JP2007246665A - Epoxy resin composition - Google Patents

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良幸 高橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epoxy resin composition having excellent filling properties and productivity, surely reinforcing a small-sized semiconductor device such as a CSP (chip size package) or an LGA (land grid array) connected onto a wiring board and used as a sealing material having excellent connection reliability during a heat cycle treatment. <P>SOLUTION: The epoxy resin composition comprises an epoxy resin, a curing agent and an inorganic filler and is used for sealing a space between a semiconductor package and a substrate electrically connected to the semiconductor package, The epoxy resin composition is characterized in that the viscosity of the curing agent at 25°C is 0.01-0.6 Pa s. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、 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用のエポキシ樹脂組成物に関するものである。   The present invention relates to an epoxy resin composition for an underfill material that seals between a semiconductor device such as CSP or BGA and a circuit board to which the semiconductor device is electrically connected.

近年、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の携帯端末の小型軽量化が進み、基板上の半導体装置も同様に集積度が高くなり、CSPやLGAの小型電子部品の採用が多くなってきている。これらの半導体装置は集積度を上げているため接続面積が小さく、従来に比べて振動や熱応力の影響を受けやすくなってきている。こうした背景を踏まえて半導体パッケージと基板との間隙に封止材(アンダーフィル材)を充填・硬化させることが行われている。
このアンダーフィル材は、マザーボード等の基板に接続された半導体装置が振動や熱応力によって断線したり落下したりするのを防ぐために塗布され、上記接続部の隙間を埋めて半田接続部を保護し、半導体装置と基板の半田接合部に過度の応力が作用することを防ぐ目的で使用される。
In recent years, mobile terminals such as mobile phones, digital cameras, and video cameras have been reduced in size and weight, semiconductor devices on a substrate have also been highly integrated, and small electronic components such as CSP and LGA have been increasingly used. . Since these semiconductor devices have a high degree of integration, the connection area is small, and they are more susceptible to vibration and thermal stress than in the past. In view of such a background, a sealing material (underfill material) is filled and cured in the gap between the semiconductor package and the substrate.
This underfill material is applied to prevent a semiconductor device connected to a board such as a mother board from being disconnected or dropped due to vibration or thermal stress, and fills the gaps in the connection part to protect the solder connection part. It is used for the purpose of preventing an excessive stress from acting on the solder joint between the semiconductor device and the substrate.

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アンダーフィル材料を塗布し、毛細管現象を利用して充填するキャピラリーフロー法と、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法の二通りがあるが、キャピラリーフロー法は自然浸透であるため、アンダーフィル材料の粘度が高すぎると充填に多大な時間を要し生産性が低下する。   The filling method of the underfill material includes a capillary flow method in which the underfill material is applied along the outer periphery of the chip or the package and is filled by utilizing a capillary phenomenon, and the underfill material is dropped in advance on the filling place. There are two types of compression flow methods, in which the chip or package is placed on top of this, but since the capillary flow method is a natural penetration method, if the viscosity of the underfill material is too high, it takes a long time to fill and the productivity decreases. To do.

アンダーフィル材料は、半導体装置とマザーボード基板との隙間への充填性を良好にするため、充填剤を配合しない場合が多いが、最近は、上記のように接続する部品の高集積化に伴い、ヒートサイクル処理時の寿命を改善する要求が強く、アンダーフィル材料の線膨張係数を小さくする目的で、不活性な無機充填剤を配合する技術が公開されている。(例えば、特許文献1参照。)。   The underfill material often does not contain a filler in order to improve the filling property in the gap between the semiconductor device and the motherboard, but recently, with the high integration of components to be connected as described above, There is a strong demand for improving the life during heat cycle treatment, and a technique for blending an inert inorganic filler has been disclosed for the purpose of reducing the linear expansion coefficient of the underfill material. (For example, refer to Patent Document 1).

ヒートサイクル処理時の接続信頼性を改善する場合、アンダーフィル材料の線膨張係数を小さくし、パッケージやPCBの線膨張係数に近似させることで、半田接続部への応力集中を抑えることができる。従って、線膨張係数が小さい充填剤の配合量を増やせば、エポキシ樹脂組成物の線膨張係数をより小さくすることができる。
しかし、無機充填材の配合に伴い、組成物の粘度が上昇するため、アンダーフィル材料として用いた場合に充填性が低下し、生産性が損なわれるという問題があった。
When improving the connection reliability at the time of heat cycle processing, the stress concentration on the solder connection portion can be suppressed by reducing the linear expansion coefficient of the underfill material and approximating the linear expansion coefficient of the package or PCB. Therefore, the linear expansion coefficient of the epoxy resin composition can be further reduced by increasing the blending amount of the filler having a small linear expansion coefficient.
However, since the viscosity of the composition increases with the blending of the inorganic filler, there is a problem that when used as an underfill material, the filling property is lowered and the productivity is impaired.

