JP7329513B2 - 積層体 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、マレイミド化合物と、アリル基及びエポキシ基の少なくともいずれかを有する化合物と、アミン化合物と、アセトフェノン誘導体及びテトラフェニルエタン誘導体のうちの少なくとも1種を含むラジカル発生剤とを含有する樹脂組成物が開示されている。
本発明は、高温環境に長時間曝された場合においても、被封止物が高い信頼性を維持することができる樹脂シート及び積層体を提供することを第二の目的とする。
本発明の第二の一態様によれば、高温環境に長時間曝された場合においても、被封止物が高い信頼性を維持することができる樹脂シート及び積層体を提供することができる。
[樹脂組成物]
まず、本実施形態に係る樹脂シートを形成するための樹脂組成物について説明する。
本実施形態に係る樹脂組成物は、(A)熱硬化性成分を含有する。本実施形態に係る(A)熱硬化性成分は、(A1)マレイミド樹脂及び(A2)トリアジン骨格を有するイミダゾール化合物を含有する。
(A)熱硬化性成分(以下、単に「(A)成分」と称する場合がある)は、加熱を受けると三次元網状化し、被着体を強固に接着する性質を有する。本実施形態における(A)熱硬化性成分は、前述のとおり、(A1)マレイミド樹脂(以下、単に「(A1)成分」と称する場合がある)及び(A2)トリアジン骨格を有するイミダゾール化合物(以下、単に「(A2)成分」と称する場合がある)を含有する。
本実施形態における(A1)マレイミド樹脂は、1分子中に2つ以上のマレイミド基を含むマレイミド樹脂であれば、特に限定されない。
前記一般式(3)で表されるマレイミド樹脂の製品としては、日本化薬社製の「MIR-3000-70MT」等が挙げられる。
また、本実施形態における(A1)マレイミド樹脂は、シート形成性の観点から、マレイミド基とフェニレン基との間にエーテル結合を有するマレイミド樹脂が好ましい。
前記一般式(5)において、R3~R6は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基である。
本実施形態における(A2)トリアジン骨格を有する化合物(以下、単に「(A2)成分」と称する場合がある)としては、トリアジン骨格を含有する化合物であれば、特に限定されない。(A2)成分は、(A1)マレイミド樹脂の重合反応を促進し、樹脂シートの熱硬化反応が進行する温度の低温化及び熱硬化後の剥離強度を両立する観点から、トリアジン骨格を有するイミダゾール化合物であることが好ましい。
本実施形態における(A2)トリアジン骨格を有するイミダゾール化合物としては、トリアジン骨格及びイミダゾール基を含有し、(A1)マレイミド樹脂の重合反応を促進する化合物であれば、特に限定されない。
本実施形態における(A2)トリアジン骨格を有するイミダゾール化合物としては、例えば、下記一般式(A2)で表される化合物が挙げられる。
(A2)トリアジン骨格を有するイミダゾール化合物の含有量が上記範囲内であれば、樹脂シートの剥離強度をさらに向上できたり、反応温度をさらに低くできる。
本実施形態における樹脂組成物が含有する(A)熱硬化性成分は、さらに(A3)アリル樹脂を含有することが好ましい。(A3)アリル樹脂(以下、単に「(A3)成分」と称する場合がある)は、常温で液体であることが好ましい。(A)熱硬化性成分がアリル樹脂を含むことで、本実施形態に係る樹脂シートの反応温度を低下させつつ、樹脂シートの硬化後の剥離強度を向上させることがより容易となる。
質量比(A1/A3)が上記範囲であれば、樹脂シートの硬化物の250℃における貯蔵弾性率E’が上昇する傾向がある。
また、質量比(A1/A3)が上記範囲であれば、樹脂シートの耐熱性を向上させることができる。
また、質量比(A1/A3)が上記範囲であれば、樹脂シートの複素粘度ηを適宜に調整し、被着体への適用時の樹脂シートの流動性を確保しつつ、樹脂シートの硬化後の耐熱性のさらなる向上が実現される。さらに、質量比(A1/A3)が上記範囲であれば、樹脂シートからのアリル樹脂のブリードアウトも抑制される。なお、質量比(A1/A3)の上限値は、特に制限されない。例えば、質量比(A1/A3)が、50以下であればよい。
本実施形態におけるアリル樹脂は、下記一般式(7)、下記一般式(8)又は下記一般式(9)で表されることがより好ましい。
前記一般式(8)において、n3は、1以上4以下であり、1以上3以下であることが好ましく、1以上2以下であることがより好ましい。また、前記一般式(8)で表されるアリル樹脂中において、n3が1である成分の比率が、90mol%以上であることが好ましい。
