JP2010144144A - Liquid epoxy resin composition for underfill, and semiconductor device - Google Patents
Liquid epoxy resin composition for underfill, and semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010144144A JP2010144144A JP2008326121A JP2008326121A JP2010144144A JP 2010144144 A JP2010144144 A JP 2010144144A JP 2008326121 A JP2008326121 A JP 2008326121A JP 2008326121 A JP2008326121 A JP 2008326121A JP 2010144144 A JP2010144144 A JP 2010144144A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- epoxy resin
- underfill
- resin composition
- liquid epoxy
- reaction product
- 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
Links
Abstract
Description
本発明は、アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物、及び該組成物で半導体素子と回路基板との間を封止成形して形成される半導体装置に関する。 The present invention relates to a liquid epoxy resin composition for underfill, and a semiconductor device formed by sealing and molding a semiconductor element and a circuit board with the composition.
半導体装置は、シリコンチップ等の半導体素子を封止材料で封止して半導体パッケージを形成することにより得られる。また、半導体装置は、高密度化、高集積化、及び動作の高速化等が求められる傾向にあり、それに伴って、小型化及び薄型化等を達成できる半導体パッケージが要求されている。このような要求に対応する実装としては、例えば、フリップチップ実装等が挙げられる。 A semiconductor device is obtained by sealing a semiconductor element such as a silicon chip with a sealing material to form a semiconductor package. In addition, semiconductor devices tend to be required to have higher density, higher integration, higher speed of operation, and the like, and accordingly, semiconductor packages that can achieve miniaturization and thinning are required. As mounting corresponding to such a request, for example, flip-chip mounting and the like can be cited.
フリップチップ実装とは、半導体素子の外部接続用パッドに、はんだ等からなるバンプ電極を直接形成し、このバンプ電極を用いて回路基板にフェイスダウンで接続し、搭載する方法である。そして、フリップチップ実装の場合、半導体素子と回路基板との間にはアンダーフィル材を充填して封止する。アンダーフィル材は、半導体素子と回路基板との熱膨張率の差異によってバンプ接合部等に発生する応力を緩和し、耐湿性や気密性等を確保して半導体装置の信頼性を高める機能を有している。フリップチップ実装による半導体パッケージは、上記のような構造であるため、実装面積は、半導体素子とほぼ同じ面積と小さく、さらにバンプの高さは、通常数十μｍ以下と低い。また、ワイヤボンディング接続の場合のようにワイヤまで樹脂封止する必要がないので、実装後の高さも低くすることができる。よって、フリップチップ実装は、小型化及び薄型化等の要求に応えることができる。 Flip chip mounting is a method in which a bump electrode made of solder or the like is directly formed on an external connection pad of a semiconductor element, and this bump electrode is used to connect to a circuit board face down. In the case of flip chip mounting, an underfill material is filled between the semiconductor element and the circuit board and sealed. The underfill material has a function to relieve the stress generated in the bump joint due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor element and the circuit board, and to ensure the moisture resistance and airtightness to increase the reliability of the semiconductor device. is doing. Since the semiconductor package by flip chip mounting has the above-described structure, the mounting area is as small as the semiconductor element, and the bump height is usually as low as several tens of μm or less. Moreover, since it is not necessary to seal the resin up to the wire as in the case of wire bonding connection, the height after mounting can be reduced. Therefore, flip chip mounting can meet the demands for miniaturization and thinning.
上記のようなアンダーフィル材としては、半導体素子と回路基板との間に侵入させる必要があり、例えば、液状のエポキシ樹脂組成物等が挙げられる。そして、アンダーフィル材として用いられるエポキシ樹脂組成物、特に、Ｌｏｗ−ｋ（低誘電率）用途、や鉛フリーはんだ用途等のものには、バンプ接合部に発生する応力を緩和できる低応力化が要求されている。すなわち、フリップチップ実装においては、半導体チップ、回路基板及びバンプ電極が固定されているので、温度の上昇と下降とを繰り返すヒートサイクル時に、それぞれの熱膨張率に差異が生じ、それによって発生する応力を緩和できることが要求される。 The underfill material as described above needs to be inserted between the semiconductor element and the circuit board, and examples thereof include a liquid epoxy resin composition. In addition, epoxy resin compositions used as underfill materials, particularly low-k (low dielectric constant) applications, lead-free solder applications, etc., have low stress that can relieve stress generated at bump joints. It is requested. That is, in flip chip mounting, since the semiconductor chip, circuit board, and bump electrode are fixed, there is a difference in the coefficient of thermal expansion during the heat cycle in which the temperature rises and falls repeatedly, and the stress generated thereby It is required to be able to relax.
