KR20140142338A - 수지 조성물 및 반도체 장치 - Google Patents

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Abstract

경화성 수지 및 무기 충전재를 갖고, 기판 상에 설치된 반도체 소자를 밀봉함과 함께, 상기 기판과 상기 반도체 소자 사이의 간극에 충전되는 밀봉용 수지 조성물로서, 상기 무기 충전재에 함유되는 입자의 체적 기준 입도 분포의 대입경측으로부터의 누적 빈도가 5 ％ 가 되는 부분의 입경을 Rmax (㎛) 로 하고, 상기 무기 충전재에 함유되는 입자의 체적 기준 입도 분포의 최대 피크의 직경을 R (㎛) 로 했을 경우, R < Rmax 이고, 1 ㎛ ≤ R ≤ 24 ㎛ 이고, R/Rmax ≥ 0.45 인 수지 조성물.

Description

수지 조성물 및 반도체 장치{RESIN COMPOSITION AND SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 수지 조성물 및 반도체 장치에 관한 것이다.
최근 전자 기기의 고기능화 및 경박단소화의 요구에 수반하여, 이들 전자 기기에 사용되는 반도체 패키지도 종래보다 더 소형화 또한 다핀화가 진행되어 오고 있다.
이 반도체 패키지는, 회로 기판과, 회로 기판 상에 금속 범프를 개재하여 전기적으로 접속된 반도체 칩 (반도체 소자) 을 가지고 있고, 수지 조성물로 구성되는 밀봉재에 의해, 반도체 칩이 밀봉 (피복) 되어 있다. 또, 반도체 칩을 밀봉할 때에는, 수지 조성물이 회로 기판과 반도체 칩 사이의 간극에도 충전되어 보강이 이루어진다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이와 같은 밀봉재 (몰드 언더필재) 를 형성함으로써, 신뢰성이 높은 반도체 패키지가 얻어진다.
또, 수지 조성물은, 경화성 수지 및 무기 충전재 등을 가지고 있고, 상기 밀봉재는, 그 수지 조성물을 예를 들어 트랜스퍼 성형 등에 의해 성형하여 얻어진다. 여기서, 최근의 반도체 패키지는, 소형화·다핀화에 수반하여, 회로 기판측과 반도체 칩측을 접속하는 금속 범프의 피치가 작고, 기판과 반도체 칩 사이의 간극 거리가 작다. 그 때문에, 보이드를 일으키지 않고, 기판과 반도체 칩 사이에 충전할 수 있도록 유동성 및 충전성이 우수한 수지 조성물의 개발이 요망되고 있다.
일본 공개특허공보 2004-307645호
본 발명은 우수한 유동성 및 충전성을 발휘할 수 있는 수지 조성물 및 이 수지 조성물을 사용한 신뢰성이 높은 반도체 장치의 제공에 관한 것이다.
본 발명에 의하면,
경화성 수지 (B) 및 무기 충전재 (C) 를 갖고, 기판 상에 설치된 반도체 소자를 밀봉함과 함께, 상기 기판과 상기 반도체 소자 사이의 간극에 충전되는 밀봉용 수지 조성물로서,
상기 무기 충전재 (C) 에 함유되는 입자의 체적 기준 입도 분포의 대입경측으로부터의 누적 빈도가 5 ％ 가 되는 부분의 입경을 Rmax (㎛) 로 하고,
상기 무기 충전재 (C) 에 함유되는 입자의 체적 기준 입도 분포의 최대 피크의 직경을 R (㎛) 로 했을 경우,
R < Rmax 이고,
1 ㎛ ≤ R ≤ 24 ㎛ 이고,
R/Rmax ≥ 0.45 인 수지 조성물이 제공된다.
또, 본 발명에 의하면,
경화성 수지 (B) 및 무기 충전재를 갖고, 기판 상에 설치된 반도체 소자를 밀봉함과 함께, 그 밀봉시에, 상기 기판과 상기 반도체 소자 사이의 간극에도 충전되는 수지 조성물로서,
상기 무기 충전재에 함유되는 제 1 입자 (C1) 과, 상기 경화성 수지 (B) 를 혼합하여 얻어진 것이고,
상기 제 1 입자 (C1) 은 최대 입경이 R1max [㎛] 이고,
상기 제 1 입자 (C1) 의 모드 직경을 R1mode [㎛] 로 했을 때, 4.5 ㎛ ≤ R1mode ≤ 24 ㎛ 가 되는 관계를 만족함과 함께, R1mode/R1max ≥ 0.45 가 되는 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 수지 조성물도 제공할 수 있다.
나아가서는 본 발명에 의하면,
기판과,
상기 기판 상에 설치된 반도체 소자와,
상기 반도체 소자를 밀봉함과 함께, 상기 기판과 상기 반도체 소자 사이의 간극에도 충전되는 상기 서술한 어느 수지 조성물의 경화물을 갖는 반도체 장치도 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 반도체 소자를 밀봉할 때의 유동성 및 경화성이 우수한 수지 조성물을 제공할 수 있다. 이로써, 수지 조성물에 의해 반도체 소자를 밀봉할 때의 수지 조성물의 성형성이 향상된다. 또, 반도체 소자와 기판 사이에 수지 조성물을 확실하게 충전할 수 있어, 보이드의 발생이 억제되기 때문에, 제품 (본 발명의 반도체 장치) 의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 서술한 목적, 및 그 밖의 목적, 특징 및 이점은, 이하에 서술하는 바람직한 실시형태, 및 그에 부수하는 이하의 도면에 의해 더욱 분명해진다.
도 1 은 제 1 입자의 입도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 2 는 메디안 직경을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3 은 반도체 패키지의 단면도이다.
도 4 는 분쇄 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 5 는 도 4 에 나타내는 분쇄 장치의 분쇄부의 내부를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 6 은 도 4 에 나타내는 분쇄 장치의 분쇄부의 챔버를 나타내는 단면도이다.
도 7(a), (b) 는 수지 조성물에 함유되는 입자의 체적 기준 입도 분포를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 수지 조성물 및 반도체 장치의 바람직한 실시형태에 대해 설명한다.
도 1 은 제 1 입자의 입도 분포를 나타내는 그래프, 도 2 는 메디안 직경을 설명하기 위한 그래프, 도 3 은 반도체 패키지의 단면도, 도 4 는 분쇄 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 측면도, 도 5 는 도 4 에 나타내는 분쇄 장치의 분쇄부의 내부를 모식적으로 나타내는 평면도, 도 6 은 도 4 에 나타내는 분쇄 장치의 분쇄부의 챔버를 나타내는 단면도이다.
도 7(a) 및 도 7(b) 는 수지 조성물에 함유되는 입자 전체의 입도 분포를 나타내는 도면이다.
1. 수지 조성물
본 발명의 수지 조성물 (A) 는, 경화성 수지 (B) 와, 무기 충전재 (C) 를 갖고, 또한 필요에 따라, 경화 촉진제 (D) 와, 커플링제 (E) 등을 가지고 있다. 경화성 수지로는, 예를 들어 에폭시 수지 등을 들 수 있고, 경화 촉진제로서 페놀 수지계 경화제를 사용한 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
[경화성 수지 (B)]
경화성 수지 (B) 로는, 예를 들어 에폭시 수지 등의 열경화성 수지를 들 수 있고, 에폭시 수지 (B1) 과, 경화제로서 페놀 수지계 경화제 (B2) 를 병용하는 것이 바람직하다. 수지 조성물 전체에서 차지하는 경화성 수지의 비율은, 예를 들어 3 ∼ 45 질량％ 이다. 그 중에서도, 수지 조성물 전체에서 차지하는 경화성 수지의 비율은, 5 질량％ 이상, 20 질량％ 이하인 것이 바람직하다.
에폭시 수지 (B1) 로는, 예를 들어, 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀 A 형 에폭시 수지, 비스페놀 F 형 에폭시 수지, 테트라메틸비스페놀 F 형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지 등의 결정성 에폭시 수지 ; 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀메탄형 에폭시 수지 등의 다관능 에폭시 수지, 페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지, 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지, 페닐렌 골격을 갖는 나프톨아르알킬형 에폭시 수지, 비페닐렌 골격을 갖는 나프톨아르알킬형 에폭시 수지 등의 페놀아르알킬형 에폭시 수지, 디하이드로안트라퀴논 구조를 갖는 에폭시 수지, 디하이드록시나프탈렌형 에폭시 수지, 디하이드록시나프탈렌의 2 량체를 글리시딜에테르화하여 얻어지는 에폭시 수지 등의 나프톨형 에폭시 수지, 트리글리시딜이소시아누레이트, 모노알릴디글리시딜이소시아누레이트 등의 트리아진 핵 함유 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등의 유교 고리형 탄화수소 화합물 변성 페놀형 에폭시 수지를 들 수 있다. 그리고, 이들 중, 어느 1 종 이상을 사용할 수 있다. 단, 에폭시 수지는 이들에 한정되지 않는다. 이들 에폭시 수지는, 얻어지는 수지 조성물의 내습 신뢰성의 관점에서, 이온성 불순물인 Na+ 이온이나 Cl- 이온을 최대한 함유하지 않는 것이 바람직하다. 또, 수지 조성물의 경화성의 관점에서, 에폭시 수지 (B) 의 에폭시 당량은 100 g/eq 이상, 500 g/eq 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물 중의 에폭시 수지 (B1) 의 배합 비율의 하한치는, 수지 조성물 (A) 의 전체 질량에 대해, 바람직하게는 3 질량％ 이상이고, 보다 바람직하게는 5 질량％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 7 질량％ 이상이다. 하한치가 상기 범위 내이면, 얻어지는 수지 조성물은 양호한 유동성을 갖는다. 또, 수지 조성물 중의 에폭시 수지 (B1) 의 상한치는, 수지 조성물의 전체 질량에 대해, 바람직하게는 30 질량％ 이하이고, 보다 바람직하게는 20 질량％ 이하이다. 상한치가 상기 범위 내이면, 얻어지는 수지 조성물은 양호한 내땜납성 등의 신뢰성을 얻을 수 있다.
페놀 수지계 경화제 (B2) 로는, 1 분자 내에 페놀성 수산기를 2 개 이상 갖는 모노머, 올리고머, 폴리머 전반이고, 그 분자량, 분자 구조를 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 페놀노볼락 수지, 크레졸노볼락 수지 등의 노볼락형 수지 ; 테르펜 변성 페놀 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀 수지 등의 변성 페놀 수지 ; 페닐렌 골격 또는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬 수지 ; 비스페놀 A, 비스페놀 F 등의 비스페놀 화합물, 나아가서는 상기 비스페놀 화합물을 노볼락화한 것 등을 들 수 있고, 이들은 1 종류를 단독으로 사용하거니 2 종류 이상을 병용하여도 된다. 이들 중, 경화성의 점에서 수산기 당량은 90 g/eq 이상, 250 g/eq 이하인 것이 바람직하다.
수지 조성물 (A) 중의 페놀 수지계 경화제 (B2) 의 배합 비율의 하한치에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 수지 조성물 (A) 의 전체 질량에 대해, 2 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 3 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 5 질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 배합 비율의 하한치가 상기 범위 내이면, 충분한 유동성을 얻을 수 있다. 또, 페놀 수지계 경화제 (B2) 의 배합 비율의 상한치에 대해서도 특별히 한정되지 않지만, 수지 조성물 (A) 중에 25 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 15 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 6 질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 배합 비율의 상한치가 상기 범위 내이면, 양호한 내땜납성 등의 신뢰성을 얻을 수 있다.
또한, 페놀 수지계 경화제 (B2) 와 에폭시 수지 (B1) 은, 전체 에폭시 수지 (B1) 의 에폭시기수 (EP) 와, 전체 페놀 수지계 경화제 (B2) 의 페놀성 수산기수 (OH) 의 당량비 (EP)/(OH) 가 0.8 이상, 1.3 이하가 되도록 배합하는 것이 바람직하다. 당량비가 상기 범위 내이면, 얻어지는 수지 조성물 (A) 를 성형할 때, 충분한 경화 특성을 얻을 수 있다.
[경화 촉진제 (D)]
경화 촉진제 (D) 로는, 경화성 수지로서 에폭시 수지 (B1), 경화제로서 페놀 수지계 경화제 (B2) 를 사용하는 경우, 에폭시 수지 (B1) 의 에폭시기와 페놀성 수산기를 2 개 이상 함유하는 화합물의 페놀성 수산기의 반응을 촉진하는 것이면 되고, 일반적인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 사용되고 있는 것을 이용할 수 있다.
