JP2005272547A - 一液型エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 チップまたはパッケージのＰＣＢへの実装と、アンダーフィル材料の硬化が同時に行えるコンプレッションフローに適応する、フラックス特性に優れる一液型エポキシ樹脂組成物を提供する。
【解決手段】 エポキシ樹脂（Ａ）と、フェノールカルボン酸（Ｂ）とを含有することを特徴とする一液型エポキシ樹脂組成物。好ましくは、エポキシ樹脂（Ａ）と、フェノールカルボン酸（Ｂ）との重量配合比（Ａ／Ｂ）が、１００／１０〜１００／１００である。本発明の一液型エポキシ樹脂組成物はフラックス特性に優れ、コンプレッションフローでの半田接続を行うことができるので、ＣＳＰやＢＧＡ等の半導体装置と、この半導体装置が電気的に接続される回路基板との間を封止するアンダーフィル材料として好適に用いることができる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、一液型エポキシ樹脂組成物に関するものである。

近年、デジタルカメラ、一体型ＶＴＲ、携帯電話機などの小型電子機器が普及するにつれて、ＬＳＩ装置の小型化が求められている。このため、ＬＳＩ等の半導体ベアチップを保護したり、テストを容易に行ったりすることができる従来のチップ実装用パッケージの特徴を生かしながら、ベアチップ並みに小型化し、特性の向上を図る目的でＣＳＰやＢＧＡなどの新しいパッケージが普及しつつある。

このリードのないチップキャリアは、比較的小さいパッケージの中で、チップとそれに対応する基板との間に多数の入出力接続部を備えている。リードのないチップキャリアは、一般的に、アルミナのような一枚のセラミックを含むパッケージからなり、そのセラミックがチップキャリア即ちベースを形成し、そのベース上にチップが実装される。チップが実装されたパッケージは、さらにより大きいプリント回路基板（ＰＣＢ）などに実装される。具体的には、パッケージのコンタクトパッドと鏡像関係にあるコンタクトパッドがＰＣＢ上に形成され、両者を符合させた後、リフロー半田付け等を行うことによって、電気的及び機械的に接続され、表面実装される。パッケージをＰＣＢに半田により接続する場合は、通常、半田ペーストを用いるか、ソルダバンプが用いられる。パッケージとＰＣＢとの間のソルダバンプによって生じる隙間には、エポキシ系などの封止樹脂（アンダーフィル材料）が注入されるのが一般的である。

また、チップをパッケージやＰＣＢに実装する際に必要とされる面積を低減するための方法の一つとして、フリップチップ接続法がある。これは、チップの上面側にある接続用パッドを下面側へ向け、対向するパッケージやＰＣＢにソルダバンプにより接続する方法である。この場合も、チップ素子面とチップキャリア、あるいはチップ素子面とＰＣＢとの間にソルダバンプによる隙間が生じるため、同様にアンダーフィル材料が注入される。アンダーフィル材料は、上記接続部における隙間や空間を埋めるだけでなく、電気的接点を密封して周囲から保護するとともに、例えばパッケージとＰＣＢとを接着する機能を有し、小さな機械的接合点であるソルダバンプ接合部に過度の力が作用することを防ぐ目的も併せ持っている。

このアンダーフィル材料の充填方法としては、チップまたはパッケージの外周に沿って塗布し、毛細管現象を利用して充填するキャピラリーフローと、充填する場所にあらかじめアンダーフィル材料を滴下しておき、その上からチップまたはパッケージを載せるコンプレッションフローの二通りがあるが、チップまたはパッケージのＰＣＢへの実装と、アンダーフィル材料の硬化が同時に行えるコンプレッションフローに適応する材料の開発が望まれている。

コンプレッションフローに要求される重要な特性の１つに、フラックス特性が挙げられる。これは銅箔表面を還元することにより、半田の銅箔表面への付着性能を向上させるものであるが、この特性が十分でないと、半田がＰＣＢに付着せず、チップまたはパッケージをＰＣＢに実装出来ない（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−２９３８８３号公報

