JP2005047974A

JP2005047974A - アンダーフィル用封止剤組成物

Info

Publication number: JP2005047974A
Application number: JP2003203675A
Authority: JP
Inventors: Akira Yahagi; 公矢作
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】簡便に可溶化し得るアンダーフィル用封止剤組成物を提供することにある。
【解決手段】［１］１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物と、硬化触媒または熱により該硬化触媒を生成する化合物と、熱により該硬化触媒を失活させる化合物を放出する粒子とを含有し、該粒子の粒径が、配線基板とチップ部品との間隙より大きいことを特徴とするアンダーフィル用封止剤組成物
［２］チップ部品がハンダ製のバンプ電極により接合された基板上に［１］記載の封止剤組成物を塗布し、チップ部品と基板との間隙に該封止剤組成物を充填し、熱により間隙の該封止剤組成物を硬化させた後、間隙外の該封止剤組成物を有機溶媒で除去することを特徴とする半導体の実装方法。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンダーフィル用封止剤組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話、モバイルなどの携帯機器に搭載される半導体デバイスには、高速化、多機能化、小型化が求められている。そのためウェハー状態でチップをパッケージングするウェハーレベルパッケージが検討されている。
ウェハーレベルパッケージでは、チップとウェハーを半田バンプで接合しているが、デバイスの信頼性を確保するために、チップとウェハーの間にできる間隙をアンダーフィル剤で埋める必要がある。
かかるウェハーレベルパッケージは、より一層の小型化および精密化が求められていることから、個々のチップとウェハーとの間隙にアンダーフィル剤を過不足なく注入する必要があり、極めて精緻で煩雑な注入操作が必要とされ、また過剰量のアンダーフィル剤の使用が避けがたく、チップの外周部に残ったアンダーフィル剤は除去できず、デバイスの小型化の障害になっていた。
そこで、注入操作に用いられたアンダーフィル剤のうち、上記の間隙を充填するのに必要とされる量を超えて使用されたアンダーフィル剤は、可溶化して除去できるアンダーフィル剤の開発が求められている。
アンダーフィル剤の材料としては、例えば、エポキシ化合物と硬化触媒としてアミン化合物と光により酸を発生する光酸発生剤とを含むポジ型感光性の封止剤組成物が知られている（特許文献１参照）。
しかしながら、該封止剤組成物をアンダーフィル用途に使用した場合、間隙を充填するのに必要とされる量を超えて使用された封止剤組成物は、露光により可溶化して除去する必要があるため、大型の露光装置が必要となるという問題があった。
よって、大型の露光装置が不要で、簡便に可溶化し得るアンダーフィル用封止剤組成物の開発が望まれていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−５０３８２９
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、簡便に可溶化し得るアンダーフィル用封止剤組成物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記したような問題を解決し得るアンダーフィル用封止剤組成物を見出すべく、鋭意検討を重ねた結果、その粒径が配線基板とチップ部品との間隙より大きく、熱により該硬化触媒を失活させる化合物を放出する粒子を含有する封止剤組成物が、熱により簡便に可溶化することができることから、アンダーフィル用途に好適であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００６】
即ち、本発明は、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物と、硬化触媒または熱により該硬化触媒を生成する化合物と、熱により該硬化触媒を失活させる化合物を放出する粒子とを含有し、該粒子の粒径が、配線基板とチップ部品との間隙より大きいことを特徴とするアンダーフィル用封止剤組成物を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のアンダーフィル用封止剤組成物は、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物と、硬化触媒または熱により該硬化触媒を生成する化合物と、その粒径が配線基板とチップ部品との間隙より大きく、熱により該硬化触媒を失活させる化合物を放出する粒子とを含有するものである。
