JP6915256B2 - 封止用樹脂組成物、並びに、それを用いた再配置ウエハ、半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法 - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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Description
すなわち、本発明は、以下の発明を提供する。
[1](A)エポキシ基含有化合物と、(B)フェノール硬化剤と、(C)飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基がマレイミド基に結合した構造を有するマレイミド化合物と、(D)リン原子を含む硬化促進剤と、(E)充填材と、を含有する封止用樹脂組成物。
[2]上記(C)マレイミド化合物の含有量が、上記(A)エポキシ基含有化合物、上記(B)フェノール硬化剤及び上記(C)マレイミド化合物の総量を基準として30〜70質量%である、上記[1]に記載の封止用樹脂組成物。
[3]上記(C)マレイミド化合物が1分子内に少なくとも2つのマレイミド基を含む、上記[1]又は[2]に記載の封止用樹脂組成物。
[4]上記(C)マレイミド化合物における上記飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基の炭素数が8〜100である、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
[5]上記(C)マレイミド化合物が下記一般式(1)で表される構造を有するマレイミド化合物を含む、上記[1]〜[4]のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
[式(1)中、xは10〜50の整数を示す。]
[6]上記(C)マレイミド化合物が下記一般式(2)で表されるマレイミド化合物を含む、上記[1]〜[5]のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
[式(2)中、xは10〜50の整数を示し、nは0〜50の整数を示す。]
[7]上記(D)硬化促進剤が、下記一般式(3)で表されるアニオン種に1つ以上のカルボキシ基を有するホスホニウム塩を含む、上記[1]〜[6]のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
[式(3)中、R3〜R7は各々独立に一価の有機基を示す。]
[8]上記一般式(3)中、上記R3〜R6は各々独立に、メチル基、エチル基、ブチル基、フェニル基、トルイル基又はp−メトキシフェニル基を示す、上記[7]に記載の封止用樹脂組成物。
[9]上記一般式(3)中、上記R3〜R6は互いに同一である、上記[7]又は[8]に記載の封止用樹脂組成物。
[10]上記(D)硬化促進剤中の上記アニオン種が、互いに隣接する炭素原子の一方にカルボキシ基が、他方にカルボキシ基からプロトンが脱離したCOO−基が、それぞれ結合した構造を有する、上記[7]〜[9]のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
[11]上記[1]〜[10]のいずれかに記載の封止用樹脂組成物を用いて、支持体上に多数個配置された半導体チップを封止してなる、再配置ウエハ。
[12]上記[11]に記載の再配置ウエハを個片化してなる半導体パッケージ。
[13]上記[1]〜[10]のいずれかに記載の封止用樹脂組成物を用いた半導体パッケージの製造方法であって、半導体チップを支持体上に多数個配置する工程と、上記半導体チップ及び上記支持体上に、上記封止用樹脂組成物を散布する工程と、散布した上記封止用樹脂組成物を金型により成形する工程と、を含む半導体パッケージの製造方法。
本実施形態で用いる(A)エポキシ基含有化合物としては、一分子中にエポキシ基を2個以上有し、常温(本明細書では15〜35℃を常温と定義する)における性状は問わず、分子量及び構造も限定されない。(A)エポキシ基含有化合物としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA・F型エポキシ樹脂、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジルトルイジン、ジアミノジフェニルメタン型グリシジルアミン、アミノフェノール型グリシジルアミンのような芳香族グリシジル型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェニレン及び/又は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、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂、ビニルシクロヘキセンジオキシド、ジシクロペンタジエンオキシド、アリサイクリックジエポキシ−アジペイド等の脂環式エポキシなどの脂肪族エポキシ樹脂、エポキシ変性シリコーンなどが挙げられる。本実施形態では、反り低減の観点からは、低弾性化に有効なトリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリルェノールプロパン型エポキシ樹脂が好ましく、機械特性の観点からは、ビフェニル型エポキシ樹脂を適用することが好ましい。