JP2014232854A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve connection reliability of a semiconductor device under a high-temperature environment.SOLUTION: A semiconductor device 100 of the present invention includes: a semiconductor element 101; a resin substrate 102 on at least one surface of which the semiconductor element 101 is mounted; an electrode pad 103 provided on the semiconductor element 101; a copper wire 107 for connecting a connection terminal 105 provided on the resin substrate 102 to the electrode pad 103; and a cured product 109 of an epoxy resin composition for sealing the semiconductor element 101 and the copper wire 107. The content of nitrogen contained in the resin substrate 102 is 0.2 to 3.0 mass% (inclusive) based on 100 mass% of organic components contained in the resin substrate 102.

Description

本発明は、半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device.

近年、金線に代わる安価なボンディングワイヤとして、銅ワイヤが提案されている。   In recent years, copper wires have been proposed as inexpensive bonding wires that replace gold wires.

特許文献1には、銅を主成分とする芯材と、該芯材の上に芯材と成分又は組成の一方又は両方の異なる導電性金属と銅を含有する外皮層を有するボンディングワイヤが記載されている。このボンディングワイヤにおいて、外皮層の厚さを0.001〜0.02μmとすることで、材料費が安価で、ボール接合性、ワイヤ接合性等に優れ、ループ形成性も良好である、狭ピッチ用細線化、パワー系IC用途の太径化にも適応する銅系ボンディングワイヤを提供することが可能となると記載されている。   Patent Document 1 describes a bonding wire having a core material containing copper as a main component, and an outer skin layer containing copper and a conductive metal different from one or both of the core material and its component or composition on the core material. Has been. In this bonding wire, by making the thickness of the outer skin layer 0.001 to 0.02 μm, the material cost is low, the ball bonding property, the wire bonding property, etc. are excellent, and the loop forming property is also good. It is described that it becomes possible to provide a copper-based bonding wire that can be adapted for thinning a wire and increasing the diameter of a power IC.

特開2007−12776号公報JP 2007-12776 A

しかしながら、上記銅ワイヤが接続された半導体素子をエポキシ樹脂で封止すると、高温保管特性(HTSL,High Temperature Storage Life)が十分でない場合もあった。本発明者の知見によれば、このような半導体装置は、半導体素子上の金属パッドと銅ワイヤとの接合部における腐食(酸化劣化)によって、接合部の電気抵抗の上昇又は接合部の断線が発生し得る場合もあった。したがって、このような接合部の電気抵抗の上昇又は接合部の断線の可能性を防止できれば、半導体装置の高温保管性を従来に比べさらに向上できることが期待された。   However, when the semiconductor element to which the copper wire is connected is sealed with an epoxy resin, the high-temperature storage characteristics (HTSL, High Temperature Storage Life) may not be sufficient. According to the knowledge of the present inventor, such a semiconductor device has an increase in electrical resistance at the junction or disconnection at the junction due to corrosion (oxidation degradation) at the junction between the metal pad on the semiconductor element and the copper wire. Sometimes it could occur. Therefore, it was expected that the high temperature storage property of the semiconductor device could be further improved as compared with the conventional device if the increase in the electrical resistance of the junction part or the possibility of disconnection of the junction part could be prevented.

そこで、本発明では、高温保管した際の半導体素子上の金属パッドと銅ワイヤとの接合部の腐食(酸化劣化)に着目して、高温環境下における接続信頼性に優れた半導体装置を提供することを課題とする。   Accordingly, the present invention provides a semiconductor device having excellent connection reliability in a high-temperature environment by paying attention to the corrosion (oxidation degradation) of the joint between the metal pad on the semiconductor element and the copper wire when stored at a high temperature. This is the issue.

本発明は、
半導体素子と、
少なくとも一方の面に上記半導体素子を搭載する樹脂基板と、
上記半導体素子に設けられた電極パッドと、
上記樹脂基板に設けられた接続端子と上記電極パッドとを接続する銅ワイヤと、
上記半導体素子および上記銅ワイヤを封止するエポキシ樹脂組成物の硬化体と、
を備え、
上記樹脂基板に含まれる窒素含量が、上記樹脂基板に含まれる有機成分100質量%に対し、0.2質量%以上3.0質量%以下である、半導体装置を提供するものである。
The present invention
A semiconductor element;
A resin substrate on which the semiconductor element is mounted on at least one surface;
An electrode pad provided in the semiconductor element;
A copper wire connecting the connection terminal provided on the resin substrate and the electrode pad;
A cured body of an epoxy resin composition for sealing the semiconductor element and the copper wire;
With
The present invention provides a semiconductor device in which the nitrogen content contained in the resin substrate is 0.2% by mass or more and 3.0% by mass or less with respect to 100% by mass of the organic component contained in the resin substrate.

この発明によれば、樹脂基板中に含まれる窒素含量を0.2質量%以上3.0質量%以下とすることにより、エポキシ樹脂に起因する酸性成分を、樹脂基板中に含まれる窒素により中和することができる。したがって、金属パッドと銅ワイヤとの接合部の腐食に着目して、高温保管特性を向上させた信頼性の高い半導体装置を実現することが可能になる。   According to this invention, by setting the nitrogen content contained in the resin substrate to 0.2% by mass or more and 3.0% by mass or less, the acidic component resulting from the epoxy resin is contained in the nitrogen contained in the resin substrate. Can be summed. Therefore, it is possible to realize a highly reliable semiconductor device with improved high-temperature storage characteristics by paying attention to the corrosion of the joint between the metal pad and the copper wire.

本発明によれば、高温環境下における半導体装置の接続信頼性を向上させることができる。   According to the present invention, the connection reliability of a semiconductor device in a high temperature environment can be improved.

本発明に係る実施の形態の半導体装置を模式的に示した断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本発明に係る実施の形態のプリプレグの製造方法の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the prepreg of embodiment which concerns on this invention.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図において各構成要素は本発明が理解できる程度の形状、大きさおよび配置関係を概略的に示したものであり、実寸とは異なっている。また、「〜」はとくに断りがなければ、以上から以下を表す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate. Also, in the figure, each component schematically shows the shape, size, and arrangement relationship to the extent that the present invention can be understood, and is different from the actual size. In addition, unless otherwise specified, “to” represents the following.

本発明の半導体装置100について図1を用いつつ説明する。図1は、本発明に係る実施の形態の半導体装置100を模式的に示した断面図である。
本発明の半導体装置100は、半導体素子101と、少なくとも一方の面に半導体素子101を搭載する樹脂基板102と、半導体素子101に設けられた電極パッド103と、樹脂基板102に設けられた接続端子105と電極パッド103とを接続する銅ワイヤ107と、半導体素子101および銅ワイヤ107を封止するエポキシ樹脂組成物の硬化体109と、を備える。
A semiconductor device 100 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device 100 according to an embodiment of the present invention.
The semiconductor device 100 of the present invention includes a semiconductor element 101, a resin substrate 102 on which at least one surface is mounted with the semiconductor element 101, an electrode pad 103 provided on the semiconductor element 101, and a connection terminal provided on the resin substrate 102. 105 and a copper wire 107 that connects the electrode pad 103 and a cured body 109 of an epoxy resin composition that seals the semiconductor element 101 and the copper wire 107.

本発明の半導体装置100は、樹脂基板102に含まれる窒素含量が、樹脂基板102に含まれる有機成分100質量%に対し、0.2質量%以上3.0質量%以下であり、好ましくは0.8質量%以上2.5質量%以下であり、より好ましくは1.0質量%以上2.2質量%以下である。
ここで、樹脂基板102に含まれる有機成分とは、後述する熱硬化性樹脂(A)、カップリング剤、硬化促進剤、硬化剤、熱可塑性樹脂、有機充填材などの有機化合物である。
無機充填材(B)、接続端子などの金属回路、ガラスクロス等の無機繊維基材、銅箔、メッキ部分などの無機成分は除かれる。
In the semiconductor device 100 of the present invention, the nitrogen content contained in the resin substrate 102 is 0.2% by mass or more and 3.0% by mass or less, and preferably 0% with respect to 100% by mass of the organic component contained in the resin substrate 102. It is 0.8 mass% or more and 2.5 mass% or less, More preferably, it is 1.0 mass% or more and 2.2 mass% or less.
Here, the organic component contained in the resin substrate 102 is an organic compound such as a thermosetting resin (A), a coupling agent, a curing accelerator, a curing agent, a thermoplastic resin, or an organic filler described later.
Inorganic components such as the inorganic filler (B), metal circuits such as connection terminals, inorganic fiber base materials such as glass cloth, copper foil, and plated portions are excluded.

「樹脂基板102に含まれる窒素含量」は、具体的には以下の方法により測定する。はじめに、樹脂基板102の4か所以上を偏りのないように切り出す。次いで、切り出した試料からソルダーレジスト層、封止したエポキシ樹脂組成物の硬化体、銅箔等の付着物を除去して凍結粉砕をおこなう。得られた粉砕試料をよく混合し、300mg以上の粉砕試料を得る。次いで、JISK6910に示されるケルダール法により粉砕試料中の窒素の量(W)を定量する。また、別途、熱分析により粉砕試料中の灰分の量(W)を定量する。
ここで、灰分の量(W)は、上記粉砕試料を熱重量測定・示差熱分析(TG/DTA)にて室温から30分で700℃まで昇温し、700℃4時間ホールドして残渣の重量を測定することにより得る。
測定試料には、有機成分だけでなく、ガラスクロスなどの無機成分も含まれている。そのため、上記灰分の重量(W)を測定し、測定試料の重量(W)から無機成分の重量に相当する灰分の重量(W)を排除して、樹脂基板102に含まれる有機成分の重量(W−W)を計算する。
以下の(1)式より樹脂基板102に含まれる有機成分100質量%に対する窒素含量(A)を算出できる。
A(質量%)=100×W/(W−W) (1)
The “nitrogen content contained in the resin substrate 102” is specifically measured by the following method. First, four or more portions of the resin substrate 102 are cut out so as not to be biased. Next, the solder resist layer, the hardened body of the sealed epoxy resin composition, and the attached matter such as the copper foil are removed from the cut out sample, and freeze pulverization is performed. The obtained ground sample is mixed well to obtain a ground sample of 300 mg or more. Next, the amount of nitrogen (W 1 ) in the crushed sample is quantified by the Kjeldahl method shown in JISK6910. Separately, the amount of ash content (W 2 ) in the pulverized sample is quantified by thermal analysis.
Here, the amount of ash (W 2 ) was determined by heating the above ground sample from room temperature to 700 ° C. in 30 minutes by thermogravimetry / differential thermal analysis (TG / DTA), and holding at 700 ° C. for 4 hours. It is obtained by measuring the weight of
The measurement sample contains not only organic components but also inorganic components such as glass cloth. Therefore, the weight of the ash content (W 2) was measured, with the exclusion of the weight of the ash from the weight of the measurement sample (W 0) corresponding to the weight of the inorganic component (W 2), the organic components contained in the resin substrate 102 The weight of (W 0 -W 2 ) is calculated.
From the following formula (1), the nitrogen content (A) with respect to 100% by mass of the organic component contained in the resin substrate 102 can be calculated.
A (mass%) = 100 × W 1 / (W 0 −W 2 ) (1)

本発明の樹脂基板102中に含まれる窒素含量は、例えば、樹脂基板102に使用される樹脂組成物中の窒素含有化合物の量を調整することにより、上記範囲内とすることができる。窒素含有化合物としては、含窒素有機化合物であれば特に限定されるものではないが、例えば、トリアジン骨格含有エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、マレイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂等の熱硬化性樹脂や、ジアミン、アニリン樹脂、トリアジン骨格含有フェノール樹脂、ジシアンジアミド等の窒素含有硬化剤、イミダゾール化合物等の硬化促進剤、アミノプロピルトリアルコキシシラン等の含窒素シランカップリング剤、等が挙げられる。   The nitrogen content contained in the resin substrate 102 of the present invention can be within the above range by adjusting the amount of the nitrogen-containing compound in the resin composition used for the resin substrate 102, for example. The nitrogen-containing compound is not particularly limited as long as it is a nitrogen-containing organic compound, for example, a thermosetting resin such as a triazine skeleton-containing epoxy resin, a cyanate ester resin, a maleimide resin, a benzoxazine resin, a diamine, Examples include aniline resins, triazine skeleton-containing phenol resins, nitrogen-containing curing agents such as dicyandiamide, curing accelerators such as imidazole compounds, nitrogen-containing silane coupling agents such as aminopropyltrialkoxysilane, and the like.

半導体素子101としては、特に限定されるものではなく、例えば、集積回路、大規模集積回路、固体撮像素子等が挙げられる。   The semiconductor element 101 is not particularly limited, and examples thereof include an integrated circuit, a large-scale integrated circuit, and a solid-state imaging element.

樹脂基板102としては窒素含量が上記範囲内であれば特に限定されないが、例えば、回路基板である。具体的には、ボール・グリッド・アレイ(BGA)、モールド・アレイ・パッケージタイプのBGA(MAP−BGA)などの従来公知の半導体装置に用いられる回路基板を用いることができる。   The resin substrate 102 is not particularly limited as long as the nitrogen content is within the above range, and is, for example, a circuit substrate. Specifically, a circuit board used in a conventionally known semiconductor device such as a ball grid array (BGA) or a mold array package type BGA (MAP-BGA) can be used.