特開2000−260820号公報JP 2000-260820 A

本発明は、充填性に優れ、配線基板上に接続されたCSPやLGA等の小型半導体装置を確実に補強でき、かつ、優れたヒートサイクル処理時の接続信頼性を有し、封止材に用いられるエポキシ樹脂組成物を提供するものである。   The present invention has excellent filling properties, can reliably reinforce small semiconductor devices such as CSP and LGA connected on a wiring board, has excellent connection reliability during heat cycle processing, and is used as a sealing material. The epoxy resin composition used is provided.

このような目的は、以下の本発明(1)〜(4)によって達成される。
(1)エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材とを含有し、半導体パッケージと、該半導体パッケージが電気的に接続される基板との間を封止するのに用いられるエポキシ樹脂組成物であって、前記硬化剤の25℃における粘度が0.01〜0.6Pa・sであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
(2)前記硬化剤は、酸無水物を含むものである請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
(3)前記硬化剤の含有量は、前記エポキシ樹脂100重量部に対して10〜150重量部である請求項1又は2に記載のエポキシ樹脂組成物。
(4)前記無機充填材は、略球形状の溶融シリカを含むものである請求項1〜3のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
(5)前記溶融シリカの平均粒子径は、0.5〜20μmある請求項4に記載のエポキシ樹脂組成物。
Such an object is achieved by the following present inventions (1) to (4).
(1) An epoxy resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler, and used for sealing between a semiconductor package and a substrate to which the semiconductor package is electrically connected. An epoxy resin composition, wherein the curing agent has a viscosity at 25 ° C. of 0.01 to 0.6 Pa · s.
(2) The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the curing agent contains an acid anhydride.
(3) The epoxy resin composition according to claim 1 or 2, wherein the content of the curing agent is 10 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin.
(4) The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic filler contains substantially spherical fused silica.
(5) The epoxy resin composition according to claim 4, wherein the fused silica has an average particle size of 0.5 to 20 μm.

本発明によれば、充填性に優れ、配線基板上に接続されたCSPやLGA等の小型半導体装置を確実に補強でき、かつ、優れたヒートサイクル処理時の接続信頼性を有し、封止材に用いられるエポキシ樹脂組成物を提供できる。   According to the present invention, it has excellent filling properties, can reliably reinforce small semiconductor devices such as CSP and LGA connected on a wiring board, has excellent connection reliability during heat cycle processing, and is sealed. An epoxy resin composition used for the material can be provided.

以下に、本発明のエポキシ樹脂組成物について説明する。
本発明の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、エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材とを含有し、半導体パッケージと、該半導体パッケージが電気的に接続される基板との間を封止するのに用いられるエポキシ樹脂組成物であって、前記硬化剤の25℃における粘度が0.01〜0.6Pa・sであることを特徴とする。
Below, the epoxy resin composition of this invention is demonstrated.
The epoxy resin composition of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “composition”) contains an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler, and a semiconductor package and the semiconductor package are electrically connected to each other. An epoxy resin composition used for sealing between the substrate and the substrate to be formed, wherein the curing agent has a viscosity of 0.01 to 0.6 Pa · s at 25 ° C.

本発明の組成物に用いられるエポキシ樹脂としては、特に限定されないが、分子内に2個以上のグリシジル基を有するものが好ましく、例えば、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型エポキシ樹脂等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等のほか、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。   Although it does not specifically limit as an epoxy resin used for the composition of this invention, What has two or more glycidyl groups in a molecule | numerator is preferable, for example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol AD type In addition to bisphenol-type epoxy resins such as epoxy resins, alicyclic epoxy resins, and novolak-type epoxy resins, polyglycidyl ethers obtained by reacting catechol, resorcinol, or polyhydric alcohols such as glycerin and polyethylene glycol with epichlorohydrin are also available. Can be used. Also, obtained by reacting epichlorohydrin with glycidyl ether ester obtained by reacting hydroxycarboxylic acids such as P-hydroxybenzoic acid and β-hydroxynaphthoic acid with epichlorohydrin, or polycarboxylic acids such as phthalic acid and terephthalic acid. Polyglycidyl ester, epoxidized phenol novolak resin, epoxidized cresol novolak resin, and the like can also be used, and these may be used alone or in combination.

上記エポキシ樹脂の形態は特に限定されず、液体でも固体でもよいが、混合溶解後に液状であり、かつ、比較的低分子量で低粘度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、後述する無機充填剤の配合率が高い場合でも、アンダーフィル材料としての好適な充填性・流動性を付与することができる。   The form of the epoxy resin is not particularly limited and may be liquid or solid, but bisphenol A type and bisphenol F type epoxy resins that are liquid after mixing and dissolution, and have a relatively low molecular weight and low viscosity are preferable. Thereby, even when the compounding rate of the inorganic filler mentioned later is high, suitable filling property and fluidity | liquidity as an underfill material can be provided.

