JP2001291804A - 半導体素子及び半導体装置並びに半導体実装構造 - Google Patents
半導体素子及び半導体装置並びに半導体実装構造Info
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Abstract
く、クラックや剥離が発生しにくい熱硬化性樹脂材料を
用いた半導体素子及びその半導体装置並びに半導体実装
構造を提供する。 【解決手段】半導体チップの少なくとも一部を熱硬化性
樹脂材料にて被覆又は/及び封止した半導体素子におい
て、前記熱硬化性樹脂材料は、重付加型熱硬化性樹脂
と、特定の有機ケイ素化合物と、前記重付加型熱硬化性
樹脂の硬化剤とを含む熱硬化性樹脂材料よりなり、 該
熱硬化性樹脂材料は前記半導体チップの動作時の接合点
の最大温度が150℃を超えることを特徴とする半導体
素子及びそれを用いた半導体装置並びに半導体実装構
造。
Description
素子、その装置及びその実装構造に関する。
部品用等の熱硬化性樹脂は、温度の変化により生じる剥
がれとクラックを防止するため、以下に記すことが重要
となる。半導体装置用では、260℃での半田リフロー
後と−50〜150℃の熱サイクルに対して半導体装置
が正しく動作するように、複合材料中の種々の界面で熱
応力が生じにくく、膨れとクラックが入りにくいものが
求められる。また、プリント基板用では、ワイヤーボン
ディング、またはCCBを用いたシリコンチップとプリ
ント基板との電気的接続の際、加熱してプリント基板に
部分的な圧力をかける必要がある。この時、プリント基
板が熱により軟化していると金属−金属間の接着が十分
にできないため、その後の製造工程または動作時の熱履
歴や外部からの力により容易に金属−金属間で剥離が発
生する。更に、プリント基板には260℃以上で半田浴
に含浸した場合に、変形しないこと、および、−50〜
150℃の熱サイクルに対して種々の界面で熱応力の発
生による配線の断線とクラックのないことが求められ
る。自動車部品用としては、−40℃〜140℃の熱衝
撃を受けても界面で熱応力による変形がないこと、環境
中の塩分,オイル,バッテリー液などに対して化学変化
しにくいことが求められる。更に半導体装置,プリント
基板,自動車部品等の製造プロセス中、樹脂を硬化する
際に発生する水等のガスによる膨れのないことが必須条
件である。
るために、特開平7−331069 号公報および特開平7−331
070 号公報はポリアミドイミド樹脂に金属酸化物ゾルを
分散させる方法が、特開平8−100107 号公報はエポキシ
樹脂に金属アルコキシドを添加し縮重合させることを、
特開平9−216938 号公報はフェノール樹脂中に金属アル
コキシドを膨潤させた後、縮重合させることを、特開平
9−291131 号公報はポリウレタン樹脂に金属アルコキシ
ドを添加しゾルゲン法により縮合する方法が報告されて
いる。しかしながら、これらの方法では硬化反応が縮重
合のため、その際に水の発生を伴い、複合材料の界面で
の膨れが生じるという問題がある。また、これらの技術
では、温度変化により複合材料の界面で発生する膨れと
クラックの発生の防止については考慮されていない。
を小さくするために、有機溶媒中に溶解したエポキシ樹
脂中にアルコキシシランと水を添加し、アルコキシシラ
ンのアルコキシ基を加水分解した後に溶媒除去し、加熱
して樹脂の硬化および水酸基の脱水をする方法がある。
しかしながら、この方法では水の発生と複合材料の界面
での高温での接着性に問題がある。
化性樹脂,シラン化合物および水の混合物を、金属,セ
ラミックまたは樹脂などの基材とともに硬化させて複合
体を作る方法であり、硬化の際に、副生成物として水と
アルコールが発生する。この水とアルコールのために、
金属基材が腐食したり、基材と樹脂との界面で膨れが生
じたり、成形品にクラックや剥離が生じたりする。さら
に、温度変化により基材と樹脂との界面で発生する膨れ
とクラックの発生の防止について考慮されていない。
温の弾性率と熱膨張係数の差が小さく、クラックや剥離
が発生しにくい熱硬化性樹脂材料を被覆、又は、及び封
止剤に用いた半導体素子,半導体装置及び半導体実装構
造を提供することにある。
又は半導体素子の少なくとも一部を熱硬化性樹脂材料に
て被覆又は/及び封止した半導体素子又は半導体装置、
或いは 基板の少なくとも一部が熱硬化性樹脂材料によ
って構成されたプリント基板上に半導体装置が搭載され
た半導体実装構造において、前記熱硬化性樹脂材料が以
下に示す材料から成るものである。
変化によって発生する応力の低減と高温で外部からの力
の負荷による熱硬化性樹脂材料の変形が発生しないため
の弾性率を確保することが重要である。応力の低減には
熱硬化性樹脂材料と基材との間の熱膨張を合わせるだけ
でなく、温度変化に対して熱膨張係数を一定にすること
が重要である。特に、Tg前後での熱膨張係数の変化を
抑えることが重要である。また、半田リフロー,環境温
度変化に対する信頼性を高めるためには、吸湿させた状
態で膨れとクラックを抑える必要があり、Tgを越えた
高温でのワイヤーボンディング等の金属−金属間の接続
の際、プリント基板に部分的に圧力をかける時の基板の
変形を抑える必要がある。そのために高温での熱硬化性
樹脂材料の弾性率の低下を抑えることが重要である。特
に、Tg前後での弾性率の変化を抑えることが必要であ
る。この温度変化に対するこれらの特性変化を抑えるの
に通常は樹脂に数μm〜10nmのフィラ添加する方法
が取られている。しかし、この方法では樹脂の物性変化
そのものは抑えられないため、フィラを添加した樹脂の
複合材料としての物性は樹脂単独の時と同様な変化をす
る。樹脂の温度に対する物性変化を抑えるには、温度変
化に対して物性変化の小さい物質を分子レベルで添加す
ることが重要と考えられる。本発明は温度変化に対して
物性変化が小さく、力学特性的に安定なSiO2 骨格を
分子レベルで均一に生成させ、また、そのSiO2 骨格
の末端に樹脂と共有結合する官能基を付与することによ
り樹脂と結合し、樹脂の温度変化に対する変化を小さく
する技術である。
いて、樹脂と基材との界面の膨れやクラックを防止する
ため、副生成物の発生を抑えることが重要である。樹脂
として重付加型熱硬化性樹脂を用いたのは硬化の際に副
生成物の発生をなくすためである。また、重付加型熱硬
化性樹脂に有機ケイ素化合物と水を添加し、その混合溶
液に対して硬化剤を添加する前に予め熱処理を施したの
は、樹脂の熱硬化を行う前に、副生成物として発生する
水やアルコールの生成を抑えることを目的としている。
硬化性樹脂と、下記一般式(1)又は(2)の
付加型熱硬化性樹脂の硬化剤と付加反応を起こす官能基
を含む有機基であり、かつ、R',R'',R''および
R''''はSiRO3/2 を繰り返しの単位として0〜3個
