JPWO2016088832A1 - 硬化性組成物、硬化性組成物の製造方法及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(A)可撓性エポキシ化合物を用いることによって、硬化物の柔軟性及び接着力を高めることができる。(A)可撓性エポキシ化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(B)可撓性エポキシ化合物とは異なるエポキシ化合物は、可撓性を有さない。(A)可撓性エポキシ化合物とともに(B)エポキシ化合物を用いることによって、硬化性組成物の硬化物の耐湿性が高くなり、保護フィルムに対する貼り付き性を低下させることができる。(B)エポキシ化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
硬化性組成物の塗布性をより一層高める観点からは、(C)硬化剤は、23℃で液状であることが好ましい。また、23℃で液状である硬化剤の使用により、硬化性組成物の半導体素子の表面に対する濡れ性が高くなる。但し、本発明では、(C)硬化剤は、23℃で液状でなくてもよい。(C)硬化剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(D)硬化促進剤の使用によって、硬化速度を速くし、硬化性組成物を効率的に硬化させることができる。(D)硬化促進剤は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(E)球状アルミナを用いることによって、硬化性組成物の塗布性を高く維持しつつ、かつ硬化物の柔軟性を高く維持しつつ、硬化物の放熱性を高めることができる。(E)球状アルミナは特に限定されない。(E)球状アルミナとして、1種のみが用いられてもよく、例えば平均粒子径が異なる2種以上が併用されてもよい。
(F)分散剤のアミン価は5KOHmg/g以上であり、かつ(F)分散剤の酸価は5KOHmg/g以上である。このような特定の分散剤を用いることによって、本発明の効果が発揮される。(F)分散剤は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。なお、上記分散剤のアミン価はJIS K7237に準拠して測定することができ、上記分散剤の酸価はJIS K0070に準拠して測定することができる。
上記硬化性組成物は、(G)カップリング剤を含むことが好ましい。(G)カップリング剤の使用により、硬化性組成物の硬化物の耐湿性及び接着力がより一層高くなる。(G)カップリング剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記硬化性組成物は、溶剤を含まないか、又は溶剤を含む場合には溶剤の含有量は少ない方が好ましい。
上記硬化性組成物は、好ましくは、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に塗布して用いられる。上記硬化性組成物は、好ましくは、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に塗布して用いられる半導体素子保護用材料であることが好ましい。上記硬化性組成物は、半導体素子の表面を被覆する被覆材料であることが好ましい。上記硬化性組成物は、半導体素子の側面上に塗布されないことが好ましい。上記硬化性組成物は、上記半導体素子を封止するための材料とは異なることが好ましく、上記半導体素子を封止するための封止剤ではないことが好ましい。上記硬化性組成物は、アンダーフィル材ではないことが好ましい。上記半導体素子が、第2の表面側に第1の電極を有し、上記硬化性組成物は、上記半導体素子の上記第2の表面側とは反対の第1の表面上に塗布されて用いられることが好ましい。上記硬化性組成物は、半導体装置において、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に硬化物を形成するために好適に用いられる。上記硬化性組成物は、半導体装置において、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に硬化物を形成するために用いられる半導体素子保護用材料であることが好ましい。上記硬化性組成物は、半導体素子を保護するために、上記半導体素子の表面上に硬化物を形成するために好適に用いられ、かつ上記硬化物の上記半導体素子側とは反対の表面上に保護フィルムを配置して、半導体装置を得るために好適に用いられる。上記硬化性組成物は、半導体素子と他の接続対象部材との間に配置されて、上記半導体素子と上記他の接続対象部材とを剥離しないように接着及び固定する硬化物を形成するものとは異なることが好ましい。
EX−821(n(アルキレングリコール基の数)=4)(ナガセケムテックス社製、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、エポキシ当量:185)
EX−830(n=9)(ナガセケムテックス社製、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、エポキシ当量:268)
EX−931(n=11)(ナガセケムテックス社製、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、エポキシ当量:471)
EX−861(n=22)(ナガセケムテックス社製、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、エポキシ当量:551)
jER828(三菱化学社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量:188)
jER834(三菱化学社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、軟化点:30℃、エポキシ当量:255)
フジキュアー7000(富士化成社製、23℃で液状、アミン化合物)
リカシッドMH−700(新日本理化社製、23℃で液状、酸無水物)
MEH−8005(明和化成社製、23℃で液状、アリルフェノールノボラック化合物)