そこで、アンダーフィル材のヒートサイクル時の低応力化を達成するために、シリコーンゴム、シリコーンパウダー、及びシリコーンオイル等のポリシロキサン化合物を低応力化剤としてアンダーフィル用エポキシ樹脂組成物に配合することが提案されている。 Therefore, in order to reduce the stress during the heat cycle of the underfill material, polysiloxane compounds such as silicone rubber, silicone powder, and silicone oil are blended in the epoxy resin composition for underfill as a low stress agent. Has been proposed.
ポリシロキサン化合物が含有されているエポキシ樹脂組成物としては、例えば、特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１には、硬化性エポキシ樹脂、ポリエーテル変性オルガノシラン、及びアミノ変性オルガノシランとエポキシ変性オルガノシランとの反応物を主剤とする硬化性エポキシ樹脂組成物が記載されている。
特許文献１によれば、アミノ変性オルガノシランとエポキシ変性オルガノシランとの反応物は、ポリエーテル変性オルガノシランが相溶化剤として働くことにより、エポキシ樹脂との親和性を高めて、耐衝撃性を改善できることが開示されている。 According to Patent Document 1, the reaction product of an amino-modified organosilane and an epoxy-modified organosilane increases the affinity with an epoxy resin by using a polyether-modified organosilane as a compatibilizer, thereby improving impact resistance. It is disclosed that it can be improved.
しかしながら、低応力化剤として含有させたポリシロキサン化合物は、特に低分子量である場合、アンダーフィル材からブリードするおそれがあった。ブリードが発生した場合、アンダーフィル材中の低応力化剤の量が減少し、ヒートサイクル時の応力を低減させることが困難であった。また、ブリードした前記ポリシロキサン化合物により半導体素子や回路基板との密着性が低下するおそれがあった。また、前記ポリシロキサン化合物は、アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物の流動性を低下させる場合があった。このような場合、半導体素子と回路基板との間に封止材料を侵入させにくくなり、アンダーフィル材が充分に充填されず、このことによっても半導体素子と回路基板との密着性が低下するおそれがあった。 However, the polysiloxane compound contained as a stress reducing agent may bleed from the underfill material, particularly when it has a low molecular weight. When bleed occurs, the amount of the stress reducing agent in the underfill material decreases, and it is difficult to reduce the stress during the heat cycle. Further, the bleed polysiloxane compound may cause a decrease in adhesion to a semiconductor element or a circuit board. Moreover, the said polysiloxane compound may reduce the fluidity | liquidity of the liquid epoxy resin composition for underfills. In such a case, it becomes difficult for the sealing material to enter between the semiconductor element and the circuit board, and the underfill material is not sufficiently filled, and this may also reduce the adhesion between the semiconductor element and the circuit board. was there.
本発明は、ヒートサイクル時の応力を充分に低減でき、半導体素子や回路基板とのアンダーフィル材との密着性が充分に高く、さらに、ブリードの発生を抑制できるアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物を提供することを目的とする。また、該組成物で半導体素子と回路基板との間を封止成形して形成される半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention is a liquid epoxy resin composition for underfill that can sufficiently reduce stress during heat cycle, has sufficiently high adhesion to an underfill material with a semiconductor element or circuit board, and can further suppress the occurrence of bleeding. The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide a semiconductor device formed by sealing and molding a semiconductor element and a circuit board with the composition.
本発明のアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤を含有するアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物であって、エポキシ基を有するシランカップリング剤とアミノ基を有するポリシロキサン化合物との反応生成物を、組成物全量に対して０．１〜１質量％含有することを特徴とするものである。 The liquid epoxy resin composition for underfill of the present invention is a liquid epoxy resin composition for underfill containing an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator, comprising a silane coupling agent having an epoxy group and an amino group. The reaction product with the polysiloxane compound is 0.1 to 1% by mass based on the total amount of the composition.
このような構成によれば、ヒートサイクル時の応力を低減でき、半導体素子や回路基板とのアンダーフィル材との密着性が高く、さらに、ブリードの発生を抑制できる。 According to such a structure, the stress at the time of a heat cycle can be reduced, adhesiveness with an underfill material with a semiconductor element or a circuit board is high, and generation | occurrence | production of a bleed can be suppressed further.
