(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-18
(45)【発行日】2024-12-26
(54)【発明の名称】半導体封止用樹脂組成物、アンダーフィル、モールド樹脂、及び半導体パッケージ
(51)【国際特許分類】
C08L 101/00 20060101AFI20241219BHJP
C08K 3/013 20180101ALI20241219BHJP
C08K 7/22 20060101ALI20241219BHJP
C08L 25/00 20060101ALI20241219BHJP
C08L 33/14 20060101ALI20241219BHJP
H01L 23/29 20060101ALI20241219BHJP
H01L 23/31 20060101ALI20241219BHJP
【FI】
C08L101/00
C08K3/013
C08K7/22
C08L25/00
C08L33/14
H01L23/30 R
(21)【出願番号】P 2022569432
(86)(22)【出願日】2020-12-17
(86)【国際出願番号】 JP2020047206
(87)【国際公開番号】W WO2022130575
(87)【国際公開日】2022-06-23
【審査請求日】2023-06-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000002440
【氏名又は名称】積水化成品工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110004314
【氏名又は名称】弁理士法人青藍国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100107641
【氏名又は名称】鎌田 耕一
(74)【代理人】
【識別番号】100121636
【氏名又は名称】吉田 昌靖
(72)【発明者】
【氏名】岡本 光一朗
【審査官】三宅 澄也
(56)【参考文献】
【文献】特開2019-038974(JP,A)
【文献】特開2008-115280(JP,A)
【文献】特開2000-311518(JP,A)
【文献】特開2000-313818(JP,A)
【文献】特表2009-513029(JP,A)
【文献】米国特許第06146749(US,A)
【文献】国際公開第02/080638(WO,A1)
【文献】国際公開第2004/067638(WO,A1)
【文献】特開2004-175901(JP,A)
【文献】特開2020-090615(JP,A)
【文献】特開2011-132310(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L
C08K
C08L
H01B
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱硬化性樹脂と無機充填材と中空樹脂粒子を含む半導体封止用樹脂組成物であって、
該無機充填材がシリカであり、
該中空樹脂粒子が、シェル部と該シェル部により囲われた
1つの中空領域からなる中空部分を有する中空樹脂粒子(1)および粒子内部に
多孔質構造である空孔部を有する中空樹脂粒子(2)から選ばれる少なくとも1種であり、
該中空樹脂粒子(1)は、シェル部が、芳香族系架橋性モノマー(a)、芳香族系単官能モノマー(b)、及び式(1)により表される(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)を含むモノマー組成物を重合して得られる芳香族系ポリマー(P1)を含む、中空樹脂粒子であり、
該中空樹脂粒子(2)は、ビニル系モノマー由来の構成単位(I)及びリン酸エステル系モノマー由来の構成単位(II)を含む重合体(P)を含む、中空樹脂粒子であり、
該半導体封止用樹脂組成物中の該中空樹脂粒子の含有量が1重量%~50重量%である、
半導体封止用樹脂組成物。
【化1】
(R
1はHまたはCH
3を表し、R
2はH、アルキル基,またはフェニル基を表し、R
3-Oは炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を表し、mは該オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、1~100の数を表す。)
【請求項2】
アンダーフィルの材料として用いられる、請求項1に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項3】
モールド樹脂の材料として用いられる、請求項1に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項4】
請求項2に記載の半導体封止用樹脂組成物から形成される、
アンダーフィル。
【請求項5】
請求項3に記載の半導体封止用樹脂組成物から形成される、
モールド樹脂。
【請求項6】
回路基板と該回路基板上に搭載された半導体素子を含む半導体パッケージであって、
請求項4に記載のアンダーフィルが該回路基板と該半導体素子の間に設けられている、
半導体パッケージ。
【請求項7】
回路基板と該回路基板上に搭載された半導体素子を含む半導体パッケージであって、
請求項5に記載のモールド樹脂によって該半導体素子が封止されている、
半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体封止用樹脂組成物、アンダーフィル、モールド樹脂、及び半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、各種電子機器の情報処理量と通信速度の増大に伴い、搭載される半導体デバイスの高集積化、配線の高密度化、及び多層化などの実装技術が急速に進展している。半導体デバイスにおいて用いられる半導体部材(半導体パッケージや半導体モジュール)に用いられる絶縁樹脂材料には、高い周波数の信号の伝送速度を高め、信号伝送時の損失を低減させるために、絶縁樹脂の比誘電率及び誘電正接が低いことが要求される。例えば、半導体パッケージに用いられるアンダーフィルやモールド樹脂には、優れた低誘電特性が要求される。
【0003】
このような要求に対する一つのアプローチとして、絶縁樹脂を形成する熱硬化性樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂とそれと併用する架橋剤を工夫することで、優れた低誘電特性を実現する技術が報告されている(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の課題は、従来にない新たなアプローチにより、優れた低誘電特性を発現する半導体封止用樹脂組成物、アンダーフィル、モールド樹脂、及び半導体パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物は、
熱硬化性樹脂と無機充填材と中空樹脂粒子を含む半導体封止用樹脂組成物であって、
該半導体封止用樹脂組成物中の該中空樹脂粒子の含有量が1重量%~50重量%である。
【0007】
1つの実施形態においては、本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物は、アンダーフィルの材料として用いられる。
【0008】
1つの実施形態においては、本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物は、モールド樹脂の材料として用いられる。
【0009】
本発明の実施形態によるアンダーフィルは、
本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物から形成される。
【0010】
本発明の実施形態によるモールド樹脂は、
本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物から形成される。
【0011】
本発明の実施形態による半導体パッケージは、
回路基板と該回路基板上に搭載された半導体素子を含む半導体パッケージであって、
本発明の実施形態によるアンダーフィルが該回路基板と該半導体素子の間に設けられている。
【0012】
本発明の実施形態による半導体パッケージは、
回路基板と該回路基板上に搭載された半導体素子を含む半導体パッケージであって、
本発明の実施形態によるモールド樹脂によって該半導体素子が封止されている。
【発明の効果】
【0013】
本発明の実施形態によれば、従来にない新たなアプローチにより、優れた低誘電特性を発現する半導体封止用樹脂組成物、アンダーフィル、モールド樹脂、及び半導体パッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1】本発明の一つの実施形態による半導体パッケージの概略断面図である。
【
図2】製造例1で得られた多孔質中空樹脂粒子(1)の表面SEM画像である。
【
図3】製造例1で得られた多孔質中空樹脂粒子(1)の断面SEM画像である。
【
図4】製造例2で得られた単中空樹脂粒子(1)のTEM写真図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【0016】
本明細書中で「(メタ)アクリル」との表現がある場合は、「アクリルおよび/またはメタクリル」を意味し、「(メタ)アクリレート」との表現がある場合は、「アクリレートおよび/またはメタクリレート」を意味し、「(メタ)アリル」との表現がある場合は、「アリルおよび/またはメタリル」を意味し、「(メタ)アクロレイン」との表現がある場合は、「アクロレインおよび/またはメタクロレイン」を意味する。また、本明細書中で「酸(塩)」との表現がある場合は、「酸および/またはその塩」を意味する。塩としては、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩が挙げられ、具体的には、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩などが挙げられる。
【0017】
本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物、本発明の実施形態によるアンダーフィル、本発明の実施形態によるモールド樹脂、及び本発明の実施形態による半導体パッケージは、いずれも、半導体装置を構成する部材である。半導体パッケージは、代表的に、回路基板に半導体素子が搭載されている。回路基板は、代表的には、コア層としての積層板、積層板の少なくとも片面に設けられた金属箔、ビルドアップ層、ビルドアップ層の少なくとも片面に設けられた金属箔、ソルダーレジスト層を含む。回路基板と半導体素子との間は、代表的には、アンダーフィルによってアンダーフィリングされる。半導体素子は、代表的には、封止材(モールド樹脂)によって封止される。
【0018】
本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物、本発明の実施形態によるアンダーフィル、本発明の実施形態によるモールド樹脂、及び本発明の実施形態による半導体パッケージのそれぞれにおいて採用される、半導体パッケージを構成する部材や半導体パッケージ及びそれらの製造方法についての説明は、本明細書に記載されていない内容については、公知の半導体パッケージを構成する部材や半導体パッケージ及びそれらの製造方法についての説明を援用し得る。例えば、特許第6083127号公報に記載の説明、特開2017-34213号公報に記載の説明、特開2017-88828号公報に記載の説明が挙げられる。
【0019】
≪≪半導体封止用樹脂組成物≫≫
本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と無機充填材と中空樹脂粒子を含む。
【0020】
本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物を硬化させることにより、本発明の実施形態によるアンダーフィルやモールド樹脂が形成される。本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物中に含まれる熱硬化性樹脂は、硬化することで、アンダーフィルやモールド樹脂中の樹脂成分となる。
【0021】
本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物は、代表的には、その含有成分を有機溶剤などの溶剤により溶解および/または分散させた液状形態として用いられる。このような溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、酢酸エチル、シクロヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、セルソルブ系溶剤、カルビトール系溶剤、アニソール、N-メチルピロリドンなどの有機溶剤が挙げられる。溶剤は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。溶剤の使用量は、目的に応じて適宜調整し得る。
【0022】
本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物は、好ましくは、アンダーフィルの材料として用いられる。
【0023】
本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物は、好ましくは、モールド樹脂の材料として用いられる。
【0024】
本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な方法によって製造し得る。このような製造方法としては、例えば、半導体封止用樹脂組成物を構成する各成分を、任意の適切な手段によって混合することにより混合物とし、該混合物を溶融混練することにより、混練物を得る。このような溶融混練の方法としては、例えば、1軸型混練押出機、2軸型混練押出機等の押出混練機を用いた溶融混練や、ミキシングロール等のロール式混練機を用いた溶融混練が挙げられる。さらに、溶融混錬の後に、混練物を冷却し、例えば、粉粒状、顆粒状、タブレット状とすることができる。
【0025】
粉粒状の樹脂組成物を得る方法としては、例えば、粉砕装置により、混練物を粉砕する方法が挙げられる。混練物をシートに成形したものを粉砕してもよい。粉砕装置としては、例えば、ハンマーミル、石臼式磨砕機、ロールクラッシャーが挙げられる。
【0026】
顆粒状または粉末状の樹脂組成物を得る方法としては、例えば、混練装置の出口に小径を有するダイスを設置して、ダイスから吐出される溶融状態の混練物を、カッター等で所定の長さに切断するというホットカット法に代表される造粒法が挙げられる。この場合、ホットカット法等の造粒法により顆粒状または粉末状の樹脂組成物を得た後、樹脂組成物の温度があまり下がらないうちに脱気を行うことが好ましい。
【0027】
タブレット状の混錬物(成形体)を製造する場合には、成形体製造装置(打錠装置)により、粉末状の樹脂組成物を、打錠成型や圧縮成形する方法が挙げられる。
【0028】
≪熱硬化性樹脂≫
熱硬化性樹脂としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な熱硬化性樹脂を採用し得る。熱硬化性樹脂は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。熱硬化性樹脂は、そのプレポリマーを併用してもよい。
【0029】
熱硬化性樹脂のガラス転移温度は、好ましくは160℃~350℃であり、より好ましくは180℃~300℃である。このようなガラス転移温度を有する熱硬化性樹脂を用いることにより、鉛フリー半田リフロー耐熱性が向上し得る。
【0030】
熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂、未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油などで変性した油変性レゾールフェノール樹脂などのレゾール型フェノール樹脂などのフェノール樹脂;ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂、ビスフェノールP型エポキシ樹脂、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂;ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂などのトリアジン環を有する樹脂;不飽和ポリエステル樹脂;ビスマレイミド樹脂;ポリウレタン樹脂;ジアリルフタレート樹脂;シリコーン樹脂;ベンゾオキサジン環を有する樹脂;シアネート樹脂;ポリイミド樹脂;ポリアミドイミド樹脂;ベンゾシクロブテン樹脂;などが挙げられる。
【0031】
本発明の効果をより発現させ得る点で、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂が好ましい。
【0032】