本発明の組成物に用いられる硬化剤には、例えば、酸無水物、イミダゾール化合物、芳香族アミン、脂肪族アミン、第三級アミン、フェノール樹脂類、ヒドラジン化合物、アミド化合物、カチオン重合開始剤等が挙げられる。その中でも硬化物特性、作業性の点で酸無水物を用いるのが好ましい。   Examples of the curing agent used in the composition of the present invention include acid anhydrides, imidazole compounds, aromatic amines, aliphatic amines, tertiary amines, phenol resins, hydrazine compounds, amide compounds, and cationic polymerization initiators. Is mentioned. Among these, it is preferable to use an acid anhydride in terms of cured product characteristics and workability.

本発明の組成物に用いられる硬化剤は、25℃における粘度が0.01〜0.6Pa・sであることを特徴とする。25℃における粘度が上記範囲の硬化剤を使用することで、特に組成物の充填性を著しく向上させることができる。この理由は、硬化後の樹脂の熱膨張率を低減する目的で充填材を高充填することによる粘度上昇を、低粘度の硬化剤の配合によって低減できるため充填性の低下を抑えられると考えられる。   The curing agent used in the composition of the present invention is characterized by having a viscosity at 25 ° C. of 0.01 to 0.6 Pa · s. By using a curing agent having a viscosity at 25 ° C. in the above range, particularly the filling property of the composition can be remarkably improved. This is because the increase in viscosity due to high filling of the filler for the purpose of reducing the coefficient of thermal expansion of the cured resin can be reduced by blending with a low viscosity curing agent, so that a decrease in filling property can be suppressed. .

また、上記硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂100重量部に対して、10〜150重量部であることが好ましい。更に好ましくは10〜130重量部である。硬化剤の含有量を上記範囲とすることで、 特に硬化物特性と充填性のバランスを最適化することができる。   Moreover, it is preferable that content of the said hardening | curing agent is 10-150 weight part with respect to 100 weight part of epoxy resins. More preferably, it is 10-130 weight part. By setting the content of the curing agent in the above range, it is possible to optimize the balance between the properties of the cured product and the filling property.

本発明の組成物に用いられる硬化剤は、硬化性向上のために他の硬化剤、例えばイミダゾール系化合物、アミン化合物等を硬化促進剤として併用できる。一液型の樹脂組成物に適用する場合には、酸無水物を主体とし、イミダゾール系化合物等を併用することで充填性と硬化性のバランスに優れた樹脂組成物を得ることができる。   The curing agent used in the composition of the present invention can be used in combination with another curing agent such as an imidazole compound or an amine compound as a curing accelerator in order to improve curability. When applied to a one-pack type resin composition, a resin composition having an excellent balance between fillability and curability can be obtained by using an acid anhydride as a main component and using an imidazole compound in combination.

上記硬化剤は、高粘度のエポキシ樹脂の使用や、シリカ等の充填材を高充填する場合には粘度上昇が大きくなるので、できるだけ低粘度の硬化剤を用いることが好ましい。
またイミダゾール系化合物、アミン化合物と組み合わせることにより硬化速度を速めることができるが、この場合でもできるだけ粘度上昇しないものが望ましい。
Since the viscosity of the curing agent increases greatly when a high-viscosity epoxy resin is used or when a filler such as silica is highly filled, it is preferable to use a curing agent with as low a viscosity as possible.
In addition, the curing rate can be increased by combining with an imidazole compound or an amine compound, but it is desirable that the viscosity does not increase as much as possible.

上記酸無水物としては、例えば、無水ドデセニルコハク酸、無水メチルハイミック酸、4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチルテトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
Examples of the acid anhydride include dodecenyl succinic anhydride, methyl hymic anhydride, 4-methylhexahydrophthalic anhydride, 3-methyltetrahydrophthalic anhydride, and the like.

本発明の組成物には、反応性向上のためにイミダゾール系化合物等を添加可能であるが、潜在性硬化剤として市販されているエポキシ−イミダゾールアダクト系化合物が好ましく使用できる。市販されているものでは、例えば、味の素ファインテクノ社製・「アミキュアPN−23」、同「アミキュアPN−40」、旭化成社製・「ノバキュア HX−3721」、あるいは、富士化成工業社製・「フジキュアFX−1000」等が挙げられる。
このほか、一般的なイミダゾール系化合物や、特開平1−70523号公報(一液性エポキシ樹脂用マスターバッチ型硬化剤)に開示されている一液性エポキシ樹脂用マスターバッチ型硬化剤、特開平6−73156号公報(潜在性ホウ酸エステル化合物硬化剤)に開示されている潜在性硬化剤等を用いてもよい。
An imidazole compound or the like can be added to the composition of the present invention to improve reactivity, but an epoxy-imidazole adduct compound commercially available as a latent curing agent can be preferably used. Examples of commercially available products include “Amicure PN-23”, “Amicure PN-40” manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., “Novacure HX-3721” manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., “ Fuji Cure FX-1000 "and the like.
In addition, a general imidazole compound, a masterbatch type curing agent for a one-part epoxy resin disclosed in JP-A-1-70523 (a masterbatch type curing agent for a one-part epoxy resin), You may use the latent hardening agent currently disclosed by 6-73156 gazette (latent boric-acid-ester compound hardening | curing agent).

