TWI765028B - 樹脂薄片、層合體及樹脂薄片的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之樹脂薄片為含有樹脂組成物之樹脂薄片,前述樹脂組成物為含有(A)熱硬化性成分與(B)黏合劑成分;前述(A)熱硬化性成分為含有(A1)馬來醯亞胺樹脂;前述(A1)馬來醯亞胺樹脂藉由漢森溶解度參數値(Hansen solubility parameter)所算出的漢森溶解球之半徑RHSP
為3.0以上15.0以下。
Description
本發明係關於樹脂薄片、層合體及樹脂薄片的製造方法。
作為功率半導體等密封材料,使用具有高耐熱性之樹脂組成物。 其中,在過去的Si功率半導體裝置中,作為半導體密封材料,由接著性、電氣穩定性等觀點來看,一般使用將環氧系樹脂組成物的硬化物作為主材料所構成者。然而,在使用環氧系樹脂組成物所得之半導體密封材料中,該耐熱性並非充分。因此,取代環氧系樹脂組成物,將含有雙馬來醯亞胺與烯丙基化合物之樹脂組成物的硬化物作為半導體密封材料使用者被討論者。例如,文獻1(特開2015-147849號公報)中揭示,含有馬來醯亞胺化合物、具有烯丙基及環氧基中至少任一的化合物、胺化合物與含有苯乙酮衍生物及四苯基乙烷衍生物中至少1種的自由基產生劑之樹脂組成物。 另一方面,近年來,作為密封材料之形狀,已有人提出取代平板電腦狀或液狀而使用薄片狀密封材料。薄片狀密封材料,例如可藉由塗層將各成分於有機溶劑等溶解或分散的塗漆而形成薄片狀的濕塗層所製造。 然而,馬來醯亞胺化合物因一般難溶解於有機溶劑,故在濕塗層之加工較為困難而成為課題。又,文獻1所記載的樹脂組成物為於有機溶劑中溶解或分散後,將塗漆塗層而形成薄片狀時,有著造膜性會惡化,無法得到均勻塗膜且無法形成薄片狀之課題。
本發明係提供兼具薄片形成性與耐熱性之樹脂薄片、層合體及樹脂薄片的製造方法為目的。 有關本發明之一態樣之樹脂薄片為含有樹脂組成物之樹脂薄片,其特徵為前述樹脂組成物為含有(A)熱硬化性成分與(B)黏合劑成分,前述(A)熱硬化性成分為含有(A1)馬來醯亞胺樹脂,前述(A1)馬來醯亞胺樹脂藉由漢森溶解度參數值所算出的漢森溶解球之半徑RHSP
為3.0以上15.0以下者。 對於有關本發明之一態樣的樹脂薄片,前述樹脂組成物為進一步含有(C)無機填充物者為佳。 對於有關本發明之一態樣的樹脂薄片,前述樹脂組成物的硬化前之30℃中的雜黏度η為5.0×106
Pa・s以上5.0×109
Pa・s以下者為佳。 有關本發明之一態樣的樹脂薄片使用於密封功率半導體元件者或使用於介在前述功率半導體元件與其他電子零件之間者為佳。 有關本發明之一態樣的樹脂薄片為使用碳化矽及氮化鎵中任1種以上的密封半導體元件者或使用於介在使用前述碳化矽及氮化鎵中任1種以上的半導體元件與其他電子零件之間者為佳。 對於有關本發明之一態樣的樹脂薄片,前述(B)黏合劑成分以選自由苯氧基樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、全芳香族聚酯樹脂所成群的至少一種樹脂者為佳。 對於有關本發明之一態樣的樹脂薄片,前述樹脂組成物的硬化後之250℃中之貯藏彈性率E’為1.0×102
MPa以上2.0×103
MPa以下者為佳。 對於有關本發明之一態樣的樹脂薄片,前述(B)黏合劑成分的重量平均分子量以1萬以上10萬以下者為佳。 對於有關本發明之一態樣的樹脂薄片,前述樹脂組成物的前述(B)黏合劑成分之含有量以前述樹脂組成物的固體成分之全量作為基準時,以0.1質量%以上50質量%以下者為佳。 對於有關本發明之一態樣的樹脂薄片,樹脂薄片的厚度以10μm以上500μm以下者為佳。 有關本發明之一態樣的層合體以具有支持薄片與於前述支持薄片所形成的樹脂薄片者為佳。 有關本發明之一態樣的層合體中,前述支持薄片為第一剝離材,以於前述樹脂薄片上更具備第二剝離材者為佳。 有關本發明之一態樣的樹脂薄片之製造方法為具備將前述樹脂組成物溶解於溶劑中調製出樹脂組成物溶液之步驟(1)、將前述樹脂組成物溶液塗布於支持薄片的步驟(2)、將塗布的前述樹脂組成物溶液經乾燥後做成樹脂薄片的步驟(3),前述樹脂組成物為含有(A)熱硬化性成分與(B)黏合劑成分,前述(A)熱硬化性成分為含有(A1)馬來醯亞胺樹脂,前述(A1)馬來醯亞胺樹脂為藉由漢森溶解度參數值所算出的漢森溶解球之半徑RHSP
為3.0以上15.0以下者為特徵。 對於有關本發明之一態樣的樹脂薄片之製造方法,前述支持薄片為第一剝離材,進一步具備於前述樹脂薄片上貼合第二剝離材之步驟(4)者為佳。 對於有關本發明之一態樣的樹脂薄片之製造方法,前述溶劑以甲基乙基酮、環己酮,或該混合溶劑者為佳。 依據本發明,可提供兼具薄片形成性與耐熱性之樹脂薄片、層合體及樹脂薄片的製造方法。
