WO2018181603A1 - 液状エポキシ樹脂組成物、半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a liquid epoxy resin composition, a semiconductor device, and a method for manufacturing the semiconductor device.
- the flip chip bonding method is used as a semiconductor element mounting method that can cope with this.
- a semiconductor element and a substrate are joined by bumps, and a gap between the semiconductor element and the substrate is sealed with a liquid epoxy resin composition called an underfill material.
- An epoxy resin, a curing agent, and a filler are contained, and the epoxy resin includes an epoxy compound having at least three epoxy groups, and the content ratio of the epoxy compound having at least three epoxy groups is The liquid epoxy resin composition which is 1 mass% or more and less than 10 mass% of the whole epoxy resin.
- the curing agent includes at least one aromatic amine compound selected from the group consisting of a compound represented by the following formula (3) and a compound represented by the following formula (4): ⁇ 1>
- the liquid epoxy resin composition according to any one of to ⁇ 4>.
- ⁇ 6> The liquid epoxy resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the amount of the filler with respect to 100 parts by mass of the liquid epoxy resin composition is 40 parts by mass to 75 parts by mass.
- ⁇ 7> The liquid epoxy resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, which is used as a sealing material for a semiconductor device.
- ⁇ 8> The liquid epoxy resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the support, a semiconductor element disposed on the support, and the semiconductor element are sealed. And a cured product.
- ⁇ 9> a step of filling a gap between the support and a semiconductor element disposed on the support with the liquid epoxy resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>; A step of curing the liquid epoxy resin composition.
- liquid epoxy resin composition excellent in injectability and fracture toughness after curing a semiconductor device obtained using the same, and a method for manufacturing the semiconductor device.
- the term “process” includes a process that is independent of other processes and includes the process if the purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from the other processes.
- numerical ranges indicated using “to” include numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively.
- the upper limit value or the lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of another numerical description.
- the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the values shown in the examples.
- each component may contain a plurality of corresponding substances.
- the content or content of each component is the total content or content of the multiple types of substances present in the composition unless otherwise specified.
- a plurality of particles corresponding to each component may be included.
- the particle diameter of each component means a value for a mixture of the plurality of particles present in the composition unless otherwise specified.
- the liquid epoxy resin composition of the present embodiment (hereinafter also referred to as an epoxy resin composition) contains an epoxy resin, a curing agent, and a filler, and the epoxy resin has at least three epoxy groups. (Hereinafter also referred to as a specific epoxy compound), and the content thereof is 1% by mass or more and less than 10% by mass of the entire epoxy resin.
- the epoxy resin composition having the above configuration is excellent in injectability (particularly, injectability into a flip chip type semiconductor device having a fine pitch wiring pattern). Furthermore, as a result of the study by the present inventors, when the content of the specific epoxy compound is less than 10% by mass of the entire epoxy resin, the content of the specific epoxy compound is 10% by mass or more of the entire epoxy resin. It was found that the fracture toughness after curing was good. Although the reason is not necessarily clear, it is considered that the amount of the specific epoxy resin is suppressed to such an extent that the crosslinking density of the epoxy resin composition does not become too high.
- fracture toughness means an integrated value of bending strength and elongation measured in a three-point bending test performed on a cured product of an epoxy resin composition, and the larger this value, the better the fracture toughness. It can be said that.
- the value of fracture toughness is preferably 450 N / mm or more, for example. If the value of fracture toughness is 450 N / mm or more, fillet cracks after curing tend to be effectively suppressed.
- liquid means that the viscosity at 25 ° C. is 30 Pa ⁇ s or less.
- the viscosity is a value measured using an E-type viscometer (for example, Tokyo Keiki Co., Ltd., trade name “VISCONIC EHD type”) under conditions of cone angle: 3 ° and rotation speed: 10 rotations / minute.
- the viscosity at 25 ° C. of the epoxy resin composition is preferably 28 Pa ⁇ s or less, more preferably 25 Pa ⁇ s or less, and further preferably 20 Pa ⁇ s or less.
- Epoxy resin An epoxy resin contains a specific epoxy compound, and the content rate is 1 mass% or more and less than 10 mass% of the whole epoxy resin.
- the specific epoxy compound is not particularly limited as long as it is an epoxy compound having at least three epoxy groups.
- a specific epoxy compound may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
- the content of the specific epoxy compound is 1% by mass or more of the entire epoxy resin, a sufficient effect of improving the injection property tends to be obtained. Moreover, compared with the state which does not contain a specific epoxy compound, a crosslinking density increases and it exists in the tendency for the intensity
- the content of the specific epoxy compound is preferably 2% by mass or more, more preferably 3% by mass or more of the entire epoxy resin.
- the content of the specific epoxy compound is preferably 9% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, based on the entire epoxy resin.
- the molecular weight of the specific epoxy compound is preferably as small as possible.
- the molecular weight of the specific epoxy compound is preferably 110 or less, more preferably 100 or less, and even more preferably 90 or less.
- the specific epoxy compound includes an epoxy compound having a nitrogen atom. In one embodiment, the specific epoxy compound includes an epoxy compound having a nitrogen atom to which a glycidyl group is bonded. In one embodiment, the specific epoxy compound includes an epoxy compound having a structure in which a nitrogen atom to which a glycidyl group is bonded is bonded to an aromatic ring. In one embodiment, the specific epoxy compound includes an epoxy compound having a structure in which a nitrogen atom to which two glycidyl groups are bonded is bonded to an aromatic ring.
- the specific epoxy compound is an epoxy compound represented by the following formula (1) It is preferable to contain.
- the specific epoxy compound is an epoxy compound represented by the above formula
- an epoxy compound in which the nitrogen atom and oxygen atom bonded to the aromatic ring are in the ortho-position or para-position is preferable, and the epoxy compound in the para-position ( That is, triglycidyl-p-aminophenol represented by the following formula (2) is more preferable.
