JPH09181226A - ボール・グリッド・アレイ用樹脂組成物 - Google Patents
ボール・グリッド・アレイ用樹脂組成物Info
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- JPH09181226A JPH09181226A JP3152296A JP3152296A JPH09181226A JP H09181226 A JPH09181226 A JP H09181226A JP 3152296 A JP3152296 A JP 3152296A JP 3152296 A JP3152296 A JP 3152296A JP H09181226 A JPH09181226 A JP H09181226A
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- Japan
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- resin composition
- resin
- shrinkage
- curing
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボール・グリッド・アレイ型半導体デバイス
が使用される−６５℃〜２５０℃で、反り量が極めて小
さいパッケージを得ることのできる樹脂組成物の特性を
提供するものである。 【解決手段】 エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、
無機充填材、硬化促進剤からなる樹脂組成物において、
樹脂組成物の硬化物が硬化収縮率０．１５％以下、常温
での熱膨張係数０．８×１０-5〜１．５×１０-5／℃の
特性を有するボール・グリッド・アレイ用樹脂組成物。
が使用される−６５℃〜２５０℃で、反り量が極めて小
さいパッケージを得ることのできる樹脂組成物の特性を
提供するものである。 【解決手段】 エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、
無機充填材、硬化促進剤からなる樹脂組成物において、
樹脂組成物の硬化物が硬化収縮率０．１５％以下、常温
での熱膨張係数０．８×１０-5〜１．５×１０-5／℃の
特性を有するボール・グリッド・アレイ用樹脂組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボール・グリッド
・アレイ（以下、ＢＧＡという）用樹脂組成物におい
て、特に反り量が極めて小さいパッケージを得ることの
できる樹脂組成物に関するものである。
・アレイ（以下、ＢＧＡという）用樹脂組成物におい
て、特に反り量が極めて小さいパッケージを得ることの
できる樹脂組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ本体を機械的、化学的作用から保護
するために、半導体用樹脂組成物が開発、生産されてき
た。しかし、最近はチップの信頼性が向上したために、
封止の目的が変容しつつある。例えば、熱放散性や電気
特性の向上が要求特性としてクローズアップされてき
た。更に、低価格で生産・実装できるシステムの開発が
積極的に進められ、ＢＧＡが新規のパッケージの一つと
して生み出されてきた。ＢＧＡは、基板上に直接ＩＣチ
ップを実装し、その上を樹脂組成物で覆う構造を取るた
め、このバイメタル様の構造は、温度によって反りが発
生するという欠点を有している。現在まで、全ての温度
域（−６５℃〜２５０℃）において反り量を低減できる
樹脂組成物の特性については見いだされていなかった。
するために、半導体用樹脂組成物が開発、生産されてき
た。しかし、最近はチップの信頼性が向上したために、
封止の目的が変容しつつある。例えば、熱放散性や電気
特性の向上が要求特性としてクローズアップされてき
た。更に、低価格で生産・実装できるシステムの開発が
積極的に進められ、ＢＧＡが新規のパッケージの一つと
して生み出されてきた。ＢＧＡは、基板上に直接ＩＣチ
ップを実装し、その上を樹脂組成物で覆う構造を取るた
め、このバイメタル様の構造は、温度によって反りが発
生するという欠点を有している。現在まで、全ての温度
域（−６５℃〜２５０℃）において反り量を低減できる
樹脂組成物の特性については見いだされていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＢＧＡ型半
導体デバイスが使用される全温度域、即ち−６５℃〜２
５０℃で反り量が極めて小さいパッケージを得ることの
できる樹脂組成物の特性を提供するものである。
導体デバイスが使用される全温度域、即ち−６５℃〜２
５０℃で反り量が極めて小さいパッケージを得ることの
できる樹脂組成物の特性を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂硬化剤、全組成物１００重量％に対
して７８〜９３重量％の無機充填材、及び硬化促進剤を
必須成分とした樹脂組成物であって、該樹脂組成物の硬
化物が硬化収縮率０．１５％以下、常温での熱膨張係数
