JP2011168634A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 Download PDF

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Abstract

【課題】半導体素子や基材と剥離が生じず、真空下に置かれても発泡しない高信頼性なエポキシ樹脂組成物及び半導体装置の提供。
【解決手段】(A)エポキシ樹脂:100質量部、(B)アミン系硬化剤:[(A)成分中のエポキシ基のモル量/(B)成分中のエポキシ基と反応性を有する基のモル量]が0.7〜1.2となる量、(C)平均粒径が0.1〜2μmかつ最大粒径が24μm以下の無機充填剤:50〜300質量部、及び(D)平均粒径が0.1〜10μmかつ最大粒径が24μm以下であり、シリコーンゴム球状微粒子にポリオルガノシルセスキオキサン樹脂を被覆してなるシリコーン微粒子:1〜20質量部を必須成分とするエポキシ樹脂組成物であって、100〜200Paの減圧下で100℃、30分加熱した後の減少量が3質量%以下であり、表面張力が25mN/m以上であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、エポキシ樹脂組成物及び半導体装置に関する。
電気機器の小型化、軽量化、高機能化に伴い、半導体の実装方法もピン挿入タイプから表面実装が主流になっている。そのうちフリップチップは、有機基板の配線パターン面に複数個のバンプを介して半導体チップを搭載する方式であり、上記有機基板と半導体チップとの隙間及びハンダバンプ間の隙間にアンダーフィル材が充填される。次世代では、バンプピッチ間が狭くなり、50ミクロン以下でかつ大型ダイサイズの半導体装置が検討されている。更に次世代のフリップチップでは、多層配線が形成された回路基板(インターポーザー)上に、半導体チップがフリップチップ接続によりフェイスダウン実装された報告がなされている(特許文献1:特開2007−42902号公報)。
近年では、更に接続技術の向上により、TSV(Through Silicone Vias)構造をもつ半導体素子が用いられるようになり、鉛フリーバンプの部材が銅バンプに切り替わっている。
このような半導体装置に従来から知られているアンダーフィル材組成物を用いると、注入に時間がかかり、中央付近まで行き渡らず、樹脂内に気泡等のボイドが発生してしまうことがある。この問題を解決するために真空アンダーフィル成型装置等が提案された(特許文献2:特許第4278279号公報、特許文献3:特開2008−113045号公報)。
上記特許文献2,3に記載された真空アンダーフィル工法は、アンダーフィル材組成物を200Pa以下という真空下に置かなければならず、従来のアンダーフィル材組成物では、真空下の環境にさらされると揮発成分がアンダーフィル材組成物より発生して激しく発泡し、シリコン素子上にアンダーフィル材組成物が覆いかぶさり、アンダーフィルできないという問題が生じている。
また、半導体装置では、ハンダリフロー時に、アンダーフィル材の界面で剥離が生じたり、基板実装時にパッケージにクラックが入らないことが必要である。しかしながら従来のアンダーフィル材組成物では、シリコンチップやパシベーションに対する接着力が乏しく、ハンダリフロー中や温度サイクル中に半導体素子や基材とアンダーフィル材界面で剥離が発生し素子部分を破壊する不良が大きな問題となっている。
特開2007−42902号公報 特許第4278279号公報 特開2008−113045号公報 特開平7−196815号公報
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、半導体素子や基材と剥離が生じず、真空下に置かれても発泡しない高信頼性な、特にアンダーフィル材組成物として好適なエポキシ樹脂組成物及び半導体装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、下記(A−1)成分及び(A−2)成分からなる(A)エポキシ樹脂、(B)アミン系硬化剤、(C)平均粒径が0.1〜2μmかつ最大粒径が24μm以下の無機充填剤、及び(D)平均粒径が0.1〜10μmかつ最大粒径が24μm以下であり、シリコーンゴム球状微粒子にポリオルガノシルセスキオキサン樹脂を被覆してなるシリコーン微粒子を必須成分とし、100〜200Paの減圧下で100℃、30分加熱した後の減少量が3質量%以下であり、表面張力が25mN/m以上であるエポキシ樹脂組成物が上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
従って、本発明は、下記エポキシ樹脂組成物及び半導体装置を提供する。
請求項1:
(A)(A−1)常温で液体であり、25℃における粘度が1〜100Pa・sであるビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂、及び下記構造式(i)〜(iii)