구체예로는, 유기 포스핀, 테트라 치환 포스포늄 화합물, 포스포베타인 화합물, 포스핀 화합물과 퀴논 화합물의 부가물, 포스포늄 화합물과 실란 화합물의 부가물 등의 인 원자 함유 경화 촉진제 ; 벤질디메틸아민 등의 3 급 아민, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7,2-메틸이미다졸 등의 아미딘류, 나아가서는 상기 3 급 아민이나 아미딘의 4 급 염 등의 질소 원자 함유 경화 촉진제를 들 수 있고, 이들 중, 어느 1 종 이상을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 인 원자 함유 경화 촉진제가 바람직한 경화성을 얻을 수 있다.
또, 유동성과 경화성의 밸런스의 관점에서, 테트라 치환 포스포늄 화합물, 포스포베타인 화합물, 포스핀 화합물과 퀴논 화합물의 부가물, 포스포늄 화합물과 실란 화합물의 부가물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물이 보다 바람직하다. 유동성이라는 점을 중시하는 경우에는, 테트라 치환 포스포늄 화합물이 특히 바람직하고, 또 수지 조성물의 경화물 열시 저탄성률이라는 점을 중시하는 경우에는, 포스포베타인 화합물, 포스핀 화합물과 퀴논 화합물의 부가물이 특히 바람직하고, 또 잠복적 경화성이라는 점을 중시하는 경우에는, 포스포늄 화합물과 실란 화합물의 부가물이 특히 바람직하다.
수지 조성물 (A) 에서 사용할 수 있는 유기 포스핀으로는, 예를 들어 에틸포스핀, 페닐포스핀 등의 1 급 포스핀, 디메틸포스핀, 디페닐포스핀 등의 2 급 포스핀, 트리메틸포스핀, 트리에틸포스핀, 트리부틸포스핀, 트리페닐포스핀 등의 3 급 포스핀을 들 수 있다. 이들 중, 어느 1 종 이상을 사용할 수 있다.
수지 조성물 (A) 에서 사용할 수 있는 테트라 치환 포스포늄 화합물로는, 예를 들어 하기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 등을 들 수 있다.
[화학식 1]
Figure pct00001
단, 상기 일반식 (1) 에 있어서, P 는 인 원자를 나타낸다. R3, R4, R5 및 R6 은 방향족기 또는 알킬기를 나타낸다. A 는 하이드록실기, 카르복실기, 티올기에서 선택되는 관능기 중 어느 것을 방향 고리에 적어도 1 개 갖는 방향족 유기산의 아니온을 나타낸다. AH 는, 하이드록실기, 카르복실기, 티올기에서 선택되는 관능기 중 어느 것을 방향 고리에 적어도 1 개 갖는 방향족 유기산을 나타낸다. x, y 는 1 ∼ 3 의 수, z 는 0 ∼ 3 의 수이고, 또한 x = y 이다.
일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 예를 들어 이하와 같이 하여 얻어지지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 먼저, 테트라 치환 포스포늄할라이드와 방향족 유기산과 염기를 유기 용제에 섞어 균일하게 혼합하고, 그 용액계 내에 방향족 유기산 아니온을 발생시킨다. 이어서 물을 첨가하면, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 침전시킬 수 있다. 일반식 (1) 로 나타내는 화합물에 있어서, 인 원자에 결합하는 R3, R4, R5 및 R6 이 페닐기이고, 또한 AH 는 하이드록실기를 방향 고리에 갖는 화합물, 즉 페놀류이고, 또한 A 는 그 페놀류의 아니온인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서의 상기 페놀류로는, 페놀, 크레졸, 레조르신, 카테콜 등의 단고리형 페놀류, 나프톨, 디하이드록시나프탈렌, 안트라퀴놀 등의 축합 다고리형 페놀류, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S 등의 비스페놀류, 페닐페놀, 비페놀 등의 다고리형 페놀류 등이 예시된다. 이들 중, 어느 1 종 이상을 사용할 수 있다.
수지 조성물 (A) 에서 사용할 수 있는 포스포베타인 화합물로는, 예를 들어 하기 일반식 (2) 로 나타내는 화합물 등을 들 수 있다.
[화학식 2]
Figure pct00002
단, 상기 일반식 (2) 에 있어서, X1 은 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기, Y1 은 하이드록실기를 나타낸다. i 는 0 ∼ 5 의 정수이고, j 는 0 ∼ 4 의 정수이다.
일반식 (2) 로 나타내는 화합물은, 예를 들어 이하와 같이 하여 얻어진다. 먼저, 3 급 포스핀인 트리 방향족 치환 포스핀과 디아조늄염을 접촉시켜, 트리 방향족 치환 포스핀과 디아조늄염이 갖는 디아조늄기를 치환시키는 공정을 거쳐 얻어진다. 그러나, 이것에 한정되는 것은 아니다.
수지 조성물 (A) 에서 사용할 수 있는 포스핀 화합물과 퀴논 화합물의 부가물로는, 예를 들어 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 화합물 등을 들 수 있다.
[화학식 3]
Figure pct00003
(단, 상기 일반식 (3) 에 있어서, P 는 인 원자를 나타낸다. R7, R8 및 R9 는 탄소수 1 ∼ 12 의 알킬기 또는 탄소수 6 ∼ 12 의 아릴기를 나타내고, 서로 동일하거나 상이하여도 된다. R10, R11 및 R12 는 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 12 의 탄화수소기를 나타내고, 서로 동일하거나 상이하여도 되고, R10 과 R11 이 결합하여 고리형 구조로 되어 있어도 된다.)
포스핀 화합물과 퀴논 화합물의 부가물에 사용하는 포스핀 화합물로는, 예를 들어 트리페닐포스핀, 트리스(알킬페닐)포스핀, 트리스(알콕시페닐)포스핀, 트리나프틸포스핀, 트리스(벤질)포스핀 등의 방향 고리에 무치환 또는 알킬기, 알콕실기 등의 치환기가 존재하는 것이 바람직하고, 알킬기, 알콕실기 등의 치환기로는 1 ∼ 6 의 탄소수를 갖는 것을 들 수 있다. 이들 중, 어느 1 종 이상을 사용할 수 있다. 입수 용이성의 관점에서는 트리페닐포스핀이 바람직하다.
또 포스핀 화합물과 퀴논 화합물의 부가물에 사용하는 퀴논 화합물로는, o-벤조퀴논, p-벤조퀴논, 안트라퀴논류를 들 수 있고, 이들 중, 어느 1 종 이상을 사용할 수 있다. 그 중에서도, p-벤조퀴논이 보존 안정성의 점에서 바람직하다.
포스핀 화합물과 퀴논 화합물의 부가물의 제조 방법으로는, 유기 3 급 포스핀과 벤조퀴논류의 양자를 용해할 수 있는 용매 중에서 접촉, 혼합시킴으로써 부가물을 얻을 수 있다. 용매로는 아세톤이나 메틸에틸케톤 등의 케톤류로 부가물에 대한 용해성이 낮은 것이 좋다. 그러나 이것에 한정되는 것은 아니다.
일반식 (3) 으로 나타내는 화합물에 있어서, 인 원자에 결합하는 R7, R8 및 R9 가 페닐기이고, 또한 R10, R11 및 R12 가 수소 원자인 화합물, 즉 1,4-벤조퀴논과 트리페닐포스핀을 부가시킨 화합물이 수지 조성물의 경화물의 열시 탄성률을 낮게 유지할 수 있는 점에서 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물에서 사용할 수 있는 포스포늄 화합물과 실란 화합물의 부가물로는, 예를 들어 하기 일반식 (4) 로 나타내는 화합물 등을 들 수 있다.
[화학식 4]
Figure pct00004
단, 상기 일반식 (4) 에 있어서, P 는 인 원자를 나타내고, Si 는 규소 원자를 나타낸다. R13, R14, R15 및 R16 은 각각 방향 고리 또는 복소 고리를 갖는 유기기, 혹은 지방족기를 나타내고, 서로 동일하거나 상이하여도 된다. 식 중 X2 는 기 Y2 및 Y3 과 결합하는 유기기이다. 식 중 X3 은 기 Y4 및 Y5 와 결합하는 유기기이다. Y2 및 Y3 은 프로톤 공여성기가 프로톤을 방출하여 이루어지는 기를 나타내고, 동일 분자 내의 기 Y2 및 Y3 이 규소 원자와 결합하여 킬레이트 구조를 형성하는 것이다. Y4 및 Y5 는 프로톤 공여성기가 프로톤을 방출하여 이루어지는 기를 나타내고, 동일 분자 내의 기 Y4 및 Y5 가 규소 원자와 결합하여 킬레이트 구조를 형성하는 것이다. X2 및 X3 은 서로 동일하거나 상이하여도 되고, Y2, Y3, Y4 및 Y5 는 서로 동일하거나 상이하여도 된다. Z1 은 방향 고리 또는 복소 고리를 갖는 유기기, 혹은 지방족기이다.
일반식 (4) 에 있어서, R13, R14, R15 및 R16 으로는, 예를 들어, 페닐기, 메틸페닐기, 메톡시페닐기, 하이드록시페닐기, 나프틸기, 하이드록시나프틸기, 벤질기, 메틸기, 에틸기, n-부틸기, n-옥틸기 및 시클로헥실기 등을 들 수 있고, 이들 중에서도, 페닐기, 메틸페닐기, 메톡시페닐기, 하이드록시페닐기, 하이드록시나프틸기 등의 치환기를 갖는 방향족기 혹은 무치환의 방향족기가 보다 바람직하다.
또, 일반식 (4) 에 있어서, X2 는 Y2 및 Y3 과 결합하는 유기기이다. 동일하게, X3 은 기 Y4 및 Y5 와 결합하는 유기기이다. Y2 및 Y3 은 프로톤 공여성기가 프로톤을 방출하여 이루어지는 기이고, 동일 분자 내의 기 Y2 및 Y3 이 규소 원자와 결합하여 킬레이트 구조를 형성하는 것이다. 동일하게, Y4 및 Y5 는 프로톤 공여성기가 프로톤을 방출하여 이루어지는 기이고, 동일 분자 내의 기 Y4 및 Y5 가 규소 원자와 결합하여 킬레이트 구조를 형성하는 것이다. 기 X2 및 X3 은 서로 동일하거나 상이하여도 되고, 기 Y2, Y3, Y4 및 Y5 는 서로 동일하거나 상이하여도 된다.
이와 같은 일반식 (4) 중의 -Y2-X2-Y3-, 및 -Y4-X3-Y5- 로 나타내는 기는, 프로톤 공여체가 프로톤을 2 개 방출하여 이루어지는 기로 구성되는 것이고, 프로톤 공여체로는, 바람직하게는 카르복시실기 및/또는 수산기를 2 개 이상 갖는 유기산이 예시되지만, 보다 바람직하게는 방향 고리를 구성하는 2 개 이상의 탄소에 각각 카르복실기 또는 수산기를 갖는 방향족 화합물, 더욱 바람직하게는 방향 고리를 구성하는 인접하는 적어도 2 개의 탄소에 수산기를 갖는 방향족 화합물이 예시된다.
프로톤 공여체의 구체예로는, 예를 들어, 카테콜, 피로갈롤, 1,2-디하이드록시나프탈렌, 2,3-디하이드록시나프탈렌, 2,2'-비페놀, 1,1'-비-2-나프톨, 살리실산, 1-하이드록시-2-나프토산, 3-하이드록시-2-나프토산, 클로라닐산, 탄닌산, 2-하이드록시벤질알코올, 1,2-시클로헥산디올, 1,2-프로판디올 및 글리세린 등을 들 수 있지만, 이들 중에서도, 카테콜, 1,2-디하이드록시나프탈렌, 2,3-디하이드록시나프탈렌이 보다 바람직하다.
또, 일반식 (4) 중의 Z1 은, 방향 고리 또는 복소 고리를 갖는 유기기, 혹은 지방족기를 나타내고, 이들의 구체적인 예로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기 및 옥틸기 등의 지방족 탄화수소기나, 페닐기, 벤질기, 나프틸기 및 비페닐기 등의 방향족 탄화수소기, 글리시딜옥시프로필기, 메르캅토프로필기, 아미노프로필기 및 비닐기 등의 반응성 치환기 등을 들 수 있고, 이들 중에서 선택할 수 있다. 이들 중에서도, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 나프틸기 및 비페닐기가 일반식 (4) 의 열안정성이 향상된다는 점에서 보다 바람직하다.