有する含ケイ素基である)とを含むことにある。
が低いので、あらゆる熱硬化性樹脂成形品に用いること
ができる。そして、この熱硬化性樹脂材料に水(有機ケ
イ素化合物、特にシラン化合物に対してモル比で3〜
0.02 倍量が好ましい)を加えて加熱した後、硬化剤
を添加してから加熱すれば、硬化した樹脂は、耐熱性が
高く、室温と高温における熱膨張係数の差が小さいの
で、熱応力が生じにくく、クラックが入りにくい。
外部からの力の負荷による熱硬化性樹脂材料の変形が発
生が抑えられる。また、硬化する際に、水やアルコール
などの副生成物の発生は僅であるから、金属,セラミッ
クまたは樹脂などの基材とともに用いて複合材を製造し
ても、基材と樹脂との界面で膨れが生じたり、成形品に
クラックや剥離が生じたりすることがない。
の29Si−NMRの化学シフトの−53ppmから−72p
pmのピークの積分値は、−40ppmから−52ppmのピー
クの積分値の1倍から50倍である。これは、シラン化
合物がSi−O−Siの結合を形成して分子量が増加し
たことを示すが、熱硬化性樹脂材料の溶液は、重付加型
熱硬化性樹脂モノマーが相溶性のよい溶媒として存在す
るので、低粘度でかつ固体の粒子が無く、透明である。
と、下記一般式(3)又は(4)の
化剤と付加反応を起こす官能基を含む有機基であり、か
つ、R'およびR''はメチル基またはエチル基であ
る)、および、水を含む混合物に、60℃〜160℃で
1〜10時間の熱処理を施すステップと、熱処理が施さ
れた混合物に重付加型熱硬化性樹脂の硬化剤を添加する
ステップとを含むことにある。ここで、水は、シラン化
合物に対してモル比で3〜0.02倍量が好ましい。
に、重付加型熱硬化性樹脂,シラン化合物、および、水
を含む混合物に熱処理を施すので、本発明の熱硬化性樹
脂材料を硬化させた樹脂は、耐熱性が高く、高温におけ
る弾性率の変化が少ないので、熱応力が生じにくく、ク
ラックが入りにくい。更に、高温でも高弾性率を維持で
きるため外部からの力の負荷による熱硬化性樹脂材料の
変形が発生が抑えられる。また、硬化する際に、水やア
ルコールなどの副生成物の発生は微量であるから、金
属,セラミックまたは樹脂などの基材とともに用いて複
合材を製造しても、基材と樹脂との界面で膨れが生じた
り、成形品にクラックや剥離が生じたりすることがな
い。また、本発明の熱硬化性樹脂材料は、熱硬化前の粘
度が低いので、あらゆる熱硬化性樹脂成形品に用いるこ
とができる。
ることにより3次元架橋して固化する樹脂であって、こ
のようなものとしては例えば、エポキシ樹脂,フェノー
ル樹脂,メラミン樹脂,尿素樹脂,ポリ−p−ヒドロキ
シスチレン樹脂,N−置換不飽和イミド基を少なくとも
1個以上有するモノマ又はオリゴマ,ポリウレタン樹脂
等がある。これらの中でも特に、エポキシ樹脂,モノ,
ビス,トリ及びテトラのN−置換マレイミド化合物及び
その誘導体が好ましい。
のではなく、公知のものが使用できる。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,ノボラック型エポキシ樹脂,グリシジルアミン
型エポキシ樹脂,脂環型エポキシ樹脂などが挙げられ
る。エポキシ樹脂を用いる場合には、その硬化剤として
通常一般に用いられている公知の化合物を用いることが
できる。例えば、カルボン酸無水物,第1級,第2級,
第3級のアミン系化合物,第4級アンモニウム塩,ジシ
アンジアミド,三沸化ホウ素−アミンコンプレックス,
有機酸ヒドラジド,イミダゾール系化合物,フェノー
ル,クレゾール,キシリノールを基本骨格とする化合物
及びその誘導体と重縮合物,チオコール系化合物等があ
り、目的と用途に応じ適宜選択できる。
リング剤,着色剤,可塑剤,希釈剤,可とう化剤,各種
のゴム状物,光感光剤等を目的と用途に応じて添加して
用いることができる。また、N−置換マレイミド化合物
としては、例えば、フェニルマレイミド、4,4−ジフ
ェニルメタンビスマレイミド、4,4−ジフェニルスル
フィドビスマレイミド、4,4−ジフェニルプロパンビ
スマレイミド、4,4−ジフェニルヘキサフルオロプロ
パンビスマレイミド、2,2−ビス[4−(4−マレイ
ミドフェノキシ)フェニル]プロパン等が挙げられる。
されるシラン化合物の例として、次の(化学式5)〜
(化学式14)の重付加型官能基を有するシラン化合物
がある。
されるシラン化合物の例として、次の(化学式15)お
よび(化学式16)のシラン化合物がある。
反応の際に水やアルコールなどの副生成物の発生を極力
抑えた熱硬化性樹脂材料を得るには、硬化剤が含まれな
い、重付加型熱硬化性樹脂,シラン化合物および水の混
合物の状態で、予め熱処理を施すことが有効であること
を見出した。ここで、シラン化合物は重付加型樹脂の硬
化剤と付加反応を起こす官能基を有するものである。
基同士による分散性が高く、かつオリゴマー程度のシラ
ン化合物が生成しやすいことが、29Si−NMRの化学
シフトからわかった。
合物(ただし、Rは重付加型熱硬化性樹脂の硬化剤と付
加反応を起こす官能基を含む有機基であり、かつ、R'
およびR″はメチル基またはエチル基である)の単量体
の29Si−NMRの化学シフトは−41ppm〜−44ppm
に吸収が現われる。
もつSiの29Si−NMRの化学シフトは−48ppm〜
−52ppmに吸収が現われる。
もつSiの29Si−NMRの化学シフトは−53ppm〜
−63ppmに吸収が現われる。
もつSiの29Si−NMRの化学シフトは−63ppm〜
−72ppmに吸収が現われる。
して熱硬化させた樹脂について、29Si−NMRの化学
シフトを測定すると、−40ppm〜−75ppmに吸収が現
われる。このうち、−53ppm〜−75ppmの吸収の積分
値は、−40ppm〜−52 ppm の吸収の積分値に比べて
大きいので、樹脂中のシラン化合物は、Si−O−Si
の結合を形成して、オリゴマー程度の大きさの分子が形
成されていることがわかった。このように、シラン化合
物の分子量が増加しても、重付加型熱硬化性樹脂モノマ
ーが相溶性のよい溶媒として存在するので、硬化前の熱
硬化性樹脂材料は低粘度でかつ固体の粒子が生成せず、
透明である。
付加型熱硬化性樹脂,シラン化合物および水の混合物の
状態で、予め熱処理を施した熱硬化性樹脂材料に対し
て、重付加型熱硬化性樹脂と混合させずに、(一般式
3)または(一般式4)のシラン化合物に水を添加して
熱処理を施した場合は、重付加型熱硬化性樹脂モノマー
ができずに、シラン化合物は固化するか10000ポイ
ズ以上の高粘度溶液になってしまうため、上記熱処理後
に重付加型熱硬化性樹脂と混合しても分子レベルで均一
に混合することはできない。
例である熱硬化性樹脂材料を以下に説明する。本実施例
では、シラン化合物として3−グリシドキシトリメトキ
シシラン(チッソ(株)製)を、加水分解触媒としてジブ