Figure 2011168634
(式中、Rは炭素数1〜20の一価炭化水素基であり、nは1〜4の整数である。)
で示されるエポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種のエポキシ樹脂−1:(A)成分中50〜99質量%、及び
(A−2)下記構造式、
Figure 2011168634
(式中、nは1〜20の整数である。)
で示される、常温で液体であり、25℃における粘度が10〜200mPa・sであるエポキシ含有化合物から選ばれる少なくとも1種のエポキシ樹脂−2:(A)成分中1〜50質量%
からなるエポキシ樹脂:100質量部、
(B)アミン系硬化剤:[(A)成分中のエポキシ基のモル量/(B)成分中のエポキシ基と反応性を有する基のモル量]が0.7〜1.2となる量、
(C)平均粒径が0.1〜2μmかつ最大粒径が24μm以下の無機充填剤:50〜300質量部、及び
(D)平均粒径が0.1〜10μmかつ最大粒径が24μm以下であり、シリコーンゴム球状微粒子にポリオルガノシルセスキオキサン樹脂を被覆してなるシリコーン微粒子:1〜20質量部
を必須成分とするエポキシ樹脂組成物であって、
100〜200Paの減圧下で100℃、30分加熱した後の減少量が3質量%以下であり、表面張力が25mN/m以上であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
請求項2:
上記(A−1)成分が、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、及び下記構造式(i)〜(iii)
Figure 2011168634
(式中、Rは炭素数1〜20の一価炭化水素基であり、nは1〜4の整数である。)
で示されるエポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載のエポキシ樹脂組成物。
請求項3:
上記(B)アミン系硬化剤が、下記式(1)、(2)、(3)及び(4)
Figure 2011168634
(式中、R1〜R4は、互いに独立に、炭素数1〜6の一価炭化水素基、CH3S−及びC25S−から選ばれる基である。)
で示される化合物から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載のエポキシ樹脂組成物。
請求項4:
請求項1乃至3のいずれか1項記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物をアンダーフィル材として封止した半導体装置。
本発明によれば、半導体素子や基材と剥離が生じず、真空下に置かれても発泡しない高信頼性な、特にアンダーフィル材組成物として好適なエポキシ樹脂組成物及び半導体装置を提供することができる。
詳しくは、真空半導体製造装置で製造される半導体装置を封止する際、毛細管現象によって素子間の隙間に完全に侵入できるエポキシ樹脂組成物であり、詳細には、所定の樹脂組成物を含むことによって、50ミクロンバンプピッチ以下の狭ピッチなフリップチップ半導体装置においてもアンダーフィル材が素子間に侵入させることができ、更に、TSV(Through Silicone Vias)構造をもつ半導体素子を用い多層に積層した、例えば、3段以上に積層された半導体装置においても、本発明の組成物は素子間に侵入することができる。また、本発明の組成物は、半導体素子のパシベーションであるポリイミドや窒化ケイ素に対する密着力が高く、強靭な硬化物を形成でき、半導体装置の高信頼性に寄与することができる。
ペンダントドロップ法による表面張力の測定方法を示す模式図である。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、
(A)エポキシ樹脂、
(B)アミン系硬化剤、
(C)平均粒径が0.1〜2μmかつ最大粒径が24μm以下の無機充填剤、及び
(D)平均粒径が0.1〜10μmかつ最大粒径が24μm以下であり、シリコーンゴム球状微粒子にポリオルガノシルセスキオキサン樹脂を被覆してなるシリコーン微粒子
を必須成分とし、100〜200Paの減圧下で100℃、30分後の加熱減量が3質量%以下であり、表面張力が25mN/m以上である。
(A)エポキシ樹脂
(A)成分のエポキシ樹脂は、下記の(A−1)エポキシ樹脂−1及び(A−2)エポキシ樹脂−2からなるものである。
(A−1)エポキシ樹脂−1
(A)成分を構成する(A−1)成分のエポキシ樹脂−1としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂、及び下記構造式(i)〜(iii)
Figure 2011168634
(上記式中、Rは炭素数1〜20の一価炭化水素基であり、nは1〜4の整数である。)
で示されるエポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種である。これらのうち、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、及び上記構造式で示されるエポキシ樹脂が好ましい。
