JPWO2016010067A1 - 半導体素子保護用材料及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
塗布性に優れ、放熱性及び柔軟性に優れた硬化物を得ることができ、半導体素子を良好に保護することができる半導体素子保護用材料を提供する。本発明に係る半導体素子保護用材料は、半導体素子を保護するために、前記半導体素子の表面上に塗布して、前記半導体素子の表面上に硬化物を形成するために用いられる半導体素子保護用材料であり、半導体素子と他の接続対象部材との間に配置されて、前記半導体素子と前記他の接続対象部材とを剥離しないように接着及び固定する硬化物を形成するものとは異なり、可撓性エポキシ化合物と、可撓性エポキシ化合物とは異なるエポキシ化合物と、23℃で液状である硬化剤と、硬化促進剤と、熱伝導率が10W/m・K以上であり、かつ球状である無機フィラーとを含む。
Description
本発明は、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に塗布して用いられる半導体素子保護用材料に関する。また、本発明は、上記半導体素子保護用材料を用いた半導体装置に関する。
半導体装置の高性能化が進行している。これに伴って、半導体装置から発せられる熱を放散させる必要が高まっている。また、半導体装置では、半導体素子の電極は、例えば、電極を表面に有する他の接続対象部材における電極と電気的に接続されている。
半導体装置では、例えば、半導体素子と他の接続対象部材との間にエポキシ樹脂組成物を配置した後、該エポキシ樹脂組成物を硬化させることにより、半導体素子と他の接続対象部材とが接着及び固定されている。なお、半導体素子と他の接続対象部材との間に配置される上記エポキシ樹脂組成物の硬化物は、半導体素子の表面を保護するための材料とは異なる。
また、半導体装置では、半導体素子を封止するために、エポキシ樹脂組成物が用いられることがある。
上記のようなエポキシ樹脂組成物が、例えば、下記の特許文献1〜4に開示されている。
下記の特許文献1には、エポキシ樹脂と、フェノール系硬化剤と、トリス(2,6−ジメトキシフェニル)ホスフィン又はトリス(2,4,6−トリメトキシフェニル)ホスフィンである硬化促進剤と、アルミナとを含むエポキシ樹脂組成物が開示されている。特許文献1の実施例では、粉体であるエポキシ樹脂組成物が記載されている。上記エポキシ樹脂組成物の用途に関して、特許文献1では、IC、LSI、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等の半導体装置の封止用、プリント回路板の製造などに好適に使用されることが記載されている。
下記の特許文献2には、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂硬化剤と、硬化促進剤と、無機充填剤とを含む封止用エポキシ樹脂組成物が開示されている。特許文献2の実施例では、粉体である封止用エポキシ樹脂組成物が記載されている。上記エポキシ樹脂組成物の用途に関して、特許文献2では、一般成形材料として使用することもできるが、半導体装置の封止材に用いられ、特に、薄型、多ピン、ロングワイヤ、狭パッドピッチ、または、有機基板もしくは有機フィルム等の実装基板上に半導体チップが配置された、半導体装置の封止材に好適に用いられることが記載されている。
下記の特許文献3には、ビスフェノールF型液状エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機質充填剤とを含むエポキシ樹脂組成物が開示されている。特許文献3の実施例では、固体であるエポキシ樹脂組成物(溶融粘度が75℃以上)が記載されている。上記エポキシ樹脂組成物の用途に関して、特許文献3には、一般成形材料として使用することもできるが、半導体装置、例えばTQFP、TSOP、QFPなどの多ピン薄型パッケージ、特にマトリックスフレームを使用した半導体装置の封止材として好適に用いられることが記載されている。
下記の特許文献4には、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂硬化剤と、高熱伝導性充填剤と、無機質充填剤とを含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物が開示されている。特許文献4の実施例では、粉体である半導体封止用エポキシ樹脂組成物が記載されている。上記半導体封止用エポキシ樹脂組成物の用途に関して、特許文献4では、半導体素子等の電子部品の封止材料として使用されることが記載されている。
また、下記の特許文献5には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂と、骨格内に可撓性を有するエポキシ樹脂とを含む第1剤と、酸無水物化合物と硬化促進剤とを含む第2剤とを有する2液タイプのエポキシ樹脂組成物が開示されている。特許文献5では、2液タイプのエポキシ樹脂組成物の用途に関しては、ケース内充填材として有用であることが記載されている。
特許文献1〜4では、具体的には、粉体又は固体であるエポキシ樹脂組成物が開示されている。このような粉体又は固体であるエポキシ樹脂組成物は、塗布性が低く、所定の領域に精度よく配置することが困難である。
また、従来のエポキシ樹脂組成物の硬化物では、放熱性が低いことがある。さらに、従来のエポキシ樹脂組成物の硬化物では、柔軟性が低いことがある。硬化物の柔軟性が低いと、例えば、半導体素子の変形応力などによって、硬化物の剥離が生じることがある。
また、特許文献1〜4では、エポキシ樹脂組成物の具体的な用途として、主に、封止用途が記載されている。特許文献5では、エポキシ樹脂組成物の具体的な用途として、主に、ケース内充填材用途が記載されている。一方で、半導体装置においては、半導体素子を封止しなくても、半導体素子を充分に保護することが望ましい。また、特許文献1〜5に記載のエポキシ樹脂組成物は、一般に、半導体素子を保護するために、該半導体素子の表面上に塗布して用いられていない。
また、近年、装置の薄さや意匠性の観点からICドライバを減少させることが求められている。ICドライバを少なくすると、半導体素子にかかる負担が増大し、更にかなりの熱を帯びやすくなる。従来の硬化物では、放熱性が低いため、放熱性の高い硬化物が求められている。さらに、従来の硬化物では、変形応力によって剥離が生じやすい。
本発明は、半導体装置において、半導体素子を保護するために、該半導体素子の表面上に塗布して、上記半導体素子の表面上に硬化物を形成するために用いられる半導体素子保護用材料を提供することを目的とする。
さらに、本発明の目的は、上記の用途において、塗布性に優れ、放熱性及び柔軟性に優れた硬化物を得ることができ、半導体素子を良好に保護することができる半導体素子保護用材料を提供することである。また、本発明は、上記半導体素子保護用材料を用いた半導体装置を提供することも目的とする。
本発明の広い局面では、半導体素子を保護するために、前記半導体素子の表面上に塗布して、前記半導体素子の表面上に硬化物を形成するために用いられる半導体素子保護用材料であり、半導体素子と他の接続対象部材との間に配置されて、前記半導体素子と前記他の接続対象部材とを剥離しないように接着及び固定する硬化物を形成するものとは異なり、可撓性エポキシ化合物と、可撓性エポキシ化合物とは異なるエポキシ化合物と、23℃で液状である硬化剤と、硬化促進剤と、熱伝導率が10W/m・K以上であり、かつ球状である無機フィラーとを含む、半導体素子保護用材料が提供される。
本発明に係る半導体素子保護用材料のある特定の局面では、前記硬化剤がアリルフェノールノボラック化合物である。
