】
【実施例７】図３に、下記の熱硬化性樹脂組成物を半導
体封止材料として用いた半導体装置を示す。
体封止材料として用いた半導体装置を示す。
【００４３】ＴＭＢＧＥ１７７ｇを１５０℃に加温し溶
融させた後、２７４ｇの球状シリカ（電気化学工業株式
会社製、平均粒子径：３μｍ）を加え攪拌した。更にＤ
ｉｃｙ５．３ｇとＢＤＭＡ０．２７ｇを添加して攪拌し
た後冷却し、得られた固体を粉砕処理して固形の熱硬化
性樹脂組成物とした。なお、本熱硬化性樹脂組成物は表
２の実施例５の熱硬化性樹脂組成物と同じ配合であり、
ビフェニル含有量は３９．４重量％である。
融させた後、２７４ｇの球状シリカ（電気化学工業株式
会社製、平均粒子径：３μｍ）を加え攪拌した。更にＤ
ｉｃｙ５．３ｇとＢＤＭＡ０．２７ｇを添加して攪拌し
た後冷却し、得られた固体を粉砕処理して固形の熱硬化
性樹脂組成物とした。なお、本熱硬化性樹脂組成物は表
２の実施例５の熱硬化性樹脂組成物と同じ配合であり、
ビフェニル含有量は３９．４重量％である。
【００４４】図３の半導体装置の作製方法について説明
する。配線基板1には３５ｍｍ角×１．１ｍｍの耐熱性
エポキシ配線基板（ＦＲ−５）を用いた。この配線基板
上に９ｍｍ角の半導体チップ３をダイボンド材２によっ
て接合、配置し、半導体チップと配線基板間には太さ３
０μｍのＡｕ線によるワイヤボンド４を形成した。その
後、上記熱硬化性樹脂組成物（半導体封止用材料６）を
５０tonトランスファープレス装置を用いて７ＭＰａの
加圧下１８０℃／１時間加熱して樹脂封止型半導体装置
を得た。その後はんだボール５を配置して図３の半導体
装置を作製した。
する。配線基板1には３５ｍｍ角×１．１ｍｍの耐熱性
エポキシ配線基板（ＦＲ−５）を用いた。この配線基板
上に９ｍｍ角の半導体チップ３をダイボンド材２によっ
て接合、配置し、半導体チップと配線基板間には太さ３
０μｍのＡｕ線によるワイヤボンド４を形成した。その
後、上記熱硬化性樹脂組成物（半導体封止用材料６）を
５０tonトランスファープレス装置を用いて７ＭＰａの
加圧下１８０℃／１時間加熱して樹脂封止型半導体装置
を得た。その後はんだボール５を配置して図３の半導体
装置を作製した。
【００４５】該半導体装置を５個用いて温度サイクル試
験（−５０℃／１０分と１５０℃／１０分を１サイク
ル）を行った。温度サイクル試験は５０サイクルごとに
半導体装置の内部クラックと剥離発生の有無を超音波探
傷装置により調べた。その結果、５個の半導体装置はい
ずれも２０００サイクルにおいても内部クラックや剥離
は発生せず、温度サイクルに対する信頼性は高い。
験（−５０℃／１０分と１５０℃／１０分を１サイク
ル）を行った。温度サイクル試験は５０サイクルごとに
半導体装置の内部クラックと剥離発生の有無を超音波探
傷装置により調べた。その結果、５個の半導体装置はい
ずれも２０００サイクルにおいても内部クラックや剥離
は発生せず、温度サイクルに対する信頼性は高い。
【比較例８】表３の比較例６と同じ熱硬化性樹脂組成物
（ビフェニル含有量２８．０重量％）を用いること以外
は実施例７と同じ方法により、図３の半導体装置を作製
した。
（ビフェニル含有量２８．０重量％）を用いること以外
は実施例７と同じ方法により、図３の半導体装置を作製
した。
【００４６】該半導体装置を５個を用いて実施例７と同
様に温度サイクル試験を行った。その結果，３個の半導
体装置が５００サイクル以内で、残りの２個の半導体装
置も１０００サイクルまでに内部クラックと剥離が認め
られた。
様に温度サイクル試験を行った。その結果，３個の半導
体装置が５００サイクル以内で、残りの２個の半導体装
置も１０００サイクルまでに内部クラックと剥離が認め
られた。
【００４７】
【実施例８】図４に下記の熱硬化性樹脂組成物をアンダ
ーフィル材料として用いた半導体装置を示す。
ーフィル材料として用いた半導体装置を示す。
【００４８】ＴＭＢＧＥ１７７ｇをメチルエチルケトン
２００ｇに溶解させた後、２７４ｇの球状シリカ（電気
化学工業株式会社製、平均粒子径：３μｍ）を加え攪拌
した。更にＤｉｃｙ５．３ｇとＢＤＭＡ０．２７ｇを添
加して、液状の熱硬化性樹脂組成物とした。なお、本熱