上記式中、Rは炭素数1〜20、好ましくは1〜10、より好ましくは1〜3の一価炭化水素基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基等が挙げられる。また、nは1〜4の整数であり、好ましくは1又は2である。
なお、上記構造式(i)〜(iii)で示されるエポキシ樹脂を使用する場合には、その含有量は、(A−1)成分中、好ましくは25〜100質量%、より好ましくは50〜100質量%、更に好ましくは75〜100質量%である。25質量%未満であると組成物の粘度が上昇したり、硬化物の耐熱性が低下したりするおそれがある。上記構造式で示されるエポキシ樹脂は、市販品を使用することができる。
(A−1)成分の25℃における粘度は1〜100Pa・sであり、特に1〜50Pa・sであることが好ましい。なお、上記粘度は回転粘度計による測定値である。粘度が1Pa・s未満の場合、低分子材料が主であるため、真空下において揮発し、発泡しやすくなる。一方、粘度が100Pa・sを超えると、組成物の粘度が高くなり、作業性が著しく悪くなる。
(A−1)成分の含有量は、(A)成分中、50〜99質量%、好ましくは70〜95質量%である。50質量%未満であると樹脂の強靭性が悪くなり樹脂クラックなどが発生するおそれがある。99質量%を超えると、粘度が高くなり、作業性が著しく悪くなるおそれがある。
(A−2)エポキシ樹脂−2
本発明の(A)成分を構成する(A−2)成分は、下記構造式
Figure 2011168634
(式中、nは1〜20の整数である。)
で示されるエポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種である。
(A−2)成分の含有量は、(A)成分中、1〜50質量%、好ましくは5〜30質量%である。1質量%未満であると組成物の粘度が上昇したり、減圧下で破泡性が低下したりするおそれがある。50質量%を超えると、硬化物の耐熱性が低下するおそれがある。上記構造式で示されるエポキシ樹脂は、市販品を使用することができ、例えば、ナガセケムテックス(株)製EX−830等が挙げられる。なお、(A−1)成分と(A−2)成分の合計量は、100質量%である。
(B)アミン系硬化剤
本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化剤は、アミン系硬化剤であり、下記一般式(1)〜(4)で表される少なくとも1種の芳香族アミン化合物であることが好ましい。
Figure 2011168634
(式中、R1〜R4は独立に炭素数1〜6の一価炭化水素基、CH3S−及びC25S−から選ばれる基である。)
上記R1〜R4の一価炭化水素基としては、炭素数1〜6、特に1〜3のものが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基等や、これらの炭化水素基の水素原子の一部又は全部を塩素、フッ素、臭素等のハロゲン原子で置換したフルオロメチル基、ブロモエチル基、トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換一価炭化水素基を挙げることができる。
上記構造式で示される芳香族アミン系硬化剤は、通常、常温で固体であり、そのまま配合すると樹脂粘度が上昇し、作業性が著しく悪くなるため、エポキシ樹脂と反応しない温度で、溶融混合することが好ましい。即ち、後述する配合量で、70〜150℃の温度範囲で1〜2時間、エポキシ樹脂と溶融混合することが好ましい。混合温度が70℃未満であると芳香族アミン系硬化剤が十分に相溶しないおそれがあり、150℃を超える温度であるとエポキシ樹脂と反応して粘度が上昇するおそれがある。また、混合時間が1時間未満であると芳香族アミン系硬化剤が十分に相溶せず、粘度上昇を招くおそれがあり、2時間を超えるとエポキシ樹脂と反応し、粘度が上昇するおそれがある。
(B)成分の硬化剤の配合量は、[(A)成分中のエポキシ基のモル量/(B)成分中のエポキシ基と反応性を有する基(上記式(1)〜(4)の場合、アミノ基)のモル量]が0.7〜1.2となる量であり、好ましくは0.8〜1.0である。(B)成分の配合モル比が0.7未満であると硬化性が低下し、1.2を超えると保存性が低下する。
(C)無機充填剤
無機充填剤(C)としては、公知各種の無機充填剤を使用することができる。例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ボロンナイトライド、窒化アルミ、窒化ケイ素、マグネシア、マグネシウムシリケート、アルミニウム等が挙げられる。中でも真球状の溶融シリカが、組成物の粘度が低くなるので好ましい。
