JP6436107B2 - 封止用樹脂組成物、電子部品の製造方法、および電子部品 - Google Patents
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Description
熱硬化性樹脂と、充填剤と、微分散された低応力剤と、を含む封止用樹脂組成物であって、
アセトン不溶分が0.05質量%以下であり、
前記封止用樹脂組成物全体に対する樹脂成分の含有量をCR(質量%)とし、前記低応力剤の含有量をCS(質量%)として、以下の(a)、(b)を満たす封止用樹脂組成物が提供される。
(a)5質量%≦CR≦8質量%
(b)0.3≦CS/CR≦1.0
上述の封止用樹脂組成物を用いて電子素子または金属部材を封止成形する工程を備える電子部品の製造方法が提供される。
上述の封止用樹脂組成物を硬化することにより形成された封止樹脂を備える電子部品が提供される。
(a)5質量%≦CR≦8質量%
(b)0.3≦CS/CR≦1.0
封止用樹脂組成物は、たとえば電子素子または金属部材を封止するために用いられる。電子素子としては、とくに限定されないが、たとえばトランジスタ、ダイオード、LED(Light Emitting Diode)、インダクタやバリスタ等の受動素子等に例示される半導体素子、および集積回路が挙げられる。また、金属部材としては、とくに限定されないが、たとえば金属配線や金属ワイヤ、金属基板が挙げられる。
(a)5質量%≦CR≦8質量%
(b)0.3≦CS/CR≦1.0
ここで、樹脂成分とは、熱硬化性樹脂(A)を含むものである。一方で、樹脂成分は、低応力剤(E)を含まない概念である。封止用樹脂組成物が熱硬化性樹脂(A)以外の他の樹脂を含む場合には、熱硬化性樹脂(A)の含有量と、当該他の樹脂の含有量と、の合計が樹脂成分の含有量CRとなる。上記他の樹脂としては、たとえばフェノール樹脂系硬化剤等の硬化剤(B)として含み得る樹脂が挙げられる。
(a')5質量%≦CR≦7質量%
(b')0.3≦CS/CR≦0.5
熱硬化性樹脂(A)は、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、オキセタン樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、およびマレイミド樹脂からなる群から選択される一種類または二種類以上を含む。これらの中でも、硬化性、保存性、耐熱性、耐湿性、および耐薬品性を向上させる観点から、エポキシ樹脂を含むことがとくに好ましい。
封止用樹脂組成物は、たとえば硬化剤(B)を含むことができる。封止用樹脂組成物に含まれる硬化剤(B)としては、たとえば重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、および縮合型の硬化剤の3タイプに大別することができる。
封止用樹脂組成物は、たとえば硬化促進剤(C)を含むことができる。硬化促進剤(C)は、熱硬化性樹脂樹脂(A)(たとえばエポキシ樹脂)と、硬化剤(B)(たとえばフェノール樹脂系硬化剤)と、の架橋反応を促進させるものであればよい。
封止用樹脂組成物は、充填剤(D)を含む。充填剤(D)は、たとえば溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、窒化珪素、および窒化アルミからなる群から選択される一種類または二種類以上の無機充填剤を含むことができる。これらの中でも、汎用性に優れている観点から、シリカを含むことがより好ましく、溶融シリカを含むことがとくに好ましい。
低応力剤(E)は、たとえばシリコーン化合物等のシロキサン結合を有する化合物、熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマー等のエラストマーなどから選択される一種または二種以上を含むことができる。シリコーン化合物としては、たとえばシリコーンオイルおよびシリコーンゴムが挙げられる。また、エラストマーとしては、ポリブタジエン化合物、中でもアクリロニトリル−ブタジエン共重合化合物が好適であり、非変性アクリロニトリル−ブタジエン共重合化合物や、カルボン酸変性アクリロニトリル−ブタジエン共重合化合物(CTBN(Carboxyl−Terminated Butadiene−Nitrile))がより好適である。