- the specific epoxy compound represented by the above formula (2) is available, for example, as an aminophenol type epoxy resin (grade: jER630, jER630LSD) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.
- the epoxy resin other than the specific epoxy compound contained in the epoxy resin is not particularly limited.
- the liquid epoxy resin generally used for a liquid epoxy resin composition can be used.
- Liquid epoxy resin includes liquid bisphenol A type epoxy resin, liquid bisphenol F type epoxy resin, liquid naphthalene type epoxy resin, liquid hydrogenated bisphenol type epoxy resin, liquid alicyclic epoxy resin, liquid alcohol ether type epoxy resin, liquid cyclic type
- group epoxy resin are mentioned.
- An epoxy resin may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
- liquid bisphenol A type epoxy resin liquid bisphenol F type epoxy resin, and liquid naphthalene type epoxy resin are preferable from the viewpoints of curability, heat resistance, adhesiveness, and durability.
- the epoxy equivalent of the epoxy resin is preferably 80 g / eq to 250 g / eq from the viewpoint of adjusting the viscosity.
- Commercially available epoxy resins having an epoxy equivalent weight within this range include bisphenol A type epoxy resin (product name: R-140P) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., and bisphenol F type epoxy resin manufactured by Nippon Steel & Sumikin Co., Ltd. (product name: YDF8170). And naphthalene type epoxy resin (product name: HP4032D) manufactured by DIC Corporation.
- Curing agent The curing agent contained in the epoxy resin composition imparts good reactivity (curing speed) and appropriate viscosity to the epoxy resin composition.
- curing agent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
- the curing agent is preferably an amine curing agent (a compound having at least two amino groups).
- amine-based curing agent include aliphatic amine compounds, aromatic amine compounds, imidazole compounds, imidazoline compounds, and the like.
- Examples of the aliphatic amine compound include diethylenetriamine, triethylenetetramine, n-propylamine, 2-hydroxyethylaminopropylamine, cyclohexylamine, 4,4'-diamino-dicyclohexylmethane, and the like.
- Examples of the aromatic amine compound include 4,4′-diaminodiphenylmethane, 2-methylaniline, an amine compound represented by the following formula (3), an amine compound represented by the following formula (4), and the like.
- Examples of the imidazole compound include imidazole, 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-isopropylimidazole and the like.
- Examples of the imidazoline compound include imidazoline, 2-methylimidazoline, 2-ethylimidazoline and the like.
- the curing agent preferably contains an aromatic amine compound.
- the aromatic ring of the aromatic amine compound may have a substituent other than an amino group.
- it may have an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and may have an alkyl group having 1 or 3 carbon atoms.
- the number of aromatic rings that the aromatic amine compound has may be one or two or more. When the number of aromatic rings is 2 or more, the aromatic rings may be bonded by a single bond or may be bonded through a linking group such as an alkylene group.
- the curing agent contains at least one aromatic amine compound selected from the group consisting of a compound represented by the following formula (3) and a compound represented by the following formula (4).
- aromatic amine compounds examples include aromatic amine compounds (grade: JER Cure) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, aromatic amine compounds (Kayahard AA) manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., and the like.
- the amount of the curing agent in the epoxy resin composition is not particularly limited, and can be set in consideration of an equivalent ratio with the epoxy resin.
- the equivalent ratio (B / A) between the epoxy resin A and the curing agent B is preferably in an amount in the range of 0.7 to 1.2, and in an amount in the range of 0.7 to 1.1. It is more preferable.
- filler is not particularly limited. Specifically, silica, glass, alumina, calcium carbonate, zirconium silicate, calcium silicate, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, beryllia, zirconia, zircon, fosterite, steatite, spinel, mullite, titania, talc And inorganic materials such as clay and mica. You may use the filler which has a flame-retardant effect. Examples of the filler having a flame retardant effect include aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, composite metal hydroxides such as composite hydroxides of magnesium and zinc, and zinc borate.
- a filler may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type.
- silica is preferable from the viewpoint of reducing the thermal expansion coefficient of the cured product of the epoxy resin composition to reduce the difference in thermal expansion coefficient with the substrate and suppressing the occurrence of warpage or the like.
- examples of silica include colloidal silica, hydrophobic silica, fine silica, and nano silica.
- the filler content in the epoxy resin composition is preferably 40 to 75 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin composition.
- the average particle diameter is not particularly limited.
- the volume average particle diameter is preferably 0.2 ⁇ m to 20 ⁇ m, and more preferably 0.5 ⁇ m to 15 ⁇ m.
- the volume average particle diameter is 0.2 ⁇ m or more, an increase in the viscosity of the epoxy resin composition tends to be further suppressed.
- the volume average particle size is 20 ⁇ m or less, the filling property into a narrow gap tends to be further improved.
- the volume average particle diameter of the filler can be measured as the particle diameter (D50) when the cumulative volume from the small diameter side is 50% in the volume-based particle size distribution obtained by a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus.
- fillers include high-purity synthetic spherical silica (product name: SE2200SEJ, volume average particle size: 0.5 ⁇ m, product name: SE1053SEO, volume average particle: 0.3 ⁇ m; product name: SE5200SEE, volume average). Particle diameter: 2.0 ⁇ m; product name: SO-E5, volume average particle diameter: 2 ⁇ m; product name: SE-2300, volume average particle diameter: 0.6 ⁇ m).
- the epoxy resin composition may contain a coupling agent. By containing the coupling agent, the adhesion of the epoxy resin composition tends to be improved.
- Coupling agents include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine, p -Styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide And 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethylbutylene) Emissions) propylamine are
- coupling agents include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (product name: KBM403), 3-aminopropyltriethoxysilane (product name: KBE903), 3-triethoxysilyl- manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. And N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine (product name: KBE9103).
- the amount is not particularly limited.
- the amount is preferably 0.05 to 5.0 parts by mass, more preferably 0.1 to 3.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin.