チルジラウリン酸錫(和光純薬工業(株)製)を、重付加
型熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂エピコートEP82
8((株)油化シェル製)を、重付加型熱硬化性樹脂の硬
化剤としてメタフェニレンジアミン(和光純薬工業(株)
製)を用いる。
造方法を示すブロック図である。
ン225gに、水とジブチルジラウリン酸錫をそれぞれ
2.2g 加えて撹拌した後、1日以上室温で放置する。 (2)(1)の混合液に、エポキシ樹脂エピコートEP
828を190g加えて撹拌する。 (3)(2)の混合液に、150℃で2時間の熱処理を
する。 (4)熱処理後、室温まで冷却してからメタフェニレン
ジアミンを47g加えて撹拌する。
樹脂材料である。これを加熱すれば、硬化した樹脂を得
ることができる。この溶液は低粘度で、成形型枠に注入
して用いることができる。
動的粘弾性について説明する。樹脂板は、(4)の溶液
を80℃と200℃で4時間ずつ加熱し、熱硬化させた
ものである。硬化の際には、水やアルコールなどの副生
成物の発生は殆どなかった。
し、動的粘弾性測定用の試験片とした。動的粘弾性の測
定条件は、レオロジー(株)製のPVEレオスペクトラ
装置を用いて、昇温速度:2℃/分,周波数:10Hz
チャック間距離:20mm,変位振幅:2μmとした。こ
の時のガラス転移温度(Tg)と、50℃,220℃に
おける貯蔵弾性率と、硬化反応時における重量減少率及
び29Si−NMRの化学シフトのピークの積分値、(一
般式1)におけるR',R'',R'''およびR''''の(S
iRO3/2)を繰り返し単位を表1に示す。
硬化物は貯蔵弾性率,曲げ強度,接着強さに関して、室
温の値に対してTg以上の温度である220℃での値と
を比べると1/3以下の低下で抑えられており、高温で
の熱安定性が大きいものであった。
NMRの化学シフトの−53ppm から−72ppm のピー
クの積分値は、−40ppmから−52ppmのピークの積分
値に対して6.9 倍となり、シラン化合物はオリゴマー
レベルの分子であった。
熱硬化性樹脂材料を以下に説明する。本実施例では、シ
ラン化合物としてN−(2−アミノエチル)3−アミノ
プロピルトリメトキシシラン(チッソ(株)製)を、重付
加型熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂エピコートEP8
06((株)油化シェル製)を、重付加型熱硬化性樹脂の
硬化剤としてテトラエチレンペンタミン(和光純薬工業
(株)製)を用いる。
説明する。
ノプロピルトリメトキシシラン55.7gに、水0.6gを
加えて撹拌した後、1日以上室温で放置する。 (2)(1)の混合液に、エポキシ樹脂エピコートEP
806を167g加えて撹拌する。 (3)(2)の混合液に、80℃で4時間の熱処理をす
る。
熱硬化性樹脂材料である。これを加熱すれば、硬化した
樹脂を得ることができる。この溶液は低粘度で、成形型
枠に注入して用いることができる。
動的粘弾性について説明する。樹脂板は、(3)の溶液
を80℃〜180℃で4時間ずつ加熱し、熱硬化させた
ものである。硬化の際には、水やアルコールなどの副生
成物の発生は殆どなかった。
で動的粘弾性測定を行った。この時のTgと、50℃,
220℃における貯蔵弾性率と、硬化反応時における重
量減少率及び29Si−NMRの化学シフトのピーク積分
値、(一般式1)におけるR',R'',R'''および
R''''の(SiRO3/2)の平均繰り返し単位を表1に示
す。
硬化物は貯蔵弾性率,曲げ強度,接着強さに関して、室
温の値に対してTg以上の温度である220℃での値と
を比べると1/4以下の低下で抑えられ、高温での熱安
定性が大きいものであった。
NMRの化学シフトの−53ppm から−72ppm のピー
クの積分値は、−40ppmから−52ppmのピークの積分
値に対して5.2倍となり、シラン化合物はオリゴマー
レベルの分子であった。
熱硬化性樹脂材料を以下に説明する。本実施例では、シ
ラン化合物として2−(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(チッソ(株)製)を、加
水分解触媒としてジブチルジラウリン酸錫(和光純薬工
業(株)製)を、重付加型熱硬化性樹脂としてエポキシ樹
脂CY179(日本チバガイギー(株)製)を、重付加型
熱硬化性樹脂の硬化剤としてMHACP(日立化成工業(株)
製)を、さらに硬化促進剤としてイミダゾール系のキュ
アゾールCN(四国化成(株)製)を用いる。
説明する。
シル)エチルトリメトキシシラン169 gに、水16.9
gとジブチルジラウリン酸錫1.7gとを加えて撹拌し
た後、1日以上室温で放置する。 (2)(1)の混合液に、エポキシ樹脂CY179を1
36g加えて撹拌する。 (3)(2)の混合液に、150℃で4時間の熱処理を
する。 (4)熱処理後、室温まで冷却してからMHACPを2
70g加えて撹拌する。
樹脂材料である。これを加熱すれば、硬化した樹脂を得
ることができる。この溶液は低粘度で、成形型枠に注入
して用いることができる。
動的粘弾性について説明する。樹脂板は、(4)の溶液
を80℃と160℃で5時間ずつ加熱し、熱硬化させた
ものである。硬化の際には、水やアルコールなどの副生
成物の発生は殆どなかった。
法で動的粘弾性測定を行った。この時のTgと、50
℃,220℃における貯蔵弾性率と、硬化反応時におけ
る重量減少率及び29Si−NMRの化学シフトのピーク
の積分値、(一般式1)におけるR',R'',R'''およ
びR''''の(SiRO3/2)の平均繰り返し単位を表1に
示す。
硬化物は貯蔵弾性率,曲げ強度,接着強さに関して、室
温の値に対してTg以上の温度である220℃での値と
を比べると1/7以下の低下で抑えられ、高温での熱安
定性が大きいものであった。
NMRの化学シフトの−53ppm から−72ppm のピー
クの積分値は、−40ppmから−52ppmのピークの積分
値に対して8.2 倍となり、シラン化合物はオリゴマー
レベルの分子であった。
として3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン
(チッソ(株)製)を、加水分解触媒としてジブチルジラ
ウリン酸錫(和光純薬工業(株)製)を、重付加型熱硬化性
樹脂としてエポキシ樹脂D.E.R332(ダウケミカル
日本(株)製)を、重付加型熱硬化性樹脂の硬化剤として
エポキシ樹脂の酸無水物硬化剤HN5500(日立化成工業
(株)製)を、さらに硬化促進剤としてイミダゾール系の
キュアゾールCN(四国化成(株)製)を用いる。
説明する。
キシシラン207gに、水20.7gとジブチルジラウ
リン酸錫2.1g とを加えて撹拌した後、1日以上室温