半導体素子101は、複数の半導体素子が積層されたものであってもよい。この場合、1段目の半導体素子はフィルム接着剤、熱硬化性接着剤等のダイボンド材硬化体104を介して樹脂基板102に接着される。2段目以降の半導体素子は絶縁性のフィルム接着剤により順次積層させることができる。そして、各層の適切な場所に、予め前工程で電極パッド103が形成されている。   The semiconductor element 101 may be a stack of a plurality of semiconductor elements. In this case, the first-stage semiconductor element is bonded to the resin substrate 102 via a die bond material cured body 104 such as a film adhesive or a thermosetting adhesive. The semiconductor elements in the second and subsequent stages can be sequentially laminated with an insulating film adhesive. And the electrode pad 103 is previously formed in the suitable place of each layer by the previous process.

電極パッド103は、アルミニウム(Al)を主成分とするものからなることが好ましい。電極パッド103中のAlの含有量は、電極パッド103全体に対して98質量%以上が好ましい。電極パッド103中に含まれるAl以外の成分としては、銅(Cu)、シリコン(Si)等が挙げられる。電極パッド103は、下層の銅回路端子の表面に一般的なチタン系バリア層を形成し、さらにAlを蒸着、スパッタリング、無電解メッキなど、一般的な半導体素子の電極パッドの形成方法を適用することにより作製することができる。   The electrode pad 103 is preferably made of aluminum (Al) as a main component. The content of Al in the electrode pad 103 is preferably 98% by mass or more with respect to the entire electrode pad 103. Examples of components other than Al contained in the electrode pad 103 include copper (Cu) and silicon (Si). For the electrode pad 103, a general titanium-based barrier layer is formed on the surface of the underlying copper circuit terminal, and a general method for forming an electrode pad of a semiconductor element, such as Al deposition, sputtering, or electroless plating, is applied. Can be produced.

銅ワイヤ107は、樹脂基板102と、樹脂基板102に搭載された半導体素子101とを電気的に接続するために使用される。銅ワイヤ107の表面には、自然に又はプロセス上不可避的に酸化膜が形成されていてもよい。本実施形態において、銅ワイヤ107とは、このようにワイヤ表面に形成された酸化膜を具備するものも含まれる。   The copper wire 107 is used to electrically connect the resin substrate 102 and the semiconductor element 101 mounted on the resin substrate 102. An oxide film may be formed on the surface of the copper wire 107 naturally or unavoidably in the process. In the present embodiment, the copper wire 107 includes one having an oxide film formed on the surface of the wire in this way.

銅ワイヤ107のワイヤ径は、好ましくは30μm以下、さらに好ましくは25μm以下でありかつ15μm以上であることが好ましい。この範囲であれば銅ワイヤ先端のボール形状が安定し、ボンディング部の接続信頼性を向上させることができる。また、銅ワイヤ自身の硬さによりワイヤ流れを低減することが可能となる。   The wire diameter of the copper wire 107 is preferably 30 μm or less, more preferably 25 μm or less, and preferably 15 μm or more. Within this range, the ball shape at the tip of the copper wire is stable, and the connection reliability of the bonding portion can be improved. Further, the wire flow can be reduced by the hardness of the copper wire itself.

銅ワイヤ107中の銅の含有量は、銅ワイヤ107全体に対して、99.9〜100質量%であることが好ましく、99.99〜99.999質量%であることがより好ましい。銅の含有量が銅ワイヤ全体に対して99.99質量%以上の銅ワイヤ107であれば、ボール部分が充分な柔軟性を有しているため、ボンディング時にパッド側にダメージを与えるおそれがなく、特に好ましい。銅ワイヤ107は銅のみからなることが理想であるが、銅ワイヤ107中、銅の含有量は、99.99999質量%以下であることが現実的である。尚、本実施形態の半導体装置で用いることができる銅ワイヤ107は、芯線である銅にBa、Ca、Sr、Be、Al又は希土類金属を0.001〜0.1質量%ドープすることでさらにボール形状と接合強度を改善させることができる。   The copper content in the copper wire 107 is preferably 99.9 to 100% by mass, and more preferably 99.99 to 99.999% by mass with respect to the entire copper wire 107. If the copper content is 99.99% by mass or more of the copper wire with respect to the entire copper wire, the ball portion has sufficient flexibility, and there is no risk of damaging the pad side during bonding. Is particularly preferred. The copper wire 107 is ideally made of only copper, but the copper content in the copper wire 107 is practically 99.99999 mass% or less. In addition, the copper wire 107 that can be used in the semiconductor device of the present embodiment is further obtained by doping 0.001 to 0.1% by mass of Ba, Ca, Sr, Be, Al, or rare earth metal into copper as a core wire. Ball shape and joint strength can be improved.

銅ワイヤ107と電極パッド103との接合部において、銅ワイヤ107の先端には、ボール111が形成されていてもよい。   A ball 111 may be formed at the tip of the copper wire 107 at the joint between the copper wire 107 and the electrode pad 103.

また、銅ワイヤ107は、その表面にパラジウムを含む金属材料で構成された被覆層を有していてもよい。これにより、銅ワイヤ先端のボール形状が安定し、ボンディング部の接続信頼性を向上させることができる。また、芯線である銅の酸化劣化を防止する効果も得られ、ボンディング部の耐熱性を向上させることができる。   Moreover, the copper wire 107 may have a coating layer made of a metal material containing palladium on the surface thereof. Thereby, the ball shape at the tip of the copper wire is stabilized, and the connection reliability of the bonding portion can be improved. Moreover, the effect which prevents the oxidation deterioration of copper which is a core wire is also acquired, and the heat resistance of a bonding part can be improved.

銅ワイヤ107におけるパラジウムを含む金属材料から構成された被覆層の厚みとしては、0.001〜0.02μmであることが好ましく、0.005〜0.015μmであることがより好ましい。上記上限値以下であると、ワイヤボンド時に芯線である銅と被覆材のパラジウムを含む金属材料とが十分に溶けて安定なボール形状を形成させることができ、ボンディング部の耐熱性をよりいっそう向上させることができる。また、上記下限値以上であると、芯線の銅の酸化劣化を防止でき、同様にボンディング部の耐熱性を更に向上させることができる。   As thickness of the coating layer comprised from the metal material containing palladium in the copper wire 107, it is preferable that it is 0.001-0.02 micrometer, and it is more preferable that it is 0.005-0.015 micrometer. If it is below the above upper limit value, copper as the core wire and metal material containing palladium as the covering material can be sufficiently melted at the time of wire bonding to form a stable ball shape, further improving the heat resistance of the bonding part. Can be made. Moreover, the oxidation deterioration of copper of a core wire can be prevented as it is more than the said lower limit, and the heat resistance of a bonding part can be improved further similarly.

銅ワイヤ107は、銅合金を溶解炉で鋳造し、その鋳塊をロール圧延し、さらにダイスを用いて伸線加工を行い、連続的にワイヤを掃引しながら加熱する後熱処理を施して得ることができる。また、半導体装置100で用いることができる銅ワイヤ107におけるパラジウムを含む金属材料から構成された被覆層は、予め狙いのワイヤ径の線を準備し、これを、パラジウムを含む電解溶液又は無電解溶液に浸漬し、連続的に掃引してメッキすることで被覆層を形成することができる。この場合、被覆の厚さは掃引速度で調整することができる。また、狙いよりも太い線を準備して、これを電解溶液又は無電解溶液に浸漬し連続的に掃引して被覆層を形成し、さらに所定の径になるまで伸線する手法も取れる。   The copper wire 107 is obtained by casting a copper alloy in a melting furnace, rolling the ingot, performing wire drawing processing using a die, and performing heat treatment after heating while continuously sweeping the wire. Can do. Moreover, the coating layer comprised from the metal material containing palladium in the copper wire 107 which can be used with the semiconductor device 100 prepares the wire of the target wire diameter beforehand, and this is made into the electrolytic solution or electroless solution containing palladium. It is possible to form a coating layer by dipping in the substrate and continuously sweeping and plating. In this case, the thickness of the coating can be adjusted by the sweep rate. Further, a method of preparing a wire thicker than intended, immersing it in an electrolytic solution or an electroless solution, continuously sweeping it to form a coating layer, and drawing the wire to a predetermined diameter can be taken.

つづいて、半導体装置100の製造方法の一例について説明する。
まず、公知の半導体製造プロセスによって半導体素子101(図1の例示はバッファーコート(保護膜)を形成したものを示している)の最上層の保護膜115の一部を開口して電極パッド103を露出させる。次いで、更に公知の後工程プロセスにより電極パッド103を備えた半導体素子101を樹脂基板102上に設置し、銅ワイヤ107により電極パッド103と樹脂基板102上に設けた接続端子105とをワイヤボンディングする。
Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor device 100 will be described.
First, the electrode pad 103 is formed by opening a part of the uppermost protective film 115 of the semiconductor element 101 (the example shown in FIG. 1 shows a buffer coat (protective film) formed) by a known semiconductor manufacturing process. Expose. Next, the semiconductor element 101 provided with the electrode pad 103 is installed on the resin substrate 102 by a further known post-process, and the electrode pad 103 and the connection terminal 105 provided on the resin substrate 102 are wire-bonded by the copper wire 107. .

ボンディングは、たとえば以下の手順で行う。まず、銅ワイヤ107の先端に所定の径のボール111を形成する。ついで、ボール111を電極パッド103上面に対して実質的に垂直に降下させ、ボール111と電極パッド103とを接触させながら、超音波振動を与える。これにより、ボール111の底部が電極パッド103に接触して接合面が形成される。   Bonding is performed by the following procedure, for example. First, a ball 111 having a predetermined diameter is formed at the tip of the copper wire 107. Next, the ball 111 is lowered substantially perpendicularly to the upper surface of the electrode pad 103, and ultrasonic vibration is applied while the ball 111 and the electrode pad 103 are in contact with each other. As a result, the bottom of the ball 111 comes into contact with the electrode pad 103 to form a bonding surface.

なお、樹脂基板102の接続端子105と半導体素子101とは、ワイヤのリバースボンドで接合されていてもよい。リバースボンドでは、まず半導体素子101上の電極パッド103に銅ワイヤ107の先端に形成されたボールを接合し、銅ワイヤ107を切断してステッチ接合用のバンプを形成する。次に樹脂基板102上の金属メッキされた接続端子105に対してワイヤの先端に形成されたボールを接合し、半導体素子のバンプにステッチ接合する。リバースボンドでは正ボンディングより半導体素子101上のワイヤ高さを低くすることができるため、半導体素子101の接合高さを低くすることができる。   Note that the connection terminal 105 of the resin substrate 102 and the semiconductor element 101 may be joined by a reverse bond of a wire. In reverse bonding, first, a ball formed at the tip of the copper wire 107 is bonded to the electrode pad 103 on the semiconductor element 101, and the copper wire 107 is cut to form a bump for stitch bonding. Next, a ball formed at the tip of the wire is bonded to the metal-plated connection terminal 105 on the resin substrate 102, and stitch-bonded to the bump of the semiconductor element. In reverse bonding, the height of the wire on the semiconductor element 101 can be made lower than that in the positive bonding, so that the bonding height of the semiconductor element 101 can be reduced.

次いで、後述する半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子101等の電子部品を封止し、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の従来からの成形方法で硬化成形して得られる。トランスファーモールドなどの成形方法で封止された半導体装置は、そのまま、或いは80℃〜200℃程度の温度で、10分〜10時間程度の時間をかけて完全硬化させた後、電子機器等に搭載される。   Next, an electronic component such as the semiconductor element 101 is sealed using an epoxy resin composition for semiconductor sealing, which will be described later, and is obtained by curing using a conventional molding method such as a transfer mold, a compression mold, or an injection mold. . A semiconductor device sealed by a molding method such as a transfer mold is mounted on an electronic device or the like as it is or after being completely cured at a temperature of about 80 ° C. to 200 ° C. for about 10 minutes to 10 hours. Is done.

このように製造された半導体装置100では、製造プロセスや使用時にボンディング部に熱がかかると、銅ワイヤ107から金属が電極パッド103に拡散してワイヤとパッドとの接合部に合金層が形成されるが、エポキシ樹脂から発生する酸性成分や酸化物成分は、合金層に到達する前に、樹脂基板102中に含まれる窒素と何らかの相互作用をするため、ボンディング部の腐食(酸化)による断線を防止することができる。したがって、本発明によれば、ボンディング後に高温プロセスを採用する場合や、使用環境が高温下である場合(例えば、自動車などのエンジン周辺に設置される場合)においても、高い接続信頼性を維持することが可能である。   In the semiconductor device 100 manufactured in this way, when heat is applied to the bonding portion during the manufacturing process or use, the metal diffuses from the copper wire 107 to the electrode pad 103 and an alloy layer is formed at the bonding portion between the wire and the pad. However, since the acidic component and oxide component generated from the epoxy resin interacts with nitrogen contained in the resin substrate 102 before reaching the alloy layer, the bonding part is broken due to corrosion (oxidation). Can be prevented. Therefore, according to the present invention, high connection reliability is maintained even when a high temperature process is employed after bonding or when the usage environment is at a high temperature (for example, around an engine such as an automobile). It is possible.

つぎに、本実施形態に係る樹脂基板102の製造方法について説明する。
樹脂基板102は、例えば、熱硬化性樹脂、充填材および繊維基材を含むプリプレグの硬化体を回路加工して得ることができる。
Next, a method for manufacturing the resin substrate 102 according to the present embodiment will be described.
The resin substrate 102 can be obtained, for example, by circuit processing of a cured prepreg including a thermosetting resin, a filler, and a fiber base material.

