JP2013504684A - 高密度相互接続フリップチップのためのアンダーフィル - Google Patents
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Abstract
Description
本発明によれば、以下の成分(A)〜(C):
(A)エポキシ樹脂、
(B)硬化剤、及び
(C)少なくとも一つのエポキシ基を有する、多面体オリゴマーシルセスキオキサンを含み、ここで、上記成分(A)、(B)及び(C)の重量での量が、次の関係:
0.05≦(C)/((A)+(B)+(C))≦0.3
を満たす、アンダーフィル組成物が提供される。
添付の図(ここで、同様の参照符号は別々の図の全体にわたって同一又は機能的に同等の要素を指す)は、下記の詳細な説明と共に明細書に組み込まれてその一部を形成し、さらに各種実施形態を例示し、本発明に従う全ての様々な原則及び利点を説明するのに役立つ。
この文書において、関連する用語、例えば1番目及び2番目、上部及び底部等は、そのような実体もしくは動作の間のいかなる実際の当該関係又は順序を必然的に要求するか又は意味することなく、一つの実体又は動作を他の実体又は動作と区別するだけのために用いることができる。用語「含む(comprises)」、「含む(comprising)」又はその任意の他の変形は、要素のリストを含む工程、方法、物品又は装置が、それらの要素だけを含むのではなく、はっきりと載せていないか又はそのような工程、方法、物品又は装置に固有の他の要素を含むことができるような、非排他的な包含に適用されることを意図する。「…を含む」によって生じた要素は、より多くの制約なしで、要素を含むその工程、方法、物品又は装置における追加の同じ要素の存在を排除しない。
(A)エポキシ樹脂、
(B)硬化剤、及び
(C)少なくとも一つのエポキシ基を有する、多面体オリゴマーシルセスキオキサンを含み、ここで、上記成分(A)、(B)及び(C)の重量比での量が、次の関係:
0.05≦(C)/((A)+(B)+(C))≦0.3
を満たす。
を有するグリシジル多面体オリゴマーシルセスキオキサン(POSS)、アミン官能基化POSSデンドリマー、特に以下の式:
で示されるp−アミノベンゼンチオールPOSS、以下の構造式:
を有するエポキシシクロヘキシルPOSS、及び以下の構造式:
を有するトリグリシジルシクロヘキシルPOSSを挙げることができる。
少なくとも第一の反応性基で官能基化した樹脂;
少なくとも、樹脂の第一の反応性基と反応性である第二の反応性基で官能基化されたナノフィラー材料を含むことができる。
エポキシ樹脂;及び
エポキシ樹脂のガラス転移温度を実質的に変えることなく、エポキシ樹脂のガラス転移温度以上での弾性率を増加させる添加剤を含むことができる。
ビスフェノールFエポキシ樹脂23.00グラムを得た;
ポリ芳香族アミン樹脂10.00グラムを得た;
溶融シリカ65.00グラムを得た;
シランカップリング剤0.50グラムを得た;
フルオロシリコーン消泡剤0.005グラムを得た。
上記成分を、プラスチックビーカー内で約1時間、手動で十分に混合した。次に該混合物を、3本ロールミルを用いて3回粉末にした。3本ロールミルを通す最初の通過では、最も広いローラー間隔(約75ミクロン)を用いた。3本ロールミルを通す2回目の通過では間隔を小さくし(約50ミクロン)、そして3本ロールミルを通す最後の通過では最も狭い間隔(約25ミクロン)を用いた。次に混入した空気を除去するために、該混合物を減圧下に置き、30分脱気を行った。全ての場合において、アンダーフィルの硬化温度は、2時間、165℃であった。
