KR20110095172A - Epoxy resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 에폭시 수지 조성물에 관한 것이며, 보다 상세하게는 반도체 수지 밀봉 재료, 특히 플립 칩 실장에서의 언더필(under fill) 재료로서 바람직한 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to epoxy resin compositions, and more particularly to epoxy resin compositions which are preferred as underfill materials in semiconductor resin sealing materials, particularly in flip chip mounting.
최근 디지털 카메라, 휴대 전화기 등의 소형 전자 기기의 보급에 따라, LSI 장치의 소형화가 요구되고 있다. 따라서, 종래의 와이어 본딩 실장 대신에 반도체칩을 페이스 다운하여, 직접 회로 기판에 실장함으로써 실장 면적의 극소화를 도모하는 플립 칩 실장이라고 불리는 실장 방법이 보급되고 있다.In recent years, with the spread of small electronic devices such as digital cameras and mobile phones, there is a demand for downsizing of LSI devices. Therefore, a mounting method called flip chip mounting has become widespread in order to minimize the mounting area by face-downing semiconductor chips instead of wire bonding mounting and mounting them directly on a circuit board.
플립 칩 실장에서는, 칩의 접속용 패드가 형성된 면을 하측으로 하여 이 접속용 패드와, 대향하는 패키지나 인쇄 배선 기판(PCB)의 표면 전극을 땜납 범프에 의해 전기적 및 기계적으로 접속한다. 이 때, 실장 기판과 칩 사이에는 땜납 범프에 의한 공극이 발생하기 때문에, 이 공극에 실장 기판과 칩 사이를 밀봉하는 언더필재라고 불리는 수지 조성물이 주입된다. 언더필재는, 통상적으로 에폭시 수지와 실리카 충전재를 포함하고 있다. 언더필재는 상기 공극을 매립할 뿐만 아니라, 땜납 범프를 사용한 전기적 접점을 밀봉하여 주위로부터 보호함(대기 중의 수분의 침입을 방지함)과 동시에, 기계적 접합점인 땜납 범프 접합부에 과도한 힘이 작용하는 것을 방지하는(접합 강도를 향상시키는) 목적도 함께 갖고 있다.In flip chip mounting, the surface where the pad for connection of the chip is formed is connected to the lower side, and the pad for connection is electrically and mechanically connected by solder bumps to the opposing package or the surface electrode of the printed wiring board (PCB). At this time, since the space | gap by a solder bump generate | occur | produces between a mounting board | substrate and a chip | tip, the resin composition called an underfill material which seals between a mounting board | substrate and a chip | tip is injected into this space | gap. The underfill material usually contains an epoxy resin and a silica filler. The underfill material not only fills the voids, but also seals the electrical contacts using the solder bumps to protect them from the surroundings (prevents the ingress of moisture in the air), and at the same time the excessive force is applied to the solder bump joints, which are mechanical joints. It also has the purpose of preventing (improving the bonding strength).
최근에는, 플립 칩 실장의 땜납 범프의 협갭화, 협피치화에 따라 언더필의 고주입성이 강하게 요구되고 있다. 이러한 과제를 해결하기 위해 언더필재의 구성 성분 중 하나인 실리카 충전재에 주목하였으며, 상이한 입경의 충전재를 블렌드하는 것(일본 특허 공개 제2007-204511호 공보), 표면 처리를 실시하는 것(일본 특허 공개 제2002-146233호 공보, 일본 특허 공개 제2003-238141호 공보, 일본 특허 공개 제2006-193595호 공보, 일본 특허 공개 제2007-254543호 공보, 일본 특허 공개 제2008-297373호 공보) 등, 언더필재의 유동성을 높이는 시도가 이루어지고 있다.In recent years, the high filling property of underfill is strongly requested | required by narrowing the gap and soldering pitch of the solder bump of flip chip mounting. In order to solve this problem, attention was paid to silica filler, which is one of the components of the underfill material, to blend fillers of different particle diameters (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-204511), and to perform surface treatment (Japanese Patent Laid-Open). Japanese Patent Laid-Open No. 2002-146233, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-238141, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-193595, Japanese Patent Laid-Open No. 2007-254543, Japanese Patent Laid-Open No. 2008-297373), etc. Attempts have been made to increase the flowability of the materials.
또한, 상기한 언더필재의 유동성과 관련된 물성 중 하나로서 점도가 있다. 언더필재의 점도를 낮추면 유동성이 높아지는 것을 기대할 수 있다. 그러나, 점도를 결정짓는 큰 인자인 실리카 입자 함량을 적게 하면, 상대적으로 수지 성분의 함량이 많아지고, 언더필재 경화 후의 상태에서 선팽창이 커지고, 신뢰성이 저하된다는 문제점이 있다.In addition, there is a viscosity as one of the physical properties associated with the fluidity of the underfill material described above. Reducing the viscosity of the underfill material can be expected to increase the fluidity. However, when the silica particle content, which is a large factor for determining the viscosity, is decreased, the content of the resin component is relatively increased, and the linear expansion becomes large in the state after the underfill material curing, and the reliability is lowered.
언더필재의 저점도화를 달성하기 위한 또 하나의 방법으로서, 언더필재를 구성하는 수지 자체의 점도를 낮추는 방법도 고려된다. 그러나, 일반적으로 입수할 수 있는 에폭시 수지로서 들 수 있는 글리시딜 타입의 에폭시 화합물은 점도가 높다. 저점도이면서도 용이하게 입수할 수 있는 에폭시 화합물로서, 지환식 에폭시를 들 수 있다. 예를 들면, 일본 특허 제4322047호 공보에는, 특정 구조의 지환식 디에폭시 화합물을 포함하는 에폭시 수지 조성물이 개시되어 있다.As another method for achieving the low viscosity of an underfill material, the method of lowering the viscosity of the resin itself which comprises an underfill material is also considered. However, the glycidyl type epoxy compound generally mentioned as an available epoxy resin has a high viscosity. An alicyclic epoxy is mentioned as an epoxy compound which is low viscosity and can be obtained easily. For example, Japanese Patent No. 4322047 discloses an epoxy resin composition containing an alicyclic diepoxy compound having a specific structure.
그러나, 지환식 에폭시는 매우 반응성이 높고, 실리카와 혼합한 상태로 하면 증점된다. 지환식 에폭시와 실리카를 포함하는 에폭시 수지 조성물은, 그 보존 안정성에 문제점이 있다.However, the alicyclic epoxy is very reactive and thickens when mixed with silica. The epoxy resin composition containing an alicyclic epoxy and silica has a problem in the storage stability.
따라서, 본 발명의 목적은 저점도이면서도 고유동성을 갖고, 보존 안정성이 우수한 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것에 있다. 특히, 본 발명의 목적은, 저점도이면서도 고유동성을 갖고, 보존 안정성이 우수한 플립 칩 실장에서의 언더필 재료로서 바람직한 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 목적은, 상기 에폭시 수지 조성물이 언더필 재료로서 사용된 반도체 패키지를 제공하는 것에 있다.Therefore, the objective of this invention is providing the epoxy resin composition which is low viscosity, has high fluidity, and is excellent in storage stability. In particular, it is an object of the present invention to provide an epoxy resin composition which is suitable as an underfill material in flip chip mounting having low viscosity and high flowability and excellent storage stability. Moreover, the objective of this invention is providing the semiconductor package in which the said epoxy resin composition was used as an underfill material.
본 발명에는 이하의 발명이 포함된다.The present invention includes the following inventions.
(1) 에폭시 화합물 (A), 경화제 (B), 경화 촉진제 (C), 무기 충전재 (D), 실란 커플링제 (E)를 포함하는 에폭시 수지 조성물이며, (1) It is an epoxy resin composition containing an epoxy compound (A), a hardening | curing agent (B), a hardening accelerator (C), an inorganic filler (D), and a silane coupling agent (E),
상기 에폭시 화합물 (A)는 하기 화학식 I 또는 하기 화학식 II로 표시되는 지환식 디에폭시 화합물 (a1) 20 내지 80 중량%, 및 상기 지환식 디에폭시 화합물 (a1) 이외의 에폭시 화합물 (a2) 80 내지 20 중량%를 포함하고, The epoxy compound (A) is 20 to 80% by weight of an alicyclic diepoxy compound (a1) represented by the following formula (I) or (II), and an epoxy compound (a2) other than the alicyclic diepoxy compound (a1) 80 to Including 20% by weight,
상기 무기 충전재 (D)는 실란 커플링제로 표면 처리된 무기 미립자인 에폭시 수지 조성물.The said inorganic filler (D) is an epoxy resin composition which is inorganic fine particles surface-treated with the silane coupling agent.
<화학식 I><Formula I>
(여기서, R1 내지 R18은 각각 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 할로겐 원자, 산소 원자 또는 할로겐 원자를 포함할 수도 있는 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수도 있는 알콕시기를 나타냄)(Wherein R 1 to R 18 may be the same or different, respectively, and represent a hydrocarbon group which may include a hydrogen atom, a halogen atom, an oxygen atom or a halogen atom, or an alkoxy group which may have a substituent)
<화학식 II><Formula II>
(여기서, R21 내지 R38은 각각 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 할로겐 원자, 산소 원자 또는 할로겐 원자를 포함할 수도 있는 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수도 있는 알콕시기를 나타냄)(Wherein R 21 to R 38 may each be the same or different and represent a hydrocarbon group which may include a hydrogen atom, a halogen atom, an oxygen atom or a halogen atom, or an alkoxy group which may have a substituent)
(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 경화제 (B)의 배합 비율은 (A) 성분 1 당량에 대하여 0.6 내지 1.05 당량이고, (2) The said (1), The compounding ratio of the said hardening | curing agent (B) is 0.6-1.05 equivalent with respect to 1 equivalent of (A) component,
상기 경화 촉진제 (C)의 배합 비율은 (A) 성분 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부이고, The compounding ratio of the said hardening accelerator (C) is 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of (A) component,
상기 무기 충전재 (D)의 배합 비율은 (A), (B), (C) 및 (D) 성분의 합계량을 기준으로서 30 내지 80 중량%이고, The compounding ratio of the said inorganic filler (D) is 30-80 weight% based on the total amount of (A), (B), (C), and (D) component,
상기 실란 커플링제 (E)의 배합 비율은 (A) 성분 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부인 에폭시 수지 조성물.The epoxy resin composition of the said silane coupling agent (E) is 0.1-5 weight part with respect to 100 weight part of (A) component.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 지환식 디에폭시 화합물 (a1)은 상기 화학식 I에서 R1 내지 R18이 수소 원자인 화합물, 및/또는 상기 화학식 II에서 R21 내지 R31이 수소 원자인 화합물인 에폭시 수지 조성물.(3) In the above (1) or (2), the alicyclic diepoxy compound (a1) is a compound wherein R 1 to R 18 are hydrogen atoms in the formula (I), and / or R 21 to R in the formula (II) The epoxy resin composition whose compound is 31 is a hydrogen atom.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 무기 미립자는 실리카 미립자, 알루미나 미립자 또는 산화티탄 미립자인 에폭시 수지 조성물.(4) The epoxy resin composition according to any one of (1) to (3), wherein the inorganic fine particles are silica fine particles, alumina fine particles, or titanium oxide fine particles.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 무기 미립자를 표면 처리시키는 실란 커플링제는 에폭시기 함유 실란 커플링제 또는 아미노기 함유 실란 커플링제인 에폭시 수지 조성물.(5) The epoxy resin composition according to any one of (1) to (4), wherein the silane coupling agent for surface treating the inorganic fine particles is an epoxy group-containing silane coupling agent or an amino group-containing silane coupling agent.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 상기 무기 미립자의 평균 입경은 0.1 내지 50 ㎛인 에폭시 수지 조성물.(6) The epoxy resin composition as described in any one of said (1)-(5) whose average particle diameter of the said inorganic fine particle is 0.1-50 micrometers.