本発明の組成物に用いられる無機充填材は、例えば、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム等が挙げられるが、略球形状の溶融シリカを用いることが好ましい。
上記溶融シリカは、不活性で線膨張係数が小さい無機充填材であり、これを組成物に配合することにより、組成物の線膨張係数を小さくすることができる。線膨張係数を小さくすることにより、加熱・冷却時の寸法変化による応力の発生を低減できるため、封止剤として使用した場合の接続信頼性を向上することができる。
Examples of the inorganic filler used in the composition of the present invention include silica, alumina, aluminum hydroxide, and the like, but it is preferable to use substantially spherical fused silica.
The fused silica is an inorganic filler that is inert and has a small linear expansion coefficient. By blending this with the composition, the linear expansion coefficient of the composition can be reduced. By reducing the linear expansion coefficient, it is possible to reduce the occurrence of stress due to dimensional changes during heating / cooling, so that the connection reliability when used as a sealant can be improved.

また、溶融シリカを用いることにより、組成物を半導体装置と配線基板との隙間に充填する際に、組成物中におけるシリカ粒子の転がり抵抗や、粒子同士の衝突による摩擦抵抗などを低減させることができる。これにより、組成物の流動性を向上させ、アンダーフィル材料として用いた場合の充填性を良好なものとすることができる。
さらに、形状が略球形状である溶融シリカを用いることにより、組成物中における溶融シリカの分散性を向上させることができる。これにより、無機充填材の偏在等に起因するクラックの発生を防止することができるものと考えられる。
In addition, by using fused silica, when the composition is filled in the gap between the semiconductor device and the wiring board, it is possible to reduce the rolling resistance of silica particles in the composition, the friction resistance due to the collision of particles, and the like. it can. Thereby, the fluidity | liquidity of a composition can be improved and the filling property at the time of using as an underfill material can be made favorable.
Furthermore, the dispersibility of the fused silica in the composition can be improved by using fused silica having a substantially spherical shape. Thereby, it is thought that generation | occurrence | production of the crack resulting from the uneven distribution of an inorganic filler, etc. can be prevented.

本発明の組成物においては、溶融シリカとして、1種類を単独で用いることもできるが、分離や粘度とのバランスから平均粒子径の異なるものを併用しても良い。これにより溶融シリカの沈降分離を抑制するとともに好適な流動性を付与することができる。
このような効果は、組成物中における溶融シリカの含有量が高い場合において、特に有効に発現させることができるものである。
In the composition of the present invention, one kind of fused silica can be used alone, but those having different average particle diameters may be used in combination from the balance with separation and viscosity. Thereby, sedimentation and separation of fused silica can be suppressed and suitable fluidity can be imparted.
Such an effect can be expressed particularly effectively when the content of fused silica in the composition is high.

上記溶融シリカの平均粒子径は、0.5〜20μmであることが好ましい。更に好ましくは、1〜10μmである。これにより、組成物中における溶融シリカの沈降分離性と、組成物の粘度とのバランスを好適なものとすることができる。   The average particle size of the fused silica is preferably 0.5 to 20 μm. More preferably, it is 1-10 micrometers. Thereby, the balance of the sedimentation-separation property of the fused silica in the composition and the viscosity of the composition can be made suitable.

本発明の組成物において、上記溶融シリカの含有量としては特に限定されず、目的とする組成物の性状に応じて適宜設定することができるが、組成物全体に対して0.1〜70重量%であることが好ましい。更に好ましくは15〜70重量%である。これにより、アンダーフィル材料として用いる場合の充填性と、得られる硬化物の接続信頼性とのバランスを好適なものとすることができる。   In the composition of the present invention, the content of the fused silica is not particularly limited, and can be appropriately set according to the properties of the target composition. % Is preferred. More preferably, it is 15 to 70% by weight. Thereby, the balance of the fillability in the case of using as an underfill material and the connection reliability of the hardened | cured material obtained can be made suitable.