本発明に係る半導体素子保護用材料のある特定の局面では、前記可撓性エポキシ化合物が、アルキレングリコール基が9以上繰り返された構造単位を有するポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルである。
本発明に係る半導体素子保護用材料のある特定の局面では、前記可撓性エポキシ化合物100重量部に対して、前記可撓性エポキシ化合物とは異なるエポキシ化合物の含有量が10重量部以上、100重量部以下である。
本発明に係る半導体素子保護用材料のある特定の局面では、前記無機フィラーが、アルミナ、窒化アルミニウム又は炭化ケイ素である。
本発明に係る半導体素子保護用材料のある特定の局面では、前記半導体素子保護用材料は、100℃での重量減少が10重量%以下であるシランカップリング剤、100℃での重量減少が10重量%以下であるチタネートカップリング剤、又は100℃での重量減少が10重量%以下であるアルミネートカップリング剤を含む。
本発明に係る半導体素子保護用材料は、半導体素子を保護するために、前記半導体素子の表面上に硬化物を形成し、かつ前記硬化物の前記半導体素子側とは反対の表面上に保護フィルムを配置して、半導体装置を得るために好適に用いられる。
本発明の広い局面によれば、半導体素子と、前記半導体素子の第1の表面上に配置された硬化物とを備え、前記硬化物が、上述した半導体素子保護用材料を硬化させることにより形成されている、半導体装置が提供される。
本発明に係る半導体装置のある特定の局面では、前記半導体素子が、前記第1の表面側とは反対の第2の表面側に第1の電極を有し、前記半導体素子の第1の電極が、第2の電極を表面に有する接続対象部材における前記第2の電極と電気的に接続されている。
本発明に係る半導体装置のある特定の局面では、前記硬化物の前記半導体素子側とは反対の表面上に、保護フィルムが配置されている。
本発明に係る半導体素子保護用材料は、可撓性エポキシ化合物と、可撓性エポキシ化合物とは異なるエポキシ化合物と、23℃で液状である硬化剤と、硬化促進剤と、熱伝導率が10W/m・K以上であり、かつ球状である無機フィラーとを含むので、塗布性に優れている。さらに、本発明に係る半導体素子保護用材料の硬化物の放熱性及び柔軟性に優れている。従って、本発明に係る半導体素子保護用材料を、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に塗布し、硬化させることにより、上記半導体素子を良好に保護することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る半導体素子保護用材料は、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に塗布して、上記半導体素子の表面上に硬化物を形成するために用いられる。本発明に係る半導体素子保護用材料は、半導体素子と他の接続対象部材との間に配置されて、前記半導体素子と前記他の接続対象部材とを剥離しないように接着及び固定する硬化物を形成するもの(材料)とは異なる。
本発明に係る半導体素子保護用材料は、(A)可撓性エポキシ化合物と、(B)可撓性エポキシ化合物とは異なるエポキシ化合物と、(C)23℃で液状である硬化剤と、(D)硬化促進剤と、(E)熱伝導率が10W/m・K以上であり、かつ球状である無機フィラーとを含む。本発明に係る半導体素子保護用材料は、半導体素子の表面上に塗布されるために、23℃で液状であり、23℃で固体ではない。なお、液状には、粘稠なペーストも含まれる。
本発明に係る半導体素子保護用材料は、上述した構成を備えているので、塗布性に優れており、塗布時の意図しない流動を抑えることができる。上記半導体素子保護用材料は、半導体素子の表面上に良好に塗布することができる。例えば、半導体素子の放熱性を高めたい部位の表面上に選択的に、精度よく、上記半導体素子保護用材料を塗布することができる。
さらに、本発明に係る半導体素子保護用材料は、上述した構成を備えているので、硬化物の放熱性に優れている。このため、半導体素子の表面上に硬化物を配置することによって、半導体素子の表面から硬化物を経由して、熱を充分に放散させることができる。このため、半導体装置の熱劣化を効果的に抑制することができる。
さらに、本発明に係る半導体素子保護用材料の硬化物は、柔軟性にも優れている。このため、半導体素子の変形応力などによって、半導体素子の損傷が生じ難くなり、更に半導体素子の表面から硬化物を剥離し難くすることができる。
従って、本発明に係る半導体素子保護用材料を、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に塗布し、硬化させることにより、上記半導体素子を良好に保護することができる。
また、上記半導体素子保護用材料の硬化物は、耐熱性にも優れており、クラックが生じ難い。さらに、上記半導体素子保護用材料の硬化物は、寸法安定性にも優れている。
また、半導体素子保護用材料の半導体素子の表面に対する濡れ性を高め、硬化物の柔軟性をより一層高め、更に硬化物の耐湿性をより一層高める観点からは、上記半導体素子保護用材料は、(F)カップリング剤を含むことが好ましい。
以下、上記半導体素子保護用材料に用いることができる各成分の詳細を説明する。
((A)可撓性エポキシ化合物)
(A)可撓性エポキシ化合物を用いることによって、硬化物の柔軟性を高めることができる。(A)可撓性エポキシ化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(A)可撓性エポキシ化合物を用いることによって、硬化物の柔軟性を高めることができる。(A)可撓性エポキシ化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(A)可撓性エポキシ化合物としては、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル、ポリブタジエンジグリシジルエーテル、サルファイド変性エポキシ樹脂、及びポリアルキレンオキサイド変性ビスフェノールA型エポキシ樹脂等が挙げられる。硬化物の柔軟性をより一層高める観点からは、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルが好ましい。
硬化物の柔軟性をより一層高める観点からは、上記ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルは、アルキレングリコール基が9以上繰り返された構造単位を有することが好ましい。アルキレン基の繰り返し数の上限は特に限定されない。アルキレン基の繰り返し数は、30以下であってもよい。上記アルキレン基の炭素数は、好ましくは2以上、好ましくは5以下である。
上記ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルとしては、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル及びポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル等が挙げられる。
上記半導体素子保護用材料100重量%中、(A)可撓性エポキシ化合物の含有量は好ましくは3重量%以上、より好ましくは5重量%以上、好ましくは10重量%以下、より好ましくは8重量%以下である。(A)可撓性エポキシ化合物の含有量が上記下限以上であると、硬化物の柔軟性がより一層高くなる。(A)可撓性エポキシ化合物の含有量が上記上限以下であると、半導体素子保護用材料の塗布性がより一層高くなる。
((B)可撓性エポキシ化合物とは異なるエポキシ化合物)