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 상기 무기 미립자에는 적어도 일부의 실란 커플링제가 화학적으로 결합하고 있으며, 화학적으로 결합된 실란 커플링제가 상기 미립자 표면을 피복하고 있는 면적 비율은 상기 미립자의 전체 표면적을 기준으로 10 % 이상인 에폭시 수지 조성물.(7) The area according to any one of (1) to (6), wherein at least a part of the silane coupling agent is chemically bonded to the inorganic fine particle, and the chemically bonded silane coupling agent covers the surface of the fine particle. The proportion is 10% or more based on the total surface area of the fine particles.
(8) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 언더필 재료용의 에폭시 수지 조성물.(8) The epoxy resin composition for underfill materials in any one of said (1)-(7).
(9) 실장 기판과, 상기 실장 기판 위에 범프를 통해 배치된 반도체칩을 포함하는 반도체 패키지이며, (9) A semiconductor package comprising a mounting substrate and semiconductor chips disposed on the mounting substrate via bumps,
상기 실장 기판과 상기 반도체칩의 간극은 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 에폭시 수지 조성물의 경화물로 밀봉되어 있는 반도체 패키지.The gap between the said mounting substrate and the said semiconductor chip is sealed by the hardened | cured material of the epoxy resin composition in any one of said (1)-(8).
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 수지 성분으로서 상기 특정한 지환식 디에폭시 화합물을 포함하고, 무기 충전재로서 실란 커플링제로 표면 처리된 무기 미립자를 포함하고 있기 때문에, 실온 부근(예를 들면, 5 내지 30 ℃)에서 낮은 점도와 높은 유동성을 갖고 있고, 장시간에 걸쳐서 보존 안정성(가용 시간: pot life)이 우수하다. 또한, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 그 경화물의 시간 경과에 따른 안정성도 우수하다.Since the epoxy resin composition of this invention contains the said specific alicyclic diepoxy compound as a resin component, and contains the inorganic fine particle surface-treated with the silane coupling agent as an inorganic filler, it is near room temperature (for example, 5-30 degreeC). ) Has low viscosity and high fluidity, and excellent storage stability (pot life: pot life) for a long time. In addition, the epoxy resin composition of the present invention is also excellent in stability over time of the cured product.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 실온 부근에서 낮은 점도와 높은 유동성을 갖고 있으며, 장시간에 걸쳐서 보존 안정성(가용 시간)이 우수하기 때문에, 플립 칩 실장에서의 실장 기판과 반도체칩의 간극에 충전하는 언더필 재료로서 매우 바람직하다.The epoxy resin composition of the present invention has a low viscosity and high fluidity at room temperature and is excellent in storage stability (availability time) for a long time, so that the underfill material is filled in the gap between the mounting substrate and the semiconductor chip in flip chip mounting. Very preferred.
즉, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 언더필 주입 작업이 행해지는 실온 부근에서 낮은 점도와 높은 유동성을 갖고 있기 때문에, 실장 기판과 반도체칩이 협갭화, 협피치화되어 있는 경우에도 매우 단시간에 주입면 전역에 균질하게 언더필 주입을 행할 수 있다.That is, the epoxy resin composition of the present invention has a low viscosity and high fluidity in the vicinity of the room temperature at which the underfill injection operation is performed, so that even when the mounting substrate and the semiconductor chip are narrowed or narrowed, the entire injection surface is very short. Underfill injection can be performed homogeneously.
또한, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 가용 시간이 우수하고, 실온 부근에서의 낮은 점도와 높은 유동성이 장시간에 걸쳐서 유지된다. 그 때문에, 언더필 주입의 작업성이 매우 향상된다는 이점이 있다. 언더필 재료로서의 에폭시 수지 조성물의 점도가 높은 경우, 일반적으로는 상기 수지 조성물의 온도를 높여 주입시의 점도를 낮추는 방법이 이용된다. 그러나, 상기 수지 조성물의 온도를 높이면 에폭시 수지 조성물의 경화 반응도 촉진되고, 결과로서 더욱 점도가 상승한다. 경우에 따라서는, 주입면 전체에 상기 수지 조성물이 유입되기 전에 경화될 우려도 있다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물에 따르면 가용 시간이 우수하고, 실온 부근에서의 낮은 점도와 높은 유동성이 장시간에 걸쳐서 유지되기 때문에, 언더필 주입 작업시에 가온에 의한 점도 조정을 행할 필요가 없고, 안정적이면서도 균질하게 언더필 주입을 행할 수 있다.Moreover, the epoxy resin composition of this invention is excellent in pot life, and low viscosity and high fluidity in room temperature vicinity are maintained over a long time. Therefore, there is an advantage that the workability of underfill injection is greatly improved. When the viscosity of the epoxy resin composition as an underfill material is high, the method of generally raising the temperature of the said resin composition and reducing the viscosity at the time of injection is used. However, when the temperature of the said resin composition is raised, the hardening reaction of an epoxy resin composition will also be accelerated | stimulated and a viscosity will rise further as a result. In some cases, it may be cured before the resin composition flows into the entire injection surface. According to the epoxy resin composition of the present invention, since the pot life is excellent and low viscosity and high fluidity at room temperature are maintained for a long time, it is not necessary to adjust the viscosity by heating during the underfill injection operation, and it is stable and homogeneous. Underfill injection can be performed.
또한, 본 발명의 에폭시 수지 조성물에 의해 밀봉된 반도체 패키지(반도체 장치)는, 균질한 언더필 재료의 주입이 이루어져 있기 때문에 신뢰성이 높다.Moreover, since the semiconductor package (semiconductor device) sealed by the epoxy resin composition of this invention is inject | poured a homogeneous underfill material, it is highly reliable.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 에폭시 화합물 (A), 경화제 (B), 경화 촉진제 (C), 무기 충전재 (D), 실란 커플링제 (E)를 포함하고 있다.The epoxy resin composition of this invention contains an epoxy compound (A), a hardening | curing agent (B), a hardening accelerator (C), an inorganic filler (D), and a silane coupling agent (E).
상기 에폭시 화합물 (A)는, 하기 화학식 I 또는 하기 화학식 II로 표시되는 지환식 디에폭시 화합물 (a1), 및 상기 지환식 디에폭시 화합물 (a1) 이외의 에폭시 화합물 (a2)를 포함한다.The epoxy compound (A) includes an alicyclic diepoxy compound (a1) represented by the following general formula (I) or the following general formula (II), and an epoxy compound (a2) other than the alicyclic diepoxy compound (a1).
<화학식 I><Formula I>
(여기서, R1 내지 R18은 각각 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 할로겐 원자, 산소 원자 또는 할로겐 원자를 포함할 수도 있는 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수도 있는 알콕시기를 나타냄)(Wherein R 1 to R 18 may be the same or different, respectively, and represent a hydrocarbon group which may include a hydrogen atom, a halogen atom, an oxygen atom or a halogen atom, or an alkoxy group which may have a substituent)
<화학식 II><Formula II>
(여기서, R21 내지 R38은 각각 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 할로겐 원자, 산소 원자 또는 할로겐 원자를 포함할 수도 있는 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수도 있는 알콕시기를 나타냄)(Wherein R 21 to R 38 may each be the same or different and represent a hydrocarbon group which may include a hydrogen atom, a halogen atom, an oxygen atom or a halogen atom, or an alkoxy group which may have a substituent)
상기 지환식 디에폭시 화합물 (a1)로서는, 상기 화학식 I로 표시되는 지환식 디에폭시 화합물 및 상기 화학식 II로 표시되는 지환식 디에폭시 화합물 중 어느 하나를 사용할 수도 있고, 양자를 병용할 수도 있다. 상기 지환식 디에폭시 화합물 (a1)은 실온(예를 들면, 5 내지 30 ℃) 부근에서 저점도이고, 에폭시 수지 조성물에 높은 유동성을 부여할 수 있다.As said alicyclic diepoxy compound (a1), any of the alicyclic diepoxy compound represented by the said general formula (I) and the alicyclic diepoxy compound represented by the said general formula (II) may be used, and both may be used together. The alicyclic diepoxy compound (a1) has a low viscosity near room temperature (for example, 5 to 30 ° C) and can impart high fluidity to the epoxy resin composition.
상기 화학식 I에서 R1 내지 R18이 나타내는 할로겐 원자로서는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 들 수 있다.Examples of the halogen atom represented by R 1 to R 18 in the formula (I) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.
R1 내지 R18이 나타내는 탄화수소기로서는 탄소수 1 내지 10의 저급 알킬기를 들 수 있으며, 구체예로서는 메틸기, 에틸기, 헥실기 등의 직쇄 알킬기, 이소프로필기, 네오펜틸기, 2-에틸헥실기 등의 분지 알킬기 등을 들 수 있다. 탄화수소기는, 산소 원자 또는 할로겐 원자를 포함할 수도 있다. 할로겐 원자로서는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다. 산소 원자를 포함하고 있는 경우란, 치환기로서 OH기나 카르복실기를 갖고 있는 경우를 의미한다.Examples of the hydrocarbon group represented by R 1 to R 18 include lower alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, and specific examples thereof include linear alkyl groups such as methyl group, ethyl group and hexyl group, isopropyl group, neopentyl group and 2-ethylhexyl group. A branched alkyl group etc. are mentioned. The hydrocarbon group may contain an oxygen atom or a halogen atom. Examples of the halogen atom include the same ones as described above. The case where an oxygen atom is included means the case where it has an OH group and a carboxyl group as a substituent.
