JP2015183093A - Composition suitable to interlaminar filler for lamination type semiconductor device, lamination type semiconductor device, and method for producing lamination type semiconductor device - Google Patents

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河瀬 康弘
Yasuhiro Kawase
康弘 河瀬
慎 池本
Shin Ikemoto
慎 池本
雅哉 杉山
Masaya Sugiyama
雅哉 杉山
秀紀 桐谷
Hidenori Kiritani
秀紀 桐谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an interlayer filler composition for a lamination type semiconductor device capable of forming an interlayer filler layer having excellent thermal conductivity, even suitable to the lamination process of a semiconductor, also capable of secure joining between the semiconductor substrates and maintaining the stable joining in accordance with various environmental changes as well, a lamination type semiconductor device, and a production method therefor.SOLUTION: Provided is an interlayer filler composition for a lamination type semiconductor device containing: a resin whose melt viscosity at 120°C is 0.001 to 1 Pa s, a silica filler in which the volume average particle diameter is 0.1 to 10 μm; and an inorganic filler in which the volume average particle diameter is 0.1 to 10 μm, and also having the volume average particle diameter different from the average particle diameter of the silica filler.

Description

本発明は、積層型半導体装置の層間充填材に好適な組成物と、当該組成物を用い、特定の工程を経てなる積層型半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a composition suitable for an interlayer filler of a stacked semiconductor device, and a method for manufacturing a stacked semiconductor device using the composition and passing through a specific process.

近年、半導体デバイスの更なる高速化・高容量化などの性能向上のために、トランジスタや配線の微細化に加えて、半導体装置に用いる基板を2層以上積み重ねて積層化した積層型半導体装置の研究開発が進められている。
より具体的には、半導体基板同士が、そのチップ間においてはんだバンプ等の電気信号端子等で接続されていると同時に、層間充填材を充填して形成された層間充填層により接着された構造を有する積層型半導体装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, in order to improve the performance of semiconductor devices such as higher speed and higher capacity, in addition to miniaturization of transistors and wiring, a stacked semiconductor device in which two or more substrates used in a semiconductor device are stacked and stacked is used. Research and development is ongoing.
More specifically, a structure in which semiconductor substrates are connected to each other by an electrical signal terminal such as a solder bump between the chips and at the same time bonded by an interlayer filling layer formed by filling an interlayer filler. A stacked semiconductor device is known (for example, see Patent Document 1).

このような積層型半導体装置の実用化に向けて、種々の課題が指摘されているが、その内の一つにトランジスタや配線等のデバイスから発する熱の放熱問題がある。この問題は、一般的に、半導体基板の積層の際に用いられる層間充填材組成物の熱伝導率が、金属やセラミックなどに比べて非常に低いことに起因し、積層型半導体装置内での蓄熱による半導体装置の性能低下が懸念されている。   Various problems have been pointed out for the practical application of such a stacked semiconductor device, and one of them is a problem of heat dissipation from a device such as a transistor or a wiring. This problem is generally caused by the fact that the thermal conductivity of the interlayer filler composition used when stacking semiconductor substrates is very low compared to metals and ceramics. There is concern about the performance degradation of semiconductor devices due to heat storage.

この課題を解決する一つの手法として、層間充填材組成物の高熱伝導化が挙げられる。具体的には、層間充填材組成物の接着成分を構成する熱硬化性樹脂として高熱伝導性のエポキシ樹脂を使用したり、このような高熱伝導性樹脂と高熱伝導性無機フィラーとを複合化したりすることで、層間充填材組成物を高熱伝導化することが行われている。例えば、球状窒化ホウ素凝集体をフィラーとして配合した層間充填材組成物が知られている(例えば、特許文献2参照)。   One technique for solving this problem is to increase the thermal conductivity of the interlayer filler composition. Specifically, a highly thermally conductive epoxy resin is used as the thermosetting resin constituting the adhesive component of the interlayer filler composition, or such a highly thermally conductive resin and a highly thermally conductive inorganic filler are combined. By doing so, the interlayer filler composition is made to have high thermal conductivity. For example, an interlayer filler composition containing a spherical boron nitride aggregate as a filler is known (see, for example, Patent Document 2).

このような高熱伝導性樹脂と高熱伝導性無機フィラーとを複合化した層間充填材組成物は、固体である高熱伝導性無機フィラーを含有することから積層型半導体装置を製造する際の温度条件下でも、通常流動性が低い。そのため、このような層間充填材組成物は、半導体デバイスチップ間を予めバンプ等の電気信号端子等で接続したものを作成した後、その半導体デバイスチップ間に充填することが困難である。そこで、層間充填材組成物からなる層を予め形成した上で、半導体基板を接合するプロセスが知られている。   The interlayer filler composition in which such a high heat conductive resin and a high heat conductive inorganic filler are combined contains a high heat conductive inorganic filler that is a solid, and therefore, temperature conditions when manufacturing a stacked semiconductor device. But usually the fluidity is low. Therefore, such an interlayer filler composition is difficult to fill between the semiconductor device chips after the semiconductor device chips are preliminarily connected with electrical signal terminals such as bumps. Therefore, a process is known in which a layer made of an interlayer filler composition is formed in advance and a semiconductor substrate is bonded.

具体的には、半導体回路素子を形成したウェハー上に、層間充填材組成物(層間充填層形成用組成物)からなる層を形成し、加熱してBステージ化を行い、次いでダイシングによりチップを切り出し、このチップを複数枚積層し、加熱加圧による仮接合を繰り返し、最終的に加熱加圧条件下で本接合(半田接合)を行うプロセスが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。   Specifically, a layer made of an interlayer filler composition (interlayer filler layer forming composition) is formed on a wafer on which semiconductor circuit elements are formed, heated to be B-staged, and then a chip is formed by dicing. A process has been proposed in which a plurality of chips are stacked, temporary bonding by heating and pressing is repeated, and finally final bonding (solder bonding) is performed under heating and pressing conditions (for example, see Non-Patent Document 1). ).

国際公開第2008/087701号パンフレットInternational Publication No. 2008/088771 Pamphlet 特表2008−510878号公報Japanese translation of PCT publication No. 2008-510878

エレクトロニクス実装学会講演大会講演論文集、61,23,2009)Proceedings of the Japan Institute of Electronics Packaging, 61, 23, 2009)

上記背景技術に記載したように、積層型半導体装置では、特許文献2に記載の層間充填材組成物でも、集積回路の高密度化に伴う発熱を十分放熱できる程度の熱伝導性を発揮するには至っていなかった。そして、積層型半導体装置では、熱伝導性の向上に加えて積層体使用時の発熱膨張などによる応力を緩和するために、適当な線膨張率やガラス転移温度など、様々な要求される特性を満たさなければならないという課題が見いだされた。
また、半導体基板同士の層間に、層間充填材組成物を有してなる積層型半導体装置を製造するプロセス(以下、積層プロセスと略記することがある)では、層間充填材組成物を加熱加圧条件での接合に適合する程度の粘度や熱伝導性の向上に加えて、積層体の応力緩和のために線膨張率など各工程で要求される特性を満たさなければならないという課題が見出された。
As described in the background art above, in the stacked semiconductor device, even the interlayer filler composition described in Patent Document 2 exhibits a thermal conductivity that can sufficiently dissipate heat generated due to the higher density of the integrated circuit. Was not reached. In addition, in a laminated semiconductor device, various required characteristics such as an appropriate linear expansion coefficient and a glass transition temperature are provided in order to relieve stress due to exothermic expansion during use of the laminated body in addition to improvement in thermal conductivity. The challenge that must be met was found.
In a process for manufacturing a stacked semiconductor device having an interlayer filler composition between layers of semiconductor substrates (hereinafter sometimes abbreviated as a stacking process), the interlayer filler composition is heated and pressurized. In addition to the improvement in viscosity and thermal conductivity that are suitable for bonding under conditions, there is a problem that the characteristics required in each process such as linear expansion coefficient must be satisfied to relieve the stress of the laminate. It was.

更に、本発明により、積層プロセスへの適合性のみならず、半導体基板同士の層間の薄膜化、半導体基板間における電気信号端子の接合性や、その安定性(信頼性)などの従前知られていない課題も明らかになった。特に積層型半導体装置体における半導体基板や有機基板は、低い線膨張率を有しているために、層間充填材料の線膨張率が高いと、基板の温度変化による膨張率の違いにより、基板と層間充填材料の界面にて剥離を引き起こす等の課題が明らかになった。
本発明は、熱伝導性に優れるだけではなく、層間充填材料として用いた際に低い線膨張率を有することにより、基板の積層プロセスに適合するものであって、更に半導体基板同士の確実な電気的接合も可能であって、しかも各種の環境変化によっても安定した接合が維持されるような、層間充填層を形成することができる積層型半導体装置用の層間充填材に好適な組成物と、これを用いた積層型半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。
Furthermore, according to the present invention, not only the suitability for the lamination process but also the thinning of the layers between the semiconductor substrates, the bondability of the electrical signal terminals between the semiconductor substrates, and their stability (reliability) have been known. No issues were revealed. In particular, since the semiconductor substrate and the organic substrate in the stacked semiconductor device body have a low linear expansion coefficient, if the interlayer expansion material has a high linear expansion coefficient, the difference between the expansion coefficient due to the temperature change of the substrate, Issues such as causing delamination at the interface of the interlayer filling material were revealed.
The present invention is not only excellent in thermal conductivity, but also has a low coefficient of linear expansion when used as an interlayer filling material, so that it is suitable for a substrate lamination process, and further ensures reliable electrical connection between semiconductor substrates. A composition suitable for an interlayer filling material for a stacked semiconductor device capable of forming an interlayer filling layer, which can be bonded to each other and can be maintained stably by various environmental changes; It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a stacked semiconductor device using the same.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の組成物が上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下を要旨とする。
[1] 120℃における溶融粘度が0.001〜1Pa・sである樹脂(A)と、体積平均粒径0.1μm以上10μm以下のシリカフィラー(B)と、シリカではない無機フィラー(E) とを含有する組成物。
[2] 前記無機フィラー(E)の体積平均粒径が0.1μm以上10μm以下である、[1]に記載の組成物。
[3] 前記シリカフィラー(B)と、無機フィラー(E)との体積平均粒径の差が、1μm以上5μm以下である、[1]または[2]に記載の組成物。
[4] 前記シリカフィラー(B)の比表面積が、0.1m/g以上100m/g以下である、[1]から[3]のいずれか1項に記載の組成物。
[5] 前記無機フィラー(E)の比表面積が、0.1m/g以上20m/g以下である、[1]から[4]のいずれか1つに記載の組成物。
[6] 前記シリカフィラー(B)の含有量が、前記樹脂(A)100重量部に対して40重量部以上400重量部以下である、[1]から[5]のいずれか1つに記載の組成物。
[7] 前記樹脂(A)が熱硬化性樹脂である、[1]から[6]のいずれか1つに記載の組成物。
[8] 前記樹脂(A)がエポキシ化合物(a)である、[1]から[7]の何れか1つに記載の組成物。
[9] 前記エポキシ化合物(a)が、エポキシ当量150g/当量以上650g/当量
以下であるエポキシ化合物(a−1)を含む、[8]に記載の組成物。
[10] 更に硬化剤(C)を含有する、[8]または[9]に記載の組成物。
[11] 更にフラックス(D)を含有する、[1]から[10]のいずれか1つに記載の組成物。
[12] 120℃における溶融粘度が0.001〜1Pa・sである樹脂(A)と、体積平均粒径0.1μm以上10μm以下のシリカフィラー(B)と、シリカではない無機フィラー(E)とを含有する組成物の製造方法であって、全構成成分の少なくとも2つを、40℃〜160℃の温度条件下で混合する、組成物の製造方法。
[13] 全構成成分の少なくとも2つを、100Torr以下の圧力条件下で混合する、[12]に記載の組成物の製造方法。
[14] 半導体基板表面に、[1]から[11]のいずれか1つに記載の組成物からなる層をプレアプライ法により形成し、当該半導体基板と、他の基板とを積層し加熱加圧接合した後、50℃〜200℃で処理する工程を含む、積層型半導体装置の製造方法。
[15] 前記他の基板が、半導体基板である、[14]に記載の積層型半導体装置の製造方法。
[16] 半導体基板の少なくとも1つが、半導体回路素子を有する半導体基板である、[14]または[15]に記載の積層型半導体装置の製造方法。
[17] 半導体回路素子 を有する半導体基板を少なくとも2つ以上積層した積層型半
導体装置であって、当該半導体基板間の少なくとも1つに、[1]から[11]のいずれか1項に記載の層間充填剤組成物を硬化してなる層を有する、積層型半導体装置。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a specific composition can solve the above problems, and have completed the present invention. That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] A resin (A) having a melt viscosity of 0.001 to 1 Pa · s at 120 ° C., a silica filler (B) having a volume average particle size of 0.1 μm to 10 μm, and an inorganic filler (E) that is not silica A composition containing
[2] The composition according to [1], wherein the inorganic filler (E) has a volume average particle size of 0.1 μm or more and 10 μm or less.
[3] The composition according to [1] or [2], wherein a difference in volume average particle size between the silica filler (B) and the inorganic filler (E) is 1 μm or more and 5 μm or less.
[4] The composition according to any one of [1] to [3], wherein the silica filler (B) has a specific surface area of 0.1 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less.
[5] The composition according to any one of [1] to [4], wherein the specific surface area of the inorganic filler (E) is 0.1 m 2 / g or more and 20 m 2 / g or less.
[6] The content of the silica filler (B) is 40 to 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin (A), according to any one of [1] to [5]. Composition.
[7] The composition according to any one of [1] to [6], wherein the resin (A) is a thermosetting resin.
[8] The composition according to any one of [1] to [7], wherein the resin (A) is an epoxy compound (a).
[9] The composition according to [8], wherein the epoxy compound (a) includes an epoxy compound (a-1) having an epoxy equivalent of 150 g / equivalent to 650 g / equivalent.
[10] The composition according to [8] or [9], further comprising a curing agent (C).
[11] The composition according to any one of [1] to [10], further comprising a flux (D).
[12] A resin (A) having a melt viscosity of 0.001 to 1 Pa · s at 120 ° C., a silica filler (B) having a volume average particle size of 0.1 μm to 10 μm, and an inorganic filler (E) that is not silica A method for producing a composition comprising: mixing at least two of all constituent components under a temperature condition of 40 ° C to 160 ° C.
[13] The method for producing a composition according to [12], wherein at least two of all components are mixed under a pressure condition of 100 Torr or less.
[14] A layer made of the composition according to any one of [1] to [11] is formed on the surface of the semiconductor substrate by a pre-apply method, and the semiconductor substrate and another substrate are stacked and heated and pressed. After joining, the manufacturing method of a laminated semiconductor device including the process processed at 50 to 200 degreeC.
[15] The method for manufacturing a stacked semiconductor device according to [14], wherein the other substrate is a semiconductor substrate.
[16] The method for manufacturing a stacked semiconductor device according to [14] or [15], wherein at least one of the semiconductor substrates is a semiconductor substrate having a semiconductor circuit element.
[17] A stacked semiconductor device in which at least two semiconductor substrates each having a semiconductor circuit element are stacked, wherein at least one of the semiconductor substrates is provided with any one of [1] to [11] A laminated semiconductor device having a layer formed by curing an interlayer filler composition.

本発明により、積層型半導体装置の製造プロセスへの適合性に優れ、かつ熱伝導性、耐熱性、機械的強度などの性能バランスに優れる組成物であって、当該組成物からなる層を有する半導体装置において半導体基板とその他の基板との確実な電気的接合が可能であって、しかも当該電気的接合を安定させることのできる、積層型半導体装置用の層間充填材として好適な組成物を提供することができる。また、本発明により提供される層間充填材用の組成物からなる層を、基板と基板との間に形成し、特定の条件で処理する工程を含む、積層型半導体装置の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, a composition having excellent compatibility with a manufacturing process of a stacked semiconductor device and a performance balance such as thermal conductivity, heat resistance, mechanical strength, etc., and a semiconductor having a layer made of the composition Provided is a composition suitable as an interlayer filler for a stacked semiconductor device, in which reliable electrical bonding between a semiconductor substrate and another substrate is possible in the device, and the electrical bonding can be stabilized. be able to. Also provided is a method for manufacturing a stacked semiconductor device, comprising a step of forming a layer made of a composition for an interlayer filler provided by the present invention between a substrate and treating it under specific conditions. be able to.

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本発明は、120℃における溶融粘度が0.001〜1Pa・sである樹脂(A)と、体積平均粒径0.1μm以上10μm以下のシリカフィラー(B)と、体積平均粒径0.1μm以上10μm以下の無機フィラー(E)とを含有する積層型半導体装置用の層間充填材に好適な組成物(以下、単に「組成物」ということがある。)に係るものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.
The present invention includes a resin (A) having a melt viscosity at 120 ° C. of 0.001 to 1 Pa · s, a silica filler (B) having a volume average particle size of 0.1 μm to 10 μm, and a volume average particle size of 0.1 μm. The present invention relates to a composition suitable for an interlayer filler for a laminated semiconductor device containing an inorganic filler (E) of 10 μm or less (hereinafter sometimes simply referred to as “composition”).

ここに、本発明の積層型半導体装置とは、配線回路や貫通電極(TSV)、半導体素子回路などが形成された半導体基板を有する積層体である。半導体基板には、貫通電極(TSV)が設けられていても良く、基板間では、バンプを介して接続される。本発明の積層型半導体装置では、この積層体の層間に、本発明に係る層間充填材に好適な組成物が使用される。
このような積層型半導体装置を形成するプロセスとして、例えば、ウェハー上に層間充填材組成物の塗布薄膜を形成した後に、必要に応じてBステージ化を行い、タック性を低減させて次いでダイシングにより半導体チップを切り出し、この半導体チップを用いた仮接合により積層体を得、最終的に加熱加圧条件下で本接合(はんだ接合)を行う工程が提案されている。
Here, the stacked semiconductor device of the present invention is a stacked body having a semiconductor substrate on which a wiring circuit, a through electrode (TSV), a semiconductor element circuit, and the like are formed. The semiconductor substrate may be provided with a through electrode (TSV), and the substrates are connected via bumps. In the stacked semiconductor device of the present invention, a composition suitable for the interlayer filler according to the present invention is used between the layers of the stacked body.
As a process for forming such a stacked semiconductor device, for example, after forming a coating thin film of an interlayer filler composition on a wafer, a B-stage is performed as necessary, tackiness is reduced, and then dicing is performed. A process is proposed in which a semiconductor chip is cut out, a laminated body is obtained by temporary bonding using the semiconductor chip, and finally main bonding (solder bonding) is performed under heating and pressing conditions.