SA−102(サンアプロ社製、DBUオクチル酸塩)
HX−3742(旭化成イーマテリアルズ社製、マイクロカプセルイミダゾール)
AO−802(アドマテックス社製、平均粒子径0.7μm)
CB−P05(昭和電工社製、平均粒子径5μm)
CB−P15(昭和電工社製、平均粒子径15μm)
CB−P40(昭和電工社製、平均粒子径40μm)
CB−A70(昭和電工社製、平均粒子径70μm)
AL−13−H(昭和電工社製、平均粒子径60μm)
AL−42KT(昭和電工社製、平均粒子径4.6μm)
ANTI−TERRA−U 100(BYK社製、酸価50KOHmg/g、アミン価35KOHmg/g)
BYK−9076(BYK社製、酸価38KOHmg/g、アミン価44KOHmg/g)
DISPERBYK−180(BYK社製、酸価94KOHmg/g、アミン価94KOHmg/g)
DISPERBYK−142(BYK社製、酸価46KOHmg/g、アミン価43KOHmg/g)
ANTI−TERRA−204(BYK社製、酸価41KOHmg/g、アミン価37KOHmg/g)
DISPERBYK−145(BYK社製、酸価76KOHmg/g、アミン価71KOHmg/g)
(F’)その他の分散剤
DISPERBYK−102(BYK社製、酸価101KOHmg/g)
DISPERBYK−109(BYK社製、アミン価140KOHmg/g)
KBM−403(信越化学工業社製、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、100℃における重量減少:10重量%を超える)
A−LINK599(momentive社製、3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン、100℃における重量減少:10重量%以下)
TOG(IPAカット)(日本曹達社製、チタニウム−i−プロポキシオクチレングリコレート、100℃における重量減少:10重量%以下)
AL−M(味の素ファインテクノ社製、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、100℃における重量減少:10重量%以下)
キョーワード500PL(協和化学社製、イオントラップ剤)
MFDG(日本乳化剤社製、沸点187℃)
DBDG(日本乳化剤社製、沸点254℃)
EX−821(n=4)を5.5重量部、jER828を2.5重量部、フジキュアー7000を2重量部、SA−102を0.5重量部、ANTI−TERRA−U 100を0.5重量部、CB−P05を35重量部、CB−A70を35重量部、キョーワード500PLを0.1重量部混合し、脱泡を行い、半導体素子保護用材料(硬化性組成物)を得た。
配合成分の種類及び配合量(単位は重量部)を下記の表1〜4に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、半導体素子保護用材料(硬化性組成物)を得た。
(1)25℃における粘度の測定
B型粘度計(東機産業社製「TVB−10型」)を用いて、半導体素子保護用材料の25℃における10rpmでの粘度(Pa・s)を測定した。粘度を下記の基準で判定した。
○:60Pa・s以上、125Pa・s未満
△:125Pa・s以上、150Pa・s未満
×:150Pa・s以上、又は測定不可能
得られた半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱し、硬化させ、100mm×100mm×厚さ50μmの硬化物を得た。この硬化物を評価サンプルとした。
○:熱伝導率が3.0W/m・K以上
△:熱伝導率が2.3W/m・K以上、3.0W/m・K未満
×:熱伝導率が2.3W/m・K未満
得られた半導体素子保護用材料をディスペンサー装置(武蔵エンジニアリング社製「SHOTMASTER−300」)から、ポリイミドフィルムに直径5mm、高さ2mmになるように直接吐出した後、半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱して硬化させた。硬化後の半導体素子保護用材料の形状から塗布性を下記の基準で判定した。
○○:直径5.45mm以上、かつ高さ1.75mm未満(流動性あり)
○:直径5.3mmを超え、5.45mm未満、かつ高さ1.75mmを超え、1.8mm未満(流動性あり)
△:直径5.15mmを超え、5.3mm未満、かつ高さ1.8mmを超え、1.9mm未満(流動性少しあり)
△△:直径5mmを超え、5.15mm未満、かつ高さ1.9mmを超え、2mm未満(流動性少しあり)
×:直径5mm、かつ高さ2mmのまま(流動性なし)、又は塗布不可能
得られた半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱し、硬化させ、100mm×100mm×厚さ50μmの硬化物を得た。この硬化物を評価サンプルとした。
○:試験前後の体積抵抗率の低下率が10%以下
△:試験前後の体積抵抗率の低下率が10%を超え、20%以下
×:試験前後の体積抵抗率の低下率が20%を超える
得られた半導体素子保護用材料100gをディスペンサー装置(武蔵エンジニアリング社製「SHOTMASTER−300」)から、ポリイミドフィルムに吐出した。半導体素子保護用材料100gの吐出中にボイドの発生の有無を確認した。ボイドの発生量を下記の基準で判定した。なお、半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱して硬化させたところ、吐出中に発生したボイドは硬化物中に残存していた。なお、ボイドが発生している場合に、ボイドがある部分において、硬化物の放熱性が低くなる傾向があることを確認した。また、ボイドがある部分近傍は、意図しない剥離の起点となる。
○:ボイドが発生しない
△:ボイドが1〜2個発生
×:ボイドが3個以上発生
ポリイミド基板上に、接着面積が3mm×3mmになるように半導体素子保護用材料を塗布し、1.5mm角のSiチップを載せて、テストサンプルを得た。
○:ダイシェア強度が10N以上
△:ダイシェア強度が5N以上、10N未満
×:ダイシェア強度が5N未満
