JP2009038389A - Semiconductor chip adhesive - Google Patents

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高橋  豊誠
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor chip adhesive which doesn't require cleaning-off of residual flux after soldering and retains electric insulation even at a high temperature and in a humid atmosphere and allows soldering with high bonding strength and reliability. <P>SOLUTION: A resin (A) which has at least one phenol-based hydroxyl group and contains ≤5% free phenol and a resin (B) acting as a curing agent for the resin (A) are mixed as essential components in the semiconductor chip adhesive. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体搭載用基板の導体端子と、半導体チップの半田バンプを接続
するための半田接合に関し、同時に半導体搭載用基板と半導体チップを接着する
際の半導体チップ接着剤に関するものである。
The present invention relates to a solder joint for connecting a conductor terminal of a semiconductor mounting substrate and a solder bump of a semiconductor chip, and at the same time to a semiconductor chip adhesive for bonding the semiconductor mounting substrate and the semiconductor chip.

近年の電子機器の高機能化並びに軽薄短小化の要求に伴い、電子部品の高密度
集積化、さらには高密度実装化が進んできており、これらの電子機器に使用され
る半導体パッケージは、従来にも増して益々小型化かつ多ピン化が進んできてい
る。
In recent years, with the demand for higher functionality and lighter, thinner and smaller electronic devices, high-density integration and further high-density mounting of electronic components have progressed. Semiconductor packages used in these electronic devices have been In addition, the size and number of pins are increasing.

半導体パッケージはその小型化に伴って、従来のようなリードフレームを使用
した形態のパッケージでは、小型化に限界がきているため、最近では回路基板上
にチップを実装したものとして、BGA(Ball Grid Array)や
、CSP(Chip Scale Package)といった、エリア実装型の
新しいパッケージ方式が提案されている。これらの半導体パッケージにおいて、
半導体チップの電極と、従来型半導体パッケージのリードフレームの機能とを有
する、半導体搭載用基板と呼ばれるプラスチックやセラミックス等各種絶縁材料
と、導体配線で構成される基板の端子との電気的接続方法として、ワイヤーボン
ディング方式やTAB(Tape Automated Bonding)方式
、さらにはFC(Flip Chip)方式などが知られているが、最近では、
半導体パッケージの小型化に有利な、FC接続方式を用いたBGAやCSPの構
造が盛んに提案されている。
With the miniaturization of semiconductor packages, the conventional package using a lead frame has a limit on miniaturization. Therefore, recently, it is assumed that a chip is mounted on a circuit board, and BGA (Ball Grid) is used. Array) and a new area mounting type packaging method such as CSP (Chip Scale Package) have been proposed. In these semiconductor packages,
As an electrical connection method of various insulating materials such as plastics and ceramics called semiconductor mounting substrates, which have the functions of a semiconductor chip electrode and a lead frame of a conventional semiconductor package, and terminals of the substrate composed of conductor wiring , Wire bonding method, TAB (Tape Automated Bonding) method, and FC (Flip Chip) method are known.
BGA and CSP structures using the FC connection method, which are advantageous for miniaturization of semiconductor packages, have been actively proposed.

BGAやCSPのプリント配線板への実装には、半田ボールで形成されたバン
プによる、半田接合が採用されている。この半田接合には、フラックスが用いら
れ、ソルダーペーストが併用されることもある。特に半田ボールが使用される理
由は、半田供給量を制御し易く、多量の半田を供給できるので、バンプが高くで
きるためである。また、BGAやCSPの作製工程における、半導体チップの電
極と半導体搭載用基板の端子との電気的接続方法にも、半田接合が使われる場合
が多い。
Solder bonding using bumps formed of solder balls is employed for mounting BGA and CSP on a printed wiring board. For this soldering, a flux is used, and a solder paste may be used in combination. The reason why the solder balls are used in particular is that the amount of solder supply can be easily controlled and a large amount of solder can be supplied, so that the bump can be made high. Also, solder bonding is often used for the electrical connection method between the electrodes of the semiconductor chip and the terminals of the semiconductor mounting substrate in the manufacturing process of the BGA or CSP.

一般に、半田接合のためには、半田表面と対する電極の、金属表面の酸化物な
どの汚れを除去すると共に、半田接合時の金属表面の再酸化を防止して、半田の
表面張力を低下させ、金属表面に溶融半田が濡れ易くする、半田付け用フラック
スが使用される。このフラックスとしては、ロジンなどの熱可塑性樹脂系フラッ
クスに、酸化膜を除去する活性剤等を加えたフラックスが用いられている。
In general, for solder bonding, dirt on the surface of the electrode against the solder surface such as oxide on the metal surface is removed, and re-oxidation of the metal surface during solder bonding is prevented to reduce the surface tension of the solder. The soldering flux is used to make the molten solder wet easily on the metal surface. As this flux, a flux obtained by adding an activator for removing an oxide film to a thermoplastic resin flux such as rosin is used.