- the amount of the coupling agent is 0.05 parts by mass or more, the adhesion of the epoxy resin composition is improved, and the moisture resistance reliability of the cured epoxy resin composition tends to be superior.
- the amount of the coupling agent is 5.0 parts by mass or less, foaming of the epoxy resin composition tends to be suppressed.
- the epoxy resin composition may be prepared as described above, such as a curing accelerator, an inclusion compound, a leveling agent, an ion trapping agent, an antifoaming agent, a decoloring agent, an antioxidant, a pigment, and a dye. You may contain additives other than the made component.
- the epoxy resin composition can be used for various mounting techniques.
- it can be suitably used as an underfill material used in flip chip mounting technology.
- it can be suitably used for a purpose of filling a gap between a semiconductor element bonded by a bump or the like and a support.
- the epoxy resin composition of this embodiment is excellent in injectability, it can also be suitably used for flip chip bonding having a wiring pattern in which the gap between the chip and the substrate is narrow (for example, 5 ⁇ m to 25 ⁇ m).
- the types of the semiconductor element and the support are not particularly limited, and can be selected from those commonly used in the field of semiconductor devices.
- the method for filling the gap between the semiconductor element and the support using the epoxy resin composition is not particularly limited. For example, it can be performed by a known method using a dispenser or the like.
- the semiconductor device of the present embodiment includes a support, a semiconductor element disposed on the support, and a cured product of the above-described epoxy resin composition that seals the semiconductor element.
- the types of the semiconductor element and the support are not particularly limited, and can be selected from those generally used in the field of semiconductor devices.
- the semiconductor device is excellent in the fracture toughness of the cured product of the epoxy resin composition. For this reason, when stress arises between the hardened
- the method for manufacturing a semiconductor device includes a step of filling a gap between a support and a semiconductor element disposed on the support with the above-described epoxy resin composition, and curing the epoxy resin composition. And a step of performing.
- the types of the semiconductor element and the support are not particularly limited, and can be selected from those generally used in the field of semiconductor devices.
- the method for filling the gap between the semiconductor element and the support using the epoxy resin composition and the method for curing the epoxy resin composition after filling are not particularly limited, and can be performed by a known method.
- Epoxy resin 1 Liquid bisphenol F type epoxy resin, trade name “YDF-8170C”, Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.
- Epoxy resin 2 Korean Chemical Corporation curing agent 1... 2-methylaniline, trade name “jER Cure W”, Mitsubishi Chemical Corporation curing agent 2... 4 , 4'-diaminodiphenylmethane, trade name “Kayahard AA”, Nippon Kayaku Co., Ltd.
- High purity synthetic spherical silica trade name: SE2200-SEJ, average particle size: 0.5 ⁇ m, Admatechs Co., Ltd. coupling agent ... 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane, trade name “KBM- 03 ", Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
- the viscosity (initial viscosity, unit: Pa ⁇ s) of the prepared epoxy resin composition was measured using an E-type viscometer (Tokyo Keiki Co., Ltd., trade name “VISCONIC EHD type”) at 25 ° C., cone angle: 3 °, Number of rotations: measured under conditions of 10 rotations / minute. The results are shown in Table 1.
- a test piece was prepared in which a glass plate (20 mm ⁇ 20 mm) was fixed instead of the semiconductor element, with a 25 ⁇ m gap provided on the glass substrate instead of the flexible substrate. Next, this test piece was placed on a hot plate set at 110 ° C., the epoxy resin composition was applied to one end of the glass plate, and the time (seconds) until the gap was filled with the resin composition was measured. . When the measured time is 300 seconds or less, it can be evaluated that the injectability is good. The results are shown in Table 1.
- the epoxy resin composition was molded and cured into a rectangular parallelepiped having a long side of 60 mm, a short side of 10 mm, and a thickness of 3 mm to obtain a test piece.
- the test piece was subjected to a three-point bending test using an autograph (Orix Rentec Co., Ltd., trade name “RTC-1350A”).
- the three-point bending test was performed at a chart speed of 2.0 mm / sec and a span of 48 mm, and an SS curve (strength-elongation curve) was obtained.
- the obtained curve was analyzed, and the bending strength, elongation and fracture toughness value were calculated by the following calculation formula.
- the fracture toughness value is 450 N / mm or more, it can be determined that fillet cracks are effectively suppressed in reliability tests such as wet reflow and thermal cycle in a flip chip type semiconductor device having a fine pitch wiring pattern.
- the obtained fracture toughness value (N / mm) is shown in Table 1 together with the measured values of maximum bending strength (MPa) and maximum elongation (%).
- Examples 1 to 3 which contained a specific epoxy compound (epoxy resin 3) and the content was 1% by mass to less than 10% by mass of the entire epoxy resin, the injection property and fracture toughness were All of the evaluation results were good.
- Comparative Example 1 containing no specific epoxy compound, the injection property was good, but the value of the maximum bending strength (MPa) was lower than that of the example, and as a result, the value of fracture toughness was also lower than that of the example.
- Comparative Examples 2 to 5 in which the content of the specific epoxy compound is 10% by mass or more of the entire epoxy resin, the injection property was good, but the value of the maximum elongation (%) was lower than that of the Example, resulting in fracture toughness The value of was also lower than the Example.
- the epoxy resin composition of this embodiment is excellent in injectability and fracture toughness after curing.
