JP2020138994A - 樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)エポキシ樹脂、(B)25℃で液状の(メタ)アクリル重合体、(C)硬化剤、及び(D)無機充填材を含有し、(A)成分が、(A−1)グリシジルアミン型エポキシ樹脂を含む樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
[1] (A)エポキシ樹脂、(B)25℃で液状の(メタ)アクリル重合体、(C)硬化剤、及び(D)無機充填材を含有し、(A)成分が、(A−1)グリシジルアミン型エポキシ樹脂を含む樹脂組成物。
[2] (A−1)成分が、2官能又は3官能のグリシジルアミン型エポキシ樹脂である、上記[1]に記載の樹脂組成物。
[3] (A−1)成分の含有量が、樹脂組成物中の(D)成分以外の不揮発成分を100質量%としたとき、20質量%以上80質量%以下である、上記[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4] (B)成分の含有量が、樹脂組成物中の(D)成分以外の不揮発成分を100質量%としたとき、0.5質量%以上20質量%以下である、上記[1]〜[3]の何れかに記載の樹脂組成物。
[5] (C)成分が、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、及びイミダゾール系硬化剤からなる群から選択される硬化剤である、上記[1]〜[4]の何れかに記載の樹脂組成物。
[6] (D)成分の含有量が、樹脂組成物中の全ての不揮発成分を100質量%としたとき、70質量%以上である、上記[1]〜[5]の何れかに記載の樹脂組成物。
[7] 半導体チップパッケージの絶縁層を形成するための上記[1]〜[6]の何れかに記載の樹脂組成物。
[8] 回路基板の絶縁層を形成するための上記[1]〜[6]の何れかに記載の樹脂組成物。
[9] 半導体チップパッケージの半導体チップを封止するための上記[1]〜[6]の何れかに記載の樹脂組成物。
[10] 上記[1]〜[9]の何れかに記載の樹脂組成物の硬化物。
[11] 支持体と、上記支持体上に設けられた上記[1]〜[9]の何れかに記載の樹脂組成物を含む樹脂組成物層と、を有する樹脂シート。
[12] 上記[1]〜[9]の何れかに記載の樹脂組成物の硬化物により形成された絶縁層を含む回路基板。
[13] 上記[12]に記載の回路基板と、当該回路基板に搭載された半導体チップと、を含む半導体チップパッケージ。
[14] 半導体チップと、当該半導体チップを封止する上記[1]〜[9]の何れかに記載の樹脂組成物の硬化物と、を含む半導体チップパッケージ。
[15] 上記[13]又は[14]に記載の半導体チップパッケージを備える半導体装置。
本発明の樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)25℃で液状の(メタ)アクリル重合体、(C)硬化剤、及び(D)無機充填材を含有する。(A)成分は、(A−1)グリシジルアミン型エポキシ樹脂を含む。
<(A)エポキシ樹脂>
本発明の樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂を含む。
(A)成分は、(A−1)グリシジルアミン型エポキシ樹脂を含む。(A−1)グリシジルアミン型エポキシ樹脂とは、少なくとも1個のグリシジルアミノ基及び/又はジグリシジルアミノ基を有するエポキシ樹脂をいう。グリシジルアミノ基には、1個のエポキシ基が、ジグリシジルアミノ基には、2個のエポキシ基が含まれる。(A−1)グリシジルアミン型エポキシ樹脂を用いることにより、樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度(Tg)を高めて耐熱性を向上させ、硬化物の機械的強度を向上させ、耐湿性を向上させることができる。
