JP2010084008A - 樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents

樹脂組成物および半導体装置 Download PDF

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Abstract

【課題】低硬化収縮性、低応力性を示し、良好な高温での接着力を示すとともに塗布作業性に優れる樹脂組成物および本発明を半導体用ダイアタッチ材または放熱部材用接着剤として使用した場合に耐半田クラック性などの信頼性に優れる半導体装置を提供する。
【解決手段】本発明は、(A)分子内に(メタ)アクリロイル基を有する化合物、(B)グリシジル基を有する化合物、および、(C)アリルエステル基を有する化合物を必須成分とすることを特徴とする樹脂組成物および該樹脂組成物を用いて作製した半導体装置である。
【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂組成物および樹脂組成物を用いて作製した半導体装置に関するものである。
近年、半導体デバイスの高速化は著しく、多層配線部における配線抵抗と配線間の寄生容量に起因する信号伝搬速度の低下による伝送遅延が問題となってきている。こうした問題は、半導体デバイスの高集積化に伴う配線幅および配線間隔の微細化につれて配線抵抗が上昇しかつ寄生容量が増大するので、益々顕著となる傾向にある。そこで、配線抵抗および寄生容量の増大に基づく信号遅延を防止するために、従来のアルミニウム配線に代わり銅配線の導入が行われると共に、半導体素子の層間絶縁膜に比誘電率が二酸化シリコン膜の3.9より小さい低誘電率の絶縁膜の適用が行われている。特に設計基準が65nmから45nmへと構成素子の微細化が進む中で層間絶縁膜の比誘電率は2.0程度またはそれ以下の値が強く求められ、このために層間絶縁膜として膜内部の空孔率を高めることで比誘電率を小さくした多孔質絶縁膜が必要になってきている。
このような多孔質絶縁膜は、その構造上一般的に機械的強度が弱いという問題がある。すなわち従来の絶縁膜を使用した半導体素子に比較して外部からのストレスに対して敏感で、これまで問題とされなかったストレスでも絶縁膜の破壊に至る場合がある。
そこで発生するストレスを少なくするために、封止材料、ダイアタッチ材料といった半導体構成材料に対して低応力性のものが要求されると共に、半導体生産プロセスの見直しも行われている。
半導体素子をリードフレーム、ガラスエポキシ基板(ガラス繊維強化エポキシ樹脂基板)、BT基板(シアネートモノマーおよびそのオリゴマーとビスマレイミドとからなるBTレジン使用基板)、ポリイミドフィルムなどの有機基板といった支持体に接着するダイアタッチプロセスにおいては、ダイアタッチ後に半導体素子と支持体との熱膨張率の違いに基づく反りが発生するが、過度の反りは層間絶縁膜のダメージの原因となるため、反りの発生しにくいダイアタッチ材料が求められている。
ここで反りを小さくするためにダイアタッチ材料の硬化収縮および弾性率を低くする必要がありこれまでも、
(1)液状の低応力剤を添加する方法(例えば、特許文献1参照)、
(2)固形の低応力剤を添加する方法(例えば、特許文献2参照)、
(3)架橋密度を低下させる方法(例えば、特許文献3参照)、
(4)樹脂骨格に柔軟構造を導入する方法(例えば、特許文献4参照)、
(5)低ガラス転移温度(Tg)のポリマーを添加する方法(例えば、特許文献5参照)などが検討されてきたが、例えば(1)の方法では液状の低応力剤自体が高粘度であるため十分な低弾性率化効果を得ることが可能な配合量添加すると高粘度で扱いにくくなる傾向にあり、(2)の方法では液状樹脂組成物中の固形分の割合が増えるため高粘度で扱いにくくなる傾向にあり、(3)の方法では高温での強度などの機械特性が悪化する傾向にあり、(4)の方法では柔軟骨格を導入した樹脂の粘度が高いため液状樹脂組成物も高粘度で扱いにくくなる傾向にあり、(5)の方法では溶剤を使用しなければ液状樹脂組成物を得ることができず、溶剤は液状樹脂組成物の硬化中に揮発させる必要があり、他部材を汚染する場合があるなどの欠点も残されている。
一方、環境対応の一環として半導体デバイスを含む半導体製品からの鉛撤廃が進められている中、半導体パッケージなどを基板実装する時に使用する半田も鉛フリー半田が使用されるため、錫−鉛半田の場合よりリフロー温度を高くする必要がある。高温でのリフロー処理は半導体パッケージ内部のストレスを増加させるためリフロー中に半導体製品中に
剥離ひいてはクラックが発生しやすくなり、ダイアタッチ材料にも剥離が生じにくい、すなわち高温でも良好な接着力を示す材料が望まれている。このように硬化収縮および弾性率が低く、高温でも良好な接着力を示し、塗布時の作業性に優れる液状樹脂組成物がダイアタッチ材料として望まれているが、十分に満足するものはなかった。
