JPWO2016158829A1 - 樹脂組成物、導電性樹脂組成物、接着剤、導電性接着剤、電極形成用ペースト、半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[1](A)分子中にOH基と、一級〜三級いずれかのアミンとを有する化合物、(B)ジシアンジアミド、(C)ビスマレイミド類を含む樹脂組成物。
[2](A)がベンゾオキサジン骨格を有する化合物である上記[1]記載の樹脂組成物。
[3](C)が液状のビスマレイミド類である上記[1]または[2]記載の樹脂組成物。
[4](D)分子中に一つ以上のエポキシ基を有する化合物、又はシアネートエステルを更に含む上記[1]〜[3]のいずれか一つに記載の樹脂組成物。
[5]上記[1]〜[4]のいずれか一つに記載の樹脂組成物と、導電性フィラ―とを有する導電性樹脂組成物。
[6]上記[1]〜[4]のいずれか一つに記載の樹脂組成物を用いた接着剤。
[7]上記[5]記載の導電性樹脂組成物を用いた導電性接着剤。
[8]上記[5]記載の導電性樹脂組成物を用いた電極形成用ペースト。
[9]上記[1]〜[4]のいずれか一つに記載の樹脂組成物の硬化物、上記[5]記載の導電性樹脂組成物の硬化物、上記[6]に記載の接着剤の硬化物、上記[7]に記載の導電性接着剤の硬化物、または上記[8]に記載の電極形成用ペーストの硬化物を用いた半導体装置。
分子中にOH基と、一級〜三級いずれかのアミンとを有する化合物は、たとえば、ベンゾオキサジン骨格を有する化合物、アミノフェノール類等である。長期の耐熱性の観点からは、高耐熱性樹脂であるベンゾオキサジンのように、ベンゾオキサジン骨格を有する化合物が好ましい。なお、本発明における「分子中にOH基を有する」とは、フェノール類のように分子中にOH基そのものを有する場合だけでなく、ベンゾオキサジンのように開環によって分子中にOH基を有する場合も含む。
ジシアンジアミド(Dicyandiamide、「DICY」)は、H2N−CNH−NH−CNで表されるアミド化合物である。ジシアンジアミドは、本発明の樹脂組成物を合成する際に、ビスマレイミド類に対しては硬化剤として機能する。また、分子中にOH基と一級〜三級いずれかのアミンとを有する化合物と、ビスマレイミド類との反応においては触媒として機能する。ジシアンジアミドは工業用として広く用いられる化合物であり、接着性、耐熱性等に優れている。
ビスマレイミド類としては、たとえば、N,N’−(4,4’−ジフェニルメタン)ビスマレイミド、ビスフェノール A ジフェニルエーテルビスマレイミド、3,3'−ジメチル−5,5'−ジエチル−4,4'−ジフェニルメタンビスマレイミド、4−メチル−1,3−フェニレンビスマレイミド、1,6’−ビスマレイミド−(2,2,4−トリメチル)ヘキサン、ビス−(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、m−フェニレンビスマレイミド(N,N’−1,3−フェニレンビスマレイミド)、1,6−ビスマレイミドヘキサン、1,2−ビスマレイミドエタン(N,N'−エチレンジマェイミド)、N,N'−(1,2−フェニレン)ビスマレイミド、N,N'−1,4−フェニレンジマレイミド、N,N'−(スルホニルジ−p−フェニレン)ジマレイミド、N,N'−[3,3'−(1,3−フェニレンジオキシ)ジフェニル]ビスマレイミド等である。
本発明の樹脂組成物は、(A)分子中にOH基と、一級〜三級いずれかのアミンとを有する化合物、(B)ジシアンジアミド、(C)ビスマレイミド類を混合することにより製造できる。樹脂組成物の製造方法は、上述の各成分が均一に混合した組成物を得ることができる方法であれば、特に限定されない。
本発明の樹脂組成物は、(D)分子中に一つ以上のエポキシ基を有する化合物又はシアネートエステルを含んでいてもよい。
導電性を持たせるため、樹脂組成物に導電性フィラ―などの導電性材料を添加してもよい。導電性フィラーとしては、Agフィラー、AgSnフィラー、これらの合金フィラーが挙げられる。導電性の観点から、導電性材料は、19〜65体積%(比重が10程度の、Agフィラー等では70〜95重量%に相当)であることが好ましく、23〜48体積%(比重が10程度の、Agフィラー等では75〜90重量%に相当)であることがさらに好ましい。導電性を有する樹脂組成物(導電性樹脂組成物)は、回路基板や電気回路等、電気的接続が要求される場合に使用される。また、熱伝導性を持たせるため、樹脂組成物にAgやアルミナといった熱伝導性材料を添加してもよい。熱伝導性を有する樹脂組成物は、チップや基板からの熱を逃がすことが要求される場合に使用される。さらに、樹脂組成物には、充填材としてシリカフィラーやシリコーンパウダーを添加してもよい。シリコーンパウダーのような充填材を添加することで、低弾性化につながる。また、シランカップリング剤等、本発明の効果を損なわない範囲で必要に応じて添加剤等を含有してもよい。
本発明に係る樹脂組成物は接着剤として用いることができる。接着剤は、電子部品の回路への接着用途や、半導体素子と他の半導体素子、及び/又は、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とを接着するダイアタッチ剤として使用される。接着剤は、導電性接着剤であれば、はんだの代替として用いることができる。また、半導体装置は、半導体素子と他の半導体素子、及び/又は、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材が接着された構造を有している。本発明に係る樹脂組成物の硬化物または接着剤の硬化物を含む半導体装置は、200℃といった高温下での信頼性に優れる。
以下の実施例1〜8及び比較例1〜6で得られた樹脂組成物について、長期耐熱性、接着強度(常温及び200℃)等を求めた。
・「EH−3636AS」(DICY100%) 株式会社ADEKA製
・「EH−3842」(DICY64%、促進剤36%) 株式会社ADEKA製
<イミダゾール(IMZ)>
・「2PHZ−PW」(2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール) 四国化成工業株式会社製
・「2P4MHZ−PW」(2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール) 四国化成工業株式会社製
<酸無水物>
・「YH−307」 三菱樹脂株式会社製
<アミン系硬化剤>
・「DDH」(ドデカンジオヒドラジド) 東京化成工業株式会社製
<キレート剤(金属硬化触媒)>
・「アルミキレート−M(AL−M)」(アルミニウムアルキルアセトアセテート・ジイソプロピレート) 川研ファインケミカル株式会社
・「BMI」(固形。4,4´−ジフェニルメタンビスマレイミド) ケイ・アイ化成株式会社製
・「BMI−1500」(液状。ダイマー酸変性) Designer molecules社製
・「BMI−1700」(液状。ダイマー酸変性) Designer molecules社製
・「BMI−3000」(固形。ダイマー酸変性) Designer molecules社製