[樹脂薄片] 有關本實施形態之樹脂薄片為含有樹脂組成物。 藉由使有關本實施形態之樹脂組成物薄片化可得到有關本實施形態之樹脂薄片。因樹脂組成物為薄片狀,對於黏著物的適用變的簡便,特別黏著物為大面積時的適用變的簡便。若樹脂組成物為薄片狀,對於密封步驟後之形狀,可在某程度下,預先形成適合的形狀,故僅使用亦可作為保持某程度的均勻性之密封材料而被供給。又,因無流動性故具有優良處理性。 將樹脂組成物薄片化的方法可採用過去公知的薄片化方法,並無特別限定。例如有關本實施形態的樹脂薄片以作為樹脂組成物形成於支持薄片上的層合體而得。又,有關本實施形態的樹脂薄片可為帶狀薄片,亦可為捲取成輥狀之狀態下亦可被提供。捲取成輥狀的有關本實施形態之樹脂薄片可由輥中拉出來切成所望的尺寸等而使用。 有關本實施形態的樹脂薄片之厚度,例如以10μm以上者為佳,20μm以上者為較佳。又,該厚度以500μm以下者為佳,以400μm以下者為較佳,更佳為300μm以下者。 有關本實施形態的樹脂薄片以一起適用於複數半導體元件者為佳。例如樹脂組成物若為薄片狀,對於設有複數間隙的每個框架之間隙上配置半導體元件的結構體,適用樹脂薄片,將框架與半導體元件一次密封,可使用於所謂的面板級密封。 有關本實施形態的樹脂薄片之硬化前的30℃中之雜黏度η由樹脂薄片之硬化前的流動性觀點來看,以5.0×106
Pa・s以上5.0×109
Pa・s以下者為佳,以6.0×106
Pa・s以上1.0×109
Pa・s以下者為較佳,以1.0×107
Pa・s以上5.0×108
Pa・s以下者為更佳。 樹脂薄片的硬化前30℃中之雜黏度η若超過5.0×109
Pa・s時,樹脂會過硬而使的處理性降低故不佳。另一方面,雜黏度η若未達5.0×106
Pa・s時,樹脂會過柔而降低處理性而不佳。 有關本實施形態的樹脂薄片之硬化前30℃中之彈性率G’由樹脂薄片的硬化前之流動性的觀點來看,以5.0×106
Pa以上5.0×1010
Pa・s以下者為佳。 樹脂薄片的硬化前之30℃中之彈性率G’若超過5.0×1010
Pa時,樹脂會過硬而降低處理性故不佳。另一方面,雜黏度η若未達5.0×106
Pa時,樹脂會過柔而降低處理性故不佳。 有關本實施形態的樹脂薄片之雜黏度η,例如藉由調整使用於樹脂組成物的成分或配合量,可調整至上述範圍。 本說明書中之雜黏度η為,將樹脂組成物經塗布及乾燥後製作出樹脂薄片,使用黏彈性測定裝置測定該樹脂薄片在30℃中之雜黏度(單位:Pa・s)者。 [樹脂組成物] 有關本實施形態之樹脂薄片的樹脂組成物為含有(A)熱硬化性成分與(B)黏合劑成分。 ((A)熱硬化性成分) (A)熱硬化性成分(以下有時僅稱為「(A)成分」)若施予加熱時會三次元網狀化,具有將黏著物強固地接著的性質。本實施形態中之(A)熱硬化性成分為含有(A1)馬來醯亞胺樹脂。 ((A1)馬來醯亞胺樹脂) 馬來醯亞胺化合物為具備馬來醯亞胺基之化合物,其為含於樹脂組成物的成分中之1。 該馬來醯亞胺化合物因含於樹脂組成物中,含有該樹脂組成物之樹脂薄片成為可發揮硬化後優良的耐熱性者。 於(A)熱硬化性成分所含有的(A1)馬來醯亞胺樹脂,藉由漢森溶解度參數值(以下有時稱為HSP值)算出的漢森溶解球之半徑(以下依據所需有時稱為RHSP
)為3.0以上15.0以下。藉由該HSP值所算出的RHSP
值由薄片形成性之觀點來看,以4.0以上者為佳,以5.0以上者為較佳,以6.0以上者為更佳,以7.0以上者為特佳。RHSP
值若未達3.0時,溶劑的溶解性為低,無法成為均勻塗液,形成為薄片狀變的困難。 對於HSP值及RHSP
值的算出方法,已在「接著的技術」(Vol.34 No.3(2014)116,p.1-8)中解說。 於此所謂HSP值表示構成物質之凝集能量的相互作用力中,主要有著(1)London分散力、(2)雙極子間力、(3)氫鍵力之3種相互作用力,其為評估溶質對溶劑之溶解性的值。 HSP值為具有對應London分散力項、雙極子間力項及氫鍵力項的值。London分散力項以δd
表示,雙極子間力項以δp
表示,氫鍵力項以δh
表示,各在3D圖表上,物質具有各固有1點之座標而成。 使用一般HSP值的溶解性之評估在3D圖表上,可藉由各物質之座標間的距離值而進行。 作為HSP值無法藉由物性值或分子基團貢獻法(Molecular group contribution method)求得的物質之情況(例如高分子、天然高分子、富勒烯粒子、奈米微粒子及TiO2
微粒子等)的方法,有人提出由目的物質與對於種種純溶劑之溶解試驗所決定的漢森球法之新方法。藉由該漢森球法,可算出漢森溶解球之半徑RHSP
。 有關本發明之馬來醯亞胺樹脂的漢森溶解球之半徑RHSP
中,HSP值為使用既知的純溶劑,藉由進行馬來醯亞胺樹脂的溶解試驗而求得。具體而言,將溶解試驗的結果做圖(plot)於漢森的3D圖表上,判斷為良溶劑的所有溶劑之HSP值設定為球內側,判斷為弱溶劑的所有溶劑之HSP值設定成為球外側的最小球時,該球的中心成為馬來醯亞胺樹脂之HSP值,球的半徑成為RHSP
。 一般而言,RHSP
越高溶劑的溶解性越高,可作為是否可成為均勻膜形成的指標之一使用。 藉由如此馬來醯亞胺樹脂含於樹脂組成物中,樹脂組成物變的容易溶解於溶劑,在濕塗層可得到均勻樹脂薄片。 本實施形態中之(A1)馬來醯亞胺樹脂若於1分子中具備馬來醯亞胺基者即可,並無特別限定,例如於1分子中含有2個以上馬來醯亞胺基之馬來醯亞胺樹脂為佳。 本實施形態中之(A1)馬來醯亞胺樹脂由耐熱性之觀點來看,例如以含有苯環者為佳,若於苯環連結馬來醯亞胺基者為較佳。又,馬來醯亞胺化合物為具備2個以上於苯環連結馬來醯亞胺基的結構體者為佳。 又,本實施形態中之(A1)馬來醯亞胺樹脂為,將藉由漢森溶解度參數值所算出的漢森溶解球之半徑RHSP