本発明の組成物には、このほか、必要に応じてカップリング剤を用いることができる。カップリング剤の含有量としては特に限定されないが、溶融シリカ100重量部に対して、0.3〜2.0重量部が好ましい。更に好ましくは0.5〜1.5重量部である。カップリング剤の含有量を上記範囲とすることで、エポキシ樹脂と溶融シリカとの密着性を向上させ、耐ヒートサイクル性を向上させることができる。   In addition, a coupling agent can be used in the composition of the present invention as necessary. Although it does not specifically limit as content of a coupling agent, 0.3-2.0 weight part is preferable with respect to 100 weight part of fused silica. More preferably, it is 0.5 to 1.5 parts by weight. By making content of a coupling agent into the said range, the adhesiveness of an epoxy resin and a fused silica can be improved and heat cycle resistance can be improved.

本発明の組成物には、上記原材料成分のほかに、本発明の目的に反しない範囲において、必要に応じて、顔料、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。   In the composition of the present invention, in addition to the above raw material components, as long as it does not contradict the purpose of the present invention, as necessary, pigments, dyes, modifiers, thixotropic agents, anti-coloring agents, anti-aging agents, Additives such as mold release agents, reactive or non-reactive diluents can be blended.

本発明の組成物は一液型でも、主剤と硬化剤に分けた二液型のどちらであっても良い。一液型は予め硬化剤が配合してあるため作業性が良好であり、二液型は保管し易く、低温硬化も可能になるなど、それぞれ特徴を持った製品にすることが可能である。   The composition of the present invention may be either a one-component type or a two-component type divided into a main agent and a curing agent. The one-pack type has good workability because a curing agent is blended in advance, and the two-pack type is easy to store and can be cured at low temperature.

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、例えば、ミキシングロール、ディゾルバ、プラネタリーミキサー、ニーダ、押し出し装置等である。加工条件としては、エポキシ樹脂等を溶解及び/又は低粘度化して、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。   The composition of the present invention can be produced by applying a general stirring and mixing apparatus and processing conditions similar to those for producing a normal epoxy resin composition. Examples of the device used include a mixing roll, a dissolver, a planetary mixer, a kneader, and an extrusion device. As processing conditions, you may heat in order to melt | dissolve and / or reduce viscosity of an epoxy resin etc., and to improve stirring mixing efficiency. Further, cooling may be performed in order to remove frictional heat generation, reaction heat generation, and the like. The time for stirring and mixing can be determined as necessary, and is not particularly limited.

以下、実施例により本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

(実施例1)
ビスF型エポキシ樹脂40重量部、ビスA型エポキシ樹脂60重量部、シランカップリング剤0.5重量部をプラネタリーミキサーで混合し、さらに酸無水物20重量部、イミダゾール系化合物10重量部、溶融シリカAを45重量部、着色剤(カーボンブラック)0.5部、消泡剤を仕込み混合後、三本ロールで混練して、組成物を得た。
Example 1
40 parts by weight of a bis F type epoxy resin, 60 parts by weight of a bis A type epoxy resin, 0.5 parts by weight of a silane coupling agent are mixed with a planetary mixer, and further 20 parts by weight of an acid anhydride, 10 parts by weight of an imidazole compound, 45 parts by weight of fused silica A, 0.5 part of a colorant (carbon black) and an antifoaming agent were charged and mixed, and then kneaded with a three roll to obtain a composition.

(実施例2)
ビスF型エポキシ樹脂40重量部、ビスA型エポキシ樹脂60重量部、シランカップリング剤0.5重量部をプラネタリーミキサーで混合し、さらに酸無水物50重量部、イミダゾール系化合物10重量部、溶融シリカAを60重量部、着色剤(カーボンブラック)0.7部、消泡剤を仕込み混合後、三本ロールで混練して、組成物を得た。
(Example 2)
40 parts by weight of a bis F type epoxy resin, 60 parts by weight of a bis A type epoxy resin, 0.5 parts by weight of a silane coupling agent are mixed with a planetary mixer, and 50 parts by weight of an acid anhydride, 10 parts by weight of an imidazole compound, 60 parts by weight of fused silica A, 0.7 part of a colorant (carbon black) and an antifoaming agent were charged and mixed, and then kneaded with a three roll to obtain a composition.

(実施例3)
ビスF型エポキシ樹脂60重量部、ビスA型エポキシ樹脂40重量部、シランカップリング剤2.0重量部をプラネタリーミキサーで混合し、さらに酸無水物90重量部、イミダゾール系化合物7.0重量部、溶融シリカAを200重量部、着色剤(カーボンブラック)1.2部、消泡剤を仕込み混合後、三本ロールで混練して、組成物を得た。
(Example 3)
60 parts by weight of a bis F type epoxy resin, 40 parts by weight of a bis A type epoxy resin, and 2.0 parts by weight of a silane coupling agent are mixed with a planetary mixer, and further 90 parts by weight of an acid anhydride and 7.0 parts by weight of an imidazole compound. Parts, 200 parts by weight of fused silica A, 1.2 parts of a colorant (carbon black) and an antifoaming agent were charged and mixed, and then kneaded with a three roll to obtain a composition.