포스포늄 화합물과 실란 화합물의 부가물의 제조 방법으로는, 메탄올을 넣은 플라스크에, 페닐트리메톡시실란 등의 실란 화합물, 2,3-디하이드록시나프탈렌 등의 프로톤 공여체를 첨가하여 용해시키고, 다음으로 실온 교반하 나트륨메톡사이드-메탄올 용액을 적하한다. 또한 그것에 미리 준비한 테트라페닐포스포늄브로마이드 등의 테트라 치환 포스포늄할라이드를 메탄올에 용해시킨 용액을 실온 교반하 적하하면 결정이 석출된다. 석출한 결정을 여과, 수세, 진공 건조시키면, 포스포늄 화합물과 실란 화합물의 부가물이 얻어진다. 그러나, 이것에 한정되는 것은 아니다.
수지 조성물 (A) 에 사용할 수 있는 경화 촉진제 (D) 의 배합 비율은, 전체 수지 조성물 (A) 중 0.1 질량％ 이상, 1 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 경화 촉진제 (D) 의 배합량이 상기 범위 내이면, 충분한 경화성, 유동성을 얻을 수 있다.
[커플링제 (E)]
커플링제 (E) 로는, 예를 들어, 에폭시실란, 아미노실란, 우레이도실란, 메르캅토실란 등의 실란 화합물 등을 들 수 있고, 에폭시 수지 (B1) 등과 무기 충전재 (C) 사이에서 반응 또는 작용하여, 에폭시 수지 (B1) 등과 무기 충전재 (C) 의 계면 강도를 향상시키는 것이면 된다.
에폭시실란으로는, 예를 들어, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, β-(3,4에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등을 들 수 있다. 이들 중, 어느 1 종 이상을 사용할 수 있다.
또, 아미노실란으로는, 예를 들어, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-페닐γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-6-(아미노헥실)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-(트리메톡시실릴프로필)-1,3-벤젠디메타난 등을 들 수 있다. 아미노실란의 1 급 아미노 부위를 케톤 또는 알데히드를 반응시켜 보호한 잠재성 아미노실란 커플링제로서 사용하여도 된다. 또, 우레이도실란으로는, 예를 들어, γ-우레이도프로필트리에톡시실란, 헥사메틸디실라잔 등을 들 수 있다. 또, 메르캅토실란으로는, 예를 들어, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필메틸디메톡시실란 외에, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라술파이드, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)디술파이드와 같은 열분해함으로써 메르캅토실란 커플링제와 동일한 기능을 발현하는 실란 커플링제 등을 들 수 있다. 또, 이들 실란 커플링제는, 미리 가수분해 반응시킨 것을 배합하여도 된다. 이들 실란 커플링제는, 1 종류를 단독으로 사용하거니 2 종류 이상을 병용하여도 된다.
수지 조성물 (A) 에 사용할 수 있는 커플링제 (E) 의 배합 비율의 하한치로는, 수지 조성물 (A) 중 0.01 질량％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05 질량％ 이상, 특히 바람직하게는 0.1 질량％ 이상이다. 커플링제 (E) 의 배합 비율의 하한치가 상기 범위 내이면, 에폭시 수지와 무기 충전재의 계면 강도가 저하되지 않고, 반도체 장치에 있어서의 양호한 내땜납 크랙성을 얻을 수 있다. 또, 커플링제의 상한치로는, 전체 수지 조성물 중 1.0 질량％ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8 질량％ 이하, 특히 바람직하게는 0.6 질량％ 이하이다. 커플링제의 배합 비율의 상한치가 상기 범위 내이면, 에폭시 수지 (B1) 과 무기 충전재 (C) 의 계면 강도가 저하되지 않고, 반도체 장치에 있어서의 양호한 내땜납 크랙성을 얻을 수 있다. 또, 커플링제 (E) 의 배합 비율이 상기 범위 내이면, 수지 조성물 (A) 의 경화물의 흡수성이 증대되지 않고, 반도체 장치에 있어서의 양호한 내땜납 크랙성을 얻을 수 있다.
[무기 충전재 (C)]
수지 조성물이 무기 충전재 (C) 를 함유함으로써, 수지 조성물과 반도체 소자의 열팽창 계수차를 작게 할 수 있어, 보다 신뢰성이 높은 반도체 장치 (본 발명의 반도체 장치) 를 얻을 수 있다.
또한, 이하, 모드 직경, 메디안 직경 등의 입도 분포의 평가는, (주) 시마즈 제작소 제조 레이저 회절 산란식 입도 분포계 SALD-7000 을 사용하여 측정하였다.
무기 충전재 (C) 의 구성 재료로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 용융 실리카, 결정 실리카, 알루미나, 질화규소, 질화알루미늄 등을 들 수 있고, 이들 중 어느 1 종 이상을 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 무기 충전재 (C) 로는, 범용성이 우수하다는 관점에서, 용융 실리카를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 무기 충전재 (C) 는 구상인 것이 바람직하고, 나아가서는 구상 실리카인 것이 바람직하다. 이로써, 수지 조성물의 유동성이 향상된다.
이와 같은 무기 충전재 (C) 로서 제 1 입자 (C1) 을 사용할 수 있고, 이 제 1 입자 (C1) 과, 전술한 경화성 수지를 함유하는 수지 조성물 (A) 를 얻을 수 있다. 또한, 후술하지만, 무기 충전재 (C) 는, 제 1 입자 (C1) 에 더하여, 제 3 입자 (C3) 을 함유하고 있어도 된다.
여기서는, 무기 충전재 (C) 에 함유되는 제 1 입자 (C1) 에 대해 설명한다. 제 1 입자 (C1) 은 무기 충전재 (C) ((C1) 은 (C) 의 성분이다) 가 R < Rmax 의 관계를 만족하고, 1 ㎛ ≤ R ≤ 24 ㎛, R/Rmax ≥ 0.45 가 되는 관계를 만족하도록 선택하는 것이 바람직하다 (R, Rmax 에 대해서는 후술한다). 예를 들어, 제 1 입자 (C1) 의 최대 입경 R1max 로는, 후술하는 제 1 입자 (C1) 의 모드 직경 R1mode 보다 크고, 3 ㎛ 이상 48 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 4.5 ㎛ 이상 32 ㎛ 이하이고, 모드 직경이 20 ㎛ 이하인 경우, 모드 직경 R1mode 보다 크고, 또한 3 ∼ 24 ㎛, 그 중에서도 4.5 ∼ 24 ㎛ 인 것이 바람직하다.
그 중에서도, 모드 직경이 20 ㎛ 이하인 경우, 제 1 입자 (C1) 의 최대 입경 R1max 는 24 ㎛ 인 것이 바람직하다.
단, 무기 충전재 (C) 에 함유되는 입자가 제 1 입자 (C1) 만인 경우에는, 무기 충전재 (C) 의 Rmax 와 제 1 입자 (C1) 의 최대 입경은 일치하고, 무기 충전재 (C) 의 R 과 제 1 입자 (C1) 의 모드 직경 R1mode 는 일치한다.
이와 같은 범위를 만족함으로써, 수지 조성물 (A) 를 미소한 간극 (예를 들어, 후술하는 회로 기판 (110) 과 반도체 칩 (120) 사이의 30 ㎛ 정도 이하의 간극) 에 의해 확실하게 충전할 수 있다. 또한, 제 1 입자 (C1) 의 최대 입경이 상기 하한치 미만이면, 수지 조성물 (A) 중의 무기 충전재 (C) 의 함유량 등에 따라서는 수지 조성물 (A) 의 유동성이 악화될 우려가 있다.
또한, 제 1 입자 (C1) 의 최대 입경이란, 제 1 입자 (C1) 의 체적 기준 입도 분포의 대입경측으로부터의 누적 빈도가 5 ％ 가 되는 부분의 입경, 즉 d95 를 말한다. 또, 제 1 입자 (C1) 에 대해 체질 (篩分) 을 실시하면, 최대 입경에 대응하는 눈금 간격에서의 체에서 메시 ON (체잔량) 이 1 ％ 이하가 된다.
수지 조성물 (A) 에서는, 제 1 입자 (C1) 의 모드 직경을 R1mode 로 했을 때, 1 ㎛ ≤ R1mode ≤ 24 ㎛ 가 되는 관계를 만족하는 것이 바람직하고, 특히 4.5 ㎛ ≤ R1mode ≤ 24 ㎛ 가 되는 것이 바람직하다.
또, 수지 조성물 (A) 에서는, 제 1 입자 (C1) 의 최대 입경을 R1max 로 했을 때, R1mode/R1max ≥ 0.45 가 되는 관계를 만족하고 있다. 이들 2 개의 관계를 모두 만족함으로써, 수지 조성물 (A) 는 유동성 및 충전성이 우수한 것이 된다.
또한, 「모드 직경」 이란, 제 1 입자 (C1) 중, 출현 비율 (체적 기준) 이 가장 높은 입자경을 말한다. 구체적으로는, 도 1 에 제 1 입자 (C1) 의 입도 분포의 일례를 나타내지만, 도 1 에 나타내는 입도 분포를 갖는 제 1 입자 (C1) 에서는, 가장 빈도 (％) 가 높은 입경인 12 ㎛ 가 모드 직경 R1mode 에 상당한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 1 입자 (C1) 은 높은 비율로 모드 직경 근방의 입경을 가지는 입자이다. 그 때문에, 모드 직경을 1 ∼ 24 [㎛], 바람직하게는 4.5 ∼ 24 [㎛] 로 함으로써, 제 1 입자 (C1) 을 높은 비율로 입경이 1 ∼ 24 [㎛], 바람직하게는 4.5 ∼ 24 [㎛] 정도의 입자로 할 수 있다. 따라서, 미소한 간극에 충전시키기 위해, 입경의 상한을 미소한 간극 이하로 하고 있으므로, 일정치 이상의 입경을 제거한 종래의 충전재에 있어서의 유동성 저하의 과제를 본 발명에 있어서는 해소할 수 있음과 동시에, 유동성이 우수한 수지 조성물 (A) 가 얻어진다.
또한, 제 1 입자 (C1) 의 모드 직경 R1mode 로는, 1 ㎛ ≤ R1mode ≤ 24 ㎛ 가 되는 관계를 만족하면 되지만, 3 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 그 중에서도, 4.5 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 나아가서는 5 ㎛ 이상, 특히 8 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 한편, R1mode 는 20 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또, R1mode 는 17 ㎛ 이하이어도 된다. 보다 구체적으로는, 4.5 ㎛ ≤ R1mode ≤ 24 ㎛ 인 것이 바람직하다. 또, 5 ㎛ ≤ R1mode ≤ 20 ㎛ 가 되는 관계를 만족하는 것이 보다 바람직하다. 나아가서는 8 ㎛ ≤ R1mode ≤ 17 ㎛ 이어도 된다. 이로써, 상기 효과가 보다 현저해진다.
그 중에서도, 제 1 입자의 최대 입경이 24 ㎛ 인 경우에는, R1mode 는, 바람직하게는 14 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 17 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 20 ㎛ 이하이다.
모드 직경 R1mode 에 상당하는 입경을 갖는 제 1 입자 (C1) 의 빈도는 특별히 한정되지 않지만, 체적 기준으로, 무기 충전재 (C) 전체의 3.5 ％ 이상, 15 ％ 이하인 것이 바람직하고, 4 ％ 이상 10 ％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 4.5 ％ 이상, 9 ％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 나아가서는 5 ％ 이상, 보다 바람직하게는 6 ％ 이상이다. 이로써, 제 1 입자 (C1) 을 높은 비율로 모드 직경 R1mode 또는 모드 직경 R1mode 에 가까운 입경을 갖는 입자로 차지할 수 있다. 그 때문에, 모드 직경 R1mode 로부터 도출되는 성질 (충전성 및 유동성) 을 보다 확실하게 수지 조성물 (A) 에 부여할 수 있다. 즉, 원하는 특성을 갖는 수지 조성물 (A) 를 얻을 수 있다. 또, 수지 조성물 (A) 의 생산성, 수율이 향상된다.