(A1)成分以外の熱硬化性樹脂としては、高耐熱性を有する熱硬化性樹脂であればよく、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、シアネート樹脂、及びメラミン樹脂等が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(A2)成分以外の硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール化合物(例えば、2-エチル-4-メチルイミダゾール等)等が挙げられる。これらの硬化促進剤は、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(A3)成分以外の硬化樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、及び(A3)成分以外のC=C二重結合を有する樹脂等の樹脂類、並びにアミン、酸無水物、及びホルムアルデヒド等が挙げられる。これらの硬化樹脂は、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(A1)成分以外の熱硬化性樹脂、(A2)成分以外の硬化促進剤、又は(A3)成分以外の硬化樹脂を使用する場合、これらの含有量は、(A)成分の固形分の全量基準(すなわち、溶媒を除く(A)成分の不揮発分の量を100質量%としたとき)で、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。
本実施形態において、樹脂組成物は、(A)成分の他に、(B)バインダー成分(以下、単に「(B)成分」と称する場合がある)を含むことが好ましい。本実施形態の樹脂組成物が、さらに(B)バインダー成分を含むことにより、造膜性を付与し、樹脂組成物をシート状に成形しやすくできる。
本実施形態の(B)バインダー成分は、(A)成分以外の樹脂成分であり、(A)成分又はその他の成分を接合する機能を有する。(B)バインダー成分は、熱可塑性樹脂等であることが好ましい。(B)成分は、(A)成分又はその他の成分を接合する機能を有していれば、官能基を有していてもよい。このように(B)バインダー成分が官能基を有する場合、(B)バインダー成分が熱により樹脂シートの硬化に関与し得るとしても、本発明においては、(B)バインダー成分は(A)熱硬化性成分とは区別される。
(B)バインダー成分は、脂肪族化合物であるか、芳香族化合物であるかを問わず広く選定できる。(B)バインダー成分は、例えば、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、及びポリアミドイミド樹脂からなる群から選択される少なくともいずれかの樹脂であることが好ましく、耐熱性の観点からフェノキシ樹脂であることがより好ましい。なお、ポリエステル樹脂は、全芳香族ポリエステル樹脂であることが好ましい。(B)バインダー成分は、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態において、樹脂組成物は、(A)成分及び(B)成分の他に、(C)無機フィラー(以下、単に「(C)成分」と称する場合がある)を含むことが好ましい。この(C)成分により、樹脂シートの熱的特性及び/又は機械的特性を向上させることができる。
(C)無機フィラーとしては、シリカフィラー、アルミナフィラー、及び窒化ホウ素フィラー等が挙げられる。これらの中でも、シリカフィラーが好ましい。
シリカフィラーとしては、例えば、溶融シリカ、及び球状シリカ等が挙げられる。
(C)無機フィラーは、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また、(C)無機フィラーは、表面処理されていてもよい。
本実施形態において、樹脂組成物は、(A)~(C)成分の他に、さらに(D)カップリング剤を含むことが好ましい。
カップリング剤は、前述の(A)熱硬化性成分が有する官能基、又は(B)バインダー成分が有する官能基と反応する基を有することが好ましく、(A)熱硬化性成分が有する官能基と反応する基を有することがより好ましい。
また、本実施形態に係る樹脂組成物の他の一例としては、下記の通り、(A)熱硬化性成分、(B)バインダー成分、(C)無機フィラー、(D)カップリング剤、及び前記(A)~(D)成分以外の成分を含有する樹脂組成物が挙げられる。
本実施形態において、樹脂組成物は、さらにその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば、架橋剤、顔料、染料、消泡剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、発泡剤、酸化防止剤、難燃剤、及びイオン捕捉剤からなる群から選択される少なくともいずれかの成分が挙げられる。
例えば、樹脂組成物は、硬化前の初期接着性、及び凝集性を調節するために、さらに架橋剤を含んでいてもよい。
架橋剤としては、例えば、有機多価イソシアナート化合物、及び有機多価イミン化合物等が挙げられる。架橋剤は、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