(実施例4)
ビスF型エポキシ樹脂60重量部、ビスA型エポキシ樹脂40重量部、シランカップリング剤1.0重量部をプラネタリーミキサーで混合し、さらに酸無水物90重量部、イミダゾール系化合物7.0重量部、溶融シリカAを100重量部、着色剤(カーボンブラック)0.9部、消泡剤を仕込み混合後、三本ロールで混練して、組成物を得た。
Example 4
60 parts by weight of a bis F type epoxy resin, 40 parts by weight of a bis A type epoxy resin, and 1.0 part by weight of a silane coupling agent are mixed with a planetary mixer, and further 90 parts by weight of an acid anhydride and 7.0 parts by weight of an imidazole compound. Parts, 100 parts by weight of fused silica A, 0.9 parts of a colorant (carbon black) and an antifoaming agent were charged and mixed, and then kneaded with a three roll to obtain a composition.

(実施例5)
実施例4のイミダゾール化合物に代えて、アミン系化合物を用いて、同様にして組成物を得た。
(Example 5)
A composition was obtained in the same manner using an amine compound instead of the imidazole compound of Example 4.

(実施例6)
ビスF型エポキシ樹脂60重量部、ビスA型エポキシ樹脂40重量部、シランカップリング剤0.5重量部をプラネタリーミキサーで混合し、さらに酸無水物90重量部、アミン系化合物7.0重量部、溶融シリカAを50重量部、着色剤(カーボンブラック)0.7部、消泡剤を仕込み混合後、三本ロールで混練して、組成物を得た。
(Example 6)
60 parts by weight of a bis F type epoxy resin, 40 parts by weight of a bis A type epoxy resin, and 0.5 parts by weight of a silane coupling agent are mixed with a planetary mixer, and further 90 parts by weight of an acid anhydride and 7.0 parts by weight of an amine compound. Parts, 50 parts by weight of fused silica A, 0.7 parts of a colorant (carbon black) and an antifoaming agent were charged and mixed, and then kneaded with a three-roll to obtain a composition.

(実施例7)
ビスF型エポキシ樹脂50重量部、脂環式エポキシ樹脂50重量部、シランカップリング剤3.0重量部をプラネタリーミキサーで混合し、さらに酸無水物105重量部、イミダゾール系化合物7.0重量部、溶融シリカAを100重量部、溶融シリカBを200重量部、着色剤(カーボンブラック)1.6部、消泡剤を仕込み混合後、三本ロールで混練して、組成物を得た。
(Example 7)
50 parts by weight of a bis-F type epoxy resin, 50 parts by weight of an alicyclic epoxy resin, and 3.0 parts by weight of a silane coupling agent are mixed with a planetary mixer, and further 105 parts by weight of an acid anhydride and 7.0 parts by weight of an imidazole compound. Parts, 100 parts by weight of fused silica A, 200 parts by weight of fused silica B, 1.6 parts of a colorant (carbon black) and an antifoaming agent were mixed and then kneaded with three rolls to obtain a composition. .

(実施例8)
ビスF型エポキシ樹脂50重量部、脂環式エポキシ樹脂50重量部、シランカップリング剤5.0重量部をプラネタリーミキサーで混合し、さらに酸無水物120重量部、イミダゾール系化合物7.0重量部、溶融シリカAを150重量部、溶融シリカBを350重量部、着色剤(カーボンブラック)2.2部、消泡剤を仕込み混合後、三本ロールで混練して、組成物を得た。
(Example 8)
50 parts by weight of a bis-F type epoxy resin, 50 parts by weight of an alicyclic epoxy resin, and 5.0 parts by weight of a silane coupling agent are mixed with a planetary mixer, and further 120 parts by weight of an acid anhydride and 7.0 parts by weight of an imidazole compound. Parts, 150 parts by weight of fused silica A, 350 parts by weight of fused silica B, 2.2 parts of a colorant (carbon black) and an antifoaming agent were mixed and then kneaded with three rolls to obtain a composition. .

(比較例1)
ビスF型エポキシ樹脂60重量部、ビスA型エポキシ樹脂40重量部、イミダゾール系化合物10重量部、着色剤(カーボンブラック)0.3部、消泡剤をプラネタリーミキサーで混合し、さらに三本ロールで混練して、組成物を得た。
(Comparative Example 1)
60 parts by weight of bis-F type epoxy resin, 40 parts by weight of bis-A type epoxy resin, 10 parts by weight of imidazole compound, 0.3 part of colorant (carbon black) and antifoaming agent are mixed with a planetary mixer, and three more The composition was obtained by kneading with a roll.