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂、ビスフェノールP型エポキシ樹脂、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂などのアリールアルキレン型エポキシ樹脂;フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂などのフェノールアラルキル型エポキシ樹脂;トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂などの多官能エポキシ樹脂;ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、2官能ないし4官能エポキシ型ナフタレン樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ビナフチル型エポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル型エポキシ樹脂などのナフタレン型エポキシ樹脂;アントラセン型エポキシ樹脂;フェノキシ型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂;ノルボルネン型エポキシ樹脂;アダマンタン型エポキシ樹脂;フルオレン型エポキシ樹脂;縮合環芳香族炭化水素構造を有するノボラック型エポキシ樹脂;が挙げられる。
【0033】
エポキシ樹脂の中でも、本発明の効果をより発現させ得る点で、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、及びトリフェノールメタン型エポキシ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。なお、半導体装置の反りを抑制し得る点からは、ノボラック型エポキシ樹脂及びフェノールアラルキル型エポキシ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。また、流動性を向上させ得る点で、ビフェニル型エポキシ樹脂が好ましい。また、高温の弾性率を制御し得る点で、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂が好ましい。
【0034】
エポキシ樹脂の重量平均分子量は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な重量平均分子量を採用し得る。本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは500~20000であり、より好ましくは800~15000である。重量平均分子量は、例えば、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー、標準物質:ポリスチレン換算)で測定することができる。
【0035】
半導体封止用樹脂組成物中の熱硬化性樹脂の含有量は、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは1重量%~55重量%であり、より好ましくは5重量%~50重量%であり、さらに好ましくは10重量%~45重量%であり、特に好ましくは15重量%~40重量%である。
【0036】
≪無機充填材≫
無機充填材としては、例えば、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラスなどのケイ酸塩;酸化チタン、アルミナ、ベーマイト、シリカ、溶融シリカなどの酸化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイトなどの炭酸塩;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどの水酸化物;硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウムなどの硫酸塩または亜硫酸塩;ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウムなどのホウ酸塩;窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化炭素などの窒化物;チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムなどのチタン酸塩;を挙げることができる。これらの無機充填材の中でも、本発明の効果をより発現させ得る点で、シリカが好ましく、溶融シリカがより好ましい。溶融シリカの形状としては、例えば、破砕状、球状が挙げられる。
【0037】
無機充填材は、無機充填剤の充填性が向上し得る点で、球状シリカが好ましい。
【0038】
無機充填材は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0039】
無機充填材は、その平均粒子径が単分散の無機充填材であってもよいし、その平均粒子径が多分散の無機充填材であってもよい。
【0040】
無機充填材の平均粒子径は、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは0.005μm~100μmであり、より好ましくは0.01μm~50μmであり、さらに好ましくは0.05μm~35μmであり、特に好ましくは0.1μm~20μmである。無機充填材の平均粒子径は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置(HORIBA製、LA-500)を用いて、粒子の粒度分布を体積基準で測定し、そのメディアン径(D50)を平均粒子径として測定することができる。
【0041】
半導体封止用樹脂組成物中の無機充填材の含有量は、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは10重量%~90重量%であり、より好ましくは20重量%~80重量%であり、さらに好ましくは30重量%~75重量%である。
【0042】
≪中空樹脂粒子≫
半導体封止用樹脂組成物は中空樹脂粒子を含む。
【0043】
半導体封止用樹脂組成物中の中空樹脂粒子の含有量は、好ましくは1重量%~50重量%であり、より好ましくは3重量%~45重量%であり、さらに好ましくは5重量%~40重量%であり、特に好ましくは10重量%~35重量%である。半導体封止用樹脂組成物中の中空樹脂粒子の含有量が上記範囲内にあれば、本発明の効果をより発現し得る。
【0044】
中空樹脂粒子の中空の有無と形状の観察は、例えば、次の方法によって行うことができる。まず、乾燥粉体としての中空樹脂粒子に対し、例えば、メイワフォーシス社製「オスミウムコータNeoc-Pro」コーティング装置を用いて表面処理(10Pa、5mA、10秒)を行い、次いで、中空樹脂粒子をTEM(透過型電子顕微鏡、日立ハイテクノロジーズ社製H-7600)にて観察し、中空の有無および中空樹脂粒子の形状を確認できる。この時、加速電圧は、例えば、80kVとし、倍率は、例えば、5000倍または1万倍として撮影できる。
【0045】
中空樹脂粒子としては、代表的には、下記の好ましい実施形態による中空樹脂粒子(1)~(3)からなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。
【0046】
<好ましい実施形態による中空樹脂粒子(1)>
中空樹脂粒子(1)は、シェル部と該シェル部により囲われた中空部分を有する中空樹脂粒子である。ここでいう中空とは、内部が樹脂以外の物質、例えば、気体や液体等で満たされている状態を意味し、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは、気体で満たされている状態を意味する。
【0047】
中空部分は、1つの中空領域からなるものであってもよいし、複数の中空領域からなるものであってもよい。シェル部を構成する樹脂成分が相対的に多くなり、基材等の中空部分への浸入を防ぐ観点から、中空部分は1つの中空領域からなることが好ましい。
【0048】
中空樹脂粒子(1)の平均粒子径は、好ましくは0.1μm~5.0μmであり、より好ましくは0.15μm~1.0μmであり、さらに好ましくは0.2μm~0.8μmであり、特に好ましくは0.3μm~0.6μmである。中空樹脂粒子(1)の平均粒子径が上記範囲内にあれば、本発明の効果がより発現し得る。中空樹脂粒子(1)の平均粒子径が0.1μm未満の場合、シェル部の厚みが相対的に薄くなるため、十分な強度を有する中空樹脂粒子とならないおそれがある。中空樹脂粒子(1)の平均粒子径が5.0μmより大きい場合、懸濁重合中にモノマー成分が重合して生じるポリマーと溶剤との相分離が生じにくくなるおそれがあり、これによってシェル部の形成が困難となるおそれがある。
【0049】
中空樹脂粒子(1)の平均粒子径は、例えば、次の方法によって測定できる。まず、動的光散乱法を利用して、中空樹脂粒子(1)のZ平均粒子径を測定し、測定されたZ平均粒子径を得られた中空樹脂粒子(1)の平均粒子径とする。すなわち、まず、得られたスラリー状の中空樹脂粒子(1)をイオン交換水で希釈し、0.1重量%に調整した水分散体にレーザー光を照射し、中空樹脂粒子(1)から散乱される散乱光強度をマイクロ秒単位の時間変化で測定する。そして、検出された中空樹脂粒子(1)に起因する散乱強度分布を正規分布に当てはめて、平均粒子径を算出するためのキュムラント解析法により中空樹脂粒子(1)のZ平均粒子径を求める。このZ平均粒子径の測定は、市販の粒子径測定装置で簡便に実施できる。例えば、粒子径測定装置(マルバーン社製ゼータサイザーナノZS)を使用してZ平均粒子径を測定できる。通常、市販の粒子径測定装置は、データ解析ソフトが搭載されており、データ解析ソフトが測定データを自動的に解析することでZ平均粒子径を算出できるようになっている。
【0050】
中空樹脂粒子(1)は、該中空樹脂粒子(1)中に含まれるリチウム元素、ナトリウム元素、カリウム元素、マグネシウム元素、及びカリウム元素の濃度の合計が、好ましくは200mg/kg以下であり、より好ましくは150mg/kg以下であり、さらに好ましくは100mg/kg以下であり、特に好ましくは50mg/kg以下である。中空樹脂粒子(1)中に含まれるリチウム元素、ナトリウム元素、カリウム元素、マグネシウム元素、及びカリウム元素の濃度の合計が上記範囲内にあれば、本発明の効果がより発現し得る。中空樹脂粒子(1)中に含まれるリチウム元素、ナトリウム元素、カリウム元素、マグネシウム元素、及びカリウム元素の濃度の合計が上記範囲を外れて大きすぎると、該中空樹脂粒子(1)を含む半導体部材が優れた低誘電特性を発現できないおそれがある。
【0051】
中空樹脂粒子(1)に含まれる金属元素量は、例えば、次のように測定できる。
(測定試料)
洗浄済みの50mL容器に中空樹脂粒子を約0.5g精秤する。洗浄用エタノールを1mL加えて、よく混合分散する。さらにイオン交換水50mLを注加して、よく混合する。超音波洗浄抽出を約10min実施後、60℃恒温槽にて60min静置した。静置後のスラリーを水系0.20μmクロマトディスクでろ過したものを測定試料とする。
(測定方法)
測定試料中の金属元素濃度を下記条件で測定する。金属元素濃度は予め作成した検量線より求める。金属元素量は下式より算出する。
金属元素量(mg/kg)=測定金属元素濃度(μg/mL)×51(mL)÷試料量(g)
また、定量下限値以下の場合は1mg/kgとする。
(ICP測定条件)
下記の条件とする。
測定装置:(株)島津製作所製「ICPE-9000」マルチタイプICP発光分光分析装置
測定元素:Zn、Ca、Si、Fe、Cr、Na、Mg、Cu、P、K、S、Al、Mn、Ba、Sr
観測方向:軸方向
高周波出力:1.20kw
キャリア流量:0.7L/min
プラズマ流量:10.0L/min
補助流量:0.6L/min
露光時間:30秒
検量線用標準液:米国SPEX社「XSTC-13」汎用混合標準溶液31元素混合(ベース5%HNO3)(各約10mg/L)、「XSTC-8」汎用混合標準溶液13元素混合(ベースH2O/traceHF)(各約10mg/L)
【0052】
中空樹脂粒子(1)は、該中空樹脂粒子(1)中に含まれるフッ化物イオン、塩化物イオン、亜硝酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオン、及び硫酸イオンの濃度の合計が、好ましくは200mg/kg以下であり、より好ましくは150mg/kg以下であり、さらに好ましくは100mg/kg以下であり、特に好ましくは50mg/kg以下である。中空樹脂粒子(1)中に含まれるフッ化物イオン、塩化物イオン、亜硝酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオン、及び硫酸イオンの濃度の合計が上記範囲内にあれば、本発明の効果がより発現し得る。中空樹脂粒子(1)中に含まれるフッ化物イオン、塩化物イオン、亜硝酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオン、及び硫酸イオンの濃度の合計が上記範囲を外れて大きすぎると、該中空樹脂粒子(1)を含む半導体部材が優れた低誘電特性を発現できないおそれがある。
【0053】
中空樹脂粒子(1)に含まれるイオン量は、例えば、次のように測定できる。
(測定試料)
洗浄済みの50mL容器に中空樹脂粒子を約0.5g精秤する。洗浄用エタノールを1mL加えて、よく混合分散する。さらにイオン交換水50mLを注加して、よく混合する。超音波洗浄抽出を約10min実施後、60℃恒温槽にて60min静置する。静置後のスラリーを水系0.20μmクロマトディスクでろ過したものを測定試料とする。
(測定方法)
下記測定条件で標準液を測定して検量線を作成する。次に試料液を同条件にて測定する。得られた結果に基づいてイオン溶出濃度を検量線より求める。下式より試料のイオン量を算出する。
イオン量(mg/kg)=測定イオン溶出濃度(μg/mL)×51(mL)÷試料量(g)
また、定量下限値以下の場合は1mg/kgとする。
(イオンクロマトグラフ測定条件)
下記の条件とした。
測定装置:東ソー(株)製「IC-2001」イオンクロマトグラフ
測定イオン:F-、Cl-、NO2
-、Br-、NO3
-、PO4
3-、SO4
2-
カラム:TOSOH社製「TSKGEK superIC-AZ」
移動相:3.2mMのNa2CO3+1.9mMのNaHCO3
流速:0.8mL/min
カラム温度:40℃
注入量:30μL
【0054】
[シェル部]
シェル部は、芳香族系架橋性モノマー(a)、芳香族系単官能モノマー(b)、及び式(1)により表される(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)を含むモノマー組成物を重合して得られる芳香族系ポリマー(P1)を含む。シェル部が、このような、芳香族系架橋性モノマー(a)、芳香族系単官能モノマー(b)、及び式(1)により表される(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)を含むモノマー組成物を重合して得られる芳香族系ポリマー(P1)を含むことにより、本発明の効果がより発現し得る。特に、芳香族系ポリマー(P1)を構成するモノマーとして、特定構造の(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)を採用することにより、本発明の効果がより発現し得る。また、芳香族系ポリマー(P1)を構成するモノマーとして、特定構造の(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)を採用することにより芳香族系ポリマー(P1)に備えられる極性基によって、中空樹脂粒子(1)と絶縁樹脂との密着性が高まり得る。
【0055】
【化1】
(R
1はHまたはCH
3を表し、R
2はH、アルキル基、またはフェニル基を表し、R
3-Oは炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を表し、mは該オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、1~100の数を表す。)
【0056】
シェル部中の芳香族系ポリマー(P1)の含有割合は、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは60重量%~100重量%であり、より好ましくは70重量%~100重量%であり、さらに好ましくは80重量%~100重量%であり、特に好ましくは90重量%~100重量%である。
【0057】
(芳香族系ポリマー(P1))
芳香族系ポリマー(P1)は、芳香族系架橋性モノマー(a)、芳香族系単官能モノマー(b)、及び式(1)により表される(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)を含むモノマー組成物を重合して得られる。すなわち、芳香族系ポリマー(P1)は、芳香族系架橋性モノマー(a)由来の構造単位、芳香族系単官能モノマー(b)由来の構造単位、式(1)により表される(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)由来の構造単位を有する。
【0058】