有機多価イソシアナート化合物のさらに具体的な例としては、例えば、2,4-トリレンジイソシアナート、2,6-トリレンジイソシアナート、1,3-キシリレンジイソシアナート、1,4-キシレンジイソシアナート、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアナート、ジフェニルメタン-2,4’-ジイソシアナート、3-メチルジフェニルメタンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソホロンジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタン-2,4’-ジイソシアナート、及びリジンイソシアナート等が挙げられる。有機多価イソシアナート化合物は、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態に係る樹脂シートは、前述の本実施形態に係る樹脂組成物から形成される。また、本実施形態に係る樹脂シートがトリアジン骨格を有するイミダゾール化合物を含有する場合、熱硬化反応が進行する温度の低温化が可能となり、工程適性を高めることができる。
樹脂シートは、半導体素子の封止や、半導体素子と他の電子部品との間に介在させることに用いられる場合の、貼り付ける被着体の凹凸への追従性等の観点から、本実施形態に係る樹脂組成物のみからなることが好ましい。すなわち、樹脂シートは、例えばプリプレグのように、樹脂組成物と繊維シートを組み合わせたもの等のような複合材料ではないことが好ましい。
本実施形態に係る樹脂シートの熱硬化後の剥離強度は、2.0N/10mm以上であることが好ましく、3.0N/10mm以上50N/10mm以下であることがより好ましく、4.0N/10mm以上40N/10mm以下であることがさらに好ましい。
本実施形態に係る樹脂シートの熱硬化後の剥離強度が2.0N/10mm以上であれば、樹脂シートを封止材として用いた場合に、被着物に対して、高い接着性を維持することが可能である。
本実施形態に係る樹脂シートの熱硬化後の剥離強度は、例えば、樹脂組成物に用いる成分の種類(特に、硬化促進剤の種類)及び配合量を調整することにより、上記範囲に調整することができる。
なお、本実施形態に係る樹脂シートの熱硬化後の剥離強度は、後述の測定方法を用いて、熱硬化後の樹脂シートと被着物との間で、剥離角度90度の引き剥がし試験を行うことによって求めた。具体的には、以下のように、試験片を作成し、引き剥がし試験を行った。
(i)試験片の作成方法
・被着物:銅箔(大きさ50mm×10mm、厚さ150μm、JIS H 3100仕様)
・ラミネート装置:ニッコー・マテリアルズ社製「V-130」
・圧着条件:ラミネート温度130℃、到達圧力100Pa、時間60秒間
・樹脂シートの熱硬化条件:熱硬化温度180℃、熱硬化時間1時間
(ii)引き剥がし試験の方法
・使用装置:引っ張り試験機(株式会社島津製作所製「オートグラフAG-IS」)
・剥離方法:被着物の硬化後の樹脂シートからの引き剥がし
・剥離速度:50mm/分
・剥離角度:90度
・測定環境:23℃50%相対湿度環境下
本実施形態に係る樹脂シートにおいて、樹脂組成物がシート化されていることにより、被着体への適用が簡便になり、特に被着体が大面積である場合の適用が簡便になる。
樹脂組成物がシート状であれば、封止工程後の形状に対して適合した形状に予め形成されているので、適用するだけで、ある程度の均一性を保った封止材として供給できる。また、樹脂組成物がシート状であれば、流動性がないので、取り扱い性に優れる。
半導体素子は、パワー半導体素子であることが好ましい。
本実施形態に係る樹脂シートは、耐熱性に優れるため、200℃以上の高温動作が想定されるパワー半導体素子を封止すること、又はパワー半導体素子と他の電子部品との間に介在させることに用いることができる。
シリコン半導体素子の動作温度の上限は175℃程度であるため、パワー半導体素子には高温動作が可能な炭化ケイ素及び窒化ガリウムのいずれか1種以上を用いた半導体素子を用いることが好ましい。
本実施形態に係る樹脂シートは、耐熱性に優れるため、200℃以上の高温動作が想定される炭化ケイ素及び窒化ガリウムのいずれか1種以上を用いた半導体素子を封止すること、又は炭化ケイ素及び窒化ガリウムのいずれか1種以上を用いた半導体素子と他の電子部品との間に介在させることに用いることができる。
本実施形態に係る樹脂シートにおいて、硬化前における樹脂シートは、示差走査熱量分析(DSC)法により昇温速度10℃/分で測定される発熱ピーク温度が、220℃以下であることが好ましく、170℃以上220℃以下であることがより好ましく、170℃以上210℃以下であることがさらに好ましい。なお、当該発熱ピーク温度とは、硬化前における樹脂シートのDSC測定データにおいて、最も強度の大きい発熱ピークの示す温度である。当該発熱ピーク温度が前述の範囲であることで、樹脂シートを硬化させる際に、低温及び短時間での熱硬化を実現できる。したがって、樹脂シートが硬化するまでの時間が短いことで、半導体製造工程等におけるタクトタイムを効果的に短縮できる。本実施形態に係る樹脂シートにおいて、DSC法により測定される発熱ピーク温度が低いことにより、短時間の熱硬化条件で樹脂シートを硬化させた場合であっても、未反応物が残りにくく、未反応物に起因した半導体装置等の不具合の発生を抑制することができる。また、半導体チップを複数積層して積層回路を製造する場合には、プロセスの効率化のために、半導体チップを複数積層(仮置き)した後に、半導体チップ間に存在する複数の樹脂シートを一括で硬化させる場合がある。そのような場合であっても、当該発熱ピーク温度が前述の範囲であることで、半導体チップの積層が完了する前といった意図しない段階において、工程の初期に積層した半導体チップに付着した樹脂シートが硬化することを抑制できる。
