JP2007254543A - One-pack type epoxy resin composition - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a one-pack type epoxy resin composition.
近年、デジタルカメラ、一体型VTR、携帯電話機等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等の新しいパッケージが普及しつつある。 In recent years, miniaturization of LSI devices has been demanded as small electronic devices such as digital cameras, integrated VTRs and mobile phones have become widespread. For this reason, the CSP or the like can be used for the purpose of downsizing and improving the characteristics of the bare chip while taking advantage of the characteristics of the conventional chip mounting package that can protect the semiconductor bare chip such as LSI and can easily perform the test. New packages such as BGA are becoming popular.
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配線基板(PCB)等に実装される。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、半田バンプが用いられる。パッケージとPCBとの間の半田バンプによって生じる隙間には、エポキシ系の封止樹脂(アンダーフィル材料)が注入されるのが一般的である。 This lead-free chip carrier includes a large number of input / output connections between a chip and a corresponding substrate in a relatively small package. A lead-free chip carrier typically consists of a package containing a single ceramic, such as alumina, which forms a chip carrier or base on which the chip is mounted. The package on which the chip is mounted is mounted on a larger printed wiring board (PCB) or the like. Specifically, a contact pad having a mirror image relationship with the contact pad of the package is formed on the PCB, and after both are aligned, it is electrically and mechanically connected by performing reflow soldering, etc. Is done. When the package is connected to the PCB by solder, solder paste is usually used or solder bumps are used. Generally, an epoxy-based sealing resin (underfill material) is injected into a gap generated by a solder bump between the package and the PCB.
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に半田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との間に半田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半田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。 As one method for reducing the area required when mounting a chip on a package or PCB, there is a flip chip connection method. This is a method in which the connection pad on the upper surface side of the chip is directed to the lower surface side and connected to the opposing package or PCB by solder bumps. Also in this case, a gap due to solder bumps is generated between the chip element surface and the chip carrier, or between the chip element surface and the PCB, so that an underfill material is similarly injected. The underfill material not only fills the gaps and spaces in the connection part, but also seals the electrical contacts to protect them from the surroundings, and has a function of bonding the package and the PCB, for example, at a small mechanical joint. It also has the purpose of preventing an excessive force from acting on a certain solder bump joint.
最近では、半田バンプ接合部の狭ギャップ、狭ピッチ化により、アンダーフィル材料の浸透性やヒートサイクル処理時の接続信頼性がより強く要求されており、アンダーフィル材料の低粘度化や無機充填材の充填等による低線膨張化が必要とされている。しかし、低粘度のアンダーフィル材料が無機充填材を含有する場合、無機充填材とその他の組成物の比重が大きく異なるため、無機充填材の沈降が起こりやすく、ポットライフが短くなる問題が生じる。
無機充填材の沈降を抑制するために、無機充填材の粒径を調整する等の研究が行われている。(例えば、特許文献1参照。)
Recently, due to narrow gaps and narrow pitches in solder bump joints, there is a strong demand for permeability of underfill materials and connection reliability during heat cycle processing. There is a need for low linear expansion, such as by filling. However, when the low-viscosity underfill material contains an inorganic filler, the specific gravity of the inorganic filler and other compositions is greatly different, so that the inorganic filler is liable to settle and the pot life is shortened.
In order to suppress sedimentation of the inorganic filler, researches such as adjusting the particle size of the inorganic filler have been conducted. (For example, see Patent Document 1.)
本発明は、半導体装置と、基板との間を封止するアンダーフィル材料として使用する際に、良好な浸透性とヒートサイクル処理時の接続信頼性とを保持しながら、ポットライフを向上させた一液型エポキシ樹脂組成物を提供するものである。 The present invention improves pot life while maintaining good permeability and connection reliability during heat cycle processing when used as an underfill material for sealing between a semiconductor device and a substrate. A one-pack type epoxy resin composition is provided.