０．８×１０-5〜１．５×１０-5／℃の特性を有するこ
とを特徴とするボール・グリッド・アレイ用の樹脂組成
物であり、好ましくは、上記の特性に加えて、硬化物の
ガラス転移温度が１８０℃以上であるボール・グリッド
・アレイ用の樹脂組成物であり、更に好ましくはエポキ
シ樹脂が下記式１及びフェノール樹脂硬化剤が下記式２
に示すものであるボール・グリッド・アレイ用の樹脂組
成物である。
脂、フェノール樹脂硬化剤、全組成物１００重量％に対
して７８〜９３重量％の無機充填材、及び硬化促進剤を
必須成分とした樹脂組成物であって、該樹脂組成物の硬
化物が硬化収縮率０．１５％以下、常温での熱膨張係数
０．８×１０-5〜１．５×１０-5／℃の特性を有するこ
とを特徴とするボール・グリッド・アレイ用の樹脂組成
物であり、好ましくは、上記の特性に加えて、硬化物の
ガラス転移温度が１８０℃以上であるボール・グリッド
・アレイ用の樹脂組成物であり、更に好ましくはエポキ
シ樹脂が下記式１及びフェノール樹脂硬化剤が下記式２
に示すものであるボール・グリッド・アレイ用の樹脂組
成物である。
【化３】
【化４】
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明で用いるエポキシ樹脂は、
例えばオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、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、トリフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレ
ン型エポキシ樹脂、ビフェニール型エポキシ樹脂等が挙
げられ、特に、式１に示されるトリフェノールメタン型
のエポキシ樹脂が好ましい。式１のエポキシ樹脂は、主
鎖が剛直で屈曲性がないので、フェノール樹脂と反応し
ても主鎖が屈曲しない。そのため硬化反応時に自由体積
がつぶれないので硬化収縮率が少ないという特徴があ
る。なお、ビフェニル構造も剛直であるが、平面的で有
るために分子同士がスタックして硬化時に自由体積が減
るので硬化収縮は大きい。また更に、トリフェノールメ
タン型エポキシ樹脂はこの剛直性のために、ガラス転移
温度（以下Ｔｇという）も高く、ＢＧＡの反り低減に効
果の高い構造をしていると考えられる。式１における官
能基Ｒは、水素、メチル又はｔ−ブチル基である。これ
らは同一でも異なっていてもよい。本発明で用いられる
エポキシ樹脂は、平均分子量、エポキシ当量に関しては
特に限定しないが、信頼性向上のためイオン性不純物は
極力少ないことが望ましい。
例えばオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、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、トリフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレ
ン型エポキシ樹脂、ビフェニール型エポキシ樹脂等が挙
げられ、特に、式１に示されるトリフェノールメタン型
のエポキシ樹脂が好ましい。式１のエポキシ樹脂は、主
鎖が剛直で屈曲性がないので、フェノール樹脂と反応し
ても主鎖が屈曲しない。そのため硬化反応時に自由体積
がつぶれないので硬化収縮率が少ないという特徴があ
る。なお、ビフェニル構造も剛直であるが、平面的で有
るために分子同士がスタックして硬化時に自由体積が減
るので硬化収縮は大きい。また更に、トリフェノールメ
タン型エポキシ樹脂はこの剛直性のために、ガラス転移
温度（以下Ｔｇという）も高く、ＢＧＡの反り低減に効
果の高い構造をしていると考えられる。式１における官
能基Ｒは、水素、メチル又はｔ−ブチル基である。これ
らは同一でも異なっていてもよい。本発明で用いられる
エポキシ樹脂は、平均分子量、エポキシ当量に関しては
特に限定しないが、信頼性向上のためイオン性不純物は
極力少ないことが望ましい。
【０００６】本発明で用いられるフェノール樹脂硬化剤
は、例えばフェノールノボラック樹脂、パラキシリレン
変性フェノールノボラック樹脂、トリフェノールメタン
型フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡ等が挙
げられ、特に、式２に示されるようなトリフェノールメ
タン型フェノールノボラックが好ましい。式１のトリフ
ェノールメタン型のエポキシ樹脂と同様、主鎖が剛直で
屈曲性がないので、硬化反応しても主鎖が屈曲しない。
そのため硬化反応時に自由体積がつぶれないので硬化収
縮率が少ない。特にトリフェノールメタン型のエポキシ
樹脂と併用した場合、硬化収縮率はほぼ零となることが
分かった。また更に、トリフェノールメタン型フェノー
ルノボラック樹脂はこの剛直性のために、Ｔｇも高く、
ＢＧＡの反り低減に効果高い構造をしていると考えられ
る。式２における官能基Ｒは、水素、メチル又はメトキ
シ基のいずれかである。これらは同一でも異なっていて
もよい。本発明で用いられるフェノール樹脂硬化剤は、
分子量、水酸基当量に対して特に限定されないが、信頼
性向上の観点から、イオン性不純物は極力低いことが望