1〜3重量%の間の第四級アミンで置換された粘土を、混合工程に先立って、上記比較例に記載された組成物に加えた。粘土の百分率は、調合物全体の重量に対してである。第四級アミン粘土は、米国特許第6,399,690号に開示されている生成物であり、製品表示I.22Eとして、Nanocor of Hoffman Estates(Illinois)より市販されている。該粘土は、他の充填剤と共に加えられ、そして全てが次に3本ロールミルを使用して粉末にされる。粉末化工程の間に、該粘土は、単一のプレートレットに剥離する。実際には、これは第四級アミンでその表面を官能基化された粘土プレートレットをもたらす。第四級プレートレット基が結合したこれらの表面は、基礎調合物の他の反応性基、例えばエポキシ基との反応に利用できる(比較例)。
比較例の成分に加えて、
実施例1で用いた、同じ第四級アミンで置換された粘土1%;及び
グリシド官能基化分岐鎖状シロキサンである、下記の化学構造を有するトリス(グリシドキシプロピルジメチルシロキシ)−フェニルシラン10%を、3本ロールミルでの粉末化に先立って、混合物に加えた。
分岐鎖状シロキサンの百分率は、エポキシ当量を単位として示される。
比較例における成分に加えて、
実施例1で使用した、第四級アミンで置換した粘土3%;
実施例2で使用した、アミン当量に基づいて10%の分岐鎖状シロキサン;及び
次の構造式を有するグリシジル多面体オリゴマーシルセスキオキサン(POSS)20%を加えた。
グリシジルPOSSの百分率は、エポキシ当量を単位として示される。
実施例3と同じ成分を、次のように量を変えて使用した:
第四級アミンで置換した粘土2%を使用した;
アミン当量に基づいて5%の分岐鎖状シロキサンを用いた;そして
エポキシ当量に基づいて10%のグリシジルPOSSを用いた。
比較例の成分に加えて:
30%(エポキシ当量に基づいて)の、実施例3で使用したグリシジルPOSSを加えた。
比較例の成分に加えて:
10%(エポキシ当量に基づいて)の、実施例3で使用したグリシジルPOSS;及び
5%(アミン当量に基づいて)の、アミン官能基化POSSデンドリマー、特に以下の形態のp−アミノベンゼンチオールPOSSを使用した。
比較例に記載された基礎調合物に加えて、10%(エポキシ当量に基づいて)の、実施例3に示されたグリシジルPOSS及び0.2重量%の、以下の構造式のピロメリット酸二無水物(PMDA)を加えた。
比較例の成分に加えて、0.25重量%の、アミノピレンで官能基化された、平均直径15ナノメートル及び1〜5ミクロンの範囲の長さを有する多層カーボンナノチューブ(MWCNT);及びエポキシ当量に基づいて20%の、以下の構造式を有するエポキシシクロヘキシルPOSSを加えた。CNTは、NanoLab in Newton, MAから得たカタログ番号PD30L1-5-NH2である。
比較例の成分に加えて、0.25重量%の、平均直径15ナノメートル及び20ミクロンの平均長さを有する単層カーボンナノチューブ(SWCNT);及びエポキシ当量に基づいて10%の、実施例3で使用したグリシジルPOSSを加えた。CNTは、NanoLab in Newton, MAから得たカタログ番号D1.5L1-5-NH2である。
比較例の成分に加えて、
5%(エポキシ当量に基づいて)の、実施例2で使用したトリス(グリシドキシプロピルジメチルシロキシ)フェニルシラン、10%(エポキシ当量に基づいて)の、以下の構造式のトリグリシジルシクロヘキシルPOSS:
及び0.5%の、実施例1で使用した第四級アミンで置換した粘土を使用した。
比較例の成分に加えて、
13重量%の酸化亜鉛、
0.25重量%のPMDA及び
5%(エポキシ当量に基づく)の、実施例10で使用したトリグリシジルシクロヘキシルPOSSを加えた。
比較例の成分に加えて、
2重量%の、Dow Corning(Midland Michigan)製ナンバー8650エポキシシロキサン;及び
2.5重量%の、実施例1で使用した、第四級アミンで置換した粘土を加えた。
基礎調合物の成分に加えて;
40%(エポキシ単位当量に基づく)の、実施例3で使用したグリシジルPOSSを加えた。
