JP2021119239A - アンダーフィル材、半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1にはビスフェノール型エポキシ樹脂にアミノフェノールエポキシ樹脂を特定量配合することで良好な注入性と封止後のフィレットクラックの抑制を達成した液状封止材が記載されている。
従って、硬化物の熱膨張率の上昇を抑制しつつ充填時の粘度低減を達成しうるアンダーフィル材の設計が望まれている。
本発明は上記事情に鑑み、硬化物の熱膨張率の上昇抑制と充填時の粘度低減を両立しうるアンダーフィル材、並びにこれを用いて得られる半導体パッケージ及びその製造方法を提供することを課題とする。
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。
本実施形態のアンダーフィル材は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、充填剤とを含み、前記エポキシ樹脂が下記一般式(1)で表されるエポキシ化合物(以下、特定エポキシ樹脂ともいう)を含む。
特定エポキシ樹脂を含むアンダーフィル材は、硬化物の熱膨張率の上昇抑制と充填時の粘度低減を両立しうるため、例えば、粘度上昇を抑制しながら充填剤の量を増やすことも可能である。
エポキシ樹脂は、一般式(1)で表される特定エポキシ樹脂を含むものであれば、特に制限されない。特定エポキシ樹脂は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
硬化剤の種類は特に制限されず、アンダーフィル材の所望の特性等に応じて選択できる。例えば、アミン硬化剤、フェノール硬化剤、酸無水物硬化剤、ポリメルカプタン硬化剤、ポリアミノアミド硬化剤、イソシアネート硬化剤、ブロックイソシアネート硬化剤等が挙げられる。硬化剤は、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。
充填剤の種類は、特に制限されない。具体的には、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、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。難燃効果を有する充填剤を用いてもよい。難燃効果を有する充填剤としては、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。
アンダーフィル材は、上述の成分に加えて、硬化促進剤、応力緩和剤、カップリング剤、着色剤等の各種添加剤を含んでもよい。アンダーフィル材は、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。
アンダーフィル材は、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、エポキシ樹脂及び硬化剤の種類、アンダーフィル材の所望の特性等に応じて選択できる。
アンダーフィル材は、応力緩和剤を含んでもよい。応力緩和剤としては、熱可塑性エラストマー、NR(天然ゴム)、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等の粒子などが挙げられる。応力緩和材剤は、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。
アンダーフィル材は、カップリング剤を含んでもよい。カップリング剤としては、エポキシシラン、フェニルシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、フェニルアミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等のシラン化合物、チタン化合物、アルミニウムキレート化合物、アルミニウム/ジルコニウム化合物などが挙げられる。これらの中でもシラン化合物(シランカップリング剤)が好ましい。カップリング剤は、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。
アンダーフィル材は、着色剤を含んでもよい。着色剤としては、カーボンブラック、有機染料、有機顔料、酸化チタン、鉛丹、ベンガラ等が挙げられる。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。
アンダーフィル材は、種々の実装技術に用いることができる。特に、フリップチップ型実装技術に用いるアンダーフィル材として好適に用いることができる。例えば、バンプ等で接合された半導体素子と支持体の間の隙間を充填する用途に好適に用いることができる。
本実施形態の半導体パッケージは、支持体と、前記支持体上に配置された半導体素子と、前記半導体素子を封止している上述したアンダーフィル材の硬化物と、を備える。
本実施形態の半導体パッケージの製造方法は、支持体と、前記支持体上に配置された半導体素子との間の空隙を上述したアンダーフィル材で充填する工程と、前記アンダーフィル材を硬化する工程と、を有する。
表1に示す成分を表1に示す量(質量部)にて混合し、アンダーフィル材を調製した。各成分の詳細は下記のとおりである。エポキシ樹脂と硬化剤の配合割合は、エポキシ樹脂のエポキシ基数と硬化剤の活性水素数が等しくなるように設定した。
エポキシ樹脂2…トリグリシジル−p−アミノフェノール、エポキシ当量:95g/eq、商品名「jER 630」、三菱ケミカル株式会社
エポキシ樹脂3…1,6−ビス(グリシジルオキシ)ナフタレン、エポキシ当量:143g/eq、商品名「エピクロン HP−4023D」、DIC株式会社
エポキシ樹脂5…1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、エポキシ当量:102g/eq、商品名「SR−14BJ」、阪本薬品工業株式会社
エポキシ樹脂6…トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、エポキシ当量:120、商品名「エポトート ZX−1542」、新日鉄住金化学株式会社
硬化剤2…3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、商品名「カヤハード A−A」、活性水素当量:63g/eq、日本化薬株式会社
カップリング剤…3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、商品名「サイラエース S510」、JNC株式会社
着色剤…カーボンブラック、商品名「MA−100」、三菱ケミカル株式会社
アンダーフィル材をレオメーター(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製の「AR2000」)を用い、40mmのパラレルプレートにて、せん断速度:32.5/secの条件で測定した値を110℃での粘度とした。
アンダーフィル材を直径8mm、長さ20mmの円柱状に150℃で2時間加熱成形して得られた硬化物を、TMA(熱機械分析、ティーエーインスツルメント社製TA4000SA)を用い、昇温速度3℃/min、測定温度範囲0〜250℃で測定し、0℃〜30℃の直線の勾配を線膨張係数とした。
以上より、エポキシ樹脂として特定エポキシ樹脂を配合することで、アンダーフィル材の硬化物の熱膨張率の上昇を抑えつつ充填時の粘度を低減できることがわかった。
Claims (8)
- 前記充填剤の含有率が前記アンダーフィル材全体の60質量%以上である、請求項1に記載のアンダーフィル材。
- 前記一般式(1)で表されるエポキシ化合物が、Rがメチル基でありnが1であるエポキシ樹脂を含む、請求項1又は請求項2に記載のアンダーフィル材。
- 前記一般式(1)で表されるエポキシ化合物の含有率が前記アンダーフィル材全体の1質量%〜30質量%である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のアンダーフィル材。
- 前記エポキシ樹脂がビスフェノール系エポキシ樹脂、ナフタレン系エポキシ樹脂及び3官能以上のグリシジルアミン系エポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のアンダーフィル材。
- 前記硬化剤がアミン硬化剤である、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のアンダーフィル材。
- 支持体と、前記支持体上に配置された半導体素子と、前記半導体素子を封止している請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のアンダーフィル材の硬化物と、を備える半導体パッケージ。
- 支持体と、前記支持体上に配置される半導体素子との間の空隙を請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のアンダーフィル材で充填する工程と、前記アンダーフィル材を硬化する工程と、を有する半導体パッケージの製造方法。
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