JP2013147666A - 電子部品用液状樹脂組成物及び電子部品装置 - Google Patents

電子部品用液状樹脂組成物及び電子部品装置 Download PDF

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寿登 高橋
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Abstract

【課題】耐マイグレーション性が良好であり、その他の成形性、信頼性にも優れる電子部品用液状樹脂組成物及びこれにより封止された電子部品装置を提供する。
【解決手段】エポキシ樹脂、常温液体の環状酸無水物、カップリング剤、及びフェノール核のオルト位に少なくとも1つのアルキル基を有するフェノール化合物を含有する電子部品用液状樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子部品の封止用に好適な電子部品用液状樹脂組成物及びこれにより封止された電子部品装置に関する。
従来から、トランジスタ、IC等の電子部品装置を対象とした素子封止の分野では生産性、コスト等の面から樹脂封止が主流となり、エポキシ樹脂組成物が広く用いられている。この理由としては、エポキシ樹脂が作業性、成形性、電気特性、耐湿性、耐熱性、機械特性、インサート品との接着性等の諸特性にバランスがとれているためである。COB(Chip on Board)、COG(Chip on Glass)、TCP(Tape Carrier Package)等のベアチップ実装した半導体装置においては電子部品用液状樹脂組成物が封止材として広く使用されている。近年では液晶等のディスプレイ駆動用ICの実装方法として、半導体素子を配線基板に直接バンプ接続する実装形態(フリップチップ接続方式)に使用されており、この実装に用いられる電子部品用液状樹脂組成物はアンダーフィル材として知られている。
このアンダーフィル材は、上記フリップチップ接続方式による半導体実装方法において、バンプ間の絶縁保持および機械的強度保持のための封止を目的として、配線基板と半導体装置の間に生じる空間に充填される。従ってアンダーフィル材には、(1)常温で低粘度の液体であること、(2)充填後の樹脂の熱硬化過程においての気泡(ボイド)発生を避けるために、樹脂組成物が無溶媒であること、(3)粘度の増加、浸透性の低下を避けるためにフィラー等の固形成分の含有を可能な限り避けること、(4)固形成分を含有する場合は電子部品用液状樹脂組成物中における固形成分の均一分散性を保ち、粘度、流動性、浸透性等を損なわない粒度分布、充填量の管理をした適切な配合であること等の条件が必要な項目となっている。
上記配線基板および半導体装置では、配線間の間隔が狭くなり、最先端のフリップチップ半導体装置では配線ピッチが30μm以下のものも出てきた。そして狭ピッチ化した配線間に高い電圧が印加されることにより、電子部品用液状樹脂組成物に対しては絶縁信頼性を損ねる不良現象の一つとしてマイグレーション現象が大きな問題になってきた。特に高温高湿下では樹脂および配線金属の劣化が促進されるため、マイグレーションが発生し易くなり、半導体装置の不良発生の懸念がさらに高まる傾向にある。
かかる不良を回避するため、かねてより電子部品に使用される樹脂組成物に対してはマイグレーション抑制を目的とした対策がなされてきた。例えば金属イオン補足剤として、無機イオン交換体を配合した樹脂組成物(例えば、特許文献1〜4参照。)、ベンゾトリアジン、ベンゾトリアゾールやこれらのイソシアヌル酸付加物を配合した樹脂組成物(例えば、特許文献5〜10参照。)、硬化促進剤にボレート塩を含む化合物を配合した樹脂組成物(例えば、特許文献11参照。)、酸化防止剤を配合した樹脂組成物(例えば、特許文献12〜13参照。)などが、封止材、接着剤、プリプレグ等の用途に給する樹脂組成物として公知である。
前記公知例のなかでも特許文献12〜13に例示した酸化防止剤を配合した樹脂組成物では、プリプレグに代表されるプリント基板用樹脂組成物において、樹脂の劣化を防止する効果に加え、耐マイグレーション性が特に優れていることが公知になっている。プリント基板用樹脂組成物では配合時にメチルエチルケトン(MEK)やトルエン等の溶媒を用いるため、一般的に常温において固形(粉末状)の各種酸化防止剤をエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤と共に混合、溶解することができ、用途や特性に応じて任意の酸化防止剤を選択することが可能である。
特開平6−158492号公報 特開平9−314758号公報 特開2000−183470号公報 特開2007−63549号公報 特開2001−6769号公報 特開2001−203462号公報 特許第3881286号 特開2005−72275号公報 特開2005−333085号公報 特許第3633422号 特開2008−7577号公報 特開平3−39320号公報 特開平10−279779号公報
これに対し、アンダーフィル材として使用する電子部品用液状樹脂組成物では、前記に述べたように充填後の樹脂の熱硬化過程において気泡(ボイド)の発生を避けるために溶媒を使用しない。このため無溶媒の電子部品用液状樹脂組成物に、従来公知の酸化防止剤を均一に溶解し、かつ低粘度性、高流動性、高浸透性や、速硬化性、低吸水性、高接着性等のアンダーフィル材として必須の諸特性を損なうことなく耐マイグレーション性に優れた電子部品用液状樹脂組成物を得ることが困難であった。
現在は電子部品用液状樹脂組成物中の不純物を低減することで耐マイグレーション性の向上が図られている。しかし例えば細線化、狭ピッチ化の著しい代表的な半導体装置であるCOF(Chip On Film)ではさらなる耐マイグレーション性の向上が要求されており、電子部品用液状樹脂組成物の高純度化のみでは対応が困難になりつつある。
本発明はかかる状況に鑑みなされたもので、耐マイグレーション性が良好であり、その他の成形性、信頼性にも優れる電子部品用液状樹脂組成物及びこれにより封止された電子部品装置を提供するものである。
本発明者らは上記の課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、半導体素子等の電子部品と配線基板との接着性が良好であり、吸水率が小さく、酸化劣化を抑制した、低粘度で流動性に優れる高純度な電子部品用液状樹脂組成物を適用することで、上記の目的を達成しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は以下(1)〜(14)に関する。
(1)エポキシ樹脂、常温液体の環状酸無水物、カップリング剤、及びフェノール核のオルト位に少なくとも1つのアルキル基を有するフェノール化合物を含有する電子部品用液状樹脂組成物。
(2)前記フェノール核のオルト位に少なくとも1つのアルキル基を有するフェノール化合物は、フェノール核のオルト位に1つのメチル基を有するフェノール化合物を含有する請求項1に記載の電子部品用液状樹脂組成物。
(3)前記フェノール核のオルト位に少なくとも1つのアルキル基を有するフェノール化合物は、ビスフェノールF型エポキシ樹脂に対する飽和溶解量が5重量%以上である(1)または(2)に記載の電子部品用液状樹脂組成物。
(4)エポキシ樹脂、常温液体の環状酸無水物、カップリング剤、及び酸化防止剤を含有し、前記酸化防止剤は常温で液状である酸化防止剤を含む、電子部品用液状樹脂組成物。
