JP2000297201A - フリップチップ型半導体装置用封止材及びフリップチップ型半導体装置 - Google Patents

フリップチップ型半導体装置用封止材及びフリップチップ型半導体装置

Info

Publication number
JP2000297201A
JP2000297201A JP2000023748A JP2000023748A JP2000297201A JP 2000297201 A JP2000297201 A JP 2000297201A JP 2000023748 A JP2000023748 A JP 2000023748A JP 2000023748 A JP2000023748 A JP 2000023748A JP 2000297201 A JP2000297201 A JP 2000297201A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
epoxy resin
sealing material
type semiconductor
flip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000023748A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazumasa Sumida
和昌 隅田
Kimitaka Kumagai
公孝 熊谷
Miyuki Wakao
幸 若尾
Toshio Shiobara
利夫 塩原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP2000023748A priority Critical patent/JP2000297201A/ja
Publication of JP2000297201A publication Critical patent/JP2000297201A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/2919Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/29198Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29199Material of the matrix
    • H01L2224/2929Material of the matrix with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/29198Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298Fillers
    • H01L2224/29299Base material
    • H01L2224/29386Base material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/83909Post-treatment of the layer connector or bonding area
    • H01L2224/83951Forming additional members, e.g. for reinforcing, fillet sealant
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00013Fully indexed content
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01004Beryllium [Be]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01005Boron [B]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01006Carbon [C]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01012Magnesium [Mg]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01013Aluminum [Al]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01033Arsenic [As]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01082Lead [Pb]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01087Francium [Fr]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/06Polymers
    • H01L2924/0665Epoxy resin
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025Semiconducting materials
    • H01L2924/10251Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253Silicon [Si]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【解決手段】 (A)液状エポキシ樹脂、(B)無機質