本実施形態に係る樹脂シートにおける熱硬化条件において、加熱温度は、50℃以上200℃以下であることが好ましく、100℃以上190℃以下であることが好ましい。
本実施形態に係る樹脂シートにおける熱硬化条件において、加熱時間は、30分以上2時間以内であることが好ましく、45分以上1時間30分以内であることがより好ましい。
樹脂シートにおける熱硬化条件が上記の範囲であることによって、低温及び短時間での樹脂シートの熱硬化を実現することができる。
図1には、本実施形態に係る積層体1の断面概略図が示されている。
本実施形態の積層体1は、第一剥離材2と、第二剥離材4と、第一剥離材2及び第二剥離材4の間に設けられた樹脂シート3とを有する。樹脂シート3は、本実施形態に係る樹脂シートである。
第一剥離材2、及び第二剥離材4は、剥離基材と、剥離基材の上に剥離剤が塗布されて形成された剥離剤層とを備える剥離材とすることができる。剥離基材と剥離剤層とを備える剥離材とすることで、取り扱いが容易となる。また、第一剥離材2、及び第二剥離材4は、剥離基材の片面のみに剥離剤層を備えていてもよいし、剥離基材の両面に剥離剤層を備えていてもよい。
剥離剤層の厚さは、特に限定されない。剥離剤を含む溶液を塗布して剥離剤層を形成する場合、剥離剤層の厚さは、0.01μm以上3μm以下であることが好ましく、0.03μm以上1μm以下であることがより好ましい。
本実施形態に係る樹脂シート及び積層体によれば、熱硬化後の剥離強度を向上させることができる。
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
第二実施形態においては、第一実施形態における(A)成分の一部、及び(B)成分、並びに、樹脂シートの使用条件の点で、第一実施形態と異なる。
以下の説明では、第一実施形態との相違に係る部分を主に説明し、重複する説明については省略又は簡略化する。
本実施形態に係る樹脂シートでは、樹脂組成物が、熱硬化性樹脂を含む場合、硬化触媒をさらに含有することが好ましい。これにより、熱硬化性樹脂の硬化反応を効果的に進行させることが可能となり、樹脂シートを良好に硬化することが可能となる。硬化触媒の例としては、イミダゾール系硬化触媒、アミン系硬化触媒、リン系硬化触媒等が挙げられる。
(B)バインダー成分は、脂肪族化合物であるか、芳香族化合物であるかを問わず広く選定できる。また、(B)成分の熱重量分析(TGA)での5%重量減少温度は、300℃以上であることが好ましく、310℃以上であることがより好ましく、320℃以上であることがさらに好ましい。(B)成分の5%重量減少温度が300℃以上であれば、樹脂シートが高温環境に長時間曝された場合において、(B)バインダー成分の熱分解が徐々に進行することを回避することが容易となり、熱履歴後の剥離強度をさらに向上できる。
(B)バインダー成分は、例えば、フェノキシ樹脂、ポリアミド樹脂、及びポリビニルアセタール樹脂からなる群から選択される少なくともいずれかの樹脂であることが好ましく、耐熱性の観点から、フェノキシ樹脂又はポリアミド樹脂であることがより好ましい。(B)バインダー成分は、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
ポリアミド樹脂としては、アミド結合を有する樹脂であれば、特に限定されない。ポリアミド樹脂としては、ゴム変性のポリアミド樹脂を用いてもよく、ゴム変性ポリアミド樹脂はゴム変性種として、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体セグメントを有していてもよい。また、ポリアミド樹脂はフェノール性水酸基を有していてもよい。
ポリビニルアセタール樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコールとブチルアルデヒドとを反応させて得られるポリビニルブチラール、ポリビニルアルコールとホルムアルデヒドとを反応させて得られるポリビニルホルマール、ポリビニルアルコールとアセトアルデヒドとを反応させて得られるポリビニルアセトアセタール等が挙げられ、これらは、1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。本発明に用いられるポリビニルアセタール樹脂は、アセタール度が高いものが好ましく、また、アセタール基が有するアルキル基の炭素数が中程度のものが好ましい。このようなポリビニルアセタール樹脂の製品名として、例えば、積水化学株式会社製のエスレックKSシリーズ、エスレックBシリーズが挙げられる。