しかしながら、接合後にこのフラックスが残存していると、高温、多湿時に熱
可塑性樹脂が溶融し、活性剤中の活性イオンも遊離するなど、電気絶縁性の低下
やプリント配線の腐食などの問題が生じる。そのため現在は、半田接合後の残存
フラックスを洗浄除去し、上記のような問題を解決しているが、洗浄剤の環境問
題や、洗浄工程によるコストアップなどの欠点がある。
特開平8−32214
However, if this flux remains after bonding, problems such as deterioration of electrical insulation and corrosion of printed wiring, such as melting of the thermoplastic resin at high temperature and high humidity, and release of active ions in the activator, etc. . Therefore, at present, the residual flux after soldering is cleaned and removed to solve the above problems, but there are disadvantages such as environmental problems of the cleaning agent and cost increase due to the cleaning process.
JP-A-8-32214

また、半導体パッケージの小型化かつ多ピン化は、バンプの微細化を促し、接
合強度や信頼性の低下が懸念されている。そこで、バンプ接続部分の信頼性を得
るため、チップと基板との間隙に、アンダーフィルと呼ばれる絶縁樹脂を充填し
て、バンプ接続部分を封止、補強する検討も盛んである。しかし、これには技術
的難易度の高いアンダーフィルを充填し、硬化させる工程が必要となるため、製
造工程が複雑で製造コストが高くなる問題がある。
In addition, the downsizing of semiconductor packages and the increase in the number of pins promote the miniaturization of bumps, and there is a concern that the bonding strength and the reliability may be reduced. Therefore, in order to obtain the reliability of the bump connection portion, it is also actively studied to seal and reinforce the bump connection portion by filling the gap between the chip and the substrate with an insulating resin called underfill. However, this requires a process of filling and curing an underfill with a high technical difficulty, and thus has a problem that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is increased.

また、半導体パッケージの小型化かつ多ピン化は、バンプの微細化を促し、接
合強度、信頼性の低下が懸念されている。そこで、バンプ接続部分の信頼性を得
るため、チップと基板との間隙に、アンダーフィルと呼ばれる絶縁樹脂を充填し
て、バンプ接続部分を封止、補強する検討も盛んである。しかし、これには技術
的難易度の高いアンダーフィルを充填し、硬化させる工程が必要となるため、製
造工程が複雑で製造コストが高くなる問題がある。
In addition, the downsizing of semiconductor packages and the increase in the number of pins promote the miniaturization of bumps, and there is a concern that the bonding strength and the reliability may be reduced. Therefore, in order to obtain the reliability of the bump connection portion, it is also actively studied to seal and reinforce the bump connection portion by filling the gap between the chip and the substrate with an insulating resin called underfill. However, this requires a process of filling and curing an underfill with a high technical difficulty, and thus has a problem that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is increased.

本発明は、半導体パッケージの搭載時における、半田接合の現状のこのような
問題点に鑑み、半田接合後の残存フラックスの洗浄除去が必要なく、高温、多湿
雰囲気でも電気絶縁性を保持し、接合強度と信頼性の高い半田接合を可能とする
、半導体チップ接着剤を提供することを目的とする。
In view of such a current problem of solder bonding at the time of mounting a semiconductor package, the present invention does not require cleaning and removal of residual flux after solder bonding, and maintains electrical insulation even in a high temperature and high humidity atmosphere. An object of the present invention is to provide a semiconductor chip adhesive that enables solder bonding with high strength and reliability.

即ち、本発明は、少なくとも1つ以上のフェノール性水酸基を有し、且つフリ
ーフェノールが5%以下である樹脂(A)と、その硬化剤として作用する樹脂(
B)とを必須成分とし、半導体搭載用基板または半導体チップの接着面上に塗布
される半田バンプ付き半導体チップの接着剤であって、半導体搭載用基板の導体
端子と、半導体チップの半田バンプとを位置合せし、半導体チップ接着剤を介し
て密着、加圧、加温して半田接合させた後、さらに加熱により硬化して、半導体
搭載用基板と半導体チップを半田接続且つ接着することを特徴とする半導体チッ
プ接着剤である。
That is, the present invention relates to a resin (A) having at least one phenolic hydroxyl group and free phenol content of 5% or less, and a resin (
B) as an essential component, and an adhesive for a semiconductor chip with solder bumps applied onto a semiconductor mounting substrate or a bonding surface of a semiconductor chip, comprising: a conductor terminal of the semiconductor mounting substrate; a solder bump of the semiconductor chip; And then soldering and bonding with a semiconductor chip adhesive, followed by curing by heating and soldering and bonding the semiconductor mounting substrate and the semiconductor chip. And a semiconductor chip adhesive.