(B)可撓性エポキシ化合物とは異なるエポキシ化合物は、可撓性を有さない。(A)可撓性エポキシ化合物とともに(B)エポキシ化合物を用いることによって、半導体素子保護用材料の硬化物の耐湿性が高くなり、保護フィルムに対する貼り付き性を低下させることができる。(B)エポキシ化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(B)可撓性エポキシ化合物とは異なるエポキシ化合物は、可撓性を有さない。(A)可撓性エポキシ化合物とともに(B)エポキシ化合物を用いることによって、半導体素子保護用材料の硬化物の耐湿性が高くなり、保護フィルムに対する貼り付き性を低下させることができる。(B)エポキシ化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(B)エポキシ化合物としては、ビスフェノール骨格を有するエポキシ化合物、ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ化合物、ナフタレン骨格を有するエポキシ化合物、アダマンタン骨格を有するエポキシ化合物、フルオレン骨格を有するエポキシ化合物、ビフェニル骨格を有するエポキシ化合物、バイ(グリシジルオキシフェニル)メタン骨格を有するエポキシ化合物、キサンテン骨格を有するエポキシ化合物、アントラセン骨格を有するエポキシ化合物、及びピレン骨格を有するエポキシ化合物等が挙げられる。これらの水素添加物又は変性物を用いてもよい。(B)エポキシ化合物は、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルではないことが好ましい。
本発明の効果がより一層優れることから、(B)エポキシ化合物は、ビスフェノール骨格を有するエポキシ化合物(ビスフェノール型エポキシ化合物)であることが好ましい。
上記ビスフェノール骨格を有するエポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型又はビスフェノールS型のビスフェノール骨格を有するエポキシモノマー等が挙げられる。
上記ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ化合物としては、ジシクロペンタジエンジオキシド、及びジシクロペンタジエン骨格を有するフェノールノボラックエポキシモノマー等が挙げられる。
上記ナフタレン骨格を有するエポキシ化合物としては、1−グリシジルナフタレン、2−グリシジルナフタレン、1,2−ジグリシジルナフタレン、1,5−ジグリシジルナフタレン、1,6−ジグリシジルナフタレン、1,7−ジグリシジルナフタレン、2,7−ジグリシジルナフタレン、トリグリシジルナフタレン、及び1,2,5,6−テトラグリシジルナフタレン等が挙げられる。
上記アダマンタン骨格を有するエポキシ化合物としては、1,3−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)アダマンタン、及び2,2−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)アダマンタン等が挙げられる。
上記フルオレン骨格を有するエポキシ化合物としては、9,9−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−グリシジルオキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−グリシジルオキシ−3−クロロフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−グリシジルオキシ−3−ブロモフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−グリシジルオキシ−3−フルオロフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−グリシジルオキシ−3−メトキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−グリシジルオキシ−3,5−ジメチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−グリシジルオキシ−3,5−ジクロロフェニル)フルオレン、及び9,9−ビス(4−グリシジルオキシ−3,5−ジブロモフェニル)フルオレン等が挙げられる。
上記ビフェニル骨格を有するエポキシ化合物としては、4,4’−ジグリシジルビフェニル、及び4,4’−ジグリシジル−3,3’,5,5’−テトラメチルビフェニル等が挙げられる。
上記バイ(グリシジルオキシフェニル)メタン骨格を有するエポキシ化合物としては、1,1’−バイ(2,7−グリシジルオキシナフチル)メタン、1,8’−バイ(2,7−グリシジルオキシナフチル)メタン、1,1’−バイ(3,7−グリシジルオキシナフチル)メタン、1,8’−バイ(3,7−グリシジルオキシナフチル)メタン、1,1’−バイ(3,5−グリシジルオキシナフチル)メタン、1,8’−バイ(3,5−グリシジルオキシナフチル)メタン、1,2’−バイ(2,7−グリシジルオキシナフチル)メタン、1,2’−バイ(3,7−グリシジルオキシナフチル)メタン、及び1,2’−バイ(3,5−グリシジルオキシナフチル)メタン等が挙げられる。
上記キサンテン骨格を有するエポキシ化合物としては、1,3,4,5,6,8−ヘキサメチル−2,7−ビス−オキシラニルメトキシ−9−フェニル−9H−キサンテン等が挙げられる。
上記半導体素子保護用材料100重量%中、(A)可撓性エポキシ化合物と(B)エポキシ化合物との合計の含有量は好ましくは5重量%以上、より好ましくは8重量%以上、好ましくは15重量%以下、より好ましくは12重量%以下である。(A)可撓性エポキシ化合物と(B)エポキシ化合物との合計の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、半導体素子保護用材料の塗布性、硬化物の柔軟性、耐湿性、硬化物の半導体素子に対する接着性がより一層良好になり、保護フィルムに対する貼り付きをより一層抑えることができる。
(A)可撓性エポキシ化合物100重量部に対して、(B)エポキシ化合物の含有量は好ましくは10重量部以上、より好ましくは20重量部以上、好ましくは100重量部以下、より好ましくは90重量部以下である。(B)エポキシ化合物の含有量が上記下限以上であると、半導体素子保護用材料の塗布性がより一層高くなり、硬化物の半導体素子に対する接着性がより一層高くなる。(B)エポキシ化合物の含有量が上記上限以下であると、硬化物の柔軟性がより一層高くなる。
((C)23℃で液状である硬化剤)
(C)硬化剤は、23℃で液状である。このため、半導体素子保護用材料の塗布性が高くなる。また、半導体素子保護用材料の半導体素子の表面に対する濡れ性が高くなる。(C)硬化剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(C)硬化剤は、23℃で液状である。このため、半導体素子保護用材料の塗布性が高くなる。また、半導体素子保護用材料の半導体素子の表面に対する濡れ性が高くなる。(C)硬化剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(C)硬化剤としては、アミン化合物(アミン硬化剤)、イミダゾール化合物(イミダゾール硬化剤)、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。但し、これらの硬化剤を用いる場合に、23℃で液状である硬化剤が選択される。(C)硬化剤はイミダゾール化合物でなくてもよい。
硬化物中でのボイドの発生をより一層抑え、硬化物の耐熱性をより一層高める観点からは、(C)硬化剤は、フェノール化合物であることが好ましい。
半導体素子保護用材料の塗布性をより一層高め、硬化物中でのボイドの発生をより一層抑え、硬化物の耐熱性をより一層高める観点からは、(C)硬化剤は、アリル基を有することが好ましく、上記フェノール化合物がアリル基を有することが好ましい。