無機充填剤は、樹脂との結合強度を強くするため、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤等のカップリング剤で予め表面処理したものを配合することが好ましい。このようなカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン等のシランカップリング剤が好ましい。ここで表面処理に用いるカップリング剤の配合量は、無機充填剤の比表面積に対して1.0〜3倍モル量、特に1.0〜1.5倍モル量であることが好ましい。表面処理方法については、従来公知の方法を用いることができる。
無機充填剤は、平均粒径が0.1〜2μmかつ最大粒径が24μm以下であり、特に最大粒径が10μm以下のものが好ましい。平均粒径が上記下限値未満では組成物の粘度が高くなり、多量に充填できない。一方、上記上限値を超えると、アンダーフィル中にボイドが生じる。なお、この平均粒径(重量平均値又はメジアン径d50)及び最大粒径は、レーザー光回折法による粒度分布測定装置等によって求めることができる。
無機充填剤の配合量は、(A)成分100質量部に対して50〜300質量部であり、好ましくは50〜250質量部である。50質量部未満では、硬化物の膨張係数が大きく、クラックの発生を誘発する。300質量部を超えると、組成物の粘度が高くなりすぎる。
(D)シリコーン微粒子
本発明の組成物には、硬化物の応力を低減する目的で、シリコーン微粒子を配合する。公知の液体のシリコーンオイルや液体のシリコーン系化合物を添加する処方を用いると、樹脂組成物の表面張力が低下し、真空下において発泡する。これらに対してシリコーン微粒子を配合した場合は、真空下においても発泡することなく、かつ得られた硬化物は温度サイクル性に優れている。
このシリコーン微粒子は、ポリオルガノシルセスキオキサン樹脂で被覆されたシリコーン微粒子であって、該シリコーン微粒子は、シリコーンゴム微粒子の水分散液に、アルカリ性物質、又はアルカリ性水溶液とオルガノトリアルコキシシランを添加し、加水分解、縮合反応させたコアシェルタイプであることが好ましい(特許文献4:特開平7−196815号公報)。上記シリコーン微粒子は、市販品を使用することができ、例えば、信越化学工業(株)製KMP−600、KMP−605、X−52−7030等を使用することができる。
上記シリコーン微粒子は、平均粒径が0.1〜10μmであり、最大粒径が24μm以下、特に最大粒径が10μm以下のものが好ましい。平均粒径が上記下限値未満では組成物の粘度が高くなり、多量に充填できない場合がある。一方、上記上限値を超えると、アンダーフィル中にボイドが生じるおそれがある。
上記シリコーン微粒子の配合量は、(A)成分100質量部に対して1〜20質量部であり、好ましくは2〜10質量部である。1質量部未満では、硬化物の弾性率が大きく、クラックの発生を誘発する。20質量部を超えると、組成物の粘度が高くなりすぎる。
その他の成分
本発明の組成物には、硬化物の応力を低減する目的で、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン等の可撓性樹脂、硬化促進剤、シランカップリング剤、カーボンブラック等の顔料、染料、酸化防止剤等を、本発明の目的を阻害しない範囲で配合することができる。
組成物の調製法
本発明の組成物は、上記(A)〜(D)成分、及び、所望により上記その他の成分を同時又は別々に、必要により加熱処理を加えながら攪拌、溶解、混合、分散させることで調製される。これらの操作に用いる装置は特に限定されないが、攪拌、加熱装置を備えたライカイ機、3本ロール、ボールミル、プラネタリーミキサー等を用いることができる。また、これらの装置を適宜組み合わせて組成物を調製してもよい。
上記調製法で得られる本発明のエポキシ樹脂組成物は、25℃において1〜500Pa・s、特に1〜150Pa・sの粘度を有することが好ましい。なお、上記粘度は回転粘度計による測定値である。上記組成物の硬化条件としては、最初に100〜120℃で0.5時間以上、次いで150〜175℃で2時間以上、オーブンキュアを行うことが好ましい。100〜120℃での加熱が0.5時間未満では、硬化後にボイドが発生する場合がある。また150〜175℃での加熱が0.5時間未満では、十分な硬化物特性が得られない場合がある。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、100〜200Paの減圧下で100℃、30分加熱後の減少量が3質量%以下である。3質量%を超えると揮発成分が多くなり発泡のおそれがある。なお、上記の3質量%以下の減少量を達成させる方法としては、本研究の組成配合の組み合わせることにより達成される。また、表面張力が25mN/m以上であり、25〜40mN/mであることが好ましい。25mN/m未満だと、揮発成分が拡散せずに揮発するため発泡することがある。このような表面張力を達成させる方法としては、本発明の組成配合の組み合わせにより達成される。
