JP7247550B2 - 封止用エポキシ樹脂組成物、及び、電子装置 - Google Patents
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Description
エポキシ樹脂、硬化剤、及び、コアシェル構造の熱膨張性フィラーを含む、エポキシ樹脂組成物であって、
前記熱膨張性フィラーが、前記コアシェル構造におけるシェルの内部に揮発性膨張剤を含む、封止用エポキシ樹脂組成物が提供される。
本明細書中、数値範囲の説明における「a~b」との表記は、特に断らない限り、a以上b以下のことを表す。例えば、「1~5質量%」とは「1質量%以上5質量%以下」の意である。
本明細書における「(メタ)アクリル」との表記は、アクリルとメタクリルの両方を包含する概念を表す。「(メタ)アクリレート」等の類似の表記についても同様である。
本明細書における「電子装置」の語は、半導体チップ、半導体素子、プリント配線基板、電気回路ディスプレイ装置、情報通信端末、発光ダイオード、物理電池、化学電池など、電子工学の技術が適用された素子、デバイス、最終製品等を包含する意味で用いられる。
尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。
ここで、揮発性膨張剤とは、シェルの軟化点以下の温度で、ガスを発生する物質を示す。すなわち、本実施形態に係る熱膨張性フィラーはその内部に揮発性膨張剤を含むことにより、加熱により膨張する。
本実施形態に係る封止用エポキシ樹脂組成物は、上記構成とすることで、所望の被封止領域内において、封止用エポキシ樹脂組成物で覆いきれない箇所の発生を低減し、封止用エポキシ樹脂組成物の散布ムラを低減することができる。
なお、熱膨張性フィラーのシェルの内部(コア)に存在する揮発性膨張剤は、圧縮成型におけるZ軸方向の圧縮において、系外に抜けるため、最終的に、封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物中には残存しないものと考えられる。
すなわち、本実施形態に係る封止用エポキシ樹脂組成物は、圧縮成型工程の前半において、熱膨張性フィラーの膨張によって、水平方向(XY軸方向)に移動し、被封止領域に広がり、圧縮成型工程の後半において、熱膨張性フィラーのシェルの内部に存在した揮発性膨張剤や空気に由来するガスがつぶされるため、特に所望する硬化膜の膜厚が薄い場合においても、散布ムラの影響を低減することができ、かつ、ボイドの少ない硬化物が得られるものと考えられる。
(条件)
封止用エポキシ樹脂組成物を0.20g分取し、内径53mmのアルミカップに入れ、アルミカップの真上から写真を撮影する。得られた画像を二値化処理し、内径53mmの円の面積D(mm2)のうち、封止用エポキシ樹脂組成物で覆われている部分の面積GA(mm2)の割合を示す、面積比RA=GA/Dを算出する。続いて該エポキシ樹脂組成物が入ったアルミカップを、175℃で3分加熱し、再度アルミカップの真上から写真を撮影する。得られた画像を二値化処理し、内径53mmの円の面積D(mm2)のうち、封止用エポキシ樹脂組成物で覆われている部分の面積GB(mm2)の面積の割合を示す、面積比RB=GB/Dを算出する。面積比RA、及び、面積比RBの比から、被覆率Cを算出する。
式(1) 被覆率C=RB/RA
続いて、エポキシ樹脂組成物の体積膨張率Eを式(2)に従い算出した。
式(2) 体積膨張率E(%)=C(3/2)×100
本実施形態に係る封止用エポキシ樹脂組成物は、体積膨張率が上記数値範囲内にあることにより、封止用エポキシ樹脂組成物の散布ムラを低減することができ、特に薄い硬化膜を形成したい場合において、孔やボイドのない封止用エポキシ樹脂組成物の硬化膜を形成することができる。
また、封止用エポキシ樹脂組成物の膨張開始温度及び最大膨張温度は、用いる熱膨張性フィラーの膨張開始温度、具体的には、用いる熱膨張性フィラーにおける揮発性膨張剤の配合の種類や組成等を調整することで制御することができる。
本実施形態に係る封止用エポキシ樹脂組成物は、その膨張開始温度、最大膨張温度を上記数値範囲内とすることにより、圧縮成型工程において、より確実に水平方向(XY軸方向)に移動し、被封止領域に均一に広がるため、より散布ムラの影響を低減することができる。
圧縮成形金型への安定した供給性、生産性、良好な秤量精度を得るという観点からは、顆粒は微粉及び粗粉が少ないことが好ましく、例えば、封止用エポキシ樹脂組成物全体に対し、2mm以上の粒子の割合が3質量%以下、106μm未満の微粉の割合が5質量%以下とすることができる。
なお、顆粒の粒度分布は、JIS標準篩を用いてふるい分け試験にて求めることができる。