ましい。
は、例えばフェノールノボラック樹脂、パラキシリレン
変性フェノールノボラック樹脂、トリフェノールメタン
型フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡ等が挙
げられ、特に、式２に示されるようなトリフェノールメ
タン型フェノールノボラックが好ましい。式１のトリフ
ェノールメタン型のエポキシ樹脂と同様、主鎖が剛直で
屈曲性がないので、硬化反応しても主鎖が屈曲しない。
そのため硬化反応時に自由体積がつぶれないので硬化収
縮率が少ない。特にトリフェノールメタン型のエポキシ
樹脂と併用した場合、硬化収縮率はほぼ零となることが
分かった。また更に、トリフェノールメタン型フェノー
ルノボラック樹脂はこの剛直性のために、Ｔｇも高く、
ＢＧＡの反り低減に効果高い構造をしていると考えられ
る。式２における官能基Ｒは、水素、メチル又はメトキ
シ基のいずれかである。これらは同一でも異なっていて
もよい。本発明で用いられるフェノール樹脂硬化剤は、
分子量、水酸基当量に対して特に限定されないが、信頼
性向上の観点から、イオン性不純物は極力低いことが望
ましい。
【０００７】本発明で用いられる無機充填材は、溶融シ
リカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、２次凝集
シリカ粉末、アルミナ等が挙げられる。特に、コスト、
信頼性、そして流動性の点から球状シリカ粉末が好適に
使用される。なお、この無機充填材は、シランカップリ
ング剤や、チタネートカップリング剤、その他の表面処
理剤によって予め表面処理されていてもかまわない。本
発明における無機充填材の配合量は７８〜９３重量％で
あることが望ましい。７８重量％未満では熱膨張係数が
１．５×１０-5／℃以上となり、ＢＧＡの反りが大きく
なる。９３重量％を越えると、流動性が低下する為に成
形できない。なお、無機充填材の平均粒径、最大粒径、
粒度分布に関しては特に制限はない。
リカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、２次凝集
シリカ粉末、アルミナ等が挙げられる。特に、コスト、
信頼性、そして流動性の点から球状シリカ粉末が好適に
使用される。なお、この無機充填材は、シランカップリ
ング剤や、チタネートカップリング剤、その他の表面処
理剤によって予め表面処理されていてもかまわない。本
発明における無機充填材の配合量は７８〜９３重量％で
あることが望ましい。７８重量％未満では熱膨張係数が
１．５×１０-5／℃以上となり、ＢＧＡの反りが大きく
なる。９３重量％を越えると、流動性が低下する為に成
形できない。なお、無機充填材の平均粒径、最大粒径、
粒度分布に関しては特に制限はない。
【０００８】本発明で用いられる硬化促進剤は、例えば
トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフィン・
テトラボレート、テトラフェニルホスフィン・テトラナ
フトエ酸ボレート、テトラフェニルホスフィン・テトラ
安息香酸ボレート、トリフェニルホスフィン・トリハイ
ドロボレート、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）
ウンデセン−７等のエポキシ基とフェノール性水酸基の
化学反応を促進させるものであればよい。
トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフィン・
テトラボレート、テトラフェニルホスフィン・テトラナ
フトエ酸ボレート、テトラフェニルホスフィン・テトラ
安息香酸ボレート、トリフェニルホスフィン・トリハイ
ドロボレート、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）
ウンデセン−７等のエポキシ基とフェノール性水酸基の
化学反応を促進させるものであればよい。
【０００９】次に、ＢＧＡの反りが生じる原因について
説明する。ＢＧＡは、回路基板とバイメタル構造になっ
ているために熱収縮率等の差によって反りが生じること
は良く知られている。そこでＢＧＡを構成する各種基材
を１７５℃から２５℃に冷却した時の収縮がどの程度で
あるか概算して考察する。ここで１７５℃とは、一般的
にＢＧＡが成形される温度である。ＢＧＡを構成する基
材は主に回路基板とＩＣチップと樹脂組成物の３者であ
るが、このうちＩＣチップは回路基板の面積に較べて２
０〜５０％程度と小さく、反りの主要因とはならない。
反りは回路基板と樹脂組成物の収縮率のミスマッチに起
因すると考えられるので、その両者の収縮率を比較して
考察した。ただし、封止樹脂組成物は１７５℃にて成形
されるために、熱収縮率のみで収縮を考えることはでき
ない。反りに起因する収縮として硬化収縮も考慮してト
ータルの収縮率を概算することにする。
説明する。ＢＧＡは、回路基板とバイメタル構造になっ
ているために熱収縮率等の差によって反りが生じること
は良く知られている。そこでＢＧＡを構成する各種基材
を１７５℃から２５℃に冷却した時の収縮がどの程度で
あるか概算して考察する。ここで１７５℃とは、一般的