本発明の半導体チップ接着剤は、好ましくは、少なくとも1つ以上のフェノー
ル性水酸基を有し、且つフリーフェノールが5%以下の樹脂(A)である、フェ
ノールノボラック樹脂、アルキルフェノールノボラック樹脂、ビフェノールノボ
ラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、レゾルシノールノボラック樹脂、また
は、ポリビニルフェノール樹脂を必須成分とし、これにより得られる半導体チッ
プ接着剤の硬化時の重量減少が3%以下であることを特徴とする。
The semiconductor chip adhesive of the present invention is preferably a phenol novolak resin, an alkylphenol novolak resin, or a biphenol novolak resin which has at least one phenolic hydroxyl group and is a resin (A) having 5% or less free phenol. A naphthol novolak resin, a resorcinol novolak resin, or a polyvinylphenol resin is an essential component, and the weight loss upon curing of the resulting semiconductor chip adhesive is 3% or less.

本発明の半導体チップ接着剤は、半田接合後の残存フラックスの洗浄除去を必
要とせず、高温、多湿雰囲気でも電気絶縁性を保持し、また、接合強度と信頼性
の高い半田接合を可能にするので、半導体パッケージのプリント配線板への搭載
、層間の立体接続等の密閉系における工程を簡素化して、製造コストを抑制し、
また、半田接合の信頼性向上に極めて有用である。
The semiconductor chip adhesive of the present invention does not require cleaning and removal of residual flux after solder bonding, maintains electrical insulation even in high temperature and high humidity atmosphere, and enables solder bonding with high bonding strength and reliability. So, simplifying the process in the sealed system such as mounting the semiconductor package on the printed wiring board, three-dimensional connection between layers, and suppressing the manufacturing cost,
Also, it is extremely useful for improving the reliability of solder joints.

本発明の半導体チップ接着剤は、少なくとも1つ以上のフェノール性水酸基を
有し、且つフリーフェノールが5%以下である樹脂(A)と、その硬化剤として
作用する樹脂(B)とを必須成分とするものであり、本発明に用いるフェノール
性水酸基を有する樹脂(A)の、フェノール性水酸基は、その還元作用により、
半田および金属表面の酸化物などの汚れを除去し、半田接合のフラックスとして
作用する。このフェノール性水酸基としては、何ら制約するところはないが、半
田接合のフラックスとしての作用を高めるため、フェノール性水酸基を有する樹
脂(A)は、フェノール性水酸基に対してのオルソ、パラ位に電子吸引基、メタ
位に電子供与基を有するものが好ましい。
The semiconductor chip adhesive of the present invention comprises a resin (A) having at least one phenolic hydroxyl group and containing 5% or less free phenol, and a resin (B) that acts as a curing agent. The phenolic hydroxyl group of the resin (A) having a phenolic hydroxyl group used in the present invention is due to its reducing action,
It removes dirt such as solder and oxides on the metal surface and acts as a solder joint flux. This phenolic hydroxyl group is not limited at all, but in order to enhance the action as a solder joint flux, the resin (A) having a phenolic hydroxyl group has an electron at the ortho- and para-positions relative to the phenolic hydroxyl group. Those having an attractive group and an electron donating group at the meta position are preferred.

更に、その硬化剤として作用する樹脂(B)により、良好な硬化物を得ること
ができるため、半田接合後の洗浄除去が必要なく、高温、多湿雰囲気でも電気絶
縁性を保持し、接合強度、信頼性の高い半田接合を可能とする。
Furthermore, since a good cured product can be obtained by the resin (B) that acts as the curing agent, there is no need for cleaning and removal after solder bonding, electrical insulation is maintained even in a high temperature and high humidity atmosphere, Enables highly reliable solder joints.