で放置する。 (2)(1)の混合液に、エポキシ樹脂D.E.R332
を284g加えて撹拌する。 (3)(2)の混合液に、150℃で4時間の熱処理を
する。 (4)熱処理後、室温まで冷却してからエポキシ樹脂の
酸無水物硬化剤HN5500を284g加えて撹拌する。
樹脂材料である。これを加熱すれば、硬化した樹脂を得
ることができる。この溶液は低粘度で、成形型枠を注入
して用いることができる。
動的粘弾性について説明する。樹脂板は、(4)の溶液
を80℃と175℃で4時間ずつ加熱し、熱硬化させた
ものである。硬化の際には、水やアルコールなどの副生
成物の発生は殆どなかった。
法で動的粘弾性測定を行った。この時のTgと、50
℃,220℃における貯蔵弾性率と、硬化反応時におけ
る重量減少率及び29Si−NMRの化学シフトのピーク
の積分値、(一般式1)におけるR',R'',R'''およ
びR''''の(SiRO3/2)の平均繰り返し単位を表1に
示す。
硬化物は貯蔵弾性率,曲げ強度,接着強さに関して、室
温の値に対してTg以上の温度である220℃での値と
を比べると1/5以下の低下で抑えられ、高温での熱安
定性が大きいものであった。
NMRの化学シフトの−53ppm から−72ppm のピー
クの積分値は、−40ppmから−52ppmのピークの積分
値に対して9.6 倍となり、シラン化合物はオリコマー
レベルの分子であった。
硬化させた樹脂は、耐熱性が高く、高温における弾性率
の変化が少ないので、熱応力が生じにくく、クラックが
入りにくい。また、硬化する際に、水やアルコールなど
の副生成物の発生は僅であるため、金属,セラミックま
たは樹脂などの基材とともに用いて複合材を作製して
も、基材と樹脂との界面で膨れが生じたり、成形品にク
ラックや剥離が生じたりすることがない。
材料は、熱硬化前の粘度が室温で1〜20Pと低いの
で、あらゆる熱硬化性樹脂成形品に用いることができ
る。
としてはもちろん、半導体素子の保護部材,絶縁膜,応
力緩和材への適用が可能である。そして、260℃での
半田リフロー後と−50〜150℃の熱サイクルに対し
て半導体装置が正しく動作するように、複合材料中の種
々の界面で熱応力が生じにくく、クラックが入りにくい
ことが可能となるので、半導体装置を高信頼化すること
ができる。
260℃以上の半田浴でも多層プリント基板の変形を抑
えることができる。また、−50〜150℃の熱サイク
ルに対しても、成形品の内部での膨れやクラックの発生
を防止できる。
℃で熱衝撃を受けても変形が少なく、環境中の塩分,オ
イル,バッテリー液などに対して化学変化しにくいの
で、自動車部品の寿命をより長くすることができる。
ピコートEP828((株)油化シェル製)、エピコート
EP806((株)油化シェル)、CY179(日本チバ
ガイギー(株))、又はD.E.R.332(ダウケミカル日
本(株))を取り上げ、これらのそれぞれにエポキシの硬
化剤であるメタフェニレンジアミン(和光純薬工業(株)
製)、テトラエチレンペンタミン(和光純薬工業(株)
製)、MHACP(日立化成工業(株))又はHN5500(日
立化成工業(株))を、更に必要な場合に硬化促進剤であ
るキュアゾールCN(四国化成(株)製)を表2に示した
条件で熱硬化を行い樹脂板を得た。この樹脂板を用い
て、実施例1と同様な方法で動的粘弾性測定を行った。
この時のTgと50℃,220℃における貯蔵弾性率を
表2に示す。この結果、本発明を用いた実施例1〜4で
はそれに対応する比較例1〜4に対して、Tg以上の温
度である220℃での値と貯蔵弾性率,曲げ強度,接着
強さが、室温のそれぞれの値に対して10倍以上向上し
ていることが分かる。また、比較例に示した硬化物の貯
蔵弾性率,曲げ強度,接着強さに関して、室温の値に対
してTg以上の温度である220℃での値とを比べると
2桁前後の低下が生じており、高温での熱安定性が悪
い。
として2−(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(チッソ(株)製)を、加水分解用触
媒としてラウリン酸錫(和光純薬工業(株)製)を、重付
加型熱硬化性樹脂として多官能エポキシ樹脂1032H60
((株)油化シェル製)を、重付加型熱硬化性樹脂の硬化
剤としてエポキシ樹脂の酸無水物硬化剤MHACP(日
立化成工業(株)製)、さらに硬化促進剤としてイミダゾ
ール系のキュアゾールCN(四国化成(株)製)を用い
る。
説明する。
シル)エチルトリメトキシシラン297 gに、水15gと
ラウリン酸錫3.0g とを加えて撹拌した後、1日以上
室温で放置する。 (2)(1)の混合液に、3官能エポキシ樹脂1032H60
を169g加えて撹拌する。 (3)(2)の混合液に60℃の温度で、2または4時
間,80℃の温度で1または10時間,120℃の温度
で1または10時間,160℃の温度で2または4時間
の温度を変えた熱処理を行う。 (4)熱処理後、室温まで冷却してからエポキシ樹脂の
酸無水物硬化剤MHACP35gと硬化促進剤キュアゾールCN
0.8g とを加えて撹拌する。
樹脂材料である。これを加熱すれば、硬化した樹脂を得
ることができる。
時間,80℃の温度で1または10時間,120℃の温
度で1又は10時間,160℃の温度で2または4時間
の熱処理条件で熱処理を行った場合について、(4)の
溶液から得られた各樹脂板の動的粘弾性の違いについて
説明する。樹脂板は、上記の各熱処理を行った場合の
(4)の溶液を80℃で200℃で4時間ずつ加熱し、
熱硬化させたものである。
法で動的粘弾性,3点曲げ強度,接着強さの測定を行っ
た。表3に、ガラス転移温度(Tg)、50℃と220
℃における貯蔵弾性率,曲げ強度,アルミニウムとの接
着強さ,硬化反応時における重量減少率、及び29Si−
NMRの化学シフトのピークの積分値、(一般式1)式
におけるR',R'',R'''およびR''''の(SiRO
3/2)の平均繰り返し単位を示す。
性樹脂材料硬化物は、60℃の温度で、2または4時
間,80℃の温度で1または10時間,120℃の温度
で1又は10時間,160℃の温度で2または4時間の
熱処理を施すことにより、貯蔵弾性率,曲げ強度,接着
強さに関して、室温の値に対してTg以上の温度である
220℃での値とを比べると、1/10以下の低下で抑
えられ、高温での熱安定性が大きいものであった。ま
た、本実施例の製造方法により得られた熱硬化性樹脂材
料硬化物の29Si−NMRの化学シフトの−53ppmか
ら−72ppmのピークの積分値が、−40ppmから−52
ppmのピークの積分値に対して値が2.8 〜15とな
り、シラン化合物はオリゴマーレベルの分子であった。
(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(チッソ(株)製)を、加水分解用触媒としてラ
