TW202342571A - 硬化性組成物 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題是提供能夠得到導熱係數高、彈性模量低的硬化物的硬化性組成物等。本發明的解決手段是一種硬化性組成物,其是含有(A)導熱性填料、(B)倍半矽氧烷化合物、和(C)液態聚硫醇化合物的硬化性組成物,其中,在(B)成分不包含具有環氧基的含環氧基的倍半矽氧烷化合物的情況下,硬化性組成物進一步含有(D)環氧樹脂;在(B)成分包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物的情況下,硬化性組成物含有(D)環氧樹脂、或不含(D)環氧樹脂。
Description
本發明關於硬化性組成物。進一步地,關於使用了硬化性組成物的含有硬化性組成物的片材、電路基板、半導體晶片封裝和電子構件。
近年來,存在電子儀器的小型化和高功能化發展、印刷佈線板中的半導體元件的安裝密度變高的傾向。需要在滿足安裝的半導體元件的高功能化的同時、也使半導體元件產生的熱有效地散熱的技術。
例如,在專利文獻1中,揭示了通過將絕緣層用於電路基板而使其散熱,所述絕緣層是使包含樹脂和滿足規定要件的氧化鋁的樹脂組成物硬化而成的絕緣層。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]:日本特開2012-77123號公報。
[發明所欲解決之課題]
對於絕緣層,除了要求導熱係數(熱導率)高,而且從耐衝擊性的觀點來看,還要求彈性模量低。然而,對於導熱係數高且彈性模量低的絕緣層而言,在現有技術中未必能夠實現充分滿足的絕緣層。
本發明是鑒於上述情況而作出的發明,其提供能夠得到導熱係數高、彈性模量低的硬化物的硬化性組成物;使用了該硬化性組成物的、含有硬化性組成物的片材、電路基板、半導體晶片封裝、和電子構件。
[解決課題之手段]
為了實現本發明的課題,本發明人等進行了努力研究,結果發現通過含有(A)導熱性填料、(B)倍半矽氧烷化合物、和(C)液態聚硫醇等,可以得到導熱係數高、彈性模量低的硬化物,從而完成了本發明。
即,本發明包含以下的內容;
[1]. 一種硬化性組成物,其是含有(A)導熱性填料、(B)倍半矽氧烷化合物、和(C)液態聚硫醇化合物的硬化性組成物,其中,
在(B)成分不包含具有環氧基的含環氧基的倍半矽氧烷化合物的情況下,硬化性組成物進一步含有(D)環氧樹脂,
在(B)成分包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物的情況下,硬化性組成物含有(D)環氧樹脂、或不含(D)環氧樹脂。
[2]. 如[1]所述的硬化性組成物,其中,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,(A)成分的含量為20質量%以上且80質量%以下。
[3]. 如[1]或[2]所述的硬化性組成物,其中,在硬化性組成物包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物作為(B)成分、且進一步含有(D)環氧樹脂的情況下,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,(B)成分的含量為5質量%以上且65質量%以下。
[4]. 如[1]或[2]所述的硬化性組成物,其中,在硬化性組成物包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物作為(B)成分、且不含(D)環氧樹脂的情況下,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,(B)成分的含量為10質量%以上且65質量%以下。
[5]. 如[1]~[4]中任一項所述的硬化性組成物,其中,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,(C)成分的含量為5質量%以上且30質量%以下。
[6]. 如[1]~[5]中任一項所述的硬化性組成物,其中,(C)成分在1分子中包含2個以上的硫醇基。
[7]. 一種含有硬化性組成物的片材,其具有:
支承體、和
設置於該支承體上的包含[1]~[6]中任一項所述的硬化性組成物的硬化性組成物層。
[8]. 一種電路基板,其包含利用[1]~[6]中任一項所述的硬化性組成物的硬化物形成的絕緣層。
[9]. 一種半導體晶片封裝,其包含[1]~[6]中任一項所述的硬化性組成物的硬化物。
[10]. 一種電子構件,其具有:
電子零件、
設置於該電子零件上的[1]~[6]中任一項所述的硬化性組成物的硬化物、和
安裝於該硬化物上的散熱構件。
[發明的效果]
根據本發明,可以提供能夠得到導熱係數高、彈性模量低的硬化物的硬化性組成物;使用了該硬化性組成物的、含有硬化性組成物的片材、電路基板、半導體晶片封裝、和電子構件。
[實施發明之最佳形態]
以下,按照其合適的實施方式詳細地說明本發明。但是,本發明不限定於下述實施方式和例示物,可在不超出本發明的申請專利範圍和其均等範圍的範圍內任意地進行變更來實施。應予說明,在本發明中,硬化性組成物中的各成分的含量,除非另有說明,是將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時的值,不揮發成分是指除樹脂組成物中的溶劑以外的全部不揮發成分。
[硬化性組成物]
硬化性組成物含有(A)導熱性填料、(B)倍半矽氧烷化合物、和(C)液態聚硫醇化合物,在(B)成分不包含具有環氧基的含環氧基的倍半矽氧烷化合物的情況下,進一步含有(D)環氧樹脂,在(B)成分包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物的情況下,含有(D)環氧樹脂或不含(D)環氧樹脂。硬化性組成物通過含有這些成分,可以提高其硬化物的導熱係數,同時可以降低彈性模量。
硬化性組成物除了包含(A)成分~(D)成分以外,根據需要也可以進而包含(E)硬化促進劑、和(F)任意的添加劑。以下,對於硬化性組成物中包含的各成分,進行詳細說明。
<(A)導熱性填料>
硬化性組成物含有(A)導熱性填料作為(A)成分。通過在硬化性組成物中含有(A)成分,能夠得到導熱係數高的硬化物(絕緣層)。
從得到導熱係數高的硬化物的觀點來看,(A)導熱性填料的導熱係數較好是20W/m・K以上,更好是30W/m・K以上,進一步較好是50W/m・K以上、100W/m・K以上。上限沒有特別限定,可設為1000W/m・K以下等。
關於(A)成分的材料,如果導熱係數在上述範圍內,則沒有特別限定。(A)成分的材料可舉出例如碳化矽、氮化硼、氮化鋁、氧化鋁(alumina)等。(A)成分可以單獨使用1種,也可以將2種以上組合使用。另外,也可以將2種以上的相同材料組合使用。其中,從得到導熱係數高的硬化物的觀點來看,(A)成分較好是包含選自碳化矽、氮化硼、氮化鋁、和氧化鋁中的1種以上,更好是包含碳化矽。
從得到導熱係數優異的絕緣層的觀點和提高填充性的觀點來看,(A)成分的平均粒徑較好是50μm以下,更好是45μm以下,進一步較好是40μm以下,較好是1μm以上,更好是5μm以上,進一步較好是10μm以上、20μm以上、或30μm以上。
(A)成分的平均粒徑可通過基於米氏(Mie)散射理論的鐳射衍射-散射法進行測定。具體來說,可通過鐳射衍射散射式粒度分佈測定裝置,以體積基準製成導熱性填料的粒度分佈,將其中值粒徑作為平均粒徑來進行測定。作為測定樣品,可較佳使用通過超聲波使(A)成分分散於水中而得的樣品。作為鐳射衍射散射式粒度分佈測定裝置,可使用(股)堀場製作所製“LA-500”、(股)島津製作所製“SALD2200”等。
從得到導熱係數優異的硬化物的觀點來看,(A)成分的比表面積較好是0.01m
2/g以上,更好是0.025 m
2/g以上,進一步較好是0.05m
2/g以上。上限較好是30 m
2/g以下,更好是25m
2/g以下,進一步較好是20m
2/g以下。(A)成分的比表面積可以利用氮BET法進行測定。具體而言,可以使用自動比表面積測定裝置進行測定,作為自動比表面積測定裝置,可以使用Mountech公司製“Macsorb HM-1210”等。
(A)成分可使用市售品。作為市售品,可舉出例如MOMENTIVE公司製的“PT-110A”、“PT-120”、“PT-350”、“PTX-25”、“PTX-60”、MARUWA公司製的“ANF-S-30”、“ANF-S-50”、“ANF-A-01-F”、“ANF-A-05-F”、DENKA公司製的“DAW-05”、“DAW-20”等。
從提高耐濕性和分散性的觀點來看,(A)成分也可以用胺基矽烷系偶聯劑、環氧矽烷系偶聯劑、巰基矽烷系偶聯劑、矽烷系偶聯劑、烷氧基矽烷化合物、有機矽氮烷化合物、鈦酸酯系偶聯劑等的1種以上的表面處理劑進行處理。作為表面處理劑的市售品,可舉出例如信越化學工業公司製“KBM403”(3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷)、信越化學工業公司製“KBM803”(3-巰基丙基三甲氧基矽烷)、信越化學工業公司製“KBE903”(3-胺基丙基三乙氧基矽烷)、信越化學工業公司製“KBM573”(N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷)、信越化學工業公司製“KBM5783”(N-苯基-3-胺基辛基三甲氧基矽烷)、信越化學工業公司製“SZ-31”(六甲基二矽氮烷)、信越化學工業公司製“KBM103”(苯基三甲氧基矽烷)、信越化學工業公司製“KBM-4803”(長鏈環氧基型矽烷偶聯劑)等。