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Abstract
エポキシ樹脂と、硬化剤と、フィラーと、を含有し、前記エポキシ樹脂は、少なくとも3つのエポキシ基を有するエポキシ化合物を含み、前記少なくとも3つのエポキシ基を有するエポキシ化合物の含有率が前記エポキシ樹脂全体の1質量%以上かつ10質量%未満である、液状エポキシ樹脂組成物。
Description
本発明は、液状エポキシ樹脂組成物、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置のさらなる配線等の高密度化、高出力化が進み、それに対応可能な半導体素子の実装方式として、フリップチップボンディング方式が利用されている。一般的に、フリップチップボンディングでは、半導体素子と基板をバンプで接合し、半導体素子と基板の間隙を、アンダーフィル材と呼ばれる液状のエポキシ樹脂組成物で封止する。
近年、半導体装置等の高密度化、高出力化等の要求に応えるため、半導体装置の配線パターンのファインピッチ化と狭ギャップ化が進んでいる。その結果、アンダーフィル材が注入できない箇所が発生することが問題となっている。
エポキシ樹脂組成物を用いて狭ギャップの半導体装置を封止する場合、粘度が高いとギャップへの注入が困難になって封止されない箇所が発生するおそれがある。一方、粘度を下げるためにエポキシ樹脂組成物に含まれているフィラーの量を低減すると、封止後の信頼性が低下するおそれがある。そこで、エポキシ樹脂100質量部に対して10.0質量部~70質量部のアミノフェノールエポキシ樹脂を用いることで、良好な注入性と信頼性(耐フィレットクラック性)とが維持される液状エポキシ樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
近年、半導体装置の薄型化及び大型化の進展に伴い、半導体装置の封止に用いたエポキシ樹脂組成物の硬化物にかかる応力が増大する傾向にある。このため、封止時の注入性に優れることに加えて硬化後に優れた破壊靭性を示すエポキシ樹脂組成物の開発が望まれている。
本発明は上記事情に鑑み、注入性と硬化後の破壊靭性に優れる液状エポキシ樹脂組成物、これを用いて得られる半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。
本発明は上記事情に鑑み、注入性と硬化後の破壊靭性に優れる液状エポキシ樹脂組成物、これを用いて得られる半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。
<1> エポキシ樹脂と、硬化剤と、フィラーと、を含有し、前記エポキシ樹脂は、少なくとも3つのエポキシ基を有するエポキシ化合物を含み、前記少なくとも3つのエポキシ基を有するエポキシ化合物の含有率が前記エポキシ樹脂全体の1質量%以上かつ10質量%未満である、液状エポキシ樹脂組成物。
<2>前記少なくとも3つのエポキシ基を有するエポキシ化合物が、窒素原子を含むエポキシ化合物を含む、<1>に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
<3>前記少なくとも3つのエポキシ基を有するエポキシ化合物が下記式(1)で表されるエポキシ化合物を含む、<1>又は<2>に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
<2>前記少なくとも3つのエポキシ基を有するエポキシ化合物が、窒素原子を含むエポキシ化合物を含む、<1>に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
<3>前記少なくとも3つのエポキシ基を有するエポキシ化合物が下記式(1)で表されるエポキシ化合物を含む、<1>又は<2>に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
<4>前記式(1)で表されるエポキシ化合物が下記式(2)で表されるエポキシ化合物を含む、<3>に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
<5>前記硬化剤が、下記式(3)で表される化合物及び下記式(4)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種の芳香族アミン化合物を含む、<1>~<4>のいずれか1項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
<6>前記液状エポキシ樹脂組成物100質量部に対する前記フィラーの量が40質量部~75質量部である、<1>~<5>のいずれか1項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
<7>半導体装置の封止材として使用される、<1>~<6>のいずれか1項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
<8>支持体と、前記支持体上に配置されている半導体素子と、前記半導体素子を封止している<1>~<7>のいずれか1項に記載の液状エポキシ樹脂組成物の硬化物と、を有する半導体装置。
<9>支持体と、前記支持体上に配置されている半導体素子との間の空隙を<1>~<7>のいずれか1項に記載の液状エポキシ樹脂組成物で充填する工程と、前記液状エポキシ樹脂組成物を硬化する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
<7>半導体装置の封止材として使用される、<1>~<6>のいずれか1項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
<8>支持体と、前記支持体上に配置されている半導体素子と、前記半導体素子を封止している<1>~<7>のいずれか1項に記載の液状エポキシ樹脂組成物の硬化物と、を有する半導体装置。
<9>支持体と、前記支持体上に配置されている半導体素子との間の空隙を<1>~<7>のいずれか1項に記載の液状エポキシ樹脂組成物で充填する工程と、前記液状エポキシ樹脂組成物を硬化する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
本発明によれば、注入性と硬化後の破壊靭性に優れる液状エポキシ樹脂組成物、これを用いて得られる半導体装置及び半導体装置の製造方法が提供される。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本開示において「~」を用いて示された数値範囲には、「~」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示において「~」を用いて示された数値範囲には、「~」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
〔液状エポキシ樹脂組成物〕