充填剤、(C)エポキシ樹脂に対する溶解度が1重量%
以下で、融点が170℃以上であり、平均粒径が1〜5
μm、最大粒径が20μm以下である、下記一般式
(1) (式中、R1及びR2は水素原子、メチル基、エチル基、
ヒドロキシメチル基又はフェニル基を示し、R3はメチ
ル基、エチル基、フェニル基又はアリル基を示し、R4
は水素原子又は下記式(2) で示される基である。)で表わされる硬化促進剤を主成
分とする液状エポキシ樹脂組成物からなることを特徴と
するフリップチップ型半導体装置用封止材。 【効果】 本発明のフリップチップ型半導体装置用封止
材は、薄膜侵入特性、保存安定性に優れており、この封
止材を用いて封止されたフリップチップ型半導体装置
は、非常に信頼性の高いものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップ型
半導体装置用封止材及びこの封止材にて封止されたフリ
ップチップ型半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電気機
器の小型、軽量化、高機能化に伴い、半導体の実装方法
もピン挿入タイプから表面実装が主流になっている。そ
して、ベアチップ実装の一つにフリップチップ(FC)
実装がある。FC実装とは、LSIチップの配線パター
ン面に高さ10〜100μm程度のバンプといわれる電
極を数個から数千個形成し、基板の電極を導電ペースト
或いは半田等で接合する方式である。このため、FCの
保護に用いる封止材料は、基板とLSIチップのバンプ
等による数10μm程度の隙間に浸透させる必要があ
る。従来のフリップチップ用アンダーフィル材として使
用される液状エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と硬
化剤及び無機質充填剤を配合し、信頼性を高めるために
半導体のチップや基板、バンプと線膨張係数を一致させ
るために、多量の無機質充填剤を配合する処方が主流と
なってきている。
【0003】しかし、このような充填剤を高充填したフ
リップチップ用アンダーフィル材においては、応力特性
においては何ら問題はなくなってきているが、一方では
充填剤の高充填化により粘度が高くなり、チップと基板
の隙間に侵入する速度が著しく低下し、生産性が非常に
悪くなるといった問題点が提示されており、この問題点
の改善が望まれる。
【0004】また、従来アンダーフィル材としての液状
エポキシ樹脂組成物においては、硬化剤として酸無水物
が広く用いられている。しかし、酸無水物は吸湿し易い
ため、硬化前では吸湿による粘度上昇により侵入性がば
らついたり途中でとまってしまう現象が見られ、また、
未硬化の酸無水物は容易に水を取り込み、硬化後もエス
テル結合のため加水分解が促進され、吸湿により体積膨
張が起こり、半田バンプとリード界面の抵抗値を増大さ
せてしまうというような信頼性の問題が生じている。
【0005】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、多量の無機質充填剤を配合しても、低粘度で隙間侵
入させることが可能で、信頼性の優れたフリップチップ
型半導体装置用封止材及びこの封止材で封止したフリッ
プチップ型半導体装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、(A)液状エポキシ樹脂、(B)無機質充填剤を含
むエポキシ樹脂組成物の反応促進剤(硬化促進剤)とし
て、下記一般式(1)で示され、エポキシ樹脂に対する
溶解度が1重量%以下で、融点が170℃以上、平均粒
径が1〜5μm、最大粒径が20μm以下のイミダゾー
ル化合物を用いることにより、高温時の安定性に優れ、
多量の無機質充填剤を配合しても、半導体装置を高温に
することによって、低粘度で隙間侵入させることが可能
であり、特にフリップチップ型半導体装置のアンダーフ
ィル材として有効な封止材が得られることを知見した。
【0007】更に、上述したように、従来、アンダーフ
ィル材としての液状エポキシ樹脂組成物においては、硬
化剤として酸無水物が広く用いられている。しかし、酸
無水物は吸湿し易いため、硬化前では吸湿による粘度上
昇により侵入性がばらついたり途中でとまってしまう現
象が見られ、また、未硬化の酸無水物は容易に水を取り
込み、硬化後もエステル結合のため加水分解が促進さ
れ、吸湿により体積膨張が起こり、半田バンプとリード
界面の抵抗値を増大させてしまうというような信頼性の
問題が生じており、そこで本発明者は飽和吸湿量をいか
に下げるかが信頼性向上のための重要なファクターの一
つと考え、エステル結合よりも加水分解しにくいエポキ
シ自己縮合(エーテル結合)を持つ樹脂組成物を検討し
た。この硬化系を用いることによって湿度による特性の
劣化、例えば吸水後の接着力低下、吸水後のTg(ガラ
ス転移温度)の低下等を抑えることが可能である。しか
し、酸無水物硬化系に比ベ、エポキシ自己縮合系は、樹
脂の粘度が高粘度傾向にあり、侵入特性が劣るという欠
点があったが、高温で安定な上記硬化促進剤を用い、デ
バイスを高温に保つことによって封止材を低粘度にし、
侵入度を高めることができること、また、酸無水物は、
保存安定性が悪く、保存には極低温で保管しなければな
らなかったが、本発明の組成物は潜在性触媒を用いてい
るため保存安定性に優れており、常温で168時間粘度
変化しないことを知見した。
【0008】従って、本発明のエポキシ樹脂組成物から
なるフリップチップ型半導体装置用封止材は、特にアン
ダーフィル材として薄膜侵入特性、保存安定性に優れて
おり、この封止材を用いた半導体装置は非常に信頼性の