ここで、プリプレグの製造方法を説明する。
プリプレグは、繊維基材に一または二以上の樹脂組成物を含浸させ、その後、半硬化させて得られる、繊維基材と樹脂層を備えるシート状の材料である。ここで用いるプリプレグはシート状材料であり、誘電特性、高温多湿下での機械的、電気的接続信頼性などの各種特性に優れ、樹脂基板102の製造に適しており好ましい。
樹脂組成物を繊維基材に含浸させる方法としては、特に限定されないが、例えば、樹脂組成物を溶剤に溶かして樹脂ワニスを調製し、繊維基材を樹脂ワニスに浸漬する方法、各種コーターによる塗布する方法、スプレーにより吹き付ける方法、支持基材付き樹脂層をラミネートする方法などが挙げられる。これらの中でも、繊維基材の両面からフィルム状の樹脂層でラミネートする方法が好ましい。これにより、繊維基材に対する樹脂組成物の含浸量を自在に調節でき、プリプレグの成形性をさらに向上できる。なお、フィルム状の樹脂層をラミネートする場合、真空のラミネート装置などを用いることがより好ましい。
Here, the manufacturing method of a prepreg is demonstrated.
A prepreg is a sheet-like material provided with a fiber base material and a resin layer obtained by impregnating a fiber base material with one or more resin compositions and then semi-curing the fiber base material. The prepreg used here is a sheet-like material, is excellent in various characteristics such as dielectric characteristics, mechanical and electrical connection reliability under high temperature and high humidity, and is suitable for manufacturing the resin substrate 102 and is preferable.
The method of impregnating the fiber base material with the resin composition is not particularly limited. For example, the resin composition is dissolved in a solvent to prepare a resin varnish, the fiber base material is immersed in the resin varnish, and coating with various coaters. A method of spraying by spraying, a method of laminating a resin layer with a supporting substrate, and the like. Among these, the method of laminating with a film-like resin layer from both sides of the fiber base material is preferable. Thereby, the impregnation amount of the resin composition with respect to the fiber base material can be freely adjusted, and the moldability of the prepreg can be further improved. In addition, when laminating a film-like resin layer, it is more preferable to use a vacuum laminating apparatus or the like.

ラミネート方法を用いた製造工程について、図2を用いて説明する。図2は、プリプレグを製造する工程の一例を示す工程断面図である。   A manufacturing process using the laminating method will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a process cross-sectional view illustrating an example of a process for manufacturing a prepreg.

まず、材料として、キャリア材料5a、キャリア材料5b、シート状基材4を用意する。また、装置として、真空ラミネート装置1、および熱風乾燥装置2を用意する。キャリア材料5aは、第1樹脂組成物から得られた樹脂層Aで構成される。キャリア材料5bは、第2樹脂組成物から得られた樹脂層Bで構成される。キャリア材料5a、5bは、例えばキャリアフィルムに第1樹脂組成物、第2樹脂組成物の樹脂ワニスを塗工する方法などにより得ることができる。シート状基材4としては、例えば、単層または複数枚重ね合わせた繊維基材を用いることができる。   First, carrier material 5a, carrier material 5b, and sheet-like substrate 4 are prepared as materials. Moreover, the vacuum laminating apparatus 1 and the hot air drying apparatus 2 are prepared as an apparatus. The carrier material 5a is composed of a resin layer A obtained from the first resin composition. The carrier material 5b is composed of a resin layer B obtained from the second resin composition. The carrier materials 5a and 5b can be obtained, for example, by a method of applying a resin varnish of the first resin composition and the second resin composition to a carrier film. As the sheet-like substrate 4, for example, a single layer or a fiber substrate in which a plurality of sheets are stacked can be used.

樹脂ワニスに用いられる溶剤は、樹脂組成物中の樹脂成分に対して良好な溶解性を示すことが好ましいが、悪影響を及ぼさない範囲で貧溶媒を使用しても構わない。良好な溶解性を示す溶剤としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、セルソルブ系、カルビトール系などが挙げられる。なお、第1樹脂組成物、および第2樹脂組成物の詳細は後述する。   The solvent used in the resin varnish preferably exhibits good solubility with respect to the resin component in the resin composition, but a poor solvent may be used within a range that does not adversely affect the resin varnish. Examples of the solvent exhibiting good solubility include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, ethylene glycol, cellosolve and carbitol. The details of the first resin composition and the second resin composition will be described later.

次いで、真空ラミネート装置1を用いてキャリア材料5a、シート状基材4およびキャリア材料5bをこの順で接合した接合体を形成する。真空ラミネート装置1は、キャリア材料5aを巻き取ったロール、キャリア材料5bを巻き取ったロール、シート状基材4を巻き取ったロールおよび、ラミネートロール7を備える。減圧下で、各ロールから送り出されたキャリア材料5a、およびキャリア材料5bを、シート状基材4の両面に重ね合わせる。重ね合わせた積層体をラミネートロール7で接合する。これにより、キャリア材料5a、シート状基材4およびキャリア材料5bから構成される接合体が得られる。   Next, a bonded body is formed by bonding the carrier material 5 a, the sheet-like base material 4, and the carrier material 5 b in this order using the vacuum laminating apparatus 1. The vacuum laminating apparatus 1 includes a roll that winds up the carrier material 5 a, a roll that winds up the carrier material 5 b, a roll that winds up the sheet-like substrate 4, and a laminating roll 7. Under reduced pressure, the carrier material 5 a and the carrier material 5 b fed from each roll are superposed on both surfaces of the sheet-like substrate 4. The stacked laminate is joined by the laminate roll 7. Thereby, the joined body comprised from the carrier material 5a, the sheet-like base material 4, and the carrier material 5b is obtained.

減圧下で接合することにより、シート状基材4の内部または各キャリア材料5a、5bとシート状基材4との接合部位に非充填部分が存在しても、これを減圧ボイドあるいは実質的な真空ボイドとすることができる。ゆえに、最終的に得られるプリプレグ3はボイドなどの発生がなく、良好な成形状態にすることができる。なぜなら、減圧ボイドまたは真空ボイドは、後述する加熱処理で消し去ることができるからである。このような接合工程には、例えば真空ボックス装置などの他の装置を用いることができる。   By joining under reduced pressure, even if there is an unfilled portion in the inside of the sheet-like base material 4 or at the joining portion between each carrier material 5a, 5b and the sheet-like base material 4, this is reduced by a vacuum void or substantially It can be a vacuum void. Therefore, the prepreg 3 finally obtained does not generate voids and can be in a good molded state. This is because the decompression void or the vacuum void can be removed by a heat treatment described later. For such a joining process, other devices such as a vacuum box device can be used.

次いで、熱風乾燥装置2を用いて、接合体を構成する各キャリア材料5a、5bを構成する樹脂組成物の溶融温度以上の温度で加熱処理する。これにより、減圧下での接合工程で発生していた減圧ボイドなどを消し去ることができる。熱処理する他の方法は、例えば赤外線加熱装置、加熱ロール装置、平板状の熱盤プレス装置などを用いて実施することができる。   Subsequently, using the hot air drying apparatus 2, it heat-processes at the temperature more than the melting temperature of the resin composition which comprises each carrier material 5a, 5b which comprises a conjugate | zygote. Thereby, the decompression void etc. which have occurred in the joining process under reduced pressure can be erased. Other methods of heat treatment can be carried out using, for example, an infrared heating device, a heating roll device, a flat platen hot platen press device, or the like.

以上によりプリプレグ3が得られる。プリプレグ3は、繊維基材が樹脂層の厚さの中心位置から、厚さ方向に偏在していてもよい。このようなプリプレグ3は、樹脂層Aおよび樹脂層Bの厚みを変えることにより作製することができる。   Thus, the prepreg 3 is obtained. In the prepreg 3, the fiber base material may be unevenly distributed in the thickness direction from the center position of the thickness of the resin layer. Such a prepreg 3 can be produced by changing the thickness of the resin layer A and the resin layer B.

次いで、プリプレグの製造に用いられる第1樹脂組成物、第2樹脂組成物(これらは異種でも同種でもよいが、同種であることが好ましい。これらを総称して、以下樹脂組成物Pと称する)を詳述する。樹脂組成物Pは、例えば、熱硬化性樹脂(A)および無機充填材(B)を含有する。以下、各成分について説明する。   Next, the first resin composition and the second resin composition used in the production of the prepreg (these may be different or the same kind, but are preferably the same kind. These are collectively referred to as the resin composition P hereinafter) Is described in detail. The resin composition P contains, for example, a thermosetting resin (A) and an inorganic filler (B). Hereinafter, each component will be described.

熱硬化性樹脂(A)としては、特に限定されないが、低線膨張率および高弾性率を有し、熱衝撃性の信頼性に優れたものであることが好ましい。
具体的な熱硬化性樹脂(A)として、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、トリアジン骨格含有フェノールノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂;未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油などで変性した油変性レゾールフェノール樹脂などのレゾール型フェノール樹脂などのフェノール樹脂;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S型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂、ビスフェノールP型エポキシ樹脂、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂など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などのノボラック型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂;ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂などのトリアジン環を有する樹脂;不飽和ポリエステル樹脂;ビスマレイミド化合物などのマレイミド樹脂;ポリウレタン樹脂;ジアリルフタレート樹脂;シリコーン樹脂;ベンゾオキサジン樹脂;シアネートエステル樹脂;ポリイミド樹脂;ポリアミドイミド樹脂;ベンゾシクロブテン樹脂などが挙げられる。
これらの中の1種類を単独で用いてもよいし、異なる重量平均分子量を有する2種類以上を併用してもよく、1種類または2種類以上と、それらのプレポリマーを併用してもよい。
Although it does not specifically limit as a thermosetting resin (A), It has a low linear expansion coefficient and a high elastic modulus, and it is preferable that it is excellent in the reliability of thermal shock property.
Specific thermosetting resins (A) include, for example, phenol novolak resins, cresol novolac resins, bisphenol A novolak resins, triazine skeleton-containing phenol novolak resins, and the like; unmodified resole phenol resins, tung oil, flaxseed Phenol resins such as oil-modified resol phenol resin modified with oil, walnut oil, etc .; bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, bisphenol E type epoxy resin, bisphenol M Type epoxy resin, bisphenol P type epoxy resin, bisphenol type epoxy resin such as bisphenol Z type epoxy resin; phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac Novolac type epoxy resin such as epoxy resin; biphenyl type epoxy resin, biphenyl aralkyl type epoxy resin, arylalkylene type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, anthracene type epoxy resin, phenoxy type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, norbornene type Epoxy resins such as an epoxy resin, an adamantane type epoxy resin, and a fluorene type epoxy resin; a resin having a triazine ring such as a urea (urea) resin and a melamine resin; an unsaturated polyester resin; a maleimide resin such as a bismaleimide compound; a polyurethane resin; Phthalate resin; silicone resin; benzoxazine resin; cyanate ester resin; polyimide resin; polyamideimide resin; benzocyclobutene resin .
One of these may be used alone, two or more having different weight average molecular weights may be used in combination, and one or two or more thereof and a prepolymer thereof may be used in combination.

熱硬化性樹脂(A)として、エポキシ樹脂を含むのが好ましい。エポキシ樹脂としては、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E型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂、ビスフェノールP型エポキシ樹脂、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂など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などのノボラック型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂などのアリールアルキレン型エポキシ樹脂;ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、2官能ないし4官能エポキシ型ナフタレン樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ビナフチル型エポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル型エポキシ樹脂などのナフタレン型エポキシ樹脂;アントラセン型エポキシ樹脂;フェノキシ型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂;ノルボルネン型エポキシ樹脂;アダマンタン型エポキシ樹脂;フルオレン型エポキシ樹脂;トリアジン骨格含有エポキシ樹脂などが挙げられる。   It is preferable that an epoxy resin is included as the thermosetting resin (A). Examples of the epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol E type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, bisphenol M type epoxy resin, bisphenol P type epoxy resin, and bisphenol Z type epoxy resin. Bisphenol type epoxy resins; Novolak type epoxy resins such as phenol novolac type epoxy resins and cresol novolac type epoxy resins; Arylalkylene type epoxy resins such as biphenyl type epoxy resins, xylylene type epoxy resins and biphenyl aralkyl type epoxy resins; , Naphthalenediol type epoxy resin, bifunctional or tetrafunctional epoxy type naphthalene resin, naphthylene ether type epoxy resin, binaphthyl type Naphthalene type epoxy resin such as poxy resin, naphthalene aralkyl type epoxy resin; anthracene type epoxy resin; phenoxy type epoxy resin; dicyclopentadiene type epoxy resin; norbornene type epoxy resin; adamantane type epoxy resin; fluorene type epoxy resin; An epoxy resin etc. are mentioned.

エポキシ樹脂として、これらの中の1種類を単独で用いてもよいし、異なる重量平均分子量を有する2種類以上を併用してもよく、1種類または2種類以上とそれらのプレポリマーとを併用してもよい。   As the epoxy resin, one of these may be used alone, two or more having different weight average molecular weights may be used in combination, and one or two or more thereof and a prepolymer thereof may be used in combination. May be.

エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物P全体に対し、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましい。エポキシ樹脂の含有量が上記下限値以上であると、エポキシ樹脂の反応性が向上し、得られる樹脂基板102の耐湿性を向上させることができる。また、エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物P全体に対し、55質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましい。含有量が上記上限値以下であると、樹脂基板102の耐熱性をより向上させることができる。   Although content of an epoxy resin is not specifically limited, 1 mass% or more is preferable with respect to the whole resin composition P, and 2 mass% or more is more preferable. When the content of the epoxy resin is not less than the above lower limit, the reactivity of the epoxy resin is improved, and the moisture resistance of the resulting resin substrate 102 can be improved. Moreover, content of an epoxy resin is although it does not specifically limit, 55 mass% or less is preferable with respect to the whole resin composition P, 40 mass% or less is more preferable, and 30 mass% or less is further more preferable. When the content is not more than the above upper limit, the heat resistance of the resin substrate 102 can be further improved.

