JP2021113253A - 封止用樹脂組成物、電子部品装置、及び電子部品装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、硬化物の誘電正接が低い封止用樹脂組成物、これを用いて封止された電子部品装置、及びこれを用いて封止する電子部品装置の製造方法を提供することを課題とする。
エポキシ樹脂と、
活性エステル化合物を含む硬化剤と、
を含有し、
カーボンブラックの含有率が封止用樹脂組成物全体に対して0質量%〜0.15質量%である封止用樹脂組成物。
<2>
さらに無機充填材を含有する<1>に記載の封止用樹脂組成物。
<3>
前記無機充填材の体積平均粒径が35μm以下である<2>に記載の封止用樹脂組成物。
<4>
前記無機充填材の含有率が前記封止用樹脂組成物全体に対して40体積%〜90体積%である、<2>又は<3>に記載の封止用樹脂組成物。
<5>
システムインパッケージ用である<1>〜<4>のいずれか1つに記載の封止用樹脂組成物。
<6>
支持部材と、
前記支持部材上に配置された素子と、
前記素子を封止している<1>〜<5>のいずれか1つに記載の封止用樹脂組成物の硬化物と、
を備える電子部品装置。
<7>
素子を支持部材上に配置する工程と、
前記素子を<1>〜<5>のいずれか1つに記載の封止用樹脂組成物で封止する工程と、
を含む電子部品装置の製造方法。
本開示において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示の一実施形態に係る封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、活性エステル化合物を含む硬化剤と、を含有し、カーボンブラックの含有率が封止用樹脂組成物全体に対して0質量%〜0.15質量%である。
以下、本実施形態に係る封止用樹脂組成物に含まれる各成分について説明する。
エポキシ樹脂は、分子中にエポキシ基を有するものであればその種類は特に制限されない。
エポキシ樹脂のエポキシ当量は、JIS K 7236:2009に準じた方法で測定される値とする。
エポキシ樹脂の融点又は軟化点は、示差走査熱量測定(DSC)又はJIS K 7234:1986に準じた方法(環球法)で測定される値とする。
本実施形態の封止用樹脂組成物は、硬化剤として少なくとも活性エステル化合物を含む。封止用樹脂組成物は、活性エステル化合物以外の硬化剤を含んでもよい。
先述のとおり、硬化剤として活性エステル化合物を用いることによって、硬化物の誘電正接を低く抑えることができる。
活性エステル化合物のエステル当量は、JIS K 0070:1992に準じた方法により測定される値とする。
エポキシ樹脂と活性エステル化合物との当量比(エステル基/エポキシ基)は、活性エステル化合物の未反応分を少なく抑える観点からは、1.1以下が好ましく、1.05以下がより好ましく、1.03以下がさらに好ましい。
その他の硬化剤の官能基当量(フェノール硬化剤の場合は水酸基当量)は、JIS K 0070:1992に準じた方法により測定される値とする。
封止用樹脂組成物は、必要に応じて硬化促進剤を含んでもよい。硬化促進剤の種類は特に制限されず、エポキシ樹脂又は硬化剤の種類、封止用樹脂組成物の所望の特性等に応じて選択できる。
封止用樹脂組成物は、必要に応じて無機充填材を含んでもよい。無機充填材の種類は、特に制限されない。具体的には、溶融シリカ、結晶シリカ、ガラス、アルミナ、炭酸カルシウム、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸カルシウム、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア、タルク、クレー、マイカ等の無機材料が挙げられる。難燃効果を有する無機充填材を用いてもよい。難燃効果を有する無機充填材としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムと亜鉛の複合水酸化物等の複合金属水酸化物、硼酸亜鉛などが挙げられる。
無機充填材の体積平均粒径が35μm以下である封止用樹脂組成物では、無機充填材の比表面積が大きいことにより表面水酸基量が多くなりやすく、硬化物の誘電正接が高くなりやすいが、硬化剤として活性エステル化合物を用い、かつ、カーボンブラックの含有率を0質量%〜0.15質量%とすることで、硬化物の誘電正接を低く抑えることができる。
つまり、活性エステル化合物及び体積平均粒径が35μm以下の無機充填材を用いつつカーボンブラックの含有率を上記範囲とした封止用樹脂組成物は、SiP等の用途における充填性と硬化物の誘電正接低減とを両立することができる。
無機充填材のカットポイントが上記範囲である封止用樹脂組成物においても同様に、硬化物の誘電正接が高くなりやすいが、硬化剤として活性エステル化合物を用い、かつ、カーボンブラックの含有率を0質量%〜0.15質量%とすることで、硬化物の誘電正接を低く抑えることができる。
つまり、活性エステル化合物及びカットポイントが20μm以下の無機充填材を用いつつカーボンブラックの含有率を上記範囲とした封止用樹脂組成物は、SiP等の用途における充填性と硬化物の誘電正接低減とを両立することができる。
なお、「SiP等の用途」には、アンテナインパッケージ(AiP、Antenna in Package)用途、モールドアンダーフィル(MUF、Mold Under Fill)用途等も含まれる。
