JP2008111004A - 液状封止樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】フラックス剤を用いる工程を経て製造される半導体装置の信頼性を向上することができる液状封止剤組成物を提供する。
【解決手段】半田リフローする際にフラックス剤を使用して半導体素子と基板とを半田バンプで接続し、該フラックス剤を洗浄した後に前記半導体素子と前記基板との間を封止するために用いる液状封止樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と、アミン系硬化剤と、洗浄後の前記フラックス剤の残渣を除去するアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物と、を含む。また、前記半導体素子と前記基板との間を、上記に記載の液状封止樹脂組成物の硬化物で封止する。
【選択図】なし
【解決手段】半田リフローする際にフラックス剤を使用して半導体素子と基板とを半田バンプで接続し、該フラックス剤を洗浄した後に前記半導体素子と前記基板との間を封止するために用いる液状封止樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と、アミン系硬化剤と、洗浄後の前記フラックス剤の残渣を除去するアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物と、を含む。また、前記半導体素子と前記基板との間を、上記に記載の液状封止樹脂組成物の硬化物で封止する。
【選択図】なし
Description
本発明は、液状封止樹脂組成物および半導体装置に関する。
フリップチップ方式の半導体装置では半導体素子と基板とを半田バンプで電気的に接続している。このフリップチップ方式の半導体装置は、接続信頼性を向上するために半導体素子と基板との間にアンダーフィル材と呼ばれる液状封止樹脂組成物を充填して半田バンプの周辺を補強している。
このようなフリップチップ方式の半導体装置は、一般に半田バンプを有する半導体素子の半田バンプにフラックス剤を塗布する工程、フラックス剤が塗布された半田バンプを基板に仮置きする工程、基板と半導体素子とを半田接続する半田リフロー工程、フラックス剤を洗浄する洗浄工程および半導体素子と基板との間にアンダーフィル材を充填する工程により製造される。
このようなフリップチップ方式の半導体装置は、一般に半田バンプを有する半導体素子の半田バンプにフラックス剤を塗布する工程、フラックス剤が塗布された半田バンプを基板に仮置きする工程、基板と半導体素子とを半田接続する半田リフロー工程、フラックス剤を洗浄する洗浄工程および半導体素子と基板との間にアンダーフィル材を充填する工程により製造される。
フラックス剤は半田バンプの表面に生成した酸化皮膜を除去して半田接続を確実に行うために広く用いられているが、半田接続後はフラックス剤がイオン性不純物、アウトガス発生の要因となるために除去される必要がある。そこで、フラックス剤には溶剤洗浄タイプや水洗浄タイプ等のフラックス剤が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、このような溶剤洗浄および水洗浄によるフラックス剤の洗浄によっても、フラックス剤を完全に除去することができず、フラックス残渣として半田バンプ周辺にフラックス剤が残ってしまう場合があった。
このようなフラックス残渣が半田バンプ周辺に存在すると、その周辺はアンダーフィル材が十分に充填されないために強度が不足して、振動や熱衝撃などの外力によってバンプが剥離し導通が得られなくなったり、その部分に水分が浸入してバンプ金属を腐食しマイグレーションが発生したりして半導体装置の信頼性が低下する場合があった。
このようなフラックス残渣が半田バンプ周辺に存在すると、その周辺はアンダーフィル材が十分に充填されないために強度が不足して、振動や熱衝撃などの外力によってバンプが剥離し導通が得られなくなったり、その部分に水分が浸入してバンプ金属を腐食しマイグレーションが発生したりして半導体装置の信頼性が低下する場合があった。
本発明の目的は、上述のようなフラックス剤を用いる工程を経て製造される半導体装置の信頼性を向上することである。
このような目的は、下記（１）〜（６）に記載の本発明により達成される。
（１）半田リフローする際にフラックス剤を使用して半田素子と基板とを半田バンプで接続した後、前記半導体素子と前記基板との間を封止するために用いる液状封止樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、アミン系硬化剤と、前記半田バンプの周辺に存在する前記フラックス剤を除去するアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物と、を含むことを特徴とする液状封止樹脂組成物。
（２）半田リフローする際にフラックス剤を使用して半導体素子と基板とを半田バンプで接続し、該フラックス剤を洗浄した後に前記半導体素子と前記基板との間を封止するために用いる液状封止樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と、アミン系硬化剤と、洗浄後の前記フラックス剤の残渣を除去するアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物と、を含むことを特徴とする液状封止樹脂組成物。
（３）前記アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物は、前記液状封止樹脂組成物全体の０．０５〜５．０重量％である上記（１）または（２）に記載の液状封止樹脂組成物。
（４）前記アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物を予め、前記エポキシ樹脂と混合したものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物。
（５）前記フラックス剤の残渣は、カルボン酸またはカルボン酸誘導体を主成分とするものである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物。
（６）前記半導体素子と前記基板との間が、上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物の硬化物で封止されていることを特徴とする半導体装置。
（１）半田リフローする際にフラックス剤を使用して半田素子と基板とを半田バンプで接続した後、前記半導体素子と前記基板との間を封止するために用いる液状封止樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、アミン系硬化剤と、前記半田バンプの周辺に存在する前記フラックス剤を除去するアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物と、を含むことを特徴とする液状封止樹脂組成物。
（２）半田リフローする際にフラックス剤を使用して半導体素子と基板とを半田バンプで接続し、該フラックス剤を洗浄した後に前記半導体素子と前記基板との間を封止するために用いる液状封止樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と、アミン系硬化剤と、洗浄後の前記フラックス剤の残渣を除去するアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物と、を含むことを特徴とする液状封止樹脂組成物。