樹脂組成物Pは、熱硬化性樹脂(A)としてエポキシ樹脂を用いる以外に、フェノール樹脂、アミン硬化剤、およびジシアンジアミド等の硬化剤を用いてもよい。特にトリアジン骨格含有フェノール樹脂のような窒素を含有するフェノール樹脂、アミン硬化剤、およびジシアンジアミドが好ましい。
フェノール樹脂としては、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、アリールアルキレン型フェノール樹脂、トリアジン骨格含有フェノール樹脂などが挙げられる。トリアジン骨格含有フェノール樹脂の場合、特に窒素を含有するため、樹脂基板102中の窒素の含有量を増加させることができる。フェノール樹脂として、これらの中の1種類を単独で用いてよいし、異なる重量平均分子量を有する2種類以上を併用してもよく、1種類または2種類以上と、それらのプレポリマーとを併用してもよい。
In addition to using an epoxy resin as the thermosetting resin (A), the resin composition P may use a curing agent such as a phenol resin, an amine curing agent, and dicyandiamide. Particularly preferred are nitrogen-containing phenolic resins such as triazine skeleton-containing phenolic resins, amine curing agents, and dicyandiamide.
Examples of the phenol resin include novolac type phenol resins, resol type phenol resins, aryl alkylene type phenol resins, and triazine skeleton-containing phenol resins. Since the triazine skeleton-containing phenol resin contains nitrogen in particular, the content of nitrogen in the resin substrate 102 can be increased. As a phenol resin, one of these may be used alone, two or more having different weight average molecular weights may be used in combination, and one or two or more thereof and a prepolymer thereof may be used in combination. May be.

フェノール樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物P全体に対し、1質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。フェノール樹脂の含有量が上記下限値以上であると、樹脂基板102の耐熱性をより一層向上させることができる。また、フェノール樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物P全体に対し、40質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましい。フェノール樹脂の含有量が上記上限値以下であると、樹脂基板102の低熱膨張の特性を向上させることができる。   Although content of a phenol resin is not specifically limited, 1 mass% or more is preferable with respect to the whole resin composition P, and 5 mass% or more is more preferable. When the content of the phenol resin is not less than the above lower limit value, the heat resistance of the resin substrate 102 can be further improved. Moreover, although content of a phenol resin is not specifically limited, 40 mass% or less is preferable with respect to the whole resin composition P, 30 mass% or less is more preferable, and 20 mass% or less is further more preferable. When the content of the phenol resin is not more than the above upper limit value, the low thermal expansion characteristic of the resin substrate 102 can be improved.

樹脂組成物Pは、熱硬化性樹脂(A)としてシアネートエステル樹脂を含むのが好ましい。シアネートエステル樹脂を用いることにより、樹脂基板102の線膨張係数を小さくすることができる。さらに、シアネートエステル樹脂を含むと、樹脂基板102の電気特性(低誘電率、低誘電正接)、機械強度なども向上させることができる。   The resin composition P preferably contains a cyanate ester resin as the thermosetting resin (A). By using cyanate ester resin, the linear expansion coefficient of the resin substrate 102 can be reduced. Furthermore, when a cyanate ester resin is included, the electrical characteristics (low dielectric constant, low dielectric loss tangent), mechanical strength, and the like of the resin substrate 102 can be improved.

シアネートエステル樹脂は、例えば、ハロゲン化シアン化合物とフェノール類とを反応させたものや、必要に応じて加熱などの方法でプレポリマー化したものなどを用いることができる。具体的には、ノボラック型シアネートエステル樹脂、ビスフェノールA型シアネートエステル樹脂、ビスフェノールE型シアネートエステル樹脂、テトラメチルビスフェノールF型シアネートエステル樹脂などのビスフェノール型シアネートエステル樹脂;ナフトールアラルキル型の多価ナフトール類と、ハロゲン化シアンとの反応で得られるシアネートエステル樹脂;ジシクロペンタジエン型シアネートエステル樹脂;ビフェニルアルキル型シアネートエステル樹脂などを挙げることができる。これらの中でもノボラック型シアネートエステル樹脂が好ましい。ノボラック型シアネートエステル樹脂を用いることにより、架橋密度が増加し、樹脂基板102の耐熱性が向上する。
本実施形態に係る樹脂基板は、窒素を含有する熱硬化性樹脂(A)または硬化剤に含まれる窒素分により所定の量の窒素を含むことが好ましい。特にトリアジン骨格含有エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、マレイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、窒素を含有するフェノール樹脂、アミン硬化剤、およびジシアンジアミドなどにより窒素を含むものとすることで本発明の効果をより一層高めることができるものである。
Examples of the cyanate ester resin that can be used include those obtained by reacting a cyanogen halide compound with phenols, and those obtained by prepolymerization by a method such as heating as necessary. Specifically, bisphenol type cyanate ester resins such as novolac type cyanate ester resin, bisphenol A type cyanate ester resin, bisphenol E type cyanate ester resin, tetramethylbisphenol F type cyanate ester resin; and naphthol aralkyl type polyvalent naphthols And cyanate ester resins obtained by reaction with cyanogen halide; dicyclopentadiene type cyanate ester resins; biphenylalkyl type cyanate ester resins. Among these, novolak type cyanate ester resins are preferable. By using the novolac-type cyanate ester resin, the crosslink density is increased and the heat resistance of the resin substrate 102 is improved.
The resin substrate according to the present embodiment preferably contains a predetermined amount of nitrogen due to the nitrogen content contained in the thermosetting resin (A) containing nitrogen or the curing agent. In particular, the effect of the present invention can be further enhanced by including nitrogen by a triazine skeleton-containing epoxy resin, cyanate ester resin, maleimide resin, benzoxazine resin, nitrogen-containing phenol resin, amine curing agent, dicyandiamide, and the like. Is.

樹脂組成物P中に含まれる熱硬化性樹脂(A)の含有量は、その目的に応じて適宜調整されれば良く特に限定されないが、樹脂組成物P全体に対し、5質量%以上90質量%以下が好ましく、10質量%以上80質量%以下がより好ましく、10質量%以上50質量%以下が特に好ましい。熱硬化性樹脂の含有量が上記下限値以上であると、ハンドリング性が向上し、プリプレグを形成するのが容易となる。熱硬化性樹脂の含有量が上記上限値以下であると、樹脂基板102の強度、難燃性および低熱膨張性を向上させることができる。   Although content of the thermosetting resin (A) contained in the resin composition P should just be suitably adjusted according to the objective, it is not specifically limited, 5 mass% or more with respect to the whole resin composition P 90 mass % Or less, preferably 10% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 50% by mass or less. When the content of the thermosetting resin is not less than the above lower limit value, handling properties are improved, and it becomes easy to form a prepreg. When the content of the thermosetting resin is not more than the above upper limit value, the strength, flame retardancy, and low thermal expansibility of the resin substrate 102 can be improved.

プリプレグに用いられる樹脂組成物Pは、熱硬化性樹脂(A)に加えて、無機充填材(B)を含むのが好ましい。これにより、樹脂基板102を薄型化しても、より一層優れた機械的強度を付与することができる。また、樹脂基板102の低熱膨張化をより一層向上させることができる。   The resin composition P used for the prepreg preferably contains an inorganic filler (B) in addition to the thermosetting resin (A). Thereby, even if the resin substrate 102 is thinned, it is possible to impart even better mechanical strength. In addition, the thermal expansion of the resin substrate 102 can be further improved.

無機充填材(B)としては、例えば、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラスなどのケイ酸塩;酸化チタン、アルミナ、ベーマイト、シリカ、溶融シリカなどの酸化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイトなどの炭酸塩;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどの水酸化物;硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウムなどの硫酸塩または亜硫酸塩;ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウムなどのホウ酸塩;窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化炭素などの窒化物;チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムなどのチタン酸塩;などを挙げることができる。   Examples of the inorganic filler (B) include silicates such as talc, fired clay, unfired clay, mica and glass; oxides such as titanium oxide, alumina, boehmite, silica and fused silica; calcium carbonate and magnesium carbonate Carbonates such as hydrotalcite; hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide and calcium hydroxide; sulfates or sulfites such as barium sulfate, calcium sulfate and calcium sulfite; zinc borate, barium metaborate, Borates such as aluminum borate, calcium borate and sodium borate; nitrides such as aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride and carbon nitride; titanates such as strontium titanate and barium titanate; Can do.

無機充填材(B)として、これらの中の1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。これらの中でも、特にシリカが好ましい。シリカの形状には破砕状および球状がある。無機充填材(B)の高充填化を確保するためには、樹脂組成物Pの溶融粘度を下げるため球状シリカを使うなど、その目的にあわせた使用方法を採用することができる。   As the inorganic filler (B), one of these may be used alone, or two or more may be used in combination. Among these, silica is particularly preferable. Silica has a crushed shape and a spherical shape. In order to ensure high filling of the inorganic filler (B), it is possible to adopt a usage method suited to the purpose, such as using spherical silica to lower the melt viscosity of the resin composition P.

無機充填材(B)の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物P全体に対し、20質量%以上80質量%以下が好ましく、30質量%以上75質量%以下がより好ましい。含有量が上記範囲内であると、樹脂基板102を特に低熱膨張、低吸水とすることができる。   Although content of an inorganic filler (B) is not specifically limited, 20 mass% or more and 80 mass% or less are preferable with respect to the whole resin composition P, and 30 mass% or more and 75 mass% or less are more preferable. When the content is within the above range, the resin substrate 102 can have particularly low thermal expansion and low water absorption.

このほか、必要に応じて、樹脂組成物Pにはカップリング剤、硬化促進剤、硬化剤、熱可塑性樹脂、有機充填材などの添加剤を適宜配合することができる。本実施形態で用いられる樹脂組成物Pは、上記成分を有機溶剤などにより溶解および/または分散させた液状形態で好適に用いることができる。   In addition, additives such as a coupling agent, a curing accelerator, a curing agent, a thermoplastic resin, and an organic filler can be appropriately added to the resin composition P as necessary. The resin composition P used in the present embodiment can be suitably used in a liquid form in which the above components are dissolved and / or dispersed with an organic solvent or the like.

カップリング剤の使用により、熱硬化性樹脂(A)と無機充填材(B)との界面の濡れ性を向上させることができる。したがって、カップリング剤を使用することは好ましく、樹脂基板102の耐熱性を改良することができる。   By using the coupling agent, the wettability of the interface between the thermosetting resin (A) and the inorganic filler (B) can be improved. Therefore, it is preferable to use a coupling agent, and the heat resistance of the resin substrate 102 can be improved.

カップリング剤としては、カップリング剤として通常用いられるものであれば使用できるが、具体的にはエポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤およびシリコーンオイル型カップリング剤の中から選ばれる1種以上のカップリング剤を使用することが好ましい。これにより、無機充填材(B)の界面との濡れ性を高くすることができ、それによって耐熱性をより向上させることができる。   As the coupling agent, any of those usually used as a coupling agent can be used. Specifically, an epoxy silane coupling agent, a cationic silane coupling agent, an aminosilane coupling agent, a titanate coupling agent, and silicone. It is preferable to use one or more coupling agents selected from oil-type coupling agents. Thereby, wettability with the interface of an inorganic filler (B) can be made high, and, thereby, heat resistance can be improved more.

カップリング剤の添加量は、無機充填材(B)の比表面積に依存するので特に限定されないが、無機充填材(B)100質量部に対して0.05質量部以上が好ましく、0.1質量部以上が好ましい。カップリング剤の含有量が上記下限値以上であると、無機充填材(B)を十分に被覆することができ、樹脂基板102の耐熱性を向上させることができる。また、カップリング剤の添加量は、特に限定されないが、3質量部以下が好ましく、2質量部以下がより好ましい。含有量が上記上限値以下であると、反応に影響を与えるのを抑制でき、樹脂基板102の曲げ強度などの低下を抑制することができる。   The addition amount of the coupling agent is not particularly limited because it depends on the specific surface area of the inorganic filler (B), but is preferably 0.05 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the inorganic filler (B). Part by mass or more is preferable. When the content of the coupling agent is not less than the above lower limit, the inorganic filler (B) can be sufficiently covered, and the heat resistance of the resin substrate 102 can be improved. Moreover, although the addition amount of a coupling agent is not specifically limited, 3 mass parts or less are preferable and 2 mass parts or less are more preferable. When the content is not more than the above upper limit value, it is possible to suppress the influence on the reaction, and it is possible to suppress a decrease in the bending strength or the like of the resin substrate 102.

硬化促進剤としては公知のものを用いることができる。例えば、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、ビスアセチルアセトナートコバルト(II)、トリスアセチルアセトナートコバルト(III)などの有機金属塩;トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジアザビシクロ[2,2,2]オクタンなどの3級アミン類;2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−エチルイミダゾール、2−フェニル−4−エチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシイミダゾールなどのイミダゾール類;フェノール、ビスフェノールA、ノニルフェノールなどのフェノール化合物;酢酸、安息香酸、サリチル酸、パラトルエンスルホン酸などの有機酸;オニウム塩化合物;などが挙げられる。硬化促進剤として、これらの中の誘導体も含めて1種類を単独で用いてもよいし、これらの誘導体も含めて2種類以上を併用してもよい。   A well-known thing can be used as a hardening accelerator. For example, organic metal salts such as zinc naphthenate, cobalt naphthenate, tin octylate, cobalt octylate, bisacetylacetonate cobalt (II), trisacetylacetonate cobalt (III); triethylamine, tributylamine, diazabicyclo [2, 2,2] tertiary amines such as octane; 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-ethyl-4-ethylimidazole, 2-phenyl-4-ethylimidazole, 2- Imidazoles such as phenyl-4-methyl-5-hydroxyimidazole and 2-phenyl-4,5-dihydroxyimidazole; phenolic compounds such as phenol, bisphenol A and nonylphenol; acetic acid, benzoic acid, salicylic acid, paratoluenesulfonic acid Which organic acid; onium salt compounds; and the like. As the curing accelerator, one kind including these derivatives may be used alone, or two or more kinds including these derivatives may be used in combination.