여기서, 종래부터 입경을 「평균 입경」 으로 규정한 발명이 많이 개시되어 있지만, 이 「평균 입경」 이란, 일반적으로는 메디안 직경 (d50) 을 의미하고 있다. 이 메디안 직경 (d50) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 다수의 입자를 함유하는 분체 (E) 를 어느 입경으로부터 당해 입경보다 큰 쪽과 작은 쪽의 2 개로 나누었을 때, 큰 쪽과 작은 쪽이 질량 또는 체적에 있어서 등량이 되는 직경을 말한다. 그 때문에, 예를 들어, 「평균 입경이 16 ㎛ 인 입자」 라고 하여도, 입경이 16 ㎛ 부근의 입자의 분체 (E) 전체에 대한 빈도는 분명하지 않다. 만일, 입경이 16 ㎛ 부근의 입자의 분체 (E) 전체에 대한 빈도가 낮은 경우에는, 입경이 16 ㎛ 부근의 입자가 수지 조성물에 부여하는 물리적 특성은 지배적이 아니며, 따라서 「평균 입경」 으로부터 추측 가능한 물리적 특성을 부여할 수 없는 경우가 있다.
한편, 본 발명에서는 전술한 「모드 직경」 을 사용하여 입경을 규정하고 있기 때문에, 「평균 입경」 을 사용한 경우의 상기 문제가 발생하지 않아, 「모드 직경」 으로부터 추측 가능한 이하의 물리적 특성을 보다 확실하게 수지 조성물 (A) 에 부여할 수 있다. 즉, 기판과 반도체 칩 사이의 간극이 매우 작은 플립 칩형 반도체 장치에 있어서, 상기 간극의 제약으로부터 최대 입경의 소입경화가 필요해지고, 이 최대 입경의 소입경화는 유동성의 저하를 일으킨다. 요컨대, 간극이 매우 작은 플립 칩형 반도체 장치에 사용하는 최대 입경의 소입경화와 유동성의 향상의 양립을 도모하는 것이 중요해진다. 본 발명에서는 이 과제를 해결하기 위해, 최대 입경 이하이고, 또한 최대 입경에 가까운 입자의 비율을 높이기 위해, 종래의 평균 입경이 아니라, 모드 직경과 최대 입경의 관계성에 주목한 것이다. 또 기판과 반도체 칩 사이의 간극이 매우 작은 플립 칩형 반도체 장치의 성형시에 있어서, 수지 조성물과, 기판 또는 반도체 칩의 계면의 유동 저항에서 기인하는 기판과 반도체 칩 사이에 대한 충전성의 곤란함 (요컨대 단순한 유동성이 아니라, 수지 조성물과 기판 또는 반도체 칩의 계면의 유동 저항의 과제) 을 극복할 수 있는 것도 본 발명의 특징이다.
무기 충전재 (C) 전체에 대한 0.8 R1mode ∼ 1.2 R1mode 의 입경을 갖는 제 1 입자 (C1) 의 빈도로는 특별히 한정되지 않지만, 체적 기준으로, 10 ∼ 60 ％ 인 것이 바람직하고, 12 ∼ 50 ％ 인 것이 보다 바람직하고, 15 ∼ 45 ％ 가 더욱 바람직하다. 이와 같은 범위를 만족함으로써, 무기 충전재 (C) 의 보다 대부분을 모드 직경 R1mode 또는 모드 직경 R1mode 에 가까운 입경을 갖는 제 1 입자 (C1) 로 차지할 수 있다. 그 때문에, 모드 직경 R1mode 로부터 도출되는 물리적 특성 (충전성 및 유동성) 을 보다 확실하게 수지 조성물 (A) 에 부여할 수 있다. 즉, 원하는 물리적 특성 (유동성 및 충전성) 을 갖는 수지 조성물 (A) 를 얻을 수 있다.
또, 상기 범위를 만족함으로써, 무기 충전재 (C) 중에, 모드 직경 R1mode 보다 상대적으로 작은 입경의 제 1 입자 (C1) 을 적당히 존재시킬 수 있다. 그 때문에, 이와 같은 작은 제 1 입자 (C1) 을 모드 직경 R1mode 부근의 입경의 제 1 입자 (C1) 끼리의 사이에 비집고 들어가게 할 수 있다. 즉, 수지 조성물 (A) 중에 무기 충전재 (C) 를 최밀적으로 분산시킬 수 있고, 이로써, 수지 조성물 (A) 의 유동성 및 충전성이 향상된다.
모드 직경 R1mode 에 대해 비교적 작은 입경의 제 1 입자 (C1), 구체적으로는 0.5 R1mode 이하의 입경을 갖는 제 1 입자 (C1) 의 무기 충전재 (C) 전체에 대한 빈도는 특별히 한정되지 않지만, 체적 기준으로, 5 ∼ 10 ％ 정도인 것이 바람직하다. 이로써, 수지 조성물 (A) 의 유동성의 저하를 억제하면서, 수지 조성물 (A) 의 충전성을 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 제 1 입자 (C1) 은, R1mode/R1max ≥ 0.45 가 되는 관계를 만족하고 있으면 되지만, R1mode/R1max ≥ 0.55 를 만족하는 것이 보다 바람직하다. 상기 식은 1 에 가까울수록 모드 직경 R1mode 가 최대 입경 R1max 에 가까운 것을 의미한다. 그 때문에, R1mode/R1max 를 상기 관계로 함으로써, 제 1 입자 (C1) 의 대부분을 최대 입경 R1max 에 비교적 가까운 입경의 입자로 할 수 있다. 그 때문에, 수지 조성물의 유동성을 향상시킬 수 있다.
또한, R1mode/R1max 의 상한치로는 특별히 한정되지 않지만, R1mode/R1max ≤ 0.9 가 되는 관계를 만족하는 것이 바람직하고, R1mode/R1max ≤ 0.8 이 되는 관계를 만족하는 것이 보다 바람직하다. R1mode/R1max 가 1 에 지나치게 가까워지면, 모드 직경 R1mode 보다 큰 제 1 입자 (C1) 의 빈도가 저하되기 때문에, 그 만큼, 모드 직경 R1mode 또는 모드 직경 R1mode 에 가까운 입경의 제 1 입자 (C1) 의 빈도가 저하될 우려가 있다.
이와 같은 제 1 입자 (C1) 로는, 각종 분급법에 의해 분급된 것을 사용할 수 있지만, 체를 사용한 분급법에 의해 분급된 것을 제 1 입자 (C1) 로서 사용하는 것이 바람직하다.
이상, 무기 충전재 (C) 에 대해 설명했지만, 제 1 입자 (C1) 중의 일부 또는 전부는 표면에 커플링제를 부착시키는 표면 처리가 실시되어 있어도 된다. 이와 같은 표면 처리를 실시함으로써, 경화성 수지 (B) 와 제 1 입자 (C1) 이 친화되기 쉬워져, 수지 조성물 (A) 중의 제 1 입자 (C1) 등의 충전재의 분산성이 향상된다. 이로써, 상기 서술한 효과를 발휘할 수 있음과 함께, 후술하는 바와 같이, 수지 조성물의 생산성이 향상된다.
이와 같은 무기 충전재 (C) 의 함유량은, 수지 조성물 (A) 전체의 50 ∼ 93 질량％ 인 것이 바람직하고, 나아가서는 60 ∼ 93 질량％ 인 것이 바람직하고, 60 ∼ 90 질량％ 인 것이 보다 바람직하다. 이로써, 유동성 및 충전성이 우수함과 함께, 열팽창률이 낮은 수지 조성물 (A) 가 얻어진다. 또한, 무기 충전재 (C) 의 함유량이 상기 하한치 미만이면, 수지 조성물 (A) 중의 수지 성분 (경화성 수지 (B) 및 경화제 (D) 등) 의 양이 많아져, 수지 조성물 (A) 가 흡습되기 쉬워진다. 그 결과, 흡습 신뢰성이 떨어지고, 내땜납 리플로우 크랙성 등이 저하될 우려가 있다. 반대로, 무기 충전재 (C) 의 함유량이 상기 상한치를 초과하면, 수지 조성물 (A) 의 유동성이 저하될 우려가 있다.
또, 무기 충전재 (C) 는, 필요에 따라 추가로 제 3 입자 (C3) 을 가지고 있어도 된다. 제 3 입자 (C3) 은, 제 1 입자 (C1) 과 동일한 재료로 구성되어 있어도 되고, 상이한 재료로 구성되어 있어도 된다. 제 1 입자 및 제 3 입자를 준비하여 무기 충전재 (C) 로 할 수 있다.
여기서, 제 3 입자 (C3) 은, 제 1 입자 (C1) 과는 상이한 입경 분포를 갖는 것이고, 제 3 입자의 모드 직경은 제 1 입자의 모드 직경보다 작다.
무기 충전재 (C) 가 제 3 입자 (C3) 을 함유하고 있는 경우, 제 3 입자 (C3) 의 평균 입경 (메디안 직경 (d50)) 은 0.1 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.1 ㎛ 이상, 2 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또, 제 3 입자 (C3) 의 비표면적은 3.0 ㎡/g 이상, 10.0 ㎡/g 이하인 것이 바람직하고, 3.5 ㎡/g 이상, 8 ㎡/g 이하인 것이 보다 바람직하다.
제 3 입자 (C3) 의 함유량은, 무기 충전재 (C) 전체의 5 질량％ 이상, 40 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 제 3 입자 (C3) 의 함유량은, 무기 충전재 (C) 전체의 5 질량％ 이상, 30 질량％ 이하인 것이 바람직하다.
이 경우에는, 제 1 입자 (C1) 의 함유량은, 무기 충전재 (C) 전체의 60 질량％ 이상, 95 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 70 질량％ 이상 95 질량％ 이하인 것이 특히 바람직하다.
무기 충전재 (C) 가 이와 같은 제 3 입자를 함유함으로써, 수지 조성물의 유동성을 더욱 향상시킬 수 있다.
다음으로, 무기 충전재 (C) 전체에 대해 설명한다.
무기 충전재 (C) 는, 입자로 이루어지는 분체로 구성되고, 입자만으로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 무기 충전재 (C) 에 함유되는 입자 전체 (수지 조성물에 함유되는 입자 전체) 의 체적 기준 입도 분포의 대입경측으로부터의 누적 빈도가 5 ％ 가 되는 부분의 입경을 Rmax (㎛) 로 하고,
상기 무기 충전재에 함유되는 입자 전체의 체적 기준 입도 분포의 최대 피크의 직경을 R (㎛) 로 했을 경우,
R < Rmax 이고,
1 ㎛ ≤ R ≤ 24 ㎛ 이고,
R/Rmax ≥ 0.45 가 된다.
무기 충전재 (C) 는 전술한 제 1 입자만을 함유하고 있어도 되고, 또, 제 1 입자에 더하여, 제 3 입자를 함유하고 있어도 된다. 상기 서술한 조건을 만족하도록, 전술한 제 1 입자, 필요에 따라 제 3 입자를 선택하면 된다.
여기서, Rmax (㎛) 는, 이른바 d95 를 의미하고, 체적 기준 입도 분포에 있어서 입자경이 작은 쪽에서부터 누적되어 95 질량％ 가 되는 점의 입경이다.
또, 무기 충전재 (C) 를 구성하는 입자에 대해 체질을 실시하면, 최대 입경 Rmax 에 대응하는 눈금 간격에서의 체에서 메시 ON (체잔량) 이 1 ％ 이하가 된다.
R (㎛) 은 도 7(a), (b) 에 나타내는 바와 같이, 상기 무기 충전재에 함유되는 입자의 체적 기준 입도 분포에 있어서의 최대의 피크가 되는 위치의 입경이다. 본 실시형태에 있어서는, 무기 충전재에 함유되는 입자 전체의 체적 기준 입도 분포의 대입경측으로부터의 1 번째의 피크의 직경이 R 이 된다.
도 7(a) 는 무기 충전재 중의 입자가 제 1 입자만으로 이루어지는 경우의 입자 전체의 체적 기준 입도 분포의 예이고, 도 7(b) 는 무기 충전재 중의 입자가 제 1 입자 및 제 3 입자로 이루어지는 경우의 입자 전체의 체적 기준 입도 분포의 예이다.
R 을 24 ㎛ 이하로 함으로써, 수지 조성물 (A) 를 미소한 간극 (예를 들어, 후술하는 회로 기판 (110) 과 반도체 칩 (120) 사이의 30 ㎛ 정도 이하의 간극) 에 의해 확실하게 충전할 수 있다. 또, R 을 1 ㎛ 이상으로 함으로써, 수지 조성물 (A) 의 유동성을 양호한 것으로 할 수 있다.
그리고, 무기 충전재에 함유되는 입자는,
1 ㎛ ≤ R ≤ 24 ㎛ 이고,
R/Rmax ≥ 0.45 가 되는 관계를 만족하고 있다. 이들 2 개의 관계를 모두 만족함으로써, 수지 조성물 (A) 는 유동성 및 충전성이 우수한 것이 된다.
