TWI852984B - 樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題係提供一種可抑制硬化物的翹曲、且環境試驗後的硬化物薄膜對於垂直方向的載重的密著性為優異的樹脂組成物。
解決手段係一種樹脂組成物,其含有(A)環氧樹脂、(B)在25℃為液狀的(甲基)丙烯酸聚合物、(C)硬化劑及(D)無機填充材,(A)成分包含(A-1)縮水甘油胺型環氧樹脂。
Description
本發明為關於:包含環氧樹脂及硬化劑的樹脂組成物;上述樹脂組成物的硬化物;包含上述樹脂組成物的樹脂薄片;包含上述硬化物的電路基板;包含上述硬化物的半導體晶片封裝體;及具備上述半導體晶片封裝體的半導體裝置。
近年來由於智慧型手機、平板型裝置之類的小型高機能電子機器的需求日益增加,伴隨於此,使用於該等小型電子機器中的半導體晶片封裝體用絕緣材料亦要求著更高機能化。如此般的絕緣層,已知有將樹脂組成物進行硬化而形成者等(參考例如專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2017-008312號公報
[發明所欲解決之課題]
尤其是近年來要求著更小型的半導體晶片封裝體,故亦要求半導體晶片封裝體中所使用的絕緣層或密封材、矽晶片本身的厚度要為更薄。因此,期待著即使厚度為更薄但亦能抑制翹曲的絕緣層的開發。
然而,因薄膜中樹脂成分的絶對量的減少,將會有難以維持密著強度之情形,特別是利用於如此般用途中的樹脂材料,係重視薄膜對於垂直方向的載重的密著強度。
本發明之課題在於提供一種可抑制所得到的硬化物的翹曲、且環境試驗後的硬化物薄膜對於垂直方向的載重的密著性為優異的樹脂組成物。
[解決課題之手段]
為了達成本發明之課題,本發明人等經深入研究之結果發現:「藉由在樹脂組成物中含有(A-1)縮水甘油胺型環氧樹脂及(B)在25℃為液狀的(甲基)丙烯酸聚合物,可抑制硬化物的翹曲,進而可得到環境試驗後的硬化物薄膜對於垂直方向的載重為優異的密著性」,因而完成本發明。
即,本發明係包含以下之內容。
[1].一種樹脂組成物,其含有(A)環氧樹脂、(B)在25℃為液狀的(甲基)丙烯酸聚合物、(C)硬化劑及(D)無機填充材,(A)成分包含(A-1)縮水甘油胺型環氧樹脂。
[2].如上述[1]之樹脂組成物,其中,(A-1)成分為2官能或3官能的縮水甘油胺型環氧樹脂。
[3].如上述[1]或[2]之樹脂組成物,其中,將樹脂組成物中的(D)成分以外的不揮發成分設為100質量%時,(A-1)成分的含有量為20質量%以上80質量%以下。
[4].如上述[1]~[3]中任一項之樹脂組成物,其中,將樹脂組成物中的(D)成分以外的不揮發成分設為100質量%時,(B)成分的含有量為0.5質量%以上20質量%以下。
[5].如上述[1]~[4]中任一項之樹脂組成物,其中,(C)成分係選自由酚系硬化劑、萘酚系硬化劑、酸酐系硬化劑、胺系硬化劑及咪唑系硬化劑所成之群組之硬化劑。
[6].如上述[1]~[5]中任一項之樹脂組成物,其中,將樹脂組成物中的全部的不揮發成分設為100質量%時,(D)成分的含有量為70質量%以上。
[7].如上述[1]~[6]中任一項之樹脂組成物,其用於形成半導體晶片封裝體的絕緣層。
[8].如上述[1]~[6]中任一項之樹脂組成物,其用於形成電路基板的絕緣層。
[9].如上述[1]~[6]中任一項之樹脂組成物,其用於密封半導體晶片封裝體的半導體晶片。
[10].一種如上述[1]~[9]中任一項之樹脂組成物的硬化物。
[11].一種樹脂薄片,其具有支撐體與設置於上述支撐體上的樹脂組成物層,該樹脂組成物層包含如上述[1]~[9]中任一項之樹脂組成物。
[12].一種電路基板,其包含藉由如上述[1]~[9]中任一項之樹脂組成物的硬化物所形成的絕緣層。
[13].一種半導體晶片封裝體,其包含如上述[12]之電路基板與搭載於該電路基板的半導體晶片。
[14].一種半導體晶片封裝體,其包含半導體晶片與密封該半導體晶片的如上述[1]~[9]中任一項之樹脂組成物的硬化物。
[15].一種半導體裝置,其具備如上述[13]或[14]之半導體晶片封裝體。
[發明的效果]
依據本發明能夠提供:一種可抑制硬化物的翹曲、且環境試驗後的硬化物薄膜對於垂直方向的載重的密著性為優異的樹脂組成物;上述樹脂組成物的硬化物;包含上述樹脂組成物的樹脂薄片;包含上述硬化物的電路基板;包含上述硬化物的半導體晶片封裝體;及具備上述半導體晶片封裝體的半導體裝置。
[實施發明之最佳形態]
以下,依據其適合的實施形態來說明本發明。但,本發明並非被限定於下述實施形態及示例物中,能夠在不脫離本發明的申請專利範圍及其均等的範圍內任意地變更並來實施。
<樹脂組成物>
本發明之樹脂組成物含有(A)環氧樹脂、(B)在25℃為液狀的(甲基)丙烯酸聚合物、(C)硬化劑及(D)無機填充材。(A)成分包含(A-1)縮水甘油胺型環氧樹脂。
藉由使用如此般的樹脂組成物,可抑制硬化物的翹曲、且可達成環境試驗後的硬化物薄膜對於垂直方向的載重為優異的密著性。
本發明之樹脂組成物,除了(A)環氧樹脂、(B)在25℃為液狀的(甲基)丙烯酸聚合物、(C)硬化劑及(D)無機填充材之外,可進而包含任意成分。作為任意成分,可舉例如(E)有機溶劑及(F)其他的添加劑。以下,對於樹脂組成物中所包含的各成分來進行詳細的說明。
<(A)環氧樹脂>
本發明之樹脂組成物包含(A)環氧樹脂。
(A)成分的含有量並無特別限定,但將樹脂組成物中的(D)成分以外的不揮發成分設為100質量%時,就顯著得到本發明所期望的效果之觀點而言,較佳為10質量%以上,又較佳為20質量%以上,更佳為30質量%以上,特佳為35質量%以上。該上限,就顯著得到本發明所期望的效果之觀點而言,較佳為95質量%以下,又較佳為92質量%以下,更佳為90質量%以下,特佳為88質量%以下。
<(A-1)縮水甘油胺型環氧樹脂>
(A)成分包含(A-1)縮水甘油胺型環氧樹脂。所謂的(A-1)縮水甘油胺型環氧樹脂係指具有至少1個的縮水甘油胺基及/或二縮水甘油胺基的環氧樹脂之涵義。縮水甘油胺基中包含1個的環氧基,二縮水甘油胺基中包含2個的環氧基。藉由使用(A-1)縮水甘油胺型環氧樹脂,可提高樹脂組成物的硬化物的玻璃轉移溫度(Tg)而使得耐熱性得到提升,並可提升硬化物的機械性強度、可提升耐濕性。
(A-1)縮水甘油胺型環氧樹脂,就可得到耐熱性為優異的硬化物之觀點而言,較佳為1分子中具有2個以上的環氧基的2官能以上的縮水甘油胺型環氧樹脂,又較佳為1分子中具有2個或3個的環氧基的2官能或3官能的縮水甘油胺型環氧樹脂。於此,環氧基並不限於來自縮水甘油胺基及二縮水甘油胺基者,亦能夠包含來自縮水甘油氧基者等。將縮水甘油胺型環氧樹脂的不揮發成分設為100質量%時,2官能以上的縮水甘油胺型環氧樹脂的比例,就提高硬化物的耐熱性之觀點而言,較佳為50質量%以上,又較佳為60質量%以上,更佳為70質量%以上。
(A-1)成分,就更加提升耐熱性、更加降低線熱膨脹係數之觀點而言,較佳為分子內具有1個以上的芳香環。本說明書中,所謂的芳香環係指苯環、萘環等的芳香族碳環、或砒啶環、吡咯環、呋喃環、噻吩環等的芳香族雜環之涵義。若分子內具有2個以上的芳香環時,芳香環彼此能夠直接鍵結或者隔著氧原子、伸烷基、該等的組合等來進行鍵結。
本說明書中,所謂的伸烷基係指直鏈或分支鏈的2價的脂肪族飽和烴基之涵義。較佳為碳原子數1~10的伸烷基,又較佳為碳原子數1~5的伸烷基。作為伸烷基,可舉例如亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基、1,1-二甲基伸乙基等,該等的鍵結位置並無特別限定。
(A-1)成分中,縮水甘油胺基及二縮水甘油胺基係能夠與芳香環直接鍵結。芳香環係除了縮水甘油胺基及二縮水甘油胺基之外,可進而具有其他的取代基。於此,作為其他的取代基,可舉例如含有1價的環氧基的基、1價的烴基等。作為含有1價的環氧基的基,可舉出縮水甘油氧基等。作為1價的烴基,可舉例如烷基、芳基等。
本說明書中,所謂的烷基係指直鏈或分支鏈的1價的脂肪族飽和烴基之涵義。較佳為碳原子數1~10的烷基,又較佳為碳原子數1~5的烷基。作為烷基,可舉例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、sec-丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基、1-乙基丙基等。
本說明書中,所謂的芳基係指1價的芳香族烴基之涵義。較佳為碳原子數6~14的芳基,又較佳為碳原子數6~10的芳基。作為芳基,可舉例如苯基、1-萘基、2-萘基、聯苯基、2-蒽基等。
(A-1)成分係可使用單獨1種,亦可組合2種以上來使用。
就顯著得到本發明所期望的效果之觀點而言,作為較佳的(A-1)成分的例子,可舉出以下述式(A-1)所表示者。
式(A-1)中,n分別獨立表示0~4的整數。其中,n係較佳為0~3的整數,又較佳為0~2的整數,更佳為0或1,特佳為1。式(A-1)中,m表示1~3的整數。其中,m係較佳為1或2,更佳為1。
式(A-1)中,R11
分別獨立表示縮水甘油氧基等的含有1價的環氧基的基及烷基、芳基等的1價的烴基。若R11
為縮水甘油氧基時,以氮原子與苯環的鍵結部位作為基準,該R11
較佳為鍵結於對位。又,若R11
為烷基時,以氮原子與苯環的鍵結部位作為基準,該R11
較佳為鍵結於鄰位。
式(A-1)中,R12
表示氫原子或1~3價的烴基。作為2價的烴基,可舉出伸烷基、伸芳基等。若m為1時,就可得本發明所期望的效果之觀點而言,作為R12
係較佳為烷基,又較佳為甲基。又,若m為2時,就可得到本發明所期望的效果之觀點而言,作為R12
係較佳為伸烷基,又較佳為亞甲基。
本說明書中,所謂的伸芳基係指2價的芳香族烴基之涵義。較佳為碳原子數6~14的伸芳基,又較佳為碳原子數6~10的伸芳基。作為伸芳基,可舉例如伸苯基、伸萘基、聯伸苯基等,該等的鍵結位置並無特別限定。
