JP7231833B2 - 封止用樹脂組成物、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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Description
<1>エポキシ樹脂と、硬化剤と、充填材とを含み、前記エポキシ樹脂がビスフェノール型エポキシ樹脂と、1,6-ビス(グリシジルオキシ)ナフタレンとを含み、前記1,6-ビス(グリシジルオキシ)ナフタレンの前記エポキシ樹脂全体に占める割合が10質量%~30質量%である、封止用樹脂組成物。
本開示において「~」を用いて示された数値範囲には、「~」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本実施形態の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、充填材とを含み、前記エポキシ樹脂がビスフェノール型エポキシ樹脂と、1,6-ビス(グリシジルオキシ)ナフタレン(下記式(1)で表されるエポキシ樹脂;以下、特定ナフタレン型エポキシ樹脂ともいう)とを含み、特定ナフタレン型エポキシ樹脂のエポキシ樹脂全体に占める割合が10質量%~30質量%である。
特定ナフタレン型エポキシ樹脂は、常温(25℃)で液状のエポキシ樹脂であり、市販品としても入手可能である。市販品としては、例えば、DIC株式会社の商品名「エピクロン HP-4032D」が挙げられる。
特定ナフタレン型エポキシ樹脂及びビスフェノール型エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂の種類は特に制限されず、封止用樹脂組成物の所望の特性等に応じて選択できる。具体的には、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール等のフェノール化合物及びα-ナフトール、β-ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種のフェノール性化合物と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド等の脂肪族アルデヒド化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したものであるノボラック型エポキシ樹脂(フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等);上記フェノール性化合物と、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等の芳香族アルデヒド化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるトリフェニルメタン型フェノール樹脂をエポキシ化したものであるトリフェニルメタン型エポキシ樹脂;上記フェノール化合物及びナフトール化合物と、アルデヒド化合物とを酸性触媒下で共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したものである共重合型エポキシ樹脂;アルキル置換又は非置換のビフェノールのジグリシジルエーテルであるビフェニル型エポキシ樹脂;スチルベン系フェノール化合物のジグリシジルエーテルであるスチルベン型エポキシ樹脂;ビスフェノールS等のジグリシジルエーテルである硫黄原子含有エポキシ樹脂;ブタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のアルコール類のグリシジルエーテルであるエポキシ樹脂;フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸等の多価カルボン酸化合物のグリシジルエステルであるグリシジルエステル型エポキシ樹脂;アニリン、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等の窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で置換したものであるグリシジルアミン型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエンとフェノール化合物の共縮合樹脂をエポキシ化したものであるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂;分子内のオレフィン結合をエポキシ化したものであるビニルシクロヘキセンジエポキシド、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2-(3,4-エポキシ)シクロヘキシル-5,5-スピロ(3,4-エポキシ)シクロヘキサン-m-ジオキサン等の脂環型エポキシ樹脂;パラキシリレン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるパラキシリレン変性エポキシ樹脂;メタキシリレン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるメタキシリレン変性エポキシ樹脂;テルペン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるテルペン変性エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるジシクロペンタジエン変性エポキシ樹脂;シクロペンタジエン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるシクロペンタジエン変性エポキシ樹脂;多環芳香環変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルである多環芳香環変性エポキシ樹脂;ナフタレン環含有フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるナフタレン型エポキシ樹脂;ハロゲン化フェノールノボラック型エポキシ樹脂;ハイドロキノン型エポキシ樹脂;トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂;オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂;フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂をエポキシ化したものであるアラルキル型エポキシ樹脂;などが挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、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。
硬化剤の種類は特に制限されず、封止用樹脂組成物の所望の特性等に応じて選択できる。例えば、アミン硬化剤、フェノール硬化剤、酸無水物硬化剤、ポリメルカプタン硬化剤、ポリアミノアミド硬化剤、イソシアネート硬化剤、ブロックイソシアネート硬化剤等が挙げられる。硬化剤は、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。
充填材の種類は、特に制限されない。具体的には、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、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、マイカ等の無機材料が挙げられる。難燃効果を有する充填材を用いてもよい。難燃効果を有する充填材としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムと亜鉛の複合水酸化物等の複合金属水酸化物、硼酸亜鉛などが挙げられる。