Rmax 는 1 ㎛ ≤ R ≤ 24 ㎛ 가 되는 관계인 경우에, R 보다 크고, R/Rmax ≥ 0.45 이면 된다. 그 중에서도, Rmax 는, 3 ㎛ 이상 48 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4.5 ㎛ 이상 32 ㎛ 이하이다. R 이 20 ㎛ 이하인 경우, R 보다 크고, 또한 3 ∼ 24 ㎛ 인 것이 바람직하고, 그 중에서도, 4.5 ∼ 24 ㎛ 인 것이 바람직하다.
이와 같은 범위를 만족함으로써, 수지 조성물 (A) 를 미소한 간극 (예를 들어, 후술하는 회로 기판 (110) 과 반도체 칩 (120) 사이의 30 ㎛ 정도 이하의 간극) 에 의해 확실하게 충전할 수 있다.
R 을 1 ∼ 24 [㎛] 로 함으로써, 입자를 높은 비율로 입경이 1 ∼ 24 [㎛] 정도의 입자로 할 수 있다. 따라서, 미소한 간극에 충전시키기 위해, 입경의 상한을 미소한 간극 이하로 함으로써, 일정치 이상의 입경을 제거한 종래의 충전재에 있어서의 유동성 저하의 과제를 본 발명에 있어서는 해소할 수 있음과 동시에, 유동성이 우수한 수지 조성물 (A) 가 얻어진다.
R 은 1 ㎛ ≤ R ≤ 24 ㎛ 가 되는 관계를 만족하면 되지만, 3 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 그 중에서도, 4.5 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 나아가서는 5 ㎛ 이상, 특히 8 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 한편, R 은 20 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또, R 은 17 ㎛ 이하이어도 된다. 보다 구체적으로는, 4.5 ㎛ ≤ R ≤ 24 ㎛ 인 것이 바람직하다. 또, 5 ㎛ ≤ R ≤ 20 ㎛ 가 되는 관계를 만족하는 것이 보다 바람직하다. 나아가서는 8 ㎛ ≤ R ≤ 17 ㎛ 이어도 된다. 이로써, 상기 효과가 보다 현저해진다.
그 중에서도, 입자의 Rmax 가 24 ㎛ 인 경우에는, R 은, 바람직하게는 14 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 17 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 20 ㎛ 이하이다.
상기 무기 충전재에 함유되는 입자 전체의 체적 기준 입도 분포에 있어서, 상기 R (㎛) 의 입경의 입자의 빈도는 3.5 ％ 이상, 15 ％ 이하인 것이 바람직하고, 4 ％ 이상 10 ％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 4.5 ％ 이상, 9 ％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 나아가서는 5 ％ 이상, 보다 바람직하게는 6 ％ 이상이다. 이로써, R 또는 R 에 가까운 입경을 갖는 입자의 비율을 높게 할 수 있다. 그 때문에, 유동성이 높은 수지 조성물 (A) 를 얻을 수 있다.
또, R/Rmax 는 0.45 이상이면 되지만, 0.55 이상인 것이 바람직하고, 입자의 대부분을 Rmax 에 비교적 가까운 입경의 입자로 할 수 있다. 그 때문에, 수지 조성물의 유동성을 향상시킬 수 있다.
R/Rmax 의 상한치는 특별히 한정되지 않지만, 0.9 이하인 것이 바람직하고, 0.8 이하인 것이 특히 바람직하다. R/Rmax 가 1 에 지나치게 가까워지면, R 보다 큰 입자의 빈도가 저하되기 때문에, 그 만큼, R 또는 모드 직경 R 에 가까운 입경의 입자의 빈도가 저하될 우려가 있다.
또한, 무기 충전재에 함유되는 입자의 체적 기준 입도 분포의 소입경측으로부터의 누적 빈도가 50 ％ 가 되는 부분의 입경을 d50 (㎛) 으로 했을 경우, R 은 d50 보다 크고, R/d50 이 1.1 ∼ 15 인 것이 바람직하고, 나아가서는 1.1 ∼ 10, 그 중에서도, 1.1 ∼ 5 인 것이 바람직하다. d50 (㎛) 은, 체적 기준 입도 분포에 있어서 입자경이 작은 쪽에서부터 누적되어 50 질량％ 가 되는 점의 입경이다.
본 실시형태에서는, R 을 Rmax 에 근접시키고 있으며, 이로써, R 과 d50 의 차가 벌어지게 된다. R/d50 을 1.1 이상으로 함으로써, 수지 조성물의 유동성이 향상된다.
또, R/d50 을 15 이하로 함으로써, R 과 d50 의 차가 크게 벌어지는 것을 억제하여, R (㎛) 및 R (㎛) 에 가까운 입경의 입자의 양을 일정 정도 확보할 수 있다.
또, 무기 충전재 (C) 전체에 대한 0.8 × R (㎛) 이상 1.2 × R (㎛) 이하의 입경을 갖는 입자의 빈도로는 특별히 한정되지 않지만, 체적 기준으로, 10 ∼ 60 ％ 인 것이 바람직하고, 12 ∼ 50 ％ 인 것이 보다 바람직하고, 15 ∼ 45 ％ 가 더욱 바람직하다. 이와 같은 범위를 만족함으로써, 무기 충전재 (C) 의 보다 대부분을 R (㎛) 또는 R (㎛) 에 가까운 입경을 갖는 입자로 차지할 수 있다. 그 때문에, R (㎛) 로부터 도출되는 물리적 특성 (충전성 및 유동성) 을 보다 확실하게 수지 조성물 (A) 에 부여할 수 있다. 즉, 원하는 물리적 특성 (유동성 및 충전성) 을 갖는 수지 조성물 (A) 를 얻을 수 있다.
또, R 에 대해 비교적 작은 입경의 입자, 구체적으로는, 0.5 R 이하의 입경을 갖는 입자의 무기 충전재 (C) 전체에 대한 빈도는 특별히 한정되지 않지만, 체적 기준으로, 5 ∼ 50 ％ 정도인 것이 바람직하다. 이로써, 수지 조성물 (A) 의 유동성의 저하를 억제하면서, 수지 조성물 (A) 의 충전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 무기 충전재는, 본원의 무기 충전재 (C) 만으로 이루어지는 것이 바람직하지만, 본원의 효과를 저해하지 않는 범위에서 무기 충전재 (C) 이외의 무기 충전재가 함유되어 있어도 상관없다.
이상, 수지 조성물 (A) 의 조성에 대해 상세하게 설명하였다. 이와 같은 수지 조성물 (A) 의 겔 타임은 특별히 한정되지 않지만, 35 ∼ 80 초인 것이 바람직하고, 40 ∼ 50 초인 것이 보다 바람직하다. 수지 조성물 (A) 의 겔 타임을 상기 수치로 함으로써, 경화 시간에 여유가 생기고, 수지 조성물 (A) 를 비교적 천천히 간극에 충전해 나갈 수 있기 때문에, 보이드의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 또, 겔 타임의 장시간화에 수반하는 생산성의 저하를 억제할 수 있다.
나아가서는 수지 조성물 (A) 는, ANSI/ASTM D 3123-72 에 준한 스파이럴 플로우 측정용 금형에, 금형 온도 175 ℃, 주입 압력 6.9 ㎫, 보압 시간 120 초의 조건으로 사출했을 때의 스파이럴 플로우 길이가 70 ㎝ 이상인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 상기 스파이럴 플로우의 길이는 80 ㎝ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 스파이럴 플로우의 길이의 상한치는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 100 ㎝ 이다.
또, 수지 조성물 (A) 는, 이하의 조건으로 계측한 압력 A 가 6 ㎫ 이하인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 압력 A 는 5 ㎫ 이하인 것이 바람직하다. 또, 압력 A 는 2 ㎫ 이상인 것이 바람직하다.
(조건)
금형 온도 175 ℃, 주입 속도 177 ㎤/초의 조건으로, 상기 금형에 형성된 폭 13 ㎜, 높이 1 ㎜, 길이 175 ㎜ 의 사각형상의 유로에 당해 수지 조성물을 주입하고, 유로의 상류 선단으로부터 25 ㎜ 의 위치에 매설한 압력 센서로 압력의 시간 경과적 변화를 측정하여, 수지 조성물의 유동시에 있어서의 최저 압력을 압력 A 로 한다.
이상과 같은 스파이럴 플로우와, 압력 A 의 특성을 갖는 수지 조성물 (A) 는, 유동성이 높고, 반도체 소자를 밀봉할 수 있음과 함께, 반도체 소자와 기판 사이의 좁은 간극에도 확실하게 충전시킬 수 있다.
또, 수지 조성물 (A) 로 밀봉하는 기판과 반도체 소자 사이의 간극을 G (㎛) 로 했을 경우, R/G 가 0.05 이상, 0.7 이하인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 0.1 이상, 0.65 이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.14 ∼ 0.6 이다.
이와 같이 함으로써, 기판과 반도체 소자 사이의 좁은 간극에 수지 조성물 (A) 를 확실하게 충전시킬 수 있다.
2. 수지 조성물의 제조 방법
이어서, 수지 조성물 (A) 의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다. 또한, 수지 조성물 (A) 의 제조 방법은 하기에 설명하는 방법에 한정되지 않는다.
[분급]
상기 서술한 바와 같은 소정의 체적 기준 입도 분포를 갖는 무기 충전재를 얻는 방법으로는 이하와 같은 방법을 들 수 있다. 무기 충전재에 함유되는 입자의 원료 입자를 준비한다. 이 원료 입자는 전술한 체적 기준 입도 분포로는 되어 있지 않다. 이 원료 입자를 체, 사이클론 (공기 분급) 등으로 분급함으로써, 전술한 바와 같은 소정의 체적 기준 입도 분포를 갖는 무기 충전재를 얻을 수 있다. 특히 체를 사용했을 경우, 본원의 입도 분포를 갖는 무기 충전재를 얻기 쉬워 바람직하다.
[분쇄 (제 1 분쇄)]
예를 들어 도 4 에 나타내는 분쇄 장치에 의해, 경화성 수지 (B) 의 분말 재료 및 무기 충전재 (C) 의 분말 재료를 함유하는 원재료를 소정의 입도 분포가 되도록 분쇄 (미분쇄) 한다. 이 분쇄 공정에서는, 주로 무기 충전재 (C) 이외의 원재료가 분쇄된다. 또한, 원재료에 무기 충전재 (C) 가 함유됨으로써, 분쇄 장치의 벽면에 원재료가 부착되는 것을 억제할 수 있고, 또, 비중이 무겁고, 용이하게는 용융되지 않는 무기 충전재 (C) 와 그 밖의 성분이 충돌함으로써 용이하고 또한 확실하게 원재료를 미세하게 분쇄할 수 있다.
분쇄 장치로는, 예를 들어, 연속식 회전 볼 밀, 기류식 분쇄기 (기류식의 분쇄 장치) 등을 사용할 수 있지만, 기류식 분쇄기를 사용하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는 후술하는 기류식의 분쇄 장치 (1) 를 사용한다.
또한, 무기 충전재 (C) 의 전부 또는 일부에 대해 표면 처리를 실시하여도 된다. 이 표면 처리로는, 예를 들어, 무기 충전재 (C) 의 표면에 커플링제 등을 부착시킨다. 무기 충전재 (C) 의 표면에 커플링제를 부착시킴으로써, 경화성 수지 (B) 와 무기 충전재 (C) 가 친화되기 쉬워져, 경화성 수지 (B) 와 무기 충전재 (C) 의 혼합성이 향상되고, 수지 조성물 (A) 중에서의 무기 충전재 (C) 의 분산이 용이해진다.
또한, 이 분쇄 공정 및 분쇄 장치 (1) 에 대해서는, 나중에 상세히 서술한다.
[혼련]
다음으로, 혼련 장치에 의해, 상기 분쇄 후의 원재료를 혼련한다. 이 혼련 장치로는, 예를 들어, 1 축형 혼련 압출기, 2 축형 혼련 압출기 등의 압출 혼련기나, 믹싱 롤 등의 롤식 혼련기를 사용할 수 있지만, 2 축형 혼련 압출기를 사용하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 1 축형 혼련 압출기, 2 축형 혼련 압출기를 사용하는 사례로 설명한다.
[탈기]
다음으로, 필요에 따라 탈기 장치에 의해, 상기 혼련된 수지 조성물에 대해탈기를 실시한다.
[시트화]
다음으로, 시트화 장치에 의해, 상기 탈기한 괴상 (塊狀) 의 수지 조성물을 시트상으로 성형하여 시트상의 수지 조성물을 얻는다. 이 시트화 장치로는, 예를 들어, 시팅 롤 등을 사용할 수 있다.