にＢＧＡが成形される温度である。ＢＧＡを構成する基
材は主に回路基板とＩＣチップと樹脂組成物の３者であ
るが、このうちＩＣチップは回路基板の面積に較べて２
０〜５０％程度と小さく、反りの主要因とはならない。
反りは回路基板と樹脂組成物の収縮率のミスマッチに起
因すると考えられるので、その両者の収縮率を比較して
考察した。ただし、封止樹脂組成物は１７５℃にて成形
されるために、熱収縮率のみで収縮を考えることはでき
ない。反りに起因する収縮として硬化収縮も考慮してト
ータルの収縮率を概算することにする。
【００１０】 ビスマレイミドトリアジン樹脂を用い
た回路基板：常温における熱膨張係数が１．３×１０-5
／℃であることから、１７５℃から２５℃に冷却した場
合の熱収縮率は、１．３×１０-5／℃×（１７５−２
５）℃×１００＝０．１９５％で、約０．２％となる。 樹脂組成物：常温における熱膨張係数が１．３×１
０-5と回路基板の熱膨張係数と同じとすると、１７５℃
から２５℃に冷却した場合の熱収縮率は、１．３×１０
-5／℃×（１７５−２５）℃×１００＝０．１９５％
で、約０．２％となる。さらに、一般的な硬化収縮率は
０．３％であるから反りに関係するトータルの収縮率
は、トータルの収縮率＝硬化収縮率＋熱収縮率＝０．３
＋０．２＝０．５％で、約０．５％となる。ここでトー
タルの収縮率とは図２で示されるように、硬化収縮率と
熱収縮率との和である。硬化収縮率とは、成形温度にお
いて樹脂組成物中のエポキシ樹脂／フェノール樹脂硬化
剤が、液体状態からゲル化して固体状態になる時に生じ
る体積減少を示す。回路基板の熱収縮率が０．２％で、
樹脂組成物のトータルの収縮率が０．５％であり、その
差が大きい。従って従来の樹脂組成物を用いてＢＧＡを
１７５℃で一体成形しても、大きく反ることになる。
た回路基板：常温における熱膨張係数が１．３×１０-5
／℃であることから、１７５℃から２５℃に冷却した場
合の熱収縮率は、１．３×１０-5／℃×（１７５−２
５）℃×１００＝０．１９５％で、約０．２％となる。 樹脂組成物：常温における熱膨張係数が１．３×１
０-5と回路基板の熱膨張係数と同じとすると、１７５℃
から２５℃に冷却した場合の熱収縮率は、１．３×１０
-5／℃×（１７５−２５）℃×１００＝０．１９５％
で、約０．２％となる。さらに、一般的な硬化収縮率は
０．３％であるから反りに関係するトータルの収縮率
は、トータルの収縮率＝硬化収縮率＋熱収縮率＝０．３
＋０．２＝０．５％で、約０．５％となる。ここでトー
タルの収縮率とは図２で示されるように、硬化収縮率と
熱収縮率との和である。硬化収縮率とは、成形温度にお
いて樹脂組成物中のエポキシ樹脂／フェノール樹脂硬化
剤が、液体状態からゲル化して固体状態になる時に生じ
る体積減少を示す。回路基板の熱収縮率が０．２％で、
樹脂組成物のトータルの収縮率が０．５％であり、その
差が大きい。従って従来の樹脂組成物を用いてＢＧＡを
１７５℃で一体成形しても、大きく反ることになる。
【００１１】反り量を各温度域にて最小限にする樹脂組
成物の収縮率について考察する。まず、樹脂組成物のト
ータルの収縮率は、回路基板と同じく０．２％である必
要がある。図１にトータルの収縮率と常温での反り量と
の相関関係を示した。上記の考察どおり、トータルの収
縮率が０．２％に近づく程反りは小さくなる。トータル
の収縮率は、硬化収縮率と熱収縮率の和であることは既
に述べたとおりである。反りを小さくする、即ちトータ
ルの収縮率を０．２％に近づける（常温の反りの場合）
ために必要な硬化収縮率及び熱収縮率について考察す
る。 硬化収縮率に関する考察 成形直後に一般の樹脂組成物は０．３％収縮しており、
ここで既に回路基板との間に反りを生じている。ＢＧＡ
用の樹脂組成物として硬化収縮率は０％、即ち硬化収縮
しないことが望ましいが、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂硬化剤は化学構造上必ず硬化収縮するので、可能な限
り硬化収縮の小さい樹脂組成物が望まれる。本発明者の
検討では、硬化収縮率が０．１５％以下であれば実用上
大きな問題がないことを確認しているが、それを越える
硬化収縮率を有する樹脂組成物では１５０〜２１０℃の
高温域にて反りの問題が発生することが判明している。
成物の収縮率について考察する。まず、樹脂組成物のト
ータルの収縮率は、回路基板と同じく０．２％である必
要がある。図１にトータルの収縮率と常温での反り量と
の相関関係を示した。上記の考察どおり、トータルの収
縮率が０．２％に近づく程反りは小さくなる。トータル
の収縮率は、硬化収縮率と熱収縮率の和であることは既
に述べたとおりである。反りを小さくする、即ちトータ
ルの収縮率を０．２％に近づける（常温の反りの場合）
ために必要な硬化収縮率及び熱収縮率について考察す
る。 硬化収縮率に関する考察 成形直後に一般の樹脂組成物は０．３％収縮しており、
ここで既に回路基板との間に反りを生じている。ＢＧＡ
用の樹脂組成物として硬化収縮率は０％、即ち硬化収縮
しないことが望ましいが、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂硬化剤は化学構造上必ず硬化収縮するので、可能な限