本実施形態の液状エポキシ樹脂組成物(以下、エポキシ樹脂組成物ともいう)は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、フィラーと、を含有し、前記エポキシ樹脂は、少なくとも3つのエポキシ基を有するエポキシ化合物(以下、特定エポキシ化合物ともいう)を含み、その含有率がエポキシ樹脂全体の1質量%以上かつ10質量%未満である。
本実施形態の液状エポキシ樹脂組成物(以下、エポキシ樹脂組成物ともいう)は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、フィラーと、を含有し、前記エポキシ樹脂は、少なくとも3つのエポキシ基を有するエポキシ化合物(以下、特定エポキシ化合物ともいう)を含み、その含有率がエポキシ樹脂全体の1質量%以上かつ10質量%未満である。
上記構成を有するエポキシ樹脂組成物は、注入性(特に、ファインピッチの配線パターンを有するフリップチップ型半導体装置への注入性)に優れている。
さらに、本発明者らの検討の結果、特定エポキシ化合物の含有率がエポキシ樹脂全体の10質量%未満であると、特定エポキシ化合物の含有率がエポキシ樹脂全体の10質量%以上である場合に比べて硬化後の破壊靱性が良好であることがわかった。その理由は必ずしも明らかではないが、エポキシ樹脂組成物の架橋密度が高くなりすぎない程度に特定エポキシ樹脂の量が抑えられているためと考えられる。
さらに、本発明者らの検討の結果、特定エポキシ化合物の含有率がエポキシ樹脂全体の10質量%未満であると、特定エポキシ化合物の含有率がエポキシ樹脂全体の10質量%以上である場合に比べて硬化後の破壊靱性が良好であることがわかった。その理由は必ずしも明らかではないが、エポキシ樹脂組成物の架橋密度が高くなりすぎない程度に特定エポキシ樹脂の量が抑えられているためと考えられる。
本開示において「破壊靱性」とは、エポキシ樹脂組成物の硬化物に対して行う三点曲げ試験において測定される曲げ強度と伸びの積分値を意味し、この値が大きいほど破壊靱性に優れているといえる。
破壊靱性の値は、例えば、450N/mm以上であることが好ましい。破壊靱性の値が450N/mm以上であると、硬化後のフィレットクラックが有効に抑制される傾向にある。
本開示において「液状」とは、25℃における粘度が30Pa・s以下であることを意味する。粘度は、E型粘度計(例えば、東京計器株式会社、商品名「VISCONIC EHD型」)を用いて、コーン角度:3°、回転数:10回転/分の条件で測定される値である。
注入性の観点からは、エポキシ樹脂組成物の25℃における粘度は28Pa・s以下であることが好ましく、25Pa・s以下であることがより好ましく、20Pa・s以下であることがさらに好ましい。
(A)エポキシ樹脂
エポキシ樹脂は、特定エポキシ化合物を含有し、その含有率がエポキシ樹脂全体の1質量%以上かつ10質量%未満である。特定エポキシ化合物は、少なくとも3つのエポキシ基を有するエポキシ化合物であれば特に制限されない。特定エポキシ化合物は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
エポキシ樹脂は、特定エポキシ化合物を含有し、その含有率がエポキシ樹脂全体の1質量%以上かつ10質量%未満である。特定エポキシ化合物は、少なくとも3つのエポキシ基を有するエポキシ化合物であれば特に制限されない。特定エポキシ化合物は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
特定エポキシ化合物の含有率がエポキシ樹脂全体の1質量%以上であると、充分な注入性の向上効果が得られる傾向にある。また、特定エポキシ化合物を含まない状態に比べて架橋密度が高まり、硬化物の強度が増す傾向にある。 特定エポキシ化合物の含有率はエポキシ樹脂全体の2質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましい。
特定エポキシ化合物の含有率がエポキシ樹脂全体の10質量%未満であると、硬化物の破壊靭性が良好に維持される傾向にある。その結果、半導体素子の実装後の応力に対する耐性が向上したり、フィレットクラックの発生が抑制されたりする効果が期待できる。特定エポキシ化合物の含有率は、エポキシ樹脂全体の9質量%以下であることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましい。
エポキシ樹脂組成物の注入性を良好に維持する観点からは、特定エポキシ化合物の分子量は小さいほど好ましい。例えば、特定エポキシ化合物の分子量は110以下であることが好ましく、100以下であることがより好ましく、90以下であることがより好ましい。
ある実施態様では、特定エポキシ化合物は窒素原子を有するエポキシ化合物を含む。またある実施態様では、特定エポキシ化合物はグリシジル基が結合した窒素原子を有するエポキシ化合物を含む。またある実施態様では、特定エポキシ化合物はグリシジル基が結合した窒素原子が芳香環に結合した構造を有するエポキシ化合物を含む。またある実施態様では、特定エポキシ化合物はグリシジル基が2つ結合した窒素原子が芳香環に結合した構造を有するエポキシ化合物を含む。
エポキシ樹脂組成物の注入性、硬化性、耐熱性、接着性、耐久性(フィレットクラック抑制等)及び耐マイグレーション性の観点からは、特定エポキシ化合物は、下記式(1)で表されるエポキシ化合物を含むことが好ましい。
特定エポキシ化合物が上記式で表されるエポキシ化合物である場合、芳香環と結合する窒素原子と酸素原子がオルト位又はパラ位の関係にあるエポキシ化合物が好ましく、パラ位の関係にあるエポキシ化合物(すなわち、下記式(2)で表されるトリグリシジル-p-アミノフェノール)がより好ましい。
上記式(2)で表される特定エポキシ化合物は、例えば、三菱ケミカル株式会社製のアミノフェノール型エポキシ樹脂(グレード:jER630、jER630LSD)として入手可能である。
エポキシ樹脂に含まれる特定エポキシ化合物以外のエポキシ樹脂は、特に制限されない。例えば、液状のエポキシ樹脂組成物に一般的に用いられる液状エポキシ樹脂を用いることができる。液状エポキシ樹脂としては、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂、液状ビスフェノールF型エポキシ樹脂、液状ナフタレン型エポキシ樹脂、液状水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、液状脂環式エポキシ樹脂、液状アルコールエーテル型エポキシ樹脂、液状環状脂肪族型エポキシ樹脂、液状フルオレン型エポキシ樹脂、及び液状シロキサン系エポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
上記エポキシ樹脂の中でも、硬化性、耐熱性、接着性及び耐久性の観点からは、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂、液状ビスフェノールF型エポキシ樹脂、及び液状ナフタレン型エポキシ樹脂が好ましい。