高いものであることを見出し、本発明をなすに至ったも
のである。
【0009】即ち、本発明は、(A)液状エポキシ樹
脂、(B)無機質充填剤、(C)エポキシ樹脂に対する
溶解度が1重量%以下で、融点が170℃以上であり、
平均粒径が1〜5μm、最大粒径が20μm以下であ
る、下記一般式(1)で表わされる硬化促進剤を主成分
とする液状エポキシ樹脂組成物からなることを特徴とす
るフリップチップ型半導体装置用封止材、及び、この封
止材で封止されたフリップチップ型半導体装置を提供す
る。
【0010】
【化3】 (式中、R1及びR2は水素原子、メチル基、エチル基、
ヒドロキシメチル基又はフェニル基を示し、R3はメチ
ル基、エチル基、フェニル基又はアリル基を示し、R4
は水素原子又は下記式(2)で示される基である。)
【0011】
【化4】
【0012】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のフリップチップ型半導体装置用封止材(液状エ
ポキシ樹脂組成物)において、(A)成分の液状のエポ
キシ樹脂は、一分子中に2個以上のエポキシ基があれば
いかなるものでも使用可能であるが、特に、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
脂等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
シ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エ
ポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロペンタ
ジエン型エポキシ樹脂などが例示される。この中でも室
温で液状のエポキシ樹脂を使用する。これらのエポキシ
樹脂には、下記構造で示されるエポキシ樹脂を侵入性に
影響を及ぼさない範囲で添加しても何ら問題はない。
【0013】
【化5】
【0014】上記液状エポキシ樹脂中の全塩素含有量
は、1500ppm以下、望ましくは1000ppm以
下であることが好ましい。また、100℃で50%エポ
キシ樹脂濃度における20時間での抽出水塩素が10p
pm以下であることが好ましい。全塩素含有量が150
0ppmを超え、抽出水塩素が10ppmを超えると、
半導体素子の信頼性、特に耐湿性に悪影響を与えるおそ
れがある。
【0015】一方、(B)成分として用いられる無機質
充填剤としては、膨張係数を小さくする目的から従来知
られている各種の無機質充填剤を使用るすことができ
る。具体的に、無機質充填剤としては、溶融シリカ、結
晶シリカ、アルミナ、ボロンナイトライド、チッカアル
ミ、チッカ珪素、マグネシア、マグネシウムシリケート
などが使用される。充填剤の平均粒径及び最大粒径は、
侵入性の向上と低線膨張化の両立を図るため、フリップ
チップギャップ幅(基板と半導体チップとの間隙)に対
して平均粒径が約1/10以下、最大粒径が1/2以下
であることが好ましい。特には、平均粒径は10μm以
下、好ましくは0.5〜10μm、より好ましくは1〜
5μm、更に好ましくは1〜3μmとすることがよく、
また最大粒径は50μm以下、好ましくは45μm以下
とすることがよい。なお、この平均粒径は、例えば、レ
ーザー光回折法等による粒度分布測定装置を用いて、重
量平均値(又はメジアン径)などとして用いることがで
きる。
【0016】上記充填剤は、エポキシ樹脂100重量部
に対して100〜400重量部、望ましくは、エポキシ
樹脂100重量部に対して150〜250重量部の範囲
で配合することが好ましい。100重量部未満では、膨
張係数が大きく冷熱試験においてクラックの発生を誘発
させるおそれがある。400重量部を超えると、粘度が
高くなり、薄膜侵入性の低下をもたらすおそれがある。
【0017】本発明においては、上記エポキシ樹脂の硬
化促進剤(反応促進剤)として、エポキシ樹脂に対する
溶解度が1重量%以下で、融点が170℃以上であり、
平均粒径が1〜5μm、最大粒径が20μm以下であ
る、下記一般式(1)のイミダゾール化合物を用いる。
【0018】
【化6】 (式中、R1及びR2は水素原子、メチル基、エチル基、
ヒドロキシメチル基又はフェニル基を示し、R3はメチ
ル基、エチル基、フェニル基又はアリル基を示し、R4
は水素原子又は下記式(2)で示される基である。)
【0019】
【化7】
【0020】具体的に硬化促進剤としては、融点が17
0℃以上の2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミ
ダゾリル−(1)’]−エチル−S−トリアジン、2,
4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミ
ダゾリル−(1)’]−エチル−S−トリアジン、2,
4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−
(1)’]−エチル−S−トリアジンイソシアヌール酸
付加物、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメ
チルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキ
シメチルイミダゾール、2−アリール−4,5−ジフェ
ニルイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾ
ールなどのイミダゾール誘導体が最も適している。これ
らイミダゾール誘導体は常温で固体であり、平均粒径が
5μm以下、最大粒径が20μm以下のものを使用す