モノマー組成物は、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは、芳香族系架橋性モノマー(a)を10重量%~70重量%、芳香族系単官能モノマー(b)を10重量%~70重量%、及び式(1)により表される(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)を1.0重量%~20重量%含み、より好ましくは、芳香族系架橋性モノマー(a)を20重量%~65重量%、芳香族系単官能モノマー(b)を20重量%~65重量%、及び式(1)により表される(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)を2.0重量%~18重量%含み、さらに好ましくは、芳香族系架橋性モノマー(a)を30重量%~60重量%、芳香族系単官能モノマー(b)を30重量%~60重量%、及び式(1)により表される(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)を4.0重量%~16重量%含み、特に好ましくは、芳香族系架橋性モノマー(a)を40重量%~50重量%、芳香族系単官能モノマー(b)を40重量%~50重量%、及び式(1)により表される(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)を6.0重量%~14重量%含む。
【0059】
モノマー組成物は、芳香族系架橋性モノマー(a)、芳香族系単官能モノマー(b)、及び式(1)により表される(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)を含む。モノマー組成物中の、芳香族系架橋性モノマー(a)と芳香族系単官能モノマー(b)と式(1)により表される(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)の合計の含有割合は、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは80重量%~100重量%であり、より好ましくは85重量%~100重量%であり、さらに好ましくは90重量%~100重量%であり、特に好ましくは95重量%~100重量%である。
【0060】
モノマー組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、芳香族系架橋性モノマー(a)、芳香族系単官能モノマー(b)、式(1)により表される(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)以外の、任意の適切なその他のモノマーを含んでいてもよい。その他のモノマーは、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0061】
芳香族系架橋性モノマー(a)は、架橋性を有する芳香族系モノマーであれば、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な芳香族系架橋性モノマーを採用し得る。このような芳香族系架橋性モノマー(a)としては、本発明の効果をより発現させ得る点で、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジアリルフタレートなどが挙げられる。本発明の効果をより一層発現させ得る点、および、反応性の点から、芳香族系架橋性モノマー(a)としては、ジビニルベンゼンが好ましい。
【0062】
芳香族系架橋性モノマー(a)は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0063】
芳香族系単官能モノマー(b)は、単官能の芳香族系モノマーであれば、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な芳香族系単官能モノマーを採用し得る。このような芳香族系単官能モノマー(b)としては、本発明の効果をより発現させ得る点で、例えば、スチレン、エチルビニルベンゼン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、o-クロロスチレン、m-クロロスチレン、p-クロロスチレン、ビニルビフェニル、ビニルナフタレンなどが挙げられる。本発明の効果をより一層発現させ得る点、および、反応性の点から、芳香族系単官能モノマー(b)としては、スチレン及びエチルビニルベンゼンからなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。
【0064】
芳香族系単官能モノマー(b)は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0065】
(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)は、式(1)により表される。
【化2】
【0066】
式(1)中、R1はHまたはCH3を表す。
【0067】
式(1)中、R2はH、アルキル基、またはフェニル基を表す。
【0068】
式(1)中、R3-Oは、炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を表す。すなわち、式(1)中、R3は、炭素原子数2~18のアルキレン基を表す。
【0069】
式(1)中、R3-Oは、炭素原子数2~18のオキシアルキレン基であり、好ましくは炭素原子数2~8のオキシアルキレン基であり、より好ましくは炭素原子数2~4のオキシアルキレン基である。また、R3-Oが、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、及びオキシブチレン基から選ばれる少なくとも2種類以上の場合は、R3-Oの付加形態は、ランダム付加、ブロック付加、交互付加等のいずれの形態であってもよい。なお、ここでいう付加形態は、形態そのものを意味するものであり、付加反応によって得られなければならないことを意味するものではない。
【0070】
式(1)中、R3-Oとしては、本発明の効果をより発現させ得る点で、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、及びオキシブチレン基(代表的には、オキシテトラメチレン基)からなる群から選択される少なくとも1種である。
【0071】
式(1)中、mはオキシアルキレン基の平均付加モル数(「鎖長」と称することがある)を表す。mは、1~100の数であり、好ましくは1~40の数であり、より好ましくは2~30の数であり、さらに好ましくは3~20の数であり、特に好ましくは4~18の数であり、最も好ましくは5~15の数である。mが上記範囲内にあることにより、本発明の効果がより発現し得る。
【0072】
式(1)中、R3-Oが2種以上の場合、例えば、オキシエチレン基(C2H4O)とオキシプロピレン基(C3H6O)からなる場合、mは、それぞれのオキシアルキレン基の平均付加モル数の合計となる。具体的には、例えば、-(R3-O)m-が、-[(C2H4O)p(C3H6O)q]-である場合(上述の通り、付加形態は、ランダム付加、ブロック付加、交互付加等のいずれの形態であってもよい)、m=p+qとなる。
【0073】
(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)としては、本発明の効果をより発現させ得る点で、例えば、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、エトキシポリエチレングリコールメタクリレート、プロポキシポリエチレングリコールメタクリレート、ブトキシポリエチレングリコールメタクリレート、ヘキサオキシポリエチレングリコールメタクリレート、オクトキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールメタクリレート、ラウロキシポリエチレングリコールメタクリレート、ステアロキシポリエチレングリコールメタクリレート、フェノキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、ポリエチレングリコールプロピレングリコールモノメタクリレート、ポリエチレングリコールテトラメチレングリコールモノメタクリレート、プロピレングリコールポリブチレングリコールモノメタクリレート、モノエチレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレートなどが挙げられる。
【0074】
(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)としては、市販品も採用でき、例えば、日油株式会社製の商品名「ブレンマー」シリーズが採用できる。
【0075】
(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0076】
(非架橋性ポリマー(P2))
シェル部は、芳香族系ポリマー(P1)と、さらに、ポリオレフィン、スチレン系ポリマー、(メタ)アクリル酸系ポリマー、及びスチレン-(メタ)アクリル酸系ポリマーからなる群から選択される少なくとも1種である非架橋性ポリマー(P2)を含んでいてもよい。
【0077】
シェル部中の非架橋性ポリマー(P2)の含有割合は、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは0重量%~40重量%であり、より好ましくは0重量%~30重量%であり、さらに好ましくは0重量%~20重量%であり、特に好ましくは0重量%~10重量%である。
【0078】
ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリα―オレフィンなどが挙げられる。モノマー組成物への溶解性の観点から、原料に長鎖のα-オレフィンを使用した側鎖結晶性ポリオレフィン、メタロセン触媒で製造された低分子量ポリオレフィンやオレフィンオリゴマーの使用が好ましい。
【0079】
スチレン系ポリマーとしては、例えば、ポリスチレン、スチレン-アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体などが挙げられる。
【0080】
(メタ)アクリル酸系ポリマーとしては、例えば、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチル(メタ)アクリレート、ポリブチル(メタ)アクリレート、ポリプロピル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
【0081】
スチレン-(メタ)アクリル酸系ポリマーとしては、例えば、スチレン-メチル(メタ)アクリレート共重合体、スチレン-エチル(メタ)アクリレート共重合体、スチレン-ブチル(メタ)アクリレート共重合体、スチレン-プロピル(メタ)アクリレート共重合体などが挙げられる。
【0082】
[中空樹脂粒子(1)の比誘電率]
中空樹脂粒子(1)の比誘電率は、好ましくは1.0~2.5であり、より好ましくは1.0~2.4であり、さらに好ましくは1.0~2.3である。中空樹脂粒子(1)の比誘電率が上記範囲内にあれば、本発明の効果がより発現し得る。中空樹脂粒子(1)の比誘電率が2.5を上回る場合、該中空樹脂粒子(1)を含む半導体部材が優れた低誘電特性を発現できないおそれがある。
【0083】
中空樹脂粒子(1)の比誘電率は、例えば「混合系の誘電率」(応用物理、第27巻、第8号(1958))を参考に算出することができる。分散媒と中空樹脂粒子の混合系の比誘電率をε、分散媒となる基材(例えば、ポリイミドやエポキシ等の樹脂組成物)の比誘電率をε
1、中空樹脂粒子の比誘電率をε
2、混合系中の中空樹脂粒子の体積率をφとした場合、下記式が成り立つ。すなわち、ε、ε
1、φを実験的に求めれば、中空樹脂粒子の比誘電率ε
2を算出することができる。
【数1】
【0084】
なお、分散媒と中空樹脂粒子の混合系中の中空樹脂粒子の体積率φは以下のように求めることができる。
【数2】
【0085】
中空樹脂粒子の密度はピクノメーター(コーテック株式会社、TQC50mL比重瓶)と液状ポリマーであるARUFON UP―1080(東亜合成株式会社、密度1.05g/cm
3)を用いて実験的に求めることができる。具体的には、中空樹脂粒子の割合が10重量%となるよう、中空樹脂粒子とARUFON UP―1080を遊星攪拌脱泡機(KURABO社製、マゼルスターKK-250)を用いて脱泡攪拌し、評価用混合物を作製する。評価用混合物を容量50mLのピクノメーターに充填し、混合物で満たされたピクノメーターの重量から、空の状態のピクノメーターの重量を差し引くことで充填した評価用混合物の重量を算出する。この値から、以下式を用いて中空樹脂粒子の密度を算出することができる。
【数3】
【0086】
<好ましい実施形態による中空樹脂粒子(1)の製造方法>
中空樹脂粒子(1)は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な方法で製造し得る。
【0087】
このような製造方法としては、例えば、分散工程(工程1)、重合工程(工程2)、洗浄工程(工程3)、乾燥工程(工程4)を含む。
【0088】
[工程1:分散工程]
工程1は、分散剤を含む水溶液に、芳香族系架橋性モノマー(a)、芳香族系単官能モノマー(b)、及び式(1)により表される(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)を含むモノマー組成物と重合開始剤と沸点100℃未満の有機溶媒を含む有機混合溶液を分散させる工程である。
【0089】
水溶液中への有機混合溶液の分散は、水溶液中で有機混合溶液を液滴状で存在させることができさえすれば、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な分散方法を採用し得る。このような分散方法としては、代表的には、ホモジナイザーを用いた分散方法であり、例えば、超音波ホモジナイザーや高圧ホモジナイザーなどが挙げられる。
【0090】
水溶液は、水性媒体と分散剤を含む。
【0091】
水性媒体としては、例えば、水、水と低級アルコール(メタノール、エタノール等)との混合媒体などが挙げられる。水としては、イオン交換水及び蒸留水から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
【0092】
分散剤としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な分散剤を採用し得る。本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは、分散剤として界面活性剤を採用する。界面活性剤としては、例えば、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性イオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤などが挙げられる。
【0093】
アニオン性界面活性剤としては、例えば、アルキル硫酸エステル脂肪酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、モノアルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩等の非反応性のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸エステルアンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム塩、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウム等の反応性のアニオン性界面活性剤などが挙げられる。
【0094】
カチオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルトリエチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、ジアルキルジエチルアンモニウム塩、N-ポリオキシアルキレン-N,N,N-トリアルキルアンモニウム塩等のカチオン性界面活性剤などが挙げられる。
【0095】
両性イオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミンオキサイド、リン酸エステル塩、亜リン酸エステル系界面活性剤などが挙げられる。
【0096】
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレン-オキシプロピレンブロックポリマーなどが挙げられる。
【0097】
界面活性剤の添加量は、有機混合溶液100重量部に対して、0.01重量部~1重量部が好ましい。界面活性剤は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0098】
水溶液には、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な他の成分を含んでいてもよい。
【0099】
有機混合溶液は、芳香族系架橋性モノマー(a)、芳香族系単官能モノマー(b)、及び式(1)により表される(メタ)アクリル酸エステル系モノマー(c)を含むモノマー組成物と重合開始剤と沸点100℃未満の有機溶媒を含む。
【0100】
有機混合溶液に含まれるモノマー組成物としては、<好ましい実施形態による中空樹脂粒子(1)>の項目における説明をそのまま援用し得る。
【0101】
重合開始剤としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な重合開始剤を採用し得る。
【0102】
重合開始剤は、10時間半減期温度が90℃以下であることが好ましい。このような重合開始剤を用いれば、中空樹脂粒子内に残存する重合開始剤を完全に分解することができ、例えば、中空樹脂粒子(1)を含む半導体部材をはんだリフロー等で加熱する時に、残存する重合開始剤による樹脂の酸化劣化やガス発生を抑制することができる。
