JP6532890B2 - Ｅｍｉ遮蔽組成物およびそれを適用する方法 - Google Patents

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Description

本発明は、熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂、溶媒または反応性希釈剤ならびに導電性粒子を含み、ＥＭＩ遮蔽層に均一かつ均質な厚みを与えるＥＭＩ遮蔽組成物に関する。
電磁妨害（ＥＭＩ）は、それにより影響を受ける電気回路の性能を低下または制限し得る乱れである。回路に影響し得るＥＭＩ源としては、素早く変化する電流を運ぶあらゆる対象物が挙げられる。外部のＥＭＩ源からの電磁放射から特定のデバイスに効果的に免疫を持たせること、および特定のデバイスからの損傷または所望でない放射を効果的に回避するために、ＥＭＩ遮蔽の使用が必要となり得る。すなわち、ＥＭＩ遮蔽は２つの目的の一方または両方を果たし得る：特定の素子を覆って配置され、外部源からの放射の影響からその素子を遮蔽し得る、または特定の素子を覆って配置され、その特定の素子から生じる放射を抑え、それが回りの素子またはデバイスに影響を与えるのを抑え得る。
集積回路（ＩＣ）デバイス素子は、所望でない電磁信号源であり得る。ＩＣ自体は、携帯電話等のポータブル電子デバイス、およびホームエンターテイメント機器およびコンピューター等の電子装置において使用される。携帯電話等のポータブル電子デバイスは通常、回路基板に連結した種々のIC素子（ICチップ、ICチップパッケージ、またはICパッケージモジュール等）を含み、これら素子の一部は、デバイス中の他の素子の操作を妨害するＥＭ信号を発生させ得る。ＥＭＩ遮蔽は、外部源からその素子（他の電子素子を含む）への電子素子における電気回路を保護するために必要となり得る。
ＥＭＩから素子を保護する１つのアプローチにおいて、遮蔽は素子を覆って構成される。シールドは、金属シート等の電導性材料（穴を開けられてよい）または金属スクリーンからなり、参照電位に電気的に連結されており、これは例えば接地されてよい。それは通常、素子を覆って配置されるボックスまたはカバーとして形成され、遮蔽され、素子を囲む基材上で接触点に結合されている。基材は、回路基板等であってよい。または、フレームは接基材上で接触点に結合されてよく、シート金属カバーが素子を覆うフレームにスナップ式に結合されてよい。望ましくないが、かかるシールドは重量および嵩（厚み、長さおよび幅）を、それが用いられているデバイスに加える。このアプローチは現在のより薄いパッケージ要件に合わない。
シールドを構成する別のアプローチにおいて、スパッタリングにより、材料の層を回路基板および素子上に施す。スパッタリング技術に関する既知の問題は、１）時間当たりの生産量が非常に低いこと（デバイスをスパッタリング前に切断（ソーイング）する必要があり、各ターゲット材料は長いスパッタリング時間を必要とする）；２）スパッタリング機に関するコスト；単一のスパッタリング層厚みが薄く（＜５μｍ）、そのため、通常２〜３のスパッタリング層が必要であること；３）マーク処理関連の工程問題（スパッタリング前後にレーザーマークが必要であり、金属由来スパッタリング材料上にレーザーマークを行う種々の課題が残される）である。
しかし、別のアプローチにおいて、ＥＭＩ遮蔽はシールド材料を施すことにより形成され、ここでは、所望の遮蔽効果をもたらすことが必要とされる。したがって、素子を遮蔽材料によって完全に覆う形態、または遮蔽材料を、素子を含む広い領域に亘って完全に施す形態において配置されるよりも少ない遮蔽性の材料が必要とされ、その後、必要でない領域から部分的に除去され、または開孔を形成する（「減法混色」（"subtractive" process）の場合のように）。
しかし、別のアプローチにおいて、導電性材料が、単一のデバイスの外部表面上をスプレーコートすること、または切断（sawing）前にハーフダイスしたパッケージ上にプリントすることのいずれかによって、デバイスの外側が被覆される。このアプローチに関する既知の問題は、１）表面およびサイドにおける均一でないコーティング厚み；２）パッケージコーナー上の露出および導電性接着剤の被覆がない高い危険性；３）製造中における汚染および漏れ問題の高い危険性４）マーク処理関連工程問題およびスパッタリング工程と同様の問題；５）時間当たりの生産量が非常に低いこと；および６）高い廃棄レベルである。
さらに、現在の方法の全ては、マーク処理工程において種々の困難を有する。導電性接着剤は主に光り（shinning）、マークが明確でないという事実のために、現在利用可能なレーザーマーク工程は、プリントまたはスプレーコーティング型に充分に用いることができない。一方、スパッタリングタイプに対しては、スパッタリング前にレーザーマークを２回行う必要がある。
したがって、本発明の目的は、ＥＭＩ遮蔽に関する上記の既知の問題の少なくとも２つに対する解決をもたらすＥＭＩ遮蔽組成物を提供することである。
本発明は、熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂；溶媒または反応性希釈剤；ならびに導電性粒子を含むＥＭＩ遮蔽組成物を提供する。
本発明は、機能モジュールを保護する封止材上にＥＭＩ遮蔽層を適用する方法であって、次の工程：a）本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物を調製する工程；b）基材に１以上の機能モジュールを配置する工程；c）封止材を用いて前記機能モジュールを封止する工程；d）スプレーコーティング機または分散／噴出機によって工程a）のＥＭＩ遮蔽組成物を塗布して前記封止材をコーティングする工程；e）ＥＭＩ遮蔽コーティング層が欠陥を含まないことを目視する工程；f）ＥＭＩ遮蔽コーティング層を硬化させる工程；g）溶媒を用いることによりＥＭＩ遮蔽コーティング層の表面を洗浄し、場合によりその後に硬化工程；h）エポキシ成形材料（EMC）中においてＥＭＩ遮蔽コーティング層を含むパッケージ全体を成形する工程
