JP5445005B2 - エポキシ樹脂組成物、半導体封止充てん用樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
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Description
(2)リフロー装置を用いて、所定の加熱プロファイルにて加熱処理を行い、はんだバンプを溶解させて半導体チップと基板をフリップチップ接続する。
(3)フラックスの残渣を溶剤で洗浄した後、100〜120℃に加熱した状態で、本発明の半導体封止充てん用樹脂組成物を滴下し、半導体チップと基板の間の空隙に毛細管現象を利用して注入する。
(4)注入完了後、封止充てん用樹脂組成物を硬化させるため、150〜175℃に加熱した加熱オーブン中で0.5〜2h加熱処理を行う。
<改質剤の合成>
(合成例1)
撹拌機、温度計及び窒素置換装置を備えた500mLフラスコ内に、液状の高純度ビスフェノールA型液状エポキシ(ジャパンエポキシレジン株式会社製YL−980、製品名、エポキシ当量187)187g、アクリル酸36g(当量比(アクリル酸中のカルボキシル基の数/エポキシ樹脂中のエポキシ基の数):0.5)、トリフェニルホスフィン0.5g、及びヒドロキノン0.15gを加え、窒素雰囲気下100℃で7時間攪拌混合し、分子内にアクリル基とエポキシ基とを有する化合物が含まれる改質剤1を得た。水酸化カリウムのエタノール溶液で滴定することにより改質剤1の酸価を測定したところ、酸価は0.3KOHmg/g以下であり、アクリル酸が残存していないことを確認した。
(合成例2)
撹拌機、温度計及び窒素置換装置を備えた500mLフラスコ内に、フェノールノボラック型固形エポキシ(東都化成株式会社 YDPN−638 製品名 エポキシ当量174)174g、アクリル酸36g(当量比(アクリル酸中のカルボキシル基の数/エポキシ樹脂中のエポキシ基の数):0.5)、トリフェニルホスフィン0.48g、及びヒドロキノン0.10gを加え、窒素雰囲気下90〜100℃で7時間攪拌混合し、分子内にアクリル基とエポキシ基とを有する化合物が含まれる改質剤2を得た。水酸化カリウムのエタノール溶液で滴定することにより改質剤2の酸価を測定したところ、酸価は0.3KOHmg/g以下であり、アクリル酸が残存していないことを確認した。
(合成例3)
撹拌機、温度計及び窒素置換装置を備えた500mLフラスコ内に、液状の高純度ビスフェノールA型液状エポキシ(ジャパンエポキシレジン株式会社製YL−980、製品名、エポキシ当量187)187g、メタクリル酸43g(当量比(メタクリル酸中のカルボキシル基の数/エポキシ樹脂中のエポキシ基の数):0.5)、トリフェニルホスフィン0.5g、及びヒドロキノン0.15gを加え、窒素雰囲気下100℃で7時間攪拌混合し、分子内にメタクリル基とエポキシ基とを有する化合物が含まれる改質剤3を得た。水酸化カリウムのエタノール溶液で滴定することにより改質剤3の酸価を測定したところ、酸価は0.3KOHmg/g以下であり、メタクリル酸が残存していないことを確認した。
<エポキシ樹脂組成物の調製>
(実施例1〜7、及び比較例1、2)
表1に示す組成(単位:質量部)になるように各構成成分をらいかい機を用いて混合した後、真空脱泡して、エポキシ樹脂組成物をそれぞれ調製した。
(実施例8、9及び比較例3)
表2に示す組成(単位:質量部)になるように各構成成分を三本ロールを用いて混練分散した後、真空脱泡して、無機フィラーを含むエポキシ樹脂組成物をそれぞれ調製した。
エポキシ樹脂1:ビスフェノールF型液状エポキシ樹脂 YDF−8170C(東都化成株式会社製 製品名、エポキシ当量159)。
エポキシ樹脂2:アミノフェノール型液状エポキシ樹脂 E630LSD(ジャパンエポキシレジン株式会社製 製品名、エポキシ当量95)。
硬化剤:3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン KAYAHARD−AA(日本化薬株式会社製 製品名、活性水素当量63)。
硬化促進剤:2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール 2P4MHZ(四国化成工業株式会社製 製品名)。
改質剤1:合成例1で得られたもの。
改質剤2:合成例2で得られたもの。
改質剤3:合成例3で得られたもの。
改質剤4:ビスフェノールA型液状エポキシ YL−980 (ジャパンエポキシレジン株式会社製 製品名 エポキシ当量187)。
カップリング剤:KBM403(信越化学株式会社製、製品名)。
無機フィラー1:球状シリカ SE2050(アドマテックス株式会社製 製品名、平均粒径0.5μm)。
無機フィラー2:球状シリカ SE5050(アドマテックス株式会社 製品名、平均粒径1.5μm)。
<エポキシ樹脂組成物の評価>
実施例1〜7、及び比較例1、2のエポキシ樹脂組成物については、以下に示される方法にしたがって、破断エネルギー、破断歪み、及びガラス転移温度(Tg)を測定した。得られた結果を表1に示す。また、実施例8、9及び比較例3のエポキシ樹脂組成物については、以下に示される方法にしたがって、破壊靭性値KIC、粘度、弾性率、Tg、熱膨張係数α1及びα2、並びに接着力を測定した。得られた結果を表2に示す。
[破断エネルギー及び破断歪みの測定]
エポキシ樹脂組成物を165℃で2時間加熱処理して得た硬化物を、幅1.8mm、厚み2.1mm、長さ35mmの大きさに成形加工したものを準備し、支点間距離L=20mm、クロスヘッド速度3.0mm/分、測定温度25℃でインストロン社製マイクロテスター5548を用いて3点曲げ試験で破断するまでの応力−歪み曲線を測定し、曲線下の領域の面積を計算することによって破断エネルギーを算出した。また、応力−歪み曲線から破断歪みを読み取った。なお、応力σ(単位MPa)及び歪みε(無次元)はそれぞれ、測定用硬化物の幅をb(mm)、厚みをh(mm)、支点間距離をL(mm)、荷重F(N)の時の変位をY(mm)とし、
応力σ=(3×F×L)/(2×b×h2)
歪みε=Y×6h/L2
の式によって計算した。
[破壊靭性値KICの測定]
破壊靭性値KICの算出は以下の手順で行った。
KIC=σ×(π×D)1/2×F(D/T)
σ=3×L×(P/W)/(2×T2)
D/T=ξとして、L/T=4の場合
F(ξ)≒1.090−1.735ξ+8.20ξ2−14.18ξ3+14.57ξ4
[粘度の測定]
エポキシ樹脂組成物について、E型粘度計(株式会社東京計器製)を用いて、25℃における粘度を回転数5rpmで測定した。
[弾性率およびガラス転移温度(Tg)の測定]
エポキシ樹脂組成物を165℃で2時間加熱処理して得た硬化物を幅3mm、厚み0.6mm、長さ40mmの大きさに成形加工したものを準備し、セイコーインスツルメント社製DMS6100(製品名)を用いて、チャック間距離20mm、周波数1Hz、測定温度範囲−50〜300℃、昇温速度5.0℃/分の条件で、貯蔵弾性率、損失弾性率及びtanδを測定した。このときの、25℃及び260℃の貯蔵弾性率、並びにガラス転移温度(Tg)としてtanδのピーク温度をそれぞれ読み取った。
[熱膨張係数の測定]
エポキシ樹脂組成物を165℃で2時間加熱処理して得た硬化物を幅2mm、厚み0.4mm、長さ40mmの大きさに成形加工したものを準備し、セイコーインスツルメント社製TMA/SS6000(製品名)を用いて、チャック間距離20mm、測定温度範囲−50〜300℃、昇温速度5℃/分、フィルム断面積に対して0.5MPaとなる引っ張り荷重の条件で測定を行ない、ガラス転移温度以下の平均線膨張係数(α1)及びガラス転移温度以上の平均線膨張係数(α2)を読み取った。なお、このときのガラス転移温度は、上記のガラス転移温度(Tg)の測定で得られた値である。
[接着力の測定]
ポリイミドがコーティングされた縦10mm×横10mm×厚み0.55mmのシリコンチップのポリイミドコート面に、縦10mm×横10mm×厚み1mmで中心部に直径3mmの穴を開けたシリコーンゴム板を貼り合わせたものを、125℃に設定したホットプレート上に配置し、エポキシ樹脂組成物をシリコーンゴム板の穴内を満たすように充てんした。次いで、165℃で2時間加熱処理することによりエポキシ樹脂組成物を硬化させ、その後、シリコーンゴム板を剥がして接着力測定用サンプルを作製した。この測定用サンプルについて、Dagy社製ボンドテスター4000でシェア速度0.05mm/秒、シェア高さ0.05mm、測定温度260℃の条件でシェア試験を行い、初期の接着力を測定した。また、測定サンプルを85℃、相対湿度85%に設定した恒温恒湿槽に48時間放置した後に、同様のシェア試験を行い、吸湿後の接着力を測定した。
Claims (6)
- (a)エポキシ樹脂、(b)硬化剤、及び(c)アクリル基若しくはメタクリル基とエポキシ基とを有する化合物、を配合してなる、半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物。
- 前記(b)硬化剤が、1級又は2級アミノ基を有する芳香族アミン化合物である、請求項1に記載の半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物。
- 無機フィラーを更に含む、請求項1又は2に記載の半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物。
- 25℃において液状である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止して製造された、半導体装置。
- 回路基板と、該回路基板と電気的に接続された半導体素子と、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物の硬化物からなり前記回路基板と前記半導体素子との間の空隙を封止する封止樹脂と、を備える、半導体装置。
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