ウリン酸錫(和光純薬工業(株)製)を、重付加型熱硬化
性樹脂として多官能エポキシ樹脂1032H60(株)油化シェ
ル製)を、重付加型熱硬化性樹脂の硬化剤としてエポキ
シ樹脂の酸無水物硬化剤MHACP(日立化成工業(株)
製)、さらに硬化促進剤としてイミダゾール系のキュア
ゾールCN(四国化成(株)製)を用いる。
により作製した。
シル)エチルトリメトキシシラン297 gに、水15gと
ラウリン酸錫3.0g とを加えて撹拌した後、1日以上
室温で放置する。 (2)(1)の混合液に、官能エポキシ樹脂1032H60 を
169g加えて撹拌する。 (3)(2)の混合液に40℃と180℃の温度で4時
間の温度を変えた熱処理及び120℃で0.5 ,12時
間の時間を変えた熱処理を行う。 (4)熱処理後、室温まで冷却してからエポキシ樹脂の
酸無水物硬化剤MHACP35gと硬化促進剤キュアゾールCN
0.8g とを加えて撹拌する。
た樹脂を得ることができる。
0.5 時間の熱処理を行った場合に、(4)の溶液から
得られた樹脂板の動的粘弾性の違いについて説明する。
樹脂板は、上記の熱処理を行った場合の(4)の溶液を
80℃と200℃で4時間ずつ加熱し、熱硬化させたも
のである。尚、180℃の温度で4時間と120℃の温
度で12時間の熱処理条件の場合、(3)で得た溶液の
粘度が高く、(4)でできた溶液は均一にならなかった
ため、樹脂板の作製は断念した。また、40℃で4時間
と120℃で0.5 時間の熱処理の条件では、(4)で
できた溶液を硬化する際、副生成物として水の発生が観
察された。
熱処理の条件で得た樹脂板を用いて、実施例1と同様の
方法で動的粘弾性,3点曲げ強度,接着強さの測定を行
った。表3に、ガラス転移温度(Tg)、50℃と220
℃における貯蔵弾性率,曲げ強度,アルミニウムとの接
着強さ,硬化反応時における重量減少率、及び29Si−
NMRの化学シフトのピークの積分値、(一般式1)に
おけるR',R'',R'''およびR''''の(SiRO3/2)
の平均繰り返し単位を示す。
硬化性樹脂材料硬化物が作成できた熱処理条件が40℃
−4hと120℃−0.5h の場合における熱硬化物
は、Tg以上の温度である220℃で、貯蔵弾性率,曲
げ強度,接着強さが、本発明を用いた実施例5と比較し
て、それぞれ約1/2以下の値であり悪いことが分か
る。また、比較例5に示した硬化時の重量減少量は実施
例5に比較して約2倍以上の値となり、副生成物の発生
が多かった。
熱硬化性樹脂材料硬化物の29Si−NMRの化学シフト
の−53ppmから−72ppmのピークの積分値が、−40
ppmから−52ppm のピークの積分値に対して、熱処理
条件が40℃−4hと120℃−0.5h の場合では、
値が0.6〜0.9となり、シラン化合物は2〜4量体レ
ベルの分子が多く存在し、熱処理条件が180℃−4h
と120℃−12hの場合では、その値がそれぞれ31
と25となり、シラン化合物はポリマーレベルの分子が
生成していた。
×10mmのシリコンチップの電極に直径80μmの半田
バンプ電極を中心間隔160μmで形成したものを用い
た。また回路基板にはガラスエポキシ基板FR4の2層
のものを用いた。
極2を回路基板3のランド5に位置合わせしIRリフロ
ーにより半田接続した後、電子部品と回路基板3の約5
0μmの間隙に以下の方法で調製した熱硬化性樹脂組成
物4を充填した。充填は、60℃に回路基板3を加熱し
た状態でベアチップ1の一辺にディスペンサーを用いて
熱硬化性樹脂組成物4を塗布後、30分の時間で毛細管
現象を利用した浸透により行った。その後、80℃と2
00℃で4時間ずつ加熱し、熱硬化して半導体装置を完
成した。
ラン(チッソ(株)製)225gに水と加水分解用触媒で
あるジブチルジラウリン酸錫(和光純薬(株)製)それぞ
れ2.2g を加え撹拌した後、1日以上室温で放置し、
ビスフェノールA型エポキシであるEP828((株)油
化シェル製)190gを加えた後撹拌した。その混合液
を80℃,1hの条件で熱処理をした。冷却後メタフェ
ニレンジアミン(和光純薬(株)製)47gと粒径平均4
μm球形シリカを70wt%になるように加え撹拌し
た。
0℃10分を1サイクルとして行い、50サイクルごと
に半田及び熱硬化性樹脂材料中の内部クラックを超音波
探傷装置により調べた。5つの半導体装置について温度
サイクル試験を行った結果、シラン化合物を添加し、熱
処理を加えることにより、3000サイクル以上でも半
田及び熱硬化性樹脂材料中の内部クラックは発生せず、
温度サイクルに対する信頼性が高かった。
した熱硬化性樹脂組成物を用いて半導体装置を完成し
た。
28((株)油化シェル製)190gとメタフェニレンジ
アミン(和光純薬(株)製)24gと粒径平均4μm球形
シリカを70wt%になるように加え撹拌した。
0℃10分を1サイクルとして行い、50サイクルごと
に半田及び熱硬化性樹脂材料中の内部クラックを超音波
探傷装置により調べた。5つの半導体装置について温度
サイクル試験を行った結果、1000サイクル以下でも
2つの半導体装置において半田の内部クラックが発生
し、2000サイクル迄には5つの半導体装置すべてに
おいて半田の内部クラックが発生し、その内、2つの半
導体装置において熱硬化性樹脂材料中に内部クラックが
発生していた。このことから、本比較例における半導体
装置は温度サイクルに対する信頼性が低かった。
Small Outline Package)において、封止材料として以
下の方法で調製した熱硬化性樹脂組成物4を使用し、藤
和精機(株)製50tトラスファープレス用いて、7MP
a,180℃の条件で半導体装置を作製した。3−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン(チッソ(株)製)
225gに水22.5g と加水分解用触媒であるジブチ
ルジラウリン酸錫(和光純薬(株)製)2.2g を加え撹拌
した後、1日以上室温で放置し、ビスフェノールA型エ
ポキシであるEP828(株)油化シェル製)190gを
加えた後撹拌した。その混合液を150℃,1hの条件
で熱処理をした。冷却後メタフェニレンジアミン(和光
純薬(株)製)47gと粒径平均4μm球形シリカを75
wt%になるように加え撹拌した。この混合物に対して
110℃,20分熱処理を行い冷却後粉砕して熱硬化性
樹脂組成物とした。耐リフロー性はまず各試験体を温度
85℃相対湿度85%の環境中に168時間放置し吸湿
させた後、リフロー試験を行った。リフロー試験条件は
260℃の半田槽に10秒間浸し、その後表面及び内部
クラック,剥離を観察した。表面クラックは目視、内部
クラック及び剥離は超音波探傷装置により調べた。この
結果、シラン化合物を添加し、熱処理を加えることによ
り、リードフレーム6界面での剥離がなくなり、また、
クラック発生も無く、信頼性が高かった。