[냉각]
다음으로, 냉각 장치에 의해, 상기 시트상의 수지 조성물을 냉각시킨다. 이로써, 수지 조성물의 분쇄를 용이하고 또한 확실하게 실시할 수 있다.
[분쇄 (제 2 분쇄)]
다음으로, 분쇄 장치에 의해, 시트상의 수지 조성물을 소정의 입도 분포가 되도록 분쇄하여 분말상의 수지 조성물을 얻는다. 이 분쇄 장치로는, 예를 들어, 해머 밀, 맷돌식 마쇄기, 롤 크러셔 등을 사용할 수 있다.
또한, 과립상 또는 분말상의 수지 조성물 (A) 를 얻는 방법으로는, 상기의 시트화 공정, 냉각 공정, 분쇄 공정을 거치지 않고, 예를 들어, 혼련 장치의 출구에 소경을 갖는 다이스를 설치하고, 다이스로부터 토출되는 용융 상태의 수지 조성물을 커터 등으로 소정의 길이로 절단함으로써 과립상 또는 분말상의 수지 조성물 (A) 를 얻는 핫 커트법으로 대표되는 조립법을 사용할 수도 있다. 이 경우, 핫 커트법 등의 조립법에 의해 과립상 또는 분말상의 수지 조성물을 얻은 후, 수지 조성물의 온도가 너무 내려가기 전에 탈기를 실시하는 것이 바람직하다.
[태블릿화]
다음으로, 태블릿상의 성형체를 제조하는 경우에는 성형체 제조 장치 (타정 장치) 에 의해, 상기 분말상 (이하 특별히 언급하지 않는 경우, 과립상도 분말상의 개념에 포함한다) 의 수지 조성물을 압축 성형하여, 성형체 (압축체) 인 수지 조성물을 얻을 수 있다.
또한, 수지 조성물의 제조 방법에 있어서는, 상기 태블릿화 공정을 생략하여, 분말상의 수지 조성물을 완성체로 하여도 된다.
3. 반도체 패키지
도 3 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 본 발명의 수지 조성물은, 예를 들어, 반도체 패키지 (반도체 장치) (100) 에 있어서의 반도체 칩 (IC 칩) (120) 의 밀봉에 사용된다. 수지 조성물로 반도체 칩 (120) 을 밀봉하려면, 수지 조성물을 예를 들어 트랜스퍼 성형 등에 의해 성형하고, 밀봉재 (밀봉부) (140) 로서 반도체 칩 (120) 을 밀봉하는 방법을 들 수 있다.
즉, 반도체 패키지 (100) 는, 회로 기판 (기판) (110) (도면에서는 후술하는 밀봉재 (140) 와 동일한 치수로 기재하고 있지만, 치수는 적절히 조정 가능하다) 과, 회로 기판 (110) 상에 금속 범프 (접속부) (130) 를 개재하여 전기적으로 접속된 반도체 칩 (120) 을 가지고 있고, 수지 조성물로 구성되는 밀봉재 (140) 에 의해, 반도체 칩 (120) 이 밀봉되어 있다. 또, 반도체 칩 (120) 을 밀봉할 때에는, 수지 조성물이 회로 기판 (110) 과 반도체 칩 (120) 사이의 간극 (갭) G 에도 충전되고, 그 수지 조성물로 구성되는 밀봉재 (140) 에 의해 보강이 이루어진다.
여기서, 수지 조성물을 트랜스퍼 성형에 의해 성형하여 반도체 칩 (120) 을 밀봉할 때에는, 복수의 반도체 칩 (120) 을 모아서 밀봉하는 몰드 어레이 패키지 (MAP) 라고 불리는 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 반도체 칩 (120) 을 행렬상으로 나열하여 수지 조성물 (A) 로 밀봉한 후, 개개로 분리한다. 이와 같은 방법으로 복수의 반도체 칩 (120) 을 모아서 밀봉하는 경우에는, 반도체 칩 (120) 을 하나씩 밀봉하는 경우에 비해, 수지 조성물의 유동성이 더욱 양호할 필요가 있다. 또한, 반도체 칩 (120) 을 하나씩 밀봉하여도 된다.
또한, 수지 조성물은, 반도체 칩 (120) 과 회로 기판 (110) 사이의 간극 거리 (갭 길이) G 가 15 ∼ 100 ㎛, 또한 범프 간격이 30 ∼ 300 ㎛ 인 플립 칩형 반도체 장치인 경우에 바람직하게 사용할 수 있고, 나아가서는 G 가 15 ∼ 40 ㎛, 또한 범프 간격이 30 ∼ 100 ㎛ 인 플립 칩형 반도체 장치인 경우에 보다 바람직하게 사용할 수 있다.
먼저, 분쇄 장치 (1) 에 대해 설명한다. 또한, 당해 분쇄 장치 (1) 는 일례이고, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 각 치수는 일례이고, 다른 치수로 하여도 된다.
도 4 에 나타내는 분쇄 장치 (1) 는, 수지 조성물을 제조할 때의 분쇄 공정에서 사용되는 분쇄 장치이다. 도 4 ∼ 도 6 에 나타내는 바와 같이, 분쇄 장치 (1) 는, 기류에 의해, 복수종의 분말 재료를 함유하는 원재료를 분쇄하는 기류식의 분쇄 장치이고, 원재료를 분쇄하는 분쇄부 (2) 와, 냉각 장치 (3) 와, 고압 공기 발생 장치 (4) 와, 분쇄된 원재료를 저류하는 저류부 (5) 를 구비하고 있다.
분쇄부 (2) 는 원통형 (통상) 을 이루는 부위를 갖는 챔버 (6) 를 구비하고 있고, 이 챔버 (6) 내에 있어서 원재료를 분쇄하도록 구성되어 있다. 또한, 분쇄시에는, 챔버 (6) 에 있어서 공기 (기체) 의 선회류가 발생하고 있다.
챔버 (6) 의 치수는 특별히 한정되지 않지만, 챔버 (6) 의 내경의 평균치는, 10 ∼ 50 ㎝ 정도인 것이 바람직하고, 15 ∼ 30 ㎝ 정도인 것이 보다 바람직하다. 또한, 챔버 (6) 의 내경은 도시한 구성에서는 상하 방향을 따라 일정하지만, 이것에 한정되지 않고, 상하 방향을 따라 변화하고 있어도 된다.
챔버 (6) 의 저부 (61) 에는 분쇄된 원재료를 배출하는 출구 (62) 가 형성되어 있다. 이 출구 (62) 는 저부 (61) 의 중앙부에 위치하고 있다. 또, 출구 (62) 의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 도시한 구성에서는 원형을 이루고 있다. 또, 출구 (62) 의 치수는 특별히 한정되지 않지만, 그 직경이 3 ∼ 30 ㎝ 정도인 것이 바람직하고, 7 ∼ 15 ㎝ 정도인 것이 보다 바람직하다.
또, 챔버 (6) 의 저부 (61) 에는, 일단이 출구 (62) 에 연통하고, 타단이 저류부 (5) 에 연통하는 관로 (관체) (64) 가 형성되어 있다.
또, 저부 (61) 의 출구 (62) 근방에는, 그 출구 (62) 의 주위를 둘러싸는 벽부 (63) 가 형성되어 있다. 이 벽부 (63) 에 의해, 분쇄시에, 원재료가 본의 아니게 출구 (62) 로부터 배출되는 것을 방지할 수 있다.
벽부 (63) 는, 통상을 이루고 있으며, 도시한 구성에서는, 벽부 (63) 의 내경은 상하 방향을 따라 일정하고, 외경은 상측으로부터 하측을 향해 점증하고 있다. 즉, 벽부 (63) 의 높이 (상하 방향의 길이) 는, 외주측으로부터 내주측을 향해 점증하고 있다. 또, 벽부 (63) 는, 측면에서 보았을 때, 오목상으로 만곡되어 있다. 이로써, 분쇄된 원재료는 출구 (62) 로 원활히 향해 이동할 수 있다.
또, 챔버 (6) 의 상부의 출구 (62) (관로 (64)) 에 대응하는 위치에는, 돌기부 (65) 가 형성되어 있다. 이 돌기부 (65) 의 선단 (하단) 은, 도시한 구성에서는, 벽부 (63) 의 상단 (출구 (62)) 보다 상측에 위치하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 돌기부 (65) 의 선단이 벽부 (63) 의 상단보다 하측에 위치하고 있어도 되고, 또, 돌기부 (65) 의 선단과 벽부 (63) 의 상단의 상하 방향의 위치가 일치하고 있어도 된다.
또한, 벽부 (63) 및 돌기부 (65) 의 치수는 각각 특별히 한정되지 않지만, 벽부 (63) 의 상단 (출구 (62)) 으로부터 돌기부 (65) 의 선단 (하단) 까지의 길이 L 은, -10 ∼ 10 ㎜ 정도인 것이 바람직하고, -5 ∼ 1 ㎜ 정도인 것이 보다 바람직하다.
상기 길이 L 의 부호의 「-」 는, 돌기부 (65) 의 선단이 벽부 (63) 의 상단보다 하측에 위치하는 것을 의미하고, 「+」 는, 돌기부 (65) 의 선단이 벽부 (63) 의 상단보다 상측에 위치하는 것을 의미한다.
또, 챔버 (6) 의 측부 (측면) 에는, 후술하는 고압 공기 발생 장치 (4) 로부터 송출된 공기 (기체) 를 그 챔버 (6) 내에 분출하는 복수의 노즐 (제 1 노즐) (71) 이 설치되어 있다. 각 노즐 (71) 은 챔버 (6) 의 둘레 방향을 따라 배치되어 있다. 이웃하는 2 개의 노즐 (71) 사이의 간격 (각도 간격) 은, 동일하여도 되고, 또한 상이하여도 되지만, 동일하게 설정되어 있는 것이 바람직하다. 또, 노즐 (71) 은 평면에서 보았을 때, 챔버 (6) 의 반경 (노즐 (71) 의 선단을 통과하는 반경) 의 방향에 대해 경사지도록 설치되어 있다. 또한, 노즐 (71) 의 수는 특별히 한정되지 않지만, 5 ∼ 8 정도인 것이 바람직하다.
상기 각 노즐 (71) 및 고압 공기 발생 장치 (4) 에 의해, 챔버 (6) 내에 공기 (기체) 의 선회류를 일으키게 하는 선회류 생성 수단의 주요부가 구성된다.
또, 챔버 (6) 의 측부에는, 고압 공기 발생 장치 (4) 로부터 송출된 공기에 의해, 원재료를 그 챔버 (6) 내에 분출 (도입) 하는 노즐 (제 2 노즐) (72) 이 설치되어 있다. 노즐 (72) 이 챔버 (6) 의 측부에 설치되어 있음으로써, 그 노즐 (72) 로부터 챔버 (6) 내로 분출한 원재료는 순간적으로 공기의 선회류를 타, 선회를 개시할 수 있다.
챔버 (6) 의 측부에 있어서의 노즐 (72) 의 위치는 특별히 한정되지 않지만, 도시한 구성에서는 이웃하는 2 개의 노즐 (71) 사이에 배치되어 있다. 또, 노즐 (72) 의 상하 방향의 위치는, 노즐 (71) 과 동일하여도 되고, 또한 상이하여도 되지만, 동일한 것이 바람직하다. 또, 노즐 (72) 은 평면에서 보았을 때, 챔버 (6) 의 반경 (노즐 (72) 의 선단을 통과하는 반경) 방향에 대해 경사지도록 설치되어 있다.
예를 들어, 각 노즐 (71) 과 노즐 (72) 을 포함한 모든 노즐은, 등간격 (등각도 간격) 으로 배치되어 있는 구성으로 할 수 있다. 이 경우에는, 노즐 (72) 옆에 위치하는 2 개의 노즐 (71) 사이의 간격은, 그 밖의 이웃하는 2 개의 노즐 (71) 사이의 간격의 2 배가 된다. 또, 각 노즐 (71) 이 등간격 (등각도 간격) 으로 설치되고, 노즐 (72) 이 이웃하는 2 개의 노즐 (71) 의 중간 위치에 배치되어 있는 구성으로 할 수도 있다. 분쇄 효율이라는 관점에서는, 각 노즐 (71) 이 등간격 (등각도 간격) 으로 설치되고, 노즐 (72) 이 이웃하는 2 개의 노즐 (71) 의 중간 위치에 배치되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또, 노즐 (72) 의 상부에는, 노즐 (72) 내에 연통하고, 원재료를 공급하는 통상의 공급부 (공급 수단) (73) 가 설치되어 있다. 공급부 (73) 의 상측의 단부 (상단부) 는, 그 내경이 하측으로부터 상측을 향해 점증하는 테이퍼상을 이루고 있다. 또, 공급부 (73) 의 상단의 개구 (상단 개구) 는 공급구를 구성하고 있고, 챔버 (6) 내의 공기의 선회류의 중심으로부터 어긋난 위치에 배치되어 있다. 이 공급부 (73) 로부터 공급된 원재료는, 노즐 (72) 로부터 챔버 (6) 내에 공급된다.