(5)さらに無機充填剤を含有し、かつ無機充填剤の配合量が10質量%以下である(1)〜(4)のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
(6)さらにゴム粒子を含有する(1)〜(5)のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
(7)さらにシリコーン変性エポキシ樹脂を含有する(1)〜(6)のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
(8)さらにイオントラップ剤を含有する(1)〜(7)のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
(9)さらに前記エポキシ樹脂と前記常温液体の環状酸無水物との反応を促進する潜在性硬化促進剤を含有する(1)〜(8)のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
(10)さらに有機溶媒含有率が1%以下であることを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
(11)前記常温液体の環状酸無水物の無水酸当量が200以上であることを特徴とする(1)〜(10)のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
(12)EMD型回転粘度計を用いた25℃における粘度が1.2Pa・s以下であることを特徴とする(1)〜(11)のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
(13)フィルムを基材とする配線基板上に電子部品を直接バンプ接続した電子部品装置に用いられる(1)〜(12)のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
(14)(1)〜(13)のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物を用いて封止された電子部品装置。
本発明による電子部品用液状樹脂組成物は、耐マイグレーション性が良好であり、半導体素子等の電子部品と配線基板との接着性が良好であり、吸水率が小さく、酸化劣化を抑制した、低粘度で流動性に優れる高純度な電子部品用液状樹脂組成物であるため、その工業的価値は大である。特にリジッド配線板及びフレキシブル配線板やガラス上に形成した配線に半導体素子をバンプ接続によりフリップチップボンディングした半導体装置、具体的にはフリップチップBGAやCOF等の半導体装置用のアンダーフィル材として特に有用である。
(a)は耐マイグレーション性評価における試験前の陽極近傍及び配線幅を示す図であり(b)はマイグレーションが発生した後の陽極近傍及び配線幅を示す図である。
本発明において用いられる(A)エポキシ樹脂は、硬化可能な1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であれば特に制限はなく、電子部品用液状樹脂組成物に一般に使用されているエポキシ樹脂を用いることができ、組成物が液状であれば固形、液状のどちらか一方を用いても両者を併用しても良い。たとえば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、ナフタレンジオール、水添ビスフェノールA等とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめとするフェノール類とアルデヒド類とを縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したノボラック型エポキシ樹脂、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂などが挙げられ、これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なかでも、低粘度化の観点からは液状エポキシ樹脂が好ましく、環状酸無水物との反応性の観点からはビスフェノール型液状エポキシ樹脂がより好ましい。
また、これらのエポキシ樹脂は、十分に精製されたもので、イオン性不純物が少ないものが好ましい。例えば、遊離Naイオン及び遊離Clイオンは500ppm以下であることがより好ましい。
本発明において用いられる(B)常温液体の環状酸無水物としては特に制限はなく、例えば無水フタル酸、無水マレイン酸、メチルハイミック酸無水物、ハイミック酸無水物、無水コハク酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、クロレンド酸無水物、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、3−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸マレイン酸付加物、メチルヘキサヒドロフタル酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、水素化メチルナジック酸無水物、無水マレイン酸とジエン化合物からディールス・アルダー反応で得られ、複数のアルキル基を有するトリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸等の各種環状酸無水物が挙げられる。
「環状酸無水物」とは、無水フタル酸に代表されるように「−CO−O−CO−」の二個の炭素原子Cがそれぞれ他の二個の炭素原子と化学結合して環状になっているものを示す。また、「無水酸当量」は、(酸無水物の分子量)/(酸無水物分子内の無水酸基の数)で示す。
無水酸当量が200以上の化合物としては、例えば、無水酸当量が234であるジャパンエポキシレジン株式会社製商品名jERキュアYH306等が市販品として入手可能である。
酸無水物の無水酸当量が200未満の場合、硬化物中のエステル結合が多くなるため、高温高湿下で加水分解の影響を受けやすくなり、耐湿性、特に耐マイグレーション性の低下を生じ易い。また、酸無水物の無水酸当量が200未満の場合はエステル基の影響で吸水率も高くなり、これも耐マイグレーション性の低下の原因となる。即ち、無水酸当量が大きい環状酸無水物は無水酸当量が小さい環状酸無水物よりもエステル基濃度が小さくなることから、その硬化物は吸水率が低いため、水に溶け出すCl等のイオン性不純物量を低減できる。
無水酸当量は好ましくは200〜400であり、より好ましくは200〜300である。
(B)成分の環状酸無水物の構造は特に制限は無いが、耐マイグレーション性の観点から分子中に塩素、臭素などのハロゲン原子、エステル結合を含まないことが好ましい。