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI」0.15部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物aを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1500」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物bを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1700」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物cを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−3000」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物dを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3842」0.3部、「BMI−1500」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物eを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を3部(固形分:2部)、「EH−3636AS」0.6部、「BMI−1500」1.5部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物fを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を4部(固形分:2.66部)、「EH−3636AS」0.6部、「BMI」1.5部、「BMI−1500」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物gを作製した。
「P−d型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1500」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物hを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「2PHZ−PW」0.1部、「BMI」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物αを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「2PHZ−PW」0.1部、「BMI−1500」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物βを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「2P4MHZ−PW」0.1部、「BMI−1500」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物γを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「YH−307」1部、「BMI−1500」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物δを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「DDH」1部、「BMI−1500」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物εを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「AL−M」0.1部、「BMI−1500」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物ζを作製した。
長期耐熱性の算出は、以下のように行った。まず、硬化特性の測定と同様に、樹脂組成物を硬化させて板状の硬化膜を作製し、重量を測定した。次に、その硬化膜を200℃設定のオーブン(ヤマト科学社製装置「DF411」)内で100時間放置し、放置後の硬化膜の重量を測定した。そして、放置前の硬化膜の重量及び放置後の硬化膜の重量に基づいて重量損失を算出した。
1.5mm角×25個の開口部を持つ#200メッシュスクリーンマスクを使用して20mm角のアルミナ基板上に樹脂組成物を塗布し、25個の印刷パターンのうち10箇所に10枚の3.2mm×1.6mmサイズのアルミナチップを搭載させた試験片を作製し、硬化条件「温度200℃、30分」にて硬化させた。この試験片を、強度試験機(アイコーエンジニアリング株式会社製 型番:Model 1605HTP)を用いてせん断強度を測定することにより、常温での接着強度を求めた。
以下の実施例9〜12及び比較例7で得られた樹脂組成物について、長期耐熱性、接着強度(常温及び200℃)等を求めた。
・Agフィラ― リン片状、タップ密度4.0g/cc、比表面積0.6m2/g
・シリコーンパウダー KMP−600 信越化学工業株式会社製
・シランカップリング剤(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン) KBM−403 信越化学工業株式会社製
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1500」1部、「Agフィラ―」12部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物iを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1500」1部、「シリコーンパウダー」0.1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物jを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」1.33部、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1500」1部、「Agフィラ―」12部、「シリコーンパウダー」0.1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物kを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1500」1部、「Agフィラ―」12部、「シランカップリング剤」0.05部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物lを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「2PHZ−PW」0.1部、「BMI−1500」1部、「Agフィラ―」12部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物ηを作製した。
以下の比較例8〜10で得られた樹脂組成物について、長期耐熱性、接着強度(常温及び200℃)等を求め、実施例2の結果との比較を行った。
・「H−4」(フェノール樹脂。Tg(ガラス転移点)123℃) 明和化成株式会社製
・「MEH−7500」(フェノール樹脂。Tg170℃) 明和化成株式会社製
・「MEH−8005」(フェノール樹脂。Tg105℃) 明和化成株式会社製
「H−4」及び「MEH−7500」は、ブチルカルビトール(BC)で希釈し、50%溶液としたものを用いた。「MEH−8005」は、BCAで希釈し、66%溶液としたものを用いた。