作為(A-1)成分的具體例,可舉出Mitsubishi Chemical公司製的「630」、「630LSD」(如同下述式(A-2)般)、ADEKA公司製的「EP-3980S」(如同下述式(A-3)般)、「EP3950S」、「EP3950L」、住友化學公司製的「ELM-100」、「ELM-100H」、「ELM-434」、「ELM-434L」等。該等係可使用單獨1種類,亦可組合2種類以上來使用。
(A-1)縮水甘油胺型環氧樹脂的環氧當量係較佳為50~5000g/eq,又較佳為50~3000g/eq,更佳為60~2000g/eq,特佳為70~1000g/eq。藉由使縮水甘油胺型環氧樹脂的環氧當量成為前述之範圍,樹脂組成物的硬化物的交聯密度將為充分,而可帶來表面粗糙度為小的絕緣層。
(A-1)縮水甘油胺型環氧樹脂的重量平均分子量(Mw)係較佳為100~5000,又較佳為250~3000,更佳為400~1500。可藉由凝膠滲透層析法(GPC)進行測量而以聚苯乙烯換算值來得到樹脂的重量平均分子量。
(A-1)成分的含有量並無特別限定,但將樹脂組成物中的(D)成分以外的不揮發成分設為100質量%時,就顯著得到本發明所期望的效果之觀點而言,較佳為10質量%以上,又較佳為15質量%以上,更佳為20質量%以上,特佳為25質量%以上。該上限,就顯著得到本發明所期望的效果之觀點而言,較佳為90質量%以下,又較佳為85質量%以下,更佳為80質量%以下,特佳為75質量%以下。
相對於(A)成分合計量之(A-1)成分的含有量並無特別限定,但將樹脂組成物中的(A)成分設為100質量%時,就顯著得到本發明所期望的效果之觀點而言,較佳為10質量%以上,又較佳為20質量%以上,更佳為30質量%以上,特佳為40質量%以上。該上限並無特別限定,例如可設為100質量%以下、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下等。
<(A-1)成分以外的任意的環氧樹脂>
除了(A-1)縮水甘油胺型環氧樹脂之外,(A)環氧樹脂可進而包含其他的任意的環氧樹脂。作為其他的任意的環氧樹脂,可舉例如聯二甲酚(bixylenol)型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、雙酚AF型環氧樹脂、二環戊二烯型環氧樹脂、三酚型環氧樹脂、萘酚酚醛清漆型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、tert-丁基-兒茶酚型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、萘酚型環氧樹脂、蒽型環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、線狀脂肪族環氧樹脂、具有丁二烯構造的環氧樹脂、脂環式環氧樹脂、雜環式環氧樹脂、含有螺環的環氧樹脂、環己烷型環氧樹脂、環己烷二甲醇型環氧樹脂、伸萘基醚型環氧樹脂、三羥甲基型環氧樹脂、四苯乙烷型環氧樹脂等。其他的任意的環氧樹脂係可使用單獨1種類,亦可組合2種類以上來使用。
樹脂組成物較佳為包含1分子中具有2個以上的環氧基的環氧樹脂來作為其他的任意的環氧樹脂。就顯著得到本發明所期望的效果之觀點而言,相對於其他的任意的環氧樹脂的不揮發成分100質量%,1分子中具有2個以上的環氧基的環氧樹脂的比例係較佳為50質量%以上,又較佳為60質量%以上,特佳為70質量%以上。
環氧樹脂係具有在溫度20℃時呈液狀的環氧樹脂(以下有時稱為「液狀環氧樹脂」),與在溫度20℃時呈固體狀的環氧樹脂(以下有時稱為「固體狀環氧樹脂」)。一實施形態中,作為其他的任意的環氧樹脂包含液狀環氧樹脂。一實施形態中係包含固體狀環氧樹脂來作為其他的任意的環氧樹脂。亦可組合液狀環氧樹脂與固體狀環氧樹脂來使用。
作為液狀環氧樹脂係較佳為1分子中具有2個以上的環氧基的液狀環氧樹脂。
作為液狀環氧樹脂係較佳為雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚AF型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、具有酯骨架的脂環式環氧樹脂、環己烷型環氧樹脂、環己烷二甲醇型環氧樹脂及具有丁二烯構造的環氧樹脂。
作為液狀環氧樹脂的具體例,可舉出DIC公司製的「HP4032」、「HP4032D」、「HP4032SS」(萘型環氧樹脂);DIC公司製的「EXA-850CRP」、Mitsubishi Chemical公司製的「828US」、「828EL」、「jER828EL」、「825」、「Epikote 828EL」(雙酚A型環氧樹脂);Mitsubishi Chemical公司製的「jER807」、「1750」(雙酚F型環氧樹脂);Mitsubishi Chemical公司製的「jER152」(苯酚酚醛清漆型環氧樹脂);新日鐵住金化學公司製的「ZX1059」(雙酚A型環氧樹脂與雙酚F型環氧樹脂的混合品);Nagasechemtex公司製的「EX-721」(縮水甘油酯型環氧樹脂);Daicel公司製的「Celloxide 2021P(CEL2021P)」(具有酯骨架的脂環式環氧樹脂);Daicel公司製的「PB-3600」、日本曹達公司製的「JP-100」、「JP-200」(具有丁二烯構造的環氧樹脂);新日鐵住金化學公司製的「ZX1658」、「ZX1658GS」(液狀1,4-縮水甘油環己烷型環氧樹脂)等。該等係可使用單獨1種類,亦可組合2種類以上來使用。
作為固體狀環氧樹脂係較佳為1分子中具有3個以上的環氧基的固體狀環氧樹脂,又較佳為1分子中具有3個以上的環氧基的芳香族系的固體狀環氧樹脂。
作為固體狀環氧樹脂係較佳為聯二甲酚型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、萘型4官能環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、二環戊二烯型環氧樹脂、三酚型環氧樹脂、萘酚型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、伸萘基醚型環氧樹脂、蒽型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、雙酚AF型環氧樹脂、四苯乙烷型環氧樹脂。
作為固體狀環氧樹脂的具體例,可舉出DIC公司製的「HP4032H」(萘型環氧樹脂);DIC公司製的「HP-4700」、「HP-4710」(萘型4官能環氧樹脂);DIC公司製的「N-690」(甲酚酚醛清漆型環氧樹脂);DIC公司製的「N-695」(甲酚酚醛清漆型環氧樹脂);DIC公司製的「HP-7200」(二環戊二烯型環氧樹脂);DIC公司製的「HP-7200HH」、「HP-7200H」、「EXA-7311」、「EXA-7311-G3」、「EXA-7311-G4」、「EXA-7311-G4S」、「HP6000」(伸萘基醚型環氧樹脂);日本化藥公司製的「EPPN-502H」(三酚型環氧樹脂);日本化藥公司製的「NC7000L」(萘酚酚醛清漆型環氧樹脂);日本化藥公司製的「NC3000H」、「NC3000」、「NC3000L」、「NC3100」(聯苯型環氧樹脂);新日鐵住金化學公司製的「ESN475V」(萘酚型環氧樹脂);新日鐵住金化學公司製的「ESN485」(萘酚酚醛清漆型環氧樹脂);Mitsubishi Chemical公司製的「YX4000H」、「YX4000」、「YL6121」(聯苯型環氧樹脂);Mitsubishi Chemical公司製的「YX4000HK」(聯二甲酚型環氧樹脂);Mitsubishi Chemical公司製的「YX8800」(蒽型環氧樹脂);Mitsubishi Chemical公司製的「YX7700」(含二甲苯構造的酚醛清漆型環氧樹脂);Osaka Gas Chemicals公司製的「PG-100」、「CG-500」;Mitsubishi Chemical公司製的「YL7760」(雙酚AF型環氧樹脂);Mitsubishi Chemical公司製的「YL7800」(茀型環氧樹脂);Mitsubishi Chemical公司製的「jER1010」(固體狀雙酚A型環氧樹脂);Mitsubishi Chemical公司製的「jER1031S」(四苯乙烷型環氧樹脂)等。該等係可使用單獨1種類,亦可組合2種類以上來使用。
若組合液狀環氧樹脂與固體狀環氧樹脂來作為其他的任意的環氧樹脂使用時,液狀環氧樹脂對固體狀環氧樹脂的質量比(液狀環氧樹脂/固體狀環氧樹脂)係較佳為1以上,又較佳為10以上,特佳為50以上。藉由將液狀環氧樹脂與固體狀環氧樹脂的質量比設定在上述範圍,可顯著地得到本發明所期望的效果。
其他的任意的環氧樹脂的環氧當量係較佳為50g/eq.~5000g/eq.,又較佳為50g/eq.~3000g/eq.,更佳為80g/eq.~2000g/eq.,更又較佳為110g/eq.~1000g/eq.。藉由成為該範圍,樹脂薄片的硬化物的交聯密度將為充分,而可帶來表面粗糙度為小的絕緣層。環氧當量係每1當量的環氧基的樹脂的質量。
其他的任意的環氧樹脂的重量平均分子量(Mw),就顯著得到本發明所期望的效果之觀點而言,較佳為100~5000,又較佳為100~3000,更佳為100~1500。可藉由凝膠滲透層析法(GPC)進行測量而以聚苯乙烯換算值來得到樹脂的重量平均分子量。
其他的任意的環氧樹脂的含有量並無特別限定,但將樹脂組成物中的(D)成分以外的不揮發成分設為100質量%時,較佳為70質量%以下,又較佳為60質量%以下,更佳為50質量%以下,特佳為40質量%以下。該下限並無特別限定,例如可設為0質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上等。
<(B)在25℃為液狀的(甲基)丙烯酸聚合物>
本發明之樹脂組成物包含(B)在25℃為液狀的(甲基)丙烯酸聚合物。於此,液狀的判定,可根據關於危險物的試驗及性狀之部令(平成元年自治省令第1號)之第2附件中的「液狀的確認方法」來進行判定。尚,用語的「(甲基)丙烯酸聚合物」係包含丙烯酸聚合物及甲基丙烯酸聚合物之兩者的概念。用語的「(甲基)丙烯酸酯」、「(甲基)丙烯醯胺」亦為相同。(B)成分係在樹脂組成物的硬化物中可發揮緩和應力之作用。