【0103】
重合開始剤は、下記式により算出される重合開始剤の分解率が98%以上となる反応温度および反応時間の組み合わせで重合することが好ましい。このような重合条件にすることで、中空樹脂粒子(1)内に残存する重合開始剤を完全に分解することができ、例えば、中空樹脂粒子(1)を含む半導体部材をはんだリフロー等で加熱する時に、残存する重合開始剤による樹脂の酸化劣化やガス発生を抑制することができる。
【0104】
分解率(%)=(1-exp(-kdt))×100
kd=Aexp(-ΔE/RT)
【0105】
上記式中、kdは熱分解速度定数を表し、tは反応時間(hr)を表し、Aは頻度因子(hr-1)を表し、ΔEは活性化エネルギー(J/mol)を表し、Rは気体定数(8.314J/mol・K)を表し、Tは反応温度(K)を表す。
【0106】
重合開始剤としては、例えば、過酸化ラウロイル、過酸化ベンゾイル、オルソクロロ過酸化ベンゾイル、オルソメトキシ過酸化ベンゾイル、3,5,5-トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、ジ-t-ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物;2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、1,1’-アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系化合物;などが挙げられる。
【0107】
重合開始剤の添加量は、モノマー組成物100重量部に対して、0.1~5重量部の範囲が好ましい。重合開始剤は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0108】
沸点100℃未満の有機溶媒としては、例えば、ヘプタン、ヘキサン、シクロヘキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、クロロホルム、四塩化炭素、などが挙げられる。
【0109】
沸点100℃未満の有機溶媒は、混合溶媒であってもよい。
【0110】
有機溶媒として沸点100℃未満の有機溶媒を用いることにより、得られる中空樹脂粒子(1)の中空部分からの溶媒除去が容易になり、製造コストの低減が可能となる。
【0111】
沸点100℃未満の有機溶媒の添加量は、モノマー組成物100重量部に対して、20量部~250重量部が好ましい。
【0112】
有機混合溶液には、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な他の成分を含んでいてもよい。このような他の成分としては、例えば、前述の非架橋性ポリマー(P2)が挙げられる。
【0113】
非架橋性ポリマー(P2)の添加量は、モノマー組成物100重量部に対して、0重量部~67重量部が好ましい。非架橋性ポリマー(P2)は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0114】
[工程2:重合工程]
工程2は、工程1で得られる分散液を加熱して懸濁重合する工程である。
【0115】
重合温度は、懸濁重合に適した温度であれば、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な重合温度を採用し得る。このような重合温度としては、好ましくは30℃~80℃である。
【0116】
重合時間は、懸濁重合に適した時間であれば、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な重合時間を採用し得る。このような重合時間としては、好ましくは1時間~20時間である。
【0117】
重合後に好ましく行う後加熱は、完成度の高い中空樹脂粒子(1)を得るために好適な処理である。
【0118】
重合後に好ましく行う後加熱の温度は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な温度を採用し得る。このような後加熱の温度としては、好ましくは50℃~120℃である。
【0119】
重合後に好ましく行う後加熱の時間は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な時間を採用し得る。このような後加熱の時間としては、好ましくは1時間~10時間である。
【0120】
[工程3:洗浄工程]
工程3は、工程2で得られたスラリーを洗浄する工程である。
【0121】
洗浄方法としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な洗浄方法を採用し得る。このような洗浄方法としては、例えば、(1)中空樹脂粒子(1)を形成させた後、高速遠心機等を用いて、非常に高い遠心加速度を与えて該中空樹脂粒子(1)を沈降させて上澄みを除去し、新たにイオン交換水または蒸留水を加え、沈降した中空樹脂粒子(1)をイオン交換水に分散させ、この操作を数回繰り返すことにより不純物を除去する方法、(2)セラミックスフィルター等を用いたクロスフロー式のろ過方法により洗浄を行うことで不純物を除去する方法、ま(3)中空樹脂粒子(1)に対して、粒子の凝集剤となる溶媒を添加することにより、溶媒中において粒子を凝集沈降させ、フィルター等を用いて該中空樹脂粒子(1)を分離し、洗浄溶媒により洗浄する方法、などが挙げられる。
【0122】
上記(1)の洗浄方法においては、イオン交換水または蒸留水はスラリー重量の5倍以上の量を用いて、洗浄することが好ましい。
【0123】
比重が小さい中空樹脂粒子(1)に対しては、(2)のセラミックスフィルター等を用いクロスフロー式のろ過方法により洗浄を行うことが好ましい。
【0124】
[工程4:乾燥工程]
工程4は、工程4で得られた洗浄後のスラリーを乾燥する工程である。
【0125】
乾燥方法としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な乾燥方法を採用し得る。このような乾燥方法としては、例えば、加熱による乾燥が挙げられる。
【0126】
加熱の温度は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な温度を採用し得る。このような加熱の温度としては、好ましくは50℃~120℃である。
【0127】
加熱の時間は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な時間を採用し得る。このような加熱の時間としては、好ましくは1時間~10時間である。
【0128】
<好ましい実施形態による中空樹脂粒子(2)>
中空樹脂粒子(2)は、粒子内部に空孔部を有する中空樹脂粒子である。粒子内部の空孔部の構造としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な構造を採用し得る。本発明の効果をより発現させ得る点で、このような構造としては、多孔質構造、単中空構造が挙げられる。ここでいう空孔部とは、内部が樹脂以外の物質、例えば、気体や液体等で満たされている状態を意味し、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは、気体で満たされている状態を意味する。
【0129】
中空樹脂粒子(2)の体積平均粒子径は、好ましくは0.5μm~100μmであり、より好ましくは1.0μm~80μmであり、さらに好ましくは1.5μm~60μmであり、特に好ましくは2.0μm~40μmである。中空樹脂粒子(2)の体積平均粒子径が上記範囲内にあれば、本発明の効果がより発現し得る。中空樹脂粒子(2)の体積平均粒子径が上記範囲を外れて小さすぎる場合、粒子の表層部の厚みが相対的に薄くなるため、十分な機械的強度を有する中空樹脂粒子とならないおそれがある。中空樹脂粒子(2)の体積平均粒子径が上記範囲を外れて大きすぎる場合、懸濁重合中にモノマー成分が重合して生じるポリマーと溶剤との相分離が生じにくくなるおそれがあり、これによって表層部の形成が困難となるおそれがある。なお、中空樹脂粒子(2)の体積平均粒子径は、後述するようなコールター法により得ることができる。
【0130】
中空樹脂粒子(2)の体積平均粒子径は、次のようにしてコールター法により行うことができる。すなわち、中空樹脂粒子(2)の体積平均粒子径は、コールターMultisizer(登録商標)3(ベックマン・コールター株式会社製測定装置)により測定する。測定は、ベックマン・コールター株式会社発行のMultisizer(登録商標)3ユーザーズマニュアルに従って校正されたアパチャーを用いて実施する。なお、測定に用いるアパチャーは、測定する粒子の大きさによって、適宜選択する。Current(アパチャー電流)及びGain(ゲイン)は、選択したアパチャーのサイズによって、適宜設定する。例えば、50μmのサイズを有するアパチャーを選択した場合、Current(アパチャー電流)は-800、Gain(ゲイン)は4と設定する。
測定用試料としては、粒子0.1gを0.1重量%ノニオン性界面活性剤水溶液10m1中にタッチミキサー(ヤマト科学株式会社製、「TOUCHMIXER MT-31」)及び超音波洗浄器(株式会社ヴェルヴォクリーア製、「ULTRASONIC CLEANER VS-150」)を用いて分散させ、分散液としたものを使用する。測定中は、ビーカー内を気泡が入らない程度に緩く攪拌しておき、粒子を10万個測定した時点で測定を終了する。なお、粒子の体積平均粒子径は、10万個の粒子の体積基準の粒度分布における算術平均とする。
【0131】
中空樹脂粒子(2)は、ポリイミド80重量部と該中空樹脂粒子(2)20重量部が配合されたフィルム(F1)の比誘電率Dk1の該ポリイミドのみからなるフィルム(F0)の比誘電率Dk0に対する低減率が、好ましくは3%以上であり、より好ましくは5%以上であり、さらに好ましくは10%以上であり、特に好ましくは15%以上である。フィルム(F1)の比誘電率Dk1のフィルム(F0)の比誘電率Dk0に対する低減率は大きければ大きいほどよいが、現実的には、35%以下である。フィルム(F1)の比誘電率Dk1のフィルム(F0)の比誘電率Dk0に対する低減率が上記範囲内にあれば、本発明の効果がより発現し得る。フィルム(F1)の比誘電率Dk1のフィルム(F0)の比誘電率Dk0に対する低減率が上記範囲を外れて小さすぎると、中空樹脂粒子(2)を含む半導体部材が優れた低誘電特性を発現できないおそれがある。
【0132】
なお、フィルム(F1)の比誘電率Dk1のフィルム(F0)の比誘電率Dk0に対する低減率は、下記の式によって算出される。
フィルム(F1)の比誘電率Dk1のフィルム(F0)の比誘電率Dk0に対する低減率(%)
=[(Dk0-Dk1)/Dk0]×100
【0133】
比誘電率Dk及び誘電正接Dfの測定は、例えば、次のようにして行うことができる。任意の適切なポリイミド樹脂を用い、測定対象の中空樹脂粒子(2)を、全固形分(ポリイミド樹脂+中空樹脂粒子(2))に対して中空樹脂粒子(2)の濃度が20重量%となるようにして酢酸エチルに分散させ、遊星撹拌脱泡機(KURABO社製、マゼルスターKK-250)を用いて脱泡撹拌し、評価用混合物を作製する。評価用混合物を厚み5mmのガラス板にウエット厚250μmに設定したアプリケーターを用いて塗工した後、60℃で30分、90℃にて10分、150℃にて30分、200℃にて30分加熱することで酢酸エチルを除去した後、室温下まで冷却することで、中空樹脂粒子(2)を含むフィルムサンプルとし、得られたフィルムの比誘電率・誘電正接評価を空洞共振法(測定周波数:5.8GHz)にて実施する。
【0134】
中空樹脂粒子(2)は、フィルム(F1)の誘電正接Df1のフィルム(F0)の誘電正接Df0に対する低減率が、好ましくは3%以上であり、より好ましくは5%以上であり、さらに好ましくは10%以上であり、特に好ましくは15%以上である。フィルム(F1)の誘電正接Df1のフィルム(F0)の誘電正接Df0に対する低減率は大きければ大きいほどよいが、現実的には、35%以下である。フィルム(F1)の誘電正接Df1のフィルム(F0)の誘電正接Df0に対する低減率が上記範囲内にあれば、本発明の効果がより発現し得る。フィルム(F1)の誘電正接Df1のフィルム(F0)の誘電正接Df0に対する低減率が上記範囲を外れて小さすぎると、中空樹脂粒子(2)を含む半導体部材が優れた低誘電特性を発現できないおそれがある。
【0135】
なお、フィルム(F1)の誘電正接Df1のフィルム(F0)の誘電正接Df0に対する低減率は、下記の式によって算出される。
フィルム(F1)の誘電正接Df1のフィルム(F0)の誘電正接Df0に対する低減率(%)
=[(Df0-Df1)/Df0]×100
【0136】
中空樹脂粒子(2)は、比表面積が、好ましくは1m2/g~30m2/gであり、より好ましくは1m2/g~25m2/gであり、さらに好ましくは1m2/g~20m2/gであり、特に好ましくは1m2/g~15m2/gである。上記比表面積が上記範囲内にあれば、本発明の効果がより発現し得る。上記比表面積が上記範囲を外れて小さすぎると、粒子と絶縁樹脂の界面に空隙ができやすくなり、絶縁樹脂材料の強度が低下するおそれや、低吸湿性が悪化するおそれがある。上記比表面積が上記範囲を外れて大きすぎると、中空樹脂粒子の強度が低下し、製造工程において粒子が破壊され、中空部が維持できなくなるおそれがある。
【0137】
中空樹脂粒子(2)の比表面積は、ISO 9277第1版 JIS Z 8830:2001記載のBET法(窒素吸着法)により測定する。対象となる粒子について、株式会社島津製作所社製の自動比表面積/細孔分布測定装置「TristarII」を用いてBET窒素吸着等温線を測定し、窒素吸着量からBET多点法を用いて比表面積を算出する。加熱ガスパージによる前処理を実施した後、吸着質として窒素を用い、吸着質断面積0.162nm2の条件下で定容量法を用いて測定を行う。なお、前処理は、具体的には、粒子が入った容器を65℃で加熱しながら、窒素パージを20分行い、室温放冷した後、その容器を65℃で加熱しながら、容器内の圧力が0.05mmHg以下になるまで真空脱気を行うことにより、行う。
【0138】
中空樹脂粒子(2)は、嵩比重が、好ましくは0.01g/cm3~0.6g/cm3であり、より好ましくは0.02g/cm3~0.55g/cm3であり、さらに好ましくは0.03g/cm3~0.5g/cm3であり、特に好ましくは0.05g/cm3~0.45g/cm3である。上記嵩比重が上記範囲を外れて小さすぎると、中空樹脂粒子の強度が低下し、製造工程において粒子が破壊され、中空部が維持できなくなるおそれがある。上記嵩比重が上記範囲を外れて大きすぎると、中空部が少なくなり、十分な低誘電特性が発現できないおそれがある。
【0139】
中空樹脂粒子(2)の嵩比重は、JISK5101-12-1(顔料試験方法-第12部:見掛け密度又は見掛け比容-第1節:静置法)に準拠して測定できる。
【0140】
中空樹脂粒子(2)は、好ましくは、ビニル系モノマー由来の構成単位(I)及びリン酸エステル系モノマー由来の構成単位(II)からなる群から選択される少なくとも1種を含む重合体(P)を含む。
【0141】
代表的には、中空樹脂粒子(2)は、その主成分が、ビニル系モノマー由来の構成単位(I)及びリン酸エステル系モノマー由来の構成単位(II)からなる群から選択される少なくとも1種を含む重合体(P)である。ここで、「主成分」とは、全体中の含有割合が、好ましくは50重量%以上、より好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上、特に好ましくは95重量%以上、最も好ましくは98重量%以上であることを意味する。
【0142】
中空樹脂粒子(2)中の、重合体(P)の含有割合は、好ましくは50重量%~100重量%であり、より好ましくは70重量%~100重量%であり、さらに好ましくは90重量%~100重量%であり、特に好ましくは95重量%~100重量%であり、最も好ましくは98重量%~100重量%である。
【0143】
重合体(P)は、好ましくは、ビニル系モノマー由来の構成単位(I)及びリン酸エステル系モノマー由来の構成単位(II)の両方を含む重合体である。
【0144】
本明細書においては、重合体(P)を製造するために用いられる全モノマー成分をモノマー組成物と称することがある。
【0145】
ビニル系モノマー由来の構成単位(I)は、ビニル系モノマーが、重合体(P)を製造するために用いられる全モノマー成分の一つとして重合された場合に形成される構成単位である。このようなビニル系モノマーとしては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切なビニル系モノマーを採用し得る。ビニル系モノマーは、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0146】
ビニル系モノマーとしては、例えば、エチレン性不飽和基を1つ有する単官能ビニル系モノマー、エチレン性不飽和基を2つ以上有する多官能ビニル系モノマーが挙げられる。
【0147】
エチレン性不飽和基を1つ有する単官能ビニル系モノマーとしては、例えば、スチレン系モノマー、カルボキシル基含有モノマー、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、水酸基含有モノマー、窒素原子含有モノマー、エポキシ基含有モノマー、スルホン酸基含有モノマー、リン酸基含有モノマー、(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル、芳香族炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル、ビニルエステル類、芳香族ビニル化合物、オレフィン類、ビニルエーテル類、塩化ビニルが挙げられる。