このことは、以下のことによると推察される。 This is presumed to be due to the following.
前記反応生成物の、アミノ基を有するポリシロキサン化合物に由来するシロキサン骨格によって、アンダーフィル材を低弾性率化してヒートサイクル時の応力を低減できる。 Due to the siloxane skeleton derived from the polysiloxane compound having an amino group in the reaction product, the underfill material can have a low elastic modulus and the stress during the heat cycle can be reduced.
そして、前記反応生成物の、エポキシ基を有するシランカップリング剤のアルコキシ基によって、半導体素子や回路基板とのアンダーフィル材との密着性が高めることができる。 And the adhesiveness with the underfill material with a semiconductor element or a circuit board can be improved with the alkoxy group of the silane coupling agent which has an epoxy group of the said reaction product.
さらに、前記生成物が、アミノ基を有するポリシロキサン化合物とエポキシ基を有するシランカップリング剤とを予め反応させて得られるものであるので、低分子量成分や硬化反応に寄与しない成分が除去されており、ブリードの発生が抑制される。 Furthermore, since the product is obtained by reacting a polysiloxane compound having an amino group and a silane coupling agent having an epoxy group in advance, low molecular weight components and components that do not contribute to the curing reaction are removed. And the occurrence of bleeding is suppressed.
また、前記反応生成物が、１００〜１２０℃で加熱溶融した前記ポリシロキサン化合物に、前記ポリシロキサン化合物１００質量部に対して５〜３０質量部の前記シランカップリング剤を添加し、２０〜１２０分間攪拌混合して反応して得られるものであることが好ましい。 The reaction product is added to the polysiloxane compound heated and melted at 100 to 120 ° C. by adding 5 to 30 parts by mass of the silane coupling agent with respect to 100 parts by mass of the polysiloxane compound. It is preferably obtained by stirring and mixing for a minute.
また、本発明の半導体装置は、前記アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物で半導体素子と回路基板との間を封止成形して形成されるものである。 The semiconductor device of the present invention is formed by sealing and molding between a semiconductor element and a circuit board with the liquid epoxy resin composition for underfill.
このような構成によれば、半導体素子や回路基板とアンダーフィル材との密着性に優れ、さらに、ヒートサイクル時にアンダーフィル材に発生する応力を低減されるので、ヒートサイクル時の耐熱性に優れた信頼性の高い半導体装置が得られる。 According to such a configuration, the adhesion between the semiconductor element or circuit board and the underfill material is excellent, and further, the stress generated in the underfill material during the heat cycle is reduced, so that the heat resistance during the heat cycle is excellent. A highly reliable semiconductor device can be obtained.
本発明によれば、連続成形における金型表面の汚染を効果的に抑制できる半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供することができる。また、該組成物で半導体素子を封止成形して形成される半導体装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the epoxy resin composition for semiconductor sealing which can suppress effectively the contamination of the metal mold | die surface in continuous shaping | molding can be provided. In addition, a semiconductor device formed by sealing and molding a semiconductor element with the composition is provided.
本発明のアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤を含有するアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物であって、エポキシ基を有するシランカップリング剤とアミノ基を有するポリシロキサン化合物との反応生成物を、組成物全量に対して０．１〜１質量％含有することを特徴とするものである。 The liquid epoxy resin composition for underfill of the present invention is a liquid epoxy resin composition for underfill containing an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator, comprising a silane coupling agent having an epoxy group and an amino group. The reaction product with the polysiloxane compound is 0.1 to 1% by mass based on the total amount of the composition.
前記エポキシ樹脂としては、室温（２５℃）におけるアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物が液状となるのであれば、特に限定なく使用でき、半導体封止用エポキシ樹脂に使用される公知のエポキシ樹脂を使用することができる。具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、Ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中では、ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましく、さらに、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂とを併用することがより好ましい。また、前記エポキシ樹脂としては、上記各エポキシ樹脂を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。また、前記エポキシ樹脂のエポキシ当量としては、１５０〜２００であることが好ましい。 As said epoxy resin, if the liquid epoxy resin composition for underfills at room temperature (25 ° C.) becomes liquid, it can be used without particular limitation, and a known epoxy resin used for semiconductor sealing epoxy resins is used. can do. Specifically, bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resins such as O-cresol novolak type epoxy resin, and the like can be mentioned. Among these, bisphenol type epoxy resins are preferable, and it is more preferable to use bisphenol A type epoxy resins and bisphenol F type epoxy resins in combination. Moreover, as said epoxy resin, said each epoxy resin may be used independently, and may be used in combination of 2 or more type. Moreover, as an epoxy equivalent of the said epoxy resin, it is preferable that it is 150-200.
