JP2007238781A - 液状封止樹脂組成物、及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)25℃で液状のエポキシ樹脂、(B)硬化剤、及び(C)加熱により酸を発生する化合物を含有することを特徴とする液状封止樹脂が提供される。本発明では熱酸発生剤を硬化促進剤として使用しているために、低温でも短時間で硬化し、保存性に優れる。
【選択図】 なし
Description
上記の硬化促進剤を用いた場合には、硬化時間は短くなるものの、液状封止樹脂組成物を常温で保存している際にも反応が進行してしまい、ポットライフが短くなるという課題があった。
本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは比較的低温でも短時間で硬化し、かつ保存性に優れる液状封止樹脂組成物を提供することにある。
本発明の場合、芳香族環にグリシジル構造あるいはグリシジルアミン構造が結合した構造を含むものが耐熱性、機械特性、耐湿性という観点から好ましく、脂肪族または脂環式エポキシ樹脂は信頼性、特に接着性という観点から使用する量を制限するほうが好ましい。これらは単独でも2種以上混合して使用しても良い。本発明では液状封止樹脂組成物の態様のため、エポキシ樹脂として最終的に常温(25℃)で液状であることが好ましいが、常温で固体のエポキシ樹脂であっても常温で液状のエポキシ樹脂に溶解させ、結果的に液状の状態であればよい。
ただし、硬化剤に含まれる官能基が酸無水物基の場合は、1個の酸無水物官能基から2個のカルボン酸官能基が誘導されることから、酸無水物官能基1個につき2個の活性水素が含まれるものとして計算する。
これらオニウム塩の対アニオンの具体例としては、対アニオンを形成できる化合物であれば、特に限定されるものではないが、ホウ素酸、砒素酸、燐酸、アンチモン酸、スルホン酸、カルボン酸、あるいはこれらのハロゲン化物が挙げられる。具体的にはジメチル(2−(2−ナフチル)−2−オキソエチル)スルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(TAG−372R 東洋インキ製造(株)社製)、ジメチル(2−(2−オキソ−2−フェニルエチル)スルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(TAG−371R 東洋インキ製造(株)社製)などが挙げられる。
ハロゲン化有機化合物の具体例としては、トリス(2,3−ジブロモプロピル)ホスフェート、トリス(2,3−ジブロモ−3−クロロプロピル)ホスフェート、テトラブロモクロロブタン、2−[2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロγメチル)−S−トリアジン、ヘキサクロロベンゼン、ヘキサブロモベンゼン、ヘキサブロモシクロドデカン、ヘキサブロモシクロドデセン、ヘキサブロモビフェニル、アリルトリブロモフェニルエーテル、テトラクロロビスフェノールA、テトラブロモビスフェノールA、テトラクロロビスフェノールAのビス(クロロエチル)エーテル、テトラブロモビスフェノールAのビス(ブロモエチル)エーテル、ビスフェノールAのビス(2,3−ジクロロプロピル)エーテル、ビスフェノールAのビス(2,3−ジブロモプロピル)エーテル、テトラクロロビスフェノールAのビス(2,3−ジクロロプロピル)エーテル、テトラブロモビスフェノールAのビス(2,3−ジブロモプロピル)エーテル、テトラクロロビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールS、テトラクロロビスフェノールSのビス(クロロエチル)エーテル、テトラブロモビスフェノールSのビス(ブロモエチル)エーテル、ビスフェノールSのビス(2,3−ジクロロプロピル)エーテル、ビスフェノールSのビス(2,3−ジブロモプロピル)エーテル、トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3,5−ジブロモフェニル)プロパンなどのハロゲン系難燃剤;ジクロロジフェニルトリクロロエタン、ペンタクロロフェノール、2,4,6−トリクロロフェニル、4−ニトロフェニルエール、2,4−ジクロロフェニル、3′−メトキシ−4′−ニトロフェニルエーテル、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸、4,5,6,7−テトラクロロフタリド、1,1−ビス(4−クロロフェニル)エタノール、1,1−ビス(4−クロロフェニル)−2,2,2−トリクロロエタノール、2,4,4′,5−テトラクロロジフェニルスルフィド、2,4,4′、5−テトラクロロジフェニルスルホンなどの有機クロロ系農薬;などが例示される。
スルホン化合物の具体例としては、シクロヘキシル−4−メチルベンゼンスルホネート(WPAG−618 和光純薬工業(株)社製)、ビシクロヘキシル−4−メチルベンゼンスルホネート,2−イソプロピル−5−メチルベンゼンスルホネートなどが挙げられる。
全樹脂組成物中の無機充填材の含有量は好ましくは30〜80重量%の範囲であり、より好ましくは40〜75重量%である。含有量が30重量%を超えると半導体装置の信頼性を向上させ、80重量%未満である場合には半導体装置の隙間に流動する際の詰まりが抑制されるために好ましい。