エポキシ樹脂のエポキシ当量は、粘度調整の観点から、80g/eq~250g/eqであることが好ましい。エポキシ当量がこの範囲であるエポキシ樹脂の市販品としては、三井化学株式会社製のビスフェノールA型エポキシ樹脂(品名:R-140P)、新日鉄住金株式会社製のビスフェノールF型エポキシ樹脂(品名:YDF8170)、DIC株式会社製のナフタレン型エポキシ樹脂(品名:HP4032D)等が挙げられる。
(B)硬化剤
エポキシ樹脂組成物に含まれる硬化剤は、エポキシ樹脂組成物に良好な反応性(硬化速度)と適度な粘性を付与する。硬化剤は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
エポキシ樹脂組成物に含まれる硬化剤は、エポキシ樹脂組成物に良好な反応性(硬化速度)と適度な粘性を付与する。硬化剤は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
液状のエポキシ樹脂組成物との適合性の観点からは、硬化剤はアミン系硬化剤(少なくとも2つのアミノ基を有する化合物)であることが好ましい。アミン系硬化剤として具体的には、脂肪族アミン化合物、芳香族アミン化合物、イミダゾール化合物、イミダゾリン化合物等が挙げられる。
脂肪族アミン化合物としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、n-プロピルアミン、2-ヒドロキシエチルアミノプロピルアミン、シクロヘキシルアミン、4,4’-ジアミノ-ジシクロヘキシルメタン等が挙げられる。芳香族アミン化合物としては、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、2-メチルアニリン、下記式(3)で表されるアミン化合物、下記式(4)で表されるアミン化合物等が挙げられる。イミダゾール化合物としては、イミダゾール、2-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2-イソプロピルイミダゾール等が挙げられる。イミダゾリン化合物としては、イミダゾリン、2-メチルイミダゾリン、2-エチルイミダゾリン等が挙げられる。
液状のエポキシ樹脂組成物との適合性及び保存安定性の観点から、硬化剤は芳香族アミン化合物を含むことが好ましい。
芳香族アミン化合物の芳香環はアミノ基以外の置換基を有していてもよい。例えば、炭素数1~5のアルキル基を有していてもよく、炭素数1又は3のアルキル基を有していてもよい。芳香族アミン化合物が有する芳香環の数は、1つでも2つ以上であってもよい。芳香環の数が2以上である場合、芳香環同士は単結合で結合していても、アルキレン基等の連結基を介して結合していてもよい。
硬化剤は、下記式(3)で表される化合物及び下記式(4)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種の芳香族アミン化合物を含むことがより好ましい。
芳香族アミン化合物の市販品としては、三菱ケミカル株式会社製の芳香族アミン化合物(グレード:JERキュア)、日本化薬株式会社製の芳香族アミン化合物(カヤハードAA)等が挙げられる。
エポキシ樹脂組成物における硬化剤の量は特に制限されず、エポキシ樹脂との当量比を考慮して設定できる。例えば、エポキシ樹脂Aと硬化剤Bの当量比(B/A)が0.7~1.2の範囲となる量であることが好ましく、0.7~1.1の範囲となる量であることがより好ましい。
(C)フィラー
フィラーの種類は、特に制限されない。具体的には、シリカ、ガラス、アルミナ、炭酸カルシウム、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸カルシウム、窒化珪素、窒化アルミ、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア、タルク、クレー、マイカ等の無機材料が挙げられる。難燃効果を有するフィラーを用いてもよい。難燃効果を有するフィラーとしては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムと亜鉛の複合水酸化物等の複合金属水酸化物、硼酸亜鉛などが挙げられる。フィラーは1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。上記フィラーの中でも、エポキシ樹脂組成物の硬化物の熱膨張率を低減して基板との熱膨張率差を小さくし、反り等の発生を抑制する観点からは、シリカが好ましい。シリカとしては、コロイダルシリカ、疎水性シリカ、微細シリカ、ナノシリカ等が挙げられる。
フィラーの種類は、特に制限されない。具体的には、シリカ、ガラス、アルミナ、炭酸カルシウム、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸カルシウム、窒化珪素、窒化アルミ、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア、タルク、クレー、マイカ等の無機材料が挙げられる。難燃効果を有するフィラーを用いてもよい。難燃効果を有するフィラーとしては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムと亜鉛の複合水酸化物等の複合金属水酸化物、硼酸亜鉛などが挙げられる。フィラーは1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。上記フィラーの中でも、エポキシ樹脂組成物の硬化物の熱膨張率を低減して基板との熱膨張率差を小さくし、反り等の発生を抑制する観点からは、シリカが好ましい。シリカとしては、コロイダルシリカ、疎水性シリカ、微細シリカ、ナノシリカ等が挙げられる。
エポキシ樹脂組成物に含まれるフィラーの含有率は、エポキシ樹脂組成物100質量部に対して、40質量部~75質量部であることが好ましい。
フィラーが粒子状である場合、その平均粒子径は、特に制限されない。例えば、体積平均粒子径が0.2μm~20μmであることが好ましく、0.5μm~15μmであることがより好ましい。体積平均粒子径が0.2μm以上であると、エポキシ樹脂組成物の粘度の上昇がより抑制される傾向にある。体積平均粒子径が20μm以下であると、狭い隙間への充填性がより向上する傾向にある。フィラーの体積平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により得られる体積基準の粒度分布において小径側からの体積の累積が50%となるときの粒子径(D50)として測定することができる。
フィラーの市販品としては、株式会社アドマテックス製の高純度合成球状シリカ(品名:SE2200SEJ、体積平均粒子径:0.5μm、品名:SE1053SEO、体積平均粒子:0.3μm;品名:SE5200SEE、体積平均粒子径:2.0μm;品名:SO-E5、体積平均粒子径:2μm;品名:SE-2300、体積平均粒子径:0.6μm)等が挙げられる。