R1 내지 R18이 나타내는 알콕시기로서는 탄소수 1 내지 10의 저급 알콕시기를 들 수 있으며, 구체예로서는 메톡시기, 에톡시기, 프로파녹시기, 부톡시기 등을 들 수 있다. 알콕시기는 치환기를 갖고 있을 수도 있으며, 치환기로서는 예를 들면 저급 알콕시기, 할로겐 원자 등을 들 수 있다.As an alkoxy group which R <1> -R <18> represents, a C1-C10 lower alkoxy group is mentioned, A methoxy group, an ethoxy group, a propanoxy group, butoxy group etc. are mentioned as a specific example. The alkoxy group may have a substituent and a lower alkoxy group, a halogen atom, etc. are mentioned as a substituent, for example.
본 발명에서는, 상기 화학식 I에서 R1 내지 R18이 수소 원자인 화합물(3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트)이 바람직하다. 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트는, 예를 들면 다이셀 가가꾸 고교사 제조의 셀록사이드 CEL-2021P, 유니온 카바이드 제조의 ERL4221로서 입수 가능하다.In the present invention, a compound (3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate) wherein R 1 to R 18 in the formula (I) is a hydrogen atom is preferable. 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate is available, for example, as a ceoxide CEL-2021P manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., and ERL4221 manufactured by Union Carbide.
상기 화학식 II에서 R21 내지 R38이 나타내는 할로겐 원자로서는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 들 수 있다.Examples of the halogen atom represented by R 21 to R 38 in the formula (II) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
R21 내지 R38이 나타내는 탄화수소기로서는 탄소수 1 내지 10의 저급 알킬기를 들 수 있으며, 구체예로서는 메틸기, 에틸기, 헥실기 등의 직쇄 알킬기, 이소프로필기, 네오펜틸기, 2-에틸헥실기 등의 분지 알킬기 등을 들 수 있다. 탄화수소기는, 산소 원자 또는 할로겐 원자를 포함할 수도 있다. 할로겐 원자로서는 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다. 산소 원자를 포함하고 있는 경우란, 치환기로서 OH기나 카르복실기를 갖고 있는 경우를 의미한다.Examples of the hydrocarbon group represented by R 21 to R 38 include lower alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, and specific examples thereof include linear alkyl groups such as methyl group, ethyl group and hexyl group, isopropyl group, neopentyl group and 2-ethylhexyl group. A branched alkyl group etc. are mentioned. The hydrocarbon group may contain an oxygen atom or a halogen atom. Examples of the halogen atom include the same ones as described above. The case where an oxygen atom is included means the case where it has an OH group and a carboxyl group as a substituent.
R21 내지 R38이 나타내는 알콕시기로서는 탄소수 1 내지 10의 저급 알콕시기를 들 수 있으며, 구체예로서는 메톡시기, 에톡시기, 프로파녹시기, 부톡시기 등을 들 수 있다. 알콕시기는 치환기를 갖고 있을 수도 있고, 치환기로서는 예를 들면 저급 알콕시기, 할로겐 원자 등을 들 수 있다.As an alkoxy group which R <21> -R <38> represents, a C1-C10 lower alkoxy group is mentioned, A methoxy group, an ethoxy group, a propanoxy group, butoxy group etc. are mentioned as a specific example. The alkoxy group may have a substituent and a lower alkoxy group, a halogen atom, etc. are mentioned as a substituent, for example.
본 발명에서는, 상기 화학식 II에서 R21 내지 R38이 수소 원자인 화합물(비시클로헥실-3,3'-디에폭시드)이 바람직하다.In the present invention, a compound (bicyclohexyl-3,3'-diepoxide) in which R 21 to R 38 in the formula (II) is a hydrogen atom is preferable.
상기 화학식 II의 화합물은, 예를 들면 비시클로헥실-3,3'-디엔 골격을 갖는 불포화 화합물과 산화제, 특히 유기 과카르복실산(과포름산, 과아세트산, 과벤조산, 과이소부티르산, 트리플루오로과아세트산 등)을 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 유기 과카르복실산 중에서도 과아세트산은 반응성, 안정도의 면에서 바람직한 에폭시화제이다. 상기 화학식 II의 화합물의 제조에 대해서는, 일본 특허 제4322047호 공보를 참조할 수 있다.The compounds of formula (II) are, for example, unsaturated compounds having a bicyclohexyl-3,3'-diene skeleton and oxidizing agents, in particular organic percarboxylic acids (performic acid, peracetic acid, perbenzoic acid, perisobutyric acid, trifluoro Low peracetic acid and the like). Among the organic percarboxylic acids, peracetic acid is a preferred epoxidizing agent in view of reactivity and stability. For the preparation of the compound of Formula II, Japanese Patent No. 4322047 can be referred to.
상기 지환식 디에폭시 화합물 (a1) 이외의 에폭시 화합물 (a2)로서는, 1 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 것이면 어떠한 것도 사용 가능하지만, 특히 비스페놀 A 및 F형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 시클로펜타디엔형 에폭시 수지 등이 예시된다. 이들 중에서도, 저점도화를 위해서는 비스페놀 A 및 F형 에폭시 수지가 바람직하다.As the epoxy compound (a2) other than the alicyclic diepoxy compound (a1), any one can be used as long as it has two or more epoxy groups in one molecule, but in particular bisphenol A and F type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, A naphthalene type epoxy resin, a biphenyl type epoxy resin, a cyclopentadiene type epoxy resin, etc. are illustrated. Among these, bisphenol A and F-type epoxy resins are preferable for low viscosity.
본 발명에서는 상기 에폭시 화합물 (A)로서 상기 지환식 디에폭시 화합물 (a1) 20 내지 80 중량%와, 상기 지환식 디에폭시 화합물 (a1) 이외의 에폭시 화합물 (a2) 80 내지 20 중량%를 배합한다. 화합물 (a1)과 화합물 (a2)의 합계량은 100 중량%이다. 화합물 (a1)의 배합량이 20 중량% 미만이면, 에폭시 수지 조성물에 대한 유동성 부여 효과가 약해진다. 한편, 화합물 (a1)의 배합량이 80 중량%를 초과하면 에폭시 수지 조성물의 경화물이 취약해지고, 내충격성이 저하된다. 바람직한 배합량은 화합물 (a1) 25 내지 75 중량%, 화합물 (a2) 75 내지 25 중량%이고, 보다 바람직한 배합량은 화합물 (a1) 30 내지 70 중량%, 화합물 (a2) 70 내지 30 중량%이다.In this invention, 20-80 weight% of said alicyclic diepoxy compounds (a1) and 80-20 weight% of epoxy compounds (a2) other than the said alicyclic diepoxy compound (a1) are mix | blended as said epoxy compound (A). . The total amount of the compound (a1) and the compound (a2) is 100% by weight. If the compounding quantity of a compound (a1) is less than 20 weight%, the fluidity | liquidity provision effect with respect to an epoxy resin composition will become weak. On the other hand, when the compounding quantity of a compound (a1) exceeds 80 weight%, the hardened | cured material of an epoxy resin composition will become weak, and impact resistance will fall. Preferable compounding quantities are 25 to 75 weight% of compound (a1), 75 to 25 weight% of compound (a2), and more preferable compounding amounts are 30 to 70 weight% of compound (a1) and 70 to 30 weight% of compound (a2).
에폭시 화합물 (A)를 상기한 바와 같은 구성으로 함으로써 실온 부근에서 저점도이고, 높은 유동성을 갖는 에폭시 수지 조성물이 얻어진다. 또한, 에폭시 화합물 (A)는, 이들 자체가 에폭시 수지로 불리는 경우가 많다.By setting the epoxy compound (A) as described above, an epoxy resin composition having a low viscosity and high fluidity around room temperature is obtained. In addition, an epoxy compound (A) is called the epoxy resin in many cases.
상기 에폭시 화합물 (A)를 경화시키는 경화제 (B)로서는, 페놀 수지, 산 무수물, 아민계 화합물을 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 조성물의 저점도화의 관점에서 산 무수물이 바람직하다.As a hardening | curing agent (B) which hardens the said epoxy compound (A), a phenol resin, an acid anhydride, and an amine compound can be used. Among these, an acid anhydride is preferable from a viewpoint of low viscosity of a composition.
경화제 (B)로서의 산 무수물로서는, 메틸테트라히드로프탈산 무수물, 메틸헥사히드로프탈산 무수물, 알킬화메틸테트라히드로프탈산 무수물, 헥사히드로프탈산 무수물, 무수 메틸하이믹산, 무수 도데세닐숙신산 등이 예시된다.Examples of the acid anhydride as the curing agent (B) include methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, alkylated methyltetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylhymic anhydride, dodecenyl succinic anhydride and the like.
상기 산 무수물 (B)의 배합 비율은, 상기 에폭시 화합물 (A) 중의 에폭시기 1 당량당 상기 산 무수물 당량이 0.60 내지 1.05가 되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.80 내지 1.00 당량이다. 산 무수물 (B)의 배합량이 0.60 당량 미만이면 경화성이 불충분해 지는 경우가 있으며, 한편 1.05 당량을 초과하면 미반응된 산 무수물이 많이 존재하고, 얻어진 경화물의 유리 전이 온도의 저하를 초래하는 경우가 있다. 또한, 에폭시 화합물 (A)와 산 무수물 (B)의 당량 관계에 대해서는, 화합물 (A) 중의 에폭시기 1개에 대하여 산 무수물 중의 산 무수물기가 1개인 경우를 1 당량으로 한다. 상기 경화제 (B)를 상기 범위의 배합량으로 사용함으로써, 특히 경화성과 유동성의 균형이 우수해진다. 이들 경화제는 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상 병용할 수도 있다.As for the compounding ratio of the said acid anhydride (B), it is preferable that the said acid anhydride equivalent becomes 0.60-1.05 per 1 equivalent of epoxy group in the said epoxy compound (A), More preferably, it is 0.80-1.00 equivalent. If the blending amount of the acid anhydride (B) is less than 0.60 equivalent, the curability may be insufficient. On the other hand, if it exceeds 1.05 equivalent, a large amount of unreacted acid anhydride may be present, leading to a decrease in the glass transition temperature of the obtained cured product. have. In addition, about the equivalence relationship of an epoxy compound (A) and an acid anhydride (B), let 1 equivalent be the case where there is one acid anhydride group in an acid anhydride with respect to one epoxy group in a compound (A). By using the said hardening | curing agent (B) in the compounding quantity of the said range, especially the balance of curability and fluidity becomes excellent. These hardeners may be used independently and may be used together 2 or more types.