これらは単独でも、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本実施形態で用いる(B)フェノール硬化剤としては、一分子中にフェノール性水酸基を2個以上有し、常温(本明細書では15〜35℃を常温と定義する)における性状は問わず、分子量及び構造も限定されない。(B)フェノール硬化剤としては、例えば、フェノールノボラック型樹脂、クレゾールノボラック型樹脂等のノボラック型樹脂、ビスフェノールA・F型フェノール樹脂、ハイドロキノン型フェノール樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂、スチルベン型フェノール樹脂、トリフェノールメタン型フェノール樹脂、トリフェノールプロパン型フェノール樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型フェノール樹脂、ナフトール型フェノール樹脂、ナフタレン型フェノール樹脂、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型フェノール脂、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型フェノール樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン等の脂環式フェノール樹脂などの脂肪族フェノール樹脂樹脂などが挙げられる。本実施形態では、反り低減の観点からは、低弾性化に有効なトリフェノールメタン型フェノール樹脂、トリフェノールプロパン型フェノール樹脂が好ましく、機械特性の観点からは、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂を適用することが好ましい。これらは単独でも、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本実施形態で用いる(C)マレイミド化合物は、飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基がマレイミド基に結合した構造を有するマレイミド化合物である。(C)マレイミド化合物は、少なくとも2つのマレイミド基を有することが好ましく、反り低減の観点から、下記一般式(1)で表される構造を一分子中に1つ以上有するマレイミド化合物であることがより好ましい。また、(C)マレイミド化合物は、反り低減の観点から、下記一般式(2)で表されるマレイミド化合物であることが好ましい。また、飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基の炭素数は1〜100であることが好ましく、2〜50であることがより好ましく、4〜40であることが更に好ましい。また、飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基の炭素数は8〜100であってもよい。(C)マレイミド化合物に含有される飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基は直鎖状、分岐状、環状のいずれの構造であってもよく、脂肪族の脂環式骨格を含有していてもよい。
ポンプ:L−6200型[株式会社日立ハイテクノロジーズ製]
検出器:L−3300型RI[株式会社日立ハイテクノロジーズ製]
カラムオーブン:L−655A−52[株式会社日立ハイテクノロジーズ製]
ガードカラム及びカラム:TSK Guardcolumn HHR−L+TSKge
l G4000HHR+TSKgel G2000HHR[すべて東ソー株式会社製、商
品名]
カラムサイズ:6.0×40mm(ガードカラム)、7.8×300mm(カラム)
溶離液:テトラヒドロフラン
試料濃度:30mg/5mL
注入量:20μL
流量:1.00mL/分
測定温度:30℃
本実施形態で用いる(D)硬化促進剤は、リン原子を含む硬化促進剤である。(D)硬化促進剤は、反り低減の観点から、下記一般式(3)で表されるアニオン種に1つ以上のカルボキシ基を有するホスホニウム塩を含むことが好ましい。リン原子に結合する置換基はアルキル基でもベンゼン環等の芳香族基でもよい。アルキル基の場合は、直鎖状、分岐状、環状のどの構造であってもよい。また、芳香族基はメチル基、エチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、又は水酸基などで置換されていてもよい。また、カチオン種であるリン原子のカウンターアニオン種は、特に限定されない。カウンターアニオン種のアニオン部位はホウ素及び窒素でもよく、カルボキシ基及び水酸基等からプロトンが脱離し、アニオンになっている構造でもよい。ただし、カルボキシ基及び水酸基等からプロトンが脱離し、アニオンになっている構造体では、同一分子内の2つの酸素原子は互いに隣接する。また、カルボキシ基又は水酸基が結合している主骨格は脂肪族でも、芳香族でもよい。
本実施形態で用いる(E)充填材は、封止材で一般的に用いられるものであれば特に限定されない。(E)充填材としては、例えば、無機充填材及び有機充填材が挙げられるが、無機充填材が好ましい。流動性の観点から、(E)充填材の形状は角形より球状であることが好ましい。例えば、(E)充填剤としては、溶融シリカ、結晶シリカ、ガラス、アルミナ、炭酸カルシウム、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸カルシウム、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、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、タルク、クレー、マイカ等の粒子;これらを球形化したビーズなどが挙げられる。