저류부 (5) 는, 저류부 (5) 내의 공기 (기체) 를 배출하는 공기 제거부 (51) 를 가지고 있다. 이 공기 제거부 (51) 는 도시한 구성에서는, 저류부 (5) 의 상부에 형성되어 있다. 또, 공기 제거부 (51) 에는, 공기 (기체) 를 통과시키고, 원재료를 통과시키지 않는 필터가 형성되어 있다. 그 필터로는, 예를 들어, 여과포 등을 사용할 수 있다.
고압 공기 발생 장치 (4) 는, 관로 (81) 를 개재하여 냉각 장치 (3) 에 접속되고, 냉각 장치 (3) 는, 도중에 복수로 분기하는 관로 (82) 를 개재하여 상기 분쇄부 (2) 의 각 노즐 (71) 및 노즐 (72) 에 접속되어 있다.
고압 공기 발생 장치 (4) 는, 공기 (기체) 를 압축하여 고압의 공기 (압축 공기) 를 송출하는 장치이고, 송출하는 공기의 유량이나 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 고압 공기 발생 장치 (4) 는, 송출하는 공기를 건조시켜, 그 습도를 저하시키는 기능을 갖고, 송출하는 공기의 습도를 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 이 고압 공기 발생 장치 (4) 에 의해, 상기 공기는, 노즐 (71 및 72) 로부터 분출되기 전 (챔버 (6) 내에 공급되기 전) 에 건조된다. 따라서, 고압 공기 발생 장치 (4) 는, 압력 조정 수단 및 습도 조정 수단의 기능을 가지고 있다.
냉각 장치 (3) 는, 고압 공기 발생 장치 (4) 로부터 송출된 공기를 노즐 (71 및 72) 로부터 분출되기 전 (챔버 (6) 내에 공급되기 전) 에 냉각시키는 장치이고, 그 공기의 온도를 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 냉각 장치 (3) 는, 온도 조정 수단의 기능을 가지고 있다. 이 냉각 장치 (3) 로는, 예를 들어, 수랭 액체 냉매식 장치, 기체 냉매식 장치 등을 사용할 수 있다.
이하, 참고의 형태를 부기 (付記) 한다.
<부기>
(1) 경화성 수지 및 무기 충전재를 갖고, 기판 상에 설치된 반도체 소자를 밀봉함과 함께, 그 밀봉시에, 상기 기판과 상기 반도체 소자 사이의 간극에도 충전되는 수지 조성물로서,
상기 무기 충전재는 최대 입경이 R1max [㎛] 인 제 1 입자를 갖고,
상기 제 1 입자의 모드 직경을 R1mode [㎛] 로 했을 때, 4.5 ≤ R1mode ≤ 24 가 되는 관계를 만족함과 함께, R1mode/R1max ≥ 0.45 가 되는 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
(2) 경화성 수지 및 무기 충전재를 갖고, 기판 상에 설치된 반도체 소자를 밀봉함과 함께, 그 밀봉시에, 상기 기판과 상기 반도체 소자 사이의 간극에도 충전되는 수지 조성물로서,
상기 무기 충전재는, 최대 입경이 R1max [㎛] 의 제 1 입자와, 입경이 R1max [㎛] 를 초과하는 제 2 입자를 갖고,
상기 제 2 입자는, 상기 무기 충전재 전체의 체적의 1 ％ 이하 (단 0 을 제외한다) 이고,
상기 제 1 입자의 모드 직경을 R1mode [㎛] 로 했을 때, 4.5 ≤ R1mode ≤ 24 가 되는 관계를 만족함과 함께, R1mode/R1max ≥ 0.45 가 되는 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
(3) 상기 R1max [㎛] 는 24 [㎛] 인 (1) 또는 (2) 에 기재된 수지 조성물.
(4) R1mode/R1max ≤ 0.9 가 되는 관계를 만족하는 (1) 내지 (3) 중 어느 것에 기재된 수지 조성물.
(5) 0.8 R1mode ∼ 1.2 R1mode 의 입경을 갖는 제 1 입자는, 상기 무기 충전재 전체 체적의 40 ∼ 80 ％ 인 (1) 내지 (4) 중 어느 것에 기재된 수지 조성물.
(6) 상기 무기 충전재의 함유량은, 상기 수지 조성물 전체의 50 ∼ 93 질량％ 인 (1) 내지 (5) 중 어느 것에 기재된 수지 조성물.
(7) 겔 타임이 35 ∼ 80 초인 (1) 내지 (6) 중 어느 것에 기재된 수지 조성물.
(8) 상기 무기 충전재로서, 상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자를 함유하는 재료로부터 상기 제 1 입자를 체에 의해 분급함으로써, 상기 제 2 입자를 상기 무기 충전재 전체 체적의 1 ％ 이하로 한 것을 사용하는 (1) 내지 (7) 중 어느 것에 기재된 수지 조성물.
(9) 기판과,
상기 기판 상에 설치된 반도체 소자와,
상기 반도체 소자를 밀봉함과 함께, 상기 기판과 상기 반도체 소자 사이의 간극에도 충전되는 (1) 내지 (8) 중 어느 것에 기재된 수지 조성물의 경화물을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
실시예
(실시예 1)
<원재료>
이하 배합량은 표 1 에 나타낸다. 또, 입자 전체의 특성에 대해서는 표 2 에 나타낸다. 또한, 모드 직경, 메디안 직경 등의 입도 분포의 평가는 (주) 시마즈 제작소 제조 레이저 회절 산란식 입도 분포계 SALD-7000 을 사용하여 측정하였다. 다른 실시예, 비교예에 있어서도 동일하다.
[제 1 입자 (메인 실리카 1)]
·모드 직경 16 ㎛, 최대 입경 24 ㎛ (모드 직경/최대 입경 = 0.67) 의 실리카 입자
[경화성 수지]
·닛폰 가야쿠 (주) 제조 NC-3000 (비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지, 에폭시 당량 276 g/eq, 연화점 57 ℃)
[경화제]
·닛폰 가야쿠 (주) 제조 GPH-65 (비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬 수지, 수산기 당량 196 g/eq, 연화점 65 ℃)
[커플링제]
·칫소 (주) 제조 GPS-M (γ-글리시독시프로필트리메톡시실란)
·칫소 (주) 제조 S810 (γ-메르캅토프로필트리메톡시실란)
[경화 촉진제]
·경화 촉진제 1 (하기 식 (5) 로 나타내는 경화 촉진제)
[화학식 5]
Figure pct00005
[이온 포착제]
·쿄와 화학 공업 (주) 제조 DHT-4H (하이드로탈사이트)
[이형제]
·클라리언트 재팬 (주) 제조 WE-4M (몬탄산에스테르 왁스)
[난연제]
·스미토모 화학 (주) 제조 CL-303 (수산화알루미늄)
[착색제]
·미츠비시 화학 (주) 제조 MA-600 (카본 블랙)
<수지 조성물의 제조>
전술한 도 4 에 나타내는 분쇄 장치 (1) 를 사용하여 상기 원재료를 분쇄하였다.
챔버 내에 공급하는 공기의 압력 : 0.7 ㎫
챔버 내에 공급하는 공기의 온도 : 3 ℃
챔버 내에 공급하는 공기의 습도 : 9 ％RH
다음으로, 2 축형 혼련 압출기를 사용하여, 하기의 조건으로 상기 분쇄 후의 원재료를 혼련하였다.
가열 온도 : 110 ℃
혼련 시간 : 7 분
다음으로, 상기 혼련된 혼련물에 대해, 탈기하고, 냉각 후, 분쇄기로 분쇄하여, 분말상의 수지 조성물을 얻었다. 또한, 이하의 평가에 있어서 필요에 따라 태블릿 타정기에 의해, 상기 분말상의 수지 조성물을 압축 성형하여, 태블릿상의 수지 조성물을 얻었다.
(실시예 2)
무기 충전재의 재료를 하기 및 표 1 과 같이 변경한 것 이외에는, 상기 실시예 1 과 동일하게 하여 수지 조성물을 얻었다.
[메인 실리카 1 (제 1 입자)]
·모드 직경 16 ㎛, 최대 입경 24 ㎛ (모드 직경/최대 입경 = 0.67) 의 실리카 입자
[제 3 입자]
·아도마테크 (주) 제조 SO-25H (평균 입경 0.5 ㎛)
(실시예 3)
무기 충전재의 재료를 하기 및 표 1 과 같이 변경한 것 이외에는, 상기 실시예 1 과 동일하게 하여 수지 조성물을 얻었다.
[메인 실리카 2 (제 1 입자)]
·모드 직경 11 ㎛, 최대 입경 24 ㎛ (모드 직경/최대 입경 = 0.46) 의 실리카 입자
(실시예 4)
무기 충전재의 재료를 하기, 및 표 1 과 같이 변경한 것 이외에는, 상기 실시예 1 과 동일하게 하여 수지 조성물을 얻었다.
[메인 실리카 3 (제 1 입자)]
·모드 직경 10 ㎛, 최대 입경 18 ㎛ (모드 직경/최대 입경 = 0.56) 의 실리카 입자
[제 3 입자]
·아도마테크 (주) 제조 SO-25H (평균 입경 0.5 ㎛)
(실시예 5)
원재료를 하기, 및 표 1 과 같이 변경한 것 이외에는, 상기 실시예 1 과 동일하게 하여 수지 조성물을 얻었다.
<원재료>
[메인 실리카 2 (제 1 입자)]
·모드 직경 11 ㎛, 최대 입경 24 ㎛ (모드 직경/최대 입경 = 0.46) 의 실리카 입자
[제 3 입자]
·아도마테크 (주) 제조 SO-25H (평균 입경 0.5 ㎛)
[경화성 수지]
·미츠비시 화학 (주) 제조 YL-6810 (비스페놀 A 형 에폭시 수지, 에폭시 당량 170 g/eq, 융점 47 ℃)
[경화제]
·닛폰 가야쿠 (주) 제조 GPH-65 (비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬 수지, 수산기 당량 196 g/eq, 연화점 65 ℃)
[커플링제]
·칫소 (주) 제조 GPS-M (γ-글리시독시프로필트리메톡시실란)
·칫소 (주) 제조 S810 (γ-메르캅토트리프로필메톡시실란)
[경화 촉진제]
·경화 촉진제 2 (하기 식 (6) 으로 나타내는 경화 촉진제)
[화학식 6]
Figure pct00006
[이온 포착제]
·쿄와 화학 공업 (주) 제조 DHT-4H
[이형제]
·클라리언트 재팬 (주) 제조 WE-4M (몬탄산에스테르 왁스)
[난연제]
·스미토모 화학 (주) 제조 CL-303 (수산화알루미늄)
[착색제]
·미츠비시 화학 (주) 제조 MA-600 (카본 블랙) : 0.30 질량부
(실시예 6)
원재료를 하기, 및 표 1 과 같이 변경한 것 이외에는, 상기 실시예 1 과 동일하게 하여 수지 조성물을 얻었다.
<원재료>
[메인 실리카 4 (제 1 입자)]
·모드 직경 5 ㎛, 최대 입경 10 ㎛ (모드 직경/최대 입경 = 0.5) 의 실리카 입자
[제 3 입자]
·아도마테크 (주) 제조 SO-25H (평균 입경 0.5 ㎛)
[경화성 수지]
·닛폰 가야쿠 (주) 제조 NC-3000 (비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지, 에폭시 당량 276 g/eq, 연화점 57 ℃)
·미츠비시 화학 (주) 제조 YL-6810 (비스페놀 A 형 에폭시 수지, 에폭시 당량 170 g/eq, 융점 47 ℃)
[경화제]
·닛폰 가야쿠 (주) 제조 GPH-65 (비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬 수지, 수산기 당량 196 g/eq, 연화점 65 ℃)
·미츠이 화학 (주) 제조 XLC-4L (페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬 수지, 수산기 당량 165 g/eq, 연화점 65 ℃)
(비교예 1)
무기 충전재를 하기, 및 표 1 과 같이 변경한 것 이외에는, 상기 실시예 1 과 동일하게 하여 수지 조성물을 얻었다.