このような目的は、以下の本発明(1)〜(7)によって達成される。
(1)半導体装置と、該半導体装置が電気的に接続される基板との間を封止するアンダーフィル材料に用いられる一液型エポキシ樹脂であって、分子量が400以上のビスフェノール型エポキシ樹脂、無機充填材、及び求核性官能基を有するシランカップリング剤を必須成分として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)前記シランカップリング剤は、アミノシラン類を含むものである(1)に記載の一液型エポキシ樹脂組成物。
(3)前記シランカップリング剤の含有量は、前記無機充填材に対して0.1〜5重量%である(1)又は(2)に記載の一液型エポキシ樹脂組成物。
(4)前記無機充填材の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して15〜65重量%である(1)〜(3)のいずれかに記載の一液型エポキシ樹脂組成物。
(5)前記無機充填材は、略球形状溶融シリカを含むものである(1)〜(4)のいずれかに記載の一液型エポキシ樹脂組成物。
(6)前記無機充填材は、平均粒子径が0.1〜10μmの前記略球形状溶融シリカの割合が前記無機充填材全体に対して95体積%以上である(1)〜(5)のいずれかに記載の一液型エポキシ樹脂組成物。
(7)25℃における粘度は、3Pa・s以下である(1)〜(6)のいずれかに記載の一液型エポキシ樹脂組成物。
Such an object is achieved by the following present inventions (1) to (7).
(1) A one-component epoxy resin used as an underfill material for sealing between a semiconductor device and a substrate to which the semiconductor device is electrically connected, and having a molecular weight of 400 or more, A one-pack type epoxy resin composition comprising an inorganic filler and a silane coupling agent having a nucleophilic functional group as essential components.
(2) The one-pack type epoxy resin composition according to (1), wherein the silane coupling agent contains aminosilanes.
(3) The one-component epoxy resin composition according to (1) or (2), wherein the content of the silane coupling agent is 0.1 to 5% by weight with respect to the inorganic filler.
(4) The one-pack type epoxy resin composition according to any one of (1) to (3), wherein the content of the inorganic filler is 15 to 65% by weight with respect to the entire epoxy resin composition.
(5) The one-component epoxy resin composition according to any one of (1) to (4), wherein the inorganic filler includes substantially spherical fused silica.
(6) In the inorganic filler, the proportion of the substantially spherical fused silica having an average particle diameter of 0.1 to 10 μm is 95% by volume or more based on the whole inorganic filler. The one-component epoxy resin composition according to any one of the above.
(7) The one-component epoxy resin composition according to any one of (1) to (6), wherein the viscosity at 25 ° C. is 3 Pa · s or less.
本発明の一液型エポキシ樹脂組成物によれば、半導体装置と、基板との間を封止するアンダーフィル材料として使用する際に、良好な浸透性とヒートサイクル処理時の接続信頼性とを保持しながら、無機充填材の沈降を抑制することで、ポットライフを向上させることができる。 According to the one-pack type epoxy resin composition of the present invention, when used as an underfill material for sealing between a semiconductor device and a substrate, good permeability and connection reliability during heat cycle treatment are obtained. Pot life can be improved by suppressing sedimentation of an inorganic filler, hold | maintaining.
以下に、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、半導体装置と、該半導体装置が電気的に接続される基板との間を封止するアンダーフィル材料に用いられる組成物であって、分子量が400以上のビスフェノール型エポキシ樹脂、無機充填材、及び求核性官能基を有するシランカップリング剤を必須成分として含有することを特徴とする。
Below, the one-pack type epoxy resin composition of this invention is demonstrated.
The one-pack type epoxy resin composition of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “composition”) is an underfill material that seals between a semiconductor device and a substrate to which the semiconductor device is electrically connected. It is a composition used for the above, and contains a bisphenol type epoxy resin having a molecular weight of 400 or more, an inorganic filler, and a silane coupling agent having a nucleophilic functional group as essential components.
本発明の組成物には、分子量が400以上のビスフェノール型エポキシ樹脂(以下、単に「エポキシ樹脂」ということがある)を配合する。
分子量が400以上のエポキシ樹脂を用いることで、ポットライフ、浸透性、及び耐ヒートサイクル性をバランス良く具備することができる。
In the composition of the present invention, a bisphenol type epoxy resin having a molecular weight of 400 or more (hereinafter sometimes simply referred to as “epoxy resin”) is blended.
