JP6969729B2 - 液状エポキシ樹脂組成物、半導体封止剤、半導体装置、および液状エポキシ樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
〔1〕(A)アミノフェノール型エポキシ樹脂を含む液状エポキシ樹脂、(B)アミン系硬化剤、(C)シリカフィラーおよび(D)シランカップリング剤を含有し、
(A)成分100質量部に対して、アミノフェノール型エポキシ樹脂を10.0〜70質量部を含み、
(B)成分が、(A)成分:1当量に対して、0.7〜1.2当量の比率であり、
硬化後のガラス転移温度が、110〜200℃であることを特徴とする、液状エポキシ樹脂組成物。
〔2〕(A)成分に含まれるアミノフェノール型エポキシ樹脂が、式(1):
〔4〕(C)成分の平均粒径が、0.1〜3.0μmであり、かつ、液状エポキシ樹脂組成物100質量部に対して、(C)成分が55〜75質量部である、上記〔1〕〜〔3〕のいずれか記載の液状エポキシ樹脂組成物。
〔5〕さらに、(E)ポリアルキルシロキサンを含む、上記〔1〕〜〔4〕のいずれか記載の液状エポキシ樹脂組成物。
〔6〕さらに、(F)ブロックコポリマーを含む、上記〔1〕〜〔5〕のいずれか記載の液状エポキシ樹脂組成物。
〔7〕(D)成分を、アミノフェノール型エポキシ樹脂を除く(A)成分の少なくとも一部に分散させ、マスタバッチとした後、マスタバッチに、アミノフェノール型エポキシ樹脂を含む(A)成分の残部と(B)成分を混合することにより得られる、上記〔1〕〜〔6〕のいずれか記載の液状エポキシ樹脂組成物。
〔8〕上記〔1〕〜〔7〕のいずれか記載の液状エポキシ樹脂組成物を含む、液状半導体封止剤。
〔9〕上記〔8〕記載の、基板とチップ間のギャップが5〜25μmであるフリップチップ型半導体装置用の液状半導体封止剤。
〔10〕上記〔8〕または〔9〕記載の液状半導体封止剤を用いて封止された、半導体装置。
〔11〕上記〔10〕記載の、銅ピラーを備えるフリップチップ型半導体装置。
〔12〕(D)成分を、アミノフェノール型エポキシ樹脂を除く(A)成分に分散させ、マスタバッチとした後、マスタバッチに、アミノフェノール型エポキシ樹脂と(B)成分を混合することを特徴とする、上記〔1〕〜〔7〕のいずれか記載の液状エポキシ樹脂組成物の製造方法。
本発明の液状エポキシ樹脂組成物(以下、液状エポキシ樹脂組成物という)は、
(A)アミノフェノール型エポキシ樹脂を含む液状エポキシ樹脂、(B)アミン系硬化剤、(C)シリカフィラーおよび(D)シランカップリング剤を含有し、
(A)成分100質量部に対して、アミノフェノール型エポキシ樹脂を10.0〜70質量部を含み、
(B)成分が、(A)成分:1当量に対して、0.7〜1.2当量の比率であり、
硬化後のガラス転移温度(Tg)が、110〜200℃であることを特徴とする。
本発明の液状エポキシ樹脂組成物の製造方法は、(D)成分を、アミノフェノール型エポキシ樹脂を除く(A)成分に分散させ、マスタバッチとした後、マスタバッチに、アミノフェノール型エポキシ樹脂と(B)成分を混合することを特徴とする。
本発明の液状半導体封止剤は、上述の液状エポキシ樹脂組成物を含み、チップと基板の間隙が5〜25μmであるフリップチップ型半導体装置用の液状半導体封止剤に適している。
本発明の半導体装置は、上述の液状半導体封止剤を用いて封止される。半導体素子、基板は、所望のものを使用することができるが、チップと基板の間隙が5〜25μmであるフリップチップ型半導体装置であると、本発明の効果を発揮するために適している。また、銅ピラーを備えるフリップチップ型半導体装置に対しても、本発明の効果を発揮することができる。
表1〜3に示す配合で原料を混合した後、室温で3本ロールミルを用いて分散し、液状エポキシ樹脂組成物(以下、「樹脂組成物」という)を作製した。なお、実施例14のみは、(D)成分を、アミノフェノール型エポキシ樹脂を除く(A)成分と(C)成分とに、室温で混合した後、3本ロールミルで分散させ、マスタバッチとした後、マスタバッチに、アミノフェノール型エポキシ樹脂と(B)成分を、室温で混合した後、3本ロールミルで分散することにより作製した。