を含む方法も提供する。
本発明はさらに、接地素子を有する基材；前記基材上に配置された機能モジュール；機能モジュールを封止する封止材；本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物によりもたらされる封止材を覆う導電性EMI遮蔽層；およびエポキシ成形材料カバーを含む半導体パッケージを含む。
図１は、パッケージにおけるスプレーコートまたは分散／噴出コート系の説明である（ＳＩＰ）。 図２は、組込マルチメディアカード（eMMC）パッケージにおけるスプレーコートまたは分散／噴出コートされたＥＭＩ遮蔽導電性接着剤の説明である。 図３は、スプレーコートまたは分散／噴出コートされた通常のラジオ周波数またはWiFiマルチダイパッケージの説明である。 図４は、コーティング前、コーティング後および硬化後の実施例１の組成物の図である。 図５は、コーティング前、コーティング後および硬化後の実施例２の組成物の図である。 図６は、コーティング前、コーティング後および硬化後の実施例３の組成物の図である。 図７は、噴出前、噴出後および硬化後の実施例６の組成物の図である。 図８は、噴出前、噴出後および硬化後の実施例７の組成物の図である。 図９は、噴出前、噴出後および硬化後の実施例８の組成物の図である。
詳細な説明
以下の文脈において、本発明をより詳細に説明する。そうして記載される各態様は、明確に逆のことが示されない限り、任意の他の１または複数の態様と組み合わせてよい。特に、好ましいまたは有利であるとして示される任意の特徴は、好ましいまたは有利であるとして示される任意の他の１または複数の特徴と組み合わせてよい。
本発明に関して、文脈が他のことを示さない限り、用いられる用語は以下の定義に従って解釈される。
ここで用いられるように、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈が明確に逆のことを示さない限り、単数および複数の両方の指示対象を示す。
ここで用いられる用語「含む（comprising）」、「含む（comprises）」および「含む（comprised of）」は、「含む（including）」、「含む（includes）」または「含む（containing）」、「含む（contains）」と同義であり、包括的またはオープンエンドであり、追加的な、参照されていない部材、要素または方法の工程を排除しない。
数字の終点の記載は、各範囲内に含まれる全ての数字および部分、並びに記載される終点を含む。
本明細書に記載される全ての参照文献はここで援用される。
他に規定されない限り、本発明の開示において用いられる、技術的および科学的用語を含む全ての用語は、本発明が属する技術の当業者によって通常理解されるような意味を有する。更なるアドバイスにより、用語定義が、本発明の教示をより良く理解するために含められる。
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は、パッケージ内部におけるコーティングを提供し、前記コーティングは、スプレーコーティングによって、または自己分散（self-spreading）を伴う分散／噴出によって施すことができる。本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は現在のパッケージ製造方法と相性が良いことが見出され、レーザーマークやソーイング関連工程の懸念がない。また、コーティング層厚みおよびＥＭＩ遮蔽層の均一性を制御できることが見出された。さらに、用いられる方法は、単一切断デバイス（single saw device）においてではなく、基材全体に対して用いることができるため、本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は、高い時間当たり生産量を提供する。
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物はまた、従来曝されるＥＭＩ遮蔽接着剤に対して電子機器のためのより良い被覆（coverage）を提供する。本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物がコーティング層に対して均質な厚みおよび均一性をもたらすという事実のため、コーナー被覆（corner coverage）に関する問題がない。さらに、本発明による組成物は、製品の外見を変えることなく、ＥＭＩ遮蔽における信頼性のある性能をもたらす。
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は、a）熱可塑性樹脂および／またはb）熱硬化性樹脂；c）溶媒または反応性希釈剤；ならびにd）導電性粒子を含む。
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物の各必須の成分を以下で詳細に説明する。
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂の組み合わせを含み、または代わりに組成物は熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を単独で含む。両成分は以下で詳細に説明される。
熱可塑性樹脂