比較例の成分に加えて;
0.25%の、アミノピレンで官能基化した、竹状CNTを加えた。
表10に示したアンダーフィル組成物を、先に記載したものと同じ方法で調製した。
得られた試料に関して、DMA及びせん断保持力を以下の方法で測定し、結果を以下の表11に示した。
(1)弾性率及びTg(DMAによる)
装置:SII NanoTechnology Inc製EXSTAR DMS6100
温度上昇速度:3℃/分
測定温度範囲:24〜235℃
周波数:1Hz
変形モード:三点曲げ
試料サイズ:20×10×2mm
硬化条件:フェノール型硬化剤:150℃×1時間(芳香族アミン型硬化剤:165℃×2時間)
(2)Tg(TMAによる)
装置:MAC Science Co., Ltd.製TMA4000S
温度上昇速度:5℃/分
測定温度範囲:20〜230℃
測定モード:圧縮負荷
試料サイズ:直径8mm×長さ20mmを有する筒型
硬化条件:フェノール型硬化剤:150℃×1時間(芳香族アミン型硬化剤:165℃×2時間)
(3)せん断強度
装置:ARCTEC製Bond Tester Series 4000
印刷対象:
印刷方法:厚さ125μm及び直径2.7mmの円形
チップサイズ:2mm平方
表面安定化処理:SiN
硬化条件:フェノール型硬化剤:150℃×1時間(芳香族アミン型硬化剤:165℃×2時間)
ヘッドスピード:200.0μm/s
(4)PCT
硬化条件:フェノール型硬化剤:150℃×1時間(芳香族アミン型硬化剤:165℃×2時間)
温度:121℃
圧力:2atm.
蒸気圧:飽和
時間:20時間
i) エポキシ系多面体オリゴマーシルセスキオキサン(EP0409)及びビスフェノールF(YDF8170)を秤量し、軟膏調製装置No.10に入れ、そして混合物を、ハイブリッドミキサーを使用して、400rpmの旋回(revolution)及び1200rpmの回転(rotation)で1分間、よく混合した。
ii) 次に、該混合物に、ポリ芳香族アミン(KAYAHARD AA)及びカップリング剤(KBM403)を所定の量で加え、そして得られた混合物を、ハイブリッドミキサーを使用して、400rpmの旋回及び1200rpmの回転で2分間、よく混合した。
iii) 得られた混合物を真空中で15分静置して、脱泡を行った。
表12に示した、無機フィラーを含むアンダーフィル組成物は、参考例1と同じ方法で調製した。
得られた試料に関して、DMA及びせん断保持力を、上記実施例1及び2と同様の方法で測定した。結果を以下の表13に示す。
表14に示した、無機フィラーを含むアンダーフィル組成物は、参考例1と同じ方法で調製した。
得られた試料に関して、DMA及びせん断保持力を、実施例1及び2と同様の方法で測定した。結果を以下の表15に示す。
表16に示した、無機フィラーを含まないアンダーフィル組成物は、参考例1と同じ方法で調製した。
得られた試料に関して、DMA及びせん断保持力を、実施例1及び2と同様の方法で測定した。結果を以下の表17に示す。
表18に示した、無機フィラーを含むアンダーフィル組成物は、参考例1と同じ方法で調製した。
得られた試料に関して、DMA及びせん断保持力を、実施例1及び2と同様の方法で測定した。結果を以下の表19に示す。
前述の明細書において、本発明の具体的な実施態様を記載してきた。しかしながら、当業者は、様々な変更と改変を、下記の請求項にて説明した本発明の範囲を逸脱することなく行うことができることを十分に理解する。したがって、明細書及び図は、制限よりむしろ例示する意味とみなされ、そしてそのような変更の全てが、本発明の範囲内に含まれることが意図される。利点、長所、問題の解決策、及び任意の利点、長所又は解決策を生じるか又はより顕著にする任意の要素は、任意もしくは全ての特許請求の範囲の、決定的な、必要な又は基本的特徴もしくは要素として解釈されるというわけではない。本出願係属中になされる任意の補正及び発行される特許請求の範囲の均等物全てを含む、添付の特許請求の範囲によってのみ、本発明は定義される。
比較例に記載された基礎調合物に加えて、10%(エポキシ当量に基づいて)の、実施例3に示されたグリシジルPOSS及び0.2重量%の、以下の構造式のピロメリット酸二無水物(PMDA)を加えた。
Claims (54)
- 以下の成分(A)〜(C):
(A)エポキシ樹脂、
(B)硬化剤、及び
(C)少なくとも一つのエポキシ基を有する、多面体オリゴマーシルセスキオキサン
を含み、ここで、上記成分(A)、(B)及び(C)の重量での量が、次の関係:
0.05≦(C)/((A)+(B)+(C))≦0.3
を満たす、アンダーフィル組成物。 - 組成物が、さらに(D)無機フィラーを含む、請求項1に記載のアンダーフィル組成物。
- 成分(D)が、組成物中に30重量%〜70重量%の量で含まれる、請求項1に記載のアンダーフィル組成物。
- 硬化後のアンダーフィル組成物が、DMAによる55℃〜115℃の範囲内のTgを有する、請求項1に記載のアンダーフィル組成物。
- 硬化剤が、イミダゾール誘導体、芳香族アミン又はカルボン酸無水物を含む、請求項1に記載のアンダーフィル組成物。
- 組成物が、さらにTg調整剤を含む、請求項5に記載のアンダーフィル組成物。
- Tg調整剤が、反応性希釈剤を含む、請求項6に記載のアンダーフィル組成物。
- Tg調整剤が、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルである、請求項6に記載のアンダーフィル組成物。
- 硬化剤が、液体フェノールを含む、請求項1に記載のアンダーフィル組成物。
- 液体フェノールが、アリルフェノールノボラックである、請求項9に記載のアンダーフィル組成物。
- 無機フィラーが、シリカ、アルミナ及び窒化アルミニウムより選択される少なくとも一種を含む、請求項2に記載のアンダーフィル組成物。
- 組成物が、さらに溶媒、融剤、消泡剤、カップリング剤、難燃剤、硬化促進剤、液状又は粒状エラストマー及び界面活性剤からなる群より選択される少なくとも一つを含む、請求項1に記載のアンダーフィル組成物。
- 下記:
少なくとも第一の反応性基で官能基化された樹脂;
少なくとも、前記樹脂の前記第一の反応性基と反応することができる第二の反応性基で官能基化されたナノフィラー材料を含む、アンダーフィル材料。 - 少なくとも前記第一の反応性基で官能基化された前記樹脂が、反応性グリシジル基で官能基化されたシロキサンを含む、請求項13に記載のアンダーフィル材料。
- 前記反応性グリシジル基で官能基化された前記シロキサンが、前記グリシジル基で官能基化された多面体オリゴマーシルセスキオキサンを含む、請求項14に記載のアンダーフィル材料。
- 前記反応性グリシジル基で官能基化された前記シロキサンが、トリス(グリシドキシプロピルジメチルシロキシ)−フェニルシランを含む、請求項14に記載のアンダーフィル材料。
- 前記充填材料が、カーボンナノチューブを含む、請求項13に記載のアンダーフィル材料。
- 前記カーボンナノチューブが、アミンで官能基化されている、請求項17に記載のアンダーフィル材料。
- 前記カーボンナノチューブが、アミノピレンで官能基化されている、請求項17に記載のアンダーフィル材料。
- 前記第一の反応性基が、エポキシ基を含む、請求項13に記載のアンダーフィル材料。
- 前記カーボンナノチューブが、5ミクロン未満の平均長さを有する、請求項17に記載のアンダーフィル材料。
- 前記カーボンナノチューブが、単層カーボンナノチューブである、請求項21に記載のアンダーフィル材料。
- 前記カーボンナノチューブが、多層カーボンナノチューブである、請求項21に記載のアンダーフィル材料。