本発明に用いる、フェノール性水酸基を有し且つフリーフェノールが5%以下
である樹脂(A)としては、フェノールノボラック樹脂、アルキルフェノールノ
ボラック樹脂、ビフェノールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、レゾ
ルシノールノボラック樹脂、ポリビニルフェノール樹脂が好ましく、これらの中
、少なくとも1種が用いられ、更に好ましくは、重量平均分子量20000以下
のものが良い。分子量が大きすぎると、半田接合時における半導体チップ接着剤
の流動性が低下し、半田接合を阻害するため好ましくない。但し、その他の配合
剤の使用により、半田接合時における溶融粘度を、50Pa・s以下に制御でき
れば何ら問題はない。この目的のため、低溶融粘度の硬化剤として作用する樹脂
(B)や、揮発性分のない可塑剤を添加しても良い。
As the resin (A) having a phenolic hydroxyl group and 5% or less of free phenol used in the present invention, a phenol novolak resin, an alkylphenol novolak resin, a biphenol novolak resin, a naphthol novolak resin, a resorcinol novolak resin, a polyvinyl phenol resin Of these, at least one of them is used, and more preferably a weight average molecular weight of 20000 or less. If the molecular weight is too large, the fluidity of the semiconductor chip adhesive at the time of solder bonding is lowered, which hinders solder bonding. However, there is no problem if the melt viscosity at the time of soldering can be controlled to 50 Pa · s or less by using other compounding agents. For this purpose, a resin (B) acting as a curing agent having a low melt viscosity or a plasticizer having no volatile content may be added.

半田接合接着剤は、半田接合時に、各層に挟まれ密閉状態にあるため、分子量
が極端に小さすぎると、低分子成分の揮発等で半田接合時に膨れが生じる場合が
ある。特にフリーフェノールの量は、5%以下であることが好ましい。フリーフ
ェノールは、180℃付近に沸点が存在するため、フェノール性水酸基を有する
樹脂(A)中に5%を超えて存在すると、半田接合時の温度での半田接合接着剤
の凝集力が、フリーフェノールの揮発に耐えられず、膨れが生じる。従って、半
田接合接着剤としては、前記フリーフェノールや、低分子気化成分の揮発を含む
硬化時の重量減少を3%以下に抑えることが重要となる。但し、半田接合成形時
の圧力、昇温条件で膨れを抑制することも可能である。
Since the solder bonding adhesive is sandwiched between layers during solder bonding and is in a sealed state, if the molecular weight is too small, swelling may occur during solder bonding due to volatilization of low molecular components or the like. In particular, the amount of free phenol is preferably 5% or less. Since free phenol has a boiling point near 180 ° C., if it exceeds 5% in the resin (A) having a phenolic hydroxyl group, the cohesive strength of the solder bonding adhesive at the temperature during solder bonding is free. Unable to withstand volatilization of phenol, causing swelling. Therefore, as a solder bonding adhesive, it is important to suppress the weight loss during curing including volatilization of the above-mentioned free phenol and low molecular vaporization component to 3% or less. However, it is also possible to suppress swelling under pressure and temperature rise conditions during solder joint molding.

フェノール性水酸基を有する樹脂(A)の配合量は、半導体チップ接着剤全体
の20〜80重量%が好ましい。20重量%未満であると、半田および金属表面
の酸化物などの汚れを除去する作用が低下し、半田接合できなくなってしまう。
また、80重量%より多いと、十分な硬化物が得られず、接合強度と信頼性が低
下する。溶融粘度、酸化物除去性と硬化性のバランスが採れた配合による、本発
明の半導体チップ接着剤は、従来のフラックスによる半田接合と比較して、接合
強度、信頼性を大幅に向上させることができる。
As for the compounding quantity of resin (A) which has a phenolic hydroxyl group, 20 to 80 weight% of the whole semiconductor chip adhesive agent is preferable. If it is less than 20% by weight, the action of removing dirt such as solder and oxides on the metal surface is lowered, and solder bonding cannot be performed.
On the other hand, if it is more than 80% by weight, a sufficient cured product cannot be obtained, and the bonding strength and reliability are lowered. The semiconductor chip adhesive of the present invention, which has a composition that balances melt viscosity, oxide removability and curability, can greatly improve the bonding strength and reliability compared to conventional solder bonding using flux. it can.

本発明に用いるフェノール性水酸基を有する樹脂(A)の、硬化剤として作用
する樹脂(B)としては、エポキシ樹脂やイソシアネート樹脂などが用いられる
。具体的にはいずれも、ビスフェノール系、フェノールノボラック系、アルキル
フェノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系やレソルシノール系な
どのフェノールベースのものや、脂肪族、環状脂肪族や不飽和脂肪族などの骨格
をベースとして変性されたエポキシ化合物やイソシアネート化合物が挙げられる
。また、本発明の半導体チップ接着剤の硬化を促進するため、公知の硬化触媒を
用いても良い。
As resin (B) which acts as a hardening | curing agent of resin (A) which has a phenolic hydroxyl group used for this invention, an epoxy resin, an isocyanate resin, etc. are used. Specifically, all are based on phenol-based ones such as bisphenol, phenol novolac, alkylphenol novolac, biphenol, naphthol and resorcinol, and skeletons such as aliphatic, cycloaliphatic and unsaturated aliphatic And modified epoxy compounds and isocyanate compounds. Moreover, in order to accelerate | stimulate hardening of the semiconductor chip adhesive of this invention, you may use a well-known curing catalyst.