作製した液状エポキシ樹脂組成物の粘度(初期粘度、単位:Pa・s)を、ブルックフィールド社製DV−1型粘度計/14号スピンドルを用いて、25℃、50rpmで1分間回転させたときの粘度(表1〜3には、粘度(50rpm)と記載した)を測定した。次に、液状エポキシ樹脂組成物を、DV−1型粘度計/14号スピンドルを用いて、25℃、50rpmと5rpmで1分間回転させたときの粘度を測定した。得られた〔(50rpmでの粘度)/(5rpmでの粘度)〕からチキソトロピック指数(TI)を求めた。TIは、0.5〜1.1であると好ましい。表1、表2に、結果を示す。
図1に、液状エポキシ樹脂組成物の注入性の評価方法を説明する模式図を示す。まず、図1(A)に示すように、基板20上に、50μmまたは25μmの間隙40を設けて、半導体素子の代わりにガラス板30を固定した試験片を作製した。但し、基板20としては、フレキシブル基板の代わりにガラス基板を使用した。次に、この試験片を110℃に設定したホットプレート上に置き、図1(B)に示すように、ガラス板30の一端側に、作製した樹脂組成物10を塗布し、図1(C)に示すように、間隙40が樹脂組成物11で満たされるまでの時間を測定した。表1〜3に、結果を示す。
動的粘弾性測定(DMA)で測定した。支持体上に、幅:40mm、長さ:70mm、厚さ:2mmに塗布した液状エポキシ樹脂組成物を、165℃で120分間、加熱硬化させ、支持体から剥離した後、該接着性フィルムから試験片(10±0.5mm×50±1mm)を切り出し、試験片の幅、厚みを測定した。その後、SII製動的粘弾性測定装置(型番:DMS6100)で測定を行った(3℃/min 25−300℃)。tanDのピーク温度を読み取り、Tgとした。表1〜3に、結果を示す。
Cuピラーのバンプで、チップサイズが10mm□、基板が30mm□のTEGを使用した。そのTEGに、液状エポキシ樹脂組成物を塗布し、165℃で120分間、加熱硬化させた。液状エポキシ樹脂組成物を硬化させたTEGに、−55℃、30分間と125℃、30分間を1サイクルとするサーマルサイクルを掛けた。500サイクル後、フィレットクラックの長さを計測し、チップ周辺の長さ(40mm)で割り、フィレットクラック発生率を算出した。フィレットクラック発生率は、65%以下であると好ましい。図2〜4に、フィレットクラックを説明するための写真を示す。図2は、フィレットクラックが発生していない箇所の写真である。図3は、本発明を用いてフィレットクラックの発生量を抑制した箇所の写真である。図3では、フィレットクラックが発生した箇所(3箇所)を矢印で示す。図4は、フィレットクラックが多量に発生した箇所の写真である。図4では、フィレットクラックが発生した箇所(7箇所)を矢印で示す。
これに対して、アミノフェノールエポキシ樹脂を含有しない比較例1では、フィレットクラック発生率が高かった。アミノフェノールエポキシ樹脂の含有率が低すぎる比較例2〜4では、20μm間隙での注入性が悪く、フィレットクラック発生率も高かった。アミノフェノールエポキシ樹脂の含有率が高すぎる比較例5では、ガラス転移点が高過ぎ、信頼性が確保できない値であり、かつフィレットクラック発生率も高かった。(B)成分の当量比が低く、ガラス転移点が低すぎる比較例6は、ガラス転移点が低過ぎ、信頼性が確保できない値であった。
20 基板
30 ガラス板
40 間隙
Claims (16)
- (A)アミノフェノール型エポキシ樹脂を含む液状エポキシ樹脂、(B)アミン系硬化剤、(C)シリカフィラーおよび(D)3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランであるシランカップリング剤を含有し、
(A)成分100質量部に対して、アミノフェノール型エポキシ樹脂を10.0〜70質量部を含み、
(B)成分が、(A)成分:1当量に対して、0.7〜1.2当量の比率であり、
(D)成分を、アミノフェノール型エポキシ樹脂を除く(A)成分の少なくとも一部に分散させ、マスタバッチとした後、マスタバッチに、アミノフェノール型エポキシ樹脂を含む(A)成分の残部と(B)成分を混合することにより得られる、
165℃で120分間硬化後に動的粘弾性測定で3℃/minで測定したガラス転移温度が、120〜200℃であることを特徴とする、液状エポキシ樹脂組成物を含む、基板とチップの間隙が5〜25μmであるフリップチップ型半導体装置用の液状半導体封止剤。 - (C)成分の平均粒径が、0.1〜3.0μmであり、かつ、液状エポキシ樹脂組成物100質量部に対して、(C)成分が55〜75質量部である、請求項1〜3のいずれか1項記載の液状エポキシ樹脂組成物を含む、基板とチップの間隙が5〜25μmであるフリップチップ型半導体装置用の液状半導体封止剤。
- さらに、(E)ポリアルキルシロキサンを含む、請求項1〜4のいずれか1項記載の液状エポキシ樹脂組成物を含む、基板とチップの間隙が5〜25μmであるフリップチップ型半導体装置用の液状半導体封止剤。
- (A)アミノフェノール型エポキシ樹脂を含む液状エポキシ樹脂、(B)アミン系硬化剤、(C)シリカフィラー、(D)3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランであるシランカップリング剤および(F)ブロックコポリマーのアクリルコポリマーを含有し、
(A)成分100質量部に対して、アミノフェノール型エポキシ樹脂を10.0〜70質量部を含み、
(B)成分が、(A)成分:1当量に対して、0.7〜1.2当量の比率であり、
(D)成分を、アミノフェノール型エポキシ樹脂を除く(A)成分の少なくとも一部に分散させ、マスタバッチとした後、マスタバッチに、アミノフェノール型エポキシ樹脂を含む(A)成分の残部と(B)成分を混合することにより得られる、
165℃で120分間硬化後に動的粘弾性測定で3℃/minで測定したガラス転移温度が、120〜200℃である、液状エポキシ樹脂組成物。 - 請求項6記載の液状エポキシ樹脂組成物を含む、液状半導体封止剤。
- 請求項7記載の、基板とチップの間隙が5〜25μmであるフリップチップ型半導体装置用の液状半導体封止剤。
- 請求項1〜5のいずれか1項記載の基板とチップの間隙が5〜25μmであるフリップチップ型半導体装置用の液状半導体封止剤、請求項7または8記載の液状半導体封止剤を用いて封止された、半導体装置。
- 請求項9記載の、銅ピラーを備えるフリップチップ型半導体装置。
- (A)アミノフェノール型エポキシ樹脂を含む液状エポキシ樹脂、(B)アミン系硬化剤、(C)シリカフィラーおよび(D)3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランであるシランカップリング剤を含有し、
(A)成分100質量部に対して、アミノフェノール型エポキシ樹脂を10.0〜70質量部を含み、
(B)成分が、(A)成分:1当量に対して、0.7〜1.2当量の比率であり、
(D)成分を、アミノフェノール型エポキシ樹脂を除く(A)成分の少なくとも一部に分散させ、マスタバッチとした後、マスタバッチに、アミノフェノール型エポキシ樹脂を含む(A)成分の残部と(B)成分を混合することにより得られる、
165℃で120分間硬化後に動的粘弾性測定で3℃/minで測定したガラス転移温度が、120〜200℃である液状エポキシ樹脂組成物の製造方法であって、
(D)成分を、アミノフェノール型エポキシ樹脂を除く(A)成分に分散させ、マスタバッチとした後、マスタバッチに、アミノフェノール型エポキシ樹脂と(B)成分を混合することを特徴とする、液状エポキシ樹脂組成物の製造方法。 - (C)成分の平均粒径が、0.1〜3.0μmであり、かつ、液状エポキシ樹脂組成物100質量部に対して、(C)成分が55〜75質量部である、請求項11〜13のいずれか1項記載の液状エポキシ樹脂組成物の製造方法。
- さらに、(E)ポリアルキルシロキサンを含む、請求項11〜14のいずれか1項記載の液状エポキシ樹脂組成物の製造方法。
- さらに、(F)ブロックコポリマーのアクリルコポリマーを含む、請求項11〜15のいずれか1項記載の液状エポキシ樹脂組成物の製造方法。
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