【0148】
スチレン系モノマーとしては、例えば、スチレン、エチルビニルベンゼン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、o-クロロスチレン、m-クロロスチレン、p-クロロスチレン、ビニルビフェニル、ビニルナフタレンが挙げられる。
【0149】
カルボキシル基含有モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、これらの酸無水物(例えば、無水マレイン酸や無水イタコン酸)が挙げられる。
【0150】
(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシル、(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニルなど、炭素数が1~20のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルが挙げられる。なお、ここでいうアルキル基には、脂環式炭化水素基、脂環式炭化水素基を有するアルキル基を含む。懸濁重合時の分散液の安定性が優れており、結果として高い機械的強度の中空樹脂粒子が得られやすい点で、アルキル基は、炭素数1~8のアルキル基であることが好ましく、炭素数1~4のアルキル基であることがより好ましい。
【0151】
水酸基含有モノマーとしては、例えば、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル、ビニルアルコール、アリルアルコールが挙げられる。水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6-ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシラウリル、(メタ)アクリル酸(4-ヒドロキシメチルシクロヘキシル)が挙げられる。
【0152】
窒素原子含有モノマーは、分子内に窒素原子を少なくとも一つ有するモノマーである。本明細書では、分子内に水酸基と窒素原子とを併有するモノマーは、水酸基含有モノマーには含まれないものとし、窒素原子含有モノマーに含まれるものとする。窒素原子含有モノマーとしては、例えば、N-ビニル環状アミド、(メタ)アクリルアミド類、アミノ基含有モノマー、シアノ基含有モノマー、複素環含有モノマー、イミド基含有モノマー、イソシアネート基含有モノマーが挙げられる。
【0153】
N-ビニル環状アミドとしては、例えば、N-ビニル-2-ピロリドン(NVP)、N-ビニル-2-ピペリドン、N-ビニル-3-モルホリノン、N-ビニル-2-カプロラクタム、N-ビニル-1,3-オキサジン-2-オン、およびN-ビニル-3,5-モルホリンジオンが挙げられる。
【0154】
(メタ)アクリルアミド類としては、例えば、(メタ)アクリルアミド、N-アルキル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド、N-アルコキシアルキル(メタ)アクリルアミドが挙げられる。
【0155】
N-アルキル(メタ)アクリルアミドとしては、例えば、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-n-ブチル(メタ)アクリルアミド、N-オクチル(メタ)アクリルアミドが挙げられる。N-アルキル(メタ)アクリルアミドとしては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドのような、アミノ基を有する(メタ)アクリルアミドも含まれる。
【0156】
N,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミドとしては、例えば、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジイソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジ(n-ブチル)(メタ)アクリルアミド、N,N-ジ(t-ブチル)(メタ)アクリルアミドが挙げられる。
【0157】
N-ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミドとしては、例えば、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシプロピル)(メタ)アクリルアミド、N-(1-ヒドロキシプロピル)(メタ)アクリルアミド、N-(3-ヒドロキシプロピル)(メタ)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシブチル)(メタ)アクリルアミド、N-(3-ヒドロキシブチル)(メタ)アクリルアミド、N-(4-ヒドロキシブチル)(メタ)アクリルアミド、N-メチル-N-2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミドが挙げられる。
【0158】
N-アルコキシアルキル(メタ)アクリルアミドとしては、例えば、N-メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミドが挙げられる。
【0159】
アミノ基含有モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アミノエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸t-ブチルアミノエチルが挙げられる。
【0160】
シアノ基含有モノマーとしては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリルが挙げられる。
【0161】
複素環含有モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリロイルモルホリン、N-ビニルピペラジン、N-ビニルピロール、N-ビニルイミダゾール、N-ビニルピラジン、N-ビニルモルホリン、N-ビニルピラゾール、ビニルピリジン、ビニルピリミジン、ビニルオキサゾール、ビニルイソオキサゾール、ビニルチアゾール、ビニルイソチアゾール、ビニルピリダジン、(メタ)アクリロイルピロリドン、(メタ)アクリロイルピロリジン、(メタ)アクリロイルピペリジン、N-メチルビニルピロリドンが挙げられる。
【0162】
イミド基含有モノマーとしては、例えば、N-シクロヘキシルマレイミド、N-イソプロピルマレイミド、N-ラウリルマレイミド、N-フェニルマレイミド等のマレイミド系モノマー;N-メチルイタコンイミド、N-エチルイタコンイミド、N-ブチルイタコンイミド、N-オクチルイタコンイミド、N-2-エチルヘキシルイタコンイミド、N-ラウリルイタコンイミド、N-シクロヘキシルイタコンイミド等のイタコンイミド系モノマー;N-(メタ)アクリロイルオキシメチレンスクシンイミド、N-(メタ)アクリロイル-6-オキシヘキサメチレンスクシンイミド、N-(メタ)アクリロイル-8-オキシオクタメチレンスクシンイミド等のスクシンイミド系モノマー;が挙げられる。
【0163】
イソシアネート基含有モノマーとしては、例えば、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネートが挙げられる。
【0164】
エポキシ基含有モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸メチルグリシジルが挙げられる。
【0165】
スルホン酸基含有モノマーとしては、例えば、ビニルスルホン酸ナトリウムが挙げられる。
【0166】
(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-エトキシエチル、(メタ)アクリル酸メトキシトリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸3-メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-エトキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-メトキシブチル、(メタ)アクリル酸4-エトキシブチルが挙げられる。
【0167】
芳香族炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、フェニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0168】
ビニルエステル類としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルが挙げられる。
【0169】
芳香族ビニル化合物としては、例えば、スチレン、ビニルトルエンが挙げられる。
【0170】
オレフィン類としては、例えば、エチレン、ブタジエン、イソプレン、イソブチレンが挙げられる。
【0171】
ビニルエーテル類としては、例えば、ビニルアルキルエーテルが挙げられる。
【0172】
エチレン性不飽和基を2つ以上有する多官能ビニル系モノマーとしては、例えば、多官能(メタ)アクリル酸エステル系モノマー、芳香族ジビニル系モノマーが挙げられる。
【0173】
多官能(メタ)アクリル酸エステル系モノマーとしては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ノナエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラデカエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、デカエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタデカエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリストールテトラ(メタ)アクリレート、フタル酸ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスルトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0174】
芳香族ジビニル系モノマーとしては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、これらの誘導体が挙げられる。
【0175】
本発明の効果をより発現させ得る点で、ビニル系モノマーは、多官能ビニル系モノマーを含むことが好ましい。ビニル系モノマー全量中の多官能ビニル系モノマーの含有割合は、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは3重量%~70重量%であり、より好ましくは5重量%~50重量%であり、さらに好ましくは7重量%~45重量%であり、特に好ましくは10重量%~40重量%である。ビニル系モノマー全量中の多官能ビニル系モノマーの含有割合が上記範囲を外れて小さすぎると、粒子内部に空孔部を形成し難くなるおそれがある。ビニル系モノマー全量中の多官能ビニル系モノマーの含有割合が上記範囲を外れて大きすぎると、得られる中空樹脂粒子(2)の表面の収縮が大きくなり、機械的強度が弱くなるおそれがある。
【0176】
リン酸エステル系モノマー由来の構成単位(II)は、リン酸エステル系モノマーが、重合体(P)を製造するために用いられる全モノマー成分の一つとして重合された場合に形成される構成単位である。このようなリン酸エステル系モノマーとしては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切なリン酸エステル系モノマーを採用し得る。リン酸エステル系モノマーは、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0177】
リン酸エステル系モノマーとしては、懸濁重合時に、液滴表面近傍でビニル系モノマーと共重合することで粒子硬度を高められるという点で、エチレン性不飽和基を有することが好ましい。
【0178】
リン酸エステル系モノマーとしては、懸濁重合時に、液滴表面に配向しやすく、無機系分散剤と作用し、粒子表面近傍の硬度を高めることができるという点で、酸性リン酸エステル系モノマーが好ましい。
【0179】
エチレン性不飽和基を有する酸性リン酸エステル系モノマーとしては、本発明の効果をより発現させ得る点で、一般式(1)で表されるリン酸エステル系モノマーが好ましい。
【化3】
【0180】
一般式(1)中、R1は(メタ)アクリル基又はアリル基、R2は直鎖状又は分岐状のアルキレン基、mは1~30の整数、nは0又は1、vは1~10の整数、xは1又は2である。
【0181】
本発明の効果をより発現させ得る点で、一般式(1)で表されるリン酸エステル系モノマーとしては、式(2)で表されるカプロラクトンEO変性リン酸ジメタクリレート、式(3)で表されるポリオキシプロピレンアリルエーテルリン酸エステル、2-メタクリロイロキシエチルアシッドフォスフェートが好ましい。
【0182】
【0183】
式(2)中、a及びbは、a=1、b=2、又は、a=2、b=1である。
【0184】
【0185】
式(3)中、pは1~30の整数である。qは1又は2である。
【0186】
式(2)で表されるカプロラクトンEO変性リン酸ジメタクリレートとしては、例えば、日本化薬株式会社製の製品名「KAYAMER PM-21」として入手可能である。
【0187】
式(3)で表されるポリオキシプロピレンアリルエーテルリン酸エステルとしては、例えば、株式会社ADEKA社製の製品名「アデカリアソープ PP-70」として入手可能である。
【0188】
中空樹脂粒子(2)においては、その主成分である重合体(P)がビニル系モノマー由来の構成単位(I)及びリン酸エステル系モノマー由来の構成単位(II)の両方を含む重合体である場合、該重合体を製造するために用いられる全モノマー成分中におけるリン酸エステル系モノマーの含有量は、ビニル系モノマー100重量部に対して、好ましくは0.001重量部~5重量部であり、より好ましくは0.01重量部~3重量部であり、さらに好ましくは0.03重量部~1重量部であり、特に好ましくは0.05重量部~0.8重量部である。リン酸エステル系モノマーの含有量がビニル系モノマー100重量部に対して上記範囲内にあれば、本発明の効果をより発現し得る。
【0189】
中空樹脂粒子(2)は、ビニル系モノマー由来の構成単位(I)及びリン酸エステル系モノマー由来の構成単位(II)からなる群から選択される少なくとも1種を含む重合体(P)以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な他の成分を含んでいてもよい。このような他の成分は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。このような他の成分としては、例えば、顔料、酸化防止剤、香料、紫外線防御剤、界面活性剤、防腐剤、薬効成分が挙げられる。
【0190】
<好ましい実施形態による中空樹脂粒子(2)の製造方法>
中空樹脂粒子(2)は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な方法で製造し得る。
【0191】
このような製造方法としては、例えば、分散工程(工程1)、重合工程(工程2)、洗浄工程(工程3)、乾燥工程(工程4)を含む。
【0192】
[工程1:分散工程]
工程1は、分散剤を含む水溶液に、ビニル系モノマー及びリン酸エステル系モノマーからなる群から選択される少なくとも1種を含むモノマー組成物と重合開始剤と非重合性有機化合物を含む有機混合溶液を分散させる工程である。
【0193】
水溶液中への有機混合溶液の分散は、水溶液中で有機混合溶液を液滴状で存在させることができさえすれば、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な分散方法を採用し得る。このような分散方法としては、代表的には、ホモミキサーやホモジナイザーを用いた分散方法である。
【0194】
水溶液は、水性媒体と分散剤を含む。
【0195】
水性媒体としては、例えば、水、水と低級アルコール(メタノール、エタノール等)との混合媒体などが挙げられる。水としては、脱イオン水、イオン交換水、及び蒸留水から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
【0196】
分散剤としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な分散剤を採用し得る。このような分散剤としては、例えば、無機系分散剤、界面活性剤が挙げられる。本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは、分散剤として無機系分散剤を採用する。分散剤は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0197】
