JP7844933B2 - 硬化性組成物 - Google Patents
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Description
[1] (A)熱伝導性フィラー、
(B)シルセスキオキサン化合物、及び
(C)液状ポリチオール化合物、を含有する硬化性組成物であって、
(B)成分が、エポキシ基を有するエポキシ基含有シルセスキオキサン化合物を含有しない場合、硬化性組成物は、さらに(D)エポキシ樹脂を含有し、
(B)成分が、エポキシ基含有シルセスキオキサン化合物を含有する場合、硬化性組成物は、(D)エポキシ樹脂を含有する、又は含有しない、硬化性組成物。
[2] (A)成分の含有量が、硬化性組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、20質量%以上80質量%以下である、[1]に記載の硬化性組成物。
[3] 硬化性組成物が、(B)成分としてエポキシ基含有シルセスキオキサン化合物を含有し、さらに(D)エポキシ樹脂を含有する場合、(B)成分の含有量が、硬化性組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、5質量%以上65質量%以下である、[1]又は[2]に記載の硬化性組成物。
[4] 硬化性組成物が、(B)成分としてエポキシ基含有シルセスキオキサン化合物を含有し、(D)エポキシ樹脂を含有しない場合、(B)成分の含有量が、硬化性組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、10質量%以上65質量%以下である、[1]又は[2]に記載の硬化性組成物。
[5] (C)成分の含有量が、硬化性組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、5質量%以上30質量%以下である、[1]~[4]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[6] (C)成分が、1分子中のチオール基を2以上含む、[1]~[5]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[7] 支持体と、当該支持体上に設けられた[1]~[6]のいずれかに記載の硬化性組成物を含む硬化性組成物層とを有する硬化性組成物含有シート。
[8] [1]~[6]のいずれかに記載の硬化性組成物の硬化物により形成された絶縁層を含む回路基板。
[9] [1]~[6]のいずれかに記載の硬化性組成物の硬化物を含む、半導体チップパッケージ。
[10] 電子部品と、該電子部品上に設けられた[1]~[6]のいずれかに記載の硬化性組成物の硬化物と、該硬化物上に装着された放熱部材と、を有する電子部材。
硬化性組成物は、(A)熱伝導性フィラー、(B)シルセスキオキサン化合物、及び(C)液状ポリチオール化合物、を含有し、(B)成分がエポキシ基を有するエポキシ基含有シルセスキオキサン化合物を含有しない場合、さらに(D)エポキシ樹脂を含有し、(B)成分がエポキシ基含有シルセスキオキサン化合物を含有する場合、(D)エポキシ樹脂を含有する、又は含有しない。硬化性組成物はこれら成分を含有することにより、その硬化物の熱伝導率を高くすることができるとともに弾性率を低くすることができる。
硬化性組成物は、(A)成分として、(A)熱伝導性フィラーを含有する。(A)成分を硬化性組成物に含有させることで熱伝導率が高い硬化物(絶縁層)を得ることができる。
硬化性組成物は、(B)成分として(B)シルセスキオキサン化合物を含有する。(B)成分と後述する(C)成分とを組み合わせて硬化性組成物に含有させることで、熱伝導率に優れるとともに、弾性率が低い硬化物を得ることが可能になる。一般的にフォノンの散乱が抑制されると硬化物の熱伝導率が高くなる傾向にある。(B)成分を含有させることで硬化性組成物の硬化物の熱伝導率が優れるようになる理由は定かではないが、(B)成分が有する骨格がフォノンの散乱を抑制するものと推察される。(B)成分は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