チップ・電気接合部の全て、または封止・保護・包埋される形態であれば特に限定は無い。本発明の樹脂組成物の使用方法は特に限定はないが、ポッティング、印刷、毛細管現象を用いて塗布を行い、加熱硬化させる方法が一般的である。そのような半導体装置にはフリップチップ方式の半導体装置、キャビティーダウン型BGA、ONPAC型BGA、TAB型BGA、CSP、液晶やLED発光体素子などの表示素子周辺のドライバーチップなどがある。
表1、2記載の組成で配合し、3本ロールにて混練分散した後、真空脱法して、実施例1〜6、比較例1〜15のエポキシ樹脂組成物を作成しゲルタイム測定、粘度測定、ポットライフ測定を行った。結果を表1、2に示す。
(i)ビスフェノールF型エポキシ樹脂:大日本インキ化学工業(株)製、EXA−830LVP、エポキシ当量161
(ii)メチル基含有3官能グリシジルアミン:住友化学工業(株)製、スミエポキシELM−100、4−(2,3−エポキシプロポキシ)−N,N−ビス(2,3−エポキシプロピル)−2−メチルアニリン、エポキシ当量100
(iii)芳香族1級アミン型硬化剤:日本化薬(株) カヤハードAA 3,3’―ジエチル−4,4’―ジアミノジフェニルメタン アミン当量63.5
(iv)エポキシシランカップリング剤:信越化学工業化学(株) KBM−403 : 3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、分子量236.3、理論被覆面積330m2/g
(v)無機充填材:アドマテクス(株)製、アドマファイン SO−E3、合成球状シリカ、平均粒径1.1um
(vi)顔料:三菱化学製、MA−600、カーボンブラック顔料
(vii)加熱により酸を発生する化合物:東洋インキ製造(株)社製 TAG−400,TAG−382 スルホニウムボレート(塩)
硬化促進の評価としてマクロゲルに達する時間の特定方法としてゲルタイム測定を用いた、方法は180℃の熱版に0.5ccのサンプルを滴下しスパチュラを用いて攪拌し、サンプルの糸曳き性が消失するまでの時間をゲルタイムとし評価した。
○:ゲルタイムが、0以上500S未満
△:ゲルタイムが、500以上700S未満
×:ゲルタイムが、700S以上
本発明の液状封止樹脂組成物の半導体装置の間隙への充填のためニードルから樹脂を吐出する。この際、粘度が吐出性に影響するので25℃における粘度の測定を行った。粘度測定はBROOLFIELD社製デジタル粘度計(モデルDV−II+)を用い、コーンはCP−51(サンプル量0.5ml、コーンの角度1.565°)を用いて25℃、2.5rpmでの粘度を評価した。温度制御は東京理化機器(株)社製、低温恒温水槽NCB−1200P(温度調整精度±0.1℃以下)を用いた。
○:粘度が、0以上30Pa・S未満
△:粘度が、30以上100Pa・S未満
×:粘度が、100Pa・S以上
本発明の液状封止樹脂組成物は樹脂塗布の際の作業性を使用温度下で維持するために、ポットライフが低いことが要求される。そこで25℃24時間保管後の粘度変化を評価した。
25℃24時間保管後のサンプルは東京理化機器(株)社製 EYELA LTI−600SD 低温恒温装置を用いて作成し、粘度測定し、以下の式よりポットライフを算出した。ポットライフ(%)= 24hr保管後粘度/初期粘度*100−100
○:ポットライフが、0以上50%未満
△:ポットライフが、50以上100%未満
×:ポットライフが、100%以上
一方の比較例1は酸発生剤を添加しておらず硬化促進しないのでゲルタイムが700Sと硬化が遅く半導体装置量産時に問題になる。
比較例2〜15はゲルタイムが500S未満と、良好な速硬化性を示すが、25℃2.5rpmでの粘度が比較例2〜12で30以上であるために液状封止樹脂組成物の半導体装置の間隙への充填・封止工程での作業性が悪い。また比較例2〜15では25℃24hr後のポットライフが100%以上で液状封止樹脂組成物の半導体装置の間隙への充填・封止工程中の粘度上昇が起こるために作業性上問題となる。
Claims (6)
- (A)25℃で液状のエポキシ樹脂と、
(B)硬化剤と、
(C)加熱により酸を発生する化合物と、
を含有する液状封止樹脂組成物。 - 前記(B)成分が、芳香族アミン化合物である請求項1記載の液状封止樹脂組成物。
- 更に(D)無機フィラーを含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物。
- 150℃以下2時間以内で硬化可能である請求項1乃至4のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物。
- 基板と、当該基板上に対面するように配置されたチップと、この二つの間隙を充填するアンダーフィルとを備える半導体装置であって、
前記アンダーフィルが請求項1乃至5のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物を硬化させてなるものである半導体装置。
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