上記フェノール化合物としては、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、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。
(A)可撓性エポキシ化合物と(B)エポキシ化合物との合計100重量部に対して、(C)硬化剤の含有量は、好ましくは10重量部以上、より好ましくは20重量部以上、更に好ましくは30重量部以上、好ましくは100重量部以下、より好ましくは90重量部以下、更に好ましくは80重量部以下である。(C)硬化剤の含有量が上記下限以上であると、半導体素子保護用材料を良好に硬化させることができる。(C)硬化剤の含有量が上記上限以下であると、硬化物内における硬化に寄与しなかった(C)硬化剤の残存量が少なくなる。
((D)硬化促進剤)
(D)硬化促進剤の使用によって、硬化速度を速くし、半導体素子保護用材料を効率的に硬化させることができる。(D)硬化促進剤は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(D)硬化促進剤の使用によって、硬化速度を速くし、半導体素子保護用材料を効率的に硬化させることができる。(D)硬化促進剤は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(D)硬化促進剤としては、イミダゾール化合物、リン化合物、アミン化合物、及び有機金属化合物等が挙げられる。なかでも、本発明の効果がより一層優れることから、イミダゾール化合物が好ましい。
上記イミダゾール化合物としては、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−メチルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール及び2−フェニル−4−メチル−5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、等が挙げられる。また、公知のイミダゾール系潜在性硬化剤を用いることができる。具体例としては、PN23、PN40、PN−H(商品名、いずれも味の素ファインテクノ社製)が挙げられる。また、マイクロカプセル化イミダゾールとも呼ばれる、アミン化合物のエポキシアダクトの水酸基に付加反応させた硬化促進剤が挙げられ、例えばノバキュアHX−3088、ノバキュアHX−3941、HX−3742、HX−3722(商品名、いずれも旭化成イーマテリアルズ社製)等が挙げられる。さらに、包摂イミダゾールを用いることもできる。具体例としては、TIC−188(商品名、日本曹達社製)が挙げられる。
上記リン化合物としては、トリフェニルホスフィン等が挙げられる。
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が挙げられる。
上記有機金属化合物としては、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、ビスアセチルアセトナートコバルト(II)及びトリスアセチルアセトナートコバルト(III)等が挙げられる。
(A)可撓性エポキシ化合物と(B)エポキシ化合物との合計100重量部に対して、(D)硬化促進剤の含有量は、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは0.5重量部以上、好ましくは10重量部以下、より好ましくは8重量部以下である。(D)硬化促進剤の含有量が上記下限以上であると、半導体素子保護用材料を良好に硬化させることができる。(D)硬化促進剤の含有量が上記上限以下であると、硬化物内における硬化に寄与しなかった(D)硬化促進剤の残存量が少なくなる。
((E)熱伝導率が10W/m・K以上であり、かつ球状である無機フィラー)
(E)熱伝導率が10W/m・K以上であり、かつ球状である無機フィラーを用いることによって、半導体素子保護用材料の塗布性を高く維持しつつ、かつ硬化物の柔軟性を高く維持しつつ、硬化物の放熱性を高めることができる。(E)無機フィラーは、熱伝導率が10W/m・K以上であり、かつ球状であれば特に限定されない。(E)無機フィラーは、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(E)熱伝導率が10W/m・K以上であり、かつ球状である無機フィラーを用いることによって、半導体素子保護用材料の塗布性を高く維持しつつ、かつ硬化物の柔軟性を高く維持しつつ、硬化物の放熱性を高めることができる。(E)無機フィラーは、熱伝導率が10W/m・K以上であり、かつ球状であれば特に限定されない。(E)無機フィラーは、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
硬化物の放熱性をより一層高める観点からは、(E)無機フィラーの熱伝導率は、好ましくは10W/m・K以上、より好ましくは15W/m・K以上、更に好ましくは20W/m・K以上である。(E)無機フィラーの熱伝導率の上限は特に限定されない。熱伝導率が300W/m・K程度である無機フィラーは広く知られており、また熱伝導率が200W/m・K程度である無機フィラーは容易に入手できる。
硬化物の放熱性を効果的に高める観点からは、(E)無機フィラーは、アルミナ、窒化アルミニウム又は炭化ケイ素であることが好ましい。これらの好ましい無機フィラーを用いる場合に、これらの無機フィラーは、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。(E)無機フィラーとして、上記以外の無機フィラーを適宜用いてもよい。
(E)無機フィラーは球状である。球状とは、アスペクト比(長径/短径)が1以上、2以下であることをいう。
(E)無機フィラーの平均粒子径は、好ましくは0.1μm以上、好ましくは150μm以下である。(E)無機フィラーの平均粒子径が上記下限以上であると、(E)無機フィラーを高密度で容易に充填できる。(E)無機フィラーの平均粒子径が上記上限以下であると、半導体素子保護用材料の塗布性がより一層高くなる。
上記「平均粒子径」とは、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定した体積平均での粒度分布測定結果から求められる平均粒子径である。
上記半導体素子保護用材料100重量%中、(E)無機フィラーの含有量は好ましくは60重量%以上、より好ましくは70重量%以上、更に好ましくは80重量%以上、特に好ましくは82重量%以上、好ましくは92重量%以下、より好ましくは90重量%以下である。(E)無機フィラーの含有量が上記下限以上であると、硬化物の放熱性がより一層高くなる。(E)無機フィラーの含有量が上記上限以下であると、半導体素子保護用材料の塗布性がより一層高くなる。
((F)カップリング剤)
上記半導体素子保護用材料は、(F)カップリング剤を含むことが好ましい。(F)カップリング剤の使用により、半導体素子保護用材料の硬化物の耐湿性がより一層高くなる。(F)カップリング剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記半導体素子保護用材料は、(F)カップリング剤を含むことが好ましい。(F)カップリング剤の使用により、半導体素子保護用材料の硬化物の耐湿性がより一層高くなる。(F)カップリング剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記半導体素子保護用材料100重量%中、(F)カップリング剤の含有量は好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.3重量%以上、好ましくは2重量%以下、より好ましくは1重量%以下である。(F)カップリング剤の含有量が上記下限以上であると、半導体素子保護用材料の硬化物の耐湿性がより一層高くなる。(F)カップリング剤の含有量が上記上限以下であると、半導体素子保護用材料の塗布性がより一層高くなる。