設定在上述範圍,使對溶劑的溶解性提高的觀點來看,具有取代基者為佳。作為取代基,可舉出烷基、伸烷基等。 若考慮到這些,本實施形態中之(A1)馬來醯亞胺樹脂,例如可舉出於1分子中含有2個以上馬來醯亞胺基及1個以上聯苯基骨架之馬來醯亞胺樹脂(以下有時僅稱為「聯苯基馬來醯亞胺樹脂」)。藉由漢森溶解度參數值所算出的漢森溶解球之半徑RHSP
設定在上述範圍,提高對溶劑之溶解性,提高薄片形成性之觀點來看,可於聯苯基骨架上具有取代基。作為取代基,例如可舉出甲基及乙基等烷基、伸烷基等。 本實施形態中之(A1)馬來醯亞胺樹脂為可舉出於1分子中含有2個以上馬來醯亞胺基及2個以上伸苯基之馬來醯亞胺樹脂。藉由漢森溶解度參數值所算出的漢森溶解球之半徑RHSP
設定在上述範圍,提高對溶劑之溶解性,提高薄片形成性之觀點來看,於伸苯基上具有取代基者為佳。作為取代基,例如可舉出甲基及乙基等烷基、伸烷基等。又,本實施形態中之(A1)馬來醯亞胺樹脂由薄片形成性之觀點來看,於馬來醯亞胺基與伸苯基之間具有醚鍵的馬來醯亞胺樹脂為佳。 作為前述於1分子中具有2個以上馬來醯亞胺基及2個以上伸苯基之馬來醯亞胺樹脂,例如可舉出下述一般式(1)所示化合物。對於前述一般式(1),R1
~R4
各獨立為氫原子或碳數1至6的烷基,L1
為碳數1至6的伸烷基,L2
及L3
各獨立為碳數1至6的伸烷基或碳數6至10的伸芳基,p及q各獨立為0或1。 作為本實施形態中之前述一般式(1)所示馬來醯亞胺樹脂,具體例如可舉出下述一般式(2)或下述一般式(3)所示化合物。對於前述一般式(2)及(3),L1
為碳數1~6的伸烷基。 對於前述一般式(2),R1
~R4
各獨立為氫原子或碳數1至6的烷基。 作為本實施形態中之(A1)馬來醯亞胺樹脂,具體例如由欲同時得到薄片形成性與耐熱性高之硬化物的觀點來看,以雙(3-乙基-5-甲基-4-馬來醯亞胺苯基)甲烷、N,N’-1,3-伸苯基二馬來醯亞胺、4-甲基-1,3-伸苯基雙馬來醯亞胺、聚苯基甲烷馬來醯亞胺,或2,2-雙[4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基]丙烷為佳,由薄片形成性的觀點來看,以雙(3-乙基-5-甲基-4-馬來醯亞胺苯基)甲烷為較佳。 又,作為具有聯苯基骨架之馬來醯亞胺樹脂,例如可舉出下述一般式(4)所示化合物。前述一般式(4)中,k為1以上的整數,k的平均值為1以上10以下者為佳。m1及m2各獨立為1~6的整數,以1~3的整數者為佳,1為較佳。n1及n2各獨立為0至4的整數,以0至2的整數者為佳,以0為較佳。R5
及R6
各獨立為碳數1至6的烷基,以碳數1至3的烷基者為佳,以甲基為較佳。 作為前述一般式(4)所示馬來醯亞胺樹脂,具體例如可舉出下述一般式(5)或下述一般式(6)所示化合物。 對於前述一般式(5)及(6),k為與前述一般式(4)的k相同。對於前述一般式(5),n1、n2、R5
及R6
與前述一般式(4)的n1、n2、R5
及R6
相同。 作為前述一般式(3)所示馬來醯亞胺樹脂的市售品,可舉出日本化藥公司製之「MIR-3000-70MT」等。 (A)熱硬化性成分可含有(A1)馬來醯亞胺樹脂與烯丙基樹脂及環氧樹脂中至少一種。 藉由含有烯丙基樹脂及環氧樹脂中至少1個,使馬來醯亞胺樹脂與烯丙基樹脂及環氧樹脂中至少1個進行聚合反應,形成緻密網絡,硬化後的樹脂薄片成為可發揮優良的耐熱性者。 本實施形態中之烯丙基樹脂若為具有烯丙基之樹脂,並無特別限定,但以於1分子中含有2個以上烯丙基的烯丙基樹脂者為佳。烯丙基樹脂亦可具有烯丙基以外的環氧基、羥基等其他官能基。 本實施形態中之烯丙基樹脂以下述一般式(7)所示者為較佳。對於前述一般式(7),R7
及R8
各獨立為烷基,以碳數1~10的烷基者為佳,以碳數1~4的烷基者為較佳,以選自由甲基及乙基所成群的烷基者為更佳。 作為本實施形態中之烯丙基樹脂,具體例如可舉出二烯丙基雙酚A等。 作為本實施形態中之環氧樹脂,若為於1分子中具有2個以上環氧基的環氧化合物,並無特別限定。環氧樹脂在常溫可為液狀亦可為固體,亦可使用在常溫為液狀的環氧樹脂與在常溫為固體的環氧樹脂之組合。 本實施形態的(A)熱硬化性成分若不損害本發明之目的下,可含有(A1)馬來醯亞胺樹脂、烯丙基樹脂及環氧樹脂成分以外之熱硬化性樹脂。 作為如此熱硬化性樹脂,若為具有高耐熱性之熱硬化性樹脂,例如可舉出(A1)成分以外的馬來醯亞胺樹脂、苯並噁嗪樹脂、氰酸酯樹脂,及三聚氰胺樹脂等。這些熱硬化性樹脂可單獨使用1種,或可組合2種以上後使用。 本實施形態的(A)熱硬化性成分若不損害本發明之目的下,亦可含有硬化劑。作為硬化劑,例如可舉出酚樹脂,及具有C=C雙鍵之樹脂等樹脂類以及胺、酸酐,及甲醛等。這些硬化劑可單獨使用1種或可組合2種以上後使用。 (A1)馬來醯亞胺樹脂的含有量以(A)熱硬化性成分的固體成分之全量基準(即,除溶劑以外,將(A)熱硬化性成分的全固體成分作為100質量%時)下,以50質量%以上100質量%以下者為佳,以60質量%以上100質量%以下者較佳。