硬化剤として作用する樹脂(B)の量としては、フェノール性水酸基を有する
樹脂(A)の水酸基0.5〜2.0倍当量が好ましい。樹脂(B)が0.5倍当
量より少ないと、残存するフェノール性水酸基によって絶縁信頼性や電気特性が
低下する場合がある。また、2.0倍当量よりも多い場合、半田接合に十分なフ
ラックス作用を発現できなくなる場合がある。
The amount of the resin (B) acting as a curing agent is preferably 0.5 to 2.0 times equivalent of the hydroxyl group of the resin (A) having a phenolic hydroxyl group. When the resin (B) is less than 0.5 times equivalent, insulation reliability and electrical characteristics may be deteriorated due to the remaining phenolic hydroxyl group. Moreover, when more than 2.0 times equivalent, it may become impossible to express sufficient flux effect | action for solder joining.

本発明の半導体チップ接着剤は、前記成分をアルコール類、エーテル類、ケト
ン類などの有機溶媒で溶解、混合し、半導体チップ接着剤のワニスとして、用い
ることができる。前記半導体チップ接着剤のワニスを半導体搭載用基板上の半田
バンプ付き半導体チップ接着面または前記半導体チップ上の接着面に、スクリー
ン印刷やスピンコートなどの方法により塗布し乾燥させた後、半導体搭載用基板
の導体端子と半導体チップの半田バンプとを位置合せし、半導体チップ接着剤を
介して密着、加圧、加温して半田接合させた後、さらに加熱により硬化して、半
導体搭載用基板と半導体チップを導体接続且つ接着することできる。
The semiconductor chip adhesive of the present invention can be used as a varnish of a semiconductor chip adhesive by dissolving and mixing the above components in an organic solvent such as alcohols, ethers and ketones. The semiconductor chip adhesive varnish is applied to a semiconductor chip bonding surface with solder bumps on a semiconductor mounting substrate or the bonding surface on the semiconductor chip by a method such as screen printing or spin coating and dried, and then mounted on a semiconductor. The conductor terminals of the substrate and the solder bumps of the semiconductor chip are aligned, and are bonded, pressed, heated and soldered via a semiconductor chip adhesive. The semiconductor chip can be conductor-connected and bonded.

以下、実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれによって何ら限定
されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

まず、少なくとも1つ以上のフェノール性水酸基を有し、且つフリーフェノー
ルが5%以下である樹脂(A)と、その硬化剤として作用する樹脂(B)を配合
して、半導体チップ接着剤ワニスを調整し、その特性評価のため、半田ボールシ
ェア強度試験、温度サイクル試験、および絶縁抵抗試験を行った。実施例および
比較例の評価結果は、まとめて表1に示した。
First, a resin (A) having at least one phenolic hydroxyl group and free phenol of 5% or less and a resin (B) that acts as a curing agent thereof are blended to obtain a semiconductor chip adhesive varnish. The solder ball shear strength test, the temperature cycle test, and the insulation resistance test were performed for adjustment and evaluation of the characteristics. The evaluation results of the examples and comparative examples are collectively shown in Table 1.

実施例1.
ハイオルソ型フェノールノボラック樹脂(住友デュレズ(株)製R−65、OH
基当量105、フリーフェノール2%)を100gと、ビスフェノールF型エポ
キシ樹脂(日本化薬(株)製RE−404S、エポキシ基当量165)160gを
、シクロヘキサノン60gに溶解し、硬化触媒として2−フェニル−4,5−ジ
ヒドロキシメチルイミダゾール0.2gを添加し、半導体チップ接着剤ワニスを
作製した。
Example 1.
High ortho type phenol novolac resin (R-65, OH manufactured by Sumitomo Durez Co., Ltd.)
100 g of group equivalent 105, free phenol 2%) and 160 g of bisphenol F type epoxy resin (Nippon Kayaku Co., Ltd. RE-404S, epoxy group equivalent 165) are dissolved in 60 g of cyclohexanone, and 2-phenyl is used as a curing catalyst. -4,5-dihydroxymethylimidazole 0.2g was added, and the semiconductor chip adhesive varnish was produced.

実施例2.
実施例1で用いたハイオルソ型フェノールノボラック樹脂100gに代えて、
ランダム型フェノールノボラック樹脂(住友デュレズ(株)製PR−51470、
OH基当量105、フリーフェノール0.5%)100gを用いた以外は、実施
例1と同様にして、半導体チップ接着剤ワニスを作製した。
Example 2
In place of 100 g of the high-ortho type phenol novolac resin used in Example 1,
Random type phenol novolac resin (PR-51470, manufactured by Sumitomo Durez Co., Ltd.)
A semiconductor chip adhesive varnish was produced in the same manner as in Example 1 except that 100 g of OH group equivalent 105, free phenol 0.5%) was used.