上記(F)カップリング剤は、100℃での重量減少が10重量%以下であるシランカップリング剤、100℃での重量減少が10重量%以下であるチタネートカップリング剤、又は100℃での重量減少が10重量%以下であるアルミネートカップリング剤を含むことが好ましい。これらの好ましいシランカップリング剤を用いる場合に、これらのシランカップリング剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
100℃における重量減少が10重量%以下であると、硬化中に(F)カップリング剤の揮発が抑制され、半導体素子に対する濡れ性がより一層高くなり、硬化物の放熱性がより一層高くなる。
なお、100℃における重量減少は、赤外水分計(ケツト科学研究所社製「FD−720」)を用い、50℃/分の昇温速度で100℃まで昇温し、10分後の重量減少を測定することにより求めることができる。
(他の成分)
上記半導体素子保護用材料は、必要に応じて、カルナバワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩類若しくはパラフィン等の離型剤;カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤;臭素化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤;酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体;シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力化成分;酸化防止剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
上記半導体素子保護用材料は、必要に応じて、カルナバワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩類若しくはパラフィン等の離型剤;カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤;臭素化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤;酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体;シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力化成分;酸化防止剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
上記半導体素子保護用材料は、ポリエチレンワックス等の合成ワックスを含むことが好ましい。上記半導体素子保護用材料100重量%中、ポリエチレンワックス等の合成ワックスの含有量は、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.2重量%以上、好ましくは2重量%以下、より好ましくは1重量%以下である。
(半導体素子保護用材料の他の詳細及び半導体装置)
上記半導体素子保護用材料は、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に塗布して用いられる。上記半導体素子保護用材料は、半導体素子と他の接続対象部材との間に配置されて、上記半導体素子と前記他の接続対象部材とを剥離しないように接着及び固定する硬化物を形成するものとは異なる。上記半導体素子保護用材料は、半導体素子の表面を被覆する被覆材料であることが好ましい。上記半導体素子保護用材料は、半導体素子の側面上に塗布されないことが好ましい。上記半導体素子保護用材料は、上記半導体素子を封止するための材料とは異なることが好ましく、上記半導体素子を封止するための封止剤ではないことが好ましい。上記半導体素子保護用材料は、アンダーフィル材ではないことが好ましい。上記半導体素子が、第2の表面側に第1の電極を有し、上記半導体素子保護用材料は、上記半導体素子の上記第2の表面側とは反対の第1の表面上に塗布されて用いられることが好ましい。上記半導体素子保護用材料は、半導体装置において、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に硬化物を形成するために好適に用いられる。上記半導体素子保護用材料は、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に硬化物を形成するために好適に用いられ、かつ上記硬化物の上記半導体素子側とは反対の表面上に保護フィルムを配置して、半導体装置を得るために好適に用いられる。
上記半導体素子保護用材料は、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に塗布して用いられる。上記半導体素子保護用材料は、半導体素子と他の接続対象部材との間に配置されて、上記半導体素子と前記他の接続対象部材とを剥離しないように接着及び固定する硬化物を形成するものとは異なる。上記半導体素子保護用材料は、半導体素子の表面を被覆する被覆材料であることが好ましい。上記半導体素子保護用材料は、半導体素子の側面上に塗布されないことが好ましい。上記半導体素子保護用材料は、上記半導体素子を封止するための材料とは異なることが好ましく、上記半導体素子を封止するための封止剤ではないことが好ましい。上記半導体素子保護用材料は、アンダーフィル材ではないことが好ましい。上記半導体素子が、第2の表面側に第1の電極を有し、上記半導体素子保護用材料は、上記半導体素子の上記第2の表面側とは反対の第1の表面上に塗布されて用いられることが好ましい。上記半導体素子保護用材料は、半導体装置において、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に硬化物を形成するために好適に用いられる。上記半導体素子保護用材料は、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に硬化物を形成するために好適に用いられ、かつ上記硬化物の上記半導体素子側とは反対の表面上に保護フィルムを配置して、半導体装置を得るために好適に用いられる。
上記半導体素子保護用材料を塗布する方法としては、ディスペンサーによる塗布方法、スクリーン印刷による塗布方法、及びインクジェット装置による塗布方法等が挙げられる。上記半導体素子保護用材料は、ディスペンサー、スクリーン印刷、真空スクリーン印刷又はインクジェット装置による塗布方法により塗布されて用いられることが好ましい。塗布が容易であり、かつ硬化物中にボイドをより一層生じ難くする観点からは、上記半導体素子保護用材料は、ディスペンサーにより塗布されて用いられることが好ましい。
本発明に係る半導体装置は、半導体素子と、上記半導体素子の第1の表面上に配置された硬化物とを備える。本発明に係る半導体装置では、上記硬化物が、上述した半導体素子保護用材料を硬化させることにより形成されている。
上記半導体素子保護用材料半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に硬化物を形成し、かつ上記硬化物の上記半導体素子側とは反対の表面上に保護フィルムを配置して、半導体装置を得るために用いられるか、又は、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に硬化物を形成し、かつ上記硬化物の上記半導体素子側とは反対の表面が露出している半導体装置を得るために用いられることが好ましい。上記保護フィルムは、電子部品等の使用前に用いられていてもよく、電子部品等の使用時に剥離されてもよい。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体素子保護用材料を用いた半導体装置を示す部分切欠正面断面図である。
