JP4845276B2 - Resin composition that conducts heat efficiently - Google Patents
Resin composition that conducts heat efficiently Download PDFInfo
- Publication number
- JP4845276B2 JP4845276B2 JP2001063856A JP2001063856A JP4845276B2 JP 4845276 B2 JP4845276 B2 JP 4845276B2 JP 2001063856 A JP2001063856 A JP 2001063856A JP 2001063856 A JP2001063856 A JP 2001063856A JP 4845276 B2 JP4845276 B2 JP 4845276B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum nitride
- resin composition
- weight
- composition
- parts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップ封止用又は接着性の樹脂組成物に関し、特に、半導体チップと基板の間を封止する封止用樹脂組成物及び半導体上に放熱フィンを設置するための接着性樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の更なる軽薄短小廉化が求められている。そのため、集積回路（ＩＣ）の小型化、高密度化及び高速化の検討が続けられている。ＩＣの高集積化に伴い、半導体チップの発熱量が増加し、熱対策が重要な問題となっている。その一例として、絶縁性と熱伝導性の双方に優れた材料を用いて、半導体チップの熱を外部に逃す方法がある。例えば、金属板を絶縁層で覆った基板を用いる金属芯入りプリント配線板（Metal Core PWB）、高密度の可撓性ＰＷＢ（ＦＰＣ）の部品搭載部分にアルミニウム板を設置した複合ＰＷＢ（ＬＡＭＰＡＣ板（商標））等が挙げられる。その他の例として、平面状ヒートパイプ表面に形成した導体パターンに、チップを表面実装し、チップの熱をヒートポンプで放熱領域に運び、放熱フィン等で待機中に放散させるヒートパイプ構造方式等がある。
【０００３】
しかし、上記の方法は、伝熱材又は放熱部を別に設置する必要があるため、電子機器の小型化に大きな制約となっていた。そこで、封止用樹脂組成物自体の熱伝導性を利用して、基板側に熱を放散させる方法が検討されている。
【０００４】
例えば、特開平１−１３９６４８には、熱伝導性の改良を行うために、注型用又は接着性樹脂組成物において、シリカ（二酸化ケイ素）粉末及びアルミナ（酸化アルミニウム）粉末に代えて、窒化アルミニウム粉末を充填材として用いることが記載されている。その熱伝導率は、０．０６〜０．１cal・(cm・s・℃)-1〔２５．１〜４１．９W・(m・℃)-1〕と、窒化アルミニウムのみを用いるため、耐湿性に問題がある。また、例示された組成はモールデイングコンパウンド用であり、フリップチップ構造におけるアンダーフィル用の樹脂には用いることができない。
【０００５】
特開平４−１９２４４６には、樹脂封止型半導体装置において、熱膨張性を改善する溶融シリカを用いて、半導体チップに加わる応力を低減することが記載されている。また、熱伝導性はアルミナを用いて向上させ、アルミナによる装置の摩耗は、アルミナの先端角を９０°以上として低減させることが記載されている。その熱伝導率は、５４〜５９×１０-4cal・(cm・s・℃)-1〔２．２６〜２．４７W・(m・℃)-1〕である。しかし、例示された組成はモールデイングコンパウンド用であり、フリップチップ構造におけるアンダーフィル用樹脂として用いることができない。
【０００６】
特開平１−２４２４４２には、窒化アルミニウムの水分による変質を防止するため、シランカップリング剤を用いて、表面を疎水性に改質することが記載されている。しかし、窒化アルミニウムの表面処理は湿式で処理するため、粒子同士が融着するという問題が、また、粒子を解砕する際に、未処理表面が露出され、湿度に対する劣化が起るという欠点がある。
【０００７】
特開平５−３４７３６９には、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂を用いた封止において、１〜１００μmのダイヤモンド粒子又はガラス被覆ダイヤモンド粒子を充填材として用いることが開示されている。それにより、熱伝導性が高く、湿度による劣化のない封止が可能である。しかし、ダイヤモンドが高価であるため、実用的ではない。また、粒子の角部での傷付きを防止するために、ガラスで被覆することが記載されている。更に、液状封止剤として用いることはできず、また、ダイヤモンド粒子の表面は球状ではないため、封止の際、チップ表面に傷を付けるという欠点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、安価、かつ湿度に影響を受けず、高効率に熱伝導する樹脂組成物を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、本発明を想到したものである。本発明は、合成樹脂及び熱伝導性充填材を含有する樹脂組成物において、前記熱伝導性充填材が、表面に酸化アルミニウム被覆層を有する窒化アルミニウムであり、樹脂組成物の総量１００重量部当り、３０〜９０重量部含有することを特徴とする高熱伝導性樹脂組成物である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
下記に本発明を実施の形態の例を用いて、より詳細に説明するが、これらは本発明をいかなる意味においても限定するものではない。
【００１１】
本発明の樹脂組成物は、合成樹脂、熱伝導性充填材及び任意の添加剤を含んでいる。本発明の合成樹脂は、熱硬化性の樹脂であれば限定されない。例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、オキシラン環含有化合物（エポキシ樹脂を含む）、ウレタン樹脂、ケイ素樹脂、アルキド樹脂、オキセタン環含有化合物、ビスマレイミド樹脂、これらの変性物、変成物、これらの混合物などが挙げられる。
【００１２】