る。好ましくは平均粒径2〜5μmかつ最大粒径が15
μm以下のものである。硬化促進剤の平均粒径が小さす
ぎると、比表面積が大きくなり、混合した時の粘度が高
くなるおそれがある。5μmを超えると、エポキシ樹脂
との分散が不均一になり、信頼性の低下を引き起こす。
更に、この硬化促進剤の粒度、比表面積は、無機質充填
剤の粒度、比表面積に比べ大きくすることが好ましい。
小さいと混合、混練時に硬化促進剤が不均一に分散さ
れ、硬化性が悪くなり、信頼性に悪影響を及ぼすおそれ
がある。例えば、シリカ充填剤が平均粒径1〜3μm、
比表面積2.5m2/gの場合、硬化促進剤の平均粒径
は3〜5μm、比表面積は2.5〜10m2/gが好ま
しい。また、純度は、90%以上、好ましくは93%以
上であり、90%未満では反応性にばらつきが生じ、硬
化性、侵入特性にばらつきが生じるおそれがある。
【0021】なお、本発明において、ここでの平均粒径
は、例えばレーザー光回折法等による重量平均値(又は
メディアン径)等として求めることができる。
【0022】上記硬化促進剤の配合量は、エポキシ樹脂
100重量部に対して1〜15重量部、特に2〜7重量
部とすることが好ましい。配合量が少なすぎると硬化性
が低下し、多すぎると保存性が低下するおそれがある。
【0023】本発明の組成物には、応力を低下させる目
的でシリコーンゴム、シリコーンオイルや液状のポリブ
タジエンゴム、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチ
レン共重合体といった熱可塑性樹脂などを配合してもよ
い。好ましくは、アルケニル基含有エポキシ樹脂又はフ
ェノール樹脂のアルケニル基と、下記平均組成式(3)
で示される一分子中の珪素原子の数が20〜400、好
ましくは40〜200であり、SiH基の数が1〜5、
好ましくは1〜3、より好ましくは2であるオルガノポ
リシロキサンのSiH基との付加反応により得られる共
重合体を配合することがよい。
【0024】 HabSiO(4-a-b)/2 (3) (式中、Rは置換又は非置換の一価炭化水素基、aは
0.002〜0.1、好ましくは0.01〜0.1、b
は1.8〜2.2、好ましくは1.95〜2.05、
1.81≦a+b≦2.3、好ましくは1.96≦a+
b≦2.06を満足する正数を示す。)
【0025】なお、Rの一価炭化水素基としては、炭素
数1〜10、特に1〜8のものが好ましく、メチル基、
エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イ
ソブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、シクロ
ヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基、ビ
ニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセ
ニル基等のアルケニル基、フェニル基、キシリル基、ト
リル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル
基、フェニルプロピル基等のアラルキル基などや、これ
らの炭化水素基の水素原子の一部又は全部を塩素、フッ
素、臭素等のハロゲン原子で置換したクロロメチル基、
ブロモエチル基、トリフルオロプロピル基等のハロゲン
置換一価炭化水素基を挙げることができる。上記共重合
体としては、中でも下記構造のものが望ましい。
【0026】
【化8】
【0027】
【化9】 (上記式中、Rは上記と同じ、R1は水素原子又は炭素
数1〜4のアルキル基、R2は−CH2CH2CH2-、−
OCH2−CH(OH)−CH2−O−CH2CH2CH2
−又は−O−CH2CH2CH2−である。nは4〜19
9、好ましくは19〜99の整数、pは1〜10の整
数、qは1〜10の整数である。)
【0028】上記共重合体は、ジオルガノポリシロキサ
ン単位がエポキシ樹脂100重量部に対し0〜20重量
部、特には2〜15重量部含まれるように配合すること
で、応力をより一層低下させることができる。
【0029】本発明の封止材には、更に必要に応じ、接
着向上用炭素官能性シラン、カーボンブラックなどの顔
料、染料、酸化防止剤、表面処理剤(γ−グリシドキシ
プロピルトリメトキシシランなど)、その他の添加剤を
配合することができる。また、必要により本発明の効果
を妨げない範囲で、公知の他の硬化剤、硬化促進剤を配
合することができるが、酸無水物硬化剤の使用は避ける
ことが望ましい。
【0030】本発明のエポキシ樹脂組成物は、例えば、
エポキシ樹脂、無機質充填剤などと硬化促進剤を同時に
又は別々に必要により加熱処理を加えながら撹拌、溶
解、混合、分散させることによって製造することができ
る。これらの混合物の混合、撹拌、分散等の装置は特に
限定されないが、撹拌、加熱装置を備えたライカイ機、
3本ロール、ボールミル、プラネタリーミキサー等を用
いることができる。これら装置を適宜組み合わせて使用
してもよい。
【0031】なお、本発明において、封止材として用い
る液状エポキシ樹脂組成物の粘度は、25℃において1
0,000ポイズ以下のものが好ましい。また、この封
止材の成形方法、成形条件は、常法とすることができる
が、好ましくは120℃で0.5時間以上、後に150
℃で0.5時間以上熱オーブンにて硬化、成形すること
が望ましい。ポストキュアーが150℃で0.5時間未
満では十分な硬化物特性が得られない場合があり、また
1次キュアーが120℃で0.5時間未満では硬化後に
ボイドが発生する場合がある。
【0032】ここで、本発明に係るフリップチップ型半