경화제 (B)로서의 페놀 수지는 페놀성 수산기를 2개 이상 포함하는 화합물이며, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지 등의 노볼락형 페놀 수지, 트리페놀메탄형 페놀 수지, 트리페놀프로판형 페놀 수지, 테르펜 변성 페놀 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀 수지 등의 변성 페놀 수지, 페닐렌 및/또는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬 수지, 페닐렌 및/또는 비페닐렌 골격을 갖는 나프톨아르알킬 수지 등의 아르알킬형 페놀 수지, 비스페놀 화합물 등을 들 수 있다.Phenolic resin as a hardening | curing agent (B) is a compound containing two or more phenolic hydroxyl groups, Novolak-type phenol resins, such as a phenol novolak resin and a cresol novolak resin, a triphenol methane type phenol resin, a triphenol propane type phenol resin Modified phenol resins such as terpene-modified phenol resins and dicyclopentadiene-modified phenol resins, phenol aralkyl resins having a phenylene and / or biphenylene skeleton, naphthol aralkyl resins having a phenylene and / or biphenylene skeleton Aralkyl type phenol resins, bisphenol compounds, etc. are mentioned.
경화제 (B)로서의 아민계 화합물은 1급 아민 또는 2급 아민을 2개 이상 포함하는 화합물이며, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, m-크실릴렌디아민, 트리메틸헥사메틸렌디아민, 2-메틸펜타메틸렌디아민 등의 지방족 폴리아민, 이소포론디아민, 1,3-비스아미노메틸시클로헥산, 비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 노르보르넨디아민, 1,2-디아미노시클로헥산 등의 지환식 폴리아민, m-페닐렌디아민 등의 방향족 폴리아민 등을 들 수 있다.The amine compound as the curing agent (B) is a compound containing two or more primary amines or secondary amines, and diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, m-xylylenediamine, and trimethylhexamethylene Aliphatic polyamines such as diamine and 2-methylpentamethylenediamine, isophoronediamine, 1,3-bisaminomethylcyclohexane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, norbornenediamine, 1,2-diaminocyclohexane Aromatic polyamines, such as alicyclic polyamine and m-phenylenediamine, etc. are mentioned.
페놀 수지나 아민계 화합물을 사용하는 경우의 배합비는, 에폭시기 1 당량당 페놀 수지의 OH기 당량(활성 수소 당량), 아민계 화합물의 아민기 당량(활성 수소 당량)이 0.60 내지 1.05가 되도록 할 수 있다.The blending ratio in the case of using a phenol resin or an amine compound can be such that the OH group equivalent (active hydrogen equivalent) of the phenol resin and the amine group equivalent (active hydrogen equivalent) of the amine compound are 0.60 to 1.05 per equivalent of epoxy group. have.
본 발명의 조성물에는 경화 촉진제 (C)를 배합한다.A hardening accelerator (C) is mix | blended with the composition of this invention.
상기 경화 촉진제 (C)로서는, 이미다졸계, 제3급 아민계, 인 화합물계 등의 에폭시 수지의 경화 촉진제로서 사용되는 것을 들 수 있지만, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 2-메틸이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸 등의 이미다졸계; 벤질디메틸아민, 트리스디메틸아미노메틸페놀, 트리에틸렌디아민 등의 제3급 아민계; 테트라부틸암모늄브로마이드 등의 4급 암모늄염; 디아자비시클로운데센(DBU)이나 DBU의 유기산염; 트리페닐포스핀, 인산에스테르 등의 인 화합물계 등을 들 수 있다. 이들의 마이크로 캡슐 코팅 및 착염 형성 등으로 잠재화된 것을 사용할 수도 있다. 이들은 경화 조건에 따라 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.As said hardening accelerator (C), although what is used as hardening accelerator of epoxy resins, such as an imidazole series, a tertiary amine type, and a phosphorus compound type, is mentioned, It does not specifically limit. For example, imidazole type, such as 2-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole; Tertiary amines such as benzyldimethylamine, trisdimethylaminomethylphenol and triethylenediamine; Quaternary ammonium salts such as tetrabutylammonium bromide; Organic acid salts of diazabicyclo undecene (DBU) or DBU; Phosphorus compound systems, such as a triphenylphosphine and a phosphate ester, etc. are mentioned. It is also possible to use the latent ones such as microcapsule coating and complex salt formation. These may be used independently and may use 2 or more types together according to hardening conditions.
상기 경화 촉진제 (C)의 배합량은, 상기 에폭시 화합물 (A) 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 하는 것이 바람직하고, 0.5 내지 5 중량부로 하는 것이 보다 바람직하다. 경화 촉진제 (C)의 배합량이 0.1 중량부 미만이면 경화 촉진 효과가 얻어지기 어렵고, 한편 배합량이 10 중량부를 초과하면 경화 반응이 지나치게 빨라진다. 상기 경화 촉진제 (C)를 상기 범위의 배합량으로 사용함으로써 빠르게 경화가 진행되고, 밀봉 공정의 작업 처리량의 향상을 기대할 수 있다.It is preferable to set it as 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of said epoxy compounds (A), and, as for the compounding quantity of the said hardening accelerator (C), it is more preferable to set it as 0.5-5 weight part. If the compounding quantity of a hardening accelerator (C) is less than 0.1 weight part, hardening acceleration effect will be hard to be acquired. On the other hand, if a compounding quantity exceeds 10 weight part, hardening reaction will become too fast. By using the said hardening accelerator (C) in the compounding quantity of the said range, hardening advances rapidly and the improvement of the throughput of a sealing process can be expected.
본 발명의 조성물에는 무기 충전재 (D)를 배합한다. 상기 무기 충전재 (D)는, 실란 커플링제로 표면 처리된 무기 미립자이다. 상기 무기 미립자는, 실리카 미립자, 알루미나 미립자, 산화티탄 미립자 등으로부터 선택된다. 이들 중에서, 선팽창 계수가 낮다는 점에서 실리카가 바람직하다. 실리카를 조성물에 함유시킴으로써, 에폭시 수지 조성물의 경화 후의 선팽창 계수를 작게 할 수 있다. 이에 따라, 에폭시 수지 조성물을 반도체 패키지의 언더필재로서 사용한 경우, 경화 후의 언더필재의 선팽창 계수를 반도체칩이나 기판의 선팽창 계수에 가깝게 할 수 있고, 그 결과 땜납 범프 접합부로의 응력 집중을 회피할 수 있으며, 히트 사이클 처리시의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Inorganic filler (D) is mix | blended with the composition of this invention. The said inorganic filler (D) is inorganic fine particles surface-treated with the silane coupling agent. The inorganic fine particles are selected from silica fine particles, alumina fine particles, titanium oxide fine particles and the like. Among these, silica is preferable in that the coefficient of linear expansion is low. By containing silica in a composition, the linear expansion coefficient after hardening of an epoxy resin composition can be made small. Accordingly, when the epoxy resin composition is used as the underfill material of the semiconductor package, the linear expansion coefficient of the underfill material after curing can be made close to the linear expansion coefficient of the semiconductor chip or the substrate, and as a result, stress concentration at the solder bump junction can be avoided. The connection reliability at the time of the heat cycle process can be improved.
상기 무기 충전재 (D)로서의 상기 무기 미립자는, 실란 커플링제로 표면 처리된 것이다. 여기서의 실란 커플링제는, 에폭시기 함유 실란 커플링제 또는 아미노기 함유 실란 커플링제가 바람직하다. 에폭시기 함유 실란 커플링제로서는, 예를 들면 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 아미노기 함유 실란 커플링제로서는, 예를 들면 N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-디메틸-부틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란의 염산염 등을 들 수 있다.The said inorganic fine particles as said inorganic filler (D) are surface-treated with the silane coupling agent. As for the silane coupling agent here, an epoxy group containing silane coupling agent or an amino group containing silane coupling agent is preferable. Examples of the epoxy group-containing silane coupling agent include 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3 -Glycidoxy propyl triethoxysilane, etc. are mentioned. As an amino-group containing silane coupling agent, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2-, for example (Aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butyly Den) propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, hydrochloride of N- (vinylbenzyl) -2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, etc. are mentioned.
상기 무기 미립자의 형상으로서는 구상인 것이 바람직하고, 특히 용융 실리카이며 진구에 가까운 것이 유동성의 관점에서 바람직하다. 또한, 알루미나 중에서도 용융 알루미나이며 진구에 가까운 것이 바람직하다. 상기 무기 미립자의 평균 입경은 0.1 내지 50 ㎛가 바람직하고, 0.5 내지 5 ㎛가 보다 바람직하다. 이러한 범위의 평균 입경을 갖는 실리카 등의 입자를 사용함으로써, 좁은 간극으로의 침입성을 확보할 수 있다. 여기서, 평균 입경이란 메디안 직경 d50을 나타낸다.It is preferable that it is spherical as a shape of the said inorganic fine particle, Especially it is preferable from a viewpoint of fluidity that it is fused silica and is close to a true spherical particle. Moreover, it is preferable that it is fused alumina and is close to a true sphere among alumina. 0.1-50 micrometers is preferable and, as for the average particle diameter of the said inorganic fine particle, 0.5-5 micrometers is more preferable. By using particles such as silica having an average particle diameter in such a range, penetration into a narrow gap can be ensured. Here, the average particle diameter is shown the median diameter d 50.
상기 무기 미립자의 표면 처리 방법으로서는, 무기 미립자를 교반하면서 실란 커플링제를 분무하거나 증기 상태로 취입하고, 필요에 따라 가열 처리를 행하는 건식법; 무기 미립자를 용제 중에 분산시키고, 한편 실란 커플링제를 물 또는 유기 용제에 희석하고, 양자를 슬러리 상태로 교반하면서 혼합하고, 그 후 용제를 제거하는 습식법을 들 수 있다. 화학 결합적으로 실란 커플링제가 실리카 표면에 결합하는 처리가 바람직하다.As a surface treatment method of the said inorganic fine particle, Drying method which sprays a silane coupling agent, blows in a vapor state, stirring an inorganic fine particle, and heat-processes as needed; The wet method of disperse | distributing an inorganic fine particle in a solvent, diluting a silane coupling agent in water or an organic solvent, stirring and stirring both in slurry form, and removing a solvent after that is mentioned. The treatment in which the silane coupling agent is chemically bonded to the silica surface is preferred.