(A)エポキシ樹脂は、(A−1)グリシジルアミン型エポキシ樹脂に加えて、さらにその他の任意の硬化剤を含んでいてもよい。その他の任意の硬化剤としては、例えば、ビキシレノール型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリスフェノール型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、tert−ブチル−カテコール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂、シクロヘキサン型エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、トリメチロール型エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂等が挙げられる。その他の任意のエポキシ樹脂は、1種類単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の樹脂組成物は、(B)25℃で液状の(メタ)アクリル重合体を含む。ここで、液状の判定は、危険物の試験及び性状に関する省令(平成元年自治省令第1号)の別紙第2の「液状の確認方法」に準じて行うことができる。なお、用語「(メタ)アクリル重合体」には、アクリル酸重合体及びメタクリル酸重合体の両方の概念が含まれる。用語「(メタ)アクリル酸エステル」、「(メタ)アクリルアミド」も同様である。(B)成分は、樹脂組成物の硬化物中において、応力を緩和させる作用を発揮できる。
本発明の樹脂組成物は、(C)硬化剤を含有する。(C)硬化剤は、(A)成分を硬化する機能を有する。
本発明の樹脂組成物は、(D)無機充填材を含有する。
本発明の樹脂組成物は、任意の揮発性成分として、さらに(E)有機溶剤を含有する場合がある。
樹脂組成物は、上述した成分以外に、任意の成分として、更にその他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、例えば、有機充填剤、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、密着性付与剤、重合開始剤、難燃剤などが挙げられる。これらの添加剤は、1種類単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。それぞれの含有量は当業者であれば適宜設定できる。
一実施形態において、本発明の樹脂組成物は、例えば、反応容器に(A)エポキシ樹脂、(B)25℃で液状の(メタ)アクリル重合体、(C)硬化剤、(D)無機充填材、必要に応じて(E)有機溶剤、及び必要に応じて(F)その他の添加剤を、任意の順で及び/又は一部若しくは全部同時に加えて混合し、樹脂組成物を得る工程を含む方法によって、製造することができる。
本発明の樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)25℃で液状の(メタ)アクリル重合体、(C)硬化剤、及び(D)無機充填材を含有し、(A)成分が、(A−1)グリシジルアミン型エポキシ樹脂を含むため、硬化物の反りを抑制でき、さらに、環境試験後の硬化物薄膜の垂直方向への加重に対する優れた密着性を得ることができる。また、一実施形態では、本発明の樹脂組成物は、フローマークの発生を抑制できる。
本発明の樹脂組成物の硬化物は、上述した利点により、半導体の封止層及び絶縁層に有用である。よって、この樹脂組成物は、半導体封止用又は絶縁層用の樹脂組成物として用いることができる。
本発明の樹脂シートは、支持体と、該支持体上に設けられた樹脂組成物層と、を有する。樹脂組成物層は、本発明の樹脂組成物を含む層であり、通常は、樹脂組成物で形成されている。
本発明の回路基板は、本発明の樹脂組成物の硬化物により形成された絶縁層を含む。この回路基板は、例えば、下記の工程(1)及び工程(2)を含む製造方法によって、製造できる。
(1)基材上に、樹脂組成物層を形成する工程。
(2)樹脂組成物層を熱硬化して、絶縁層を形成する工程。
例えば、樹脂シートを用いて回路基板を製造した場合、回路基板の製造方法は、樹脂シートの支持体を剥離する工程を含んでいてもよい。支持体は、樹脂組成物層の熱硬化の前に剥離してもよく、樹脂組成物層の熱硬化の後に剥離してもよい。
本発明の第一実施形態に係る半導体チップパッケージは、上述した回路基板と、この回路基板に搭載された半導体チップとを含む。この半導体チップパッケージは、回路基板に半導体チップを接合することにより、製造することができる。
(A)基材に仮固定フィルムを積層する工程、
(B)半導体チップを、仮固定フィルム上に仮固定する工程、
(C)半導体チップ上に封止層を形成する工程、
(D)基材及び仮固定フィルムを半導体チップから剥離する工程、
(E)半導体チップの基材及び仮固定フィルムを剥離した面に、絶縁層としての再配線形成層を形成する工程、
(F)再配線形成層上に、導体層としての再配線層を形成する工程、並びに、
(G)再配線層上にソルダーレジスト層を形成する工程、
を含む。また、前記の半導体チップパッケージの製造方法は、