【０００８】
本発明で使用されるエポキシ化合物とは、１分子中にエポキシ基を２個以上有するモノマー、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂、またはこれらの混合物をいう。
１分子中にエポキシ基を２個以上有するモノマーとしては、例えば、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、トリス（グリシジルオキシフェニル）メタンなどが挙げられる。
１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂としては、例えば、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂などが挙げられる。
本発明で使用するエポキシ化合物は、室温（２５℃）以上で流動性を有するものであることが好ましい。
また、室温（２５℃）以上で流動性を有するかぎり、１分子中にエポキシ基を２個以上有するモノマーと１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂とが任意の割合で混合されていてもよい。
【０００９】
本発明で使用される硬化触媒、熱により硬化触媒を生成する化合物は、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物を重合してエポキシ樹脂を形成可能なものであれば、特に限定されない。
ここで、硬化触媒としては、例えば、アミン化合物などが挙げられる。
アミン化合物としては、例えば、第三級アミン類、第四級アンモニウム塩、イミダゾール類、これらの混合物などが挙げられ、第三級アミン類、イミダゾール類、これらの混合物が好ましい。
第三級アミンとしては、例えば、トリブチルアミン、トリエチルアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリアミルアミンなどが挙げられる。
第四級アンモニウム塩としては、例えば、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウムテトラフェニルボレートなどが挙げられる。
イミダゾール類としては、例えば、２−エチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾールなどが挙げられる。
【００１０】
熱により硬化触媒を生成する化合物としては、例えば、熱塩基発生剤などが挙げられる。
熱塩基発生剤としては、例えば、Ｎ−（２−ニトロベンジルオキシカルボニル）イミダゾール、Ｎ−（３−ニトロベンジルオキシカルボニル）イミダゾール、Ｎ−（４−ニトロベンジルオキシカルボニル）イミダゾール、Ｎ−（５−メチル−２−ニトロベンジルオキシカルボニル）イミダゾール、Ｎ−（４−クロロ−２−ニトロベンジルオキシカルボニル）イミダゾールなどが挙げられる。
【００１１】
エポキシ化合物と硬化触媒との配合割合は、特に限定されないが、通常、１００：０．１〜１００：１０であり、この割合で配合すると、８０℃〜２５０℃の各所定の温度で封止剤組成物のゲルタイムを１分〜１５分とすることができる。
なお、熱により硬化触媒を生成する化合物を用いる場合には、通常、エポキシ化合物と硬化触媒との配合割合が上記の範囲となるように、熱により硬化触媒を生成する化合物の配合量を適宜調整して使用する。
硬化触媒または熱により当該硬化触媒を生成する化合物を配合する場合には、必要最低限の溶媒を添加してもよい。該溶媒としては、アセトン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。
【００１２】
本発明で使用される熱により硬化触媒を失活させる化合物を放出する粒子は、その粒径が、ハンダ製バンプで接合されたチップ部品と配線基板との間隙より大きいことが必要であり、５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ〜５００μｍであることがさらに好ましい。
該粒子の粒径が５００μｍを超えると、粒子が沈降し、硬化特性が悪くなる傾向がある。
【００１３】