導体装置は、図1に示したように、通常、有機基板1の
配線パターン面に複数個のバンプ2を介して半導体チッ
プ3が搭載されているものであり、上記有機基板1と半
導体チップ3との間の隙間(バンプ2間の隙間)をアン
ダーフィル材4が充填され、その側部がフィレット材5
で封止されたものとすることができるが、本発明の封止
材は、特にアンダーフィル材を形成する場合に有効であ
る。
【0033】本発明の封止材をアンダーフィル材の形成
に用いる場合、その硬化物のガラス転移温度以下の膨張
係数が20〜40ppm/℃であることが好ましい。な
お、フィレット材用の封止材は公知のものでよく、特に
は上述したと同様の液状エポキシ樹脂組成物を用いるこ
とができるが、この場合はその硬化物のガラス転移温度
以下の膨張係数が10〜20ppm/℃であるものが好
ましい。
【0034】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
【0035】[実施例、比較例]表1,2に示す成分を
3本ロールで均一に混練することにより10種のエポキ
シ樹脂組成物を得た。これらのエポキシ樹脂組成物を用
いて、以下に示す試験を行った。その結果を表1,2に
示す。 [粘度]BH型回転粘度計を用いて20rpmの回転数
で25℃における粘度を測定した。 [チキソ比]BH型回転粘度計を用いて2rpmと20
rpmの粘度の比を25℃におけるチキソ比とした。 [ゲル化時間]組成物のゲル化時間を120℃、150
℃の熱板上で測定した。 [Tg]:ガラス転移温度 5mm×5mm×15mmの硬化物サンプルを用いてT
MA(熱機械分析装置)により5℃/分の速度で昇温し
た際の値を測定した。 [CTE−1]:Tg以下の膨張係数 [CTE−2]:Tg以上の膨張係数 上記ガラス転移温度の測定において、CTE−1は50
〜80℃の温度範囲、CTE−2は200〜230℃の
温度範囲における値を求めた。
【0036】[侵入試験]図2(A),(B)に示した
ように、熱板11上に下側スライドガラス12を載置
し、その上にそれぞれ厚さ80μmの2枚のポリイミド
フィルム13,13を1cmの間隔を隔ててセットし、
その上から上側スライドガラス14を被せ、上記両スラ
イドガラス12,14と2枚のポリイミドフィルム1
3,13とにより、幅1cm、高さ80μmの間隙15
を形成した。上記下側スライドガラス12上にエポキシ
樹脂組成物16を置き、熱板11を80℃,120℃に
設定した時、上記組成物16が上記間隙15に20mm
の距離まで浸透、到達するまでの時間を測定した。
【0037】[PCT剥離テスト]ポリイミドコートし
た10mm×10mmのシリコンチップを30mm×3
0mmのFR−4基板に約100μmのスペーサを用い
て積層し、生じた隙間に組成物を侵入、硬化させ、PC
T(121℃,2.1atm)の環境下に置き、168
hr後の剥離をC−SAMで確認した。
【0038】[熱衝撃性不良率]ポリイミドコートした
10mm×10mmにカットした厚み0.6mmのシリ
コンチップを30mm×30mmのFR−4基板に約1
00μmのスペーサを用いて積層し、生じた隙間にアン
ダーフィル材用組成物として上記エポキシ樹脂組成物を
侵入させ、フィレット部にフィレット材用組成物として
下記組成のエポキシ樹脂組成物を塗布し、150℃で4
時間硬化させ、得られた試験片を−55℃,1分/16
0℃,30秒の熱サイクルを繰り返して、100サイク
ル後に硬化物にクラック及び剥離が発生しているものを
不良とし、不良率を測定した(試験数=20)。フィレット材用エポキシ樹脂組成物 RE310 30重量部 RE304 17重量部 MH700 45重量部 SO32H 250重量部 KBM403 1.0重量部 HX3741 2重量部 下記式で示されるジオルガノポリシロキサン 8重量部 単位を含有する化合物フィレット材の特性 粘度(ポイズ/25℃) 300 ゲル化時間(秒/150℃) 74 Tg(℃) 130 CTE−1(ppm/℃) 18 CTE−2(ppm/℃) 65
【化10】
【0039】[保存安定性試験]25℃の恒温室に組成
物をポリビンに密閉したサンプルに対し、96時間の粘
度変化を測定した。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】
【0042】[成分] RE310:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本化
薬(株)製) RE304:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(日本化
薬(株)製) MH700:メチルテトラヒドロ無水フタル酸(新日本
理化(株)製) SO32H:最大粒径45μm以下で、平均粒径2μm
の真球状シリカ(アドマテクス(株)製) KBM403:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン(信越化学工業(株)製) 2PHZ−PW:平均粒径4.2μm、最大粒径15μ
m以下の2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイ
ミダゾール粉末(四国化成(株)製) 2P4MHZ−PW:平均粒径3.8μm、最大粒径1
5μm以下の2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキ
シメチルイミダゾール粉末(四国化成(株)製)2E4
MZ:2−エチル−4−メチルイミダゾール(室温で液
体)(四国化成(株)製) HX3741:イミダゾ−ル化合物を含有するマイクロ