前記硬化剤としては、前記エポキシ樹脂を硬化させるためのものであれば、特に限定なく使用でき、公知の硬化剤を使用することができる。具体的には、例えば、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ピロメリット酸等の酸無水物系硬化剤、ジアミノジフェニルメタン、メタフェニレンジアミン等のアミン系硬化剤、フェノールノボラック樹脂等のフェノール系硬化剤が挙げられる。これらの中では、酸無水物系硬化剤が好ましい。また、前記硬化剤としては、上記各硬化剤を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。 As the curing agent, any curing agent can be used as long as it is for curing the epoxy resin, and a known curing agent can be used. Specifically, for example, acid anhydride curing agents such as hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, pyromellitic anhydride, amine curing agents such as diaminodiphenylmethane and metaphenylenediamine, and phenols such as phenol novolac resin. System curing agent. In these, an acid anhydride type hardening | curing agent is preferable. Moreover, as said hardening | curing agent, said each hardening | curing agent may be used independently, and may be used in combination of 2 or more type.
前記硬化剤の含有量は、特に限定されないが、エポキシ樹脂に対する割合（硬化剤／エポキシ樹脂）が、当量比で、０．６〜１．４であることが好ましく、０．７５〜１であることがより好ましい。硬化剤の含有量が少なすぎる場合、硬化不足になり、硬化物の耐熱性が不充分になったり、硬化物の強度が不充分となったりする傾向がある。また、硬化剤の含有量が多すぎる場合、硬化物の耐熱性が不充分になったり、硬化物の吸湿量が増加したりする。 Although content of the said hardening | curing agent is not specifically limited, It is preferable that the ratio (hardening agent / epoxy resin) with respect to an epoxy resin is 0.6-1.4 by an equivalent ratio, and is 0.75-1. It is more preferable. When there is too little content of a hardening | curing agent, there exists a tendency for hardening to become insufficient, the heat resistance of hardened | cured material becomes inadequate, or the intensity | strength of hardened | cured material becomes inadequate. Moreover, when there is too much content of a hardening | curing agent, the heat resistance of hardened | cured material will become inadequate, or the moisture absorption amount of hardened | cured material will increase.
前記硬化促進剤としては、前記エポキシ樹脂と前記硬化剤との硬化反応を促進することができるものであれば、特に制限することなく使用することができる。具体的には、例えば、２−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール等のイミダゾール系化合物、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）−７−ウンデセン（ＤＢＵ）等の第三級アミン、マイクロカプセル型硬化促進剤等が挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。 As the curing accelerator, any curing accelerator can be used without particular limitation as long as it can accelerate the curing reaction between the epoxy resin and the curing agent. Specifically, for example, imidazole compounds such as 2-methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1,8-diazabicyclo (5,4, And tertiary amines such as 0) -7-undecene (DBU), microcapsule type curing accelerators, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
前記硬化促進剤の含有量は、組成物全量に対して、０．３〜５質量％であることが好ましい。硬化促進剤の含有量が少なすぎると、ゲル化時間の遅延をもたらす傾向にある。また、多すぎると、硬化の進行が早くなりすぎる場合がある。 It is preferable that content of the said hardening accelerator is 0.3-5 mass% with respect to the composition whole quantity. When the content of the curing accelerator is too small, the gelation time tends to be delayed. On the other hand, if too much, the progress of curing may become too fast.
また、前記アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物は、熱膨張の低減および強度の向上のために無機充填材を含有するのが通常である。前記無機充填材としては、特に限定なく、従来公知の無機充填材を用いることができる。具体的には、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、微分シリカ、アルミナ、窒化珪素、及びマグネシア等が挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。無機充填材としては、上記無機充填剤の中でも、低粘度化と流動特性との向上の点から、球状の溶融シリカが好ましい。また、前記無機充填材が球状である、例えば、球状の溶融シリカの場合、平均粒子径が０．２〜３０μｍが好ましく、０．２〜５μｍがより好ましい。なお、平均粒子径は、レーザ回折散乱法等により測定することができる。 The liquid epoxy resin composition for underfill usually contains an inorganic filler for the purpose of reducing thermal expansion and improving strength. The inorganic filler is not particularly limited, and a conventionally known inorganic filler can be used. Specific examples include fused silica, crystalline silica, differential silica, alumina, silicon nitride, and magnesia. These may be used alone or in combination of two or more. Among the inorganic fillers, spherical fused silica is preferable as the inorganic filler from the viewpoints of lowering viscosity and improving flow characteristics. In the case where the inorganic filler is spherical, for example, spherical fused silica, the average particle diameter is preferably 0.2 to 30 μm, more preferably 0.2 to 5 μm. The average particle diameter can be measured by a laser diffraction scattering method or the like.