また、顆粒密度は例えば、1.5~2.1g/cm3であることが好ましい。
また、175℃としたホットプレート上に置き、試料が溶融後、へらで練りながら硬化するまでの時間が30秒~300秒であることが好ましい。
本実施形態に係る封止用エポキシ樹脂組成物は、樹脂封止(ASM:as Mold)の際の収縮率が、1%未満であることが好ましく、本硬化の際の収縮率が1%未満であることが好ましい。
本実施形態に係る封止用樹脂組成物は、熱膨張性フィラーを含む。本実施形態に係る熱膨張性フィラーは、コアシェル構造であって、コアシェル構造におけるシェルの内部に揮発性膨張剤を含む。
ここで、揮発性膨張剤とは、上述のように、シェルの軟化点以下の温度で、ガスを発生する物質をいい、本実施形態に係る熱膨張性フィラーは、ガスバリア性を有するシェルの内部にコア剤として揮発性膨張剤を内包する構造を有するため、熱により上記揮発性膨張剤がガス状になるとともに上記シェルが軟化して膨張する。
熱膨張性フィラーの体積平均粒径が上記数値範囲内にあることにより、封止用エポキシ樹脂組成物が、圧縮成型中に適度に被封止領域にムラなく広がり、かつ、その硬化物中にボイドの残存の少ない、両者のバランスに優れた封止用エポキシ樹脂組成物となるものと推測される。
本実施形態に係る封止用エポキシ樹脂組成物は、熱膨張性フィラーの膨張開始温度、最大膨張温度を上記数値範囲内とすることにより、圧縮成型工程の前半において、より確実に水平方向(XY軸方向)に移動し、被封止領域に均一に広がるため、散布ムラの影響を低減することができる。
なお、最大膨張倍率とは、未膨張状態にある熱膨張性フィラーの粒子群を加熱膨張させて当該粒子群の体積を測定したとき、当該粒子群の体積が、加熱膨張前のそれに対して最大で何倍になったかを示す。
熱膨張性フィラーの最大膨張倍率を上記の態様とすることで、封止用エポキシ樹脂組成物の体積膨張率を十分に大きくすることができ、封止用エポキシ樹脂組成物の散布ムラを低減することができる。
熱可塑性樹脂が上記態様の重合体を含むことで、熱膨張性フィラーのシェルは、そのガスバリア性が十分に高く、最適な柔軟性・弾性を有するものとなる。
熱膨張性フィラーの含有量を上記数値範囲内にすることにより、得られる封止用エポキシ樹脂組成物の体積膨張率、膨張開始温度、最大膨張温度を適切な値に制御することができ、これにより散布ムラを低減することが可能となる。
本発明の封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂を含む。エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂;ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;スチルベン型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等に例示されるトリフェニルメタン型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂;フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のフェノールアラルキル型エポキシ樹脂;ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレンの2量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂;トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等のトリアジン核含有エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂としては、これらの中から1種を単独で用いてよいし、異なる2種類以上を併用してもよい。
また、封止用樹脂組成物中のエポキシ樹脂の含有量の上限値は、封止用樹脂組成物の全固形分100質量%に対して、例えば、15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましい。これにより、成形時における封止用樹脂組成物の流動性を適切に設定できる。したがって、充填性を向上できる。なお、本実施形態において、封止用樹脂組成物の全固形分とは、溶媒を除く全含有成分の合計を示す。