(A1)馬來醯亞胺樹脂的含有量若在上述範圍內時,可提高樹脂薄片之耐熱性。 且,若使用本實施形態中之(A1)馬來醯亞胺樹脂,可製作出均勻塗液,故即使在(A)熱硬化性成分中之(A1)馬來醯亞胺樹脂的含有量過多時,使用樹脂組成物可得到均勻樹脂薄片。具體為,(A1)馬來醯亞胺樹脂的含有量以(A)熱硬化性成分的固體成分之全量基準(即,除去溶劑的(A)熱硬化性成分之全固體成分作為100質量%時)下,可為75質量%以上,亦可為80質量%以上,亦可為90質量%以上,亦可為100質量%。又,(A)熱硬化性成分亦可不含烯丙基樹脂時。且,本實施形態中之(A)熱硬化性成分及(B)黏合劑成分的組合可為雙(3-乙基-5-甲基-4-馬來醯亞胺苯基)甲烷、二烯丙基雙酚A及BisA/BisF混合型苯氧基樹脂的組合之外的組合。 對於本實施形態,樹脂組成物中之(A)熱硬化性成分的含有量以樹脂組成物的固體成分之全量作為基準(即,將除去溶劑之全固體成分作為100質量%時)時,以2質量%以上75質量%以下者為佳,5質量%以上70質量%以下者為較佳。(A)熱硬化性成分的含有量若在上述範圍內時,可提高樹脂薄片之處理性、薄片形成性,及樹脂薄片之耐熱性。 對於本實施形態,(A)熱硬化性成分可含有硬化促進劑。 作為硬化促進劑,例如可舉出咪唑化合物(例如2-乙基-4-甲基咪唑等)等。 樹脂組成物中之硬化促進劑的含有量以樹脂組成物的全量基準(即除去溶劑之全固體成分)作為100質量%時,以0.005質量%以上12質量%以下者為佳,以0.01質量%以上10質量%以下者為較佳。 ((B)黏合劑成分) 對於本實施形態,樹脂組成物中除(A)成分以外,含有(B)黏合劑成分(以下有時僅稱為「(B)成分」)者為佳。本實施形態的樹脂組成物因進一步含有(B)黏合劑成分,可賦予造膜性,可使樹脂組成物容易成形為薄片狀。 本實施形態的(B)黏合劑成分為(A)成分以外之樹脂成分,具有接合(A)成分或其他成分之功能。(B)黏合劑成分以熱可塑性樹脂等者為佳。(B)成分亦可為具有官能基者。如此(B)黏合劑成分若為具有官能基者時,(B)黏合劑成分即使為有關藉由熱使樹脂組成物硬化者,對於本發明,(B)黏合劑成分與(A)熱硬化性成分有區別。 (B)黏合劑成分不管為脂肪族化合物,或芳香族化合物皆可選擇。(B)黏合劑成分以選自由苯氧基樹脂、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、胺基甲酸酯樹脂,及聚醯胺醯亞胺樹脂所成群的至少任一種樹脂者為佳,由耐熱性之觀點來看,以選自由苯氧基樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂,及聚酯樹脂所成群的至少任一種樹脂者為較佳。且,聚酯樹脂以全芳香族聚酯樹脂者為佳。(B)黏合劑成分可單獨使用1種,或組合2種以上後使用。 作為苯氧基樹脂,具有選自由雙酚A骨架(以下有時將雙酚A稱為「BisA」)、雙酚F骨架(以下有時將雙酚F稱為「BisF」)、聯苯基骨架,及萘骨架所成群的1種以上之骨架的苯氧基樹脂者為佳,以具有雙酚A骨架及雙酚F骨架的苯氧基樹脂者為較佳。 (B)黏合劑成分的重量平均分子量(Mw)由可將樹脂薄片的硬化前之樹脂組成物的雜黏度容易調整至所望範圍之觀點來看,以100以上100萬以下者為佳,以1000以上80萬以下者為較佳,以1萬以上10萬以下者為特佳。本說明書中之重量平均分子量為藉由凝膠滲透・層析法(Gel Permeation Chromatography;GPC)法所測定之標準聚苯乙烯換算值。 對於本實施形態,樹脂組成物中之(B)黏合劑成分的含有量以樹脂組成物的固體成分之全量作為基準(即將除去溶劑的全固體成分作為100質量%時)下,以0.1質量%以上50質量%以下者為佳,以1質量%以上40質量%以下者為較佳。樹脂組成物中之(B)黏合劑成分的含有量設定在上述範圍時,可將樹脂薄片的硬化前之樹脂組成物的雜黏度容易地調整至所望範圍,提高樹脂薄片之處理性、薄片形成性。 對於本實施形態,(A1)成分之含有量以(A)成分及(B)成分的固體成分之合計量作為基準(即將除去溶劑之(A)成分及(B)成分的全固體成分作為100質量%時)時,以20質量%以上80質量%以下者為佳。(A1)成分的含有量若為20質量%以上時,可進一步提高樹脂組成物之耐熱性。另一方面,(A1)成分的含有量若為80質量%以下時,可容易地成形為樹脂組成物。 ((C)無機填充物) 對於本實施形態,樹脂組成物除(A)成分及(B)成分以外,以含有(C)無機填充物(以下有時稱為「(C)成分」)者為佳。藉由該(C)成分,可降低樹脂組成物之線膨張係數,又可提高樹脂組成物之貯藏彈性率。 作為(C)無機填充物,可舉出二氧化矽填充物、氧化鋁填充物,及氮化硼填充物等。彼等之中亦以二氧化矽填充物為佳。 作為二氧化矽填充物,例如可舉出熔融二氧化矽,及球狀二氧化矽等。 (C)無機填充物可單獨使用1種,或組合2種以上後使用。又,(C)無機填充物亦可經表面處理。 (C)無機填充物的平均粒徑並無特別限制。(C)無機填充物的平均粒徑可由一般粒度分布計所求得之值,以0.1nm以上100μm以下者為佳,以10nm以上10μm以下者為較佳。