本発明では、オキシラン環含有化合物として、エポキシ樹脂のほか、分子中に１以上のオキシラン環を有する反応性希釈剤、シラン化合物、シロキサン化合物を用いることができる。エポキシ樹脂は、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビニル（３，４−シクロヘキセン）ジオキシドのような脂環式エポキシ樹脂、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルのようなグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジグリシジルアニリンのようなグリシジルアミン型エポキシ樹脂、１，３−ジグリシジル−５−メチル−５−エチルヒダントインのようなヒダントイン型エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、エーテル系又はポリエーテル系エポキシ樹脂、オキシラン環含有ポリブタジエン、シリコーンエポキシ共重合体樹脂などが挙げられる。液状封止剤としては、粘度が、０．１〜１０Pa・sであることが好ましい。
【００１３】
オキセタン環含有化合物としては、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタンのようなモノオキセタン化合物、ビス｛〔エチル（３−オキセタニル）〕メチル｝エーテルのようなジオキセタン化合物、オリゴ（グリシジルオキセタン−ｃｏ−フェニルグリシジルエーテル）のような多オキセタン化合物が挙げられる。粘度が低くて取扱いやすく、かつ高い反応性を示すことから、１，４−ビス〔エチル（３−オキセタニル）メトキシメチル〕ベンゼンが好ましい。
【００１４】
本発明でオキシラン環含有化合物又はオキセタン環含有化合物を用いる場合、硬化剤を制限されることなく用いることができる。充填材の量及び樹脂組成物の流動性を考えた場合、硬化剤として酸無水物が好ましい。例えば、芳香族酸無水物、環状脂肪族酸無水物、脂肪族酸無水物、ハロゲン化酸無水物、これらの混合物などが挙げられる。メチルテトラヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルナジック酸無水物、メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸無水物、ドデセニルコハク酸無水物が好ましい。酸無水物の配合量は、オキシラン環含有化合物及びオキセタン環含有化合物の等量に対し、５０〜９５モル％が好ましい。
【００１５】
本発明に用いる硬化促進剤は、公知の硬化剤を用いることができる。例えば、第三アミン化合物のようなアミン類、ポリアミド樹脂、イミダゾール類、ヒドラジド、ルイス酸塩、カチオン触媒などを用いることができる。
【００１６】
本発明の樹脂組成物に充填させる充填材は、窒化アルミニウムである。平均粒径は、０．２〜１５μmが好ましく、０．５〜１０μmがより好ましい。粒径が大きい場合は、封止用樹脂組成物が半導体チップと基板の間に均一に流れ込まない。粒径が微小過ぎる場合は、窒化アルミニウムの充填量が小さくなり、熱伝導性が小さくなる。接着性樹脂組成物として使う場合は、微粒子の窒化アルミニウムを用いると、接着性樹脂組成物層の厚みが薄くなり、熱伝導が大きくなり放熱性が高くなる。本発明の充填材の純度は、９０〜１００％が好ましく、９５〜１００％がより好ましい。
【００１７】
表面の酸化アルミニウム被覆層の厚さは、１０〜２０００nmが好ましく、２０〜１０００nmがより好ましい。窒化アルミニウムの吸湿分解防止のため、酸化アルミニウムで被覆している。本発明の充填材の配合量は、多い方が好ましいが、作業性を考慮すると、樹脂組成物の総量１００重量部当り、３０〜９０重量部が好ましく、５０〜９０重量部がより好ましい。これに加えて、シリカ、アルミナ、窒化ケイ素などを併用することができ、溶融シリカ、溶融アルミナ、窒化ケイ素が好ましい。
【００１８】
本発明の充填材の被覆層は、窒化アルミニウムを、プラズマ炉、例えば酸素―アルゴンプラズマ炉に通すことにより、その表面を酸化させて、酸化アルミニウム層を１０〜２０００nm形成させる。
【００１９】
表面に強固な酸化アルミニウム層が形成されることで窒化アルミニウムが水分で加水分解を受け、アンモニアと水酸化アルミニウムに分解することが防止できる。更に、破砕状の形状を、球状に変えることができる。このような窒化アルミニウムを用いることにより、水分の影響を受けず、封止用樹脂組成物に用いても半導体チップ表面を傷つけることがない。
【００２０】
プラズマ炉に用いる酸素−アルゴン混合ガスの割合は、酸素／アルゴン比で、０．１／９９．９〜２０／８０が好ましく、０．２／９９．８〜１０／９０がより好ましい。プラズマ温度は、１０００〜１００００℃の範囲が好ましく、２０００〜９０００℃の範囲がより好ましい。プラズマ炉の通過時間は、０．０１〜０．５秒が好ましく、０．０５〜０．１秒がより好ましい。
【００２１】
酸素濃度が低く、プラズマ温度が低い場合は、窒化アルミニウムの滞留時間が長くなり、酸素濃度が高く、プラズマ温度が高い場合は滞留時間は短くなる。プラズマ温度及び酸素濃度、更に滞留時間を制御することにより、所望厚さの表面の酸化層を形成して、耐湿性を改善し、そして形状を球状に形成して適用物の表面を傷付き防止を達成する。プラズマ炉は、公知の炉を用いることができる。しかし、酸素を用いることから、プラズマトーチ式の炉が好ましい。高周波誘導プラズマ炉（ＲＦプラズマ炉）、又は直流プラズマのプラズマフレームがより好ましい。
【００２２】
本発明の充填材である窒化アルミニウムは、表面に熱伝導性の高い酸化アルミニウム層を有するため、シランカップリング剤又はリン酸で処理した場合のように、熱伝導性の低下を生起する層が生成しないという利点がある。
【００２３】
本発明の樹脂組成物には、所望の性質を適宜制御するため、任意に添加剤を添加することができる。例えば、分散性の向上のため、分散助剤を添加することができる。１％以下の溶剤の添加は封止用樹脂組成物の注入性の向上に寄与し、ボイドの発生もない。
【００２４】
本発明の樹脂組成物は、原料を、所定の配合で、ライカイ機、ポットミル、三本ロールミル、回転式混合機、二軸ミキサーなどの混合機に投入し、混合させて、製造することができる。
【００２５】
本発明の樹脂組成物は、半導体の封止材料として用いることができる。例えば、フリップチップ方式で、接続された半導体チップと基板の隙間にデイスペンサーなどを用いて、本発明の樹脂組成物を横から注入し、硬化させる。また、基板にデイスペンサーなどを用いて、半導体チップの大きさに合せて、本発明の樹脂組成物を塗布し、チップボンダーなどを用いて、加熱、はんだ接続をした後、硬化させることもできる。
【００２６】
本発明の樹脂組成物は、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩなどの半導体や、それらを含むデバイスの封止、放熱フィンの接着などに広く適用できる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を、実施例によって更に詳細に説明する。本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。