無機系分散剤としては、例えば、アルカリ土類金属のピロリン酸塩(ピロリン酸マグネシウムなど)、アルカリ土類金属のリン酸塩(第三リン酸カルシウムなど)、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の水に難溶性の塩類;シリカ、酸化ジルコニウム等の無機分散剤;タルク、ベントナイト、珪酸、珪藻土、粘度等の無機高分子物質;が挙げられる。ここでいうアルカリ土類金属としては、好ましくは、マグネシウム、カルシウムである。これらの中でも、アルカリ土類金属のピロリン酸塩及びアルカリ土類金属のリン酸塩は、金属イオンがリン酸エステル系モノマーにおけるリン酸エステル部と相互作用して表層に緻密な被膜が形成され、その結果、機械的強度の高い中空樹脂粒子が得ることができる点で好ましい。
【0198】
無機系分散剤の添加量としては、油滴の安定性を確保し、粒子径の揃った中空樹脂粒子が得られ得る点で、モノマー組成物(中空樹脂粒子の主成分である重合体(P)を製造するために用いられる全モノマー成分)100重量部に対して、好ましくは0.1重量部~30重量部であり、より好ましくは0.5重量部~20重量部である。
【0199】
界面活性剤としては、例えば、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性イオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤などが挙げられる。
【0200】
アニオン性界面活性剤としては、例えば、アルキル硫酸エステル脂肪酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、モノアルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩等の非反応性のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸エステルアンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム塩、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウム等の反応性のアニオン性界面活性剤などが挙げられる。
【0201】
カチオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルトリエチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、ジアルキルジエチルアンモニウム塩、N-ポリオキシアルキレン-N,N,N-トリアルキルアンモニウム塩等のカチオン性界面活性剤などが挙げられる。
【0202】
両性イオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミンオキサイド、リン酸エステル塩、亜リン酸エステル系界面活性剤などが挙げられる。
【0203】
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレン-オキシプロピレンブロックポリマーなどが挙げられる。
【0204】
界面活性剤の添加量は、有機混合溶液100重量部に対して、0.01重量部~1重量部が好ましい。界面活性剤は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0205】
水溶液には、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な他の成分を含んでいてもよい。
【0206】
有機混合溶液は、ビニル系モノマー及びリン酸エステル系モノマーからなる群から選択される少なくとも1種を含むモノマー組成物と重合開始剤と非重合性有機化合物を含む。
【0207】
有機混合溶液に含まれるモノマー組成物としては、<好ましい実施形態による中空樹脂粒子(2)>の項目における説明をそのまま援用し得る。
【0208】
重合開始剤としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な重合開始剤を採用し得る。
【0209】
重合開始剤は、10時間半減期温度が90℃以下であることが好ましい。このような重合開始剤を用いれば、中空樹脂粒子(2)内に残存する重合開始剤を完全に分解することができ、例えば、中空樹脂粒子(2)を含む半導体部材をはんだリフロー等で加熱する時に、残存する重合開始剤による樹脂の酸化劣化やガス発生を抑制することができる。
【0210】
重合開始剤は、下記式により算出される重合開始剤の分解率が98%以上となる反応温度および反応時間の組み合わせで重合することが好ましい。このような重合条件にすることで、中空樹脂粒子(2)内に残存する重合開始剤を完全に分解することができ、例えば、中空樹脂粒子(2)を含む半導体部材をはんだリフロー等で加熱する時に、残存する重合開始剤による樹脂の酸化劣化やガス発生を抑制することができる。
【0211】
分解率(%)=(1-exp(-kdt))×100
kd=Aexp(-ΔE/RT)
【0212】
上記式中、kdは熱分解速度定数を表し、tは反応時間(hr)を表し、Aは頻度因子(hr-1)を表し、ΔEは活性化エネルギー(J/mol)を表し、Rは気体定数(8.314J/mol・K)を表し、Tは反応温度(K)を表す。
【0213】
重合開始剤としては、例えば、過酸化ラウロイル、過酸化ベンゾイル、オルソクロロ過酸化ベンゾイル、オルソメトキシ過酸化ベンゾイル、3,5,5-トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、ジ-t-ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物;2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、1,1’-アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系化合物;などが挙げられる。
【0214】
重合開始剤の添加量は、モノマー組成物(中空樹脂粒子の主成分である重合体(P)を製造するために用いられる全モノマー成分)100重量部に対して、好ましくは0.01重量部~10重量部であり、より好ましくは0.01重量部~5重量部であり、さらに好ましくは0.1重量部~5重量部である。重合開始剤は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0215】
非重合性有機化合物は、いわゆる溶剤としての働きを有すると共に、中空樹脂粒子(2)の粒子内部に、多孔質構造や単中空構造の空孔部が形成されることにも寄与する。
【0216】
このような非重合性有機化合物としては、重合工程(工程2)が実施される温度領域において液体として存在しているという理由から、沸点が30℃以上200℃以下の有機溶剤を使用することが好ましい。より具体的には、非重合性有機化合物としては、n-ペンタン、イソペンタン、n-ヘキサン、シクロヘキサン、n-ヘプタン等の飽和の脂肪族炭化水素類;トルエン、ベンゼン等の芳香族化合物;酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル系化合物;ハイドロフルオロエーテル、ハイドロフルオロカーボン等のフッ素系化合物;からなる群より選択される1種以上を使用することができる。
【0217】
非重合性有機化合物の使用量としては、本発明の効果をより発現させ得る点で、モノマー組成物(中空樹脂粒子の主成分である重合体(P)を製造するために用いられる全モノマー成分)100重量部に対して、好ましくは10重量部~250重量部である。モノマー組成物100重量部に対する非重合性有機化合物の使用量が上記範囲を外れて小さすぎると、中空樹脂粒子(2)の粒子内部に、多孔質構造や単中空構造の空孔部が確実に形成できないおそれがある。モノマー組成物100重量部に対する非重合性有機化合物の使用量が上記範囲を外れて大きすぎると、得られる中空樹脂粒子(2)に十分な強度を付与できないおそれがある。
【0218】
有機混合溶液には、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な他の成分を含んでいてもよい。
【0219】
[工程2:重合工程]
工程2は、工程1で得られる分散液を加熱して懸濁重合する工程である。
【0220】
重合温度は、懸濁重合に適した温度であれば、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な重合温度を採用し得る。このような重合温度としては、好ましくは30℃~105℃である。
【0221】
重合時間は、懸濁重合に適した時間であれば、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な重合時間を採用し得る。このような重合時間としては、好ましくは0.1時間~20時間である。
【0222】
重合後に好ましく行う後加熱は、完成度の高い中空樹脂粒子を得るために好適な処理である。
【0223】
重合後に好ましく行う後加熱の温度は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な温度を採用し得る。このような後加熱の温度としては、好ましくは50℃~120℃である。
【0224】
重合後に好ましく行う後加熱の時間は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な時間を採用し得る。このような後加熱の時間としては、好ましくは1時間~10時間である。
【0225】
[工程3:洗浄工程]
工程3は、工程2で得られたスラリーを洗浄する工程である。
【0226】
洗浄方法としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な洗浄方法を採用し得る。このような洗浄方法としては、例えば、(1)中空樹脂粒子(2)を形成させた後、高速遠心機等を用いて、非常に高い遠心加速度を与えて該中空樹脂粒子を沈降させて上澄みを除去し、新たにイオン交換水または蒸留水を加え、沈降した中空樹脂粒子(2)をイオン交換水に分散させ、この操作を数回繰り返すことにより不純物を除去する方法、(2)セラミックスフィルター等を用いたクロスフロー式のろ過方法により洗浄を行うことで不純物を除去する方法、(3)中空樹脂粒子(2)に対して、粒子の凝集剤となる溶媒を添加することにより、溶媒中において粒子を凝集沈降させ、フィルター等を用いて該中空樹脂粒子(2)を分離し、洗浄溶媒により洗浄する方法、などが挙げられる。
【0227】
上記(1)の洗浄方法においては、イオン交換水または蒸留水はスラリー重量の5倍以上の量を用いて、洗浄することが好ましい。
【0228】
比重が小さい中空樹脂粒子(2)に対しては、(2)のセラミックスフィルター等を用いクロスフロー式のろ過方法により洗浄を行うことが好ましい。
【0229】
[工程4:乾燥工程]
工程4は、工程3で得られた洗浄後のスラリーを乾燥する工程である。
【0230】
乾燥方法としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な乾燥方法を採用し得る。このような乾燥方法としては、例えば、加熱による乾燥が挙げられる。
【0231】
加熱の温度は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な温度を採用し得る。このような加熱の温度としては、好ましくは50℃~120℃である。
【0232】
加熱の時間は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な時間を採用し得る。このような加熱の時間としては、好ましくは1時間~50時間である。
【0233】
<好ましい実施形態による中空樹脂粒子(3)およびその製造方法>
中空樹脂粒子(3)は、内部に2つ以上の独立した空孔部を有する多中空樹脂粒子である。このような多中空樹脂粒子としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な多中空樹脂粒子を採用し得る。このような多中空樹脂粒子及びその製造方法としては、例えば、特許第4566870号に記載されている多中空樹脂粒子が挙げられる。
【0234】
≪その他の添加剤≫
半導体封止用樹脂組成物は、その他の添加剤を含んでいてもよい。その他の添加剤は、1種のみであってよいし、2種以上であってもよい。
【0235】
その他の添加剤としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な添加剤を採用し得る。このようなその他の添加剤としては、例えば、硬化剤、カップリング剤、硬化促進剤、有機充填材、顔料、染料、消泡剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、発泡剤、酸化防止剤、難燃剤、イオン捕捉剤が挙げられる。
【0236】
硬化剤としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な硬化剤を採用し得る。このような硬化剤としては、半導体封止用樹脂組成物に一般に使用されている硬化剤が挙げられ、例えば、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、メルカプタン系硬化剤、イソシアネートプレポリマーやブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物、カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類が挙げられる。これらの硬化剤の中でも、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、保存安定性等のバランスの点から、フェノール系硬化剤が好ましい。
【0237】
フェノール系硬化剤としては、例えば、フェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェニルフェノール、アミノフェノール、α-ナフトール、β-ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のフェノール類とホルムアルデヒドやケトン類とを酸性触媒下で縮合または共縮合させて得られるノボラック樹脂(フェノールノボラック樹脂やクレゾールノボラック樹脂など);上記のフェノール類とジメトキシパラキシレンまたはビス(メトキシメチル)ビフェニルから合成されるビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂などのフェノールアラルキル樹脂;トリスフェノールメタン骨格を有するフェノール樹脂;が挙げられる。
【0238】
アミン系硬化剤としては、例えば、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、メタキシレリレンジアミン(MXDA)などの脂肪族ポリアミン;ジアミノジフェニルメタン(DDM)、m-フェニレンジアミン(MPDA)、ジアミノジフェニルスルホン(DDS)などの芳香族ポリアミン;ジシアンジアミド(DICY)、有機酸ジヒドララジドなどを含むポリアミン化合物;が挙げられる。
【0239】
酸無水物系硬化剤としては、例えば、ヘキサヒドロ無水フタル酸(HHPA)、メチルテトラヒドロ無水フタル酸(MTHPA)、無水マレイン酸などの脂環族酸無水物;無水トリメリット酸(TMA)、無水ピロメリット酸(PMDA)、ベンゾフェノンテトラカルボン酸(BTDA)、無水フタル酸などの芳香族酸無水物;が挙げられる。
【0240】
メルカプタン系硬化剤としては、例えば、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトブチレート)、トリメチロールエタントリス(3-メルカプトブチレート)が挙げられる。
【0241】
半導体封止用樹脂組成物中の硬化剤の含有量は、好ましくは0.1重量%~20重量%であり、より好ましくは0.5重量%~15重量%であり、さらに好ましくは1.0重量%~10重量%であり、特に好ましくは1.5重量%~8重量%である。半導体封止用樹脂組成物中の硬化剤の含有量が上記範囲内にあれば、本発明の効果をより発現し得る。
【0242】
カップリング剤としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切なカップリング剤を採用し得る。このようなカップリング剤としては、例えば、シラン系化合物;チタン系化合物;アルミニウムキレート類;アルミニウム/ジルコニウム系化合物;が挙げられる。
【0243】
シラン系化合物としては、例えば、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ-アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-[ビス(β-ヒドロキシエチル)]アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(β-アミノエチル)アミノプロピルジメトキシメチルシラン、N-(トリメトキシシリルプロピル)エチレンジアミン、N-(ジメトキシメチルシリルイソプロピル)エチレンジアミン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、N-β-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミンの加水分解物が挙げられる。
【0244】