(D)カップリング剤
エポキシ樹脂組成物は、カップリング剤を含有してもよい。カップリング剤を含有することで、エポキシ樹脂組成物の密着性が向上する傾向にある。
エポキシ樹脂組成物は、カップリング剤を含有してもよい。カップリング剤を含有することで、エポキシ樹脂組成物の密着性が向上する傾向にある。
カップリング剤としては、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられ、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミンが好ましい。カップリング剤は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
カップリング剤の市販品としては、信越化学工業株式会社製の3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(品名:KBM403)、3-アミノプロピルトリエトキシシラン(品名:KBE903)、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン(品名:KBE9103)等が挙げられる。
エポキシ樹脂組成物がカップリング剤を含む場合、その量は特に制限されない。例えば、エポキシ樹脂100質量部に対して0.05質量部~5.0質量部であることが好ましく、0.1質量部~3.0質量部であることがより好ましい。カップリング剤の量が0.05質量部以上であると、エポキシ樹脂組成物の密着性が向上し、硬化後のエポキシ樹脂組成物の耐湿信頼性により優れる傾向にある。カップリング剤の量が5.0質量部以下であると、エポキシ樹脂組成物の発泡が抑制される傾向にある。
(E)その他の成分
エポキシ樹脂組成物は、必要に応じ、硬化促進剤、包接化合物、レベリング剤、イオントラップ剤、消泡剤、搖変剤、酸化防止剤、顔料、染料等の、上記した成分以外の添加剤を含有してもよい。
エポキシ樹脂組成物は、必要に応じ、硬化促進剤、包接化合物、レベリング剤、イオントラップ剤、消泡剤、搖変剤、酸化防止剤、顔料、染料等の、上記した成分以外の添加剤を含有してもよい。
(エポキシ樹脂組成物の用途)
エポキシ樹脂組成物は、種々の実装技術に用いることができる。特に、フリップチップ型実装技術に用いるアンダーフィル材として好適に用いることができる。例えば、バンプ等で接合された半導体素子と支持体の間の隙間を充填する用途に好適に用いることができる。本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、注入性に優れていることから、チップと基板の間隙が狭い(例えば、5μm~25μm)配線パターンを有するフリップチップボンディングにも好適に用いることができる。
エポキシ樹脂組成物は、種々の実装技術に用いることができる。特に、フリップチップ型実装技術に用いるアンダーフィル材として好適に用いることができる。例えば、バンプ等で接合された半導体素子と支持体の間の隙間を充填する用途に好適に用いることができる。本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、注入性に優れていることから、チップと基板の間隙が狭い(例えば、5μm~25μm)配線パターンを有するフリップチップボンディングにも好適に用いることができる。
半導体素子と支持体の種類は特に制限されず、半導体装置の分野で一般的に使用されるものから選択できる。エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子と支持体の間の隙間を充填する方法は、特に制限されない。例えば、ディスペンサー等を用いて公知の方法により行うことができる。
<半導体装置>
本実施形態の半導体装置は、支持体と、前記支持体上に配置された半導体素子と、前記半導体素子を封止している上述したエポキシ樹脂組成物の硬化物と、を有する。
本実施形態の半導体装置は、支持体と、前記支持体上に配置された半導体素子と、前記半導体素子を封止している上述したエポキシ樹脂組成物の硬化物と、を有する。
上記半導体装置において、半導体素子と支持体の種類は特に制限されず、半導体装置の分野で一般的に使用されるものから選択できる。上記半導体装置は、エポキシ樹脂組成物の硬化物の破壊靱性に優れている。このため、エポキシ樹脂組成物の硬化物と支持体の間に応力が生じた場合、これを抑制する効果に優れている。
<半導体装置の製造方法>
本実施形態の半導体装置の製造方法は、支持体と、前記支持体上に配置された半導体素子との間の空隙を上述したエポキシ樹脂組成物で充填する工程と、前記エポキシ樹脂組成物を硬化する工程と、を有する。
本実施形態の半導体装置の製造方法は、支持体と、前記支持体上に配置された半導体素子との間の空隙を上述したエポキシ樹脂組成物で充填する工程と、前記エポキシ樹脂組成物を硬化する工程と、を有する。
上記方法において、半導体素子と支持体の種類は特に制限されず、半導体装置の分野で一般的に使用されるものから選択できる。エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子と支持体の間の隙間を充填する方法、及び充填後にエポキシ樹脂組成物を硬化する方法は特に制限されず、公知の手法で行うことができる。
以下、上記実施形態を実施例により具体的に説明するが、上記実施形態の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔エポキシ樹脂組成物の調製〕
表1に示す配合で原料を混合した後、室温で3本ロールミルを用いて分散し、エポキシ樹脂組成物を作製した。原料の詳細は下記のとおりである。表1中の「eq」は硬化物の当量数基準の割合(硬化物1と硬化物2の合計は1である)を示す。フィラーの「質量%」はエポキシ樹脂組成物全体に対する割合を示す。
表1に示す配合で原料を混合した後、室温で3本ロールミルを用いて分散し、エポキシ樹脂組成物を作製した。原料の詳細は下記のとおりである。表1中の「eq」は硬化物の当量数基準の割合(硬化物1と硬化物2の合計は1である)を示す。フィラーの「質量%」はエポキシ樹脂組成物全体に対する割合を示す。
エポキシ樹脂1…液状ビスフェノールF型エポキシ樹脂、商品名「YDF-8170C」、新日鉄住金化学株式会社
エポキシ樹脂2…1,6-ビス(グリシジルオキシ)ナフタレン、商品名「エピクロン HP-4023D」、DIC株式会社
エポキシ樹脂3…トリグリシジル-p-アミノフェノール、商品名「jER 630」、三菱ケミカル株式会社
硬化剤1…2-メチルアニリン、商品名「jERキュアW」、三菱ケミカル株式会社
硬化剤2…4,4’-ジアミノジフェニルメタン、商品名「カヤハードAA」、日本化薬株式会社
フィラー…高純度合成球状シリカ、商品名:SE2200-SEJ、平均粒子径:0.5μm、株式会社アドマテックス
カップリング剤…3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、商品名「KBM-403」、信越化学工業株式会社