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は熱可塑性樹脂を含む。
幅広い種類の既知の熱可塑性樹脂を本発明において用いてよい。熱可塑性樹脂は任意の熱可塑性樹脂であってよく、好ましくはブロックコポリマーであってよい。本発明においてここで使用される適当な熱可塑性樹脂としては、例えばアクリル樹脂、フェノキシ樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ビニリデン樹脂、多硫化ゴム、およびニトリルゴムが挙げられる。好ましくは、熱可塑性樹脂は、フェノキシ樹脂もしくはビニリデン樹脂またはその混合物である。
好ましくは、熱可塑性樹脂はブロックコポリマーである。ブロックコポリマーは、ホモポリマーより高い融点を有し、そのため、熱安定性がより高い。同時に、コポリマー樹脂はホモポリマーより良好な靱性を有する。
本発明により用いられる適当な熱可塑性樹脂は、10000より高い分子量Ｍｗを有し、好ましくは約52000のＭｗ（平均）および約13000のＭｎ（平均）を有する。
好ましくは、熱可塑性樹脂は1,1,2,3,3,3-ヘキサフルオロ-1-プロペンおよび1,1-ジフルオロエテンのコポリマー、4,4'-プロパン-2,2-ジイルジフェノールおよび2-（クロロメチル）オキシラン（1：1）のコポリマー、4,4'-プロパン-2,2-ジイルジフェノールおよび2-（クロロメチル）オキシランのコポリマー、ならびにその混合物からなる群から選択され、好ましくは熱可塑性樹脂は4,4'-プロパン-2,2-ジイルジフェノールおよび2-（クロロメチル）オキシラン（1：1）のコポリマーである。
本発明において用いられる適当な市販の熱可塑性樹脂は、例えば、Dyneon（Kato Sansho）製のPKHH、PKHZおよびFC 2178である。
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は、組成物の全重量の０．１〜３０重量％、好ましくは０．５〜２０重量％、より好ましくは１．０〜１０重量％の熱可塑性樹脂を含む。
熱硬化性樹脂
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は熱硬化性樹脂を含む。
幅広い種類の既知の熱硬化性樹脂を本発明において用いることができる。本発明においてここで用いられる熱硬化性樹脂としては、例えばビニル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、およびケイ素含有樹脂ならびにその混合物が挙げられる。好ましくは、前記熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂およびアクリレート樹脂ならびにその混合物から選択される。
本発明においてここで用いられる適当な熱硬化性樹脂は10000より高い分子量Ｍｗを有する。
好ましくは、前記熱硬化性樹脂は、4,4'-イソプロピリデンジフェノールおよび1-クロロ-2,3-エポキシプロパンモノマーを含むオリゴマー、200000〜250000の平均分子量を有するグリシジルメタクリレートおよびメチルメタクリレートのコポリマー、約10000の平均分子量を有するグリシジルメタクリレートおよびメチルメタクリレートのコポリマー、N,N-ジグリシジル4-グリシジルオキシアニリンならびにその混合物からなる群から選択され、好ましくは、熱硬化性樹脂は200000〜250000の平均分子量を有するグリシジルメタクリレートおよびメチルメタクリレートのコポリマーである。
本発明において用いられる適当な液体熱硬化性樹脂は、4,4'-イソプロピリデンジフェノールおよび1-クロロ-2,3-エポキシプロパンモノマーを含むオリゴマー、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、C8-C10アルキルグリシジルエーテル、テトラグリシジルビス-（p-アミノフェニル）-メタン、およびホルムアルデヒドおよびグリシジルエーテルを含むエポキシフェノールノボラック樹脂ならびにその混合物からなる群から選択することができる。
本発明において用いられる適当な市販の熱硬化性樹脂は、例えばNof Corporation製のG2050、G1050およびKaneka製のMX 113である。
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は、組成物の全重量の０．１〜３０重量％、好ましくは０．５〜２０重量％、より好ましくは１．０〜１２重量％、非常に好ましくは２〜１０重量％の熱硬化性樹脂を含む。
ＥＭＩ遮蔽組成物における熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂の総量が、組成物の全重量の70重量％を超えないことが好ましい。組成物において樹脂量が高過ぎると、乏しい導電性がもたらされる。他方で、樹脂の総量が組成物の全重量の30重量％未満であると、接着性が悪影響を受ける。
溶媒または反応性希釈剤
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は溶媒または反応性希釈剤を含む。本発明において幅広い種類の既知の溶媒または反応性希釈剤を用いることができる。
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は、グリコール、アルコール、エーテル、エステル、カルボン酸、有機硫黄溶媒ならびにその混合物からなる群から選択される溶媒を含む。