なお、実施例中、配合量の単位は、特に断らない限り、重量部である。
【００２８】
実施例１
（ａ） 平均粒径１０μmの窒化アルミニウム粉末（粒径０．１〜２０μm、、破砕状）をプラズマ炉に通した。ＲＦプラズマ炉の内部は、酸素５、アルゴン９５の比率を有する混合気体を循環し（酸素濃度５％）、出力３０kW（プラズマ温度約６０００℃）に設定した。ガス流量により、窒化アルミニウムのＲＦプラズマ炉内滞留時間を０．０５秒に制御した。表面酸化処理窒化アルミニウムをサイクロンで捕集した。微粉をフィルターでトラップした。実験に用いた窒化アルミニウムは、サイクロンで捕集したものを使用した。
ＥＳＣＡ（Ｘ線電子分光法）により、表面の酸素濃度を測定し、被覆酸化アルミニウム層の厚みを算出した。
結果を、表１に示す。図１に、実施例１の表面被覆窒化アルミニウムの形状写真を示す。図３に、原料の窒化アルミニウムの形状写真を示す。
【００２９】
（ｂ）粘度（２５℃）６Pa・ｓで、１２５℃における揮発成分が１．２％であるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂１：１の混合物１２重量部、実施例１（ａ）の窒化アルミニウム７０重量部、メチルテトラヒドロフタル酸無水物１５重量部、２−エチル−４−メチルイミダゾール１．６重量部、シランカップリング剤１．４重量部を均一混合して、封止用樹脂組成物を形成した。
得られた樹脂組成物を、ＦＲ４基板にはんだ接続された１０mm角のエリアアレイＴＥＧチップに注入し、１５０℃で３０分間硬化させた。ＪＥＤＥＣレベル３（相対湿度６０％、温度３０℃、１９２時間）の吸湿後、２３０℃ではんだリフロー炉に５秒間３回通した。デラミネーションの有無を、ＳＡＴ（米国ＳＯＮＩＸ社製Scanning Acoustic Microscope）で観察した。デラミネーションの発生は認められなかった。その後、相対湿度８５％、温度８５℃の条件下、窒化ケイ素パッシベーション膜を持つＴＥＧによる耐湿試験に行った。１０００時間以上経過後も断線は観察されなかった。熱伝導性を、レーザーフラッシュ法にて測定した。結果を表２に示す。
【００３０】
実施例２
酸素濃度３％及びプラズマ温度７０００℃に設定した以外は、実施例１と同様にして、表面被覆窒化アルミニウム及び樹脂組成物を形成した。
【００３１】
実施例３
酸素濃度１０％、プラズマ温度３０００℃、そしてプラズマ炉内滞留時間０．０４秒に設定した以外は、実施例１と同様にして、表面被覆窒化アルミニウム及び樹脂組成物を形成した。
【００３２】
実施例４
酸素濃度２％及びプラズマ温度８０００℃に設定した以外は、実施例１と同様にして、表面被覆窒化アルミニウム及び樹脂組成物を形成した。
【００３３】
比較例１
酸素濃度５％、プラズマ温度８００℃、そしてプラズマ炉内滞留時間０．０３秒に設定した以外は、実施例１と同様にして、表面被覆窒化アルミニウム及び樹脂組成物を形成した。比較例１の窒化アルミニウムの形状写真を図２に示す。
【００３４】
比較例２
酸素濃度０．０５％、プラズマ温度１２００℃、そしてプラズマ炉内滞留時間０．１秒に設定した以外は、実施例１（ａ）と同様にして、表面被覆窒化アルミニウムを形成した。得られた表面被覆窒化アルミニウムを６５重量部用いた以外は、実施例１（ｂ）と同様にして、封止用樹脂組成物を得た。
【００３５】
比較例３
酸素濃度５％、プラズマ温度１００００℃、そしてプラズマ炉内滞留時間０．４秒に設定した以外は、実施例１と同様にして、表面被覆窒化アルミニウム及び樹脂組成物を形成した。
【００３６】
実施例１〜３及び比較例１〜３の結果を、表１及び２に示す。
【００３７】
【表１】
【表２】
本発明の実施例の表面被覆窒化アルミニウムは、所望の厚さで酸化アルミニウムにより被覆されていた。本発明の樹脂組成物は、熱伝導性に優れ、かつ耐湿性にも優れ、１０００時間以上経過しても、断線は観察されなかった。また、デラミネーションも観察されなかった。
比較例１及び２は、表面の酸化アルミニウム層が薄く、耐湿試験で断線が見られデラミネーションが起きた。比較例３は、酸化アルミニウム層が厚く、熱伝導率が劣った。また、デラミネーションは見られなかった。
【００４０】
実施例５
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂１：１の混合物８．３重量部、メチルテトラヒドロフタル酸無水物１０重量部、実施例１の表面被覆窒化アルミニウム８０重量部、２−エチル−４−メチルイミダゾール０．５重量部、シランカップリング剤１．０重量部を均一混合して、接着性樹脂組成物を形成した。得られた樹脂組成物で、放熱フィンを１０mm角の半導体チップ上に係合させ、放熱フィン付き半導体チップ１を得た。
【００４１】
実施例６
実施例２の表面被覆窒化アルミニウムを用いた以外は、実施例５と同様にして、樹脂組成物を形成した。得られた樹脂組成物を用いて、放熱フィン付き半導体チップ２を得た。
【００４２】
実施例７
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂１：１の混合物６．３重量部、メチルテトラヒドロフタル酸無水物７．５重量部、実施例３の表面被覆窒化アルミニウム８５重量部、２−エチル−４−メチルイミダゾール０．５重量部、シランカップリング剤０．５重量部、ブチルカルビトール２重量部を用いた以外は、実施例５と同様にして、樹脂組成物を形成した。得られた樹脂組成物を用いて、放熱フィン付き半導体チップ３を得た。
【００４３】
得られた実施例５〜７の樹脂組成物の粘度、及び放熱フィン付き半導体チップの熱伝導率を測定した。
結果を、表３に示す。
【００４４】
【表３】
表３に示すように、本発明の接着性樹脂組成物は優れた熱伝導率を有している。ブチルカルビトールを添加したことにより、実施例３はペースト粘度も低くなり、注入速度が速く、ボイドの発生もなかった。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、耐湿性に優れ、高熱伝導性であり、かつ半導体デバイス表面の回路にダメージを与えない樹脂組成物が得られる。本発明の樹脂組成物は、上記の利点を生かして、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩなどの半導体や、それらを含むデバイスの封止、放熱フィンの接着などに広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面被覆窒化アルミニウムの形状写真である。
【図２】本発明と比較する表面被覆窒化アルミニウムの形状写真である。