상기 무기 미립자의 표면 처리에서 사용하는 실란 커플링제의 이론 첨가량(실리카의 전체 표면적을 피복하기 위한 실란 커플링제의 양)은 다음의 수학식 1로 표시된다. 이하, 실리카의 경우에 대하여 설명한다. 다른 무기 입자에 대해서도 동일하다.The theoretical addition amount (the amount of the silane coupling agent for covering the total surface area of silica) of the silane coupling agent used in the surface treatment of the said inorganic fine particle is represented by following formula (1). Hereinafter, the case of silica is demonstrated. The same applies to other inorganic particles.
<수학식 1>&Quot; (1) "
실란 커플링제의 이론 첨가량(g)=[실리카 중량(g)×실리카 비표면적(㎡/g)]/실란 커플링제의 최소 피복 면적(㎡/g)Theoretical addition amount (g) of a silane coupling agent = [silica weight (g) x silica specific surface area (m <2> / g)] / minimum covering area of a silane coupling agent (m <2> / g)
각 실란 커플링제의 최소 피복 면적은, 이하와 같이 하여 계산된다.The minimum covering area of each silane coupling agent is calculated as follows.
관능기가 트리알콕시실란인 경우, 가수분해하여 얻어지는 Si(O)3을 반경 2.10 옹스트롬의 구형을 포함하는 Si 원자 1개와 반경 1.52 옹스트롬의 구형을 포함하는 O 원자 3개, Si-O의 결합 거리 1.51 옹스트롬, 사면체각 109.5°로 가정하고, 모델 중의 3개의 O 원자 모두가 실리카 표면의 실라놀기와 반응하는 것으로 가정하여, 3개의 O 원자를 피복할 수 있는 최소의 원형 면적을 계산한다. 그 결과, 1 분자당 피복 면적은 13.3×10-20 ㎡/분자가 된다. 예를 들면, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(분자량: 236.3)의 경우 최소 피복 면적은 330 ㎡/g이 된다. 계산된 최소 피복 면적을 상기 수학식 1에 적용하면, 실란 커플링제의 이론 첨가량이 구해진다.When the functional group is a trialkoxysilane, Si (O) 3 obtained by hydrolysis is 1 Si atom containing a spherical radius of 2.10 angstroms, 3 O atoms containing a spherical radius of 1.52 angstroms, and a bonding distance of Si-O 1.51. Assuming an angstrom, tetrahedral angle of 109.5 ° and assuming that all three O atoms in the model react with silanol groups on the silica surface, the minimum circular area that can cover the three O atoms is calculated. As a result, the covering area per molecule is 13.3 × 10 −20 m 2 / molecule. For example, for 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (molecular weight: 236.3) the minimum coating area is 330 m 2 / g. When the calculated minimum covering area is applied to the above equation (1), the theoretical addition amount of the silane coupling agent is obtained.
실란 커플링제의 최소 피복 면적은 다음의 수학식 2로 표시된다.The minimum coating area of the silane coupling agent is represented by the following equation.
<수학식 2><Equation 2>
실란 커플링제의 최소 피복 면적(㎡/g)=[6.02×1023×13.3×10-20]/실란 커플링제의 분자량Minimum Coverage Area of the Silane Coupling Agent (m 2 /g)=[6.02×10 23 × 13.3 × 10 -20 ] / Molecular Weight of the Silane Coupling Agent
본 발명에서 실란 커플링제의 이론 첨가량에 대한 실리카 표면에 화학 결합하고 있는 실란 커플링제의 양의 비율, 즉 실리카의 전체 표면적에 대한 실리카 표면에 화학 결합하고 있는 실란 커플링제에 의해 피복되어 있는 실리카의 표면적의 면적 비율(이것을 본 명세서에서 "화학 결합 표면 처리율"이라고 칭함)은, 10 % 이상인 것이 바람직하다.In the present invention, the ratio of the amount of the silane coupling agent chemically bonded to the silica surface to the theoretical addition amount of the silane coupling agent, that is, the amount of silica coated by the silane coupling agent chemically bonded to the silica surface to the total surface area of the silica. It is preferable that the area ratio of surface area (this is called "chemical bonding surface treatment rate" in this specification) is 10% or more.
이 화학 결합 표면 처리율은, 시차 열 분석(DTA)을 이용하여 분석할 수 있다.This chemical bond surface treatment rate can be analyzed using differential thermal analysis (DTA).
실란 커플링제로 표면 처리된 실리카 입자를 열 중량 측정/시차 열 분석(TG/DTA)에 첨가하고, 실온 부근으로부터 800 ℃까지 승온시킨다.Silica particles surface-treated with a silane coupling agent are added to thermogravimetric / differential thermal analysis (TG / DTA) and the temperature is raised from around room temperature to 800 ° C.
사용된 실란 커플링제의 비점 근방에서 실리카 입자의 중량 감소가 관찰된다. 이 중량 감소는, 실리카 입자 표면에 화학 결합이 아닌 물리적 또는 화학적으로 부착되어 있었던 실란 커플링제가 그 비점 근방의 온도에서 비산된 것에 기인한다.A weight reduction of the silica particles is observed near the boiling point of the silane coupling agent used. This weight loss is attributable to the fact that the silane coupling agent, which was physically or chemically attached to the silica particle surface rather than a chemical bond, was scattered at a temperature near its boiling point.
비점 근방의 온도를 초과하여 800 ℃까지 승온시키면, 한층 더 실리카 입자의 중량 감소가 관찰된다. 이 중량 감소는, 실리카 입자 표면에 Si-O-Si 화학 결합을 통해 결합하고 있었던 실란 커플링제가 고온에 의해 열 분해되고, 실란 커플링제의 유기 부분이 소실된 것에 기인한다.When the temperature is raised to 800 ° C over the temperature near the boiling point, a further decrease in the weight of the silica particles is observed. This weight reduction is due to the thermal decomposition of the silane coupling agent that was bonded to the surface of the silica particles via a Si—O—Si chemical bond due to high temperature, and the organic portion of the silane coupling agent disappeared.
따라서, 사용된 실란 커플링제의 비점에 따라 (실란 커플링제의 비점+30 ℃의 온도) 내지 800 ℃의 온도 범위에서의 실리카 입자의 중량 감소를 측정함으로써, 다음의 수학식 3에 의해 상기 화학 결합 표면 처리율(%)이 산출된다.Thus, by measuring the weight loss of the silica particles in the temperature range of (boiling point of the silane coupling agent + 30 ° C) to 800 ° C depending on the boiling point of the silane coupling agent used, the chemical bond by the following equation (3) Surface treatment rate (%) is calculated.
<수학식 3>&Quot; (3) "
화학 결합 표면 처리율(%)=[실란 커플링제의 비점+30 ℃ 내지 800 ℃에서의 실리카 1 g당 중량 감소(g)/실리카 1 g당 실란 커플링제의 이론 첨가량(g)]×100Chemical bonding surface treatment rate (%) = [weight loss per gram of silica (g) / gram of silane coupling agent per gram of silica (g) per gram of silica at boiling point + 30 ° C. to 800 ° C.) of silane coupling agent] × 100
상기에서 예시한 실란 커플링제의 비점은, 예를 들면 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란(분자량: 246.4, 비점: 310 ℃), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(분자량: 236.3, 비점: 290 ℃)이기 때문에, 이러한 경우에는 실질적으로 350 ℃ 내지 800 ℃에서의 실리카의 중량 감소를 측정할 수 있다.The boiling point of the silane coupling agent exemplified above is 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane (molecular weight: 246.4, boiling point: 310 ° C), 3-glycidoxypropyltrimethoxy Since it is a silane (molecular weight: 236.3, boiling point: 290 ° C), in this case, the weight loss of the silica at 350 ° C to 800 ° C can be measured substantially.
본 발명에서는 상기 화학 결합 표면 처리율이 10 % 이상인 실리카 등의 무기 미립자를 사용하는 것이 바람직하고, 30 % 이상의 무기 미립자를 사용하는 것이 보다 바람직하고, 60 % 이상의 무기 미립자를 사용하는 것이 더욱 바람직하고, 80 % 이상의 무기 미립자를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 이러한 화학 결합 표면 처리율의 실리카 등의 무기 미립자를 사용함으로써, 수지 성분과의 친화성이 향상되고, 실리카 등의 무기 미립자 표면의 산성(예를 들면 실라놀기)이 줄어들기 때문에 에폭시 수지 조성물의 보존 안정성을 향상시킬 수 있으며, 점도 상승이 억제된다.In the present invention, it is preferable to use inorganic fine particles such as silica having a chemical bond surface treatment rate of 10% or more, more preferably 30% or more of inorganic fine particles, more preferably 60% or more of inorganic fine particles, Most preferably, 80% or more of inorganic fine particles are used. By using inorganic fine particles such as silica having such chemical bonding surface treatment rate, the affinity with the resin component is improved, and acidic (for example, silanol groups) on the surface of the inorganic fine particles such as silica are reduced, thereby preserving stability of the epoxy resin composition. Can be improved, and the viscosity rise is suppressed.
상기 무기 충전재 (D)의 배합 비율은 상기 (A), (B), (C) 및 (D) 성분의 합계량을 기준으로서 30 내지 80 중량%로 하는 것이 바람직하고, 35 내지 80 중량%로 하는 것이 보다 바람직하고, 45 내지 75 중량%로 하는 것이 더욱 바람직하다. 무기 충전재 (D)의 배합 비율이 30 중량% 미만이면 상대적으로 수지 성분이 많아지고, 얻어지는 경화물의 선팽창 계수가 커지기 쉽다. 한편, 무기 충전재 (D)의 배합 비율이 80 중량%를 초과하면 조성물의 점도가 상승하고, 유동성이 저하되는 경향이 있다.It is preferable to make the compounding ratio of the said inorganic filler (D) into 30 to 80 weight% based on the total amount of the said (A), (B), (C) and (D) component, and to make it as 35 to 80 weight% It is more preferable, and it is still more preferable to set it as 45 to 75 weight%. If the compounding ratio of an inorganic filler (D) is less than 30 weight%, a resin component will increase relatively and the linear expansion coefficient of the hardened | cured material obtained will become large easily. On the other hand, when the compounding ratio of an inorganic filler (D) exceeds 80 weight%, the viscosity of a composition rises and there exists a tendency for fluidity to fall.
본 발명의 조성물에는 실란 커플링제 (E)를 배합한다.A silane coupling agent (E) is mix | blended with the composition of this invention.