上記硬化剤としては、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の炭素数2~20の直鎖脂肪族ジアミン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、パラキシレンジアミン、4,4'-ジアミノジフェニルメタン、4,4'-ジアミノジフェニルプロパン、4,4'-ジアミノジフェニルエーテル、4,4'-ジアミノジフェニルスルホン、4,4'-ジアミノジシクロヘキサン、ビス(4-アミノフェニル)フェニルメタン、1,5-ジアミノナフタレン、メタキシレンジアミン、パラキシレンジアミン、1,1-ビス(4-アミノフェニル)シクロヘキサン、ジシアノジアミド等のアミノ類;アニリン変性レゾール樹脂やジメチルエーテルレゾール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂;フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、tert-ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂;トリヒドロキシフェニルメタン型フェノール樹脂等の多官能型フェノール樹脂;フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂等のフェノールアラルキル樹脂;ナフタレン骨格やアントラセン骨格のような縮合多環構造を有するフェノール樹脂;ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン;ヘキサヒドロ無水フタル酸(HHPA)、メチルテトラヒドロ無水フタル酸(MTHPA)等の脂環族酸無水物、無水トリメリット酸(TMA)、無水ピロメリット酸(PMDA)、ベンゾフェノンテトラカルボン酸(BTDA)等の芳香族酸無水物等を含む酸無水物等;ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテル等のポリメルカプタン化合物;イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネート等のイソシアネート化合物;カルボン酸含有ポリエステル樹脂等の有機酸類等が挙げられる。これらは1種類を単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
また、封止用樹脂組成物中の硬化剤の含有量の下限値は、例えば、封止用樹脂組成物の全固形分に対して0.3質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましく、1.0質量%以上であることがさらに好ましい。これにより、封止樹脂組成物の硬化速度を適切に調整することができる。したがって、局所的な硬化反応の進行により、内部応力が上昇するのを抑制できる。
本実施形態に係る封止用エポキシ樹脂組成物には、無機充填材を用いることができる。用いられる無機充填材としては、上記無機充填材としては、例えば、溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶シリカ、2次凝集シリカ等のシリカ;アルミナ;チタンホワイト;水酸化アルミニウム;タルク;クレー;マイカ;ガラス繊維等が挙げられる。これらの中でも、特に溶融球状シリカが好ましい。また、シリカの粒子形状は、限りなく真球状であることが好ましい。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態において、無機充填材の平均粒径d50は、例えばレーザー回折式粒度分布測定装置(HORIBA社製、LA-500)を用いて測定することが可能である。
本実施形態に係る封止用エポキシ樹脂組成物には、硬化促進剤を用いることができる。用いられる硬化促進剤としては、エポキシ基と硬化剤との硬化反応を促進させるものであればよく、一般に封止材料に使用するものを用いることができる。上記硬化促進剤としては、例えば、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物;1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7、ベンジルジメチルアミン、2-メチルイミダゾール等が例示されるアミジンや3級アミン、前記アミジンやアミンの4級塩等の窒素原子含有化合物から選択される1種類または2種類以上を含むことができる。これらの中でも、硬化性を向上させる観点からはリン原子含有化合物を含むことがより好ましい。また、成形性と硬化性のバランスを向上させる観点からは、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等の潜伏性を有するものを含むことがより好ましい。これらは1種類を単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