本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物は、特に半導体装置のアンダーフィル材として好適である。本発明のエポキシ樹脂組成物は、真空下に置かれても発泡しないため、真空半導体製造装置による半導体装置の封止に好適に用いられる。また、本発明の組成物は、半導体素子のパシベーションであるポリイミドや窒化ケイ素に対する密着力が高く、強靭な硬化物を形成でき、本発明の組成物の硬化物をアンダーフィル材として封止した半導体装置は、耐リフロー性、耐熱衝撃性等に優れるものである。
以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
[実施例1〜9、比較例1〜9]
組成物の調製
表1及び表2に示す各質量部の各成分を、表1及び表2記載の配合量で、3本ロールで均一に混練りすることにより組成物(実施例1〜9、比較例1〜9)を得た。表1及び表2において、各成分は以下の通りである。
(A−1)エポキシ樹脂−1
A−1−1:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(商品名:RE303S−L、日本化薬(株)製)
A−1−2:下記式で示される3官能型エポキシ樹脂(商品名:エピコート630H、ジャパンエポキシレジン(株)製)
Figure 2011168634
(A−2)エポキシ樹脂−2
A−2−1:下記式で示されるエポキシ樹脂
Figure 2011168634
(n=9、商品名:EX−830、ナガセケムテックス(株)製)
A−2−2:下記式で示されるエポキシ樹脂
Figure 2011168634
(n=11、商品名:DER732、ダウ・ケミカル社製)
A−2−3:フェニルグリシジルエーテル(商品名:PGE−H、日本化薬(株)製)
A−2−4:t−ブチルフェニルグリシジルエーテル(商品名:EX−146、ナガセケムテックス(株)製)
(B)アミン系硬化剤
B−1:3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(商品名:カヤハードAA、日本化薬(株)製)
B−2:3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(商品名:C−300S、日本化薬(株)製)
(C)無機充填剤
C:最大粒径24μm以下で、平均粒径2.0μmの球状シリカ((株)アドマテックス製)をシランカップリング剤(商品名:KBM403、信越化学工業(株)製)で表面処理したもの。
(D)シリコーン微粒子
D−1:KMP600−24C(平均粒径4μm、最大粒径24μm、信越化学工業(株)製。)
D−2:KMP605−24C(平均粒径2μm、最大粒径24μm、信越化学工業(株)製。)
その他の成分
シランカップリング剤:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(商品名:KBM403、信越化学工業(株)製)
シリコーンエポキシ共重合体:
Figure 2011168634
シリコーンオイルA(商品名:KF46、信越化学工業(株)製)
シリコーンオイルB(商品名:X−22−163C、信越化学工業(株)製)
得られた各組成物を以下の方法で評価した。
(1)粘度
各組成物について、JIS Z8803に準じ、測定温度25℃、E型粘度計を用いて、試料をセットして2分後の値を測定した。
(2)ボイド試験
30mm×30mmのFR−4基板に、ポリイミド(PI)膜コートした10mm×10mmのシリコンチップが、ギャップサイズが約50μmとなるように設置されたフリップチップ型半導体装置のギャップに、各樹脂組成物を滴下して侵入させ、150℃で3時間硬化させた後、ボイドの有無をC−SAM(SONIX社製)で確認した。
(3)接着力試験
上面の直径2mm、下面の直径5mm、高さ3mmの円錐台形状のポリテトラフルオロエチレン製の型に各樹脂組成物を注入し、この上にポリイミド(PI)膜コートしたシリコンチップを載せ、150℃で3時間硬化させた。硬化後、ポリテトラフルオロエチレン製の型を外して得られた試験片を一定の速度(1mm/秒)で押すことによって、剪断接着力を測定し、初期値とした。更に、硬化させた試験片をプレッシャークッカーテスター(PCT、121℃/2.1atm)中で336時間保持した後、同様に接着力を測定した。いずれの場合も試験片の個数は5個で行い、その平均値を接着力として表記した。表1及び表2において、「0」は剥離したことを示す。
(4)ガラス転移温度(Tg)、Tg以下の膨張係数(CTE−1)、Tg以上の膨張係数(CTE−2)
組成物を150℃、3時間加熱して硬化し、該硬化物を、常温まで冷却して、5mm×5mm×15mmの試験片を切り出して、TMA(熱機械分析装置)により5℃/分の速度で昇温した際の値を測定した。上記ガラス転移温度の測定において、20〜50℃の温度範囲でCTE−1を、200〜230℃の温度範囲でCTE−2を求めた。
(5)100℃における表面張力
図1に示すペンダントドロップ法により100℃の表面張力γを協和界面科学社製PD−Vを用いて測定した。表面張力γは、下記式に従って算出した。