図1に示す半導体装置1は、半導体素子2と、半導体素子2の第1の表面2a上に配置された硬化物3とを備える。硬化物3は、上述した半導体素子保護用材料を硬化させることにより形成されている。硬化物3は、半導体素子2の第1の表面2a上の一部の領域に配置されている。
半導体素子2は、第1の表面2a側とは反対の第2の表面2b側に、第1の電極2Aを有する。半導体装置1は、接続対象部材4をさらに備える。接続対象部材4は、表面4aに第2の電極4Aを有する。半導体素子2と接続対象部材4とは、他の硬化物5(接続部)を介して接着及び固定されている。半導体素子2の第1の電極2Aと、接続対象部材4の第2の電極4Aとが対向しており、導電性粒子6により電気的に接続されている。第1の電極2Aと第2の電極4Aとが接触することで、電気的に接続されていてもよい。硬化物3は、半導体素子2の第1の電極2Aが配置されている側と反対側の第1の表面2a上に配置されている。
硬化物3の半導体素子2側とは反対の表面上に、保護フィルム7が配置されている。それによって、硬化物3によって放熱性及び半導体素子の保護性を高めるだけでなく、保護フィルム7によっても、半導体素子の保護性をより一層高めることができる。硬化物3は、上述した組成を有して得られているため、硬化物3の保護フィルム7に対する貼り付きを抑えることができる。
上記接続対象部材としては、ガラス基板、ガラスエポキシ基板、フレキシブルプリント基板、及びポリイミド基板等が挙げられる。
半導体素子の表面上において、半導体素子保護用材料の硬化物の厚みは、好ましくは400μm以上、より好ましくは500μm以上、好ましくは2000μm以下、より好ましくは1900μm以下である。半導体素子保護用材料の硬化物の厚みは、半導体素子の厚みよりも薄くてもよい。
図2は、本発明の第2の実施形態に係る半導体素子保護用材料を用いた半導体装置を示す部分切欠正面断面図である。
図2に示す半導体装置1Xは、半導体素子2と、半導体素子2の第1の表面2a上に配置された硬化物3Xとを備える。硬化物3Xは、上述した半導体素子保護用材料を硬化させることにより形成されている。硬化物3Xは、半導体素子2の第1の表面2a上の全体の領域に配置されている。硬化物3Xの半導体素子2側とは反対の表面上に、保護フィルムは配置されていない。硬化物3Xの半導体素子2側とは反対の表面は露出している。
上記半導体装置では、上記硬化物の前記半導体素子側とは反対の表面上に、保護フィルムが配置されているか、又は、上記硬化物の前記半導体素子側とは反対の表面が露出していることが好ましい。
なお、図1,2に示す構造は、半導体装置の一例にすぎず、半導体素子保護用材料の硬化物の配置構造等には適宜変形され得る。
半導体素子保護用材料の硬化物の熱伝導率は特に限定されないが、1.8W/m・K以上であることが好ましい。
以下、本発明の具体的な実施例及び比較例を挙げることにより、本発明を明らかにする。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
以下の材料を用いた。
(A)可撓性エポキシ化合物
EX−821(n=4)(ナガセケムテックス社製、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、エポキシ当量:185)
EX−830(n=9)(ナガセケムテックス社製、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、エポキシ当量:268)
EX−931(n=11)(ナガセケムテックス社製、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、エポキシ当量:471)
EX−861(n=22)(ナガセケムテックス社製、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、エポキシ当量:551)
PB3600(ダイセル社製、ポリプダジエン変性エポキシ樹脂)
EX−821(n=4)(ナガセケムテックス社製、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、エポキシ当量:185)
EX−830(n=9)(ナガセケムテックス社製、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、エポキシ当量:268)
EX−931(n=11)(ナガセケムテックス社製、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、エポキシ当量:471)
EX−861(n=22)(ナガセケムテックス社製、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、エポキシ当量:551)
PB3600(ダイセル社製、ポリプダジエン変性エポキシ樹脂)
(B)可撓性エポキシ化合物とは異なるエポキシ化合物
jER828(三菱化学社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量:188)
jER834(三菱化学社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、軟化点:30℃、エポキシ当量:255)
jER828(三菱化学社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量:188)
jER834(三菱化学社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、軟化点:30℃、エポキシ当量:255)
(C)23℃で液状である硬化剤
フジキュアー7000(富士化成社製、23℃で液状、アミン化合物)
MEH−8005(明和化成社製、23℃で液状、アリルフェノールノボラック化合物)
フジキュアー7000(富士化成社製、23℃で液状、アミン化合物)
MEH−8005(明和化成社製、23℃で液状、アリルフェノールノボラック化合物)
(C’)その他の硬化剤
TD−2131(DIC社製、23℃で固体状、フェノールノボラック化合物)
TD−2131(DIC社製、23℃で固体状、フェノールノボラック化合物)
(D)硬化促進剤
SA−102(サンアプロ社製、DBUオクチル酸塩)
SA−102(サンアプロ社製、DBUオクチル酸塩)
(E)熱伝導率が10W/m・K以上であり、かつ球状である無機フィラー
FAN−f05(古河電子社製、窒化アルミニウム、熱伝導率:100W/m・K、球状、平均粒子径:6μm)
FAN−f50(古河電子社製、窒化アルミニウム、熱伝導率:100W/m・K、球状、平均粒子径:30μm)
CB−P05(昭和電工社製、酸化アルミニウム、熱伝導率:20W/m・K、球状、平均粒子径:4μm)
CB−P40(昭和電工社製、酸化アルミニウム、熱伝導率:20W/m・K、球状、平均粒子径:44μm)
SSC−A15(信濃電気精錬社製、窒化ケイ素、熱伝導率:100W/m・K、球状、平均粒子径:19μm)
SSC−A30(信濃電気精錬社製、窒化ケイ素、熱伝導率:100W/m・K、球状、平均粒子径:34μm)
FAN−f05(古河電子社製、窒化アルミニウム、熱伝導率:100W/m・K、球状、平均粒子径:6μm)
FAN−f50(古河電子社製、窒化アルミニウム、熱伝導率:100W/m・K、球状、平均粒子径:30μm)
CB−P05(昭和電工社製、酸化アルミニウム、熱伝導率:20W/m・K、球状、平均粒子径:4μm)