By using an epoxy resin having a molecular weight of 400 or more, pot life, permeability, and heat cycle resistance can be provided in a balanced manner.
上記分子量は、例えばGPC(Gel Permiation Chromatography)で測定及び評価することができる。以下に上記GPCの測定条件の具体例を示す。
テトラヒドロフランを溶出溶媒として使用し、流量1.0ml/分、カラム温度40℃の条件で、示差屈折計を検出器として測定し、分子量は標準ポリスチレンにより換算した。使用した装置は以下のものである。
・本体:TOSOH社製・「HLC−8120」
・分析用カラム:TOSOH社製・「G1000HXL」1本、「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本
The molecular weight can be measured and evaluated by, for example, GPC (Gel Permeation Chromatography). Specific examples of the GPC measurement conditions are shown below.
Tetrahydrofuran was used as an elution solvent, a differential refractometer was measured as a detector under the conditions of a flow rate of 1.0 ml / min and a column temperature of 40 ° C., and the molecular weight was converted by standard polystyrene. The equipment used is as follows.
-Body: manufactured by TOSOH-"HLC-8120"
・ Analytical column: manufactured by TOSOH ・ One "G1000HXL", two "G2000HXL", one "G3000HXL"
上記エポキシ樹脂の硬化剤としては、特に限定されないが、重付加型、触媒型、縮合型の3タイプが挙げられる。
上記重付加型の硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、メタキシレリレンジアミン(MXDA)等の脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン(DDM)、m−フェニレンジアミン(MPDA)、ジアミノジフェニルスルホン(DDS)等の芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド(DICY)、有機酸ジヒドララジド等を含むポリアミン化合物、ヘキサヒドロ無水フタル酸(HHPA)、メチルテトラヒドロ無水フタル酸(MTHPA)等の脂環族酸無水物、無水トリメリット酸(TMA)、無水ピロメリット酸(PMDA)、ベンゾフェノンテトラカルボン酸(BTDA)等の芳香族酸無水物等を含む酸無水物、ノボラック型フェノール樹脂、フェノールポリマー等のポリフェノール化合物、ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテル等のポリメルカプタン化合物、イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネート等のイソシアネート化合物、カルボン酸含有ポリエステル樹脂等の有機酸類等が挙げられる。
Although it does not specifically limit as a hardening | curing agent of the said epoxy resin, Three types, a polyaddition type, a catalyst type, and a condensation type, are mentioned.
The polyaddition type curing agent is not particularly limited. For example, aliphatic polyamines such as diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), and metaxylylenediamine (MXDA), diaminodiphenylmethane (DDM), m -In addition to aromatic polyamines such as phenylenediamine (MPDA) and diaminodiphenylsulfone (DDS), polyamine compounds containing dicyandiamide (DICY), organic acid dihydrazide, hexahydrophthalic anhydride (HHPA), methyltetrahydrophthalic anhydride (MTHPA) ), Alicyclic acid anhydrides, trimellitic anhydride (TMA), pyromellitic anhydride (PMDA), acid anhydrides including aromatic acid anhydrides such as benzophenone tetracarboxylic acid (BTDA), novolac phenols resin Polyphenol compounds such as phenol polymer, polysulfide, thioester, polymercaptan compounds such as thioether, an isocyanate prepolymer, the isocyanate compounds such as blocked isocyanates, and organic acids such as carboxylic acid-containing polyester resins.
上記触媒型の硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、ベンジルジメチルアミン(BDMA)、2,4,6−トリスジメチルアミノメチルフェノール(DMP−30)等の3級アミン化合物、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール(EMI24)等のイミダゾール化合物、BF3錯体等のルイス酸等が挙げられる。 The catalyst-type curing agent is not particularly limited, and examples thereof include tertiary amine compounds such as benzyldimethylamine (BDMA) and 2,4,6-trisdimethylaminomethylphenol (DMP-30), and 2-methylimidazole. And imidazole compounds such as 2-ethyl-4-methylimidazole (EMI24), Lewis acids such as BF 3 complex, and the like.