好ましくは、前記溶媒はジプロピレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、メチルイソブチルケトン、2-ブトキシエタノール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、4-メチル-1,3-ジオキソラン-2-オン、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドン、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、フェノール、テルピネオール、γ-ブチロラクトン、コハク酸メチルおよびグルタル酸メチルおよびアジピン酸ジメチルを含むエステル混合物、ブチルグリコールアセテートならびにその混合物からなる群から選択される。
本発明においいて用いられる適当な市販の溶媒は、例えばFischer Scientific製のS-19およびSpectrum製のブチルグリコールアセテートである。
または、本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は、溶媒を含まないが、反応性希釈剤を含む。本発明において幅広い種類の反応性希釈剤を用いてよい。
好ましくは、前記反応性希釈剤は、2-フェノキシエチルアクリレート；ネオデカン酸-2,3-エポキシプロピルエステル；1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル；n-ブチルグリシジルエーテルおよび2-エチルヘキシルグリシジルエーテルから選択されるC8-C10アルキルグリシジルエーテル；フェニルグリシジルエーテル、クレシルグリシジルエーテルおよびp-s-ブチルフェニルグリシジルエーテル、テトラグリシジルビス-（p-アミノフェニル）-メタンから選択される芳香族グリシジルエーテル；ホルムアルデヒドおよびグリシジルエーテルを含むエポキシフェノールノボラック樹脂；スチレンオキシドおよびa-ピネンオキシド；アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレートおよび1-ビニル-3,4-エポキシシクロヘキサンから選択される他の官能基を有するモノエポキシド化合物；（ポリ）エチレングリコールジグリシジルエーテル、（ポリ）プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテルおよびネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルから選択されるジエポキシド化合物；およびトリメチロールプロパントリグリシジルエーテルおよびグリセリントリグリシジルエーテルから選択されるトリエポキシド化合物；ならびにその混合物からなる群から選択される。好ましくは、反応性希釈剤は2-フェノキシエチルアクリレートである。
本発明においいて用いられる適当な市販の反応性希釈剤は、例えば、Sartomer製のSR339である。
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は、組成物の全重量の１〜７０重量％、好ましくは４０〜６０重量％、より好ましくは４２〜５７重量％の溶媒または反応性希釈剤を含む。
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物における溶媒または反応性希釈剤の総量は組成物の全重量の70重量％を超えないことが好ましい。組成物において溶媒または反応性希釈剤の量が高すぎると、乏しい導電性および乏しい接着性がもたらされる。他方で、溶媒または反応性希釈剤のレベルが低いと、高い粘度および乏しい導電性がもたらされる。
導電性粒子
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物により調製されるＥＭＩ遮蔽層は導電性でなければならない。そのため、本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は導電性粒子を含む。
適当な導電性粒子は、例えば金属粒子、銀で被覆された金属粒子、または金属合金からなる粒子であってよい。
好ましくは、導電性粒子は、銀被覆銅粒子；銀被覆ニッケル粒子；銀被覆アルミニウム粒子；銀被覆鉄粒子；銀粒子；アルミニウム粒子；ニッケル粒子；亜鉛粒子；鉄粒子；金粒子；銅粒子；銀被覆ガラス粒子；スズ、銀、銅、ビスマス、アンチモン、亜鉛、ニッケルおよびインジウムから選択される２以上の金属からなる合金粒子；スズ、銀、銅、ビスマス、アンチモン、亜鉛、ニッケルおよびインジウムから選択される２以上の金属からなる銀被覆合金粒子；ならびにその混合物からなる群から選択される。好ましくは、導電性粒子は銀粒子である。
導電性粒子は、粉末状であってよく、またはプレート状であってよく、またはそれらの混合物であってよい。通常、粒子径が大きすぎると、ＥＭＩ遮蔽層の表面が不均一となり、また複数の小さな隙間（void）または孔がＥＭＩ遮蔽層に存在し得,それゆえ、ＥＭＩ遮蔽被覆（coverage）は完全でない。一方、粒子径が小さすぎると、低い導電性および高い粘度の潜在的な危険性がもたらされる。
好ましくは、導電性粒子は、粉末状およびプレート状の粒子の混合物である。
本発明において用いられる適当な粒子は、好ましくは１０ｎｍより大きい粒子径を有し、これは７５μｍ未満、好ましくは５０μｍ未満の平均粒子径を有する。
本発明においいて用いられる適当な市販の導電性粒子は、例えばAmes Goldsmith Corp.製のKP-84およびKP-29；Metalor Technologies製のAC4048；ならびにFerro製のSF-7Eである。