本說明書中,(C)無機填充物的平均粒徑為使用粒度分布測定裝置(日機裝公司製之製品名「Nano track Wave-UT151」),藉由動的光散射法所測定之值。 樹脂組成物中之(C)無機填充物的含有量以樹脂組成物的固體成分之全量作為基準(即將除去溶劑之全固體成分作為100質量%時)下,以10質量%以上90質量%以下者為佳,以20質量%以上80質量%以下者為較佳。 作為有關本實施形態之樹脂薄片的一例子,可舉出由僅含有(A)熱硬化性成分、(B)黏合劑成分,及(C)無機填充物的樹脂組成物所成的樹脂薄片。 又,作為有關本實施形態的樹脂薄片之其他一例子,如下述所示,可舉出由含有(A)熱硬化性成分、(B)黏合劑成分、(C)無機填充物,及前述(A)~(C)成分以外的成分之樹脂組成物所成的樹脂薄片。 (其他成分) 對於本實施形態,樹脂組成物中亦可進一步含有例如選自由偶合劑、交聯劑、顏料、染料、消泡劑、塗平劑、紫外線吸收劑、發泡劑、抗氧化劑、難燃劑,及離子捕捉劑所成群的至少任一種成分。 例如樹脂組成物亦可含有偶合劑。 作為偶合劑,由該廣用性,及成本優點等來看以矽烷系(矽烷偶合劑)為佳。這些可單獨使用1種,或組合2種以上後使用。 又,樹脂組成物欲調節硬化前之初期接著性,及凝集性,可進一步含有交聯劑。 作為交聯劑,例如可舉出有機多價異氰酸酯化合物,及有機多價亞胺化合物等。這些可單獨使用1種,或組合2種以上後使用。 作為有機多價異氰酸酯化合物,例如可舉出芳香族多價異氰酸酯化合物、脂肪族多價異氰酸酯化合物、脂環族多價異氰酸酯化合物,及這些多價異氰酸酯化合物之三聚體,以及將這些多價異氰酸酯化合物與多元醇化合物進行反應所得之末端異氰酸酯胺基甲酸酯預聚物等。 進一步舉出作為有機多價異氰酸酯化合物的具體例子,例如可舉出2,4-亞甲苯二異氰酸酯、2,6-亞甲苯二異氰酸酯、1,3-亞二甲苯二異氰酸酯、1,4-二甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、二苯基甲烷-2,4’-二異氰酸酯、3-甲基二苯基甲烷二異氰酸酯、六伸甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二環己基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、二環己基甲烷-2,4’-二異氰酸酯,及賴胺酸異氰酸酯等。 作為有機多價亞胺化合物的具體例子,例如可舉出N,N’-二苯基甲烷-4,4’-雙(1-氮雜環丙烷羧基醯胺)、三羥甲基丙烷-三-β-氮丙啶丙酸酯、四羥甲基甲烷-三-β-氮丙啶丙酸酯,及N,N’-甲苯-2,4-雙(1-氮雜環丙烷羧基醯胺)三伸乙基三聚氰胺等。 如上述所示交聯劑,對於前述(B)黏合劑成分100質量份而言,通常為0.01質量份以上12質量份以下,較佳為0.1質量份以上10質量份以下的比例下添加。 有關本實施形態之樹脂薄片具有耐熱性之情事,例如可由測定硬化後的貯藏彈性率E’者而得知。有關本實施形態之樹脂薄片的硬化後之貯藏彈性率E’在溫度250℃下,以1.0×102
MPa以上者為佳,以2.0×102
MPa以上者為較佳。在溫度250℃中之貯藏彈性率E’若在上述範圍時,即使使用於高溫之用途下,硬化物不會過度軟化,使用於在200℃以上的高溫下驅動的GaN或SiC系之功率半導體元件的密封等時,被認為可提高封裝之信頼性。硬化後的溫度250℃中之貯藏彈性率E’的上限並無特別限定,以2.0×103
MPa以下者為佳,以1.0×103
MPa以下者為較佳,以0.8×103
MPa以下者為更佳。 樹脂薄片經硬化後的貯藏彈性率E’可由實施例所記載的方法進行測定。 硬化後的貯藏彈性率E’,例如藉由調整使用於樹脂組成物的成分或配合量,可達到上述範圍。 有關本實施形態之樹脂薄片為使用於半導體元件者為佳。具體為,有關本實施形態的樹脂薄片以使用於密封半導體元件者為佳。又,有關本實施形態的樹脂薄片可使用於介在半導體元件與其他電子零件之間者為佳。 半導體元件以功率半導體者為佳。 又,有關本實施形態的樹脂薄片以密封使用於碳化矽及氮化鎵中任1種以上的半導體元件者,或使用於介在使用碳化矽及氮化鎵中任1種以上的半導體元件與其他電子零件之間者為佳。 作為其他電子零件,例如可舉出印刷配線基板,及引線框架等。 [層合體] 層合體為具有支持薄片與於前述支持薄片上有關本實施形態之樹脂薄片。 層合體係以具有於第一支持薄片與第二支持薄片之間所形成的樹脂薄片者為佳。 支持薄片以剝離材者為佳。前述第一支持薄片及第二支持薄片係以提高搬運樹脂薄片時的處理性之目的,或密著於樹脂薄片面,防止於狹縫或沖孔加工時等處理時之異物混入為目的下使用。 圖1表示有關本實施形態之層合體1的截面概略圖。 本實施形態的層合體1為具有第一剝離材2、第二剝離材4與於第一剝離材2及第二剝離材4之間所設置的有關本實施形態之樹脂薄片3。 第一剝離材2,及第二剝離材4為具有剝離性,第一剝離材2對於樹脂薄片3之剝離力與第二剝離材4對於樹脂薄片3的剝離力具有差者為佳。第一剝離材2及第二剝離材4的材質並無特別限定。對於第一剝離材2的剝離力P1之第二剝離材4的剝離力P2之比(P2/P1)以0.02≦P2/P1<1或1<P2/P1≦50者為佳。 