硬化性組成物は、(C)成分として、(C)液状ポリチオール化合物を含有する。この(C)液状ポリチオール化合物は、上述した(B)成分に該当するものは含めない。(C)成分と(B)成分とを組み合わせて硬化性組成物に含有させることにより、硬化性組成物の硬化物の熱伝導率の向上及び低弾性率化が可能になる。(C)成分は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。本発明において液状とは、室温(20℃)及び大気圧(0.1MPa)下で流動性を有することを言う。好ましくは、E型粘度計を用い、大気圧下、25℃、コーン回転数2.0rpmで測定される粘度が200000mPa・s以下である。E型粘度計としては例えば、E型粘度計:RE-85U(コーンロータ:3°×R14)(東機産業社製)が挙げられる。
硬化性組成物が、(B)成分としてエポキシ基含有シルセスキオキサン化合物を含有しない場合、硬化性組成物は(D)成分として(D)エポキシ樹脂を含有する。硬化性組成物が、(B)成分としてエポキシ基含有シルセスキオキサン化合物を含有する場合、上述した(A)~(C)成分に組み合わせて、任意成分として、さらに(D)エポキシ樹脂を含有していてもよく、含有していなくてもよい。この(D)エポキシ樹脂には、上述した(A)~(C)成分に該当するものは含めない。(D)成分を硬化性組成物に含有させることにより、絶縁信頼性を向上させることができる。(B)成分がエポキシ基含有シルセスキオキサン化合物を含有する場合、(D)エポキシ樹脂は含有していなくてもよいが、本発明の効果を顕著に得る観点から、(D)エポキシ樹脂を含有することが好ましい。
硬化性組成物は、上述した(A)~(D)成分に組み合わせて、任意の成分として、更に(E)硬化促進剤を含んでいてもよい。この(E)成分としての(E)硬化促進剤には、上述した(A)~(D)成分に該当するものは含めない。(E)硬化促進剤は、(B)シルセスキオキサン化合物及び(D)エポキシ樹脂の硬化を促進させる硬化触媒としての機能を有する。
硬化性組成物は、上述した(A)~(D)成分に組み合わせて、更に任意の不揮発成分として、(F)任意の添加剤を含んでいてもよい。(F)任意の添加剤としては、例えば、保存安定剤;硬化剤;熱可塑性樹脂;重合開始剤;有機銅化合物、有機亜鉛化合物、有機コバルト化合物等の有機金属化合物;フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、アイオディングリーン、ジアゾイエロー、クリスタルバイオレット、酸化チタン、カーボンブラック等の着色剤;ハイドロキノン、カテコール、ピロガロール、フェノチアジン等の重合禁止剤;シリコーン系レベリング剤、アクリルポリマー系レベリング剤等のレベリング剤;ベントン、モンモリロナイト等の増粘剤;シリコーン系消泡剤、アクリル系消泡剤、フッ素系消泡剤、ビニル樹脂系消泡剤等の消泡剤;ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤等の紫外線吸収剤;尿素シラン等の接着性向上剤;トリアゾール系密着性付与剤、テトラゾール系密着性付与剤、トリアジン系密着性付与剤等の密着性付与剤;ヒンダードフェノール系酸化防止剤等の酸化防止剤;スチルベン誘導体等の蛍光増白剤;フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤等の界面活性剤;リン系難燃剤(例えばリン酸エステル化合物、ホスファゼン化合物、ホスフィン酸化合物、赤リン)、窒素系難燃剤(例えば硫酸メラミン)、ハロゲン系難燃剤、無機系難燃剤(例えば三酸化アンチモン)等の難燃剤;リン酸エステル系分散剤、ポリオキシアルキレン系分散剤、アセチレン系分散剤、シリコーン系分散剤、アニオン性分散剤、カチオン性分散剤等の分散剤;ボレート系安定剤、チタネート系安定剤、アルミネート系安定剤、ジルコネート系安定剤、イソシアネート系安定剤、カルボン酸系安定剤、カルボン酸無水物系安定剤等の安定剤;第三級アミン類等の光重合開始助剤;ピラリゾン類、アントラセン類、クマリン類、キサントン類、チオキサントン類等の光増感剤;が挙げられる。(F)任意の添加剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