실란 커플링제 (E)로서는 공지된 것을 사용할 수 있으며, 예를 들면 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란 등의 에폭시기 함유 실란 커플링제; 예를 들면 N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-디메틸-부틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란의 염산염 등의 아미노기 함유 실란 커플링제 등을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 무기 충전재 (D)의 표면 처리제로서 사용한 것과 동종의 것을 사용할 수도 있지만, 상이한 것을 사용할 수도 있다.As the silane coupling agent (E), known ones can be used, for example, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxy Epoxy group-containing silane coupling agents such as propylmethyldiethoxysilane and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane; For example, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3- Aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine, N- It is preferable to use amino group-containing silane coupling agents such as hydrochloride of phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane and N- (vinylbenzyl) -2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane. Although the same kind as the thing used as the surface treating agent of the said inorganic filler (D) can also be used, A different thing can also be used.
상기 실란 커플링제 (E)의 배합 비율은 상기 에폭시 화합물 (A) 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 하는 것이 바람직하고, 0.5 내지 3 중량부로 하는 것이 보다 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써 실리콘칩이나 기판 표면에 대한 밀착성이 높아지고, 신뢰성을 높일 수 있다.It is preferable to set it as 0.1-5 weight part with respect to 100 weight part of said epoxy compounds (A), and, as for the compounding ratio of the said silane coupling agent (E), it is more preferable to set it as 0.5-3 weight part. By setting it as such a range, adhesiveness with respect to the surface of a silicon chip or a board | substrate becomes high and reliability can be improved.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에는 이상에서 설명한 각 성분 (A) 내지 (E) 이외에, 본 발명의 목적에 위배되지 않는 범위에서 안료, 염료, 변성제, 요변성 부여제(Thixotropic Agents), 착색 방지제, 산화 방지제, 이형제, 계면활성제, 희석제 등의 첨가제를 배합할 수 있다.In the epoxy resin composition of the present invention, in addition to the components (A) to (E) described above, pigments, dyes, modifiers, thixotropic agents, anti-colorants, and oxidation in a range that does not violate the object of the present invention. Additives, such as an inhibitor, a mold release agent, surfactant, and a diluent, can be mix | blended.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 각 성분 (A) 내지 (E)를 소정 비율로 배합하여 제조할 수 있다. 배합은, 자전 공전형 믹서, 드라이 블렌더, 리본 블렌더, 헨셀 믹서 등의 공지된 것을 사용하여 상온(예를 들면, 5 내지 30 ℃)에서 행할 수 있다.The epoxy resin composition of this invention can mix and manufacture each component (A)-(E) in predetermined ratio. Mixing can be performed at normal temperature (for example, 5-30 degreeC) using well-known things, such as a rotating revolving mixer, a dry blender, a ribbon blender, and a Henschel mixer.
제조된 에폭시 수지 조성물은, 접착제를 비롯하여 다양한 용도에 사용될 수 있다. 반도체 패키지의 언더필재로서 사용하는 경우에는, 실장 기판과, 상기 실장 기판 위에 범프를 통해 배치된 반도체칩의 간극에 디스펜서에 의해 에폭시 수지 조성물을 주입한다. 주입은 실온(5 내지 30 ℃)에서 행할 수 있다. 그 후, 원하는 경화 조건, 예를 들면 온도 100 내지 200 ℃, 바람직하게는 100 내지 190 ℃, 더욱 바람직하게는 100 내지 180 ℃에서 경화 시간 30 내지 600분, 바람직하게는 45 내지 540분, 더욱 바람직하게는 60 내지 480분으로 경화시킨다. 경화 온도는 단계적으로 상승시키거나 하강시킬 수도 있다.The prepared epoxy resin composition can be used for various applications including adhesives. When using as an underfill material of a semiconductor package, an epoxy resin composition is inject | poured into the clearance gap between a mounting board | substrate and the semiconductor chip arrange | positioned through bump on the said mounting board | substrate. Injection can be performed at room temperature (5-30 degreeC). Thereafter, the curing time 30 to 600 minutes, preferably 45 to 540 minutes, more preferably at a desired curing condition, for example, temperature 100 to 200 ℃, preferably 100 to 190 ℃, more preferably 100 to 180 ℃ Preferably for 60 to 480 minutes. The curing temperature may be raised or lowered in stages.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 언더필 주입 작업이 행해지는 실온 부근에서 낮은 점도와 높은 유동성을 갖고 있기 때문에, 주입에 앞서서 에폭시 수지 조성물을 가온하여 점도 조정할 필요가 없으며, 실장 기판과 반도체칩이 협갭화, 협피치화되어 있는 경우에도, 매우 단시간에 주입면 전역에 균질하게(각 부재와의 간극이나 기포를 남기지 않고) 언더필 주입을 행할 수 있다.Since the epoxy resin composition of the present invention has a low viscosity and high fluidity around room temperature at which the underfill injection operation is performed, it is not necessary to warm the epoxy resin composition and adjust the viscosity prior to injection, thereby narrowing the mounting substrate and the semiconductor chip. Even when the pitch is narrowed, underfill injection can be performed homogeneously (without leaving gaps or bubbles with each member) throughout the injection surface in a very short time.
또한, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 언더필 재료로서의 용도뿐만 아니라 좁은 간극을 두고 배치된 서로 접착되어야 할 물체(부재)끼리를 접착하는 용도에 적합하다. 예를 들면, 소형 촬상 장치, 광 센서, 휴대용 모듈 카메라 등에 사용되는 촬상 렌즈 유닛에서의 렌즈 홀더와 렌즈의 접착에도 바람직하게 사용할 수 있다.In addition, the epoxy resin composition of the present invention is suitable not only for use as an underfill material but also for use for bonding objects (members) to be bonded to each other disposed with a narrow gap. For example, it can use suitably also for adhesion | attachment of the lens holder and a lens in the imaging lens unit used for a small imaging device, an optical sensor, a portable module camera, etc.
촬상 렌즈 유닛에서의 렌즈 홀더에 사용되는 재료는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 액정 중합체: LCP(액정 중합체(흑색)), PPS(폴리페닐렌술피드), PEEK(폴리에테르에테르케톤) 등의 열가소성 수지, 페놀 수지 등의 열경화성 수지를 들 수 있다. 또한, 광학 렌즈의 재료로서는 실리콘; 유리; 에폭시기, 비닐기, (메트)아크릴로일기 등의 반응성을 갖는 유기 단량체를 중합, 가교하여 얻어지는 수지 조성물 등을 들 수 있다.Although the material used for the lens holder in an imaging lens unit is not specifically limited, For example, liquid crystal polymers: Thermoplastics, such as LCP (liquid crystal polymer (black)), PPS (polyphenylene sulfide), PEEK (polyether ether ketone), etc. Thermosetting resins, such as resin and a phenol resin, are mentioned. As the material of the optical lens, silicon; Glass; The resin composition obtained by superposing | polymerizing and crosslinking the organic monomer which has reactivity, such as an epoxy group, a vinyl group, and a (meth) acryloyl group, is mentioned.
촬상 렌즈 유닛의 제조에서, 렌즈 홀더와 렌즈 사이에는 좁은 간극이 존재한다. 이 간극에 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 주입한다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 낮은 점도와 높은 유동성을 갖고 있기 때문에, 상기 간극에 단시간에 균질하게 침투한다. 그 후, 상술한 바와 같은 경화 조건으로 경화시키면, 렌즈 홀더와 렌즈는 강고하게 접착된다.In the manufacture of the imaging lens unit, there is a narrow gap between the lens holder and the lens. The epoxy resin composition of this invention is inject | poured into this clearance gap. Since the epoxy resin composition of this invention has a low viscosity and a high fluidity | liquidity, it penetrates uniformly in the said gap in a short time. Thereafter, when curing is performed under the above-described curing conditions, the lens holder and the lens are firmly adhered to each other.
[실시예][Example]
이하, 실시예를 나타내어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되지 않는다. 우선, 각 측정 방법에 대하여 나타낸다.EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited by these Examples. First, it shows about each measuring method.
[실시예 1]Example 1
지환식 디에폭시 화합물로서 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트(다이셀 가가꾸 고교사 제조, 셀록사이드 2021P, 화학식 I에서 R1 내지 R18=H) 10.0 중량부, 비스페놀 F형 에폭시 수지(닛본 가야꾸사 제조, RE-303L) 10.0 중량부, 경화제로서 메틸헥사히드로 무수 프탈산(신닛본 케미컬사 제조, MH700, 산 무수물 당량: 약 168) 23.3 중량부, 경화 촉진제로서 이미다졸의 에폭시 수지 어덕트 경화제(아사히 카세이 이마테리알즈사 제조, 노바큐어 HX-3088) 1.2 중량부, 실란 커플링제로서 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(도쿄 가세이사 제조) 0.4 중량부 및 충전재로서 실리카 SC4500-SQ(가부시끼가이샤 애드마테크스 제조, 평균 입경 1.0 ㎛, 비표면적 4.0 ㎡/g, γ-아미노프로필트리에톡시실란으로 표면 처리한 진구상 용융 실리카) 67.4 중량부를 자전 공전형 믹서로 실온에서 교반· 혼합하여 접착제 조성물을 얻었다.3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate as an alicyclic diepoxy compound (manufactured by Daicel Chemical Industries, Inc., Celoxide 2021P, R 1 to R 18 = H in Formula I) 10.0 2 parts by weight, 20.0 parts by weight of bisphenol F-type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., RE-303L) and methylhexahydro phthalic anhydride (manufactured by Shin-Nippon Chemical Co., Ltd., MH700, equivalent to about 168) as a curing agent. Γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) 0.4 parts by weight of an imidazole epoxy resin adduct curing agent (manufactured by Asahi Kasei Imaterials, Novacure HX-3088), and a silane coupling agent. Silica SC4500-SQ (a spherical fused silica surface-treated with γ-aminopropyltriethoxysilane manufactured by Admatecs, Inc., with a mean particle size of 1.0 μm, specific surface area of 4.0 m 2 / g) as a weight part and a filler 67.4 weight To call Stirred at room temperature for a ball type mixer, and mixed to obtain an adhesive composition.
[실시예 2][Example 2]
충전재로서 실리카 SC4500-SQ 대신에 실리카 SC4500-SEJ(가부시끼가이샤 애드마테크스 제조, 평균 입경 1.0 ㎛, 비표면적 4.0 ㎡/g, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란으로 표면 처리한 진구상 용융 실리카) 67.4 중량부를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 접착제 조성물을 얻었다.As a filler, instead of silica SC4500-SQ, a spherical spherical surface treated with silica SC4500-SEJ (manufactured by Admatech Co., Ltd., average particle diameter 1.0 μm, specific surface area 4.0 m 2 / g, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane) Fused Silica) An adhesive composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that 67.4 parts by weight was used.