(比較例2)
ビスF型エポキシ樹脂60重量部、ビスA型エポキシ樹脂40重量部、シランカップリング剤1.0重量部をプラネタリーミキサーで混合し、さらにイミダゾール系化合物7重量部、溶融シリカAを100重量部、着色剤(カーボンブラック)0.6部、消泡剤を仕込み混合後、三本ロールで混練して、組成物を得た。
(Comparative Example 2)
60 parts by weight of bis F type epoxy resin, 40 parts by weight of bis A type epoxy resin and 1.0 part by weight of silane coupling agent are mixed with a planetary mixer, and further 7 parts by weight of imidazole compound and 100 parts by weight of fused silica A Then, 0.6 part of a colorant (carbon black) and an antifoaming agent were charged and mixed, and then kneaded with a three roll to obtain a composition.

(比較例3)
酸無水物B90重量部を追加配合し、着色剤(カーボンブラック)を0.9部に増量した以外は、比較例2と同様にして組成物を得た。
(Comparative Example 3)
A composition was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that 90 parts by weight of acid anhydride B was additionally blended and the colorant (carbon black) was increased to 0.9 part.

実施例の組成物の配合組成を表1に示す。表1中において、各配合量は「重量部」を示す。用いた原材料は以下のとおりである。   Table 1 shows the composition of the compositions of the examples. In Table 1, each compounding amount represents “part by weight”. The raw materials used are as follows.

Figure 2007246665
Figure 2007246665

また、実施例及び比較例で得られた組成物について、以下の項目の評価を行った。結果を表2に示す。評価方法は以下のとおりである。   Moreover, the following items were evaluated about the composition obtained by the Example and the comparative example. The results are shown in Table 2. The evaluation method is as follows.

Figure 2007246665
Figure 2007246665

1.原材料
(1)エポキシ樹脂
・ビスF型エポキシ樹脂:ジャパンエポキシレジン社製・「エピコート807」、エポキシ当量 約170)
・ビスA型エポキシ樹脂:ダウケミカル社製・「DER−331」、エポキシ当量 約190)
・脂環式エポキシ樹脂:ダイセル化学工業社製・「セロキサイド2021P」、エポキシ当量 約135)
(2)硬化剤
・酸無水物A:新日本理化社製・「リカシッドMH-700」(メチルヘキサヒドロ無水フタル酸 粘度0.04Pa・s)
・酸無水物B:新日本理化社製・「リカシッドHF−04」(粘度1.0Pa・s)
・イミダゾール系化合物:味の素ファインテクノ社製・「アミキュアPN−40」(イミダゾールのエポキシ樹脂アダクト硬化剤)
・アミン系化合物:富士化成工業社製・「FXR−1020」(ポリアミン)
(3)無機充填材
・溶融シリカA:電気化学工業社製・「FB−01」(平均粒子径 2.1μm)
・溶融シリカB:電気化学工業社製・「FB−8S」(平均粒子径 8μm)
(4)カップリング剤
・カップリング剤A:日本ユニカー社製・「A−1100」
(5)顔料
三菱化成工業社製・「MA−600」(カーボンブラック)
1. Raw material (1) Epoxy resin / bis F type epoxy resin: manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd. “Epicoat 807”, epoxy equivalent of about 170)
・ Bis A type epoxy resin: manufactured by Dow Chemical Co., Ltd. ・ "DER-331", epoxy equivalent of about 190)
-Alicyclic epoxy resin: manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.-"Celoxide 2021P", epoxy equivalent of about 135)
(2) Curing agent / Acid anhydride A: “Rikacid MH-700” (manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.) (Methylhexahydrophthalic anhydride viscosity 0.04 Pa · s)
・ Acid anhydride B: manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd. ・ "Ricacid HF-04" (viscosity 1.0 Pa.s)
・ Imidazole compounds: Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd. ・ Amicure PN-40 (Imidazole epoxy resin adduct curing agent)
・ Amine compounds: manufactured by Fuji Kasei Kogyo Co., Ltd. ・ “FXR-1020” (polyamine)
(3) Inorganic filler / Fused silica A: “FB-01” (average particle size 2.1 μm) manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.
-Fused silica B: manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.-"FB-8S" (average particle size 8 μm)
(4) Coupling agent / Coupling agent A: “A-1100” manufactured by Nihon Unicar Company
(5) Pigment Made by Mitsubishi Chemical Industries, Ltd. “MA-600” (carbon black)

2.評価方法
(1)粘度(25℃)
EH型粘度計(東機産業社製)により測定した。ロータの型式は1°34‘コーンを用いた。
2. Evaluation method (1) Viscosity (25 ° C.)
Measured with an EH viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). The rotor model was a 1 ° 34 'cone.

(2)ゲルタイム
150℃の熱盤を用いてヘラでかき混ぜてゲル化するまでの時間を測定した。
(2) Gel time Using a hot plate at 150 ° C., the time until gelation by stirring with a spatula was measured.