所謂的(甲基)丙烯酸聚合物係指將包含(甲基)丙烯酸酯系單體的單體成分聚合而成的聚合物之涵義。除了(甲基)丙烯酸酯系單體之外,(甲基)丙烯酸聚合物中亦可包含(甲基)丙烯醯胺系單體、苯乙烯系單體、含有官能基的單體等來作為共聚合成分。
作為(甲基)丙烯酸酯系單體,可舉例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸t-丁酯、(甲基)丙烯酸新戊酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸異癸酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸三環癸酯等的脂肪族(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基丙酯等的芳香族系(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、(甲基)丙烯酸2-丁氧基乙酯等的烷氧基系(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸氯乙酯、(甲基)丙烯酸三氟乙酯等的鹵化(甲基)丙烯酸酯等。
作為(甲基)丙烯醯胺系單體,可舉例如(甲基)丙烯醯胺、N-(n-丁氧基烷基)(甲基)丙烯醯胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二甲基胺基丙基(甲基)丙烯醯胺等。作為苯乙烯系單體,可舉例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯等。
作為含有官能基的單體,可舉例如含有羥基的單體、含有羧基的單體、含有胺基的單體、含有縮水甘油基的單體等。
作為含有羥基的單體,可舉例如(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸5-羥基戊酯、(甲基)丙烯酸6-羥基己酯、(甲基)丙烯酸8-羥基辛酯、(甲基)丙烯酸10-羥基癸酯、(甲基)丙烯酸(4-羥基甲基)環己基甲酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸3-氯-2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸2,2-二甲基-2-羥基乙酯、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺、N-羥基乙基(甲基)丙烯醯胺等。
作為含有羧基的單體,可舉例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、馬來酸、伊康酸、福馬酸、桂皮酸等。作為含有胺基的單體,可舉例如(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基乙酯等。作為含有縮水甘油基的單體,可舉例如(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、烯丙基縮水甘油醚等。
進而(甲基)丙烯酸聚合物係可以是含有烷氧基矽烷基者。作為烷氧基矽烷基,可舉例如三甲氧基矽烷基、三乙氧基矽烷基、三異丙氧基矽烷基、三苯氧基矽烷基等的三烷氧基矽烷基;二甲氧基甲基矽烷基、二乙氧基甲基矽烷基等的二烷氧基矽烷基;甲氧基二甲基矽烷基、乙氧基二甲基矽烷基等的單烷氧基矽烷基。該等的烷氧基矽烷基係可為單獨或可含有2種以上。
作為(B)成分的具體例,可舉出東亞合成公司製的「ARUFON UP-1000」、「ARUFON UP-1010」、「ARUFON UP-1020」、「ARUFON UP-1021」、「ARUFON UP-1061」、「ARUFON UP-1080」、「ARUFON UP-1110」、「ARUFON UP-1170」、「ARUFON UP-1190」、「ARUFON UP-1500」、「ARUFON UH-2000」、「ARUFON UH-2041」、「ARUFON UH-2190」、「ARUFON UHE-2012」、「ARUFON UC-3510」、「ARUFON UG-4010」、「ARUFON US-6100」、「ARUFON US-6170」等。該等係可使用單獨1種類,亦可組合2種類以上來使用。
(B)成分的玻璃轉移溫度(Tg)係例如為20℃以下,較佳為0℃以下,又較佳為-20℃以下,更佳為-40℃以下,特佳為-50℃以下。
(B)成分的重量平均分子量(Mw)係較佳為100~20,000,又較佳為200~10,000,更佳為500~5,000,特佳為1,000~4,000。
(B)成分在25℃的黏度係較佳為20,000mPa.s以下,又較佳為10,000mPa.s以下,更佳為5,000mPa.s以下。作為下限並無特別限定,例如能夠設為100mPa.s以上、200mPa.s以上、300mPa.s以上。
(B)成分的含有量並無特別限定,但將樹脂組成物中的(D)成分以外的不揮發成分設為100質量%時,就顯著得到本發明所期望的效果之觀點而言,較佳為0.01質量%以上,又較佳為0.1質量%以上,更佳為0.5質量%以上,特佳為2質量%以上。該上限,就顯著得到本發明所期望的效果之觀點而言,較佳為40質量%以下,又較佳為30質量%以下,更佳為20質量%以下,特佳為10質量%以下。
<(C)硬化劑>
本發明之樹脂組成物包含(C)硬化劑。(C)硬化劑係具有將(A)成分硬化之功能。
作為(C)硬化劑,只要是具有將環氧樹脂硬化之功能即可並無特別限定,可舉例如酚系硬化劑、萘酚系硬化劑、酸酐系硬化劑、活性酯系硬化劑、苯并噁嗪系硬化劑、氰酸酯系硬化劑、碳二亞胺系硬化劑、磷系硬化劑、胺系硬化劑、咪唑系硬化劑、胍系硬化劑、金屬系硬化劑等。硬化劑係可使用單獨1種,亦可組合2種以上來使用。本發明之樹脂組成物的(C)硬化劑,就顯著得到本發明所期望的效果之觀點而言,較佳為選自由酚系硬化劑、萘酚系硬化劑、酸酐系硬化劑、胺系硬化劑及咪唑系硬化劑所成之群組。又,一實施形態中,(C)硬化劑較佳為包含活性酯系硬化劑。
作為酚系硬化劑及萘酚系硬化劑,就耐熱性及耐水性之觀點而言,較佳為具有酚醛清漆構造的酚系硬化劑、或具有酚醛清漆構造的萘酚系硬化劑。又,就與被黏著體的密著性之觀點而言,較佳為含氮酚系硬化劑或含氮萘酚系硬化劑,又較佳為含有三嗪骨架的酚系硬化劑或含有三嗪骨架的萘酚系硬化劑。其中,就高度滿足耐熱性、耐水性及密著性之觀點而言,較佳為含有三嗪骨架的苯酚酚醛清漆樹脂。作為酚系硬化劑及萘酚系硬化劑的具體例,可舉例如明和化成公司製的「MEH-7700」、「MEH-7810」、「MEH-7851」、「MEH-8000H」、日本化藥公司製的「NHN」、「CBN」、「GPH」、新日鐵住金化學公司製的「SN-170」、「SN-180」、「SN-190」、「SN-475」、「SN-485」、「SN-495」、「SN-375」、「SN-395」、DIC公司製的「LA-7052」、「LA-7054」、「LA-3018」、「LA-3018-50P」、「LA-1356」、「TD2090」、「TD-2090-60M」等。
作為酸酐系硬化劑,可舉出1分子內中具有1個以上的酸酐基的硬化劑。作為酸酐系硬化劑的具體例,可舉出鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、甲基納迪克酸酐、氫化甲基納迪克酸酐、三烷基四氫鄰苯二甲酸酐、十二烯基琥珀酸酐、5-(2,5-二氧代四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸酐、偏苯三酸酐、焦蜜石酸酐、二苯基甲酮四羧酸二酐、聯苯四羧酸二酐、萘四羧酸二酐、氧代二鄰苯二甲酸二酐、3,3’-4,4’-二苯基碸四羧酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二側氧-3-呋喃基)-萘[1,2-C]呋喃-1,3-二酮、乙二醇雙(脫水偏苯三酸酯)、苯乙烯與馬來酸共聚合而得到的苯乙烯-馬來酸樹脂等的聚合物型的酸酐等。作為酸酐系硬化劑的市售品,可舉出新日本理化公司製的「HNA-100」、「MH-700」等。
作為活性酯系硬化劑並無特別限制,但一般較佳為苯酚酯類、苯硫酚酯類、N-羥基胺酯類、雜環羥基化合物的酯類等的1分子中具有2個以上反應活性為高的酯基的化合物。該活性酯系硬化劑係較佳為藉由羧酸化合物及/或硫代羧酸化合物與羥基化合物及/或硫醇化合物的縮合反應而得到者。特別是就耐熱性提升之觀點而言,較佳為由羧酸化合物與羥基化合物所得到的活性酯系硬化劑,又較佳為由羧酸化合物與苯酚化合物及/或萘酚化合物所得到的活性酯系硬化劑。作為羧酸化合物,可舉例如苯甲酸、乙酸、琥珀酸、馬來酸、伊康酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、焦蜜石酸等。作為苯酚化合物或萘酚化合物,可舉例如氫醌、間苯二酚、雙酚A、雙酚F、雙酚S、還原酚酞、甲基化雙酚A、甲基化雙酚F、甲基化雙酚S、酚、o-甲酚、m-甲酚、p-甲酚、兒茶酚、α-萘酚、β-萘酚、1,5-二羥基萘、1,6-二羥基萘、2,6-二羥基萘、二羥基苯甲酮、三羥基苯甲酮、四羥基苯甲酮、間苯三酚、苯三醇、二環戊二烯型二苯酚化合物、苯酚酚醛清漆等。於此,所謂的「二環戊二烯型二苯酚化合物」係指1分子二環戊二烯縮合2分子苯酚而得到的二苯酚化合物之涵義。
具體而言係較佳為包含二環戊二烯型二苯酚構造的活性酯化合物、萘構造的活性酯化合物、包含苯酚酚醛清漆的乙醯基化合物的活性酯化合物、包含苯酚酚醛清漆的苯甲醯化合物的活性酯化合物,其中,又較佳為包含萘構造的活性酯化合物、包含二環戊二烯型二苯酚構造的活性酯化合物。所謂的「二環戊二烯型二苯酚構造」係表示含有伸苯基-二環戊搭烯(pentalene)-伸苯基所構成的2價的構造單位。