利用表面處理劑進行的表面處理的程度從(A)成分的分散性提高的觀點來看,相對於(A)成分100質量份,較好是用0.2質量份~5質量份的表面處理劑進行表面處理,較好是用0.2質量份~3質量份進行表面處理,較好是用0.3質量份~2質量份進行表面處理。
利用表面處理劑進行的表面處理的程度可通過(A)成分的每單位表面積的碳量進行評價。從提高(A)成分的分散性的觀點來看,(A)成分的每單位表面積的碳量較好是0.02mg/m
2以上,更好是0.1mg/m
2以上,進一步更好是0.2mg/m
2以上。另一方面,從抑制熔體黏度的上升的觀點來看,較好是1mg/m
2以下,更好是0.8mg/m
2以下,進一步更好是0.5mg/m
2以下。
(A)成分的每單位表面積的碳量可在利用溶劑(例如甲基乙基酮(MEK))對表面處理後的(A)成分進行洗滌處理後進行測定。具體而言,可將作為溶劑的足量的MEK添加至用表面處理劑進行了表面處理的(A)成分中,於25℃進行5分鐘超聲波洗滌。將上清液除去,使固體成分乾燥,然後使用碳分析儀,測定(A)成分的每單位表面積的碳量。作為碳分析儀,可使用(股)堀場製作所製“EMIA-320V”等。
從得到導熱係數優異的硬化物的觀點來看,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,(A)成分的含量較好是20質量%以上,更好是30質量%以上,進一步較好是40質量%以上。上限較好是80質量%以下,更好是65質量%以下,進一步較好是50質量%以下。(A)成分的含量處於上述的範圍時,可以有效地使導熱係數和彈性模量良好。另外,通常在(A)成分的含量為前述上限值以下的情況下,可以降低硬化性組成物的黏度,因此可以使操作性和黏接性良好。
<(B)倍半矽氧烷化合物>
硬化性組成物含有(B)倍半矽氧烷化合物作為(B)成分。通過使(B)成分與後述的(C)成分組合包含在硬化性組成物中,從而可得到在導熱係數優異的同時、彈性模量低的硬化物。一般而言,若聲子(phonon)的散射被抑制,則存在硬化物的導熱係數變高的傾向。通過含有(B)成分,硬化性組成物的硬化物的導熱係數變得優異的理由尚不確定,但推測是(B)成分具有的骨架抑制聲子的散射的緣故。(B)成分可以單獨使用1種,也可以將2種以上組合使用。
(B)成分可以使用具有倍半矽氧烷結構的化合物。倍半矽氧烷結構表示1個矽原子結合3個氧原子、且氧原子與2個矽原子結合的結構,用下述結構式(B-1)表示:
[化學式1]
式中,R分別獨立地表示烷基、羥基、縮水甘油基、環氧基、硫醇基、烷氧基、或(甲基)丙烯醯基,n表示4~20的整數。
在(B)成分所包含的倍半矽氧烷結構中,具有至少1個R表示縮水甘油基或環氧基的結構時,(B)成分為具有環氧基的含環氧基的倍半矽氧烷化合物。
在(B)成分所包含的倍半矽氧烷結構中,全部R分別獨立地表示烴基、羥基、硫醇基、烷氧基、或(甲基)丙烯醯基時,(B)成分為不具有環氧基的倍半矽氧烷化合物。(甲基)丙烯醯基包括甲基丙烯醯基、丙烯醯基和它們的組合。
在本發明的硬化性組成物包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物作為(B)成分的情況下,含有後述的(D)環氧樹脂。
在本發明的硬化性組成物不包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物作為(B)成分的情況下,可以含有後述的(D)環氧樹脂,也可以不含有後述的(D)環氧樹脂,但從顯著得到本發明的效果的觀點來看,較好是含有(D)環氧樹脂。
R表示的烷基可以是直鏈狀、支鏈狀、或環狀。作為烷基,較好是碳原子數1~6的烷基,更好是碳原子數為1~3的烷基,進一步較好是甲基或乙基。
作為R表示的烷氧基,較好是碳原子數1~6的烷氧基,更好是碳原子數為1~3的烷氧基,進一步較好是甲氧基或乙氧基。
其中,作為R,較好是能夠與(C)成分反應的官能基,更好是選自羥基、縮水甘油基、環氧基、和硫醇基,進一步較好是選自縮水甘油基、環氧基、和硫醇基,特別好是環氧基和硫醇基中的任一種。
n表示4~20的整數,較好是表示6~12的整數。
(B)成分除了包含倍半矽氧烷結構以外、而且也可以包含下述式(B-2)所示的結構。(B)成分包含式(B-2)所示的結構的情況下,較好是在(B)成分末端的一部分具有式(B-2)所示的結構:
[化學式2]
式中,R
1與式(B-1)中的R相同。*表示與倍半矽氧烷結構的連接鍵。
作為倍半矽氧烷結構,可舉出無規結構、具有梯形(ladder)骨架的梯形結構、和籠型結構。作為(B)成分,較好是具有選自無規結構、梯形結構、和籠型結構中的1種以上,更好是具有無規結構和籠型結構中的任一者,進一步較好是具有無規結構。
無規結構是指在倍半矽氧烷結構的排列中沒有規則性、且不完全的結構,作為代表性的無規結構,可舉出下述式(B-3)所示的結構。作為代表性的梯形結構,可舉出下述式(B-4)所示的結構。籠型結構則有完全縮合籠型結構和不完全縮合籠型結構這兩種。完全縮合籠型結構是指下述這樣的結構,即,包含多個由倍半矽氧烷結構構成的環狀結構,通過所述多個環狀結構而形成閉合的空間或可在反應後形成閉合的空間。不完全縮合籠型結構是指完全縮合籠型結構的至少1處沒有閉合的結構。作為代表性的完全縮合籠型結構,可舉出下述式(B-5)所示的具有8個矽原子的T8結構、下述式(B-6)所示的具有10個矽原子的T10結構、和下述式(B-7)所示的具有12個矽原子的T12結構等。作為代表性的不完全縮合籠型結構,可舉出下述式(B-8)所示的結構。式中,R
2與式(B-1)中的R含義相同,*表示與倍半矽氧烷結構的連接鍵;
[化學式3]
。
(B)成分具有無規結構、梯形結構和籠型結構中的哪一種的鑒定可以根據公知的方法進行測定。作為具體的鑒定方法,例如可以按照日本特開2022-3126號公報中記載的方法進行測定。
(B)成分可以利用公知的方法合成。另外,(B)成分可使用市售品。作為(B)成分的市售品,可舉出例如荒川化學工業公司製的“SQ-502-8”、“SQ-107”、東亞合成公司製“AC-SQ-TA-100”、“AC-SQ-SI20”等。
作為(B)成分的官能基當量,較好是170g/eq.以上,更好是180g/eq.以上,進一步較好是190g/eq.以上,較好是300g/eq.以下,更好是290g/eq.以下,進一步較好是280g/eq.以下。關於官能基當量,除非另有說明,表示包含1當量的官能基的樹脂的質量。
在為不含環氧基的倍半矽氧烷化合物、且該化合物具有硫醇基的情況下,作為(B)成分的硫醇基當量,較好是170g/eq.以上,更好是180g/eq.以上,進一步較好是190g/eq.以上,較好是220g/eq.以下,更好是210g/eq.以下,進一步較好是200g/eq.以下。“硫醇基當量”是指包含1當量的硫醇基的樹脂的質量,可以利用公知的方法、例如使用澱粉作為指示劑的碘溶液滴定法進行測定。
含環氧基的倍半矽氧烷化合物的環氧當量較好是250g/eq.以上,更好是260g/eq.以上,進一步較好是270g/eq.以上,較好是300g/eq.以下,更好是290g/eq.以下,進一步較好是280g/eq.以下。環氧當量可以根據JIS K7236進行測定,其是包含1當量的環氧基的樹脂的質量。
(B)成分的重均分子量較好是100~50000,更好是500~10000,進一步較好是1000~10000。此處,(B)成分的重均分子量是利用凝膠滲透色譜(GPC)法測定的經聚苯乙烯換算的重均分子量。
作為(B)成分的含量,從顯著得到本發明的效果的觀點來看,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,較好是5質量%以上,更好是15質量%以上,進一步較好是25質量%以上,較好是65質量%以下,更好是55質量%以下,進一步較好是45質量%以下。
在(B)成分不包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物的情況下,作為(B)成分的含量,從顯著得到本發明的效果的觀點來看,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,較好是5質量%以上,更好是15質量%以上,進一步較好是25質量%以上,較好是65質量%以下,更好是55質量%以下,進一步較好是45質量%以下。
在(B)成分包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物、且硬化性組成物含有後述的(D)成分的情況下,作為含環氧基的倍半矽氧烷化合物的含量,從顯著得到本發明的效果的觀點來看,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,較好是5質量%以上,更好是15質量%以上,進一步較好是25質量%以上,較好是65質量%以下,更好是55質量%以下,進一步較好是45質量%以下。
在(B)成分包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物、且硬化性組成物不含後述的(D)成分的情況下,作為含環氧基的倍半矽氧烷化合物的含量,從顯著得到本發明的效果的觀點來看,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,較好是10質量%以上,更好是20質量%以上,進一步較好是30質量%以上,較好是65質量%以下,更好是55質量%以下,進一步較好是45質量%以下。
<(C)液態聚硫醇化合物>
