JP6286959B2 - エポキシ樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6286959B2 JP6286959B2 JP2013190589A JP2013190589A JP6286959B2 JP 6286959 B2 JP6286959 B2 JP 6286959B2 JP 2013190589 A JP2013190589 A JP 2013190589A JP 2013190589 A JP2013190589 A JP 2013190589A JP 6286959 B2 JP6286959 B2 JP 6286959B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- epoxy resin
- resin composition
- group
- electronic component
- general formula
- 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 - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
- H01L2224/73203—Bump and layer connectors
- H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
- H01L2224/83192—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
Description
また、セラミック、ガラスエポキシ樹脂、ガラスイミド樹脂、ポリイミドフィルム等を基板とする配線基板上に電子部品をバンプ接続してなる電子部品装置(フリップチップ)では、バンプ接続した電子部品と配線基板との間隙(ギャップ)を充填するアンダーフィル材としても、室温で液状のエポキシ樹脂組成物が使用されている。
ベアチップ実装では、回路形成面が充分に保護されていないため水分及びイオン性不純物が浸入し易い。フリップチップ実装では、電子部品と配線基板とはそれぞれ熱膨張係数が異なることがあるため接続部に熱応力が発生することがある。そのため、エポキシ樹脂組成物は電子部品を温度及び湿度並びに機械的な外力から保護するために重要な役割を果たしている。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、電子部品装置の封止用材料として使用した場合に電気接続の信頼性に優れボイドの減少するエポキシ樹脂組成物並びに電気接続の信頼性に優れボイドの少ない電子部品装置及び電気接続の信頼性に優れボイドの少ない電子部品装置の製造方法を提供することを目的とする。
(1) エポキシ樹脂と、硬化剤と、イソフタル酸化合物及びイミダゾール化合物を含む硬化促進剤と、平均粒子径が1nm〜45nmの第一の無機粒子と、平均粒子径が0.1μm〜10μmの第二の無機粒子と、を含有する、エポキシ樹脂組成物。
(2) 前記第一の無機粒子の含有率が、1質量%〜5質量%である、(1)に記載のエポキシ樹脂組成物。
(3) 前記第二の無機粒子の含有率が、20質量%〜70質量%である、(1)又は(2)に記載のエポキシ樹脂組成物。
(4) 前記第二の無機粒子が、球状シリカ粒子を含む、(1)〜(3)のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
(5) 前記イソフタル酸化合物が、下記一般式(I−1)で示される化合物を含み、前記イミダゾール化合物が、下記一般式(I−2)で示される化合物を含む、(1)〜(4)のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
(6) 前記硬化剤が、酸無水物を含む、(1)〜(5)のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
(7) 前記酸無水物が、下記一般式(I−3)で示される化合物を含む、(6)に記載のエポキシ樹脂組成物。
(8) さらに、カップリング剤を含有する、(1)〜(7)のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
(9) 前記カップリング剤が、下記一般式(I−4)で示される化合物を含む、(8)に記載のエポキシ樹脂組成物。
(10) さらに、ゴム粒子を含有する、(1)〜(9)のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
(11) 前記ゴム粒子の含有率が、前記エポキシ樹脂全量に対して10質量%〜30質量%である、(10)に記載のエポキシ樹脂組成物。
(12) (1)〜(11)のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物を用いて封止される電子部品装置。
(13) 電子部品と配線基板とを金属バンプを介して接続することで電子部品装置を製造する電子部品装置の製造方法であって、
前記電子部品の前記配線基板と対向する側の面及び前記配線基板の前記電子部品と対向する側の面の少なくとも一方に(1)〜(11)のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物を付着させる付着工程と、
前記電子部品と前記配線基板とを前記金属バンプを介して加圧しながら対向させることで、前記電子部品と前記配線基板との間隙に前記エポキシ樹脂組成物を充填させ、かつ、前記電子部品と前記配線基板とを前記金属バンプを介して接触させる加圧工程と、
前記加圧工程中及び前記加圧工程後の少なくとも一方で、前記電子部品と前記配線基板とを前記金属バンプを介して加圧して接触する状態で熱処理して前記電子部品と前記配線基板とを前記金属バンプを介して接続させ、かつ、前記エポキシ樹脂組成物を硬化する熱処理工程と、
を有する電子部品装置の製造方法。
なお、本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
また、本発明において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
さらに、本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、イソフタル酸化合物及びイミダゾール化合物を含む硬化促進剤と、平均粒子径が1nm〜45nmの第一の無機粒子と、平均粒子径が0.1μm〜10μmの第二の無機粒子と、を含有する。
本明細書において「室温」とは、25℃を意味する。本明細書において「室温で液体」とは、25℃で流動性を示す状態であることを意味する。さらに本明細書において「液体」とは流動性と粘性を示し、かつ粘性を示す尺度である粘度が25℃において0.0001Pa・s〜1000Pa・sである物質を意味する。本明細書において「粘度」とは、25℃に保たれたエポキシ樹脂組成物について、レオメーターを用いて5.0s−1のせん断速度で測定したときの値と定義する。詳細には、「粘度」は、せん断粘度として、コーンプレート(直径40mm、コーン角0°)を装着した回転式のレオメーターを用いて、温度25℃で測定される。
前記硬化促進剤と、平均粒子径が1nm〜45nmの無機粒子(第一の無機粒子)とを併用することで、揺変指数が高く、かつ粘度が低いエポキシ樹脂組成物を得ることができる。揺変指数が高いエポキシ樹脂組成物は、配線基板又は電子部品に塗布した後でエポキシ樹脂組成物が塗布された際の形状を保持することができるため電子部品と配線基板との間に空気を巻き込みにくく、ボイドが発生しにくい傾向にある。また、粘度が低いエポキシ樹脂組成物を用いると、エポキシ樹脂が流動して電子部品と配線基板との間に介在する際に未充填箇所及び巻き込みボイドを発生しにくい傾向にある。電子部品と配線基板との間にボイドが発生しにくくなることで、電子部品装置の信頼性が向上すると推察される。
本発明のエポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂を含有する。