硬化性樹脂組成物は表２の実施例５と同じ配合であり、
ビフェニル含有量は３９．４重量％である。
２００ｇに溶解させた後、２７４ｇの球状シリカ（電気
化学工業株式会社製、平均粒子径：３μｍ）を加え攪拌
した。更にＤｉｃｙ５．３ｇとＢＤＭＡ０．２７ｇを添
加して、液状の熱硬化性樹脂組成物とした。なお、本熱
硬化性樹脂組成物は表２の実施例５と同じ配合であり、
ビフェニル含有量は３９．４重量％である。
【００４９】次に、図４の半導体装置の作製方法につい
て説明する。
て説明する。
【００５０】シリコンウエハ上に厚さ５μｍのポリイミ
ド膜を形成した後、クロム０．５μｍ，銅３μｍの膜を
スパッタで形成しエッチングにより配線層を形成した。
次に、配線層表面のスタッド部１１以外をレジストで被
覆し、３０μｍの電気銅めっき、５μｍのはんだめっき
により３５μｍのスタッド１１を形成した。その後レジ
ストを除去し、スクリーン印刷によりスタッド間を上記
熱硬化性樹脂組成物（アンダーフィル材料１３）でうめ
た。１５０℃／１０分の乾燥処理により溶剤を除去した
後、ダイシング装置により９ｍｍ角の大きさのチップ３
に切断した。このチップ３を３５ｍｍ角×１．１ｍｍの
耐熱性エポキシ配線基板（ＦＲ−５）上にのせ，７ＭＰ
ａの加圧下１８０℃／１時間，２３０℃／１０分圧縮加
熱することで、配線基板上に接着させるとともに、配線
基板上のパッド１２とスタッド１１を接続し、図４の半
導体装置を作製した。
ド膜を形成した後、クロム０．５μｍ，銅３μｍの膜を
スパッタで形成しエッチングにより配線層を形成した。
次に、配線層表面のスタッド部１１以外をレジストで被
覆し、３０μｍの電気銅めっき、５μｍのはんだめっき
により３５μｍのスタッド１１を形成した。その後レジ
ストを除去し、スクリーン印刷によりスタッド間を上記
熱硬化性樹脂組成物（アンダーフィル材料１３）でうめ
た。１５０℃／１０分の乾燥処理により溶剤を除去した
後、ダイシング装置により９ｍｍ角の大きさのチップ３
に切断した。このチップ３を３５ｍｍ角×１．１ｍｍの
耐熱性エポキシ配線基板（ＦＲ−５）上にのせ，７ＭＰ
ａの加圧下１８０℃／１時間，２３０℃／１０分圧縮加
熱することで、配線基板上に接着させるとともに、配線
基板上のパッド１２とスタッド１１を接続し、図４の半
導体装置を作製した。
【００５１】該半導体装置を５個を用いて実施例７と同
様に温度サイクル試験を行った。その結果、５個の半導
体装置はいずれも２０００サイクルにおいても内部クラ
ックや剥離は発生せず、温度サイクルに対する信頼性は
高い。
様に温度サイクル試験を行った。その結果、５個の半導
体装置はいずれも２０００サイクルにおいても内部クラ
ックや剥離は発生せず、温度サイクルに対する信頼性は
高い。
【比較例９】表３の比較例６と同じ熱硬化性樹脂組成物
（ビフェニル含有量２８．０重量％）を用いた以外は実
施例８と同じ方法により、図４の半導体装置を作製し
た。
（ビフェニル含有量２８．０重量％）を用いた以外は実
施例８と同じ方法により、図４の半導体装置を作製し
た。
【００５２】該半導体装置を５個を用いて実施例７と同
様に温度サイクル試験を行った。その結果、５個の半導
体装置とも５００サイクル以内で内部クラックと剥離が
認められた。
様に温度サイクル試験を行った。その結果、５個の半導
体装置とも５００サイクル以内で内部クラックと剥離が
認められた。
【００５３】
【実施例９】以下の方法で配線基板用絶縁材料を作製し
た。ＴＭＢＧＥ１７７ｇをメチルエチルケトン２００ｇ
に溶解させた後、２０．３ｇの球状シリカ（電気化学工
業株式会社製、平均粒子径：３μｍ）を加え攪拌した。
更にＤｉｃｙ５．３ｇとＢＤＭＡ０．２７ｇを添加し
て、液状の熱硬化性樹脂組成物とした。この液状の熱硬
化性樹脂組成物を厚さ０．１ｍｍのガラスクロスに含浸
後１５０℃／１０分乾燥処理することで、厚さ０．２ｍ
ｍの配線基板用絶縁材料とした。なお、本配線基板用絶
縁材料中の熱硬化性樹脂組成物におけるエポキシ樹脂モ
ノマー，硬化剤，硬化促進剤の配合比は、表２の実施例
５と同じであり、ビフェニル含有量は３９．４重量％と