エポキシ樹脂2…1,6-ビス(グリシジルオキシ)ナフタレン、商品名「エピクロン HP-4023D」、DIC株式会社
エポキシ樹脂3…トリグリシジル-p-アミノフェノール、商品名「jER 630」、三菱ケミカル株式会社
硬化剤1…2-メチルアニリン、商品名「jERキュアW」、三菱ケミカル株式会社
硬化剤2…4,4’-ジアミノジフェニルメタン、商品名「カヤハードAA」、日本化薬株式会社
フィラー…高純度合成球状シリカ、商品名:SE2200-SEJ、平均粒子径:0.5μm、株式会社アドマテックス
カップリング剤…3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、商品名「KBM-403」、信越化学工業株式会社
〔粘度〕
調製したエポキシ樹脂組成物の粘度(初期粘度、単位:Pa・s)を、E型粘度計(東京計器株式会社、商品名「VISCONIC EHD型」)を用いて25℃、コーン角度:3°、回転数:10回転/分の条件で測定した。結果を表1に示す。
調製したエポキシ樹脂組成物の粘度(初期粘度、単位:Pa・s)を、E型粘度計(東京計器株式会社、商品名「VISCONIC EHD型」)を用いて25℃、コーン角度:3°、回転数:10回転/分の条件で測定した。結果を表1に示す。
〔注入性の評価〕
フレキシブル基板の代わりにガラス基板上に、25μmの間隙を設けて、半導体素子の代わりにガラス板(20mm×20mm)を固定した試験片を作製した。次に、この試験片を110℃に設定したホットプレート上に置き、ガラス板の一端側に、エポキシ樹脂組成物を塗布し、間隙が樹脂組成物で満たされるまでの時間(秒)を測定した。測定された時間が300秒以下であると、注入性が良好であると評価できる。結果を表1に示す。
フレキシブル基板の代わりにガラス基板上に、25μmの間隙を設けて、半導体素子の代わりにガラス板(20mm×20mm)を固定した試験片を作製した。次に、この試験片を110℃に設定したホットプレート上に置き、ガラス板の一端側に、エポキシ樹脂組成物を塗布し、間隙が樹脂組成物で満たされるまでの時間(秒)を測定した。測定された時間が300秒以下であると、注入性が良好であると評価できる。結果を表1に示す。
〔破壊靱性の評価〕
エポキシ樹脂組成物を、長辺60mm、短辺10mm、厚さ3mmの直方体に成形硬化させて試験片を得た。この試験片について、オートグラフ(オリックス・レンテック株式会社、商品名「RTC-1350A」)を用いて三点曲げ試験を行った。三点曲げ試験は、チャートスピードは2.0mm/secで、スパンは48mmで行い、S-Sカーブ(強度-伸び曲線)を得た。得られた曲線を解析し、下記算出式により、曲げ強度、伸び及び破壊靱性値を算出した。
エポキシ樹脂組成物を、長辺60mm、短辺10mm、厚さ3mmの直方体に成形硬化させて試験片を得た。この試験片について、オートグラフ(オリックス・レンテック株式会社、商品名「RTC-1350A」)を用いて三点曲げ試験を行った。三点曲げ試験は、チャートスピードは2.0mm/secで、スパンは48mmで行い、S-Sカーブ(強度-伸び曲線)を得た。得られた曲線を解析し、下記算出式により、曲げ強度、伸び及び破壊靱性値を算出した。
破壊靱性値が450N/mm以上であると、ファインピッチの配線パターンを有するフリップチップ型半導体装置での湿リフロー、サーマルサイクル等の信頼性試験において、フィレットクラックが有効に抑制されると判断できる。得られた破壊靱性の値(N/mm)を、最大曲げ強度(MPa)と最大伸び(%)の測定値とともに表1に示す。
表1に示すように、特定エポキシ化合物(エポキシ樹脂3)を含有し、その含有率がエポキシ樹脂全体の1質量%~10質量%未満である実施例1~3では、注入性と破壊靱性のいずれも評価結果が良好であった。
特定エポキシ化合物を含有しない比較例1では、注入性は良好であったが最大曲げ強度(MPa)の値が実施例よりも低く、結果として破壊靱性の値も実施例より低かった。
特定エポキシ化合物の含有率がエポキシ樹脂全体の10質量%以上である比較例2~5では、注入性は良好であったが最大伸び(%)の値が実施例よりも低く、結果として破壊靱性の値も実施例より低かった。
特定エポキシ化合物を含有しない比較例1では、注入性は良好であったが最大曲げ強度(MPa)の値が実施例よりも低く、結果として破壊靱性の値も実施例より低かった。
特定エポキシ化合物の含有率がエポキシ樹脂全体の10質量%以上である比較例2~5では、注入性は良好であったが最大伸び(%)の値が実施例よりも低く、結果として破壊靱性の値も実施例より低かった。
以上の結果から、本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、注入性と硬化後の破壊靱性に優れていることがわかった。
日本国特許出願第2017-071914号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に援用されて取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に援用されて取り込まれる。
Claims (9)
- エポキシ樹脂と、硬化剤と、フィラーと、を含有し、前記エポキシ樹脂は、少なくとも3つのエポキシ基を有するエポキシ化合物を含み、前記少なくとも3つのエポキシ基を有するエポキシ化合物の含有率が前記エポキシ樹脂全体の1質量%以上かつ10質量%未満である、液状エポキシ樹脂組成物。
- 前記少なくとも3つのエポキシ基を有するエポキシ化合物が、窒素原子を含むエポキシ化合物を含む、請求項1に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
- 前記液状エポキシ樹脂組成物100質量部に対する前記フィラーの量が40質量部~75質量部である、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
- 半導体装置の封止材として使用される、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の液状エポキシ樹脂組成物。
- 支持体と、前記支持体上に配置されている半導体素子と、前記半導体素子を封止している請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の液状エポキシ樹脂組成物の硬化物と、を有する半導体装置。
- 支持体と、前記支持体上に配置されている半導体素子との間の空隙を請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の液状エポキシ樹脂組成物で充填する工程と、前記液状エポキシ樹脂組成物を硬化する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
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