本発明では(B)成分以外の硬化剤を適宜使用することができ、エポキシ樹脂の硬化剤として一般に使用されているものを用いることができる。例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、m−キシレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、2−メチルペンタメチレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、イソフォロンジアミン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ノルボルネンジアミン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、ラロミン、ジアミノジフェニルメタン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルフォン、ポリオキシプロピレンジアミン、ポリオキシプロピレントリアミン、ポリシクロヘキシルポリアミン混合物、N−アミノエチルピペラジン等のアミン化合物、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール、2,4−ジアミノ−6−(2−メチルイミダゾイル−(1))エチル−s−トリアジン、2−フェニルイミダゾリン、2,3−ジヒドロ−1H−ピロロ(1,2−a)ベンズイミダゾール等のイミダゾール化合物、3級アミン、DBU、ジシアンジアミド、有機酸ジヒドラジド、N,N−ジメチル尿素誘導体等が挙げられる。中でも低粘度化の観点からはアミン化合物が好ましい。
(B)成分の常温液体の環状酸無水物の配合量は、その性能を発揮するために(B)成分を含む硬化剤全量に対して30質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましく、60質量%以上がさらに好ましい。
(A)エポキシ樹脂と(B)成分の常温液体の環状酸無水物を含む全硬化剤との当量比は特に制限はないが、それぞれの未反応分を少なく抑えるために、エポキシ樹脂に対して硬化剤を0.6〜1.6当量の範囲に設定することが好ましく、0.7〜1.4当量がより好ましく、0.8〜1.2当量がさらに好ましい。0.6〜1.6当量の範囲からはずれた場合、硬化反応が不充分となり信頼性が低下する傾向がある。ここで、当量とは反応当量であり、たとえば、酸無水物の無水酸当量はエポキシ基1個に対し酸無水物基1個が反応するものとして計算され、フェノール樹脂の当量はエポキシ基1個に対しフェノール性水酸基1個が反応するものとして計算され、芳香族アミンの当量はエポキシ基1個に対しアミノ基の活性水素1個が反応するものとして計算される。
本発明において用いられる(C)カップリング剤としては特に制限はなく、従来公知のものを用いることができるが、たとえば、1級及び/又は2級及び/又は3級アミノ基を有するシラン化合物、エポキシシラン、メルカプトシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等の各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム/ジルコニウム系化合物等が挙げられる。
これらを例示すると、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、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、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メトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリエトキシシラン、γ−(N,N−ジメチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(N,N−ジエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(N,N−ジブチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(N−メチル)アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−(N−エチル)アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−(N,N−ジメチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−(N,N−ジエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−(N,N−ジブチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−(N−メチル)アニリノプロピルトリエトキシシラン、γ−(N−エチル)アニリノプロピルトリエトキシシラン、γ−(N,N−ジメチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(N,N−ジエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(N,N−ジブチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(N−メチル)アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(N−エチル)アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(トリメトキシシリルプロピル)エチレンジアミン、N−(ジメトキシメチルシリルイソプロピル)エチレンジアミン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等のシラン系カップリング剤、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル−アミノエチル)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデシル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート等のチタネート系カップリング剤などが挙げられる。これらの1種を単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(C)カップリング剤の全配合量は、液状樹脂組成物に対して0.037〜5.0質量%であることが好ましく、0.05〜4.75質量%であることがより好ましく、0.1〜2.5質量%であることがさらに好ましい。0.037質量%未満では基板と液状樹脂組成物の硬化物の密着性が低下する傾向があり、5.0質量%を超えるとガラス転移温度や曲げ強度などの物性が低下する傾向がある。