硬化促進剤の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物P全体に対し、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.1質量%以上2質量%以下がより好ましい。硬化促進剤の含有量が上記下限値以上であると、硬化を促進する効果が十分に発揮することができる。硬化促進剤の含有量が上記上限値以下であると、樹脂基板102の保存性をより向上させることができる。   Although content of a hardening accelerator is not specifically limited, 0.01 mass% or more and 5 mass% or less are preferable with respect to the whole resin composition P, and 0.1 mass% or more and 2 mass% or less are more preferable. When the content of the curing accelerator is not less than the above lower limit, the effect of promoting curing can be sufficiently exerted. When the content of the curing accelerator is not more than the above upper limit value, the storability of the resin substrate 102 can be further improved.

本実施形態における樹脂組成物Pは、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂などの熱可塑性樹脂;スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体などのポリスチレン系熱可塑性エラストマー;ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー;ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどの熱可塑性エラストマー;ポリブタジエン、エポキシ変性ポリブタジエン、アクリル変性ポリブタジエン、メタクリル変性ポリブタジエンなどのジエン系エラストマー;をさらに併用してもよい。   The resin composition P in this embodiment is a thermoplastic resin such as phenoxy resin, polyimide resin, polyamideimide resin, polyphenylene oxide resin, polyethersulfone resin, polyester resin, polyethylene resin, polystyrene resin; styrene-butadiene copolymer, Polystyrene thermoplastic elastomers such as styrene-isoprene copolymers; Polyolefin thermoplastic elastomers; Thermoplastic elastomers such as polyamide elastomers and polyester elastomers; Dienes such as polybutadiene, epoxy-modified polybutadiene, acrylic-modified polybutadiene, and methacryl-modified polybutadiene An elastomer may be further used in combination.

フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール骨格を有するフェノキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するフェノキシ樹脂、アントラセン骨格を有するフェノキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂(ビフェニル型フェノキシ樹脂とも呼ぶ。)などが挙げられる。また、これらの骨格を複数種有した構造のフェノキシ樹脂を用いることもできる。   Examples of the phenoxy resin include a phenoxy resin having a bisphenol skeleton, a phenoxy resin having a naphthalene skeleton, a phenoxy resin having an anthracene skeleton, and a phenoxy resin having a biphenyl skeleton (also referred to as a biphenyl phenoxy resin). A phenoxy resin having a structure having a plurality of these skeletons can also be used.

樹脂組成物Pには、必要に応じて、顔料、染料、消泡剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、発泡剤、酸化防止剤、難燃剤、イオン捕捉剤などの上記成分以外の添加物を添加してもよい。   If necessary, additives other than the above components such as pigments, dyes, antifoaming agents, leveling agents, ultraviolet absorbers, foaming agents, antioxidants, flame retardants, and ion scavengers are added to the resin composition P. May be.

本実施形態に用いられる繊維基材としては、特に限定されないが、ガラスクロスなどのガラス繊維基材、ポリベンゾオキサゾール樹脂繊維、ポリアミド樹脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維、全芳香族ポリアミド樹脂繊維などから選択されるポリアミド系樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維、芳香族ポリエステル樹脂繊維、全芳香族ポリエステル樹脂繊維などから選択されるポリエステル系樹脂繊維、ポリイミド樹脂繊維、フッ素樹脂繊維の少なくともいずれか1種から構成される合成繊維基材、クラフト紙、コットンリンター紙、リンターとクラフトパルプの混抄紙などのいずれか1種以上を主成分とする紙基材などの有機繊維基材などが挙げられる。これらの中でも、強度、吸水率の点からガラス繊維基材が特に好ましい。また、ガラス繊維基材を用いることにより、樹脂基板102の熱膨張係数をさらに小さくすることができる。   Although it does not specifically limit as a fiber base material used for this embodiment, From glass fiber base materials, such as glass cloth, a polybenzoxazole resin fiber, a polyamide resin fiber, an aromatic polyamide resin fiber, a wholly aromatic polyamide resin fiber, etc. It is composed of at least one of polyester resin fibers, polyimide resin fibers, and fluororesin fibers selected from selected polyamide resin fibers, polyester resin fibers, aromatic polyester resin fibers, wholly aromatic polyester resin fibers, and the like. Synthetic fiber base materials, craft paper, cotton linter paper, organic fiber base materials such as paper base materials mainly containing any one or more of linter and kraft pulp mixed paper. Among these, a glass fiber substrate is particularly preferable from the viewpoint of strength and water absorption. Moreover, the thermal expansion coefficient of the resin substrate 102 can be further reduced by using the glass fiber base material.

つづいて、得られたプリプレグの片面または両面に、金属箔層を配置した構成で加熱加圧して積層する。これにより金属張積層板を得る。金属箔層の表面にはキャリア箔が付与されていてもよい。   Subsequently, the resulting prepreg is laminated by heating and pressing in a configuration in which a metal foil layer is disposed on one or both sides of the prepreg. Thereby, a metal-clad laminate is obtained. Carrier foil may be provided on the surface of the metal foil layer.

次いで、金属張積層板に層間接続用のスルーホールを形成し、サブトラクティブ工法、セミアディティブ工法などにより配線層を作製する。その後、必要に応じてビルドアップ層を積層して、アディティブ工法により層間接続および回路形成する工程を繰り返す。そして、必要に応じてソルダーレジスト層を積層して、上記に準じた方法で回路形成し、樹脂基板102が得られる。ここで、一部あるいは全てのビルドアップ層およびソルダーレジスト層は繊維基材を含んでも構わないし、含まなくても構わない。
また、樹脂基板102に接続端子119を設け、接続端子119上に半田バンプ117を搭載してもよい。
Next, through holes for interlayer connection are formed in the metal-clad laminate, and a wiring layer is produced by a subtractive method, a semi-additive method, or the like. Thereafter, build-up layers are laminated as necessary, and the steps of interlayer connection and circuit formation by the additive method are repeated. Then, if necessary, a solder resist layer is laminated, and a circuit is formed by a method according to the above, whereby the resin substrate 102 is obtained. Here, a part or all of the buildup layer and the solder resist layer may or may not include a fiber base material.
Alternatively, the connection terminals 119 may be provided on the resin substrate 102 and the solder bumps 117 may be mounted on the connection terminals 119.

つぎに、本実施形態に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物について説明する。
本実施形態に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂と(B)硬化剤とを含み、銅ワイヤ107及び銅ワイヤ107が接続された半導体素子101を封止する半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。
Next, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to this embodiment will be described.
The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to this embodiment includes (A) an epoxy resin and (B) a curing agent, and encapsulates the copper wire 107 and the semiconductor element 101 to which the copper wire 107 is connected. An epoxy resin composition for stopping.

(A)エポキシ樹脂としては、1分子内にエポキシ基を2個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、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、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂;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;トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂;フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂;ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレンの2量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂;トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等のトリアジン核含有エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂が挙げられ、これらは1種類を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。
なお、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、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂は結晶性を有するものが好ましい。
(A) The epoxy resin is a monomer, oligomer, or polymer in general having two or more epoxy groups in one molecule, and its molecular weight and molecular structure are not particularly limited. For example, bisphenol A type epoxy resin, Bisphenol type epoxy resin such as bisphenol F type epoxy resin, tetramethylbisphenol F type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, stilbene type epoxy resin; Novolak type epoxy resin such as phenol novolac type epoxy resin and cresol novolac type epoxy resin; Polyfunctional epoxy resins such as methane type epoxy resins and alkyl-modified triphenol methane type epoxy resins; phenol aralkyl type epoxy resins having a phenylene skeleton, phenol aralkyl types having a biphenylene skeleton Aralkyl-type epoxy resins such as poxy resins; Dihydroxynaphthalene-type epoxy resins, naphthol-type epoxy resins such as epoxy resins obtained by glycidyl etherification of dihydroxynaphthalene dimers; Triglycidyl isocyanurate, monoallyl diglycidyl isocyanurate, etc. Triazine nucleus-containing epoxy resins; bridged cyclic hydrocarbon compound-modified phenolic epoxy resins such as dicyclopentadiene-modified phenolic epoxy resins, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. .
The bisphenol type epoxy resin such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, tetramethyl bisphenol F type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, and stilbene type epoxy resin preferably have crystallinity.

好ましくは、(A)エポキシ樹脂として、下記式(1)で表されるエポキシ樹脂、下記式(2)で表されるエポキシ樹脂、及び、下記式(3)で表されるエポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を含有するものを用いることができる。   Preferably, (A) the epoxy resin represented by the following formula (1), the epoxy resin represented by the following formula (2), and the epoxy resin represented by the following formula (3) are used as the epoxy resin. What contains at least 1 sort (s) selected from can be used.

Figure 2014232854
Figure 2014232854

式(1)中、Arはフェニレン基又はナフチレン基を表し、Arがナフチレン基の場合、グリシジルエーテル基はα位、β位のいずれに結合していてもよく、Arはフェニレン基、ビフェニレン基及びナフチレン基のうちのいずれか1つの基を表し、R及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜10の炭化水素基を表し、gは0〜5の整数であり、hは0〜8の整数であり、nは重合度を表し、その平均値は1〜3である。 In Formula (1), Ar 1 represents a phenylene group or a naphthylene group, and when Ar 1 is a naphthylene group, the glycidyl ether group may be bonded to either the α-position or the β-position, Ar 2 represents a phenylene group, It represents any one of a biphenylene group and a naphthylene group, R 5 and R 6 each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, g is an integer of 0 to 5, and h is 0 8 is an integer, n 3 represents a polymerization degree, the average value is 1-3.

Figure 2014232854
Figure 2014232854

式(2)中、複数存在するRはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜4の炭化水素基を表し、nは重合度を表し、その平均値は0〜4である。 In Formula (2), a plurality of R 9s each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, n 5 represents a degree of polymerization, and an average value thereof is 0 to 4.

Figure 2014232854
Figure 2014232854

式(3)中、複数存在するR10及びR11はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜4の炭化水素基を表し、nは重合度を表し、その平均値は0〜4である。 In formula (3), a plurality of R 10 and R 11 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, n 6 represents a degree of polymerization, and an average value thereof is 0 to 4. .

(A)エポキシ樹脂の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して、3質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましい。こうすることで、粘度上昇によるワイヤ切れを引き起こす恐れを少なくすることができる。また、エポキシ樹脂(A)の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して、18質量%以下であることが好ましく、13質量%以下であることがより好ましく、11質量%以下がさらに好ましい。こうすることで、吸水率増加による耐湿信頼性の低下等を引き起こす恐れを少なくすることができる。   (A) The content of the epoxy resin is preferably 3% by mass or more, and more preferably 5% by mass or more with respect to the entire epoxy resin composition. By doing so, the possibility of causing wire breakage due to an increase in viscosity can be reduced. Moreover, it is preferable that it is 18 mass% or less with respect to the whole epoxy resin composition, as for content of an epoxy resin (A), it is more preferable that it is 13 mass% or less, and 11 mass% or less is further more preferable. By doing so, it is possible to reduce the possibility of causing a decrease in moisture resistance reliability due to an increase in water absorption.

(B)硬化剤としては、例えば重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、縮合型の硬化剤の3タイプに大別することができる。   (B) As a hardening | curing agent, it can divide roughly into three types, for example, a polyaddition type hardening | curing agent, a catalyst type hardening | curing agent, and a condensation type hardening | curing agent.

重付加型の硬化剤としては、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)など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)など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など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)などの脂環族酸無水物、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)などの芳香族酸無水物などを含む酸無水物;ノボラック型フェノール樹脂、ポリビニルフェノールなどのフェノール樹脂系硬化剤;ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなど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など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などの有機酸類などが挙げられる。   Examples of polyaddition type curing agents include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), and metaxylylene diamine (MXDA), diaminodiphenylmethane (DDM), and m-phenylenediamine (MPDA). In addition to aromatic polyamines such as diaminodiphenylsulfone (DDS), polyamine compounds including dicyandiamide (DICY), organic acid dihydrazide, etc .; alicyclics such as hexahydrophthalic anhydride (HHPA), methyltetrahydrophthalic anhydride (MTHPA) Acid anhydrides, including acid anhydrides, trimellitic anhydride (TMA), pyromellitic anhydride (PMDA), aromatic anhydrides such as benzophenone tetracarboxylic acid (BTDA); novolac-type phenolic resin, polyvinyl Phenolic resin curing agent such as phenol; polysulfide, thioester, polymercaptan compounds such as thioethers; isocyanate prepolymer, isocyanate compounds such as blocked isocyanate; and organic acids such as carboxylic acid-containing polyester resins.

触媒型の硬化剤としては、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)などの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)などのイミダゾール化合物;BF錯体などのルイス酸などが挙げられる。 Examples of the catalyst-type curing agent include tertiary amine compounds such as benzyldimethylamine (BDMA) and 2,4,6-trisdimethylaminomethylphenol (DMP-30); 2-methylimidazole, 2-ethyl-4 -Imidazole compounds such as methylimidazole (EMI24); Lewis acids such as BF 3 complexes.