CB−P40(昭和電工社製、酸化アルミニウム、熱伝導率:20W/m・K、球状、平均粒子径:44μm)
SSC−A15(信濃電気精錬社製、窒化ケイ素、熱伝導率:100W/m・K、球状、平均粒子径:19μm)
SSC−A30(信濃電気精錬社製、窒化ケイ素、熱伝導率:100W/m・K、球状、平均粒子径:34μm)
(E’)その他の無機フィラー
HS−306(マイクロン社製、酸化ケイ素、熱伝導率:2W/m・K、球状、平均粒子径:2.5μm)
HS−304(マイクロン社製、酸化ケイ素、熱伝導率:2W/m・K、球状、平均粒子径:25μm)
HS−306(マイクロン社製、酸化ケイ素、熱伝導率:2W/m・K、球状、平均粒子径:2.5μm)
HS−304(マイクロン社製、酸化ケイ素、熱伝導率:2W/m・K、球状、平均粒子径:25μm)
(F)カップリング剤
KBM−403(信越化学工業社製、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、100℃における重量減少:10重量%を超える)
A−LINK599(momentive社製、3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン、100℃における重量減少:10重量%以下)
TOG(IPAカット)(日本曹達社製、チタニウム−i−プロポキシオクチレングリコレート、100℃における重量減少:10重量%以下)
AL−M(味の素ファインテクノ社製、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、100℃における重量減少:10重量%以下)
KBM−403(信越化学工業社製、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、100℃における重量減少:10重量%を超える)
A−LINK599(momentive社製、3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン、100℃における重量減少:10重量%以下)
TOG(IPAカット)(日本曹達社製、チタニウム−i−プロポキシオクチレングリコレート、100℃における重量減少:10重量%以下)
AL−M(味の素ファインテクノ社製、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、100℃における重量減少:10重量%以下)
(他の成分)
ハイワックス200PF(三井化学社製、ポリエチレンワックス)
ハイワックス200PF(三井化学社製、ポリエチレンワックス)
(実施例1)
EX−821(n=4)を6.5重量部、jER828を2.5重量部、フジキュアー7000を5重量部、SA−102を0.5重量部、CB−P05を42.5重量部、CB−P40を42.5重量部、及びハイワックス200PFを0.5重量部混合し、脱泡を行い、半導体素子保護用材料を得た。
EX−821(n=4)を6.5重量部、jER828を2.5重量部、フジキュアー7000を5重量部、SA−102を0.5重量部、CB−P05を42.5重量部、CB−P40を42.5重量部、及びハイワックス200PFを0.5重量部混合し、脱泡を行い、半導体素子保護用材料を得た。
(実施例2〜15及び比較例1〜4)
配合成分の種類及び配合量を下記の表1,2に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、半導体素子保護用材料を得た。
配合成分の種類及び配合量を下記の表1,2に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、半導体素子保護用材料を得た。
(評価)
(1)25℃における粘度の測定
B型粘度計(東機産業社製「TVB−10型」)を用いて半導体素子保護用材料の25℃における10rpmでの粘度(mPa・s)を測定した。
(1)25℃における粘度の測定
B型粘度計(東機産業社製「TVB−10型」)を用いて半導体素子保護用材料の25℃における10rpmでの粘度(mPa・s)を測定した。
(2)熱伝導率
得られた半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱し、硬化させ、100mm×100mm×厚さ50μmの硬化物を得た。この硬化物を評価サンプルとした。
得られた半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱し、硬化させ、100mm×100mm×厚さ50μmの硬化物を得た。この硬化物を評価サンプルとした。
得られた評価サンプルの熱伝導率を、京都電子工業社製熱伝導率計「迅速熱伝導率計QTM−500」を用いて測定した。
(3)塗布性
得られた半導体素子保護用材料をディスペンサー装置(武蔵エンジニアリング社製「SHOTMASTER―300」)から、ポリイミドフィルムに直径5mm、高さ2mmになるように直接吐出した後、半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱して硬化させた。硬化後の半導体素子保護用材料の形状から塗布性を下記の基準で判定した。
得られた半導体素子保護用材料をディスペンサー装置(武蔵エンジニアリング社製「SHOTMASTER―300」)から、ポリイミドフィルムに直径5mm、高さ2mmになるように直接吐出した後、半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱して硬化させた。硬化後の半導体素子保護用材料の形状から塗布性を下記の基準で判定した。
[塗布性の判定基準]
○:直径5.3mm以上、高さ1.8mm未満(流動性あり)
△:直径5mmを超え、5.3mm未満、高さ1.8mmを超え、2mm未満(流動性少しあり)
×:直径5mm、高さ2mmのまま(流動性なし)
○:直径5.3mm以上、高さ1.8mm未満(流動性あり)
△:直径5mmを超え、5.3mm未満、高さ1.8mmを超え、2mm未満(流動性少しあり)
×:直径5mm、高さ2mmのまま(流動性なし)
(4)耐湿性
得られた半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱し、硬化させ、100mm×100mm×厚さ50μmの硬化物を得た。この硬化物を評価サンプルとした。
得られた半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱し、硬化させ、100mm×100mm×厚さ50μmの硬化物を得た。この硬化物を評価サンプルとした。
得られた評価サンプルをDSM−8104(日置電機社製、ディジタル超絶縁/微少電流計)、平板試料用電極 SME−8310(日置電機社製)を用いて体積抵抗率を測定した。
次に、プレッシャークッカー試験を高度加速寿命試験装置EHS−211(エスペック社製)で行った。121℃、湿度100%RH及び2atmの条件で24時間放置し、次に23℃及び湿度50%RHの環境で24時間放置した後、体積抵抗率を測定した。プレッシャークッカー試験前後の体積抵抗率の低下率を計算し、耐湿性を下記の基準で判定した。
[耐湿性の判定基準]
○:試験前後の体積抵抗率の低下率が10%以下
△:試験前後の体積抵抗率の低下率が10%を超え、20%以下
×:試験前後の体積抵抗率の低下率が20%を超える
○:試験前後の体積抵抗率の低下率が10%以下
△:試験前後の体積抵抗率の低下率が10%を超え、20%以下
×:試験前後の体積抵抗率の低下率が20%を超える
(5)接着力(ダイシェア強度)
ポリイミド基板上に、接着面積が3mm×3mmになるように半導体素子保護用材料を塗布し、1.5mm角のSiチップを載せて、テストサンプルを得た。