封止用樹脂組成物は、上述の成分に加えて、硬化促進剤、応力緩和剤、カップリング剤、離型剤、着色剤等の各種添加剤を含んでもよい。封止用樹脂組成物は、以下に例示する添加剤以外にも必要に応じて当技術分野で周知の各種添加剤を含んでもよい。
封止用樹脂組成物は、硬化促進剤を含んでもよい。硬化促進剤の種類は特に制限されず、エポキシ樹脂及び硬化剤の種類、封止用樹脂組成物の所望の特性等に応じて選択できる。
封止用樹脂組成物は、応力緩和剤を含んでもよい。応力緩和剤としては、熱可塑性エラストマー、NR(天然ゴム)、NBR(アクリロニトリル-ブタジエンゴム)、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等の粒子などが挙げられる。応力緩和材剤は、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。
封止用樹脂組成物は、カップリング剤を含んでもよい。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/ジルコニウム化合物などが挙げられる。中でも流動性の観点からは、シラン化合物が好ましい。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。
封止用樹脂組成物は、着色剤を含んでもよい。着色剤としては、カーボンブラック、有機染料、有機顔料、酸化チタン、鉛丹、ベンガラ等が挙げられる。着色剤は、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。
封止用樹脂組成物は、種々の実装技術に用いることができる。特に、フリップチップ型実装技術に用いるアンダーフィル材として好適に用いることができる。例えば、バンプ等で接合された半導体素子と支持体の間の隙間を充填する用途に好適に用いることができる。
本実施形態の半導体パッケージは、支持体と、前記支持体上に配置された半導体素子と、前記半導体素子を封止している上述した封止用樹脂組成物の硬化物と、を有する。
本実施形態の半導体パッケージの製造方法は、支持体と、前記支持体上に配置された半導体素子との間の空隙を上述した封止用樹脂組成物で充填する工程と、前記封止用樹脂組成物を硬化する工程と、を有する。
表1に示す成分を表1に示す量にて混合し、封止用樹脂組成物を調製した。各成分の詳細は下記のとおりである。表1中の「eq」は硬化剤の当量基準の割合(硬化剤1と硬化剤2の合計は1である)を示す。充填材の「質量%」は封止用樹脂組成物全体に対する割合を示す。
エポキシ樹脂2…トリグリシジル-p-アミノフェノール、商品名「jER 630」、三菱ケミカル株式会社
エポキシ樹脂3…1,6-ビス(グリシジルオキシ)ナフタレン、商品名「エピクロン HP-4032D」、DIC株式会社
硬化剤2…3,3’-ジエチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタンを含む液状硬化剤、商品名「カヤハードAA」、日本化薬株式会社
カップリング剤…3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、商品名「KBM-403」、信越化学工業株式会社
封止用樹脂組成物の25℃における粘度(Pa・s)は、E型粘度計(東京計器株式会社製、VISCONIC EHD型(商品名))(コーン角度3°、回転数:10回転/分)を用いて測定した。結果を表1に示す。
封止用樹脂組成物の110℃における粘度(Pa・s)は、AR2000(TAインスツルメント社)を用い、40mmパラレルプレート、せん断速度32.5(1/s)の条件で測定した。結果を表1に示す。
ガラス基板上に、25μmの間隙を設けて、半導体素子の代わりにガラス板(20mm×20mm)を固定した試験片を作製した。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、ガラス板の一端側に封止用樹脂組成物を塗布し、間隙が封止用樹脂組成物で満たされるまでの時間(秒/sec)を測定した。結果を表1に示す。
封止用樹脂組成物を硬化して得られた硬化物の熱膨張率(ppm/℃)、弾性率(GPa)、ガラス転移温度(℃)をそれぞれ下記の方法で測定した。結果を表1に示す。
熱機械分析装置(TMA2940、TAインスツルメント社)を用いて、硬化させた封止用樹脂組成物を、直径8mm、長さ20mmのサイズに切り出し、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熱膨張率(ppm/℃)とした。結果を表1に示す。
粘弾性測定装置(RSA III、TAインスツルメント社)を用いて、硬化させた封止用樹脂組成物を50mm×10mm×3mmのサイズに切り出し、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、25℃における貯蔵弾性率(GPa)の値を測定した。結果を表1に示す。
上記熱膨張率と同じ装置、条件で測定を行い、50℃と150℃における接線の交点に対応する温度をガラス転移温度(℃)とした。結果を表1に示す。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に援用されて取り込まれる。
Claims (7)
- 常温で液状のエポキシ樹脂と、常温で液状の硬化剤と、充填材とを含み、前記エポキシ樹脂がビスフェノール型エポキシ樹脂と、1,6-ビス(グリシジルオキシ)ナフタレンと、3官能のグリシジルアミン型エポキシ樹脂と、を含み、前記1,6-ビス(グリシジルオキシ)ナフタレンの前記エポキシ樹脂全体に占める割合が10質量%~30質量%であり、前記硬化剤が芳香族アミン化合物を含み、前記充填材の含有率は封止用樹脂組成物全体の30質量%~60質量%である、支持体と、前記支持体上に配置されている半導体素子との間の空隙を充填するための封止用樹脂組成物。
- 前記ビスフェノール型エポキシ樹脂がビスフェノールF型エポキシ樹脂を含む、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
- 前記ビスフェノール型エポキシ樹脂の前記エポキシ樹脂全体に占める割合が20質量%以上90質量%未満である、請求項1又は請求項2に記載の封止用樹脂組成物。
- 前記3官能のグリシジルアミン型エポキシ樹脂がトリグリシジル-p-アミノフェノールである、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
- 前記グリシジルアミン型エポキシ樹脂の前記エポキシ樹脂全体に占める割合が10質量%~60質量%である、請求項1又は請求項2に記載の封止用樹脂組成物。
- 支持体と、前記支持体上に配置されている半導体素子と、前記半導体素子を封止している請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物の硬化物と、を有する半導体パッケージ。
- 支持体と、前記支持体上に配置されている半導体素子との間の空隙を請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物で充填する工程と、前記封止用樹脂組成物を硬化する工程と、を有する半導体パッケージの製造方法。
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