本発明において用いられる(D)酸化防止剤としては従来公知のものを用いることができる。例えばフェノール化合物系酸化防止剤でフェノール核のオルト位に少なくとも1つのアルキル基を有する化合物としては、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、n−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2´−メチレンビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、3,9−ビス[2−〔3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、4,4´−ブチリデンビス−(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、4,4´−チオビス(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、2,2−チオ−ジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N,N´−ヘキサメチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド]、イソオクチル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、4,6−ビス(ドデシルチオメチル)−o−クレゾール、ビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホン酸エチル)カルシウム、2,4−1ビス[(オクチルチオ)メチル]−o−クレゾール、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、6−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロポキシ]−2,4,8,10−テトラ−t−ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン、2−t−ブチル−6−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ペンチルフェニル)エチル]−4,6−ジ−t−ペンチルフェニルアクリレート、2,2´−メチレンビス−(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル―4−ヒドロキシ―5−メチルフェニル)プロピオネート]、トリス(3,5−ジ―t−ブチル―4ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、ジエチル[〔3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル〕メチル]ホスホネート、2,5,7,8−テトラメチル―2(4´,8´,12´−トリメチルトリデシル)クロマン―6―オール、2,4−ビス―(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ―3,5−ジ―t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジンなどが挙げられる。ジシクロヘキシルアミンとしては新日本理化株式会社製商品名D−CHA−T等が市販品として入手可能であり、その誘導体としては亜硝酸ジシクロヘキシルアミンアンモニウム、N,N−ジ(3−メチル−シクロヘキシルアミン)、N,N−ジ(2−メトキシ−シクロヘキシル)アミン、N,N−ジ(4−ブロモ−シクロヘキシル)アミンなどが挙げられる。有機硫黄化合物系酸化防止剤としてはジラウリル―3,3´−チオジプロピオネート、ジミリスチル―3,3´−チオジプロピオネート、ジステアリル―3,3´−チオジプロピオネート、ペンタエリスリチルテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、ジトリデシル―3,3´−チオジプロピオネート、2−メルカプトベンズイミダゾール、4,4´−チオビス(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、2,2−チオ−ジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、4,6−ビス(ドデシルチオメチル)−o−クレゾール、2,4−1ビス[(オクチルチオ)メチル]−o−クレゾール、2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジンなど、アミン化合物系酸化防止剤としてはN,N´−ジアリル−p−フェニレンジアミン、N,N´−ジ−sec−ブチル―p−フェニレンジアミン、オクチル化ジフェニルアミン、2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジンなど、リン化合物系酸化防止剤としてはトリスノニルフェニルフォスファイト、トリフェニルフォスファイト、ビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホン酸エチル)カルシウム、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイト、2−[〔2,4,8,10−テトラキス(1,1−ジメチルエ−テル)ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサフォスフェピン−6−イル〕オキシ]−N,N−ビス[2−{〔2,4,8,10−テトラキス(1,1ジメチルエチル)ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサフォスフェピン−6−イル〕オキシ}−エチル]エタナミン、6−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロポキシ]−2,4,8,10−テトラ−t−ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン、ジエチル[〔3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル〕メチル]ホスホネートなどが挙げられる。これらの1種を単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよい。なお、前記フェノール化合物系酸化防止剤の中には、フェノール水酸基に加え、リン原子、硫黄原子、アミンのいずれかを少なくとも一つ以上同一分子中に含む化合物は重複して挙げた。
前記酸化防止剤の中でも、特にフェノール核のオルト位に少なくとも1つのアルキル基を有するフェノール化合物系酸化防止剤と、ジシクロヘキシルアミンが耐マイグレーション性向上の観点からより好ましい。フェノール核のオルト位に少なくとも1つのアルキル基を有するフェノール化合物系酸化防止剤では、オルト位のアルキル基が電子供与基であるため、フェノール水酸基の酸素原子の不対電子部位において電子濃度が高まり、酸化防止剤が陽極金属表面に配位し、また、ジシクロヘキシルアミンでは、アミンの窒素原子の不対電子部位が陽極金属表面に配位することで、金属表面に配位した酸化防止剤が金属の酸化劣化を抑制し、耐マイグレーション性が向上すると考えられる。
さらに前記フェノール核のオルト位に少なくとも1つのアルキル基を有するフェノール化合物系酸化防止剤では一般に固形、粉末の性状の化合物が知られているが、電子部品用液状樹脂組成物として粘度、浸透性、流動性の低下を避けるためには電子部品用液状樹脂組成物の一成分となる(A)エポキシ樹脂に対し、電子部品用液状樹脂組成物の硬化物が十分な耐マイグレーション性を有する程度に溶解することがさらに好ましい。具体的には一般のエポキシ樹脂、例えば本発明でも液状エポキシ樹脂として使用される周知のビスフェノールF型エポキシ樹脂に対する飽和溶解量が5質量%以上であることが好ましく、より好ましい範囲は10質量%以上である。この理由としては、前記好ましい範囲の飽和溶解量をもつフェノール化合物系酸化防止剤がエポキシ樹脂に溶解することにより、フェノール化合物系酸化防止剤が電子部品用液状樹脂組成物中に均一に分散することができ、耐マイグレーション性が高まるからである。ここで、前記の飽和溶解量は、液状樹脂組成物の塗布が通常は室温で行われることから、該液状組成物の安定性を考慮して、室温での値である。前記フェノール核のオルト位に少なくとも1つのアルキル基を有するフェノール化合物系酸化防止剤のうち、このような溶解性を有するフェノール化合物系酸化防止剤の例としては4,4´−ブチリデンビス−(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、3,9−ビス[2−〔3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、トリエチレングリコールビス〔3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート〕などが挙げられる。
さらに前記エポキシ樹脂に溶解するフェノール化合物系酸化防止剤の中でも、フェノール核のオルト位に1つのメチル基を有するフェノール化合物系酸化防止剤がさらに好ましい。これは、メチル基は立体障害が少なく、かつ電子供与基であり、酸化防止剤のフェノール水酸基の不対電子がより陽極金属表面に配位しやすいためと考えられる。このようなフェノール化合物系酸化防止剤としては3,9−ビス[2−〔3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、トリエチレングリコールビス〔3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート〕などが挙げられる。
また、ジシクロヘキシルアミンでは常温における性状が液体であり、固形、粉末の酸化防止剤と比較して電子部品用液状樹脂組成物の粘度、浸透性、流動性を損なわずに均一に分散するという利点がある。
前記フェノール化合物系酸化防止剤の配合量は、(A)エポキシ樹脂に対して0.1〜10質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜5.0質量%である。0.1質量%未満ではマイグレーションの抑制効果が低下し、10質量%を超えると電子部品用液状樹脂組成物の流動性が低下する傾向がある。なお、前記フェノール化合物系酸化防止剤の(A)エポキシ樹脂に対する飽和溶解量Dが5質量%<D<10質量%である場合の配合量は、0.1〜D質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜5.0質量%である。
前記ジシクロヘキシルアミンの配合量は、(A)エポキシ樹脂に対して0.1〜30質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%である。0.1質量%未満ではマイグレーションの抑制効果が低下し、30質量%を超えると電子部品用液状樹脂組成物の保存安定性および硬化物のガラス転移温度が低下する傾向がある。
本発明の電子部品用液状樹脂組成物が適用される配線板および半導体装置の配線間もしくはバンプ間ギャップが20μm以下の場合はギャップ間の充填性や流動性を良好とするため、電子部品用液状樹脂組成物に不溶な固形の化合物の配合量は10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。一方、本発明の電子部品用液状樹脂組成物が適用される配線板および半導体装置の配線間もしくはバンプ間ギャップが20μmを超える場合であり、さらに耐マイグレーション性の向上が必要な場合は、配線板および半導体装置との熱膨張係数差を補うことを目的として、ギャップ間の充填性や流動性を損なわない範囲で無機充填剤を配合することが可能である。無機充填剤としては、電子部品用液状樹脂組成物に一般に使用されるもので特に制限はないが、たとえば溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ等のシリカ、炭酸カルシウム、タルク、クレー、酸化アルミナ等のアルミナ、窒化珪素、炭化珪素、窒化ホウ素、珪酸カルシウム、チタン酸カリウム、窒化アルミ、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア等の粉体、又はこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維などが挙げられる。さらにはアルコキシド化合物の加水分解・縮合反応により得られるナノシリカ等の無機ナノ粒子を充填剤として用いることも出来る。これらの無機充填剤は単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
無機充填剤の形状は、流動性等の成形性の観点から球形に近いことが好ましい。無機充填剤の平均粒径は、5nmから10μmの範囲が好ましい。10μmを超えるとフィラー沈降を起こしやすくなる傾向や、電子部品用液状樹脂組成物の微細間隙への浸透性・流動性が低下してボイド・未充填を招きやすくなる傾向がある。また、これらの充填剤は、必要に応じて表面をカップリング処理したものを用いてもよい。無機充填剤の配合量は、電子部品用液状樹脂組成物の10質量%以下が好ましく、5質量%以下がさらに好ましい。10質量%を超えた場合、電子部品用液状樹脂組成物の硬化物とフィルム基板を用いたフレキシブル配線板との線膨張係数差が大きくなり、両者の界面で剥離が生じやすくなる。また、無機充填剤量が多いと電子部品用液状樹脂組成物の粘度が高くなり、表面張力が上がるため、流動性が低下する傾向がある。
本発明の電子部品用液状樹脂組成物には、必要に応じて(A)成分のエポキシ樹脂と(B)成分を含む硬化剤の反応を促進する硬化促進剤を用いることが好ましい。硬化促進剤としては硬化性とポットライフを両立するためには潜在性硬化促進剤が好ましい。潜在性硬化促進剤とは、ある特定の温度等の条件で硬化促進機能が発現されるもので、例えば通常の硬化促進剤が、マイクロカプセル等で保護されたり各種化合物と付加した塩の構造となっていたりするものが挙げられる。この場合、特定の温度を超えるとマイクロカプセルや付加物から硬化促進剤が開放される。
潜在性硬化促進剤の例としては常温固体のアミノ基を有する化合物をコアとして、常温固体のエポキシ化合物のシェルを被覆してなるコア−シェル粒子が挙げられ、市販品としてアミキュア(味の素株式会社製、登録商標)や、マイクロカプセル化されたアミンをビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂に分散させたノバキュア(旭化成ケミカルズ株式会社製、登録商標)などが使用できる。
さらには電子部品用液状樹脂組成物系に不溶な固体粒子で加熱成形時に解離して硬化促進作用を発現するアミン化合物またはリン化合物の塩類及びこれらにπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物が潜在性硬化促進剤として使用できる。