硬化性組成物含有(C)液態聚硫醇化合物作為(C)成分。該(C)液態聚硫醇化合物不包含屬於上述(B)成分的物質。通過將(C)成分與(B)成分組合包含在硬化性組成物中,硬化性組成物的硬化物的導熱係數的提高和低彈性模量化成為可能。(C)成分可以單獨使用1種,也可以將2種以上並用。在本發明中,液態是指在室溫(20℃)和大氣壓(0.1MPa)下具有流動性。較好的是,使用E型黏度計、在大氣壓下、25℃、錐形轉子轉速2.0rpm的條件下測得的黏度為200000mPa・s以下。作為E型黏度計,可舉出例如E型黏度計:RE-85U(錐形轉子:3˚×R14)(東機產業公司製)。
作為(C)成分,可以使用具有與(B)成分的官能基或(D)成分的環氧基反應而使硬化性組成物硬化的功能、且在溫度20℃下為液態的聚硫醇化合物。對於(C)成分而言,從顯著得到本發明的效果的觀點來看,1分子中的硫醇基的數量較好是2以上(2官能以上),更好是3以上(3官能以上),較好是6以下(6官能以下),更好是5以下(5官能以下)。
作為這種液態聚硫醇化合物,可舉出例如三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)(簡稱:TMTP)、季戊四醇四(3-巰基丙酸酯)(簡稱:PEMP)、二季戊四醇六(3-巰基丙酸酯)(簡稱:DPMP)、三[(3-巰基丙醯氧基)-乙基]-異氰脲酸酯(簡稱:TEMPIC)、三(3-巰基丙基)異氰脲酸酯(簡稱:TMPIC)、巰基乙酸辛酯(簡稱:OTG)、乙二醇雙巰基乙酸酯(簡稱:EGTG)、三羥甲基丙烷三巰基乙酸酯(簡稱:TMTG)、季戊四醇四巰基乙酸酯(簡稱:PETG)、3-巰基丙酸(簡稱:3-MPA)、季戊四醇四(3-巰基丁酸酯)、1,4-雙(3-巰基丁醯氧基)丁烷、1,3,5-三(3-巰基丁醯氧基乙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、三羥甲基丙烷三(3-巰基丁酸酯)(簡稱:TPMB)、三羥甲基乙烷三(3-巰基丁酸酯)(簡稱:TEMB)、1,3,4,6-四(2-巰基乙基)甘脲、4,4'-異亞丙基雙[(3-巰基丙氧基)苯]等。
這些化合物可以利用公知的方法合成,例如,三(3-巰基丙基)異氰脲酸酯(簡稱:TMPIC)、4,4'-異亞丙基雙[(3-巰基丙氧基)苯]例如可以利用日本特開2012-153794號公報、國際公開第2001/00698號中記載的方法來合成。
(C)成分可使用市售品。作為市售品,可舉出例如“PEMP”(SC有機化學公司製)、“OTG”、“EGTG”、“TMTG”、“PETG”、“3-MPA”、“TMTP”、“PETP”(淀化學公司製)、“TEMP”、“PEMP”、“TEMPIC”、“DPMP”(堺化學工業公司製)、“PE-1”(季戊四醇四(3-巰基丁酸酯))、“BD-1”(1,4-雙(3-巰基丁醯氧基)丁烷)、“NR-1”(1,3,5-三(3-巰基丁醯氧基乙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮)、“TPMB”、“TEMB”(昭和電工公司製)、“TS-G”(巰基乙基二醇)(四國化成工業公司製)等。
聚硫醇化合物的硫醇基當量較好是50~500 g/eq.,更好是75~300g/eq.,進一步較好是100~200g/eq.。“硫醇基當量”是指包含1克當量的硫醇基的樹脂的克數(g/eq.),可以利用公知的方法、例如使用澱粉作為指示劑的碘溶液滴定法進行測定。
(B)成分與(C)成分的量比以[(B)成分的官能基的總數]:[(C)成分的硫醇基的總數]的比率計,較好是1:0.1~1:5的範圍,更好是1:0.5~1:2,進一步較好是1:0.5 ~1:1。此處,(B)的官能基是指用上述式(B-1)中的R表示的、羥基、縮水甘油基、環氧基、和硫醇基中的任一種,根據(B)成分的種類而有所不同。另外,(B)成分的官能基的總數是指對於全部的(B)成分將各(B)成分的固體成分質量除以官能基當量而得的值進行總計所得的值,(C)成分的硫醇基的總數是指對於全部的(C)成分將各(C)成分的固體成分質量除以硫醇基當量而得的值進行總計所得的值。通過使(B)成分與(C)成分的量比在所述範圍內,可更顯著地提高本發明的效果。
硬化性組成物含有後述的(D)環氧樹脂的情況下,(D)環氧樹脂與(C)成分的量比以[環氧樹脂的環氧基的總數]:[(C)成分的硫醇基的總數]的比率計,較好是1:0.1~1:3的範圍,更好是1:0.5~1:2,進一步較好是1:0.5~ 1:1。另外,環氧樹脂的環氧基的總數是指對於全部的環氧樹脂將各(D)環氧樹脂的固體成分質量除以環氧當量而得的值進行總計所得的值,(C)成分的硫醇基的總數是指對於全部的(C)成分將各(C)成分的固體成分質量除以硫醇基當量而得的值進行總計所得的值。通過使(D)環氧樹脂與(C)成分的量比在所述範圍內,硬化性組成物的硬化物的耐熱性更為提高。
從提高硬化性組成物的硬化物的導熱性的同時、降低彈性模量的觀點來看,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,(C)成分的含量較好是5質量%以上,更好是10質量%以上,進一步較好是15質量%以上,較好是30質量%以下,更好是28質量%以下,進一步較好是25質量%以下。
將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,將(B)成分的含量(質量%)設為B1、並將(C)成分的含量(質量%)設為C1時,從顯著得到本發明的效果的觀點來看,B1/C1較好是0.1以上,更好是0.8以上,進一步較好是1以上,較好是5以下,更好是3以下,進一步較好是2以下。
<(D)環氧樹脂>
在硬化性組成物不包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物作為(B)成分的情況下,硬化性組成物含有(D)環氧樹脂作為(D)成分。在硬化性組成物包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物作為(B)成分的情況下,可以與上述(A)~(C)成分組合而作為任意成分進一步含有(D)環氧樹脂,也可以不含(D)環氧樹脂。該(D)環氧樹脂不包括屬於上述(A)~(C)成分的物質。通過在硬化性組成物中含有(D)成分,能夠提高絕緣可靠性。在(B)成分包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物的情況下,也可以不含(D)環氧樹脂,但從顯著得到本發明的效果的觀點來看,較好是含有(D)環氧樹脂。
作為(D)成分,可舉出例如雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、雙酚AF型環氧樹脂、雙環戊二烯型環氧樹脂、三酚型環氧樹脂、萘酚酚醛清漆(naphthol novolac)型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆(phenol novolac)型環氧樹脂、叔丁基鄰苯二酚型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、萘酚型環氧樹脂、蒽型環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆(cresol novolac)型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、線性脂肪族環氧樹脂、具有丁二烯結構的環氧樹脂、脂環族環氧樹脂、雜環式環氧樹脂、含螺環的環氧樹脂、環己烷二甲醇型環氧樹脂、伸萘基醚(naphthylene ether)型環氧樹脂和三羥甲基型環氧樹脂等。(D)環氧樹脂可以單獨使用1種,也可以將2種以上組合使用。
(D)成分較好是包含在1分子中具有2個以上環氧基的環氧樹脂。從顯著獲得本發明所期望的效果的觀點來看,相對於環氧樹脂的不揮發成分100質量%,在1分子中具有2個以上環氧基的環氧樹脂的比例較好是50質量%以上、更好是60質量%以上、特別好是70質量%以上。
(D)成分分類為在溫度20℃下呈液態的環氧樹脂(以下稱為“液態環氧樹脂”)和在溫度20℃下呈固態的環氧樹脂(以下稱為“固態環氧樹脂”)。在硬化性組成物中,作為(D)環氧樹脂,可以僅包含液態環氧樹脂,也可以僅包含固態環氧樹脂,或者也可以組合包含液態環氧樹脂和固態環氧樹脂,從顯著得到本發明的效果的觀點來看,較好是僅包含液態環氧樹脂。
作為液態環氧樹脂,較好是1分子中具有2個以上環氧基的液態環氧樹脂。
作為液態環氧樹脂,較好是雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚AF型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、具有酯骨架的脂環族環氧樹脂、環己烷型環氧樹脂、環己烷二甲醇型環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂和具有丁二烯結構的環氧樹脂,更好是雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂。
作為液態環氧樹脂的具體例,可舉出:DIC公司製的“HP4032”、“HP4032D”、“HP4032SS”(萘型環氧樹脂);三菱化學公司製的“828US”、“jER828EL”、“825”、“EPIKOTE 828EL”(雙酚A型環氧樹脂);三菱化學公司製的“jER807”、“1750”(雙酚F型環氧樹脂);三菱化學公司製的“jER152”(苯酚酚醛清漆型環氧樹脂);三菱化學公司製的“630”、“630LSD”(縮水甘油胺型環氧樹脂);日鐵化學材料公司製的“ZX1059”(雙酚A型環氧樹脂和雙酚F型環氧樹脂的混合品);Nagase ChemteX公司製的“EX-721”(縮水甘油酯型環氧樹脂);大賽璐公司製的“Celloxide 2021P” (具有酯骨架的脂環族環氧樹脂);大賽璐公司製的“PB-3600”(具有丁二烯結構的環氧樹脂);日鐵化學材料公司製的“ZX1658”、“ZX1658GS”(液態1,4-縮水甘油基環己烷型環氧樹脂)等。它們可以單獨使用1種,也可以組合使用2種以上。