作為活性酯系硬化劑的市售品,可舉出作為包含二環戊二烯型二苯酚構造的活性酯化合物之「EXB9451」、「EXB9460」、「EXB9460S」、「HPC-8000」、「HPC-8000H」、「HPC-8000-65T」、「HPC-8000H-65TM」、「EXB-8000L」、「EXB-8000L-65TM」(DIC公司製);作為包含萘構造的活性酯化合物之「EXB9416-70BK」、「EXB-8150-65T」(DIC公司製);作為包含苯酚酚醛清漆的乙醯基化合物的活性酯化合物之「DC808」(Mitsubishi Chemical公司製);作為包含苯酚酚醛清漆的苯甲醯化合物的活性酯化合物之「YLH1026」(Mitsubishi Chemical公司製);作為苯酚酚醛清漆的乙醯基化合物的活性酯系硬化劑之「DC808」(Mitsubishi Chemical公司製);作為苯酚酚醛清漆的苯甲醯化合物的活性酯系硬化劑之「YLH1026」(Mitsubishi Chemical公司製)、「YLH1030」(Mitsubishi Chemical公司製)、「YLH1048」(Mitsubishi Chemical公司製)等。
作為苯并噁嗪系硬化劑的具體例,可舉出JFE Chemical公司製的「JBZ-OP100D」、「ODA-BOZ」;昭和高分子公司製的「HFB2006M」、四國化成工業公司製的「P-d」、「F-a」等。
作為氰酸酯系硬化劑,可舉例如雙酚A二氰酸酯、多元酚氰酸酯(寡(3-亞甲基-1,5-伸苯基氰酸酯))、4,4’-亞甲基雙(2,6-二甲基苯基氰酸酯)、4,4’-亞乙基二苯基二氰酸酯、六氟雙酚A二氰酸酯、2,2-雙(4-氰酸酯)苯基丙烷、1,1-雙(4-氰酸酯苯基甲烷)、雙(4-氰酸酯-3,5-二甲基苯基)甲烷、1,3-雙(4-氰酸酯苯基-1-(甲基亞乙基))苯、雙(4-氰酸酯苯基)硫醚、及雙(4-氰酸酯苯基)醚等的2官能氰酸酯樹脂、由苯酚酚醛清漆及甲酚酚醛清漆等所衍生的多官能氰酸酯樹脂、該等氰酸酯樹脂的一部分被三嗪化而得到的預聚物等。作為氰酸酯系硬化劑的具體例,可舉出LONZA Japan公司製的「PT30」及「PT60」(皆為苯酚酚醛清漆型多官能氰酸酯樹脂)、「BA230」、「BA230S75」(雙酚A二氰酸酯的一部分或全部被三嗪化而形成三聚體的預聚物)等。
作為碳二亞胺系硬化劑的具體例,可舉出Nisshinbo Chemical公司製的「V-03」、「V-07」等。
作為磷系硬化劑,可舉例如三苯基膦、硼酸鏻化合物、四苯基鏻四苯基硼酸酯、n-丁基鏻四苯基硼酸酯、四丁基鏻癸酸鹽、(4-甲基苯基)三苯基鏻硫氰酸酯、四苯基鏻硫氰酸酯、丁基三苯基鏻硫氰酸酯等。
作為胺系硬化劑,可舉例如三乙基胺、三丁基胺、4-二甲基胺基砒啶(DMAP)、苄基二甲基胺、2,4,6,-參(二甲基胺基甲基)酚、1,8-二吖雙環(5,4,0)-十一烯等,4-二甲基胺基砒啶、1,8-二吖雙環(5,4,0)-十一烯等的脂肪族胺系硬化劑;聯苯胺、o-聯甲苯胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4、4’-二胺基-3,3’-二甲基二苯基甲烷(作為市售品之日本化藥製的「KAYABOND C-100」)、4、4’-二胺基-3,3’-二乙基二苯基甲烷(作為市售品之日本化藥製的「KAYAHARD A-A」)、4、4’-二胺基-3,3’,5,5’-四甲基二苯基甲烷(作為市售品之日本化藥製的「KAYABOND C-200S」)、4、4’-二胺基-3,3’,5,5’-四乙基二苯基甲烷(作為市售品之日本化藥製的「KAYABOND C-300S」)、4、4’-二胺基-3,3’-二乙基-5,5’-二甲基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基醚、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,4-雙(3-胺基苯氧基)苯、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)新戊烷、4,4’-[1,3-伸苯基雙(1-甲基-亞乙基)]雙苯胺(作為市售品之三井化學製的「雙苯胺M」)、4,4’-[1,4-伸苯基雙(1-甲基-亞乙基)]雙苯胺(作為市售品之三井化學製的「雙苯胺P」)、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷(作為市售品之和歌山精化製的「BAPP」)、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯等的芳香族胺系硬化劑。
作為咪唑系硬化劑,可舉例如2-甲基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-十一烷基咪唑偏苯三甲酸鹽、1-氰乙基-2-苯基咪唑偏苯三甲酸鹽、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-[2’-十一烷基咪唑基-(1’)]-乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-s-三嗪異三聚氰酸酸加成物、2-苯基咪唑異三聚氰酸酸加成物、2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑、2,3-二氫-1H-吡咯[1,2-a]苯并咪唑、1-十二烷基-2-甲基-3-苄基咪唑鎓氯化物、2-甲基咪唑啉、2-苯基咪唑啉等的咪唑化合物及咪唑化合物與環氧樹脂的加成物。
作為咪唑系硬化劑係可使用市售品,可舉例如Mitsubishi Chemical公司製的「P200-H50」等。
作為胍系硬化劑,可舉例如二氰二胺、1-甲基胍、1-乙基胍、1-環己基胍、1-苯基胍、1-(o-甲苯基)胍、二甲基胍、二苯基胍、三甲基胍、四甲基胍、五甲基胍、1,5,7-三吖雙環[4.4.0]癸-5-烯、7-甲基-1,5,7-三吖雙環[4.4.0]癸-5-烯、1-甲基雙胍、1-乙基雙胍、1-n-丁基雙胍、1-n-十八烷基雙胍、1,1-二甲基雙胍、1,1-二乙基雙胍、1-環己基雙胍、1-烯丙基雙胍、1-苯基雙胍、1-(o-甲苯基)雙胍等。
作為金屬系硬化劑,可舉例如鈷、銅、鋅、鐵、鎳、錳、錫等的金屬之有機金屬錯合物或有機金屬鹽。作為有機金屬錯合物的具體例,可舉出乙醯丙酮酸鈷(II)、乙醯丙酮酸鈷(III)等的有機鈷錯合物、乙醯丙酮酸銅(II)等的有機銅錯合物、乙醯丙酮酸鋅(II)等的有機鋅錯合物、乙醯丙酮酸鐵(III)等的有機鐵錯合物、乙醯丙酮酸鎳(II)等的有機鎳錯合物、乙醯丙酮酸錳(II)等的有機錳錯合物等。作為有機金屬鹽,可舉例如辛酸鋅、辛酸錫、環烷酸鋅、環烷酸鈷、硬脂酸錫、硬脂酸鋅等。
包含硬化劑時,環氧樹脂與硬化劑的量比係以[環氧樹脂的環氧基的合計數]:[硬化劑的反應基的合計數]的比率計,較佳為1:0.2~1:2的範圍,又較佳為1:0.3~1:1.5,更佳為1:0.4~1:1.2。於此,所謂的硬化劑的反應基係指活性羥基、活性酯基等,依硬化劑的種類而有所不同。又,所謂的環氧樹脂的環氧基的合計數,係指對於所有的環氧樹脂,將各環氧樹脂的不揮發成分質量除以環氧當量而得到的值之合計值;所謂的硬化劑的反應基的合計數,係指對於所有的硬化劑,將各硬化劑的不揮發成分質量除以反應基當量而得到的值之合計值。藉由將環氧樹脂與硬化劑的量比設為上述範圍,可使所得到的硬化物的耐熱性更加提升。
(C)成分的含有量並無特別限定,將樹脂組成物中的(D)成分以外的不揮發成分設為100質量%時,就顯著得到本發明所期望的效果之觀點而言,較佳為0.1質量%以上,又較佳為1質量%以上,更佳為3質量%以上,特佳為5質量%以上。該上限,就顯著得到本發明所期望的效果之觀點而言,較佳為70質量%以下,又較佳為65質量%以下,更佳為60質量%以下,特佳為55質量%以下。
<(D)無機填充材>
本發明之樹脂組成物含有(D)無機填充材。
(D)無機填充材的材料並無特別限定,可舉例如二氧化矽、氧化鋁、玻璃、堇青石、矽氧化物、硫酸鋇、碳酸鋇、滑石、黏土、雲母粉、氧化鋅、水滑石、水鋁礦、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、碳酸鎂、氧化鎂、氮化硼、氮化鋁、氮化錳、硼酸鋁、碳酸鍶、鈦酸鍶、鈦酸鈣、鈦酸鎂、鈦酸鉍、氧化鈦、氧化鋯、鈦酸鋇、鋯鈦酸鋇、鋯酸鋇、鋯酸鈣、磷酸鋯及磷鎢酸鋯等,特別適合為二氧化矽及氧化鋁。作為二氧化矽,可舉例如無定形二氧化矽、熔融二氧化矽、結晶二氧化矽、合成二氧化矽、中空二氧化矽等。又,作為二氧化矽較佳為球形二氧化矽。(D)無機填充材係可使用單獨1種,亦可組合2種以上來使用。
作為(D)無機填充材的市售品,可舉例如電化化學工業公司製的「UFP-30」;Nippon Steel & Sumikin Materials公司製的「SP60-05」、「SP507-05」;Admatechs公司製的「YC100C」、「YA050C」、「YA050C-MJE」、「YA010C」;Denka公司製的「UFP-30」;Tokuyama公司製的「Shirufiru NSS-3N」、「Shirufiru NSS-4N」、「Shirufiru NSS-5N」;Admatechs公司製的「SC2500SQ」、「SO-C4」、「SO-C2」、「SO-C1」等。
(D)無機填充材的平均粒徑並無特別限定,但就抑制流痕的產生之觀點而言,較佳為40μm以下,又較佳為30μm以下,更佳為20μm以下,更又較佳為15μm以下,特佳為10μm以下。無機填充材的平均粒徑的下限並無特別限定,但較佳為0.1μm以上,又較佳為1μm以上,更佳為3μm以上,更佳為5μm以上。無機填充材的平均粒徑係可藉由基於米氏(Mie)散射理論的雷射繞射-散射法來進行測量。具體而言,可藉利用雷射繞射散射式粒徑分布測量裝置,依體積基準來製作無機填充材的粒徑分布,並將該中值粒徑作為平均粒徑來進行測量。測量樣品係可使用將無機填充材100mg、甲基乙基酮10g秤取至管形瓶中,並藉以超音波使其分散10分鐘而得者。對於測量樣品使用雷射繞射式粒徑分布測量裝置,將使用光源波長設為藍色及紅色,以流動槽(flowcell)方式來測量無機填充材的體積基準的粒徑分布,由所得到的粒徑分布算出作為中值粒徑的平均粒徑。作為雷射繞射式粒徑分布測量裝置,可舉例如堀場製作所公司製「LA-960」等。