なるものである。また、球状シリカは熱硬化性樹脂組成
物中の１０重量％である。
た。ＴＭＢＧＥ１７７ｇをメチルエチルケトン２００ｇ
に溶解させた後、２０．３ｇの球状シリカ（電気化学工
業株式会社製、平均粒子径：３μｍ）を加え攪拌した。
更にＤｉｃｙ５．３ｇとＢＤＭＡ０．２７ｇを添加し
て、液状の熱硬化性樹脂組成物とした。この液状の熱硬
化性樹脂組成物を厚さ０．１ｍｍのガラスクロスに含浸
後１５０℃／１０分乾燥処理することで、厚さ０．２ｍ
ｍの配線基板用絶縁材料とした。なお、本配線基板用絶
縁材料中の熱硬化性樹脂組成物におけるエポキシ樹脂モ
ノマー，硬化剤，硬化促進剤の配合比は、表２の実施例
５と同じであり、ビフェニル含有量は３９．４重量％と
なるものである。また、球状シリカは熱硬化性樹脂組成
物中の１０重量％である。
【００５４】該配線基板用絶縁材料を用いて、図５に示
す厚さ３．５ｍｍの多層配線基板２０を作製した。その
作製方法を以下に示す。
す厚さ３．５ｍｍの多層配線基板２０を作製した。その
作製方法を以下に示す。
【００５５】配線基板用絶縁材料の上下に厚さ３６μｍ
の銅箔を置き、３ＭＰａの加圧下１８０℃で１時間加熱
することで銅箔積層板を作製した。この銅箔積層板をレ
ジストで被覆し、配線となる部分以外の銅箔をエッチン
グにより除去することで銅配線２１を形成した。配線を
施した９つの銅箔積層板の間にそれぞれ前記配線基板用
絶縁材料２３をはさんで、３ＭＰａの加圧下１８０℃／
１時間加熱することで多層銅箔積層板を作製した。ドリ
ルにて０．３ｍｍのスルーホール２２をあけ、穴内に２
０μｍの厚さの銅をめっきし、最外層の配線を施すこと
で、配線層が１８層の多層配線基板を作製した。
の銅箔を置き、３ＭＰａの加圧下１８０℃で１時間加熱
することで銅箔積層板を作製した。この銅箔積層板をレ
ジストで被覆し、配線となる部分以外の銅箔をエッチン
グにより除去することで銅配線２１を形成した。配線を
施した９つの銅箔積層板の間にそれぞれ前記配線基板用
絶縁材料２３をはさんで、３ＭＰａの加圧下１８０℃／
１時間加熱することで多層銅箔積層板を作製した。ドリ
ルにて０．３ｍｍのスルーホール２２をあけ、穴内に２
０μｍの厚さの銅をめっきし、最外層の配線を施すこと
で、配線層が１８層の多層配線基板を作製した。
【００５６】該多層配線基板を用いて温度サイクル試験
（−５０℃／１０分と１５０℃／１０分を１サイクル）
を行った。温度サイクル試験は、５０サイクルごとに５
０個のスルーホールの抵抗を測定した。抵抗の平均値は
５００サイクルにおいても３ｍΩと低かった。５００サ
イクル後の多層配線基板を切断し断面観察したところ、
剥離や内部クラック等は発見されず、本多層配線基板は
温度サイクルに対する信頼性は高く、半導体装置の配線
基板として好適であった。
（−５０℃／１０分と１５０℃／１０分を１サイクル）
を行った。温度サイクル試験は、５０サイクルごとに５
０個のスルーホールの抵抗を測定した。抵抗の平均値は
５００サイクルにおいても３ｍΩと低かった。５００サ
イクル後の多層配線基板を切断し断面観察したところ、
剥離や内部クラック等は発見されず、本多層配線基板は
温度サイクルに対する信頼性は高く、半導体装置の配線
基板として好適であった。
【比較例１０】熱硬化性樹脂組成物のエポキシ樹脂モノ
マー、硬化剤、硬化促進剤の配合比を表３の比較例６と
同じとした以外は実施例９と同じ方法により、多層配線
基板を作製した。なお、熱硬化性樹脂組成物中には球状
シリカ（電気化学工業株式会社製、平均粒子径：３μ
ｍ）が１０重量％含まれている。
マー、硬化剤、硬化促進剤の配合比を表３の比較例６と
同じとした以外は実施例９と同じ方法により、多層配線
基板を作製した。なお、熱硬化性樹脂組成物中には球状
シリカ（電気化学工業株式会社製、平均粒子径：３μ
ｍ）が１０重量％含まれている。
【００５７】該多層配線基板を用いて、実施例９と同様
の温度サイクル試験を行った。抵抗の平均値は５０サイ
クルで３ｍΩ，１００サイクルで３０ｍΩ，１５０サイ
クルでは測定できないほど高い抵抗値を示した。１５０
サイクル後の多層配線基板を切断し断面観察したとこ
ろ、多数の剥離や内部クラックが認められた。