γ=Δρgde 2×1/H
(式中、Δρは密度差、gは重力定数、1/Hはds/deから求める補正係数を表す。deは懸滴の最大径、dsは懸滴最下端からdeだけ上昇した位置における懸滴径を表す。)
(6)100℃における揮発分
減圧できる熱オーブンを用いて、100±3℃、常圧及び200Paに設定し、30分後の加熱減量を測定した。
(7)真空注入試験
30mm×30mmのFR−4基板に、ポリイミド(PI)膜コートした10mm×10mmのシリコンチップが、ギャップサイズが約50μmとなるように設置されたフリップチップ型半導体装置を真空下にさらし、そのギャップに、真空中で各樹脂組成物を滴下しのち減圧させて侵入させ、150℃で3時間硬化させた後、ボイドの有無をC−SAM(SONIX社製)で確認した。
(8)発泡試験
スライドガラス上に各樹脂組成物を滴下し、それを真空チャンバー内の100℃のホットプレート上に置き、200Paに減圧し、5分間観察して発泡するか確認を行った。1つ泡が発生した場合を発泡有りとした。
(9)熱衝撃試験
半導体装置の作製
32mm×32mm×0.4mmのBT樹脂基板上に、10mm×10mm×0.6mmのシリコンチップを60μmスペーサで固定し、チップとBT樹脂基板の隙間に樹脂を塗布した後、120℃、0.5時間又は165℃、3時間の条件で硬化させ、FCBGA半導体パッケージを作った。
熱衝撃テスト
上記方法で得られた試験用半導体装置を、30℃/65%RHの条件下に192時間置いて、最高温度265℃に設定したIRリフロー炉に5回通した後、−65℃で30分、150℃で30分を1サイクルとし、250、500、750、及び1000サイクル後のクラックをクラックが観察されたチップの割合(%)を求めた。
Figure 2011168634
Figure 2011168634
1 細管
2 懸滴

Claims (4)

  1. (A)(A−1)常温で液体であり、25℃における粘度が1〜100Pa・sであるビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂、及び下記構造式(i)〜(iii)
    Figure 2011168634
    (式中、Rは炭素数1〜20の一価炭化水素基であり、nは1〜4の整数である。)
    で示されるエポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種のエポキシ樹脂−1:(A)成分中50〜99質量%、及び
    (A−2)下記構造式、
    Figure 2011168634
    (式中、nは1〜20の整数である。)
    で示される、常温で液体であり、25℃における粘度が0.01〜10Pa・sであるエポキシ含有化合物から選ばれる少なくとも1種のエポキシ樹脂−2:(A)成分中1〜50質量%
    からなるエポキシ樹脂:100質量部、
    (B)アミン系硬化剤:[(A)成分中のエポキシ基のモル量/(B)成分中のエポキシ基と反応性を有する基のモル量]が0.7〜1.2となる量、
    (C)平均粒径が0.1〜2μmかつ最大粒径が24μm以下の無機充填剤:50〜300質量部、及び
    (D)平均粒径が0.1〜10μmかつ最大粒径が24μm以下であり、シリコーンゴム球状微粒子にポリオルガノシルセスキオキサン樹脂を被覆してなるシリコーン微粒子:1〜20質量部
    を必須成分とするエポキシ樹脂組成物であって、
    100〜200Paの減圧下で100℃、30分加熱した後の減少量が3質量%以下であり、表面張力が25mN/m以上であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
  2. 上記(A−1)成分が、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、及び下記構造式(i)〜(iii)
    Figure 2011168634
    (式中、Rは炭素数1〜20の一価炭化水素基であり、nは1〜4の整数である。)
    で示されるエポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載のエポキシ樹脂組成物。
  3. 上記(B)アミン系硬化剤が、下記式(1)、(2)、(3)及び(4)
    Figure 2011168634
    (式中、R1〜R4は、互いに独立に、炭素数1〜6の一価炭化水素基、CH3S−及びC25S−から選ばれる基である。)
    で示される化合物から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載のエポキシ樹脂組成物。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物をアンダーフィル材として封止した半導体装置。
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