また、上記縮合型の硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、レゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、メチロール基含有尿素樹脂のような尿素樹脂、メチロール基含有メラミン樹脂のようなメラミン樹脂等が挙げられる。 The condensation type curing agent is not particularly limited, and examples thereof include phenol resins such as resol type phenol resins, urea resins such as methylol group-containing urea resins, and melamine resins such as methylol group-containing melamine resins. Can be mentioned.
これらの硬化剤を、用いるエポキシ樹脂の種類や目的とする硬化物の物性により、単独または2種類以上組み合わせて使用することができる。これらの中でも、ヘキサヒドロ無水フタル酸(HHPA)、もしくはメチルテトラヒドロ無水フタル酸(MTHPA)と、イミダゾール化合物とを組み合わせて使用することが好ましい。これにより、硬化性を実用レベルに保ちながら、組成物を低粘度化でき、浸透性を向上させることができる。
本発明の組成物に用いられる硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂100重量部に対して50〜150重量部であることが好ましく、更に好ましくは70〜130重量部である。上記硬化剤を上記範囲の含有量とすることで、特に硬化性と浸透性とのバランスが優れたものとなる。
These curing agents can be used alone or in combination of two or more depending on the type of epoxy resin used and the physical properties of the desired cured product. Among these, it is preferable to use a combination of hexahydrophthalic anhydride (HHPA) or methyltetrahydrophthalic anhydride (MTHPA) and an imidazole compound. Thereby, the viscosity of the composition can be lowered and the permeability can be improved while maintaining the curability at a practical level.
It is preferable that content of the hardening | curing agent used for the composition of this invention is 50-150 weight part with respect to 100 weight part of epoxy resins, More preferably, it is 70-130 weight part. By making the said hardening | curing agent content of the said range, it will become the thing which was especially excellent in balance with curability and permeability.
本発明の組成物には、求核性官能基を有するシランカップリング剤を配合する。
上記求核性官能基を有するシランカップリング剤としては、例えば、アミノシラン類、メルカプトシラン類、イソシアネートシラン類等が挙げられる。この中でも、アミノシラン類が好ましい。
アミノシラン類としては、例えば、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γーアミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
In the composition of the present invention, a silane coupling agent having a nucleophilic functional group is blended.
Examples of the silane coupling agent having a nucleophilic functional group include aminosilanes, mercaptosilanes, and isocyanate silanes. Of these, aminosilanes are preferred.
Examples of aminosilanes include 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, and N- (2-aminoethyl) 3-amino. Examples thereof include propylmethyldimethoxysilane and N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltriethoxysilane.
上記求核性官能基を有するシランカップリング剤を配合することにより、求核性官能基がエポキシ樹脂のグリシジル基と反応し、アルカノール基が無機充填材と反応するために、無機充填材の周囲にエポキシ樹脂とシランカップリング剤の膜のようなものを形成し、無機充填材の見かけ上の比重が低減するため、無機充填材の沈降を抑制し、ポットライフを向上させることができると考えられる。また、エポキシ樹脂と無機充填材との濡れ性が向上するため、流動性に優れたものにすることができる。 By blending the silane coupling agent having the nucleophilic functional group, the nucleophilic functional group reacts with the glycidyl group of the epoxy resin, and the alkanol group reacts with the inorganic filler. It is thought that it can suppress the settling of the inorganic filler and improve the pot life because the apparent specific gravity of the inorganic filler is reduced by forming a film of an epoxy resin and a silane coupling agent. It is done. Moreover, since the wettability between the epoxy resin and the inorganic filler is improved, the fluidity can be improved.
上記シランカップリング剤の含有量は、上記無機充填材に対して0.1〜5重量%が好ましく、更に好ましくは0.5〜3重量%である。上記求核性官能基を有するシランカップリング剤の含有量を上記範囲とすることで、特に浸透性、ヒートサイクル処理時の接続信頼性、及びポットライフとのバランスを最適なものにすることができる。 The content of the silane coupling agent is preferably 0.1 to 5% by weight, more preferably 0.5 to 3% by weight with respect to the inorganic filler. By making the content of the silane coupling agent having the nucleophilic functional group within the above range, the balance between the permeability, the connection reliability at the time of heat cycle treatment, and the pot life can be optimized. it can.