封止用樹脂組成物には、必要に応じて、たとえば離型剤、カップリング剤、イオン捕捉剤、難燃剤、着色剤、および酸化防止剤等の各種添加剤のうち一種または二種以上を適宜配合することができる。離型剤は、たとえばカルナバワックス等の天然ワックス、モンタン酸エステルワックスや酸化ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸およびその金属塩類、ならびにパラフィンから選択される1種類または2種類以上を含むことができる。カップリング剤は、たとえばエポキシシラン、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、メタクリルシラン等の各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム/ジルコニウム系化合物等の公知のカップリング剤から選択される1種類または2種類以上を含むことができる。イオン捕捉剤は、たとえばハイドロタルサイトを含む。難燃剤は、たとえば水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスファゼンから選択される1種類または2種類以上を含むことができる。着色剤は、たとえばカーボンブラックを含むことができる。
本実施形態に係る電子部品100は、電子素子10または金属部材を封止する封止樹脂20を備えている。封止樹脂20は、本実施形態に係る封止用樹脂組成物の硬化物により構成されている。また、電子素子10および金属部材としては、たとえば上記において例示したものを用いることができる。
また、電子部品100は、金属部材と、金属部材を封止する封止樹脂20と、を備えていてもよい。このような電子部品100としては、たとえば金属配線を封止用樹脂組成物により封止して形成される樹脂基板が挙げられる。
電子部品100の製造方法は、上述の封止用樹脂組成物を用いて電子素子10または金属部材を封止成形する工程を備えている。これにより、電子素子10または金属部材を封止して得られる成形体において反りが発生することを抑制することができる。
以下、図2に示す電子部品100の製造方法の一例について詳述する。
本実施形態においては、たとえばこのようにして電子部品100が形成される。
以下、本発明の参考形態の一例を示す。
<1>
熱硬化性樹脂と、充填剤と、低応力剤と、を含む封止用樹脂組成物であって、
アセトン不溶分が0.05質量%以下であり、
前記封止用樹脂組成物全体に対する樹脂成分の含有量をC R (質量%)とし、前記低応力剤の含有量をC S (質量%)として、以下の(a)、(b)を満たす封止用樹脂組成物。
(a)5質量%≦C R ≦8質量%
(b)0.3≦C S /C R ≦1.0
<2>
<1>に記載の封止用樹脂組成物において、
前記封止用樹脂組成物全体に対する前記充填剤の含有量C F が、85質量%以上である封止用樹脂組成物。
<3>
<1>または<2>に記載の封止用樹脂組成物において、
前記封止用樹脂組成物に対し、175℃で120秒間熱処理した後、175℃で4時間熱処理して得られる硬化物の、25℃における貯蔵弾性率E'が、30GPa以下である封止用樹脂組成物。
<4>
<1>〜<3>いずれか一に記載の封止用樹脂組成物において、
前記封止用樹脂組成物に対し、175℃で120秒間熱処理した後、175℃で4時間熱処理して得られる硬化物の、ガラス転移温度以下における線膨張係数が、6ppm/℃以下である封止用樹脂組成物。
<5>
<1>〜<4>いずれか一に記載の封止用樹脂組成物において、
前記低応力剤は、60℃において液状である液状成分を含み、
前記液状成分は、シロキサン結合を有する化合物を含む封止用樹脂組成物。
<6>
<5>に記載の封止用樹脂組成物において、
前記低応力剤全体に対する前記液状成分の含有量は60質量%以上である封止用樹脂組成物。
<7>
<1>〜<6>いずれか一に記載の封止用樹脂組成物において、
前記低応力剤は、シリコーン化合物を含む封止用樹脂組成物。
<8>
<7>に記載の封止用樹脂組成物において、
前記シリコーン化合物は、シリコーンオイルを含む封止用樹脂組成物。
<9>
<1>〜<8>いずれか一に記載の封止用樹脂組成物を用いて電子素子または金属部材を封止成形する工程を備える電子部品の製造方法。
<10>
<9>に記載の電子部品の製造方法において、
前記封止成形は、圧縮成形により行われる電子部品の製造方法。
<11>
<10>に記載の電子部品の製造方法において、
前記圧縮成形は、120℃以上160℃以下の条件により行われる電子部品の製造方法。
<12>
<9>〜<11>いずれか一に記載の電子部品の製造方法において、
前記封止成形する前記工程は、前記電子素子である半導体素子に対してウェハレベルにおいて行われる電子部品の製造方法。
<13>
<1>〜<8>いずれか一に記載の封止用樹脂組成物を硬化することにより形成された封止樹脂を備える電子部品。
実施例1〜6、比較例1〜4および7について、次のように封止用樹脂組成物を調製した。まず、表1に示す配合に従い、充填剤1、熱硬化性樹脂(A)、硬化剤(B)、硬化促進剤(C)、および離型剤(F)を、ミキサーを用いて混合して混合物を得た。次いで、上記混合物に対し、表1に示す配合に従い低応力剤(E)を添加した後、ミキサーを用いて混合した。次いで、上記混合物に対し、表1に示す配合に従い充填剤2を添加した後、ミキサーを用いて混合した。次いで、得られた混合物を、70〜100℃でロール混練した。次いで、混練後の混合物を冷却し、粉砕して、粉粒状の封止用樹脂組成物を得た。