このような工程を採用した場合には、層間充填材に用いる組成物は、室温では流動性が
低く、はんだ接合時には、低溶融粘度であることが好ましい。一方で、層間充填材組成物には、上記製造プロセスへの適合性及び高い熱伝導率の発現に加えて、低線膨張率が求められている。低い線膨張率の実現のためには、熱伝導性の高い窒化ホウ素フィラーと無機フィラーの複合化が効果的である。 本発明の、120℃における溶融粘度が0.001〜1Pa・sである樹脂(A)と、体積平均粒径0.1μm以上10μm以下のシリカフィラー(B)と、シリカではない無機フィラー(E)とを含有する積層型半導体装置用の層間充填材に好適な組成物は、かかる要求性能に適合するものであり、更に、硬化剤(C)等を含有することにより、より一層優れた組成物とすることができる。
When such a process is employed, the composition used for the interlayer filler preferably has low fluidity at room temperature and a low melt viscosity at the time of solder joining. On the other hand, the interlayer filler composition is required to have a low coefficient of linear expansion in addition to suitability for the above manufacturing process and high thermal conductivity. In order to achieve a low coefficient of linear expansion, it is effective to combine a boron nitride filler with a high thermal conductivity and an inorganic filler. The resin (A) having a melt viscosity of 0.001 to 1 Pa · s at 120 ° C., a silica filler (B) having a volume average particle size of 0.1 μm to 10 μm, and an inorganic filler that is not silica (E And a composition suitable for an interlayer filler for a stacked semiconductor device, which is suitable for the required performance, and further contains a curing agent (C), etc. It can be a thing.

<樹脂(A)>
本発明において用いられる樹脂(A)としては、120℃における溶融粘度が0.001〜1Pa・sであるものが用いられる。
・粘度
本発明に係る樹脂(A)の120℃における粘度は、市販の溶融粘度計を用いて測定することができる。より具体的には例えば、株式会社アントンパール・ジャパン製 粘弾性測定装置Physica MCR301を用いて測定したパラレルプレート動的粘度であり、測定方法は以下の通りである。
<Resin (A)>
As the resin (A) used in the present invention, one having a melt viscosity at 120 ° C. of 0.001 to 1 Pa · s is used.
-Viscosity The viscosity at 120 ° C of the resin (A) according to the present invention can be measured using a commercially available melt viscometer. More specifically, for example, it is a parallel plate dynamic viscosity measured using a viscoelasticity measuring apparatus Physica MCR301 manufactured by Anton Paar Japan Co., Ltd. The measuring method is as follows.

・粘度測定方法
樹脂が室温で液状であれば、そのままで、室温で固体であればこれを加熱して室温まで冷却することで不定形固体を得た後に、この樹脂を、パラレルプレートディッシュとパラレルプレート(φ25mm)の間に載置し、パラレルプレート動的粘度測定を行う。測定条件は、上記サンプルに正弦波歪みを20%与え、その歪みの角周波数は10rad/secとし、1分間に3℃の割合で昇温させる過程での粘度を40℃〜200℃まで測定する。
・ Viscosity measurement method If the resin is liquid at room temperature, if it is solid at room temperature, heat it and cool it to room temperature to obtain an amorphous solid. Place between plates (φ25mm) and measure parallel plate dynamic viscosity. The measurement condition is that 20% sinusoidal distortion is applied to the sample, the angular frequency of the distortion is 10 rad / sec, and the viscosity in the process of raising the temperature at a rate of 3 ° C. per minute is measured from 40 ° C. to 200 ° C. .

・粘度の制御
樹脂(A)の120℃における粘度を0.001〜1Pa・sとするには、従前知られる高分子量体の粘度を調整する方法が用いられるが、例えば、樹脂の分子量を調整することや、樹脂の骨格中に、例えば脂肪族炭化水素基などの柔軟性の高い鎖を導入して粘度を下げたり、例えば環状構造や橋頭を有する構造などの柔軟性の低い鎖を導入して粘度を上げたり、高粘度の樹脂と低粘度の樹脂を混合して用いたり、明確な融点を有する樹脂(化合物)を用いて粘度を下げることなどにより達成することができる。融点を有する樹脂とは、室温では結晶状態で安定した固体として存在する一方、融点に達すると共に速やかに結晶状態が解け、きわめて低粘度の液状になる物質であり、市販の示差走査熱量計により結晶状態の変化が確認できるものをいう。
・ Control of viscosity To adjust the viscosity of the resin (A) at 120 ° C. to 0.001 to 1 Pa · s, a conventionally known method of adjusting the viscosity of the high molecular weight material is used. For example, the molecular weight of the resin is adjusted. Or introducing a highly flexible chain such as an aliphatic hydrocarbon group into the resin skeleton to lower the viscosity, or introducing a less flexible chain such as a ring structure or a structure having a bridgehead. This can be achieved by increasing the viscosity, mixing a high-viscosity resin and a low-viscosity resin, or decreasing the viscosity using a resin (compound) having a clear melting point. A resin having a melting point is a substance that exists as a solid that is stable in a crystalline state at room temperature, but quickly dissolves as soon as the melting point is reached, and becomes a very low-viscosity liquid. This means that the change in state can be confirmed.

・樹脂(A)の化学構造
樹脂(A)の種類に特に制限はなく、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリエステル樹脂、アリル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂など如何なる樹脂であっても構わないが、半導体装置に利用するのに適した一定の機械的強度を有するものが好ましい。より好ましくは、半導体装置を使用する際に発生する熱を効率よく移動させることができるように、構造単位としてメソゲンを有するものがあげられる。ここでいうメソゲンとは、剛直な構造単位であって、高分子液晶となり得る構造単位をいう。このようなメソゲンとしては、複数のベンゼン環を有する構造単位、又は縮環した構造単位があげられる。
-Chemical structure of resin (A) There is no particular limitation on the type of resin (A), and epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, benzoguanamine resin, polyester resin, allyl resin, alkyd resin, urethane resin, silicone resin, Any resin such as an acrylic resin or a polyimide resin may be used, but one having a certain mechanical strength suitable for use in a semiconductor device is preferable. More preferably, those having a mesogen as a structural unit can be used so that heat generated when the semiconductor device is used can be efficiently transferred. As used herein, mesogen refers to a structural unit that is a rigid structural unit and can be a polymer liquid crystal. Examples of such a mesogen include a structural unit having a plurality of benzene rings or a condensed structural unit.

このようなメソゲンの例としては、ビフェニル、シアノビフェニル、ターフェニル、シアノターフェニル、フェニルベンゾエート、アゾベンゼン、アゾメチン、アゾキシベンゼン、スチルベン、フェニルシクロヘキシル、ビフェニルシクロヘキシル、フェノキシフェ
ニル、ベンジリデンアニリン、ベンジルベンゾエート、フェニルピリミジン、フェニルジオキサン、ベンゾイルアニリン、トラン等及びこれらの置換体が挙げられる。この置換体としては、ベンゼン環に置換可能な1つ又は複数の炭素数1〜18のアルキル基や、複数あるベンゼン環や縮環構造の一部が水添されたもの等があげられる。
Examples of such mesogens include biphenyl, cyanobiphenyl, terphenyl, cyanoterphenyl, phenylbenzoate, azobenzene, azomethine, azoxybenzene, stilbene, phenylcyclohexyl, biphenylcyclohexyl, phenoxyphenyl, benzylideneaniline, benzylbenzoate, phenyl Examples include pyrimidine, phenyldioxane, benzoylaniline, tolan and the like and substituted products thereof. Examples of this substituent include one or a plurality of alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms that can be substituted on the benzene ring, and a plurality of benzene rings or hydrogenated partially condensed rings.

このメソゲンは、樹脂中の繰り返し構造単位1分子中に、少なくとも1つを有していればよく、2つ以上のメソゲンを有していてもよい。また、複数のメソゲンの連結部分やメソゲンの末端部分は、屈曲鎖(スペーサ)と呼ばれる柔軟構造部によって構成されることが好ましい。この柔軟構造部としては、脂肪族炭化水素基、脂肪族エーテル基、脂肪族エステル基、シロキサン結合等が挙げられる。   The mesogen may have at least one in one molecule of the repeating structural unit in the resin, and may have two or more mesogens. Moreover, it is preferable that the connection part of a some mesogen and the terminal part of a mesogen are comprised by the flexible structure part called a bending chain (spacer). Examples of the flexible structure include an aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic ether group, an aliphatic ester group, and a siloxane bond.

本発明の樹脂(A)は、所定の温度領域でメソゲンが規則的に配列する液晶状態となる性質を有するものが好ましい。この液晶性は、直交偏光子を利用した偏光検査法によって確認することができ、液晶状態の液晶性反応硬化型樹脂は強い複屈折性を発現する。液晶状態の種類としては、ネマティック、スメクティック、コレステリック、ディスコティック等が挙げられる。   The resin (A) of the present invention preferably has a property of becoming a liquid crystal state in which mesogens are regularly arranged in a predetermined temperature range. This liquid crystallinity can be confirmed by a polarization inspection method using an orthogonal polarizer, and a liquid crystalline reaction curable resin in a liquid crystal state exhibits strong birefringence. Examples of the liquid crystal state include nematic, smectic, cholesteric, and discotic.

半導体装置に利用するのに適した一定の機械的強度を有する樹脂として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂などを例示することができる。これら樹脂の中でも耐熱性や各種電気特性に優れた熱硬化性樹脂が好ましく、本接合(はんだ接合)時の加熱によっても熱分解しないものが好ましい。このような樹脂としてより具体的には、熱分解開始温度が180℃以上である樹脂が好ましく、より好ましくは200℃以上であり、更に好ましくは220℃以上である。このような樹脂として、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂があげられる。特に好ましくは、エポキシ樹脂が用いられる。樹脂(A)中においてこれらの樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いても構わない。   Examples of the resin having a certain mechanical strength suitable for use in a semiconductor device include an epoxy resin, a phenol resin, a urea resin, a melamine resin, a urethane resin, a silicon resin, and a polyimide resin. Among these resins, thermosetting resins excellent in heat resistance and various electric characteristics are preferable, and those that are not thermally decomposed by heating during the main bonding (solder bonding) are preferable. More specifically, such a resin is preferably a resin having a thermal decomposition starting temperature of 180 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher, and further preferably 220 ° C. or higher. Examples of such a resin include an epoxy resin and a polyimide resin. Particularly preferably, an epoxy resin is used. In the resin (A), these resins may be used alone or in combination of two or more.

・エポキシ化合物(a)
本発明に係る樹脂(A)として特に好ましいエポキシ化合物(a)は、120℃における粘度が1Pa・s以下であるエポキシ化合物(a−1)を含有することが好ましい。エポキシ化合物(a)としては、分子内に2個以上のエポキシ基を有するものであることが好ましく、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、ナフタレン型エポキシ樹脂、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、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、多官能フェノール型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型やビスフェノールF型の固形エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂などを使用することができる。これらは1種を単独で又は2種以上の混合体として使用することができる。
・ Epoxy compound (a)
The epoxy compound (a) particularly preferred as the resin (A) according to the present invention preferably contains an epoxy compound (a-1) having a viscosity at 120 ° C. of 1 Pa · s or less. The epoxy compound (a) preferably has two or more epoxy groups in the molecule, for example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin. , Cresol novolac type epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, triphenylmethane type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, glycidyl ester type epoxy resin, glycidyl amine type epoxy resin, polyfunctional phenol type epoxy resin Bisphenol A type or bisphenol F type solid epoxy resin, phenoxy resin, or the like can be used. These can be used alone or as a mixture of two or more.

溶融粘度制御の観点から、そのエポキシ当量が150g/当量以上650g/当量以下であることが好ましく、より好ましくは175g/当量以上600g/当量以下である。エポキシ当量が150g/当量より小さいものでは、耐熱性が劣る傾向にあり、650g/当量より大きいと、エポキシ化合物の融点が高くなるとともに、本発明に係る組成物の溶融粘度が高くなり、半導体デバイスチップ同士の接合に問題を生じて、積層型半導体装置が有効に機能しない虞や、3D積層プロセスの各工程で要求される物性を満たすことができず、積層型半導体装置を製造することが困難となる虞がある。   From the viewpoint of controlling the melt viscosity, the epoxy equivalent is preferably 150 g / equivalent to 650 g / equivalent, more preferably 175 g / equivalent to 600 g / equivalent. When the epoxy equivalent is less than 150 g / equivalent, the heat resistance tends to be inferior. When the epoxy equivalent is higher than 650 g / equivalent, the melting point of the epoxy compound is increased and the melt viscosity of the composition according to the present invention is increased. There is a problem in chip-to-chip bonding, the stacked semiconductor device may not function effectively, and physical properties required in each step of the 3D stacking process cannot be satisfied, and it is difficult to manufacture the stacked semiconductor device. There is a risk of becoming.

本発明の組成物が含有する樹脂(A)中のエポキシ化合物(a−1)の割合は、樹脂(A)全量を100重量%として、好ましくは60〜100重量%、より好ましくは80〜
99重量%である。
より具体的に、市販品として入手可能な三菱化学(株)製ビスフェノールA型エポキシ樹脂(YL6810;120℃における粘度0.008Pa・s以下)、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(1750;120℃における粘度0.01Pa・s以下)、ビフェニル型エポキシ樹脂(YX4000(H);120℃における粘度0.03Pa・s以下、YL6121H;120℃における粘度0.02Pa・s以下)、アントラセン系エポキシ樹脂(YX8800)、新日鐵化学(株)製ビスフェノール型エポキシ樹脂(YSLV−80XY、YSLV−120TE)、ハイドロキノン型エポキシ樹脂(YDC−1312)、DIC(株)製ナフタレン型エポキシ樹脂(HP4032D)等が例示される。
The proportion of the epoxy compound (a-1) in the resin (A) contained in the composition of the present invention is preferably 60 to 100% by weight, more preferably 80 to 100% by weight, based on the total amount of the resin (A).
99% by weight.
More specifically, commercially available bisphenol A type epoxy resin (YL6810; viscosity at 120 ° C of 0.008 Pa · s or less), bisphenol F type epoxy resin (1750; viscosity at 120 ° C of 0) available from Mitsubishi Chemical Corporation. 0.01 Pa · s or less), biphenyl type epoxy resin (YX4000 (H); viscosity at 120 ° C. of 0.03 Pa · s or less, YL6121H; viscosity at 120 ° C. of 0.02 Pa · s or less), anthracene epoxy resin (YX8800), Examples include bisphenol type epoxy resins (YSLV-80XY, YSLV-120TE) manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., hydroquinone type epoxy resins (YDC-1312), and naphthalene type epoxy resins (HP4032D) manufactured by DIC Corporation.

これらのエポキシ化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いても構わない。
また、本発明の組成物は、その目的を損なわない範囲において、エポキシ化合物(a−1)以外のその他のエポキシ化合物(a−2)(以下、エポキシ化合物(a−2)と略記する場合がある。)を含むことができる。
These epoxy compounds may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.
Further, the composition of the present invention may be abbreviated as an epoxy compound (a-2) other than the epoxy compound (a-1) (hereinafter referred to as an epoxy compound (a-2)) as long as the purpose is not impaired. Can be included).

その他のエポキシ化合物(a−2)の例としては、分子内に2個以上のエポキシ基を有するものであることが好ましく、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、ナフタレン型エポキシ樹脂、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、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、多官能フェノール型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型やビスフェノールF型の固形エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂などを使用することができる。これらは1種を単独で又は2種以上の混合体として使用することができる。   Examples of other epoxy compounds (a-2) are preferably those having two or more epoxy groups in the molecule, such as bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, and naphthalene type epoxy resins. , Phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, triphenylmethane type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, glycidyl ester type epoxy resin, glycidyl amine type epoxy resin, A polyfunctional phenol type epoxy resin, a bisphenol A type or bisphenol F type solid epoxy resin, a phenoxy resin, or the like can be used. These can be used alone or as a mixture of two or more.

溶融粘度制御の観点から、そのエポキシ当量が650g/当量より大きく30000g/当量以下であることが好ましく、より好ましくは800g/当量以上25000g/当量以下である。エポキシ当量が650g/当量以下のものでは、たとえ併用したとしても、層間充填材に用いる組成物として十分な物性を得ることができず、30000g/当量より大きいと、エポキシ化合物の融点が高くなり、作業性が低下する傾向がある。   From the viewpoint of controlling the melt viscosity, the epoxy equivalent is preferably more than 650 g / equivalent and 30000 g / equivalent or less, more preferably 800 g / equivalent to 25000 g / equivalent. When the epoxy equivalent is 650 g / equivalent or less, even if it is used in combination, sufficient physical properties cannot be obtained as a composition used for the interlayer filler, and if it is greater than 30000 g / equivalent, the melting point of the epoxy compound becomes high, Workability tends to decrease.

本発明の組成物が他のエポキシ化合物(a−2)を含む場合、本発明の組成物において、エポキシ化合物(a−1)と他のエポキシ化合物(a−2)を含む全エポキシ化合物中のエポキシ化合物(1a)の割合は、その合計を100重量%として、75〜99重量%、好ましくは80〜95重量%である。なお、「エポキシ化合物(a−1)と他のエポキシ化合物(a−2)を含む全エポキシ化合物」とは、エポキシ化合物(a−1)と他のエポキシ化合物(a−2)の合計を意味する。   When the composition of this invention contains another epoxy compound (a-2), in the composition of this invention, in all the epoxy compounds containing an epoxy compound (a-1) and another epoxy compound (a-2) The ratio of the epoxy compound (1a) is 75 to 99% by weight, preferably 80 to 95% by weight, with the total being 100% by weight. In addition, "all the epoxy compounds containing an epoxy compound (a-1) and another epoxy compound (a-2)" means the sum total of an epoxy compound (a-1) and another epoxy compound (a-2). To do.

<シリカフィラー(B)>
本発明の組成物は、体積平均粒径が0.1μm以上10μm以下のシリカフィラー(B)を含有する。本発明において、シリカフィラー(B)は、少なくとも体積平均粒径が0.1μm以上10μm以下であれば、如何なるシリカフィラー(B)も利用することができる。より具体的には例えば、天然ケイ石を粉砕した結晶性シリカや、石英ガラス、溶融シリカ、合成シリカなどの非晶性シリカなどを使用することができる。これらは1種を単独又は2種以上の混合体として使用することができる。
<Silica filler (B)>
The composition of the present invention contains a silica filler (B) having a volume average particle size of 0.1 μm or more and 10 μm or less. In the present invention, any silica filler (B) can be used as long as the silica filler (B) has at least a volume average particle diameter of 0.1 μm or more and 10 μm or less. More specifically, for example, crystalline silica obtained by pulverizing natural silica, amorphous silica such as quartz glass, fused silica, and synthetic silica can be used. These can be used alone or as a mixture of two or more.

本発明の組成物において、シリカフィラー(B)は、特に熱伝導性の向上を主たる目的とするが、後述する無機フィラー(E)と組み合わせて積層型半導体装置の層間に含有させた場合に、高い熱伝導性と低い線膨張率を同時に達成することに寄与する。
本発明に係るシリカフィラー(B)は、体積平均粒径が10μm以下であることが好ましい。また、本発明に係るシリカフィラー(B)は、体積平均粒径が7μm以下であることがより好ましく、体積平均粒径が5μm以下であることがさらに好ましく、4μm以下であることが特に好ましい。一方、体積平均粒径は、0.1μm以上であることが、良好な熱伝導性及び良好な流動性を得る観点から好ましい。
In the composition of the present invention, the silica filler (B) is mainly intended to improve the thermal conductivity, but when it is contained between the layers of the stacked semiconductor device in combination with the inorganic filler (E) described later, It contributes to achieving high thermal conductivity and low coefficient of linear expansion at the same time.
The silica filler (B) according to the present invention preferably has a volume average particle size of 10 μm or less. Further, the silica filler (B) according to the present invention preferably has a volume average particle size of 7 μm or less, more preferably 5 μm or less, and particularly preferably 4 μm or less. On the other hand, the volume average particle diameter is preferably 0.1 μm or more from the viewpoint of obtaining good thermal conductivity and good fluidity.

本発明におけるシリカフィラー(B)の体積平均粒径は、例えば、これを適当な溶剤に分散させ、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置などで粒度分布を測定し、得られた粒度分布から体積平均粒径を求めることができる。具体的には例えば、堀場製作所製レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置「LA−920」で測定することができる。   The volume average particle size of the silica filler (B) in the present invention is, for example, dispersed in an appropriate solvent, measured by a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device, etc., and the volume distribution from the obtained particle size distribution. The average particle size can be determined. Specifically, for example, it can be measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device “LA-920” manufactured by Horiba.

通常、シリカフィラー(B)の比表面積は0.1m/g以上であるが、好ましくは0.1m/g以上100m/g以下、より好ましくは0.5m/g以上50m/g以下、更に好ましくは1m/g以上10m/g以下である。
なお、シリカフィラー(B)の比表面積は、BET1点法(吸着ガス:窒素)で測定することができる。より具体的には、シリカフィラー(B)の比表面積は、後述の実施例の項に記載される方法で測定された値である。
Usually, the specific surface area of the silica filler (B) is 0.1 m 2 / g or more, preferably 0.1 m 2 / g or more 100 m 2 / g or less, more preferably 0.5 m 2 / g or more 50 m 2 / g or less, more preferably 1 m 2 / g or more and 10 m 2 / g or less.
In addition, the specific surface area of a silica filler (B) can be measured by the BET 1 point method (adsorption gas: nitrogen). More specifically, the specific surface area of the silica filler (B) is a value measured by the method described in the Examples section described later.

本発明に係るシリカフィラー(B)は、球状であることが好ましい。本発明において「球状」とは、アスペクト比(長径と短径の比)が1以上2以下のものを示す。なお、このアスペクト比は、好ましくは1以上1.5以下である。粒子のアスペクト比は、走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影された画像から200個以上の粒子を任意に選択し、それぞれの長径と短径の比を求めて平均値を算出することにより決定する。   The silica filler (B) according to the present invention is preferably spherical. In the present invention, “spherical” refers to those having an aspect ratio (ratio of major axis to minor axis) of 1 or more and 2 or less. The aspect ratio is preferably 1 or more and 1.5 or less. The aspect ratio of the particles is determined by arbitrarily selecting 200 or more particles from an image taken with a scanning electron microscope (SEM), calculating the ratio of the major axis to the minor axis, and calculating the average value. .

なお、シリカフィラー(B)は、製造直後では、得られた粒子が更に凝集して、上記粒子径の範囲を満たさない場合がある。そのため、シリカフィラー(B)は、上記粒子径の範囲を満たすように粉砕して用いることが好ましい。 粒子の粉砕の方法は特に限定されず、ジルコニアビーズ等の粉砕用メディアと共に攪拌混合する方法や、ジェット噴射等の従来公知の粉砕方法を適用できる。また、得られた粒子を篩などで粒径の異なるものを除去、または追加することにより体積平均粒径を調整することもできる。
本発明に係るシリカフィラー(B)を組成物に含有させて用いる場合においては、シリカフィラー(B)は1種を単独で用いてもよく、物性の異なる2種以上を任意に組み合わせて用いてもよい。
In addition, immediately after manufacture, the silica filler (B) may further agglomerate the obtained particles and may not satisfy the above particle diameter range. Therefore, the silica filler (B) is preferably used after being pulverized so as to satisfy the above particle diameter range. The method of pulverizing the particles is not particularly limited, and a conventionally known pulverization method such as a method of stirring and mixing with a pulverizing medium such as zirconia beads or a jet injection can be applied. Moreover, the volume average particle diameter can also be adjusted by removing or adding particles having different particle diameters with a sieve or the like.
In the case where the composition is used by including the silica filler (B) according to the present invention, the silica filler (B) may be used alone or in combination of two or more having different physical properties. Also good.

平均粒子径が異なる2種以上のシリカフィラー(B)を使用してもよい。即ち、平均粒子径が比較的小さい、例えば0.1〜2μm、好ましくは0.2〜1.5μmのシリカフィラー(B)と、平均粒子径が比較的大きい、例えば1〜5μm、好ましくは1〜3μmのシリカフィラー(B)とを併用することにより、平均粒子径の大きいシリカフィラー(B)同士の熱伝導パスを、平均粒子径の小さいシリカフィラー(B)で繋ぐことにより、同一の平均粒子径のもののみを用いた場合に比べて、高充填が可能となり、より高い熱伝導性を得ることができる。
この場合、平均粒子径の小さいシリカフィラー(B)と平均粒子径の大きいシリカフィラー(B)とは重量比で10:1〜1:10の割合で用いることが、熱伝導パスを形成の上で好ましい。
また、シリカフィラー(B)を使用する際には、樹脂(A)や塗布液中での分散性を高めるため、適宜表面処理を行ってもよい。
Two or more types of silica fillers (B) having different average particle diameters may be used. That is, silica filler (B) having a relatively small average particle size, for example, 0.1 to 2 μm, preferably 0.2 to 1.5 μm, and a relatively large average particle size, for example, 1 to 5 μm, preferably 1 By using together with a silica filler (B) of ˜3 μm, the same average is obtained by connecting the heat conduction paths between silica fillers (B) having a large average particle diameter with silica fillers (B) having a small average particle diameter. Compared with the case of using only particles having a particle size, high filling is possible, and higher thermal conductivity can be obtained.
In this case, the silica filler (B) having a small average particle diameter and the silica filler (B) having a large average particle diameter are used in a weight ratio of 10: 1 to 1:10 in order to form a heat conduction path. Is preferable.
Moreover, when using a silica filler (B), in order to improve the dispersibility in resin (A) or a coating liquid, you may perform a surface treatment suitably.

(体積基準の最大粒子径)
本発明に係るシリカフィラー(B)は、体積基準の最大粒子径が、0.1〜20μm、特に0.3〜15μm、とりわけ0.5〜10μmの範囲にあることが好ましい。シリカ
フィラー(B)の最大粒子径が、上記上限以下であることにより、組成物の窒化ホウ素フィラー(B)として用いた場合、表面荒れのない層間充填層を形成することができる。また、薄い層間充填層の形成も可能となり、薄膜塗布に好適に用いることができ、その厚み方向の熱伝導性を高めることができる。最大粒子径が上記下限より小さいシリカフィラー(B)では、熱伝導性フィラーとしての熱伝導性向上効果が小さくなる。
なお、本発明に係るシリカフィラー(B)の体積基準の平均粒子径D50については特に制限はないが、上記体積基準の最大粒子径の値と同様な理由から、0.1〜20μmであることが好ましく、より好ましくは0.3〜10μmであり、特に0.5〜5μmであることが好ましい。
(Maximum particle size based on volume)
The silica filler (B) according to the present invention preferably has a volume-based maximum particle size in the range of 0.1 to 20 μm, particularly 0.3 to 15 μm, especially 0.5 to 10 μm. When the maximum particle diameter of the silica filler (B) is not more than the above upper limit, when used as the boron nitride filler (B) of the composition, an interlayer filling layer having no surface roughness can be formed. Further, it is possible to form a thin interlayer filling layer, which can be suitably used for thin film coating, and the thermal conductivity in the thickness direction can be increased. In the silica filler (B) whose maximum particle size is smaller than the above lower limit, the thermal conductivity improving effect as the thermal conductive filler is reduced.
Although no particular limitation on the average particle diameter D 50 based on volume of the silica filler according to the present invention (B), for the same reason the value of the maximum particle size of the volume-based, is 0.1~20μm It is preferably 0.3 to 10 μm, more preferably 0.5 to 5 μm.

一般的には、積層型半導体装置は、更なる高速化・高容量化などの性能向上のために、各チップ間の距離がチップ間距離10〜50μm程度にまで小さくなっているが、チップ間の層間充填層において、配合されるフィラーの最大粒径は、層間充填層の厚みの1/2から1/3以下にすることが好ましい。   In general, in a stacked semiconductor device, the distance between chips is reduced to about 10 to 50 μm between chips in order to further improve performance such as higher speed and higher capacity. In the interlayer filler layer, the maximum particle size of the filler to be blended is preferably set to 1/2 to 1/3 or less of the thickness of the interlayer filler layer.

シリカフィラー(B)の最大粒子径が10μmを超えると、硬化した後の層間充填層の表面にシリカフィラー(B)が突出して、層間充填層の表面形状が悪化する傾向となる。
一方で、シリカフィラー(B)の粒径が小さ過ぎると、必要な熱伝導パス数が増加して、チップ間の厚み方向に上から下まで繋がる確率が小さくなり、熱伝導性の高い樹脂(A)と組み合わせても、層間充填層の厚み方向への熱伝導率が不十分となる。
また、シリカフィラー(B)の粒径が小さ過ぎると、シリカフィラー(B)が凝集しやすくなり、組成物或いは塗布液中での分散性が悪くなる。シリカフィラー(B)の平均粒子径D50を、上記範囲とすることにより、フィラー同士の過度の凝集が抑制され、厚み方向へ充分な熱伝導率を有する層間充填層を得ることができる。
When the maximum particle diameter of the silica filler (B) exceeds 10 μm, the silica filler (B) protrudes on the surface of the interlayer filling layer after curing, and the surface shape of the interlayer filling layer tends to deteriorate.
On the other hand, if the particle size of the silica filler (B) is too small, the number of necessary heat conduction paths increases, and the probability of connection from the top to the bottom in the thickness direction between the chips decreases, and a resin with high thermal conductivity ( Even in combination with A), the thermal conductivity in the thickness direction of the interlayer filling layer becomes insufficient.
Moreover, when the particle size of a silica filler (B) is too small, a silica filler (B) will aggregate easily and the dispersibility in a composition or a coating liquid will worsen. The average particle diameter D 50 of the silica filler (B), by the above-described range, excessive agglomeration of filler grains can be suppressed, it is possible to obtain an interlayer filling layer having sufficient thermal conductivity in the thickness direction.

<無機フィラー(E)>
本発明において用いられる無機フィラー(E)は、シリカ(酸化ケイ素)ではないフィラーである。
本発明の組成物において、無機フィラー(E)は、熱伝導性の向上と線膨張率の制御を目的に添加される。シリカフィラー(B)の体積平均粒径とは異なる体積平均粒径を有することにより、組成物中での粒子間の空隙を、シリカフィラー(B)と相互に充填し合うことが可能となり、熱伝導性の向上と線膨張率の制御に顕著な効果を発現するが、特に線膨張率の制御に寄与する。
<Inorganic filler (E)>
The inorganic filler (E) used in the present invention is a filler that is not silica (silicon oxide).
In the composition of the present invention, the inorganic filler (E) is added for the purpose of improving thermal conductivity and controlling the linear expansion coefficient. By having a volume average particle size different from the volume average particle size of the silica filler (B), it becomes possible to mutually fill the voids between the particles in the composition with the silica filler (B), and heat It has a remarkable effect on the improvement of conductivity and the control of the linear expansion coefficient, but particularly contributes to the control of the linear expansion coefficient.

無機フィラー(E)としては、金属、炭素、金属炭化物、金属酸化物及び金属窒化物からなる群から選ばれる少なくとも1種があげられる。炭素の例としては、カーボンブラック、炭素繊維、グラファイト、フレーレン、ダイヤモンドなどがあげられる。金属炭化物の例としては、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タングステンなどがあげられる。金属酸化物の例としては、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イッテルビウム、サイアロン(ケイ素、アルミニウム、酸素、窒素からなるセラミックス)等があげられる。また、それらの形状について制限はなく、粒子状、ウィスカー状、繊維状、板状、またはそれらの凝集体であってもよい。上記金属窒化物としては、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等があげられる。   Examples of the inorganic filler (E) include at least one selected from the group consisting of metals, carbon, metal carbides, metal oxides, and metal nitrides. Examples of carbon include carbon black, carbon fiber, graphite, fullerene and diamond. Examples of the metal carbide include silicon carbide, titanium carbide, tungsten carbide and the like. Examples of metal oxides include magnesium oxide, aluminum oxide, calcium oxide, zinc oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, cerium oxide, ytterbium oxide, sialon (ceramics composed of silicon, aluminum, oxygen, and nitrogen). Moreover, there is no restriction | limiting about those shapes, A particulate form, a whisker form, a fiber form, plate shape, or those aggregates may be sufficient. Examples of the metal nitride include boron nitride, aluminum nitride, and silicon nitride.

高熱伝導性樹脂組成物においては、絶縁性が要求される用途が多いことから、無機フィラー(E)の中でも、金属酸化物及び金属窒化物が好ましい。
無機フィラー(E)としてより具体的には、アルミナ(Al)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化マグネシウム(MgO)などが挙げられ、なかでもAlが好ましい。これらの無機フィラー(E)は、1種を単独で用いてもよく
、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で混合して用いてもよい。
In the highly heat conductive resin composition, metal oxide and metal nitride are preferable among the inorganic fillers (E) because there are many uses that require insulation.
More specifically, examples of the inorganic filler (E) include alumina (Al 2 O 3 ), boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), magnesium oxide (MgO), and among them, Al 2 O 3 is preferable. . These inorganic fillers (E) may be used alone or in a combination of two or more in any combination and ratio.

本発明の無機フィラー(E)は、体積平均粒径が10μm以下であることが好ましい。また、本発明の無機フィラー(E)は、体積平均粒径が7μm以下であることがより好ましく、体積平均粒径が5μm以下であることがさらに好ましく、4μm以下であることが特に好ましい。一方、良好な熱伝導性及び良好な流動性を得る観点から、体積平均粒径は0.1μm以上であることが好ましく、より好ましくは0.3μm以上、更に好ましくは0.5μm以上である。   The inorganic filler (E) of the present invention preferably has a volume average particle size of 10 μm or less. The inorganic filler (E) of the present invention preferably has a volume average particle size of 7 μm or less, more preferably 5 μm or less, and particularly preferably 4 μm or less. On the other hand, from the viewpoint of obtaining good thermal conductivity and good fluidity, the volume average particle size is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.3 μm or more, and further preferably 0.5 μm or more.

本発明において、シリカフィラー(B)の体積平均粒径と、無機フィラー(E)の体積平均粒径は異なるものであるが、熱伝導性の向上と線膨張率の制御を両立させるために、シリカフィラー(B)の体積平均粒径と、無機フィラー(E)の体積平均粒径との差が、1μm以上5μm以下であることが好ましく、より好ましくは2μm以上4μm以下である。   In the present invention, the volume average particle diameter of the silica filler (B) is different from the volume average particle diameter of the inorganic filler (E). In order to achieve both improved thermal conductivity and control of the linear expansion coefficient, The difference between the volume average particle diameter of the silica filler (B) and the volume average particle diameter of the inorganic filler (E) is preferably 1 μm or more and 5 μm or less, more preferably 2 μm or more and 4 μm or less.

本発明の組成物は、高い流動性を有するシリカフィラー(B)に加えて、熱伝導性の高い無機フィラー(E)を含有することにより、この組成物を用いて層間充填層を形成すると、半導体基板間の熱伝導の向上と同時に、層間充填層の線膨張率を低減させて、半導体デバイス基板との線膨張率のミスマッチによる積層体破損の可能性を低下させ、半導体デバイスを安定的に動作させることが可能となる。   When the composition of the present invention contains an inorganic filler (E) having high thermal conductivity in addition to the silica filler (B) having high fluidity, an interlayer filling layer is formed using this composition. At the same time as improving the heat conduction between semiconductor substrates, the linear expansion coefficient of the interlayer filling layer is reduced, and the possibility of damage to the stack due to mismatch of the linear expansion coefficient with the semiconductor device substrate is reduced, making the semiconductor device stable. It becomes possible to operate.

近年、積層型半導体装置は、更なる高速化・高容量化などの性能向上のために各チップ間の距離がチップ間距離10〜50μm程度にまで小さくなっているが、チップ間の層間充填層において、配合されるフィラーの最大粒径は層間充填層の厚みの1/3以下にすることが好ましい。
無機フィラー(E)の最大粒子径が10μmを超えると硬化した後の層間充填層の表面に無機フィラー(E)が突出して、層間充填層の表面形状が悪化する傾向にある。
In recent years, the distance between chips has been reduced to about 10 to 50 μm in order to improve performance such as higher speed and higher capacity. The maximum particle size of the filler to be blended is preferably 1/3 or less of the thickness of the interlayer filling layer.
If the maximum particle size of the inorganic filler (E) exceeds 10 μm, the inorganic filler (E) protrudes from the surface of the interlayer filling layer after curing, and the surface shape of the interlayer filling layer tends to deteriorate.

一方で、無機フィラー(E)の粒径が小さ過ぎると、無機フィラー(E)が凝集しやすくなり組成物ないしは塗布液中での分散性が悪くなる。また無機フィラー(E)の粒径が小さ過ぎると比表面積が増大して組成物の粘度が上昇して3D積層プロセスに適用することが困難となる。本発明において、無機フィラー(E)の体積平均粒径を上記範囲とすることにより、フィラー同士の過度の凝集が抑制され、良好な熱伝導率を有する層間充填材層を得ることができる。   On the other hand, if the particle size of the inorganic filler (E) is too small, the inorganic filler (E) tends to aggregate and the dispersibility in the composition or the coating solution is deteriorated. On the other hand, if the particle size of the inorganic filler (E) is too small, the specific surface area increases and the viscosity of the composition increases, making it difficult to apply to the 3D lamination process. In the present invention, by setting the volume average particle diameter of the inorganic filler (E) within the above range, excessive aggregation of the fillers can be suppressed and an interlayer filler layer having good thermal conductivity can be obtained.

なお無機フィラーは、合成直後では、粉末が凝集して、上記粒径範囲を満たさない場合がある。そのため、無機フィラーを上記粒径範囲を満たすように粉砕して用いることが好ましい。
無機フィラーの粉砕の方法は特に限定されず、ロールミルやプラネタリミキサによる解砕、ジルコニアビーズ等の粉砕用メディアと共に攪拌混合する方法、ジェット噴射等の従来公知の粉砕方法を適用できる。
Note that the inorganic filler may not meet the above particle size range because the powder aggregates immediately after synthesis. Therefore, it is preferable to pulverize and use the inorganic filler so as to satisfy the above particle size range.
The method for pulverizing the inorganic filler is not particularly limited, and a conventionally known pulverization method such as pulverization using a roll mill or a planetary mixer, stirring and mixing with a pulverizing medium such as zirconia beads, or jet injection can be applied.

本発明においては、上記の無機フィラーは1種を単独で用いてもよく、物性の異なる無機フィラーの2種以上を任意に組み合わせて用いてもよい。
例えば、体積平均粒径が異なる2種以上の無機フィラーを使用してもよい。即ち、体積平均粒径が比較的小さい、例えば0.1〜2μm、好ましくは0.2〜1.5μmの無機フィラーと、体積平均粒径が比較的大きい、例えば1〜5μm、好ましくは1〜3μmの無機フィラーとを併用することにより、体積平均粒径の大きい無機フィラー同士の熱伝導パスを体積平均粒径の小さい無機フィラーで繋ぐことにより、同一の体積平均粒径のもののみを用いた場合に比べて高充填が可能となり、より高い熱伝導性を得ることができる。
In the present invention, the above inorganic fillers may be used alone or in combination of two or more inorganic fillers having different physical properties.
For example, two or more inorganic fillers having different volume average particle diameters may be used. That is, an inorganic filler having a relatively small volume average particle diameter, for example, 0.1 to 2 μm, preferably 0.2 to 1.5 μm, and a relatively large volume average particle diameter, for example, 1 to 5 μm, preferably 1 to By using together with a 3 μm inorganic filler, by connecting the heat conduction paths of inorganic fillers having a large volume average particle diameter with inorganic fillers having a small volume average particle diameter, only those having the same volume average particle diameter were used. Higher filling is possible than in the case, and higher thermal conductivity can be obtained.

この場合、体積平均粒径の小さい無機フィラーと体積平均粒径の大きい無機フィラーとは重量比で10:1〜1:10の割合で用いることが、熱伝導パスの形成の上で好ましい。
また、無機フィラー(E)は、樹脂(A)や塗布液中での分散性を高めるため、例えばシランカップリング剤などにより適宜表面処理を行ってもよい。シランカップリング剤としては、官能基としてビニル基、エポキシ基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基、イソシアネート基から選ばれる少なくとも1つの基を有するものが好ましく、中でも、エポキシ基、アミノ基を有するものがより好ましい。
In this case, the inorganic filler having a small volume average particle diameter and the inorganic filler having a large volume average particle diameter are preferably used in a weight ratio of 10: 1 to 1:10 in terms of forming a heat conduction path.
In addition, the inorganic filler (E) may be appropriately surface-treated with, for example, a silane coupling agent in order to enhance the dispersibility in the resin (A) or the coating solution. As the silane coupling agent, those having at least one group selected from a vinyl group, an epoxy group, an amino group, a ureido group, a mercapto group, a sulfide group, and an isocyanate group as a functional group are preferable. It is more preferable to have

本発明の組成物中の無機フィラー(E)の含有量は、樹脂(A)100重量部あたり、10重量部以上400重量部以下が好ましく、20重量部以上300重量部以下がより好ましい。無機フィラー(E)の含有量が全エポキシ化合物100重量部当たり、10重量部未満であると無機フィラー(E)の添加効果が小さくなり、目的とする線膨張率の低減効果が得られない場合があり、400重量部を超えると無機フィラー(E)の存在が接合性を阻害することがある。   The content of the inorganic filler (E) in the composition of the present invention is preferably 10 to 400 parts by weight, more preferably 20 to 300 parts by weight, per 100 parts by weight of the resin (A). When the content of the inorganic filler (E) is less than 10 parts by weight per 100 parts by weight of the total epoxy compound, the effect of adding the inorganic filler (E) is reduced, and the desired effect of reducing the linear expansion coefficient cannot be obtained. When the amount exceeds 400 parts by weight, the presence of the inorganic filler (E) may inhibit the bonding property.

<シリカフィラー(B)及び無機フィラー(E)の物性>
・体積平均粒径
シリカフィラー(B)及び無機フィラー(E)は、その粒径が大き過ぎると、積層型半導体装置の半導体デバイス層が形成された半導体チップ同士の電気的接合を阻害したり、いったん接合した半導体チップ同士の電気的接合が温度変化などにより切断されたりするような不具合が発生する場合がある。また、小さ過ぎると凝集しやすくなり、組成物中での分散性が悪くなり、粘度上昇や接合不良を起こしたりすることから、既に記載した本発明の規定する体積平均粒径に制御する必要がある。
<Physical properties of silica filler (B) and inorganic filler (E)>
-Volume average particle diameter The silica filler (B) and the inorganic filler (E), when the particle diameter is too large, inhibits electrical bonding between semiconductor chips on which the semiconductor device layers of the stacked semiconductor device are formed, There may be a problem that electrical bonding between semiconductor chips once bonded is cut due to a temperature change or the like. Further, if it is too small, it tends to agglomerate, dispersibility in the composition is deteriorated, and viscosity increase and poor bonding occur. Therefore, it is necessary to control the volume average particle diameter defined in the present invention already described. is there.

シリカフィラー(B)及び無機フィラー(E)の体積平均粒径は、通常知られる粒度分布測定装置により測定することができるが、例えば以下の方法により測定することができる。組成物をシクロヘキサノン中に所望の濃度で分散させ、島津製作所製粒度分布測定装置「SALD−2200」にて測定し、体積粒度分布を得る。得られた粒度分布から、粉砕後の無機フィラーの体積平均粒径を求めることができる。   The volume average particle diameter of the silica filler (B) and the inorganic filler (E) can be measured by a generally known particle size distribution measuring device, and can be measured by, for example, the following method. The composition is dispersed in cyclohexanone at a desired concentration and measured with a particle size distribution analyzer “SALD-2200” manufactured by Shimadzu Corporation to obtain a volume particle size distribution. From the obtained particle size distribution, the volume average particle size of the pulverized inorganic filler can be obtained.

・比表面積
シリカフィラー(B)及び無機フィラー(E)の比表面積は、ガス吸着法などの通常知られる比表面積測定方法により測定することができるが、例えば以下の方法により測定することができる。無機フィラー(E)に250℃、15分間窒素ガスフローの前処理を行った後、株式会社マウンテック製 マックソーブHM MODEL−1201を用い、BET1点法(吸着ガス:窒素)にて、比表面積を測定することができる。
Specific surface area The specific surface areas of the silica filler (B) and the inorganic filler (E) can be measured by a conventionally known specific surface area measurement method such as a gas adsorption method, and can be measured by, for example, the following method. After pretreatment of nitrogen gas flow for 15 minutes at 250 ° C. for inorganic filler (E), specific surface area is measured by BET 1-point method (adsorbed gas: nitrogen) using Macsorb HM MODEL-1201 manufactured by Mountec Co., Ltd. can do.

・熱伝導率
無機フィラー(E)の熱伝導率は、焼結等による薄板を形成してこれを定常法又は非定常法により測定することが出来る。非定常法では熱伝導率λは、熱拡散率(α)と比熱容量(Cp)、及び密度(ρ)に比例するので、例えばJIS R1611に規定の方法に従い、α、Cp及びρをそれぞれ求めた後、これらの積により熱伝導率λを測定することが出来る。
-Thermal conductivity The thermal conductivity of the inorganic filler (E) can be measured by forming a thin plate by sintering or the like by a steady method or an unsteady method. In the unsteady method, the thermal conductivity λ is proportional to the thermal diffusivity (α), the specific heat capacity (Cp), and the density (ρ). Therefore, for example, α, Cp, and ρ are obtained according to the method specified in JIS R1611. Thereafter, the thermal conductivity λ can be measured by these products.

<硬化剤(C)>
本発明の組成物は、必要に応じて硬化剤(C)を含有していてもよい。本発明で用いる硬化剤(C)とは、エポキシ化合物のエポキシ基間の架橋反応に寄与する物質を示す。
硬化剤(C)としては、特に制限はなく一般的にエポキシ化合物の硬化剤として知られているものはすべて使用できる。例えば、フェノール系硬化剤、脂肪族アミン、ポリエーテルアミン、脂環式アミン、芳香族アミンなどのアミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミド系硬化剤、第3級アミン、イミダゾールおよびその誘導体、有機ホスフィン類、ホスホニウム塩、テトラフェニルボロン塩、有機酸ジヒドラジド、ハロゲン化ホウ素アミン錯体、ポリメルカプタン系硬化剤、イソシアネート系硬化剤、ブロックイソシアネート系硬化剤等が挙げられる。また、これらの硬化剤(C)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で混合して用いてもよい。
<Curing agent (C)>
The composition of this invention may contain the hardening | curing agent (C) as needed. The hardening | curing agent (C) used by this invention shows the substance which contributes to the crosslinking reaction between the epoxy groups of an epoxy compound.
There is no restriction | limiting in particular as a hardening | curing agent (C), Generally, what is generally known as a hardening | curing agent of an epoxy compound can be used. For example, phenolic curing agents, aliphatic amines, polyether amines, alicyclic amines, aromatic amines and other amine curing agents, acid anhydride curing agents, amide curing agents, tertiary amines, imidazoles and the like Derivatives, organic phosphines, phosphonium salts, tetraphenylboron salts, organic acid dihydrazides, boron halide amine complexes, polymercaptan curing agents, isocyanate curing agents, blocked isocyanate curing agents, and the like. Moreover, these hardening | curing agents (C) may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them in arbitrary combinations and ratios.

フェノール系硬化剤の具体例としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、1,4−ビス(4−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’−ジヒドロキシジフェニルケトン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、2,2’−ジヒドロキシビフェニル、10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナンスレン−10−オキサイド、フェノールノボラック、ビスフェノールAノボラック、o−クレゾールノボラック、m−クレゾールノボラック、p−クレゾールノボラック、キシレノールノボラック、ポリ−p−ヒドロキシスチレン、ハイドロキノン、レゾルシン、カテコール、t−ブチルカテコール、t−ブチルハイドロキノン、フルオログリシノール、ピロガロール、t−ブチルピロガロール、1,2,4−ベンゼントリオール、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、1,2−ジヒドロキシナフタレン、1,3−ジヒドロキシナフタレン、1,4−ジヒドロキシナフタレン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、1,7−ジヒドロキシナフタレン、1,8−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン、2,4−ジヒドロキシナフタレン、2,5−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン、2,8−ジヒドロキシナフタレン、上記ジヒドロキシナフタレンのアリル化物又はポリアリル化物、アリル化ビスフェノールA、アリル化ビスフェノールF、アリル化フェノールノボラック、アリル化ピロガロール、ポリアリル化ピロガロール等が例示される。   Specific examples of the phenolic curing agent include bisphenol A, bisphenol F, 4,4′-dihydroxydiphenylmethane, 4,4′-dihydroxydiphenyl ether, 1,4-bis (4-hydroxyphenoxy) benzene, 1,3-bis. (4-hydroxyphenoxy) benzene, 4,4'-dihydroxydiphenyl sulfide, 4,4'-dihydroxydiphenyl ketone, 4,4'-dihydroxydiphenyl sulfone, 4,4'-dihydroxybiphenyl, 2,2'-dihydroxybiphenyl 10- (2,5-dihydroxyphenyl) -10H-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide, phenol novolak, bisphenol A novolak, o-cresol novolak, m-cresol novolak, p-cle Lour novolak, xylenol novolak, poly-p-hydroxystyrene, hydroquinone, resorcin, catechol, t-butylcatechol, t-butylhydroquinone, fluoroglycinol, pyrogallol, t-butyl pyrogallol, 1,2,4-benzenetriol, 2, 3,4-trihydroxybenzophenone, 1,2-dihydroxynaphthalene, 1,3-dihydroxynaphthalene, 1,4-dihydroxynaphthalene, 1,5-dihydroxynaphthalene, 1,6-dihydroxynaphthalene, 1,7-dihydroxynaphthalene, 1,8-dihydroxynaphthalene, 2,3-dihydroxynaphthalene, 2,4-dihydroxynaphthalene, 2,5-dihydroxynaphthalene, 2,6-dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxy Futaren, 2,8-dihydroxynaphthalene, allyl compound or polyallyl compound of the dihydroxynaphthalene, allylated bisphenol A, allylated bisphenol F, allylated phenol novolak, allylated pyrogallol, polyallyl of pyrogallol and the like.

アミン系硬化剤の具体例として、脂肪族アミン類としては、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノプロパン、ヘキサメチレンジアミン、2,5−ジメチルヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、N−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、テトラ(ヒドロキシエチル)エチレンジアミン等が例示される。ポリエーテルアミン類としては、トリエチレングリコールジアミン、テトラエチレングリコールジアミン、ジエチレングリコールビス(プロピルアミン)、ポリオキシプロピレンジアミン、ポリオキシプロピレントリアミン類等が例示される。脂環式アミン類としては、イソホロンジアミン、メタセンジアミン、N−アミノエチルピペラジン、ビス(4−アミノ−3−メチルジシクロヘキシル)メタン、ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン、ノルボルネンジアミン等が例示される。芳香族アミン類としては、テトラクロロ−p−キシレンジアミン、m−キシレンジアミン、p−キシレンジアミン、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノアニソール、2,4−トルエンジアミン、2,4−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン、2,4−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、m−アミノフェノール、m−アミノベンジルアミン、ベンジルジメチルアミン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、トリエタノールアミン、メチルベンジルアミン、α−(m−アミノフ
ェニル)エチルアミン、α−(p−アミノフェニル)エチルアミン、ジアミノジエチルジメチルジフェニルメタン、α,α’−ビス(4−アミノフェニル)−p−ジイソプロピルベンゼン等が例示される。
Specific examples of the amine curing agent include aliphatic diamines such as ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminopropane, hexamethylenediamine, 2,5-dimethylhexamethylenediamine, trimethylhexamethylenediamine, Examples include diethylenetriamine, iminobispropylamine, bis (hexamethylene) triamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, N-hydroxyethylethylenediamine, tetra (hydroxyethyl) ethylenediamine, and the like. Examples of polyether amines include triethylene glycol diamine, tetraethylene glycol diamine, diethylene glycol bis (propylamine), polyoxypropylene diamine, polyoxypropylene triamines, and the like. Cycloaliphatic amines include isophorone diamine, metacene diamine, N-aminoethylpiperazine, bis (4-amino-3-methyldicyclohexyl) methane, bis (aminomethyl) cyclohexane, 3,9-bis (3-amino). Propyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro (5,5) undecane, norbornenediamine and the like. Aromatic amines include tetrachloro-p-xylenediamine, m-xylenediamine, p-xylenediamine, m-phenylenediamine, o-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 2,4-diaminoanisole, 2,4 -Toluenediamine, 2,4-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diamino-1,2-diphenylethane, 2,4-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, m-aminophenol, m-aminobenzylamine, benzyldimethylamine, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, triethanolamine, methylbenzylamine, α- (m-aminophenyl) ethylamine, α- (p-aminophenyl) Ethylamine, diaminodiethyl Examples thereof include dimethyldiphenylmethane and α, α′-bis (4-aminophenyl) -p-diisopropylbenzene.

酸無水物系硬化剤の具体例としては、ドデセニル無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ポリ(エチルオクタデカン二酸)無水物、ポリ(フェニルヘキサデカン二酸)無水物、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート二無水物、無水ヘット酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物、1−メチル−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物等が例示される。   Specific examples of acid anhydride curing agents include dodecenyl succinic anhydride, polyadipic acid anhydride, polyazeline acid anhydride, polysebacic acid anhydride, poly (ethyloctadecanedioic acid) anhydride, poly (phenylhexadecanedioic acid) Anhydride, Methyltetrahydrophthalic anhydride, Methylhexahydrophthalic anhydride, Hexahydrophthalic anhydride, Methylhymic anhydride, Tetrahydrophthalic anhydride, Trialkyltetrahydrophthalic anhydride, Methylcyclohexene dicarboxylic anhydride, Methylcyclohexene tetracarboxylic Acid anhydride, phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic anhydride, ethylene glycol bistrimellitic dianhydride, het anhydride, nadic anhydride, methyl nadic anhydride, 5- ( 2, -Dioxotetrahydro-3-furanyl) -3-methyl-3-cyclohexane-1,2-dicarboxylic anhydride, 3,4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene-2-succinic acid Examples of the anhydride include 1-methyl-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene succinic dianhydride.

アミド系硬化剤としては、ジシアンジアミド、ポリアミド樹脂等が例示される。
第3級アミンとしては、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等が例示される。
イミダゾールおよびその誘導体としては、1−シアノエチルー2−フェニルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−エチル−4(5)−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノ−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾールトリメリテイト、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加体、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加体、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、およびエポキシ樹脂と上記イミダゾール類との付加体、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール等が例示される。
Examples of the amide type curing agent include dicyandiamide and polyamide resin.
Examples of the tertiary amine include 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, triethylenediamine, benzyldimethylamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, and tris (dimethylaminomethyl) phenol. .
Examples of imidazole and derivatives thereof include 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-ethyl-4 (5) -methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyano-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole trimellitate, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium Trimellitate, 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2'-ethyl-4'-methylimidazolyl -(1 ')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino 6- [2′-Methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct, 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl- Examples include 4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, adducts of epoxy resin and the above imidazoles, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, etc. Is done.

有機ホスフィン類としては、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフイン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等が例示され、ホスホニウム塩としては、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・エチルトリフェニルボレート、テトラブチルホスホニウム・テトラブチルボレート等が例示され、テトラフェニルボロン塩としては、2−エチル−4−メチルイミダゾール・テトラフェニルボレート、N−メチルモルホリン・テトラフェニルボレート等が例示される。   Examples of organic phosphines include tributylphosphine, methyldiphenylphosphine, triphenylphosphine, diphenylphosphine, phenylphosphine and the like, and phosphonium salts include tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate, tetraphenylphosphonium / ethyltriphenylborate, Examples include tetrabutylphosphonium / tetrabutylborate, and examples of the tetraphenylboron salt include 2-ethyl-4-methylimidazole / tetraphenylborate, N-methylmorpholine / tetraphenylborate, and the like.

また、下記式(1)で示される芳香族アミン系硬化剤があげられる。
N−Ar−COO−[X−O]−CO−Ar−NH ・・・(1)
ここで、Arはフェニレン基を表す。
Moreover, the aromatic amine type hardening | curing agent shown by following formula (1) is mention | raise | lifted.
H 2 N—Ar—COO— [X—O] —CO—Ar—NH 2 (1)
Here, Ar represents a phenylene group.

式(1)において、−[X−O]−は、−(CH−O−、−(CHCHO)−、及びそれらの分岐構造から選ばれる少なくとも1種の構造を意味する。この式(1
)中のnは、1〜20の整数がよく、2〜16の整数が好ましく、4〜12がさらに好ましく、8〜12が最も好ましい。nが大きすぎると、硬化物の弾性率やガラス転移温度が低下し、一方、n=0の場合は、芳香族ジアミンの剛直性のため、エポキシ化合物中のメソゲンの運動性が低下し、メソゲンが並んで高秩序化されたドメイン相の形成を妨げ、熱伝導性が大きくならないので、好ましくない。
In the formula (1), — [X—O] — represents at least one structure selected from — (CH 2 ) n —O—, — (CH 2 CH 2 O) n —, and a branched structure thereof. means. This formula (1
N is preferably an integer of 1 to 20, preferably an integer of 2 to 16, more preferably 4 to 12, and most preferably 8 to 12. When n is too large, the elastic modulus and glass transition temperature of the cured product are lowered. On the other hand, when n = 0, the mobility of the mesogen in the epoxy compound is lowered due to the rigidity of the aromatic diamine. Are not preferable because the formation of a highly ordered domain phase is hindered and the thermal conductivity does not increase.

なお、−[X−O]−がエチレングリコールユニットの場合は、1分子中に
この中でも、式(1)の−[X−O]−は、−(CH−O−、またはそれらの分岐構造が、工業的に入手しやすい点でより好ましい。このような成分の例として、
ビス(4−アミノベンゾイロキシ)メタン、
ビス(4−アミノベンゾイロキシ)エタン、
1,3−ビス(4−アミノベンゾイロキシ)プロパン、
1,4−ビス(4−アミノベンゾイロキシ)ブタン、
1,5−ビス(4−アミノベンゾイロキシ)ペンタン、
1,6−ビス(4−アミノベンゾイロキシ)ヘキサン、
1,7−ビス(4−アミノベンゾイロキシ)ヘプタン、
1,8−ビス(4−アミノベンゾイロキシ)オクタン、
1,9−ビス(4−アミノベンゾイロキシ)ノナン、
1,10−ビス(4−アミノベンゾイロキシ)デカン、
1,11−ビス(4−アミノベンゾイロキシ)ウンデカン、
1,12−ビス(4−アミノベンゾイロキシ)ドデカン等があげられる。
In addition, when-[XO]-is an ethylene glycol unit, in one molecule,-[XO]-in formula (1) is-(CH 2 ) n -O- The branched structure is more preferable in terms of industrial availability. Examples of such ingredients are:
Bis (4-aminobenzoyloxy) methane,
Bis (4-aminobenzoyloxy) ethane,
1,3-bis (4-aminobenzoyloxy) propane,
1,4-bis (4-aminobenzoyloxy) butane,
1,5-bis (4-aminobenzoyloxy) pentane,
1,6-bis (4-aminobenzoyloxy) hexane,
1,7-bis (4-aminobenzoyloxy) heptane,
1,8-bis (4-aminobenzoyloxy) octane,
1,9-bis (4-aminobenzoyloxy) nonane,
1,10-bis (4-aminobenzoyloxy) decane,
1,11-bis (4-aminobenzoyloxy) undecane,
1,12-bis (4-aminobenzoyloxy) dodecane and the like.

本発明の組成物中の硬化剤(C)の含有量は、150℃における粘度が1Pa・s以下であるエポキシ化合物(a−1)と他のエポキシ化合物(a−2)を含む全エポキシ化合物100重量部当たり、0.005重量部以上200重量部以下であり、好ましくは、0.01重量部以上180重量部以下ある。
全エポキシ化合物100重量部当たりの硬化剤(C)の含有量が0.005重量部未満であると、硬化が不十分になるおそれがあり、200重量部を超えると接着性、熱伝導性などの所望の物性が得られない場合がある。
Content of the hardening | curing agent (C) in the composition of this invention is all the epoxy compounds containing the epoxy compound (a-1) whose viscosity in 150 degreeC is 1 Pa.s or less, and another epoxy compound (a-2). The amount is 0.005 to 200 parts by weight, preferably 0.01 to 180 parts by weight per 100 parts by weight.
If the content of the curing agent (C) per 100 parts by weight of the total epoxy compound is less than 0.005 parts by weight, curing may be insufficient. If it exceeds 200 parts by weight, adhesiveness, thermal conductivity, etc. The desired physical properties may not be obtained.

<フラックス(D)>
本発明の組成物は、更にフラックス(D)を含むことが好ましい。フラックスとは、具体的には、金属端子のはんだ接合時において、はんだバンプ等の金属電気信号端子およびランドの表面酸化膜の溶解除去や、はんだバンプのランド表面における濡れ広がり性の向上、更にははんだバンプの金属端子表面の再酸化防止などの機能を有する化合物である。
<Flux (D)>
The composition of the present invention preferably further contains a flux (D). Specifically, the flux means that the metal electrical signal terminal such as a solder bump and the surface oxide film of the land are dissolved and removed at the time of solder joining of the metal terminal, and the wetting and spreading property on the land surface of the solder bump is further improved. It is a compound having a function of preventing reoxidation of the surface of the metal terminal of the solder bump.

本発明で用いるフラックスとしては、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、オレイン酸、ステアリン酸などの脂肪族カルボン酸、安息香酸、サリチル酸、フタル酸、トリメリト酸、トリメリト酸無水物、トリメシン酸、ベンゼンテトラカルボン酸などの芳香族カルボン酸やその酸無水物、アビエチン酸、ロジンなどのテルペン系カルボン酸などの有機カルボン酸、および有機カルボン酸をアルキルビニルエーテル類と反応して変換したヘミアセタールエステルである有機カルボン酸エステル、グルタミン酸塩酸塩、アニリン塩酸塩、ヒドラジン塩酸塩、臭化セチルピリジン、フェニルヒドラジン塩酸塩、テトラクロルナフタレン、メチルヒドラジン塩酸塩、メチルアミン塩酸塩、エチルアミン塩酸塩、ジエチルアミン塩酸塩、ブチルアミン塩酸塩などの有機ハロゲン化合物、尿素、ジエチレントリアミンヒドラジンなどのアミン類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール類、塩酸、フッ酸、燐酸、ホウフッ化水素酸などの無機酸、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化アンモニウム、フッ化銅、フッ化ニッケル、フッ化亜鉛などのフッ化物、塩化カリウム
、塩化ナトリウム、塩化第一銅、塩化ニッケル、塩化アンモニウム、塩化亜鉛、塩化第一錫などの塩化物、臭化カリウム、臭化ナトリウム、臭化アンモニウム、臭化錫、臭化亜鉛などの臭化物などが挙げられる。これらの化合物は、そのまま用いても、また有機ポリマーや無機化合物等による被覆剤を用いてマイクロカプセル化したものを用いても良い。これらの化合物は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で混合して用いてもよい。
Examples of the flux used in the present invention include aliphatic carboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, oleic acid, and stearic acid. Organic carboxylic acids such as benzoic acid, salicylic acid, phthalic acid, trimellitic acid, trimellitic anhydride, aromatic carboxylic acids such as trimesic acid, benzenetetracarboxylic acid, and terpene carboxylic acids such as abietic acid and rosin Organic carboxylic acid esters, glutamic acid hydrochlorides, aniline hydrochlorides, hydrazine hydrochlorides, cetylpyridine bromides, phenylhydrazine hydrochlorides, tetrachlors, which are hemiacetal esters converted by reacting acids and organic carboxylic acids with alkyl vinyl ethers Naphthalene, methylhydrazine hydrochloride, Organic halogen compounds such as tilamine hydrochloride, ethylamine hydrochloride, diethylamine hydrochloride and butylamine hydrochloride, amines such as urea and diethylenetriamine hydrazine, polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol and glycerin , Inorganic acids such as hydrochloric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, borohydrofluoric acid, fluorides such as potassium fluoride, sodium fluoride, ammonium fluoride, copper fluoride, nickel fluoride, zinc fluoride, potassium chloride, sodium chloride , Chlorides such as cuprous chloride, nickel chloride, ammonium chloride, zinc chloride, stannous chloride, bromides such as potassium bromide, sodium bromide, ammonium bromide, tin bromide, zinc bromide, etc. . These compounds may be used as they are or may be microencapsulated using a coating agent made of an organic polymer or an inorganic compound. These compounds may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them in arbitrary combinations and ratios.

本発明の組成物中のフラックス(D)の含有量は、樹脂(A)100重量部あたり、好ましくは0.1重量部以上10重量部以下、より好ましくは0.5重量部以上5重量部以下である。フラックス(D)の含有量が全エポキシ化合物100重量部当たり0.1重量部未満では、酸化膜除去性低下によるはんだ接続不良のおそれがあり、また10重量部を超えると組成物の粘度上昇による接続不良の恐れがでてくる。   The content of the flux (D) in the composition of the present invention is preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the resin (A). It is as follows. If the content of the flux (D) is less than 0.1 parts by weight per 100 parts by weight of the total epoxy compound, there is a risk of poor solder connection due to a decrease in oxide film removability, and if it exceeds 10 parts by weight, the viscosity of the composition increases. There is a risk of poor connection.

フラックス(D)の含有量は、前記樹脂(A)およびシリカフィラー(B)と無機フィラー(E)の合計100重量部に対して、5重量部以上がよく、10重量部以上が好ましい。5重量部より少ないと、得られる樹脂組成物の熱伝導性が小さく好ましくない。一方、含有量の上限は、150重量部がよく、100重量部が好ましい。150重量部より多いと、複合材の粘度が大きくなり、シリカフィラー(B)や無機フィラー(E)が均一に分散しにくくなるため、好ましくない。無機フィラー(E)として六方晶窒化ホウ素を用いる場合の含有量も、また同様である。   The content of the flux (D) is preferably 5 parts by weight or more and preferably 10 parts by weight or more with respect to a total of 100 parts by weight of the resin (A), the silica filler (B), and the inorganic filler (E). When the amount is less than 5 parts by weight, the resulting resin composition has a small thermal conductivity, which is not preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 150 parts by weight, and preferably 100 parts by weight. When the amount is more than 150 parts by weight, the viscosity of the composite material is increased, and the silica filler (B) and the inorganic filler (E) are hardly dispersed uniformly. The same applies to the content when hexagonal boron nitride is used as the inorganic filler (E).

<分散剤(F)>
本発明の組成物は、シリカフィラー(B)及び無機フィラー(E)の分散性を高めるため、分散剤、界面活性剤、乳化剤、低弾性化剤、希釈剤、消泡剤、イオントラップ剤等を含有することが好ましい。分散剤としては、シリカフィラー(B)の分散性を高めるために、アミン価(mg−KOH/g)が10以上300以下の分散剤を用いることが好ましい。また、分散剤を用いたコンパウンドとして本発明の組成物を用いる場合、コンパウンドの塗布性の向上や塗膜性状の改善効果に優れることから、官能基として3級アミノ基を有するものが好ましい。このような分散剤(F)の一例として、例えば、アクリル系分散剤及び/又はウレタン系分散剤があげられる。
界面活性剤としては、従来公知のアニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤のいずれも使用できる。
<Dispersant (F)>
The composition of the present invention increases the dispersibility of the silica filler (B) and the inorganic filler (E), so that a dispersant, a surfactant, an emulsifier, a low elastic agent, a diluent, an antifoaming agent, an ion trapping agent, etc. It is preferable to contain. As the dispersant, in order to enhance the dispersibility of the silica filler (B), it is preferable to use a dispersant having an amine value (mg-KOH / g) of 10 or more and 300 or less. Moreover, when using the composition of this invention as a compound using a dispersing agent, since it is excellent in the improvement of the applicability | paintability of a compound, and the improvement effect of a coating-film property, what has a tertiary amino group as a functional group is preferable. An example of such a dispersant (F) is an acrylic dispersant and / or a urethane dispersant.
As the surfactant, any of conventionally known anionic surfactants, nonionic surfactants, and cationic surfactants can be used.

例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ソルビタンアルキルエステル類、モノグリセリドアルキルエステル類、アルキルベンゼンスルホン酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、アルキル硫酸塩類、アルキルスルホン酸塩類、スルホコハク酸エステル塩類、アルキルベタイン類、アミノ酸類などが挙げられる。   For example, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl aryl ethers, polyoxyethylene alkyl esters, sorbitan alkyl esters, monoglyceride alkyl esters, alkyl benzene sulfonates, alkyl naphthalene sulfonates, alkyl sulfates, alkyl Examples include sulfonates, sulfosuccinate esters, alkylbetaines, amino acids, and the like.

また、これら界面活性剤においてC−H結合の一部又は全てがC−F結合となったフッ素界面活性剤も好ましく用いることができる。
界面活性剤の添加量として、組成物中の全固形分に対して、0.001〜5重量%程度とするのが好ましく、0.01〜1重量%がより好ましい。0.001重量%未満では、無機フィラー(E)の分散特性を改善することができない場合があり、また5重量%を超えると樹脂(A)との相分離等を引き起こす場合があり好ましくない。
Further, in these surfactants, fluorine surfactants in which a part or all of the C—H bonds are C—F bonds can also be preferably used.
The addition amount of the surfactant is preferably about 0.001 to 5% by weight, more preferably 0.01 to 1% by weight, based on the total solid content in the composition. If it is less than 0.001% by weight, the dispersion characteristics of the inorganic filler (E) may not be improved, and if it exceeds 5% by weight, phase separation with the resin (A) may be caused, which is not preferable.

<本発明に係る組成物の製造方法>
本発明に係る積層型半導体装置用の層間充填材として好適な組成物は、前記構成成分を前記した混合割合で混合することにより製造することができる。その際、組成物の均一性の向上、脱泡等を目的として、ペイントシェーカーやビーズミル、プラネタリミキサ、撹
拌型分散機、自公転攪拌混合機、三本ロールなどを用いて混合することが好ましい。また、混合順序も反応や沈殿物が発生するなど特段の問題がない限り任意であり、組成物の構成成分のうち、何れか2成分又は3成分以上を予め混合し、その後に残りの成分を混合してもよいし、一度に全部を混合してもよい。
<Method for producing composition according to the present invention>
A composition suitable as an interlayer filler for a stacked semiconductor device according to the present invention can be produced by mixing the constituent components at the mixing ratio described above. At that time, for the purpose of improving the uniformity of the composition, defoaming, etc., it is preferable to mix using a paint shaker, a bead mill, a planetary mixer, a stirrer-type disperser, a self-revolving stir mixer, a triple roll or the like. Further, the mixing order is arbitrary as long as there is no particular problem such as reaction or precipitation, and any two components or three or more components of the composition are mixed in advance, and then the remaining components are mixed. You may mix and may mix all at once.

本発明の組成物の構成成分を混合する際は、各構成成分がより均一に混合できるように、常温以上に加熱することが好ましい。より好ましくは、40℃以上130℃以下の温度条件下で混合する。40℃以下の温度で混合すると、樹脂(A)の粘度が高いために無機フィラーを均一に分散させることが困難となる虞があり、130℃以上の温度で混合すると、組成物中に気泡が混在しやすくなる虞がある。   When mixing the constituents of the composition of the present invention, it is preferable to heat the constituents to room temperature or higher so that the constituents can be mixed more uniformly. More preferably, mixing is performed under a temperature condition of 40 ° C. or higher and 130 ° C. or lower. When mixing at a temperature of 40 ° C. or lower, the viscosity of the resin (A) may be high, which may make it difficult to uniformly disperse the inorganic filler. When mixed at a temperature of 130 ° C. or higher, bubbles are formed in the composition. There is a risk of mixing.

また、本発明の組成物の構成成分を混合する際の気泡の混在は、混合する際の圧力を下げることにより低減することが可能である。より具体的には、混合槽内の圧力を100Torr以下にすることが好ましく、より好ましくは90Torr以下にすることが好ましく、80Torr以下のすることが特に好ましい。
更に、混合を均一にするために有機溶媒や液状の樹脂を併用してもよい。
Moreover, mixing of bubbles when mixing the constituent components of the composition of the present invention can be reduced by lowering the pressure during mixing. More specifically, the pressure in the mixing tank is preferably 100 Torr or less, more preferably 90 Torr or less, and particularly preferably 80 Torr or less.
Furthermore, an organic solvent or a liquid resin may be used in combination for uniform mixing.

本発明の組成物で用いる有機溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等のエステル類、エチレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類、メタノール、エタノール等のアルコール類、ヘキサン、シクロヘキサン等のアルカン類、トルエン、キシレン等の芳香族類などが挙げられる。   Examples of the organic solvent used in the composition of the present invention include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone (MEK), methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, and cyclohexanone, esters such as ethyl acetate, ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, Examples thereof include amides such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, alcohols such as methanol and ethanol, alkanes such as hexane and cyclohexane, and aromatics such as toluene and xylene.

このうち、樹脂の溶解性および溶媒の沸点等を勘案すると、メチルエチルケトンやシクロヘキサノン等のケトン類、エステル類およびエーテル類が好ましく、特にメチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類を用いることが特に好ましい。
これらの有機溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で混合して用いてもよい。
Among these, considering the solubility of the resin and the boiling point of the solvent, ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, esters and ethers are preferable, and ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone are particularly preferable.
These organic solvents may be used alone or in a combination of two or more in any combination and ratio.

本発明の組成物において、有機溶媒の他の成分に対する混合割合は、特に制限はないが、好ましくは組成物中の固形分濃度が20重量%以上70重量%以下、特に30重量%以上60重量%以下となるような割合で有機溶媒を用いることが好ましい。有機溶媒を、このような含有割合とすることにより、本発明の組成物を使用して、任意の塗布法によって良好な塗布膜を形成することができる。   In the composition of the present invention, the mixing ratio of the organic solvent to the other components is not particularly limited, but preferably the solid content concentration in the composition is 20% by weight to 70% by weight, particularly 30% by weight to 60% by weight. It is preferable to use the organic solvent in such a ratio that it is not more than%. By setting the organic solvent to such a content ratio, a good coating film can be formed by any coating method using the composition of the present invention.

有機溶媒の混合割合が、上記下限未満では組成物の粘度が上昇し、良好な層間が得られない場合があり、または上記上限を超えると所望の層間膜厚が得られない等の問題が出てくる可能性がある。溶媒は混合後、減圧乾燥によって除去することができる。
この発明に係る積層型半導体装置用の層間充填材として好適な組成物は、更に加熱し成形することにより成形体を得ることができる。この成形方法は、一般に用いられる方法を用いて、組成物の状態や樹脂の種類に応じて適宜に行うことができる。
If the mixing ratio of the organic solvent is less than the above lower limit, the viscosity of the composition may increase and a good interlayer may not be obtained, or if it exceeds the above upper limit, a desired interlayer film thickness may not be obtained. There is a possibility of coming. The solvent can be removed by drying under reduced pressure after mixing.
A composition suitable as an interlayer filler for a laminated semiconductor device according to the present invention can be molded by heating and molding. This molding method can be appropriately performed according to the state of the composition and the type of resin using a generally used method.

例えば、可塑性や流動性を有する組成物の成形は、組成物を所望の形状で、例えば型へ収容した状態で、硬化させることによって行うことができる。このような成形体の製造では、射出成形、射出圧縮成形、押出成形、及び圧縮成形を利用することができる。また成形体の成形、すなわち硬化は、それぞれの硬化温度条件で行うことができる。また前記成形体は、層間充填材組成物の硬化物を所望の形状に削り出すことによっても得ることができる。   For example, the composition having plasticity or fluidity can be molded by curing the composition in a desired shape, for example, in a state of being accommodated in a mold. In the production of such a molded body, injection molding, injection compression molding, extrusion molding, and compression molding can be used. Moreover, shaping | molding of a molded object, ie, hardening, can be performed on each hardening temperature conditions. Moreover, the said molded object can be obtained also by cutting out the hardened | cured material of an interlayer filler composition in a desired shape.

[その他の添加剤]
本発明の組成物には、その機能性の更なる向上を目的として、本発明の効果を損なわない範囲において、各種の添加剤を含んでいてもよい。
このような添加剤としては、シリカフィラー(B)や無機フィラー(E)の配向を制御するための微粒子成分や、エポキシ化合物の特性を損なわずに組成物を低粘度下する反応性希釈剤成分や、弾性率や破壊靱性等の膜物性の改良のために、柔軟性骨格やゴム弾性骨格を有する樹脂成分や、0.01〜1μm程度のゴム状粒子等、また、アルカリ金属イオンやハロゲンイオン等のイオン成分を捕捉するイオン補足剤等が挙げられる。
[Other additives]
The composition of the present invention may contain various additives within a range not impairing the effects of the present invention for the purpose of further improving the functionality.
Examples of such additives include fine particle components for controlling the orientation of silica filler (B) and inorganic filler (E), and reactive diluent components that lower the composition without impairing the properties of the epoxy compound. In order to improve film properties such as elastic modulus and fracture toughness, resin components having a flexible skeleton and a rubber elastic skeleton, rubber-like particles of about 0.01 to 1 μm, alkali metal ions and halogen ions An ion scavenger for capturing ionic components such as

シリカフィラー(B)や無機フィラー(E)の配向を制御するための微粒子成分としては、体積平均粒径が0.5μm以上20μm以下のものを用いることが好ましく、より好ましくは1μm以上10μm以下である。このような微粒子成分としては、例えば樹脂の微粒子として、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル等のメタクリル酸エステルや、アクリル酸エステル等から得られる樹脂等を基材とする微粒子、それらのモノマーとメチルビニルエーテル、酢酸ビニル、ジビニルベンゼンなど他のモノマーとの共重合体微粒子、およびこれらを架橋した微粒子などのアクリル系微粒子;スチレン系微粒子;低密度ポリエチレン微粒子、高密度ポリエチレン微粒子、超高分子量ポリエチレン微粒子、およびエチレン・アクリル酸共重合体微粒子などのポリエチレン系微粒子;ナイロン系微粒子;ポリアクリロニトリルを主成分とするPAN系微粒子;熱硬化性および熱可塑性のポリウレタン系微粒子;ノボラック樹脂微粒子、レゾール樹脂微粒子などのフェノール樹脂系微粒子;シリコーン樹脂微粒子、シリコーン樹脂被覆微粒子などのシリコーン樹脂系微粒子;ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合物微粒子、ベンゾグアナミン・メラミン・ホルムアルデヒド縮合物微粒子、メラミン・ホルムアルデヒド縮合物微粒子などのベンゾグアナミン・メラミン系微粒子;四フッ化エチレン樹脂微粒子などのフッ素樹脂系微粒子;アラミド微粒子、ポリイミド微粒子、PEEK微粒子などのエンプラ系微粒子;シルクなどの天然高分子系微粒子等が挙げられる。   As the fine particle component for controlling the orientation of the silica filler (B) and the inorganic filler (E), those having a volume average particle size of 0.5 μm or more and 20 μm or less are preferably used, and more preferably 1 μm or more and 10 μm or less. is there. Examples of such fine particle components include resin fine particles, fine particles based on methacrylic acid esters such as methyl methacrylate and butyl methacrylate, resins obtained from acrylic acid esters, and the like, their monomers and methyl vinyl ether. Copolymer fine particles with other monomers such as vinyl acetate and divinylbenzene, and acrylic fine particles such as fine particles obtained by crosslinking these; styrene fine particles; low density polyethylene fine particles, high density polyethylene fine particles, ultrahigh molecular weight polyethylene fine particles, and Polyethylene fine particles such as ethylene / acrylic acid copolymer fine particles; nylon fine particles; PAN fine particles mainly composed of polyacrylonitrile; thermosetting and thermoplastic polyurethane fine particles; novolac resin fine particles, resole resin fine particles, etc. Nord resin fine particles; Silicone resin fine particles such as silicone resin fine particles and silicone resin coated fine particles; benzoguanamine / melamine fine particles such as benzoguanamine / formaldehyde condensate fine particles, benzoguanamine / melamine / formaldehyde condensate fine particles, melamine / formaldehyde condensate fine particles; Fluorine resin fine particles such as tetrafluoroethylene resin fine particles; Engineering plastic fine particles such as aramid fine particles, polyimide fine particles, and PEEK fine particles; Natural polymer fine particles such as silk.

また、無機の微粒子として、本発明のシリカフィラー(B)および無機フィラー(E)とは化学的に異なる、絶縁性のある微粒子を使用することが可能である。ここで、化学的に異なるとは、構成する元素の種類が異なる場合のほかに、構成する元素の比率が異なる場合があげられる。具体的に例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化ジルコニウム等の無機酸化物;窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の無機窒化物;炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ホウ素等の無機炭化物;ダイヤモンド等;等の微粒子が挙げられる。これらの微粒子は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で混合して用いてもよい。   Further, as the inorganic fine particles, it is possible to use insulating fine particles that are chemically different from the silica filler (B) and the inorganic filler (E) of the present invention. Here, “chemically different” includes not only the case where the types of constituent elements are different but also the case where the ratios of constituent elements are different. Specifically, for example, inorganic oxides such as aluminum oxide (alumina), magnesium oxide, beryllium oxide, zinc oxide, calcium oxide, zirconium oxide; inorganic nitrides such as aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride; silicon carbide, titanium carbide And fine particles such as inorganic carbides such as boron carbide; diamond and the like. These fine particles may be used alone or in a combination of two or more in any combination and ratio.

反応性希釈剤としては、分子内に2個以上のエポキシ基を有するものであることが好ましく、溶融粘度の低減の観点から、そのエポキシ当量が70g/当量以上350g/当量以下であることが好ましく、より好ましくは80g/当量以上200g/当量以下である。このような反応性希釈剤として、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,4−シクロヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、エリスリトールテトラグリシジルエーテルなど、2価以上の多価アルコール類のグリシジルエーテル体などが挙げられる。   The reactive diluent is preferably one having two or more epoxy groups in the molecule, and preferably has an epoxy equivalent of 70 g / equivalent or more and 350 g / equivalent or less from the viewpoint of reducing the melt viscosity. More preferably, it is 80 g / equivalent or more and 200 g / equivalent or less. Such reactive diluents include 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, 1,4-cyclohexanediol diglycidyl ether, 1,4-cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, Examples thereof include glycidyl ethers of dihydric or higher polyhydric alcohols such as glycerol diglycidyl ether, glycerol triglycidyl ether, and erythritol tetraglycidyl ether.

また樹脂成分としては、柔軟性やゴム弾性骨格を有する樹脂が好ましく、この中でも特に柔軟性やゴム弾性骨格を有するエポキシ化合物が好ましい。
さらにゴム状粒子としては、層間充填材として積層型半導体装置の製造プロセスへの適
合性を勘案して、0.01〜1μmの粒径を有するゴム状粒子であることが好ましい。ゴム状粒子の樹脂中への分散性促進のために、該粒子表面はゴム状成分とは異なる樹脂成分にて被覆されていても良い。ゴム状成分としては、汎用のゴム成分を用いることが出来るが、この中でもスチレンブタジエンゴムやポリブタジエンゴム、シリコンゴムなどのゴム成分であることが好ましい。
The resin component is preferably a resin having flexibility and a rubber elastic skeleton, and among them, an epoxy compound having flexibility and a rubber elastic skeleton is particularly preferable.
Further, the rubber-like particles are preferably rubber-like particles having a particle diameter of 0.01 to 1 μm in consideration of suitability for the manufacturing process of the stacked semiconductor device as an interlayer filler. In order to promote dispersibility of the rubber-like particles in the resin, the particle surface may be coated with a resin component different from the rubber-like component. As the rubber-like component, a general-purpose rubber component can be used, and among these, rubber components such as styrene-butadiene rubber, polybutadiene rubber, and silicon rubber are preferable.

その他、基材との接着性や樹脂と無機フィラーとの接着性を向上させるための添加成分として、シランカップリング剤やチタネートカップリング剤等のカップリング剤、保存安定性向上のための紫外線防止剤、酸化防止剤、可塑剤、難燃剤、着色剤、成形時の流動性改良及び基材との密着性向上の観点より、熱可塑性のオリゴマー類を添加することもできる。これらは、いずれも1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合して用いてもよい。その他の添加剤の配合量には特に制限はなく、必要な機能性が得られる程度に、通常の樹脂組成物の配合量で用いられる。   In addition, as an additive component to improve the adhesion to the substrate and the adhesion between the resin and the inorganic filler, coupling agents such as silane coupling agents and titanate coupling agents, UV protection to improve storage stability Thermoplastic oligomers can also be added from the viewpoint of an agent, an antioxidant, a plasticizer, a flame retardant, a colorant, improvement in fluidity during molding and improvement in adhesion to the substrate. Any of these may be used alone or in a combination of two or more in any combination and ratio. There is no restriction | limiting in particular in the compounding quantity of another additive, It is used with the compounding quantity of a normal resin composition to such an extent that required functionality is obtained.

本発明の組成物においては、硬化膜からのイオン成分の溶出を低減させ積層型半導体装置の信頼性を向上させるためにも、構成成分である樹脂、無機フィラー、硬化剤、フラックス、分散剤及びその他の添加剤について、事前に精製処理を施したものを適用することが好ましい。   In the composition of the present invention, in order to reduce elution of ionic components from the cured film and improve the reliability of the stacked semiconductor device, the constituent components are resin, inorganic filler, curing agent, flux, dispersing agent and It is preferable to apply other additives that have been subjected to purification treatment in advance.

また、硬化膜からのイオン成分の溶出を低減させて、積層型半導体装置の層間材料として使用した場合に、積層型半導体装置の信頼性を向上させるために、イオン成分を捕捉する作用を有するイオン捕捉剤を使用することが好ましい。イオン補足剤としては、ナトリウムイオンやカリウムカリウムイオンなどのアルカリ金属イオンを補足するものが好適に使用可能であるが、塩素や臭素等のハロゲンイオンの捕捉に優れた捕捉剤の使用が更に好ましく、これらイオン捕捉剤としては、ビスマスやアルミニウム、マグネシウムなどを含有する無機イオン交換体であることが好ましい。   Also, ions that have the action of trapping ion components to reduce the elution of ion components from the cured film and improve the reliability of the stacked semiconductor device when used as an interlayer material of the stacked semiconductor device. It is preferred to use a scavenger. As the ion scavenger, those supplementing alkali metal ions such as sodium ion and potassium potassium ion can be suitably used, but it is more preferable to use a scavenger excellent in capturing halogen ions such as chlorine and bromine, These ion scavengers are preferably inorganic ion exchangers containing bismuth, aluminum, magnesium and the like.

また、本発明の組成物を積層型半導体装置の層間充填材として用いる際には、加水分解性の塩素を含有すると積層型半導体装置の信頼性を低下させる虞があるので、組成物中の加水分解性の塩素量は150ppm以下であることが好ましく、より好ましくは100ppm以下、更に好ましくは50ppm以下、特に好ましくは20ppm以下である。加水分解性の塩素を好ましい範囲とするためには、樹脂(A)中の加水分解性の塩素を、水などの溶媒により抽出洗浄した後に分液したり、蒸留による精製処理を行ったりする方法を適用することで達成することができる。例えば、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのジグリシジルエーテル変性物については160〜200℃の温度で100Torr以下にて減圧蒸留することにより、また1,4−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル変性物については、純水を添加して撹拌混合を行い静置して層分離させた後、分液して脱水処理を行うことにより、それぞれ精製することが出来る。   Further, when the composition of the present invention is used as an interlayer filler for a stacked semiconductor device, if it contains hydrolyzable chlorine, the reliability of the stacked semiconductor device may be lowered. The decomposable chlorine content is preferably 150 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, still more preferably 50 ppm or less, and particularly preferably 20 ppm or less. In order to make the hydrolyzable chlorine within a preferable range, the hydrolyzable chlorine in the resin (A) is extracted and washed with a solvent such as water, followed by separation or purification by distillation. Can be achieved by applying. For example, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane-modified diglycidyl ether is distilled at a temperature of 160 to 200 ° C. under 100 Torr or less, and 1,4-cyclohexanedimethanol diglycidyl ether. The denatured product can be purified by adding pure water, stirring and mixing, allowing to stand and separating the layers, followed by liquid separation and dehydration treatment.

<積層型半導体装置>
本発明の積層型半導体装置は、本発明の組成物を硬化させてなる硬化物を基板間に有するものであり、樹脂(A)の特性により、シリカフィラー(B)及び無機フィラー(E)を高い割合で配合した場合でも低溶融粘度を示し、高熱伝導率とはんだ接合性を両立することが出来る。
<Laminated semiconductor device>
The laminated semiconductor device of the present invention has a cured product obtained by curing the composition of the present invention between substrates, and silica filler (B) and inorganic filler (E) are added depending on the properties of the resin (A). Even when blended at a high ratio, it exhibits a low melt viscosity and can achieve both high thermal conductivity and solderability.

<基板>
本発明の積層型半導体装置における基板とは、より具体的にはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などによる有機基板や、配線回路や貫通電極(TSV)、半導体素子回路などが形成された半導体基板があげられ、本発明の組成物を硬化してなる層は、有機基板と半導体基板の間に設けられていてもよいし、半導体基板と半導体基板との間に設けられていても
よいし、有機基板と有機基板との間に設けられていてもよい。本発明の層間充填剤組成物を用いることにより、有機基板と半導体基板による積層型半導体装置においても、従来のリフロー後にアンダーフィルによる層間充填するのに比べ、薄い半導体基板や大きな半導体基板の接合において、基板の反りを抑制し、大きな接合面積においてもボイドの形成を抑制し端子間の抵抗が小さな接合が達成することができる。また半導体基板は有機基板に比べて、その基板表面の平滑性が高く、より微細なリソグラフィーによる回路転写等が可能であり、より小さな銅ポストやはんだバンプ等の接続端子の形成が可能となり、端子間の狭い接続端子の形成によりより配線密度が高く高性能な積層型半導体装置の実現が可能となる。
<Board>
More specifically, the substrate in the stacked semiconductor device of the present invention includes an organic substrate made of epoxy resin or polyimide resin, or a semiconductor substrate on which a wiring circuit, a through electrode (TSV), a semiconductor element circuit, or the like is formed. The layer formed by curing the composition of the present invention may be provided between the organic substrate and the semiconductor substrate, or may be provided between the semiconductor substrate and the semiconductor substrate. It may be provided between the organic substrate. By using the interlayer filler composition of the present invention, even in a laminated semiconductor device composed of an organic substrate and a semiconductor substrate, it is possible to bond a thin semiconductor substrate or a large semiconductor substrate in comparison with conventional interlayer filling by underfill after reflow. Further, it is possible to suppress the warpage of the substrate, suppress the formation of voids even in a large bonding area, and achieve bonding with low resistance between terminals. In addition, the semiconductor substrate has higher surface smoothness than the organic substrate, enables circuit transfer by finer lithography, and enables the formation of smaller connection terminals such as copper posts and solder bumps. By forming the narrow connection terminals between them, it is possible to realize a high performance stacked semiconductor device with higher wiring density.

・有機基板
本発明における有機基板とは、導電性の配線回路を有するものであって、より具体的にはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂をガラス繊維等を挟んで板状に成形したものである。有機基板の線膨張係数は、その材質により異なるが、有機インターポーザ基板の場合通常5〜50ppm/Kである。
有機基板表面には接続用の端子が設けられ、通常フォトリソグラフィー法及びめっき法の組み合わせや印刷法により形成され、通常その端子間の間隔は50μm〜300μmである。
Organic substrate The organic substrate in the present invention has a conductive wiring circuit, and more specifically, a thermosetting resin such as an epoxy resin or a polyimide resin is formed into a plate shape with a glass fiber interposed therebetween. It is a thing. The linear expansion coefficient of the organic substrate varies depending on the material, but is usually 5 to 50 ppm / K in the case of an organic interposer substrate.
Terminals for connection are provided on the surface of the organic substrate and are usually formed by a combination of a photolithography method and a plating method or a printing method, and the interval between the terminals is usually 50 μm to 300 μm.

・半導体基板
本発明における半導体基板としては、配線回路が形成された半導体基板、貫通電極(TSV)が形成された半導体基板、トランジスタなどの半導体素子回路などが形成された半導体基板があげられ、ケイ素、ゲルマニウム、ケイ化ゲルマニウム、炭化ケイ素、ガリウム砒素、ガリウムリン、窒化ガリウムなどの基板に、必要に応じてリンやホウ素をイオン注入法にてドープした基板であって、より具体的にはN型シリコン基板、P型シリコン基板などがあげられる。
半導体基板の線膨張係数は、その材質により異なるが、通常1〜10ppm/Kである。
半導体基板表面に形成される半導体素子回路としては、DSPやMPUなどの演算素子の他に、不揮発性メモリやダイナミックランダムアクセスメモリなどの記憶素子などが挙げられる。
-Semiconductor substrate The semiconductor substrate in the present invention includes a semiconductor substrate on which a wiring circuit is formed, a semiconductor substrate on which a through electrode (TSV) is formed, a semiconductor substrate on which a semiconductor element circuit such as a transistor is formed, and silicon. , Germanium, germanium silicide, silicon carbide, gallium arsenide, gallium phosphide, gallium nitride, etc., and a substrate in which phosphorus or boron is doped by ion implantation as required, more specifically, N-type Examples thereof include a silicon substrate and a P-type silicon substrate.
The linear expansion coefficient of the semiconductor substrate is usually 1 to 10 ppm / K, although it varies depending on the material.
Examples of the semiconductor element circuit formed on the surface of the semiconductor substrate include storage elements such as a nonvolatile memory and a dynamic random access memory in addition to arithmetic elements such as a DSP and MPU.

本発明の組成物は、高熱伝導性を有するので、電気・電子分野などにおいて熱伝導性が要求される放熱基板、放熱シート、熱伝導性ペースト、熱伝導性接着剤、半導体パッケージ、ヒートシンク、ヒートパイプ、電気電子機器の筐体等にも、使用することが可能である。   Since the composition of the present invention has high thermal conductivity, a heat dissipation substrate, a heat dissipation sheet, a heat conductive paste, a heat conductive adhesive, a semiconductor package, a heat sink, heat It can also be used for pipes, casings of electrical and electronic equipment, and the like.

以下、本発明について、実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はその趣旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
[配合成分]
以下の実施例および比較例において、組成物に用いた配合成分は、下記の通りである。
<エポキシ化合物(a)>
エポキシ化合物(a1):三菱化学株式会社製 品名「YL6810」(エポキシ当量171g/当量)
エポキシ化合物(a5):ダイソー株式会社製 品名「LX−01」(エポキシ当量189g/当量)
エポキシ化合物(a6):三菱化学株式会社製 品名「1006FS」(エポキシ当量950g/当量)
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated still in detail using an Example, this invention is not limited to a following example, unless it deviates from the meaning.
[Composition ingredients]
In the following examples and comparative examples, the blending components used in the compositions are as follows.
<Epoxy compound (a)>
Epoxy compound (a1): Product name “YL6810” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation (epoxy equivalent 171 g / equivalent)
Epoxy compound (a5): Product name “LX-01” manufactured by Daiso Corporation (epoxy equivalent 189 g / equivalent)
Epoxy compound (a6): Mitsubishi Chemical Corporation product name “1006FS” (epoxy equivalent 950 g / equivalent)

<シリカフィラー(B)>
シリカフィラー(B1):株式会社龍森製 シリカ 品名「PLV−4」
シリカフィラー(B2):株式会社アドマテックス製 シリカ 品名「2BV」
<無機フィラー(E)>
無機フィラー(E3):株式会社トクヤマ製 窒化アルミニウム 品名「Al−H」
無機フィラー(E6):住友化学株式会社製 アルミナ 品名「AA−3」
無機フィラー(E7):神島化学工業株式会社製 酸化マグネシウム 品名「HP−30A」
無機フィラー(E8):日新リフラテック株式会社製 窒化ホウ素 品名「R−BN」
無機フィラー(E9):株式会社アドマテックス製 アルミナ 品名「AE−2054SXM」
<Silica filler (B)>
Silica filler (B1): Silica product name “PLV-4” manufactured by Tatsumori Co., Ltd.
Silica filler (B2): Silica product name “2BV” manufactured by Admatechs Co., Ltd.
<Inorganic filler (E)>
Inorganic filler (E3): Aluminum nitride manufactured by Tokuyama Corporation Product name “Al-H”
Inorganic filler (E6): Sumitomo Chemical Co., Ltd. Alumina Product name “AA-3”
Inorganic filler (E7): Magnesium oxide manufactured by Kamishima Chemical Co., Ltd. Product name “HP-30A”
Inorganic filler (E8): Boron nitride manufactured by Nisshin Rifratech Co., Ltd. Product name “R-BN”
Inorganic filler (E9): Product name “AE-2054SXM” manufactured by Admatechs Co., Ltd.

<硬化剤(C)>
硬化剤(C1):四国化成工業株式会社製 1−シアノエチル−2−ウエンデシルイミダゾール 品名「C11Z−CN」
硬化剤(C2):イハラケミカル工業株式会社製 ポリテトラメチレンオキシビス−4−アミノベンゾエート 品名「エラスマー250P」
硬化剤(C3):和歌山精化工業株式会社製 4,4’−ジアミノジフェニルスルホン 品名「セイカキュアS」
<Curing agent (C)>
Curing agent (C1): 1-cyanoethyl-2-uredecylimidazole manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd. Product name “C11Z-CN”
Curing agent (C2): Polytetramethyleneoxybis-4-aminobenzoate manufactured by Ihara Chemical Industry Co., Ltd. Product name “Elastomer 250P”
Curing agent (C3): 4,4′-diaminodiphenylsulfone manufactured by Wakayama Seika Kogyo Co., Ltd. Product name “Seika Cure S”

<フラックス(D)>
和光純薬工業株式会社製 アジピン酸 試薬特級
<分散剤(F)>
分散剤(F1):ビックケミー・ジャパン株式会社製「BYK−2155」、アミン価(mg−KOH/g)48
<Flux (D)>
Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Adipic acid reagent special grade <Dispersant (F)>
Dispersant (F1): BYK-2155 manufactured by Big Chemie Japan KK, amine value (mg-KOH / g) 48

[各種物性、特性の評価]
(1)エポキシ化合物の溶融粘度
株式会社アントンパール・ジャパン製 粘弾性測定装置Physica MCR102を用いて、溶融粘度(パラレルプレート動的粘度)を測定した。
まず、測定対象であるエポキシ化合物(複数のエポキシ化合物を使用する場合はそれらの組成物)を、パラレルプレートディッシュとパラレルプレート(φ20mm)の間に載置し、パラレルプレート動的粘度測定を行った。
測定条件は、サンプルに正弦波歪みを20%与え、その歪みの角周波数は10rad/secとし、1分間に3℃の割合で昇温させる過程での粘度を40℃〜200℃まで測定した。
[Evaluation of various physical properties and characteristics]
(1) Melt viscosity of epoxy compound Melt viscosity (parallel plate dynamic viscosity) was measured using a viscoelasticity measuring apparatus Physica MCR102 manufactured by Anton Paar Japan.
First, the epoxy compound to be measured (the composition when a plurality of epoxy compounds are used) was placed between a parallel plate dish and a parallel plate (φ20 mm), and parallel plate dynamic viscosity measurement was performed. .
The measurement conditions were that 20% sinusoidal distortion was applied to the sample, the angular frequency of the distortion was 10 rad / sec, and the viscosity was measured from 40 ° C. to 200 ° C. in the process of raising the temperature at a rate of 3 ° C. per minute.

(2)シリカフィラー及び無機フィラーの粒径
配合成分を攪拌混合した後の組成物をシクロヘキサノンに分散させ、島津製作所製粒度分布測定装置「SALD−2200」にて測定した。得られた粒度分布から粉砕後の無機フィラーの体積平均粒径及び最大粒径を求めた。
(2) Particle Size of Silica Filler and Inorganic Filler The composition after stirring and mixing the blending components was dispersed in cyclohexanone, and measured with a particle size distribution analyzer “SALD-2200” manufactured by Shimadzu Corporation. From the obtained particle size distribution, the volume average particle size and the maximum particle size of the pulverized inorganic filler were determined.

(3)無機フィラーの比表面積
無機フィラーに250℃、15分間窒素ガスフローの前処理を行った後、株式会社マウンテック製 マックソーブHM MODEL−1201を用い、BET1点法(吸着ガス:窒素)にて、比表面積を測定した。
(3) Specific surface area of inorganic filler After pretreatment of nitrogen gas flow for 15 minutes at 250 ° C., the inorganic filler was subjected to a BET one-point method (adsorbed gas: nitrogen) using Macsorb HM MODEL-1201 manufactured by Mountec Co., Ltd. The specific surface area was measured.

(4)クラック評価
組成物0.1gを10mm角のシリコン基板(厚み500μm)上に塗布したものを、
ホットプレート上にて150℃又は165℃で2時間硬化させ、硬化処理後、室温まで冷却を行った。その際、目視によりクラックを確認し、硬化層またはシリコン基板にクラックを生じたものは、積層型半導体装置の層間材料として用いるのに好適ではないと評価し「×」を、変化のなかった組成物は積層型半導体装置の層間材料として用いるのに好適であると評価し「○」を表3中に記載した。
(4) Crack evaluation What applied 0.1 g of compositions on a 10 mm square silicon substrate (thickness 500 μm),
It hardened | cured at 150 degreeC or 165 degreeC on the hotplate for 2 hours, and cooled to room temperature after the hardening process. At that time, the crack was confirmed by visual inspection, and the cured layer or the silicon substrate that cracked was evaluated as not suitable for use as an interlayer material of the laminated semiconductor device. The product was evaluated to be suitable for use as an interlayer material of a stacked semiconductor device, and “◯” is shown in Table 3.

(5)硬化層の熱伝導率
組成物の硬化層について、以下の装置を用いて、熱拡散率、比重、及び比熱を測定し、この3つの測定値を乗じることで求めた。
1)熱拡散率:株式会社アイフェイズ「アイフェイズ・モバイル 1u」
2)比重:メトラー・トレド株式会社「天秤 XS−204」(固体比重測定キット使用)
3)比熱:セイコーインスツル株式会社「DSC320/6200」
(5) Thermal conductivity of hardened layer The hardened layer of the composition was determined by measuring the thermal diffusivity, specific gravity, and specific heat using the following apparatus and multiplying these three measured values.
1) Thermal diffusivity: Eye Phase Co., Ltd. “I Phase Mobile 1u”
2) Specific gravity: METTLER TOLEDO Co., Ltd. “Balance XS-204” (Using solid specific gravity measurement kit)
3) Specific heat: Seiko Instruments Inc. “DSC320 / 6200”

(6)破壊靭性評価
破壊靭性評価は、ASTM E−399に準拠して実施した。株式会社島津製作所 MST−I 荷重ロードセル100N を用い、速度0.5mm/minで3点曲げ法を行い、破断した時点での最大荷重値から破壊靭性値を算出した。破壊靭性値がより高いほど半導体装置の接合強度が高くなり好ましいが、算出した破壊靭性値が1.0(MPa・√m)以上であった場合、積層型半導体装置に使用するのに充分な強度を有するものと評価した。
(6) Fracture toughness evaluation Fracture toughness evaluation was performed based on ASTM E-399. Using a Shimadzu Corporation MST-I load cell 100N, a three-point bending method was performed at a speed of 0.5 mm / min, and the fracture toughness value was calculated from the maximum load value at the time of fracture. The higher the fracture toughness value, the higher the bonding strength of the semiconductor device, which is preferable. However, when the calculated fracture toughness value is 1.0 (MPa · √m) or more, it is sufficient for use in a stacked semiconductor device. It was evaluated as having strength.

(7)ガラス転移温度測定
組成物の硬化層を20mm×3mmのサイズに切り出し、Bruker製 熱機械分析装置 TMA4000SAを用いて、窒素雰囲気下で荷重5gfの引っ張り法にて、昇温速度10℃/minで−50℃から290℃までの変位量(μm)を測定した。直線の傾きが大きく変化する点の外挿線の交点をガラス転移点として、その際の温度をガラス転移温度とした。ガラス転移温度がより高いほど耐熱性が優れ好ましく、半導体装置の動作温度以上である必要がある。
(7) Measurement of glass transition temperature A cured layer of the composition was cut into a size of 20 mm × 3 mm, and a temperature rise rate of 10 ° C./temperature was measured using a Bruker thermomechanical analyzer TMA4000SA with a tension of 5 gf under a nitrogen atmosphere. The displacement (μm) from −50 ° C. to 290 ° C. was measured in min. The intersection of extrapolated lines at points where the slope of the straight line changes greatly was the glass transition point, and the temperature at that time was the glass transition temperature. The higher the glass transition temperature is, the better the heat resistance is, and it is necessary to be higher than the operating temperature of the semiconductor device.

(8)線膨張率
ガラス転移点温度測定に際して、−10℃〜40℃における1℃(1K)当たりの硬化層の伸び率(ppm)を算出し、これを線膨張率(ppm/K)とした。本発明の組成物は、積層型半導体装置の基板間に好適に使用されるが、その場合、半導体装置の基板の線膨張率との関係上、硬化層の線膨張率は、20ppm/K〜33ppm/Kであることが好適である。
(8) Linear expansion coefficient When measuring the glass transition temperature, the elongation (ppm) of the cured layer per 1 ° C (1K) at -10 ° C to 40 ° C was calculated, and this was calculated as the linear expansion coefficient (ppm / K). did. The composition of the present invention is preferably used between the substrates of the stacked semiconductor device. In that case, the linear expansion coefficient of the cured layer is 20 ppm / K to about the relationship with the linear expansion coefficient of the substrate of the semiconductor device. It is suitable that it is 33 ppm / K.

(9)接合性の評価
調製した組成物を株式会社WALTS社製のシリコン製はんだバンプ基板(CC80ModelI)を80℃に加熱しながら約25μL塗布後した。
このはんだバンプ基板及び株式会社WALTS社製のインターポーザ(IP80ModelI)を、東レエンジニアリング社製フリップチップボンダ(FC3000S)を用いて250℃まで昇温させて加熱圧着接合して、冷却後150℃2時間硬化させて、積層体を形成した。積層体内部のデイジーチェインの電気抵抗をデジタルマルチメーターにより測定し、電気抵抗が30Ω以下のものを電気的な接合が達成されているものとして合格とし、表中で「○」と記載した。
(9) Evaluation of bondability The prepared composition was applied after applying about 25 μL of a silicon solder bump substrate (CC80ModelI) manufactured by WALTS Co., Ltd. while heating to 80 ° C.
This solder bump substrate and an interposer (IP80Model I) manufactured by WALTS Co., Ltd. were heated up to 250 ° C. using a flip chip bonder (FC3000S) manufactured by Toray Engineering Co., Ltd., and then cured at 150 ° C. for 2 hours after cooling. To form a laminate. The electrical resistance of the daisy chain inside the laminate was measured with a digital multimeter, and those having an electrical resistance of 30Ω or less were deemed acceptable as having been electrically joined, and indicated as “◯” in the table.

(10)接合面内のボイド評価
シリコン製はんだバンプ基板を、組成物を介して有機インターポーザ基板に接合したチップについて、日立建機ファインテック株式会社製超音波探査映像装置(HYE−FOC
USII)を用いて接合チップ間のバンプとバンプの間における空孔有無を評価した。積層型半導体の層間材料としては、空孔が少ないことが好ましく、空孔が認められないことが特に好ましいものである。
(10) Evaluation of voids in the bonding surface For a chip in which a silicon solder bump substrate is bonded to an organic interposer substrate via a composition, an ultrasonic imaging apparatus (HYE-FOC) manufactured by Hitachi Construction Machinery Finetech Co., Ltd.
USII) was used to evaluate the presence or absence of voids between the bumps between the bonded chips. The interlayer material of the stacked semiconductor preferably has few vacancies, and particularly preferably has no vacancies.

[実施例1〜4]
125mlの撹拌容器に、エポキシ化合物(a1)を秤量し、これに分散剤(F1)を添加して、自公転撹拌機(株式会社シンキー製ARV−310)を用いて2000rpmで5分間撹拌した。これに、シリカフィラー(B1)及び無機フィラー(E6)及び無機フィラー(E8)を表3に記載の量を添加して、自公転攪拌機にて2000rpmで5分間撹拌した。更に、硬化剤(C1)を全樹脂量に対して6重量%、及びフラックス(D)を全樹脂量に対して2重量%をそれぞれ添加した後、自公転攪拌機にて2000rpm1.2kPaにて5分間減圧脱泡しながら撹拌を行い、実施例1〜4の組成物を得た。用いたエポキシ化合物の物性を表1に、フィラーの体積平均粒径及び比表面積を表2に示す。
[Examples 1 to 4]
The epoxy compound (a1) was weighed into a 125 ml stirring vessel, the dispersant (F1) was added thereto, and the mixture was stirred at 2000 rpm for 5 minutes using a self-revolving stirrer (ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). The silica filler (B1), inorganic filler (E6), and inorganic filler (E8) were added in the amounts shown in Table 3, and the mixture was stirred at 2000 rpm for 5 minutes with a revolving stirrer. Further, after adding 6% by weight of the curing agent (C1) to the total resin amount and 2% by weight of the flux (D) based on the total resin amount, 5% at 2000 rpm 1.2 kPa with a revolutionary agitator. Stirring was performed while degassing under reduced pressure for minutes to obtain compositions of Examples 1 to 4. Table 1 shows the physical properties of the epoxy compound used, and Table 2 shows the volume average particle diameter and specific surface area of the filler.

これらの組成物を、それぞれガラス基板にのせた離型フィルム上に塗布して、この塗布層上にさらに離型フィルム及びガラス基板をスペーサーを介して載せて挟んだ後に、150℃で2時間プレス(圧力1MPa)することにより、成形・硬化させて膜厚500μmの層を作成した。これらの層の線膨張率及び熱伝導率を表3に示す。   Each of these compositions was applied onto a release film placed on a glass substrate, and the release film and the glass substrate were further placed on the coating layer via a spacer, and then pressed at 150 ° C. for 2 hours. (Pressure of 1 MPa) was formed and cured to form a layer having a thickness of 500 μm. Table 3 shows the linear expansion coefficient and thermal conductivity of these layers.

実施例2の組成物を、10mm角のシリコン基板(膜厚500μm)上に80℃で0.1g塗布した後、ホットプレート上にて150℃2時間硬化させた。硬化反応終了後、シリコン基板を室温に冷却したところ、組成物からなる層およびシリコン基板共にクラックを生じなかった。   After 0.1 g of the composition of Example 2 was applied on a 10 mm square silicon substrate (film thickness 500 μm) at 80 ° C., it was cured on a hot plate at 150 ° C. for 2 hours. After completion of the curing reaction, the silicon substrate was cooled to room temperature, and no cracks were generated in the layer made of the composition and the silicon substrate.

実施例2および実施例4の組成物を用いて、株式会社WALTS社製のシリコン製はんだバンプ基板(CC80ModelI)に、これらの組成物を80℃に加熱しながら約25μL塗布した。これを株式会社WALTS社製のインターポーザ(IP80ModelI)と、東レエンジニアリング社製フリップチップボンダ(FC3000S)を用いて250℃まで昇温させて加熱圧着接合して、冷却後150℃2時間硬化させて、積層体を形成した。積層体内部のデイジーチェインの電気抵抗をデジタルマルチメーターにより測定したところ、いずれのサンプルも30Ω以下で良好であった。
これらの積層体を日立建機ファインテック株式会社製超音波探査映像装置(HYE−FOCUSII)を用いて接合チップ間のバンプとバンプの間における空孔(ボイド)の有無を観察したところ、いずれのサンプルにも空孔(ボイド)は見られず、良好に接合されていた。
Using the compositions of Example 2 and Example 4, about 25 μL of these compositions were applied to a silicon solder bump substrate (CC80ModelI) manufactured by WALTS Co., Ltd. while heating at 80 ° C. This was heated up to 250 ° C. using an interposer (IP80Model I) manufactured by WALTS Co., Ltd. and a flip chip bonder (FC3000S) manufactured by Toray Engineering Co., Ltd., and then cured at 150 ° C. for 2 hours after cooling. A laminate was formed. When the electric resistance of the daisy chain inside the laminate was measured with a digital multimeter, all the samples were good at 30Ω or less.
When these laminates were observed for the presence or absence of voids between the bumps between the bonding chips using an ultrasonic imaging apparatus (HYE-FOCUSII) manufactured by Hitachi Construction Machinery Finetech Co., Ltd. No voids were found in the sample, and the sample was well bonded.

[実施例5〜13]
125mlの撹拌容器に、表3に記載のように、エポキシ化合物(a5)を秤量し、これに硬化剤(C2)及び(C3)を加えて、更に分散剤(F1)を添加した後、自公転撹拌機(株式会社シンキー製ARV−310)を用いて2000rpmで5分間撹拌した。これに、シリカフィラー(B1)又は(B2)、及び無機フィラー(E3),(E6)、(E7)及び(E8)を表3に記載のような量添加して、自公転攪拌機にて2000rpmで5分間撹拌した。更に、フラックス(D)を全樹脂量に対して1重量%をそれぞれ添加した後、自公転攪拌機にて2000rpm1.2kPaにて5分間減圧脱泡しながら撹拌を行い、実施例5〜13の組成物を得た。用いたエポキシ化合物の物性を表1に、フィラーの体積平均粒径及び比表面積を表2に示す。
[Examples 5 to 13]
As shown in Table 3, the epoxy compound (a5) was weighed into a 125 ml stirring vessel, and the curing agents (C2) and (C3) were added thereto, and further the dispersing agent (F1) was added. The mixture was stirred at 2000 rpm for 5 minutes using a revolutionary stirrer (ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). To this, silica filler (B1) or (B2) and inorganic fillers (E3), (E6), (E7) and (E8) were added in amounts as shown in Table 3, and 2000 rpm with a revolving stirrer. For 5 minutes. Furthermore, after adding 1% by weight of the flux (D) to the total resin amount, the mixture was stirred while being degassed under reduced pressure at 2000 rpm 1.2 kPa for 5 minutes with a self-revolving stirrer. I got a thing. Table 1 shows the physical properties of the epoxy compound used, and Table 2 shows the volume average particle diameter and specific surface area of the filler.

実施例1〜4と同様にして、これらの組成物を成形・硬化させて膜厚500μmの層を作成した。これらの層の線膨張率及び熱伝導率を表3に示す。
実施例6および実施例10の組成物を、10mm角のシリコン基板(膜厚500μm)
上に80℃で0.1g塗布した後、ホットプレート上にて165℃で2時間硬化させた。硬化反応終了後、このシリコン基板を室温に冷却したところ、組成物の硬化層及びシリコン基板共にクラックを生じなかった。
In the same manner as in Examples 1 to 4, these compositions were molded and cured to form a layer having a thickness of 500 μm. Table 3 shows the linear expansion coefficient and thermal conductivity of these layers.
The composition of Example 6 and Example 10 is a 10 mm square silicon substrate (film thickness 500 μm).
After coating 0.1 g at 80 ° C. on the top, it was cured on a hot plate at 165 ° C. for 2 hours. After completion of the curing reaction, the silicon substrate was cooled to room temperature. As a result, neither the cured layer of the composition nor the silicon substrate was cracked.

実施例6、実施例10および実施例11の組成物を用いて、実施例2と同様に接合を行い、積層体を形成した。積層体内部のデイジーチェインの電気抵抗をデジタルマルチメーターにより測定したところ、20Ω以下で良好であった。
この積層体を日立建機ファインテック株式会社製超音波探査映像装置(HYE−FOCUSII)を用いて接合チップ間のバンプとバンプの間におけるボイド(空孔)の有無を観察したところ、ボイドは見られず、良好に接合されていた。
Using the compositions of Example 6, Example 10, and Example 11, bonding was performed in the same manner as in Example 2 to form a laminate. The electrical resistance of the daisy chain inside the laminate was measured with a digital multimeter and found to be good at 20Ω or less.
When this laminate was observed for the presence of voids between the bumps between the bonding chips using an ultrasonic imaging device (HYE-FOCUSII) manufactured by Hitachi Construction Machinery Finetech Co., Ltd. It was not able to be joined well.

実施例10および実施例11の組成物について、破壊靭性評価を行ったところ、実施例10の組成物から得られるサンプルの破壊靱性は1.8で、積層型半導体装置として充分な靱性を有し合格であった。また、実施例11の組成物から得られるサンプルの破壊靱性は2.2で、より高い好ましい靱性を有し合格であった。   When the fracture toughness of the compositions of Example 10 and Example 11 was evaluated, the fracture toughness of the sample obtained from the composition of Example 10 was 1.8, which was sufficient as a stacked semiconductor device. It was a pass. Further, the sample obtained from the composition of Example 11 had a fracture toughness of 2.2, which had a higher preferable toughness and passed.

[比較例1,2]
比較例1ではフィラーとしてシリカフィラー(B1)のみを、比較例2では無機フィラー(E6)のみを、それぞれ表3に記載の量用いた以外は実施例1〜4と同様に行い層を形成した。この層の線膨張率及び熱伝導率の結果を表3に示す。
比較例2の組成物を実施例2と同様に、10mm角のシリコン基板(膜厚500μm)上に80℃で0.1g塗布した後、ホットプレート上にて150℃2時間硬化させた。硬化反応終了後、シリコン基板を室温に冷却したところ、シリコン基板に大きなクラックが生じていた。
[Comparative Examples 1 and 2]
In Comparative Example 1, only the silica filler (B1) was used as the filler, and in Comparative Example 2, only the inorganic filler (E6) was used. The layers were formed in the same manner as in Examples 1 to 4 except that the amounts shown in Table 3 were used. . Table 3 shows the results of linear expansion coefficient and thermal conductivity of this layer.
In the same manner as in Example 2, 0.1 g of the composition of Comparative Example 2 was applied on a 10 mm square silicon substrate (film thickness 500 μm) at 80 ° C., and then cured on a hot plate at 150 ° C. for 2 hours. After the curing reaction, when the silicon substrate was cooled to room temperature, a large crack was generated in the silicon substrate.

[比較例3]
比較例3ではエポキシ化合物(a6)を表3に記載の量とした以外は実施例1〜4と同様に行った。フィラー(B)及び無機フィラー(E6)を添加した後、自公転攪拌機にて2000rpmで5分間撹拌したが、樹脂とフィラーを均一の撹拌混合することが出来なかった。
[Comparative Example 3]
In Comparative Example 3, the same procedure as in Examples 1 to 4 was carried out except that the amount of the epoxy compound (a6) was changed to that shown in Table 3. After adding the filler (B) and the inorganic filler (E6), the mixture was stirred for 5 minutes at 2000 rpm with a revolving stirrer, but the resin and the filler could not be uniformly stirred and mixed.

Figure 2015183093
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本発明によると、半導体デバイス基板間のはんだバンプ等とランドの接合と同時に、クラックを生じることなく、熱伝導性が高い高品質の層間充填層を形成することができる。   According to the present invention, it is possible to form a high-quality interlayer filling layer having high thermal conductivity without causing cracks at the same time as bonding of solder bumps between semiconductor device substrates and lands.

Claims (17)

120℃における溶融粘度が0.001〜1Pa・sである樹脂(A)と、体積平均粒径0.1μm以上10μm以下のシリカフィラー(B)と、シリカではない無機フィラー(E)とを含有する組成物。   Contains a resin (A) having a melt viscosity at 120 ° C. of 0.001 to 1 Pa · s, a silica filler (B) having a volume average particle size of 0.1 μm to 10 μm, and an inorganic filler (E) that is not silica. Composition. 前記無機フィラー(E)の体積平均粒径が0.1μm以上10μm以下である、請求項1に記載の組成物。   The composition according to claim 1, wherein the inorganic filler (E) has a volume average particle size of 0.1 μm or more and 10 μm or less. 前記シリカフィラー(B)と、無機フィラー(E)との体積平均粒径の差が、1μm以上5μm以下である、請求項1または請求項2に記載の組成物。   The composition of Claim 1 or Claim 2 whose difference of the volume average particle diameter of the said silica filler (B) and an inorganic filler (E) is 1 micrometer or more and 5 micrometers or less. 前記シリカフィラー(B)の比表面積が、0.1m/g以上100m/g以下である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の組成物。 The specific surface area of the silica filler (B) is less than or equal to 0.1 m 2 / g or more 100 m 2 / g, the composition according to any one of claims 1 to 3. 前記無機フィラー(E)の比表面積が、0.1m/g以上20m/g以下である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の組成物。 The specific surface area of the inorganic filler (E) is at 0.1 m 2 / g or more 20 m 2 / g or less, the composition as claimed in any one of claims 4. 前記シリカフィラー(B)の含有量が、前記樹脂(A)100重量部に対して40重量部以上400重量部以下である、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 5, wherein a content of the silica filler (B) is 40 parts by weight or more and 400 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the resin (A). . 前記樹脂(A)が熱硬化性樹脂である、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the resin (A) is a thermosetting resin. 前記樹脂(A)がエポキシ化合物(a)である、請求項1から請求項7の何れか1項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the resin (A) is an epoxy compound (a). 前記エポキシ化合物(a)が、エポキシ当量150g/当量以上650g/当量以下であるエポキシ化合物(a−1)を含む、請求項8に記載の組成物。   The composition according to claim 8, wherein the epoxy compound (a) comprises an epoxy compound (a-1) having an epoxy equivalent of 150 g / equivalent to 650 g / equivalent. 更に硬化剤(C)を含有する、請求項8または請求項9に記載の組成物。   The composition according to claim 8 or 9, further comprising a curing agent (C). 更にフラックス(D)を含有する、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 10, further comprising a flux (D). 120℃における溶融粘度が0.001〜1Pa・sである樹脂(A)と、体積平均粒径0.1μm以上10μm以下のシリカフィラー(B)と、シリカではない無機フィラー(E)とを含有する組成物の製造方法であって、全構成成分の少なくとも2つを、40℃〜160℃の温度条件下で混合する、組成物の製造方法。   Contains a resin (A) having a melt viscosity at 120 ° C. of 0.001 to 1 Pa · s, a silica filler (B) having a volume average particle size of 0.1 μm to 10 μm, and an inorganic filler (E) that is not silica. A method for producing a composition comprising: mixing at least two of all components under a temperature condition of 40 ° C to 160 ° C. 全構成成分の少なくとも2つを、100Torr以下の圧力条件下で混合する、請求項12に記載の組成物の製造方法。   The method for producing a composition according to claim 12, wherein at least two of all components are mixed under a pressure condition of 100 Torr or less. 半導体基板表面に、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の組成物からなる層をプレアプライ法により形成し、当該半導体基板と、他の基板とを積層し加熱加圧接合した後、50℃〜200℃で処理する工程を含む、積層型半導体装置の製造方法。   A layer made of the composition according to any one of claims 1 to 11 is formed on a surface of a semiconductor substrate by a pre-apply method, and the semiconductor substrate and another substrate are laminated and heat-press bonded. The manufacturing method of a laminated semiconductor device including the process processed at 50 to 200 degreeC. 前記他の基板が、半導体基板である、請求項14に記載の積層型半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a stacked semiconductor device according to claim 14, wherein the other substrate is a semiconductor substrate. 半導体基板の少なくとも1つが、半導体回路素子を有する半導体基板である、請求項14または請求項15に記載の積層型半導体装置の製造方法。   16. The method for manufacturing a stacked semiconductor device according to claim 14, wherein at least one of the semiconductor substrates is a semiconductor substrate having a semiconductor circuit element. 半導体回路素子を有する半導体基板を少なくとも2層以上積層した積層型半導体装置であって、当該半導体基板間の少なくとも1つに、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の層間充填剤組成物を硬化してなる層を有する、積層型半導体装置。   12. A stacked semiconductor device in which at least two semiconductor substrates each having a semiconductor circuit element are stacked, wherein at least one of the semiconductor substrates includes an interlayer filler according to claim 1. A stacked semiconductor device having a layer formed by curing a composition.
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