の温度サイクル試験を行った。抵抗の平均値は５０サイ
クルで３ｍΩ，１００サイクルで３０ｍΩ，１５０サイ
クルでは測定できないほど高い抵抗値を示した。１５０
サイクル後の多層配線基板を切断し断面観察したとこ
ろ、多数の剥離や内部クラックが認められた。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば、低熱膨張性及び低吸湿
性を有する硬化物となる熱硬化性樹脂組成物を提供でき
る。また、該熱硬化性樹脂組成物を用いることにより、
剥離や内部クラックの生じない半導体装置及び多層配線
基板を提供できる。
性を有する硬化物となる熱硬化性樹脂組成物を提供でき
る。また、該熱硬化性樹脂組成物を用いることにより、
剥離や内部クラックの生じない半導体装置及び多層配線
基板を提供できる。
【図１】 熱硬化性樹脂組成物のビフェニル含有量と熱
膨張係数との関係を示す。
膨張係数との関係を示す。
【図２】 熱硬化性樹脂組成物のビフェニル含有量と吸
湿率との関係を示す。
湿率との関係を示す。
【図３】 熱硬化性樹脂組成物を用いて樹脂封止した半
導体装置の断面図である。
導体装置の断面図である。
【図４】 熱硬化性樹脂組成物をアンダーフィル材料と
して用いた半導体装置の断面図である。
して用いた半導体装置の断面図である。
【図５】 熱硬化性樹脂組成物を配線基板用絶縁材料と
して用いた多層配線基板の断面図である。
して用いた多層配線基板の断面図である。
１…配線基板、２…ダイボンド材、３…チップ、４…ワ
イヤボンド、５…はんだボール、６…半導体封止材料、
１１…スタッド、１２…パッド、１３…アンダーフィル
材料、２０…多層配線基板、２１…銅配線、２２…スル
ーホール、２３…配線基板用絶縁材料。
イヤボンド、５…はんだボール、６…半導体封止材料、
１１…スタッド、１２…パッド、１３…アンダーフィル
材料、２０…多層配線基板、２１…銅配線、２２…スル
ーホール、２３…配線基板用絶縁材料。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 23/31 Ｈ０１Ｌ 21/60 ３１１Ｓ Ｈ０５Ｋ 3/46 23/30 Ｒ // Ｈ０１Ｌ 21/60 ３１１ (72)発明者 高橋 昭雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 伊藤 雄三 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 4J002 AC032 AC112 BB032 CD071 CL062 DE146 DF016 DJ016 EL137 EN028 EN077 ER017 ET007 EU118 FD012 FD016 FD147 FD158 GQ05 4J036 AD07 AD08 AF06 DA05 DB22 DC03 DC05 DC06 DC19 DC31 DC40 DD07 FA01 FA05 FA06 GA06 JA08 4M109 AA01 CA04 CA21 EA03 EB12 EC01 EC03 EC04 EC09 5E346 AA12 AA15 BB01 CC09 CC16 HH08 HH11 5F044 LL11 RR17
Claims (5)
- 【請求項１】エポキシ樹脂組成物と無機フィラを含む熱
硬化性樹脂組成物において、該エポキシ樹脂組成物はビ
フェニル型エポキシ樹脂モノマーを含み、該エポキシ樹
脂組成物中のビフェニル含有量が３１重量％以上である
ことを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。 - 【請求項２】エポキシ樹脂組成物と無機フィラを含む熱
硬化性樹脂組成物において、該エポキシ樹脂組成物はビ
フェニル型エポキシ樹脂モノマーを含み、該エポキシ樹
脂組成物中のビフェニル含有量が３１重量％以上であ
り、硬化剤がアミン系化合物であることを特徴とする熱
硬化性樹脂組成物。 - 【請求項３】配線基板上に搭載される半導体チップの少
なくとも一部を熱硬化性樹脂組成物を用いて封止した半
導体装置において、該熱硬化性樹脂組成物がエポキシ樹