[실시예 3]Example 3
지환식 디에폭시 화합물로서 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트(다이셀 가가꾸 고교사 제조, 셀록사이드 2021P, 화학식 I에서 R1 내지 R18=H) 10.0 중량부 대신에 비시클로헥실-3,3'-디에폭시드(화학식 II에서 R21 내지 R38=H) 10.0 중량부를 사용한 것 이외에는, 실시예 2와 동일하게 하여 접착제 조성물을 얻었다.3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate as an alicyclic diepoxy compound (manufactured by Daicel Chemical Industries, Inc., Celoxide 2021P, R 1 to R 18 = H in Formula I) 10.0 An adhesive composition was obtained in the same manner as in Example 2 except that 10.0 parts by weight of bicyclohexyl-3,3'-diepoxide (R 21 to R 38 = H in Formula II) was used instead of parts by weight.
[비교예 1]Comparative Example 1
충전재로서 실리카 SC4500-SQ 대신에 실리카 SC-C3(가부시끼가이샤 애드마테크스 제조, 평균 입경 1.0 ㎛, 비표면적 4.0 ㎡/g, 표면 처리되어 있지 않은 진구상 용융 실리카) 67.4 중량부를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 접착제 조성물을 얻었다.67.4 parts by weight of silica SC-C3 (manufactured by Adematech Co., Ltd., 1.0 μm, specific surface area 4.0 m 2 / g, spherical fused silica without surface treatment) was used instead of silica SC4500-SQ as a filler. In the same manner as in Example 1, an adhesive composition was obtained.
[비교예 2]Comparative Example 2
지환식 디에폭시 화합물 셀록사이드 2021P(다이셀 가가꾸 고교사 제조) 10.0 중량부를 사용하지 않고 20.0 중량부의 비스페놀 F형 에폭시 수지(닛본 가야꾸사 제조, RE-303L)를 사용한 것 이외에는, 실시예 2와 동일하게 하여 접착제 조성물을 얻었다.Except for using 20.0 parts by weight of bisphenol F-type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., RE-303L) without using 10.0 parts by weight of an alicyclic diepoxy compound ceoxide 2021P (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) In the same manner, an adhesive composition was obtained.
각 실시예 및 비교예의 조성물의 배합 조성을 표 1에 나타낸다. 표 1 중에서 각 배합량은 중량부를 나타낸다.The compounding composition of the composition of each Example and a comparative example is shown in Table 1. In Table 1, each compounding quantity shows a weight part.
사용한 원료는 이하와 같다.The used raw material is as follows.
<지환식 디에폭시 화합물><Alicyclic diepoxy compound>
·3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트(다이셀 가가꾸 고교사 제조, 셀록사이드 2021P, 화학식 I에서 R1 내지 R18=H)3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate (made by Daicel Chemical Industries, Celoxide 2021P, R 1 to R 18 = H in Formula I)
·비시클로헥실-3,3'-디에폭시드(화학식 II에서 R21 내지 R38=H)Bicyclohexyl-3,3'-diepoxide (R 21 to R 38 = H in Formula II)
<에폭시 수지><Epoxy resin>
·비스페놀 F형 에폭시 수지(닛본 가야꾸사 제조, RE-303L)Bisphenol F-type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., RE-303L)
<경화제><Hardener>
·메틸헥사히드로 무수 프탈산(신닛본 케미컬사 제조, MH700, 산 무수물 당량: 약 168)Methylhexahydro phthalic anhydride (Shin-Nippon Chemical Co., Ltd., MH700, acid anhydride equivalent: about 168)
<경화 촉진제><Hardening accelerator>
·이미다졸의 에폭시 수지 어덕트 경화제(아사히 카세이 이마테리알즈사 제조, 노바큐어 HX-3088)Epoxy resin adduct hardener of imidazole (manufactured by Asahi Kasei Imatrials, Novacure HX-3088)
<충전재><Filler>
·SC4500-SQ(가부시끼가이샤 애드마테크스 제조, 평균 입경 1.0 ㎛, 비표면적 4.0 ㎡/g, γ-아미노프로필트리에톡시실란으로 표면 처리한 진구상 용융 실리카)SC4500-SQ (a spherical fused silica surface treated with Admatech Co., Ltd., average particle diameter of 1.0 μm, specific surface area of 4.0 m 2 / g, gamma -aminopropyltriethoxysilane)
TG/DTA에 의한 350 ℃ 내지 800 ℃에서의 중량 감소율은 0.40 %였다.The weight loss rate at 350 ° C to 800 ° C by TG / DTA was 0.40%.
·실리카 SC4500-SEJ(가부시끼가이샤 애드마테크스 제조, 평균 입경 1.0 ㎛, 비표면적 4.0 ㎡/g, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란으로 표면 처리한 진구상 용융 실리카)Silica SC4500-SEJ (manufactured by Kabushiki Kaisha Admatecs, average particle diameter 1.0 μm, specific surface area 4.0 m 2 / g, spherical fused silica surface-treated with γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane)
TG/DTA에 의한 350 ℃ 내지 800 ℃에서의 중량 감소율은 1.01 %였다.The weight loss rate at 350 ° C to 800 ° C by TG / DTA was 1.01%.
·실리카 SC-C3(가부시끼가이샤 애드마테크스 제조, 평균 입경 1.0 ㎛, 비표면적 4.0 ㎡/g, 표면 처리되어 있지 않은 진구상 용융 실리카)Silica SC-C3 (manufactured by Kawasaki Co., Ltd., Inc., with an average particle diameter of 1.0 µm, specific surface area of 4.0 m 2 / g, and surface-treated spherical fused silica)
TG/DTA에 의한 350 ℃ 내지 800 ℃에서의 중량 감소율은 0.17 %였다.The weight loss rate at 350 ° C to 800 ° C by TG / DTA was 0.17%.
<실란 커플링제><Silane coupling agent>
·γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(도쿄 가세이사 제조)Γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.)
[평가 방법][Assessment Methods]
(실리카의 화학 결합 표면 처리율)(Chemical bond surface treatment rate of silica)
각 실리카 SC4500-SQ, SC4500-SEJ, SC-C3에 대하여, TG/DTA(EXSTAR6300, 세이코 인스트루먼츠사 제조)를 사용하여 시료를 실온으로부터 800 ℃까지 가열하고 (승온 속도: 20 ℃/분), 350 ℃ 내지 800 ℃에서의 중량 감소를 측정하여 상기한 바와 같이 중량 감소율을 산출하였다.For each silica SC4500-SQ, SC4500-SEJ, SC-C3, the sample was heated from room temperature to 800 ° C using TG / DTA (EXSTAR6300, manufactured by Seiko Instruments Co., Ltd.) (heating rate: 20 ° C / min), 350 The weight loss at 캜 to 800 캜 was measured to calculate the weight loss rate as described above.
또한, 실란 커플링제에 의해 표면 처리된 SC4500-SQ, SC4500-SEJ에 대해서는, 이하의 수학식 4로부터 화학 결합 표면 처리율을 산출하였다.In addition, about SC4500-SQ and SC4500-SEJ surface-treated with the silane coupling agent, the chemical bond surface treatment rate was computed from the following formula (4).
<수학식 4><Equation 4>
화학 결합 표면 처리율(%)=[350 ℃ 내지 800 ℃에서의 실리카 1 g당 중량 감소(g)/실리카 1 g당 실란 커플링제의 이론 첨가량(g)]×100Chemical bonding surface treatment rate (%) = [theoretical addition amount of silane coupling agent per gram of silica (g) / g of silica at 350 ° C. to 800 ° C.] × 100
실시예 및 비교예에서 얻어진 각 조성물에 대하여 이하와 같이 하여 점도, 침투성의 평가를 행하였다. 평가는 제조 직후의 조성물(초기)과, 온도 25 ℃, 습도 50 %의 환경하에 제조한 후 24 시간 동안 방치한 조성물(24 시간 후)에 대하여 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.About each composition obtained by the Example and the comparative example, the viscosity and permeability were evaluated as follows. Evaluation was performed about the composition (initial stage) immediately after manufacture, and the composition (after 24 hours) which was left to stand for 24 hours after manufacture in the environment of the temperature of 25 degreeC, and 50% of humidity. The results are shown in Table 2.
(점도)(Viscosity)
레오미터(PHYSICA, UDS200/Paar, 피지카사 제조)를 사용하여, 25 ℃에서의 전단 속도 15-25 s-1 영역의 점도의 평균으로부터 구하였다(단위 Pa·S).It was calculated | required from the average of the viscosity of the shear rate 15-25 s- 1 area | region at 25 degreeC using the rheometer (PHYSICA, UDS200 / Paar, the product made by Fijika Co., Ltd.) (unit Pa.S).
(침투성)(permeability)
마츠나미 침사용 플레이트(18×18 mm, 간극 70 ㎛, 마츠나미 글래스 고교사 제조)를 50 ℃로 유지한 상태에서 조성물(실온)을 1변에 주입하고, 간극에 충전될 때까지의 시간(초)을 계측하였다.The time until the composition (room temperature) is injected into one side and the gap is filled in the state while maintaining the Matsunami immersion plate (18 × 18 mm, clearance 70 μm, manufactured by Matsunami Glass Co., Ltd.) at 50 ° C. ( Seconds) were measured.
(충전성)(Chargeability)
상기 침투성 시험에서, 조성물을 주입한 후의 유리 플레이트를 육안으로 관찰하여 기포가 없는 것을 ○, 기포가 있는 것을 ×로 하였다.In the said permeability test, the glass plate after inject | pouring a composition was visually observed and (circle) that there was no bubble was made into (circle) and a thing with bubble was made into x.
표 2로부터 실시예 1, 2의 에폭시 수지 조성물은 점도가 낮고, 침투성 및 충전성이 매우 우수하고, 24 시간 경과 후에도 양호한 결과를 나타내고, 보존 안정성도 매우 우수하였다. 실시예 3의 에폭시 수지 조성물은, 초기의 점도가 0.8 Pa·s로 매우 낮은 것이었다. 이들 에폭시 수지 조성물은 반도체 패키지의 언더필재로서 바람직하게 사용할 수 있다.From Table 2, the epoxy resin compositions of Examples 1 and 2 were low in viscosity, very excellent in permeability and filling properties, showed good results even after 24 hours, and were also excellent in storage stability. The epoxy resin composition of Example 3 had a very low initial viscosity of 0.8 Pa · s. These epoxy resin compositions can be used suitably as an underfill material of a semiconductor package.