本発明の組成物には、無機充填材を配合する。
上記無機充填材としては、例えば、シリカ、溶融シリカ、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等が挙げられる。
無機充填材は、不活性で線膨張が小さく、これを組成物に含有することにより、組成物の線膨張係数を小さくすることができる。これにより、アンダーフィル材料の線膨張をパッケージやPCBに近似させ、半田バンプ接合部への応力集中を抑えることができるため、ヒートサイクル処理時の接続信頼性を向上させることができる。
An inorganic filler is blended in the composition of the present invention.
Examples of the inorganic filler include silica, fused silica, aluminum oxide, and aluminum nitride.
The inorganic filler is inert and has a small linear expansion. By containing this in the composition, the linear expansion coefficient of the composition can be reduced. As a result, the linear expansion of the underfill material can be approximated to that of a package or PCB, and the stress concentration on the solder bump joint can be suppressed, so that the connection reliability during the heat cycle process can be improved.
上記無機充填材の含有量は、上記エポキシ樹脂組成物全体に対して15〜65重量%が好ましく、更に好ましくは25〜45重量部である。無機充填材の含有量を上記範囲とすることで、特に浸透性及びヒートサイクル処理時の接続信頼性をバランス良く具備することができる。 The content of the inorganic filler is preferably 15 to 65% by weight, more preferably 25 to 45 parts by weight, based on the entire epoxy resin composition. By making content of an inorganic filler into the said range, especially permeability and the connection reliability at the time of a heat cycle process can be comprised with sufficient balance.
上記無機充填材の中でも、溶融シリカを用いることが好ましく、更に略球形状溶融シリカが好ましい。
こうすることにより、組成物中における転がり抵抗や、粒子同士の衝突による摩擦抵抗等を低減できるため、浸透性を向上させることができる。
Among the inorganic fillers, fused silica is preferably used, and substantially spherical fused silica is more preferable.
By doing so, the rolling resistance in the composition, the frictional resistance caused by the collision of the particles, and the like can be reduced, so that the permeability can be improved.
上記無機充填材は、平均粒子径が0.1〜10μmの略球形状溶融シリカの割合が上記無機充填材全体に対して95体積%以上であることが好ましい。更に好ましくは平均粒子径が0.4〜6μmの略球形状溶融シリカの割合が95体積%以上である。こうすることで、特に浸透性及びポットライフをバランス良く向上させることができる。 In the inorganic filler, the ratio of the substantially spherical fused silica having an average particle diameter of 0.1 to 10 μm is preferably 95% by volume or more based on the whole inorganic filler. More preferably, the ratio of the substantially spherical fused silica having an average particle diameter of 0.4 to 6 μm is 95% by volume or more. By doing so, in particular, the permeability and pot life can be improved in a well-balanced manner.
本発明の組成物の25℃における粘度は、3Pa・s以下であることが好ましい。こうすることで特に優れた浸透性を具備することができる。 The viscosity at 25 ° C. of the composition of the present invention is preferably 3 Pa · s or less. In this way, particularly excellent permeability can be achieved.
本発明の組成物には、以上に説明した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、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 addition to the raw material components described above, the composition of the present invention includes pigments, dyes, modifiers, thixotropic agents, anti-coloring agents, anti-aging agents, release agents, as long as the object of the present invention is not adversely affected. Additives such as an agent, a reactive or non-reactive diluent can be blended.
本発明の組成物は、以上に説明したように、半導体装置と、基板との間を封止するアンダーフィル材料として使用する際に、良好な浸透性とヒートサイクル処理時の接続信頼性を保持しながら、無機充填材の沈降を抑制することで、ポットライフを向上させることができる。 As described above, the composition of the present invention retains good permeability and connection reliability during heat cycle processing when used as an underfill material for sealing between a semiconductor device and a substrate. However, pot life can be improved by suppressing sedimentation of the inorganic filler.
次に、本発明の組成物の製造方法について説明する。
本発明の組成物を製造する方法としては特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂とシランカップリング剤を混合して24時間以上エージング(必要なら100℃以下で加熱する)し、十分にエポキシ基と求核性を有する置換基を反応させた後、その他原材料成分を混合する方法が望ましい。
Next, the manufacturing method of the composition of this invention is demonstrated.