り硬化収縮の小さい樹脂組成物が望まれる。本発明者の
検討では、硬化収縮率が０．１５％以下であれば実用上
大きな問題がないことを確認しているが、それを越える
硬化収縮率を有する樹脂組成物では１５０〜２１０℃の
高温域にて反りの問題が発生することが判明している。
【００１２】硬化収縮率は、前述したようにトータルの
収縮率が、硬化収縮率と熱収縮率の和であるために下記
式で求める。 硬化収縮率＝トータルの収縮率−熱収縮率 式３ トータルの収縮率の測定は、５０〜１００φｍｍの円盤
の成形金型を１７５℃に加熱する。加熱した時に金型の
内径をデジタルノギス等の精密ノギスにて測定する。こ
の時の値をｒ１（ｍｍ）とする。この金型を用いて１７
５℃、注入圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ２、２分で樹脂組成物
の成形品を作製する。得られた成形品をポストキュアと
して、１７５℃、８時間の処理を行った後に、常温に戻
した時の成形品の外形を測定する。この時の値をｒ
２（ｍｍ）とする。トータルの収縮率は下記式で求め
る。 トータルの収縮率（％）＝［（ｒ1−ｒ2）／ｒ1］×１００ 熱収縮率は、１７５℃、注入圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ２、
２分で樹脂組成物の成形品を作製し、１７５℃、８時間
で熱処理を行った成形品の熱膨張係数をＴＭＡ（熱機械
分析）を用いて測定する。昇温速度は１０℃／分で行
う。測定後、２５℃から１７５℃における熱膨張率を算
出し、これを熱収縮率として取り扱う。しかし、硬化収
縮率が、０．１５％以下であれば全ての温度域にてＢＧ
Ａの反り量がかなり抑えられるが、この特性だけでは不
十分である。
収縮率が、硬化収縮率と熱収縮率の和であるために下記
式で求める。 硬化収縮率＝トータルの収縮率−熱収縮率 式３ トータルの収縮率の測定は、５０〜１００φｍｍの円盤
の成形金型を１７５℃に加熱する。加熱した時に金型の
内径をデジタルノギス等の精密ノギスにて測定する。こ
の時の値をｒ１（ｍｍ）とする。この金型を用いて１７
５℃、注入圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ２、２分で樹脂組成物
の成形品を作製する。得られた成形品をポストキュアと
して、１７５℃、８時間の処理を行った後に、常温に戻
した時の成形品の外形を測定する。この時の値をｒ
２（ｍｍ）とする。トータルの収縮率は下記式で求め
る。 トータルの収縮率（％）＝［（ｒ1−ｒ2）／ｒ1］×１００ 熱収縮率は、１７５℃、注入圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ２、
２分で樹脂組成物の成形品を作製し、１７５℃、８時間
で熱処理を行った成形品の熱膨張係数をＴＭＡ（熱機械
分析）を用いて測定する。昇温速度は１０℃／分で行
う。測定後、２５℃から１７５℃における熱膨張率を算
出し、これを熱収縮率として取り扱う。しかし、硬化収
縮率が、０．１５％以下であれば全ての温度域にてＢＧ
Ａの反り量がかなり抑えられるが、この特性だけでは不
十分である。
【００１３】熱収縮率に関する考察 回路基板の熱膨張係数が、約１．３×１０-5／℃である
ことから、樹脂組成物の硬化物の常温における熱膨張係
数は、理想的には回路基板と同一の１．３×１０-5／℃
であることが望ましいが、０．８×１０-5〜１．５×１
０-5／℃であれば問題ない。しかし、０．８×１０-5／
℃未満であると室温付近においてＢＧＡが大きく上に凸
に反り、逆に、１．５×１０-5／℃を越えると室温付近
において下に凸に大きく反り問題がある。熱膨張係数
は、１７５℃、注入圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ２、２分で樹
脂組成物の成形品を作製し、１７５℃、８時間で熱処理
を行った成形品をＴＭＡを用い、昇温速度１０℃／分で
測定する。熱膨張係数は２５〜６０℃の範囲における熱
膨張係数を算出し、これを常温における熱膨張係数とす
る。樹脂組成物の硬化物の硬化収縮率が０．１５％以
下、常温での熱膨張係数０．８×１０-5〜１．５×１０
-5／℃であれば、ボール・グリッド・アレイ用樹脂組成
物の物性値としては、ほぼ満足される。
ことから、樹脂組成物の硬化物の常温における熱膨張係
数は、理想的には回路基板と同一の１．３×１０-5／℃
であることが望ましいが、０．８×１０-5〜１．５×１
０-5／℃であれば問題ない。しかし、０．８×１０-5／
℃未満であると室温付近においてＢＧＡが大きく上に凸
に反り、逆に、１．５×１０-5／℃を越えると室温付近
において下に凸に大きく反り問題がある。熱膨張係数
は、１７５℃、注入圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ２、２分で樹
脂組成物の成形品を作製し、１７５℃、８時間で熱処理
を行った成形品をＴＭＡを用い、昇温速度１０℃／分で
測定する。熱膨張係数は２５〜６０℃の範囲における熱