本実施形態の封止用樹脂組成物は、必要に応じて応力緩和剤として、シリコーンオイル、シリコーンゴム粒子等の応力緩和剤を含有してもよい。応力緩和剤を含有させることによって、パッケージの反り変形量及びパッケージクラックを低減させることが可能である。使用可能な応力緩和剤としては、当該技術分野で一般に用いられる公知の可とう剤(応力緩和剤)を適宜選択して使用することができる。
本実施形態の封止用樹脂組成物は、必要に応じて、樹脂成分と(E)充填材との接着性を高める観点から、カップリング剤を含有してもよい。カップリング剤の種類は、特に限定されない。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、アルミニウム及びジルコニウム含有化合物などの公知のカップリング剤が挙げられる。これらのカップリング剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<難燃剤>
本実施形態の封止用樹脂組成物は、難燃性を付与するために、必要に応じて難燃剤を含有してもよい。難燃剤の種類は特に制限されない。具体的に、難燃剤としては、ハロゲン原子、アンチモン原子、窒素原子又はリン原子を含む公知の有機化合物又は無機化合物、金属水酸化物、アセナフチレン等が挙げられる。難燃剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態の封止用樹脂組成物は、必要に応じて陰イオン交換体を含有してもよい。特に、封止用樹脂組成物は封止用成形材料として用いるため、封止される素子を備える電子部品装置の耐湿性及び高温放置特性を向上させる観点から、陰イオン交換体を含有させることが好ましい。
Mg1−yAly(OH)2(CO3)y/2・mH2O (5)
[式中、yは0<y≦0.5を満たす数を示し、mは正の数を示す。]
本実施形態の封止用樹脂組成物は、成形工程において金型に対する良好な離型性を発揮させる観点から、離型剤を含有してもよい。離型剤の種類は特に制限されず、当該技術分野において公知の離型剤が挙げられる。具体的に、離型剤としては、カルナバワックス、モンタン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス、酸化ポリエチレン、非酸化ポリエチレン等のポリオレフィン系ワックスなどが挙げられる。離型剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、離型剤としては、酸化型又は非酸化型のポリオレフィン系ワックスが好ましい。
本実施形態の封止用樹脂組成物は、カーボンブラック、有機染料、有機顔料、酸化チタン、鉛丹、ベンガラ等の着色剤を含有してもよい。その他、必要に応じて、本発明による効果を低下させない範囲において種々の添加剤を含有してもよい。
本実施形態の封止用樹脂組成物の製造方法としては、各種成分を均一に分散混合できるのであれば、いずれの手法を用いてもよい。一般的な手法として、所定の配合量の成分をミキサー等によって充分混合した後、ミキシングロール、押出機等によって溶融混練し、冷却し、粉砕する方法を挙げることができる。より具体的には、封止用樹脂組成物は、例えば、上述した成分の所定量を混合して攪拌し、予め70℃〜140℃に加熱してあるニーダー、ロール、エクストルーダー等で混練した後、冷却し、粉砕するなどの方法によって、固形樹脂組成物として得ることができる。封止用樹脂組成物は、パッケージの成形条件に合うような寸法及び質量でタブレット化すると取り扱いが容易になる。
本実施形態の半導体パッケージの種類としては、例えば次の様な種類があるが、これに限るものではない。即ち、BGA(Ball Grid Array)、FCBGA(Flip Chip BGA)、MAPBGA(Molded Array Process BGA)等が挙げられる。また、本実施形態の封止材用樹脂組成物の適用例としてより好ましい例として、eWLB(Embedded Wafer−Level BGA)があり、Fan−Out型、Fan−In型、SiP(System in Package)等の形態がある。
(1)EPPN−501HY:トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、日本化薬株式会社製
(2)YX−4000H:ビフェニル型エポキシ樹脂、三菱化学株式会社製
(3)KF−1001:エポキシ変性シリコーン、信越化学工業株式会社製
(4)MEH−7500:トリフェニルメタン型フェノール樹脂、明和化成株式会社製
(5)SFR−2300:下記一般式(6)で表される1分子内に少なくとも2つのイミド結合を有するビスマレイミド化合物(長鎖アルキル基含有ビスマレイミド樹脂)、日立化成株式会社製
[式中、nは1〜10の整数を示す。]
(6)TBP−3S:テトラブチルホスホニウム−カルボキシレート、北興化学工業株式会社製
(7)TBP−3:テトラブチルホスホニウム−カルボキシレート、北興化学工業株式会社製
(8)TPP−フタル酸:テトラフェニルホスホニウム−フタル酸塩、北興化学工業株式会社製
(9)TPP:トリフェニルホスフィン、北興化学工業株式会社製
(10)TPP24:トリ−p−トルイルホスフィンとベンゾキノンの付加物、北興化学工業株式会社製
(11)ST7010−2:平均粒子径11μmの球状溶融シリカ、マイクロン社製
(12)SO−25R:平均粒子径0.6μmの球状溶融シリカ、アドマッテクス社製
(13)KBM−403:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業株式会社製
(14)MA−100:カーボンブラック、三菱化学株式会社製
(15)DHT−4A:ハイドロタルサイト化合物、協和化学工業株式会社製
下記表1に示した各成分を同表に示した量(単位:質量部)で配合し、ミキサーで充分混合した後、予め80℃に加熱してあるニーダーで溶融混練した後、冷却し、ミキサー等を用いて粉砕することで、実施例1〜6及び比較例1〜4の封止用樹脂組成物(固形樹脂組成物)をそれぞれ得た。
各実施例及び比較例で得られた封止用樹脂組成物について、以下の評価を行った。各評価(反り評価を除く)で使用した試験サンプルは、所定の形状に成形した封止用樹脂組成物を、130℃で10分、次いで175℃で6時間の硬化条件により硬化することで作製した。
粘弾性測定装置(RSA III、TA instruments社製)を用いて、封止用樹脂組成物を短冊状に成形した試験サンプルをスパン間距離40mm、周波数1Hzの条件下、3点曲げ法にて20℃から300℃まで5℃/minで昇温し、tanδが最大値を示す温度をガラス転移温度とした。
上記ガラス転移温度の測定と同じ測定装置、条件で測定を行い、40℃における貯蔵弾性率の値を40℃弾性率(E’(40℃))とした。
上記ガラス転移温度の測定と同じ測定装置、条件で測定を行い、200℃における貯蔵弾性率の値を200℃弾性率(E’(200℃))とした。
熱機械分析装置(TMA2940、TA instruments社製)を用いて、封止用樹脂組成物を四角柱状に成形した試験サンプルを圧縮法にて0℃から300℃まで5℃/minで昇温測定し、10〜30℃における接線の傾きをCTE1、200〜220℃における接線の傾きをCTE2とした。
TOWA社製の成形機(型番CPM−1080)を用い、直系12インチ(300mm)、厚み750μmのシリコンウエハー片面上で、各実施例及び比較例で得た封止用樹脂組成物を圧力5.0MPa、温度130℃、時間10分間の条件で圧縮成形することで厚み500μmのウエハ付き成形物を得た。得られたウエハ付き成形物を175℃/6hの条件で後硬化し、後硬化後のウエハ付き成形物をakrometrix社製の表面形状測定装置(型番サーモレイAXP)を用いて後硬化後の反りを評価した。反り量はウエハ付き成形物の最も反りが少ない箇所と最も反っている箇所の値の差をそのウエハ付き成形物の反り量とした。
Claims (9)
- (A)エポキシ基含有化合物と、
(B)フェノール硬化剤と、
(C)飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基がマレイミド基に結合した構造を有するマレイミド化合物と、
(D)リン原子を含む硬化促進剤と、
(E)充填材と、
を含有し、
前記(C)マレイミド化合物が下記一般式(1)で表される構造を有するマレイミド化合物であり、
前記(D)硬化促進剤が、下記一般式(3)で表されるアニオン種に1つ以上のカルボキシ基を有するホスホニウム塩を含み、
前記(C)マレイミド化合物の含有量が、前記(A)エポキシ基含有化合物、前記(B)フェノール硬化剤及び前記(C)マレイミド化合物の総量を基準として30〜70質量%である、封止用樹脂組成物。
[式(1)中、xは10〜50の整数を示す。]
[式(3)中、R3〜R7は各々独立に一価の有機基を示す。] - 前記(C)マレイミド化合物が1分子内に少なくとも2つのマレイミド基を含む、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
- 前記一般式(3)中、前記R3〜R6は各々独立に、メチル基、エチル基、ブチル基、フェニル基、トルイル基又はp−メトキシフェニル基を示す、請求項1〜3のいずれか一項に記載の封止用樹脂組成物。
- 前記一般式(3)中、前記R3〜R6は互いに同一である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の封止用樹脂組成物。
- 前記(D)硬化促進剤中の前記アニオン種が、互いに隣接する炭素原子の一方にカルボキシ基が、他方にカルボキシ基からプロトンが脱離したCOO−基が、それぞれ結合した構造を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の封止用樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の封止用樹脂組成物を用いて、支持体上に多数個配置された半導体チップを封止してなる、再配置ウエハ。
- 請求項7に記載の再配置ウエハを個片化してなる半導体パッケージ。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の封止用樹脂組成物を用いた半導体パッケージの製造方法であって、
半導体チップを支持体上に多数個配置する工程と、
前記半導体チップ及び前記支持体上に、前記封止用樹脂組成物を散布する工程と、
散布した前記封止用樹脂組成物を金型により成形する工程と、
を含む半導体パッケージの製造方法。
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