特開平05−120914号公報 特開2003−347322号公報 特開平06−084974号公報 特開平08−176409号公報 特開2005−154687号公報
本発明は、低硬化収縮性、低応力性を示し、良好な高温での接着力を示すとともに塗布作業性に優れる樹脂組成物および本発明を半導体用ダイアタッチペーストまたは放熱部材用接着剤として使用した場合に耐半田クラック性などの信頼性に優れた半導体装置を提供することである。
このような目的は、下記(1)〜(7)に記載の本発明により達成される。
(1)(A)分子内に(メタ)アクリロイル基を有する化合物、(B)グリシジル基を有する化合物、および、(C)アリルエステル基を有する化合物を必須成分とすることを特徴とする樹脂組成物。
(2)前記アリルエステル基を有する化合物(C)は、芳香族環を含まず、室温で液状のアリルエステル化合物である前記(1)項に記載の樹脂組成物。
(3)前記化合物(C)が、一般式(1)に示される官能基を有する前記(1)または(2)項に記載の樹脂組成物。
Figure 2010084008
式中、R1は、水素またはメチル基である。
(4)前記アリルエステル基を有する化合物(C)は、主鎖骨格に一般式(2)で示される構造を有する化合物である前記(1)〜(3)項のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
Figure 2010084008
式中、R2は炭素数3以上、11以下の炭化水素基、または一般式(3)で示さ
れる有機基であり、
3は炭素数3以上、11以下の炭化水素基であり、
1は−O−、−OCO−または−OCOO−のいずれかであり、
2はX1が−O−または−OCOO−のときX1に等しく、−OCO−のとき
−COO−であり、
nは0以上、50以下である。
Figure 2010084008
式中、R4は炭素数3以上、11以下の炭化水素基であり、
3は−O−、−OCO−または−OCOO−のいずれかであり、
mは1以上、50以下である。
(5)前記アリルエステル基を有する化合物(C)が、GPCで測定したときの分子量が500以上5000以下である前記(1)〜(4)項のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
(6)さらに、充填材を含む前記(1)〜(5)項のいずれか1項に記載の樹脂組成物。(7)前記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の樹脂組成物をダイアタッチペーストまたは放熱部材用接着剤として用いて作製されることを特徴とする半導体装置。
本発明の樹脂組成物は、低硬化収縮性、低応力性を示し、良好な高温での接着力を示すとともに塗布作業性に優れるので、本発明を半導体用ダイアタッチペーストまたは放熱部材用接着剤として使用することでこれまでにない耐半田クラック性などの高信頼性に優れた半導体装置の提供が可能となる。
本発明は、(A)分子内に(メタ)アクリロイル基を有する化合物、(B)グリシジル基を有する化合物、および、(C)アリルエステル基を有する化合物を必須成分とすることを特徴とする樹脂組成物であって、低硬化収縮性、低応力性を示し、低応力性を示し、良好な高温での接着力を示すとともに塗布作業性に優れるので、本発明をダイアタッチ材料として使用することでこれまでにない高信頼性の半導体装置の提供が可能となる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明では(A)分子内に(メタ)アクリロイル基を有する化合物を使用する。分子内に(メタ)アクリロイル基を有する化合物(A)としては、例えば(メタ)アクリル酸とアルコールのエステル化反応により得ることが可能である。ここでアクリロイル基とはアクリロイル基のαまたはβ位がアルキル基、アルケニル基、フェニル基などの炭素数1〜8の有機基で置換されているものも含むこととする。化合物(A)は低粘度で反応性に優れるため樹脂組成物に良好な塗布作業性を付与するとともに良好な反応性を与えるため好適に用いられる。
使用可能な化合物(A)としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ターシャルブチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、その他のアルキル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ターシャルブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)
アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジンクモノ(メタ)アクリレート、ジンクジ(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール(メタ)アクリレート、トリフロロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフロロプロピル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4−ヘキサフロロブチル(メタ)アクリレート、パーフロロオクチル(メタ)アクリレート、パーフロロオクチルエチル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、アリロキシポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリロイロキシメチルトリシクロデカン、N−(メタ)アクリロイロキシエチルマレイミド、N−(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、N−(メタ)アクリロイロキシエチルフタルイミドなどが挙げられる。
これらの中でも、1分子内に(メタ)アクリロイル基を2個有する化合物が好ましく用
いられる。1分子内に(メタ)アクリロイル基を2個有する化合物は、低粘度であり他の
1分子内に同種の官能基を2個有する化合物との相溶性に優れるためであり、有機過酸化物などの反応触媒(反応開始剤)を使用することで速やかに反応するためである。1分子内に含まれる官能基数は2に限定されるが、これは官能基数が1の場合には硬化物の凝集力が低下し良好な接着性を維持できないためであり、3以上の場合には硬化物の弾性率が高くなりすぎ支持体である有機基板やリードフレームなどの剥離の原因となることがあるからである。
例えば、グリセリンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジンクジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ポリブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジエタノールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジアルキルアルコールジ(メタ)アクリレート、ジメタノールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、N,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、N,N’−エチレンビス(メタ)アクリルアミド、1,2−ジ(メタ)アクリルアミドエチレングリコールなどが挙げられ、中でも好ましい化合物(A)はエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジメタノールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
本発明に用いるグリシジル基を有する化合物(B)としては、グリシジル基は1分子に2つ以上含まれていることが好ましい。グリシジル基が1つの化合物のみでは反応させても十分な硬化物特性を示すことができないからである。グリシジル基を1分子に2つ以上含む化合物としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビフェノールなどのビスフェノール化合物またはこれらの誘導体、水素添加ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールF、水素添加ビフェノール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、シジロヘキサンジエタノールなどの脂環構造を有するジオールまたはこれらの誘導体、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオールなどの脂肪族ジオールまたはこれらの誘導体などをエポキシ化した2官能のもの、トリヒドロキシフェニルメタン骨格、アミノフェノール骨格を有する3官能のもの、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂などをエポキシ化した多官能のものなどが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。また、樹脂組成物としては、単独またはこれらの混合物として室温で液状のものが好ましい。通常行われるように反応性の希釈剤を使用することも可能である。
また、本発明では、グリシジル基を有する化合物(B)の硬化剤としては、公知のものが使用可能であるが半導体用途であるのでフェノール系の化合物が好ましい。これは硬化物の耐湿信頼性に優れるからである。好ましい硬化剤としてはフェノール性水酸基が1分子内に2つ以上あれば特に限定されないが、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビフェノールなどのビスフェノール類、トリ(ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,1−トリ(ヒドロキシフェニル)エタンなどの3官能フェノール化合物、フェノールノボラック、またはクレゾールノボラックなどが挙げられる。
またフェノール系硬化剤とイミダゾール類の併用も好ましい。特に好ましいイミダゾール類としては2−メチルイミダゾールと2,4−ジアミノ−6−ビニルトリアジンとの付加物または2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールである。これらのイミダゾール類はグリシジル基を有する化合物(B)に対して0.5〜20重量%使用する。これより少ないと硬化性が悪く、これより多いと接着力の低下など硬化物特性が悪化するためである。またリン系、アミン系などの反応触媒を使用することも可能である。
本発明では、(メタ)アリルエステル基を有する化合物(C)を使用する。前記化合物(C)は、芳香族環を含まず、室温で液状のアリルエステル化合物を用いることが好ましい。これは一般に(メタ)アリルエステル基を有する化合物として知られているジアリルフタレートの場合には、芳香族環を含むため主鎖構造として剛直であること、および分子間での相互作用も強く硬化物として弾性率が高くかつ脆い(少しの変形量で破壊する)性質を示すのに対し、芳香族環を含まず、室温で液状のアリルエステル化合物を用いることにより硬化物の弾性率を低くすることが可能となるためである。
芳香族環を含まず、室温で液状のアリルエステル化合物としては、例えば、一般式(1)に示される官能基を含む化合物が挙げられる。一般式(1)で示される官能基は1分子内に少なくとも1つ必要であるが、硬化性の観点から2つまたは3つ含まれることが好ましい。1分子内の官能基の数が多くなるとそれに伴い分子量も大きくなるため、一般に粘度が上昇する傾向にある。このため硬化性と作業性のバランスを考えた場合、もっとも好ましい官能基数は1分子内に2つである。一般式(1)のR1は水素またはメチル基であ
るが、硬化性の観点からメチル基であることが好ましい。
さらに、低応力性を実現するために、前記化合物(C)は一般式(2)に示される構造を有することが好ましい。一般式(2)のR2は炭素数3以上、11以下の炭化水素基ま
たは一般式(3)に示される有機基であり、R3は炭素数3以上、11以下の炭化水素基
である。R2、R3は炭素数が上記範囲より少ない場合には親水性が高くなるため硬化物の耐湿性が悪化し、炭素数が上記範囲より多い場合には逆に疎水性が高くなりすぎ密着性が悪化する場合があるからである。より好ましい炭素数は3以上、6以下である。またR2
が一般式(3)に示される有機基の場合にはR4は炭素数3以上、11以下の炭化水素基
であることが好ましいが、これは炭素数が上記範囲より少ない場合には親水性が高くなるため硬化物の耐湿性が悪化し、炭素数が上記範囲より多い場合には逆に疎水性が高くなりすぎ密着性が悪化する場合があるからである。より好ましい炭素数は3以上、6以下である。またX3は−O−、−OCO−、または−OCOO−から選ばれる。これらの結合を
含むことで分子鎖が柔軟になり硬化物としての低弾性率化を可能とするとともに、原料としても室温で液状になりやすいので好適に使用することが可能となる。mは1以上、50以下であるがこれ以上の場合には分子量が大きくなりすぎるため樹脂組成物の粘度が高くなりすぎ好ましくない。一般式(2)のX1は、−O−、−OCO−、または−OCOO
−から選ばれる。これらの構造を含むことで分子鎖が柔軟になり硬化物としての低弾性率化を可能とするとともに、原料としても室温で液状になりやすいので好適に使用することが可能となる。X1が−O−、または−OCOO−から選ばれる構造の場合にはX2はX1
に等しく、X1が−OCO−である場合にはX2は−COO−である。好ましい一般式(2)に示される構造としてジオールとジカルボン酸またはその誘導体とをエステル化したものが挙げられる。ジオールとして、特に分岐した脂肪族ジオールを用いた場合には得られた化合物(C)は低粘度となるので好ましい。
好ましい化合物(C)としては、分子量500以上、5000以下のもので、より好ましい分子量の範囲は800以上、2000以下である。下限値より小さい場合には樹脂組成物中の官能基の数が多くなり硬化物の弾性率が高くなる傾向にあり、上限値より大きい場合には樹脂組成物の粘度が高くなりすぎ実用的でないためである。