膨張係数を算出し、これを常温における熱膨張係数とす
る。樹脂組成物の硬化物の硬化収縮率が０．１５％以
下、常温での熱膨張係数０．８×１０-5〜１．５×１０
-5／℃であれば、ボール・グリッド・アレイ用樹脂組成
物の物性値としては、ほぼ満足される。
【００１４】更に、好ましくはＴｇが、比較的高いこと
である。Ｔｇ以上の温度域では樹脂組成物は、ゴム状態
になり熱膨張係数は常温時の数倍となる。成形温度であ
る１７５℃において樹脂組成物が既にゴム状態であれ
ば、常温域におけるＢＧＡの反り量は大きくなる。従っ
て、Ｔｇとしては１８０℃以上が好ましい。Ｔｇは、１
７５℃、注入圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ２、２分で樹脂組成
物の成形品を作製し、１７５℃、８時間で熱処理を行っ
た成形品をＴＭＡを用い、昇温速度１０℃／分で測定す
る。ＴＭＡ曲線の６０℃における接線と、２４０℃にお
ける接線との交点の温度をＴｇとする。
である。Ｔｇ以上の温度域では樹脂組成物は、ゴム状態
になり熱膨張係数は常温時の数倍となる。成形温度であ
る１７５℃において樹脂組成物が既にゴム状態であれ
ば、常温域におけるＢＧＡの反り量は大きくなる。従っ
て、Ｔｇとしては１８０℃以上が好ましい。Ｔｇは、１
７５℃、注入圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ２、２分で樹脂組成
物の成形品を作製し、１７５℃、８時間で熱処理を行っ
た成形品をＴＭＡを用い、昇温速度１０℃／分で測定す
る。ＴＭＡ曲線の６０℃における接線と、２４０℃にお
ける接線との交点の温度をＴｇとする。
【００１５】本発明の組成物は、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂硬化剤、無機充填材及び硬化促進剤の他、必要
に応じてカーボンブラック等の着色剤、ブロム化エポキ
シ樹脂、三酸化アンチモン等の難燃剤、シリコーンオイ
ル、シリコーンゴム、各種ゴム成分等の低応力成分、シ
ランカップリング剤等を添加することができる。本発明
の樹脂組成物は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化
剤、無機充填材、硬化促進剤、その他添加剤をミキサー
にて常温混合し、ロール、押し出し機等の一般混練機に
て混練し、冷却後粉砕し成形材料とすることができる。
ール樹脂硬化剤、無機充填材及び硬化促進剤の他、必要
に応じてカーボンブラック等の着色剤、ブロム化エポキ
シ樹脂、三酸化アンチモン等の難燃剤、シリコーンオイ
ル、シリコーンゴム、各種ゴム成分等の低応力成分、シ
ランカップリング剤等を添加することができる。本発明
の樹脂組成物は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化
剤、無機充填材、硬化促進剤、その他添加剤をミキサー
にて常温混合し、ロール、押し出し機等の一般混練機に
て混練し、冷却後粉砕し成形材料とすることができる。
【００１６】以下本発明を実施例にて具体的に説明す
る。 《実施例１》 エポキシ樹脂Ａ １１．１重量部 フェノール樹脂硬化剤Ａ ５．３重量部 球状シリカ（平均粒径１５μｍ） ８０．３重量部 エポキシシランカップリング剤 ０．５重量部 カーボンブラック ０．３重量部 カルナバワックス ０．３重量部 臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂 １．０重量部 三酸化アンチモン １．０重量部 １，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵ） ０．２重量部 を、ミキサーにて常温混合し、１００℃で二軸ロールに
て混練し、冷却後粉砕し成形材料とした。得られた成形
材料の硬化収縮率、常温の熱膨張係数、Ｔｇ、ＢＧＡの
反りを評価し、その結果を表１に示した。
る。 《実施例１》 エポキシ樹脂Ａ １１．１重量部 フェノール樹脂硬化剤Ａ ５．３重量部 球状シリカ（平均粒径１５μｍ） ８０．３重量部 エポキシシランカップリング剤 ０．５重量部 カーボンブラック ０．３重量部 カルナバワックス ０．３重量部 臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂 １．０重量部 三酸化アンチモン １．０重量部 １，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵ） ０．２重量部 を、ミキサーにて常温混合し、１００℃で二軸ロールに
て混練し、冷却後粉砕し成形材料とした。得られた成形
材料の硬化収縮率、常温の熱膨張係数、Ｔｇ、ＢＧＡの
反りを評価し、その結果を表１に示した。
【００１７】評価方法 ・硬化収縮率：トータルの収縮率と熱収縮率から前記式
３にて硬化収縮率を算出する。 ・常温の熱膨張係数：前記した方法で求めた。単位は１
０-5／℃。 ・Ｔｇ：前記した方法で求めた。単位は℃。 ・ＢＧＡの反り量：図３に示す成形品を作成する。基板
は、ビスマレイミドトリアジン樹脂を用いた積層板から
なる回路基板である。成形温度１７５℃、硬化時間２