Although it does not specifically limit as a method of manufacturing the composition of this invention, For example, an epoxy resin and a silane coupling agent are mixed, and it aged for 24 hours or more (if necessary, heats at 100 degrees C or less), and it is sufficient with an epoxy group. A method of mixing other raw material components after reacting a nucleophilic substituent is desirable.
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、プラネタリミキサ、ニーダ、押し出し装置等であり、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 apparatus used include a mixing roll, a dissolver, a planetary mixer, a kneader, and an extrusion apparatus. 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)
エポキシ樹脂Aを100重量部、シランカップリング剤Aを1.5重量部配合し、プラネタリミキサを用いて常温で24時間以上攪拌混合を行った後、硬化剤としてイミダゾール系化合物を30重量部、酸無水物を72重量部、無機充填材として溶融シリカを100重量部配合し、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撹拌混合を行い、組成物を得た。
Example 1
100 parts by weight of epoxy resin A and 1.5 parts by weight of silane coupling agent A were mixed and stirred at room temperature for 24 hours or more using a planetary mixer, and then 30 parts by weight of an imidazole compound as a curing agent. 72 parts by weight of an acid anhydride and 100 parts by weight of fused silica as an inorganic filler were blended, and the mixture was sufficiently stirred and mixed at room temperature using a planetary mixer to obtain a composition.
(実施例2)
シランカップリング剤Aを1重量部に減量した以外は実施例1と同様にして組成物を得た。
(Example 2)
A composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the silane coupling agent A was reduced to 1 part by weight.
(実施例3)
シランカップリング剤Aを2重量部に増量した以外は実施例1と同様にして組成物を得た。
(Example 3)
A composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the silane coupling agent A was increased to 2 parts by weight.
(実施例4)
シランカップリング剤Aを3重量部に増量した以外は実施例1と同様にして組成物を得た。
Example 4
A composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the silane coupling agent A was increased to 3 parts by weight.
(実施例5)
シランカップリング剤Aをシランカップリング剤Bに代えた以外は実験例1と同様にして組成物を得た。
(Example 5)
A composition was obtained in the same manner as in Experimental Example 1 except that the silane coupling agent A was replaced with the silane coupling agent B.
(実施例6)
シランカップリング剤Bを1重量部に減量した以外は実施例5と同様にして組成物を得た。
(Example 6)
A composition was obtained in the same manner as in Example 5 except that the amount of the silane coupling agent B was reduced to 1 part by weight.
(実施例7)
シランカップリング剤Bを2重量部に増量した以外は実施例5と同様にして組成物を得た。
(Example 7)
A composition was obtained in the same manner as in Example 5 except that the amount of the silane coupling agent B was increased to 2 parts by weight.
(実施例8)
シランカップリング剤Bを3重量部に増量した以外は実施例5と同様にして組成物を得た。
(Example 8)
A composition was obtained in the same manner as in Example 5 except that the amount of the silane coupling agent B was increased to 3 parts by weight.
(比較例1)
無機充填材及びシランカップリング剤を添加せず、エポキシ樹脂Aを100重量部、硬化剤としてイミダゾール系化合物を30重量部、酸無水物を72重量部配合後、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撹拌混合を行い、組成物を得た。
(Comparative Example 1)
Inorganic filler and silane coupling agent are not added, 100 parts by weight of epoxy resin A, 30 parts by weight of imidazole compound as a curing agent, 72 parts by weight of acid anhydride are blended, and then uniformly at room temperature using a planetary mixer The composition was obtained by sufficiently stirring and mixing until dispersed.
(比較例2)
無機充填材として溶融シリカ100重量部を追加配合した以外は、比較例1と同様にして組成物を得た。
(Comparative Example 2)
A composition was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that 100 parts by weight of fused silica was additionally blended as an inorganic filler.
(比較例3)
シランカップリング剤C1.5重量部を追加配合した以外は、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 1.5 parts by weight of the silane coupling agent C was additionally blended.