チタン系化合物としては、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、イソプロピルトリ(N-アミノエチル-アミノエチル)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2-ジアリルオキシメチル-1-ブチル)ビス(ジトリデシル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネートが挙げられる。
【0245】
半導体封止用樹脂組成物中のカップリング剤の含有量は、好ましくは0.01重量%~5重量%であり、より好ましくは0.05重量%~3重量%であり、さらに好ましくは0.07重量%~1重量%であり、特に好ましくは0.1重量%~0.5重量%である。半導体封止用樹脂組成物中のカップリング剤の含有量が上記範囲内にあれば、本発明の効果をより発現し得る。
【0246】
≪≪アンダーフィル≫≫
本発明の実施形態によるアンダーフィルは、本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物から形成される。代表的には、本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物を硬化させることにより、本発明の実施形態によるアンダーフィルが形成される。本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物中に含まれる熱硬化性樹脂は、硬化することで、アンダーフィル中の樹脂成分となる。
【0247】
硬化の方法としては、一般に、アンダーフィルを設ける際に採用される硬化方法を採用し得る。
【0248】
硬化の条件としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な条件を採用し得る。このような条件としては、好ましくは、一般に、アンダーフィルを設ける際に採用される硬化条件を採用し得る。
【0249】
≪≪モールド樹脂≫≫
本発明の実施形態によるモールド樹脂は、本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物から形成される。代表的には、本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物を硬化させることにより、本発明の実施形態によるモールド樹脂が形成される。本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物中に含まれる熱硬化性樹脂は、硬化することで、モールド樹脂中の樹脂成分となる。
【0250】
硬化の方法としては、一般に、モールド樹脂を設ける際に採用される硬化方法を採用し得る。
【0251】
硬化の条件としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な条件を採用し得る。このような条件としては、好ましくは、一般に、モールド樹脂を設ける際に採用される硬化条件を採用し得る。
【0252】
≪≪半導体パッケージ≫≫
本発明の実施形態による半導体パッケージは、回路基板と該回路基板上に搭載された半導体素子を含む半導体パッケージである。
【0253】
本発明の1つの実施形態による半導体パッケージにおいては、本発明の実施形態によるアンダーフィルが回路基板と半導体素子の間に設けられている。
【0254】
本発明の1つの実施形態による半導体パッケージにおいては、本発明の実施形態によるモールド樹脂によって半導体素子が封止されている。
【0255】
図1は、本発明の一つの実施形態による半導体パッケージの概略断面図である。半導体パッケージ100は、基板10と、基板10の一面上に搭載された半導体素子20と、基板10のうちの上記一面および半導体素子20とを封止するモールド樹脂30と、を備えた半導体パッケージである。すなわち、半導体パッケージ100は、基板10のうちの上記一面とは反対の他面がモールド樹脂30によって封止されない、片面封止型の半導体パッケージである。モールド樹脂30は、本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物の硬化物により構成される。これにより、熱時におけるモールド樹脂30の線膨張係数を大きくできるので、モールド樹脂30と基板10との熱時線膨張係数の差を小さくできる。そのため、高温環境での使用時において、半導体パッケージ100の全体の反りが抑制され得る。
【0256】
半導体素子20の上面は、モールド樹脂30により覆われていてもよく(
図1)、モールド樹脂30から露出していてもよい(不図示)。
【0257】
基板10は、代表的には、半導体パッケージに用いられるコア層としての積層板や金属箔付き積層板やビルドアップ層などを含む積層板である。
図1において、基板10のうち半導体素子20を搭載する表面(搭載面)とは反対側の裏面には、たとえば複数の半田ボール12が設けられる。半導体素子20は、例えば、基板10上にフリップチップ実装される。半導体素子20は、たとえば複数のバンプ22を介して基板10へ電気的に接続される。変形例として、半導体素子20は、ボンディングワイヤを介して基板10へ電気的に接続されていてもよい。
【0258】
図1において、半導体素子20と基板10との間の隙間が、アンダーフィル32によって充填される。アンダーフィル32としては、例えば、フィルム状または液状のアンダーフィル材料を使用することができる。アンダーフィル32とモールド樹脂30とは、異なる材料で構成されていてもよく、同一の材料で構成されていてもよい。
【実施例】
【0259】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「重量%」を意味する。
【0260】
実施例、比較例では、以下の原料を用いた。
エポキシ樹脂A:ビフェニルアラルキル型ノボラックエポキシ樹脂(日本化薬社製、NC-3000)
エポキシ樹脂B:ナフタレン骨格変性クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC社製、EXA-7320)
エポキシ樹脂C:クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC(株)製、N-660)
シアネート樹脂A:ノボラック型シアネート樹脂(ロンザ社製、プリマセットPT-30)
シアネート樹脂B:ビスフェノールA型シアネート樹脂(ロンザ社製、プリマセットBA230)
フェノール樹脂A:ビフェニルジメチレン型フェノール樹脂(日本化薬社製、GPH-103)
フェノキシ樹脂A:ビスフェノールアセトフェノン構造を含むフェノキシ樹脂
無機充填材A:球状シリカ(アドマテックス社製、SO-32R、平均粒径1μm)
無機充填材B:球状溶融シリカ1(デンカ(株)社製、商品名「FB560」、平均粒径(D50)30μm)
無機充填材C:球状溶融シリカ2((株)アドマテックス製、SO-C5、平均粒径(D50)1.6μm)
無機充填材D:球状溶融シリカ3((株)アドマテックス製、SO-C2、平均粒径(D50)0.5μm)
カップリング剤A:γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GE東芝シリコーン社製、A187)
カップリング剤B:フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング(株)製、CF4083)
硬化剤A:フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト(株)製、PR-HF-3)
硬化促進剤A:トリフェニルホスフィン
硬化触媒A:オニウム塩化合物のリン系触媒(住友ベークライト社製、C05-MB)
硬化触媒B:ジシアンジアミド
顔料A:カーボンブラック(カーボン#5(三菱化学(株)製))
着色剤A:フタロシアニンブルー/ベンゾイミダゾロン/メチルエチルケトン(=1/1/8)混合物:(山陽色素社製)
【0261】
<体積平均粒子径の測定>
粒子の体積平均粒子径の測定は、以下のようにしてコールター法により行った。
粒子の体積平均粒子径は、コールターMultisizer(登録商標)3(ベックマン・コールター株式会社製測定装置)により測定した。測定は、ベックマン・コールター株式会社発行のMultisizer(登録商標)3ユーザーズマニュアルに従って校正されたアパチャーを用いて実施した。なお、測定に用いるアパチャーは、測定する粒子の大きさによって、適宜選択した。Current(アパチャー電流)及びGain(ゲイン)は、選択したアパチャーのサイズによって、適宜設定した。例えば、50μmのサイズを有するアパチャーを選択した場合、Current(アパチャー電流)は-800、Gain(ゲイン)は4と設定した。
測定用試料としては、粒子0.1gを0.1重量%ノニオン性界面活性剤水溶液10m1中にタッチミキサー(ヤマト科学株式会社製、「TOUCHMIXER MT-31」)及び超音波洗浄器(株式会社ヴェルヴォクリーア製、「ULTRASONIC CLEANER VS-150」)を用いて分散させ、分散液としたものを使用した。測定中は、ビーカー内を気泡が入らない程度に緩く攪拌しておき、粒子を10万個測定した時点で測定を終了した。なお、粒子の体積平均粒子径は、10万個の粒子の体積基準の粒度分布における算術平均とした。
【0262】
<嵩比重>
粒子の嵩比重は、JISK5101-12-1(顔料試験方法-第12部:見掛け密度又は見掛け比容-第1節:静置法)に準拠して測定した。
【0263】
<比表面積>
粒子の比表面積は、ISO 9277第1版 JIS Z 8830:2001記載のBET法(窒素吸着法)により測定した。対象となる粒子について、株式会社島津製作所社製の自動比表面積/細孔分布測定装置「TristarII」を用いてBET窒素吸着等温線を測定し、窒素吸着量からBET多点法を用いて比表面積を算出した。
加熱ガスパージによる前処理を実施した後、吸着質として窒素を用い、吸着質断面積0.162nm2の条件下で定容量法を用いて測定を行った。なお、前処理は、具体的には、粒子が入った容器を65℃で加熱しながら、窒素パージを20分行い、室温放冷した後、その容器を65℃で加熱しながら、容器内の圧力が0.05mmHg以下になるまで真空脱気を行うことにより、行った。
【0264】
<TEM測定:中空樹脂粒子の観察>
乾燥粉体としての中空樹脂粒子に対し、メイワフォーシス社製「オスミウムコータNeoc-Pro」コーティング装置を用いて表面処理(10Pa、5mA、10秒)を行った。次いで、中空樹脂粒子をTEM(透過型電子顕微鏡、日立ハイテクノロジーズ社製H-7600)にて観察し、中空の有無および中空樹脂粒子の形状を確認した。この時、加速電圧は80kVとし、倍率は5000倍または1万倍として撮影した。
【0265】
<SEM観察>
粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像し、表面SEM画像を得た。さらに、粒子をエポキシ樹脂に包埋後、薄膜切片に切り出してから、粒子の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像し、断面SEM画像を得た。
【0266】
〔製造例1〕:多孔質中空樹脂粒子(1)の製造
メチルメタクリレート105重量部、トリメチロールプロパントリメタクリレート45重量部、酸性リン酸エステル基を有する重合性モノマーとしての「KAYAMER(登録商標)PM-21」(日本化薬社製)0.3重量部と、重合開始剤としての2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(日本ファインケム社製、商品名「ABN-V」、10時間半減期温度=51℃、活性化エネルギーΔE=122.7kJ/mol、頻度因子A=1.80×10
18hr
-1)0.75重量部、非重合性有機化合物として酢酸エチル75重量部とシクロヘキサン75重量部とを混合して油相を調製した。
また、水性媒体としての脱イオン水900重量部と、分散剤としての、複分解法により生成させたピロリン酸マグネシウム23重量部とを混合して、水相を調製した。
次に、上記油相を上記水相中に、TK-ホモミキサー(プライミクス社製)を用い、8000rpmにて5分間分散させ、体積平均粒子径がおよそ8μmの分散液を得た。その後、撹拌機及び温度計を備えた重合器にこの分散液を入れ、重合器の内部温度を55℃に昇温して撹拌を5時間続けた後、重合器の内部温度を70℃に昇温(二次昇温)し、上記懸濁液を70℃で7時間撹拌する(ABN-Vの分解率=99.57%)ことによって、懸濁重合反応を完了させた。
得られた懸濁液を冷却した後、この懸濁液に含まれている分散剤(ピロリン酸マグネシウム)を塩酸によって分解した。その後、懸濁液を濾過により脱水して固形分を分離し、十分な水により固形分を洗浄した。その後、70℃で24時間真空乾燥することで非重合性有機化合物を除去し、球状の樹脂粒子を得た。
得られた樹脂粒子の体積平均粒子径は7.8μmであった。得られた樹脂粒子は、SEM観察によると、内部が多孔質状の形状を有する多孔質中空樹脂粒子(1)であった。多孔質中空樹脂粒子(1)の嵩比重は0.33g/mlであった。
多孔質中空樹脂粒子(1)をジェットミルにて0.4MPaの圧力で処理した前後の比表面積を測定したところ、8.2m
2/g、23.2m
2/gであった。これは、ジェットミル前後の比表面積の数値差が小さいほど、ジェットミルの衝撃に対して、粒子が十分な耐久強度を有することを示し、これは、半導体部材の製造時におけるせん断力や圧力等の外力に対して、粒子が破壊されないことを意味する。
図2に多孔質中空樹脂粒子(1)の表面SEM画像を示す。
図3に多孔質中空樹脂粒子(1)の断面SEM画像を示す。(メタ)アクリル酸アルキルエステルと多官能(メタ)アクリル酸エステル系モノマーとを用いて製造した樹脂粒子(1)において、粒子表面は空孔の無い緻密なシェルであり、粒子内部は多孔質構造であることを確認した。
【0267】
〔製造例2〕:単中空樹脂粒子(1)の製造
スチレン(St)1.15g、ジビニルベンゼン(DVB)810(日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製、81%含有品、19%はエチルビニルベンゼン(EVB))1.85g、ヘプタン2.4g、HSクリスタ4100(側鎖結晶性ポリオレフィン、豊国製油株式会社製)0.3g、ブレンマー50PEP-300(ポリエチレングリコールプロピレングリコールモノメタクリレート、日油社製)0.3g、油溶性重合開始剤としてのLPO(日油社製、商品名「パーロイルL」、10時間半減期温度=61.6℃、活性化エネルギーΔE=126.5kJ/mol、頻度因子A=3.81×10
18hr
-1)0.099gを混合し、油相を作製した。
次いで、イオン交換水34gとラピゾールA-80(界面活性剤、日油社製)0.017gを混合し、水相を作製した。
水相に油相を加え、超音波ホモジナイザー(BRANSON社製、SONIFIER450、条件:DutyCycle=50%、OutputControl=5、処理時間3分)を用いて懸濁液を作製した。得られた懸濁液を70℃で4時間加熱することで重合を行い、スラリーを得た。得られたスラリーを100℃にて24時間加熱することで、乾燥粉体としての中空樹脂粒子を得た。得られた中空樹脂粒子の平均粒子径は356nmであり、粒子密度は0.65g/cm
3であった。得られた中空樹脂粒子のTEM観察結果を
図4に示す。得られた中空樹脂粒子は、シェルにより囲われた中空を持つ単中空樹脂粒子(1)であることが確認できた。
【0268】
〔実施例1〕
エポキシ樹脂Cとしてクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC社製、N-660)9重量部、硬化剤Aとしてフェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製、PR-HF-3)5重量部、硬化促進剤Aとしてトリフェニルホスフィン0.3重量部、顔料Aとしてカーボンブラック(カーボン#5(三菱化学社製))0.3重量部をミキサーで混錬した。さらに、製造例1で得られた多孔質中空樹脂粒子(1)20.0重量部、無機充填材Bとして球状溶融シリカ1(デンカ社製、商品名「FB560」、平均粒径(D50)30μm)40.0重量部、無機充填材Cとして球状溶融シリカ2(株式会社アドマテックス製、SO-C5、平均粒径(D50)1.6μm)15重量部、無機充填材Dとして球状溶融シリカ3(株式会社アドマテックス製、SO-C2、平均粒径(D50)0.5μm)10重量部、カップリング剤Bとしてフェニルアミノプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング社製、CF4083)0.4重量部を配合して、常温でミキサーを用いて混合した後、70℃~100℃でロール混練した。次いで、得られた混練物を冷却した後、これを粉砕して、半導体封止用樹脂組成物(1)を得た。
半導体封止用樹脂組成物(1)を熱ロールプレス機によって100℃でプレスしてフィルム状にして熱硬化し、膜厚100μmのフィルム(1)を得た。比誘電率及び誘電正接は、ネットワークアナライザ(アジレントテクノロジー社製)空洞共振摂動法により測定周波数10GHz及び測定温度23℃の条件で測定した。比誘電率は3.04、誘電正接は0.0170であった。フィルム(1)は、アンダーフィルやモールド樹脂とし得る。
【0269】
〔実施例2〕
製造例1で得られた多孔質中空樹脂粒子(1)に代えて、製造例2で得られた単中空樹脂粒子(1)を用いた以外は、実施例1と同様に行い、半導体封止用樹脂組成物(2)を調製した。