就提高耐濕性及分散性之觀點而言,較佳以胺基矽烷系偶合劑、環氧矽烷系偶合劑、巰基矽烷系偶合劑、烷氧基矽烷化合物、有機矽氮烷化合物、鈦酸酯系偶合劑等的1種以上的表面處理劑來將(D)無機填充材進行處理。作為表面處理劑的市售品,可舉例如信越化學工業公司製「KBM403」(3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷)、信越化學工業公司製「KBM803」(3-巰基丙基三甲氧基矽烷)、信越化學工業公司製「KBE903」(3-胺基丙基三乙氧基矽烷)、信越化學工業公司製「KBM573」(N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷)、信越化學工業公司製「SZ-31」(六甲基二矽氮烷)、信越化學工業公司製「KBM103」(苯基三甲氧基矽烷)、信越化學工業公司製「KBM-4803」(長鏈環氧型矽烷偶合劑)、信越化學工業公司製「KBM-7103」(3,3,3-三氟丙基三甲氧基矽烷)、信越化學工業公司製「KBM503」(3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷)、信越化學工業公司製「KBM5783」等。
藉由表面處理劑之表面處理的程度,就無機填充材的分散性提升之觀點而言,較佳為設定在指定的範圍。具體而言,無機填充材100質量%係較佳以0.2質量%~5質量%的表面處理劑來進行表面處理,較佳以0.2質量%~3質量%來進行表面處理,較佳以0.3質量%~2質量%來進行表面處理。
藉由表面處理劑之表面處理的程度係可依據無機填充材之每單位表面積的碳量來進行評估。無機填充材之每單位表面積的碳量,就使無機填充材的分散性提升之觀點而言,較佳為0.02mg/m2
以上,又較佳為0.1mg/m2
以上,更佳為0.2mg/m2
以上。另一方面,就防止樹脂清漆的熔融黏度或薄片形態下的熔融黏度的上昇之觀點而言,較佳為1mg/m2
以下,又較佳為0.8mg/m2
以下,更佳為0.5mg/m2
以下。
(D)無機填充材的每單位表面積的碳量係可將表面處理後的無機填充材藉由溶劑(例如甲基乙基酮(MEK))來進行洗淨處理後來進行測量。具體而言,對於以表面處理劑進行表面處理的無機填充材添加作為溶劑之足夠量的MEK,並以25℃進行超音波洗淨5分鐘。去除上清液並使固形分乾燥後,可使用碳分析計來測量無機填充材的每單位表面積的碳量。作為碳分析計係可使用堀場製作所公司製「EMIA-320V」等。
(D)無機填充材的比表面積,就更加提升本發明的效果之觀點而言,較佳為0.01m2
/g以上,又較佳為0.1m2
/g以上,特佳為0.2m2
/g以上。上限雖無特別的限制,但較佳為50m2
/g以下,又較佳為20m2
/g以下、10m2
/g以下或5m2
/g以下。無機填充材的比表面積係根據BET法,使用比表面積測量裝置(Mountech公司製Macsorb HM-1210)使氮氣吸附在樣品表面上,並藉由使用BET多點法來算出比表面積而可得到。
(D)無機填充材的含有量並無特別限定,但將樹脂組成物中的全部的不揮發成分設為100質量%時,就使用於特定的用途之觀點而言,較佳為20質量%以上,又較佳為50質量%以上,更佳為70質量%以上,特佳為80質量%以上。該上限並無特別限定,但可設為例如98質量%以下、95質量%以下、92質量%以下、90質量%以下等。
<(E)有機溶劑>
本發明之樹脂組成物,作為任意的揮發性成分,有進而含有(E)有機溶劑之情形。
作為有機溶劑,可舉例如丙酮、甲基乙基酮及環己酮等的酮系溶劑;乙酸乙酯、乙酸丁酯、溶纖劑乙酸酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、卡必醇乙酸酯、二乙二醇乙醚乙酸酯、γ-丁內酯等的酯系溶劑;溶纖劑及丁基卡必醇等的卡必醇溶劑;苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、三甲基苯等的芳香族烴系溶劑;二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺(DMAc)及N-甲基吡咯啶酮等的醯胺系溶劑;甲醇、乙醇、2-甲氧基丙醇等的醇系溶劑;環己烷、甲基環己烷等的烴系溶劑等。有機溶劑係可使用單獨1種,亦可以任意的比率組合2種以上來使用。
一實施形態中,本發明之樹脂組成物係較佳為不包含有機溶劑。
<(F)其他的添加劑>
除了上述之成分以外,樹脂組成物可進而包含作為任意成分的其他的添加劑。作為如此般的添加劑,可舉例如有機填充劑、增稠劑、消泡劑、調平劑、密著性賦予劑、聚合起始劑、阻燃劑等。該等的添加劑係可使用單獨1種類,亦可組合2種類以上來使用。分別的含有量,可由該所屬技術領域中具有通常知識者來進行適當的設定。
<樹脂組成物的製造方法>
一實施形態中,本發明之樹脂組成物係可藉由包含下述之步驟之方法來進行製造,前述之步驟為例如在反應容器中,以任意的順序及/或一部分或者全部同時地加入(A)環氧樹脂、(B)在25℃為液狀的(甲基)丙烯酸聚合物、(C)硬化劑、(D)無機填充材、因應所需的(E)有機溶劑及因應所需的(F)其他的添加劑,進行混合而得到樹脂組成物。
上述步驟中,加入各成分的過程的溫度係可適當地設定,在加入各成分的過程中,可暫時或整個過程來進行加熱及/或冷卻。在加入各成分的過程中,可進行攪拌或振盪。又,於上述步驟之後,較佳為進而包含使用例如攪拌機等的攪拌裝置,將樹脂組成物進行攪拌來使其均勻地分散之步驟。
<樹脂組成物的特性>
由於本發明之樹脂組成物含有(A)環氧樹脂、(B)在25℃為液狀的(甲基)丙烯酸聚合物、(C)硬化劑及(D)無機填充材,且(A)成分包含(A-1)縮水甘油胺型環氧樹脂,故可抑制硬化物的翹曲,進而可得到環境試驗後的硬化物薄膜對於垂直方向的載重為優異的密著性。又,一實施形態中,本發明之樹脂組成物係可抑制流痕的產生。
一實施形態中,將本發明之樹脂組成物的硬化物層(厚度300μm;以180℃加熱90分鐘來進行熱硬化)與含有12英吋矽晶圓所構成的基板,依據電子情報技術產業協會規格的JEITA EDX-7311-24進行測量的在25℃的翹曲量係較佳為未滿5mm,又較佳為未滿4mm,更佳為未滿3mm,特佳為未滿2mm。
一實施形態中,本發明之樹脂組成物經高溫高濕環境試驗(130℃85%RH96小時)後的硬化物層(厚度50μm;以180℃加熱90分鐘來進行熱硬化)對矽晶圓的密著強度,以0.1Kg/sec來進行垂直拉伸試驗時,較佳為300Kgf/cm2
以上,又較佳為400Kgf/cm2
以上,更佳為450Kgf/cm2
以上,特佳為500Kgf/cm2
以上。
<樹脂組成物的用途>
本發明之樹脂組成物的硬化物係由於上述之優點,故對於半導體的密封層及絕緣層為有用的。因此,該樹脂組成物係可使用作為半導體密封用或絕緣層用的樹脂組成物。
例如本發明之樹脂組成物係可使用作為用於形成半導體晶片封裝體的絕緣層的樹脂組成物(半導體晶片封裝體的絕緣層用的樹脂組成物)及用於形成電路基板(包含印刷配線板)的絕緣層的樹脂組成物(電路基板的絕緣層用的樹脂組成物)。
又,例如本發明之樹脂組成物係可適合使用作為用來密封半導體晶片封裝體的半導體晶片的樹脂組成物(半導體晶片密封用的樹脂組成物)。
作為可將以本發明之樹脂組成物的硬化物來形成的密封層或絕緣層予以適用的半導體晶片封裝體,可舉例如FC-CSP、MIS-BGA封裝、ETS-BGA封裝、Fan-out型WLP(Wafer Level Package)、Fan-in型WLP、Fan-out型PLP(Panel Level Package)、Fan-in型PLP。
又,本發明之樹脂組成物係可作為底部填充材來使用,亦可作為例如將半導體晶片連接於基板後所使用的MUF(Molding Under Filling)的材料來使用。
進而,本發明之樹脂組成物係可使用於樹脂薄片、預浸體等的薄片狀層合材料、用於阻焊劑等的樹脂印墨等的液狀材料、晶粒結著材、填孔樹脂、零件埋覆樹脂等的運用樹脂組成物的廣範用途中。
<樹脂薄片>
本發明之樹脂薄片係具有支撐體與設置於該支撐體上的樹脂組成物層。樹脂組成物層係包含本發明之樹脂組成物的層,通常係以樹脂組成物來形成。
樹脂組成物層的厚度,就薄型化之觀點而言,較佳為600μm以下,又較佳為500μm以下。樹脂組成物層的厚度的下限係較佳可設為1μm以上、5μm以上,又較佳可設為10μm以上,更佳可設為50μm以上,特佳可設為100μm以上。
又,將樹脂組成物層進行硬化後所得到的硬化物的厚度係較佳為1μm以上、5μm以上,又較佳為10μm以上,更佳為50μm以上,特佳為100μm以上。
作為支撐體,可舉例如含有塑膠材料所構成的薄膜、金屬箔、脫模紙,較佳為含有塑膠材料所構成的薄膜、金屬箔。
作為支撐體若使用含有塑膠材料所構成的薄膜時,作為塑膠材料,可舉例如聚對苯二甲酸乙二酯(以下簡稱為「PET」)、聚萘二甲酸乙二酯(以下簡稱為「PEN」)等的聚酯;聚碳酸酯(以下簡稱為「PC」);聚甲基丙烯酸甲酯(以下簡稱為「PMMA」)等的丙烯酸聚合物;環狀聚烯烴;三乙醯纖維素(以下簡稱為「TAC」);聚醚硫醚(以下簡稱為「PES」);聚醚酮;聚醯亞胺等。其中,較佳為聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯,特佳為廉價的聚對苯二甲酸乙二酯。
作為支撐體若使用金屬箔時,作為金屬箔可舉例如銅箔、鋁箔等。其中,較佳為銅箔。作為銅箔係可使用含有銅的單質金屬所構成的箔、亦可使用含有銅與其他的金屬(例如錫、鉻、銀、鎂、鎳、鋯、矽、鈦等)的合金所構成的箔。
對於支撐體係可在與樹脂組成物層接合的面施予拋光處理、電暈處理、防靜電處理等的處理。
又,作為支撐體係可使用在與樹脂組成物層接合的面上具有脫模層的附帶脫模層的支撐體。作為使用於附帶脫模層的支撐體的脫模層的脫模劑,可舉例如選自由醇酸樹脂、聚烯烴樹脂、胺基甲酸酯樹脂及聚矽氧樹脂所成之群組之1種以上的脫模劑。作為脫模劑的市售品,可舉例如醇酸樹脂系脫模劑之Lintec公司製的「SK-1」、「AL-5」、「AL-7」等。又,作為附帶脫模層的支撐體,可舉例如Toray公司製的「Lumirror T60」;帝人公司製的「PUREX」;Unitika公司製的「Unipeel」等。