分。成形品を１７５℃、８時間ポストキュアして反り測
定用の成形品を得る。２５℃、１００℃、１７５℃、２
００℃、２４０℃のオーブンに５分間放置した後、反り
量を図３に示すようにして測定する。単位はｍｍ。
３にて硬化収縮率を算出する。 ・常温の熱膨張係数：前記した方法で求めた。単位は１
０-5／℃。 ・Ｔｇ：前記した方法で求めた。単位は℃。 ・ＢＧＡの反り量：図３に示す成形品を作成する。基板
は、ビスマレイミドトリアジン樹脂を用いた積層板から
なる回路基板である。成形温度１７５℃、硬化時間２
分。成形品を１７５℃、８時間ポストキュアして反り測
定用の成形品を得る。２５℃、１００℃、１７５℃、２
００℃、２４０℃のオーブンに５分間放置した後、反り
量を図３に示すようにして測定する。単位はｍｍ。
【００１８】《実施例２〜６》《比較例１〜５》 エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤及び球状シリカの
種類及び配合量を表１及び表２の処方に従い、他のエポ
キシシランカップリング剤、カーボンブラック、カルナ
バワックス、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹
脂、三酸化アンチモン及びＤＢＵは実施例１と同じ配合
量の処方に従って配合し、実施例１と同様にして成形材
料を得、同様に評価し、その結果を表１及び表２に示し
た。比較例５のものは流動しないので成形できず、評価
はできなかった。実施例、比較例で用いた各成分の構造
について、下記に示す。
種類及び配合量を表１及び表２の処方に従い、他のエポ
キシシランカップリング剤、カーボンブラック、カルナ
バワックス、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹
脂、三酸化アンチモン及びＤＢＵは実施例１と同じ配合
量の処方に従って配合し、実施例１と同様にして成形材
料を得、同様に評価し、その結果を表１及び表２に示し
た。比較例５のものは流動しないので成形できず、評価
はできなかった。実施例、比較例で用いた各成分の構造
について、下記に示す。
【００１９】
【化５】
【００２０】
【化６】
【００２１】 表 １ 実 施 例 １ ２ ３ ４ ５ ６ 配合（重量部） エポキシ樹脂Ａ 11.1 エポキシ樹脂Ｂ 10.4 10.0 10.0 11.3 3.5 エポキシ樹脂Ｃ 0.4 フェノール樹脂硬化剤Ａ 5.3 6.0 5.6 6.4 2.2 フェノール樹脂硬化剤Ｂ 6.4 フェノール樹脂硬化剤Ｃ 0.4 球状シリカ 80.3 80.3 80.3 80.3 79.0 91.0 特性 硬化収縮率（％） 0.05 0.03 0.12 0.03 0.14 0.01 常温の熱膨張係数(×10-5／℃) 1.31 1.33 1.32 1.38 1.29 0.82 Ｔｇ（℃） 182 199 183 185 190 192 反り量： ２５℃ 0.33 0.32 0.51 0.36 0.72 -0.19 １００℃ 0.33 0.31 0.49 0.34 0.67 0 １７５℃ 0.32 0.29 0.44 0.28 0.56 0.11 ２００℃ 0.12 0.23 0.56 0.22 0.19 0.24 ２４０℃ -0.26 -0.05 0.16 -0.31 -0.25 -0.09
【００２２】 表 ２ 比 較 例 １ ２ ３ ４ ５ 配合（重量部） エポキシ樹脂Ａ 10.8 13.4 1.6 エポキシ樹脂Ｃ 10.8 2.5 フェノール樹脂硬化剤Ａ 5.6 6.3 1.1 フェノール樹脂硬化剤Ｃ 5.6 3.2 球状シリカ 80.3 80.3 91.0 77.0 94.0 特性 硬化収縮率（％） 0.24 0.26 0.29 0.17 ∧ 常温の熱膨張係数(×10-5／℃) 1.29 1.26 0.76 1.54 評 Ｔｇ（℃） 175 178 145 193 価 反り量： ２５℃ 1.35 1.42 -0.03 0.98 不 １００℃ 1.33 1.33 0.28 0.88 可 １７５℃ 1.25 1.20 0.61 0.59 ∨ ２００℃ 0.46 0.31 0.44 0.11 ２４０℃ -0.01 0.02 0.06 0.03
【００２３】
【発明の効果】本発明に従うと、−６５℃〜２４０℃で
の反り量が小さいＢＧＡパッケージを得ることができ、
温度サイクルテストによる不良が少なく高い信頼性を有
し、実装時のトラブルが小さい良好なＢＧＡパッケージ
を得ることができる。
の反り量が小さいＢＧＡパッケージを得ることができ、
温度サイクルテストによる不良が少なく高い信頼性を有
し、実装時のトラブルが小さい良好なＢＧＡパッケージ
を得ることができる。
【図１】 トータルの収縮率と反り量りの関係を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図２】 １７５℃で成形し室温に戻した時の収縮の模
式図。
式図。
【図３】 反り評価の成形品と評価方法。
Claims (3)
- 【請求項１】 エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、