得られた半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱し、硬化させ、100mm×100mm×厚さ50μmの硬化物を得た。この硬化物を評価サンプルとした。
○:応力が50gf/cm2未満
△:応力が50gf/cm2以上、100gf/cm2未満
×:応力が100gf/cm2以上
得られた半導体素子保護用材料をディスペンサー装置(武蔵エンジニアリング社製「SHOTMASTER―300」)から、ポリイミドフィルムに縦20mm、横100mm、高さ10mmになるように直接吐出した後、半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱して硬化させた。硬化後にポリイミドフィルムの反りを目視で確認し、フィルム反りを下記の基準で判定した。
○:ポリイミドフィルムの反りなし
×:ポリイミドフィルムの反り発生
得られた半導体素子保護用材料を150℃で2時間加熱し、硬化させ、100mm×100mm×厚さ50μmの硬化物を得た。この硬化物を評価サンプルとした。
○:試験前後の体積抵抗率の低下率が10%以下
△:試験前後の体積抵抗率の低下率が10%を超え、20%以下
×:試験前後の体積抵抗率の低下率が20%を超える
2…半導体素子
2a…第1の表面
2b…第2の表面
2A…第1の電極
3,3X…硬化物
4…接続対象部材
4a…表面
4A…第2の電極
5…他の硬化物
6…導電性粒子
7…保護フィルム
Claims (20)
- 可撓性エポキシ化合物と、可撓性エポキシ化合物とは異なるエポキシ化合物と、硬化剤と、球状アルミナと、分散剤とを含み、
前記分散剤のアミン価が5KOHmg/g以上であり、かつ前記分散剤の酸価が5KOHmg/g以上である、硬化性組成物。 - 前記分散剤のアミン価が40KOHmg/g以上、95KOHmg/g以下であり、かつ前記分散剤の酸価が45KOHmg/g以上、95KOHmg/g以下である、請求項1に記載の硬化性組成物。
- 前記分散剤のアミン価と前記分散剤の酸価との差の絶対値が10以下である、請求項1又は2に記載の硬化性組成物。
- 溶剤を含まないか、又は溶剤を0.5重量%未満で含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 前記球状アルミナの含有量が60体積%以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 前記球状アルミナの含有量が70体積%以上である、請求項5に記載の硬化性組成物。
- 前記球状アルミナが、平均粒子径が0.1μm以上、10μm未満である球状アルミナと、平均粒子径が10μm以上、80μm以下である球状アルミナとを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 前記硬化剤がアリルフェノールノボラック化合物である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 前記可撓性エポキシ化合物100重量部に対して、前記可撓性エポキシ化合物とは異なるエポキシ化合物の含有量が10重量部以上、100重量部以下である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 100℃での重量減少が10重量%以下であるシランカップリング剤、100℃での重量減少が10重量%以下であるチタネートカップリング剤、又は100℃での重量減少が10重量%以下であるアルミネートカップリング剤を含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 前記硬化剤が、23℃で液状である硬化剤である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 硬化促進剤を含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 半導体素子と他の接続対象部材との間に配置されて、前記半導体素子と前記他の接続対象部材とを剥離しないように接着及び固定する硬化物を形成するものとは異なる、請求項1〜12のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 半導体素子を保護するために、前記半導体素子の表面上に硬化物を形成するために用いられる半導体素子保護用材料である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 半導体素子を保護するために、前記半導体素子の表面上に塗布して用いられる半導体素子保護用材料である、請求項1〜14のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 半導体素子を保護するために、前記半導体素子の表面上に塗布して用いられる半導体素子保護用材料であり、
硬化促進剤を含み、
前記硬化剤が、23℃で液状である硬化剤である、請求項1〜14のいずれか1項に記載の硬化性組成物。 - 半導体素子と他の接続対象部材との間に配置されて、前記半導体素子と前記他の接続対象部材とを剥離しないように接着及び固定する硬化物を形成するものとは異なる、請求項1〜16のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 請求項1〜17のいずれか1項に記載の硬化性組成物の製造方法であって、
前記可撓性エポキシ化合物と、前記可撓性エポキシ化合物とは異なるエポキシ化合物と、前記硬化剤と、前記球状アルミナと、前記分散剤とを混合して、硬化性組成物を得る混合工程を備える、硬化性組成物の製造方法。 - 半導体素子と、前記半導体素子の第1の表面上に配置された硬化物とを備え、
前記硬化物が、請求項1〜17のいずれか1項に記載の硬化性組成物の硬化物である、半導体装置。 - 前記半導体素子が、前記第1の表面側とは反対側の第2の表面側に第1の電極を有し、前記半導体素子の第1の電極が、第2の電極を表面に有する接続対象部材における前記第2の電極と電気的に接続されている、請求項19に記載の半導体装置。
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