熱により硬化触媒を失活させる化合物としては、例えば、カルボン酸化合物、スルホン酸化合物、熱酸発生剤などが挙げられる。
カルボン酸化合物としては、例えば、酢酸、蓚酸、プロピオン酸、１，１０−ドデカンジカルボン酸、１，１１−ウンデカンジカルボン酸、セバシン酸、安息香酸、フタル酸、テレフタル酸、１，３−ジカルボキシ−１，１，３，３、−テトラメチルジシロキサンなどが挙げられる。
スルホン酸化合物としては、例えば、トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、メタンスルホン酸などが挙げられる。
熱酸発生剤としては、例えば、パーフルオロメタンスルホン酸のスルホニウム塩、パーフルオロメタンスルホン酸のヨードニウム塩などが挙げられる。
パーフルオロメタンスルホン酸のスルホニウム塩としては、例えば、ＮＤＳ−１０５（ミドリ化学製）、ＮＤＳ−１５５（ミドリ化学製）などが挙げられる。
パーフルオロメタンスルホン酸のヨードニウム塩としては、例えば、ＭＰＩ−１０５（ミドリ化学製）、ＭＰＩ−１０９（ミドリ化学製）などが挙げられる。
【００１４】
熱により硬化触媒を失活させる化合物を放出する粒子は、無機粒子、ポリマー粒子、またはポリマーでコートされた無機粒子に、熱により硬化触媒を失活させる化合物を担持した粒子であることが好ましい。
無機粒子としては、例えば、シリカゲル、シリカ、アルミナなどが挙げられる。
ポリマー粒子としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタールなどの熱可塑性ポリマー粒子、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂粒子、尿素・ホルムアルデヒド樹脂粒子、メラミン・ホルムアルデヒド樹脂粒子、ポリアミド粒子、ポリエステル粒子、ポリスチレン・ジビニルベンゼン共重合体粒子などが挙げられ、これらの中で熱可塑性ポリマー粒子が好ましく使用される。
ポリマーでコートされた無機粒子としては、例えば、熱可塑性ポリマーでコートされたシリカゲル、熱可塑性ポリマーでコートされたシリカ、熱可塑性ポリマーでコートされたジルコニア、熱可塑性ポリマーでコートされたアルミナ、熱可塑性ポリマーでコートされたガラスなどが挙げられ、これらの中で熱可塑性ポリマーでコートされたシリカゲルが好ましく使用される。
【００１５】
また、本発明の熱により硬化触媒を失活させる化合物を放出する粒子は、熱により硬化触媒を失活させる化合物を内包するポリマーマイクロカプセルであることが好ましい。
また、本発明の熱により硬化触媒を失活させる化合物を放出する粒子は、熱により硬化触媒を失活させる化合物を熱可塑性樹脂に混ぜ込んだものであることが好ましい。
熱可塑性樹脂は、その融点がチップ部品と配線基板との間隙に充填する温度よりも高く、かつ、本発明の液状封止剤組成物を硬化させる温度よりも低いことが好ましい。
【００１６】
本発明の封止剤組成物には、必要に応じて、公知のエポキシ樹脂硬化剤を添加してもよい。
該硬化剤としては、例えば、フェノール系硬化剤、酸無水物系硬化剤などが挙げられる。
フェノール系硬化剤としては、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などが挙げられる。
酸無水物系硬化剤としては、例えば、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸などが挙げられる。
エポキシ樹脂硬化剤の配合割合は、特に限定されないが、プロセス上最適な粘度である、０．５ポイズ〜１００ポイズになるように配合することが好ましい。
エポキシ化合物とエポキシ樹脂硬化剤との配合割合は、特に限定されないが、通常、１００：３０〜１００：１００程度である。
【００１７】
本発明の封止剤組成物は、必要に応じて、無機粒子を添加してもよい。
該無機粒子は、特に限定されないが、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、マグネシアなどが挙げられる。
該無機粒子の粒径は、チップ部品と配線基板の間隙以下であれば、特に限定されない。
また、該無機粒子は、シランカップリング剤で表面処理されていてもよい。
また、本発明の封止剤組成物には、必要に応じて、カーボンブラック等を添加してもよい。
【００１８】
次に、本発明のアンダーフィル用封止剤組成物を用いて半導体チップを製造する方法について説明する。
まず、チップ部品がハンダ製バンプで接合された基板上に、本発明のアンダーフィル用封止剤組成物を全面または部分的に塗布する。塗布方法としては、例えば、バーコーター、ロールコーター、ダイコーター、スピンコーター、インクジェットディスペンサー、スプレー、ディッピングなどの方法が挙げられる。
該封止剤組成物を塗布する際、粘度を下げるために硬化温度以下に加熱してもよい。
塗布後、チップ部品と配線基板との間隙に本発明の封止剤組成物を充填する。その後、該封止剤組成物を加熱することにより硬化させた後、未硬化部の現像を行う。
加熱は、ホットプレート、遠赤外線オーブン、熱風循環式オーブンなどを用いて、通常、６０℃〜１８０℃程度まで加熱する。
現像は、通常、浸漬法、スプレー法、ブラシ法などで行う。
現像液としては、未硬化の感光性組成物を溶解し得るものであれば特に限定されないが、例えば、アセトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメチルアセテートなどが挙げられる。
現像後、硬化を完結させるために、１００℃〜２００℃で１〜１５時間程度さらに加熱してもよい。
【００１９】
本発明のアンダーフィル用封止剤組成物は、ウェハーレベルパッケージにおいて、チップとウェハーの間にできる間隙（ギャップ）に、熱により硬化触媒を失活させる化合物を放出する粒子が入ることができず、間隙に入った熱により硬化触媒を失活させる化合物を放出する粒子を含まない封止剤組成物のみが熱処理により硬化されるので、間隙を埋めるアンダーフィル剤として好適に使用することができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明が実施例により限定されるものではないことは言うまでもない。
【００２１】
実施例１
５０ｍｌナス型フラスコに１，１０−ドデセンジカルボン酸０．３ｇ、エタノール２０ｍｌを入れ、均一な溶液を調製した。得られた溶液にチップとウェハーの間にできる間隙（１０μｍ〜２０μｍ）よりも粒径が大きいシリカゲル６０球状（粒径１００μｍ〜２１０μｍ、和光製）１．０ｇを加え、ロータリーエバポレーターで濃縮した。
ビスフェノールＡジグリシジルエーテル（東都化成製）１１．１７ｇ、メチルハイミック酸１０．００ｇ、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−１０．１９ｇ、上記１，１０−ドデセンジカルボン酸コートシリカゲル０．８２ｇを混合して粘調な組成物を得た。
得られた粘調な組成物をコーンプレート粘度計（ＭＳＴエンジニアリング製）を用いて１３０℃での硬化挙動を測定した。２０分でもゲル化しなかった。
得られた粘調な組成物を０．５μｍのシリンジフィルター（アドバンテック製）でろ過し、コーンプレート粘度計（ＭＳＴエンジニアリング製）を用いて１３０℃での硬化挙動を測定した。１２分でゲル化した。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、簡便に可溶化し得るアンダーフィル用封止剤組成物を提供することが可能となる。

Claims

１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物と、硬化触媒または熱により該硬化触媒を生成する化合物と、熱により該硬化触媒を失活させる化合物を放出する粒子とを含有し、該粒子の粒径が、配線基板とチップ部品との間隙より大きいことを特徴とするアンダーフィル用封止剤組成物。
硬化触媒が、第三級アミン類、イミダゾール類、または第三級アミン類とイミダゾール類との混合物である請求項１記載の封止剤組成物。
熱により硬化触媒を失活させる化合物を放出する粒子の粒径が、１０μｍ〜５００μｍである請求項１または２記載の封止剤組成物。
熱により硬化触媒を失活させる化合物を放出する粒子が、無機粒子、ポリマー粒子、またはポリマーでコートされた無機粒子に、熱により硬化触媒を失活させる化合物を担持した粒子である請求項１〜３のいずれかに記載の封止剤組成物。
ポリマー粒子が、熱可塑性ポリマー粒子である請求項４記載の封止剤組成物。
ポリマーでコートされた無機粒子が、熱可塑性ポリマーでコートされたシリカゲルである請求項４記載の封止剤組成物。
熱により該硬化触媒を失活させる化合物を放出する粒子が、熱により硬化触媒を失活させる化合物を内包するポリマーマイクロカプセルである請求項１〜６のいずれかに記載の封止剤組成物。
チップ部品がハンダ製のバンプ電極により接合された基板上に請求項１〜７のいずれかに記載の封止剤組成物を塗布し、チップ部品と基板との間隙に該封止剤組成物を充填し、熱により間隙の該封止剤組成物を硬化させた後、間隙外の該封止剤組成物を有機溶媒で除去することを特徴とする半導体の実装方法。