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は、組成物の全重量の10〜80重量％、好ましくは20〜60重量％、より好ましくは25〜50重量％、さらにより好ましくは25〜45重量％、非常に好ましくは30〜43重量％の導電性粒子を含む。
任意成分
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は、硬化剤、チキソトロピー指数調整剤、接着促進剤および顔料ならびにその混合物からなる群から選択される更なる任意成分を含んでよい。
硬化剤
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は硬化剤をさらに含んでよい。本発明においてここで使用される適当な硬化剤としては、無水物含有化合物；アミン化合物、アミド化合物およびイミダゾール化合物等の窒素含有化合物；多官能性フェノール；カルボン酸およびチオール；ならびにその組み合わせが挙げられる。より具体的には、組成物は、化学量論量の硬化剤、例えば無水物、第１級および第２級アミン、多官能性フェノール、カルボン酸、およびチオール等を用いて硬化されてよく；非化学量論量の触媒、例えば第３級アミンおよびイミダゾールを用いて硬化されてよく；または、かかる硬化剤および触媒の組み合わせを通して硬化されてよい。
好ましくは、前記硬化剤は1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、ブロックトアミン、修飾イミダゾール、ドデセニルコハク酸無水物およびその混合物からなる群から選択される。
本発明においいて用いられる適当な市販の硬化剤は、例えばAirproducts製のImicure HAPI、PCI Synthesis製のEMI-24-CNおよびAdeka製のEH 2021である。
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は、組成物の全重量の0.01〜10重量％、好ましくは0.1〜5重量％、より好ましくは0.3〜4重量％、非常に好ましくは0.4〜2重量％の硬化剤を含んでよい。
接着促進剤
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は接着促進剤をさらに含んでよい。本発明においてここで使用される適当な接着促進剤としてはシランが挙げられる。
好ましくは、接着促進剤は（3-グリシジルオキシプロピル）-トリメトキシシラン、γ-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビス[3-（トリエトキシシリル）-プロピル]-テトラスルフィドおよびその混合物からなる群から選択される。
本発明においいて用いられる適当な市販の接着促進剤は、例えばDow Corning製のZ6040およびZ6030；ならびにUCT United chemical Technologies製のTS4である。
チキソトロピー指数調整剤
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物はさらにチキソトロピー指数調整剤を含んでよい。本発明においてここで使用される適当なチキソトロピー指数調整剤としては、シリコーンおよびシロキサン、例えばシリカを有するジメチルシリコーンポリマーが挙げられる。
本発明においいて用いられる適当な市販のチキソトロピー指数調整剤は、例えばCabot Corporation製のCab-O-Sil TS-720である。
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は、組成物の全重量の0.01〜10重量％、好ましくは0.5〜5重量％、より好ましくは1.5〜3重量％、非常に好ましくは1.75〜2.75重量％のチキソトロピー指数調整剤を含んでよい。
本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は、次の工程：
a）固体樹脂を溶媒中または反応性希釈剤中に溶解させて粘性混合物を形成する工程；
b）その後、別の樹脂および導電性粒子の添加を行い、ブレンドを形成する工程；
c）均一混合物を得るために、減圧下、Ross Mixer（ダブルプラネタリーミキサー）を用いて工程bのブレンドを混合する工程；および
d）任意の追加成分をブレンドに添加し、混合する工程
を含む方法によって調製される。
本発明は、パッケージ内においてＥＭＩ遮蔽組成物を用いる。導電性ＥＭＩ遮蔽層は、スプレーコーティングまたは分散／噴出法によって製造することができる。本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物は、適用（塗布）方法に応じてわずかに異なる物理的性質を有する。
本発明によるスプレーコーティング型のＥＭＩ遮蔽組成物は、5rpmにおいて、100〜30000cps、好ましくは300〜5000cps、より好ましくは750〜3250cpsの粘度を有し、ここで、粘度は以下に記載される方法により測定される。
粘度は、Electronic Gap Setting Modelに対するCPE-51を有するBrookfield HBDV-III ULTRAのための標準試験法を用いて測定され、それゆえ、粘度はElectronic Gap Setting Modelに対するCPE-51を有するBrookfield HBDV-III ULTRAを用いて測定される。試験温度を25℃±0.1℃に設定し、一定に維持する。試験データは0.5RPMおよび5RPMで個別に測定する。
チキソトロピー指数（TI）値は、5RPMのデータによる0.5RPMでのデータの比率（0.5RPMでの粘度/5RPMでの粘度）から算出される。
本発明によるスプレーコーティング型のＥＭＩ遮蔽組成物は1より大きい、好ましくは3〜8のチキソトロピー指数を有する。
本発明によるスプレーコーティング型のＥＭＩ遮蔽組成物は、1より大きい、好ましくは2.5〜8の降伏応力を有し、ここで、降伏応力は以下に開示される方法に従って測定される。
降伏応力は、Rheometer AR2000に対する標準試験法を用いることによって測定され、それゆえ、降伏応力はTA Instruments製のRheometer AR 2000を用いることによって測定される。降伏応力を算出するためにCasson modeが用いられる。
本発明によるスプレーコーティング型関連のＥＭＩ遮蔽組成物は、1.0E-02未満、好ましくは＜1.0E-04（未満）の体積抵抗（Ohm.cm）を有し、ここで、体積抵抗は、Agilent 34401Aデジタルマルチメーターにより４点プルーブ法を用いることによって測定される。
本発明による分散／噴出コーティング型のＥＭＩ遮蔽組成物は、5rpmにおいて、100〜300000cps、好ましくは1000〜30000cps、より好ましくは3000〜15000cpsの粘度を有し、ここで粘度は上記の試験方法に従って測定される。
本発明による分散／噴出コーティング型のＥＭＩ遮蔽組成物は、0より大きく、5未満、好ましくは2.5未満のチキソトロピー指数（0.5rpmでの粘度/5rpmでの粘度）を有する。
本発明による分散／噴出コーティング型のＥＭＩ遮蔽組成物は、0より大きく、30未満、好ましくは10未満の降伏応力を有し、ここで降伏応力は上記の試験方法に従って測定される。
本発明による分散／噴出コーティング型のＥＭＩ遮蔽組成物は、1.0E-02未満、好ましくは＜1.0E-04（未満）の体積抵抗（Ohm.cm）を有し、ここで体積抵抗は上記の試験方法に従って測定される。
機能モジュールを保護する封止材にＥＭＩ遮蔽層を施す方法は、次の工程：
a）本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物を調製する工程；
b）基材に１以上の機能モジュールを配する工程；
c）１以上の封止材を用いて前記１以上の機能モジュールを封止する工程；
d）スプレーコーティング機または分散／噴出機によって工程ａ）のＥＭＩ遮蔽組成物を塗布して封止材をコーティングする工程；
e）ＥＭＩ遮蔽コーティング層が欠陥を含まないことを目視する工程；
f）ＥＭＩ遮蔽コーティング層を硬化する工程；
g）溶媒を用いることによりＥＭＩ遮蔽コーティング層の表面を洗浄する工程、その後、場合により硬化工程；および
h）エポキシ成形材料（ＥＭＣ）中においてＥＭＩ遮蔽コーティング層を含むパッケージ全体を成形する工程
を含む。
機能モジュールは、好ましくは、半導体チップ、シングルまたはマルチプルIC素子/パッケージ、システム・イン・パッケージ（SiP）、フリップチップデバイス、組込マルチメディアカード（eMMC）およびその組み合わせからなる群から選択される。
機能モジュールを保護するために配置される封止材は、電子デバイスにおいて使用される任意の適当な材料であってよい。好ましくは、封止材は可塑性樹脂封止材である。好ましくは、封止材は非導電性材料である。
本発明による方法により、成形方法の前にＥＭＩ遮蔽層の提供が可能となる。現在、大抵の場合において、ＥＭＩ遮蔽層はパッケージの外側であり、この実施は、ＥＭＩ遮蔽層をスプレーコーティングによって施す場合、低いUPHを伴う問題を有する。また、コーナー被覆問題がこの実施には残る。さらに、ＥＭＩ遮蔽層がパッケージの外側である場合、パッケージ内におけるＥＭＩ問題が存在し得る。本発明は高いUPHを有し、コーナー被覆（corner coverage）問題がない。さらに、ＥＭＩ遮蔽がパッケージ内にあるという事実により、パッケージ内におけるＥＭＩ問題が解決される。
本発明による方法は、成形後に標準レーザーマークをもたらし、それゆえ、この方法は現在の標準方法と相性が良い。
ＥＭＩ遮蔽層がスプレーコーティングを用いることにより施される場合、コーティング温度は10℃〜150℃、好ましくは25℃〜100℃である。同時に、施されるＥＭＩ遮蔽層の厚みは、０．１μｍ〜２０００μｍ、好ましくは５μｍ〜２５０μｍである。スプレーコーティングにより施される、硬化されたＥＭＩ遮蔽層の厚みは、０．１〜２００μｍ、好ましくは１μｍ〜７５μｍである。
ＥＭＩ遮蔽層が分散／噴出コーティング（dispending/jetting coating）を用いることにより施される場合、コーティング温度は、10℃〜150℃、好ましくは25℃〜100℃である。同時に、施されるＥＭＩ遮蔽層の厚みは、０．１μｍ〜１０００μｍ、好ましくは５μｍ〜２００μｍである。分散／噴出コーティングにより施される、硬化されたＥＭＩ遮蔽層の厚みは、０．１μｍ〜２００μｍ、好ましくは１μｍ〜７５μｍである。
半導体パッケージ
本発明はまた、a）接地素子を有する基材；b）前記基材上に配された機能モジュール；c）前記機能モジュールを封止する封止材；d）本発明によるＥＭＩ遮蔽組成物によってもたらされる封止材を覆う導電性ＥＭＩ遮蔽層；およびe）エポキシ成形材料カバーを含む半導体パッケージを包含する。
本発明によるＥＭＩ遮蔽層を施す（塗布する）方法は、現在の方法と相性が良く、遮蔽されるデバイスに対して副次的な悪影響を有しない。
図１は、パッケージにおけるスプレーコートまたは分散／噴出コートされた系を説明する（SIP）。本発明の一実施態様に従って行われる半導体デバイスパッケージの断面図を示す図１を参照すると、パッケージは、エポキシ成形材料（1）、フリップチップデバイス（2）、コントローラー上の封止材（4）、および本発明によるＥＭＩ遮蔽層（3）を含む。
図２は、組込マルチメディアカード（eMMC）パッケージにおけるスプレーコートまたは分散／噴出コートされたＥＭＩ遮蔽導電性接着剤を説明する。本発明の一実施態様に従って行われるマルチメディアカード（eMMC）パッケージの断面図を示す図２を参照すると、パッケージは、エポキシ成形材料（1）、コントローラー上の封止材（2）、メモリーダイ（3）、本発明によるＥＭＩ遮蔽層（4）、DDF（5）、フィル（6）およびDAM（7）を含む。
図３は、スプレーコートまたは分散／噴出コートされた通常のラジオ周波数またはWiFiマルチダイパッケージを説明する。本発明の一実施態様に従って行われるラジオ周波数またはWiFiマルチダイパッケージの断面図を示す図３を参照すると、パッケージはエポキシ成形材料（1）、コントローラー上の封止材（2）、および本発明によるＥＭＩ遮蔽層（3）を含む。
Figure 0006532890
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実施例１の粘度は、従来の導電性接着剤の粘度より低く、これは、スプレーコーティング塗布(適用)の要件のためである。溶媒の引火点（flash point）およびDSCの開始は100℃より高く、それゆえ、スプレーコーティングの間にサンプルを加熱することができる。サンプルの高いTIにより、導電性接着はその形状を維持される。図４は、コーティング前、コーティング後および硬化後の実施例１を示す。図４は、実施例１が封止材を非常によくカバーすることを示す。
本実施例２の粘度は実施例１の粘度より低く、そのため、これはスプレーコーティング塗布に非常に適当である。溶媒の引火点およびDSCの開始は100℃より高く、それゆえ、スプレーコーティングの間にサンプルを加熱することができる。低分子樹脂および極めて低いタップ密度を有する銀粒子は、組成物のTIの改善に役立ち、ＥＭＩ遮蔽導電性接着剤が、非常に低い粘度でおいてさえもその形状を維持する。図５は、コーティング前、コーティング後および硬化後の実施例２を示す。図５は、実施例１が封止材を非常によくカバーすることを示す。
実施例３は、より低い粘度およびより高いTIを有する。同時に、溶媒含有量は、実施例１および２と比較してより低い。これらの物性は、硬化後により厚い層を得ることに役立つ。さらに、熱硬化性樹脂の高い含有量は、実施例３の導電性能の改善に役立つ。溶媒の引火点およびDSCの開始は100℃より高く、それゆえ、スプレーコーティングの間にサンプルを加熱することができる。図６は、コーティング前、コーティング後および硬化後の実施例３を示す。図６は、実施例１が封止材を非常によくカバーすることを示す。
Figure 0006532890
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実施例６は、より低い粘度およびTIを有する。導電性接着剤を封止材のトップに分散または噴出した後、それは自己拡散でき、封止材をカバーすることができる。図７は、噴出前、噴出後および硬化後の実施例６の説明である。図７は、実施例６が封止材を非常によくカバーすることを示す。
実施例７は極めて低いTIを有し、そのため、それは容易に自己拡散し、封止材をカバーする。銀粒子の高い含有量および溶媒の低い含有量は、硬化後により厚い層を得るのに役立つ。図８は、噴出前、噴出後および硬化後の実施例７の説明である。図８は、実施例７が封止材を非常によくカバーすることを示す。
実施例８は、低いTIおよび良好な拡散能力をもたらすために、高分子熱硬化性樹脂を含む。同時に、導電性および確実性（reliability）がより良好である。図９は、噴出前、噴出後および硬化後の実施例８の組成物の説明である。図９は、実施例８が封止材を非常によくカバーすることを示す。
実施例１０は、銀被覆銅粒子を有する本発明による組成物を例示する。
Figure 0006532890
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Claims (14)

  1. ａ）熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂；
    ｂ）溶媒または反応性希釈剤；ならびに
    ｃ）導電性粒子
    を含み、
    前記熱可塑性樹脂は、ブロックコポリマーであり、
    前記溶媒は、ジプロピレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、メチルイソブチルケトン、２−ブトキシエタノール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、フェノール、テルピネオール、γ−ブチロラクトン、コハク酸メチルおよびグルタル酸メチルおよびアジピン酸ジメチルを含むエステル混合物、ブチルグリコールアセテートおよびその混合物からなる群から選択され、
    前記反応性希釈剤は、２−フェノキシエチルアクリレート；ネオデカン酸−２，３−エポキシプロピルエステル；１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル；ｎ−ブチルグリシジルエーテルおよび２−エチルヘキシルグリシジルエーテルから選択されるＣ８−Ｃ１０アルキルグリシジルエーテル；フェニルグリシジルエーテル、クレシルグリシジルエーテルおよびｐ−ｓ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、テトラグリシジルビス−（ｐ−アミノフェニル）−メタンから選択される芳香族グリシジルエーテル；ホルムアルデヒドおよびグリシジルエーテルを含むエポキシフェノールノボラック樹脂；スチレンオキシドおよびａ−ピネンオキシド；アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレートおよび１−ビニル−３，４−エポキシシクロヘキサンから選択される他の官能基を有するモノエポキシド化合物；（ポリ）エチレングリコールジグリシジルエーテル、（ポリ）プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテルおよびネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルから選択されるジエポキシド化合物；およびトリメチロールプロパントリグリシジルエーテルおよびグリセリントリグリシジルエーテルから選択されるトリエポキシド化合物；ならびにその混合物からなる群から選択され、