「H−4」50%溶液を2.66部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1500」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物θを作製した。
「MEH−7500」50%溶液を2.66部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1500」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物ιを作製した。
「MEH−8005」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1500」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物κを作製した。
以下の実施例13〜17及び比較例11〜15で得られた樹脂組成物について、長期耐熱性、接着強度(常温及び200℃)等を求めた。
・「EXA−835LV」(BisA−BisF混合エポキシ) DIC株式会社製
・「jER871」(ダイマー酸変性エポキシ) 三菱化学株式会社製
・「Lecy」(液状シアネートエステル) ロンザジャパン株式会社製
「F−a型ベンゾオキサジン」1.33部、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1500」1部、「EXA−835LV」0.5部、「jER871」0.5部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物mを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1500」1部、「EXA−835LV」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物nを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1500」1部、「jER871」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物oを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1500」1部、「Lecy」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物pを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1500」1部、「jER871」1部、「Agフィラ―」12部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物qを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「EXA−835LV」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物λを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3842」0.3部、「EXA−835LV」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物μを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「BMI−1500」1部、「EXA−835LV」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物νを作製した。
「EH−3636AS」0.3部、「BMI−1500」1部、「EXA−835LV」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物ξを作製した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「DDH」1部、「BMI−1500」1部、「EXA−835LV」1部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物οを作製した。
実施例3及び実施例15の樹脂組成物において、硬化温度及び硬化時間を変えた場合の接着強度について測定を行った。
実施例2及び実施例18で得られた樹脂組成物について、粘度を求めた。
硬化前の樹脂組成物に対し、EHD型粘度計(東機産業株式会社製。3°コーン/R9.7)を用いて粘度を測定した。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI」0.5部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物rを作製した。
実施例9及び実施例19で得られた樹脂組成物について、導電性及び印刷性を求めた。
「F−a型ベンゾオキサジン」66%溶液を2部(固形分:1.33部)、「EH−3636AS」0.3部、「BMI」0.5部、「Agフィラ―」12部を容器に入れ、手攪拌した後、三本ロールミルで分散し、樹脂組成物sを作製した。
樹脂組成物をスクリーンマスク(乳剤厚20μm、♯200メッシュ、パターン寸法1mm×71mm)上に広げ、アルミナ基板上にスクリーン印刷し、200℃で30分放置して硬化させて試験片を得た。得られた試験片の抵抗値と膜厚を、デジタルマルチメーターと表面粗さ計を用いて測定し、硬化させた樹脂組成物の比抵抗値を算出した。
厚さ70μm・パターン寸法1.6×0.9mmのメタルマスク上に樹脂組成物を広げ、メタルスキージにて樹脂組成物をアルミナ基板上に孔版印刷し、200℃で30分放置して硬化させた。
硬化後の塗膜について、パターンの擦れの有無を目視にて観察した。
Claims (9)
- (A)分子中にOH基と、一級〜三級いずれかのアミンとを有する化合物
(B)ジシアンジアミド
(C)ビスマレイミド類
を含むことを特徴とする樹脂組成物。 - (A)がベンゾオキサジン骨格を有する化合物であることを特徴とする請求項1記載の樹脂組成物。
- (C)が液状のビスマレイミド類であることを特徴とする請求項1または2記載の樹脂組成物。
- (D)分子中に一つ以上のエポキシ基を有する化合物、又はシアネートエステル
を更に含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の樹脂組成物。 - 請求項1〜4のいずれか一つに記載の樹脂組成物と、導電性フィラ―とを有することを特徴とする導電性樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか一つに記載の樹脂組成物を用いたことを特徴とする接着剤。
- 請求項5記載の導電性樹脂組成物を用いたことを特徴とする導電性接着剤。
- 請求項5記載の導電性樹脂組成物を用いたことを特徴とする電極形成用ペースト。
- 請求項1〜4のいずれか一つに記載の樹脂組成物の硬化物、請求項5記載の導電性樹脂組成物の硬化物、請求項6に記載の接着剤の硬化物、請求項7に記載の導電性接着剤の硬化物、または請求項8に記載の電極形成用ペーストの硬化物を用いたことを特徴とする半導体装置。
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