本発明において使用可能なエポキシ樹脂としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であれば特に制限されるものではない。本発明においては、電子部品用エポキシ樹脂組成物に一般的に使用されているエポキシ樹脂を用いることができる。本発明のエポキシ樹脂組成物が室温で液状となるように、室温で液状のエポキシ樹脂を用いてもよいし、室温で固形のエポキシ樹脂と室温で液状のエポキシ樹脂とを併用してもよい。
なかでも、低粘度の観点からは室温で液状のエポキシ樹脂が好ましく、反応性及び耐熱性の観点からは、ビスフェノール骨格を有するグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂等が好ましい。
エポキシ当量は、精秤したエポキシ樹脂をメチルエチルケトン等の溶媒に溶解させ、酢酸と臭化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液を加えた後、過塩素酸酢酸標準液によって電位差滴定することにより測定される。この滴定時には、指示薬を用いてもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は硬化剤を含有する。
本発明において使用可能な硬化剤としては、エポキシ樹脂と硬化反応が可能な化合物であれば特に制限されるものではない。本発明においては、電子部品用エポキシ樹脂組成物に一般的に使用されている硬化剤を用いることができる。本発明のエポキシ樹脂組成物が室温で液状となるように、室温で固形の硬化剤又は室温で液状の硬化剤のどちらか一方を用いてもよいし、両者を併用してもよい。
中でも、成形性の観点から、酸無水物及びアミン化合物が好ましく、反応性及びボイド性の観点からは酸無水物が好ましい。また、酸無水物はフラックス剤としての機能を呈するため、別途フラックス剤を添加しなくとも本発明のエポキシ樹脂組成物にフラックスの機能を持たせることが可能となる。
なお、炭化水素基が置換基を有する場合、当該炭化水素基の炭素数には、置換基に含まれる炭素数は含まれないものとする。
なお、前記(I−3A)のR31A〜R34Aが、置換基を有していてもよい炭素数が1〜18の1価の炭化水素基である場合の該炭化水素基としては、特に限定されるものではなく、置換基を有していてもよいアルキル基及びアリール基から選ばれる1価の炭化水素基であることが好ましい。
中でも、原料の入手しやすさの観点から、フェニル基、p−トリル基、m−トリル基、o−トリル基、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基等のアリール基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、シクロヘキシル基、エポキシシクロヘキシルエチル基、グリシドキシプロピル基、クロロプロピル基、メタクリルオキシプロピル基、メルカプトプロピル基、アミノプロピル基、N−フェニルアミノプロピル基、N−アミノプロピルアミノプロピル基、ウレイドプロピル基、イソシアネートプロピル基等の鎖状又は環状のアルキル基から選ばれる炭化水素基がより好ましく、鎖状のアルキル基が更に好ましい。
また、一般式(I−3B)におけるR31B〜R34Bの好ましい例は、一般式(I−3A)におけるR31A〜R34Aの場合と同様である。
なお、炭化水素基が置換基を有する場合、当該炭化水素基の炭素数には、置換基に含まれる炭素数は含まれないものとする。
炭素数が3〜18である2価の脂環式炭化水素基としては、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基、シクロペンテニレン基、シクロヘキセニレン基、シクロヘキシリデン基等が挙げられる。
炭素数が6〜18である2価の芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基等が挙げられる。
炭素数が1〜18である2価の脂肪族炭化水素基、炭素数が3〜18である2価の脂環式炭化水素基又は炭素数が6〜18である2価の芳香族炭化水素基の置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、水酸基、アミノ基、ハロゲン原子、メタクリルオキシ基、メルカプト基、イミノ基、ウレイド基、イソシアネート基等が挙げられる。
酸無水物の無水酸当量が200g/eq以上の場合、硬化物中のエステル結合が多くなり過ぎないため、高温高湿化で加水分解の影響を受けにくくなり、耐湿性、特に耐マイグレーション性の低下を生じにくい。即ち、無水酸当量が200g/eq以上の酸無水物を用いることで硬化物中のエステル基濃度が小さくなることから、その硬化物は吸水率が低くなるため、水に溶け出すCl等のイオン不純物量を低減できる傾向にある。また、酸無水物の無水酸当量が400g/eq以下であれば、硬化物中の架橋密度が高くガラス転移温度が上昇するため、耐熱性の低下を生じにくい傾向にある。
「無水酸当量」は、(酸無水物の分子量)/(酸無水物分子内の無水酸基の数)で示される。
エポキシ樹脂組成物が一般式(I−3A)で示される酸無水物を含有する場合、一般式(I−3A)で示される酸無水物の含有率は、その性能を発揮するために、一般式(I−3)で示される酸無水物の全量に対して40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上が更に好ましい。
エポキシ樹脂組成物が一般式(I−3B)で示される酸無水物を含有する場合、一般式(I−3B)で示される酸無水物の含有率は、その性能を発揮するために、一般式(I−3)で示される酸無水物の全量に対して10質量%以上が好ましく、15質量%以上がより好ましく、20質量%以上が更に好ましい。
一般式(I−3A)で示される酸無水物と一般式(I−3B)で示される酸無水物とが併用される場合、一般式(I−3A)で示される酸無水物と一般式(I−3B)で示される酸無水物との混合比率(質量基準)は、90:10〜40:60が好ましく、85:15〜45:55がより好ましく、80:20〜50:50が更に好ましい。
エポキシ樹脂と硬化剤として酸無水物を用いた際の酸無水物との当量比は特に制限はないが、それぞれの未反応分を少なく抑えるために、エポキシ樹脂1当量に対して硬化剤の無水酸当量を0.6当量以上1.3当量以下の範囲に設定することが好ましく、0.7当量以上1.2当量以下がより好ましく、0.8当量以上1.1当量以下が更に好ましい。
また、本発明において酸無水物以外のその他の硬化剤を用いる場合のエポキシ樹脂と硬化剤との当量比は、エポキシ樹脂1当量に対して硬化剤の官能基当量を0.6当量以上1.3当量以下の範囲に設定することが好ましく、0.7当量以上1.2当量以下がより好ましく、0.8当量以上1.1当量以下が更に好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は硬化促進剤を含有する。
本発明で用いられる硬化促進剤は、イソフタル酸化合物とイミダゾール化合物とを含む。本発明で用いられる硬化促進剤には、イソフタル酸化合物とイミダゾール化合物とが含まれていればよく、イソフタル酸化合物とイミダゾール化合物との結晶化物であることが好ましい。
イソフタル酸化合物とイミダゾール化合物とが結晶化物を形成しているか否かは、X線結晶構造解析により確認することができる。
これらの中でも、5−ヒドロキシイソフタル酸、5−ニトロイソフタル酸が好ましく、5−ヒドロキシイソフタル酸がより好ましい。
これらの中でも、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール又は2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールが好ましく、2−エチル−4−メチルイミダゾール又は2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールがより好ましく、2−エチル−4−メチルイミダゾールが更に好ましい。