このような化合物(C)としては、シクロヘキサンジカルボン酸またはその誘導体とジオールとアリルアルコールとを反応することにより得られる。仕込み比により分子量を制御することが可能である。前記ジオールとしてポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオールから選ばれる少なくとも1種を用いればより低弾性率の硬化物を得ることが可能となるので好ましい。(メタ)アリルエステル基を有する化合物で脂肪族環を有する化合物(C)は低弾性率の硬化物を得ることが可能となるとともに、室温で液状であるため後述の充填剤と配合しても低粘度であり作業性に優れる樹脂組成物を得ることが可能となる。
本発明では、さらに、充填材を含むものであってもよい。充填剤としては、導電性を付与するために銀、金、ニッケル、鉄などの金属粉を用い、絶縁性を付与するためにはシリカ、アルミナのようなセラミック粒子、熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂の樹脂粒子を使用することができる。一般的に充填剤として使用されている粒子の形状には鱗状、球状、樹脂状、粉状などの種々の形状を有するものがあるが、本発明では形状については特に限定するものではない。
前記充填剤の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の60〜90重量%が望ましく、特に70〜85重量%が望ましい。含有量が前記の下限値未満であると粘度やチキソ性が低くなりすぎ、作業性が低下する場合が有り、前記上限値を超えると粘度が高くなりすぎ作業性が低下する場合があるためである。
前記充填剤の平均粒子径は、特に限定されないが、1〜10μmが好ましく、特に2〜7μmが好ましい。平均粒子径が前記下限値未満であると粘度が高くなるため粘度の調整が困難となる場合が有り、前記上限値を超えると塗布の際にノズルがつまり吐出ができなくなる場合がある。前記平均粒子径は、例えばレーザー回析、散乱法を用いた粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
さらに重合開始剤として熱ラジカル重合開始剤が好ましく用いられる。通常熱ラジカル
重合開始剤として用いられるものであれば特に限定しないが、望ましいものとしては、急速加熱試験(試料1gを電熱板の上にのせ、4℃/分で昇温した時の分解開始温度)における分解温度が40〜140℃となるものが好ましい。分解温度が40℃未満の場合には、導電性ペーストの常温における保存性が悪くなり、140℃を越えると硬化時間が極端に長くなるため好ましくない。これを満たす熱ラジカル重合開始剤の具体例としては、メチルエチルケトンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルアセトアセテートパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロドデカン、n−ブチル4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)バレレート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、t−ブチルハイドロパーオキサイド、P−メンタンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、t−ヘキシルハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、α、α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、イソブチリルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、桂皮酸パーオキサイド、m−トルオイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ−3−メトキシブチルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−sec−ブチルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシジカーボネート、ジ(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、α、α’−ビス(ネオデカノイルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、クミルパーオキシネオデカノエート、1,1,3,3,−