また、有機ホスフィンとしては、例えばエチルホスフィン、フェニルホスフィン等の第1ホスフィン;ジメチルホスフィン、ジフェニルホスフィン等の第2ホスフィン;トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィ ン等の第3ホスフィンが挙げられる。
より好ましいものとしては、封止用エポキシ樹脂組成物が溶融した後の急激な増粘が少ない潜伏性を有する硬化促進剤が挙げられる。
本実施形態の封止用エポキシ樹脂組成物は、シリコーンオイルを含有することができる。
l≧0、m≧0、n≧1、l+m+n≧5、
0.02≦n/(l+m+n)≦0.8、
a≧0、b≧0、a+b≧1)
本実施形態に係る封止用エポキシ樹脂組成物を得る方法について説明する。本実施形態に係る封止用エポキシ樹脂組成物は、本実施形単に係る構成を満足すれば、特にその製造方法が限定されるものではないが、例えば以下の方法で製造することができる。
具体的には、複数の小孔を有する円筒状外周部と円盤状の底面から構成される回転子の内側に、溶融混練された樹脂組成物を供給し、その樹脂組成物を、回転子を回転させて得られる遠心力によって小孔を通過させて得る方法(以下、「遠心製粉法」とも言う。);各原料成分をミキサーで予備混合後、ロール、ニーダー又は押出機等の混練機により加熱混練後、冷却、粉砕工程を経て粉砕物としたものを、篩を用いて粗粒と微紛の除去を行って得る方法(以下、「粉砕篩分法」とも言う。);各原料成分をミキサーで予備混合後、スクリュー先端部に小径を複数配置したダイを設置した押出機を用いて、加熱混練を行うとともに、ダイに配置された小孔からストランド状に押し出されてくる溶融樹脂をダイ面に略平行に摺動回転するカッターで切断して得る方法(以下、「ホットカット法」とも言う。)等が挙げられる。
いずれの方法においても、製造工程において、原料として使用する熱膨張性フィラーの膨張開始温度より低い温度を保つか、原料として使用する熱膨張性フィラーの膨張開始温度以上となる時間を短く保つことが好ましく、例えば、混合温度を110℃以下とすることが好ましく、100℃以下とすることが特に好ましい。
本実施形態に係る封止用エポキシ樹脂組成物は、ウエハレベルパッケージ(WLP)に用いることが特に好ましい。
本実施形態の電子装置の一例について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態の電子装置100の構成を示す断面図である。
本実施形態に係る電子装置の製造方法について説明する。
本実施形態に係る電子装置の製造方法は、例えば、基材上に電子部品を配設する配設工程と、上述した封止用樹脂組成物を用いて、電子部品を封止する封止工程と、を含む。
配設工程では、基材上に電子部品を配設する。
配設工程で配設される電子部品の数は限定されず、例えば、基材上に1個の電子部品を配設してもよく、基材上に複数の電子部品を配設してもよい。
配設工程では、例えば、ウエハなどの基材上に電子回路などの電子部品を形成してもよく、有機基材などの基材上に半導体素子などの電子部品を配置してもよい。
本実施形態に係る封止用樹脂組成物は、充填性に優れるため、例えば、複数のチップをスタックさせて配置する場合に好適に用いることができる。
封止工程では、上述した封止用樹脂組成物を用いて、電子部品を封止する。これにより、上述した封止部材を封止用樹脂組成物の硬化物で形成することができる。
封止する方法としては、具体的には、トランスファー成形法、圧縮成形法、インジェクション成形などが挙げられる。これらの方法により、封止用樹脂組成物を、成形し、硬化させることにより封止部材を形成することができる。本実施形態の封止用樹脂組成物は、大面積の基材を封止する場合に好適に用いることができる。
図2はWafer Level Package(:WLP)の電子装置の製造方法の一例である。
なお、配設工程として、例えば、回路面の上にバンプを形成してもよい。また、封止工程として、封止材層を削って、封止材層からバンプを露出させてもよい。さらに、封止工程の後、配線工程として、バンプに半田ボールを接続してもよい。
まず、配設工程として、例えば、図2(a)に示すように、ウエハなどの基材10上に、複数の電子部品21を配設する。図2(b)に示すように、電子部品21の上には、後述する半田ボールと、電子部品とを電気的に接続するために、メタルポストなどのバンプ22を形成されている。
次いで、封止工程として、上述した電子部品21を覆うように封止用樹脂組成物を用いて封止し、封止材層30を形成する。従来であれば、図2(c)に示すように、バンプ22よりも高い樹脂膜を形成した後、封止材層30を削ることで、封止材層30からバンプ22を露出させていたところ、本発明によれば、研磨工程を経ずに、バンプ22を露出させた構成を得ることができる(図2(d))。あるいは、本発明によれば、少ない研磨量で、バンプ22を露出させた構成を得ることができる。