硬化性組成物を120℃で90分間熱硬化させて得られた硬化物は、優れた熱伝導率を示す。即ち熱伝導率が高い絶縁層をもたらす。熱伝導率としては、好ましくは1.4W/m・K以上、より好ましくは1.41W/m・K以上、さらに好ましくは1.42W/m・K以上である。熱伝導率の上限は特に限定されないが、10W/m・K以下等とし得る。熱伝導率の評価は、後述する実施例に記載の方法に従って測定することができる。
本発明の硬化性組成物含有シートは、支持体と、該支持体上に設けられた、本発明の硬化性組成物で形成された硬化性組成物層を含む。
本発明の回路基板は、本発明の硬化性組成物の硬化物により形成された絶縁層を含む。
本発明の回路基板の製造方法は、
(1)基材と、該基材の少なくとも一方の面に設けられた配線層とを有する配線層付き基材を準備する工程、
(2)配線層が埋め込まれるように、配線層付き基材上に硬化性組成物層を形成し、熱硬化させて絶縁層を形成する工程、
(3)配線層を層間接続する工程を含む。
また、回路基板の製造方法は、(4)基材を除去する工程、を含んでいてもよい。
工程(1)は、基材と、該基材の少なくとも一方の面に設けられた配線層とを有する配線層付き基材を準備する工程である。通常、配線層付き基材は、基材の両面に基材の一部である第1金属層、第2金属層をそれぞれ有し、第2金属層の基材側の面とは反対側の面に配線層を有する。詳細は、基材上にドライフィルム(感光性レジストフィルム)を積層し、フォトマスクを用いて所定の条件で露光、現像しパターンドライフィルムを形成する。現像したパターンドライフィルムをめっきマスクとして電解めっき法により配線層を形成した後、パターンドライフィルムを剥離する。
工程(2)は、配線層が埋め込まれるように、配線層付き基材上に硬化性組成物層を形成し、熱硬化させて絶縁層を形成する工程である。詳細は、前述の工程(1)で得られた配線層付き基材の配線層上に、硬化性組成物含有シートの硬化性組成物層を接合し、硬化性組成物層を熱硬化させ絶縁層を形成する。また、工程(2)は、硬化性組成物を配線層付き基材上に塗布し、硬化性組成物を熱硬化させ絶縁層を形成してもよい。
工程(3)は、配線層を層間接続する工程である。詳細は、絶縁層にビアホールを形成し、導体層を形成して配線層を層間接続する工程である。または絶縁層を研磨又は研削し、配線層を露出させて配線層を層間接続する工程である。
工程(4)は、基材を除去し、本発明の回路基板を形成する工程である。基材の除去方法は特に限定されない。好適な一実施形態は、第1及び第2金属層の界面で回路基板から基材を剥離し、第2金属層を例えば塩化銅水溶液などでエッチング除去する。必要に応じて、導体層を保護フィルムで保護した状態で基材を剥離してもよい。
本発明の半導体チップパッケージは、本発明の硬化性組成物の硬化物を含む。
(A)基材に仮固定フィルムを積層する工程、
(B)半導体チップを、仮固定フィルム上に仮固定する工程、
(C)半導体チップ上に封止層を形成する工程、
(D)基材及び仮固定フィルムを半導体チップから剥離する工程、
(E)半導体チップの基材及び仮固定フィルムを剥離した面に、絶縁層としての再配線形成層を形成する工程、及び
(F)再配線形成層上に、導体層としての再配線層を形成する工程
基材に使用する材料は特に限定されない。基材としては、シリコンウェハ;ガラスウェハ;ガラス基板;銅、チタン、ステンレス、冷間圧延鋼板(SPCC)等の金属基板;ガラス繊維にエポキシ樹脂等をしみこませ熱硬化処理した基板(例えばFR-4基板);ビスマレイミドトリアジン樹脂(BT樹脂)からなる基板などが挙げられる。
半導体チップを、その電極パッド面が仮固定フィルムと接合するように、仮固定フィルム上に仮固定する。半導体チップの仮固定は、フリップチップボンダー、ダイボンダー等の公知の装置を用いて行うことができる。半導体チップの配置のレイアウト及び配置数は、仮固定フィルムの形状、大きさ、目的とする半導体パッケージの生産数等に応じて適宜設定することができ、例えば、複数行で、かつ複数列のマトリックス状に整列させて仮固定することができる。
本発明の硬化性組成物を半導体チップ上に塗布し、硬化(例えば熱硬化)させて封止層を形成する。あるいは、本発明の硬化性組成物を上記の硬化性組成物含有シートの形態で半導体チップ上に積層し硬化(例えば熱硬化)させて封止層を形成してもよい。