第一剝離材2,及第二剝離材4,例如剝離材本身即具有剝離性的構件以外,亦可為施予剝離處理的構件,或層合剝離劑層之構件等。第一剝離材2,及第二剝離材4若未經剝離處理時,作為該材質,例如可舉出烯烴系樹脂,及氟樹脂等。 第一剝離材2,及第二剝離材4可為具備剝離基材與於剝離基材上塗布剝離劑而形成的剝離劑層之剝離材者。藉由製作具備剝離基材與剝離劑層之剝離材,可使處理性變的容易。又,第一剝離材2,及第二剝離材4可僅於剝離基材單面上具備剝離劑層,或於剝離基材之雙面具備剝離劑層。 作為剝離基材,例如可舉出紙基材、於該紙基材上層合聚乙烯等熱可塑性樹脂之層合紙,及塑質薄膜等。作為紙基材,例如可舉出玻璃紙、塗布紙,及鑄塗膜紙等。作為塑質薄膜,例如可舉出聚酯薄膜(例如聚乙烯對苯二甲酸乙二醇酯、聚丁烯對苯二甲酸乙二醇酯,及聚乙烯萘二甲酸酯等)以及聚烯烴薄膜(例如聚丙烯,及聚乙烯等)等。彼等中以聚酯薄膜為佳。 作為剝離劑,例如可舉出以聚矽氧樹脂所構成的聚矽氧系剝離劑;聚乙烯胺基甲酸酯,及烷基尿素衍生物等含有長鏈烷基的化合物所構成的長鏈烷基含有化合物系剝離劑;醇酸樹脂(例如不轉化性醇酸樹脂,及轉化性醇酸樹脂等)所構成的醇酸樹脂系剝離劑;烯烴樹脂(例如聚乙烯(例如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯,及直鏈狀低密度聚乙烯等)、具有等規結構或間規立構結構的伸丙基均聚物,及伸丙基-α-烯烴共聚物等結晶性聚丙烯樹脂等)所構成的烯烴樹脂系剝離劑;天然橡膠,及合成橡膠(例如丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、甲基甲基丙烯酸酯-丁二烯橡膠,及丙烯腈-丁二烯橡膠等)等橡膠所構成的橡膠系剝離劑;以及(甲基)丙烯酸酯系共聚物等丙烯酸樹脂所構成的丙烯酸樹脂系剝離劑等各種剝離劑,這些可單獨使用1種,或組合2種以上使用。此等中亦以聚矽氧系剝離劑為佳。 有關本實施形態之樹脂薄片3在常溫時黏性低,第一剝離材2及第二剝離材4的剝離力之控制較難。欲使對於第一剝離材2的剝離力P1之第二剝離材4的剝離力P2之比(P2/P1)容易控制在上述範圍,例如第一剝離材2為具備剝離基材與於剝離基材上塗布聚矽氧系剝離劑而形成之剝離劑層者為佳,第二剝離材4為具備剝離基材與於剝離基材上塗布醇酸樹脂系剝離劑而形成的剝離劑層者為佳。 第一剝離材2,及第二剝離材4的厚度並無特別限定。通常為1μm以上500μm以下,以3μm以上100μm以下者為佳。 剝離劑層的厚度並無特別限定。塗布含有剝離劑之溶液而形成剝離劑層時,剝離劑層之厚度以0.01μm以上3μm以下者為佳,以0.03μm以上1μm以下者為較佳。 [樹脂薄片的製造方法] 有關本實施形態的樹脂薄片之製造方法為製造前述樹脂薄片3之方法,其為具備將樹脂組成物溶解於溶劑中調製出樹脂組成物溶液的步驟(1)、將樹脂組成物溶液塗布於支持薄片之步驟(2)與將經塗布的樹脂組成物溶液進行乾燥而成為樹脂薄片3之步驟(3)的方法。 進一步支持薄片為第一剝離材2,以進一步具備於樹脂薄片3上貼合第二剝離材4之步驟(4)者為佳。 對於步驟(1)為將樹脂組成物溶解於溶劑中而調製出樹脂組成物溶液。 作為其中所使用的溶劑,若為可均勻地溶解樹脂組成物者即可,並無特別限定,由揮發性及馬來醯亞胺樹脂的溶解性之觀點來看,以甲基乙基酮、環己酮,或其混合溶劑等為佳。 對於步驟(2),將樹脂組成物溶液塗布於第一剝離材2之第一面。 塗層方法並無特別限定,例如可舉出棒塗布法、反向輥塗布法、刮刀塗布法、輥刮刀塗布法、凹版塗布法、空氣刮塗法,及刮刀塗布法等。 於塗層後,放置於所定時間者為佳。此時的放置時間最大以300秒程度為佳。 對於步驟(3),乾燥經塗布的樹脂組成物溶液而做成樹脂薄片3。 對於乾燥條件,配合所使用的溶劑而不同,並無特別限定。例如乾燥溫度以80℃以上120℃以下者為佳。又,乾燥時間以10秒以上10分鐘以下者為佳。 乾燥後的樹脂薄片3之厚度並無特別限定,通常以10μm以上500μm以下者為佳,以20μm以上400μm以下者為較佳,以300μm以下者為更佳。 對於步驟(4),於樹脂薄片3上貼合第二剝離材4。如此可製造出有關本實施形態之具備樹脂薄片3的層合體1。 [半導體裝置] 有關本實施形態之半導體裝置為具有以有關本實施形態之樹脂薄片被密封的半導體元件。 使用本實施形態的樹脂薄片之半導體元件的密封,例如可如以下所示進行。載置樹脂薄片成覆蓋半導體元件,藉由真空層合法使其壓著而密封半導體元件。 使用本實施形態的層合體1時,剝離層合體1的一方剝離材後,載置樹脂薄片成覆蓋半導體元件。其後,剝離另一方剝離材。其後,藉由經真空層合法之壓著而使半導體元件密封。 使用本實施形態的樹脂薄片之半導體元件與其他電子零件的接合為,例如可如以下所示進行。於其他電子零件上載置樹脂薄片,再於樹脂薄片上載置半導體元件後,暫時壓著樹脂組成物與半導體元件後,經加熱使其硬化。如此將樹脂組成物介在半導體元件與其他電子零件之間,接合半導體元件與其他電子零件。 [實施形態之效果] 依據有關本實施形態之樹脂薄片及樹脂薄片的製造方法,可兼具薄片形成性與耐熱性。 