比較例6については、次のように封止用樹脂組成物を調製した。まず、表1に示す配合に従い、熱硬化性樹脂(A)、硬化剤(B)、硬化促進剤(C)、充填剤1、充填剤2、低応力剤(E)および離型剤(F)を、ミキサーを用いて一括混合して混合物を得た。次いで、得られた混合物を、70〜100℃でロール混練した。次いで、混練後の混合物を冷却し、粉砕して、粉粒状の封止用樹脂組成物を得た。
熱硬化性樹脂1:ビフェニル型エポキシ樹脂(YX−4000H、三菱化学(株)製)
熱硬化性樹脂2:ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂(NC−3000、日本化薬(株)製)
熱硬化性樹脂3:トリフェノールメタン型エポキシ樹脂(E1032−H60、三菱化学(株)製)
硬化剤1:トリフェノールメタン型フェノール樹脂 (MEH7500、明和化成(株)製)
硬化剤2:ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂(MEH−7851SS、明和化成(株)製)
トリフェニルホスフィン(PP360、ケイ・アイ化成(株)製)
充填剤1:球状溶融シリカ(電気化学工業(株)製、FB−950FC、平均粒径D50:22μm)
充填剤2:球状溶融シリカ(アドマテックス(株)製、SO−25R、平均粒径D50:0.5μm)
なお、充填剤(D)の平均粒径(D50)は、レーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所社製、SALD−7000)を用いて粒子の粒度分布を体積基準で測定し、そのメディアン径(D50)を平均粒径とした。
シリコーンオイル(FZ−3730、東レ・ダウコーニング(株)製)
モンタン酸エステルワックス(リコルブWE−4、クラリアントジャパン(株)製)
各実施例および各比較例について、得られた封止用樹脂組成物のアセトン不溶分を次のようにして測定した。まず、封止用樹脂組成物300gを液温25℃のアセトン1000mlに投入し、20分間振盪して得たアセトン溶液を、70メッシュ(目開き212μm)のJIS標準ふるいで篩分した。次いで、ふるい上の残存物を風乾させた後、当該残存物の重量を測定した。そして、測定結果から、残存物の封止用樹脂組成物全体に対する割合(質量%)を算出し、これをアセトン不溶分とした。結果を表1に示す。表1では、アセトン不溶分が0.05質量%未満であるものを「<0.05」と記載している。
各実施例および各比較例について、得られた封止用樹脂組成物に対しスパイラルフロー測定を行った。スパイラルフロー測定は、低圧トランスファー成形機(コータキ精機(株)製「KTS−15」)を用いて、EMMI−1−66に準じたスパイラルフロー測定用の金型に金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間120秒の条件で封止用樹脂組成物を注入し、流動長を測定することにより行った。結果を表1に示す。
各実施例および各比較例について、得られた封止用樹脂組成物のゲルタイムを測定した。ゲルタイムの測定は、175℃に加熱した熱板上で封止用樹脂組成物を溶融した後、へらで練りながら硬化するまでの時間(ゲルタイム)を測定することにより行った。結果を表1に示す。
実施例1〜6および比較例1〜4について、得られた封止用樹脂組成物の硬化物の貯蔵弾性率を次のように測定した。まず、低圧トランスファー成形機(コータキ精機(株)製「KTS−15」)を用いて金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間120秒で封止用樹脂組成物を注入成形し、10mm×4mm×4mmの試験片を得た。次いで、得られた試験片を175℃、4時間で後硬化した。次いで、上記試験片に対して、動的粘弾性測定装置を用いて引っ張りモード、周波数1Hz、昇温速度5℃/分、測定温度範囲−50℃〜300℃の条件で動的粘弾性測定を行った。そして、測定結果から、25℃における貯蔵弾性率E'(MPa)を得た。結果を表1に示す。
各実施例および比較例について、得られた封止用樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度(Tg)、線膨張係数(CTE1、CTE2)を、以下のように測定した。まず、低圧トランスファー成形機(コータキ精機(株)製「KTS−15」)を用いて金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間120秒で封止用樹脂組成物を注入成形し、10mm×4mm×4mmの試験片を得た。次いで、得られた試験片を175℃、4時間で後硬化した後、熱機械分析装置(セイコー電子工業(株)製、TMA100)を用いて、測定温度範囲0℃〜320℃、昇温速度5℃/分の条件下で測定を行った。この測定結果から、ガラス転移温度(Tg)、ガラス転移温度以下における線膨張係数(CTE1)、ガラス転移温度超過における線膨張係数(CTE2)を算出した。結果を表1に示す。なお、実施例1〜6および比較例1〜4についてはガラス転移温度と線膨張係数の測定結果が、比較例5および6についてはガラス転移温度の測定結果が、表1に示されている。