実施例3.
実施例1で用いたハイオルソ型フェノールノボラック樹脂100gに代えて、
ポリビニルフェノール樹脂(丸善石油化学(株)製マルカリンカ−M、OH基当量
120、フリーフェノール0.5%)100gを用いた以外は、実施例1と同様
にして、半導体チップ接着剤ワニスを作製した。
Example 3 FIG.
In place of 100 g of the high-ortho type phenol novolac resin used in Example 1,
A semiconductor chip adhesive varnish was prepared in the same manner as in Example 1 except that 100 g of polyvinylphenol resin (Maruka Rinka-M, OH group equivalent 120, free phenol 0.5%, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd.) was used. .

比較例1.
実施例1で用いたハイオルソ型フェノールノボラック樹脂100gに代えて、
フェノールノボラック樹脂(OH基当量105、フリーフェノール;12%)1
00gを用いた以外は、実施例1と同様にして、半導体チップ接着剤ワニスを作
製した。
Comparative Example 1
In place of 100 g of the high-ortho type phenol novolac resin used in Example 1,
Phenol novolac resin (OH group equivalent 105, free phenol; 12%) 1
A semiconductor chip adhesive varnish was produced in the same manner as in Example 1 except that 00 g was used.

1.半田ボールシェア強度試験
厚さ125μmの銅板(古川電気工業(株)製EFTEC64T)を用いて、ラ
ンド径400μm、ランドピッチ1mmを含む評価用回路を形成し、そのリード
フレームをエポキシ樹脂半導体封止材(住友ベークライト(株)製EME−737
2)でモールド封止した後、片面から研磨して、前記の評価用回路を露出させ、
20mm角の評価用パッケージを作製した。研磨の仕上げには、JIS−R62
52に規定された、耐水研磨紙1000番を使用した。これをイソプロピルアル
コールで洗浄した後、80℃で30分乾燥して、半田接合評価用パッケージとし
た。比較のために、半田接合のためのランド以外をソルダーレジストで被覆した
評価用パッケージも準備した。
1. Solder ball shear strength test An evaluation circuit including a land diameter of 400 μm and a land pitch of 1 mm is formed using a 125 μm thick copper plate (EFTEC64T manufactured by Furukawa Electric Co., Ltd.), and the lead frame is formed of an epoxy resin semiconductor encapsulant. (EME-737 manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.
2) After mold-sealing, polishing from one side to expose the evaluation circuit,
A 20 mm square evaluation package was produced. For polishing finish, JIS-R62
Water-resistant abrasive paper No. 1000 specified in No. 52 was used. This was washed with isopropyl alcohol and then dried at 80 ° C. for 30 minutes to obtain a solder joint evaluation package. For comparison, an evaluation package was also prepared in which a land other than the solder bonding land was coated with a solder resist.

前記評価用パッケージの評価用回路露出面の全面に、実施例1〜3及び比較例
1で得られた半導体チップ接着剤ワニスを、それぞれ塗布し、80℃で10分乾
燥して、厚さ20μmの半導体チップ接着剤膜を形成した。実施例1〜3と比較
例1の半導体チップ接着剤、および、比較例2として市販の半田フラックスMS
P511(九州松下電器株式会社製)をそれぞれ塗布した、評価用パッケージ回
路のランド上に、500μm径の半田ボール(Sn−Pb系共晶半田、千住金属
鉱業(株)製)60個を搭載し、ピーク温度240℃に設定されたリフロー炉を通
して、半田ボールを評価用パッケージに接合させた。その後実施例1〜3と比較
例1については、150℃で60分熱処理して、半導体チップ接着剤を硬化させ
た。
The semiconductor chip adhesive varnishes obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were respectively applied to the entire surface of the evaluation circuit exposed surface of the evaluation package, dried at 80 ° C. for 10 minutes, and a thickness of 20 μm. The semiconductor chip adhesive film was formed. Semiconductor chip adhesives of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, and commercially available solder flux MS as Comparative Example 2
60 solder balls (Sn—Pb eutectic solder, manufactured by Senju Metal Mining Co., Ltd.) with a diameter of 60 μm are mounted on the land of the evaluation package circuit to which P511 (manufactured by Kyushu Matsushita Electric Co., Ltd.) is applied. The solder balls were bonded to the evaluation package through a reflow furnace set at a peak temperature of 240 ° C. Thereafter, Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were heat-treated at 150 ° C. for 60 minutes to cure the semiconductor chip adhesive.