基材及び仮固定フィルムを剥離する方法は、仮固定フィルムの材質等に応じて適宜変更することができ、例えば、仮固定フィルムを加熱、発泡(又は膨張)させて剥離する方法、及び基材側から紫外線を照射させ、仮固定フィルムの粘着力を低下させ剥離する方法等が挙げられる。
再配線形成層(絶縁層)を形成する材料は、再配線形成層(絶縁層)形成時に絶縁性を有していれば特に限定されず、半導体チップパッケージの製造のしやすさの観点から、感光性樹脂、熱硬化性樹脂が好ましい。本発明の硬化性組成物を用いて再配線形成層を形成してもよい。
再配線形成層上に形成する導体層の材料は、特に限定されない。好適な実施形態では、導体層は、回路基板における配線層に使用する導体材料と同じである。導体材料は上記したとおりである。
本発明の半導体チップパッケージを実装することとなる半導体装置としては、電気製品(例えば、コンピューター、携帯電話、スマートフォン、タブレット型デバイス、ウェラブルデバイス、デジタルカメラ、カメラモジュール、医療機器、及びテレビ等)及び乗物(例えば、自動二輪車、自動車、電車、船舶及び航空機等)等に供される各種半導体装置が挙げられる。
本発明の電子部材は、電子部品と、該電子部品上に設けられた本発明の硬化性組成物の硬化物と、該硬化物上に装着された放熱部材とを有する。硬化性組成物の硬化物は、熱伝導率が高く、弾性率が低いことから、例えば、硬化性組成物の硬化物を電子部品に接着させるように電子部品上に設け、該硬化物上に放熱部材を装着することにより、電子部品の放熱部材への放熱効率が高くなる。硬化物の形成方法は、先述の工程(2)と同様の方法により行うことができる。本発明の電子部材は、放熱部材を複数有していてもよい。この場合、電子部材は、電子部品と、該電子部品上に設けられた本発明の硬化性組成物の第1の硬化物と、該第1の硬化物上に装着された第1の放熱部材と、該放熱部材上に設けられた本発明の硬化性組成物の第2の硬化物と、該第2の硬化物上に装着された第2の放熱部材とを有する態様が好ましい。第1の硬化物と第2の硬化物とは同じ成分であってもよく、異なる成分であってもよい。また、第1の放熱部材と第2の放熱部材とは同じ放熱部材であってもよく、異なる放熱部材であってもよい。
下記表に示す配合組成で各成分を混合し、実施例1~7及び比較例1~3に係る硬化性組成物を調製した。具体的には、専用のプラスチック容器に、下記表に示される量(質量部)を量り取った。その後、自転・公転真空ミキサーあわとり錬太郎(シンキー社製;ARE-310)を用い、室温にて2000rpmで充分混合し、更に1分間脱泡することで硬化性組成物を得た。なお、表中、各成分の配合量は質量部を意味する。
(A)成分
・PT-110A:MOMENTIVE社製、窒化ホウ素フィラー(平均粒子径33μm)
(B)成分
・SQ-502-8:荒川化学工業社製、エポキシ基含有シルセスキオキサン化合物(イソプロピルアルコール16.5%、トルエン3.5%含有)、エポキシ当量約276g/eq.
・SQ-107:荒川化学工業社製、チオール基含有シルセスキオキサン化合物(エチレングリコールジメチルエーテル24.4%、トルエン4%含有)、チオール基当量約206g/eq.
(C)成分
・TMTP:淀化学社製、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、チオール基当量140g/eq.
・PEMP:SC有機化学社製、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、チオール基当量122g/eq.
・PE-1:昭和電工社製、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)、チオール基当量135g/eq.
(D)成分
・ZX1059:日本製鉄社製、ビスフェノール型エポキシ樹脂(ビスフェノールA型とビスフェノールF型の1:1混合品)、エポキシ当量約165g/eq.
(E)成分
・1B2PZ:四国化成工業社製、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール
(F)成分
・HN-2200(酸無水物系硬化剤):昭和電工マテリアルズ社製、3or4-メチル-1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸、分子量166、酸無水物基当量179g/eq.