した熱硬化性樹脂組成物を用いて半導体装置を完成し
た。
28((株)油化シェル製)190gとメタフェニレンジ
アミン(和光純薬(株)製)24gと粒径平均4μm球形
シリカを75wt%になるように加え撹拌した。この混
合物に対して110℃,40分熱処理を行い冷却後粉砕
して熱硬化性樹脂組成物とした。
相対湿度85%の環境中に168時間放置し吸湿させた
後、リフロー試験を行った。リフロー試験条件は260
℃の半田槽に10秒間浸し、その後表面及び内部クラッ
ク,剥離を観察した。表面クラックは目視、内部クラッ
ク及び剥離は超音波探傷装置により調べた。この結果、
10サンプル中5サンプルについてリードフレーム界面
での剥離、または樹脂の厚さが0.2mm になっている半
導体装置の裏面で樹脂のクラックが発生し、信頼性が低
かった。
0mmのシリコンチップの電極に直径80μmの金バンプ
電極を中心間隔160μmで形成したものを用いた。ま
た回路基板にはガラスエポキシ基板FR4の2層のもの
を用いた。
ム状熱硬化性樹脂組成物8を回路基板3上のベアチップ
1が配置される位置に仮置きし、その後金バンプ9の付
いたベアチップ1を回路基板に各チップ当り10kg/cm
2 の荷重を掛けながら180℃,4h加熱し、ベアチッ
プ1と回路基板3の電気接続とフィルム状熱硬化性樹脂
組成物8の硬化を同時に行い、ベアチップ1と回路基板
3の間隙の封止にフィルム状熱硬化性樹脂組成物8を用
いた半導体装置を完成した。
ラン(チッソ(株)製)225gに水11.2g と加水分
解用触媒であるジブチルジラウリン酸錫(和光純薬(株)
製)2.2g を加え撹拌した後、1日以上室温で放置
し、ビスフェノールA型エポキシであるEP828
((株)油化シェル製)190gを加えた後撹拌した。そ
の混合液を120℃,1hの条件で熱処理をした。冷却
後メタフェニレンジアミン(和光純薬(株)製)47gと
粒径平均4μm球形シリカを70wt%になるように加
え撹拌した。この混合物に対して80℃,30分の熱処
理を行うことによりフィルム状熱硬化性樹脂組成物を作
製した。
0℃10分を1サイクルとして行い、50サイクルごと
に半田及びフィルム状熱硬化性樹脂組成物中の内部クラ
ックを超音波探傷装置により調べた。5つの半導体装置
について温度サイクル試験を行った結果、シラン化合物
を添加し、熱処理を加えることにより、3000サイク
ル以上でも半田及びフィルム状熱硬化性樹脂組成物8中
の内部クラックは発生せず温度サイクルに対する信頼性
が高かった。
の方法で調製したフィルム状熱硬化性樹脂組成物を用い
て半導体装置を完成した。
28((株)油化シェル製)190gとメタフェニレンジ
アミン(和光純薬(株)製)24gと粒径平均4μm球形
シリカを70wt%になるように加え撹拌した。この混
合物に対して80℃,30分の熱処理を行うことにより
フィルム状熱硬化性樹脂組成物を作製した。
0℃10分を1サイクルとして行い、50サイクルごと
に半田及びフィルム状熱硬化性樹脂組成物中の内部クラ
ックを超音波探傷装置により調べた。5つの半導体装置
について温度サイクル試験を行った結果、2000サイ
クル以下で3つの半導体装置で半田クラックが発生し、
その内1つはフィルム状熱硬化性樹脂組成物内でも発生
していた。また3000サイクル迄には5つの半導体装置に
すべてについて半田クラックが発生し、その内4つはフ
ィルム状熱硬化性樹脂組成物内でも発生していた。この
ことから、本比較例における半導体装置は温度サイクル
に対する信頼性が低かった。
rid Array)用プリント基板の材料について以下に説明す
る。シラン化合物として3−グリシドキシトリメトキシ
シラン(チッソ(株)製)を、加水分解触媒としてジブチ
ルジラウリン酸錫(和光純薬工業(株)製)を、重付加
型熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂エピコートEP82
8((株)油化シェル製)を、重付加型熱硬化性樹脂の硬
化剤としてメタフェニレンジアミン(和光純薬工業(株)
製)を用いる。ガラスクロスには太さ9μmのEガラス
を用いた。
法を図1を用いて説明する。
ン225gに、水を22.5g とジブチルジラウリン酸
錫を2.2g 加えて撹拌した後、1日以上室温で放置す
る。 (2)(1)の混合液に、エポキシ樹脂エピコートEP
828を190g加えて撹拌する。 (3)(2)の混合液に、150℃で4時間の熱処理を
する。 (4)熱処理後、室温まで冷却してからメタフェニレン
ジアミンを47g加えて撹拌する。その後、100℃,
10min の熱処理により、樹脂を半硬化状態にする。こ
の樹脂にメチルエチルケトンを加えて溶解し、樹脂成分
が70wt%にワニスを作製する。
後、溶剤除去後にガラスクロスの体積分率で30vol%
になるような速度でガラスクロスを垂直に引き上げ、1
50℃熱風乾燥炉中に導入し、溶剤の除去を行った。そ
の後、これを加熱80℃,4hと180℃,4hの条件
で熱硬化して、サイズが27mm×27mm厚さが0.2mm
のBGA用プリント基板10を作製した。
のエリアにサーマルビア12を形成するため0.7mmの
スルーホールを1.27mmピッチでドリルを用いて形成
した。
りCuを充填し、BGA用プリント基板の表に配線パタ
ーン14と裏に半田バンプ電極5を形成した。尚、配線
パターン14のボンディング部にはNiめっきを3μm
の厚さで行った後、厚さ1μmのAuめっきを施した。
央部7mm×7mmのエリア内にディスペンサを用いてダイ
ボンディング用ペーストEN−4000(日立化成工業
(株))をポッティングし、7mm×7mmのベアチップ11
を5kg/cm2 の荷重を掛けながら180℃,1min の条
件で仮付けし、その後、180℃,1hの条件で熱硬化
した。
GA用プリント基板10上のボンディング部とベアチッ
プ11との間に太さ30μmAu線を用いたワイヤーボ
ンディングを行った。接合条件は超音波周波数60kH
z,超音波出力100mW,荷重100g,接合時間3
0ms,接合温度200,220,240,260℃の
条件で行った。表4にBGA用プリント基板10上のボ
ンディング部とAuワイヤ7とのピール強度とボンディ
ング時のBGA用プリント基板10上のダイパッド13
のへこみ量を示す。この結果、200〜260℃の領域
にわたってピール強さは10g以上の値が、また、BG
A用プリント基板10上のダイパッド13のへこみ量も
0.5μm 以下の値が得られ、BGA用プリント基板1
0上へのボンディング性は良好であった。また、ボンデ
ィング部の電気的接続に関しても良好であった。
(株))とH830(三菱瓦斯化学(株))BGA用プリン
ト基板を用い、サイズが27mm×27mm厚さが0.2mm
の基板に対して、実施例9と同様にプリント基板の中央