カプセル化触媒(旭チバ(株)製) 2MZ−A−PW:2,4−ジアミノ−6−[2’−エ
チル−4’−メチルイミダゾリル−(1)’]−エチル
−S−トリアジン、平均粒径4.0μm、最大粒径15
μm(四国化成(株)製)
【0043】
【発明の効果】本発明のフリップチップ型半導体装置用
封止材は、薄膜侵入特性、保存安定性に優れており、こ
の封止材を用いて封止されたフリップチップ型半導体装
置は、非常に信頼性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】フリップチップ型半導体装置の一例を示す概略
図である。
【図2】侵入試験で用いたテストピースを示し、(A)
は側面図、(B)は平面図である。
【符号の説明】
1 有機基板 2 バンプ 3 半導体チップ 4 アンダーフィル材 5 フィレット材 11 熱板 12 下側スライドガラス 13 ポリイミドフィルム 14 上側スライドガラス 15 間隙 16 エポキシ樹脂組成物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若尾 幸 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内 (72)発明者 塩原 利夫 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)液状エポキシ樹脂、(B)無機質
    充填剤、(C)エポキシ樹脂に対する溶解度が1重量%
    以下で、融点が170℃以上であり、平均粒径が1〜5
    μm、最大粒径が20μm以下である、下記一般式
    (1) 【化1】 (式中、R1及びR2は水素原子、メチル基、エチル基、
    ヒドロキシメチル基又はフェニル基を示し、R3はメチ
    ル基、エチル基、フェニル基又はアリル基を示し、R4
    は水素原子又は下記式(2) 【化2】 で示される基である。)で表わされる硬化促進剤を主成
    分とする液状エポキシ樹脂組成物からなることを特徴と
    するフリップチップ型半導体装置用封止材。
  2. 【請求項2】 上記硬化促進剤が2−フェニル−4−メ
    チル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニ
    ル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール又は2,
    4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミ
    ダゾリル−(1)’]−エチル−S−トリアジンである
    請求項1記載の封止材。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の封止材で封止され
    たフリップチップ型半導体装置。
JP2000023748A 1999-02-12 2000-02-01 フリップチップ型半導体装置用封止材及びフリップチップ型半導体装置 Pending JP2000297201A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000023748A JP2000297201A (ja) 1999-02-12 2000-02-01 フリップチップ型半導体装置用封止材及びフリップチップ型半導体装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11-33730 1999-02-12
JP3373099 1999-02-12
JP2000023748A JP2000297201A (ja) 1999-02-12 2000-02-01 フリップチップ型半導体装置用封止材及びフリップチップ型半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000297201A true JP2000297201A (ja) 2000-10-24

Family

ID=26372477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000023748A Pending JP2000297201A (ja) 1999-02-12 2000-02-01 フリップチップ型半導体装置用封止材及びフリップチップ型半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000297201A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006160913A (ja) * 2004-12-08 2006-06-22 Sekisui Chem Co Ltd エポキシ系硬化性組成物及び電子部品
EP1754735A1 (en) * 2001-03-30 2007-02-21 Sunstar Giken Kabushiki Kaisha One pack thermosetting type epoxy resin composition and underfilling materials for semiconductor mounting
JP2008088378A (ja) * 2006-10-05 2008-04-17 Shin Etsu Chem Co Ltd 半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物、その製造方法及び半導体装置