(H)複数の半導体チップパッケージを、個々の半導体チップパッケージにダイシングし、個片化する工程
を含んでいてもよい。
工程(A)は、基材に仮固定フィルムを積層する工程である。基材と仮固定フィルムとの積層条件は、回路基板の製造方法における基材と樹脂シートとの積層条件と同様でありうる。
工程(B)は、半導体チップを、仮固定フィルム上に仮固定する工程である。半導体チップの仮固定は、例えば、フリップチップボンダー、ダイボンダー等の装置を用いて行うことができる。半導体チップの配置のレイアウト及び配置数は、仮固定フィルムの形状、大きさ、目的とする半導体チップパッケージの生産数等に応じて適切に設定できる。例えば、複数行で、かつ複数列のマトリックス状に半導体チップを整列させて、仮固定してもよい。
工程(C)は、半導体チップ上に封止層を形成する工程である。封止層は、上述した樹脂組成物の硬化物によって形成する。封止層は、通常、半導体チップ上に樹脂組成物層を形成する工程と、この樹脂組成物層を熱硬化させて封止層を形成する工程とを含む方法で形成する。
工程(D)は、基材及び仮固定フィルムを半導体チップから剥離する工程である。剥離方法は、仮固定フィルムの材質に応じた適切な方法を採用することが望ましい。剥離方法としては、例えば、仮固定フィルムを加熱、発泡又は膨張させて剥離する方法が挙げられる。また、剥離方法としては、例えば、基材を通して仮固定フィルムに紫外線を照射して、仮固定フィルムの粘着力を低下させて剥離する方法が挙げられる。
工程(E)は、半導体チップの基材及び仮固定フィルムを剥離した面に、絶縁層としての再配線形成層を形成する工程である。
工程(F)は、再配線形成層上に、導体層としての再配線層を形成する工程である。再配線形成層上に再配線層を形成する方法は、回路基板の製造方法における絶縁層上への導体層の形成方法と同様でありうる。また、工程(E)及び工程(F)を繰り返し行い、再配線層及び再配線形成層を交互に積み上げて(ビルドアップ)もよい。
工程(G)は、再配線層上にソルダーレジスト層を形成する工程である。ソルダーレジスト層の材料は、絶縁性を有する任意の材料を用いることができる。中でも、半導体チップパッケージの製造のしやすさの観点から、感光性樹脂及び熱硬化性樹脂が好ましい。また、熱硬化性樹脂として、本発明の樹脂組成物を用いてもよい。
半導体チップパッケージの製造方法は、工程(A)〜(G)以外に、工程(H)を含んでいてもよい。工程(H)は、複数の半導体チップパッケージを個々の半導体チップパッケージにダイシングし、個片化する工程である。半導体チップパッケージを個々の半導体チップパッケージにダイシングする方法は特に限定されない。
半導体装置は、半導体チップパッケージを備える。半導体装置としては、例えば、電気製品(例えば、コンピューター、携帯電話、スマートフォン、タブレット型デバイス、ウェラブルデバイス、デジタルカメラ、医療機器、及びテレビ等)及び乗物(例えば、自動二輪車、自動車、電車、船舶及び航空機等)等に供される各種半導体装置が挙げられる。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂(ADEKA社製「EP−3980S」、エポキシ当量115g/eq.)2部、グリシジルアミン型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製「630LSD」、エポキシ当量95g/eq.)3部、液状アクリル重合体(東亜合成社製「UP−1020」、粘度(25℃)500mPa・s、Mw2,000、Tg−80℃)1部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC社製「EXA−850CRP」、エポキシ当量170〜175g/eq.)6部、酸無水物硬化剤(新日本理化社製、HNA−100、酸無水物当量179g/eq.)6部、シリカA83部、イミダゾール系硬化剤(四国化成社製「2E4MZ」、2−エチル−4−メチルイミダゾール)0.1部をミキサーを用いて均一に分散して、樹脂組成物を調製した。
液状アクリル重合体(東亜合成社製「UP−1020」)1部の代わりに、液状アクリル重合体(東亜合成社製「UG−4010」、粘度(25℃)3,700mPa・s、Mw2,900、Tg−57℃)1部を使用したこと以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