- 前記カーボンナノチューブが、竹状カーボンナノチューブである、請求項21に記載のアンダーフィル材料。
- 前記カーボンナノチューブが、5ミクロン未満の平均長さを有し、かつアミノピレンで官能基化されている単層カーボンナノチューブである、請求項18に記載のアンダーフィル材料。
- シリカ及びシランカップリング剤をさらに含む、請求項13に記載のアンダーフィル材料。
- 前記樹脂が、さらにビスフェノールFエポキシを含む、請求項13に記載のアンダーフィル材料。
- 前記樹脂が、フルオロシリコーン消泡剤を含む、請求項13に記載のアンダーフィル材料。
- アンダーフィルが、約90℃〜約135℃の範囲内のガラス転移温度を有する、請求項13に記載のアンダーフィル材料。
- アンダーフィルが、Tgより上で0.3GPaより大きいヤング率を有する、請求項13に記載のアンダーフィル材料。
- 前記フィラー材料が、官能基化された有機粘土を含む、請求項13に記載のアンダーフィル材料。
- 前記官能基化された有機粘土が、20ナノメートル未満の厚さ寸法を有するプレートレットの形態である、請求項31に記載のアンダーフィル材料。
- 前記無機フィラーで官能基化された有機粘土が、第四級アミンで官能基化されたモンモリロナイトを含む、請求項31に記載のアンダーフィル材料。
- シリカ及びシランカップリング剤をさらに含む、請求項31に記載のアンダーフィル材料。
- 前記樹脂が、ポリ芳香族アミンを含む、請求項34に記載のアンダーフィル材料。
- 前記樹脂が、ビスフェノールFエポキシをさらに含む、請求項35に記載のアンダーフィル材料。
- 前記樹脂が、フルオロシリコーン消泡剤をさらに含む、請求項36に記載のアンダーフィル材料。
- 多面体オリゴマーシルセスキオキサンをさらに含む、請求項13に記載のアンダーフィル材料。
- 前記多面体オリゴマーシルセスキオキサンが、少なくとも一つのエポキシ基を含む、請求項38に記載のアンダーフィル材料。
- 前記多面体オリゴマーシルセスキオキサンが、グリシジル多面体オリゴマーシルセスキオキサンを含む、請求項39に記載のアンダーフィル材料。
- 前記多面体オリゴマーシルセスキオキサンが、トリグリシジルシクロヘキシル多面体オリゴマーシルセスキオキサンを含む、請求項39に記載のアンダーフィル材料。
- 前記多面体オリゴマーシルセスキオキサンが、エポキシシクロヘキシル多面体オリゴマーシルセスキオキサンを含む、請求項39に記載のアンダーフィル材料。
- 分岐鎖状シロキサンをさらに含む、請求項39に記載のアンダーフィル材料。
- 前記分岐鎖状シロキサンが、反応性カップリング基で官能基化されている、請求項43に記載のアンダーフィル材料。
- 前記反応性カップリング基が、エポキシド基を含む、請求項44に記載のアンダーフィル材料。
- ピロメリット酸二無水物及び金属酸化物を含む、アンダーフィル材料。
- 前記金属酸化物が、酸化亜鉛である、請求項46に記載のアンダーフィル材料。
- グリシジル多面体オリゴマーシルセスキオキサンをさらに含む、請求項47に記載のアンダーフィル材料。
- シリカ及びシランカップリング剤をさらに含む、請求項48に記載のアンダーフィル材料。
- ビスフェノールFエポキシをさらに含む、請求項49に記載のアンダーフィル材料。
- フルオロシリコーン消泡剤をさらに含む、請求項50に記載のアンダーフィル材料。
- 下記:
エポキシ樹脂;及び
前記エポキシ樹脂のガラス転移温度を実質的に変えることなく、前記エポキシ樹脂のガラス転移温度より上での弾性率を増加させる添加剤を含む、アンダーフィル。 - 前記ガラス転移温度が、前記添加剤によって10℃未満変化する、請求項52に記載のアンダーフィル材料。
- 前記添加剤が、グリシジルシロキサンを含む、請求項53に記載のアンダーフィル材料。
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