次いで、配線工程として、例えば、図2(e)に示すように、バンプ22に半田ボール96を接続する。
次いで、個片化工程として、例えば、図2(f)に示すように、封止材層30及び基材10をダイシングブレード、レーザーなどで切断し、電子装置50を得る。なお、個片化する電子装置50に接続されるバンプ22及び半田ボール96の数は限定されず、電子装置50の種類に応じて設定することができる。
続いて、電子部品21が形成された基材10を、クランプや吸着のような固定手段により、圧縮成形金型の上型に固定する。続いて、減圧下、金型の上型と下型の間隔を狭めることにより、顆粒状の熱硬化性樹脂組成物は、下型キャビティ内で所定温度に加熱され、溶融状態となる。続いて、金型の上型と下型を結合させることにより、溶融状態の熱硬化性樹脂組成物を上型に固定された、電子部品21に対して押し当てる。その後、金型の上型と下型を結合させた状態を保持しながら、所定時間をかけて熱硬化性樹脂組成物を硬化させる。これにより、基材10上の電子部品21およびバンプ22を封止した封止材層30を形成することができる。
本実施形態においては、顆粒状の熱硬化性樹脂組成物に代えて、シート状の熱硬化性樹脂組成物を使用した場合でも、上記のような圧縮成形を利用することができる。
エポキシ樹脂1:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬社製、NC3000L)
硬化剤1:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型フェノール樹脂(明和化成社製、MEH-7851SS)
硬化促進剤1:テトラフェニルフォスフォニウム 4,4'-スルフォニルジフェノラート
硬化促進剤2:テトラフェニルホスホニウムビス(ナフタレン-2,3-ジオキシ)フェニルシリケート
無機充填材1:球状溶融シリカ(マイクロン社製、平均粒径 2μm)
熱膨張性フィラー1:松本油脂製薬株式会社、FN-100SSD、平均粒径 10~20μm、膨張開始温度 120~130℃、最大膨張温度 145~155℃、熱膨張性フィラー1とEVAバインダーを、固形分重量比9:1で混合した組成物における加熱時(160℃)の膨張率 5.4倍
熱膨張性フィラー2:松本油脂製薬株式会社、FN-80GSD、平均粒径10~20μm、膨張開始温度100~110℃、最大膨張温度125~135℃、熱膨張性フィラー2とEVAバインダーを、固形分重量比9:1で混合した組成物における加熱時(150℃)の膨張率 7.6倍
着色剤1:カーボンブラック(東海カーボン、ERS-2001)
カップリング剤1:下記式(S1)で表されるN-フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング社製、CF-4083)
離型剤1:ジエタノールアミン・ジモンタン酸エステル(NC-133、伊藤製油社製)
イオン捕捉剤1:ハイドロキシタルサイト(東亜合成)
シリコーンオイル1:有機官能性シロキサン(FZ-3730、東レダウ)
低応力剤1:カルボキシル基末端ブタジエン・アクリロニトリル共重合体(CTBN1008SP、PTI JAPAN)
各実施例及び比較例のそれぞれについて、以下のように封止用樹脂組成物を調製した。
まず、表1に示す各成分をミキサーにより混合した。次いで、得られた混合物を、直径65mmのシリンダー内径を持つ同方向回転二軸押出機にてスクリュー回転数30rpm、100℃の樹脂温度で溶融混練した。次に、直径20cmの回転子の上方より溶融混練された樹脂組成物を2kg/hrの割合で供給し、回転子を3000rpmで回転させて得られる遠心力によって、115℃に加熱された円筒状外周部の複数の小孔(孔径1.2mm)を通過させた。その後、冷却することで顆粒状の封止用エポキシ樹脂組成物を得た。
表1中における各成分の詳細は上述したとおりである。なお、表1に示す各成分の配合割合は、全て質量部を指す。
(体積膨張率)
各実施例・比較例の封止用エポキシ樹脂組成物を0.20g分取し、内径53mmの円柱状のアルミカップに均一に分布するよう入れ、アルミカップの真上から写真を撮影した。撮影画像を、アルミが露出している部分と封止用エポキシ樹脂組成物で覆われている部分とに二値化処理し、封止用エポキシ樹脂組成物で覆われている部分の面積GA(mm2)を算出した。続いて、封止用エポキシ樹脂組成物で覆われている部分の面積GA(mm2)を、アルミカップの底面の面積(直径53mmの円の面積D(mm2))で除することにより、封止用エポキシ樹脂組成物で覆われている部分の面積の割合を示す、面積比RA(=GA/D)を算出した。