本発明の硬化促進剤と併用が可能なその他の硬化促進剤としては、トリエチレンアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の三級アミン化合物及びその誘導体、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール等のイミダゾール化合物及びその誘導体、上記三級アミン化合物若しくはイミダゾール化合物をエポキシ樹脂又はマイクロカプセルで保護した化合物、1,8−ジアザ−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7、1,5−ジアザ−ビシクロ[4.3.0]ノネン、5,6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザ−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7等のシクロアミジン化合物及びその誘導体、上記のシクロアミジン化合物とフェノールノボラックの塩、上記のシクロアミジン化合物に、1,4−ベンゾキノン、2,5−トルキノン、1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルベンゾキノン、2,6−ジメチルベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−5−メチル−1,4−ベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−1,4−ベンゾキノン、フェニル−1,4−ベンゾキノン等のキノン化合物、無水マレイン酸、ジアゾフェニルメタンなどのπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、2−エチル−4−メチルイミダゾールテトラフェニルボレート、N−メチルモルホリンテトラフェニルボレート等のフェニルボロン塩及びその誘導体、トリフェニルホスフィン、ジフェニル(p−トリル)ホスフィン、トリス(アルキルフェニル)ホスフィン、トリス(アルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(アルキルアルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(ジアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(トリアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(テトラアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(ジアルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(トリアルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(テトラアルコキシフェニル)ホスフィン等の有機ホスフィン化合物、上記の有機ホスフィン化合物と有機ボロン化合物の錯体、上記の有機ホスフィン化合物に1,4−ベンゾキノン、2,5−トルキノン、1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルベンゾキノン、2,6−ジメチルベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−5−メチル−1,4−ベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−1,4−ベンゾキノン、フェニル−1,4−ベンゾキノン等のキノン化合物、無水マレイン酸、ジアゾフェニルメタンなどのπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物などが挙げられる。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物における硬化促進剤の含有率は、保管安定性の観点から、エポキシ樹脂の全量に対して20質量%以下とすることが好ましく、15質量%以下とすることがより好ましく、10質量%以下とすることが更に好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は平均粒子径が1nm〜45nmの第一の無機粒子を含有する。平均粒子径が1nm〜45nmの第一の無機粒子は、揺変付与剤として機能することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物に平均粒子径が1nm〜45nmの第一の無機粒子を含有させることによって、本発明のエポキシ樹脂組成物を先塗布方式のアンダーフィル材として使用した場合に、ボイド性が向上する傾向がある。すなわち、配線基板又は電子部品にエポキシ樹脂組成物を塗布したときに、エポキシ樹脂組成物が形状を保持できずに流動してしまう場合はボイドを巻き込みやすくなる傾向があるが、平均粒子径が1nm〜45nmの第一の無機粒子を含有することによって、エポキシ樹脂組成物の形状保持性が向上し、ボイドが発生しにくくなる傾向がある。
また、第一の無機粒子は、エポキシ樹脂組成物の粘度の観点から平均粒子径が1nm以上とされ、3nm以上であることが好ましく、5nm以上であることがより好ましく、10nm以上であることが更に好ましい。平均粒子径が1nm以上であると、大きく増粘しにくくなる傾向がある。
本発明において、第一の無機粒子の「平均粒子径」とは、電子顕微鏡等を用いて画像化し、粒子1つ1つの粒子径を測定し、それらの算術平均にて得られる粒子径を意味する。
第一の無機粒子の粒子径を測定する方法としては、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡等を用いて画像化し、粒子1つ1つの粒子径を測定する方法などが挙げられる。液相遠心沈降、フィールドフロー分別、粒子径排除クロマトグラフィ、流体力学クロマトグラフィ等の方法を用い、粒子を測定する前に100μm以上の粒子を分離する前処理を行ってもよい。また測定試料がアンダーフィル材の硬化物である場合は、例えば、マッフル炉等で800℃以上の高温で処理した後に残渣として得られる灰分を上記の方法で測定することができる。
第一の無機粒子の表面を処理するための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、ビニルシラン等の各種シラン化合物、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の公知のカップリング剤が挙げられる。これらの中でも、アルキルシランをカップリング剤として用いることが好ましい。
第一の無機粒子として使用可能なシリカ粒子としては、平均粒子径が12nmで、ジメチルシランで表面処理をしたR974(日本アエロジル株式会社、商品名)、平均粒子径が12nmで、トリメチルシランで表面処理をしたRX200(日本アエロジル株式会社、商品名)、平均粒子径が12nmでジメチルシロキサンで表面処理をしたRY200(日本アエロジル株式会社、商品名)、平均粒子径が14nmでジメチルシロキサンで表面処理をしたR202(日本アエロジル株式会社、商品名)、平均粒子径が12nmでアミノシランで表面処理をしたRA200H(日本アエロジル株式会社、商品名)、平均粒子径が12nmでアルキルシランで表面処理をしたR805(日本アエロジル株式会社、商品名)、平均粒子径が12nmでメタクリロキシシランで表面処理をしたR7200(日本アエロジル株式会社、商品名)等が市販品として入手可能である。
本発明のエポキシ樹脂組成物は平均粒子径が0.1μm〜10μmの第二の無機粒子を含有する。第二の無機粒子は、無機充填剤として機能することができる。
本発明において使用可能な第二の無機粒子は、電子部品用エポキシ樹脂組成物に一般的に使用されている無機充填剤であって平均粒子径が0.1μm〜10μmのものであれば特に制限されるものではない。