(比較例4)
エポキシ樹脂Aに代えてエポキシ樹脂Bを用いた以外は、実施例1と同様にして組成物を得た。
(Comparative Example 4)
A composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the epoxy resin B was used in place of the epoxy resin A.
実施例及び比較例の組成物の配合組成を表1に示す。表中において、各配合量は「重量部」を示す。 Table 1 shows the composition of the compositions of Examples and Comparative Examples. In the table, each compounding amount represents “part by weight”.
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。用いた原材料及び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 raw materials used and the evaluation methods are as follows.
1.原材料
(1)エポキシ樹脂
・エポキシ樹脂A:旭電化工業社製・「EP−4000S」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、分子量456)
・エポキシ樹脂B:大日本インキ社製・「EXA−835LV」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、分子量340、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、分子量312、各50重量%)
(2)硬化剤
・イミダゾール系化合物:旭化成社製・「ノバキュアHX−3722」(イミダゾールのエポキシ樹脂アダクト硬化剤)
・酸無水物:新日本理科社製・「MT−500」(メチルテトラヒドロ無水フタル酸、酸無水物当量 約169)
(3)無機充填材
・アドマテックス株式会社製・「SO−32R」(略球形状溶融シリカ、平均粒径1.5μm、平均粒子径0.1〜8μmが95体積%以上)
(4)シランカップリング剤
・シランカップリング剤A:信越化学工業株式会社製・「KBE−903」(3−アミノプロピルトリエトキシシラン:求核性官能基を有している)
・シランカップリング剤B:信越化学工業株式会社製・「KBM−603」(N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン:求核性官能基を有している)
・シランカップリング剤C:信越化学工業株式会社製・「KBM−403」(3−グリシ ドキシプロピルトリメトキシシラン:求核性官能基を有していない)
1. Raw material (1) Epoxy resin / Epoxy resin A: manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. “EP-4000S” (bisphenol A type epoxy resin, molecular weight 456)
-Epoxy resin B: manufactured by Dainippon Ink & Co., Ltd. "EXA-835LV" (bisphenol A type epoxy resin, molecular weight 340, bisphenol F type epoxy resin, molecular weight 312 each 50% by weight)
(2) Curing agent / Imidazole compound: Asahi Kasei Corporation “Novacure HX-3722” (Imidazole epoxy resin adduct curing agent)
・ Acid anhydride: manufactured by Shin Nippon Science Co., Ltd. “MT-500” (methyltetrahydrophthalic anhydride, acid anhydride equivalent of about 169)
(3) Inorganic filler, manufactured by Admatechs Co., Ltd. “SO-32R” (substantially spherical fused silica, average particle size 1.5 μm, average particle size 0.1-8 μm is 95% by volume or more)
(4) Silane coupling agent / silane coupling agent A: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. “KBE-903” (3-aminopropyltriethoxysilane: nucleophilic functional group)
Silane coupling agent B: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. “KBM-603” (N- (2-aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane: has a nucleophilic functional group)
Silane coupling agent C: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. “KBM-403” (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane: has no nucleophilic functional group)
2.評価方法
(1)浸透性
マツナミ沈渣用プレート18×18mm、間隙70μmを50℃に保持した状態で、組成物をシリンジで一辺に滴下し、間隙が3分以内に組成物で充填されるかを試験した。
○:組成物が3分以内に充填できた。
×:組成物の充填に3分以上必要であった、もしくは浸透が途中で停止した。
2. Evaluation method (1) Penetration In a state where the pine sediment sediment plate 18 × 18 mm and the gap 70 μm are maintained at 50 ° C., the composition is dropped on one side with a syringe, and the gap is filled with the composition within 3 minutes. Tested.
○: The composition could be filled within 3 minutes.
X: It took 3 minutes or more to fill the composition, or the permeation stopped midway.