また、前記無機充填材の含有量は、組成物全量の３０〜７５質量％であることが好ましい。前記無機充填材が少なすぎる場合、熱膨張係数が大きくなり半導体装置の信頼性が低下する傾向があり、また、多すぎる場合、粘度が高くなり半導体素子と回路基板との間への充填性が低下する傾向がある。 Moreover, it is preferable that content of the said inorganic filler is 30-75 mass% of a composition whole quantity. If the inorganic filler is too small, the coefficient of thermal expansion tends to increase and the reliability of the semiconductor device tends to decrease.If the inorganic filler is too large, the viscosity increases and the filling property between the semiconductor element and the circuit board is low. There is a tendency to decrease.
また、前記アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物には、上記以外の組成として、エポキシ基を有するシランカップリング剤とアミノ基を有するポリシロキサン化合物との反応生成物を含有する。 Moreover, the liquid epoxy resin composition for underfill contains a reaction product of a silane coupling agent having an epoxy group and a polysiloxane compound having an amino group as a composition other than the above.
前記シランカップリング剤としては、エポキシ基を有するシランカップリング剤であれば、特に制限なく使用できる。具体的には、例えば、下記一般式（１）で表される化合物等が挙げられる。 As the silane coupling agent, any silane coupling agent having an epoxy group can be used without particular limitation. Specific examples include compounds represented by the following general formula (1).
（式（１）中、ＯＲ１、ＯＲ２、及びＯＲ３は、それぞれ独立して、炭素数１〜３のアルコキシ基を示す。）
また、前記シランカップリング剤としては、より具体的には、例えば、下記式（２）〜（４）で表される化合物等が挙げられる。
(In formula (1), OR 1 , OR 2 , and OR 3 each independently represent an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms.)
More specifically, examples of the silane coupling agent include compounds represented by the following formulas (2) to (4).
なお、上記式（２）で表される化合物は、２−（３，４エポキシシクロへキシル）エチルトリメトキシシランであり、例えば、信越化学工業株式会社製のＫＢＭ−３０３が挙げられる。上記式（３）で表される化合物は、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランであり、例えば、信越化学工業株式会社製のＫＢＭ−４０３が挙げられる。上記式（４）で表される化合物としては、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランであり、例えば、信越化学工業株式会社製のＫＢＥ−４０２が挙げられる。上記式（５）で表される化合物としては、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシランであり、例えば、信越化学工業株式会社製のＫＢＥ−４０３が挙げられる。 In addition, the compound represented by the said Formula (2) is 2- (3,4 epoxy cyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, for example, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KBM-303 is mentioned. The compound represented by the above formula (3) is 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and examples thereof include KBM-403 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. The compound represented by the above formula (4) is 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, and examples thereof include KBE-402 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. The compound represented by the formula (5) is 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and examples thereof include KBE-403 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
前記アルコキシ基としては、炭素数１〜３のアルコキシ基であれば特に限定されず、具体的には、例えば、メトキシ基やエトキシ基等が挙げられる。 The alkoxy group is not particularly limited as long as it is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms. Specific examples include a methoxy group and an ethoxy group.
前記ポリシロキサン化合物としては、アミノ基を有するポリシロキサン化合物であれば、特に制限なく使用できる。具体的には、例えば、下記一般式（６）〜（８）で表される化合物等が挙げられる。 As the polysiloxane compound, any polysiloxane compound having an amino group can be used without particular limitation. Specific examples include compounds represented by the following general formulas (6) to (8).
（式（６）中、Ｒ４及びＲ５は、それぞれ独立してアルキレン基を示す。） (In formula (6), R 4 and R 5 each independently represent an alkylene group.)
（式（７）中、Ｒ６は、アルキレン基を示す。） (In formula (7), R 6 represents an alkylene group.)