また、比較例7の封止用樹脂組成物は硬化が不十分であったため、ガラス転移温度および線膨張係数の測定はおこなわなかった。
実施例1〜6および比較例1〜4について、得られた封止用樹脂組成物の成形収縮率を測定した。測定は、低圧トランスファー成形機(コータキ精機(株)製「KTS−15」)を用いて金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間120秒の条件で作製した試験片に対して、JIS K 6911に準じて行った。結果を表1に示す。
実施例1〜6および比較例1〜6について、封止用樹脂組成物を用いて以下のようにWLPを作製し、WLP反りを評価した。
厚み0.7mm、直径200mmのシリコンウェハの回路面に対し、金型温度150℃、成形圧力6MPa、硬化時間5分の条件で、成形樹脂厚0.8mmとなるように封止用樹脂組成物を圧縮成形し、WLPを得た。得られたWLPを上に凸となるように静置し、最高位置と最低位置の高さの差を測定した。この差をWLP反りとした。
なお、比較例5および6のWLPにおいては、封止樹脂の表面に凝集物が付着しており、外観が悪かった。
また、比較例7の封止用樹脂組成物は硬化が不十分であったため、WLP反りの評価はおこなわなかった。
12 電極
20 封止樹脂
30、32 絶縁層
40 ビア
42 配線
44 半田ボール
50 キャリア
52 マウントフィルム
100 電子部品
200 成形体
Claims (13)
- 熱硬化性樹脂と、充填剤と、微分散された低応力剤と、を含む封止用樹脂組成物であって、
アセトン不溶分が0.05質量%以下であり、
前記封止用樹脂組成物全体に対する樹脂成分の含有量をCR(質量%)とし、前記低応力剤の含有量をCS(質量%)として、以下の(a)、(b)を満たす封止用樹脂組成物。
(a)5質量%≦CR≦8質量%
(b)0.3≦CS/CR≦1.0 - 請求項1に記載の封止用樹脂組成物において、
前記封止用樹脂組成物全体に対する前記充填剤の含有量CFが、85質量%以上である封止用樹脂組成物。 - 請求項1または2に記載の封止用樹脂組成物において、
前記封止用樹脂組成物に対し、175℃で120秒間熱処理した後、175℃で4時間熱処理して得られる硬化物の、25℃における貯蔵弾性率E'が、30GPa以下である封止用樹脂組成物。 - 請求項1〜3いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物において、
前記封止用樹脂組成物に対し、175℃で120秒間熱処理した後、175℃で4時間熱処理して得られる硬化物の、ガラス転移温度以下における線膨張係数が、6ppm/℃以下である封止用樹脂組成物。 - 請求項1〜4いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物において、
前記低応力剤は、60℃において液状である液状成分を含み、
前記液状成分は、シロキサン結合を有する化合物を含む封止用樹脂組成物。 - 請求項5に記載の封止用樹脂組成物において、
前記低応力剤全体に対する前記液状成分の含有量は60質量%以上である封止用樹脂組成物。 - 請求項1〜6いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物において、
前記低応力剤は、シリコーン化合物を含む封止用樹脂組成物。 - 請求項7に記載の封止用樹脂組成物において、
前記シリコーン化合物は、シリコーンオイルを含む封止用樹脂組成物。 - 請求項1〜8いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物を用いて電子素子または金属部材を封止成形する工程を備える電子部品の製造方法。
- 請求項9に記載の電子部品の製造方法において、
前記封止成形は、圧縮成形により行われる電子部品の製造方法。 - 請求項10に記載の電子部品の製造方法において、
前記圧縮成形は、120℃以上160℃以下の条件により行われる電子部品の製造方法。 - 請求項9〜11いずれか一項に記載の電子部品の製造方法において、
前記封止成形する前記工程は、前記電子素子である半導体素子に対してウェハレベルにおいて行われる電子部品の製造方法。 - 請求項1〜8いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物を硬化することにより形成された封止樹脂を備える電子部品。
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