支撐體的厚度係較佳為5μm~75μm的範圍,又較佳為10μm~60μm的範圍。尚,使用附帶脫模層的支撐體時,較佳為附帶脫模層的支撐體整體的厚度為上述範圍。
可使用例如模塗佈機等的塗佈裝置,將樹脂組成物塗佈在支撐體上,來製造樹脂薄片。又,因應所需可將樹脂組成物溶解在有機溶劑中來調製樹脂清漆,並塗佈該樹脂清漆來製造樹脂薄片。藉由使用溶劑來調整黏度,而可提升塗佈性。使用樹脂清漆時,通常係於塗佈後將樹脂清漆進行乾燥來形成樹脂組成物層。
乾燥係可藉由加熱、熱風吹拂等的周知的方法來實施。乾燥條件係以樹脂組成物層中的有機溶劑的含有量通常為10質量%以下,較佳以成為5質量%以下之方式來使其乾燥。依據樹脂清漆中的有機溶劑的沸點而有所不同,例如若使用包含30質量%~60質量%的有機溶劑的樹脂清漆時,可藉由以50℃~150℃使其乾燥3分鐘~10分鐘,從而來形成樹脂組成物層。
因應所需,樹脂薄片可包含支撐體及樹脂組成物層以外的任意的層。例如樹脂薄片中,未與樹脂組成物層的支撐體接合的面(即,與支撐體為相反側的面),可配合支撐體來設置保護薄膜。保護薄膜的厚度係例如為1μm~40μm。藉由保護薄膜,可防止雜質等對樹脂組成物層的表面附著或刮碰傷。樹脂薄片具有保護薄膜時,可藉由將保護薄膜剝下後而能夠使用樹脂薄片。又,樹脂薄片係能夠捲取成筒狀方式來進行保存。
於半導體晶片封裝體的製造時,樹脂薄片係可適合使用於用來形成絕緣層(半導體晶片封裝體的絕緣用樹脂薄片)。例如樹脂薄片係可使用於用來形成電路基板的絕緣層(電路基板的絕緣層用樹脂薄片)。作為使用如此般的基板的封裝體的例子,可舉出FC-CSP、MIS-BGA封裝、ETS-BGA封裝。
又,樹脂薄片係可適合使用於用來密封半導體晶片(半導體晶片密封用樹脂薄片)。作為能夠適用的半導體晶片封裝體,可舉例如Fan-out型WLP、Fan-in型WLP、Fan-out型PLP、Fan-in型PLP等。
又,樹脂薄片亦可用於作為將半導體晶片連接在基板後所使用的MUF材料。
進而,樹脂薄片係可使用於要求高度絕緣可靠性的其他廣範的用途中。例如樹脂薄片係可適合使用於用來形成印刷配線板等的電路基板的絕緣層。
<電路基板>
本發明之電路基板包含藉由本發明之樹脂組成物的硬化物所形成的絕緣層。可藉由包含例如下述之步驟(1)及步驟(2)的製造方法來製造該電路基板。
(1)在基材上形成樹脂組成物層之步驟。
(2)將樹脂組成物層進行熱硬化來形成絕緣層之步驟。
步驟(1)中為準備基材。作為基材,可舉例如玻璃環氧基板、金屬基板(不鏽鋼或冷軋鋼板(SPCC)等)、聚酯基板、聚醯亞胺基板、BT樹脂基板、熱硬化型聚苯醚基板等的基板。又,基材係可在表面上具有銅箔等的金屬層來作為該基材的一部分。可使用例如在兩個表面上具有能夠剝離的第一金屬層及第二金屬層的基材。使用如此般的基材時,通常在第二金屬層之與第一金屬層為相反側之面上,形成作為配線層的導體層,而該配線層係能夠作為電路配線來發揮功能。作為具有如此般的金屬層的基材,可舉例如三井金屬鑛業公司製的附帶有載體銅箔的極薄銅箔「Micro Thin」。
又,在基材的一個或兩個的表面上可形成有導體層。以下之說明中,將包含基材與在該基材表面上所形成的導體層適當稱為「附帶有配線層的基材」。作為導體層中所包含的導體材料,可舉出包含例如選自由金、鉑、鈀、銀、銅、鋁、鈷、鉻、鋅、鎳、鈦、鎢、鐵、錫及銦所成之群組之1種以上的金屬的材料。作為導體材料係可使用單質金屬、亦可使用合金。作為合金,可舉例如選自上述之群之2種以上的金屬的合金(例如鎳-鉻合金、銅-鎳合金及銅.鈦合金)。其中,就導體層形成的泛用性、成本、圖型化的容易性之觀點而言,較佳為作為單質金屬的鉻、鎳、鈦、鋁、鋅、金、鈀、銀或者銅;及作為合金的鎳-鉻合金、銅-鎳合金、銅-鈦合金的合金。其中,又較佳為鉻、鎳、鈦、鋁、鋅、金、鈀、銀或者銅的單質金屬;及鎳-鉻合金;特佳為銅的單質金屬。
為了使導體層例如作為配線層來發揮功能,可將導體層進行圖型加工。此時,導體層的線寬(電路寬度)/間距(電路間的寬度)比並無特別限制,較佳為20/20μm以下(即,間距為40μm以下),又較佳為10/10μm以下,更佳為5/5μm以下,又更佳為1/1μm以下,特佳為0.5/0.5μm以上。導體層的整體上的間距不需要為相同。導體層的最小間距係可設為例如40μm以下、36μm以下、或30μm以下。
導體層的厚度會依電路基板的設計而不同,但較佳為3μm~35μm,又較佳為5μm~30μm,更佳為10μm~20μm,特佳為15μm~20μm。
導體層係可藉由包含例如下述步驟之方法來形成:在基材上層合乾式薄膜(感光性阻劑薄膜)之步驟;使用光罩對乾式薄膜依指定的條件進行曝光及顯影來形成圖型而得到圖型乾式薄膜之步驟;將經顯影的圖型乾式薄膜作為鍍敷遮罩並藉由電解鍍敷法等的鍍敷法來形成導體層之步驟;及將圖型乾式薄膜予以剝離之步驟。作為乾式薄膜可使用含有光阻劑組成物所構成的感光性的乾式薄膜,可使用例如以酚醛清漆樹脂、丙烯酸樹脂等的樹脂所形成的乾式薄膜。基材與乾式薄膜的層合條件,係能夠與後述之基材與樹脂薄片的層合條件為相同。乾式薄膜的剝離係可使用例如氫氧化鈉溶液等的鹼性的剝離液來實施。
準備基材後,在基材上形成樹脂組成物層。若在基材的表面上形成有導體層時,樹脂組成物層的形成係較佳以導體層被埋置在樹脂組成物層中來進行。
樹脂組成物層的形成係可藉由例如層合樹脂薄片與基材來進行。該層合係可藉由例如自支撐體側將樹脂薄片加熱壓著在基材上,使得樹脂組成物層貼合在基材上而來進行。作為將樹脂薄片加熱壓著在基材上的構件(以下有時稱為「加熱壓著構件」),可舉例如加熱的金屬板(SUS鏡板等)或金屬輥(SUS輥等)等。尚,並非將加熱壓著構件直接壓製(pressing)在樹脂薄片上,而是使樹脂薄片充分追随基材的表面凹凸,隔著耐熱橡皮等的彈性材來進行壓製者為較佳。
基材與樹脂薄片的層合係可藉由例如真空層合法來實施。真空層合法中,加熱壓著溫度係較佳為60℃~160℃,又較佳為80℃~140℃的範圍。加熱壓著壓力係較佳為0.098MPa~1.77MPa,又較佳為0.29MPa~1.47MPa的範圍。加熱壓著時間係較佳為20秒鐘~400秒鐘,又較佳為30秒鐘~300秒鐘的範圍。層合係較佳以壓力13hPa以下的減壓條件下來實施。
層合之後,在常壓下(大氣壓下),例如將加熱壓著構件自支撐體側來進行壓製,從而可進行層合的樹脂薄片的平滑化處理。平滑化處理之壓製條件,係可設為與上述層合之加熱壓著條件為相同的條件。尚,層合與平滑化處理係可使用真空貼合機來連續的進行。
又,樹脂組成物層的形成係可藉由例如壓縮成型法來進行。成型條件係可採用與後述之形成半導體晶片封裝體的密封層之步驟中的樹脂組成物層的形成方法為相同的條件。
在基材上形成樹脂組成物層後,將樹脂組成物層進行熱硬化來形成絕緣層。雖然樹脂組成物層的熱硬化條件會依樹脂組成物的種類而有所不同,但硬化溫度係通常為120℃~240℃的範圍(較佳為150℃~220℃的範圍,又較佳為170℃~200℃的範圍),硬化時間係5分鐘~120分鐘的範圍(較佳為10分鐘~100分鐘,又較佳為15分鐘~90分鐘)。
在將樹脂組成物層進行熱硬化前,可對於樹脂組成物層施予以低於硬化溫度的溫度來進行加熱的預備加熱處理。例如在將樹脂組成物層進行熱硬化之前,通常以50℃以上未滿120℃(較佳為60℃以上110℃以下,又較佳為70℃以上100℃以下)的溫度,可將樹脂組成物層進行通常為5分鐘以上(較佳為5分鐘~150分鐘,又較佳為15分鐘~120分鐘)的預備加熱。
如以上般之操作,可製造具有絕緣層的電路基板。又,電路基板的製造方法可進而包含任意的步驟。
例如,使用樹脂薄片來製造電路基板時,電路基板的製造方法係可包含將樹脂薄片的支撐體予以剝離之步驟。支撐體係可在樹脂組成物層的熱硬化之前予以剝離、亦可在樹脂組成物層的熱硬化之後予以剝離。
電路基板的製造方法可包含例如下述之步驟:在形成絕緣層後,將該絕緣層的表面進行研磨之步驟。研磨方法並無特別限定。可使用例如平面磨削盤來將絕緣層的表面進行研磨。
電路基板的製造方法可包含例如將導體層進行層間連接之步驟(3),亦即所謂的在絕緣層上進行開孔之步驟。據此,可在絕緣層上形成通孔洞、穿通孔等的孔洞。作為通孔洞的形成方法,可舉例如雷射照射、蝕刻、機械鑽孔等。可因應電路基板的設計而適當決定通孔洞的尺寸或形狀。尚,步驟(3)係可藉由絕緣層的研磨或磨削來進行層間連接。
通孔洞形成後,較佳為進行去除通孔洞內的膠渣之步驟。該步驟係有稱為除膠渣步驟之情形。例如藉由鍍敷步驟在絕緣層上來進行導體層的形成時,對於通孔洞可進行濕式的除膠渣處理。又,藉由濺鍍步驟在絕緣層上來進行導體層的形成時,可進行等離子處理步驟等的乾式除膠渣步驟。進而,藉由除膠渣步驟亦可對於絕緣層施予粗化處理。
又,在絕緣層上形成導體層前,可對絕緣層進行粗化處理。依據該粗化處理,通常會使包含通孔洞內的絕緣層的表面變得粗化。作為粗化處理係可進行乾式及濕式中任意的粗化處理。作為乾式的粗化處理的例子,可舉出等離子處理等。又,作為濕式的粗化處理的例子,可舉出依序藉由膨潤液之膨潤處理、藉由氧化劑之粗化處理及藉由中和液之中和處理來進行之方法。
形成通孔洞後,可在絕緣層上形成導體層。藉由在形成有通孔洞的位置來形成導體層,可使新形成的導體層與基材表面的導體層導通而進行層間連接。導體層的形成方法可舉例如鍍敷法、濺鍍法、蒸鍍法等,其中,較佳為鍍敷法。適合的實施形態中係藉由半加成法、全加成法等的適宜的方法來對絕緣層的表面進行鍍敷,而形成具有所期望的配線圖型的導體層。又,樹脂薄片中的支撐體若為金屬箔時,可藉由減成法(subtractive method)來形成具有所期望的配線圖型的導體層。所形成的導體層的材料係可以是單質金屬,亦可以是合金。又,該導體層係可具有單層構造,亦可具有包含2層以上的不同種類的材料層的多層構造。