對於有關本實施形態之半導體裝置,半導體元件係以功率半導體元件者為佳。功率半導體元件在200℃以上的高溫之驅動亦被假設。對於使用於具有功率半導體元件之半導體裝置的材料,被要求耐熱性。有關本實施形態的樹脂薄片因具有優良的耐熱性,故對於半導體裝置可適用於覆蓋功率半導體元件者,或可適用於介在功率半導體元件與其他零件之間者。 如上述所示,有關本實施形態的樹脂組成物可適用於功率半導體元件。換言之,對於有關本實施形態之半導體裝置,半導體元件以功率半導體元件者為佳。功率半導體元件亦被假設在200℃以上的高溫下操作。對於使用於具有功率半導體元件的半導體裝置之材料,耐熱性被要求著。有關本實施形態之樹脂組成物,及樹脂薄片因具有優良的耐熱性,故適用於對於半導體裝置覆蓋功率半導體元件者,或適用於介在功率半導體元件與其他零件之間者。 如上述所示,有關本實施形態的樹脂組成物可使用於使用碳化矽及氮化鎵中任1種以上的半導體元件。換言之,對於有關本實施形態的半導體裝置,半導體元件以使用碳化矽及氮化鎵中任1種以上的半導體元件者為佳。使用碳化矽及氮化鎵中任1種以上的半導體元件因有與矽半導體相異的特性,故適用於功率半導體、基地局用高出力裝置、傳感器、探測器,及肖特基障礙二極管等用途時為佳。這些用途中,亦著重於使用碳化矽及氮化鎵中任1種以上的半導體元件之耐熱性,本實施形態的樹脂組成物,及樹脂薄片因具有優良的耐熱性,故使用與使用碳化矽及氮化鎵中任1種以上的半導體元件之組合者為佳。 [實施形態之變形] 本發明並未限定於前述實施形態,欲達成本發明之目的的範圍中之變形或改良等皆含於本發明。 於前述實施形態中,對於具有第一剝離材、第二剝離材與於第一剝離材與第二剝離材之間設有樹脂薄片之層合體做說明,其他僅於樹脂薄片的一單面具有剝離材的層合體亦可。 又,在述實施形態雖已對半導體密封用途做說明,本發明之樹脂薄片亦可作為其他的迴路基板用絕緣材料(例如硬質印刷電路板材料、可撓性配線基板用材料,及累積基板用層間絕緣材料等)、累積用接著薄膜以及接著劑等使用。 實施例 以下舉出實施例對本發明做更詳細說明。本發明並未限定於此等實施例。 [馬來醯亞胺樹脂之RHSP
值的算出] 算出以下馬來醯亞胺樹脂的RHSP
值。 ・BMI樹脂-1:雙(3-乙基-5-甲基-4-馬來醯亞胺苯基)甲烷 ・BMI樹脂-2:2,2-雙[4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基]丙烷 ・BMI樹脂-3:聚苯基甲烷馬來醯亞胺 ・BMI樹脂-4:4,4’-二苯基甲烷雙馬來醯亞胺 首先,對於表1所示的25種類溶劑,製作出上述馬來醯亞胺樹脂的20質量%溶液。將溶液靜置6小時後,選出馬來醯亞胺樹脂(BMI樹脂)可溶解的溶劑與不可溶解的溶劑。在表1中,若BMI樹脂為可溶解之情況時評估為「A」,若為不能溶解的溶劑則評估為「B」。以上述表1的結果為準,算出馬來醯亞胺樹脂的RHSP
值,如表2所示。RHSP
值的計算中使用HSP計算軟體之「HSPiP ver4.0」。 具體而言,將上述馬來醯亞胺樹脂的溶解試驗結果輸入於軟體時,於3D圖表上畫出馬來醯亞胺樹脂之漢森溶解球。該漢森溶解球之中心為馬來醯亞胺樹脂的HSP值,球半徑以RHSP
方式導出。由上述結果得知,BMI樹脂-1及BMI樹脂-2及BMI樹脂-3的RHSP
值比BMI樹脂-4高。 [樹脂組成物之調製] 依據表3所示配合比例(質量%(固體成分換算之比例))調製出實施例1~7及比較例1~2相關樹脂組成物。 使用於樹脂組成物的調製之材料如以下所示。 (熱硬化性成分) ・BMI樹脂-1:雙(3-乙基-5-甲基-4-馬來醯亞胺苯基)甲烷(K・I化成製「BMI-70」) ・BMI樹脂-2:2,2-雙[4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基]丙烷(K・I化成製「BMI-80」) ・BMI樹脂-3:苯基甲烷馬來醯亞胺(大和化成工業製「BMI-2300」) ・BMI樹脂-4:4,4’-二苯基甲烷雙馬來醯亞胺(K・I化成製「BMI-1000」) ・烯丙基樹脂:二烯丙基雙酚A(大和化成工業製「DABPA」) (黏合劑成分) ・苯氧基樹脂:BisA/BisF混合型苯氧基樹脂(新日鐵住金化學公司製「ZX-1356-2」、重量平均分子量65,000) ・聚醯胺醯亞胺樹脂:主骨架聚醯胺醯亞胺樹脂(東洋紡公司製「ACX-2」、重量平均分子量10,000) (無機填充物) ・二氧化矽填充物:熔融二氧化矽(環氧矽烷改性、平均粒徑0.5μm、最大粒徑2.0μm)(Admatechs公司製「SC2050MA」) [樹脂薄片之製作] 於第一剝離材(設有由醇酸樹脂系剝離劑所形成的剝離層之聚乙烯對苯二甲酸乙二醇酯,厚度38μm)上,欲使由乾燥後的樹脂組成物所成的樹脂薄片之厚度成為20μm,以模具塗布塗布樹脂塗漆(於甲基乙基酮溶解樹脂組成物之固體成分濃度40質量%而調製之塗布用溶液),在100℃進行2分鐘乾燥。由乾燥爐取出後,將由乾燥後樹脂組成物所成的樹脂薄片,與第二剝離材(設有由聚矽氧系剝離劑所形成的剝離層之聚乙烯對苯二甲酸乙二醇酯,厚度38μm)在常溫下貼合,製造出以第一剝離材、由樹脂組成物所成的樹脂薄片,及第二剝離材的順序依序積合層的層合體。 