作為固態環氧樹脂,較好是1分子中具有3個以上環氧基的固態環氧樹脂,更好是1分子中具有3個以上環氧基的芳族系的固態環氧樹脂。
作為固態環氧樹脂,較好是聯二甲酚(bixylenol)型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、萘型四官能環氧樹脂、萘酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙環戊二烯型環氧樹脂、三酚型環氧樹脂、萘酚型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、伸萘基醚型環氧樹脂、蒽型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、雙酚AF型環氧樹脂、四苯基乙烷型環氧樹脂。
作為固態環氧樹脂的具體例,可舉出DIC公司製的“HP4032H”(萘型環氧樹脂)、“HP-4700”、“HP-4710”(萘型四官能環氧樹脂)、“N-690”(甲酚酚醛清漆型環氧樹脂)、“N-695”(甲酚酚醛清漆型環氧樹脂)、“HP-7200”、“HP-7200HH”、“HP-7200H” (雙環戊二烯型環氧樹脂)、“EXA-7311”、“EXA-7311-G3”、“EXA-7311-G4”、“EXA-7311-G4S”、“HP6000”、“HP6000L”(伸萘基醚型環氧樹脂);日本化藥公司製的“EPPN-502H”(三酚型環氧樹脂)、“NC7000L”(萘酚酚醛清漆型環氧樹脂)、“NC3000H”、“NC3000”、“NC3000L”、“NC3100”(聯苯型環氧樹脂);日鐵化學材料公司製的“ESN475V”(萘型環氧樹脂)、“ESN485”(萘酚酚醛清漆型環氧樹脂);三菱化學公司製的“YX4000H”、“YL6121”(聯苯型環氧樹脂)、“YX4000HK”(聯二甲酚型環氧樹脂)、“YX8800”(蒽型環氧樹脂)、“157S70”(酚醛清漆型環氧樹脂);大阪燃氣化學公司製的“PG-100”、“CG-500”;三菱化學公司製的“YX7760”(雙酚AF型環氧樹脂)、“YL7800”(芴型環氧樹脂)、“jER1010”(固態雙酚A型環氧樹脂)、“jER1031S”(四苯基乙烷型環氧樹脂)等。它們可以單獨使用1種,也可組合使用2種以上。
作為環氧樹脂,組合使用固態環氧樹脂和液態環氧樹脂時,它們的質量比(固態環氧樹脂:液態環氧樹脂)較好是1:0.01~1:50,更好是1:0.05~1:20,特別好是1: 0.1~1:10。通過將液態環氧樹脂與固態環氧樹脂的量比設為所述範圍,可得到:1)在以樹脂片材的形態使用的情況下帶來合適的黏接性、2)在以樹脂片材的形態使用的情況下得到充分的撓性,處理性提高、以及3)能夠得到具有充分的斷裂強度的硬化物等的效果。
環氧樹脂的環氧當量較好是50g/eq.~5000 g/eq.,更好是50g/eq.~3000g/eq.,進一步較好是80g/eq.~ 2000g/eq.,進一步更好是110g/eq.~1000g/eq.。通過成為該範圍,可以帶來交聯密度充分的硬化性組成物的硬化物。環氧當量是包含1當量的環氧基的環氧樹脂的質量。該環氧當量可以根據JIS K7236進行測定。
從顯著得到本發明所期望的效果的觀點來看,環氧樹脂的重均分子量(Mw)較好是100~5000,更好是250~3000,進一步較好是400~1500。環氧樹脂的重均分子量為利用凝膠滲透色譜(GPC)法測定的經聚苯乙烯換算的重均分子量。
對於(D)環氧樹脂的含量而言,從得到顯示良好的機械強度、絕緣可靠性的硬化物的觀點來看,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,較好是1質量%以上,更好是3質量%以上,進一步較好是5質量%以上。從顯著得到本發明所期望的效果的觀點來看,環氧樹脂的含量的上限較好是25質量%以下,更好是20質量%以下,進一步較好是15質量%以下。
在(B)成分不包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物的情況下,作為(D)環氧樹脂的含量,從顯著得到本發明的效果的觀點來看,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,較好是1質量%以上,更好是3質量%以上,進一步較好是5質量%以上,較好是25質量%以下,更好是20質量%以下,進一步較好是15質量%以下。
在(B)成分包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物、且硬化性組成物含有(D)環氧樹脂的情況下,作為(D)環氧樹脂的含量,從顯著得到本發明的效果的觀點來看,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,較好是1質量%以上,更好是3質量%以上,進一步較好是5質量%以上,較好是25質量%以下,更好是20質量%以下,進一步較好是15質量%以下。
在(B)成分包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物、以及含有(D)成分的情況下,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時的(B)成分的含量設為B2、(D)成分的含量設為D1時,從顯著得到本發明的效果的觀點來看,B2/D1較好是1以上,更好是1.5以上,進一步較好是2以上,較好是5以下,更好是4以下,進一步較好是3以下。
在(B)成分不包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物、含有(D)成分的情況下,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時的(B)成分的含量設為B3、(D)成分的含量設為D1時,從顯著得到本發明的效果的觀點來看,B3/D1較好是1以上,更好是1.5以上,進一步較好是2以上,較好是5以下,更好是4以下,進一步較好是3以下。
<(E)硬化促進劑>
在硬化性組成物中,也可以與上述(A)~(D)成分組合而進一步包含(E)硬化促進劑作為任意成分。在作為該(E)成分的(E)硬化促進劑中,不包含屬於上述(A)~(D)成分的物質。(E)硬化促進劑具有作為促進(B)倍半矽氧烷化合物和(D)環氧樹脂的硬化的硬化催化劑的功能。
作為這種(E)硬化促進劑,可舉出例如磷系硬化促進劑、脲系硬化促進劑、胍系硬化促進劑、咪唑系硬化促進劑、金屬系硬化促進劑、胺系硬化促進劑等。(E)硬化促進劑可以單獨使用1種,也可以將2種以上組合使用。
作為磷系硬化促進劑,可舉出例如:四丁基鏻溴化物、四丁基鏻氯化物、四丁基鏻乙酸鹽、四丁基鏻癸酸鹽、四丁基鏻月桂酸鹽、雙(四丁基鏻)均苯四酸鹽、四丁基鏻氫六氫化鄰苯二甲酸鹽、四丁基鏻2,6-雙[(2-羥基-5-甲基苯基)甲基]-4-甲基苯酚鹽、二叔丁基二甲基鏻四苯基硼酸鹽等的脂肪族鏻鹽;甲基三苯基鏻溴化物、乙基三苯基鏻溴化物、丙基三苯基鏻溴化物、丁基三苯基鏻溴化物、苄基三苯基鏻氯化物、四苯基鏻溴化物、對甲苯基三苯基鏻四對甲苯基硼酸鹽、四苯基鏻四苯基硼酸鹽、四苯基鏻四對甲苯基硼酸鹽、三苯基乙基鏻四苯基硼酸鹽、三(3-甲基苯基)乙基鏻四苯基硼酸鹽、三(2-甲氧基苯基)乙基鏻四苯基硼酸鹽、(4-甲基苯基)三苯基鏻硫氰酸鹽、四苯基鏻硫氰酸鹽、丁基三苯基鏻硫氰酸鹽等的芳族鏻鹽;三苯基膦-三苯基硼烷等的芳族膦-硼烷複合物;三苯基膦-對苯醌加成反應物等的芳族膦-醌加成反應物;三丁基膦、三叔丁基膦、三辛基膦、二叔丁基(2-丁烯基)膦、二叔丁基(3-甲基-2-丁烯基)膦、三環己基膦等的脂肪族膦;二丁基苯基膦、二叔丁基苯基膦、甲基二苯基膦、乙基二苯基膦、丁基二苯基膦、二苯基環己基膦、三苯基膦、三鄰甲苯基膦、三間甲苯基膦、三對甲苯基膦、三(4-乙基苯基)膦、三(4-丙基苯基)膦、三(4-異丙基苯基)膦、三(4-丁基苯基)膦、三(4-叔丁基苯基)膦、三(2,4-二甲基苯基)膦、三(2,5-二甲基苯基)膦、三(2,6-二甲基苯基)膦、三(3,5-二甲基苯基)膦、三(2,4,6-三甲基苯基)膦、三(2,6-二甲基-4-乙氧基苯基)膦、三(2-甲氧基苯基)膦、三(4-甲氧基苯基)膦、三(4-乙氧基苯基)膦、三(4-叔丁氧基苯基)膦、二苯基-2-吡啶基膦、1,2-雙(二苯基膦)乙烷、1,3-雙(二苯基膦)丙烷、1,4-雙(二苯基膦)丁烷、1,2-雙(二苯基膦)乙炔、2,2'-雙(二苯基膦)二苯基醚等的芳族膦等。
作為脲系硬化促進劑,可舉出例如:1,1-二甲基脲;1,1,3-三甲基脲、3-乙基-1,1-二甲基脲、3-環己基-1,1-二甲基脲、3-環辛基-1,1-二甲基脲等的脂肪族二甲基脲;3-苯基-1,1-二甲基脲、3-(4-氯苯基)-1,1-二甲基脲、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲、3-(3-氯-4-甲基苯基)-1,1-二甲基脲、3-(2-甲基苯基)-1,1-二甲基脲、3-(4-甲基苯基)-1,1-二甲基脲、3-(3,4-二甲基苯基)-1,1-二甲基脲、3-(4-異丙基苯基)-1,1-二甲基脲、3-(4-甲氧基苯基)-1,1-二甲基脲、3-(4-硝基苯基)-1,1-二甲基脲、3-[4-(4-甲氧基苯氧基)苯基]-1,1-二甲基脲、3-[4-(4-氯苯氧基)苯基]-1,1-二甲基脲、3-[3-(三氟甲基)苯基]-1,1-二甲基脲、N,N-(1,4-伸苯基)雙(N',N'-二甲基脲)、N,N-(4-甲基-1,3-伸苯基)雙(N',N'-二甲基脲)[甲苯雙二甲基脲]等的芳族二甲基脲等。