本発明は、チップまたはパッケージのＰＣＢへの実装と、アンダーフィル材料の硬化が同時に行えるコンプレッションフローに適応し、フラックス特性に優れる一液型エポキシ樹脂組成物を提供するものである。

このような目的は、下記の本発明（１）〜（２）により達成される。
（１）エポキシ樹脂（Ａ）と、フェノールカルボン酸（Ｂ）とを含有することを特徴とする一液型エポキシ樹脂組成物。
（２）上記エポキシ樹脂（Ａ）と、フェノールカルボン酸（Ｂ）との重量配合比（Ａ／Ｂ）が、１００／１０〜１００／１００である上記（１）に記載の一液型エポキシ樹脂組成物。

本発明は、エポキシ樹脂（Ａ）と、フェノールカルボン酸（Ｂ）とを含有する一液型エポキシ樹脂組成物であり、良好なフラックス性能を有し、コンプレッションフローに用いるアンダーフィル材料として好適なものである。

以下、本発明の一液型エポキシ樹脂組成物について説明する。
本発明の一液型エポキシ樹脂組成物（以下、単に「組成物」ということがある）は、エポキシ樹脂（Ａ）と、フェノールカルボン酸（Ｂ）とを含有することを特徴とする。

本発明の組成物において用いられるエポキシ樹脂（Ａ）としては、分子内に２個以上のグリシジル基を有するものであり、特に限定されないが、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、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂などのほか、カテコール、レゾルシノール、またはグリセリンやポリエチレングリコール等の多価アルコール類とエピクロルヒドリンを反応させて得られるポリグリシジルエーテルも使用できる。また、Ｐ−ヒドロキシ安息香酸、β−ヒドロキシナフトエン酸のようなヒドロキシカルボン酸類とエピクロルヒドリンを反応させて得られるグリシジルエーテルエステル、あるいはフタル酸、テレフタル酸のようなポリカルボン酸類とエピクロルヒドリンを反応させて得られるポリグリシジルエステル、さらにはエポキシ化フェノールノボラック樹脂、エポキシ化クレゾールノボラック樹脂等も使用することができ、これらを単独あるいは混合して使用してもよい。

上記エポキシ樹脂（Ａ）の形態は特に限定されず、液体でも固体でも用いることができるが、通常は、組成物を製造した際に液状となるものが好ましく使用される。このような観点から、比較的低分子量であるビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂が好ましい。これにより、組成物製造時の作業性や硬化後の特性を良好なものにでき、かつ材料コストを抑えることができる。

本発明の組成物には、フェノールカルボン酸（Ｂ）を用いる。フェノールカルボン酸（Ｂ）は、エポキシ樹脂（Ａ）の硬化剤として作用するとともに、組成物にフラックス性を付与することができる。
本発明の組成物において用いられるフェノールカルボン酸（Ｂ）としては特に限定されないが、例えば、サリチル酸、ｍ−ヒドロキシ安息香酸、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、２−ヒドロキシフェニル酢酸、３−ヒドロキシフェニル酢酸、ｐ−ヒドロキシフェニル酢酸等のモノオキシモノカルボン酸類、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジ
ヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシフェニル酢酸、３，４−ジヒドロキシフェニル酢酸等のジオキシモノカルボン酸類、２，４，６−トリヒドロキシ安息香酸、没食子酸等のトリオキシモノカルボン酸類、４−ヒドロキシフタル酸、４−ヒドロキシイソフタル酸、５−ヒドロキシイソフタル酸等のモノオキシジカルボン酸類などが挙げられる。

これらの中でも、４−ヒドロキシフタル酸が、リフロー工程の初期（温度１５０〜２００℃）には溶融しにくく、半田溶融時（２２０〜２６０℃）で溶融しやすい。またエポキシ樹脂との硬化性に優
れ、さらにカルボキシル基を２つ有しておりフラックス性能に優れるため、最適である。