続いてエポキシ樹脂組成物が入ったアルミカップを、175℃で3分加熱し、加熱後のエポキシ樹脂組成物が入ったアルミカップについて、再度アルミカップの真上から写真を撮影した。加熱前と同様に、撮影画像を、アルミが露出している部分と封止用エポキシ樹脂組成物で覆われている部分とに二値化処理し、封止用エポキシ樹脂組成物で覆われている部分の面積GB(mm2)を算出した。続いて、封止用エポキシ樹脂組成物で覆われている部分の面積GB(mm2)を、アルミカップの底面の面積(直径53mmの円の面積D(mm2))で除することにより、封止用エポキシ樹脂組成物で覆われている部分の面積の割合を示す、面積比RB(=GB/D)を算出した。これらの面積比の比を以って以下の式(1)で、被覆率Cを算出した。
式(1) 被覆率C=RB/RA
続いて、エポキシ樹脂組成物の体積膨張率Eを式(2)に従い算出した。
式(2) 体積膨張率E(%)=C(3/2)×100
低圧トランスファー成形機(コータキ精機株式会社製、KTS-15)を用いて、流動特性評価用金型(フラットフロー金型)に、金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、保圧時間120秒の条件で、半導体封止用樹脂組成物を注入し、半導体封止用樹脂組成物の流動の始点から終点までの流動距離を流動長として求めた。単位はcmとした。
175℃としたホットプレート上に各実施例・比較例の封止用エポキシ樹脂組成物からなる試料を置き、試料が溶融後、へらで練りながら硬化するまでの時間を測定した。この時間が短いほど、硬化速度が速いことを示す。
実施例および比較例のそれぞれの封止用エポキシ樹脂組成物について、高化式フローテスター(島津製作所(株)製、CFT-500C)を用いて、温度175℃、荷重40kgf(ピストン面積1cm2)、ダイ穴直径0.50mm、ダイ長さ1.00mmの試験条件で溶解した封止用エポキシ樹脂組成物のみかけの粘度ηを測定した。粘度ηは、以下の計算式より算出した。計算式中、Qは単位時間あたりに流れる封止用エポキシ樹脂組成物の流量である。表2中の単位はPa・秒である。
η=(4πDP/128LQ)×10-3(Pa・秒)
η:みかけの粘度
D:ダイ穴直径(mm)
P:試験圧力(Pa)
L:ダイ長さ(mm)
Q:フローレート(cm3/秒)
実施例および比較例のそれぞれの封止用エポキシ樹脂組成物について、樹脂封止(ASM:as Mold)を行った後、本硬化させて樹脂封止基板を作製することを想定した加熱条件(PMC:Post Mold Cure)で収縮率を評価した。まず、円盤状の金型の室温における寸法を4箇所測定し、その平均値を算出した。続けて、金型に封止用エポキシ樹脂組成物を投入して得られた円盤状の硬化物を得、得られた硬化物に熱処理を施した後の室温における直径を、当該金型で測定した箇所に対応する4箇所で測定し、その平均値を算出した。次に、得られた平均値を、次式:〔(室温における金型寸法-熱処理後の硬化物の室温における寸法)/室温における金型寸法〕×100(%)に当てはめて、硬化物の収縮率Sn(%)を算出した。
結果を表2に示す。樹脂封止を想定した温度条件は、175℃、180秒、本硬化を想定した温度条件は175℃、4時間とした。
得られた顆粒状の封止用エポキシ樹脂組成物をロータップ型篩振動機(丸菱科学機械製作所製、型式-SS-100A)に備え付けた目開き106μmのJIS標準篩を用い、篩を20分間に亘って振動(ハンマー打数:120回/分)させながら試料を篩に通して分級し、106μm未満の微粉を除去した。次いで、顆粒状の樹脂組成物を32メッシュ(目開き500μm)のJIS標準篩にて篩分後、篩上の顆粒状の樹脂組成物約5gを0.1mgまで秤量したものを試料とした。ピクノメータ(容量50cc)を蒸留水で満たし、さらに界面活性剤を数滴添加した後、蒸留水と界面活性剤の入ったピクノメータの質量を測定した。次いで、ピクノメータに試料をいれ、蒸留水と界面活性剤と試料の入ったピクノメータ全体の質量を測定し、以下の式にしたがって算出する。
顆粒密度(g/ml)=(Mp×ρw)/(Mw+Mp-Mt)
ρw:測定時の温度における蒸留水の密度(g/ml)
Mw:蒸留水を満たし、さらに界面活性剤を数滴添加したピクノメータの質量(g)
Mp:試料の質量(g)
Mt:蒸留水と界面活性剤と試料をいれたピクノメータの質量(g)
20 銅ピラー
21 電子部品
22 バンプ
30 封止材層
50 電子装置
80 再配線絶縁層
92 ビア
94 再配線回路
96 半田ボール
98 ソルダーレジスト層
100 電子装置
140 半導体チップ
Claims (12)
- エポキシ樹脂、硬化剤、及び、コアシェル構造の熱膨張性フィラーを含む、エポキシ樹脂組成物であって、