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシネオデカノエート、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシピバレート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルへキサノエート、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシマレイックアシッド、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシ−m−トルオイルベンゾエート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ビス(t−ブチルパーオキシ)イソフタレート、t−ブチルパーオキシアリルモノカーボネート、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノンなどが挙げられるが、これらは単独または硬化性を制御するため2種類以上を混合して用いることもできる。重合開始剤の配合量は熱硬化性樹脂に対して0.1重量%以上10重量%以下である。より好ましくは0.5重量%以上10重量%以下である。
ここで本発明の樹脂組成物は、通常蛍光灯などの照明下で使用されるので光重合開始剤が含まれていると使用中に反応により粘度上昇が観察されるため実質的に光重合開始剤を含有することは好ましくない。ここで、実質的にとは、粘度上昇が観察されない程度で光重合開始剤が微量に存在してもよく、好ましくは、含有しないことである。
本発明の樹脂組成物には、必要によりカップリング剤、消泡剤、界面活性剤などの添加剤を用いることができる。
本発明の樹脂組成物は、例えば各成分を予備混合した後、3本ロールを用いて混練した後真空下脱泡することにより製造することができる。
本発明の樹脂組成物を用いて半導体装置を製作する方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、市販のダイボンダーを用いて、リードフレームの所定の部位に樹脂組成物をディスペンス塗布した後、半導体素子をマウントし、加熱硬化する。その後、ワイヤーボンディングして、エポキシ樹脂を用いてトランスファー成形することによって半導体装置を製作する。またはフリップチップ接合後アンダーフィル材で封止したフリップチップBGA(Ball Grid Array)などの半導体素子裏面に樹脂組成物をディスペンスしヒートスプレッダー、リッドなどの放熱部品を搭載し加熱硬化するなどである。
《化合物(C)の調整》
化合物C1:アリルアルコール(試薬)58g、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸
(試薬)344g、3−メチル−1,5−ペンタンジオール((株)クラレ製、MPD)177gおよびトルエン/MIBK混合溶剤(7:3)1Lをセパラブルフラスコに入れ、室温で30分攪拌した後パラトルエンスルフォン酸を添加し還流下8時間反応を行った。反応中生成した水分はディーンスタークトラップにて除去した。室温付近まで冷却しイオン交換水を添加し30分攪拌、その後静置し溶剤層を得た。さらに70℃のイオン交換水にて3回、室温のイオン交換水にて2回分液洗浄を行った後エバポレータおよび真空乾燥機にて溶剤を除去し生成物を得た。(以下化合物C1、収率約87%。室温で液状。GPCによるスチレン換算分子量は約1200。重クロロホルムを用いたプロトンNMRの測定によりアリルアルコールの水酸基のプロトンおよび3−メチル−1,5−ペンタンジオールの水酸基のプロトンに基づく2.0ppm付近のピークの消失、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸のカルボキシル基のプロトンに基づく11.9ppm付近のピークの消失、アリルアルコールのメチレン基のプロトンのエステル化によるシフト(4.6ppm付近)、ならびに3−メチル−1,5−ペンタンジオールの1位および5位のメチレン基のプロトンのエステル化によるシフト(4.1ppm付近)を確認した。0.9ppm付近、2.3ppm付近、4.6ppm付近のピークの強度比から生成物は一般式(1)に示される構造の官能基および一般式(2)の構造を含む式(4)に示される構造であり、一般式(1)のR1が水素、一般式(2)のR2の炭素数が6、R3の炭素数が6、X1が−OCO−、X2が−COO−、平均繰り返し数nが約1.8であった。)
Figure 2010084008
化合物C2:アリルアルコール(試薬)128g、1,4−シクロヘキサンジカルボン