本実施形態に係る樹脂シートは、前述の本実施形態に係る樹脂組成物から形成される。本実施形態に係る樹脂シートにおいては、高温環境に長時間曝された場合における剥離強度をさらに向上できる。なお、ここで、高温環境とは、例えば温度200℃以上の環境である。また、長時間とは、例えば1000時間以上の時間である。
樹脂シートは、半導体素子の封止や、半導体素子と他の電子部品との間に介在させることに用いられる場合の、貼り付ける被着体の凹凸への追従性等の観点から、本実施形態に係る樹脂シートのみからなることが好ましい。すなわち、樹脂シートは、例えばプリプレグのように、樹脂シートと繊維シートを組み合わせたもの等のような複合材料ではないことが好ましい。
すなわち、本実施形態に係る樹脂シートにおける熱履歴試験後の剥離強度(PF1)は、4.0N/10mm以上であることが必要であり、5.0N/10mm以上50N/10mm以下であることがより好ましく、6.0N/10mm以上40N/10mm以下であることがさらに好ましく、7.0N/10mm以上40N/10mm以下であることが特に好ましい。
本実施形態に係る樹脂シートの熱履歴試験後の剥離強度(PF1)が4.0N/10mm以上であれば、樹脂シートを封止材として用い、高温環境に長時間曝された場合においても、被封止物が高い信頼性を維持することが可能である。
本実施形態に係る樹脂シートにおける硬化後の剥離強度(PF0)が、9.0N/10mm以上であり、かつ、熱履歴試験後の剥離強度(PF1)に対する前記硬化後の剥離強度(PF0)の比(PF1/PF0)が、0.4以上であってもよい。このような条件を満たすとすれば、樹脂シートを封止材として用い、高温環境に長時間曝された場合においても、被封止物が高い信頼性を維持することが可能である。
本実施形態に係る樹脂シートにおける熱硬化後の剥離強度(PF0)および熱履歴試験後の剥離強度(PF1)は、例えば、樹脂シートに用いる成分の種類(特に、接着性調整剤の種類、バインダー成分の種類)及び配合量を調整することにより、上記範囲に調整することができる。
なお、本実施形態に係る樹脂シートにおける熱硬化後の剥離強度(PF0)および熱履歴試験後の剥離強度(PF1)は、後述の測定方法を用いて、樹脂シートと被着物との間で、剥離角度90度の引き剥がし試験を行うことによって求めた。具体的には、以下のように、試験片を作成し、引き剥がし試験を行った。
(i)試験片の作成方法
・被着物:銅箔(大きさ50mm×10mm、厚さ150μm、JIS H 3100仕様)
・ラミネート装置:ニッコー・マテリアルズ社製「V-130」
・圧着条件:ラミネート温度130℃、到達圧力100Pa、時間60秒間
・樹脂シートの熱硬化条件:熱硬化温度200℃、熱硬化時間4時間
・熱履歴試験の条件:温度200℃、試験時間1000時間
(ii)引き剥がし試験の方法
・使用装置:引っ張り試験機(株式会社島津製作所製「オートグラフAG-100NXplus」)
・剥離方法:被着物の硬化後の樹脂シートからの引き剥がし
・剥離速度:50mm/分
・剥離角度:90度
・測定環境:23℃50%相対湿度環境下
本実施形態に係る樹脂シートにおける熱硬化条件において、加熱温度は、50℃以上220℃以下であることが好ましく、100℃以上200℃以下であることが好ましい。
本実施形態に係る樹脂シートにおける熱硬化条件において、加熱時間は、30分以上7時間以下であることが好ましく、1時間以上5時間以下であることがより好ましい。
樹脂シートにおける熱硬化条件が上記の範囲であることによって、樹脂シートの熱硬化を実現することができる。
本実施形態に係る樹脂シート及び積層体によれば、高温環境に長時間曝された場合においても、被封止物が高い信頼性を維持することが可能である。
本発明は、前記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良等は、本発明に含まれる。
[樹脂組成物の調製]
表1に示す配合割合(質量%(固形分換算の割合))にて実施例1-1~1-7、比較例1-1~1-4、実施例1-A5~1-A7、参考例1-A8、並びに実施例1-A9及び1-A10に係る樹脂組成物を調製した。
樹脂組成物の調製に用いた材料は以下のとおりである。
・マレイミド樹脂:ビフェニル基を有するマレイミド樹脂(前記一般式(3)で表されるマレイミド樹脂、日本化薬社製「MIR-3000-70MT」)
・アリル樹脂-1:ジアリルビスフェノールA(大和化成工業社製「DABPA」)
・アリル樹脂-2:アリルフェノール樹脂(群栄化学工業社製「APG-1」)
・アリル樹脂-3:アリルフェノール樹脂(群栄化学工業社製「LVA01」)
・硬化促進剤-1:2,4-ジアミノ-6-[2-(2-メチル-1-イミダゾリル)エチル]-1,3,5-トリアジン(四国化成工業社製「2MZA-PW」」
・硬化促進剤-2:2,4-ジアミノ-6-[2-(2-エチル-4-メチル-1-イミダゾリル)エチル]-1,3,5-トリアジン(四国化成工業社製「2E4MZ-A」)・硬化促進剤-3:2-エチル-4-メチルイミダゾール(四国化成工業社製「2E4MZ」)
・バインダー樹脂:BisA/BisF混合型フェノキシ樹脂(新日鉄住金化学社製「ZX-1356-2」、重量平均分子量65,000)
・密着付与剤:トリメトキシシリル基含有トリアジン化合物(四国化成株式会社製「VD-5」、融点171℃、5%重量減少温度229℃)
・シリカフィラー:溶融シリカ(エポキシシラン修飾、平均粒径0.5μm、最大粒径2.0μm)
・カップリング剤:3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン
[樹脂シートを含む積層体の作製]
第一剥離材(アルキド樹脂系剥離剤から形成される剥離層を設けたポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ38μm)上に、ダイコーターにて樹脂ワニス(メチルエチルケトンに、樹脂組成物を溶解して調製した塗布用溶液、固形分濃度は、各実施例、比較例で53~61質量%の範囲で変化させた。)を塗布し、100℃で2分間乾燥した。乾燥後の樹脂組成物の厚さは25μmであった。乾燥炉から出した直後に、乾燥後の樹脂組成物と、第二剥離材(シリコーン系剥離剤から形成される剥離層を設けたポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ38μm)とを常温で貼り合わせ、第一剥離材、樹脂組成物からなる樹脂シート、及び第二剥離材がこの順で積層された積層体を作製した。
[示差走査熱量分析(DSC)法による発熱ピーク温度の測定]
得られた樹脂シートを2枚積層して、50μmの厚さの樹脂シート積層物を作製した。さらに、この樹脂シート積層物を2枚積層して100μmの樹脂シート積層物を作製し、この手順を繰り返すことにより、200μmの厚さの測定用試料を作製した。得られた測定用試料について、示差走査熱量計(TAインスツルメント社製「DSC(Q2000)」)を用いて、昇温速度10℃/分で50℃から400℃の温度範囲での測定を実施して得られたDSC曲線から、発熱ピーク温度を求めた。得られた結果を表1に示す。
[樹脂シートを含む積層体の作製]
上記の熱硬化前の樹脂組成物の評価と同様に積層体を得た。
6インチSiウェハをあらかじめ4等分にカットしたウェハ片(厚さ800μm)に、得られた積層体における樹脂シートの一方の面を、ラミネート温度130℃にて減圧圧着することで貼り合わせ(ラミネート装置:ニッコー・マテリアルズ社製「V-130」;条件:到達圧力100Pa、時間60秒間)、次いで、樹脂シートの他方の面に、銅箔(大きさ50mm×10mm、厚さ150μm、JIS H 3100仕様)を、上記と同じ条件で減圧圧着することで貼り合せた。なお、積層体における樹脂シートの第二剥離材及び第一剥離材は、それぞれSiウェハ及び銅板に貼り付ける前に剥離した。その後、表1の熱硬化条件で樹脂組成物を硬化させて、試料とした。この試料について、引っ張り試験機(株式会社島津製作所製「オートグラフAG-IS」)を用いて、剥離速度50mm/分、剥離角度90度の条件で銅箔を硬化後の樹脂シートから引き剥がし、銅箔と硬化後の樹脂シートとの剥離強度(単位:N/10mm)を測定した。測定は、25℃、相対湿度50%の環境下で行った。得られた結果を表1に示す。なお、比較例1-1、1-2、1-3、実施例1-A5及び1-A9については、180℃、1時間の熱硬化条件では接着しなかったため、200℃、4時間の熱硬化条件で硬化を行った。また、参考例1-A8については、樹脂硬化物と銅箔との剥離強度が、測定できないほど低かった。
[樹脂組成物の調製]
表2に示す配合割合(質量%(固形分換算の割合))にて実施例2-1~2-4及び比較例2-1~2-6に係る樹脂組成物を調製した。
樹脂組成物の調製に用いた材料は以下のとおりである。
・マレイミド樹脂:ビフェニル基を有するマレイミド樹脂(前記一般式(3)で表されるマレイミド樹脂、日本化薬社製「MIR-3000-70MT」)
・接着性調整剤:2,4-ジアミノ-6-[2-(2-エチル-4-メチル-1-イミダゾリル)エチル]-1,3,5-トリアジン(四国化成工業社製「2E4MZ-A」)
・アリル樹脂:ジアリルビスフェノールA(大和化成工業社製「DABPA」)
・硬化促進剤:2-エチル-4-メチルイミダゾール(四国化成工業社製「2E4MZ」)
・バインダー樹脂-1:BisA/BisF混合型フェノキシ樹脂(新日鉄住金化学社製「ZX-1356-2」、重量平均分子量65,000)
・バインダー樹脂-2:BisA型フェノキシ樹脂(三菱化学社製「YX7200B35」)
・バインダー樹脂-3:ゴム変成ポリアミド樹脂(日本化薬社製「KAYAFLEX BPAM-155」)
・バインダー樹脂-4:ポリビニルアセタール樹脂(積水化学社製「エスレックKS-5Z」)
・バインダー樹脂-5:アクリル樹脂(ブチルアクリレート/メチルアクリレート/グリシジルアクリレート/ヒドロキシエチルアクリレート=55/10/20/15(質量比))、重量平均分子量800,000
・バインダー樹脂-6:ポリアミドイミド樹脂(東洋紡社製「ACX-2」)
・シリカフィラー:溶融シリカ(エポキシシラン修飾、平均粒径0.5μm、最大粒径2.0μm)
・カップリング剤:3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン
[5%重量減少温度の測定]
まず、バインダー樹脂の試料を準備した。常温においてペレット状又は粉末状の試料については、特に調整することなく測定試料として使用した。また、有機溶媒で溶解されたバインダー樹脂がワニスの場合は、剥離材(アルキド樹脂系剥離剤から形成される剥離層を設けたポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ38μm)上に、ダイコーターにて塗布し、120℃で5分間乾燥してバインダー樹脂のシートを作製した。乾燥後のバインダー樹脂のシートの厚さは25μmであった。
次いで、準備したバインダー樹脂の試料の5%重量減少温度Tを、下記の条件で、TGA(熱重量測定)にて測定し、グラフを作成した。
測定装置:DTG-60(島津製作所)
測定条件:昇温速度10℃/min、最大加熱温度600℃、空気流量100mL/min
そして、得られたグラフから、下記数式(F1)を満たす温度を読み取って、5%重量減少温度を算出した。得られた結果を表2に示す。
100-{M(T)/M(25℃)×100} = 5.0%・・・(F1)
加熱前(常温25℃)のバインダー樹脂の試料の重量:M(25℃)
加熱温度T(℃)におけるバインダー樹脂の試料の重量:M(T)
[樹脂シートを含む積層体の作製]
第一剥離材(アルキド樹脂系剥離剤から形成される剥離層を設けたポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ38μm)上に、ダイコーターにて樹脂ワニス(メチルエチルケトンに、樹脂組成物を溶解して調製した塗布用溶液、固形分濃度は、各実施例、比較例で53~61質量%の範囲で変化させた。)を塗布し、100℃で2分間乾燥した。乾燥後の樹脂組成物の厚さは25μmであった。乾燥炉から出した直後に、乾燥後の樹脂組成物と、第二剥離材(シリコーン系剥離剤から形成される剥離層を設けたポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ38μm)とを常温で貼り合わせ、第一剥離材、樹脂組成物からなる樹脂シート、及び第二剥離材がこの順で積層された積層体を作製した。
6インチSiウェハをあらかじめ4等分にカットしたウェハ片(厚さ800μm)に、得られた積層体における樹脂シートの一方の面を、ラミネート温度130℃にて減圧圧着することで貼り合わせ(ラミネート装置:ニッコー・マテリアルズ社製「V-130」;条件:到達圧力100Pa、時間60秒間)、次いで、樹脂シートの他方の面に、銅箔(大きさ50mm×10mm、厚さ150μm、JIS H 3100仕様)を、上記と同じ条件で減圧圧着することで貼り合せた。なお、積層体における樹脂シートの第二剥離材及び第一剥離材は、それぞれSiウェハ及び銅板に貼り付ける前に剥離した。その後、温度200℃にて4時間の熱硬化条件で樹脂組成物を硬化させて、試料とした。この試料について、引っ張り試験機(株式会社島津製作所製「オートグラフAG-IS」)を用いて、剥離速度50mm/分、剥離角度90度の条件で銅箔を硬化後の樹脂シートから引き剥がし、銅箔と硬化後の樹脂シートとの剥離強度(PF0)(単位:N/10mm)を測定した。測定は、25℃、相対湿度50%の環境下で行った。得られた結果を表2に示す。
また、上記の試料に対し、温度200℃にて1000時間の条件で熱履歴試験を施した。そして、熱履歴試験後の試料について、上記と同様の方法で、銅箔と熱履歴試験後の樹脂シートとの剥離強度(PF1)(単位:N/10mm)を測定した。さらに、熱履歴試験後の剥離強度(PF1)に対する硬化後の剥離強度(PF0)の比(PF1/PF0)を算出した。得られた結果を表2に示す。
比較例2-1は、実施例2-1とトリアジン化合物を含有しない点で相違するが、実施例2-1と比較して、硬化後の接着強度(PF0)の低下と、熱履歴試験後の接着強度(PF1)の低下が見られた。比較例2-2と実施例2-3、比較例2-3と実施例2-4の関係も同様である。
比較例2-4は、実施例2-1と用いたバインダー成分が異なる点で相違するが、実施例2-1と比較して、熱履歴試験後の接着強度(PF1)の低下が見られた。これは、アクリル樹脂自身の耐熱性が低いために、硬化後は高い接着性を発現するが、熱履歴試験後には接着性の低下が見られたものと考えられる。
比較例2-5は、実施例2-1と用いたバインダー成分が異なる点で相違するが、実施例2-1と比較して、硬化後の接着強度(PF0)の低下と、熱履歴試験後の接着強度(PF1)の低下が見られた。バインダー成分として使用したポリアミドイミドは高耐熱性の樹脂として知られているが、空気中で200℃以上の加熱を行なうと熱分解しやすい。そのため、200℃4時間の硬化工程において劣化したために、硬化後から接着性の低下が見られたものと考えられる。
また、比較例2-6は、実施例2-1とトリアジン化合物を含有せず、トリアジン構造を有しないイミダゾール化合物を含有する点で相違するが、実施例2-1と比較して、硬化後の接着強度(PF0)の低下と、熱履歴試験後の接着強度(PF1)の低下が見られた。
Claims (15)
- (A)熱硬化性成分を含有する樹脂組成物から形成される樹脂シートと、剥離材と、を有する積層体であって、
前記(A)熱硬化性成分が、(A1)マレイミド樹脂、(A2)トリアジン骨格を有する化合物、及び(A3)アリル樹脂を含有し、
前記(A2)トリアジン骨格を有する化合物が、トリアジン骨格を有するイミダゾール化合物であり、
前記剥離材は、アルキド樹脂系剥離剤を含有する剥離剤層を有する
ことを特徴とする積層体。 - 請求項1に記載の積層体において、
前記樹脂シートを銅箔と接着し、温度200℃にて4時間の条件で硬化した後、さらに、温度200℃にて1000時間の条件で熱履歴試験を施した場合、
前記熱履歴試験後の剥離強度(PF1)が、4.0N/10mm以上である
ことを特徴とする積層体。 - 請求項1に記載の積層体において、
前記樹脂シートを銅箔と接着し、温度200℃にて4時間の条件で硬化した後、さらに、温度200℃にて1000時間の条件で熱履歴試験を施した場合、
硬化後の剥離強度(PF0)が、9.0N/10mm以上であり、
前記熱履歴試験後の剥離強度(PF1)に対する前記硬化後の剥離強度(PF0)の比(PF1/PF0)が、0.4以上である
ことを特徴とする積層体。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の積層体において、
熱硬化後の剥離強度が2.0N/10mm以上である
ことを特徴とする積層体。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の積層体において、
示差走査熱量分析(DSC)法により昇温速度10℃/分で測定される発熱ピーク温度が、220℃以下である
ことを特徴とする積層体。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の積層体において、
前記(A)熱硬化性成分中の前記(A1)マレイミド樹脂の含有量が、前記(A)熱硬化性成分の固形分の全量基準で、60質量%以上である
ことを特徴とする積層体。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の積層体において、
前記樹脂組成物が、さらに(B)バインダー成分を含有する
ことを特徴とする積層体。 - 請求項7に記載の積層体において、
前記(B)バインダー成分の熱重量分析(TGA)での5%重量減少温度が、300℃以上である
ことを特徴とする積層体。 - 請求項7又は請求項8に記載の積層体において、
前記(B)バインダー成分が、フェノキシ樹脂、ポリアミド樹脂、およびポリビニルアセタール樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一種である
ことを特徴とする積層体。 - 請求項7又は請求項8に記載の積層体において、
前記(B)バインダー成分が、フェノキシ樹脂である
ことを特徴とする積層体。 - 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の積層体において、
前記樹脂組成物が、さらに(C)無機フィラーを含有する
ことを特徴とする積層体。 - 請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の積層体において、
前記樹脂組成物が、さらに(D)カップリング剤を含有する
ことを特徴とする積層体。 - 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の積層体において、
半導体素子を封止すること、或いは、前記半導体素子と他の電子部品との間に介在させることに用いられる
ことを特徴とする積層体。 - 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の積層体において、
パワー半導体素子を封止すること、或いは、前記パワー半導体素子と他の電子部品との間に介在させることに用いられる
ことを特徴とする積層体。 - 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の積層体において、
炭化ケイ素及び窒化ガリウムのいずれか1種以上を用いた半導体素子を封止すること、或いは、前記炭化ケイ素及び窒化ガリウムのいずれか1種以上を用いた半導体素子と他の電子部品との間に介在させることに用いられる
ことを特徴とする積層体。
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