これらを例示すれば1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、1,5−ジアザ−ビシクロ(4,3,0)ノネン、5、6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等のシクロアミジン化合物とπ結合をもつ化合物とを付加してなる分子内分極を有する化合物、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の三級アミン化合物の誘導体、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール等のイミダゾール化合物の誘導体、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等の有機ホスフィン化合物に無水マレイン酸、1,4−ベンゾキノン、2,5−トルキノン、1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルベンゾキノン、2,6−ジメチルベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−5−メチル−1,4−ベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−1,4−ベンゾキノン、フェニル−1,4−ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる、分子内分極を有するリン化合物、及びこれらの誘導体、トリフェニルホスフィントリフェニルボロン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、2−エチル−4−メチルイミダゾールテトラフェニルボレート、N−メチルモルホリンテトラフェニルボレート等のフェニルボロン塩及びこれらの誘導体などが挙げられ、これらの1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なかでも、保存安定性、速硬化性の観点からは、マイクロカプセル化されたアミンをビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂に分散させたものが好ましい。
硬化促進剤の配合量は、硬化促進効果が達成される量であれば特に制限されるものではないが、非潜在性のものも含めた全量で(A)エポキシ樹脂に対して0.1〜40質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜30質量%である。0.1質量%未満では短時間での硬化性に劣る傾向があり、40質量%を超えると硬化速度が速すぎて制御が困難になったりポットライフ、シェルライフ等の保存安定性が劣ったりする傾向がある。
本発明の電子部品用液状樹脂組成物には、エポキシ樹脂硬化物の強靭化や低弾性率化を図るために、公知の各種ゴム粒子を配合することが好ましい。該ゴム粒子はエポキシ樹脂と非相溶性のものが硬化物のガラス転移温度(耐熱性)を下げずに弾性率を下げるのに有効である。具体的には例えば、ブタジエン・アクリロニトリル・スチレン系共重合体や該重合体の末端または側鎖にエポキシ基,アミノ基,カルボキシル基、水酸基等を有する変性共重合体、末端または側鎖にエポキシ基,アミノ基,カルボキシル基,水酸基などを有する変性シリコーン系エラストマー等が挙げられる。ゴム粒子は取り扱い性や樹脂成分との分散性の点から、微粉末状で、予めエポキシ樹脂や硬化剤に細かく分散させたものを用いることが好ましい。樹脂組成物中に一様に混合できることから、常温で液状のゴム変性エポキシ樹脂(液状エポキシ樹脂とゴム粒子を加熱溶融したもの)であることが好ましい。ゴム粒子の含有によって電子部品用液状樹脂組成物の硬化物と基板等との密着性が向上し、耐高温高湿性等の信頼性向上が図られる。
また、本発明の電子部品用液状樹脂組成物には配線板および半導体装置への適用時における充填性や流動性を損なわない範囲で必要に応じてイオントラップ剤を耐マイグレーション性、耐湿性及び高温放置特性を向上させる観点から含有することが好ましい。イオントラップ剤としては特に制限はなく、従来公知のものを用いることができ、特に下記組成式(I)で表されるハイドロタルサイトまたは(II)で表されるビスマスの含水酸化物が好ましい。
(化1)
Mg1−XAl(OH)(COX/2・mHO (I)
(式(I)中、0<X≦0.5、mは正の数。)
(化2)
BiO(OH)(NO(II)
(式(II)中、0.9≦x≦1.1、0.6≦y≦0.8、0.2≦z≦0.4)
これらイオントラップ剤の添加量としてはハロゲンイオンなどの陰イオンを捕捉できる十分な量であれば特に制限はないが、耐マイグレーション性の観点から電子部品用液状樹脂組成物に対して0.1〜3.0質量%が好ましく、さらに好ましくは0.3〜1.5質量%である。イオントラップ剤の平均粒径は0.1〜3.0μmが好ましく、最大粒径は10μm以下が好ましい。なお、上記式(I)の化合物は市販品として協和化学工業株式会社製商品名DHT−4Aとして入手可能である。また、上記式(II)の化合物は市販品として東亜合成株式会社製商品名IXE500として入手可能である。また必要に応じてその他のイオントラップ剤を添加することもできる。たとえば、マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、アンチモン等から選ばれる元素の含水酸化物等が挙げられ、これらを単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、本発明の電子部品用液状樹脂組成物には、必要に応じて上記(A)エポキシ樹脂成分とは別にシリコーン変性エポキシ樹脂を添加することが好ましい。シリコーン変性エポキシ樹脂を添加することで電子部品用液状樹脂組成物のレベリング性、フィレット形成性、ボイド低減に効果が有る。シリコーン変性エポキシ樹脂はエポキシ基と反応する官能基を有するオルガノシロキサンとエポキシ樹脂との反応物として得ることができるが、常温で液状であることが好ましい。シリコーン変性エポキシ樹脂は液体の表面に局在化し、液体の表面張力を下げることができる。これにより濡れ性が高く、流動しやすくなるため、狭ギャップへの浸透性向上や巻き込みボイドの低減に効果がある。
ここでエポキシ基と反応する官能基を有するオルガノシロキサンを例示すれば、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、フェノール性水酸基、メルカプト基等を1分子中に1個以上有するジメチルシロキサン、ジフェニルシロキサン、メチルフェニルシロキサン等が挙げられる。オルガノシロキサンの重量平均分子量としては500〜5000の範囲が好ましい。この理由としては500未満では樹脂系との相溶性が良くなり過ぎて添加剤としての効果が十分に発揮されず、5000を超えると樹脂系に非相溶となるためシリコーン変性エポキシ樹脂が成形時に分離・しみ出しを発生し、接着性や外観を損なうためである。
シリコーン変性エポキシ樹脂を得るためのエポキシ樹脂としては電子部品用液状樹脂組成物の樹脂系に相溶するものであれば特に制限は無く、電子部品用液状樹脂組成物に一般に使用されているエポキシ樹脂を用いることができ、たとえば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、ナフタレンジオール、水添ビスフェノールA等とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめとするフェノール類とアルデヒド類とを縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したノボラック型エポキシ樹脂、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂などが挙げられ、これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよいが、常温液状のものが好ましい。