【図３】原料の窒化アルミニウムの形状写真である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flip-chip sealing or adhesive resin composition, and in particular, a sealing resin composition for sealing between a semiconductor chip and a substrate, and an adhesive resin for installing a radiation fin on the semiconductor. Relates to the composition.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been a demand for further downsizing of electronic devices. For this reason, studies on miniaturization, higher density, and higher speed of integrated circuits (ICs) continue. Along with the high integration of ICs, the amount of heat generated by semiconductor chips has increased, and heat countermeasures have become an important issue. As an example, there is a method for releasing the heat of the semiconductor chip to the outside by using a material excellent in both insulation and thermal conductivity. For example, a printed wiring board with a metal core (Metal Core PWB) using a substrate with a metal plate covered with an insulating layer, or a composite PWB (LAMPAC board) in which an aluminum plate is installed on a component mounting portion of a high-density flexible PWB (FPC) (Trademark)). As another example, there is a heat pipe structure method in which a chip is surface-mounted on a conductor pattern formed on the surface of a planar heat pipe, the heat of the chip is carried to a heat radiation area by a heat pump, and is dissipated during standby by a heat radiation fin or the like .
[0003]
However, since the above method requires a separate heat transfer material or heat radiation part, it has been a major limitation to downsizing electronic devices. Then, the method of dissipating heat to the board | substrate side is examined using the heat conductivity of sealing resin composition itself.
[0004]
For example, JP-A-1-139648 discloses aluminum nitride instead of silica (silicon dioxide) powder and alumina (aluminum oxide) powder in a casting or adhesive resin composition in order to improve thermal conductivity. The use of powder as a filler is described. Its thermal conductivity is 0.06 to 0.1 cal · (cm · s · ° C) -1 [25.1 to 41.9 W · (m · ° C) -1 ], and since only aluminum nitride is used, it is moisture resistant. There is a problem with sex. The exemplified composition is for molding compounds and cannot be used for underfill resins in flip chip structures.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-192446 describes that in a resin-encapsulated semiconductor device, the stress applied to the semiconductor chip is reduced by using fused silica that improves the thermal expansion. Further, it is described that the thermal conductivity is improved by using alumina, and the wear of the apparatus by alumina reduces the tip angle of alumina to 90 ° or more. Its thermal conductivity is 54 to 59 × 10 −4 cal · (cm · s · ° C.) −1 [2.26 to 2.47 W · (m · ° C.) −1 ]. However, the exemplified composition is for molding compounds and cannot be used as an underfill resin in a flip chip structure.