脂組成物と無機フィラを含み、該エポキシ樹脂組成物は
ビフェニル型エポキシ樹脂モノマーを含み、前記エポキ
シ樹脂組成物中のビフェニル含有量が３１重量％以上で
あることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】配線基板上に半導体チップが搭載され、該
配線基板と該半導体チップとの隙間にアンダーフィル材
料として熱硬化性樹脂組成物を用いた半導体装置におい
て、前記熱硬化性樹脂組成物がエポキシ樹脂組成物と無
機フィラを含み、該エポキシ樹脂組成物はビフェニル型
エポキシ樹脂モノマーを含み，該エポキシ樹脂組成物中
のビフェニル含有量が３１重量％以上であることを特徴
とする半導体装置。 - 【請求項５】少なくとも配線層と絶縁層を有し、該絶縁
層に熱硬化性樹脂組成物を用いた多層配線基板におい
て、該熱硬化性樹脂組成物がビフェニル型エポキシ樹脂
モノマーを含むエポキシ樹脂組成物と無機フィラを含
み、前記エポキシ樹脂組成物中のビフェニル含有量が３
１重量％以上であることを特徴とする多層配線基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000120115A JP2001302758A (ja) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | 熱硬化性樹脂組成物、それを用いた半導体装置及び多層配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000120115A JP2001302758A (ja) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | 熱硬化性樹脂組成物、それを用いた半導体装置及び多層配線基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001302758A true JP2001302758A (ja) | 2001-10-31 |
Family
ID=18630982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000120115A Pending JP2001302758A (ja) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | 熱硬化性樹脂組成物、それを用いた半導体装置及び多層配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001302758A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010177679A (ja) * | 2002-05-23 | 2010-08-12 | Three M Innovative Properties Co | ナノ粒子充填アンダーフィル接着用組成物を含む電子アセンブリおよびその製造方法 |
| JP2011202177A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-10-13 | Sekisui Chem Co Ltd | 半導体接合用接着剤、半導体接合用接着フィルム、半導体チップの実装方法及び半導体装置 |
| JP2019195079A (ja) * | 2012-11-30 | 2019-11-07 | シラス・インコーポレイテッド | エレクトロニクス適用のための複合組成物 |
-
2000
- 2000-04-20 JP JP2000120115A patent/JP2001302758A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2019195079A (ja) * | 2012-11-30 | 2019-11-07 | シラス・インコーポレイテッド | エレクトロニクス適用のための複合組成物 |
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