各硬化性組成物を所定容器に入れ、熱循環オーブンで、120℃90分間熱硬化し、厚み10mm×直径φ36mmの円筒状硬化物を作製した。得られた円筒状硬化物を、測定温度25℃、40%RHの恒温環境下で、京都電子工業社製「TPS-2500」を用いて、ホットディスク法により熱伝導率を測定した。また、測定した熱伝導率を以下の基準で評価した。
〇:熱伝導率が1.40W/mK以上
×:熱伝導率が1.40W/mK未満
各硬化性組成物を離形PETフィルム(NS-80A:東レ社製)上にバーコートを用いて塗布し、120℃で90分間加熱硬化させて硬化物を得た。得られた厚みが100μmの硬化物を、ダンベル(商品名「スーパーダンベルカッター(型式:SDMK-5889-01)」、ダンベル社製)で打ち抜き、引張強度測定用試験片を作製した。試験片から、PETフィルムを剥離した。温度25℃、湿度60%、引っ張り速度50mm/分の条件で、テンシロン万能試験機(オリエンテック社製、RTM-500)を用いて引っ張り試験を行った。また、測定した弾性率を以下の基準で評価した。
〇:弾性率が4000MPa未満
×:弾性率が4000MPa以上
Claims (10)
- (A)熱伝導性フィラー、
(B)シルセスキオキサン化合物、及び
(C)液状ポリチオール化合物、を含有する硬化性組成物であって、
(C)成分が、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3-メルカプトプロピオネート)、トリス-[(3-メルカプトプロピオニルオキシ)-エチル]-イソシアヌレート、トリス(3-メルカプトプロピル)イソシアヌレート、チオグリコール酸オクチル、エチレングリコールビスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、3-メルカプトプロピオン酸、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)、1,4-ビス(3-メルカプトブチリルオキシ)ブタン、1,3,5-トリス(3-メルカプトブチリルオキシエチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトブチレート)、トリメチロールエタントリス(3-メルカプトブチレート)、1,3,4,6-テトラキス(2-メルカプトエチル)グリコールウリル、4,4’-イソプロピリデンビス[(3-メルカプトプロポキシ)ベンゼン]から選択され、
(B)成分が、エポキシ基を有するエポキシ基含有シルセスキオキサン化合物を含有しない場合、(B)成分は、チオール基を有するチオール基含有シルセスキオキサン化合物を含有し、さらに(D)エポキシ樹脂を含有し、
(B)成分が、エポキシ基含有シルセスキオキサン化合物を含有する場合、硬化性組成物は、(D)エポキシ樹脂を含有する、又は含有せず、
(D)成分が、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリスフェノール型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、tert-ブチル-カテコール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂及びトリメチロール型エポキシ樹脂から選択される、硬化性組成物。 - (A)成分の含有量が、硬化性組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、20質量%以上80質量%以下である、請求項1に記載の硬化性組成物。
- 硬化性組成物が、(B)成分としてエポキシ基含有シルセスキオキサン化合物を含有し、さらに(D)エポキシ樹脂を含有する場合、(B)成分の含有量が、硬化性組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、5質量%以上65質量%以下である、請求項1又は2に記載の硬化性組成物。
- 硬化性組成物が、(B)成分としてエポキシ基含有シルセスキオキサン化合物を含有し、(D)エポキシ樹脂を含有しない場合、(B)成分の含有量が、硬化性組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、10質量%以上65質量%以下である、請求項1又は2に記載の硬化性組成物。
- (C)成分の含有量が、硬化性組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、5質量%以上30質量%以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- (C)成分が、1分子中にチオール基を2以上含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 支持体と、当該支持体上に設けられた請求項1~6のいずれか1項に記載の硬化性組成物を含む硬化性組成物層とを有する硬化性組成物含有シート。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の硬化性組成物の硬化物により形成された絶縁層を含む回路基板。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の硬化性組成物の硬化物を含む、半導体チップパッケージ。
- 電子部品と、該電子部品上に設けられた請求項1~6のいずれか1項に記載の硬化性組成物の硬化物と、該硬化物上に装着された放熱部材と、を有する電子部材。
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