作為胍系硬化促進劑,可舉出例如:雙氰胺、1-甲基胍、1-乙基胍、1-環己基胍、1-苯基胍、1-(鄰甲苯基)胍、二甲基胍、二苯基胍、三甲基胍、四甲基胍、五甲基胍、1,5,7-三氮雜雙環[4.4.0]癸-5-烯、7-甲基-1,5,7-三氮雜雙環[4.4.0]癸-5-烯、1-甲基雙胍、1-乙基雙胍、1-正丁基雙胍、1-正十八烷基雙胍、1,1-二甲基雙胍、1,1-二乙基雙胍、1-環己基雙胍、1-烯丙基雙胍、1-苯基雙胍、1-(鄰甲苯基)雙胍等。
作為咪唑系硬化促進劑,可舉出例如:2-甲基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑鎓偏苯三酸鹽、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸鹽、2,4-二胺基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二胺基-6-[2'-十一烷基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二胺基-6-[2'-乙基-4'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二胺基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪異氰脲酸加成物、2-苯基咪唑異氰脲酸加成物、2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑、2,3-二氫-1H-吡咯並[1,2-a]苯並咪唑、1-十二烷基-2-甲基-3-苄基咪唑鎓氯化物、2-甲基咪唑啉、2-苯基咪唑啉等咪唑化合物及咪唑化合物與環氧樹脂的加合物。作為咪唑系硬化促進劑的市售品,可舉出例如四國化成工業公司製的“1B2PZ”、“2E4MZ”、“2MZA-PW”、“2MZ-OK”、“2MA-OK”、“2MA-OK-PW”、“2PHZ”、“2PHZ-PW”、“Cl1Z”、“Cl1Z-CN”、“Cl1Z-CNS”、“C11Z-A”;三菱化學公司製的“P200-H50”等。
作為金屬系硬化促進劑,可舉出例如鈷、銅、鋅、鐵、鎳、錳、錫等金屬的有機金屬絡合物或有機金屬鹽。作為有機金屬絡合物的具體例子,可舉出:乙醯丙酮鈷(II)、乙醯丙酮鈷(III)等有機鈷絡合物、乙醯丙酮銅(II)等有機銅絡合物、乙醯丙酮鋅(II)等有機鋅絡合物、乙醯丙酮鐵(III)等有機鐵絡合物、乙醯丙酮鎳(II)等有機鎳絡合物、乙醯丙酮錳(II)等有機錳絡合物等。作為有機金屬鹽,可舉出例如辛酸鋅、辛酸錫、環烷酸鋅、環烷酸鈷、硬脂酸錫、硬脂酸鋅等。
作為胺系硬化促進劑,可舉出例如三乙胺、三丁胺等三烷基胺、4-二甲基胺基吡啶、苄基二甲胺、2,4,6-三(二甲基胺基甲基)苯酚、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一烯等。作為胺系硬化促進劑,可使用市售品,可舉出例如味之素精細化學(Ajinomoto Fine-Techno)公司製的“MY-25”等。
將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,(E)硬化促進劑的含量較好是0.1質量%以上,更好是0.3質量%以上,進一步較好是0.5質量%以上,較好是5質量%以下,更好是3質量%以下,進一步較好是1質量%以下。
<(F)任意的添加劑>
在硬化性組成物中,也可以與上述(A)~(D)成分組合而進一步包含(F)任意的添加劑作為任意的不揮發成分。作為(F)任意的添加劑,可舉出例如:保存穩定劑;硬化劑;熱塑性樹脂;聚合引發劑;有機銅化合物、有機鋅化合物、有機鈷化合物等的有機金屬化合物;酞菁藍、酞菁綠、碘綠、重氮黃、結晶紫、氧化鈦、碳黑等的著色劑;對苯二酚、鄰苯二酚、連苯三酚、吩噻嗪等的阻聚劑;有機矽系均化劑、丙烯酸聚合物系均化劑等的均化劑;膨潤土(Benton)、蒙脫石等增稠劑;有機矽系消泡劑、丙烯酸系消泡劑、氟系消泡劑、乙烯基樹脂系消泡劑等的消泡劑;苯並三唑系紫外線吸收劑等的紫外線吸收劑;脲矽烷等的黏接性提高劑;三唑系密合性賦予劑、四唑系密合性賦予劑、三嗪系密合性賦予劑等的密合性賦予劑;受阻酚系抗氧化劑等的抗氧化劑;茋衍生物等的螢光增白劑;氟系表面活性劑、有機矽系表面活性劑等的表面活性劑;磷系阻燃劑(例如磷酸酯化合物、磷腈化合物、次膦酸化合物、紅磷)、氮系阻燃劑(例如硫酸三聚氰胺)、鹵素系阻燃劑、無機系阻燃劑(例如三氧化銻)等的阻燃劑;磷酸酯系分散劑、聚氧化烯系分散劑、炔系分散劑、有機矽系分散劑、陰離子性分散劑、陽離子性分散劑等的分散劑;硼酸酯系穩定劑、鈦酸酯系穩定劑、鋁酸酯系穩定劑、鋯酸酯系穩定劑、異氰酸酯系穩定劑、羧酸系穩定劑、羧酸酐系穩定劑等的穩定劑;叔胺類等的光聚合引發助劑;吡唑啉類、蒽類、香豆素類、氧雜蒽酮類、硫雜蒽酮類等的光敏劑。(F)任意的添加劑可以單獨使用1種,也可以將2種以上組合使用。
在硬化性組成物中,作為揮發性成分,也可以進一步含有任意的溶劑。作為溶劑,可舉出例如有機溶劑。另外,溶劑可以單獨使用1種,也可以將2種以上以任意的比率組合使用。
作為溶劑,可舉出例如:丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等酮系溶劑;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異丁酯、乙酸異戊酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁內酯等酯系溶劑;四氫吡喃、四氫呋喃、1,4-二噁烷、二乙醚、二異丙醚、二丁醚、二苯醚等醚系溶劑;甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇等醇系溶劑;乙酸2-乙氧基乙酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、二甘醇乙基醚乙酸酯(ethyl diglycol acetate)、γ-丁內酯、甲氧基丙酸甲酯等醚酯系溶劑;乳酸甲酯、乳酸乙酯、2-羥基異丁酸甲酯等酯醇系溶劑;2-甲氧基丙醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、丙二醇單甲基醚、二乙二醇單丁基醚(丁基卡必醇)等醚醇系溶劑;N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等醯胺系溶劑;二甲基亞碸等的亞碸系溶劑;乙腈、丙腈等的腈系溶劑;己烷、環戊烷、環己烷、甲基環己烷等脂肪族烴系溶劑;苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、三甲基苯等芳烴系溶劑等。
溶劑的量相對於硬化性組成物中的不揮發成分100質量%,較好是3質量%以下,更好是1質量%以下,進一步較好是0.5質量%以下,進一步較好是0.1質量%以下,進一步較好是0.01質量%以下,特別好是不包含(0質量%)。另外,硬化性組成物在溶劑的量這樣少的情況下,可以為糊狀。糊狀的硬化性組成物的25℃時的黏度較好是處於20Pa・s~1000Pa・s的範圍內。
硬化性組成物的製備方法沒有特別限定,例如可以通過在任意的製備容器中將調配成分以任意的順序加入和/或同時加入一部分或全部並進行混合而製造。另外,在加入各成分並混合的過程中,可以適當設定溫度,也可以暫時或始終進行加熱和/或冷卻。另外,在加入各成分並混合的過程中,也可以進行攪拌或振盪。另外,在加入並混合時,或者在其後,也可以例如使用混合機等的攪拌裝置或振盪裝置將硬化性組成物進行攪拌或振盪,使其均勻地分散。另外,也可在攪拌或振盪的同時在真空下等的低壓條件下進行脫泡。混合溫度例如可以是10~40℃。混合時的攪拌速度例如可以是100~10000rpm。混合時間例如可以是10秒至10分鐘。
<硬化性組成物的物性、用途>
使硬化性組成物在120℃熱硬化90分鐘而得的硬化物顯示優異的導熱係數。即,帶來導熱係數高的絕緣層。作為導熱係數,較好是1.4W/m・K以上,更好是1.41W/m・K以上,進一步較好是1.42W/m・K以上。導熱係數的上限沒有特別限定,可以設為10W/m・K以下等。導熱係數的評價可以根據後述的實施例中記載的方法進行測定。
使硬化性組成物在120℃熱硬化90分鐘而得的硬化物顯示低的彈性模量。即,帶來顯示低彈性模量的絕緣層。該硬化物的彈性模量較好是小於4000MPa,更好是3500MPa以下,進一步較好是1000MPa以下、600MPa以下、500MPa以下、150MPa以下。下限沒有特別限定,可設為0.1MPa以上等。彈性模量的評價可以根據後述的實施例中記載的方法進行測定。該硬化物由於顯示低的彈性模量,從而能夠得到耐衝擊性優異的硬化物。
本發明的硬化性組成物可以帶來導熱係數高和彈性模量低的絕緣層。因此,本發明的硬化性組成物可以合適作為用於將散熱片和電子零件黏接的硬化性組成物(散熱片的黏接用硬化性組成物)、用於形成半導體晶片封裝的絕緣層的硬化性組成物(半導體晶片封裝的絕緣層用硬化性組成物)、用於形成電路基板(包含印刷佈線板)的絕緣層的硬化性組成物(電路基板的絕緣層用硬化性組成物)而使用,可以進一步合適作為用於形成在其上通過鍍覆形成導體層的層間絕緣層的硬化性組成物(通過鍍覆形成導體層的電路基板的層間絕緣層用硬化性組成物)而使用。另外,也可以合適作為用於密封半導體晶片的硬化性組成物(半導體晶片密封用硬化性組成物)、用於在半導體晶片形成佈線的硬化性組成物(半導體晶片佈線形成用硬化性組成物)而使用。