(2)熱処理時の接続信頼性
10×10mmのBGA(0.5mmピッチ、121ピン、半田ボール径0.35mm)を搭載した回路基板を用い、BGAと回路基板との間に組成物を充填して、ヒートサイクル処理(−40℃/125℃ 各10分間を1サイクルとした)を1000サイクル行い。導通不良の有無を確認した。
○:1000サイクル終了時、導通不良が発生しなかった。
×:1000サイクル終了時、導通不良が発生した。
(2) Connection reliability during heat treatment A circuit board on which a 10 × 10 mm BGA (0.5 mm pitch, 121 pins, solder ball diameter 0.35 mm) is mounted, and the composition is filled between the BGA and the circuit board. Then, 1000 cycles of heat cycle treatment (-40 ° C / 125 ° C for 10 minutes each). The presence or absence of poor conduction was confirmed.
A: No conduction failure occurred at the end of 1000 cycles.
X: A conduction failure occurred at the end of 1000 cycles.
(3)ポットライフ(25℃)
武蔵エンジニアリング社製30mlシリンジに組成物を30g詰め、立てた状態で24時間静置後に上記(1)と同じ方法で浸透性を評価し、間隙を充填するためにかかる時間が初期値の1.5倍未満となるかを試験した。
○:初期値の1.5倍未満であった。
×:初期値の1.5倍以上、もしくは浸透が途中で停止した。
(3) Pot life (25 ° C)
A 30 ml syringe manufactured by Musashi Engineering Co., Ltd. was filled with 30 g of the composition, and after standing for 24 hours in a standing state, the permeability was evaluated by the same method as in (1) above, and the time taken to fill the gap was 1. It was tested whether it was less than 5 times.
A: Less than 1.5 times the initial value.
X: 1.5 times or more of the initial value, or the penetration stopped in the middle.
(4)粘度(25℃)
E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。
(4) Viscosity (25 ° C)
It measured with the E-type viscosity meter (made by Toki Sangyo Co., Ltd.). The rotor type was 1 ° 34 "cone.
実施例1〜8は、分子量が400以上のビスフェノール型エポキシ樹脂、無機充填材、求核性官能基を有するシランカップリング剤を必須成分として含有する本発明の一液型エポキシ樹脂組成物であり、浸透性、ヒートサイクル処理時の接続信頼性、及びポットライフが共に優れたものであることが証明された。
一方、求核性官能基を有するシランカップリング剤を含まない比較例1〜4の内、比較例1は更に無機充填材を含有しないために線膨張が大きくなり、ヒートサイクル処理時の接続信頼性が低下した。求核性官能基を有するシランカップリング剤を含有しない比較例2、求核性官能基を有さないシランカップリング剤を含む比較例3、及びエポキシ樹脂の分子量が小さい比較例4は、無機充填材表面に十分な膜を形成することができず、ポットライフが低下したものとなった。
また、実施例1〜8、比較例1〜4の25℃における粘度は、全て3Pa・s以下であった。
Examples 1 to 8 are one-part epoxy resin compositions of the present invention containing bisphenol type epoxy resin having a molecular weight of 400 or more, an inorganic filler, and a silane coupling agent having a nucleophilic functional group as essential components. It was proved that the permeability, the connection reliability during the heat cycle treatment, and the pot life were excellent.
On the other hand, among Comparative Examples 1 to 4 that do not contain a silane coupling agent having a nucleophilic functional group, Comparative Example 1 further does not contain an inorganic filler, so that linear expansion increases, and connection reliability during heat cycle processing is increased. Decreased. Comparative Example 2 that does not contain a silane coupling agent having a nucleophilic functional group, Comparative Example 3 that includes a silane coupling agent that does not have a nucleophilic functional group, and Comparative Example 4 that has a low molecular weight of an epoxy resin are inorganic. A sufficient film could not be formed on the surface of the filler, and the pot life was reduced.
Moreover, the viscosity in 25 degreeC of Examples 1-8 and Comparative Examples 1-4 was all 3 Pa * s or less.
Claims (7)
The one-pack type epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the viscosity at 25 ° C is 3 Pa · s or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006079095A JP2007254543A (en) | 2006-03-22 | 2006-03-22 | One-pack type epoxy resin composition |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014040544A (en) * | 2012-08-23 | 2014-03-06 | Asahi Kasei E-Materials Corp | Liquid sealing epoxy resin composition, cured product, and electronic component |
-
2006
- 2006-03-22 JP JP2006079095A patent/JP2007254543A/en active Pending
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