本発明の電子部品用液状樹脂組成物には、その他の添加剤として、染料、カーボンブラック、酸化チタン、鉛丹等の着色剤、難燃剤、希釈剤、他のレベリング剤、他の応力緩和剤、消泡剤、接着促進剤などを配線板および半導体装置への適用時における充填性や流動性を損なわない範囲で必要に応じて配合することができる。
難燃剤としては、臭素化エポキシ樹脂や三酸化アンチモンを用いることができるが、ノンハロゲン、ノンアンチモンの難燃剤を用いるのが好ましい。たとえば、赤リン、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂等で被覆された赤リン、リン酸エステル、酸化トリフェニルホスフィン等のリン化合物、メラミン、メラミン誘導体、メラミン変性フェノール樹脂、トリアジン環を有する化合物、シアヌル酸誘導体、イソシアヌル酸誘導体等の窒素含有化合物、シクロホスファゼン等のリン及び窒素含有化合物、ジシクロペンタジエニル鉄等の金属錯体化合物、酸化亜鉛、錫酸亜鉛、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛等の亜鉛化合物、酸化鉄、酸化モリブデン等の金属酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、下記組成式(III)で示される複合金属水酸化物などが挙げられる。
(化3)
p(M )・q(M )・r(M )・mHO (III)
(組成式(III)で、M、M及びMは互いに異なる金属元素を示し、a、b、c、d、p、q及びmは正の数、rは0又は正の数を示す。)
上記組成式(III)中のM、M及びMは互いに異なる金属元素であれば特に制限はないが、難燃性の観点からは、Mが第3周期の金属元素、IIA族のアルカリ土類金属元素、IVB族、IIB族、VIII族、IB族、IIIA族及びIVA族に属する金属元素から選ばれ、MがIIIB〜IIB族の遷移金属元素から選ばれることが好ましく、Mがマグネシウム、カルシウム、アルミニウム、スズ、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、銅及び亜鉛から選ばれ、Mが鉄、コバルト、ニッケル、銅及び亜鉛から選ばれることがより好ましい。流動性の観点からは、Mがマグネシウム、Mが亜鉛又はニッケルで、r=0のものが好ましい。p、q及びrのモル比は特に制限はないが、r=0で、p/qが1/99〜1/1であることが好ましい。なお、金属元素の分類は、典型元素をA亜族、遷移元素をB亜族とする長周期型の周期律表に基づいて行った。上記した難燃剤は1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
希釈剤として、粘度調整のためエポキシ基を有する反応性希釈剤を混合しても良い。エポキシ基を有する反応性希釈剤としては例えばn−ブチルグリシジルエーテル、バーサティック酸グリシジルエーテル、スチレンオキサイド、エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、ブチルフェニルグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルが挙げられる。これらの1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の電子部品用液状樹脂組成物は、上記各種成分を均一に分散混合できるのであれば、いかなる手法を用いても調製できるが、一般的な手法として、所定の配合量の成分を秤量し、らいかい機、ミキシングロール、プラネタリミキサ等を用いて混合、混練し、必要に応じて脱泡することによって得ることができる。
本発明で得られる電子部品用液状樹脂組成物により素子を封止して得られる電子部品装置としては、リードフレーム、配線済みのテープキャリア、リジッド及びフレキシブル配線板、ガラス、シリコンウエハ等の支持部材に、半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能動素子、コンデンサ、抵抗体、抵抗アレイ、コイル、スイッチ等の受動素子などの素子を搭載し、必要な部分を本発明の電子部品用液状樹脂組成物で封止して得られる電子部品装置などが挙げられる。特にフィルムを基材とする配線基板上に電子部品を直接バンプ接続した電子部品装置の封止に用いられることが好ましい。例えば、リジッド及びフレキシブル配線板やガラス上に形成した配線に半導体素子をバンプ接続によるフリップチップボンディングした半導体装置が対象となる。具体的な例としてはフリップチップBGAやCOF(Chip On Film)等の半導体装置が挙げられ、特に本発明で得られる電子部品用液状樹脂組成物は耐マイグレーション性に優れたCOF用のアンダーフィル材として好適である。また、プリント回路板にも本発明の電子部品用液状樹脂組成物は有効に使用できる。
本発明の電子部品用液状樹脂組成物を用いて素子を封止する方法としては、ディスペンス方式、注型方式、印刷方式等が挙げられる。
次に実施例により本発明を説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1〜5及び比較例)
(A)エポキシ樹脂として
エポキシ当量160のビスフェノールF型液状エポキシ樹脂(東都化成株式会社製商品名YDF−8170C)、
エポキシ当量140のナフタレン型エポキシ樹脂(大日本インキ工業株式会社製商品名HP−4032)、
ゴム粒子成分として
アクリロニトリル・ブタジエン・メタクリル酸・ジビニルベンゼン共重合物(JSR株式会社製商品名XER−91P)をビスフェノールF型液状エポキシ樹脂(YDF−8170C)に質量比1/4で予め加熱混融、微分散させたゴム変性エポキシ樹脂、
レベリング剤として
水酸基当量750のフェノール変性シリコーン(東レ・ダウコーニングシリコーン製商品名BY16−799)とビスフェノールF型液状エポキシ樹脂(YDF−8170C)を質量比1/1で加熱混融して得られたシリコーン変性エポキシ樹脂、
(B)環状酸無水物として
常温液体かつ無水酸当量234の環状酸無水物(ジャパンエポキシレジン株式会社製商品名jERキュアYH306)
(C)カップリング剤として
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製商品名KBM−403)、
(D)酸化防止剤として
4,4´−ブチリデンビス−(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)(株式会社エーピーアイ コーポレーション製商品名ヨシノックスBB;酸化防止剤1)、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン(株式会社エーピーアイ コーポレーション製商品名トミノックスTT;酸化防止剤2)、
3,9−ビス[2−〔3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(株式会社ADEKA製商品名AO−80;酸化防止剤3)、
トリエチレングリコールビス〔3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート〕(株式会社エーピーアイ コーポレーション製商品名ヨシノックス917;酸化防止剤4)、
ジシクロヘキシルアミン(新日本理化株式会社製商品名D−CHA−T;酸化防止剤5)、
硬化促進剤として
2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製商品名2E4MZ)、充填剤として比表面積1m/g、平均粒径4μmの球状合成シリカを用意した。