酸(試薬)378g、ポリプロピレングリコールジオール(日本油脂(株)製、ユニオールD−400)400gおよびトルエン/MIBK混合溶剤(7:3)1Lをセパラブルフラスコに入れ、室温で30分攪拌した後パラトルエンスルフォン酸を添加し還流下8時間反応を行った。反応中生成した水分はディーンスタークトラップにて除去した。室温付近まで冷却しイオン交換水を添加し30分攪拌、その後静置し溶剤層を得た。さらに70℃のイオン交換水にて3回、室温のイオン交換水にて2回分液洗浄を行った後エバポレータおよび真空乾燥機にて溶剤を除去し生成物を得た。(以下化合物C2、収率約82%。室温で液状。GPCによるスチレン換算分子量は約1000。重クロロホルムを用いたプロトンNMRの測定によりアリルアルコールの水酸基のプロトンおよびポリプロピレングリコールジオールの水酸基のプロトンに基づく2.0ppm付近のピークの消失、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸のカルボキシル基のプロトンに基づく11.9ppm付近のピークの消失、アリルアルコールのメチレン基のプロトンのエステル化によるシフト(4.6ppm付近)、ならびにポリプロピレングリコールジオールのメチレン基のプロトンのエステル化によるシフト(4.2ppm付近)を確認した。2.3ppm付近、4.2ppm付近、4.6ppm付近のピークの強度比から生成物は一般式(1)に示される構造の官能基および一般式(2)の構造を含む式(5)に示される構造であり、一般式(1)のR1が水素、一般式(2)のR2が一般式(3)に示される有機基であり、R4の炭
素数が3、X3が−O−、R3の炭素数が6、X1が−OCO−、X2が−COO−、平均繰り返し数mが約6、nが約0.1であった。)
Figure 2010084008
[実施例1]
(メタ)アクリロイル基を有する化合物(A)として1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート(共栄社化学(株)製、ライトエステル1、6HX、以下化合物A)を、グリシジル基を有する化合物(B)としてビスフェノールAとエピクロルヒドリンとの反応により得られるジグリシジルビスフェノールA(エポキシ当量180、室温で液体、以下化合物B)を、アリルエステル基を有する化合物(C)として上記化合物C1、硬化剤としてはビスフェノールF(大日本インキ工業(株)製、DIC−BPF、水酸基当量100、以下化合物D)を、ジシアンジアミド(以下化合物E1)、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール(キュアゾール2P4MHZ:四国化成工業(株)製、融点248〜258℃、以下化合物E2)、カップリング剤としてテトラスルフィド結合を有するカップリング剤(日本ユニカー(株)製、A−1289、以下化合物F1)、グリシジル基を有するカップリング剤(信越化学工業(株)製、KBM−403E、以下化合物F2)を、ラジカル重合開始剤として1,1−ジ(tert−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン(日本油脂(株)製、パーヘキサCS、以下化合物G)を、充填材としては平均粒径8μm、最大粒径30μmのフレーク状銀粉(以下銀粉)を、表1のように配合し、3本ロールを用いて混練し脱泡することで樹脂組成物を得、以下の評価方法にて
評価を行った結果を表1に示す。なお配合割合は重量部である。
(評価方法)
・塗布作業性:E型粘度計(3°コーン)を用い25℃、0.5rpm、2.5rpmでの値を液状樹脂組成物作製直後に測定した。2.5rpm粘度の値が20±10Pa・Sを合格とした。粘度の単位はPa・Sである。0.5rpmでの値を2.5rpmの値で割った値をチキソ性(塗布作業性の指標)とし、3.0以上のものを合格とした。
・接着強度:表1に示す樹脂組成物を用いて、6×6mmのシリコンチップを銀めっきした銅フレームにマウントし、150℃オーブン中30分硬化した。硬化後および吸湿処理(85℃、85%、72時間)後に自動接着力測定装置を用い260℃での熱時ダイシェア強度を測定した。260℃熱時ダイシェア強度が45N/チップ以上の場合を合格とした。接着強度の単位はN/チップである。
・硬化収縮:表1に示す樹脂組成物について1.0mlの重さを測定し、比重1とした。
次に表1に示す樹脂組成物を175℃オーブン中で30分硬化させ、1.0cm3辺り
の重さを測定し、比重2とした。
比重1および比重2から収縮率を算出し、6.5%以下のものを合格とした。
硬化収縮率(%)=〔(比重2)−(比重1)〕/(比重2)×100
・弾性率:表1に示す樹脂組成物を用いて、4×20×0.1mmのフィルム状の試験片を作製し(硬化条件150℃30分)、動的粘弾性測定機(DMA)にて引っ張りモードでの測定を行った。測定条件は以下の通りである。