次に、得られた半田ボール付き評価用パッケージの、半田ボールシェア強度(
デイジ社製万能型ボンドテスターPC2400Tによる)を測定した。それぞれ
60個の平均値を求め、その結果をまとめて表1に示した。
Next, the solder ball shear strength of the obtained evaluation package with solder balls (
Measured by Daisy Universal Bond Tester PC2400T). The average value of 60 was obtained for each, and the results are summarized in Table 1.

2.温度サイクル試験
半導体チップテストボード(FB500−PCB(株)テンリュウテクニクス製
)全面に、実施例1〜3と比較例1の半導体チップ接着剤を塗布し、80℃で3
0分乾燥して、厚さ100μmの半導体チップ接着剤膜を形成した。この半導体
チップテストボードに、バンプ径190μm、バンプ高さ140μmの半導体チ
ップテストダイ(FBT500)を搭載して、ピーク温度240℃に設定された
リフロー炉を通した後、実施例1〜3と比較例1については、150℃で60分
熱処理して半導体チップ接着剤を硬化させ、評価用半導体チップ実装テストボー
ドをそれぞれ10個ずつ作製した。
2. Temperature cycle test The semiconductor chip adhesives of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were applied to the entire surface of a semiconductor chip test board (FB500-PCB Co., Ltd., Tenryu Technics).
The film was dried for 0 minutes to form a semiconductor chip adhesive film having a thickness of 100 μm. A semiconductor chip test die (FBT500) having a bump diameter of 190 μm and a bump height of 140 μm is mounted on this semiconductor chip test board, passed through a reflow furnace set at a peak temperature of 240 ° C., and then compared with Examples 1-3. For Example 1, the semiconductor chip adhesive was cured by heat treatment at 150 ° C. for 60 minutes, and 10 semiconductor chip mounting test boards for evaluation were produced.

得られた評価用半導体チップ実装テストボードの導通を確認後、−50℃で1
0分、125℃で10分を1サイクルとする温度サイクル(TC)試験を実施し
た。TC試験1000サイクル後の断線不良数の結果をまとめて表1に示した。
更に比較例としては、半導体チップテストボードに前記市販のフラックスを塗布
し、半導体チップテストダイを搭載して、ピーク温度240℃に設定されたリフ
ロー炉を通したものを比較例3、さらに、アンダーフィルを充填したものを比較
例4とした。比較例3、4については、半田接合後イソプロピルアルコールで洗
浄して使用した。
After confirming the continuity of the obtained semiconductor chip mounting test board for evaluation, it was 1 at −50 ° C.
A temperature cycle (TC) test was performed with one cycle of 0 minutes and 125 minutes at 10 minutes. The results of the number of disconnection failures after 1000 cycles of the TC test are summarized in Table 1.
Furthermore, as a comparative example, the above-mentioned commercially available flux was applied to a semiconductor chip test board, a semiconductor chip test die was mounted, and the sample was passed through a reflow furnace set at a peak temperature of 240 ° C. A sample filled with a fill was designated as Comparative Example 4. Comparative Examples 3 and 4 were used after being soldered and washed with isopropyl alcohol.

3.絶縁抵抗試験
半田メッキが施された導体間隔150μmのくし形パターンを有する、絶縁信
頼性試験用プリント配線板を使用し、このプリント配線板に実施例1〜3と比較
例1で得られた半導体チップ接着剤ワニスを、それぞれ塗布し、80℃で10分
乾燥して厚さ20μmの半導体チップ接着剤層を形成した。比較例1の他の比較
例として、市販のフラックスを塗布した試験用プリント配線板も準備した。ピー
ク温度240℃に設定されたリフロー炉を通した後、実施例1〜3と比較例1に
ついては、150℃で60分熱処理して半導体チップ接着剤を硬化させ、試験用
プリント配線板とした。
3. Insulation Resistance Test A printed wiring board for insulation reliability testing having a comb-shaped pattern with a conductor spacing of 150 μm plated with solder is used, and the semiconductors obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 are used for this printed wiring board. Each chip adhesive varnish was applied and dried at 80 ° C. for 10 minutes to form a semiconductor chip adhesive layer having a thickness of 20 μm. As another comparative example of Comparative Example 1, a test printed wiring board coated with a commercially available flux was also prepared. After passing through a reflow furnace set at a peak temperature of 240 ° C., Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were heat-treated at 150 ° C. for 60 minutes to cure the semiconductor chip adhesive to obtain a test printed wiring board. .