[0006]
JP-A-1-242442 describes that the surface is modified to be hydrophobic using a silane coupling agent in order to prevent deterioration of aluminum nitride due to moisture. However, since the surface treatment of aluminum nitride is performed in a wet process, there is a problem that the particles are fused with each other. Further, when the particles are crushed, an untreated surface is exposed, and deterioration with respect to humidity occurs. is there.
[0007]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-347369 discloses the use of 1-100 μm diamond particles or glass-coated diamond particles as a filler in sealing using an epoxy resin or a silicone resin. Thereby, sealing with high thermal conductivity and no deterioration due to humidity is possible. However, since diamond is expensive, it is not practical. Moreover, in order to prevent the damage | wound at the corner | angular part of particle | grains, covering with glass is described. Furthermore, it cannot be used as a liquid sealing agent, and the surface of the diamond particles is not spherical, so that there is a drawback that the chip surface is damaged during sealing.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a resin composition that is inexpensive and is not affected by humidity and that conducts heat efficiently.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have conceived the present invention as a result of intensive studies to solve the above problems. The present invention relates to a resin composition containing a synthetic resin and a thermally conductive filler, wherein the thermally conductive filler is aluminum nitride having an aluminum oxide coating layer on the surface, and the total amount of the resin composition is 100 parts by weight. 30 to 90 parts by weight of a highly heat conductive resin composition.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the following, the present invention will be described in more detail using examples of embodiments, but these do not limit the present invention in any way.
[0011]
The resin composition of the present invention contains a synthetic resin, a thermally conductive filler, and optional additives. The synthetic resin of the present invention is not limited as long as it is a thermosetting resin. For example, phenol resin, melamine resin, urea resin, furan resin, unsaturated polyester resin, diallyl phthalate resin, oxirane ring-containing compound (including epoxy resin), urethane resin, silicon resin, alkyd resin, oxetane ring-containing compound, bismaleimide Examples thereof include resins, modified products thereof, modified products, and mixtures thereof.
[0012]
In the present invention, as the oxirane ring-containing compound, in addition to an epoxy resin, a reactive diluent having one or more oxirane rings in the molecule, a silane compound, and a siloxane compound can be used. Examples of the epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin, alicyclic epoxy resin such as vinyl (3,4-cyclohexene) dioxide, glycidyl ester type epoxy resin such as diglycidyl hexahydrophthalate, and diglycidyl aniline. Glycidylamine type epoxy resin, hydantoin type epoxy resin such as 1,3-diglycidyl-5-methyl-5-ethylhydantoin, brominated epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, novolac type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, ether And epoxy resin, oxirane ring-containing polybutadiene, silicone epoxy copolymer resin, and the like. The liquid sealant preferably has a viscosity of 0.1 to 10 Pa · s.
[0013]
Examples of the oxetane ring-containing compound include monooxetane compounds such as 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, dioxetane compounds such as bis {[ethyl (3-oxetanyl)] methyl} ether, and oligo (glycidyloxetane-co-phenyl). Multi-oxetane compounds such as glycidyl ether). 1,4-bis [ethyl (3-oxetanyl) methoxymethyl] benzene is preferred because of its low viscosity, ease of handling and high reactivity.
[0014]
When the oxirane ring-containing compound or the oxetane ring-containing compound is used in the present invention, the curing agent can be used without limitation. In view of the amount of the filler and the fluidity of the resin composition, an acid anhydride is preferable as the curing agent. Examples thereof include aromatic acid anhydrides, cycloaliphatic acid anhydrides, aliphatic acid anhydrides, halogenated acid anhydrides, and mixtures thereof. Methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methylnadic acid anhydride, methylendomethylenetetrahydrophthalic anhydride, and dodecenyl succinic anhydride are preferred. The blending amount of the acid anhydride is preferably 50 to 95 mol% with respect to the equivalent amount of the oxirane ring-containing compound and the oxetane ring-containing compound.
[0015]
A well-known hardening | curing agent can be used for the hardening accelerator used for this invention. For example, amines such as tertiary amine compounds, polyamide resins, imidazoles, hydrazides, Lewis acid salts, cation catalysts, and the like can be used.
[0016]
The filler filled in the resin composition of the present invention is aluminum nitride. The average particle size is preferably 0.2 to 15 μm, more preferably 0.5 to 10 μm. When the particle size is large, the sealing resin composition does not flow uniformly between the semiconductor chip and the substrate. When the particle size is too small, the filling amount of aluminum nitride becomes small and the thermal conductivity becomes small. When used as an adhesive resin composition, when fine aluminum nitride is used, the thickness of the adhesive resin composition layer is reduced, heat conduction is increased, and heat dissipation is increased. 90-100% is preferable and, as for the purity of the filler of this invention, 95-100% is more preferable.