測定温度:−100〜300℃
昇温速度:5℃/分
周波数:10Hz
荷重:100mN
30℃における貯蔵弾性率を弾性率1とし、260℃における貯蔵弾性率を弾性率2としたときに、弾性率1が6000MPa以下であり、弾性率2が200MPa以下の場合を合格とした。弾性率の単位はMPaである。
・耐リフロー性:表1に示す樹脂組成物を用いて、下記のリードフレームとシリコンチップを150℃30分間硬化し接着した。さらに、封止材料(スミコンEME−7026、住友ベークライト(株)製)を用い封止し、半導体装置を作製した。この半導体装置を用いて、30℃、相対湿度60%、168時間吸湿処理した後、IRリフロー処理(260℃、10秒、3回リフロー)を行った。IRリフロー処理後の半導体装置を超音波探傷装置(透過型)により剥離の程度を測定した。ダイアタッチ部の剥離面積が10%未満の場合を合格とした。剥離面積の単位は%である。
パッケージ:QFP(14×20×2.0mm)
リードフレーム:銀めっきした銅フレーム
チップサイズ:6×6mm
樹脂組成物の硬化条件:オーブン中150℃、30分
・耐温度サイクル性:表1に示す樹脂組成物を用いて、15×15×0.5mmのシリコンチップをNiめっきした銅ヒートスプレッダー(25×25×2mm)にマウントし、175℃の熱板上で120分硬化した。硬化後および温度サイクル処理(−65℃←→150℃、100サイクル)後、樹脂組成物の硬化部分の剥離およびボイドを超音波探傷装置(反射型)にて測定した。剥離およびボイドの面積が10%以下のものを合格とした。
[実施例2〜5、および比較例1〜3]
表1に示す割合で配合し実施例1と同様に樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物を以下の方法により評価した。評価結果を表1に示す。
なお、実施例2については、アリルエステル基を有する化合物(C)として上記で作製
した化合物C2を用いた。実施例3〜5については、アリルエステル基を有する化合物(C)としてアリルエステル樹脂(昭和電工(株)製、アリルエステル樹脂DA101、一般式(1)に示される官能基を有し室温で液状。以下化合物C3)を使用した。
Figure 2010084008
本発明の樹脂組成物は、低硬化収縮性に優れ、弾性率が低く良好な接着性を示すとともに塗布作業性に優れるため、半導体用ダイアタッチペースト材料または放熱部材接着用材料として好適に用いることができる。

Claims (7)

  1. (A)分子内に(メタ)アクリロイル基を有する化合物、(B)グリシジル基を有する化合物、および、(C)アリルエステル基を有する化合物を必須成分とすることを特徴とする樹脂組成物。
  2. 前記アリルエステル基を有する化合物(C)は、芳香族環を含まず、室温で液状のアリルエステル化合物である請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. 前記化合物(C)が、一般式(1)に示される官能基を有する請求項1または請求項2に記載の樹脂組成物。
    Figure 2010084008
    式中、R1は、水素またはメチル基である。
  4. 前記アリルエステル基を有する化合物(C)は、主鎖骨格に一般式(2)で示される構造を有する化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
    Figure 2010084008
    式中、R2は炭素数3以上、11以下の炭化水素基、または一般式(3)で示さ
    れる有機基であり、
    3は炭素数3以上、11以下の炭化水素基であり、
    1は−O−、−OCO−または−OCOO−のいずれかであり、
    2はX1が−O−または−OCOO−のときX1に等しく、−OCO−のとき
    −COO−であり、
    nは0以上、50以下である。
    Figure 2010084008
    式中、R4は炭素数3以上、11以下の炭化水素基であり、
    3は−O−、−OCO−または−OCOO−のいずれかであり、
    mは1以上、50以下である。
  5. 前記アリルエステル基を有する化合物(C)が、GPCで測定したときの分子量が500以上5000以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  6. さらに、充填材を含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物をダイアタッチペーストまたは放熱部材用接着剤として用いて作製されることを特徴とする半導体装置。
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