このプリント配線板の絶縁抵抗を測定した後、85℃/85%の雰囲気中で、
直流電圧50Vを印加し、1000時間経過後の絶縁抵抗を測定した。測定時の
印加電圧は100Vで1分とし、絶縁抵抗をまとめて表1にした。市販のフラッ
クスを用いた比較例としては、フラックスを洗浄していないものを比較例5とし
た。
After measuring the insulation resistance of this printed wiring board, in an atmosphere of 85 ° C / 85%,
A DC voltage of 50 V was applied, and the insulation resistance after 1000 hours was measured. The applied voltage at the time of measurement was 100 V for 1 minute, and the insulation resistance was summarized in Table 1. As a comparative example using a commercially available flux, Comparative Example 5 was obtained without washing the flux.

Figure 2009038389
Figure 2009038389

表1に示した評価結果から分かるように、本発明の半導体チップ接着剤を用い
た場合、従来のフラックスを用いた場合に比べて、半田ボールシェア強度では、
2倍という高い値を示し、また、TC試験では、断線不良の発生はほとんどなく
なった。絶縁抵抗試験でもほとんど低下を示さず、本発明の半導体チップ接着剤
の効果が明白である。
As can be seen from the evaluation results shown in Table 1, when using the semiconductor chip adhesive of the present invention, compared to the case of using the conventional flux, in the solder ball shear strength,
The value was twice as high, and in the TC test, almost no disconnection failure occurred. The insulation resistance test shows almost no decrease, and the effect of the semiconductor chip adhesive of the present invention is obvious.

Claims (5)

少なくとも1つ以上のフェノール性水酸基を有し、且つ、フ
リーフェノールが5%以下である樹脂(A)と、その硬化剤として作用する樹脂
(B)とを必須成分とすることを特徴とする半導体チップ接着剤。
A semiconductor comprising as essential components a resin (A) having at least one phenolic hydroxyl group and containing 5% or less free phenol, and a resin (B) acting as a curing agent thereof Chip adhesive.
フェノール性水酸基を有し且つフリーフェノールが5%以下
である樹脂(A)が、フェノールノボラック樹脂、アルキルフェノールノボラッ
ク樹脂、ビフェノールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、レゾルシノ
ールノボラック樹脂、及び、ポリビニルフェノール樹脂からなる群より選ばれる
、少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の半導体チップ接着剤。
The resin (A) having a phenolic hydroxyl group and having a free phenol content of 5% or less is selected from the group consisting of a phenol novolak resin, an alkylphenol novolak resin, a biphenol novolac resin, a naphthol novolak resin, a resorcinol novolak resin, and a polyvinyl phenol resin. 2. The semiconductor chip adhesive according to claim 1, wherein the adhesive is at least one selected.
硬化時の重量減少が3%以下であることを特徴とする請求項
1または請求項2記載の半導体チップ接着剤。
3. The semiconductor chip adhesive according to claim 1, wherein the weight loss upon curing is 3% or less.
半導体搭載用基板、または、半田バンプ付き半導体チップ上
に塗布される半導体チップ接着剤であって、半導体搭載用基板の導体端子と、半
導体チップの半田バンプとを位置合せし、該半導体チップ接着剤を介して密着、
加圧、加温して半田接合させた後、さらに加熱により硬化して、半導体搭載用基
板と半導体チップを半田接続且つ接着することを特徴とする請求項1ないし請求
項3のいずれかに記載の半導体チップ接着剤。
A semiconductor chip adhesive applied on a semiconductor mounting substrate or a semiconductor chip with solder bumps, the conductor terminals of the semiconductor mounting substrate being aligned with the solder bumps of the semiconductor chip, and the semiconductor chip adhesive Through close contact,
4. The semiconductor mounting substrate and the semiconductor chip are soldered and bonded together after pressurizing and heating and soldering, and further curing by heating. Semiconductor chip adhesive.
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の半導体チップ接
着剤を半導体搭載用基板、または、半田バンプ付き半導体チップ上の接着面に塗
布して、該半導体チップ接着剤を介し、半導体搭載用基板の導体端子と、半導体
チップの半田バンプとを位置合せし、加圧、加温して半田接合させた後、さらに
加熱により硬化して、半導体搭載用基板と半導体チップを半田接続且つ接着する
ことを特徴とする半田接合接着方法。
A semiconductor chip adhesive according to any one of claims 1 to 3 is applied to an adhesive surface on a semiconductor mounting substrate or a semiconductor chip with solder bumps, and the semiconductor chip adhesive is interposed through the semiconductor chip adhesive. The conductor terminals of the substrate and the solder bumps of the semiconductor chip are aligned, pressed, heated and soldered, and then cured by heating to solder and bond the semiconductor mounting substrate and the semiconductor chip. A solder bonding method characterized by the above.
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