(3)充填性
25×75mmのスライドガラス(厚み約1.2mm)上に、直径70μmの球状スペーサーを4隅に介して18×18mmのカバーガラス(厚み約0.5mm)を接着し、充填用の空間を作成した。50℃に保持した状態で、組成物をシリンジで一辺に滴下し、充填用の空間が組成物で充填されるまでの時間を測定した。
(3) Filling property A 18 × 18 mm cover glass (thickness of about 0.5 mm) is bonded to a 25 × 75 mm slide glass (thickness of about 1.2 mm) through a spherical spacer of 70 μm in diameter at four corners. Created a space for. With the temperature maintained at 50 ° C., the composition was dropped on one side with a syringe, and the time until the filling space was filled with the composition was measured.

(4)熱膨張係数
直径5cmのアルミカップに樹脂組成物を5mmの厚さに流し込み、80℃30分+120℃30分加熱し、硬化物を5×5×10mmサイズに切り出し、TMA(熱機械測定装置)にて熱膨張率を測定した。
(4) Coefficient of thermal expansion The resin composition was poured into an aluminum cup having a diameter of 5 cm to a thickness of 5 mm, heated at 80 ° C. for 30 minutes + 120 ° C. for 30 minutes, and the cured product was cut into 5 × 5 × 10 mm size, and TMA (thermal machine The coefficient of thermal expansion was measured with a measuring device.

(5)接続信頼性
10×10mmのBGA(0.8mmピッチ、121ピン、半田ボール径0.3mm)をデージーチェーン接続した回路基板を用い、BGAと回路基板との間に組成物を浸透硬化して、ヒートサイクル処理(−40〜125℃、125〜−40℃ 交互に各30分間を1サイクルとした)を行った。これを100サイクル実施するごとに導通性をチェックした。断線または導通抵抗が初期値の10%以上上昇した場合にNGと判定した。1000サイクル以上を合格とした。
(5) Connection reliability Using a circuit board in which a 10 x 10 mm BGA (0.8 mm pitch, 121 pins, solder ball diameter 0.3 mm) is daisy chain connected, the composition is osmotically cured between the BGA and the circuit board. Then, a heat cycle treatment (-40 to 125 ° C., 125 to −40 ° C. alternately with 30 minutes each as one cycle) was performed. The continuity was checked after every 100 cycles. When the disconnection or the conduction resistance increased by 10% or more of the initial value, it was determined as NG. More than 1000 cycles were accepted.

表1の結果から明らかなように、25℃における粘度が0.01〜0.6Pa・sである硬化剤を含む本発明のエポキシ樹脂組成物である実施例1〜8は、これを含まない比較例1〜3に比較して充填性及び接続信頼性に優れたものであった。
比較例1は、硬化剤としてイミダゾール系化合物のみを配合したため、良好な充填性を示したものの、熱膨張係数が高く、接続信頼性に劣るものであった。比較例2は、溶融シリカを配合したものの充填性及び接続信頼性に劣るものであった。比較例3は、硬化剤として、25℃における粘度が1Pa・sである酸無水物を用いたため、比較例2と同様に充填性及び接続信頼性に劣るものであった。
As is apparent from the results in Table 1, Examples 1 to 8, which are epoxy resin compositions of the present invention containing a curing agent having a viscosity at 25 ° C. of 0.01 to 0.6 Pa · s, do not include this. Compared with Comparative Examples 1-3, it was excellent in filling property and connection reliability.
In Comparative Example 1, since only an imidazole compound was blended as a curing agent, although good filling properties were exhibited, the thermal expansion coefficient was high and the connection reliability was poor. The comparative example 2 was inferior to the filling property and connection reliability of the blended fused silica. In Comparative Example 3, since an acid anhydride having a viscosity at 25 ° C. of 1 Pa · s was used as the curing agent, the filling property and connection reliability were poor as in Comparative Example 2.

Claims (5)

エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材とを含有し、半導体パッケージと、該半導体パッケージが電気的に接続される基板との間を封止するのに用いられるエポキシ樹脂組成物であって、前記硬化剤の25℃における粘度が0.01〜0.6Pa・sであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 An epoxy resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler, and used for sealing between a semiconductor package and a substrate to which the semiconductor package is electrically connected, An epoxy resin composition, wherein the curing agent has a viscosity at 25 ° C. of 0.01 to 0.6 Pa · s. 前記硬化剤は、酸無水物を含むものである請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。 The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the curing agent contains an acid anhydride. 前記硬化剤の含有量は、前記エポキシ樹脂100重量部に対して10〜150重量部である請求項1又は2に記載のエポキシ樹脂組成物。 3. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the content of the curing agent is 10 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin. 前記無機充填材は、略球形状の溶融シリカを含むものである請求項1〜3のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。 The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the inorganic filler contains substantially spherical fused silica. 前記溶融シリカの平均粒子径は、0.5〜20μmである請求項4に記載のエポキシ樹脂組成物。
The epoxy resin composition according to claim 4, wherein the fused silica has an average particle size of 0.5 to 20 μm.
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