（式（８）中、Ｒ７〜Ｒ９は、それぞれ独立してアルキレン基を示す。）
また、上記一般式（６）で表される化合物としては、例えば、信越化学工業株式会社製の、ＫＦ−８５９、ＫＦ−３９３、ＫＦ−８６０、ＫＦ−８８０、ＫＦ−８００４、ＫＦ−８００２、ＫＦ−８００５、ＫＦ−８６７、Ｘ−２２−３８２０Ｗ、ＫＦ−８６９、ＫＦ−８６１等が挙げられる。上記一般式（７）で表される化合物としては、例えば、信越化学工業株式会社製の、ＫＦ−８６４、ＫＦ−８６５、ＫＦ−８６８等が挙げられる。上記一般式（８）で表される化合物としては、例えば、信越化学工業株式会社製の、Ｘ−２２−３９３９Ａ等が挙げられる。
(In formula (8), R 7 to R 9 each independently represents an alkylene group.)
Moreover, as a compound represented by the said General formula (6), the Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. make, KF-859, KF-393, KF-860, KF-880, KF-8004, KF-8002, KF-8005, KF-867, X-22-3820W, KF-869, KF-861 etc. are mentioned. Examples of the compound represented by the general formula (7) include KF-864, KF-865, and KF-868 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Examples of the compound represented by the general formula (8) include X-22-3939A manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
また、前記ポリシロキサン化合物としては、例えば、信越化学工業株式会社製の、ＫＦ−８７７のような、特殊アミノ型のものも挙げられる。 Moreover, as said polysiloxane compound, the thing of a special amino type like KF-877 made from Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. is mentioned, for example.
前記反応生成物は、前記シランカップリング剤と前記ポリシロキサン化合物とを反応させて得られた生成物であればよい。また、前記反応生成物は、１００〜１２０℃で加熱溶融した前記ポリシロキサン化合物に、前記シランカップリング剤を添加し、２０〜１２０分間攪拌混合して反応して得られるものが好ましい。その際、前記ポリシロキサン化合物１００質量部に対する前記シランカップリング剤の添加量は、５〜３０質量部であることが好ましい。 The reaction product may be a product obtained by reacting the silane coupling agent and the polysiloxane compound. The reaction product is preferably obtained by adding the silane coupling agent to the polysiloxane compound heated and melted at 100 to 120 ° C., and stirring and mixing for 20 to 120 minutes. In that case, it is preferable that the addition amount of the said silane coupling agent with respect to 100 mass parts of said polysiloxane compounds is 5-30 mass parts.
そして、前記反応生成物としては、具体的には、例えば、前記シランカップリング剤と前記ポリシロキサン化合物とを反応させて得られた生成物等が挙げられる。より具体的には、以下のように反応させることによって、得られる。より具体的には、例えば、１００〜１２０℃に加熱して溶融させた、前記ポリシロキサン化合物１００質量部に足して５〜３０重量部の、前記シランカップリング剤を添加し、２０〜１２０分間攪拌して反応させる。その際、前記シランカップリング剤を均一に分散させるため、５重量部ずつに分けて滴下する。また、２０〜１２０分間の攪拌途中に、容器壁面や底面をヘラやパテでそぎ取ることが好ましい。そうすることによって、均一かつ組成の偏在化していない反応物を生成することができる。 Specific examples of the reaction product include a product obtained by reacting the silane coupling agent with the polysiloxane compound. More specifically, it is obtained by reacting as follows. More specifically, for example, 5 to 30 parts by weight of the silane coupling agent added to 100 parts by mass of the polysiloxane compound melted by heating to 100 to 120 ° C. is added for 20 to 120 minutes. Stir to react. In that case, in order to disperse | distribute the said silane coupling agent uniformly, it is dropped by dividing into 5 weight parts. Further, it is preferable to scrape the wall surface and bottom surface of the container with a spatula or putty during stirring for 20 to 120 minutes. By doing so, it is possible to produce a reactant that is uniform and not unevenly distributed in composition.
また、前記反応生成物の含有量は、組成物全量に対して０．１〜１質量％含有し、０．５〜１質量％であることが好ましい。前記反応生成物の含有量が少なすぎると、応力低減効果や密着付与効果等が充分に得られない場合があり、また、多すぎると、ブリードが発生する場合がある。したがって、前記反応生成物の含有量が、前記範囲内であると、ヒートサイクル時の応力を低減でき、半導体素子や回路基板とのアンダーフィル材との密着性が高く、さらに、ブリードの発生を抑制できる。 In addition, the content of the reaction product is 0.1 to 1% by mass and preferably 0.5 to 1% by mass with respect to the total amount of the composition. If the content of the reaction product is too small, the stress reduction effect or adhesion imparting effect may not be sufficiently obtained. If the content is too large, bleeding may occur. Therefore, if the content of the reaction product is within the above range, the stress during the heat cycle can be reduced, the adhesiveness with the underfill material to the semiconductor element or the circuit board is high, and further, the occurrence of bleeding is prevented. Can be suppressed.