第二の無機粒子としては、球状シリカ若しくは結晶シリカ等のシリカ、炭酸カルシウム、クレー、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、窒化ホウ素、珪酸カルシウム、チタン酸カリウム、窒化アルミニウム、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、チタニア等の粉体又はこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維などが挙げられる。さらに、難燃効果のある第二の無機粒子としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛等が挙げられる。これらの第二の無機粒子は単独で用いても二種類以上を組み合わせて用いてもよい。
なかでもシリカが好ましく、微細間隙への流動性及び浸透性の観点からは球状シリカがより好ましい。また、これらの第二の無機粒子は、必要に応じて表面をカップリング剤で処理したものを用いてもよい。
本発明において、シリカが球形であるとは、真球度が0.7以上の条件を満たすことをいう。真球度の測定方法としては、例えば、電子顕微鏡で画像処理を行い、観察される粒子の面積と周囲長から、(真球度)={4π×(面積)÷(周囲長)2}で算出される値とする。
第二の無機粒子の平均粒子径が0.1μm未満であると、エポキシ樹脂組成物が増粘しやすくなる傾向がある。
本発明の第二の無機粒子の平均粒子径は、エポキシ樹脂組成物の微細間隙への浸透性及び流動性の観点から7.5μm以下とすることが好ましく、5μm以下とすることがより好ましい。
また、本発明の第二の無機粒子は、エポキシ樹脂組成物の粘度の観点から平均粒子径が0.15μm以上であることが好ましく、0.20μm以上であることがより好ましく、0.25μm以上であることが更に好ましい。
また、第一の無機粒子と第二の無機粒子とを含む全無機粒子の含有率は、本発明の効果が達成される範囲内であれば特に制限されず、エポキシ樹脂組成物全量に対して21質量%〜75質量%であることが好ましく、31質量%〜70質量%であることがより好ましく、41質量%〜65質量%であることが更に好ましい。全無機粒子の含有率が21質量%以上であれば、エポキシ樹脂組成物の硬化物の強度が向上し、耐温度サイクル性等の信頼性がより向上する傾向がある。また、全無機粒子の含有率が75質量%以下であれば、粘度が低く充填性により優れる傾向がある。
本発明のエポキシ樹脂組成物はカップリング剤を含有してもよい。
本発明において使用可能なカップリング剤は、本発明の効果が達成される範囲内であれば特に制限されるものではなく、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン等の1級アミノ基、2級アミノ基及び3級アミノ基からなる群より選択される少なくとも一種のアミノ基を有するアミノシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシラン、メチルトリメトキシシラン等のアルキルシラン、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン等のイソシアネートシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のウレイドシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシランなどの各種シラン化合物、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート等のチタン化合物などが挙げられる。
また、一般式(I−4)におけるR41〜R42、R44〜R45の好ましい例は、一般式(I−3A)におけるR31A〜R34Aの場合と同様である。
これらの中でも、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン又はN−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−アミノプロピルメチルジエトキシシランが好ましく、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン又はN−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−アミノプロピルトリエトキシシランがより好ましく、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−アミノプロピルトリエトキシシランが更に好ましい。
特に、一般式(I−4)で示される化合物をカップリング剤として含有することによって、本発明のエポキシ樹脂組成物を先塗布方式のアンダーフィル材として使用した場合に、ボイド性がより向上する傾向がある。
すなわち、配線基板及び電子部品の少なくとも一方にエポキシ樹脂組成物を塗布したときに、エポキシ樹脂組成物が形状を保持できずに流動してしまう場合はボイドを巻き込みやすくなる傾向がある。また、配線基板を加熱したり、熱圧着の際に加熱した電子部品を基板に近づけたりしてエポキシ樹脂組成物が加熱される場合、通常のエポキシ樹脂組成物は粘度が低下し、形状を保持できずに流動してしまうため、ボイドが発生しやすくなる傾向がある。
しかしながら、一般式(I−4)で示される化合物を含有することによって、理由は明らかではないが、エポキシ樹脂組成物が加熱されても粘度が低下しにくくなり流動しにくいため、ボイドが発生しにくく、結果としてボイド性がより向上するといえる。
本発明のエポキシ樹脂組成物はゴム粒子を含有してもよい。
本発明において使用可能なゴム粒子は、電子部品用エポキシ樹脂組成物に一般的に使用されているゴム粒子であれば特に制限されるものではない。ゴム粒子の具体例としては、直鎖状のポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン等の直鎖状のポリオルガノシロキサンを架橋したシリコーンゴム粒子、上記に記載のシリコーンゴム粒子の表面をシリコーンレジンで被覆したもの、固形シリコーン重合体のコアとアクリル樹脂、アクリル樹脂共重合体等の有機重合体のシェルとを含むコア−シェル重合体粒子、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、ブタジエンゴム(BR)、ウレタンゴム(UR)、アクリルゴム(AR)、ブタジエン−アクリロニトリル−スチレン系共重合物等のシリコーン重合体粒子以外のゴム粒子などが挙げられる。ゴム粒子を含有することによって、エポキシ樹脂組成物の硬化物と配線基板等との密着性が向上し、耐リフロー性、耐高温高湿性等の信頼性が向上する傾向がある。
ゴム粒子をエポキシ樹脂に分散させる場合、カルボキシ基を含むゴム粒子を用いてもよい。カルボキシ基を含むゴム粒子をエポキシ樹脂に分散させることで、ゴム粒子に含まれるカルボキシ基とエポキシ樹脂に含まれるエポキシ基とが反応してゴム変性エポキシ樹脂が調製される。本発明においては、ゴム粒子としてゴム変性エポキシ樹脂を用いてもよい。ゴム粒子としてゴム変性エポキシ樹脂を用いることにより、ゴム粒子同士の凝集を抑制することができ、より均一にゴム粒子を分散することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物はイオントラップ剤、界面活性剤、揺変付与剤等の各種添加剤を含有してもよい。本発明のエポキシ樹脂組成物は、以下の添加剤に限定することなく必要に応じて当技術分野で周知の各種添加剤を含有してもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、耐湿性及び高温放置特性を向上させる観点から必要に応じてイオントラップ剤を使用することができる。本発明において使用可能なイオントラップ剤は、電子部品用エポキシ樹脂組成物に一般的に使用されているイオントラップ剤であれば特に制限されるものではない。例えば、下記一般式(II−1)及び一般式(II−2)で表される化合物が挙げられる。
(一般式(II−1)中、xは0<x≦0.5であり、mは正数である。)
BiOx(OH)y(NO3)z (II−2)
(一般式(II−2)中、xは0.9≦x≦1.1、yは0.6≦y≦0.8、zは0.2≦z≦0.4である。)