且作為樹脂塗漆之溶劑,在實施例2、3及4中各使用甲基乙基酮/環己酮=80質量%/20質量%之混合溶劑,在實施例1、5、6及7各使用甲基乙基酮溶劑。 <硬化前的樹脂組成物之評估> [膜之形成性] 對於上述樹脂薄片的製作,將所得之樹脂塗漆塗布於第一剝離材上至20μm,於第一剝離材上適切地濕展,對於膜是否可成形做評估。可形成20μm的均勻膜者評估為「A」,對溶劑之溶解性不足等而無法形成膜者評估為「B」。 [雜黏度及彈性率] 將所得之樹脂組成物塗布於剝離材上,在100℃進行2分鐘乾燥,製作出厚度20μm的樹脂薄片。層合2片樹脂薄片,製作出40μm之厚度的樹脂薄片層合物。且,層合2片該樹脂薄片層合物製作出80μm的樹脂薄片層合物,藉由重複該程序,製作出1280μm厚度的測定用試料。對於該測定用試料,在如下述的測定機器及測定條件下,測定在30℃中之雜黏度(單位:Pa・s)及彈性率G’(單位・Pa)。所得之結果如表3所示。 ・測定機器:黏彈性測定裝置、Anton Pearl公司製「MCR301」 ・測定條件:頻率數1Hz、溫度範圍30~150℃、昇溫速度5℃/min <硬化後的樹脂組成物之評估>[貯藏彈性率E’] 將所得之樹脂組成物塗布於剝離材上,在100℃使其乾燥2分鐘,製造出厚度20μm之樹脂薄片。層合10片該樹脂薄片,做成200μm之厚度,其後自剝離材剝離後作為試料。將該試料以上述熱硬化條件(溫度200℃,4小時)下使其硬化,作為測定用試料。對於該測定用試料,使用TA INSTRUMENTS公司製「DMA Q800」,在昇溫速度3℃/min、溫度範圍30~300℃、頻率數11Hz之條件下,測定在250℃中之貯藏彈性率E’(單位:MPa)。將所得之結果如表3所示。對於比較例1及比較例2之樹脂組成物,因無形成膜故無法測定。確認出有關實施例1~7之樹脂薄片為兼具薄片形成性與耐熱性者。另一方面,有關比較例1及2之樹脂組成物其薄片形成性為差,無法製造出樹脂薄片。且有關實施例1~7之樹脂組成物對於熱硬化後,其具有高貯藏彈性率及良好耐熱性,故可適用於電源系統模組之製作上。
1‧‧‧層合體2‧‧‧第一剝離材3‧‧‧樹脂薄片4‧‧‧第二剝離材
圖1為有關一實施形態之層合體的截面概略圖。
1‧‧‧層合體
2‧‧‧第一剝離材
3‧‧‧樹脂薄片
4‧‧‧第二剝離材
Claims (14)
- 一種樹脂薄片,其為含有樹脂組成物的樹脂薄片,其特徵為前述樹脂組成物含有(A)熱硬化性成分與(B)黏合劑成分;前述(A)熱硬化性成分含有(A1)馬來醯亞胺樹脂;前述(A1)馬來醯亞胺樹脂藉由漢森溶解度參數值所算出的漢森溶解球之半徑RHSP為3.0以上15.0以下,前述樹脂組成物之硬化後的250℃中之貯藏彈性率E’為1.0×102MPa以上2.0×103MPa以下。
- 如請求項1之樹脂薄片,其中前述樹脂組成物為進一步含有(C)無機填充物。
- 如請求項1之樹脂薄片,其中前述樹脂組成物的硬化前之30℃中的雜黏度η為5.0×106Pa.s以上5.0×109Pa.s以下。
- 如請求項1之樹脂薄片,其為使用於密封功率半導體元件者,或使用於介在前述功率半導體元件與其他電子零件之間者。
- 如請求項1之樹脂薄片,其為使用於密封使用碳化矽及氮化鎵中任1種以上之半導體元件者,或使用於介在使用前述碳化矽及氮化鎵中任1種以上之半導體元件與其他 電子零件之間者。
- 如請求項1之樹脂薄片,其中前述(B)黏合劑成分為選自由苯氧基樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、全芳香族聚酯樹脂所成群的至少一個樹脂。
- 如請求項1之樹脂薄片,其中前述(B)黏合劑成分的重量平均分子量為1萬以上10萬以下。
- 如請求項1之樹脂薄片,其中前述樹脂組成物的前述(B)黏合劑成分之含有量在前述樹脂組成物的固體成分之全量基準下為0.1質量%以上50質量%以下。
- 如請求項1~8中任一項之樹脂薄片,其中樹脂薄片的厚度為10μm以上500μm以下。
- 一種層合體,其特徵為具有支持薄片,與形成於前述支持薄片的如請求項1~9中任一項之樹脂薄片者。
- 如請求項10之層合體,其中前述支持薄片為第一剝離材,於前述樹脂薄片上進一步具備第二剝離材。
- 一種樹脂薄片的製造方法,其為含有樹脂組成物的樹脂薄片之製造方法,其特徵為具備將前述樹脂組成物溶解 於溶劑而調製樹脂組成物溶液的步驟(1)、將前述樹脂組成物溶液塗布於支持薄片的步驟(2)與乾燥經塗布的前述樹脂組成物溶液而做成樹脂薄片的步驟(3);前述樹脂組成物為含有(A)熱硬化性成分與(B)黏合劑成分;前述(A)熱硬化性成分為含有(A1)馬來醯亞胺樹脂;前述(A1)馬來醯亞胺樹脂為藉由漢森溶解度參數值所算出的漢森溶解球之半徑RHSP為3.0以上15.0以下。
- 如請求項12之樹脂薄片的製造方法,其中進一步具備前述支持薄片為第一剝離材,於前述樹脂薄片上貼合第二剝離材的步驟(4)。
- 如請求項12或13之樹脂薄片的製造方法,其中前述溶劑為甲基乙基酮、環己酮或其混合溶劑。
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