（３）前記アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物は、前記液状封止樹脂組成物全体の０．０５〜５．０重量％である上記（１）または（２）に記載の液状封止樹脂組成物。
（４）前記アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物を予め、前記エポキシ樹脂と混合したものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物。
（５）前記フラックス剤の残渣は、カルボン酸またはカルボン酸誘導体を主成分とするものである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物。
（６）前記半導体素子と前記基板との間が、上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物の硬化物で封止されていることを特徴とする半導体装置。
本発明によればフラックス剤を用いる工程を経て製造される半導体装置の信頼性を向上することができる液状封止樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置を得ることができる。
また、前記アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物を予め、前記エポキシ樹脂と混合した場合、特にフラックスの洗浄効果に優れ、アミン系硬化剤よりも先にエポキシ樹脂に対してアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物とが作用するため、フラックス残渣によるエポキシ樹脂とアミン系硬化剤と含む液状封止樹脂組成物への変質化作用に対して、その作用を抑制する効果をより向上することができる。
また、前記アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物を予め、前記エポキシ樹脂と混合した場合、特にフラックスの洗浄効果に優れ、アミン系硬化剤よりも先にエポキシ樹脂に対してアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物とが作用するため、フラックス残渣によるエポキシ樹脂とアミン系硬化剤と含む液状封止樹脂組成物への変質化作用に対して、その作用を抑制する効果をより向上することができる。
以下、本発明の液状封止樹脂組成物および半導体装置について説明する。
本発明の液状封止樹脂組成物は、半田リフローする際にフラックス剤を使用して半田素子と基板とを半田バンプで接続した後、前記半導体素子と前記基板との間を封止するために用いる液状封止樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と、アミン系硬化剤と、前記半田バンプの周辺に存在する前記フラックス剤を除去するアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物と、を含むことを特徴とする。
また、本発明の液状封止樹脂組成物は、半田リフローする際にフラックス剤を使用して半導体素子と基板とを半田バンプで接続し、該フラックス剤を洗浄した後に前記半導体素子と前記基板との間を封止するために用いる液状封止樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と、アミン系硬化剤と、洗浄後の前記フラックス剤の残渣を除去するアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物と、を含むことを特徴とする。
また、本発明の半導体装置は、前記半導体素子と前記基板との間が、上記に記載の液状封止樹脂組成物の硬化物で封止されていることを特徴とする。
本発明の液状封止樹脂組成物は、半田リフローする際にフラックス剤を使用して半田素子と基板とを半田バンプで接続した後、前記半導体素子と前記基板との間を封止するために用いる液状封止樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と、アミン系硬化剤と、前記半田バンプの周辺に存在する前記フラックス剤を除去するアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物と、を含むことを特徴とする。
また、本発明の液状封止樹脂組成物は、半田リフローする際にフラックス剤を使用して半導体素子と基板とを半田バンプで接続し、該フラックス剤を洗浄した後に前記半導体素子と前記基板との間を封止するために用いる液状封止樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と、アミン系硬化剤と、洗浄後の前記フラックス剤の残渣を除去するアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物と、を含むことを特徴とする。
また、本発明の半導体装置は、前記半導体素子と前記基板との間が、上記に記載の液状封止樹脂組成物の硬化物で封止されていることを特徴とする。
まず、液状封止樹脂組成物について説明する。
前記液状封止樹脂組成物は、半導体素子と基板との半田接続においてフラックス剤を使用する工程を有して製造される半導体装置に用いられるものである。フラックス残渣が生じた場合に、その残渣を除去することが目的だからである。また、無洗浄タイプのフラックス剤を使用した場合においても、そのフラックス剤が半田バンプ周辺に存在して信頼性等を低下させるのを防止するためである。
前記液状封止樹脂組成物は、エポキシ樹脂を含む。これにより、硬化後の封止樹脂脂組成物が耐熱性、耐湿性、機械的強度に優れ、且つ半導体素子と基板とを強固に接着することができる。そのため、信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。
前記エポキシ樹脂としては、一分子中にエポキシ基を２個以上有するものであれば特に分子量や構造は限定されるものではないが、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ノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、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、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、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルトルイジン、ジアミノジフェニルメタン型グリシジルアミン、アミノフェノール型グリシジルアミンのような芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェニレンおよび／または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、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ビニルシクロヘキセンジオキシド、ジシクロペンタジエンオキシド、アリサイクリックジエポキシ−アジペイド等の脂環式エポキシ等の脂肪族エポキシ樹脂が挙げられる。
さらに本発明の場合、芳香族環にグリシジル構造あるいはグリシジルアミン構造が結合した構造を含むものが耐熱性、機械特性、耐湿性という観点からより好ましく、脂肪族または脂環式エポキシ樹脂は信頼性、特に接着性という観点から使用する量を制限するほうがさらに好ましい。これらは単独でも２種以上混合して使用しても良い。本発明では液状封止樹脂組成物の態様のため、エポキシ樹脂として最終的に常温（２５℃）で液状であることが好ましいが、常温で固体のエポキシ樹脂であっても常温で液状のエポキシ樹脂に溶解させ、結果的に液状の状態であればよい。