これらをそれぞれ下記表1に示す質量部で配合し、らいかい機にて混練分散した後、真空脱泡して、実施例1〜5及び比較例の電子部品用液状樹脂組成物を作製した。
Figure 2013147666
作製した実施例1〜5及び比較例の電子部品用液状樹脂組成物を次の各試験により評価した。評価結果を下記表2に示す。
(1)粘度
EMD型回転粘度計(株式会社トキメック製)を用い、25±1℃に保たれた電子部品用液状樹脂組成物について、実施例1〜5、比較例は100rpmで1分間回転させたときの目盛りに換算係数0.0125を乗じ、これを粘度とした。
(2)ゲル化時間
150℃の熱板上に0.1gの電子部品用液状樹脂組成物を滴下し、スパチュラで広がりすぎないようにかき混ぜた。滴下した後、電子部品用液状樹脂組成物の粘度が上がり、スパチュラを上に持ち上げたときに糸引きなく切れるまでの時間をゲル化時間とした。
(3)吸水率
電子部品用液状樹脂組成物を150℃、2hの条件で硬化させ、50mm×50mm×1mmの試験片を作製した。本試験片の初期重量Wを測定した後、85℃/85%の高温高湿槽に入れ、100h後の重量Wを測定し、下式により吸水率をもとめた。
(吸水率)={(W−W)/W}×100 (%)
(4)接着力
ポリイミドフィルム(東レ・デュポン株式会社商品名カプトン)上で電子部品用液状樹脂組成物を150℃、2hの条件で硬化させ、幅10mmの短冊状に切断した。これを引張試験器(島津製作所製)を用い、ポリイミドフィルムを90度上向きで剥離させるピール強度を接着力とした。
(5)侵入性
2枚のガラスで厚さ20μmのSUS製スペーサーを挟み、幅5mmの流路を作った。これを70℃のホットプレート上に水平に置いた後、電子部品用液状樹脂組成物を滴下し、ギャップ間に20mmまで侵入する時間を測定した。3分未満を良、3分以上を不良とした。
(6)耐マイグレーション性評価
ポリイミドフィルム上に錫メッキされた銅配線により配線幅15μm、配線間15μmの対向櫛形電極を形成したフレキシブル配線板の対向電極部に電子部品用液状樹脂組成物をディスペンス方式で塗布し、150℃、2hで硬化したものを試験片とした。この試験片を120℃/85%の高温高湿下で直流60Vの電圧をかけて抵抗値を連続的に測定し、抵抗値が10Ω以下になった時間でリークが発生したと判定した。測定は500hまで行い、抵抗値が10Ω以下にならなかった電子部品用液状樹脂組成物は>500hとした。
(7)外観評価
耐マイグレーション性評価が終了した試験片を実体顕微鏡の透過光で観察し、ポリイミドフィルム上に錫メッキされた銅配線の腐食度合いを観察した。マイグレーションが発生すると、陽極配線側から配線金属が腐食し、樹脂中に溶出する現象が見られる。このため透過光で観察すると、図1に示すようにマイグレーションの進行度合いに応じ、陽極配線の幅が試験前と比較して太く見える。最も腐食している配線幅が試験前の配線幅と比較して1.0〜1.1倍であるものを◎、1.1〜1.2倍であるものを○、1.2〜1.3倍であるものを△、1.3倍以上であるものを×とした。
Figure 2013147666
実施例1〜5はいずれも酸化防止剤を配合した電子部品用液状樹脂組成物であるが、酸化防止剤を配合しない比較例と比較すると、粘度、ゲル化時間、吸水率、接着力、侵入性などの電子部品用液状樹脂組成物として必須となる諸特性を損なうことなく、耐マイグレーション性が向上できた。この中でもオルト位に一つのメチル基を有する酸化防止剤を用いた実施例3,4が最も絶縁信頼性、耐腐食性に優れ、それに次いでジシクロヘキシルアミンを用いた実施例5が絶縁信頼性、耐腐食性に優れており、高い耐マイグレーション性を示した。これは酸化防止剤の配合によって、高温高湿環境下における樹脂硬化物の酸化劣化が防止され、不純物イオンの生成や、絶縁性の低下が抑制されていると同時に、金属表面に作用して金属の腐食が抑制されているためと考えられる。
本発明になる電子部品用液状樹脂組成物は、耐マイグレーション性が良好であり、その他の成形性、信頼性にも優れる電子部品用液状樹脂組成物であり、その工業的価値は大である。特にリジッド及びフレキシブル配線板やガラス上に形成した配線に半導体素子をバンプ接続によるフリップチップボンディングした半導体装置、具体的にはフリップチップBGAやCOF等の半導体装置用のアンダーフィル材として有用である。

Claims (14)

  1. エポキシ樹脂、常温液体の環状酸無水物、カップリング剤、及びフェノール核のオルト位に少なくとも1つのアルキル基を有するフェノール化合物を含有する電子部品用液状樹脂組成物。
  2. 前記フェノール核のオルト位に少なくとも1つのアルキル基を有するフェノール化合物は、フェノール核のオルト位に1つのメチル基を有するフェノール化合物を含有する請求項1に記載の電子部品用液状樹脂組成物。
  3. 前記フェノール核のオルト位に少なくとも1つのアルキル基を有するフェノール化合物は、ビスフェノールF型エポキシ樹脂に対する飽和溶解量が5重量%以上である請求項1または請求項2に記載の電子部品用液状樹脂組成物。
  4. エポキシ樹脂、常温液体の環状酸無水物、カップリング剤、及び酸化防止剤を含有し、前記酸化防止剤は常温で液状である酸化防止剤を含む、電子部品用液状樹脂組成物。
  5. さらに無機充填剤を含有し、かつ無機充填剤の配合量が10質量%以下である請求項1〜請求項4のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
  6. さらにゴム粒子を含有する請求項1〜請求項5のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
  7. さらにシリコーン変性エポキシ樹脂を含有する請求項1〜請求項6のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
  8. さらにイオントラップ剤を含有する請求項1〜請求項7のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
  9. さらに前記エポキシ樹脂と前記常温液体の環状酸無水物との反応を促進する潜在性硬化促進剤を含有する請求項1〜請求項8のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
  10. さらに有機溶媒含有率が1%以下であることを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
  11. 前記常温液体の環状酸無水物の無水酸当量が200以上であることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
  12. EMD型回転粘度計を用いた25℃における粘度が1.2Pa・s以下であることを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
  13. フィルムを基材とする配線基板上に電子部品を直接バンプ接続した電子部品装置に用いられる請求項1〜請求項12のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物。
  14. 請求項1〜請求項13のいずれかに記載の電子部品用液状樹脂組成物を用いて封止された電子部品装置。
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