[含有硬化性組成物的片材]
本發明的含有硬化性組成物的片材包含支承體、和設置於該支承體上的由本發明的硬化性組成物形成的硬化性組成物層。
從薄型化的觀點來看,硬化性組成物層的厚度較好是200μm以下,更好是150μm以下,進一步較好是100μm以下。硬化性組成物層的厚度的下限沒有特別限定,通常可設為1μm以上、5μm以上、10μm以上等。
作為支承體,可舉出例如由塑膠材料形成的膜、金屬箔、脫模紙,較好是由塑膠材料形成的膜、金屬箔。
使用由塑膠材料形成的膜作為支承體的情況下,作為塑膠材料,可舉出例如:聚對苯二甲酸乙二醇酯(以下有時簡稱為“PET”)、聚萘二甲酸乙二醇酯(以下有時簡稱為“PEN”)等聚酯、聚碳酸酯(以下有時簡稱為“PC”)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等丙烯酸類聚合物、環狀聚烯烴、三乙醯纖維素(TAC)、聚醚硫化物(PES)、聚醚酮、聚醯亞胺等。其中,較好是聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯,特別好是廉價的聚對苯二甲酸乙二醇酯。
使用金屬箔作為支承體的情況下,作為金屬箔,可舉出例如銅箔、鋁箔等,較好是銅箔。作為銅箔,可以使用由銅的單金屬構成的箔,也可以使用由銅與其它金屬(例如錫、鉻、銀、鎂、鎳、鋯、矽、鈦等)的合金構成的箔。
可以對支承體的與硬化性組成物層接合的面實施消光處理、電暈處理、防靜電處理。
另外,作為支承體,可使用在與硬化性組成物層接合的面上具有脫模層的帶有脫模層的支承體。作為用於帶有脫模層的支承體的脫模層的脫模劑,可舉出例如選自醇酸樹脂、聚烯烴樹脂、胺基甲酸酯樹脂、和有機矽樹脂中的1種以上的脫模劑。帶有脫模層的支承體可使用市售品,可舉出例如作為具有以醇酸樹脂系脫模劑為主要成分的脫模層的PET膜的琳得科公司製的“SK-1”、“AL-5”、“AL-7”、東麗公司製的“Lumirror T60”、帝人公司製的“Purex”、UNITIKA公司製的“Unipeel”等。
作為支承體的厚度,沒有特別限制,較好是5μm~75μm的範圍,更好是10μm~60μm的範圍。需要說明的是,在使用帶有脫模層的支承體的情況下,較好是帶有脫模層的支承體整體的厚度為上述範圍。
一個實施方式中,根據需要,含有硬化性組成物的片材可以進一步包含其他層。作為所述其他層,可舉出例如被設置在硬化性組成物層的不與支承體接合的面(即,與支承體相反一側的面)上的按照支承體選用的保護膜等。保護膜的厚度沒有特別限制,例如為1μm~40μm。通過層疊保護膜,能抑制灰塵等附著於硬化性組成物層的表面或在硬化性組成物層的表面上產生損傷。
含有硬化性組成物的片材例如可通過以下方式製造:製備在有機溶劑中溶解硬化性組成物而成的含有硬化性組成物的清漆,使用口模式塗布機等將該含有硬化性組成物的清漆塗布於支承體上,進而使其乾燥,從而形成硬化性組成物層。
作為有機溶劑,與可在硬化性組成物中包含的溶劑相同,是如上述那樣的溶劑。
乾燥可利用加熱、吹熱風等公知的方法實施。乾燥條件沒有特別限制,以硬化性組成物層中的有機溶劑的含量成為10質量%以下、較好是5質量%以下的方式進行乾燥。雖然隨著含有硬化性組成物的清漆中的有機溶劑的沸點而不同,但例如使用包含30質量%~60質量%的有機溶劑的含有硬化性組成物的清漆時,可通過於50℃~150℃進行3分鐘~10分鐘乾燥,從而形成硬化性組成物層。
含有硬化性組成物的片材可以捲繞成卷狀而進行保存。含有硬化性組成物的片材具有保護膜時,可通過將保護膜剝離來使用。
[電路基板]
本發明的電路基板包含由本發明的硬化性組成物的硬化物形成的絕緣層。本發明的電路基板的製造方法包含:
(1)準備帶有佈線層的基材的步驟,所述帶有佈線層的基材具備基材、和設置於該基材的至少一面的佈線層,
(2)以使佈線層埋入的方式在帶有佈線層的基材上形成硬化性組成物層、並使其熱硬化而形成絕緣層的步驟,
(3)將佈線層進行層間連接的步驟;
另外,電路基板的製造方法也可以包含(4)除去基材的步驟。
步驟(3)只要能夠將佈線層進行層間連接,就沒有特別限定,較好是“在絕緣層上形成通孔,形成佈線層的步驟”和“對絕緣層進行研磨或磨削,使佈線層露出的步驟”中的至少任一種步驟。
<步驟(1)>
步驟(1)是準備帶有佈線層的基材的步驟,所述帶有佈線層的基材具有基材、和設置於該基材的至少一面的佈線層。通常而言,帶有佈線層的基材在基材的兩面分別具有作為基材的一部分的第一金屬層、第二金屬層,在第二金屬層的與基材側的面相反一側的面上具有佈線層。詳細而言,在基材上層疊乾膜(感光性抗蝕膜),使用光遮罩(photomask)以規定的條件進行曝光、顯影而形成圖案乾膜。將顯影後的圖案乾膜作為鍍覆遮罩並通過電解鍍覆法形成佈線層後,將圖案乾膜剝離。
作為基材,可舉出例如玻璃環氧基板、金屬基板(不銹鋼、冷軋鋼板(SPCC)等)、聚酯基板、聚醯亞胺基板、BT樹脂基板、熱硬型聚苯醚基板等基板,也可在基板表面形成銅箔等的金屬層。另外,也可以在表面形成可剝離的第一金屬層和第二金屬層(例如三井金屬礦業公司製的帶載體銅箔的極薄銅箔,商品名“Micro Thin”)等的金屬層。
作為乾膜,只要是由光致抗蝕劑組成物形成的感光性的乾膜,就沒有特別限定,例如可使用酚醛清漆樹脂、丙烯酸系樹脂等的乾膜。乾膜可使用市售品。
基材與乾膜的層疊可通過真空層壓法實施。在真空層壓法中,加熱壓接溫度較好是60℃~160℃、更好是80℃~140℃的範圍,加熱壓接壓力較好是0.098MPa~ 1.77MPa、更好是0.29MPa~1.47MPa的範圍,加熱壓接時間較好是20秒~400秒、更好是30秒~300秒的範圍。層疊較好是在壓力13hPa以下的減壓條件下實施。
在基材上層疊乾膜後,為了對於乾膜形成所期望的圖案,使用光遮罩在規定的條件下進行曝光、顯影。
佈線層的線寬(電路寬度)/線距(電路間的寬度)比沒有特別限制,較好是20/20μm以下(即,間距(pitch)為40μm以下),更好是10/10μm以下,進一步較好是5/5μm以下,更進一步較好是1/1μm以下,特別好是0.5/0.5μm以上。間距在佈線層的整體範圍內不需要相同。佈線層的最小間距可以為40μm以下、36μm以下、或30μm以下。
形成乾膜的圖案後,形成佈線層,將乾膜剝離。此處,佈線層的形成可以使用形成有所期望的圖案的乾膜作為鍍覆遮罩、通過鍍覆法來實施。
佈線層中使用的導體材料沒有特別限定。在合適的實施方式中,佈線層包含選自由金、鉑、鈀、銀、銅、鋁、鈷、鉻、鋅、鎳、鈦、鎢、鐵、錫和銦組成的組中的1種以上的金屬。佈線層可以為單金屬層,也可以為合金層,作為合金層,可舉出例如由選自上述的組中的2種以上的金屬的合金(例如,鎳-鉻合金、銅-鎳合金和銅-鈦合金)形成的層。其中,從佈線層形成的通用性、成本、圖案化的容易性等的觀點來看,較好是鉻、鎳、鈦、鋁、鋅、金、鈀、銀或銅的單金屬層、或鎳-鉻合金、銅-鎳合金、銅-鈦合金的合金層,更好是鉻、鎳、鈦、鋁、鋅、金、鈀、銀或銅的單金屬層、或鎳-鉻合金的合金層,進一步好是銅的單金屬層。
佈線層的厚度取決於所期望的佈線板的設計,較好是3μm~35μm,更好是5μm~30μm,進一步較好是10μm~20μm、或15μm~20μm。在步驟(3)中,採用將絕緣層進行研磨或磨削、使佈線層露出而將佈線層進行層間連接的步驟的情況下,較好是進行層間連接的佈線、與未連接的佈線的厚度是不同的。佈線層的厚度可以通過重複前述的圖案形成來調節。在各佈線層中,最厚的佈線層(導電性柱)的厚度取決於所期望的佈線板的設計,但較好是2μm以上且100μm以下。另外,進行層間連接的佈線也可以形成為凸型。
形成佈線層後,將乾膜剝離。乾膜的剝離例如可以使用氫氧化鈉溶液等的鹼性的剝離液來實施。根據需要,也可以通過蝕刻等將不需要的佈線圖案除去,形成所期望的佈線圖案。對於形成的佈線層的間距,如前所述。
<步驟(2)>
步驟(2)是以使佈線層埋入的方式在帶有佈線層的基材上形成硬化性組成物層、並使其熱硬化而形成絕緣層的步驟。詳細而言,在由前述步驟(1)得到的帶有佈線層的基材的佈線層上,接合含有硬化性組成物的片材的硬化性組成物層,使硬化性組成物層熱硬化而形成絕緣層。另外,步驟(2)也可以在帶有佈線層的基材上塗布硬化性組成物、使硬化性組成物熱硬化而形成絕緣層。
作為硬化性組成物層的形成方法的一個實施方式,以硬化性組成物層與帶有佈線層的基材接合的方式在帶有佈線層的基材上層疊含有硬化性組成物的片材。在一個實施方式中,帶有佈線層的基材與含有硬化性組成物的片材的層疊例如可以通過從支承體側將含有硬化性組成物的片材加熱壓接於帶有佈線層的基材來進行。作為將含有硬化性組成物的片材加熱壓接於帶有佈線層的基材的構件(以下也稱為“加熱壓接構件”),可舉出例如經加熱的金屬板(SUS端板等)或金屬輥(SUS輥)等。應予說明,較好的是,並非直接將加熱壓接構件向含有硬化性組成物的片材壓製,而是為了使含有硬化性組成物的片材充分追隨帶有佈線層的基材的表面凹凸,隔著耐熱橡膠等彈性材料進行壓製。
帶有佈線層的基材與含有硬化性組成物的片材的層疊可通過真空層壓法實施。在真空層壓法中,加熱壓接溫度較好是60℃~160℃,更好是80℃~140℃的範圍,加熱壓接壓力較好是0.098MPa~1.77MPa,更好是0.29MPa ~1.47MPa的範圍,加熱壓接時間較好是10秒~400秒,更好是20秒~300秒的範圍。另外,層疊較好是在壓力26.7hPa以下的減壓條件下實施。
層疊可通過市售的真空層壓機進行。作為市售的真空層壓機,可舉出例如(股)名機制作所製的真空加壓式層壓機、Nikko-Materials公司製的真空敷料器(vacuum applicator)、間歇式真空加壓層壓機等。