前記液状封止樹脂組成物は、半導体素子と基板との半田接続においてフラックス剤を使用する工程を有して製造される半導体装置に用いられるものである。フラックス残渣が生じた場合に、その残渣を除去することが目的だからである。また、無洗浄タイプのフラックス剤を使用した場合においても、そのフラックス剤が半田バンプ周辺に存在して信頼性等を低下させるのを防止するためである。
前記液状封止樹脂組成物は、エポキシ樹脂を含む。これにより、硬化後の封止樹脂脂組成物が耐熱性、耐湿性、機械的強度に優れ、且つ半導体素子と基板とを強固に接着することができる。そのため、信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。
前記エポキシ樹脂としては、一分子中にエポキシ基を２個以上有するものであれば特に分子量や構造は限定されるものではないが、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ノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、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、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、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルトルイジン、ジアミノジフェニルメタン型グリシジルアミン、アミノフェノール型グリシジルアミンのような芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェニレンおよび／または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、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ビニルシクロヘキセンジオキシド、ジシクロペンタジエンオキシド、アリサイクリックジエポキシ−アジペイド等の脂環式エポキシ等の脂肪族エポキシ樹脂が挙げられる。
さらに本発明の場合、芳香族環にグリシジル構造あるいはグリシジルアミン構造が結合した構造を含むものが耐熱性、機械特性、耐湿性という観点からより好ましく、脂肪族または脂環式エポキシ樹脂は信頼性、特に接着性という観点から使用する量を制限するほうがさらに好ましい。これらは単独でも２種以上混合して使用しても良い。本発明では液状封止樹脂組成物の態様のため、エポキシ樹脂として最終的に常温（２５℃）で液状であることが好ましいが、常温で固体のエポキシ樹脂であっても常温で液状のエポキシ樹脂に溶解させ、結果的に液状の状態であればよい。
前記エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記液状封止樹脂組成物全体の５〜５０重量％が好ましく、特に１０〜４０重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると、反応性や組成物の耐熱性や機械的強度、封止時の流動特性に優れる。
前記液状封止樹脂組成物は、アミン系硬化剤を含む。これにより、エポキシ樹脂を硬化させることができる。
前記アミン系硬化剤としては、エポキシ樹脂中のエポキシ基と共有結合を形成することが可能な１級アミンまたは２級アミンを分子中に２個以上含むものであれば、特に分子量や構造は限定されるものではない。そのようなアミン系硬化剤としては、例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、ｍ−キシレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、２−メチルペンタメチレンジアミン脂肪族ポリアミン、イソフォロンジアミン、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ノルボルネンジアミン、１，２−ジアミノシクロヘキサンなどの脂環式ポリアミン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、１，４−ビス（２−アミノ−２−メチルプロピル）ピペラジンなどのピペラジン型のポリアミン、ジアミノジフェニルメタン、ｍ−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、ジエチルトルエンジアミン、トリメチレンビス（４−アミノベンゾエート）、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−Ｐ−アミノベンゾエート、下記式（１）で示されるものなどの芳香族ポリアミン類が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いても、２種以上の硬化剤を配合して用いても良く、さらに半導体装置の封止用途を考慮すると、耐熱性、電気的機械的特性、密着性、耐湿性の観点から芳香族ポリアミン型硬化剤が一層好ましい。さらに本発明の様態がアンダーフィルとして用いる液状封止樹脂組成物であることを踏まえると、室温（２５℃）で液状を呈するものがより好ましい。
前記アミン系硬化剤としては、エポキシ樹脂中のエポキシ基と共有結合を形成することが可能な１級アミンまたは２級アミンを分子中に２個以上含むものであれば、特に分子量や構造は限定されるものではない。そのようなアミン系硬化剤としては、例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、ｍ−キシレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、２−メチルペンタメチレンジアミン脂肪族ポリアミン、イソフォロンジアミン、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ノルボルネンジアミン、１，２−ジアミノシクロヘキサンなどの脂環式ポリアミン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、１，４−ビス（２−アミノ−２−メチルプロピル）ピペラジンなどのピペラジン型のポリアミン、ジアミノジフェニルメタン、ｍ−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、ジエチルトルエンジアミン、トリメチレンビス（４−アミノベンゾエート）、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−Ｐ−アミノベンゾエート、下記式（１）で示されるものなどの芳香族ポリアミン類が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いても、２種以上の硬化剤を配合して用いても良く、さらに半導体装置の封止用途を考慮すると、耐熱性、電気的機械的特性、密着性、耐湿性の観点から芳香族ポリアミン型硬化剤が一層好ましい。さらに本発明の様態がアンダーフィルとして用いる液状封止樹脂組成物であることを踏まえると、室温（２５℃）で液状を呈するものがより好ましい。
前記アミン系硬化剤の含有量は、特に限定されないが、前記液状封止樹脂組成物全体の５〜５０重量％が好ましく、特に１０〜４０重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると、反応性や組成物の機械的特性や耐熱性などに優れる。
前記アミン系硬化剤の含有量は、特に限定されないが、前記エポキシ樹脂のエポキシ当量に対して前記アミン系硬化剤の活性水素当量で０．６〜１．４が好ましく、特に０．７〜１．３が好ましい。前記アミン系硬化剤の活性水素当量が前記範囲内であると、反応性や樹脂組成物の耐熱性が特に向上する。
前記液状封止樹脂組成物は、「前記半田バンプの周辺に存在する前記フラックス剤を除去」または「洗浄後の前記フラックス剤の残渣を除去」するアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物を含む。これにより、（フラックス剤の残渣を除去することが可能となり）信頼性を向上することができる。
すなわち、半田リフローする際にフラックス剤を使用して半導体素子と基板とを半田バンプで接続し、該フラックス剤を洗浄する洗浄工程においてフラックス剤を完全に除去できない場合があり、半導体素子や基板、半田バンプ周辺にフラックス残渣として付着する場合があった。このフラックス残渣中のフラックス活性成分は、エポキシ樹脂とアミン系硬化剤と含む液状封止樹脂組成物を変質させ、硬化性を変化させる。その結果、液状封止樹脂組成物の流動性や物性が変化し、半導体素子と前記基板との間の封止に使用した際、充填不十分な部分が発生して、半導体装置の信頼性が低下するなどの問題が生じる場合があった。
また、無洗浄タイプのフラックス剤を使用した場合においても半田バンプ周辺に、この無洗浄タイプのフラックス剤が存在して信頼性を低下させる場合があった。
本発明は、そのような現象を軽減するためになされたものであり、エポキシ樹脂と、アミン系硬化剤と、アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物と、を含む液状封止樹脂組成物を、半田リフローする際にフラックス剤を使用して半導体素子と基板とを半田バンプで接続し、該フラックス剤を洗浄した後に前記半導体素子と前記基板との間を封止するために用いることによって、洗浄工程での洗浄不足によって生じたフラックス残渣による、エポキシ樹脂とアミン系硬化剤の変質反応（あるいは無洗浄タイプのフラックス剤が半田バンプ周辺に存在して生じる変質反応）を、アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物が抑制するために、フラックス残渣を液状封止樹脂組成物中に溶解、除去することができるものである。
すなわち、半田リフローする際にフラックス剤を使用して半導体素子と基板とを半田バンプで接続し、該フラックス剤を洗浄する洗浄工程においてフラックス剤を完全に除去できない場合があり、半導体素子や基板、半田バンプ周辺にフラックス残渣として付着する場合があった。このフラックス残渣中のフラックス活性成分は、エポキシ樹脂とアミン系硬化剤と含む液状封止樹脂組成物を変質させ、硬化性を変化させる。その結果、液状封止樹脂組成物の流動性や物性が変化し、半導体素子と前記基板との間の封止に使用した際、充填不十分な部分が発生して、半導体装置の信頼性が低下するなどの問題が生じる場合があった。
また、無洗浄タイプのフラックス剤を使用した場合においても半田バンプ周辺に、この無洗浄タイプのフラックス剤が存在して信頼性を低下させる場合があった。
本発明は、そのような現象を軽減するためになされたものであり、エポキシ樹脂と、アミン系硬化剤と、アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物と、を含む液状封止樹脂組成物を、半田リフローする際にフラックス剤を使用して半導体素子と基板とを半田バンプで接続し、該フラックス剤を洗浄した後に前記半導体素子と前記基板との間を封止するために用いることによって、洗浄工程での洗浄不足によって生じたフラックス残渣による、エポキシ樹脂とアミン系硬化剤の変質反応（あるいは無洗浄タイプのフラックス剤が半田バンプ周辺に存在して生じる変質反応）を、アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物が抑制するために、フラックス残渣を液状封止樹脂組成物中に溶解、除去することができるものである。
前記アミノ基を有する化合物としては、１級アミノ基を有する化合物、２級アミノ基を有する化合物、３級アミノ基を有する化合物が挙げられる。
そのようなものとして具体的には、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミンなどの１級アミン類、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、イソプロピルベンジルアミン、ジヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジフェニルアミン、ジベンジルアミン、ジデシルアミンなどの２級アミン類、イミノジエタノール、エチルアミノエタノール、イソプロピルアミノエタノール、ベンジルエタノールアミン、ジブチルアミノエタノール、アニリノエタノール、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオール、イソプロパノールアミン、アミノメチルプロパノール、エタノールアミン、アミノプロパノール、ヘキサノールアミン、アミノエトキシエタノール、トリスヒドロキシメチルアミノメタンなどの１級，２級，３級アミノアルコール類、アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ基を有するシランカップリング剤など、が挙げられる。
これらの中でも２級アミン、３級アミノアルコール、アミノ基を有するシランカップリング剤から選ばれる１種以上が保存性、密着性、流動性の観点からより好ましい。
そのようなものとして具体的には、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミンなどの１級アミン類、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、イソプロピルベンジルアミン、ジヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジフェニルアミン、ジベンジルアミン、ジデシルアミンなどの２級アミン類、イミノジエタノール、エチルアミノエタノール、イソプロピルアミノエタノール、ベンジルエタノールアミン、ジブチルアミノエタノール、アニリノエタノール、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオール、イソプロパノールアミン、アミノメチルプロパノール、エタノールアミン、アミノプロパノール、ヘキサノールアミン、アミノエトキシエタノール、トリスヒドロキシメチルアミノメタンなどの１級，２級，３級アミノアルコール類、アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ基を有するシランカップリング剤など、が挙げられる。
これらの中でも２級アミン、３級アミノアルコール、アミノ基を有するシランカップリング剤から選ばれる１種以上が保存性、密着性、流動性の観点からより好ましい。
前記チオール基を有する化合物としては、例えばペンタンチオール、オクタンチオール、ドデカンチオール、メルカプトフェノール、メルカプトエタノール、チオフェノール、アミノチオフェノールなどのモノチオール類、メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのチオール基を有するシランカップリング剤などが挙げられる。
前記アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物の含有量は、特に限定されないが、前記液状封止樹脂組成物全体の０．０１〜５．０重量％が好ましく、特に０．１〜１．０重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に接着力とフラックス残渣除去性とのバランスに優れる。
前記アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物は、特に限定されないが、予め、前記エポキシ樹脂と混合したものであることが好ましい。これにより、アミン系硬化剤よりも先にエポキシ樹脂に対してアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物とが作用するため、フラックス残渣によるエポキシ樹脂とアミン系硬化剤と含む液状封止樹脂組成物への変質化作用に対して、その作用を抑制する効果を特に向上することができる。予め混合とは、例えば室温で３０分間撹拌した後、１晩静置処理することを意味する。
前記樹脂組成物は、特に限定されないが、無機充填材を含むことが好ましい。これにより、破壊靭性等の機械的強度、熱時寸法安定性、耐湿性を向上することができるから、これを用いた半導体装置の信頼性を特に向上することができる。
前記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、ガラス等のケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、溶融シリカ（溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ）、合成シリカ、結晶シリカ等のシリカ粉末等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等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、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物等を用いることができる。これらの無機充填材は、単独でも混合して使用しても良い。これらの中でも樹脂組成物の耐熱性、耐湿性、強度等を向上できることから溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ粉末が好ましい。前記無機充填材の形状は、特に限定されないが、粘度・流動特性の観点から形状は球状であることが好ましい。
前記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、ガラス等のケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、溶融シリカ（溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ）、合成シリカ、結晶シリカ等のシリカ粉末等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等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、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物等を用いることができる。これらの無機充填材は、単独でも混合して使用しても良い。これらの中でも樹脂組成物の耐熱性、耐湿性、強度等を向上できることから溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ粉末が好ましい。前記無機充填材の形状は、特に限定されないが、粘度・流動特性の観点から形状は球状であることが好ましい。
半導体装置に前記無機充填材を用いる場合、その平均粒子径は、特に限定されないが、０．１〜３０μｍが好ましく、特に０．２〜８μｍが好ましい。前記平均粒子径が前記下限値を超えると樹脂組成物の粘度が適度に低下し流動性が向上する効果が高くなり、前記上限値未満であると樹脂組成物が半導体装置への流動する際にフィラー詰まりによる部分的な未充填・充填不良を抑制する効果が高くなる。
半導体装置に前記無機充填材を用いる場合、その含有量は、特に限定されないが、前記液状封止樹脂組成物全体の３０〜８０重量％が好ましく、特に４０〜７５重量％が好ましい。含有量が前記下限値を超えると半導体装置の信頼性を向上させる効果が高くなり、前記下限値未満であると半導体装置の隙間に流動する際の詰まりを抑制する効果が高くなる。
また、表示素子装置に前記無機充填材を用いる場合、その平均粒子径は、特に限定されないが、１〜５００ｎｍが好ましく、特に５〜１００ｎｍが好ましい。前記平均粒子径が前記下限値を超えると無機充填材の凝集を抑制する効果が高くなり、前記上限値未満であると可視光線の透過特性を向上する効果が高くなる。
表示素子装置に前記無機充填材を用いる場合、その含有量は、特に限定されないが、前記液状封止樹脂組成物全体の１０〜４０重量％が好ましく、特に１５〜２５重量％が好ましい。含有量が前記下限値を超えると表示素子の信頼性を向上させる効果が高くなり、前記下限値未満であると無機充填材の凝集が抑制されて可視光線の透過特性を向上する効果が高くなる。また、樹脂組成物の接合層の厚さを制御するためにスペーサー粒子を配合しても良い。
前記液状封止樹脂組成物には、前記エポキシ樹脂、アミン系硬化剤等以外に、必要に応じて希釈剤、顔料、難燃剤、レベリング剤、消泡剤等の添加物を用いることができる。
前記液状封止樹脂組成物は、上述した各成分、添加物等をプラネタリーミキサー、三本ロール、二本熱ロール、ライカイ機などの装置を用いて分散混練したのち、真空下で脱泡処理して製造することができる。
このような液状封止樹脂組成物は、半導体装置の製造プロセスにおける時間の短縮・半導体デバイスへの熱応力低減の観点から、１５０℃以下２時間以下の硬化条件でエポキシ樹脂の反応率が９５％以上であることが好ましい。その理由としては、反応率が９５％以上になると、高温保管などによる後硬化により、ＴｇやＫ1ｃなどの硬化物物性が変化することが少なく、高反り化や剥離など半導体装置へ悪影響が低減されるからである。ここで、硬化とはエポキシ樹脂の熱硬化反応によって３次元網状構造を形成することをさし、その反応率はＤＳＣ（示差走査熱量測定）により測定し、未硬化のサンプルの発熱量Ａ（ｍＪ／ｍｇ）と硬化後のサンプルの発熱量Ｂ（ｍＪ／ｍｇ）を測定しＸ（％）＝（１−Ｂ／Ａ）＊１００の計算式を用いて算出する。ＤＳＣによる発熱量測定はアルミパンにサンプルを２０ｍｇ秤量し蓋をした後、Ｓｅｉｋｏ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＤＳＣ２２０を用い３０−３００℃の温度範囲を１０℃／ｍｉｎの昇温条件で測定し、横軸に温度（℃）縦軸にＤＳＣ（ｍＪ／ｍｇ）をとったグラフにおけるベースラインを底辺とした反応ピークの面積として求めた。
次に、半導体装置について説明する。
本発明の半導体装置は、上述した液状封止樹脂組成物を用いて製造される。
例えばフリップチップ接続の場合について説明すると、まず半田バンプを有する半導体素子と、基板とを、半田リフローを通して半田接続を行なう。
次に、半導体素子と基板との間隙に液状封止樹脂組成物を充填する。充填する方法としては、毛細管現象を利用する方法が一般的である。具体的には、半導体素子の一辺に前記液状封止樹脂組成物を塗布した後、半導体素子と基板との間隙に毛細管現象で引き込んでいく方法、半導体素子の２辺に前記液状封止樹脂組成物を塗布した後、半導体素子と基板との間隙に毛細管現象で引き込んでいく方法、半導体素子の中央部にスルーホールを開けておき、半導体素子の周囲に前記液状封止樹脂組成物を塗布した後、毛細管現象で引き込んでいく方法等が挙げられる。また、一度に全量を塗布するのではなく、２度に分けて塗布する方法等も行われる。また、ポッテッィング、印刷等の方法を用いることもできる
次に、充填した前記液状封止樹脂組成物を硬化させる。硬化条件は、特に限定されないが、例えば１００℃〜１７０℃の温度範囲で１〜１２時間加熱を行なうことにより硬化できる。さらに、例えば１００℃で１時間加熱した後、引き続き１５０℃で２時間加熱するような、段階的に温度を変化させながら加熱硬化を行なっても良い。
このようにして、半導体素子と基板との間が、液状封止樹脂組成物の硬化物で封止されている半導体装置を得ることができる。
ここで、半導体装置は、上述した液状封止樹脂組成物を用いているのでフラックス残渣がより低減されているものである。したがって、半導体装置の信頼性をより向上することができるものである。
このような半導体装置には、フリップチップ方式の半導体装置、キャビティーダウン型ＢＧＡ、ＯＮＰＡＣ型ＢＧＡ、ＴＡＢ型ＢＧＡ、ＣＳＰ等が挙げられる。
本発明の半導体装置は、上述した液状封止樹脂組成物を用いて製造される。
例えばフリップチップ接続の場合について説明すると、まず半田バンプを有する半導体素子と、基板とを、半田リフローを通して半田接続を行なう。
次に、半導体素子と基板との間隙に液状封止樹脂組成物を充填する。充填する方法としては、毛細管現象を利用する方法が一般的である。具体的には、半導体素子の一辺に前記液状封止樹脂組成物を塗布した後、半導体素子と基板との間隙に毛細管現象で引き込んでいく方法、半導体素子の２辺に前記液状封止樹脂組成物を塗布した後、半導体素子と基板との間隙に毛細管現象で引き込んでいく方法、半導体素子の中央部にスルーホールを開けておき、半導体素子の周囲に前記液状封止樹脂組成物を塗布した後、毛細管現象で引き込んでいく方法等が挙げられる。また、一度に全量を塗布するのではなく、２度に分けて塗布する方法等も行われる。また、ポッテッィング、印刷等の方法を用いることもできる
次に、充填した前記液状封止樹脂組成物を硬化させる。硬化条件は、特に限定されないが、例えば１００℃〜１７０℃の温度範囲で１〜１２時間加熱を行なうことにより硬化できる。さらに、例えば１００℃で１時間加熱した後、引き続き１５０℃で２時間加熱するような、段階的に温度を変化させながら加熱硬化を行なっても良い。
このようにして、半導体素子と基板との間が、液状封止樹脂組成物の硬化物で封止されている半導体装置を得ることができる。
ここで、半導体装置は、上述した液状封止樹脂組成物を用いているのでフラックス残渣がより低減されているものである。したがって、半導体装置の信頼性をより向上することができるものである。
このような半導体装置には、フリップチップ方式の半導体装置、キャビティーダウン型ＢＧＡ、ＯＮＰＡＣ型ＢＧＡ、ＴＡＢ型ＢＧＡ、ＣＳＰ等が挙げられる。
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
１．液状封止樹脂組成物の製造
エポキシ樹脂として（大日本インキ化学工業（株）製 ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ）２９．５重量％と、アミン系硬化剤として（日本化薬（株） カヤハードＡＡ）１１．６重量％と、アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物として１級アミノ基を含有するシランカップリング材（信越化学工業（株）製 ＫＢＭ−９０３）０．５重量％と、無機充填材として（アドマテクス（株）製、アドマファイン ＳＯ−Ｅ３）５８．４重量％とを３本ロールにて混練分散した後、真空脱法して液状封止樹脂組成物を得た。なお、エポキシ樹脂と１級アミノ基を含有するシランカップリング材とは、予め室温混合した後一晩静置して用いた。
（実施例１）
１．液状封止樹脂組成物の製造
エポキシ樹脂として（大日本インキ化学工業（株）製 ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ）２９．５重量％と、アミン系硬化剤として（日本化薬（株） カヤハードＡＡ）１１．６重量％と、アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物として１級アミノ基を含有するシランカップリング材（信越化学工業（株）製 ＫＢＭ−９０３）０．５重量％と、無機充填材として（アドマテクス（株）製、アドマファイン ＳＯ−Ｅ３）５８．４重量％とを３本ロールにて混練分散した後、真空脱法して液状封止樹脂組成物を得た。なお、エポキシ樹脂と１級アミノ基を含有するシランカップリング材とは、予め室温混合した後一晩静置して用いた。
２．半導体装置の製造
バンプサイズ１００μｍ、バンプ間隔２００μｍの半田バンプが設けられた１５ｍｍ角（バンプ数：３８７２個）の半導体素子と、ＢＴ基板（接続パッド：金メッキ表面）とを、ロジン系フラックス（Ｋｅｓｔｅｒ６５０２）を使用、２６０℃で加熱して半田を溶融接合した（半導体素子と基板との間隙：８０μｍ）。これに、上記液状封止樹脂組成物を１１０℃で半導体素子と基板との隙間へ充填し、１５０℃で２時間硬化封止して半導体装置を得た。
バンプサイズ１００μｍ、バンプ間隔２００μｍの半田バンプが設けられた１５ｍｍ角（バンプ数：３８７２個）の半導体素子と、ＢＴ基板（接続パッド：金メッキ表面）とを、ロジン系フラックス（Ｋｅｓｔｅｒ６５０２）を使用、２６０℃で加熱して半田を溶融接合した（半導体素子と基板との間隙：８０μｍ）。これに、上記液状封止樹脂組成物を１１０℃で半導体素子と基板との隙間へ充填し、１５０℃で２時間硬化封止して半導体装置を得た。
（実施例２）
アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物としてチオール基を含有するシランカップリング材（信越化学工業（株）製 ＫＢＭ−８０３Ｐ）を用いた以外は、実施例１と同様にした。
アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物としてチオール基を含有するシランカップリング材（信越化学工業（株）製 ＫＢＭ−８０３Ｐ）を用いた以外は、実施例１と同様にした。
（実施例３）
アミノ基を有する化合物の配合量を減らし、全体の配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂として（大日本インキ化学工業（株）製 ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ）２９．８４重量％と、アミン系硬化剤として（日本化薬（株） カヤハードＡＡ）１１．７重量％と、アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物として１級アミノ基を含有するシランカップリング材（信越化学工業（株）製 ＫＢＭ−９０３）０．０６重量％と、無機充填材として（アドマテクス（株）製、アドマファイン ＳＯ−Ｅ３）５８．４重量％とを３本ロールにて混練分散した後、真空脱法して液状封止樹脂組成物を得た。なお、エポキシ樹脂と１級アミノ基を含有するシランカップリング材とは、予め室温混合した後一晩静置して、用いた。
アミノ基を有する化合物の配合量を減らし、全体の配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂として（大日本インキ化学工業（株）製 ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ）２９．８４重量％と、アミン系硬化剤として（日本化薬（株） カヤハードＡＡ）１１．７重量％と、アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物として１級アミノ基を含有するシランカップリング材（信越化学工業（株）製 ＫＢＭ−９０３）０．０６重量％と、無機充填材として（アドマテクス（株）製、アドマファイン ＳＯ−Ｅ３）５８．４重量％とを３本ロールにて混練分散した後、真空脱法して液状封止樹脂組成物を得た。なお、エポキシ樹脂と１級アミノ基を含有するシランカップリング材とは、予め室温混合した後一晩静置して、用いた。
（実施例４）
アミノ基を有する化合物の配合量を増やし、全体の配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂として（大日本インキ化学工業（株）製 ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ）２８．４重量％と、アミン系硬化剤として（日本化薬（株） カヤハードＡＡ）１１．２重量％と、アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物として１級アミノ基を含有するシランカップリング材（信越化学工業（株）製 ＫＢＭ−９０３）２．０重量％と、無機充填材として（アドマテクス（株）製、アドマファイン ＳＯ−Ｅ３）５８．４重量％とを３本ロールにて混練分散した後、真空脱法して液状封止樹脂組成物を得た。なお、エポキシ樹脂と１級アミノ基を含有するシランカップリング材とは、予め室温混合した後一晩静置して、用いた。
アミノ基を有する化合物の配合量を増やし、全体の配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂として（大日本インキ化学工業（株）製 ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ）２８．４重量％と、アミン系硬化剤として（日本化薬（株） カヤハードＡＡ）１１．２重量％と、アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物として１級アミノ基を含有するシランカップリング材（信越化学工業（株）製 ＫＢＭ−９０３）２．０重量％と、無機充填材として（アドマテクス（株）製、アドマファイン ＳＯ−Ｅ３）５８．４重量％とを３本ロールにて混練分散した後、真空脱法して液状封止樹脂組成物を得た。なお、エポキシ樹脂と１級アミノ基を含有するシランカップリング材とは、予め室温混合した後一晩静置して、用いた。
（実施例５）
エポキシ樹脂とアミノ基を有する化合物とを予め混合することなく、用いた以外は実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂として（大日本インキ化学工業（株）製 ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ）２９．５重量％と、アミン系硬化剤として（日本化薬（株） カヤハードＡＡ）１１．６重量％と、アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物として１級アミノ基を含有するシランカップリング材（信越化学工業（株）製 ＫＢＭ−９０３）０．５重量％と、無機充填材として（アドマテクス（株）製、アドマファイン ＳＯ−Ｅ３）５８．４重量％とを３本ロールにて混練分散した後、真空脱法して液状封止樹脂組成物を得た。
エポキシ樹脂とアミノ基を有する化合物とを予め混合することなく、用いた以外は実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂として（大日本インキ化学工業（株）製 ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ）２９．５重量％と、アミン系硬化剤として（日本化薬（株） カヤハードＡＡ）１１．６重量％と、アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物として１級アミノ基を含有するシランカップリング材（信越化学工業（株）製 ＫＢＭ−９０３）０．５重量％と、無機充填材として（アドマテクス（株）製、アドマファイン ＳＯ−Ｅ３）５８．４重量％とを３本ロールにて混練分散した後、真空脱法して液状封止樹脂組成物を得た。
（実施例６）
実施例１の半導体装置製造の工程において、半田を溶融接合した後、そのパッケージをフラックス洗浄剤（マークレスＳＴ−１００）を用いて、４０℃で２分間浸漬洗浄後に乾燥して使用した以外は、実施例１と同様にした。
（比較例１）
アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物を用いずに、全体の配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂として（大日本インキ化学工業（株）製 ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ）２９．９重量％と、アミン系硬化剤として（日本化薬（株） カヤハードＡＡ）１１．７重量％と、無機充填材として（アドマテクス（株）製、アドマファイン ＳＯ−Ｅ３）５８．４重量％とを３本ロールにて混練分散した後、真空脱法して液状封止樹脂組成物を得た。
実施例１の半導体装置製造の工程において、半田を溶融接合した後、そのパッケージをフラックス洗浄剤（マークレスＳＴ−１００）を用いて、４０℃で２分間浸漬洗浄後に乾燥して使用した以外は、実施例１と同様にした。
（比較例１）
アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物を用いずに、全体の配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂として（大日本インキ化学工業（株）製 ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ）２９．９重量％と、アミン系硬化剤として（日本化薬（株） カヤハードＡＡ）１１．７重量％と、無機充填材として（アドマテクス（株）製、アドマファイン ＳＯ−Ｅ３）５８．４重量％とを３本ロールにて混練分散した後、真空脱法して液状封止樹脂組成物を得た。
各実施例および比較例で得られた液状封止樹脂組成物および半導体装置について、以下の評価を行った。評価項目を内容と共に示す。得られた結果を表１に示す。
１．フラックス残渣除去性
フラックス残渣の除去が行われたか否かを、以下のようにフラックス残渣除去率で評価した。
バンプサイズ１００μｍ、バンプ間隔２００μｍの半田バンプが設けられた１５ｍｍ角の半導体素子（バンプ数：３８７２個）を、スライドガラスに乗せ、ロジン系フラックス（Ｋｅｓｔｅｒ６５０２）を使用し、２６０℃で加熱して半田を溶融した。これを用いて、スライドガラス裏面から、封止前にフラックス残渣の付着が観られる全バンプ数をカウントした。これに、上記液状封止樹脂組成物を１１０℃で半導体素子とスライドガラスとの隙間へ充填した後、１５０℃で２時間硬化した。これを用いて、スライドガラス裏面から、封止後にフラックス残渣が除去されたバンプ数をカウントした。フラックス残渣除去率は以下の式により算出した。
フラックス残渣除去率＝封止後にフラックス残渣が除去されたバンプ数／封止前にフラックス残渣の付着が観られるバンプ数
各符号は、以下の通りである。
◎：フラックス残渣除去率が７５％以上、１００％以下であった。
○：フラックス残渣除去率が５０％以上、７５％未満であった。
△：フラックス残渣除去率が２５％以上、５０％未満であった。
×：フラックス残渣除去率が０％以上、２５％未満であった。
１．フラックス残渣除去性
フラックス残渣の除去が行われたか否かを、以下のようにフラックス残渣除去率で評価した。
バンプサイズ１００μｍ、バンプ間隔２００μｍの半田バンプが設けられた１５ｍｍ角の半導体素子（バンプ数：３８７２個）を、スライドガラスに乗せ、ロジン系フラックス（Ｋｅｓｔｅｒ６５０２）を使用し、２６０℃で加熱して半田を溶融した。これを用いて、スライドガラス裏面から、封止前にフラックス残渣の付着が観られる全バンプ数をカウントした。これに、上記液状封止樹脂組成物を１１０℃で半導体素子とスライドガラスとの隙間へ充填した後、１５０℃で２時間硬化した。これを用いて、スライドガラス裏面から、封止後にフラックス残渣が除去されたバンプ数をカウントした。フラックス残渣除去率は以下の式により算出した。
フラックス残渣除去率＝封止後にフラックス残渣が除去されたバンプ数／封止前にフラックス残渣の付着が観られるバンプ数
各符号は、以下の通りである。
◎：フラックス残渣除去率が７５％以上、１００％以下であった。
○：フラックス残渣除去率が５０％以上、７５％未満であった。
△：フラックス残渣除去率が２５％以上、５０％未満であった。
×：フラックス残渣除去率が０％以上、２５％未満であった。
２．ゲルタイム
硬化促進の評価としてマクロゲルに達する時間の特定方法としてゲルタイム測定を用いた、方法は１８０℃の熱板に０．５ｃｃのサンプルを滴下しスパチュラを用いて攪拌し、サンプルの糸曳き性が消失するまでの時間をゲルタイムとし評価した。各符号は、以下の通りである。
◎：ゲルタイムが０秒以上、２５０秒未満であった。
○：ゲルタイムが２５０秒以上、５００秒未満であった。
△：ゲルタイムが５００秒以上、７００秒未満であった。
×：ゲルタイムが、７００秒以上であった。
硬化促進の評価としてマクロゲルに達する時間の特定方法としてゲルタイム測定を用いた、方法は１８０℃の熱板に０．５ｃｃのサンプルを滴下しスパチュラを用いて攪拌し、サンプルの糸曳き性が消失するまでの時間をゲルタイムとし評価した。各符号は、以下の通りである。
◎：ゲルタイムが０秒以上、２５０秒未満であった。
○：ゲルタイムが２５０秒以上、５００秒未満であった。
△：ゲルタイムが５００秒以上、７００秒未満であった。
×：ゲルタイムが、７００秒以上であった。
３．粘度測定
液状封止樹脂組成物の半導体装置の間隙への充填のためニードルから樹脂を吐出する。この際、粘度が吐出性に影響するので２５℃における粘度の測定を行った。粘度測定はＢＲＯＯＬＦＩＥＬＤ社製デジタル粘度計（モデルＤＶ−ＩＩ＋）を用い、コーンはＣＰ−５１（サンプル量０．５ｍｌ、コーンの角度１．５６５°）を用いて２５℃、２．５ｒｐｍでの粘度を評価した。温度制御は東京理化機器（株）社製、低温恒温水槽ＮＣＢ−
１２００Ｐ（温度調整精度±０．１℃以下）を用いた。各符号は、以下の通りである。
◎：粘度が０Ｐａ・Ｓ以上、２０Ｐａ・Ｓ未満であった。
○：粘度が２０Ｐａ・Ｓ以上、４０Ｐａ・Ｓ未満であった。
△：粘度が４０Ｐａ・Ｓ以上、１００Ｐａ・Ｓ未満であった。
×：粘度が、１００Ｐａ・Ｓ以上であった。
液状封止樹脂組成物の半導体装置の間隙への充填のためニードルから樹脂を吐出する。この際、粘度が吐出性に影響するので２５℃における粘度の測定を行った。粘度測定はＢＲＯＯＬＦＩＥＬＤ社製デジタル粘度計（モデルＤＶ−ＩＩ＋）を用い、コーンはＣＰ−５１（サンプル量０．５ｍｌ、コーンの角度１．５６５°）を用いて２５℃、２．５ｒｐｍでの粘度を評価した。温度制御は東京理化機器（株）社製、低温恒温水槽ＮＣＢ−
１２００Ｐ（温度調整精度±０．１℃以下）を用いた。各符号は、以下の通りである。
◎：粘度が０Ｐａ・Ｓ以上、２０Ｐａ・Ｓ未満であった。
○：粘度が２０Ｐａ・Ｓ以上、４０Ｐａ・Ｓ未満であった。
△：粘度が４０Ｐａ・Ｓ以上、１００Ｐａ・Ｓ未満であった。
×：粘度が、１００Ｐａ・Ｓ以上であった。
４．接続信頼性
接続信頼性は、上記実施例及び比較例により得られた半導体装置をＨＡＳＴ（温度１３５℃、湿度８５％、印加電圧５Ｖ）で、２５０時間処理した後の絶縁抵抗値（５Ｖ、３０秒間印加）で評価した。各符号は、以下の通りである。
◎：絶縁抵抗が、１０10Ω以上であった。
○：絶縁抵抗が１０9Ω以上、１０10Ω未満であった。
△：絶縁抵抗が１０7Ω以上、１０9Ω未満であった。
×：絶縁抵抗が、１０7Ω未満であった。
接続信頼性は、上記実施例及び比較例により得られた半導体装置をＨＡＳＴ（温度１３５℃、湿度８５％、印加電圧５Ｖ）で、２５０時間処理した後の絶縁抵抗値（５Ｖ、３０秒間印加）で評価した。各符号は、以下の通りである。
◎：絶縁抵抗が、１０10Ω以上であった。
○：絶縁抵抗が１０9Ω以上、１０10Ω未満であった。
△：絶縁抵抗が１０7Ω以上、１０9Ω未満であった。
×：絶縁抵抗が、１０7Ω未満であった。
表１からあきらかなように実施例１〜５は、フラックス残渣除去率に優れていた。
また、実施例２および３は、特に粘度が低く、充填性に優れていることが示唆された。
また、実施例１ないし３および５は、信頼性にも特に優れていた。
また、実施例２および３は、特に粘度が低く、充填性に優れていることが示唆された。
また、実施例１ないし３および５は、信頼性にも特に優れていた。
本発明の液状封止樹脂組成物は、半導体素子と基板との間を封止するのに好適に用いられる。また、本発明の半導体装置は、基板と半導体素子とが上述の液状封止樹脂組成物の硬化物で封止されるものに好適に用いられる。具体的には、フリップチップ方式の半導体装置、キャビティーダウン型ＢＧＡ、ＯＮＰＡＣ型ＢＧＡ、ＴＡＢ型ＢＧＡ、ＣＳＰ、液晶やＬＥＤ発光体素子などの表示素子周辺のドライバーチップなどがある。
Claims (6)
- 半田リフローする際にフラックス剤を使用して半田素子と基板とを半田バンプで接続した後、前記半導体素子と前記基板との間を封止するために用いる液状封止樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、アミン系硬化剤と、前記半田バンプの周辺に存在する前記フラックス剤を除去するアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物と、を含むことを特徴とする液状封止樹脂組成物。 - 半田リフローする際にフラックス剤を使用して半導体素子と基板とを半田バンプで接続し、該フラックス剤を洗浄した後に前記半導体素子と前記基板との間を封止するために用いる液状封止樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、アミン系硬化剤と、洗浄後の前記フラックス剤の残渣を除去するアミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物と、を含むことを特徴とする液状封止樹脂組成物。 - 前記アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物は、前記液状封止樹脂組成物全体の０．０５〜５．０重量％である請求項１または２に記載の液状封止樹脂組成物。
- 前記アミノ基を有する化合物および／またはチオール基を有する化合物を予め、前記エポキシ樹脂と混合したものである請求項１ないし３のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物。
- 前記フラックス剤の残渣は、カルボン酸またはカルボン酸誘導体を主成分とするものである請求項１ないし４のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物。
- 前記半導体素子と前記基板との間が、請求項１ないし５のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物の硬化物で封止されていることを特徴とする半導体装置。
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