封止用樹脂組成物の硬化物の薄片試料を走査型電子顕微鏡(SEM)にて撮像する。SEM画像において任意の面積Sを特定し、面積Sに含まれる無機充填材の総面積Aを求める。無機充填材の総面積Aを面積Sで除算した値を百分率(%)に換算し、この値を封止用樹脂組成物に占める無機充填材の体積割合とする。
面積Sは、無機充填材の大きさに対して十分大きい面積とする。例えば、無機充填材が100個以上含まれる大きさとする。面積Sは、複数個の切断面の合計でもよい。
無機充填材は、封止用樹脂組成物の硬化時の重力方向において存在割合に偏りが生じることがある。その場合、SEMにて撮像する際、硬化物の重力方向全体を撮像し、硬化物の重力方向全体が含まれる面積Sを特定する。
封止用樹脂組成物は、上述の成分に加えて、以下に例示するカップリング剤、イオン交換体、離型剤、難燃剤、着色剤等の各種添加剤を含んでもよい。封止用樹脂組成物は、以下に例示する添加剤以外にも必要に応じて当技術分野で周知の各種添加剤を含んでもよい。
封止用樹脂組成物は、カップリング剤を含んでもよい。樹脂成分と無機充填材との接着性を高める観点からは、封止用樹脂組成物はカップリング剤を含むことが好ましい。カップリング剤としては、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン、ジシラザン等のシラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート化合物、アルミニウム/ジルコニウム系化合物などの公知のカップリング剤が挙げられる。
封止用樹脂組成物は、イオン交換体を含んでもよい。封止用樹脂組成物は、封止される素子を備える電子部品装置の耐湿性及び高温放置特性を向上させる観点から、イオン交換体を含むことが好ましい。イオン交換体は特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。具体的には、ハイドロタルサイト化合物、並びにマグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、及びビスマスからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素の含水酸化物等が挙げられる。イオン交換体は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、下記一般式(A)で表されるハイドロタルサイトが好ましい。
(0<X≦0.5、mは正の数)
封止用樹脂組成物は、成形時における金型との良好な離型性を得る観点から、離型剤を含んでもよい。離型剤は特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。具体的には、カルナバワックス、モンタン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス、酸化ポリエチレン、非酸化ポリエチレン等のポリオレフィン系ワックスなどが挙げられる。離型剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
封止用樹脂組成物は、難燃剤を含んでもよい。難燃剤は特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。具体的には、ハロゲン原子、アンチモン原子、窒素原子又はリン原子を含む有機又は無機の化合物、金属水酸化物等が挙げられる。難燃剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
封止用樹脂組成物は、着色剤を含んでもよい。ただし、カーボンブラックの含有率は封止用樹脂組成物全体に対して0質量%〜0.15質量%である。カーボンブラック以外の着色剤としては、有機染料、有機顔料、酸化チタン、鉛丹、ベンガラ等の公知の着色剤を挙げることができる。カーボンブラック以外の着色剤の含有量は、目的等に応じて適宜選択できる。カーボンブラック以外の着色剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、封止用樹脂組成物がカーボンブラックを含有する場合、カーボンブラックの粒径としては、例えば20μm以下の範囲が挙げられる。
封止用樹脂組成物の調製方法は、特に制限されない。一般的な手法としては、所定の配合量の成分をミキサー等によって十分混合した後、ミキシングロール、押出機等によって溶融混練し、冷却し、粉砕する方法を挙げることができる。より具体的には、例えば、上述した成分の所定量を均一に攪拌及び混合し、予め70℃〜140℃に加熱してあるニーダー、ロール、エクストルーダー等で混練し、冷却し、粉砕する方法を挙げることができる。
封止用樹脂組成物は、例えば、後述する電子部品装置の製造において素子を封止する用途に適用することができる。特に、システムインパッケージ(SiP、System in Package)用途(アンテナインパッケージ(AiP、Antenna in Package)用途を含む)、モールドアンダーフィル(MUF、Mold Under Fill)用途等の封止厚みの薄い用途に好適である。
本開示の一実施形態である電子部品装置は、支持部材と、前記支持部材上に配置された素子と、前記素子を封止している本開示の封止用樹脂組成物の硬化物と、を備える。