[실시예 4]Example 4
반도체 장치 모델(3 cm×4 cm)로서 칩 크기: 1 mm×1 mm, 범프 피치: 200 ㎛, 갭(간극): 43 내지 45 ㎛의 장치 시험품에 대하여 실시예 1의 접착제 조성물을 60 ℃에서 갭에 주입, 침투시키고, 그 후 100 ℃에서 1 시간, 이어서 150 ℃에서 2 시간 동안 가열함으로써 경화시켰다. 경화 후에 관찰한 바, 장치 시험품에 대한 접착제 조성물의 침투 상태는 양호하고, 장치 시험품에 접착제 조성물의 미침투부, 잔류 기포 등의 결함은 관찰되지 않았다. 또한, 경화 후의 장치 시험품을 -50 ℃에서 30분, 125 ℃에서 30분간 히트 사이클 시험에 사용한 바, 200 사이클 경과 후에도 접착면이 박리되지 않았으며, 휘어짐도 실용에 지장을 주지 않을 정도에서 멈추었다.The adhesive composition of Example 1 was subjected to a semiconductor device model (3 cm × 4 cm) with a device size of 1 mm × 1 mm, bump pitch: 200 μm, gap (gap): 43 to 45 μm at 60 ° C. Injected into the gap, penetrated, and then cured by heating at 100 ° C. for 1 hour and then at 150 ° C. for 2 hours. As observed after the curing, the penetration state of the adhesive composition into the device test article was good, and no defects such as non-penetrating portions and residual bubbles of the adhesive composition were observed in the device test article. Moreover, when the apparatus test product after hardening was used for the heat cycle test for 30 minutes at -50 degreeC, and 30 degreeC at 125 degreeC, the adhesive surface did not peel even after 200 cycles, and the curvature also stopped to the extent which does not interfere practically.
또한, 실시예 1의 접착제 조성물 그 자체를 상기와 동일한 조건으로 경화시켜 경화물 샘플로 하였다. 얻어진 경화물 샘플의 유리 전이 온도(Tg)는 171 ℃였으며, 경화물 샘플은 양호한 내열성을 갖고 있다는 것을 확인할 수 있었다.Moreover, the adhesive composition itself of Example 1 was hardened on the same conditions as the above, and it was set as the hardened | cured material sample. The glass transition temperature (Tg) of the obtained hardened | cured material sample was 171 degreeC, and it was confirmed that the hardened | cured material sample has favorable heat resistance.
[실시예 5]Example 5
실시예 1의 접착제 조성물 대신에 실시예 2의 접착제 조성물을 사용한 것 이외에는, 실시예 4와 동일하게 반도체 장치 모델(3 cm×4 cm)을 사용하여 주입, 경화, 히트 사이클 시험을 행하였다. 경화 후에 관찰한 바, 장치 시험품에 대한 접착제 조성물의 침투 상태는 양호하였으며, 장치 시험품에 접착제 조성물의 미침투부, 잔류 기포 등의 결함은 관찰되지 않았다. 또한, 200 사이클 경과 후에도 접착면이 박리되지 않았으며, 휘어짐도 실용에 지장을 주지 않을 정도에서 멈추었다.Except having used the adhesive composition of Example 2 instead of the adhesive composition of Example 1, the injection, hardening, and a heat cycle test were done similarly to Example 4 using the semiconductor device model (3 cm x 4 cm). As observed after the curing, the penetration state of the adhesive composition into the device test article was good, and no defects such as non-penetrating portions of the adhesive composition and residual bubbles were observed in the device test article. Moreover, even after 200 cycles, the adhesive surface did not peel, and the curvature also stopped to the extent that it does not interfere with practical use.
또한, 실시예 2의 접착제 조성물 그 자체를 상기와 동일한 조건으로 경화시켜 경화물 샘플로 하였다. 얻어진 경화물 샘플의 유리 전이 온도(Tg)는 165 ℃였으며, 경화물 샘플은 양호한 내열성을 갖고 있다는 것을 확인할 수 있었다.In addition, the adhesive composition itself of Example 2 was hardened on the same conditions as the above, and it was set as the hardened | cured material sample. The glass transition temperature (Tg) of the obtained hardened | cured material sample was 165 degreeC, and it was confirmed that the hardened | cured material sample has favorable heat resistance.
[실시예 6]Example 6
소형 촬상 장치, 광 센서, 휴대용 모듈 카메라 등에 사용되는 촬상 렌즈 유닛의 모델로서, 대표적인 렌즈 홀더 부재로서 흑색 LCP(액정 중합체)를, 렌즈로서 실리콘 볼록 렌즈를 사용하여 양자의 접착을 행하였다.As a model of an imaging lens unit used for a small imaging device, an optical sensor, a portable module camera, etc., adhesion was performed using black LCP (liquid crystal polymer) as a representative lens holder member and a silicon convex lens as a lens.
흑색 LCP제의 원통형 렌즈 홀더 내의 렌즈 유지부(원통 내에 홀더 내면으로부터 돌출된 원통상의 리브) 위에 렌즈를 부착하여 렌즈의 중심을 홀더의 중심으로 위치를 맞추었다. 이 때, 홀더 내 주위면과 렌즈 외 주위 단면(端面) 사이에는 100 ㎛ 정도의 간극이 있었다. 이어서, 실시예 1의 접착제 조성물을 상기 간극으로부터 주입하여, 홀더 내 주위면 및 리브와 렌즈 외 주위부의 간극에 접착제 조성물을 충전하고, 즉시 100 ℃에서 1 시간, 이어서 150 ℃에서 2 시간 동안 가열하여 경화시켜 렌즈 부착 홀더를 얻었다. 경화 후의 렌즈 부착 홀더를 육안으로 관찰하여 접착제 조성물의 침투성과 충전성을 평가한 바, 홀더 내 주위면 및 리브와 렌즈 외 주위부의 간극에 균등하게 접착제 조성물이 널리 퍼짐과 동시에, 미침투부나 기포 등의 잔류가 관찰되지 않았다. 이와 같이 양호한 침투성, 충전성을 나타내었다.The lens was attached onto the lens holding portion (cylindrical rib projecting from the holder inner surface in the cylinder) in a cylindrical lens holder made of black LCP to position the center of the lens with the center of the holder. At this time, a gap of about 100 μm was present between the inner circumferential surface of the holder and the peripheral end surface of the lens. Then, the adhesive composition of Example 1 was injected from the gap, and the adhesive composition was filled in the gap between the inner surface of the holder and the gap between the rib and the outer lens and immediately heated at 100 ° C. for 1 hour, and then at 150 ° C. for 2 hours. It hardened and the lens holder was obtained. After visually observing the holder with the lens after curing and evaluating the permeability and filling properties of the adhesive composition, the adhesive composition spreads evenly on the inner surface of the holder and the gap between the ribs and the outer peripheral portion of the lens. No residue of was observed. Thus, good permeability and filling properties were shown.
또한, 여기서 얻어진 렌즈 부착 홀더를 -50 ℃에서 30분, 125 ℃에서 30분간 히트 사이클 시험에 사용한 바, 100 사이클 경과 후에도 렌즈는 강고하게 홀더에 접착되어 있었으며, 양호한 접착성을 나타내었다.In addition, when the holder with a lens obtained here was used for a heat cycle test for 30 minutes at -50 degreeC and 30 minutes at 125 degreeC, the lens was firmly adhere | attached to a holder even after 100 cycles passed, and showed favorable adhesiveness.
Claims (9)
상기 에폭시 화합물 (A)는 하기 화학식 I 또는 하기 화학식 II로 표시되는 지환식 디에폭시 화합물 (a1) 20 내지 80 중량%, 및 상기 지환식 디에폭시 화합물 (a1) 이외의 에폭시 화합물 (a2) 80 내지 20 중량%를 포함하고,
상기 무기 충전재 (D)는 실란 커플링제로 표면 처리된 무기 미립자인 에폭시 수지 조성물.
<화학식 I>
(여기서, R1 내지 R18은 각각 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 할로겐 원자, 산소 원자 또는 할로겐 원자를 포함할 수도 있는 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수도 있는 알콕시기를 나타냄)
<화학식 II>
(여기서, R21 내지 R38은 각각 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 할로겐 원자, 산소 원자 또는 할로겐 원자를 포함할 수도 있는 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수도 있는 알콕시기를 나타냄)It is an epoxy resin composition containing an epoxy compound (A), a hardening | curing agent (B), a hardening accelerator (C), an inorganic filler (D), and a silane coupling agent (E),
The epoxy compound (A) is 20 to 80% by weight of an alicyclic diepoxy compound (a1) represented by the following formula (I) or (II), and an epoxy compound (a2) other than the alicyclic diepoxy compound (a1) 80 to Including 20% by weight,
The said inorganic filler (D) is an epoxy resin composition which is inorganic fine particles surface-treated with the silane coupling agent.
<Formula I>
(Wherein R 1 to R 18 may be the same or different, respectively, and represent a hydrocarbon group which may include a hydrogen atom, a halogen atom, an oxygen atom or a halogen atom, or an alkoxy group which may have a substituent)
<Formula II>
(Wherein R 21 to R 38 may each be the same or different and represent a hydrocarbon group which may include a hydrogen atom, a halogen atom, an oxygen atom or a halogen atom, or an alkoxy group which may have a substituent)
상기 경화 촉진제 (C)의 배합 비율은 (A) 성분 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부이고,
상기 무기 충전재 (D)의 배합 비율은 (A), (B), (C) 및 (D) 성분의 합계량을 기준으로서 30 내지 80 중량%이고,
상기 실란 커플링제 (E)의 배합 비율은 (A) 성분 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부인 에폭시 수지 조성물.The compounding ratio of the said hardening | curing agent (B) is 0.6-1.05 equivalent with respect to 1 equivalent of (A) component,
The compounding ratio of the said hardening accelerator (C) is 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of (A) component,
The compounding ratio of the said inorganic filler (D) is 30-80 weight% based on the total amount of (A), (B), (C), and (D) component,
The epoxy resin composition of the said silane coupling agent (E) is 0.1-5 weight part with respect to 100 weight part of (A) component.
상기 실장 기판과 상기 반도체칩의 간극은 제1항에 기재된 에폭시 수지 조성물의 경화물로 밀봉되어 있는 반도체 패키지.A semiconductor package comprising a mounting substrate and a semiconductor chip disposed through the bump on the mounting substrate,
The semiconductor package in which the clearance gap between the said mounting substrate and the said semiconductor chip is sealed by the hardened | cured material of the epoxy resin composition of Claim 1.
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