前記アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物には、上記以外の組成として、本発明の目的とする所望の特性を阻害しない範囲で従来公知の添加剤、例えば、難燃剤、着色剤、溶剤、反応性希釈剤、レベリング剤、消泡剤等を必要に応じて添加してもよい。 In the liquid epoxy resin composition for underfill, as a composition other than the above, conventionally known additives, for example, flame retardants, colorants, solvents, reactivity, in a range that does not impair the desired properties of the present invention. Diluents, leveling agents, antifoaming agents and the like may be added as necessary.
前記アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物は、前記エポキシ樹脂、前記硬化剤、前記硬化促進剤、前記反応生成物、及び必要に応じて前記無機充填材や前記各添加剤等を所定の含有量となるように、同時又は別々に配合し、必要に応じて加熱処理や冷却処理を行いながら、攪拌、溶解、混合、及び分散を行うことにより調製することができる。 The underfill liquid epoxy resin composition has a predetermined content of the epoxy resin, the curing agent, the curing accelerator, the reaction product, and, if necessary, the inorganic filler and each additive. Thus, it can mix | blend simultaneously or separately, and it can prepare by performing stirring, melt | dissolution, mixing, and dispersion | distribution, performing a heat processing and a cooling process as needed.
前記攪拌、溶解、混合、及び分散には、ディスパー、プラネタリーミキサー、ボールミル、３本ロール等を組み合わせて用いて実施できる。 The stirring, dissolution, mixing, and dispersion can be performed using a combination of a disper, a planetary mixer, a ball mill, three rolls, and the like.
本発明の半導体装置は、上記のようにして得られたアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物により、ＩＣチップ、ＬＳＩチップなどの半導体チップと回路基板（インターポーザ）との間を封止することにより製造することができる。例えば、セラミック基板やＦＲグレードなどの回路基板の回路パターン面に多数のバンプを介して半導体チップが搭載されたもののバンプ間の間隙に本発明のアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物をディスペンサーなどを用いて塗布、充填した後、加熱硬化し、次いで半導体チップ全体の封止を行うなどの後工程を経て、フリップチップ実装による半導体装置を製造することができる。 The semiconductor device of the present invention is manufactured by sealing between a semiconductor chip such as an IC chip and an LSI chip and a circuit board (interposer) with the liquid epoxy resin composition for underfill obtained as described above. can do. For example, a semiconductor chip is mounted on a circuit pattern surface of a circuit board such as a ceramic substrate or an FR grade through a large number of bumps, and the underfill liquid epoxy resin composition of the present invention is used in a gap between the bumps using a dispenser or the like. After applying and filling, the semiconductor device can be manufactured by flip-chip mounting through subsequent processes such as heat curing and then sealing the entire semiconductor chip.
なお、加熱硬化の条件は、特に限定されるものではなくアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物の配合組成などに応じて適宜に変更すればよいが、例えば１２０〜１７０℃、０．５〜５時間である。 The conditions for heat curing are not particularly limited, and may be appropriately changed according to the composition of the liquid epoxy resin composition for underfill. For example, 120 to 170 ° C., 0.5 to 5 hours It is.
本発明の半導体装置におけるパッケージ形態の具体例としては、各種のエリアアレイ型パッケージ、例えばＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）などが挙げられる。 Specific examples of the package form in the semiconductor device of the present invention include various area array type packages such as BGA (Ball Grid Array) and CSP (Chip Size Package).
以下に、本発明を実施例により、さらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に
限定されるものではない。
Examples The present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
表１に示す配合割合（質量部）で、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、反応生成物及び無機充填材等の各成分を常法に従って、攪拌、溶解、混合、及び分散することにより、アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物を調製した。なお、実施例及び比較例においては次の原材料を用いた。 By mixing, dispersing, mixing, and dispersing each component such as epoxy resin, curing agent, curing accelerator, reaction product, and inorganic filler in a conventional manner at a blending ratio (parts by mass) shown in Table 1, A liquid epoxy resin composition for underfill was prepared. In the examples and comparative examples, the following raw materials were used.