於此,詳細地說明在絕緣層上形成導體層之實施形態的例子。在絕緣層的表面上以無電解鍍敷來形成鍍敷種晶層。接下來,以對應於所期望的配線圖型之方式在所形成的鍍敷種晶層上形成遮罩圖型,來使鍍敷種晶層的一部分露出。在露出的鍍敷種晶層上,以電解鍍敷來形成電解鍍敷層後去除遮罩圖型。之後,藉由蝕刻等的處理來去除不需要的鍍敷種晶層,而可形成具有所期望的配線圖型的導體層。尚,於形成導體層時,使用於遮罩圖型的形成的乾式薄膜係與上述乾式薄膜為相同。
電路基板的製造方法可包含去除基材之步驟(4)。藉由去除基材,從而可得到具有絕緣層與導體層(其係埋置在該絕緣層中)的電路基板。可於例如使用具有能夠剝離的金屬層的基材之情形時來進行該步驟(4)。
<半導體晶片封裝體>
本發明之第一實施形態相關的半導體晶片封裝體,其包含上述之電路基板與搭載在該電路基板的半導體晶片。可藉由將半導體晶片接合至電路基板來製造該半導體晶片封裝體。
電路基板與半導體晶片的接合條件,可採用半導體晶片的端子電極與電路基板的電路配線能夠進行導體連接的任意的條件。可採用例如半導體晶片的倒裝晶片安裝時所使用的條件。又,例如在半導體晶片與電路基板之間,可隔著絕緣性的接著劑來進行接合。
作為接合方法的例子,可舉出將半導體晶片壓著至電路基板的方法。作為壓著條件,壓著溫度係通常為120℃~240℃的範圍(較佳為130℃~200℃的範圍,又較佳為140℃~180℃的範圍)、壓著時間係通常為1秒鐘~60秒鐘的範圍(較佳為5秒鐘~30秒鐘)。
又,作為接合方法之其他的例子,可舉出進行回流(reflow)來使半導體晶片接合至電路基板之方法。回流條件係可設為120℃~300℃的範圍。
將半導體晶片接合至電路基板後,能以模塑底部填充材來填充半導體晶片。作為該模塑底部填充材,可使用上述之樹脂組成物,又可使用上述之樹脂薄片。
本發明之第二實施形態相關的半導體晶片封裝體,其包含半導體晶片與密封該半導體晶片的前述樹脂組成物的硬化物。如此般的半導體晶片封裝體中,通常而言,樹脂組成物的硬化物係發揮作為密封層的功能。作為第二實施形態相關的半導體晶片封裝體,可舉例如Fan-out型WLP。
如此般的半導體晶片封裝體的製造方法包含下述之步驟:
(A)在基材上層合暫時固定薄膜之步驟;
(B)將半導體晶片暫時固定於暫時固定薄膜上之步驟;
(C)在半導體晶片上形成密封層之步驟;
(D)將基材及暫時固定薄膜從半導體晶片上予以剝離之步驟;
(E)在半導體晶片的基材及暫時固定薄膜為剝離的面上,形成作為絕緣層的再配線形成層之步驟;
(F)於再配線形成層上形成作為導體層的再配線層之步驟;以及(G)於再配線層上形成阻焊劑層之步驟。
又,前述之半導體晶片封裝體的製造方法亦可包含(H)將複數的半導體晶片封裝體切割成為各個半導體晶片封裝體,來使其個別片化之步驟。
(步驟(A))
步驟(A)係在基材上層合暫時固定薄膜之步驟。基材與暫時固定薄膜的層合條件,係能夠與電路基板的製造方法中的基材與樹脂薄片的層合條件為相同之條件。
作為基材,可舉例如:矽晶圓;玻璃晶圓;玻璃基板;銅、鈦、不鏽鋼、冷軋鋼板(SPCC)等的金屬基板;FR-4基板等的玻璃纖維中滲入環氧樹脂等並進行熱硬化處理而得的基板;BT樹脂等的含有雙馬來醯亞胺三嗪樹脂所構成的基板等。
暫時固定薄膜係能夠使用可從半導體晶片上剝離、且可將半導體晶片進行暫時固定的任意的材料。作為市售品,可舉出日東電工公司製「REVALPHA」等。
(步驟(B))
步驟(B)係將半導體晶片暫時固定於暫時固定薄膜上之步驟。半導體晶片的暫時固定係可使用例如倒裝晶片接合機、晶粒接合機(die bonder)等的裝置。半導體晶片之配置佈局及配置數,可因應暫時固定薄膜的形狀、大小、目的之半導體晶片封裝體的生產數等來適當地設定。例如可以複數行、且複數列之矩陣狀將半導體晶片整列來進行暫時固定。
(步驟(C))
步驟(C)係在半導體晶片上形成密封層之步驟。密封層係藉由上述之樹脂組成物的硬化物來形成。通常而言,密封層係藉由包含下述步驟之方法來形成:在半導體晶片上形成樹脂組成物層之步驟,與將該樹脂組成物層進行熱硬化來形成密封層之步驟。
活用樹脂組成物之優異的壓縮成型性,而以壓縮成型法來形成樹脂組成物層為較佳。通常而言,壓縮成型法係將半導體晶片及樹脂組成物配置在模中,在該模內對樹脂組成物施加壓力及因應所需施加熱,來形成包覆半導體晶片的樹脂組成物層。
壓縮成型法之具體操作係能夠例如下述般。作為壓縮成型用的模,準備上模及下模。又,將樹脂組成物塗佈至如前述般被暫時固定於暫時固定薄膜上的半導體晶片。將塗佈有樹脂組成物的半導體晶片與基材及暫時固定薄膜一起固定在下模。之後,將上模與下模合模,並對樹脂組成物施加熱及壓力來進行壓縮成型。
又,壓縮成型法之具體操作亦可例如下述般之方式來進行。作為壓縮成型用的模,準備上模及下模。將樹脂組成物放置在下模。又,將半導體晶片與基材及暫時固定薄膜一起固定在上模。之後,以放置在下模的樹脂組成物與被固定在上模的半導體晶片相接之方式,將上模與下模合模,並施加熱及壓力來進行壓縮成。
成型條件係依據樹脂組成物的組成而有所不同,可採用能夠達成良好的密封之適當條件。例如成型時模的溫度,以可發揮樹脂組成物優異的壓縮成型性的溫度為佳,較佳為80℃以上,又較佳為100℃以上,特佳為120℃以上,較佳為200℃以下,又較佳為170℃以下,特佳為150℃以下。又,成形時所施加的壓力係較佳為1MPa以上,又較佳為3MPa以上,特佳為5MPa以上,較佳為50MPa以下,又較佳為30MPa以下,特佳為20MPa以下。固化時間係較佳為1分鐘以上,又較佳為2分鐘以上,特佳為5分鐘以上,較佳為60分鐘以下,又較佳為30分鐘以下,特佳為20分鐘以下。通常而言,樹脂組成物層的形成後可將模取下。模的取下係可在樹脂組成物層的熱硬化前來進行,亦可在熱硬化後來進行。
樹脂組成物層的形成,可藉由層合樹脂薄片與半導體晶片來進行。例如,可藉由將樹脂薄片的樹脂組成物層與半導體晶片進行加熱壓著,而在半導體晶片上形成樹脂組成物層。樹脂薄片與半導體晶片的層合,通常而言可採用與電路基板的製造方法中樹脂薄片與基材的層合為相同之方式來進行,而使用半導體晶片來替代基材。
在半導體晶片上形成樹脂組成物層後,將該樹脂組成物層進行熱硬化,而可得到包覆半導體晶片的密封層。據此,可藉由樹脂組成物的硬化物來進行半導體晶片的密封。樹脂組成物層的熱硬化條件,係可採用與電路基板的製造方法中的樹脂組成物層的熱硬化條件為相同的條件。進而,在將樹脂組成物層進行熱硬化前,可對於樹脂組成物層施予以低於硬化溫度的溫度來進行加熱的預備加熱處理。該預備加熱處理的處理條件,係可採用與電路基板的製造方法中的預備加熱處理為相同的條件。
(步驟(D))
步驟(D)係將基材及暫時固定薄膜從半導體晶片上予以剝離之步驟。剝離方法係以採用因應暫時固定薄膜的材質之適合方法為宜。作為剝離方法,可舉例如將暫時固定薄膜進行加熱、發泡或使其膨脹而予以剝離的方法。又,作為剝離方法,可舉例如以通過基材之方式來對暫時固定薄膜照射紫外線,使暫時固定薄膜的黏著力降低後而予以剝離的方法。
將暫時固定薄膜進行加熱、發泡或使其膨脹而予以剝離的方法中,加熱條件係通常以100℃~250℃來進行1秒鐘~90秒鐘或5分鐘~15分鐘。又,照射紫外線來降低暫時固定薄膜的黏著力後而予以剝離的方法中,紫外線的照射量係通常為10mJ/cm2
~1000mJ/cm2
。
(步驟(E))
步驟(E)係在半導體晶片的基材及暫時固定薄膜為剝離的面上,形成作為絕緣層的再配線形成層之步驟。
再配線形成層的材料係可使用具有絕緣性的任意的材料。其中,就半導體晶片封裝體的製造的容易度之觀點而言,較佳為感光性樹脂及熱硬化性樹脂。又,作為該熱硬化性樹脂,可使用本發明之樹脂組成物。
形成再配線形成層後,為了使半導體晶片與再配線層形成層間連接,可於再配線形成層上形成通孔洞。
若再配線形成層的材料為感光性樹脂時,通常而言,通孔洞的形成方法係藉由遮罩圖型對再配線形成層的表面照射活性能量線,來使照射部的再配線形成層進行光硬化。作為活性能量線,可舉例如紫外線、可見光線、電子線、X線等,特佳為紫外線。紫外線的照射量及照射時間係可因應感光性樹脂來予以適當地設定。作為曝光方法,可舉例如:將遮罩圖型密著於再配線形成層後進行曝光的接觸曝光法;不將遮罩圖型密著於再配線形成層而使用平行光線來進行曝光的非接觸曝光法等。
將再配線形成層進行光硬化後,將再配線形成層進行顯影並去除未曝光部而形成通孔洞。顯影係可使用濕式顯影、乾式顯影中之任意。作為顯影的方式,可舉例如浸漬方式、混拌方式、噴霧方式、刷塗方式、刮塗方式等,就解析性之觀點而言,以混拌方式為適合。
若再配線形成層的材料為熱硬化性樹脂時,通孔洞的形成方法係可舉例如雷射照射、蝕刻、機械鑽孔等。其中,較佳為雷射照射。雷射照射係可使用採用二氧化碳氣體雷射、UV-YAG雷射、準分子雷射等的光源的適當的雷射加工機來進行。
通孔洞的形狀並無特別限定,一般為圓形(略圓形)。通孔洞的頂端口徑係較佳為50μm以下,又較佳為30μm以下,更佳為20μm以下,較佳為3μm以上,又較佳為10μm以上,更佳為15μm以上。於此,所謂的通孔洞的頂端口徑,係指再配線形成層的表面上通孔洞的開口的直徑之涵義。
(步驟(F))
步驟(F)係於再配線形成層上形成作為導體層的再配線層之步驟。於再配線形成層上形成再配線層的方法,係能夠採用與電路基板的製造方法中於絕緣層上形成導體層的方法為相同之方法。又,亦可重複進行步驟(E)及步驟(F),來將再配線層及再配線形成層形成交替地堆積(增層)。
(步驟(G))
步驟(G)係於再配線層上形成阻焊劑層之步驟。阻焊劑層的材料係可使用具有絕緣性的任意的材料。其中,就半導體晶片封裝體的製造的容易度之觀點而言,較佳為感光性樹脂及熱硬化性樹脂。又,作為熱硬化性樹脂,可使用本發明之樹脂組成物。
又,步驟(G)中,因應所需可進行形成凸塊的凸塊加工。凸塊加工係可利用焊錫球、焊錫鍍敷等的方法來進行。又,凸塊加工中的通孔洞的形成,係可與步驟(E)為相同地來進行。
(步驟(H))
除了步驟(A)~(G)以外,半導體晶片封裝體的製造方法可包含步驟(H)。步驟(H)係將複數的半導體晶片封裝體切割成為各個半導體晶片封裝體,來使其個別片化之步驟。將半導體晶片封裝體切割成各個半導體晶片封裝體的方法並無特別限定。
<半導體裝置>
半導體裝置係具備半導體晶片封裝體。作為半導體裝置,可舉例如供於電氣製品(例如電腦、行動電話、智慧型手機、平板型裝置、穿戴式裝置、數位相機、醫療機器及電視等)及交通工具(例如摩托車、汽車、電車、船舶及飛機等)等的各種半導體裝置。