ポリイミド基板上に、接着面積が3mm×3mmになるように半導体素子保護用材料を塗布し、1.5mm角のSiチップを載せて、テストサンプルを得た。
得られたテストサンプルを150℃で2時間加熱し、半導体素子保護用材料を硬化させた。次に、ダイシェアテスター(アークテック社製「DAGE 4000」)を用いて、300μm/秒の速度で、25℃でのダイシェア強度を評価した。
[ダイシェア強度の判定基準]
○:ダイシェア強度が10N以上
△:ダイシェア強度が6N以上、10N未満
△△:ダイシェア強度が5N以上、6N未満
×:ダイシェア強度が5N未満
○:ダイシェア強度が10N以上
△:ダイシェア強度が6N以上、10N未満
△△:ダイシェア強度が5N以上、6N未満
×:ダイシェア強度が5N未満
(6)タック性(保護フィルム貼り付き性)
得られた半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱し、硬化させ、100mm×100mm×厚さ50μmの硬化物を得た。この硬化物を評価サンプルとした。
得られた半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱し、硬化させ、100mm×100mm×厚さ50μmの硬化物を得た。この硬化物を評価サンプルとした。
得られた評価サンプルを23℃及び湿度50%RHの雰囲気下で24時間放置した。24時間放置後直ちに、評価サンプルの表面の粘着性を、タックテスターTA−500(UBM社製)を用いタックを測定した。
[タック性の判定基準]
○:応力が50gf/cm2未満
△:応力が50gf/cm2以上、100gf/cm2未満
×:応力が100gf/cm2以上
○:応力が50gf/cm2未満
△:応力が50gf/cm2以上、100gf/cm2未満
×:応力が100gf/cm2以上
(7)フィルム反り
得られた半導体素子保護用材料をディスペンサー装置(武蔵エンジニアリング社製「SHOTMASTER―300」)から、ポリイミドフィルムに縦20mm、横100mm、高さ10mmになるように直接吐出した後、半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱して硬化させた。硬化後にポリイミドフィルムの反りを目視で確認し、フィルム反りを下記の基準で判定した。
得られた半導体素子保護用材料をディスペンサー装置(武蔵エンジニアリング社製「SHOTMASTER―300」)から、ポリイミドフィルムに縦20mm、横100mm、高さ10mmになるように直接吐出した後、半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱して硬化させた。硬化後にポリイミドフィルムの反りを目視で確認し、フィルム反りを下記の基準で判定した。
[フィルム反りの判定基準]
○:ポリイミドフィルムの反りなし
×:ポリイミドフィルムの反り発生
○:ポリイミドフィルムの反りなし
×:ポリイミドフィルムの反り発生
(8)耐熱性
得られた半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱し、硬化させ、100mm×100mm×厚さ50μmの硬化物を得た。この硬化物を評価サンプルとした。
得られた半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱し、硬化させ、100mm×100mm×厚さ50μmの硬化物を得た。この硬化物を評価サンプルとした。
得られた評価サンプルをDSM−8104(日置電機社製、ディジタル超絶縁/微少電流計)、平板試料用電極 SME−8310(日置電機社製)を用いて体積抵抗率の測定を測定した。
次に、180℃で100時間放置し、次に23℃及び湿度50%RHの環境で24時間放置した後、体積抵抗率を測定した。耐熱試験前後の体積抵抗率の低下率を計算し、耐熱性を下記の基準で判定した。
[耐熱性の判定基準]
○:試験前後の体積抵抗率の低下率が10%以下
△:試験前後の体積抵抗率の低下率が10%を超え、20%以下
×:試験前後の体積抵抗率の低下率が20%を超える
○:試験前後の体積抵抗率の低下率が10%以下
△:試験前後の体積抵抗率の低下率が10%を超え、20%以下
×:試験前後の体積抵抗率の低下率が20%を超える
組成及び結果を下記の表1,2に示す。
1,1X…半導体装置
2…半導体素子
2a…第1の表面
2b…第2の表面
2A…第1の電極
3,3X…硬化物
4…接続対象部材
4a…表面
4A…第2の電極
5…他の硬化物
6…導電性粒子
7…保護フィルム
2…半導体素子
2a…第1の表面
2b…第2の表面
2A…第1の電極
3,3X…硬化物
4…接続対象部材
4a…表面
4A…第2の電極
5…他の硬化物
6…導電性粒子
7…保護フィルム
Claims (10)
-
半導体素子を保護するために、前記半導体素子の表面上に塗布して、前記半導体素子の表面上に硬化物を形成するために用いられる半導体素子保護用材料であり、
半導体素子と他の接続対象部材との間に配置されて、前記半導体素子と前記他の接続対象部材とを剥離しないように接着及び固定する硬化物を形成するものとは異なり、 可撓性エポキシ化合物と、
可撓性エポキシ化合物とは異なるエポキシ化合物と、
23℃で液状である硬化剤と、
硬化促進剤と、
熱伝導率が10W/m・K以上であり、かつ球状である無機フィラーとを含む、半導体素子保護用材料。
-
前記硬化剤がアリルフェノールノボラック化合物である、請求項1に記載の半導体素子保護用材料。
-
前記可撓性エポキシ化合物が、アルキレングリコール基が9以上繰り返された構造単位を有するポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルである、請求項1又は2に記載の半導体素子保護用材料。
-
前記可撓性エポキシ化合物100重量部に対して、前記可撓性エポキシ化合物とは異なるエポキシ化合物の含有量が10重量部以上、100重量部以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体素子保護用材料。
-
前記無機フィラーが、アルミナ、窒化アルミニウム又は炭化ケイ素である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体素子保護用材料。
-
100℃での重量減少が10重量%以下であるシランカップリング剤、100℃での重量減少が10重量%以下であるチタネートカップリング剤、又は100℃での重量減少が10重量%以下であるアルミネートカップリング剤を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体素子保護用材料。
- 半導体素子を保護するために、前記半導体素子の表面上に硬化物を形成し、かつ前記硬化物の前記半導体素子側とは反対の表面上に保護フィルムを配置して、半導体装置を得るために用いられる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体素子保護用材料。
- 半導体素子と、
前記半導体素子の第1の表面上に配置された硬化物とを備え、
前記硬化物が、請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体素子保護用材料を硬化させることにより形成されている、半導体装置。 - 前記半導体素子が、前記第1の表面側とは反対の第2の表面側に第1の電極を有し、前記半導体素子の第1の電極が、第2の電極を表面に有する接続対象部材における前記第2の電極と電気的に接続されている、請求項8に記載の半導体装置。
- 前記硬化物の前記半導体素子側とは反対の表面上に、保護フィルムが配置されている、請求項8又は9に記載の半導体装置。
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