[메인 실리카 5 (제 1 입자)]
·모드 직경 10 ㎛, 최대 입경 24 ㎛ (모드 직경/최대 입경 = 0.42) 의 실리카 입자
(비교예 2)
무기 충전재를 하기, 및 표 1 과 같이 변경한 것 이외에는, 상기 실시예 1 과 동일하게 하여 수지 조성물을 얻었다.
[메인 실리카 5 (제 1 입자)]
·모드 직경 10 ㎛, 최대 입경 24 ㎛ (모드 직경/최대 입경 = 0.42) 의 실리카 입자
[제 3 입자]
·아도마테크 (주) 제조 SO-25H (평균 입경 0.5 ㎛)
(비교예 3)
무기 충전재를 하기, 및 표 1 과 같이 변경한 것 이외에는, 상기 실시예 5 와 동일하게 하여 수지 조성물을 얻었다.
[메인 실리카 6 (제 1 입자)]
·모드 직경 9 ㎛, 최대 입경 24 ㎛ (모드 직경/최대 입경 = 0.38) 의 실리카 입자
(비교예 4)
무기 충전재를 하기, 및 표 1 과 같이 변경한 것 이외에는, 상기 실시예 6 과 동일하게 하여 수지 조성물을 얻었다.
[메인 실리카 7 (제 1 입자)]
·모드 직경 4 ㎛, 최대 입경 10 ㎛ (모드 직경/최대 입경 = 0.4) 의 실리카 입자
[제 3 입자]
·아도마테크 (주) 제조 SO-25H (평균 입경 0.5 ㎛)
[평가]
실시예 1 ∼ 6, 비교예 1 ∼ 4 에 대해, 각각 하기와 같이 하여 수지 조성물의 각 평가를 실시하였다. 그 결과는, 하기 표 1 에 나타내는 바와 같다.
(스파이럴 플로우)
저압 트랜스퍼 성형기 (코타키 정기 (주) 제조 KTS-15) 를 사용하여, ANSI/ASTM D 3123-72 에 준한 스파이럴 플로우 측정용 금형에, 금형 온도 175 ℃, 주입 압력 6.9 ㎫, 보압 시간 120 초의 조건으로 수지 조성물을 주입하여, 유동 길이를 측정하였다. 스파이럴 플로우는 유동성의 파라미터로, 수치가 큰 것이 유동성이 양호하다.
(겔 타임 (경화성))
175 ℃ 로 제어된 열판 상에 수지 조성물을 올려 놓고, 스파출러로 약 1 회/초의 스트로크로 반죽한다. 수지 조성물이 열에 의해 용해되고 나서 경화될 때까지의 시간을 측정하여 겔 타임으로 하였다. 겔 타임은 수치가 작은 것이 경화가 빠른 것을 나타낸다.
(고화식 플로우 점도)
시마즈 제작소 (주) 제조의 플로우 테스터 CFT-500C 를 사용하여, 온도 175 ℃, 하중 40 ㎏f (피스톤 면적 1 ㎠), 다이 구멍 직경 0.50 ㎜, 다이 길이 1.00 ㎜ 의 시험 조건으로 용해한 수지 조성물의 외관 점도 η 를 측정하였다. 이 외관 점도 η 는, 다음의 계산식으로부터 산출하였다. 또한, Q 는 단위 시간당 흐르는 수지 조성물의 유량이다. 또, 고화식 플로우 점도는, 수치가 작은 것이 저점도인 것을 나타낸다.
η = (4πDP/128LQ) × 10-3 (㎩·초)
η : 외관 점도
D : 다이 구멍 직경 (㎜)
P : 시험 압력 (㎩)
L : 다이 길이 (㎜)
Q : 플로우 레이트 (㎤/초)
(충전성)
플립 칩 BGA (기판은 두께 0.36 ㎜ 의 비스말레이미드·트리아진 수지/유리 클로스 기판, 패키지 사이즈는 16 × 16 ㎜, 칩 사이즈는 10 × 10 ㎜, 기판과 칩의 간극은 70 ㎛, 40 ㎛, 30 ㎛ 의 3 개를 사용, 범프 간격은 200 ㎛) 를, 저압 트랜스퍼 성형기 (TOWA 제조, Y 시리즈) 를 사용하여, 금형 온도 175 ℃, 주입 압력 6.9 ㎫, 경화 시간 120 초의 조건으로, 수지 조성물에 의해 밀봉 성형하였다. 기판-칩 사이의 간극에 있어서의 수지 조성물의 충전성을 초음파 탐상기 (히타치 건기 My Scorpe) 로 관찰하였다.
또한, 표 1 의 충전성의 란은, 기판과 칩의 간극이 70 ㎛ 인 경우, 40 ㎛ 인 경우, 30 ㎛ 인 경우의 모두에 있어서, 기판과 칩 사이에 공극이 없고 수지 조성물이 충전되어 있는 경우에 「양호」 하다고 판단하였다. 기판과 칩의 간극이 70 ㎛ 인 경우, 40 ㎛ 인 경우, 30 ㎛ 인 경우 중 어느 것에 있어서, 기판과 칩 사이에 수지 조성물이 충전되어 있지 않은 영역 (공극) 이 있으면, 검출되었을 경우에 「미충전」 이라고 판단하였다.
(사각형압 (점도))
저압 트랜스퍼 성형기 (NEC (주) 제조 40t 매뉴얼 프레스) 를 사용하여, 금형 온도 175 ℃, 주입 속도 177 ㎤/초의 조건으로, 폭 13 ㎜, 두께 1 ㎜, 길이 175 ㎜ 의 사각형상의 유로에 수지 조성물을 주입하고, 유로의 상류 선단으로부터 25 ㎜ 의 위치에 매설한 압력 센서로 압력의 시간 경과적 변화를 측정하여, 수지 조성물의 유동시에 있어서의 최저 압력을 측정하였다. 사각형압은 용융 점도의 파라미터로, 수치가 작은 것이 용융 점도가 낮아 양호하다. 사각형압의 값은, 6 ㎫ 이하이면 문제는 없고, 5 ㎫ 이하이면 양호한 점도를 얻을 수 있다.
Figure pct00007
Figure pct00008
상기 표 1 로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1 ∼ 6 은, 본 발명의 무기 충전재를 사용하고 있기 때문에, 양호한 유동성 (스파이럴 플로우) 과 충전성이 얻어졌다. 특히, 충전이 어려운 특이한 유동 거동을 나타내는 30 ㎛, 40 ㎛ 의 협 (狹) 갭의 반도체 장치에 있어서의 양호한 충전성이 특징이다. 이에 대해, 비교예에 있어서는, 기판과 칩의 간극이 특히 좁은 40 ㎛, 30 ㎛ 에 있어서, 최대 입경이 기판과 칩의 간극보다 작은 케이스이어도 미충전이 생기는 현상이 증대되어, 일반적인 유동성뿐만 아니라, 전술한 특이한 유동 저항에서 기인하는 과제를 해결할 수 없는 것을 알 수 있었다. 즉, 종래의 메디안 직경으로 설계하는 무기 충전재의 개념에서는 반도체 칩을 밀봉할 때, 수지 조성물이 회로 기판과 반도체 칩 사이의 간극에도 충전되어 보강이 이루어지는 소위 몰드 언더필재에서는 양호한 충전성이 얻어지지 않는 것을 알 수 있었다.
본 출원은, 2012년 3월 29일에 출원된 일본 특허출원 2012-077658 을 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시를 모두 여기에 받아들인다.

Claims (16)

  1. 경화성 수지 (B) 및 무기 충전재 (C) 를 갖고, 기판 상에 설치된 반도체 소자를 밀봉함과 함께, 상기 기판과 상기 반도체 소자 사이의 간극에 충전되는 밀봉용 수지 조성물로서,
    상기 무기 충전재 (C) 에 함유되는 입자의 체적 기준 입도 분포의 대입경측으로부터의 누적 빈도가 5 ％ 가 되는 부분의 입경을 Rmax (㎛) 로 하고,
    상기 무기 충전재 (C) 에 함유되는 입자의 체적 기준 입도 분포의 최대 피크의 직경을 R (㎛) 로 했을 경우,
    R < Rmax 이고,
    1 ㎛ ≤ R ≤ 24 ㎛ 이고,
    R/Rmax ≥ 0.45 인 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 기재된 수지 조성물에 있어서,
    상기 무기 충전재 (C) 에 함유되는 입자의 체적 기준 입도 분포의 소입경측으로부터의 누적 빈도가 50 ％ 가 되는 부분의 입경을 d50 (㎛) 으로 했을 경우,
    R/d50 이 1.1 이상, 15 이하인 수지 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 수지 조성물에 있어서,
    상기 무기 충전재 (C) 에 함유되는 입자의 체적 기준 입도 분포에 있어서, 상기 R (㎛) 의 입경의 입자의 빈도는 4 ％ 이상인 수지 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물에 있어서,
    ANSI/ASTM D 3123-72 에 준한 스파이럴 플로우 측정용 금형에, 금형 온도 175 ℃, 주입 압력 6.9 ㎫, 보압 시간 120 초의 조건으로 사출했을 때의 스파이럴 플로우 길이가 70 ㎝ 이상이고,
    이하의 조건으로 계측한 압력 A 가 6 ㎫ 이하인 수지 조성물.
    (조건)
    금형 온도 175 ℃, 주입 속도 177 ㎤/초의 조건으로, 상기 금형에 형성된 폭 13 ㎜, 높이 1 ㎜, 길이 175 ㎜ 의 사각형상의 유로에 당해 수지 조성물을 주입하고, 유로의 상류 선단으로부터 25 ㎜ 의 위치에 매설한 압력 센서로 압력의 시간 경과적 변화를 측정하여, 수지 조성물의 유동시에 있어서의 최저 압력을 압력 A 로 한다.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물에 있어서,
    상기 기판과 상기 반도체 소자 사이의 간극을 G (㎛) 로 했을 경우,
    R/G 가 0.05 이상, 0.7 이하인 수지 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물에 있어서,
    0.8 × R ∼ 1.2 × R (㎛) 의 입경을 갖는 입자가, 상기 무기 충전재 (C) 전체 체적의 10 ∼ 60 ％ 인 수지 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물에 있어서,
    상기 무기 충전재 (C) 의 함유량은, 상기 수지 조성물 전체의 50 ∼ 93 질량％ 인 수지 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물에 있어서,
    상기 입자는, 입자의 원료를 체로 분급하여 얻어진 것인 수지 조성물.
  9. 기판과,
    상기 기판 상에 설치된 반도체 소자와,
    상기 반도체 소자를 피복하여 밀봉함과 함께, 상기 기판과 상기 반도체 소자 사이의 간극에도 충전된 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물의 경화물을 갖는 반도체 장치.
  10. 경화성 수지 (B) 및 무기 충전재를 갖고, 기판 상에 설치된 반도체 소자를 밀봉함과 함께, 그 밀봉시에, 상기 기판과 상기 반도체 소자 사이의 간극에도 충전되는 수지 조성물로서,
    상기 무기 충전재에 함유되는 제 1 입자 (C1) 과, 상기 경화성 수지 (B) 를 혼합하여 얻어진 것이고,
    상기 제 1 입자 (C1) 은 최대 입경이 R1max [㎛] 이고,
    상기 제 1 입자 (C1) 의 모드 직경을 R1mode [㎛] 로 했을 때, 4.5 ㎛ ≤ R1mode ≤ 24 ㎛ 가 되는 관계를 만족함과 함께, R1mode/R1max ≥ 0.45 가 되는 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 R1max [㎛] 는 24 [㎛] 이고,
    R1mode ≤ 20 ㎛ 인 수지 조성물.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    R1mode/R1max ≤ 0.9 가 되는 관계를 만족하는 수지 조성물.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    0.8 R1mode ∼ 1.2 R1mode 의 입경을 갖는 제 1 입자 (C1) 이, 상기 무기 충전재 전체의 체적의 10 ∼ 60 ％ 가 되도록 첨가된 수지 조성물.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무기 충전재의 함유량은, 상기 수지 조성물 전체의 50 ∼ 93 질량％ 인 수지 조성물.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    겔 타임이 35 ∼ 80 초인 수지 조성물.
  16. 기판과,
    상기 기판 상에 설치된 반도체 소자와,
    상기 반도체 소자를 밀봉함과 함께, 상기 기판과 상기 반도체 소자 사이의 간극에도 충전되는 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물의 경화물을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
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