前記熱膨張性フィラーが、前記コアシェル構造におけるシェルの内部に揮発性膨張剤を含み、
前記エポキシ樹脂組成物は顆粒状であり、圧縮成型用である、封止用エポキシ樹脂組成物。 - 以下の条件で測定される前記エポキシ樹脂組成物の体積膨張率が100%以上である、請求項1に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
(条件)
封止用エポキシ樹脂組成物を0.20g分取し、内径53mmのアルミカップに入れ、アルミカップの真上から写真を撮影する。得られた画像を二値化処理し、内径53mmの円の面積D(mm2)のうち、封止用エポキシ樹脂組成物で覆われている部分の面積GA(mm2)の割合を示す、面積比RA=GA/Dを算出する。続いて該エポキシ樹脂組成物が入ったアルミカップを、175℃で3分加熱し、再度アルミカップの真上から写真を撮影する。得られた画像を二値化処理し、内径53mmの円の面積D(mm2)のうち、封止用エポキシ樹脂組成物で覆われている部分の面積GB(mm2)の面積の割合を示す、面積比RB=GB/Dを算出する。面積比RA、及び、面積比RBの比から、被覆率Cを算出する。
式(1) 被覆率C=RB/RA
続いて、エポキシ樹脂組成物の体積膨張率Eを式(2)に従い算出した。
式(2) 体積膨張率E(%)=C(3/2)×100 - 前記熱膨張性フィラーのレーザー回折式粒度分布測定装置で測定した平均粒径が1μm以上200μm以下である、請求項1又は2に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
- 前記揮発性膨張剤が炭化水素を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
- 前記揮発性膨張剤が、沸点が-30℃以上175℃以下の炭化水素を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
- 前記コアシェル構造におけるシェルが、熱可塑性樹脂を含む、請求項1~5のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
- 前記熱可塑性樹脂は、塩化ビニリデンに由来する構造単位、ニトリル系モノマーに由来する構造単位、(メタ)アクリル酸エステル系モノマーに由来する構造単位、アミド基を有するモノマーに由来する構造単位、及び、分子中にグリシジル基を有するモノマーに由来する構造単位、からなる群より選択される少なくとも1種の構造単位を有する重合体を含む、請求項6に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
- DMA(動的粘弾性測定)を用い下記の<方法>により得られる前記封止用エポキシ樹脂組成物の膨張開始温度が、50℃以上、175℃以下である、請求項1~7のいずれか一項に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
<方法>
前記封止用エポキシ樹脂組成物0.5mgを直径6.0mm、深さ4.8mmのアルミカップに入れ、前記封止用エポキシ樹脂組成物の上部にアルミ蓋を乗せ、その試料に上から加圧子により0.01Nの力を加えた状態でサンプル高さを測定する。その状態で20℃から300℃まで10℃/minの昇温速度で加熱し、加圧子の垂直方向における変位量を測定し、正方向への変位開始温度を膨張開始温度とする。 - DMA(動的粘弾性測定)を用い下記の<方法>により得られる前記封止用エポキシ樹脂組成物の最大膨張温度が、80℃以上、180℃以下である、請求項1~8のいずれか一項に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
<方法>
前記封止用エポキシ樹脂組成物0.5mgを直径6.0mm、深さ4.8mmのアルミカップに入れ、前記封止用エポキシ樹脂組成物の上部にアルミ蓋を乗せ、その試料に上から加圧子により0.01Nの力を加えた状態でサンプル高さを測定する。その状態で20℃から300℃まで10℃/minの昇温速度で加熱し、加圧子の垂直方向における変位量を測定し、最大変位量を示した温度を最大膨張温度とする。 - 請求項1~9のいずれか一項に記載の封止用エポキシ樹脂組成物であって、平均粒径が1mm以下である、封止用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の封止用エポキシ樹脂組成物であって、
電子部品の封止に用いる、封止用エポキシ樹脂組成物。 - 請求項1~11のいずれか一項に記載の封止用エポキシ樹脂組成物の硬化膜を備える電子装置。
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