    前記導電性粒子は、銀被覆銅粒子；銀被覆ニッケル粒子；銀被覆アルミニウム粒子；銀被覆鉄粒子；銀粒子；アルミニウム粒子；ニッケル粒子；亜鉛粒子；鉄粒子；金粒子；銅粒子；銀被覆ガラス粒子；スズ、銀、銅、ビスマス、アンチモン、亜鉛、ニッケルおよびインジウムからの２以上の混合物からなる合金粒子；スズ、銀、銅、ビスマス、アンチモン、亜鉛、ニッケルおよびインジウムから選択される２以上の金属からなる銀被覆合金粒子；ならびにその混合物からなる群から選択され、
    前記組成物は、組成物の全重量の１０〜８０重量％の導電性粒子を含む、ＥＭＩ遮蔽組成物。
  2. 前記熱可塑性樹脂は、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、熱可塑性ポリエステル、ポリアミド、ビニリデン樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン、多硫化ゴム、およびニトリルゴムならびにその混合物からなる群から選択される、請求項１に記載のＥＭＩ遮蔽組成物。
  3. 前記熱可塑性樹脂は、１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロ−１−プロペンおよび１，１−ジフルオロエテンのコポリマー、４，４’−プロパン−２，２−ジイルジフェノールおよび２−（クロロメチル）オキシラン（１：１）のコポリマー、４，４’−プロパン−２，２−ジイルジフェノールおよび２−（クロロメチル）オキシランのコポリマーならびにその混合物からなる群から選択される、請求項１または２に記載のＥＭＩ遮蔽組成物。
  4. 前記組成物は、組成物の全重量の０．１〜３０重量％の熱可塑性樹脂を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のＥＭＩ遮蔽組成物。
  5. 前記熱硬化性樹脂は、ビニル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、およびケイ素含有樹脂ならびにその混合物からなる群から選択される、請求項１〜４のいずれかに記載のＥＭＩ遮蔽組成物。
  6. 前記熱硬化性樹脂は、４，４’−イソプロピリデンジフェノールおよび１−クロロ−２，３−エポキシプロパンモノマーを含むオリゴマー、２０００００〜２５００００の平均分子量を有するグリシジルメタクリレートおよびメチルメタクリレートのコポリマー、約１００００の平均分子量を有するグリシジルメタクリレートおよびメチルメタクリレートのコポリマー、Ｎ，Ｎ−ジグリシジル−４−グリシジルオキシアニリンおよびその混合物からなる群から選択される、請求項１〜５のいずれかに記載のＥＭＩ遮蔽組成物。
  7. 前記組成物は、組成物の全重量の０．１〜３０重量％の熱硬化性樹脂を含む、請求項１〜６のいずれかに記載のＥＭＩ遮蔽組成物。
  8. 前記反応性希釈剤は、２−フェノキシエチルアクリレートである、請求項１〜７のいずれかに記載のＥＭＩ遮蔽組成物。
  9. 前記組成物は、組成物の全重量の１〜７０重量％の溶媒を含む、請求項１〜８のいずれかに記載のＥＭＩ遮蔽組成物。
  10. 前記導電性粒子は、粉末状、プレート状、又はそれらの混合物である、請求項１〜９のいずれかに記載のＥＭＩ遮蔽組成物。
  11. 前記導電性粒子は、銀粒子である、請求項１〜１０のいずれかに記載のＥＭＩ遮蔽組成物。
  12. 前記組成物は、組成物の全重量の２０〜６０重量％の導電性粒子を含む、請求項１〜１１のいずれかに記載のＥＭＩ遮蔽組成物。
  13. 機能モジュールを保護する封止材にＥＭＩ遮蔽層を施す方法であって、次の工程：
    ａ）請求項１〜１２のいずれかに記載のＥＭＩ遮蔽組成物を調製する工程；
    ｂ）基材に１以上の機能モジュールを配する工程；
    ｃ）１以上の封止材を用いて前記１以上の機能モジュールを封止する工程；
    ｄ）スプレーコーティング機または分散／噴出機によって工程ａ）のＥＭＩ遮蔽組成物を塗布して封止材をコーティングする工程；
    ｅ）ＥＭＩ遮蔽コーティング層が欠陥を含まないことを目視する工程；
    ｆ）ＥＭＩ遮蔽コーティング層を硬化する工程；
    ｇ）溶媒を用いることによりＥＭＩ遮蔽コーティング層の表面を洗浄する工程、その後、
    場合により硬化工程；および
    ｈ）エポキシ成形材料（ＥＭＣ）中においてＥＭＩ遮蔽コーティング層を含むパッケージ全体を成形する工程
    を含む方法。
  14. ａ）接地素子を有する基材；
    ｂ）前記基材上に配された機能モジュール；
    ｃ）前記機能モジュールを封止する封止材；
    ｄ）請求項１〜１２のいずれかに記載のＥＭＩ遮蔽組成物による封止材を覆う導電性ＥＭＩ遮蔽層；および
    ｅ）エポキシ成形材料カバー
    を含む半導体パッケージ。
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