JP2016147930A - 半導体用接着剤並びに半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ディスペンサーを用いた塗布が可能で且つBステージ化が可能であり、さらに、優れた保存安定性、接着性を兼ね備え、なおかつ、硬化物の低吸湿性及び高温下での耐クラック性が優れている半導体用接着剤を提供する。
【解決手段】半導体用接着剤は、(成分a)アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方とエポキシ基とを1分子中に有する化合物と、(成分b)ポリブタジエンの誘導体と、(成分c)光ラジカル発生剤と、(成分d)エポキシ基を反応させて硬化反応を生じさせる潜在性硬化剤と、を含有する。
【選択図】なし
【解決手段】半導体用接着剤は、(成分a)アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方とエポキシ基とを1分子中に有する化合物と、(成分b)ポリブタジエンの誘導体と、(成分c)光ラジカル発生剤と、(成分d)エポキシ基を反応させて硬化反応を生じさせる潜在性硬化剤と、を含有する。
【選択図】なし
Description
本発明は、半導体用接着剤並びに半導体装置及びその製造方法に関する。
近年、半導体装置の生産性を高めるために、半導体用接着剤を基板に塗布してBステージ化し、このBステージ化した半導体用接着剤を介して半導体チップを基板に固定して半導体装置を組み立てる製造方法が採用されている(例えば特許文献1〜3を参照)。
半導体用接着剤には種々の特性が要求されており、例えば、優れた保存安定性が求められている。また、スクリーン印刷法により半導体用接着剤を基板に塗布すると半導体用接着剤のロスが大きいので、ディスペンサー(液体定量吐出装置)を用いて塗布が行えることが求められている。
半導体用接着剤には種々の特性が要求されており、例えば、優れた保存安定性が求められている。また、スクリーン印刷法により半導体用接着剤を基板に塗布すると半導体用接着剤のロスが大きいので、ディスペンサー(液体定量吐出装置)を用いて塗布が行えることが求められている。
さらに、半導体装置の薄型化、狭ピッチ化が加速する中で、半導体装置の信頼性を向上させるために、半導体用接着剤の接着性や、半導体用接着剤の硬化物の低吸湿性及び高温下での耐クラック性が強く求められている。
しかしながら、ディスペンサーを用いた塗布が可能で且つBステージ化が可能であり、さらに、優れた保存安定性、接着性を兼ね備え、なおかつ、硬化物の低吸湿性及び高温下での耐クラック性が優れている半導体用接着剤は、容易に得られるものではなかった。
しかしながら、ディスペンサーを用いた塗布が可能で且つBステージ化が可能であり、さらに、優れた保存安定性、接着性を兼ね備え、なおかつ、硬化物の低吸湿性及び高温下での耐クラック性が優れている半導体用接着剤は、容易に得られるものではなかった。
本発明は、上記の従来技術の有する課題を鑑みてなされたものであり、ディスペンサーを用いた塗布が可能で且つBステージ化が可能であり、さらに、優れた保存安定性、接着性を兼ね備え、なおかつ、硬化物の低吸湿性及び高温下での耐クラック性が優れている半導体用接着剤を提供することを課題とする。また、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供することを併せて課題とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様は以下の[1]〜[14]の通りである。
[1] (成分a)アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方とエポキシ基とを1分子中に有する化合物と、(成分b)ポリブタジエンの誘導体と、(成分c)光ラジカル発生剤と、(成分d)エポキシ基を反応させて硬化反応を生じさせる潜在性硬化剤と、を含有する半導体用接着剤。
[1] (成分a)アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方とエポキシ基とを1分子中に有する化合物と、(成分b)ポリブタジエンの誘導体と、(成分c)光ラジカル発生剤と、(成分d)エポキシ基を反応させて硬化反応を生じさせる潜在性硬化剤と、を含有する半導体用接着剤。
[2] 前記(成分a)アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方とエポキシ基とを1分子中に有する化合物の比率が5質量%以上65質量%以下であり、前記(成分b)ポリブタジエンの誘導体の比率が10質量%以上80質量%以下であり、前記(成分c)光ラジカル発生剤の比率が0.01質量%以上15質量%以下であり、前記(成分d)エポキシ基を反応させて硬化反応を生じさせる潜在性硬化剤の比率が0.1質量%以上10質量%以下である[1]に記載の半導体用接着剤。
[3] (成分e)充填材をさらに含有する[1]又は[2]に記載の半導体用接着剤。
[4] (成分f)熱ラジカル発生剤をさらに含有する[1]〜[3]のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
[5] (成分g)ポリブタジエンの誘導体ではない化合物であり、1分子中にアクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方を有し且つエポキシ基を有さない化合物をさらに含有する[1]〜[4]のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
[4] (成分f)熱ラジカル発生剤をさらに含有する[1]〜[3]のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
[5] (成分g)ポリブタジエンの誘導体ではない化合物であり、1分子中にアクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方を有し且つエポキシ基を有さない化合物をさらに含有する[1]〜[4]のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
[6] (成分h)ポリブタジエンの誘導体ではない化合物であり、1分子中に複数個のエポキシ基を有し且つアクリロイル基及びメタクリロイル基のいずれも有さない化合物をさらに含有する[1]〜[5]のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
[7] 前記(成分h)の化合物が有する複数個のエポキシ基の全てがグリシジル基である[6]に記載の半導体用接着剤。
[7] 前記(成分h)の化合物が有する複数個のエポキシ基の全てがグリシジル基である[6]に記載の半導体用接着剤。
[8] 前記(成分a)の化合物が有するエポキシ基が脂環式エポキシ基である[1]〜[7]のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
[9] 前記(成分b)が、ジカルボン酸無水物基、カルボキシ基、アクリロイル基、及びメタクリロイル基の少なくとも1種を有するポリブタジエンの誘導体である[1]〜[8]のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
[9] 前記(成分b)が、ジカルボン酸無水物基、カルボキシ基、アクリロイル基、及びメタクリロイル基の少なくとも1種を有するポリブタジエンの誘導体である[1]〜[8]のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
[10] 前記(成分b)が、ジカルボン酸無水物基及びカルボキシ基の少なくとも一方とアクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方とを有するポリブタジエンの誘導体である[1]〜[8]のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
[11] 前記(成分d)が、マイクロカプセル中に硬化剤を封入してなる潜在性硬化剤である[1]〜[10]のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
[12] 25℃での粘度が10000mPa・s以下である[1]〜[11]のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
[11] 前記(成分d)が、マイクロカプセル中に硬化剤を封入してなる潜在性硬化剤である[1]〜[10]のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
[12] 25℃での粘度が10000mPa・s以下である[1]〜[11]のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
[13] 半導体チップと、前記半導体チップが搭載された基板と、前記半導体チップを前記基板に固定している接着部材と、で構成され、前記接着部材が[1]〜[12]のいずれか一項に記載の半導体用接着剤の硬化物である半導体装置。
[14] [1]〜[12]のいずれか一項に記載の半導体用接着剤を基板上に配置する接着剤配置工程と、前記基板上に配置された前記半導体用接着剤に光を照射して前記半導体用接着剤をBステージ化するBステージ化工程と、Bステージ化された前記半導体用接着剤上に半導体チップを載置し圧着して前記基板に前記半導体チップを接合する接合工程と、前記接合工程により前記半導体チップを前記基板に接合した後に前記半導体用接着剤を硬化させて前記半導体チップを前記基板に固定する硬化工程と、を含む半導体装置の製造方法。
本発明の半導体用接着剤は、ディスペンサーを用いた塗布が可能で且つBステージ化が可能であり、さらに、優れた保存安定性、接着性を兼ね備え、なおかつ、硬化物の低吸湿性及び高温下での耐クラック性が優れている。また、本発明の半導体装置は信頼性が高い。さらに、本発明の半導体装置の製造方法は、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
<1>半導体用接着剤について
本実施形態の半導体用接着剤は、(成分a)アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方とエポキシ基とを1分子中に有する化合物と、(成分b)ポリブタジエンの誘導体と、(成分c)光ラジカル発生剤と、(成分d)エポキシ基を反応させて硬化反応を生じさせる潜在性硬化剤と、を含有する。
このような本実施形態の半導体用接着剤は、ディスペンサーを用いた塗布が可能で且つBステージ化が可能であり、さらに、優れた保存安定性、接着性を兼ね備え、なおかつ、硬化物の低吸湿性及び高温下での耐クラック性が優れている。
<1>半導体用接着剤について
本実施形態の半導体用接着剤は、(成分a)アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方とエポキシ基とを1分子中に有する化合物と、(成分b)ポリブタジエンの誘導体と、(成分c)光ラジカル発生剤と、(成分d)エポキシ基を反応させて硬化反応を生じさせる潜在性硬化剤と、を含有する。
このような本実施形態の半導体用接着剤は、ディスペンサーを用いた塗布が可能で且つBステージ化が可能であり、さらに、優れた保存安定性、接着性を兼ね備え、なおかつ、硬化物の低吸湿性及び高温下での耐クラック性が優れている。
<1−1>(成分a)について
まず、(成分a)アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方とエポキシ基とを1分子中に有する化合物について説明する。(成分a)の化合物は、分子中に、アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方の基を有し且つエポキシ基を有する化合物であれば、特に制限はない。
まず、(成分a)アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方とエポキシ基とを1分子中に有する化合物について説明する。(成分a)の化合物は、分子中に、アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方の基を有し且つエポキシ基を有する化合物であれば、特に制限はない。
(成分a)の化合物の例としては、アクリル酸グリシジル、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル、[N−(2−アクリロイルオキシ)エチル]カルバミン酸グリシジル等のグリシジル基とアクリロイル基を有する化合物や、メタクリル酸グリシジル、4−ヒドロキシブチルメタクリレートグリシジルエーテル、[N−(2−メタクリロイルオキシ)エチル]カルバミン酸グリシジル等のグリシジル基とメタクリロイル基を有する化合物があげられる。また、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート、[N−(2−アクリロイルオキシ)エチル]カルバミン酸−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル等の脂環式エポキシ基とアクリロイル基を有する化合物や、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート、[N−(2−メタクリロイルオキシ)エチル]カルバミン酸−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル等の脂環式エポキシ基とメタクリロイル基を有する化合物等があげられる。これらの化合物は1種を単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。なお、本発明においては、「脂環式エポキシ基」とは、オキシラン環の炭素−炭素結合が脂環構造の一部である構造を有するエポキシ基を意味する。
(成分a)の化合物が有するエポキシ基は、脂環式エポキシ基でもよいし、グリシジル基でもよい。(成分a)の化合物が複数個のエポキシ基を有する場合には、全てのエポキシ基が脂環式エポキシ基又はグリシジル基であってもよいし、一部が脂環式エポキシ基で他部がグリシジル基であってもよい。
エポキシ基がグリシジル基である(成分a)の化合物(すなわち、アクリロイル基とグリシジル基とを1分子中に有する化合物、及び、メタクリロイル基とグリシジル基とを1分子中に有する化合物)の中では、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル、メタクリル酸グリシジル、4−ヒドロキシブチルメタクリレートグリシジルエーテルが好ましく、これら3種の化合物のうち少なくとも1種を(成分a)の化合物として含むことが好ましい。
エポキシ基がグリシジル基である(成分a)の化合物(すなわち、アクリロイル基とグリシジル基とを1分子中に有する化合物、及び、メタクリロイル基とグリシジル基とを1分子中に有する化合物)の中では、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル、メタクリル酸グリシジル、4−ヒドロキシブチルメタクリレートグリシジルエーテルが好ましく、これら3種の化合物のうち少なくとも1種を(成分a)の化合物として含むことが好ましい。
本実施形態の半導体用接着剤中の(成分a)の化合物の比率は、他の成分の比率によっても変わるので一概には言えないが、後述する(成分g)の化合物(すなわち、ポリブタジエンの誘導体ではない化合物であり、1分子中にアクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方を有し且つエポキシ基を有さない化合物)と(成分a)の化合物とを合わせた総量は、5質量%以上65質量%以下の範囲とすることができ、より好ましくは7質量%以上55質量%以下であり、さらに好ましくは10質量%以上50質量%以下である。なお、(成分g)の化合物が存在しない場合には、前記の配合量は(成分a)の化合物の配合量である。
本実施形態の半導体用接着剤中の(成分a)の化合物と(成分g)の化合物とを合わせた総量の比率が5質量%以上65質量%以下の範囲内である場合には、反応性希釈剤としての半導体接着剤の粘度と半導体用接着剤のBステージ化物の粘度とを、好適な値に調整しやすくなる。また、本実施形態の半導体用接着剤中の(成分a)の化合物と(成分g)の化合物とを合わせた総量の比率が65質量%以下であれば、硬化時の体積収縮率が極端に増大することを抑制でき、その結果、硬化物の接着力を維持できる。
<1−2>(成分b)について
次に、(成分b)ポリブタジエンの誘導体について説明する。(成分b)は、ブタジエン由来の構造単位を有するポリマーであり、化学修飾されたポリブタジエンである。(成分b)ポリブタジエンの誘導体は、ポリブタジエンユニットを有しているため、硬化物の高温下での耐クラック性を付与することのできる成分である。
次に、(成分b)ポリブタジエンの誘導体について説明する。(成分b)は、ブタジエン由来の構造単位を有するポリマーであり、化学修飾されたポリブタジエンである。(成分b)ポリブタジエンの誘導体は、ポリブタジエンユニットを有しているため、硬化物の高温下での耐クラック性を付与することのできる成分である。
(成分b)ポリブタジエンの誘導体の例としては、ポリブタジエンジアクリレート、ポリブタジエンジメタクリレート、マレイン化ポリブタジエン、無水マレイン酸変性ポリブタジエン、無水マレイン酸変性ポリブタジエンの水酸基含有アクリレートの付加物、無水マレイン酸変性ポリブタジエンの水酸基含有メタクリレートの付加物、無水マレイン酸変性ポリブタジエンの水酸基含有アクリルアミドの付加物、無水マレイン酸変性ポリブタジエンの水酸基含有メタクリルアミドの付加物、スチレン−ブタジエン液状ゴム、エポキシ化ポリブタジエン、エポキシ化ポリブタジエンのアクリル酸付加物、エポキシ化ポリブタジエンのメタクリル酸付加物、エポキシ化ポリブタジエンのカルボキシル基含有アクリレート付加物、エポキシ化ポリブタジエンのカルボキシル基含有メタクリレート付加物、エポキシ化ポリブタジエンのカルボキシル基含有アクリルアミド付加物、エポキシ化ポリブタジエンのカルボキシル基含有メタクリルアミド付加物等があげられる。これらのポリブタジエンの誘導体は1種を単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
上記のポリブタジエンの誘導体の中では、ジカルボン酸無水物基、カルボキシ基、アクリロイル基、及びメタクリロイル基のうち少なくとも1種を有するものが好ましい。すなわち、マレイン化ポリブタジエン、無水マレイン酸変性ポリブタジエン、無水マレイン酸変性ポリブタジエンの水酸基含有アクリレートの付加物、無水マレイン酸変性ポリブタジエンの水酸基含有メタクリレートの付加物、無水マレイン酸変性ポリブタジエンの水酸基含有アクリルアミドの付加物、無水マレイン酸変性ポリブタジエンの水酸基含有メタクリルアミドの付加物、エポキシ化ポリブタジエンのアクリル酸付加物、エポキシ化ポリブタジエンのメタクリル酸付加物、エポキシ化ポリブタジエンのカルボキシル基含有アクリレート付加物、エポキシ化ポリブタジエンのカルボキシル基含有メタクリレート付加物、エポキシ化ポリブタジエンのカルボキシル基含有アクリルアミド付加物、エポキシ化ポリブタジエンのカルボキシル基含有メタクリルアミド付加物等があげられる。
また、これらのポリブタジエンの誘導体の中では、ジカルボン酸無水物基及びカルボキシ基の少なくとも一方を有し且つアクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方を有するものがより好ましい。すなわち、無水マレイン酸変性ポリブタジエンの水酸基含有アクリレートの付加物、無水マレイン酸変性ポリブタジエンの水酸基含有メタクリレートの付加物、無水マレイン酸変性ポリブタジエンの水酸基含有アクリルアミドの付加物、無水マレイン酸変性ポリブタジエンの水酸基含有メタクリルアミドの付加物等があげられる。
さらに、これらのポリブタジエンの誘導体の中でも無水マレイン酸変性ポリブタジエンの水酸基含有アクリレートの付加物、無水マレイン酸変性ポリブタジエンの水酸基含有メタクリレートの付加物がさらに好ましい。
本実施形態の半導体用接着剤中の(成分b)の比率は、10質量%以上80質量%以下の範囲とすることができ、好ましくは15質量%以上77質量%以下であり、より好ましくは20質量%以上75質量%以下である。
本実施形態の半導体用接着剤中の(成分b)の比率は、10質量%以上80質量%以下の範囲とすることができ、好ましくは15質量%以上77質量%以下であり、より好ましくは20質量%以上75質量%以下である。
本実施形態の半導体用接着剤中の(成分b)の比率が10質量%以上80質量%以下の範囲内である場合には、半導体チップを基板に固定する接着部材となる半導体用接着剤の硬化物の低吸湿性が保持されやすい。また、半導体接着剤の粘度と半導体用接着剤のBステージ化物の粘度とを、好適な値に調整しやすくなる。半導体用接着剤のBステージ化物の粘度を好適な値に調整できれば、Bステージ化物の流動性を抑制して適正な流動性とすることができる。
<1−3>(成分c)について
次に、(成分c)光ラジカル発生剤について説明する。(成分c)光ラジカル発生剤の種類は、アクリロイル基又はメタクリロイル基のラジカル重合の開始に寄与するラジカルを、近赤外線、可視光線、紫外線等の光の照射によって発生する化合物であれば、特に制限はない。
次に、(成分c)光ラジカル発生剤について説明する。(成分c)光ラジカル発生剤の種類は、アクリロイル基又はメタクリロイル基のラジカル重合の開始に寄与するラジカルを、近赤外線、可視光線、紫外線等の光の照射によって発生する化合物であれば、特に制限はない。
(成分c)光ラジカル発生剤の例としては、アセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、1,2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−(4−イソプロピルフェニル)プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−(4−ドデシルフェニル)プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパノン、ベンゾフェノン、2−メチルベンゾフェノン、3−メチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、4−メトキシベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4−ブロモベンゾフェノン、2−カルボキシベンゾフェノン、2−エトキシカルボニルベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルスルフィド、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸のテトラメチルエステル、4,4’−ビス(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノン類(例えば4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジシクロヘキシルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジヒドロキシエチルアミノ)ベンゾフェノン)、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4−ジメチルアミノベンゾフェノン、4−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンジル、アントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、2−メチルアントラキノン、フェナントラキノン、フルオレノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−1−ブタノン、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−1−プロパノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノールオリゴマー、ベンゾイン、ベンゾインエーテル類(例えばベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、ベンジルジメチルケタール)、アクリドン、クロロアクリドン、N−メチルアクリドン、N−ブチルアクリドン、N−ブチル−クロロアクリドン等があげられる。
また、(成分c)光ラジカル発生剤の他の例としては、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,6−ジメトキシベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,6−ジクロロベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルメトキシフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキサイド、2,3,5,6−テトラメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のアシルフォスフィンオキサイドがあげられる。
さらに、(成分c)光ラジカル発生剤の他の例としては、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−4−プロピルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−1−ナフチルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,5,6−トリメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等のビスアシルフォスフィンオキサイドがあげられる。
さらに、(成分c)光ラジカル発生剤の他の例としては、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン等があげられる。
また、(成分c)光ラジカル発生剤としてメタロセン化合物を使用することもできる。メタロセン化合物としては、中心金属がFe、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Mo、Ru、Rh、Lu、Ta、W、Os、Ir等に代表される遷移元素であるものがあげられる。例えば、ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス[2,6−ジフルオロ−3−(ピロール−1−イル)フェニル]チタニウムがあげられる。
これらの(成分c)光ラジカル発生剤は、1種を単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
また、(成分c)光ラジカル発生剤としてメタロセン化合物を使用することもできる。メタロセン化合物としては、中心金属がFe、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Mo、Ru、Rh、Lu、Ta、W、Os、Ir等に代表される遷移元素であるものがあげられる。例えば、ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス[2,6−ジフルオロ−3−(ピロール−1−イル)フェニル]チタニウムがあげられる。
これらの(成分c)光ラジカル発生剤は、1種を単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
これらの(成分c)光ラジカル発生剤の中で好ましいものは、アシルフォスフィンオキサイドやビスアシルフォスフィンオキサイドであり、より好ましくは2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイドであり、さらに好ましくは2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイドである。
本実施形態の半導体用接着剤中の(成分c)光ラジカル発生剤の比率は、0.01質量%以上15質量%以下の範囲とすることができ、好ましくは0.05質量%以上12質量%以下であり、より好ましくは0.1質量%以上10質量%以下である。
本実施形態の半導体用接着剤中の(成分c)光ラジカル発生剤の比率が0.01質量%以上15質量%以下の範囲内である場合には、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有する化合物の重合開始能を発現でき、且つ、半導体チップを基板に固定する接着部材となる半導体用接着剤の硬化物の低吸湿性が保持されやすい。
本実施形態の半導体用接着剤中の(成分c)光ラジカル発生剤の比率が0.01質量%以上15質量%以下の範囲内である場合には、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有する化合物の重合開始能を発現でき、且つ、半導体チップを基板に固定する接着部材となる半導体用接着剤の硬化物の低吸湿性が保持されやすい。
<1−4>(成分d)について
次に、(成分d)エポキシ基を反応させて硬化反応を生じさせる潜在性硬化剤について説明する。(成分d)潜在性硬化剤の種類は、エポキシ基含有化合物のエポキシ基同士を反応させて硬化反応を生じさせる機能、又は、エポキシ基含有化合物のエポキシ基と他の化合物が有し且つエポキシ基との反応が可能な官能基とを反応させて硬化反応を生じさせる機能(触媒機能)を有するものであればよく、その種類は特に限定されない。
次に、(成分d)エポキシ基を反応させて硬化反応を生じさせる潜在性硬化剤について説明する。(成分d)潜在性硬化剤の種類は、エポキシ基含有化合物のエポキシ基同士を反応させて硬化反応を生じさせる機能、又は、エポキシ基含有化合物のエポキシ基と他の化合物が有し且つエポキシ基との反応が可能な官能基とを反応させて硬化反応を生じさせる機能(触媒機能)を有するものであればよく、その種類は特に限定されない。
潜在性硬化剤とは、熱、光、圧力等が加えられることにより、エポキシ基含有化合物のエポキシ基同士を反応させて硬化反応を生じさせる機能、又は、エポキシ基含有化合物のエポキシ基と他の化合物が有し且つエポキシ基との反応が可能な官能基とを反応させて硬化反応を生じさせる機能(触媒機能)を発現する硬化剤を意味する。
(成分d)潜在性硬化剤は、半導体用接着剤の保存安定性を維持したまま硬化速度を速めるために使用される。
(成分d)潜在性硬化剤の例としては、ジシアンジアミド、ジヒドラジド化合物、イミダゾール化合物、アミンアダクト系硬化剤等の固体分散−加熱溶解型硬化剤があげられる。また、エポキシ基含有化合物用の通常の硬化剤をシェル等のマイクロカプセル中に封入してなるマイクロカプセル型潜在性硬化剤も、本実施形態の(成分d)潜在性硬化剤に包含される。
(成分d)潜在性硬化剤は、半導体用接着剤の保存安定性を維持したまま硬化速度を速めるために使用される。
(成分d)潜在性硬化剤の例としては、ジシアンジアミド、ジヒドラジド化合物、イミダゾール化合物、アミンアダクト系硬化剤等の固体分散−加熱溶解型硬化剤があげられる。また、エポキシ基含有化合物用の通常の硬化剤をシェル等のマイクロカプセル中に封入してなるマイクロカプセル型潜在性硬化剤も、本実施形態の(成分d)潜在性硬化剤に包含される。
(成分d)潜在性硬化剤として用いられるジヒドラジド化合物としては、例えば、カルボヒドラジド、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、ピメリン酸ジヒドラジド、スベリン酸ジヒドラジド、アゼライン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、ジグリコール酸ジヒドラジド、酒石酸ジヒドラジド、リンゴ酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、テレフタル酸ジヒドラジド、2,6−ナフトエ酸ジヒドラジド、4,4’−ビスベンゼンジヒドラジド、1,4−ナフトエ酸ジヒドラジド等があげられる。
また、(成分d)潜在性硬化剤として用いられるイミダゾール化合物としては、例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−アミノエチル−2−メチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル)−2−メチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル)−2−メチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール等があげられる。
さらに、(成分d)潜在性硬化剤として用いられるアミンアダクト系硬化剤としては、例えば、カルボン酸化合物、スルホン酸化合物、イソシアネート化合物、尿素化合物、及びエポキシ基含有化合物のうち少なくとも1種の化合物と、アミン化合物と、を反応させて得られる、アミノ基を有する化合物等があげられる。
アミンアダクト系硬化剤の原料として用いられるカルボン酸化合物としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、ダイマー酸等があげられる。また、アミンアダクト系硬化剤の原料として用いられるスルホン酸化合物としては、例えば、エタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等があげられる。
さらに、アミンアダクト系硬化剤の原料として用いられるイソシアネート化合物としては、例えば、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート、脂肪族トリイソシアネート、ポリイソシアネート等があげられる。このうち脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、ブチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等があげられる。
また、脂環式ジイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート、4−4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、1,4−イソシアナトシクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアナトメチル)−シクロヘキサン、1,3−ビス(2−イソシアナトプロピル−2イル)−シクロヘキサン等があげられる。
さらに、芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート等があげられる。
さらに、脂肪族トリイソシアネートとしては、例えば、1,3,6−トリイソシアネートメチルヘキサン、2,6−ジイソシアナトヘキサン酸−2−イソシアナトエチル等があげられる。
さらに、脂肪族トリイソシアネートとしては、例えば、1,3,6−トリイソシアネートメチルヘキサン、2,6−ジイソシアナトヘキサン酸−2−イソシアナトエチル等があげられる。
さらに、ポリイソシアネートとしては、例えば、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートや、上記ジイソシアネート化合物より誘導されるポリイソシアネート等があげられる。ジイソシアネートより誘導されるポリイソシアネートとしては、例えば、イソシアヌレート型ポリイソシアネート、ビュレット型ポリイソシアネート、ウレタン型ポリイソシアネート、アロハネート型ポリイソシアネート、カルボジイミド型ポリイソシアネート等があげられる。
さらに、アミンアダクト系硬化剤の原料として用いられる尿素化合物としては、例えば、尿素、メチル尿素、ジメチル尿素、エチル尿素、t−ブチル尿素等があげられる。
さらに、アミンアダクト系硬化剤の原料として用いられるアミン化合物としては、例えば、少なくとも1個の一級アミノ基及び/又は二級アミノ基を有するが三級アミノ基を有さない化合物や、少なくとも1個の三級アミノ基と少なくとも1個の活性水素基を有する化合物等があげられる。
さらに、アミンアダクト系硬化剤の原料として用いられるアミン化合物としては、例えば、少なくとも1個の一級アミノ基及び/又は二級アミノ基を有するが三級アミノ基を有さない化合物や、少なくとも1個の三級アミノ基と少なくとも1個の活性水素基を有する化合物等があげられる。
少なくとも1個の一級アミノ基及び/又は二級アミノ基を有するが三級アミノ基を有さない化合物としては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、エタノールアミン、プロパノールアミン、シクロヘキシルアミン、イソホロンジアミン、アニリン、トルイジン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等の三級アミノ基を有さない第一アミンや、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジメタノールアミン、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、ジシクロヘキシルアミン、ピペリジン、ピペリドン、ジフェニルアミン、フェニルメチルアミン、フェニルエチルアミン等の三級アミノ基を有さない第二アミン等があげられる。
また、少なくとも1個の三級アミノ基と少なくとも1個の活性水素基を有する化合物における活性水素基としては、例えば、一級アミノ基、二級アミノ基、水酸基、チオール基、カルボキシ基、ヒドラジド基等があげられる。
少なくとも1個の三級アミノ基と少なくとも1個の活性水素基を有する化合物の例としては、2−ジメチルアミノエタノール、1−メチル−2−ジメチルアミノエタノール、1−フェノキシメチル−2−ジメチルアミノエタノール、2−ジエチルアミノエタノール、1−ブトキシメチル−2−ジメチルアミノエタノール、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−β−ヒドロキシエチルモルホリン等のアミノアルコール類や、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等のアミノフェノール類があげられる。
少なくとも1個の三級アミノ基と少なくとも1個の活性水素基を有する化合物の例としては、2−ジメチルアミノエタノール、1−メチル−2−ジメチルアミノエタノール、1−フェノキシメチル−2−ジメチルアミノエタノール、2−ジエチルアミノエタノール、1−ブトキシメチル−2−ジメチルアミノエタノール、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−β−ヒドロキシエチルモルホリン等のアミノアルコール類や、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等のアミノフェノール類があげられる。
また、少なくとも1個の三級アミノ基と少なくとも1個の活性水素基を有する化合物の別の例としては、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−アミノエチル−2−メチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル)−2−メチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル)−2−メチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類や、1−(2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル)−2−フェニルイミダゾリン、1−(2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル)−2−メチルイミダゾリン、2−メチルイミダゾリン、2,4−ジメチルイミダゾリン、2−エチルイミダゾリン、2−エチル−4−メチルイミダゾリン、2−ベンジルイミダゾリン、2−フェニルイミダゾリン、2−(o−トリル)−イミダゾリン、テトラメチレン−ビス−イミダゾリン、1,1,3−トリメチル−1,4−テトラメチレン−ビス−イミダゾリン、1,3,3−トリメチル−1,4−テトラメチレン−ビス−イミダゾリン、1,1,3−トリメチル−1,4−テトラメチレン−ビス−4−メチルイミダゾリン、1,3,3−トリメチル−1,4−テトラメチレン−ビス−4−メチルイミダゾリン、1,2−フェニレン−ビス−イミダゾリン、1,3−フェニレン−ビス−イミダゾリン、1,4−フェニレン−ビス−イミダゾリン、1,4−フェニレン−ビス−4−メチルイミダゾリン等のイミダゾリン類があげられる。
さらに、少なくとも1個の三級アミノ基と少なくとも1個の活性水素基を有する化合物の別の例としては、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジプロピルアミノプロピルアミン、ジブチルアミノプロピルアミン、ジメチルアミノエチルアミン、ジエチルアミノエチルアミン、ジプロピルアミノエチルアミン、ジブチルアミノエチルアミン、N−メチルピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、ジエチルアミノエチルピペラジン等の三級アミノアミンや、2−ジメチルアミノエタンチオール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトピリジン、4−メルカプトピリジン等のアミノメルカプタンがあげられる。
さらに、少なくとも1個の三級アミノ基と少なくとも1個の活性水素基を有する化合物の別の例としては、N,N−ジメチルアミノ安息香酸、N,N−ジメチルグリシン、ニコチン酸、イソニコチン酸、ピコリン酸等のアミノカルボン酸や、N,N−ジメチルグリシンヒドラジド、ニコチン酸ヒドラジド、イソニコチン酸ヒドラジド等のアミノヒドラジド類等があげられる。
これらの(成分d)潜在性硬化剤は1種を単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
また、(成分d)潜在性硬化剤には、上記したもの以外の他の硬化剤を配合することができる。例えば、ノボラック樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤等があげられる。これらの硬化剤は、マイクロカプセル中に封入してなるマイクロカプセル型潜在性硬化剤とすることもできる。マイクロカプセル中に硬化剤を封入する方法は、後に詳述する。
また、(成分d)潜在性硬化剤には、上記したもの以外の他の硬化剤を配合することができる。例えば、ノボラック樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤等があげられる。これらの硬化剤は、マイクロカプセル中に封入してなるマイクロカプセル型潜在性硬化剤とすることもできる。マイクロカプセル中に硬化剤を封入する方法は、後に詳述する。
ノボラック樹脂系硬化剤としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂、ポリp−ビニルフェノール等があげられる。これらノボラック樹脂系硬化剤は、1種を単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
また、酸無水物系硬化剤としては、例えば、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水−3−クロロフタル酸、無水−4−クロロフタル酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸、無水コハク酸、無水メチルコハク酸、無水ジメチルコハク酸、無水ジクロールコハク酸、メチルナジック酸、ドテシルコハク酸、無水クロレンデック酸、無水マレイン酸、3,6−エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサクロルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチル−3,6−エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、グリセリンビス(アンヒドロトリメリテート)モノアセテート等があげられる。これら酸無水物系硬化剤は、1種を単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
さらに、アミン系硬化剤としては、例えば、一級アミノ基、二級アミノ基、及び三級アミノ基の少なくとも1つのアミノ基を有する化合物があげられる。これらアミン系硬化剤は、1種を単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
一級アミノ基を有する化合物としては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、エタノールアミン、プロパノールアミン、シクロヘキシルアミン、イソホロンジアミン、アニリン、トルイジン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等があげられる。
二級アミノ基を有する化合物としては、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジメタノールアミン、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、ジシクロヘキシルアミン、ピペリジン、ピペリドン、ジフェニルアミン、フェニルメチルアミン、フェニルエチルアミン等があげられる。
三級アミノ基を有する化合物としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、N,N'−ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)−ウンデセン−7,1,5−ジアザビシクロ(4,3,0)−ノネン−5等の三級アミンや、2−ジメチルアミノエタノール、1−メチル−2−ジメチルアミノエタノール、1−フェノキシメチル−2−ジメチルアミノエタノール、2−ジエチルアミノエタノール、1−ブトキシメチル−2−ジメチルアミノエタノール、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−β−ヒドロキシエチルモルホリン等のアミノアルコール類があげられる。
また、三級アミノ基を有する化合物の別の例としては、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等のアミノフェノール類や、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−アミノエチル−2−メチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル)−2−メチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル)−2−メチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類があげられる。
さらに、三級アミノ基を有する化合物の別の例としては、1−(2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル)−2−フェニルイミダゾリン、1−(2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル)−2−メチルイミダゾリン、2−メチルイミダゾリン、2,4−ジメチルイミダゾリン、2−エチルイミダゾリン、2−エチル−4−メチルイミダゾリン、2−ベンジルイミダゾリン、2−フェニルイミダゾリン、2−(o−トリル)−イミダゾリン、テトラメチレン−ビス−イミダゾリン、1,1,3−トリメチル−1,4−テトラメチレン−ビス−イミダゾリン、1,3,3−トリメチル−1,4−テトラメチレン−ビス−イミダゾリン、1,1,3−トリメチル−1,4−テトラメチレン−ビス−4−メチルイミダゾリン、1,3,3−トリメチル−1,4−テトラメチレン−ビス−4−メチルイミダゾリン、1,2−フェニレン−ビス−イミダゾリン、1,3−フェニレン−ビス−イミダゾリン、1,4−フェニレン−ビス−イミダゾリン、1,4−フェニレン−ビス−4−メチルイミダゾリン等のイミダゾリン類や、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジプロピルアミノプロピルアミン、ジブチルアミノプロピルアミン、ジメチルアミノエチルアミン、ジエチルアミノエチルアミン、ジプロピルアミノエチルアミン、ジブチルアミノエチルアミン、N−メチルピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、ジエチルアミノエチルピペラジン等の三級アミノアミンがあげられる。
さらに、三級アミノ基を有する化合物の別の例としては、2−ジメチルアミノエタンチオール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトピリジン、4−メルカプトピリジン等のアミノメルカプタンや、N,N−ジメチルアミノ安息香酸、N,N−ジメチルグリシン、ニコチン酸、イソニコチン酸、ピコリン酸等のアミノカルボン酸や、N,N−ジメチルグリシンヒドラジド、ニコチン酸ヒドラジド、イソニコチン酸ヒドラジド等のアミノヒドラジド類があげられる。
(成分d)潜在性硬化剤としては、半導体用接着剤の保存安定性の観点から、常温において固体であり且つ平均粒子径が10μm以下であるものを用いることが好ましい。
さらに、(成分d)潜在性硬化剤は、半導体用接着剤の保存安定性の観点から、マイクロカプセル型潜在性硬化剤であることが好ましい。マイクロカプセル型潜在性硬化剤は、硬化剤を含有するコアの表面が、無機酸化物又は合成樹脂を含有するシェルによって被覆されている構造を持つものである。
さらに、(成分d)潜在性硬化剤は、半導体用接着剤の保存安定性の観点から、マイクロカプセル型潜在性硬化剤であることが好ましい。マイクロカプセル型潜在性硬化剤は、硬化剤を含有するコアの表面が、無機酸化物又は合成樹脂を含有するシェルによって被覆されている構造を持つものである。
シェルの安定性と加熱時の破壊しやすさ、及び、得られる半導体用接着剤の硬化物の物性の均一性の観点から、合成樹脂からなるシェルによってコアの表面が被覆されているマイクロカプセル型潜在性硬化剤が好ましい。マイクロカプセル型潜在性硬化剤に用いられるエポキシ基含有化合物用の硬化剤の種類は特に限定されず、上記した全ての硬化剤をはじめ、公知の硬化剤を用いることができる。
平均粒子径が10μm以下のマイクロカプセル型潜在性硬化剤を製造する方法としては、例えば、通常用いられるエポキシ基含有化合物用の硬化剤を塊状状態から、粉砕機を用いて所望の大きさの粒子に粉砕し、その表面に後述する方法によって膜状のシェルを形成する方法があげられる。
シェルのために使用される無機酸化物としては、例えば、酸化ホウ素、ホウ酸エステル等のホウ素化合物や、二酸化珪素、酸化カルシウム等があげられる。これらの中でも、シェルの安定性と加熱時の破壊しやすさの観点から、酸化ホウ素が好ましい。
シェルのために使用される合成樹脂としては、例えば、エポキシ基含有化合物、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ウレタン樹脂(モノ又は多価アルコールとモノ又は多価イソシアネートとの付加生成物)、フェノール樹脂、アミン系硬化剤とエポキシ基含有化合物との反応生成物、多価イソシアネートと活性水素を有する化合物(活性水素化合物)との反応生成物、エポキシ基含有化合物とエポキシ基との反応が可能な官能基を有する化合物との反応生成物等があげられる。
シェルのために使用される合成樹脂としては、例えば、エポキシ基含有化合物、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ウレタン樹脂(モノ又は多価アルコールとモノ又は多価イソシアネートとの付加生成物)、フェノール樹脂、アミン系硬化剤とエポキシ基含有化合物との反応生成物、多価イソシアネートと活性水素を有する化合物(活性水素化合物)との反応生成物、エポキシ基含有化合物とエポキシ基との反応が可能な官能基を有する化合物との反応生成物等があげられる。
これらの中でも、ウレタン樹脂、アミン系硬化剤とエポキシ基含有化合物との反応生成物、フェノール樹脂が好ましく、シェルの安定性と加熱時の破壊しやすさの観点から、多価イソシアネートと活性水素を有する化合物(活性水素化合物)との反応生成物、エポキシ基含有化合物とエポキシ基との反応が可能な官能基を有する化合物との反応生成物がより好ましい。
イソシアネートとしては、1分子中に1個以上のイソシアナト基を有する化合物であればよいが、1分子中に2個以上のイソシアナト基を有する化合物(多価イソシアネート)が好ましい。多価イソシアネートとしては、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート、低分子トリイソシアネート、ポリイソシアネート等があげられる。
脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、ブチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等があげられる。
脂環式ジイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、1,4−イソシアナトシクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(2−イソシアナトプロピル−2イル)シクロヘキサン等があげられる。
脂環式ジイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、1,4−イソシアナトシクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(2−イソシアナトプロピル−2イル)シクロヘキサン等があげられる。
芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート等があげられる。
低分子トリイソシアネートとしては、例えば、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、2,6−ジイソシアナトヘキサン酸−2−イソシアナトエチル、2,6−ジイソシアナトヘキサン酸−1−メチル−2−イソシアネートエチル等の脂肪族トリイソシアネート化合物や、トリシクロヘキシルメタントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート等の脂環式トリイソシアネート化合物や、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェート等の芳香族トリイソシアネート化合物等があげられる。
低分子トリイソシアネートとしては、例えば、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、2,6−ジイソシアナトヘキサン酸−2−イソシアナトエチル、2,6−ジイソシアナトヘキサン酸−1−メチル−2−イソシアネートエチル等の脂肪族トリイソシアネート化合物や、トリシクロヘキシルメタントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート等の脂環式トリイソシアネート化合物や、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェート等の芳香族トリイソシアネート化合物等があげられる。
ポリイソシアネートとしては、例えば、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートや、上記ジイソシアネート、上記低分子トリイソシアネートより誘導されるポリイソシアネートがあげられる。上記ジイソシアネート、上記低分子トリイソシアネートより誘導されるポリイソシアネートとしては、イソシアヌレート型ポリイソシアネート、ビュレット型ポリイソシアネート、ウレタン型ポリイソシアネート、アロハネート型ポリイソシアネート、カルボジイミド型ポリイソシアネート等があげられる。
これらイソシアネート化合物は、1種を単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
これらイソシアネート化合物は、1種を単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
活性水素化合物としては、例えば、水、1分子中に1個以上の一級及び/又は二級アミノ基を有する化合物、1分子中に1個以上の水酸基を有する化合物があげられる。これらの活性水素化合物は、1種を単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。これらの活性水素化合物の中でも、水、1分子中に1個以上の水酸基を有する化合物が好ましい。
1分子中に1個以上の一級及び/又は二級アミノ基を有する化合物としては、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族アミンがあげられる。
脂肪族アミンとしては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン等のアルキルアミンや、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミンや、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等のポリアルキレンポリアミンや、ポリオキシプロピレンジアミン、ポリオキシエチレンジアミン等のポリオキシアルキレンポリアミンがあげられる。
脂肪族アミンとしては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン等のアルキルアミンや、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミンや、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等のポリアルキレンポリアミンや、ポリオキシプロピレンジアミン、ポリオキシエチレンジアミン等のポリオキシアルキレンポリアミンがあげられる。
脂環式アミンとしては、例えば、シクロプロピルアミン、シクロブチルアミン、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、イソホロンジアミン等があげられる。
芳香族アミンとしては、例えば、アニリン、トルイジン、ベンジルアミン、ナフチルアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等があげられる。
芳香族アミンとしては、例えば、アニリン、トルイジン、ベンジルアミン、ナフチルアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等があげられる。
活性水素化合物として用いられる1分子中に1個以上の水酸基を有する化合物としては、例えば、アルコール化合物、フェノール化合物等があげられる。
アルコール化合物としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、アミルアルコール、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、ドテシルアルコール、ステアリルアルコール、エイコシルアルコール、アリルアルコール、クロチルアルコール、プロパルギルアルコール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール、シンナミルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチル等のモノアルコールや、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、水添ビスフェノールA、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールがあげられる。
アルコール化合物としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、アミルアルコール、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、ドテシルアルコール、ステアリルアルコール、エイコシルアルコール、アリルアルコール、クロチルアルコール、プロパルギルアルコール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール、シンナミルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチル等のモノアルコールや、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、水添ビスフェノールA、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールがあげられる。
また、1分子中に1個以上のエポキシ基を有する化合物と、1分子中に1個以上の水酸基、カルボキシル基、一級若しくは二級アミノ基、又はメルカプト基を有する化合物との反応により得られる、二級水酸基を1分子中に2個以上有する化合物も多価アルコールとして例示される。これらのアルコール化合物は、一級、二級、三級アルコールのいずれも用いることができる。
フェノール化合物としては、例えば、石炭酸、クレゾール、キシレノール、カルバクロール、モチール、ナフトール等のモノフェノールや、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ピロガロール、フロログルシン等の多価フェノールがあげられる。
これら1分子中に1個以上の水酸基を有する化合物としては、多価アルコールや多価フェノールが好ましく、多価アルコールがより好ましい。
これら1分子中に1個以上の水酸基を有する化合物としては、多価アルコールや多価フェノールが好ましく、多価アルコールがより好ましい。
硬化剤を含有するコアの表面にシェルを形成して被覆する方法は、特に限定されないが、例えば、シェルを構成する成分を溶解させ且つ硬化剤を分散させた分散媒中で、シェルを構成する成分の溶解度を下げて、硬化剤を含有するコアの表面にシェルを析出させる方法があげられる。また、硬化剤を分散させた分散媒中でシェルの形成反応を行い、コアの表面にシェルを析出させる方法や、コアの表面を反応場として、この反応場でシェルを形成させる方法等があげられる。
分散媒にエポキシ基含有化合物を使用している(成分d)潜在性硬化剤として、ビスフェノールAをグリシジル化したビスフェノールA型エポキシ基含有化合物を分散媒としたものが市販されている。このような(成分d)潜在性硬化剤としては、例えば、旭化成イーマテリアルズ株式会社製のノバキュア(登録商標)HX−3721、ノバキュア(登録商標)HX−3722、ノバキュア(登録商標)HX−3741、ノバキュア(登録商標)HX−3742、ノバキュア(登録商標)HX−3748、ノバキュア(登録商標)HX−3088、ノバキュア(登録商標)HX−3613、ノバキュア(登録商標)HX−3921HP、ノバキュア(登録商標)HX−3941HP等があげられる。
半導体用接着剤中の(成分d)潜在性硬化剤の比率(ただし、マイクロカプセル型潜在性硬化剤の場合には、マイクロカプセルに封入されている硬化剤の有効成分の比率)は、0.1質量%以上10質量%以下の範囲としてもよく、好ましくは0.2質量%以上9質量%以下であり、より好ましくは0.3質量%以上8質量%以下である。(成分d)潜在性硬化剤の比率が0.1質量%以上10質量%以下の範囲内であれば、エポキシ基を反応させて硬化反応を十分に発現することができ且つ半導体チップを基板に固定する接着部材となる半導体用接着剤の硬化物の低吸湿性が保持されやすい。
<1−5>(成分e)について
次に、(成分e)充填材について説明する。本実施形態の半導体用接着剤は、(成分e)充填材を含有してもよい。
(成分e)充填材の種類、形状等は特に制限されず、例えば、銀粉、金粉、銅粉、ニッケル粉等の金属系充填材や、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、結晶性シリカ、非晶性シリカ、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機系充填材や、カーボン、ゴム、シルセスキオキサン等の有機系充填材等があげられる。これらの(成分e)充填材は、1種を単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
次に、(成分e)充填材について説明する。本実施形態の半導体用接着剤は、(成分e)充填材を含有してもよい。
(成分e)充填材の種類、形状等は特に制限されず、例えば、銀粉、金粉、銅粉、ニッケル粉等の金属系充填材や、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、結晶性シリカ、非晶性シリカ、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機系充填材や、カーボン、ゴム、シルセスキオキサン等の有機系充填材等があげられる。これらの(成分e)充填材は、1種を単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
(成分e)充填材は、目的に応じて使い分けることができる。例えば、金属系充填材は半導体用接着剤に主に導電性を付与する目的で添加され、無機系充填材は半導体用接着剤に主に低熱膨張性を付与する目的で添加され、有機系充填材は半導体用接着剤に主に応力緩和性を付与する目的で添加され、またそれ以外に熱伝導性、低吸湿性、絶縁性等、目的毎に異なる種類の充填材の添加を行うことができる。
(成分e)充填材は、平均粒子径が20μm以下且つ最大粒子径が60μm以下であることが好ましく、より好ましくは平均粒子径が10μm以下且つ最大粒子径が30μm以下である。平均粒子径が20μm以下且つ最大粒子径が60μm以下であれば、半導体用接着剤の保存安定性及び塗布性が良好なものとなる。
半導体用接着剤中の(成分e)充填材の比率は、5質量%以上80質量%以下としてもい。(成分e)充填材の比率が5質量%以上であると、半導体用接着剤の硬化物の弾性率が良好となり、熱膨張、収縮率の制御も容易である。一方、(成分e)充填材の比率が80質量%以下であると、半導体用接着剤の粘度が適当である。
<1−6>(成分f)について
次に、(成分f)熱ラジカル発生剤について説明する。本実施形態の半導体用接着剤は、(成分f)熱ラジカル発生剤を含有してもよい。(成分f)熱ラジカル発生剤は、ラジカル重合の開始に寄与するラジカルを加熱により発生する化合物であれば、特に制限はない。
(成分f)熱ラジカル発生剤は、光照射による重合時に残ってしまった(成分a)の化合物又は後述の(成分g)の化合物を重合させたり、(成分b)ポリブタジエンの誘導体中の1,2−ビニル基を重合させるために使用されるものであり、その結果、接着性や信頼性が増す。
次に、(成分f)熱ラジカル発生剤について説明する。本実施形態の半導体用接着剤は、(成分f)熱ラジカル発生剤を含有してもよい。(成分f)熱ラジカル発生剤は、ラジカル重合の開始に寄与するラジカルを加熱により発生する化合物であれば、特に制限はない。
(成分f)熱ラジカル発生剤は、光照射による重合時に残ってしまった(成分a)の化合物又は後述の(成分g)の化合物を重合させたり、(成分b)ポリブタジエンの誘導体中の1,2−ビニル基を重合させるために使用されるものであり、その結果、接着性や信頼性が増す。
(成分f)熱ラジカル発生剤としては、例えばアゾ系化合物、有機過酸化物があげられ、有機過酸化物が好ましい。有機過酸化物としては、例えば、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステル等があげられる。(成分f)熱ラジカル発生剤の中でも、1分間半減期温度が120〜200℃であるものが好ましく、1分間半減期温度が120〜200℃であるジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステルがより好ましい。
1分間半減期温度が120℃〜200℃であるジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステルの市販品としては、例えば、日油株式会社製のパーオクタO、パーブチルO、パーヘキサ25Z、パークミルD等があげられる。
本実施形態の半導体用接着剤に(成分f)熱ラジカル発生剤を配合する場合には、その比率は、半導体用接着剤の全量に対して、0.05質量%以上10質量%以下の範囲とすることができ、好ましくは0.1質量%以上9質量%以下であり、より好ましくは0.2質量%以上7.5質量%以下である。(成分f)熱ラジカル発生剤の比率が0.05質量%以上であれば、半導体用接着剤の硬化物の弾性率が良好なものとなる。また、(成分f)熱ラジカル発生剤の比率が10質量%以下であれば、半導体用接着剤の熱硬化時や半導体装置の製造工程の中でアウトガスが発生しにくい。
本実施形態の半導体用接着剤に(成分f)熱ラジカル発生剤を配合する場合には、その比率は、半導体用接着剤の全量に対して、0.05質量%以上10質量%以下の範囲とすることができ、好ましくは0.1質量%以上9質量%以下であり、より好ましくは0.2質量%以上7.5質量%以下である。(成分f)熱ラジカル発生剤の比率が0.05質量%以上であれば、半導体用接着剤の硬化物の弾性率が良好なものとなる。また、(成分f)熱ラジカル発生剤の比率が10質量%以下であれば、半導体用接着剤の熱硬化時や半導体装置の製造工程の中でアウトガスが発生しにくい。
<1−7>(成分g)について
本実施形態の半導体用接着剤は、(成分g)の化合物を含有してもよい。(成分g)の化合物は、ポリブタジエンの誘導体ではない化合物であり、1分子中にアクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方を有し且つエポキシ基を有さない化合物である。
(成分g)の化合物の例としては、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンタニルエチルアクリレート、4−tert−ブチルシクロヘキシルアクリレート等の環状脂肪族基を有するアクリレート化合物や、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、ジシクロペンタニルエチルメタクリレート、4−tert−ブチルシクロヘキシルメタクリレート等の環状脂肪族基を有するメタクリレート化合物があげられる。
本実施形態の半導体用接着剤は、(成分g)の化合物を含有してもよい。(成分g)の化合物は、ポリブタジエンの誘導体ではない化合物であり、1分子中にアクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方を有し且つエポキシ基を有さない化合物である。
(成分g)の化合物の例としては、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンタニルエチルアクリレート、4−tert−ブチルシクロヘキシルアクリレート等の環状脂肪族基を有するアクリレート化合物や、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、ジシクロペンタニルエチルメタクリレート、4−tert−ブチルシクロヘキシルメタクリレート等の環状脂肪族基を有するメタクリレート化合物があげられる。
また、(成分g)の化合物の別の例としては、ヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、イソノニルアクリレート、2−プロピルヘプチルアクリレート、4−メチル−2−プロピルヘキシルアクリレート、イソオクタデシルアクリレート、2−ヘプチルウンデシルアクリレート等の鎖状脂肪族基を有するアクリレート化合物や、ラウリルメタクリレート、イソノニルメタクリレート、2−プロピルヘプチルメタクリレート、4−メチル−2−プロピルヘキシルメタクリレート、イソオクタデシルメタクリレート、2−ヘプチルウンデシルメタクリレート等の鎖状脂肪族基を有するメタクリレート化合物があげられる。
さらに、(成分g)の化合物の別の例としては、アクリロイル基又はメタクリロイル基を1つ有する化合物があげられ、具体例としては、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−アクリロイルモリホリン、N−イソプロピルアクリルアミド、N−tert−ブチルアクリルアミド、N−メトキシメチルアクリルアミド、N−エトキシメチルアクリルアミド、N−n−ブトキシメチルアクリルアミド、N−イソブトキシメチルアクリルアミド等のアクリルアミド化合物や、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、N−メタクリロイルモリホリン、N−イソプロピルメタクリルアミド、N−tert−ブチルメタクリルアミド、N−メトキシメチルメタクリルアミド、N−エトキシメチルメタクリルアミド、N−n−ブトキシメチルメタクリルアミド、N−イソブトキシメチルメタクリルアミド等のメタクリルアミド化合物があげられる。
さらに、(成分g)の化合物の別の例としては、グリセリンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ビスフェノールAポリ(アルキレングリコール)ジアクリレート、ビスフェノールFポリ(アルキレングリコール)ジアクリレート、ビス(アクリロイルオキシ)エチレン、ネオペンチルグリコールジアクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、2−メチル−1,8−オクタンジオールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールアクリル酸付加物、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート等の1分子中に2個以上のアクリレート基を有する化合物や、グリセリンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ビスフェノールAポリ(アルキレングリコール)ジメタクリレート、ビスフェノールFポリ(アルキレングリコール)ジメタクリレート、ビス(メタクリロイルオキシ)エチレン、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9−ノナンジオールジメタクリレート、2−メチル−1,8−オクタンジオールジメタクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールメタクリル酸付加物、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、シクロヘキサンジメタノールジメタクリレート等の1分子中に2個以上のメタクリレート基を有する化合物や、2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート等の1分子中にアクリレート基及びメタクリレート基を有する化合物があげられる。
これらの(成分g)の化合物の中で好ましいものとしては、グリセリンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ビスフェノールAポリ(アルキレングリコール)ジアクリレート、ビスフェノールFポリ(アルキレングリコール)ジアクリレート、ビス(アクリロイルオキシ)エチレン、ネオペンチルグリコールジアクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、2−メチル−1,8−オクタンジオールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールアクリル酸付加物、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート等の1分子中に2個以上のアクリレート基を有する化合物や、グリセリンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ビスフェノールAポリ(アルキレングリコール)ジメタクリレート、ビスフェノールFポリ(アルキレングリコール)ジメタクリレート、ビス(メタクリロイルオキシ)エチレン、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9−ノナンジオールジメタクリレート、2−メチル−1,8−オクタンジオールジメタクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールメタクリル酸付加物、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、シクロヘキサンジメタノールジメタクリレート等の1分子中に2個以上のメタクリレート基を有する化合物や、2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート等の1分子中にアクリレート基及びメタクリレート基を有する化合物があげられる。
そして、これらの(成分g)の化合物の中で特に好ましいものとしては、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート等の環状脂肪族基を有し且つ1分子中に2個以上のアクリレート基を有する化合物や、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、シクロヘキサンジメタノールジメタクリレート等の環状脂肪族基を有し且つ1分子中に2個以上のメタクリレート基を有する化合物があげられる。
本実施形態の半導体用接着剤中の(成分g)の化合物の比率は、他の成分の比率によっても変わるので一概には言えないが、(成分a)の化合物と(成分g)の化合物とを合わせた総量は、前述した通り、5質量%以上65質量%以下の範囲とすることができ、好ましくは7質量%以上55質量%以下であり、より好ましくは10質量%以上50質量%以下である。
なお、(成分g)の化合物の配合量は、(成分a)の化合物の配合量100質量部に対して、10質量部以上80質量部以下であることが好ましく、さらに好ましくは10質量部以上60質量部以下である。
なお、(成分g)の化合物の配合量は、(成分a)の化合物の配合量100質量部に対して、10質量部以上80質量部以下であることが好ましく、さらに好ましくは10質量部以上60質量部以下である。
本実施形態の半導体用接着剤中の(成分a)の化合物と(成分g)の化合物とを合わせた総量の比率が5質量%以上65質量%以下の範囲内である場合には、反応性希釈剤としての半導体接着剤の粘度と半導体用接着剤のBステージ化物の粘度とを、好適な値に調整しやすくなる。また、本実施形態の半導体用接着剤中の(成分a)の化合物と(成分g)の化合物とを合わせた総量の比率が65質量%以下であれば、硬化時の体積収縮率が極端に増大することを抑制でき、その結果、硬化物の接着力を維持できる。
さらに、(成分g)の化合物の配合量が、(成分a)の化合物の配合量100質量部に対して、10質量部以上80質量部以下である場合には、硬化物の相分離構造の発現とBステージ化物の粘度とのバランスを調整しやすくなり、その結果、硬化物は、高温多湿条件下で良好な半導体チップと基板間の接着力を維持できる。
さらに、(成分g)の化合物の配合量が、(成分a)の化合物の配合量100質量部に対して、10質量部以上80質量部以下である場合には、硬化物の相分離構造の発現とBステージ化物の粘度とのバランスを調整しやすくなり、その結果、硬化物は、高温多湿条件下で良好な半導体チップと基板間の接着力を維持できる。
<1−8>(成分h)について
本実施形態の半導体用接着剤は、(成分h)の化合物を含有してもよい。(成分h)の化合物は、ポリブタジエンの誘導体ではない化合物であり、1分子中に複数個のエポキシ基を有し且つアクリロイル基及びメタクリロイル基のいずれも有さない化合物である。
(成分h)の化合物はエポキシ基を有しておりアクリロイル基及びメタクリロイル基のいずれも有さないので、(成分a)の化合物や(成分g)の化合物等のアクリロイル基やメタクリロイル基を有する化合物よりも硬化時の体積収縮率が小さい。よって、(成分h)の化合物を併用することにより、半導体用接着剤の硬化時の体積収縮を抑制できる。
本実施形態の半導体用接着剤は、(成分h)の化合物を含有してもよい。(成分h)の化合物は、ポリブタジエンの誘導体ではない化合物であり、1分子中に複数個のエポキシ基を有し且つアクリロイル基及びメタクリロイル基のいずれも有さない化合物である。
(成分h)の化合物はエポキシ基を有しておりアクリロイル基及びメタクリロイル基のいずれも有さないので、(成分a)の化合物や(成分g)の化合物等のアクリロイル基やメタクリロイル基を有する化合物よりも硬化時の体積収縮率が小さい。よって、(成分h)の化合物を併用することにより、半導体用接着剤の硬化時の体積収縮を抑制できる。
(成分h)の化合物の例としては、フェノールノボラック型エポキシ基含有化合物、オルソクレゾールノボラック型エポキシ基含有化合物をはじめとするノボラック型エポキシ基含有化合物があげられる。このノボラック型エポキシ基含有化合物は、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、フェノール類及び/又はα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド化合物とを、酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したものである。
また、(成分h)の化合物の別の例としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、アルキル置換又は非置換のビフェノール、スチルベン系フェノール類等のジグリシジルエーテル(すなわち、ビスフェノールA型エポキシ基含有化合物、ビスフェノールF型エポキシ基含有化合物、ビスフェノールS型エポキシ基含有化合物、ビフェニル型エポキシ基含有化合物、スチルベン型エポキシ基含有化合物)や、水添ビスフェノールA型ジグリシジエーテル、水添ビスフェノールF型ジグリシジエーテルがあげられる。
さらに、(成分h)の化合物の別の例としては、ブタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のアルコールのグリシジルエーテルや、フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸等のカルボン酸のジグリシジルエステル型エポキシ基含有化合物があげられる。
さらに、(成分h)の化合物の別の例としては、下記の化学式で表されるジシクロペンタジエン型エポキシ基含有化合物があげられる。なお、下記の化学式中のnは自然数を示す。
さらに、(成分h)の化合物の別の例としては、下記の化学式で表されるジシクロペンタジエン型エポキシ基含有化合物があげられる。なお、下記の化学式中のnは自然数を示す。
さらに、(成分h)の化合物の別の例としては、アニリン、ビス(4−アミノフェニル)メタン、イソシアヌル酸等の窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で置換したもののようなグリシジル型又はメチルグリシジル型のエポキシ基含有化合物や、p−アミノフェノール等のアミノフェノール類の窒素原子に結合した活性水素及びフェノール性水酸基の活性水素をグリシジル基で置換したもののようなグリシジル型又はメチルグリシジル型のエポキシ基含有化合物があげられる。
さらに、(成分h)の化合物の別の例としては、オレフィン化合物の分子内のオレフィン結合をエポキシ化して得られる脂環式エポキシ基含有化合物があげられる。脂環式エポキシ基含有化合物の具体例としては、ビニルシクロヘキセンジエポキシド、リモネンジエポキシド、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ε−カプロラクトン変性3’,4’−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2−(3,4−エポキシ)シクロヘキシル−5,5−スピロ(3,4−エポキシ)シクロヘキサン−m−ジオキサンがあげられる。
さらに、(成分h)の化合物の別の例としては、パラキシリレン及び/又はメタキシリレン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル、テルペン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル、シクロペンタジエン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル、多環芳香環変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル、ナフタレン環含有フェノール樹脂のグリシジルエーテルがあげられる。
さらに、(成分h)の化合物の別の例としては、ハロゲン化フェノールノボラック型エポキシ基含有化合物、ハイドロキノン型エポキシ基含有化合物、トリメチロールプロパン型エポキシ基含有化合物、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ基含有化合物、ジフェニルメタン型エポキシ基含有化合物、硫黄原子含有エポキシ基含有化合物があげられる。
さらに、(成分h)の化合物の別の例としては、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物や、トリシクロ[5,2,1,02,6]デカンジメタノールのジグリシジルエーテルや、アダマンタン構造を有するエポキシ基含有化合物があげられる。
アダマンタン構造を有するエポキシ基含有化合物の具体例としては、1,3−ビス(1−アダマンチル)−4,6−ビス(グリシジロイル)ベンゼン、1−[2’,4’−ビス(グリシジロイル)フェニル]アダマンタン、1,3−ビス(4’−グリシジロイルフェニル)アダマンタン、1,3−ビス[2’,4’−ビス(グリシジロイル)フェニル]アダマンタンがあげられる。
アダマンタン構造を有するエポキシ基含有化合物の具体例としては、1,3−ビス(1−アダマンチル)−4,6−ビス(グリシジロイル)ベンゼン、1−[2’,4’−ビス(グリシジロイル)フェニル]アダマンタン、1,3−ビス(4’−グリシジロイルフェニル)アダマンタン、1,3−ビス[2’,4’−ビス(グリシジロイル)フェニル]アダマンタンがあげられる。
これらの(成分h)の化合物の中で好ましいものは、脂環式エポキシ基を有さずグリシジル基を複数個有する化合物であり、さらに好ましいものは、ビスフェノールA型エポキシ基含有化合物(ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル)、ビスフェノールF型エポキシ基含有化合物(ビスフェノールF型ジグリシジルエーテル)、水添ビスフェノールA型ジグリシジエーテル、水添ビスフェノールF型ジグリシジエーテルや、上記の化学式で表されるジシクロペンタジエン型エポキシ基含有化合物である。
これらの(成分h)の化合物は、1種を単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
これらの(成分h)の化合物は、1種を単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
本実施形態の半導体用接着剤に(成分h)の化合物を配合する場合には、その比率は、半導体用接着剤の全量に対して、0.5質量%以上40質量%以下の範囲とすることができ、好ましくは1質量%以上37質量%以下であり、より好ましくは1.5質量%以上35質量%以下である。(成分h)の化合物の比率が0.5質量%以上であれば、(成分h)の化合物の添加効果が発現される。また、(成分h)の化合物の比率が40質量%以下であれば、半導体用接着剤の硬化時や収縮が許容できる程度に抑制される。
<1−9>その他の添加剤について
本実施形態の半導体用接着剤には、本発明の目的や効果を損なわない範囲において、半導体用接着剤やそのBステージ化物、硬化物に所望の特性を付与するための添加剤を配合してもよい。
本実施形態の半導体用接着剤には、本発明の目的や効果を損なわない範囲において、半導体用接着剤やそのBステージ化物、硬化物に所望の特性を付与するための添加剤を配合してもよい。
例えば、半導体用接着剤の保存安定性を増すためにラジカル重合禁止剤を配合してもよい。ラジカル重合禁止剤の種類は、ラジカル重合を禁止又は抑制する機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、フェノチアジン、ヒドロキノン、p−メトキシフェノール、p−t−ブチルカテコール、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン、p−tert−ブチルカテコール、モノ−t−ブチルヒドロキノン、2,5−ジ−t−アミルヒドロキノン、ジ−t−ブチル・パラクレゾールヒドロキノンモノメチルエーテル、アルファナフトール、アセトアミジンアセテート、アセトアミジンサルフェート、フェニルヒドラジン塩酸塩、ヒドラジン塩酸塩、トリメチルベンジルアンモニウムクロライド、ラウリルピリジニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、フェニルトリメチルアンモニウムクロライド、トリメチルベンジルアンモニウムオキザレート、ジ(トリメチルベンジルアンモニウム)オキザレート、トリメチルベンジルアンモニウムマレート、トリメチルベンジルアンモニウムタータレート、トリメチルベンジルアンモニウムグリコレート、フェニル−β−ナフチルアミン、パラベンジルアミノフェノール、ジ−β−ナフチルパラフェニレンジアミン、ジニトロベンゼン、トリニトロトルエン、ピクリン酸、シクロヘキサノンオキシム、ピロガロール、レゾルシン、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンゼンプロパン酸の炭素数7〜9のアルキルエステル、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール、3,9−ビス[2−[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]−ウンデカン、2,2‘−メチレンビス(6−tert−ブチル−4−メチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(6−tert−ブチル−3−メチルフェノール)、4,4’−チオビス(2−tert−ブチル−5−メチルフェノール)、N,N’,N”−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,1−ビス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタンがあげられる。
これらのラジカル重合禁止剤の中では、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートが好ましく、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]がより好ましい。
通常、ラジカル重合禁止剤は、半導体用接着剤の総量に対して0.01質量%以上5質量%以下の比率となるように添加することができる。ただし、このラジカル重合禁止剤の比率は、(成分a)、(成分b)、及び(成分g)に予め含有されている重合禁止剤の量を加味した値である。すなわち、一般には、(成分a)、(成分b)、及び(成分g)には予め重合禁止剤が含有されているので、これらの予め含有されている重合禁止剤と新たに配合するラジカル重合禁止剤との総量が、半導体用接着剤の総量に対して0.01質量%以上5質量%以下となるように、ラジカル重合禁止剤を配合する。
さらに、本実施形態の半導体用接着剤には、カップリング剤を配合してもよい。カップリング剤の例としてはシラン系カップリング剤があげられ、具体例としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルメチルジメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロイルキシプロピルトリメトキシシランがあげられる。
<1−10>半導体用接着剤の粘度について
本実施形態の半導体用接着剤は、液状とすることができる。また、本実施形態の半導体用接着剤は、塗布可能なものとすることができる。さらに、本実施形態の半導体用接着剤は、溶剤を含んでいない構成とすることができる。
半導体用接着剤の25℃における粘度は、100mPa・s以上とすることができる。また、半導体用接着剤の25℃における粘度は、20000mPa・s以下とすることができ、好ましくは15000mPa・s以下であり、より好ましくは10000mPa・s以下である。半導体用接着剤の25℃における粘度が20000mPa・s以下である場合には、ディスペンサー(液体定量吐出装置)を用いた塗布を容易に且つ作業性良く行うことができる。半導体用接着剤の粘度は、例えば、半導体用接着剤中の液状成分の分子量や粘度、あるいは、液状成分と固形成分の配合比を調節することによって調整することができる。
本実施形態の半導体用接着剤は、液状とすることができる。また、本実施形態の半導体用接着剤は、塗布可能なものとすることができる。さらに、本実施形態の半導体用接着剤は、溶剤を含んでいない構成とすることができる。
半導体用接着剤の25℃における粘度は、100mPa・s以上とすることができる。また、半導体用接着剤の25℃における粘度は、20000mPa・s以下とすることができ、好ましくは15000mPa・s以下であり、より好ましくは10000mPa・s以下である。半導体用接着剤の25℃における粘度が20000mPa・s以下である場合には、ディスペンサー(液体定量吐出装置)を用いた塗布を容易に且つ作業性良く行うことができる。半導体用接着剤の粘度は、例えば、半導体用接着剤中の液状成分の分子量や粘度、あるいは、液状成分と固形成分の配合比を調節することによって調整することができる。
なお、本発明における半導体用接着剤の粘度は、粘弾性測定装置を用いて温度25℃、せん断速度10s−1の条件で測定したせん断粘度である。粘弾性測定装置を用いて粘度測定を行う際の代表的な条件を説明する。半導体用接着剤を粘弾性測定装置(Anton−Paar社製、型式:MCR301)に装入し、型番CP−25のコーンプレート型スピンドルを使用して、回転モードを用いて粘度を測定する。
<2>半導体用接着剤のBステージ化物について
本実施形態の半導体用接着剤は、光を照射することにより(成分a)の化合物の一部又は全部を重合させてBステージ化することができる。すなわち、半導体用接着剤に光を照射すると、(成分c)光ラジカル発生剤からラジカルが発生するので、(成分a)の化合物のアクリロイル基、メタクリロイル基が反応して(成分a)の化合物が重合する。アクリロイル基又はメタクリロイル基を有する他の化合物(例えば(成分b)や(成分g)の化合物)が半導体用接着剤に含有されている場合には、この化合物も光の照射により重合してBステージ化に寄与する。
本実施形態の半導体用接着剤は、光を照射することにより(成分a)の化合物の一部又は全部を重合させてBステージ化することができる。すなわち、半導体用接着剤に光を照射すると、(成分c)光ラジカル発生剤からラジカルが発生するので、(成分a)の化合物のアクリロイル基、メタクリロイル基が反応して(成分a)の化合物が重合する。アクリロイル基又はメタクリロイル基を有する他の化合物(例えば(成分b)や(成分g)の化合物)が半導体用接着剤に含有されている場合には、この化合物も光の照射により重合してBステージ化に寄与する。
光を照射して得られる半導体用接着剤のBステージ化物は、タック(接着性)が低減されているので、半導体チップを基板に固定して半導体装置を製造する工程において、問題が生じにくい。例えば、半導体用接着剤を塗布してBステージ化した基板を作り溜めしておけば、長期間保管した場合であっても、保管中に半導体用接着剤の形状が変形する問題や、半導体用接着剤に塵埃が付着する問題が生じにくい。
<3>半導体装置について
本実施形態の半導体用接着剤を用いれば、半導体チップと、半導体チップが搭載された基板と、半導体チップを基板に固定している接着部材と、で構成される半導体装置を製造することができる。すなわち、半導体チップを基板に固定している接着部材を、本実施形態の半導体用接着剤を硬化させた硬化物とすることができる。このような本実施形態の半導体装置は信頼性が高い。
本実施形態の半導体用接着剤を用いれば、半導体チップと、半導体チップが搭載された基板と、半導体チップを基板に固定している接着部材と、で構成される半導体装置を製造することができる。すなわち、半導体チップを基板に固定している接着部材を、本実施形態の半導体用接着剤を硬化させた硬化物とすることができる。このような本実施形態の半導体装置は信頼性が高い。
基板の種類は特に限定されるものではないが、例えば、ガラス不織布等にポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂等のプラスチックを含浸・硬化させたものであり、その表面には銅などにより回路が形成され、さらにはその上にソルダーレジスト層が形成されたリジッド回路基板があげられる。あるいは、アロイリードフレーム、銅リードフレーム等のリードフレーム、又は、ポリイミド系樹脂等のプラスチックフィルム上に銅等により回路が形成され、さらにはその上にソルダーレジスト層が形成されたフレキシブル回路基板や、セラミックス製の基板があげられる。
<4>半導体装置の製造方法について
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法は、半導体用接着剤を支持部材である基板上に配置する接着剤配置工程と、基板上に配置された半導体用接着剤に光を照射して半導体用接着剤をBステージ化するBステージ化工程と、Bステージ化された半導体用接着剤上に半導体チップを載置し圧着して基板に半導体チップを接合する接合工程と、接合工程により半導体チップを基板に接合した後に半導体用接着剤を硬化させて半導体チップを基板に固定する硬化工程と、を含む。以下に、本実施形態の製造方法の一例を示す。
なお、ここでBステージ化とは、塗布された半導体用接着剤を増粘させるステージのことである。粘度の大小関係は、半導体用接着剤の塗布前の初期粘度<Bステージ化後の粘度<本硬化後の粘度、となり、Bステージ化後において半導体用接着剤は流動や変形がしにくくなる。
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法は、半導体用接着剤を支持部材である基板上に配置する接着剤配置工程と、基板上に配置された半導体用接着剤に光を照射して半導体用接着剤をBステージ化するBステージ化工程と、Bステージ化された半導体用接着剤上に半導体チップを載置し圧着して基板に半導体チップを接合する接合工程と、接合工程により半導体チップを基板に接合した後に半導体用接着剤を硬化させて半導体チップを基板に固定する硬化工程と、を含む。以下に、本実施形態の製造方法の一例を示す。
なお、ここでBステージ化とは、塗布された半導体用接着剤を増粘させるステージのことである。粘度の大小関係は、半導体用接着剤の塗布前の初期粘度<Bステージ化後の粘度<本硬化後の粘度、となり、Bステージ化後において半導体用接着剤は流動や変形がしにくくなる。
まず、基板の表面に本実施形態の半導体用接着剤を配置する(接着剤配置工程)。半導体用接着剤を配置する方法は特に限定されるものではないが、例えばディスペンサーを用いた塗布により行うことができ、層状の半導体用接着剤を基板上に配置することができる。基板への半導体用接着剤の配置は、例えば25℃(室温)において行うとよい。なお、半導体用接着剤を基板上に配置する方法は特に限定されるものではなく、浸漬法、ハケ塗り法、スプレー法、印刷法、ジェットディスペンス法、インクジェット法等で行うこともできる。
次に、基板上に配置された半導体用接着剤に光(例えば紫外線)を照射して、半導体用接着剤をBステージ化する(Bステージ化工程)。光照射によるBステージ化は、熱によるBステージ化に比べて、短時間でBステージ化を行うことができる。これにより、半導体装置の製造工程に滞留が発生した場合でも、半導体用接着剤が配置された基板の保管を容易にすることができる。
半導体用接着剤に照射する光の波長は、(成分c)光ラジカル発生剤の感光波長を含む光であれば、特に制限はない。また、光の照射量は、特に制限はないが、製造されたBステージ化物の溶融粘度が、100Pa・s以上2000Pa・s以下の範囲内になるような照射量であることが好ましい。なお、この溶融粘度は、粘弾性測定装置の振動モードを用いて周波数1Hzの条件で測定したものであり、室温から10℃/分の昇温速度で昇温したときの50〜170℃の範囲における最低溶融粘度である。
この最低溶融粘度が100Pa・s以上2000Pa・s以下の範囲内であれば、後の硬化工程においてBステージ化物の濡れ広がりが抑制されるので、半導体装置の高集積化が達成されやすくなる。また、上記範囲の最低溶融粘度は、半導体チップの圧着にも適正な粘度であるので、半導体装置の信頼性が高くなりやすい。
さらには、Bステージ化を行う際の光の照射量は、Bステージ化物の直径(光照射直後の半導体用接着剤の直径)と熱硬化後の硬化物の直径(硬化工程後の半導体用接着剤の直径)との変化率が10%未満となるような光照射量であることが好ましい。
さらには、Bステージ化を行う際の光の照射量は、Bステージ化物の直径(光照射直後の半導体用接着剤の直径)と熱硬化後の硬化物の直径(硬化工程後の半導体用接着剤の直径)との変化率が10%未満となるような光照射量であることが好ましい。
続いて、Bステージ化された半導体用接着剤上に、IC、LSI等の半導体チップを載置し圧着(場合によっては加熱圧着)して、基板に半導体チップを接合する(接合工程)。この接合工程により、半導体チップが基板に仮留めされる。次に、Bステージ化された半導体用接着剤を例えば熱によりさらに硬化させれば、半導体チップを基板に固定することができる(硬化工程)。すなわち、熱により(成分d)潜在性硬化剤が機能し、(成分a)の化合物、(成分h)の化合物等のエポキシ基含有化合物のエポキシ基が反応して硬化反応が生じる。
そして、半導体チップが搭載された基板を封止材で封止する(封止工程)。この半導体用接着剤の硬化は、半導体装置の実装組立工程において問題が生じないならば、封止材の後硬化工程の際に併せて行ってもよい。
なお、熱硬化の方法は特に限定されるものではないが、半導体チップが接合された基板をオーブンに投入する方法や、半導体チップが接合された基板をコンベアに乗せ、所定温度に加熱された領域を通過させる方法等があげられる。
なお、熱硬化の方法は特に限定されるものではないが、半導体チップが接合された基板をオーブンに投入する方法や、半導体チップが接合された基板をコンベアに乗せ、所定温度に加熱された領域を通過させる方法等があげられる。
ここで、接合工程後及び硬化工程後の半導体チップと基板との間のダイシェア強度の評価方法について説明する。ダイシェア強度の評価は、例えば、MIL−STD−883G、IEC−60749−22、EIAJ−ED−4703等の規格に従って行うことができる。例えば、Dage社製のせん断接着力試験機Dage−4000を用いて、基板に固定された半導体チップの側面をセンサー付き治具で押し、半導体チップと基板が分離するのに要する力を計測することにより、ダイシェア強度を評価することができる。
硬化工程後の半導体チップと基板との間のダイシェア強度は、一辺2mmの正方形状の半導体チップと基板が固定されている場合において、29.4N以上であることが好ましく、58.8N以上であることがより好ましい。ダイシェア強度が29.4N以上となるような半導体用接着剤又は固定方法であれば、半導体装置の信頼性が良好なものとなりやすい。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。また、本実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。また、本実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。
以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例にのみ制限されるものではない。
(合成例)
塩化カルシウム管、温度計、還流冷却器、及び攪拌機を備える四口丸底フラスコに、無水マレイン酸変性ポリブタジエン(クレイバレー社製の商品名Ricon(登録商標)131MA17)785.6gと、2−ヒドロキシエチルアクリレート14.4gとを装入して撹拌し、オイルバスを用いて四口丸底フラスコ内の温度を85℃に昇温した。そして、温度を84〜85℃に保ちつつ撹拌を継続し14時間反応を行って、無水マレイン酸変性ポリブタジエンの2−ヒドロキシエチルアクリレート付加物(以下、「アクリル化変性ポリブタジエン」と記す)を得た。四口丸底フラスコの内容物を液体クロマトグラフィーで分析し、2−ヒドロキシエチルアクリレートのピークが殆ど消失したことをもって反応の終了を確認した。
(合成例)
塩化カルシウム管、温度計、還流冷却器、及び攪拌機を備える四口丸底フラスコに、無水マレイン酸変性ポリブタジエン(クレイバレー社製の商品名Ricon(登録商標)131MA17)785.6gと、2−ヒドロキシエチルアクリレート14.4gとを装入して撹拌し、オイルバスを用いて四口丸底フラスコ内の温度を85℃に昇温した。そして、温度を84〜85℃に保ちつつ撹拌を継続し14時間反応を行って、無水マレイン酸変性ポリブタジエンの2−ヒドロキシエチルアクリレート付加物(以下、「アクリル化変性ポリブタジエン」と記す)を得た。四口丸底フラスコの内容物を液体クロマトグラフィーで分析し、2−ヒドロキシエチルアクリレートのピークが殆ど消失したことをもって反応の終了を確認した。
(実施例1)
(成分a)の化合物である4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル(日本化成株式会社製の商品名4HBAGE)36.0gと、(成分b)ポリブタジエンの誘導体である上記合成例で合成したアクリル化変性ポリブタジエン64.0gと、(成分c)光ラジカル発生剤である2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド(BASF社製の商品名LUCIRIN TPO)0.7gと、(成分d)潜在性硬化剤であるエポキシ基含有化合物用のマイクロカプセル型潜在性硬化剤(旭化成イーマテリアルズ株式会社製の商品名ノバキュアHXA3792)0.7gとを、自転・公転ミキサー(株式会社シンキー製の商品名あわとり練太郎ARE−310)に投入し混合して、半導体用接着剤を得た。
(成分a)の化合物である4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル(日本化成株式会社製の商品名4HBAGE)36.0gと、(成分b)ポリブタジエンの誘導体である上記合成例で合成したアクリル化変性ポリブタジエン64.0gと、(成分c)光ラジカル発生剤である2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド(BASF社製の商品名LUCIRIN TPO)0.7gと、(成分d)潜在性硬化剤であるエポキシ基含有化合物用のマイクロカプセル型潜在性硬化剤(旭化成イーマテリアルズ株式会社製の商品名ノバキュアHXA3792)0.7gとを、自転・公転ミキサー(株式会社シンキー製の商品名あわとり練太郎ARE−310)に投入し混合して、半導体用接着剤を得た。
(実施例2〜7、比較例1〜6)
各成分の種類及び量を表1に示すように変更する点以外は実施例1と同様の操作を行って、半導体用接着剤を得た。なお、表1中の数値の単位はグラム(g)である。また、表1中のブレンマーGHは、(成分a)の化合物であるグリシジルメタクリレート(日油株式会社製)である。さらに、イルガキュア651は、(成分c)光ラジカル発生剤である2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(BASF社製)である。
各成分の種類及び量を表1に示すように変更する点以外は実施例1と同様の操作を行って、半導体用接着剤を得た。なお、表1中の数値の単位はグラム(g)である。また、表1中のブレンマーGHは、(成分a)の化合物であるグリシジルメタクリレート(日油株式会社製)である。さらに、イルガキュア651は、(成分c)光ラジカル発生剤である2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(BASF社製)である。
さらに、SFP−20Mは、(成分e)充填材である球状シリカ(電気化学工業株式会社)である。アエロジルR972は、(成分e)充填材であり、ジメチルジクロロシランで表面処理した疎水性シリカフィラー(日本アエロジル株式会社製)である。アエロジルR805は、(成分e)充填材であり、オクチルシランで表面処理した疎水性シリカフィラー(日本アエロジル株式会社製)である。
さらに、パークミルDは、(成分f)熱ラジカル発生剤であるジクミルパーオキサイド(日油株式会社製)である。さらに、ライトアクリレートDCP−Aは、(成分g)の化合物であるトリシクロデカンジメタノールジアクリレート(共栄社化学株式会社製)である。IBXAは、(成分g)の化合物であるイソボルニルアクリレート(大阪有機化学工業株式会社製)である。NKエステルA−BPE−10は、(成分g)の化合物であるエトキシ化ビスフェノールAジアクリレート(新中村化学工業株式会社製)である。CHDMMAは、(成分g)の化合物である1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート(日本化成株式会社製)である。M−140は、(成分g)の化合物であるN−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド(東亞合成株式会社製)である。AMP−20GYは、(成分g)の化合物であるフェノキシジエチレングリコールアクリレート(新中村化学工業株式会社製)である。
さらに、YDF−8170Cは、(成分h)の化合物であるビスフェノールF型ジグリシジルエーテル(新日鉄住金化学株式会社製)である。HP−7200は、(成分h)の化合物であるジシクロペンタジエン型エポキシ基含有化合物(DIC株式会社製)である。
さらに、Ricon 131はポリブタジエン(Cray Valley社製)であり、PR−HF−3はフェノールノボラック樹脂(住友ベークライト株式会社製)である。また、2E4MZは2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製)であり、TPP−PBはテトラフェニルホスホニウムブロマイド(北興化学工業株式会社製)であり、2PZCNS−PWは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(四国化成工業株式会社製)である。
さらに、Ricon 131はポリブタジエン(Cray Valley社製)であり、PR−HF−3はフェノールノボラック樹脂(住友ベークライト株式会社製)である。また、2E4MZは2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製)であり、TPP−PBはテトラフェニルホスホニウムブロマイド(北興化学工業株式会社製)であり、2PZCNS−PWは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(四国化成工業株式会社製)である。
<せん断粘度の評価>
半導体用接着剤の粘度は、粘弾性測定装置(Anton−Paar社製、型式:MCR301)を用いて測定した。測定条件は、温度25.0℃、せん断速度10s−1であり、粘弾性測定装置の回転モードを用いて測定した。なお、スピンドルは、型番CP−25のコーンプレート型スピンドルを使用した。
半導体用接着剤の粘度は、粘弾性測定装置(Anton−Paar社製、型式:MCR301)を用いて測定した。測定条件は、温度25.0℃、せん断速度10s−1であり、粘弾性測定装置の回転モードを用いて測定した。なお、スピンドルは、型番CP−25のコーンプレート型スピンドルを使用した。
<保存安定性の評価>
半導体用接着剤の保存安定性は、以下の方法により評価した。半導体用接着剤を温度25℃で静置し、静置初期と3日静置後のせん断粘度を測定した。測定条件は、上記のせん断粘度の評価と同様である。
静置初期と3日静置後のせん断粘度から3日静置による増粘率を算出し、この増粘率によって保存安定性を評価した。結果を表1に示す。
半導体用接着剤の保存安定性は、以下の方法により評価した。半導体用接着剤を温度25℃で静置し、静置初期と3日静置後のせん断粘度を測定した。測定条件は、上記のせん断粘度の評価と同様である。
静置初期と3日静置後のせん断粘度から3日静置による増粘率を算出し、この増粘率によって保存安定性を評価した。結果を表1に示す。
<高温多湿条件下での信頼性試験>
ソルダーレジストが塗布された有機基板上に半導体用接着剤を膜厚50μmになるように塗布し、半導体用接着剤に紫外線を1000mJ/cm2の条件で照射してBステージ化させた。さらに、Bステージ化した半導体用接着剤を170℃で1時間処理して熱硬化させた後に、有機基板をモールド樹脂で封止し、半導体装置を得た。
そして、1種の半導体装置につき6個のサンプルを温度85℃、湿度60%RHの条件下で168時間静置して吸湿処理した後、260℃のリフローを3回行い、走査型超音波探傷機(SAT)で評価した。6個のサンプルのうちクラックが発生しなかったサンプルの個数を表1に示す。
ソルダーレジストが塗布された有機基板上に半導体用接着剤を膜厚50μmになるように塗布し、半導体用接着剤に紫外線を1000mJ/cm2の条件で照射してBステージ化させた。さらに、Bステージ化した半導体用接着剤を170℃で1時間処理して熱硬化させた後に、有機基板をモールド樹脂で封止し、半導体装置を得た。
そして、1種の半導体装置につき6個のサンプルを温度85℃、湿度60%RHの条件下で168時間静置して吸湿処理した後、260℃のリフローを3回行い、走査型超音波探傷機(SAT)で評価した。6個のサンプルのうちクラックが発生しなかったサンプルの個数を表1に示す。
<ダイシェア強度の評価>
ダイシェア強度は以下の方法により評価した。
ソルダーレジストが塗布された有機基板上に、半導体用接着剤を一辺2mmの正方形状(厚さ50μm)に塗布し、紫外線を1000mJ/cm2照射してBステージ化させた。そして、半導体用接着剤上に一辺2mmの正方形状のシリコンチップ(厚み0.7mm)を、温度25℃、荷重1N、時間0.2秒の条件でボンディングした。その後、Bステージ化させた半導体用接着剤を170℃のオーブンで1時間硬化させた。
このようにして得られたものの温度25℃におけるせん断強さ(N/チップ)を、せん断接着力試験機Series4000(Dage社製)を用いて測定した。結果を表1に示す。
ダイシェア強度は以下の方法により評価した。
ソルダーレジストが塗布された有機基板上に、半導体用接着剤を一辺2mmの正方形状(厚さ50μm)に塗布し、紫外線を1000mJ/cm2照射してBステージ化させた。そして、半導体用接着剤上に一辺2mmの正方形状のシリコンチップ(厚み0.7mm)を、温度25℃、荷重1N、時間0.2秒の条件でボンディングした。その後、Bステージ化させた半導体用接着剤を170℃のオーブンで1時間硬化させた。
このようにして得られたものの温度25℃におけるせん断強さ(N/チップ)を、せん断接着力試験機Series4000(Dage社製)を用いて測定した。結果を表1に示す。
表1の結果から、各実施例及び比較例は全てせん断粘度が10000mPa・s以下であり、塗布性は良好と判断できた。ただし、実施例1〜7の半導体用接着剤は保存安定性が良好であるのに対して、比較例1の半導体用接着剤は経時による増粘が大きく、保存時の粘度安定性が悪いことが判った。また、実施例1〜7及び比較例1の半導体用接着剤の硬化物は、高いダイシェア強度を有し、高温多湿条件下での信頼性試験でも欠陥が少なかったことが判る。一方、比較例2〜6の半導体用接着剤の硬化物は、25℃でダイシェア強度が劣り、さらに高温多湿条件下での信頼性試験でも多数のクラックが生じた。
本発明の半導体用接着剤は、良好な塗布性と良好な保存安定性を有する。また、本発明の半導体用接着剤のBステージ化物は、良好な最低複素粘度を有する。さらに、本発明の半導体用接着剤の最終的な硬化物は、高いダイシェア強度を有する。さらに、本発明の半導体装置は、高温多湿という厳しい条件下での信頼性試験でもクラックが生じない高い信頼性を有する。
Claims (14)
- (成分a)アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方とエポキシ基とを1分子中に有する化合物と、(成分b)ポリブタジエンの誘導体と、(成分c)光ラジカル発生剤と、(成分d)エポキシ基を反応させて硬化反応を生じさせる潜在性硬化剤と、を含有する半導体用接着剤。
- 前記(成分a)アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方とエポキシ基とを1分子中に有する化合物の比率が5質量%以上65質量%以下であり、前記(成分b)ポリブタジエンの誘導体の比率が10質量%以上80質量%以下であり、前記(成分c)光ラジカル発生剤の比率が0.01質量%以上15質量%以下であり、前記(成分d)エポキシ基を反応させて硬化反応を生じさせる潜在性硬化剤の比率が0.1質量%以上10質量%以下である請求項1に記載の半導体用接着剤。
- (成分e)充填材をさらに含有する請求項1又は請求項2に記載の半導体用接着剤。
- (成分f)熱ラジカル発生剤をさらに含有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
- (成分g)ポリブタジエンの誘導体ではない化合物であり、1分子中にアクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方を有し且つエポキシ基を有さない化合物をさらに含有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
- (成分h)ポリブタジエンの誘導体ではない化合物であり、1分子中に複数個のエポキシ基を有し且つアクリロイル基及びメタクリロイル基のいずれも有さない化合物をさらに含有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
- 前記(成分h)の化合物が有する複数個のエポキシ基の全てがグリシジル基である請求項6に記載の半導体用接着剤。
- 前記(成分a)の化合物が有するエポキシ基が脂環式エポキシ基である請求項1〜7のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
- 前記(成分b)が、ジカルボン酸無水物基、カルボキシ基、アクリロイル基、及びメタクリロイル基の少なくとも1種を有するポリブタジエンの誘導体である請求項1〜8のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
- 前記(成分b)が、ジカルボン酸無水物基及びカルボキシ基の少なくとも一方とアクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方とを有するポリブタジエンの誘導体である請求項1〜8のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
- 前記(成分d)が、マイクロカプセル中に硬化剤を封入してなる潜在性硬化剤である請求項1〜10のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
- 25℃での粘度が10000mPa・s以下である請求項1〜11のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
- 半導体チップと、前記半導体チップが搭載された基板と、前記半導体チップを前記基板に固定している接着部材と、で構成され、前記接着部材が請求項1〜12のいずれか一項に記載の半導体用接着剤の硬化物である半導体装置。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の半導体用接着剤を基板上に配置する接着剤配置工程と、前記基板上に配置された前記半導体用接着剤に光を照射して前記半導体用接着剤をBステージ化するBステージ化工程と、Bステージ化された前記半導体用接着剤上に半導体チップを載置し圧着して前記基板に前記半導体チップを接合する接合工程と、前記接合工程により前記半導体チップを前記基板に接合した後に前記半導体用接着剤を硬化させて前記半導体チップを前記基板に固定する硬化工程と、を含む半導体装置の製造方法。
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JP2015024113A JP2016147930A (ja) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | 半導体用接着剤並びに半導体装置及びその製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018110666A1 (ja) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | デンカ株式会社 | 組成物 |
WO2019082828A1 (ja) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | 積水ポリマテック株式会社 | 封止材組成物、封止材及び電子基板 |
WO2022145367A1 (ja) * | 2020-12-28 | 2022-07-07 | 住友化学株式会社 | 硬化性接着剤組成物及び偏光板 |
WO2022203033A1 (ja) * | 2021-03-26 | 2022-09-29 | 積水化学工業株式会社 | インクジェット用接着剤、電子部品の製造方法及び電子部品 |
WO2024080336A1 (ja) * | 2022-10-13 | 2024-04-18 | 積水化学工業株式会社 | インクジェット用及びエアキャビティ形成用硬化性組成物、及び電子部品 |
-
2015
- 2015-02-10 JP JP2015024113A patent/JP2016147930A/ja active Pending
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