[0017]
The thickness of the aluminum oxide coating layer on the surface is preferably 10 to 2000 nm, and more preferably 20 to 1000 nm. In order to prevent moisture absorption decomposition of aluminum nitride, it is coated with aluminum oxide. The blending amount of the filler of the present invention is preferably large, but considering workability, it is preferably 30 to 90 parts by weight, more preferably 50 to 90 parts by weight per 100 parts by weight of the total amount of the resin composition. In addition to this, silica, alumina, silicon nitride, and the like can be used in combination, and fused silica, fused alumina, and silicon nitride are preferable.
[0018]
The coating layer of the filler according to the present invention is formed by passing aluminum nitride through a plasma furnace, for example, an oxygen-argon plasma furnace, to oxidize the surface thereof to form an aluminum oxide layer having a thickness of 10 to 2000 nm.
[0019]
By forming a strong aluminum oxide layer on the surface, it is possible to prevent aluminum nitride from being hydrolyzed by moisture and being decomposed into ammonia and aluminum hydroxide. Furthermore, the crushed shape can be changed to a spherical shape. By using such aluminum nitride, the surface of the semiconductor chip is not damaged even if it is used for a sealing resin composition without being affected by moisture.
[0020]
The ratio of the oxygen-argon mixed gas used in the plasma furnace is preferably from 0.1 / 99.9 to 20/80, more preferably from 0.2 / 99.8 to 10/90, in terms of oxygen / argon ratio. The plasma temperature is preferably in the range of 1000 to 10000 ° C, more preferably in the range of 2000 to 9000 ° C. The passage time of the plasma furnace is preferably 0.01 to 0.5 seconds, and more preferably 0.05 to 0.1 seconds.
[0021]
When the oxygen concentration is low and the plasma temperature is low, the residence time of aluminum nitride is long, and when the oxygen concentration is high and the plasma temperature is high, the residence time is short. By controlling the plasma temperature and oxygen concentration, and also the residence time, a surface oxidized layer with the desired thickness can be formed to improve moisture resistance, and the shape can be made spherical to prevent the surface of the application from being scratched. To achieve. A known furnace can be used as the plasma furnace. However, since oxygen is used, a plasma torch type furnace is preferable. A high frequency induction plasma furnace (RF plasma furnace) or a plasma frame of DC plasma is more preferable.
[0022]
Since the aluminum nitride which is the filler of the present invention has an aluminum oxide layer with high thermal conductivity on the surface, there is a layer that causes a decrease in thermal conductivity as in the case of treatment with a silane coupling agent or phosphoric acid. There is an advantage of not generating.
[0023]
An additive can be optionally added to the resin composition of the present invention in order to appropriately control desired properties. For example, a dispersion aid can be added to improve dispersibility. Addition of 1% or less of the solvent contributes to the improvement of the injection property of the sealing resin composition, and no voids are generated.
[0024]
The resin composition of the present invention can be produced by charging the raw materials into a mixing machine such as a raikai machine, a pot mill, a three roll mill, a rotary mixer, a twin screw mixer, etc. in a predetermined composition. .
[0025]
The resin composition of the present invention can be used as a semiconductor sealing material. For example, in a flip chip method, the resin composition of the present invention is injected from the side using a dispenser or the like into the gap between the connected semiconductor chip and the substrate and cured. In addition, using a dispenser or the like on the substrate, the resin composition of the present invention can be applied in accordance with the size of the semiconductor chip, and heated and soldered using a chip bonder or the like, and then cured. .
[0026]
The resin composition of the present invention can be widely applied to the sealing of semiconductors such as IC, LSI and VLSI, devices containing them, and adhesion of radiating fins.
[0027]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. The present invention is not limited by these examples.
In the examples, the unit of the blending amount is parts by weight unless otherwise specified.
[0028]
Example 1
(A) Aluminum nitride powder having an average particle size of 10 μm (particle size 0.1 to 20 μm, crushed) was passed through a plasma furnace. Inside the RF plasma furnace, a mixed gas having a ratio of oxygen 5 and argon 95 was circulated (oxygen concentration 5%), and the output was set to 30 kW (plasma temperature about 6000 ° C.). The residence time of aluminum nitride in the RF plasma furnace was controlled to 0.05 seconds by the gas flow rate. Surface oxidized aluminum nitride was collected with a cyclone. The fine powder was trapped with a filter. The aluminum nitride used in the experiment was collected with a cyclone.
The surface oxygen concentration was measured by ESCA (X-ray electron spectroscopy), and the thickness of the coated aluminum oxide layer was calculated.
The results are shown in Table 1. FIG. 1 shows a photograph of the shape of the surface-coated aluminum nitride of Example 1. FIG. 3 shows a shape photograph of the raw material aluminum nitride.
[0029]
(B) 12 parts by weight of a mixture of bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin 1: 1 having a viscosity (25 ° C.) of 6 Pa · s and a volatile component at 125 ° C. of 1.2%, Example 1 (a ) 70 parts by weight of aluminum nitride, 15 parts by weight of methyltetrahydrophthalic anhydride, 1.6 parts by weight of 2-ethyl-4-methylimidazole, and 1.4 parts by weight of silane coupling agent are mixed uniformly for sealing. A resin composition was formed.