部7mm×7mmのエリアにサーマルビアを形成するため
0.7mmのスルーホールを1.27mmピッチでドリルを用
いて形成した。その後、スルーホール中にCuめっきに
よりCuを充填し、BGA用プリント基板の表に配線パ
ターンと裏に半田バンプ電極を形成した。尚、配線パタ
ーンのボンディング部にはNiめっきを3μmの厚さで
行った後、厚さ1μmのAuめっきを施した。
7mm×7mmのエリア内にディスペンサを用いてダイボン
ディング用ペーストEN−4000(日立化成工業
(株))をポッティングし、7mm×7mmのベアチップを5
kg/cm2 の荷重を掛けながら180℃,1min の条件で仮
付けし、その後180℃,1hの条件で熱硬化する。
GA用プリント基板上のボンディング部とベアチップと
の間に太さ30μmAu線を用いたワイヤーボンディン
グを行った。接合条件は超音波周波数60kHz,超音
波出力100mW,荷重100g,接合時間30ms,接
合温度200,220,240,260℃の条件で行っ
た。表5にE679(日立化成工業(株))と表6にH8
30(三菱瓦斯化学(株))のプリント基板上のボンディ
ング部とAuワイヤとのピール強度とボンディング時の
プリント基板上のパッドのへこみ量とを示す。この結
果、200〜260℃の領域にわたってピール強さは1
0g以下の値となり、また、BGA用プリント基板上の
パッドのへこみ量も1μm以上の値となり、BGA用プ
リント基板上へのボンディング性に関して接着力の不
足、及びプリント基板上のパッドのへこみ量も大きく、
ボンディング部の電気的接続に問題があった。
5に記載の熱硬化性樹脂材料を用いた半導体装置の断面
図である。
2に封止され、プリント基板100上に搭載されてい
る。半導体ベアチップ101はヒートスプレッダ103
に搭載され、半導体ベアチップ101で発生した熱はサ
ーマルビアホール104、パッド105を介して放熱器
106へ伝導される。本実施例では、パッケージ102
を構成する封止材料または、プリント基板100を構成
する材料に本発明の提供する熱硬化性樹脂材料を用い、
半導体ベアチップ101として最大動作接合点温度が1
50℃を超える半導体素子を用いている。
実施例の熱硬化性樹脂材料を用いた4層プリント基板の
粘弾性挙動示す線図である。なお、TMA(Thermal Me
chanical Analysis)による結果の方が実際の機械的強
度を反映しているが、測定の容易性か0ら図ではDMA
(Dynamic Mechanical Analysis)による実測値を示し
ている。ここれ、DMAによるガラス転移温度の測定結
果はTMAによるガラス転移温度の測定結果よりも20
〜30K程度高くなる傾向がある。以下ここでは実際の
機械的強度を反映しているTMAによるガラス転移温度
を基準に説明する。
図からわかるようにガラス転移温度は150℃以下であ
る。従って、最大動作接合点温度が150℃を超える半
導体素子を搭載した場合には動作温度がガラス転移温度
を上回ってしまい、プリント封止材料、基板材料として
機能しなくなってしまう。
転移温度がかろうじて150℃を超えるためプリント封
止材料、基板材料として機能するが、価格がFR―4よ
り高価なものとなってしまう。また、ガラス転移温度が
175℃以下であるため、最大動作接合点温度が175
℃を超える半導体素子を搭載した場合には動作温度がガ
ラス転移温度を上回ってしまい、プリント封止材料、基
板材料として機能しなくなってしまう。
合にはガラス転移温度がなく、エポキシ樹脂を使用した
場合の上限温度は220℃程度となる。
超え、175℃未満の半導体素子を使用する場合には、
本発明が提供する熱硬化性樹脂材料はFR―5を上回る
耐熱性を有する上、FR―4並みの価格という経済性を
備えている。また、最大動作接合点温度が175℃を超
え220℃程度未満の半導体素子を使用する場合には、
本発明が提供する熱硬化性樹脂材料は従来のFR―4、
FR―5を上回る耐熱性を有することがわかる。
材料は最大動作接合点温度が高い半導体素子特に発熱の
多いパワー半導体素子特を実装するための材料として好
適である。また、近年放熱性つまり、同じ熱抵抗、周囲
温度であっても発熱量を大きくできることからパワー半
導体素子の最大動作接合点温度は高くなる傾向にあり、
最大動作接合点温度が150℃をこえるパワー半導体素
子が出現してきている。従来高温に耐えられ、経済性を
併せ持った実装材料がなかったためこれらの高い最大動
作接合点温度を有する半導体素子は高価なセラミック基
板などに実装されていた。特にSOI(Silicon on Ins
ulator)技術の導入により最大動作接合点温度をさらに
高めることが可能で将来は200℃を超える最大動作接
合点温度を持つパワー半導体素子も実現可能である。
合点温度を検出して、最大動作接合点温度を超える前に
半導体素子の動作を停止する保護回路を設ければ、動作
接合点温度を最大定格内に抑え半導体素子を保護するこ
とができる。従来、実装材料のガラス転移温度が低けれ
ば、実装材料のガラス転移温度によって最大動作温度、
つまり保護回路が半導体素子の動作を停止する温度は律
則されるべきであった。しかし本実施例によれば、この
場合も保護回路が半導体素子を停止する温度を、最大動
作接合点温度に合わせて150℃を超える温度に設定す
ることができる。
力学特性的に安定なSiO2 骨格を分子レベルで均一に
含むため、温度変化に対する弾性率や熱膨張係数等の物
性変化が小さく、耐熱性が高いため、金属,セラミック
または樹脂などの基材とともに用いて複合材を作製して
も、基材と樹脂との界面で膨れが生じたり、成形品にク
ラックや剥離が生じたりすることがない。
加熱することにより、前記力学特性的に安定なSiO2
骨格を有するシラン化合物を生成させており、水,アル
コール等の副生成物の発生はこの段階で生じる。その後
に硬化剤を添加して熱硬化するため、複合材の作製の際
は副生成物の発生は僅であり、剥離及びクラックの発生
はない。
いて半田リフロー等、及び、使用する際に生じる熱サイ
クル等の熱履歴を受ける。本発明による熱硬化性樹脂材
料は温度変化に対する物性変化が小さく、耐熱性が高い
ため、複合材の各界面における剥離及びクラックの発生
はなく、前記熱硬化性樹脂材料を適用した半導体装置
は、上記熱履歴に対して高い信頼性を有する。
の電気的接続の際、外部から局部的な力の負荷を受ける
が、本実施例による熱硬化性樹脂材料は接続に使用され
る高温領域でも弾性率の低下が小さいため、プリント基
板の局部的な変形が発生しにくい。このため前記熱硬化
性樹脂料を適用したプリント基板はベアチップとの電気
的接続の際の不良発生率は低く、接続信頼性は高い。
を封止材料、プリント基板材料に使用した電子機器は、
搭載する半導体素子、特に電力用半導体素子として最高
動作接合点温度の高い(150℃を超え、220℃程度
以下)素子を使用することによりより高い動作接合点温
度を許容できすため、同一の熱環境下(周囲温度が同
一、接合点から周囲(空気)までの熱抵抗が同一)にあ
ってより大きな電力を扱うことができる。
室温の弾性率と熱膨張係数の差が小さく、クラックや剥
離が発生しにくい熱硬化性樹脂材料が得られ、それを被
覆、又は、及び封止剤に用いることによりより信頼性の
高い半導体素子,半導体装置及び半導体実装構造が得ら
れる。
の製造方法を示す図。
面図。
図。
面図。
の断面図。
品の断面図
動の比較
4…熱硬化性樹脂組成物、5…ランド、6…リードフレ
ーム、7…Auワイヤ、8…フィルム状熱硬化性樹脂組
成物、9…金バンプ、10…プリント基板、11…ベア
チップ、12…サーマルビア、13…ダイパッド、14
…配線パターン。
Claims (6)
- 【請求項1】半導体チップの少なくとも一部を熱硬化性
樹脂材料にて被覆又は/及び封止した半導体素子におい
て、前記熱硬化性樹脂材料は、重付加型熱硬化性樹脂
と、下記一般式(1)又は(2)の 【化1】 【化2】 の有機ケイ素化合物(ただし、Rは前記重付加型熱硬化
性樹脂の硬化剤と付加反応を起こす官能基を含む有機基
であり、かつ、R',R'',R''',R'''',R'''''お
よびR''''''はSiRO3/2を繰り返しの単位として0
個から3個有する含ケイ素基である)と、前記重付加型
熱硬化性樹脂の硬化剤とを含む熱硬化性樹脂材料よりな
り、該熱硬化性樹脂材料は前記半導体チップの動作時の
接合点の最大温度が150℃を超えることを特徴とする
半導体素子。 - 【請求項2】半導体チップの少なくとも一部を熱硬化性
樹脂材料によって被覆又は/及び封止された半導体素子
において、前記熱硬化性樹脂材料は、重付加型熱硬化性
樹脂と、下記一般式(1)又は(2)の 【化3】 【化4】 の有機ケイ素化合物(ただし、Rは前記重付加型熱硬化
性樹脂の硬化剤と付加反応を起こす官能基を含む有機基
であり、かつ、R',R'',R''',R'''',R'''''お
よびR''''''はSiRO3/2を繰り返しの単位として0
〜3個有する含ケイ素基である)と、前記重付加型熱硬
化性樹脂の硬化剤とを含む熱硬化性樹脂材料からなり、
前記半導体チップの過熱保護回路を有し、該過熱保護回
路は前記半導体チップの動作を停止させる温度が接合点
で温度が150℃を超える温度に設定されていることを
特徴とする半導体素子。 - 【請求項3】半導体素子の少なくとも一部が熱硬化性樹
脂材料にて被覆又は/及び封止された半導体装置におい
て、前記熱硬化性樹脂材料は、重付加型熱硬化性樹脂
と、下記一般式(1)又は(2)の 【化5】 【化6】 の有機ケイ素化合物(ただし、Rは前記重付加型熱硬化
性樹脂の硬化剤と付加反応を起こす官能基を含む有機基
であり、かつ、R',R'',R''',R'''',R'''''お
よびR''''''はSiRO3/2を繰り返しの単位として0
個から3個有する含ケイ素基である)と、前記重付加型
熱硬化性樹脂の硬化剤とを含む熱硬化性樹脂材料からな
り、前記半導体素子の動作時の接合点の最大温度が15
0℃を超えることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】半導体素子の少なくとも一部が熱硬化性樹
脂材料によって被覆又は/及び封止された半導体装置に
おいて、前記熱硬化性樹脂材料は、重付加型熱硬化性樹
脂と、下記一般式(1)又は(2)の 【化7】 【化8】 の有機ケイ素化合物(ただし、Rは前記重付加型熱硬化
性樹脂の硬化剤と付加反応を起こす官能基を含む有機基
であり、かつ、R',R'',R''',R'''',R'''''お
よびR''''''はSiRO3/2を繰り返しの単位として0
個から3個有する含ケイ素基である)と、前記重付加型
熱硬化性樹脂の硬化剤とを含む熱硬化性樹脂材料からな
り、前記半導体素子の過熱保護回路を有し、 該過熱保護回路が該半導体素子の動作を停止させる温度
が接合点の温度で150℃を超えることを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項5】基板の少なくとも一部が熱硬化性樹脂材料
によって構成されたプリント基板上に半導体装置が搭載
された半導体実装構造において、前記熱硬化性樹脂材料
は、重付加型熱硬化性樹脂と、下記一般式(1)又は
(2)の 【化9】 【化10】 の有機ケイ素化合物(ただし、Rは前記重付加型熱硬化
性樹脂の硬化剤と付加反応を起こす官能基を含む有機基
であり、かつ、R',R'',R''',R'''',R'''''お
よびR''''''は(SiRO3/2)を繰り返しの単位とし
て0個から3個有する含ケイ素基である)と、前記重付
加型熱硬化性樹脂の硬化剤とを含む熱硬化性樹脂材料か
らなり、前記半導体素子の動作時の接合点の最大温度が
150℃を超えることを特徴とする半導体実装構造。 - 【請求項6】基板の少なくとも一部が熱硬化性樹脂材料
によって構成されたプリント基板上に半導体装置が搭載
された半導体実装構造において、前記熱硬化性樹脂材料
は、重付加型熱硬化性樹脂と、下記一般式(1)又は
(2)の 【化11】 【化12】 のシラン化合物(ただし、Rは前記重付加型熱硬化性樹
脂の硬化剤と付加反応を起こす官能基を含む有機基であ
り、かつ、R',R'',R''',R'''',R'''''および
R''''''はSiRO3/2を繰り返しの単位として0〜3
個有する含ケイ素基である)と前記重付加型熱硬化性樹
脂の硬化剤とを含む熱硬化性樹脂材料から構成され、前
記半導体素子の過熱保護回路を有し、該過熱保護回路は
前記半導体素子の動作停止温度が前記半導体素子の接合
点での温度で150℃を超える温度に設定されているこ
とを特徴とする半導体実装構造。
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JP2005281509A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 硬化性樹脂組成物及びそれを用いた金属ベース回路基板 |
JP2006191150A (ja) * | 2006-03-28 | 2006-07-20 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 絶縁シート、金属箔付き絶縁シートおよび多層プリント配線板 |
JP2009239242A (ja) * | 2007-06-22 | 2009-10-15 | Mitsubishi Chemicals Corp | 半導体発光デバイス用部材形成液、半導体発光デバイス用部材、航空宇宙産業用部材、半導体発光デバイス、及び蛍光体組成物 |
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