[實施例]
以下,藉由實施例來具體的說明本發明。本發明並非被限定於該等的實施例中。尚,以下表示量的「份」及「%」,如無特別說明係分別為「質量份」及「質量%」之涵義。
<實施例1>
將縮水甘油胺型環氧樹脂(ADEKA公司製「EP-3980S」,環氧當量115g/eq.)2份、縮水甘油胺型環氧樹脂(Mitsubishi Chemical公司製「630LSD」,環氧當量95g/eq.)3份、液狀丙烯酸聚合物(東亞合成公司製「UP-1020」,黏度(25℃)500mPa.s,Mw2,000,Tg-80℃)1份、雙酚A型環氧樹脂(DIC公司製「EXA-850CRP」,環氧當量170~175g/eq.)6份、酸酐硬化劑(新日本理化公司製「HNA-100」,酸酐當量179g/eq.)6份、二氧化矽A83份、咪唑系硬化劑(四國化成公司製「2E4MZ」,2-乙基-4-甲基咪唑)0.1份,使用攪拌機均勻地分散來調製樹脂組成物。
<實施例2>
除了使用液狀丙烯酸聚合物(東亞合成公司製「UG-4010」,黏度(25℃)3,700mPa.s,Mw2,900,Tg-57℃)1份,來替代液狀丙烯酸聚合物(東亞合成公司製「UP-1020」)1份以外,其餘採用與實施例1為相同之方式來調製樹脂組成物。
<實施例3>
除了使用液狀丙烯酸聚合物(東亞合成公司製「US-6100」,黏度(25℃)2,300mPa.s,Mw2,500,Tg-58℃)1份,來替代液狀丙烯酸聚合物(東亞合成公司製「UP-1020」)1份以外,其餘採用與實施例1為相同之方式來調製樹脂組成物。
<實施例4>
將縮水甘油胺型環氧樹脂(ADEKA公司製「EP-3980S」,環氧當量115g/eq.)1份、縮水甘油胺型環氧樹脂(Mitsubishi Chemical公司製「630LSD」,環氧當量95g/eq.)10份、液狀丙烯酸聚合物(東亞合成公司製「UP-1020」,黏度(25℃)500mPa.s,Mw2,000,Tg-80℃)1份、雙酚A型環氧樹脂(DIC公司製「EXA-850CRP」,環氧當量170~175g/eq.)6份、酚系硬化劑(明和化成製「MEH-8000H」)1份、二氧化矽A83份、咪唑系硬化劑(四國化成公司製「2E4MZ」,2-乙基-4-甲基咪唑)0.4份,使用攪拌機均勻地分散來調製樹脂組成物。
<實施例5>
除了使用胺系硬化劑(日本化藥公司製「KAYABOND C-200S」)1份來替代酚系硬化劑(明和化成製「MEH-8000H」)1份以外,其餘採用與實施例4為相同之方式來調製樹脂組成物。
<實施例6>
除了使用氧化鋁A95份來替代二氧化矽A83份以外,其餘採用與實施例1為相同之方式來調製樹脂組成物。
<實施例7>
除了將縮水甘油胺型環氧樹脂(Mitsubishi Chemical公司製「630LSD」,環氧當量95g/eq.)的使用量增量成3.5份,並將液狀丙烯酸聚合物(東亞合成公司製「UP-1020」)的使用量減量成0.5份以外,其餘採用與實施例1為相同之方式來調製樹脂組成物。
<實施例8>
將縮水甘油胺型環氧樹脂(ADEKA公司製「EP-3980S」,環氧當量115g/eq.)4份、縮水甘油胺型環氧樹脂(Mitsubishi Chemical公司製「630LSD」,環氧當量95g/eq.)9份、液狀丙烯酸聚合物(東亞合成公司製「UP-1020」,黏度(25℃)500mPa.s,Mw2,000,Tg-80℃)1份、酸酐硬化劑(新日本理化公司製「HNA-100」,酸酐當量179g/eq.)4份、二氧化矽A83份、咪唑系硬化劑(四國化成公司製「2E4MZ」,2-乙基-4-甲基咪唑)0.1份,使用攪拌機均勻地分散來調製樹脂組成物。
<實施例9>
將縮水甘油胺型環氧樹脂(ADEKA公司製「EP-3980S」,環氧當量115g/eq.)1份、縮水甘油胺型環氧樹脂(Mitsubishi Chemical公司製「630LSD」,環氧當量95g/eq.)1份、液狀丙烯酸聚合物(東亞合成公司製「UP-1020」,黏度(25℃)500mPa.s,Mw2,000,Tg-80℃)1份、雙酚A型環氧樹脂(DIC公司製「EXA-850CRP」,環氧當量170~175g/eq.)9份、酸酐硬化劑(新日本理化公司製「HNA-100」,酸酐當量179g/eq.)6份、二氧化矽A83份、咪唑系硬化劑(四國化成公司製「2E4MZ」,2-乙基-4-甲基咪唑)0.1份,使用攪拌機均勻地分散來調製樹脂組成物。
<實施例10>
除了將雙酚A型環氧樹脂(DIC公司製「EXA-850CRP」,環氧當量170~175g/eq.)的使用量減量成2份,並將液狀丙烯酸聚合物(東亞合成公司製「UP-1020」)的使用量增量成5份以外,其餘採用與實施例1為相同之方式來調製樹脂組成物。
<比較例1>
除了未使用丙烯酸聚合物(東亞合成公司製「UP-1020」)以外,其餘採用與施例1為相同之方式來調製樹脂組成物。
<使用的無機填充材>
二氧化矽A:平均粒徑6.0μm,最大截留粒徑20μm,比表面積4.8m2
/g,經KBM573(N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷,信越化學工業公司製)處理的球狀二氧化矽。
氧化鋁A:平均粒徑4.8um,最大截留粒徑24um,比表面積2.7m2
/g,經KBM573(N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷,信越化學工業公司製)處理的球狀氧化鋁。
<試驗例1:翹曲的評估>
在12英吋矽晶圓上,將實施例及比較例所調製的樹脂組成物,使用壓縮模塑裝置(模具溫度:130℃,壓力:6MPa,固化時間:10分鐘)來進行壓縮成型,形成厚度300μm的樹脂組成物層。之後,以180℃加熱90分鐘,來使樹脂組成物層熱硬化。據此,得到包含矽晶圓與樹脂組成物的硬化物層的樣品基板。使用陰影疊紋測量裝置(Akorometrix公司製「Thermoire AXP」),來測量前述之樣品基板在25℃的翹曲量。測量係根據電子情報技術產業協會規定的JEITA EDX-7311-24來進行。具體而言,將測量區域的基板面的全部數據藉由最小平方法算出假設平面來作為基準面,求得從該基準面起的垂直方向的最小值與最大值之差,來作為翹曲量。若翹曲量未滿2mm時,則評估為「○」;若為2mm以上、未滿3mm時,則評估為「△」;若為3mm以上時,則評估為「×」。
<試驗例2:外觀的評估>
觀察試驗例1所製作的樣品基板之樹脂層的外觀。將樹脂層表面整體中的流痕所佔的面積未滿20%者,評估為「〇」;將超過20%者,評估為「△」。
<試驗例3:高溫高濕環境試驗(HAST)後的密著評估>
使用試驗例1所製作的樣品基板,以130℃85%RH96小時之條件下來實施高溫高濕環境試驗(HAST)。將HAST實施後的硬化物,使用#180的砂紙,以樹脂層成為厚度50μm為止來進行研磨。將研磨後的樣品裁切成寬度1cm見方的試片,對於樹脂層,使φ2.7mm的附帶接著劑的銷釘(stud pin)直立垂直於樹脂層並以150℃加熱60分鐘,來製作stud pin與樹脂層接著的試片。將所得到的附帶stud pin的試片,使用QUAD GROUP公司製垂直拉伸型試驗機ROMULUS,以試驗速率0.1Kg/sec來進行垂直拉伸試驗的測量。對於5個試片來進行測量,並算出平均值。若密著強度超過500Kgf/cm2
者,則評估為「〇」,將未滿500Kgf/cm2
者評估為「×」。
將實施例及比較例的樹脂組成物的不揮發成分及其使用量、以及試驗例的評估結果表示於下述表1中。
依據以上之結果可得知,若使用(A-1)縮水甘油胺型環氧樹脂及(B)在25℃為液狀的(甲基)丙烯酸聚合物時,可抑制硬化物的翹曲,且可達成環境試驗後的硬化物薄膜對於垂直方向的載重為優異的密著性。
Claims (16)
- 一種樹脂組成物,其含有(A)環氧樹脂、(B)在25℃為液狀的(甲基)丙烯酸聚合物、(C)硬化劑及(D)無機填充材,(A)成分包含(A-1)縮水甘油胺型環氧樹脂,將樹脂組成物中的(D)成分以外的不揮發成分設為100質量%時,(A-1)成分的含有量為10質量%以上90質量%以下,(B)成分的含有量為0.01質量%以上40質量%以下,(C)成分的含有量為0.1質量%以上70質量%以下。
- 如請求項1之樹脂組成物,其中,(A-1)成分為2官能或3官能的縮水甘油胺型環氧樹脂。
- 如請求項1之樹脂組成物,其中,將樹脂組成物中的(D)成分以外的不揮發成分設為100質量%時,(A-1)成分的含有量為20質量%以上80質量%以下。
- 如請求項1之樹脂組成物,其中,將樹脂組成物中的(D)成分以外的不揮發成分設為100質量%時,(B)成分的含有量為0.5質量%以上20質量%以下。
- 如請求項1之樹脂組成物,其中,(C)成分係選自由酚系硬化劑、萘酚系硬化劑、酸酐系硬化劑、胺系硬化劑及咪唑系硬化劑所成之群組之硬化劑。
- 如請求項1之樹脂組成物,其中,將樹脂組成物中的全部的不揮發成分設為100質量%時,(D)成分的含有量為70質量%以上。
- 如請求項1之樹脂組成物,其用於形成半導體晶片封裝體的絕緣層。
- 如請求項1之樹脂組成物,其用於形成電路基板的絕緣層。
- 如請求項1之樹脂組成物,其用於密封半導體晶片封裝體的半導體晶片。
- 一種如請求項1~9中任一項之樹脂組成物的硬化物。
- 一種樹脂薄片,其具有支撐體與設置於上述支撐體上的樹脂組成物層,該樹脂組成物層包含如請求項1~9中任一項之樹脂組成物。
- 一種電路基板,其包含藉由如請求項1~9中任一項之樹脂組成物的硬化物所形成的絕緣層。
- 一種半導體晶片封裝體,其包含如請求項12之電路基板與搭載於該電路基板的半導體晶片。
- 一種半導體裝置,其具備如請求項13之半導體晶片封裝體。
- 一種半導體晶片封裝體,其包含半導體晶片與密封該半導體晶片的如請求項1~9中任一項之樹脂組成物的硬化物。
- 一種半導體裝置,其具備如請求項15之半導體晶片封裝體。
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