層疊後,也可以通過在常壓下(大氣壓下)、例如從支承體側將加熱壓接構件進行壓製,而進行已層疊的含有硬化性組成物的片材的平滑化處理。可將平滑化處理的壓製條件設定為與上述層疊的加熱壓接條件同樣的條件。平滑化處理可利用市售的層壓機進行。應予說明,層疊和平滑化處理可使用上述的市售的真空層壓機連續地進行。
作為硬化性組成物層的形成方法的其他實施方式,在帶有佈線層的基材上塗布硬化性組成物。作為塗布方法,例如可以通過用注射器注入硬化性組成物、按壓硬化性組成物而形成均勻厚度的硬化性組成物層來進行。
以使佈線層埋入的方式在帶有佈線層的基材上形成硬化性組成物層後,使硬化性組成物層熱硬化而形成絕緣層。硬化性組成物層的熱硬化條件根據硬化性組成物的種類等而有所不同,但例如硬化溫度可設為120℃~240℃的範圍,硬化時間可設為5分鐘~120分鐘的範圍。也可以在使硬化性組成物層熱硬化之前,將硬化性組成物層在比硬化溫度低的溫度下進行預加熱。
在將硬化性組成物層熱硬化而形成絕緣層後,也可以對絕緣層表面進行研磨。研磨方法沒有特別限定,只要利用公知的方法進行研磨即可,例如可以使用平面磨床對絕緣層表面進行研磨。
<步驟(3)>
步驟(3)是將佈線層進行層間連接的步驟。詳細而言,是在絕緣層上形成通孔、形成導體層而將佈線層進行層間連接的步驟。或者是將絕緣層進行研磨或磨削、使佈線層露出而將佈線層進行層間連接的步驟。
採用在絕緣層上形成通孔、形成導體層而將佈線層進行層間連接的步驟的情況下,通孔的形成沒有特別限定,可舉出例如鐳射照射、蝕刻、機械鑽孔等,較好是通過鐳射照射進行。該鐳射照射可使用採用了二氧化碳鐳射、YAG鐳射、準分子鐳射等作為光源的任意合適的鐳射加工機來進行。
鐳射照射的條件沒有特別限定,鐳射照射可以通過根據與所選擇的手段相應的常規方法的任意合適的步驟來實施。
通孔的形狀(即,在延伸方向觀察時的開口的輪廓的形狀)沒有特別限定,一般可設為圓形(大致圓形)。
在通孔形成後,也可以進行通孔內的鑽污(smear)除去步驟(即,所謂的除鑽污步驟)。通過鍍覆步驟進行後述的導體層形成的情況下,也可以對通孔進行例如濕式的除鑽污處理,在通過濺射步驟進行導體層的形成的情況下,也可以進行例如等離子體處理步驟等的乾式除鑽污步驟。另外,除鑽污步驟也可以兼作為粗糙化處理步驟。
在形成導體層前,也可以對通孔和絕緣層進行粗糙化處理。粗糙化處理可以採用通常進行的公知的步驟、條件。作為乾式的粗糙化處理的例子,可舉出等離子體處理等,作為濕式的粗糙化處理的例子,可舉出依次進行利用了溶脹液的溶脹處理、利用了氧化劑的粗糙化處理和利用了中和液的中和處理的方法。
作為粗糙化處理後的絕緣層表面的表面粗糙度(Ra),較好是350nm以上,更好是400nm以上,進一步較好是450nm以上。上限較好是700nm以下,更好是650nm以下,進一步較好是600nm以下。表面粗糙度(Ra)例如可以使用非接觸型表面粗糙度計來測定。
在形成通孔後,形成導體層。構成導體層的導體材料沒有特別限定,導體層可以利用鍍覆、濺射、蒸鍍等現有公知的任意合適的方法來形成,較好是通過鍍覆形成。合適的一個實施方式例如可以利用半加成法、全加成法等現有公知的技術,在絕緣層的表面進行鍍覆,形成具有所期望的佈線圖案的導體層。導體層可以為單層結構,也可以為由不同種類的金屬或合金形成的單金屬層或合金層層疊兩層以上而成的多層結構。
詳細而言,在絕緣層的表面通過無電解鍍覆形成鍍覆籽晶層。接下來,在形成的鍍覆籽晶層上,對應於所期望的佈線圖案,形成使鍍覆籽晶層的一部分露出的遮罩圖案。在露出的鍍覆籽晶層上,利用電解鍍覆形成電解鍍覆層。此時,也可以在形成電解鍍覆層的同時,利用電解鍍覆埋入通孔,形成填孔(Filled Via)。形成電解鍍覆層後,除去遮罩圖案。然後,利用蝕刻等將不需要的鍍覆籽晶層除去,可形成具有所期望的佈線圖案的導體層。應予說明,在形成導體層時,在遮罩圖案的形成中使用的乾膜與上述乾膜相同。
導體層不僅包含線狀的佈線,也可以包含例如可搭載外部端子的電極極板(electrode pad)(焊盤)等。另外,導體層也可以僅由電極極板構成。
另外,導體層也可以通過在形成鍍覆籽晶層後,不使用遮罩圖案而形成電解鍍覆層和填孔,然後進行基於蝕刻的圖案化來形成。
採用將絕緣層研磨或磨削、使佈線層露出而將佈線層進行層間連接的步驟的情況下,作為絕緣層的研磨方法或磨削方法,只要能夠使佈線層露出、研磨或磨削面為水平即可,沒有特別限定,可以應用現有公知的研磨方法或磨削方法,可舉出例如利用了化學機械研磨裝置的化學機械研磨方法、磨光等的機械研磨方法、利用了磨石旋轉的平面磨削方法等。與在絕緣層形成通孔、形成導體層而將佈線層進行層間連接的步驟同樣,也可以進行鑽污除去步驟、進行粗糙化處理的步驟,也可以形成導體層。另外,不需要使全部佈線層露出,可以使佈線層的一部分露出。
<步驟(4)>
步驟(4)是除去基材、形成本發明的電路基板的步驟。基材的除去方法沒有特別限定。合適的一個實施方式是在第一金屬層和第二金屬層的界面從電路基板剝離基材,將第二金屬層例如用氯化銅水溶液等進行蝕刻除去。根據需要,也可以在將導體層用保護膜保護的狀態下將基材剝離。
[半導體晶片封裝]
本發明的半導體晶片封裝包含本發明的硬化性組成物的硬化物。
在一個實施方式中,本發明的半導體晶片封裝是在上述電路基板上搭載有半導體晶片的半導體晶片封裝。可以通過在上述電路基板上接合半導體晶片來製造半導體晶片封裝。
只要半導體晶片的端子電極與電路基板的電路佈線進行導體連接,接合條件就沒有特別限定,可使用在半導體晶片的倒裝晶片安裝中使用的公知的條件。另外,也可以在半導體晶片與電路基板間經由絕緣性的黏接劑進行接合。
合適的一個實施方式是將半導體晶片壓接於電路基板。作為壓接條件,例如可設為壓接溫度為120℃~240℃的範圍(較好是130℃~200℃的範圍,更好是140℃~180℃的範圍)、壓接時間為1秒~60秒的範圍(較好是5秒~30秒)。
另外,其他合適的一個實施方式是將半導體晶片在電路基板上進行回焊而接合。作為回焊條件,例如可設為120℃~300℃的範圍。
將半導體晶片與電路基板接合後,例如也可以通過將半導體晶片用模塑底部填充材料進行填充,而得到半導體晶片封裝。用模塑底部填充材料進行填充的方法可以利用公知的方法來實施。模塑底部填充材料也可以使用硬化性組成物。
在其他的一個實施方式(以下也稱為“第二實施方式)中,本發明的半導體晶片封裝例如可以使用本發明的硬化性組成物、通過包含下述(A)至(F)的步驟的方法來製造。為了形成步驟(C)的密封層或者步驟(E)的再佈線形成層,只要使用本發明的硬化性組成物即可。以下,示出使用硬化性組成物來形成密封層或再佈線形成層的一個例子,但形成半導體晶片封裝的密封層或再佈線形成層的技術是公知的,所屬技術領域中具有通常知識者可以使用本發明的硬化性組成物、根據公知的技術來製造半導體晶片封裝;
(A)在基材上層疊臨時固定膜的步驟,
(B)將半導體晶片臨時固定在臨時固定膜上的步驟,
(C)在半導體晶片上形成密封層的步驟,
(D)將基材和臨時固定膜從半導體晶片剝離的步驟,
(E)在半導體晶片的剝離了基材和臨時固定膜的面上,形成作為絕緣層的再佈線形成層的步驟,和
(F)在再佈線形成層上,形成作為導體層的再佈線層的步驟。
<步驟(A)>
用於基材的材料沒有特別限定。作為基材,可舉出:矽晶片;玻璃晶片;玻璃基板;銅、鈦、不銹鋼、冷軋鋼板(SPCC)等金屬基板;使環氧樹脂等滲透至玻璃纖維中並進行熱硬化處理而得到的基板(例如FR-4基板);由雙馬來醯亞胺三嗪樹脂(BT樹脂)形成的基板等。
對於臨時固定膜而言,只要能夠在步驟(D)中從半導體晶片剝離、同時能夠將半導體晶片臨時固定,材料就沒有特別限定。臨時固定膜可以使用市售品。作為市售品,可舉出日東電工公司製的REVALPHA等。
<步驟(B)>
將半導體晶片以其電極極板面與臨時固定膜接合的方式臨時固定在臨時固定膜上。半導體晶片的臨時固定可使用倒裝焊接器(flip chip bonder)、晶片焊接器(die bonder)等公知的裝置進行。半導體晶片的配置的佈局(layout)和配置數可根據臨時固定膜的形狀、大小、目標半導體晶片封裝的生產數等而適當設定,例如,可將半導體晶片排列成多行且多列的矩陣狀來進行臨時固定。
<步驟(C)>
在半導體晶片上塗布本發明的硬化性組成物,使其硬化(例如熱硬化)而形成密封層。或者,也可以將本發明的硬化性組成物以上述的含有硬化性組成物的片材的形態層疊於半導體晶片上並使其硬化(例如熱硬化),形成密封層。
應予說明,以含有硬化性組成物的片材的形態使用時,半導體晶片與含有硬化性組成物的片材的層疊可以通過根據需要除去含有硬化性組成物的片材的保護膜後、從支承體側將含有硬化性組成物的片材加熱壓接於半導體晶片來進行。半導體晶片與含有硬化性組成物的片材的層疊也可以利用真空層壓法實施,其層疊條件與電路基板的製造方法的步驟(2)中的層疊條件相同。
層疊後,使硬化性組成物熱硬化而形成密封層。熱硬化的條件與電路基板的製造方法的步驟(2)中的熱硬化的條件相同。
含有硬化性組成物的片材的支承體可以在將含有硬化性組成物的片材層疊於半導體晶片上並熱硬化之後剝離,也可以在將含有硬化性組成物的片材層疊於半導體晶片上之前剝離支承體。
塗布本發明的硬化性組成物而形成密封層的情況下,作為其塗布條件,與形成本發明的含有硬化性組成物的片材中的硬化性組成物層時的塗布條件相同。
<步驟(D)>
將基材和臨時固定膜剝離的方法可以根據臨時固定膜的材質等而適當改變,可舉出例如:加熱臨時固定膜而使其發泡(或膨脹)來進行剝離的方法;和從基材側照射紫外線、使臨時固定膜的黏附力降低而進行剝離的方法等。
在加熱臨時固定膜而使其發泡(或膨脹)來進行剝離的方法中,加熱條件通常是在100~250℃加熱1~90秒或5~15分鐘。另外,在從基材側照射紫外線、使臨時固定膜的黏附力降低而進行剝離的方法中,紫外線的照射量通常為10mJ/cm
2~1000mJ/cm
2。
<步驟(E)>