上記エポキシ樹脂（Ａ）と、フェノールカルボン酸（Ｂ）との重量配合比（Ａ／Ｂ）としては特に限定されないが、１００／１０〜１００／１００であることが好ましく、さらに好ましくは１００／２０〜１００／７５である。
フェノールカルボン酸（Ｂ）の配合量が上記下限値よりも少ない場合、硬化不足が生じたり、また十分なフラックス性能を発揮できなかったりすることがある。一方、配合量が上記上限値より多い場合、エポキシ樹脂の粘度、フェノールカルボン酸の粒度にもよるが、組成物を液状化しにくくなることがある。

なお、本発明の組成物には、以上に説明した配合物のほかに、本発明の目的に反しない範囲において、必要に応じて、酸無水物、イミダゾール化合物、無機充填材、染料、変性剤、チキソ性付与剤、着色防止剤、老化防止剤、離型剤、反応性ないしは非反応性の希釈剤等の添加剤を配合することができる。

本発明の組成物は、通常のエポキシ樹脂組成物の製造方法と同様な、一般的な撹拌混合装置と加工条件を適用して製造することができる。使用される装置としては、ミキシングロール、ディゾルバ、プラネタリミキサ、ニーダー、押し出し機等である。加工条件としてはエポキシ樹脂等を溶解および／または低粘度化し撹拌混合効率を向上させるために加熱してもよい。また、摩擦発熱、反応発熱等を除去するために冷却してもよい。撹拌混合の時間は必要により定めることができ、特に制約されることはない。

以下、実施例と比較例により本発明を説明する。
表１に示す原材料と配合量により、プラネタリミキサを用いて常温で均一分散されるまで十分に攪拌混合を行い、組成物を得た。表１の配合量はすべて重量部である。

（表の注：原材料）
（１）エポキシ樹脂：ジャパンエポキシレジン社製「エピコート＃８２８」、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１９０
（２）チキソ付与剤：日本アエロジル社製「Ａｅｒｏｓｉｌ＃２００」、コロイダルシリカ
（３）顔料：三菱化成工業社製「ＭＡ−６００」、カーボンブラック
（４）消泡剤：信越化学工業社製「ＫＳ−６０３」、シリコン系化合物

実施例および比較例の組成物について、以下の項目の評価を行った。結果を表２に示す。

（表の注：評価方法）
（１）ゲルタイム：２００℃熱盤を用いて測定した。
（２）フラックス性能：銅箔上に組成物を塗り、その上に半田をおき、２５０℃に加熱して半田の付着の有無を確認した。
○：半田が銅箔に広がる状態
×：半田が銅箔につかない状態

表１、２から明らかなように、比較例１〜３は酸無水物を使用した例であるが、硬化性は十分なもののフラックス性能が全く無かった。
これに対し実施例１〜７はフェノールカルボン酸を使用した例であるが、硬化性は十分であり、またフラックス性能も非常に良好であった。特に、実施例１〜４では４−ヒドロキシフタル酸を用いたので、少ない配合量でも硬化性、フラックス特性とも良好であった。

本発明の一液型エポキシ樹脂組成物はフラックス特性に優れ、コンプレッションフローでの半田接続を行うことができるので、ＣＳＰやＢＧＡ等の半導体装置と、この半導体装置が電気的に接続される回路基板との間を封止するアンダーフィル材料として好適に用いることができるものである。

Claims (2)

1. エポキシ樹脂（Ａ）と、フェノールカルボン酸（Ｂ）とを含有することを特徴とする一液型エポキシ樹脂組成物。
2. 前記エポキシ樹脂（Ａ）と、前記フェノールカルボン酸（Ｂ）との重量配合比（Ａ／Ｂ）が、１００／１０〜１００／１００である請求項１に記載の一液型エポキシ樹脂組成物。