なお、イオントラップ剤の平均粒子径及び最大粒子径は、前記第一の無機粒子と同様の方法を用いて測定される。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、フィレット性を向上させる観点から必要に応じて界面活性剤を使用することができる。
本発明において使用可能な界面活性剤は、電子部品用エポキシ樹脂組成物に一般的に使用されている非イオン性の界面活性剤であれば特に制限されるものではない。非イオン性の界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル界面活性剤、ソルビタン脂肪酸エステル界面活性剤、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル界面活性剤、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル界面活性剤、グリセリン脂肪酸エステル界面活性剤、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルアミン界面活性剤、アルキルアルカノールアミド界面活性剤、ポリエーテル変性シリコーン界面活性剤、アラルキル変性シリコーン界面活性剤、ポリエステル変性シリコーン界面活性剤、ポリアクリル界面活性剤等の各種界面活性剤が挙げられる。なかでもポリエーテル変性シリコーン界面活性剤及びアラルキル変性シリコーン界面活性剤がエポキシ樹脂組成物の表面張力の低減に効果的である。
これらの界面活性剤としては、市販品としてBYK−307、BYK−333、BYK−377、BYK−323(ビックケミー・ジャパン株式会社、商品名)等が入手可能である。
これらのオルガノシロキサンは、市販品として東レ・ダウコーニング株式会社、商品名BY16−799、BY16−871、BY16−004、信越化学工業株式会社、商品名X−22−1821、KF−8010等が入手可能である。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、本発明の効果が達成される範囲内であれば第一の無機粒子以外の電子部品用エポキシ樹脂組成物に一般的に使用されているその他の揺変付与剤を併用することもできる。
併用可能な揺変付与剤の中でも、取扱い性、成形性及び形状保持性の観点から、長鎖ポリアミノアマイドと酸ポリマーとの塩、不飽和ポリカルボン酸ポリマー及び破砕シリカが好ましい。長鎖ポリアミノアマイドと酸ポリマーとの塩としては、例えば、ANTI−TERRA−U100(ビックケミー・ジャパン株式会社、商品名)が市販品として入手可能であり、不飽和ポリカルボン酸ポリマーとしては、例えば、BYK−P105(ビックケミー・ジャパン株式会社、商品名)が市販品として入手可能である。破砕シリカとしては、例えば、MC3000(アドマテックス株式会社、商品名)が市販品として入手可能である。
本発明におけるエポキシ樹脂組成物の揺変指数は、25℃に保たれたエポキシ樹脂組成物について、レオメーターを用いて粘度を測定したときの(0.5s−1のせん断速度での粘度)/(5.0s−1のせん断速度での粘度)の値とした。詳細には、「揺変指数」は、せん断粘度として、コーンプレート(直径40mm、コーン角0°)を装着した回転式のレオメーターを用いて、温度25℃で測定される。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記各種成分を分散し混合できるのであれば、いかなる手法を用いても調製できる。一般的な手法として、成分を秤量し、らいかい機、ミキシングロール、プラネタリミキサ等を用いて混合及び混練し、必要に応じて脱泡することによって本発明のエポキシ樹脂組成物を得ることができる。
本発明の電子部品装置は、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて封止されるものである。
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて得られる電子部品装置としては、リードフレーム、配線済みのテープキャリア、リジッド配線板、フレキシブル配線板、ガラス、シリコンウエハ等の支持部材(配線基板)に、半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能動素子、コンデンサ、抵抗体、抵抗アレイ、コイル、スイッチ等の受動素子などの電子部品を搭載し、必要な部分を本発明のエポキシ樹脂組成物で封止して得られる電子部品装置などが挙げられる。
特にリジッド若しくはフレキシブル配線板又はガラス上に形成した配線に半導体素子をバンプ接続によるフリップチップボンディングした半導体装置が対象となる。具体的な例としてはフリップチップBGA(Ball Grid Array)、LGA(Land Grid Array)、COF(Chip On Film)等の半導体装置が挙げられ、本発明のエポキシ樹脂組成物は信頼性に優れたフリップチップ用のアンダーフィル材として好適である。
中でも、電子部品の配線基板と対向する側の面及び配線基板の電子部品と対向する側の面の少なくとも一方にエポキシ樹脂組成物を塗布し、電子部品を熱圧着して接続する際に、電子部品と配線基板との金属バンプを介した接続とエポキシ樹脂組成物の硬化とを一括して行う先塗布方式が好ましい。
なお、本発明においてBステージとはJIS K6900:1994の定義による。
本発明の先塗布方式による電子部品装置の製造方法は、電子部品と配線基板とを金属バンプを介して接続することで電子部品装置を製造するものであって、前記電子部品の前記配線基板と対向する側の面及び前記配線基板の前記電子部品と対向する側の面の少なくとも一方に本発明のエポキシ樹脂組成物を付着させる付着工程と、前記電子部品と前記配線基板とを前記金属バンプを介して加圧しながら対向させることで、前記電子部品と前記配線基板との間隙に前記エポキシ樹脂組成物を充填させ、かつ、前記電子部品と前記配線基板とを前記金属バンプを介して接触させる加圧工程と、前記加圧工程中及び前記加圧工程後の少なくとも一方で、前記電子部品と前記配線基板とを前記金属バンプを介して加圧して接触する状態で熱処理して前記電子部品と前記配線基板とを前記金属バンプを介して接続させ、かつ、前記エポキシ樹脂組成物を硬化する熱処理工程とを有していてもよい。
図1は、先塗布方式による電子部品装置の製造方法の工程説明図である。
図1において、1は半導体チップ(電子部品)、2ははんだバンプ、3は接続パッド、4はソルダーレジスト、5は配線基板、6は封止樹脂(本発明のエポキシ樹脂組成物)である。
半導体チップ1と配線基板5との間隙に封止樹脂6を充填させる際の加圧条件としては、1つのバンプあたりの加重量が0.001N〜100Nが好ましく、0.005〜50Nがより好ましく、0.01N〜10Nが更に好ましい。
また、半導体チップ1と配線基板5の接続パッド3とをはんだバンプ2を介して接触させる際の加圧条件としては、1つのバンプあたりの加重量が0.002N〜200Nが好ましく、0.01N〜100Nがより好ましく、0.02N〜20Nが更に好ましい。この加圧条件下において、後述の熱処理工程での半導体チップ1と配線基板5の接続パッド3とのはんだバンプ2を介した接続を実施してもよい。
熱処理の温度としては、150℃〜300℃が好ましく、200℃〜280℃がより好ましく、220℃〜260℃が更に好ましい。この際に、封止樹脂6が硬化する。
さらに、必要に応じて封止樹脂6の硬化を充分なものとするため、120℃〜200℃の範囲で0.5時間〜6時間熱処理してもよい。
以上の工程を経ることで、本発明の電子部品装置が製造される。
(A)エポキシ樹脂
・エポキシ樹脂1:エポキシ当量143g/eqのナフタレン型エポキシ樹脂(DIC株式会社、商品名「HP4032D」)
・エポキシ樹脂2:エポキシ当量160g/eqのビスフェノールF型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社、商品名「YDF−8170C」)
・エポキシ樹脂3:エポキシ当量95g/eqのアミノフェノールをエポキシ化して得られるエポキシ樹脂(三菱化学株式会社、商品名「jER630」)
・硬化剤1:無水酸当量234g/eqの環状酸無水物(三菱化学株式会社、商品名「YH307」)
・硬化剤2:無水酸当量234g/eqの環状酸無水物(三菱化学株式会社、商品名「YH306」)
・硬化剤3:無水酸当量180g/eqの環状酸無水物であるメチル−3,6−エンドメチレン−1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸(日立化成株式会社、商品名「MHAC−HR」)
・硬化促進剤1:5−ヒドロキシイソフタル酸と2−エチル−4−メチルイミダゾールとの結晶化物(日本曹達株式会社、開発品名「HIPA−2E4MZ」)
・硬化促進剤2:5−ヒドロキシイソフタル酸と2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールとの結晶化物(日本曹達株式会社、開発品名「HIPA−2P4MHZ」)
・硬化促進剤3:5−ニトロイソフタル酸と2−エチル−4−メチルイミダゾールとの結晶化物(日本曹達株式会社、開発品名「NIPA−2E4MZ」)
・硬化促進剤4:マイクロカプセル化されたアミンをビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂に分散させた硬化促進剤(旭化成ケミカルズ株式会社、登録商標ノバキュアHXA3932HP)
・硬化促進剤5:1,8−ジアザ−ビシクロ〔5.4.0〕ウンデカ−7−エンとマレイン酸とオクチル酸の塩(サンアプロ株式会社、開発品名「SA140」)
・硬化促進剤6:1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタンと2−エチル−4−メチルイミダゾールとの反応生成物(日本曹達株式会社、開発品名「TEP−2E4MZ」)
第一の無機粒子の平均粒子径は以下のように測定した。
透過型電子顕微鏡(製品名「JEM−2100F」、日本電子株式会社)を用いて、70nm以下の粒子径を有する粒子50個を無作為に選んでそれぞれの粒子径を測定し、それらの算術平均にて平均粒子径とした。より具体的には次のように行った。
溶媒(メチルエチルケトン)に、第一の無機粒子を0.1質量%で添加し、超音波ホモジナイザーで30分振動し、分散させ、分散液を調製した。前記分散液にコロジオン膜貼付メッシュ(200メッシュ Cu、日新EM株式会社)を浸し、25℃、20分間の条件下で乾燥させ、観察試料を作製した。透過型電子顕微鏡(製品名「JEM−2100F」、日本電子株式会社)を加速電圧200kVの条件で用いて観察試料を測定した。尚、画像における粒子が真円でない場合には、長径をその粒子径として測定した。
・揺変付与剤2:平均粒子径12nmで、アルキルシランで表面処理をしたシリカ粒子(日本アエロジル株式会社、商品名「R−805」)
・揺変付与剤3:不飽和ポリカルボン酸ポリマー(ビックケミー・ジャパン株式会社、商品名「BYK−P105」)
・揺変付与剤4:平均粒子径が50nmで、フェニルシランで表面処理をしたシリカ粒子(アドマテックス株式会社、商品名「YA050C−SP3」)
第二の無機粒子の平均粒子径は以下のように測定した。
(1)試料の調製
溶媒(水)に、第二の無機粒子を5質量%で添加し、超音波ホモジナイザーで30分振動し、分散させ、試料を調製した。
(2)測定
レーザー回折式粒度分布計LA−920(株式会社堀場製作所、商品名)にて測定した。測定条件は、分散媒の屈折率を1.00(水の場合)、第二の無機粒子の屈折率を1.47(シリカ粒子の場合)として、測定した。
(3)平均粒子径の算出
粒度分布における積算値50%(体積基準)での粒径を平均粒子径とした。
・無機充填剤2:体積平均粒子径0.5μm、最大粒子径5μm、表面をカップリング剤処理した球状シリカ粒子(株式会社アドマテックス、商品名「SE−2050−SEJ」)
・無機充填剤3:体積平均粒子径10.7μm、最大粒子径42.0μmの球状シリカ粒子(電気化学工業株式会社、商品名「FB−105XFC」)
・カップリング剤1:N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン
・カップリング剤2:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
・変性エポキシ樹脂1:ゴム粒子(アクリロニトリル−ブタジエン−メタクリル酸−ジビニルベンゼン共重合物(JSR株式会社、商品名「XER−91P」))とビスフェノールF型液状エポキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社、商品名YDF−8170C)とを質量比1:4で予め加熱混融し、ゴム粒子を分散させた変性エポキシ樹脂
・変性エポキシ樹脂2:コアシェル型シリコーンゴム粒子とビスフェノールF型液状エポキシ樹脂とを質量比1:3で予め加熱混融し、ゴム粒子を分散させた変性エポキシ樹脂(旭化成ワッカー株式会社、商品名「SLJ−8012」)
・変性エポキシ樹脂3:コアシェル型シリコーンゴム粒子と、ビスフェノールF型液状エポキシ樹脂及びビスフェノールA型液状エポキシ樹脂の混合物とを質量比25:75で予め加熱混融し、ゴム粒子を分散させた変性エポキシ樹脂(株式会社カネカ、商品名「KANEACE MX−965」)
・イオントラップ剤(イオントラッパー):ビスマス系イオントラップ剤(東亞合成株式会社、商品名「IXE−500」)
150℃の熱板上に0.05mlのエポキシ樹脂組成物を滴下し、スパチュラで広がりすぎないようにかき混ぜた。滴下した後、エポキシ樹脂組成物の粘度が上がり、スパチュラを上に持ち上げた時に糸引きなくエポキシ樹脂組成物が切れるまでの時間をゲル化時間とした。
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、商品名AR2000)を用い、25℃に保たれたエポキシ樹脂組成物について、せん断速度が5.0s−1で測定したときの値を粘度とした。また、25℃に保たれたエポキシ樹脂組成物について、せん断速度が0.5s−1で測定したときの粘度とせん断速度が5.0s−1で測定したときの粘度の比(せん断速度が0.5s−1で測定したときの粘度)/(せん断速度が5.0s−1で測定したときの粘度)を揺変指数とした。
熱機械分析装置(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社、商品名TMAQ400)を用い、エポキシ樹脂組成物を150℃、1時間の条件で硬化した試験片を荷重1g、測定温度−30℃〜220℃、昇温速度5℃/分の条件で測定した。ガラス転移温度以下の熱膨張係数をCTE1、ガラス転移温度以上の熱膨張係数をCTE2とした。
配線基板(サイズ:14mm×14mm×0.30mm、コア層:E−679FG(日立化成株式会社、商品名)、ソルダーレジスト:AUS−308(太陽ホールディングス株式会社、商品名)、基板メッキ:Ni(5.0μm)+Pd(0.30μm)+Au(0.35μm))のチップ搭載部に、ディスペンサーを用いて、エポキシ樹脂組成物を約3mg塗布した。80℃に加熱したステージ上にエポキシ樹脂組成物を塗布した配線基板を置き、チップ(サイズ:7.3mm×7.3mm×0.15mm、バンプ:銅(高さ30μm)+はんだ(材質:SnAg、高さ:15μm)、バンプピッチ:80μm、バンプ数:328)を搭載し、加重:7.5N、温度/時間:260℃/5秒の条件で熱圧着を行い、その後、150℃、1時間の条件で硬化することで半導体装置を得た。
それぞれのエポキシ樹脂組成物について、上記の方法にて半導体装置を作製し、配線及び接続部の断線有無を導通試験によって確認を行い、(不良パッケージ数)/(評価パッケージ数)を接続性とした。
上記方法にて作製した半導体装置を、超音波探傷装置AT−5500(日立建機株式会社)を用いて観察を行い、ボイドの有無を◎(ボイド面積が全面積の1%以下)、○(ボイド面積が全面積の1%を超え5%以下)、△(ボイド面積が全面積の5%を超え20%以下)、×(ボイド面積が全面積の20%を超える)の4段階にて区分けし、ボイド性とした。
上記方法にて作製した半導体装置を、30℃、60%RHの条件下で192時間放置し、遠赤外線加熱方式のリフロー炉(予熱:150℃〜180℃で50秒、ピーク温度:260℃、250℃以上の加熱時間:40秒)中を5回通した。その後、超音波探傷装置を用いて、樹脂硬化物とチップ及び配線基板の剥離、樹脂硬化物のクラックの有無を観察し、(不良パッケージ数)/(評価パッケージ数)を耐リフロー性とした。
上記方法にて作製した半導体装置を、最低温度:−55℃、最高温度:125℃、各最高温度及び最低温度での保持時間:15分の条件で1000サイクル処理を行い、配線及び接続部の断線の有無を導通試験によって確認を行い、(不良パッケージ数)/(評価パッケージ数)を耐温度サイクル性とした。
上記方法にて作製した半導体装置を、130℃、85%RHの条件下で200時間放置し、配線及び接続部の断線の有無を導通試験によって確認を行い、(不良パッケージ数)/(評価パッケージ数)を耐湿信頼性とした。
実施例を、フェノール化合物とイミダゾール化合物を含有する硬化促進剤を含有し、さらに第一の無機粒子を含有した比較例3と比較すると、実施例は信頼性に優れていることが分かる。
実施例を、第一の無機粒子を含有しない比較例5、6、8及び9と比較すると、実施例はボイド性又は信頼性に優れていることが分かる。これは比較例5、6、8及び9は揺変指数が低いため、ボイドが発生しやすいためと考えられる。
実施例を、第二の無機粒子を含有しない比較例7と比較すると、実施例は接続性又はボイド性に優れていることが分かる。これは比較例7は無機粒子の平均粒子径が大きく、電子部品と配線基板との間に噛みこんでしまうことが考えられる。
また、実施例8〜実施例20はカップリング剤としてケチミン構造を有する化合物を含有したエポキシ樹脂組成物である。ケチミン構造を有する化合物を含有していない実施例1〜7と比較すると、実施例8〜実施例20はボイド性に優れる傾向があることが分かる。これは実施例1〜7は80℃に加熱したステージ上にエポキシ樹脂組成物を塗布した配線基板を置いたときにエポキシ樹脂組成物が形状を保持できずに流動してしまうが、ケチミン構造を有したカップリング剤を含有した実施例8〜20はエポキシ樹脂組成物の形状を保持できるため、ボイド性に優れているためと考えられる。
2 はんだバンプ
3 接続パッド
4 ソルダレジスト
5 配線基板
6 封止樹脂
Claims (11)
- エポキシ樹脂と、硬化剤と、イソフタル酸化合物とイミダゾール化合物との結晶化物を含む硬化促進剤と、平均粒子径が1nm〜45nmの第一の無機粒子と、平均粒子径が0.1μm〜10μmの第二の無機粒子と、カップリング剤とを含有し、
前記カップリング剤が、下記一般式(I−4)で示される化合物を含む、エポキシ樹脂組成物。
(一般式(I−4)中、R41及びR42は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数が1〜18の1価の炭化水素基又は水素原子を表す。R43は、置換基を有していてもよい炭素数が1〜18の2価の炭化水素基を表す。R44は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数が1〜18の1価の炭化水素基を表す。R45は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数が1〜18の1価の炭化水素基を表す。nは0〜3の整数を表す。) - 前記第一の無機粒子の含有率が、1質量%〜5質量%である、請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記第二の無機粒子の含有率が、20質量%〜70質量%である、請求項1又は請求項2に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記第二の無機粒子が、球状シリカ粒子を含む、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記イソフタル酸化合物が、下記一般式(I−1)で示される化合物を含み、前記イミダゾール化合物が、下記一般式(I−2)で示される化合物を含む、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
(一般式(I−1)中、R11〜R14は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数が1〜18の1価の炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数が1〜18のアルコキシ基、水素原子、水酸基又はニトロ基を表す。)
(一般式(I−2)中、R21〜R24は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数が1〜18の1価の炭化水素基又は水素原子を表す。) - 前記硬化剤が、酸無水物を含む、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記酸無水物が、下記一般式(I−3)で示される化合物を含む、請求項6に記載のエポキシ樹脂組成物。
(一般式(I−3)中、R31〜R36は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数が1〜18の1価の炭化水素基又は水素原子を表す。R31又はR35とR34又はR36とが互いに結合して環を形成していてもよい。) - さらに、ゴム粒子を含有する、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記ゴム粒子の含有率が、前記エポキシ樹脂全量に対して10質量%〜30質量%である、請求項8に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物を用いて封止される電子部品装置。
- 電子部品と配線基板とを金属バンプを介して接続することで電子部品装置を製造する電子部品装置の製造方法であって、
前記電子部品の前記配線基板と対向する側の面及び前記配線基板の前記電子部品と対向する側の面の少なくとも一方に請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物を付着させる付着工程と、
前記電子部品と前記配線基板とを前記金属バンプを介して加圧しながら対向させることで、前記電子部品と前記配線基板との間隙に前記エポキシ樹脂組成物を充填させ、かつ、前記電子部品と前記配線基板とを前記金属バンプを介して接触させる加圧工程と、
前記加圧工程中及び前記加圧工程後の少なくとも一方で、前記電子部品と前記配線基板とを前記金属バンプを介して加圧して接触する状態で熱処理して前記電子部品と前記配線基板とを前記金属バンプを介して接続させ、かつ、前記エポキシ樹脂組成物を硬化する熱処理工程と、
を有する電子部品装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013190589A JP6286959B2 (ja) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | エポキシ樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013190589A JP6286959B2 (ja) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | エポキシ樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015054951A JP2015054951A (ja) | 2015-03-23 |
JP6286959B2 true JP6286959B2 (ja) | 2018-03-07 |
Family
ID=52819578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013190589A Expired - Fee Related JP6286959B2 (ja) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | エポキシ樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6286959B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI673318B (zh) * | 2013-11-29 | 2019-10-01 | 日商納美仕股份有限公司 | 環氧樹脂組成物、半導體密封劑及半導體裝置 |
KR101955754B1 (ko) * | 2016-02-16 | 2019-03-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자 |
US20240109869A1 (en) * | 2021-02-03 | 2024-04-04 | Adeka Corporation | Charge transfer complex |
CN114628057B (zh) * | 2022-02-11 | 2024-06-07 | 广州市儒兴科技股份有限公司 | 一种有机载体及其应用 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4176619B2 (ja) * | 2003-07-18 | 2008-11-05 | 信越化学工業株式会社 | フリップチップ実装用サイドフィル材及び半導体装置 |
JP3928603B2 (ja) * | 2003-07-28 | 2007-06-13 | 松下電工株式会社 | エポキシ樹脂組成物並びに半導体装置及びその製造方法 |
TWI492339B (zh) * | 2009-06-01 | 2015-07-11 | Shinetsu Chemical Co | A dam material composition for a bottom layer filler material for a multilayer semiconductor device, and a manufacturing method of a multilayer semiconductor device using the dam material composition |
JP2012108393A (ja) * | 2010-11-18 | 2012-06-07 | Sharp Corp | トナーの製造方法およびトナー |
JP2013014700A (ja) * | 2011-07-05 | 2013-01-24 | Kyocera Chemical Corp | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた積層型半導体装置 |
JP6046894B2 (ja) * | 2011-12-28 | 2016-12-21 | ナミックス株式会社 | 液状封止材 |
-
2013
- 2013-09-13 JP JP2013190589A patent/JP6286959B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015054951A (ja) | 2015-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6194900B2 (ja) | 電子部品用液状樹脂組成物及びその製造方法、並びに電子部品装置 | |
JP6340762B2 (ja) | アンダーフィル材を用いた電子部品装置の製造方法、アンダーフィル材、及び電子部品装置 | |
JP5228426B2 (ja) | 電子部品封止用液状樹脂組成物及びこれを用いた電子部品装置 | |
KR101031151B1 (ko) | 전자 부품 밀봉용 액상 수지 조성물 및 이것을 이용한 전자 부품 장치 | |
JP5277537B2 (ja) | 電子部品用液状樹脂組成物及びこれを用いた電子部品装置 | |
JP6789495B2 (ja) | アンダーフィル用樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 | |
JP5114935B2 (ja) | 電子部品用液状樹脂組成物、及びこれを用いた電子部品装置 | |
JP2009097013A (ja) | 封止用液状樹脂組成物、電子部品装置及びウエハーレベルチップサイズパッケージ | |
JP2007182562A (ja) | 電子部品用液状樹脂組成物及び電子部品装置 | |
JP5692212B2 (ja) | 電子部品用液状樹脂組成物及びこれを用いた電子部品装置 | |
JP6286959B2 (ja) | エポキシ樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 | |
JP2015083634A (ja) | エポキシ樹脂組成物、このエポキシ樹脂組成物を用いた電子部品装置及び電子部品装置の製造方法。 | |
JP7167912B2 (ja) | 液状封止樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 | |
JP6816426B2 (ja) | アンダーフィル材及びそれを用いた電子部品装置 | |
JP4176619B2 (ja) | フリップチップ実装用サイドフィル材及び半導体装置 | |
JP3925803B2 (ja) | フリップチップ実装用サイドフィル材及び半導体装置 | |
JP2019083225A (ja) | アンダーフィル用液状樹脂組成物、電子部品装置、及び電子部品装置の製造方法 | |
JP6825643B2 (ja) | 電子部品用液状樹脂組成物及び電子部品装置 | |
JP2015054952A (ja) | エポキシ樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 | |
JP2009057575A (ja) | 液状エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置 | |
JP6686433B2 (ja) | アンダーフィル用樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 | |
JP5708666B2 (ja) | 液状エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置 | |
JP2017028050A (ja) | アンダーフィル材及びそれを用いた電子部品装置 | |
JP7095724B2 (ja) | アンダーフィル用樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 | |
JP2018070679A (ja) | アンダーフィル材用樹脂組成物及びこれを用いた電子部品装置とその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160810 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170519 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170606 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170727 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170905 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171106 |
|
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: 20180109 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180122 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6286959 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |