JP7420559B2 - 封止用樹脂組成物 - Google Patents
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Description
近年、半導体パッケージコストを大幅に削減することを目的として、半導体回路の形成されたウエハを個別のチップに切断する前に、大面積基板を封止し、次いで個片化させる技術が知られている(特許文献1)。
すなわち、本発明は、以下の封止用樹脂組成物である。
(B-1)炭素数2以上のアルキレングリコール繰り返し単位を有し、その繰り返し単位が5以上であるポリアルキレングリコール鎖を有するエポキシ樹脂(但し、前記(A)成分を除き、さらに前記炭素数2以上のアルキレングリコールがエチレングリコール単独の場合は、その繰り返し単位が10以上である。)
(B-2)炭素数2以上のアルキレングリコール繰り返し単位を有し、その数平均分子量が1500以上であるポリアルキレングリコール(但し、(B-1)成分を除く。)
この特徴によれば、大面積基板を封止した際においても、基板の反りを抑制することができる。
この特徴によれば、大面積基板の反りをより抑制することが可能である。
この特徴によれば、大面積基板の反りをより抑制することが可能である。
この特徴によれば、封止用樹脂組成物において、より低反り性を発現することが可能である。
この特徴によれば、封止用樹脂組成物において、より低反り性を発現することが可能である。
この特徴によれば、低反り性を維持しつつ、エポキシ樹脂の硬化を効率良く行うことが可能である。
この特徴によれば、低反り性を維持しつつ、耐熱性の向上を図ることができる。
この特徴によれば、低反り性を維持しつつ、成型流動性の向上を図ることができる。
この特徴によれば、コンプレッション成型等の成型方法を用いることができ、大面積基板の端部まで封止することが可能である。
この特徴によれば、7000mm2以上の面積を有する電子部材を封止しても、反りを発生させずに封止することが可能である。
[封止用樹脂組成物]
本発明の封止用樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)ポリアルキレングリコール鎖を有する化合物、(C)フィラーを含有することを特徴とする。
次に、本発明の封止用樹脂組成物に使用する各成分について、詳細に説明する。
本発明における(A)エポキシ樹脂は、封止材料として用いられるエポキシ樹脂を使用することができ、2官能以上の多官能エポキシ樹脂が好ましい。多官能エポキシ樹脂としては、例えば、カテコールジグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、フタル酸ジグリシジルエーテル、2,5-ジイソプロピルヒドロキノンジグリシジルエーテル、ヒドロキノンジグリシジルエーテル等のベンゼン環を1個有する一核体芳香族エポキシ樹脂類;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、3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシルカルボキシレート、ビス(3,4-エポキシシクロヘキシル)アジペート、ビニルシクロヘキセンモノエポキシド、ジエポキシリモネン等の脂環式エポキシ樹脂;ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールAD型、ビスフェノールS型等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂が部分縮合したオリゴマー混合物、ビスフェノール型エポキシ樹脂の核水添型エポキシ樹脂;テトラメチルビス(4-ヒドロキシフェニル)メタンジグリシジルエーテル、テトラメチルビス(4-ヒドロキシフェニル)エーテルジグリシジルエーテル;ビフェニル型又はテトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂、これらの核水添型エポキシ樹脂;ビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂、ビスクレゾールフルオレン型エポキシ樹脂等のフルオレン型エポキシ樹脂;ナフタレン型エポキシ樹脂等を挙げることができる。
これらのうち、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、及び、ナフタレン型エポキシ樹脂から選択される1種以上を含有することが好ましく、優れた低反り性を奏する観点からはグリシジルアミン型エポキシ樹脂が好ましく、さらにp-アミノフェノール型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジグリシジルオルソトルイジンから選択される1種以上を含有することが好ましい。これらは単独で用いてもよいし、2種又はそれ以上の組合せであってもよい。
本発明の封止用樹脂組成物は、(B)ポリアルキレングリコール鎖を有する化合物を含有することを特徴とする。
本発明における(B)ポリアルキレングリコール鎖を有する化合物としては、(B-1)ポリアルキレングリコール鎖を有するエポキシ樹脂及び/又は(B-2)ポリアルキレングリコールを含むものである。
本発明における(B-1)ポリアルキレングリコール鎖を有するエポキシ樹脂は、(A)成分のエポキシ樹脂と異なるものである。
さらに、本発明における(B-1)ポリアルキレングリコール鎖を有するエポキシ樹脂は、炭素数2以上のアルキレングリコール繰り返し単位を有するもので、その繰り返し単位が5以上(但し、炭素数2以上のアルキレングリコールがポリエチレングリコール単独の場合は、その繰り返し単位が10以上)である。
但し、炭素数2以上のアルキレングリコールがポリエチレングリコール単独の場合は、その繰り返し単位数は10以上である。より好ましくは15以上、さらに好ましくは20以上である。上限値としては、特に限定されないが、好ましくは300以下、より好ましくは200以下、さらに好ましくは100以下である。
炭素数2以上のアルキレングリコール鎖の繰り返し数が5以上である(但し、炭素数2以上のアルキレングリコールがポリエチレングリコール単独の場合は、その繰り返し単位数は10以上である)ことで、大面積基板に対しても、優れた低反り性を発現することができる。
本発明における(B-2)ポリアルキレングリコールは、炭素数2以上のアルキレングリコール繰り返し単位を有し、数平均分子量が1500以上であることを特徴とする。下限値としては、好ましくは2000以上であり、より好ましくは3000以上であり、さらに好ましくは4000以上である。上限値としては、例えば6000以下であり、5000以下であってもよい。
(B-2)成分として、炭素数2以上のアルキレングリコール繰り返し単位を有し、数平均分子量が1500以上のポリアルキレングリコールを含有させることで、大面積基板に対しても、優れた低反り性を発現することができる。
なお、本発明における(B-2)ポリアルキレングリコールは、上記(B-1)ポリアルキレングリコール鎖を有するエポキシ樹脂を含まないものである。
本発明の封止用樹脂組成物は、(C)フィラーを含有することを特徴とする。
本発明に用いられるフィラーは、特に限定されるものではなく、溶融シリカや結晶性シリカ等のシリカ、アルミナ、タルク、炭酸カルシウム、チタンホワイト、ベンガラ、炭化珪素、窒化ホウ素(BN)、ガラスビーズ等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい
硬化物の熱線膨張係数を低減させるという点から、シリカ粉末を用いることが好ましく、シリカ粉末の中でも溶融シリカ粉末を用いることがより好ましい。溶融シリカ粉末としては、球状溶融シリカ粉末、破砕溶融シリカ粉末が挙げられるが、流動性という観点から、球状溶融シリカ粉末を用いることが特に好ましく、真球度の高いものがより好ましい。
シリカ粉末を用いることで硬化物の内部応力を低減し、大面積基板の反りをより抑制できる。
なお、平均粒径は、体積粒度分布の累計体積50%における粒径(D50)として求められる。例えば、母集団から任意に抽出される試料を用い、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することにより導き出すことができる。
本発明の封止用樹脂組成物に使用する硬化剤としては、特に限定されないがアミン化合物(アミン硬化剤)、フェノール化合物(フェノール硬化剤)及び酸無水物(酸無水物硬化剤)等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記フェノール化合物としては、フェノール類またはナフトール類(例えば、フェノール、クレゾール、ナフトール、アルキルフェノール、ビスフェノール、テルペンフェノールなど)と、ホルムアルデヒドとを、縮合重合させたものが好ましく用いられ、例えば、フェノールノボラック、o-クレゾールノボラック、p-クレゾールノボラック、α-ナフトールノボラック樹脂、β-ナフトールノボラック樹脂、t-ブチルフェノールノボラック、ジシクロペンタジエンクレゾール、ポリパラビニルフェノール、ビスフェノールA型ノボラック、キシリレン変性ノボラック、デカリン変性ノボラック、ポリ(ジ-o-ヒドロキシフェニル)メタン、ポリ(ジ-m-ヒドロキシフェニル)メタン、及びポリ(ジ-p-ヒドロキシフェニル)メタン等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の封止用樹脂組成物は、好ましくは(E)硬化促進剤を含有することできる。硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール化合物などのアミン化合物、リン化合物、及び有機金属化合物等の塩基性の化合物が挙げられ、エポキシ樹脂が自己重合できる自己重合反応促進剤が好ましく、特にイミダゾール化合物が好ましい。また硬化促進剤は、潜在性を有するものであってよく、マイクロカプセル型硬化促進剤が好ましい。
上記アミン化合物としては、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジエチレンテトラミン、トリエチレンテトラミン及び4,4-ジメチルアミノピリジン等も挙げられる。アミン化合物はアミンアダクトであってよい。
本発明の組成物には、本発明の目的を阻害しないかぎり、その他の添加剤を使用することができる。このような添加剤としては、シランカップリング剤、カーボンブラック、イオン捕捉剤等が挙げられる。シランカップリングとしては、例えば、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等が挙げられる。上記シランカップリング剤は、あらかじめ表面にシランカップリング剤を反応させたシリカを用いる場合でも、所望により、配合してもよい。
上記カーボンブラックの含有量は、封止用樹脂組成物中、好ましくは0.1~5質量%であり、より好ましくは0.5~3質量%である。
イオン捕捉剤を含有する場合の含有量は、特に制限されないが、好ましくは封止用樹脂組成中の0.05質量%以上であり、より好ましくは3質量%以下である。
本発明の封止用樹脂組成物は、顆粒状、液状、シート状などの形態で使用することができる。以下、液状の形態で使用する場合について説明する。
液状とは、25℃で流動性を有する状態のことをいうが、例えば、25℃、せん断速度2.5(1/s)における粘度が2000Pa・s以下であることが好ましい。上記粘度は、測定方法により値が異なる場合は、ブルックフィールド社製、HBT型粘度計を用いて測定される値である。組成物の粘度が2000Pa・s以下であることで、圧縮成型時にワイヤースイープや充填不良を起こし難く、また製造時の樹脂供給がスムーズに進行する。
後硬化は成形時加熱条件などにより異なるが、80~200℃で行うことが好ましく、100~180℃で行うことがより好ましい。後硬化の時間は成形時加熱条件などにより異なるが、10~300分間が好ましく、30~180分間がより好ましい。
圧縮成型工法を用いる封止条件としては、硬化時の圧力は、0.5~10MPaが好ましく、1~5MPaがより好ましい。金型の温度は、上記硬化温度させる温度によって、適宜設定することができる。
本発明の封止用樹脂組成物は、ウエハやパネルに代表される電子部材の封止に用いることができる。また、好ましくは7000mm2以上の面積のパネルやウエハ等の電子部材基板に対して封止を行うことができ、さらには30000mm2以上の大面積のパネルやウエハ等の電子部材基板に対して封止を行うことができる。中でも、ウエハレベルパッケージ(WLP)、パネルレベルパッケージ(PLP)といったパッケージ封止に適している。また半導体素子等を搭載した電子部材基板に対してアンダーフィルとオーバーモールドとを一括して行うこと(モールドアンダーフィル材としての使用)も可能である。
大面積電子部材基板とは、直径が200mm(8インチ)以上のウエハや、300mm角以上パネルを含むものである。
また本発明の封止用樹脂組成物による封止は、例えば、基板面積の90%以上であり、片面封止であってもよく、両面封止であってもよい。
ウエハのサイズとしては、直径が、100mm(4インチ)のウエハ、150mm(6インチ)のウエハ、200mm(8インチ)のウエハ、300mm(12インチ)のウエハ等が含まれる。
表1~表6に示す各成分及び含有量(質量部)でそれぞれ配合し室温でよく混合して各封止用樹脂組成物を得た。各封止用樹脂組成物は25℃で液状であった。なお、表1~6において、(B-1)及び(B-2)における物質名の後に記載された括弧内の数値は、アルキレングリコール繰り返し単位数又は数平均分子量を表す。また、(C)フィラーの含有量は組成物全体における含有率(質量%)で記載している。
実施例1~14、17~19、比較例1~12、17においては、直径300mm×厚み775μmのシリコンウエハ上に硬化後の樹脂組成物の厚みが300μm(封止樹脂組成物層直径294mm)となるように封止を行った。
実施例15~16、20~26、比較例13~16、18~23においては、直径300mm×厚み300μmのシリコンウエハ上に硬化後の樹脂組成物の厚みが300μm(封止樹脂組成物層直径294mm)となるように封止を行った。
封止された基材について、以下の方法で評価した。
上記封止用樹脂組成物で封止されたシリコンウエハについて、以下の基準及び方法で評価した。
上記、後硬化後、室温まで冷却し、反り量を以下の基準で評価した。測定方法はレーザー変位計を用いて、シリコンウエハの基板側中心部と、ウエハ端部2点との高低差の平均を測定し、その値を反り量として、以下の基準で評価を行った。
○:反り量が9mm未満
×:反り量が9mm以上
なお、表6は、比較例22で測定された反り量を100として各実施例、比較例の反り量を比較評価した。
試験方法としては、上記試験において、反りを測定したシリコンウエハを割り、シリコン部分を下にして260℃ホットプレートに30秒静置させた後に、目視で行った。
結果として、実施例24の封止用樹脂組成物は、ブリードが見られなかったが、シリコーンオイルを用いた比較例23はブリードが見られた。これらの結果より、本発明の封止用樹脂組成物は、低反り効果を発揮しつつ、ブリード発生を抑制できることから、ウエハと封止用樹脂組成物との界面の接着力を、高温環境に晒した後も保つことができるという効果を奏することがわかった。
Claims (6)
- (A)エポキシ樹脂、(B)ポリアルキレングリコール鎖を有する化合物、(C)無機フィラー、及び、(E)硬化促進剤を含有し、イミダゾール化合物以外の硬化剤を含有しない封止用樹脂組成物であって、
前記(B)ポリアルキレングリコール鎖を有する化合物は、下記(B-1)で表される化合物であり、
前記(B)成分の含有量は、前記(A)成分100質量部に対して、10~100質量部であって、
前記(C)無機フィラーは、球状シリカ粒子であって、その含有量が、組成物中80質量%以上であり、
前記(E)硬化促進剤は、イミダゾール化合物であることを特徴とする封止用樹脂組成物。
(B-1)炭素数2又は3のアルキレングリコール繰り返し単位を有し、その繰り返し単位が5以上であるポリアルキレングリコール鎖を有するエポキシ樹脂(但し、前記(A)成分を除き、さらに前記炭素数2又は3のアルキレングリコール繰り返し単位がエチレングリコール単独の場合は、その繰り返し単位が15以上である。) - 前記(A)成分のエポキシ樹脂は、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、及び、ナフタレン型エポキシ樹脂から選択される1種以上を含有することを特徴とする、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
- 前記(B)成分のポリアルキレングリコール鎖は、ポリエチレングリコール鎖、ポリプロピレングリコール鎖から選択される1種以上を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の封止用樹脂組成物。
- 前記(E)硬化促進剤が自己重合反応促進剤を含有することを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の封止用樹脂組成物。
- 前記封止用樹脂組成物は液状であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載の封止用樹脂組成物。
- 前記封止用樹脂組成物は、7000mm 2 以上の面積を有する電子部材を封止するための封止用樹脂組成物であることを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の封止用樹脂組成物。
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