The obtained resin composition was poured into a 10 mm square area array TEG chip solder-connected to an FR4 substrate and cured at 150 ° C. for 30 minutes. After moisture absorption at JEDEC level 3 (relative humidity 60%, temperature 30 ° C., 192 hours), it was passed through a solder reflow furnace at 230 ° C. three times for 5 seconds. The presence or absence of delamination was observed with SAT (Scanning Acoustic Microscope manufactured by SONIX, USA). The occurrence of delamination was not observed. Thereafter, a humidity resistance test using a TEG having a silicon nitride passivation film was performed under conditions of a relative humidity of 85% and a temperature of 85 ° C. No disconnection was observed after 1000 hours. Thermal conductivity was measured by a laser flash method. The results are shown in Table 2.
[0030]
Example 2
A surface-coated aluminum nitride and a resin composition were formed in the same manner as in Example 1 except that the oxygen concentration was set to 3% and the plasma temperature was set to 7000 ° C.
[0031]
Example 3
A surface-coated aluminum nitride and a resin composition were formed in the same manner as in Example 1 except that the oxygen concentration was 10%, the plasma temperature was 3000 ° C., and the residence time in the plasma furnace was 0.04 seconds.
[0032]
Example 4
A surface-coated aluminum nitride and a resin composition were formed in the same manner as in Example 1 except that the oxygen concentration was set to 2% and the plasma temperature was set to 8000 ° C.
[0033]
Comparative Example 1
A surface-coated aluminum nitride and a resin composition were formed in the same manner as in Example 1 except that the oxygen concentration was 5%, the plasma temperature was 800 ° C., and the residence time in the plasma furnace was 0.03 seconds. A photograph of the shape of the aluminum nitride of Comparative Example 1 is shown in FIG.
[0034]
Comparative Example 2
Surface-coated aluminum nitride was formed in the same manner as in Example 1 (a) except that the oxygen concentration was 0.05%, the plasma temperature was 1200 ° C., and the residence time in the plasma furnace was 0.1 seconds. A sealing resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 (b) except that 65 parts by weight of the obtained surface-coated aluminum nitride was used.
[0035]
Comparative Example 3
A surface-coated aluminum nitride and a resin composition were formed in the same manner as in Example 1 except that the oxygen concentration was 5%, the plasma temperature was 10,000 ° C., and the residence time in the plasma furnace was 0.4 seconds.
[0036]
The results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in Tables 1 and 2.
[0037]
[Table 1]
[Table 2]
The surface-coated aluminum nitride of the example of the present invention was coated with aluminum oxide at a desired thickness. The resin composition of the present invention was excellent in thermal conductivity and excellent in moisture resistance, and no disconnection was observed even after 1000 hours. Also, no delamination was observed.
In Comparative Examples 1 and 2, the aluminum oxide layer on the surface was thin, disconnection was observed in the moisture resistance test, and delamination occurred. In Comparative Example 3, the aluminum oxide layer was thick and the thermal conductivity was inferior. In addition, no delamination was observed.
[0040]
Example 5
8.3 parts by weight of a mixture of bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin 1: 1, 10 parts by weight of methyltetrahydrophthalic anhydride, 80 parts by weight of the surface-coated aluminum nitride of Example 1, 2-ethyl-4- An adhesive resin composition was formed by uniformly mixing 0.5 parts by weight of methylimidazole and 1.0 part by weight of a silane coupling agent. With the obtained resin composition, the radiation fin was engaged on a 10 mm square semiconductor chip to obtain a semiconductor chip 1 with a radiation fin.
[0041]
Example 6
A resin composition was formed in the same manner as in Example 5 except that the surface-coated aluminum nitride of Example 2 was used. Using the obtained resin composition, a semiconductor chip 2 with heat radiation fins was obtained.
[0042]
Example 7
6.3 parts by weight of a mixture of bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin 1: 1, 7.5 parts by weight of methyltetrahydrophthalic anhydride, 85 parts by weight of the surface-coated aluminum nitride of Example 3, 2-ethyl- A resin composition was formed in the same manner as in Example 5 except that 0.5 part by weight of 4-methylimidazole, 0.5 part by weight of the silane coupling agent, and 2 parts by weight of butyl carbitol were used. The obtained resin composition was used to obtain a semiconductor chip 3 with heat radiation fins.
[0043]
The viscosity of the obtained resin compositions of Examples 5 to 7 and the thermal conductivity of the semiconductor chips with heat radiation fins were measured.
The results are shown in Table 3.
[0044]
[Table 3]
As shown in Table 3, the adhesive resin composition of the present invention has excellent thermal conductivity. By adding butyl carbitol, Example 3 also had a low paste viscosity, a high injection rate, and no voids.
[0046]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the resin composition which is excellent in moisture resistance, is highly heat conductive, and does not damage the circuit of the semiconductor device surface is obtained. The resin composition of the present invention can be widely applied to the sealing of semiconductors such as IC, LSI, and VLSI, devices containing them, and adhesion of heat radiation fins, taking advantage of the above-mentioned advantages.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a shape photograph of a surface-coated aluminum nitride of the present invention.