半導体封止用樹脂組成物(2)を熱ロールプレス機によって100℃でプレスしてフィルム状にして熱硬化し、膜厚100μmのフィルム(2)を得た。比誘電率及び誘電正接は、ネットワークアナライザ(アジレントテクノロジー社製)空洞共振摂動法により測定周波数10GHz及び測定温度23℃の条件で測定した。比誘電率は3.19、誘電正接は0.0179であった。フィルム(2)は、アンダーフィルやモールド樹脂とし得る。
【0270】
〔実施例3〕
製造例1で得られた多孔質中空樹脂粒子(1)20.0重量部に代えて、製造例1で得られた多孔質中空樹脂粒子(1)10.0重量部と製造例2で得られた単中空樹脂粒子(1)10重量部を用いた以外は、実施例1と同様に行い、半導体封止用樹脂組成物(3)を調製した。
半導体封止用樹脂組成物(3)を熱ロールプレス機によって100℃でプレスしてフィルム状にして熱硬化し、膜厚100μmのフィルム(3)を得た。比誘電率及び誘電正接は、ネットワークアナライザ(アジレントテクノロジー社製)空洞共振摂動法により測定周波数10GHz及び測定温度23℃の条件で測定した。比誘電率は3.35、誘電正接は0.0188であった。フィルム(3)は、アンダーフィルやモールド樹脂とし得る。
【0271】
〔比較例1〕
製造例1で得られた多孔質中空樹脂粒子(1)20.0重量部、球状溶融シリカ1(デンカ社製、商品名「FB560」、平均粒径(D50)30μm)40.0重量部用いる代わりに、球状溶融シリカ1(デンカ社製、商品名「FB560」、平均粒径(D50)30μm)60.0重量部を用いた以外は、実施例1と同様に行い、半導体封止用樹脂組成物(C1)を調製した。
半導体封止用樹脂組成物(C1)を熱ロールプレス機によって100℃でプレスしてフィルム状にして熱硬化し、膜厚100μmのフィルム(C1)を得た。比誘電率及び誘電正接は、ネットワークアナライザ(アジレントテクノロジー社製)空洞共振摂動法により測定周波数10GHz及び測定温度23℃の条件で測定した。比誘電率は3.90、誘電正接は0.0200であった。フィルム(C1)は、アンダーフィルやモールド樹脂とし得る。
【0272】
〔実施例4〕
(樹脂ワニスAの調製)
エポキシ樹脂Aとしてビフェニルアラルキル型ノボラックエポキシ樹脂(日本化薬社製、NC-3000)11.0重量部、フェノール樹脂Aとしてビフェニルジメチレン型フェノール樹脂(日本化薬社製、GPH-103)8.8重量部、シアネート樹脂Aとしてノボラック型シアネート樹脂(ロンザジャパン社製、プリマセットPT-30)16.0重量部、シアネート樹脂BとしてビスフェノールA型シアネート樹脂(ロンザジャパン社製、プリマセットBA230)4.0重量部、をメチルエチルケトンに溶解、分散させた。さらに、製造例1で得られた多孔質中空樹脂粒子(1)20.0重量部、無機充填材Aとして球状シリカ(アドマテックス社製、SO-32R、平均粒径1μm)40.0重量部、カップリング剤Aとしてγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GE東芝シリコーン社製、A187)0.2重量部を添加して、高速撹拌装置を用いて30分間撹拌し、不揮発分50重量%となるように調整し、樹脂組成物のワニスである樹脂ワニスAを調製した。
離型剤が塗布されたPETフィルム上に、アプリケーターを用いて樹脂ワニスAを塗工した後、樹脂組成物中の溶剤を乾燥除去して熱硬化することで膜厚100μmのフィルムを得た。比誘電率及び誘電正接を、ネットワークアナライザ(アジレントテクノロジー社製)空洞共振摂動法により測定周波数10GHz及び測定温度23℃の条件で測定したところ、比誘電率は2.69、誘電正接は0.0216であった。
(キャリア材料A、Bの製造)
得られた樹脂ワニスAをPETフィルム(ポリエチレンテレフタレート、帝人デュポンフィルム社製、ピューレックスフィルム、厚さ36μm)上に、ダイコーター装置を用いて、乾燥後の樹脂層の厚さが13.0μmとなるように塗工し、160℃の乾燥装置で5分間乾燥して、第一樹脂層用のPETフィルム付き樹脂シートA(キャリア材料A)を得た。
また、得られた樹脂ワニスAをPETフィルム(ポリエチレンテレフタレート、帝人デュポンフィルム社製、ピューレックスフィルム、厚さ36μm)上に同様に塗工し、乾燥後の樹脂層の厚さが7.0μmになるように塗工し、160℃の乾燥機で5分間乾燥して、第二樹脂層用のPETフィルム付き樹脂シートB(キャリア材料B)を得た。
(プリプレグ1(P1)の製造)
得られたキャリア材料A及びキャリア材料Bを、ガラス繊維基材(厚さ15μm、ユニチカグラスファイバー社製、Eガラス織布、E02Z 04 53SK、IPC規格1015、線膨張係数:5.5ppm/℃)の両面に、それぞれの樹脂層がガラス繊維基材と向き合うように配し、真空ラミネート装置及び熱風乾燥装置によって樹脂組成物を含浸させ、PETフィルムが積層されたプリプレグを得た。
具体的には、ガラス繊維基材の両面にキャリア材料A及びキャリア材料Bがガラス繊維基材の幅方向の中心に位置するように、それぞれ重ね合わせ、常圧より9.999×104Pa(約750Torr)以上減圧した条件下で、80℃のラミネートロールを用いて接合した。
ここで、ガラス繊維基材の幅方向寸法の内側領域においては、キャリア材料A及びキャリア材料Bの樹脂層をガラス繊維基材の両面側にそれぞれ接合するとともに、ガラス繊維基材の幅方向寸法の外側領域においては、キャリア材料A及びキャリア材料Bの樹脂層同士を接合した。
次に、上記の接合したものを、120℃に設定した横搬送型の熱風乾燥装置内を2分間通すことによって、圧力を作用させることなく加熱処理し、プリプレグ1(P1)を得た。このとき、第一樹脂層の厚み(C1)が9μm、ガラス繊維基材層の厚みが15μm、第二樹脂層の厚み(C2)が3μmで、総厚27μmであり、C2/C1が0.33であった。なお、樹脂層の厚みは、プリプレグ1(P1)の断面を切り出し、光学顕微鏡で観察することにより測定した。
(金属箔付き積層板(1)の準備)
得られたプリプレグ1(P1)2枚をそれぞれ両面のPETフィルムを剥離して、互いの第一樹脂層がそれぞれ向き合うように積層し、得られた積層体の両面に、12μmの銅箔(三井金属鉱業社製、3EC-VLP箔)を重ね合わせ、220℃、3MPaで2時間加熱加圧成形することにより、金属箔付き積層板(1)を得た。得られた金属箔付き積層板(1)のコア層(積層板からなる部分)の厚みは、0.054mmであった。なお、プリプレグや樹脂層は、硬化前後で厚みがほとんど変化しなかった。そのため、コア層(積層板からなる部分)の厚みはプリプレグの厚みの合計となっている。
(樹脂ワニスGの調製)
シアネート樹脂Aとしてノボラック型シアネート樹脂(ロンザジャパン社製、プリマセットPT-30)25重量部、エポキシ樹脂Aとしてビフェニルアラルキル型ノボラックエポキシ樹脂(日本化薬社製、NC-3000)25重量部、フェノキシ樹脂Aとして上記で作製したビスフェノールアセトフェノン構造を含むフェノキシ樹脂10重量部、硬化促進剤としてイミダゾール化合物(四国化成工業社製、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール)0.4重量部をメチルエチルケトンに溶解、分散させた。さらに製造例1で得られた多孔質中空樹脂粒子(1)20.0重量部、無機充填材Aとして球状シリカ(アドマテックス社製、SO-32R、平均粒径1μm)を19.4重量部、カップリング剤Aとしてγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GE東芝シリコーン社製、A187)0.2重量部を添加して、高速撹拌装置を用いて30分間撹拌して、不揮発分50重量%となるように調整し、樹脂組成物のワニスである樹脂ワニスGを調製した。
離型剤が塗布されたPETフィルム上に、アプリケーターを用いて樹脂ワニスGを塗工した後、樹脂組成物中の溶剤を乾燥除去して熱硬化することで膜厚100μmのフィルムを得た。比誘電率及び誘電正接を、ネットワークアナライザ(アジレントテクノロジー社製)空洞共振摂動法により測定周波数10GHz及び測定温度23℃の条件で測定したところ、比誘電率は2.85、誘電正接は0.0187であった。
(キャリア材料C、Dの製造)
得られた樹脂ワニスGをPETフィルム(ポリエチレンテレフタレート、帝人デュポンフィルム社製、ピューレックスフィルム、厚さ36μm)上に、ダイコーター装置を用いて、乾燥後の樹脂層の厚さが22.0μmとなるように塗工し、160℃の乾燥装置で5分間乾燥して、第一樹脂層用のPETフィルム付き樹脂シートC(キャリア材料C)を得た。
また、得られた樹脂ワニスGをPETフィルム(ポリエチレンテレフタレート、帝人デュポンフィルム社製、ピューレックスフィルム、厚さ36μm)上に同様に塗工し、乾燥後の樹脂層の厚さが11.0μmになるように、160℃の乾燥機で5分間乾燥して、第二樹脂層用のPETフィルム付き樹脂シートD(キャリア材料D)を得た。
(ビルドアップ層Aの製造)
得られたキャリア材料C及びキャリア材料Dを、ガラス繊維基材(厚さ15μm、ユニチカグラスファイバー社製、Eガラス織布、E02Z 04 53SK、IPC規格1015、線膨張係数:5.5ppm/℃)の両面に、それぞれの樹脂層がガラス繊維基材と向き合うように配し、真空ラミネート装置及び熱風乾燥装置によって樹脂組成物を含浸させ、PETフィルムが積層されたビルドアップ層Aを得た。
具体的には、ガラス繊維基材の両面にキャリア材料C及びキャリア材料Dがガラス繊維基材の幅方向の中心に位置するように、それぞれ重ね合わせ、常圧より9.999×104Pa(約750Torr)以上減圧した条件下で、80℃のラミネートロールを用いて接合した。
ここで、ガラス繊維基材の幅方向寸法の内側領域においては、キャリア材料C及びキャリア材料Dの樹脂層をガラス繊維基材の両面側にそれぞれ接合するとともに、ガラス繊維基材の幅方向寸法の外側領域においては、キャリア材料C及びキャリア材料Dの樹脂層同士を接合した。
次に、上記の接合したものを、120℃に設定した横搬送型の熱風乾燥装置内を2分間通すことによって、圧力を作用させることなく加熱処理して、ビルドアップ層Aを得た。このとき、第一樹脂層の厚み(C1)が18μm、ガラス繊維基材層の厚みが15μm、第二樹脂層の厚み(C2)が7μmで、総厚40μmであり、C2/C1が0.39であった。なお、樹脂層の厚みは、ビルドアップ層Aの断面を切り出し、光学顕微鏡で観察することにより測定した。
(樹脂ワニスHの調製)
シアネート樹脂Aとしてノボラック型シアネート樹脂(ロンザジャパン社製、プリマセットPT-30)25重量部、エポキシ樹脂Aとしてビフェニルアラルキル型ノボラックエポキシ樹脂(日本化薬社製、NC-3000)25重量部、フェノキシ樹脂Aとして上記で作製したビスフェノールアセトフェノン構造を含むフェノキシ樹脂10重量部、硬化促進剤としてイミダゾール化合物(四国化成工業社製、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール)0.4重量部をメチルエチルケトンに溶解、分散させた。さらに製造例1で得られた多孔質中空樹脂粒子(1)20.0重量部、無機充填材Aとして球状シリカ(アドマテックス社製、SO-32R、平均粒径1μm)を19重量部、カップリング剤Aとしてγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GE東芝シリコーン社製、A187)0.2重量部、着色剤Aとしてフタロシアニンブルー/ベンゾイミダゾロン/メチルエチルケトン(=1/1/8)混合物:(山陽色素社製)固形分で0.4重量部を添加して、高速撹拌装置を用いて30分間撹拌して、不揮発分50重量%となるように調整し、樹脂組成物のワニスである樹脂ワニスHを調製した。
(キャリア材料E、Fの製造)
得られた樹脂ワニスHをPETフィルム(ポリエチレンテレフタレート、帝人デュポンフィルム社製、ピューレックスフィルム、厚さ36μm)上に、ダイコーター装置を用いて乾燥後の樹脂層の厚さが14.0μmとなるように塗工し、これを160℃の乾燥装置で5分間乾燥して、第一樹脂層用のPETフィルム付き樹脂シートE(キャリア材料E)を得た。
また、得られた樹脂ワニスHをPETフィルム(ポリエチレンテレフタレート、帝人デュポンフィルム社製、ピューレックスフィルム、厚さ36μm)上に同様に塗工し、乾燥後の樹脂層の厚さが9.0μmになるように、160℃の乾燥機で5分間乾燥して、第二樹脂層用のPETフィルム付き樹脂シートF(キャリア材料F)を得た。
(ソルダーレジスト層Aの製造)
得られたキャリア材料E及びキャリア材料Fを、ガラス繊維基材(厚さ15μm、ユニチカグラスファイバー社製、Eガラス織布、E02Z 04 53SK、IPC規格1015、線膨張係数:5.5ppm/℃)の両面に、それぞれの樹脂層がガラス繊維基材と向き合うように配し、真空ラミネート装置及び熱風乾燥装置によって樹脂組成物を含浸させ、PETフィルムが積層されたソルダーレジスト層Aを得た。
具体的には、ガラス繊維基材の両面にキャリア材料E及びキャリア材料Fがガラス繊維基材の幅方向の中心に位置するように、それぞれ重ね合わせ、常圧より9.999×104Pa(約750Torr)以上減圧した条件下で、80℃のラミネートロールを用いて接合した。
ここで、ガラス繊維基材の幅方向寸法の内側領域においては、キャリア材料E及びキャリア材料Fの樹脂層をガラス繊維基材の両面側にそれぞれ接合するとともに、ガラス繊維基材の幅方向寸法の外側領域においては、キャリア材料E及びキャリア材料Fの樹脂層同士を接合した。
次に、上記の接合したものを、120℃に設定した横搬送型の熱風乾燥装置内を2分間通すことによって、圧力を作用させることなく加熱処理して、ソルダーレジスト層Aを得た。このとき、第一樹脂層の厚み(C1)が10μm、ガラス繊維基材層の厚みが15μm、第二樹脂層の厚み(C2)が5μmで、総厚30μmであり、C2/C1が0.5であった。なお、樹脂層の厚みは、ソルダーレジスト層Aの断面を切り出し、光学顕微鏡で観察することにより測定した。
(半導体パッケージ(1)の製造)
得られた金属箔付き積層板(1)をコア基板として用い、その両面に回路パターン形成(残銅率70%、L/S=50/50μm)した内層回路基板の表裏に、得られたビルドアップ層Aの第一樹脂層側のPETフィルムを剥離して第一樹脂層を重ね合わせた。これに対して、真空加圧式ラミネーター装置を用いて、温度150℃、圧力1MPa、時間120秒で真空加熱加圧成形した。その後、熱風乾燥装置にて220℃で60分間加熱硬化をおこない、第二樹脂層側のPETフィルムを剥離した。次いで、炭酸レーザーによりブラインドビアホール(非貫通孔)を形成した。つぎにビア内および、樹脂層表面を、60℃の膨潤液(アトテックジャパン社製、スウェリングディップ セキュリガント P)に5分間浸漬し、さらに80℃の過マンガン酸カリウム水溶液(アトテックジャパン社製、コンセントレート コンパクト CP)に10分浸漬後、中和して粗化処理をおこなった。
次に、脱脂、触媒付与、活性化の工程を経た後、無電解銅めっき皮膜を約0.5μm形成し、めっきレジストを形成し、無電解銅めっき皮膜を給電層としてパターン電気めっき銅10μm形成させ、L/S=50μm/50μmの微細回路加工を施した。次に、熱風乾燥装置にて、200℃で60分間アニール処理を行った後、フラッシュエッチングで給電層を除去した。
次に、得られたソルダーレジスト層Aを重ね合わせ、これに真空加圧式ラミネーター装置を用いて、温度150℃、圧力1MPa、時間120秒で真空加熱加圧成形した。その後、熱風乾燥装置にて、220℃で60分間加熱硬化を行い、PETフィルムを剥離した。次いで、半導体素子搭載パッドなどが露出するように炭酸レーザーによりブラインドビアホール(非貫通孔)を形成した。
最後に、ソルダーレジスト層Aから露出した回路層上へ、無電解ニッケルめっき層3μmと、さらにその上へ、無電解金めっき層0.1μmとからなるめっき層を形成し、得られた基板を50mm×50mmサイズに切断し、半導体パッケージ用の回路基板(1)を得た。
半導体パッケージ用の回路基板(1)上に、半導体素子(TEGチップ、サイズ20mm×20mm、厚み725μm)を、フリップチップボンダー装置により、加熱圧着により搭載した。次に、IRリフロー炉で半田バンプを溶融接合した後、実施例1で得られた半導体封止用樹脂組成物(1)を充填し、この半導体封止用樹脂組成物(1)を硬化させることで、半導体パッケージ(1)を得た。なお、半導体封止用樹脂組成物(1)は、温度150℃、120分の条件で硬化させた。半導体素子の半田バンプとしては、Sn/Ag/Cu組成の鉛フリー半田で形成されたものを用いた。
半導体モジュール用の回路基板上に、半導体パッケージ(1)を加熱圧着により搭載した。次に、IRリフロー炉で半田ボールを用いて溶融接合した。半導体パッケージの半田ボールは、Sn/Ag/Cu組成の鉛フリー半田で形成されたものを用いた。
【産業上の利用可能性】
【0273】
本発明の実施形態による半導体封止用樹脂組成物、アンダーフィル、、モールド樹脂、及び半導体パッケージは、低誘電特性に優れており、樹脂封止型電子部品装置の分野で有用である。特に次世代通信システムやミリ波レーダーなどに利用される高周波信号(例えば、5GHzから90GHzの周波数帯)を扱うに電子部品装置の分野で極めて有用である。
【符号の説明】
【0274】
100 半導体パッケージ
10 基板
12 半田ボール
20 半導体素子
22 バンプ
30 モールド樹脂
32 アンダーフィル