縮合型の硬化剤としては、例えば、レゾール型フェノール樹脂;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などが挙げられる。   Examples of the condensation type curing agent include a resol type phenol resin; a urea resin such as a methylol group-containing urea resin; and a melamine resin such as a methylol group-containing melamine resin.

これらの中でも、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、保存安定性等のバランスの点からフェノール樹脂系硬化剤が好ましい。フェノール樹脂系硬化剤は、一分子内にフェノール性水酸基を2個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック等のノボラック型樹脂;トリフェノールメタン型フェノール樹脂等の多官能型フェノール樹脂;テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂;フェニレン骨格及び/又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール化合物等が挙げられ、これらは1種類を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。   Among these, a phenol resin-based curing agent is preferable from the viewpoint of balance of flame resistance, moisture resistance, electrical characteristics, curability, storage stability, and the like. The phenol resin-based curing agent is a monomer, oligomer, or polymer in general having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule, and its molecular weight and molecular structure are not particularly limited. For example, phenol novolak resin, cresol novolak Resin, novolak type resin such as bisphenol novolac; polyfunctional phenol resin such as triphenolmethane type phenol resin; modified phenol resin such as terpene modified phenol resin and dicyclopentadiene modified phenol resin; phenylene skeleton and / or biphenylene skeleton Aralkyl type resins such as phenol aralkyl resins, naphthol aralkyl resins having a phenylene and / or biphenylene skeleton; bisphenol compounds such as bisphenol A and bisphenol F, etc. Type may be used in combination of two or more be used alone.

好ましくは、(B)硬化剤として、下記式(4)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種の硬化剤を用いることができる。   Preferably, as the (B) curing agent, at least one curing agent selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (4) can be used.

Figure 2014232854
Figure 2014232854

式(4)中、Arはフェニレン基又はナフチレン基を表し、Arがナフチレン基の場合、水酸基はα位、β位のいずれに結合していてもよく、Arはフェニレン基、ビフェニレン基及びナフチレン基のうちのいずれか1つの基を表し、R及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜10の炭化水素基を表し、iは0〜5の整数であり、jは0〜8の整数であり、nは重合度を表し、その平均値は1〜3である。 In formula (4), Ar 3 represents a phenylene group or a naphthylene group, and when Ar 3 is a naphthylene group, the hydroxyl group may be bonded to either the α-position or the β-position, and Ar 4 represents a phenylene group or a biphenylene group. And any one of naphthylene groups, R 7 and R 8 each independently represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, i is an integer of 0 to 5, and j is 0 to 8 N 4 represents the degree of polymerization, and the average value is 1 to 3.

(B)硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物中に、2質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、4質量%以上であることがさらに好ましい。こうすることで、充分な流動性を得ることができる。また、(B)硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物中に、15質量%以下であることが好ましく、11質量%以下であることがより好ましく、8質量%以下であることがさらに好ましい。こうすることで、吸水率増加による耐湿信頼性の低下等を引き起こす恐れを少なくすることができる。   (B) Content of a hardening | curing agent is 2 mass% or more in an epoxy resin composition, It is more preferable that it is 3 mass% or more, It is further more preferable that it is 4 mass% or more. By doing so, sufficient fluidity can be obtained. In addition, the content of the (B) curing agent in the epoxy resin composition is preferably 15% by mass or less, more preferably 11% by mass or less, and further preferably 8% by mass or less. . By doing so, it is possible to reduce the possibility of causing a decrease in moisture resistance reliability due to an increase in water absorption.

また、(B)硬化剤としてフェノール樹脂系硬化剤を用いる場合におけるエポキシ樹脂とフェノール樹脂系硬化剤との配合比率としては、全エポキシ樹脂のエポキシ基数(EP)と全フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基数(OH)との当量比(EP)/(OH)が0.8〜1.3であることが好ましい。当量比がこの範囲であると、エポキシ樹脂組成物の硬化性の低下、又は樹脂硬化物の物性の低下等を引き起こす恐れが少ない。   In addition, when (B) a phenol resin curing agent is used as the curing agent, the blending ratio of the epoxy resin and the phenol resin curing agent is the number of epoxy groups (EP) of all epoxy resins and the phenol of all phenol resin curing agents. It is preferable that equivalence ratio (EP) / (OH) with the number of functional hydroxyl groups (OH) is 0.8 to 1.3. When the equivalent ratio is within this range, there is little possibility of causing a decrease in the curability of the epoxy resin composition or a decrease in the physical properties of the resin cured product.

また、エポキシ樹脂組成物には、(C)充填材、及び(D)硬化促進剤を含んでいてもよい。   The epoxy resin composition may contain (C) a filler and (D) a curing accelerator.

(C)充填材としては、一般の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用されているものを用いることができる。例えば、溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、チタンホワイト、窒化珪素等の無機充填材、オルガノシリコーンパウダー、ポリエチレンパウダー等の有機充填材が挙げられ、中でも、溶融球状シリカが特に好ましい。これらの充填材は、1種を単独で用いても2種以上を併用しても差し支えない。また、(C)充填材の形状としては、エポキシ樹脂組成物の溶融粘度の上昇を抑え、更に充填材の含有量を高めるためには、できるだけ真球状であり、かつ粒度分布がブロードであることが好ましい。また、充填材がカップリング剤により表面処理されていてもかまわない。さらに、必要に応じて充填材をエポキシ樹脂又はフェノール樹脂等で予め処理して用いてもよく、処理の方法としては、溶媒を用いて混合した後に溶媒を除去する方法や、直接充填材に添加し、混合機を用いて混合処理する方法等がある。   (C) As a filler, what is used for the general epoxy resin composition for semiconductor sealing can be used. Examples thereof include inorganic fillers such as fused spherical silica, fused crushed silica, crystalline silica, talc, alumina, titanium white, and silicon nitride, and organic fillers such as organosilicone powder and polyethylene powder. preferable. These fillers may be used alone or in combination of two or more. The shape of the filler (C) is as spherical as possible and the particle size distribution is broad in order to suppress an increase in the melt viscosity of the epoxy resin composition and further increase the filler content. Is preferred. The filler may be surface-treated with a coupling agent. Furthermore, if necessary, the filler may be pre-treated with an epoxy resin or a phenol resin, and the treatment method includes a method of removing the solvent after mixing with a solvent, or a direct addition to the filler. In addition, there is a method of mixing using a mixer.

(C)充填材の含有量は、エポキシ樹脂組成物の充填性、半導体装置の信頼性の観点から、エポキシ樹脂組成物全体に対して、65質量%以上であることが好ましく、75質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上がさらに好ましい。こうすることで、低吸湿性、低熱膨張性が得られるため耐湿信頼性が不十分となる恐れを少なくすることができる。また、(C)充填材の含有量は、成形性を考慮すると、エポキシ樹脂組成物全体に対して、93質量%以下であることが好ましく、91質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下がさらに好ましい。こうすることで、流動性が低下し成形時に充填不良等が生じたり、高粘度化による半導体装置内のワイヤ流れ等の不都合が生じたりする恐れを少なくすることができる。   (C) The content of the filler is preferably 65% by mass or more, and 75% by mass or more with respect to the entire epoxy resin composition, from the viewpoint of the filling property of the epoxy resin composition and the reliability of the semiconductor device. More preferably, it is more preferably 80% by mass or more. By doing so, low moisture absorption and low thermal expansion can be obtained, so that the risk of insufficient moisture resistance reliability can be reduced. In addition, the content of the filler (C) is preferably 93% by mass or less, more preferably 91% by mass or less, and more preferably 90% by mass with respect to the entire epoxy resin composition in consideration of moldability. % Or less is more preferable. By doing so, it is possible to reduce the possibility that fluidity is lowered and poor filling or the like occurs during molding, or inconvenience such as wire flow in the semiconductor device due to high viscosity.

(D)硬化促進剤は、エポキシ樹脂のエポキシ基と硬化剤(たとえば、フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基)との架橋反応を促進させるものであればよく、一般の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用するものを用いることができる。例えば、1、8−ジアザビシクロ(5、4、0)ウンデセン−7等の双環式アミジン及びその誘導体、2−メチルイミダゾール等の単環式アミジン;トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類;テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート等の4級ホスホニウム塩;ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物等が挙げられ、これらは1種類を単独で用いても2種以上を併用しても差し支えない。   The (D) curing accelerator only needs to accelerate the crosslinking reaction between the epoxy group of the epoxy resin and the curing agent (for example, the phenolic hydroxyl group of the phenol resin-based curing agent). What is used for a composition can be used. For example, bicyclic amidines such as 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 and derivatives thereof, monocyclic amidines such as 2-methylimidazole; organic phosphines such as triphenylphosphine and methyldiphenylphosphine Quaternary phosphonium salts such as tetraphenylphosphonium and tetraphenylborate; adducts of a phosphine compound and a quinone compound, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

(D)硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して、0.05質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましい。こうすることで、硬化性の低下を引き起こす恐れを少なくすることができる。また、(E)硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して、1質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがより好ましい。こうすることで、流動性の低下を引き起こす恐れを少なくすることができる。   (D) It is preferable that content of a hardening accelerator is 0.05 mass% or more with respect to the whole epoxy resin composition, and it is more preferable that it is 0.1 mass% or more. By doing so, the possibility of causing a decrease in curability can be reduced. Moreover, it is preferable that it is 1 mass% or less with respect to the whole epoxy resin composition, and, as for content of (E) hardening accelerator, it is more preferable that it is 0.5 mass% or less. By doing so, the possibility of causing a decrease in fluidity can be reduced.

エポキシ樹脂組成物には、さらに必要に応じて、炭酸カルシウム、硼酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、水酸化アルミニウム、ベーマイト等の中和剤;ハイドロタルサイト、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムなどの腐食防止剤;酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体;エポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤;カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤;シリコーンゴム等の低応力成分;カルナバワックス等の天然ワックス、合成ワックス、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩類もしくはパラフィン等の離型剤;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスファゼン等の難燃剤、酸化防止剤等の各種添加剤を適宜配合してもよい。   If necessary, the epoxy resin composition further includes neutralizing agents such as calcium carbonate, calcium borate, calcium metasilicate, aluminum hydroxide, boehmite; corrosion inhibitors such as hydrotalcite, magnesium oxide, magnesium carbonate; Inorganic ion exchangers such as bismuth hydrate; coupling agents such as epoxy silane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane; carbon black, bengara, etc. Coloring agents; Low stress components such as silicone rubber; Natural waxes such as carnauba wax; Synthetic waxes; Mold release agents such as higher fatty acids such as zinc stearate and their metal salts or paraffin; Aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, boron Zinc acid, molybdic acid Lead, flame retardants such as phosphazene, various additives such as an antioxidant may be appropriately blended.

エポキシ樹脂組成物は、前述の各成分を、例えば、ミキサー等を用いて15℃〜28℃で混合したもの、さらにその後、ロール、ニーダー、押出機等の混練機で溶融混練し、冷却後粉砕したものなど、必要に応じて適宜分散度や流動性等を調整したものを用いることができる。   The epoxy resin composition is obtained by mixing the above-mentioned components at 15 ° C. to 28 ° C. using, for example, a mixer, and then melt-kneading with a kneader such as a roll, a kneader, or an extruder, and grinding after cooling. Those having an appropriate degree of dispersion and fluidity can be used as necessary.

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化体は、上記のエポキシ樹脂組成物をトランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の従来からの成形方法で成形硬化して得ることができる。トランスファーモールドなどの成形方法で成形硬化されたエポキシ樹脂組成物の硬化体は、必要に応じて80℃〜200℃程度の温度で、10分〜24時間程度の時間をかけて完全硬化させることで得ることもできる。   The cured body of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention can be obtained by molding and curing the above epoxy resin composition by a conventional molding method such as transfer molding, compression molding, injection molding or the like. The cured product of the epoxy resin composition molded and cured by a molding method such as transfer mold is completely cured at a temperature of about 80 ° C. to 200 ° C. for about 10 minutes to 24 hours as necessary. It can also be obtained.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例では、部はとくに特定しない限り質量部を表す。   Hereinafter, although an example and a comparative example explain the present invention, the present invention is not limited to these. In addition, in an Example, unless otherwise specified, a part represents a mass part.

実施例および比較例では、以下の原料を用いた。
エポキシ樹脂BA:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキルエポキシ樹脂(日本化薬社製、NC−3000)
エポキシ樹脂C:ナフタレンジオールジグリシジルエーテル(DIC社製、エピクロンHP−4032D)
エポキシ樹脂D:ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂(DIC社製、エピクロンHP−6000)
In the examples and comparative examples, the following raw materials were used.
Epoxy resin BA: Biphenylene skeleton-containing phenol aralkyl epoxy resin (Nippon Kayaku Co., Ltd., NC-3000)
Epoxy resin C: naphthalenediol diglycidyl ether (manufactured by DIC, Epicron HP-4032D)
Epoxy resin D: naphthylene ether type epoxy resin (DIC Corporation, Epicron HP-6000)

シアネートエステル樹脂A:ノボラック型シアネートエステル樹脂(ロンザジャパン社製、プリマセットPT−30)
シアネートエステル樹脂B:下記一般式(II)で表されるp−キシレン変性ナフトールアラルキル型シアネートエステル樹脂(ナフトールアラルキル型フェノール樹脂(東都化成社製、「SN−485誘導体」)と塩化シアンの反応物)
Cyanate ester resin A: Novolak-type cyanate ester resin (Lonza Japan, Primaset PT-30)
Cyanate ester resin B: p-xylene-modified naphthol aralkyl type cyanate ester resin represented by the following general formula (II) (naphthol aralkyl type phenol resin (manufactured by Toto Kasei Co., Ltd., “SN-485 derivative”)) and a reaction product of cyanogen chloride )

Figure 2014232854
(式中、Rは水素原子またはメチル基を示し、nは1以上の整数を示す。)
Figure 2014232854
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, and n represents an integer of 1 or more.)

フェノール樹脂A:ビフェニルジメチレン型フェノール樹脂(日本化薬社製、GPH−103)
アミン化合物:4,4'−ジアミノジフェニルメタン
ビスマレイミド化合物(ケイアイ化成工業社製、BMI−70)
Phenol resin A: Biphenyl dimethylene type phenol resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., GPH-103)
Amine compound: 4,4′-diaminodiphenylmethane bismaleimide compound (manufactured by KAI Kasei Kogyo Co., Ltd., BMI-70)

フェノキシ樹脂A:ビスフェノールアセトフェノン構造を含むフェノキシ樹脂(三菱化学社製、YX−6954BH30) Phenoxy resin A: Phenoxy resin containing a bisphenol acetophenone structure (YX-6654BH30, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)

充填材A:球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25R、平均粒径0.5μm)
充填材B:球状シリカ(アドマテックス社製、SO−31R、平均粒径1.0μm)
充填材C:球状シリカ(トクヤマ社製、NSS−5N、平均粒径75nm)
充填材D:ベーマイト(ナバルテック社製、AOH−30)
充填材E:シリコーン粒子(信越化学工業社製、KMP−600、平均粒径5μm)
Filler A: Spherical silica (manufactured by Admatechs, SO-25R, average particle size 0.5 μm)
Filler B: Spherical silica (manufactured by Admatechs, SO-31R, average particle size 1.0 μm)
Filler C: Spherical silica (manufactured by Tokuyama, NSS-5N, average particle size 75 nm)
Filler D: Boehmite (Navaltech AOH-30)
Filler E: Silicone particles (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KMP-600, average particle size 5 μm)

カップリング剤A:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GE東芝シリコーン社製、A−187)
硬化促進剤A:下記一般式(IX)に該当するオニウム塩化合物のリン系触媒(住友ベークライト社製、#C)
Coupling agent A: γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GE Toshiba Silicone, A-187)
Curing accelerator A: Phosphorus catalyst of an onium salt compound corresponding to the following general formula (IX) (manufactured by Sumitomo Bakelite, #C)

Figure 2014232854
Figure 2014232854

(式中、Pはリン原子、R、R、RおよびRは、それぞれ、置換もしくは無置換の芳香環または複素環を有する有機基、あるいは置換もしくは無置換の脂肪族基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよい。Aは分子外に放出しうるプロトンを少なくとも1個以上分子内に有するn(n≧1)価のプロトン供与体のアニオン、またはその錯アニオンを示す。) (In the formula, P represents a phosphorus atom, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each represents an organic group having a substituted or unsubstituted aromatic ring or heterocyclic ring, or a substituted or unsubstituted aliphatic group. A may be the same as or different from each other, and A is an anion of an n (n ≧ 1) -valent proton donor having at least one proton that can be released to the outside of the molecule, or a complex anion thereof. Is shown.)

硬化促進剤B:オクチル酸亜鉛 Curing accelerator B: Zinc octylate

(実施例1)
樹脂ワニス1の調製
エポキシ樹脂BAとしてビフェニレン骨格含有フェノールアラルキルエポキシ樹脂(日本化薬社製、NC−3000)11.0質量部、アミン化合物として4,4'−ジアミノジフェニルメタン3.5質量部、ビスマレイミド化合物としてビス−(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン(ケイアイ化成工業社製、BMI−70)20.0質量部、をメチルエチルケトンに溶解、分散させた。さらに、充填材Aとして球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25R、平均粒径0.5μm)20.0質量部、充填材Dとしてベーマイト(ナバルテック社製、AOH−30)45.0質量部とカップリング剤Aとしてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GE東芝シリコーン社製、A−187)0.5質量部を添加して、高速撹拌装置を用いて30分間撹拌して、不揮発分65質量%となるように調整し、樹脂ワニス1を調製した。
Example 1
Preparation of Resin Varnish 1 11.0 parts by mass of a biphenylene skeleton-containing phenol aralkyl epoxy resin (Nippon Kayaku Co., Ltd., NC-3000) as an epoxy resin BA, 3.5 parts by mass of 4,4′-diaminodiphenylmethane as an amine compound, bis As a maleimide compound, 20.0 parts by mass of bis- (3-ethyl-5-methyl-4-maleimidophenyl) methane (manufactured by Keiai Chemical Industry Co., Ltd., BMI-70) was dissolved and dispersed in methyl ethyl ketone. Furthermore, 20.0 parts by mass of spherical silica (manufactured by Admatechs, SO-25R, average particle size 0.5 μm) as filler A, and 45.0 masses of boehmite (manufactured by Navaltech, AOH-30) as filler D And 0.5 parts by mass of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GE Toshiba Silicone Co., Ltd., A-187) is added as a coupling agent A, and the mixture is stirred for 30 minutes using a high-speed stirrer. The resin varnish 1 was prepared by adjusting the content to 65% by mass.

キャリア材料の製造
樹脂ワニス1を、支持基材であるキャリア箔付き極薄銅箔(三井金属鉱業社製、マイクロシンEx、1.5μm)上に、ダイコーター装置を用いて乾燥後の樹脂層の厚さが30μmとなるように塗工し、これを160℃の乾燥装置で5分間乾燥して、第一樹脂層用の銅箔付き樹脂シート1A(キャリア材料1A)を得た。
また、樹脂ワニス1をキャリア箔付き極薄銅箔(三井金属鉱業社製、マイクロシンEx、1.5μm)上に同様に塗工し、乾燥後の樹脂層の厚さが30μmになるように、160℃の乾燥機で5分間乾燥して、第二樹脂層用の銅箔付き樹脂シート1B(キャリア材料1B)を得た。
Production of carrier material Resin varnish 1 is dried onto a support substrate ultrathin copper foil with carrier foil (manufactured by Mitsui Kinzoku Mining Co., Ltd., Micro Thin Ex, 1.5 μm) using a die coater device. The film was coated to a thickness of 30 μm and dried for 5 minutes with a dryer at 160 ° C. to obtain a resin sheet 1A with a copper foil (carrier material 1A) for the first resin layer.
Also, the resin varnish 1 is applied in the same manner onto an ultrathin copper foil with carrier foil (Mitsui Metal Mining Co., Ltd., Microcin Ex, 1.5 μm), and the thickness of the resin layer after drying is 30 μm. And drying for 5 minutes with a dryer at 160 ° C. to obtain a resin sheet 1B with copper foil (carrier material 1B) for the second resin layer.

プリプレグの製造
(プリプレグ1)
第一樹脂層用のキャリア材料1A、および第二樹脂層用のキャリア材料1Bをガラス繊維基材(日東紡社製Tガラス織布、WTX−116E、IPC規格2116T)の両面に樹脂層が繊維基材と向き合うように配し、図2に示す真空ラミネート装置および熱風乾燥装置により樹脂組成物を含浸させ、銅箔が積層されたプリプレグ1を得た。
具体的には、ガラス繊維基材の両面にキャリア材料Aおよびキャリア材料Bがガラス繊維基材の幅方向の中心に位置するように、それぞれ重ね合わせ、常圧より9.999×10Pa(約750Torr)以上減圧した条件下で、ラミネート速度2m/分、ガラス繊維基材にかかる張力は140N/mに設定し、100℃のラミネートロールを用いて接合した。
ここで、ガラス繊維基材の幅方向寸法の内側領域においては、キャリア材料1Aおよびキャリア材料1Bの樹脂層をガラス繊維基材の両面側にそれぞれ接合するとともに、ガラス繊維基材の幅方向寸法の外側領域においては、キャリア材料1Aおよびキャリア材料1Bの樹脂層同士を接合した。
つぎに、上記接合したものを、120℃に設定した横搬送型の熱風乾燥装置内を2分間通すことによって、圧力を作用させることなく加熱処理してプリプレグ1を得た。
Manufacture of prepreg (prepreg 1)
The carrier material 1A for the first resin layer and the carrier material 1B for the second resin layer are made of a fiber layer on both sides of a glass fiber substrate (T glass woven fabric manufactured by Nittobo, WTX-116E, IPC standard 2116T). Arranged so as to face the substrate, the resin composition was impregnated with a vacuum laminating apparatus and a hot air drying apparatus shown in FIG. 2 to obtain a prepreg 1 on which a copper foil was laminated.
Specifically, the carrier material A and the carrier material B are overlapped on both surfaces of the glass fiber base so that they are positioned at the center in the width direction of the glass fiber base, respectively, and 9.999 × 10 4 Pa (from normal pressure) Under a condition where the pressure was reduced by about 750 Torr) or more, the laminating speed was set to 2 m / min, the tension applied to the glass fiber substrate was set to 140 N / m, and bonding was performed using a 100 ° C. laminating roll.
Here, in the inner region of the width direction dimension of the glass fiber base material, the resin layers of the carrier material 1A and the carrier material 1B are respectively bonded to both sides of the glass fiber base material, and the width direction dimension of the glass fiber base material In the outer region, the resin layers of the carrier material 1A and the carrier material 1B were joined together.
Next, the bonded product was heat-treated without applying pressure by passing it through a horizontal conveyance type hot air drying apparatus set at 120 ° C. for 2 minutes to obtain a prepreg 1.

金属張積層板の製造
銅箔が積層されたプリプレグ1を平滑な金属板に挟み、220℃、1.5MPaで2時間加熱加圧成形することにより、金属張積層板を得た。
Production of metal-clad laminate A prepreg 1 on which a copper foil was laminated was sandwiched between smooth metal plates and heated and pressed at 220 ° C. and 1.5 MPa for 2 hours to obtain a metal-clad laminate.

回路基板の製造
上記で得られた金属張積層板をコア基板として用い、その両面にセミアディティブ法でパターン形成した内層回路基板を作成した。その両面に、銅箔付き樹脂シート(キャリア材料1A)を真空ラミネートで積層した後、熱風乾燥装置にて220℃で60分間加熱硬化をおこなった。次いで、キャリア箔を剥離後、炭酸レーザーによりブラインドビアホール(非貫通孔)を形成した。つぎにビア内を、60℃の膨潤液(アトテックジャパン社製、スウェリングディップ セキュリガント P)に5分間浸漬し、さらに80℃の過マンガン酸カリウム水溶液(アトテックジャパン社製、コンセントレート コンパクト CP)に10分浸漬後、中和して粗化処理をおこなった。
これを脱脂、触媒付与、活性化の工程を経た後、めっきレジストを形成し、無電解銅めっき皮膜を給電層として回路加工を施した。つぎに、熱風乾燥装置にて200℃で60分間アニール処理を行った後、フラッシュエッチングで給電層を除去した。
つぎに、ソルダーレジスト層を積層し、次いで半導体素子搭載ダイパッドなどが露出するように炭酸レーザーによりブラインドビアホール(非貫通孔)を形成した。
最後に、ソルダーレジスト層から露出した回路層上へ、無電解ニッケルめっき層と、無電解金めっき層とからなるめっき層を形成し、得られた基板を187mm×50mmサイズに切断し、回路基板を得た。
Production of Circuit Board Using the metal-clad laminate obtained above as a core board, an inner circuit board was formed by patterning on both sides thereof by a semi-additive method. A resin sheet with a copper foil (carrier material 1A) was laminated on both surfaces by vacuum lamination, and then heat-cured at 220 ° C. for 60 minutes with a hot air dryer. Next, after peeling off the carrier foil, blind via holes (non-through holes) were formed by a carbonic acid laser. Next, the inside of the via is immersed in a 60 ° C. swelling liquid (Atotech Japan Co., Swelling Dip Securigant P) for 5 minutes, and further an 80 ° C. potassium permanganate aqueous solution (Atotech Japan Co., Concentrate Compact CP). After 10 minutes of immersion, the mixture was neutralized and roughened.
This was subjected to degreasing, catalyst application, and activation steps, a plating resist was formed, and circuit processing was performed using an electroless copper plating film as a power feeding layer. Next, after performing an annealing process at 200 ° C. for 60 minutes with a hot air drying apparatus, the power feeding layer was removed by flash etching.
Next, a solder resist layer was laminated, and then blind via holes (non-through holes) were formed by a carbonic acid laser so that the semiconductor element mounting die pad and the like were exposed.
Finally, a plating layer composed of an electroless nickel plating layer and an electroless gold plating layer is formed on the circuit layer exposed from the solder resist layer, and the obtained substrate is cut into a size of 187 mm × 50 mm, Got.

<回路基板に含まれる窒素含量>
得られた回路基板の4か所以上を偏りのないように切り出した。次いで、切り出した試料からソルダーレジスト層、めっき層等の付着物を除去して凍結粉砕をおこなった。得られた粉砕試料をよく混合し、300mg以上の粉砕試料を得た。次いで、JISK6910に示されるケルダール法により粉砕試料中の窒素の量(W)を定量した。また、粉砕試料中の灰分の量(W)は、上記粉砕試料を熱重量測定・示差熱分析(TG/DTA)にて室温から30分で700℃まで昇温し、700℃4時間ホールドして残渣の重量を測定することにより得た。
測定試料には、有機成分だけでなく、ガラスクロスなどの無機成分も含まれている。そのため、上記灰分の重量(W)を測定し、測定試料の重量(W)から無機成分の重量に相当する灰分の重量(W)を排除して、回路基板に含まれる有機成分の重量(W−W)を計算する。
以下の(1)式より回路基板に含まれる有機成分100質量%に対する窒素の含有量(A)を算出した。
A(質量%)=100×W/(W−W) (1)
得られた値を表1に示す。
<Nitrogen content in circuit board>
Four or more portions of the obtained circuit board were cut out so as not to be biased. Next, deposits such as a solder resist layer and a plating layer were removed from the cut sample, and freeze pulverization was performed. The obtained ground sample was mixed well to obtain a ground sample of 300 mg or more. Next, the amount (W 1 ) of nitrogen in the ground sample was quantified by the Kjeldahl method shown in JISK6910. The amount of ash in the crushed sample (W 2 ) is determined by heating the crushed sample from room temperature to 700 ° C. in 30 minutes by thermogravimetry / differential thermal analysis (TG / DTA) and holding at 700 ° C. for 4 hours. And obtained by measuring the weight of the residue.
The measurement sample contains not only organic components but also inorganic components such as glass cloth. Therefore, the weight (W 2 ) of the ash is measured, the weight (W 2 ) of the ash corresponding to the weight of the inorganic component is excluded from the weight (W 0 ) of the measurement sample, and the organic component contained in the circuit board is removed. Calculate the weight (W 0 -W 2 ).
The nitrogen content (A) relative to 100% by mass of the organic component contained in the circuit board was calculated from the following equation (1).
A (mass%) = 100 × W 1 / (W 0 −W 2 ) (1)
The obtained values are shown in Table 1.

半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造
ミキサーを用いて表2に示す各成分を15〜28℃で混合し、次いで70℃〜100℃でロール混練した。冷却後、粉砕してエポキシ樹脂組成物を得た。なお、表2中、各成分の詳細は下記のとおりである。また、表2中の単位は、質量%である。
Each component shown in Table 2 was mixed at 15 to 28 ° C. using a mixer for manufacturing an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation , and then roll-kneaded at 70 to 100 ° C. After cooling, it was pulverized to obtain an epoxy resin composition. In Table 2, the details of each component are as follows. Moreover, the unit in Table 2 is mass%.

<(A)エポキシ樹脂>
エポキシ樹脂BA:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキルエポキシ樹脂(日本化薬社製、NC−3000)
<(A) Epoxy resin>
Epoxy resin BA: Biphenylene skeleton-containing phenol aralkyl epoxy resin (Nippon Kayaku Co., Ltd., NC-3000)

<(B)硬化剤>
硬化剤BA:MEH−7851SS、明和化成社製、水酸基当量203
<(B) Curing agent>
Curing agent BA: MEH-7785SS, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd., hydroxyl equivalent 203

<(C)充填材>
シリカ:FB−820、電気化学工業社製、溶融球状シリカ、平均粒径26.5μm、105μm以上の粒子1%以下
<(C) Filler>
Silica: FB-820, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., fused spherical silica, average particle size of 26.5 μm, particles of 105 μm or more 1% or less

<(D)硬化促進剤>
トリフェニルホスフィン(TPP)、北興化学工業社製
<(D) Curing accelerator>
Triphenylphosphine (TPP), manufactured by Hokuko Chemical Co., Ltd.

<その他の成分>
カップリング剤:3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン
着色剤:カーボンブラック
離型剤:カルナバワックス
腐食防止剤:ハイドロタルサイト(DHT−4A、協和化学工業社製)
<Other ingredients>
Coupling agent: 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane Colorant: Carbon black mold release agent: Carnauba wax corrosion inhibitor: Hydrotalcite (DHT-4A, manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.)

エポキシ樹脂組成物の物性を以下の方法により測定した。その結果を表2に示す。   The physical properties of the epoxy resin composition were measured by the following methods. The results are shown in Table 2.

<スパイラルフロー(SF)>
低圧トランスファー成形機(コータキ精機社製「KTS−15」)を用いて、EMMI−1−66に準じたスパイラルフロー測定用の金型に、金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間120秒の条件で、エポキシ樹脂組成物を注入し、流動長(単位:cm)を測定した。
<Spiral flow (SF)>
Using a low-pressure transfer molding machine (“KTS-15” manufactured by Kotaki Seiki Co., Ltd.), a mold for spiral flow measurement in accordance with EMMI-1-66, mold temperature 175 ° C., injection pressure 6.9 MPa, curing time The epoxy resin composition was injected under the condition of 120 seconds, and the flow length (unit: cm) was measured.

<ゲルタイム(GT)>
175℃に加熱した熱板上でエポキシ樹脂組成物を溶融後、へらで練りながら硬化するまでの時間(単位:秒)を測定した。
<Geltime (GT)>
After melting the epoxy resin composition on a hot plate heated to 175 ° C., the time (unit: second) until it was cured while kneading with a spatula was measured.

半導体装置の製造
アルミニウム製電極パッド(アルミニウム純度99.9質量%、厚み1μm)を備えるTEG(TEST ELEMENT GROUP)チップ(3.5mm×3.5mm)を上記回路基板のダイパッド部に接着し、TEGチップの電極パッドと基板の電極パッドとをデイジーチェーン接続となるように、銅ワイヤ(銅純度99.99質量%、径25μm)を用いてワイヤピッチ80μmでワイヤボンディングした。これを、低圧トランスファー成形機(TOWA製「Yシリーズ」)を用いて、金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間2分の条件で、上記エポキシ樹脂組成物を用いて封止成形して、半導体パッケージを作製した。このパッケージを175℃、4時間の条件で後硬化した後、半導体装置を得た。
Manufacturing of Semiconductor Device A TEG (TEST ELEMENT GROUP) chip (3.5 mm × 3.5 mm) having an aluminum electrode pad (aluminum purity 99.9 mass%, thickness 1 μm) is bonded to the die pad portion of the circuit board, and the TEG Wire bonding was performed using a copper wire (copper purity 99.99 mass%, diameter 25 μm) at a wire pitch of 80 μm so that the electrode pad of the chip and the electrode pad of the substrate were connected in a daisy chain. Using a low-pressure transfer molding machine (“Y series” manufactured by TOWA), this was sealed using the above epoxy resin composition under conditions of a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 2 minutes. A semiconductor package was manufactured. After the package was post-cured at 175 ° C. for 4 hours, a semiconductor device was obtained.

<半導体装置中の回路基板に含まれる窒素含量>
得られた半導体装置中の回路基板4か所以上を偏りのないように切り出した。次いで、切り出した試料からソルダーレジスト層、封止したエポキシ樹脂組成物の硬化体、めっき層等の付着物を除去して凍結粉砕を行った。得られた粉砕試料をよく混合し、300mg以上の粉砕試料を得た。次いで、JISK6910に示されるケルダール法により粉砕試料中の窒素の量(W)を定量した。また、粉砕試料中の灰分の量(W)は、上記粉砕試料を熱重量測定・示差熱分析(TG/DTA)にて室温から30分で700℃まで昇温し、700℃4時間ホールドして残渣の重量を測定することにより得た。
測定試料には、有機成分だけでなく、ガラスクロスなどの無機成分も含まれている。そのため、上記灰分の重量(W)を測定し、測定試料の重量(W)から無機成分の重量に相当する灰分の重量(W)を排除して、回路基板に含まれる有機成分の重量(W−W)を計算する。
以下の(1)式より回路基板に含まれる有機成分100質量%に対する窒素の含有量(A)を算出した。
A(質量%)=100×W/(W−W) (1)
得られた半導体装置中の回路基板の窒素含量は、前述の回路基板に含まれる窒素含量とほぼ同じ値であることを確認した。
<Nitrogen content in circuit boards in semiconductor devices>
Four or more circuit boards in the obtained semiconductor device were cut out so as not to be biased. Next, the solder resist layer, the cured cured epoxy resin composition, and the deposits such as the plating layer were removed from the cut out sample, and freeze pulverization was performed. The obtained ground sample was mixed well to obtain a ground sample of 300 mg or more. Next, the amount (W 1 ) of nitrogen in the ground sample was quantified by the Kjeldahl method shown in JISK6910. The amount of ash in the crushed sample (W 2 ) is determined by heating the crushed sample from room temperature to 700 ° C. in 30 minutes by thermogravimetry / differential thermal analysis (TG / DTA) and holding at 700 ° C. for 4 hours. And obtained by measuring the weight of the residue.
The measurement sample contains not only organic components but also inorganic components such as glass cloth. Therefore, the weight (W 2 ) of the ash is measured, the weight (W 2 ) of the ash corresponding to the weight of the inorganic component is excluded from the weight (W 0 ) of the measurement sample, and the organic component contained in the circuit board is removed. Calculate the weight (W 0 -W 2 ).
The nitrogen content (A) relative to 100% by mass of the organic component contained in the circuit board was calculated from the following equation (1).
A (mass%) = 100 × W 1 / (W 0 −W 2 ) (1)
It was confirmed that the nitrogen content of the circuit board in the obtained semiconductor device was almost the same value as the nitrogen content contained in the circuit board.

<高温保管特性>
得られた半導体装置について半導体装置のHTSL(高温保存試験)を行った。具体的には、200℃で処理し、不良が発生する時間を調べた。不良の判定は、作製したパッケージ10個を用いて評価し、初期抵抗に対する処理後の抵抗値が1.2倍を超えたパッケージが発生した時間を不良時間とした。その結果を表2に示す。表2中単位は、時間(hour)である。
<High temperature storage characteristics>
The obtained semiconductor device was subjected to HTSL (high temperature storage test) of the semiconductor device. Specifically, the treatment was performed at 200 ° C., and the time during which defects occurred was examined. The determination of the defect was evaluated using 10 manufactured packages, and the time when the package in which the resistance value after the treatment with respect to the initial resistance exceeded 1.2 times was defined as the defect time. The results are shown in Table 2. The unit in Table 2 is time.

(実施例2〜4、比較例1および2)
樹脂ワニスの組成を表1に示す組成に変え、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の組成を表2に示す組成に変えた以外は、実施例1と同様に半導体装置を作製し、各評価をおこなった。
(Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 and 2)
A semiconductor device was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition of the resin varnish was changed to the composition shown in Table 1 and the composition of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation was changed to the composition shown in Table 2. I did it.

Figure 2014232854
Figure 2014232854

Figure 2014232854
Figure 2014232854

1 真空ラミネート装置
2 熱風乾燥装置
3 プリプレグ
4 シート状基材
5a キャリア材料
5b キャリア材料
7 ラミネートロール
100 半導体装置
101 半導体素子
102 樹脂基板
103 電極パッド
104 ダイボンド材硬化体
105 接続端子
107 銅ワイヤ
109 エポキシ樹脂組成物の硬化体
111 ボール
115 保護膜
117 半田バンプ
119 接続端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum laminating apparatus 2 Hot air drying apparatus 3 Prepreg 4 Sheet-like base material 5a Carrier material 5b Carrier material 7 Laminate roll 100 Semiconductor device 101 Semiconductor element 102 Resin substrate 103 Electrode pad 104 Die bond material hardening body 105 Connection terminal 107 Copper wire 109 Epoxy resin Cured body of composition 111 Ball 115 Protective film 117 Solder bump 119 Connection terminal

Claims (6)

半導体素子と、
少なくとも一方の面に前記半導体素子を搭載する樹脂基板と、
前記半導体素子に設けられた電極パッドと、
前記樹脂基板に設けられた接続端子と前記電極パッドとを接続する銅ワイヤと、
前記半導体素子および前記銅ワイヤを封止するエポキシ樹脂組成物の硬化体と、
を備え、
前記樹脂基板に含まれる窒素含量が、前記樹脂基板に含まれる有機成分100質量%に対し、0.2質量%以上3.0質量%以下である、半導体装置。
A semiconductor element;
A resin substrate on which the semiconductor element is mounted on at least one surface;
An electrode pad provided in the semiconductor element;
A copper wire connecting the connection terminal provided on the resin substrate and the electrode pad;
A cured body of an epoxy resin composition that seals the semiconductor element and the copper wire;
With
The semiconductor device whose nitrogen content contained in the said resin substrate is 0.2 to 3.0 mass% with respect to 100 mass% of organic components contained in the said resin substrate.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記樹脂基板は熱硬化性樹脂と充填材と繊維基材とを含む、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The said resin substrate is a semiconductor device containing a thermosetting resin, a filler, and a fiber base material.
請求項1または2に記載の半導体装置において、
前記樹脂基板は、トリアジン骨格含有エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、トリアジン骨格含有フェノール樹脂、マレイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、アミン硬化剤、およびジシアンジアミドからなる群から選択される1種または2種以上の窒素含有化合物を含む樹脂組成物の硬化体を含む、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 or 2,
The resin substrate contains one or more nitrogen atoms selected from the group consisting of triazine skeleton-containing epoxy resins, cyanate ester resins, triazine skeleton-containing phenol resins, maleimide resins, benzoxazine resins, amine curing agents, and dicyandiamide. A semiconductor device comprising a cured product of a resin composition containing a compound.
請求項1乃至3いずれか一項に記載の半導体装置において、
前記銅ワイヤ中の銅の含有量が、前記銅ワイヤ全体に対して、99.99質量%以上である、半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
The semiconductor device whose copper content in the said copper wire is 99.99 mass% or more with respect to the said whole copper wire.
請求項1乃至4いずれか一項に記載の半導体装置において、
前記電極パッドがアルミニウムを主成分として含む、半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
A semiconductor device, wherein the electrode pad contains aluminum as a main component.
請求項1乃至5いずれか一項に記載の半導体装置において、
前記樹脂基板が、回路基板である、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device, wherein the resin substrate is a circuit board.
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