JP2008189760A (ja) * 2007-02-02 2008-08-21 Fujitsu Ltd アンダーフィル剤、それを用いた半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2009256483A (ja) * 2008-04-17 2009-11-05 Denso Corp エポキシ樹脂組成物、アンダーフィル材及びそれを使用した電子装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1754735A1 (en) * 2001-03-30 2007-02-21 Sunstar Giken Kabushiki Kaisha One pack thermosetting type epoxy resin composition and underfilling materials for semiconductor mounting
US7449362B2 (en) 2001-03-30 2008-11-11 Sunstar Giken Kabushiki Kaisha One-component hot-setting epoxy resin composition and semiconductor mounting underfill material
JP2006160913A (ja) * 2004-12-08 2006-06-22 Sekisui Chem Co Ltd エポキシ系硬化性組成物及び電子部品
JP4718824B2 (ja) * 2004-12-08 2011-07-06 積水化学工業株式会社 エポキシ系硬化性組成物及び電子部品の製造方法
JP2008088378A (ja) * 2006-10-05 2008-04-17 Shin Etsu Chem Co Ltd 半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物、その製造方法及び半導体装置
JP2008189760A (ja) * 2007-02-02 2008-08-21 Fujitsu Ltd アンダーフィル剤、それを用いた半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2009256483A (ja) * 2008-04-17 2009-11-05 Denso Corp エポキシ樹脂組成物、アンダーフィル材及びそれを使用した電子装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100552877B1 (ko) 플립 칩형 반도체 장치용 봉지재 및 플립 칩형 반도체 장치
US6225704B1 (en) Flip-chip type semiconductor device
JP5354753B2 (ja) アンダーフィル材及び半導体装置
JP5502268B2 (ja) システムインパッケージ型半導体装置用の樹脂組成物セット
JP5116152B2 (ja) 半導体装置製造用の樹脂組成物
US6376923B1 (en) Flip-chip type semiconductor device sealing material and flip-chip type semiconductor device
JP4066174B2 (ja) 液状エポキシ樹脂組成物、フリップチップ型半導体装置及びその封止方法
US6429238B1 (en) Flip-chip type semiconductor device sealing material and flip-chip type semiconductor device
JP2008069291A (ja) 半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP3997422B2 (ja) 液状エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP3912515B2 (ja) 液状エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP3773022B2 (ja) フリップチップ型半導体装置
US6372839B1 (en) Flip-chip type semiconductor device underfill
JP2001055487A (ja) フリップチップ型半導体装置用封止材及びフリップチップ型半導体装置
JP2009173744A (ja) アンダーフィル剤組成物
JP2001055488A (ja) フリップチップ型半導体装置用封止材及びフリップチップ型半導体装置
JP2010111747A (ja) アンダーフィル剤組成物
JP5013536B2 (ja) アンダーフィル剤組成物
JP3674675B2 (ja) フリップチップ型半導体装置用アンダーフィル材
JP4697476B2 (ja) 液状エポキシ樹脂組成物及びフリップチップ型半導体装置
US6310120B1 (en) Flip-chip type semiconductor device sealing material
JP2000297201A (ja) フリップチップ型半導体装置用封止材及びフリップチップ型半導体装置
JP5354721B2 (ja) アンダーフィル剤組成物
JP4678149B2 (ja) 半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物及びフリップチップ型半導体装置
US7094844B2 (en) Liquid epoxy resin composition and semiconductor device