形成再佈線形成層(絕緣層)的材料只要在再佈線形成層(絕緣層)形成時具有絕緣性,就沒有特別限定,從製造半導體晶片封裝的容易性的觀點來看,較好是感光性樹脂、熱固性樹脂。也可以使用本發明的硬化性組成物來形成再佈線形成層。
形成再佈線形成層後,為了將半導體晶片與後述的導體層進行層間連接,也可以在再佈線形成層形成通孔。通孔根據再佈線形成層的材料,可利用公知的方法形成。
<步驟(F)>
在再佈線形成層上形成的導體層的材料沒有特別限定。在合適的實施方式中,導體層與在電路基板的佈線層中使用的導體材料相同。導體材料如上述所示。
導體層可以是單層結構,也可以是兩層以上的由不同種類的金屬或合金形成的單金屬層或合金層層疊而成的多層結構。導體層為多層結構時,與絕緣層相接的層較好是鉻、鋅或鈦的單金屬層、或鎳-鉻合金的合金層。
導體層的厚度取決於所期望的半導體晶片封裝的設計,一般是1μm~35μm,較好是1μm~20μm。
在一個實施方式中,導體層可通過鍍覆形成。例如,可利用半加成法、全加成法等現有公知的技術,在再佈線形成層的表面進行鍍覆,形成具有所期望的佈線圖案的導體層,從製造的簡便性的觀點來看,較好是利用半加成法形成。以下,示出利用半加成法形成導體層的例子。
首先,利用無電解鍍覆在再佈線形成層的表面上形成鍍覆籽晶層。接下來,在形成的鍍覆籽晶層上,對應於所期望的佈線圖案,形成使鍍覆籽晶層的一部分露出的遮罩圖案。在露出的鍍覆籽晶層上,利用電解鍍覆形成金屬層,然後將遮罩圖案除去。然後,利用蝕刻等將不需要的鍍覆籽晶層除去,可形成具有所期望的佈線圖案的導體層(再佈線層)。
應予說明,也可以重複進行步驟(E)和步驟(F),將導體層(再佈線層)和再佈線形成層(絕緣層)交替堆積(堆疊)。
在製造半導體晶片封裝時,也可以進一步實施(G)在導體層(再佈線層)上形成阻焊層的步驟、(H)形成凸塊的步驟、(I)將多個半導體晶片封裝切割成一個一個的半導體晶片封裝而進行單片化的步驟。這些步驟可根據用於半導體晶片封裝的製造中的所屬技術領域中具有通常知識者公知的各種方法來實施。
上述的第二實施方式是利用最初設置半導體晶片、在其電極極板面形成再佈線層的工法(工作方法) (即,晶片1st(Chip-1
st)工法)來進行製造的情況的一個例子。本發明的半導體晶片封裝,除了利用所述晶片1st工法,也可以利用下述的工法來進行製造,所述工法是最初設置再佈線層、在該再佈線層上以其電極極板面可與再佈線層電連接這樣的狀態設置半導體晶片並進行密封的工法(即,再佈線層1st(RDL-1
st)工法)。
通過使用本發明的硬化性組成物來形成密封層、再佈線形成層等,從而本發明的半導體晶片封裝為扇入(Fan-In)型封裝或扇出(Fan-Out)型封裝。對於本發明的硬化性組成物而言,不論是扇出型面板級封裝(FOPLP)、還是扇出型晶圓級封裝(FOWLP)(不作區分),都可以應用。
[半導體裝置]
作為安裝本發明的半導體晶片封裝而成的半導體裝置,可舉出供於電氣製品(例如電腦、行動電話、智慧手機、平板設備、可穿戴式設備、數位相機、相機模組、醫療設備和電視機等)和交通工具(例如摩托車、汽車、電車、船舶和航空器等)等的各種半導體裝置。
[電子構件]
本發明的電子構件具有電子零件、設置於該電子零件上的本發明的硬化性組成物的硬化物、和安裝於該硬化物上的散熱構件。硬化性組成物的硬化物由於導熱係數高、彈性模量低,例如通過以使硬化性組成物的硬化物與電子零件黏接的方式設置在電子零件上、在該硬化物上安裝散熱構件,從而電子零件向散熱構件的散熱效率變高。硬化物的形成方法可以利用與前述的步驟(2)同樣的方法來進行。本發明的電子構件也可以具有多個散熱構件。該情況下,電子構件較好是具有電子零件、設置於該電子零件上的本發明的硬化性組成物的第一硬化物、安裝於該第一硬化物上的第一散熱構件、設置於該散熱構件上的本發明的硬化性組成物的第二硬化物、和安裝於該第二硬化物上的第二散熱構件的形式。第一硬化物與第二硬化物可以是相同的成分,也可以是不同的成分。另外,第一散熱構件與第二散熱構件可以是相同的散熱構件,也可以是不同的散熱構件。
作為散熱構件,可舉出例如散熱器、散熱片等。另外,作為電子零件,可舉出例如半導體晶片封裝、功率半導體、LED-PKG等。作為電子構件,可舉出例如電路基板、半導體晶片封裝、半導體裝置等。
[實施例]
以下,通過實施例具體地說明本發明,但本發明並不限定於這些實施例。應予說明,在以下的記載中,只要沒有另行明示,表示量的“份”和“%”分別是指“質量份”和“質量%”。
[硬化性組成物的製備]
以下述表中所示的調配組成將各成分混合,製備實施例1~7和比較例1~3相關的硬化性組成物。具體而言,在專用的塑膠容器中,稱取下述表中所示的量(質量份)。然後,使用自傳/公轉真空攪拌機“脫泡鍊太郎”(THINKY公司製;ARE-310),在室溫下以2000rpm進行充分混合,進而進行1分鐘的脫泡,由此得到硬化性組成物。應予說明,在表中,各成分的調配量是指質量份。
表中的簡寫等如以下所示:
(A)成分
・PT-110A:MOMENTIVE公司製,氮化硼填料(平均粒徑33μm)
(B)成分
・SQ-502-8:荒川化學工業公司製,含環氧基的倍半矽氧烷化合物(含有異丙醇16.5%、甲苯3.5%),環氧當量約276g/eq.
・SQ-107:荒川化學工業公司製,含有硫醇基的倍半矽氧烷化合物(含有乙二醇二甲基醚24.4%、甲苯4%),硫醇基當量約206g/eq.
(C)成分
・TMTP:淀化學公司製,三羥甲基丙烷三硫代丙酸酯,硫醇基當量140g/eq.
・PEMP:SC有機化學公司製,季戊四醇四(3-巰基丙酸酯),硫醇基當量122g/eq.
・PE-1:昭和電工公司製,季戊四醇四(3-巰基丁酸酯),硫醇基當量135g/eq.
(D)成分
・ZX1059:日本製鐵公司製,雙酚型環氧樹脂(雙酚A型與雙酚F型的1:1混合品),環氧當量約165g/eq.
(E)成分
・1B2PZ:四國化成工業公司製,1-苄基-2-苯基咪唑
(F)成分
・HN-2200(酸酐系硬化劑):昭和電工材料公司製,3或4-甲基-1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐,分子量166,酸酐基當量179g/eq.。
[導熱係數的測定、評價]
將各硬化性組成物裝入規定容器中,在熱迴圈烘箱中於120℃熱硬化90分鐘,製作厚度10mm×直徑φ36mm的圓筒狀硬化物。將所得的圓筒狀硬化物在測定溫度25℃、40%RH的恆溫環境下,使用京都電子工業公司製“TPS-2500”,利用瞬態平面熱源法(Hot-disk Method)測定導熱係數。另外,測得的導熱係數按照以下的基準進行評價:
〇:導熱係數為1.40W/mK以上
×:導熱係數小於1.40W/mK。
[彈性模量的測定、評價]
使用棒塗機在脫模PET膜(NS-80A:東麗公司製)上塗布各硬化性組成物,在120℃使其進行90分鐘的加熱硬化,得到硬化物。將所得的厚度為100μm的硬化物用啞鈴(商品名“SUPER DUMBBELL CUTTER(啞鈴裁切刀)(型式:SDMK-5889-01)”,Dumbbell公司製)進行沖切,製作拉伸強度測定用試片。從試片剝離PET膜。在溫度25℃、濕度60%、拉伸速度50mm/分鐘的條件下,使用Tensilon萬能試驗機(ORIENTEC公司製,RTM-500)進行拉伸試驗。另外,測得的彈性模量按照以下的基準進行評價:
〇:彈性模量小於4000MPa
×:彈性模量為4000MPa以上。
Claims (10)
- 一種硬化性組成物,其是含有(A)導熱性填料、(B)倍半矽氧烷化合物、和(C)液態聚硫醇化合物的硬化性組成物,其中, 在(B)成分不包含具有環氧基的含環氧基的倍半矽氧烷化合物的情況下,硬化性組成物進一步含有(D)環氧樹脂, 在(B)成分包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物的情況下,硬化性組成物含有(D)環氧樹脂、或不含(D)環氧樹脂。
- 如請求項1所述的硬化性組成物,其中,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,(A)成分的含量為20質量%以上且80質量%以下。
- 如請求項1所述的硬化性組成物,其中,在硬化性組成物包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物作為(B)成分、且進一步含有(D)環氧樹脂的情況下,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,(B)成分的含量為5質量%以上且65質量%以下。
- 如請求項1所述的硬化性組成物,其中,在硬化性組成物包含含環氧基的倍半矽氧烷化合物作為(B)成分、且不含(D)環氧樹脂的情況下,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,(B)成分的含量為10質量%以上且65質量%以下。
- 如請求項1所述的硬化性組成物,其中,將硬化性組成物中的不揮發成分設為100質量%時,(C)成分的含量為5質量%以上且30質量%以下。
- 如請求項1所述的硬化性組成物,其中,(C)成分在1分子中包含2個以上的硫醇基。
- 一種含有硬化性組成物的片材,其具有: 支承體、和 設置於該支承體上的包含請求項1~6中任一項所述的硬化性組成物的硬化性組成物層。
- 一種電路基板,其包含利用請求項1~6中任一項所述的硬化性組成物的硬化物形成的絕緣層。
- 一種半導體晶片封裝,其包含請求項1~6中任一項所述的硬化性組成物的硬化物。
- 一種電子構件,其具有: 電子零件、 設置於該電子零件上的請求項1~6中任一項所述的硬化性組成物的硬化物、和 安裝於該硬化物上的散熱構件。
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