全組成物１００重量％に対して７８〜９３重量％の無機
充填材、及び硬化促進剤を必須成分とした樹脂組成物で
あって、該樹脂組成物の硬化物が硬化収縮率０．１５％
以下、常温での熱膨張係数０．８×１０-5〜１．５×１
０-5／℃の特性を有することを特徴とするボール・グリ
ッド・アレイ用樹脂組成物。 - 【請求項２】 上記の特性に加えて、硬化物のガラス転
移温度が１８０℃以上である請求項１記載のボール・グ
リッド・アレイ用の樹脂組成物。 - 【請求項３】 エポキシ樹脂が下記式１及びフェノール
樹脂硬化剤が下記式２に示すものである請求項１又は２
記載のボール・グリッド・アレイ用の樹脂組成物。 【化１】 【化２】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03152296A JP3396363B2 (ja) | 1995-10-27 | 1996-02-20 | ボール・グリッド・アレイ用樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28025395 | 1995-10-27 | ||
| JP7-280253 | 1995-10-27 | ||
| JP03152296A JP3396363B2 (ja) | 1995-10-27 | 1996-02-20 | ボール・グリッド・アレイ用樹脂組成物 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002310563A Division JP2003176336A (ja) | 1995-10-27 | 2002-10-25 | ボール・グリッド・アレイ用樹脂組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09181226A true JPH09181226A (ja) | 1997-07-11 |
| JP3396363B2 JP3396363B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=26370006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03152296A Ceased JP3396363B2 (ja) | 1995-10-27 | 1996-02-20 | ボール・グリッド・アレイ用樹脂組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3396363B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001146511A (ja) * | 1999-09-06 | 2001-05-29 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2001279056A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Toray Ind Inc | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
| JP2004300431A (ja) * | 2003-03-17 | 2004-10-28 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体封止用樹脂組成物および半導体装置 |
| JP2012074613A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
-
1996
- 1996-02-20 JP JP03152296A patent/JP3396363B2/ja not_active Ceased
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001146511A (ja) * | 1999-09-06 | 2001-05-29 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2001279056A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Toray Ind Inc | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
| JP2004300431A (ja) * | 2003-03-17 | 2004-10-28 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体封止用樹脂組成物および半導体装置 |
| JP2012074613A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3396363B2 (ja) | 2003-04-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RVOP | Cancellation by post-grant opposition |