より具体的には、リードフレーム上に素子を固定し、ボンディングパッド等の素子の端子部とリード部とをワイヤボンディング、バンプ等で接続した後、封止用樹脂組成物を用いてトランスファ成形等によって封止した構造を有するDIP(Dual Inline Package)、PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)、QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)、SOJ(Small Outline J−lead package)、TSOP(Thin Small Outline Package)、TQFP(Thin Quad Flat Package)等の一般的な樹脂封止型IC;テープキャリアにバンプで接続した素子を封止用樹脂組成物で封止した構造を有するTCP(Tape Carrier Package);支持部材上に形成した配線に、ワイヤボンディング、フリップチップボンディング、はんだ等で接続した素子を、封止用樹脂組成物で封止した構造を有するCOB(Chip On Board)モジュール、ハイブリッドIC、マルチチップモジュール等;裏面に配線板接続用の端子を形成した支持部材の表面に素子を搭載し、バンプ又はワイヤボンディングにより素子と支持部材に形成された配線とを接続した後、封止用樹脂組成物で素子を封止した構造を有するBGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Size Package)、MCP(Multi Chip Package)、SiP(System in Package)などが挙げられる。また、プリント配線板においても封止用樹脂組成物を好適に使用することができる。
本開示の一実施形態に係る電子部品装置の製造方法は、素子を支持部材上に配置する工程と、前記素子を本開示の封止用樹脂組成物で封止する工程と、を含む。
下記に示す成分を表1に示す配合割合(質量部)で混合し、実施例と比較例の封止用樹脂組成物を調製した。この封止用樹脂組成物は、常温常圧下において固体であった。なお、用いた無機充填材全体の体積平均粒径、無機充填材全体の最大粒子径、封止用樹脂組成物全体に対する無機充填材全体の体積基準の含有率を併せて表1に示す。
・エポキシ樹脂2:トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、エポキシ当量167g/eq(三菱ケミカル株式会社、品名「1032H60」)
・フェノール化合物1:ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂、水酸基当量199g/eq.(明和化成株式会社、品名「MEHC−7851−SS」)
・カップリング剤1:3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社、品名「KBM−503」)
・カップリング剤2: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、品名「KBM−573」)
・離型剤1:モンタン酸エステルワックス(クラリアントジャパン株式会社、品名「HW−E」)
・着色剤1:カーボンブラック(三菱ケミカル株式会社、品名「MA600」)
・無機充填剤2:溶融シリカ(体積平均粒径0.6μm)
・無機充填剤3:溶融シリカ(体積平均粒径11.2μm)
(流動性:スパイラルフロー)
EMMI−1−66に準じたスパイラルフロー測定用金型を用いて、封止用樹脂組成物を金型温度180℃、成形圧力6.9MPa、硬化時間120秒の条件で成形し、流動距離(cm)を求めた。結果を表1に示す。
封止用樹脂組成物を加熱して溶融させ、高化式フローテスターを用いて175℃における溶融粘度を測定した。結果を表1に示す。
封止用樹脂組成物を真空ハンドプレス機に仕込み、金型温度175℃、成形圧力6.9MPa、硬化時間600秒の条件で成形し、後硬化を175℃で6時間行い、板状の硬化物(縦12.5mm、横25mm、厚さ0.2mm)を得た。この板状の硬化物を試験片として、誘電率測定装置(アジレント・テクノロジー社、品名「ネットワークアナライザN5227A」)を用いて、温度25±3℃下、約60GHzでの比誘電率と誘電正接を測定した。結果を表1に示す。
Claims (7)
- エポキシ樹脂と、
活性エステル化合物を含む硬化剤と、
を含有し、
カーボンブラックの含有率が封止用樹脂組成物全体に対して0質量%〜0.15質量%である封止用樹脂組成物。 - さらに無機充填材を含有する請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
- 前記無機充填材の体積平均粒径が35μm以下である請求項2に記載の封止用樹脂組成物。
- 前記無機充填材の含有率が前記封止用樹脂組成物全体に対して40体積%〜90体積%である、請求項2又は請求項3に記載の封止用樹脂組成物。
- システムインパッケージ用である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
- 支持部材と、
前記支持部材上に配置された素子と、
前記素子を封止している請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物の硬化物と、
を備える電子部品装置。 - 素子を支持部材上に配置する工程と、
前記素子を請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物で封止する工程と、
を含む電子部品装置の製造方法。
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