FIG. 2 is a photograph of the shape of a surface-coated aluminum nitride compared with the present invention.
FIG. 3 is a shape photograph of a raw material aluminum nitride.
Claims (6)
前記窒化アルミニウムと、合成樹脂とを混合し、組成物の総量１００重量部当り、前記窒化アルミニウムを３０〜９０重量部含有する高熱伝導性樹脂組成物を得る工程を含むことを特徴とする組成物の製造方法。A composition comprising mixing the aluminum nitride and a synthetic resin to obtain a highly thermally conductive resin composition containing 30 to 90 parts by weight of the aluminum nitride per 100 parts by weight of the total composition. Manufacturing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001063856A JP4845276B2 (en) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | Resin composition that conducts heat efficiently |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001063856A JP4845276B2 (en) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | Resin composition that conducts heat efficiently |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002265794A JP2002265794A (en) | 2002-09-18 |
| JP4845276B2 true JP4845276B2 (en) | 2011-12-28 |
Family
ID=18922775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001063856A Expired - Lifetime JP4845276B2 (en) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | Resin composition that conducts heat efficiently |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4845276B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5962514B2 (en) * | 2011-01-19 | 2016-08-03 | 日立化成株式会社 | Liquid crystalline resin composition, heat radiation material precursor, B stage sheet, prepreg, heat radiation material, laminated board, metal substrate, printed wiring board, liquid crystal resin composition production method, heat radiation material precursor production method, and heat radiation material Production method |
| JP6404103B2 (en) * | 2014-12-09 | 2018-10-10 | 積水化学工業株式会社 | Thermally conductive composition |
| JP6892811B2 (en) * | 2017-10-02 | 2021-06-23 | 富士フイルム株式会社 | Compositions, heat conductive materials, devices with heat conductive layers |
| TW202031763A (en) * | 2019-01-25 | 2020-09-01 | 日商電化股份有限公司 | Filler composition, silicone resin composition, and heat dissipation component |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02133450A (en) * | 1988-11-15 | 1990-05-22 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Highly heat-conductive resin composition |
| JPH03287654A (en) * | 1990-04-05 | 1991-12-18 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Epoxy resin composition for semiconductor sealing and semiconductor device sealed therewith |
| JP3468615B2 (en) * | 1995-06-26 | 2003-11-17 | 電気化学工業株式会社 | Filler and adhesive sheet |
| JP2000248197A (en) * | 1999-03-01 | 2000-09-12 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | Preparation of surface treated carbon black and aqueous dispersion containing it |
| JP4662590B2 (en) * | 1999-04-01 | 2011-03-30 | 株式会社リコー | Aqueous pigment ink composition and ink jet recording method using the ink composition |
-
2001
- 2001-03-07 JP JP2001063856A patent/JP4845276B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002265794A (en) | 2002-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20040088569A (en) | B-stageable underfill encapsulant and method for its application | |
| JP2005232313A (en) | Thermally conductive resin sheet and power module using the same | |
| TWI480326B (en) | Curable resin compositions useful as underfill sealants for low-k dielectric-containing semiconductor devices | |
| JP2008255186A (en) | Heat-conductive resin sheet and power module | |
| JP2001288244A (en) | Thermosetting resin composition, production method thereof, and product produced by using the same | |
| KR101163172B1 (en) | Epoxy soldering flux having heat radiation function and Mounting method of semiconductor device | |
| JP4845276B2 (en) | Resin composition that conducts heat efficiently | |
| JP5449860B2 (en) | Method for producing surface-treated silica particles, surface-treated silica particles, epoxy resin composition, and semiconductor device | |
| JP4064090B2 (en) | Resin paste for semiconductor and semiconductor device | |
| JPH11147936A (en) | Epoxy resin composition for semiconductor sealing and semiconductor device | |
| JP2004018790A (en) | Epoxy resin composition and semiconductor device | |
| JP5557158B2 (en) | Flip chip connecting underfill agent and method of manufacturing semiconductor device using the same | |
| JP2002284889A (en) | Manufacturing method of resin paste for semiconductor, resin paste for semiconductor and semiconductor device | |
| JP2002252235A (en) | Resin paste for semiconductor and semiconductor device using it | |
| JP2001081286A (en) | Resin paste for semiconductor and semiconductor device using the same | |
| JP2003268203A (en) | Liquid epoxy resin composition for wafer mold and semiconductor apparatus using the same | |
| JP3770993B2 (en) | Liquid resin composition and semiconductor device manufactured using the liquid resin composition | |
| JP4432481B2 (en) | Resin paste for semiconductor and semiconductor device using the same | |
| JP2000169677A (en) | Epoxy resin composition and semiconductor apparatus | |
| JP3649554B2 (en) | Epoxy resin composition and semiconductor device | |
| JP2002128992A (en) | Epoxy resin composition, its production method, and semiconductor device | |
| JPH1149841A (en) | Resin paste for semiconductor | |
| JP3555931B2 (en) | Resin paste for semiconductor and semiconductor device using the same | |
| JPH11130937A (en) | Epoxy resin composition and semiconductor device | |
| JP2005068330A (en) | Thermosetting resin composition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080305 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080310 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100903 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100914 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101105 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110913 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111011 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4845276 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |