JP6398619B2 - 先供給型アンダーフィル材、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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Description
エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と硬化触媒及び硬化剤の少なくとも一方とを含有し、熱を加えることによってエポキシ基の開環重合反応が起こり高分子量化する。そのため、エポキシ樹脂組成物は硬化するまでには多少の時間が必要であり、生産性が低下する傾向がある。特に、先供給方式の場合、50℃〜100℃程度の中温領域のホットプレートで加熱された配線基板又は電子部品に、アンダーフィル材が供給される。そのため、硬化するまでに時間がかかると、配線基板、電子部品等の上に付着する水分、揮発性の化合物等を起因とするボイドが発生しやすい傾向がある。ボイドは剥離、クラック等の不良の原因となり、信頼性を低下させる可能性がある。
前記電子部品における前記配線基板と対向する側の面及び前記配線基板における前記電子部品と対向する側の面からなる群より選択される少なくとも一方の面に、前記<1>〜<10>のいずれか1項に記載の先供給型アンダーフィル材を供給する供給工程と、
前記電子部品と前記配線基板とを接合部を介して接合し、かつ前記先供給型アンダーフィル材を硬化する接合工程と、を含む、電子部品装置の製造方法。
前記電子部品と対向して配置され、前記電子部品に接合部を介して電気的に接合される配線基板と、
前記電子部品と前記配線基板との間に配置される、前記<1>〜<10>のいずれか1項に記載の先供給型アンダーフィル材の硬化物と、
を有する電子部品装置。
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、アンダーフィル材中の各成分の量は、アンダーフィル材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、アンダーフィル材中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
更に、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。
本発明の先供給型アンダーフィル材は、ラジカル重合性化合物と、ラジカル重合開始剤と、不飽和二重結合を有する基を有する無機充填材又は不飽和二重結合を有する化合物で表面処理された無機充填材(以下、これらを包括して「特定無機充填材」ともいう)と、を含有する。本発明の先供給型アンダーフィル材は、高温領域での硬化反応の速度が速く、一方で中温領域においては優れた熱安定性を有する。すなわち、中温領域において反応の開始が抑制される。その理由は以下のように推察される。
以下、本発明の先供給型アンダーフィル材を構成する各成分について説明する。
本発明で用いられるラジカル重合性化合物は、特にその化合物の骨格は限定されるものではなく、分子中に不飽和二重結合を有する化合物が好ましい。本発明で用いられるラジカル重合性化合物としてはレドックス重合性化合物、エマルジョン乳化重合化合物、(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。本発明で用いられるラジカル重合性化合物は、電子部品装置への適用性、硬化速度のコントロール性、アンダーフィル材のハンドリング性等を考えると(メタ)アクリレート化合物が好ましい。ラジカル重合性化合物は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。ラジカル重合性化合物は、(メタ)アクリレート化合物を主成分として含むことが好ましい。
本発明において用いられる多官能(メタ)アクリレート化合物としては、1分子中に含まれるアクリロイル基又はメタクリロイル基の数が2個以上の化合物であれば、特に制限はない。
(検出器:L−2490型RI[(株)日立ハイテクノロジーズ製])、
(カラムオーブン:L−2350[(株)日立ハイテクノロジーズ製])
カラム:Gelpack GL−R440 + Gelpack GL−R450 + Gelpack GL−R400M(計3本)(日立化成(株)製、商品名)
カラムサイズ:10.7mm(内径)×300mm
溶離液:テトラヒドロフラン
試料濃度:10mg/2mL
注入量:200μL
流量:2.05mL/分
測定温度:25℃
本発明の先供給型アンダーフィル材に含有されるラジカル重合開始剤は、特に限定されるものではなく、従来から公知のラジカル重合開始剤を用いることができる。
中でも保管安定性の観点から、有機過酸化物を少なくとも1種含むことが好ましい。
本発明の先供給型アンダーフィル材は、特定無機充填材を含有する。特定無機充填材は、不飽和二重結合を有する基を有する無機充填材、又は不飽和二重結合を有する化合物で表面処理された無機充填材である。
本発明の先供給型アンダーフィル材は、重合禁止剤を含有することが好ましい。重合禁止剤の種類は特に特定するものではなく、従来公知の重合禁止剤を用いることができる。
本発明の先供給型アンダーフィル材が25℃で液体の場合、揺変付与剤を含有してもよい。
本発明で用いられる揺変付与剤は、電子部品用有機樹脂組成物に一般的に使用されている揺変付与剤であれば特に制限されるものではない。揺変付与剤としては、ひまし油に水素を添加することにより得られる水素添加ひまし油化合物、ポリエチレンを酸化処理し極性基を導入することにより得られる酸化ポリエチレン化合物、植物油脂肪酸とアミンとにより合成されるアマイドワックス化合物、長鎖ポリアミノアマイドと酸ポリマーの塩、不飽和ポリカルボン酸ポリマー、微粉末シリカ、破砕シリカ等が挙げられる。
本発明の先供給型アンダーフィル材が25℃でフィルム状の場合、高分子成分を含有することが好ましい。
本発明で用いられる高分子成分は、電子部品用有機樹脂組成物に一般的に使用されている高分子成分であれば特に制限されるものではない。高分子成分としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂及びアクリルゴムが挙げられる。これらの中でも耐熱性及びフィルム形成性に優れる観点から、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリルゴム、シアネートエステル樹脂及びポリカルボジイミド樹脂が好ましく、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂及びアクリルゴムがより好ましい。これらの高分子成分は1種単独で又は2種以上の混合物又は共重合体として使用することもできる。高分子成分は市販品を用いてもよいし、合成したものを用いてもよい。
本発明の先供給型アンダーフィル材は、フラックス剤を含有してもよい。
本発明の先供給型アンダーフィル材にフラックス機能を付与するために、必要に応じてフラックス剤を使用することができる。本発明において使用可能なフラックス剤は、従来公知のハロゲン化水素酸アミン塩等を用いることができる。本発明において好ましいフラックス剤としては、電気特性の観点から、ヒドロキシ安息香酸等のフェノール性水酸基とカルボキシ基とを有する化合物、トリメリット酸等のカルボキシ基を含む酸無水物、アビエチン酸、アジピン酸、アスコルビン酸、クエン酸、2−フランカルボン酸、リンゴ酸等の有機酸、1分子にアルコール性水酸基を2個以上含有する化合物、金属スルホン酸塩、金属カルボニル酸塩等の有機酸塩、キノリノール誘導体などが挙げられ、より好ましくは、有機酸及び有機酸塩が挙げられる。
本発明の先供給型アンダーフィル材は、耐湿性及び高温放置特性をより向上させる観点から、必要に応じてイオントラップ剤を含有することができる。本発明において使用可能なイオントラップ剤は、電子部品用有機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く、例えば、下記一般式(II−1)又は(II−2)で表される化合物が挙げられる。
BiOx(OH)y(NO3)z ・・・(II−2)
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。
本発明の先供給型アンダーフィル材が25℃で液体の場合、フィレット性をより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、電子部品用有機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等の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などの界面活性剤が挙げられる。なかでも、表面張力の低減の観点からは、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好ましい。
本発明の先供給型アンダーフィル材は、その他の添加剤として、染料、カーボンブラック等の着色剤、希釈剤などを必要に応じて含有することができる。
本発明の先供給型アンダーフィル材の揺変指数は、1.0以上が好ましく、1.5以上がより好ましく、2.0以上が更に好ましい。
本発明におけるアンダーフィル材の揺変指数は、25℃に保たれたアンダーフィル材について、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)の値である。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せん断粘度計を用いて、温度25℃で測定される。
25℃で液体の先供給型アンダーフィル材は、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調製してもよい。一般的な手法として、所定の成分を秤量し、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、液体の先供給型アンダーフィル材を得ることができる。
本発明の電子部品装置は、電子部品と、電子部品と対向して配置され、電子部品に接合部を介して電気的に接合される配線基板と、電子部品と配線基板との間に配置される本発明の先供給型アンダーフィル材の硬化物と、を有する。
以下、先供給方式による電子部品装置の製造方法について、詳細に説明する。
以下、図面を参照しながら先供給方式による電子部品装置の製造方法について説明する。
更に、必要に応じて封止材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時間加熱してもよい。
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。
実施例及び比較例に使用した成分は以下の通りである。尚、表1及び表2中、「−」は、その成分を含有しないことを意味する。
・アクリレート2:A−DCP(新中村化学工業(株)、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、官能基当量:155)
・メタクリレート3:DCP(新中村化学工業(株)、トリシクロデカンジメタノールジメタアクリレート、官能基当量:169)
・硬化剤2:カヤハードAA(日本化薬(株)、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、当量63)
・無機充填材2:平均粒子径0.5μm、最大粒子径5μmでエポキシシランカップリング処理(3−グリシドキシプロピル基を有するシランカップリング剤により処理)された球状シリカ((株)アドマテックス、商品名:SE−2050−SEJ)
アンダーフィル材を100μmの厚さで基板上に塗布し、70℃のオーブン内で2時間加熱した。加熱前後の試料をそれぞれ10mg計量して、DSC測定を行い、反応開始温度であるOn set温度を測定した。測定されたOn set温度に基づき、下記基準で評価した。
A:加熱前後においてOn set温度が5℃以下の変化であった。
B:加熱前後においてOn set温度が5℃以上の変化が見られた。
C:加熱前後でDSCのチャートが変化した。
配線基板のチップ搭載部に、ディスペンサーを用いて、アンダーフィル材を約3mg塗布した。80℃に加熱したステージ上にアンダーフィル材を塗布した配線基板を置き、チップを搭載し、加重:7.5N、温度/時間:260℃/5秒の条件で熱圧着を行い、その後、165℃、1時間の条件で硬化することで電子部品装置を得た。
尚、配線基板としては、サイズ:14mm×14mm×0.30mm、コア層:E−679FG(日立化成(株)商品名)、ソルダーレジスト:AUS−308(太陽インキ(株)商品名)、基板メッキ:Ni(5.0μm)+Pd(0.30μm)+Au(0.35μm)を用いた。また、チップとしては、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を用いた。
接続性の評価で示した方法により作製した電子部品装置を、超音波探傷装置AT−5500(日立建機(株))を用いて観察を行い、下記基準でボイド性を評価した。
A:ボイド面積が全面積の1%以下
B:ボイド面積が全面積の1%を超え5%以下
C:ボイド面積が全面積の5%を超え20%以下
D:ボイド面積が全面積の20%を超える
接続性の評価での電子部品装置の作製方法と同様にして、但し、70℃に加熱したステージ上にアンダーフィル材を塗布した後、2時間放置してから圧着を行うように変更して、電子部品装置を作製した。この電子部品装置を、超音波探傷装置AT−5500(日立建機(株))を用いて観察し、下記基準で中温領域放置後のボイド性を評価した。
A:ボイド面積が全面積の1%以下
B:ボイド面積が全面積の1%を超え5%以下
C:ボイド面積が全面積の5%を超え20%以下
D:ボイド面積が全面積の20%を超える
2 はんだバンプ
3 接続パッド
4 ソルダーレジスト
5 配線基板
6 封止材
10 半導体チップ(電子部品)
15 配線
20 基板
30 接続バンプ
40 フィルム状アンダーフィル材
60 ソルダーレジスト
600 電子部品装置
Claims (9)
- ラジカル重合性化合物と、ラジカル重合開始剤と、不飽和二重結合を有する基を有する無機充填材と、重合禁止剤と、を含有し、前記重合禁止剤がフェノール重合禁止剤を含み、前記フェノール重合禁止剤が下記一般式(3)で表される化合物を含む、先供給型アンダーフィル材。
〔式(3)中、R6〜R10は、各々独立に、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を示す。〕 - ラジカル重合性化合物と、ラジカル重合開始剤と、不飽和二重結合を有する基を有する化合物で表面処理された無機充填材と、重合禁止剤と、を含有し、前記重合禁止剤がフェノール重合禁止剤を含み、前記フェノール重合禁止剤が下記一般式(3)で表される化合物を含む、先供給型アンダーフィル材。
- 前記不飽和二重結合を有する基が、下記一般式(1)で表される基を含む、請求項1又は請求項2に記載の先供給型アンダーフィル材。
〔式(1)中、R1は、水素原子、メチル基又はエチル基を示し、R2は炭素数1〜30のアルキレン基を示す。〕 - 前記不飽和二重結合を有する基を有する化合物が、下記一般式(2)で表される化合物を含む、請求項2に記載の先供給型アンダーフィル材。
〔式(2)中、R1は、水素原子、メチル基又はエチル基を示し、R2は炭素数1〜30のアルキレン基を示し、R3は各々独立に、炭素数1〜30のアルキル基を示す。〕 - 前記ラジカル重合性化合物が、(メタ)アクリレート化合物を主成分として含む、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の先供給型アンダーフィル材。
- 前記ラジカル重合開始剤が、フェニル基を有する化合物を含む、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の先供給型アンダーフィル材。
- 25℃で液体又はフィルム状である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の先供給型アンダーフィル材。
- 電子部品と配線基板とを接合部を介して電気的に接合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り、
前記電子部品における前記配線基板と対向する側の面及び前記配線基板における前記電子部品と対向する側の面からなる群より選択される少なくとも一方の面に、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の先供給型アンダーフィル材を供給する供給工程と、
前記電子部品と前記配線基板とを接合部を介して接合し、かつ前記先供給型アンダーフィル材を硬化する接合工程と、を含む、電子部品装置の製造方法。 - 電子部品と、
前記電子部品と対向して配置され、前記電子部品に接合部を介して電気的に接合される配線基板と、
前記電子部品と前記配線基板との間に配置される、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の先供給型アンダーフィル材の硬化物と、
を有する電子部品装置。
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