液状アクリル重合体(東亜合成社製「UP−1020」)1部の代わりに、液状アクリル重合体(東亜合成社製「US−6100」、粘度(25℃)2,300mPa・s、Mw2,500、Tg−58℃)1部を使用したこと以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂(ADEKA社製「EP−3980S」、エポキシ当量115g/eq.)1部、グリシジルアミン型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製「630LSD」、エポキシ当量95g/eq.)10部、液状アクリル重合体(東亜合成社製「UP−1020」、粘度(25℃)500mPa・s、Mw2,000、Tg−80℃)1部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC社製「EXA−850CRP」、エポキシ当量170〜175g/eq.)6部、フェノール系硬化剤(明和化成製「MEH−8000H」)1部、球形シリカ83部、イミダゾール系硬化剤(四国化成社製「2E4MZ」、2−エチル−4−メチルイミダゾール)0.4部をミキサーを用いて均一に分散して、樹脂組成物を調製した。
フェノール系硬化剤(明和化成製「MEH−8000H」)1部の代わりに、アミン系硬化剤(日本化薬社製「KAYABOND C−200S」)1部を使用したこと以外は実施例4と同様にして、樹脂組成物を調製した。
球形シリカ83部の代わりアルミナA95部を使用したこと以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製「630LSD」、エポキシ当量95g/eq.)の使用量を3.5部に増量し、液状アクリル重合体(東亜合成社製「UP−1020」)の使用量を0.5部に減量した以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂(ADEKA社製「EP−3980S」、エポキシ当量115g/eq.)4部、グリシジルアミン型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製「630LSD」、エポキシ当量95g/eq.)9部、液状アクリル重合体(東亜合成社製「UP−1020」、粘度(25℃)500mPa・s、Mw2,000、Tg−80℃)1部、酸無水物硬化剤(新日本理化社製、「HNA−100」、酸無水物当量179g/eq.)4部、球形シリカ83部、イミダゾール系硬化剤(四国化成社製「2E4MZ」、2−エチル−4−メチルイミダゾール)0.1部をミキサーを用いて均一に分散して、樹脂組成物を調製した。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂(ADEKA社製「EP−3980S」、エポキシ当量115g/eq.)1部、グリシジルアミン型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製「630LSD」、エポキシ当量95g/eq.)1部、液状アクリル重合体(東亜合成社製「UP−1020」、粘度(25℃)500mPa・s、Mw2,000、Tg−80℃)1部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC社製「EXA−850CRP」、エポキシ当量170〜175g/eq.)9部、酸無水物硬化剤(新日本理化社製、「HNA−100」、酸無水物当量179g/eq.)6部、球形シリカ83部、イミダゾール系硬化剤(四国化成社製「2E4MZ」、2−エチル−4−メチルイミダゾール)0.1部をミキサーを用いて均一に分散して、樹脂組成物を調製した。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC社製「EXA−850CRP」、エポキシ当量170〜175g/eq.)の使用量を2部に減量し、液状アクリル重合体(東亜合成社製「UP−1020」)の使用量を5部に増量した以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
アクリル重合体(東亜合成社製「UP−1020」)を使用しなかったこと以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
シリカA:平均粒径6.0μm、最大カット径20μm、比表面積4.8m2/g、KBM573(N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業社製)で処理された球状シリカ。
アルミナA:平均粒径4.8um、最大カット径24um、比表面積2.7m2/g、KBM573(N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業社製)で処理された球状アルミナ。
12インチシリコンウエハ上に、実施例及び比較例で調製した樹脂組成物を、コンプレッションモールド装置(金型温度:130℃、圧力:6MPa、キュアタイム:10分)を用いて圧縮成型して、厚さ300μmの樹脂組成物層を形成した。その後、180℃で90分加熱して、樹脂組成物層を熱硬化させた。これにより、シリコンウエハと樹脂組成物の硬化物層とを含む試料基板を得た。シャドウモアレ測定装置(Akorometrix社製「ThermoireAXP」)を用いて、前記の試料基板を25℃での反り量を測定した。測定は、電子情報技術産業協会規格のJEITA EDX−7311−24に準拠して行った。具体的には、測定領域の基板面の全データの最小二乗法によって算出した仮想平面を基準面として、その基準面から垂直方向の最小値と最大値との差を反り量として求めた。反り量が2mm未満を「○」、2mm以上、3mm未満を「△」、3mm以上を「×」と評価した。
試験例1で作製した試料基板の樹脂層の外観を観察した。樹脂層表面全体のうち、フローマークの占める面積が20%未満のものを「〇」、20%を超えるものを「△」とした。
試験例1で作製した試料基板を用い、130℃85%RH96時間の条件で高温高湿環境試験(HAST)を実施した。HAST実施後の硬化物を、#180のサンドペーパーを使用して樹脂層が厚さ50μmになるまで研磨した。研磨後のサンプルを幅1cm角の試験片に切断し、樹脂層に対して垂直にφ2.7mmの接着剤付きstud pinを立てて150℃で60分加熱し、stud pinと樹脂層が接着した試験片を作成した。得られたstud pin付き試験片をQUAD GROUP社製垂直引張型試験機ROMULUSを使用して、試験スピード0.1Kg/secで垂直引っ張り試験の測定を行った。5個の試験片について測定を行い、平均値を算出した。密着強度が500Kgf/cm2を超えたものを「〇」、500Kgf/cm2未満のものを「×」とした。
Claims (15)
- (A)エポキシ樹脂、(B)25℃で液状の(メタ)アクリル重合体、(C)硬化剤、及び(D)無機充填材を含有し、(A)成分が、(A−1)グリシジルアミン型エポキシ樹脂を含む樹脂組成物。
- (A−1)成分が、2官能又は3官能のグリシジルアミン型エポキシ樹脂である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- (A−1)成分の含有量が、樹脂組成物中の(D)成分以外の不揮発成分を100質量%としたとき、20質量%以上80質量%以下である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- (B)成分の含有量が、樹脂組成物中の(D)成分以外の不揮発成分を100質量%としたとき、0.5質量%以上20質量%以下である、請求項1〜3の何れか1項に記載の樹脂組成物。
- (C)成分が、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、及びイミダゾール系硬化剤からなる群から選択される硬化剤である、請求項1〜4の何れか1項に記載の樹脂組成物。
- (D)成分の含有量が、樹脂組成物中の全ての不揮発成分を100質量%としたとき、70質量%以上である、請求項1〜5の何れか1項に記載の樹脂組成物。
- 半導体チップパッケージの絶縁層を形成するための請求項1〜6の何れか1項に記載の樹脂組成物。
- 回路基板の絶縁層を形成するための請求項1〜6の何れか1項に記載の樹脂組成物。
- 半導体チップパッケージの半導体チップを封止するための請求項1〜6の何れか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜9の何れか1項に記載の樹脂組成物の硬化物。
- 支持体と、上記支持体上に設けられた請求項1〜9の何れか1項に記載の樹脂組成物を含む樹脂組成物層と、を有する樹脂シート。
- 請求項1〜9の何れか1項に記載の樹脂組成物の硬化物により形成された絶縁層を含む回路基板。
- 請求項12に記載の回路基板と、当該回路基板に搭載された半導体チップと、を含む半導体チップパッケージ。
- 半導体チップと、当該半導体チップを封止する請求項1〜9の何れか1項に記載の樹脂組成物の硬化物と、を含む半導体チップパッケージ。
- 請求項13又は14に記載の半導体チップパッケージを備える半導体装置。
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