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：ジャパンエポキシレジン株式会社製のエピコート８２８（エポキシ当量１８９）
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂：ジャパンエポキシレジン株式会社製のエピコート８０６（エポキシ当量１６５）
酸無水物系硬化剤：メチルテトラヒドロ無水フタル酸、新日本理化株式会社製のＭＨ−７００（酸無水物当量１６６）
硬化促進剤：１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、四国化成工業株式会社製のキュアゾール１Ｂ２ＭＺ
反応生成物１：１１０℃に加熱溶融したポリシロキサン化合物（オルガノポリシロキサン、信越化学工業株式会社性のＫＦ−８８０）１００質量部に対して、５質量部のシランカップリング剤（３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業株式会社製のＫＢＭ４０３）を添加し、２０分間攪拌混合して反応して得られた反応生成物である。
Bisphenol A epoxy resin: Epicoat 828 (epoxy equivalent 189) manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.
Bisphenol F type epoxy resin: Epicoat 806 (epoxy equivalent 165) manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.
Acid anhydride-based curing agent: methyltetrahydrophthalic anhydride, MH-700 (acid anhydride equivalent 166) manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.
Curing accelerator: 1-benzyl-2-methylimidazole, Curazole 1B2MZ manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.
Reaction product 1: 5 parts by mass of a silane coupling agent (3-glycidide) with respect to 100 parts by mass of a polysiloxane compound (organopolysiloxane, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KF-880) heated and melted to 110 ° C. It is a reaction product obtained by adding xylpropyltrimethoxysilane, KBM403 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., and stirring and mixing for 20 minutes.
反応生成物２：シランカップリング剤を、ポリシロキサン化合物１００質量部に対して１０質量部添加したこと以外、反応生成物１と同様の反応条件で得られた反応生成物である。 Reaction product 2: A reaction product obtained under the same reaction conditions as the reaction product 1 except that 10 parts by mass of the silane coupling agent is added to 100 parts by mass of the polysiloxane compound.
反応生成物３：シランカップリング剤を、ポリシロキサン化合物１００質量部に対して２０質量部添加したこと以外、反応生成物１と同様の反応条件で得られた反応生成物である。 Reaction product 3: A reaction product obtained under the same reaction conditions as reaction product 1 except that 20 parts by mass of the silane coupling agent was added to 100 parts by mass of the polysiloxane compound.
反応生成物４：シランカップリング剤を、ポリシロキサン化合物１００質量部に対して３０質量部添加したこと以外、反応生成物１と同様の反応条件で得られた反応生成物である。 Reaction product 4: A reaction product obtained under the same reaction conditions as reaction product 1 except that 30 parts by mass of the silane coupling agent was added to 100 parts by mass of the polysiloxane compound.
シランカップリング剤：３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業株式会社製のＫＢＭ４０３
ポリシロキサン化合物：オルガノポリシロキサン、信越化学工業株式会社性のＫＦ−８８０
無機充填材：球状の溶融シリカ、株式会社アドマテックス製のＳＯ−Ｃ１（平均粒子径０．３μｍ）
上記のように調製された各組成物を用いて、以下に示す方法により評価を行った。
Silane coupling agent: 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, KBM403 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
Polysiloxane compound: Organopolysiloxane, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KF-880
Inorganic filler: Spherical fused silica, SO-C1 manufactured by Admatechs Co., Ltd. (average particle size 0.3 μm)
Using each composition prepared as described above, evaluation was performed by the following method.
［ブリード性試験］
前記各組成物をセラミック基板に０．０３ｇ塗布し、これを予め１００℃に加熱した熱板上に１０分間放置して、前記組成物を硬化させた。そして、前記組成物の硬化物とセラミック基板との界面に、浸出物（ブリード）が発生しているかを目視で確認し、下記基準にしたがって評価した。
[Bleedability test]
0.03 g of each composition was applied to a ceramic substrate, and this was left on a hot plate heated to 100 ° C. for 10 minutes to cure the composition. And it was confirmed visually whether the exudate (bleed) had generate | occur | produced in the interface of the hardened | cured material of the said composition and a ceramic substrate, and evaluated according to the following reference | standard.
○：ブリードの発生を確認できない。 ○: The occurrence of bleeding cannot be confirmed.
×：ブリードの発生を確認できる。 X: The occurrence of bleeding can be confirmed.
［密着性試験］
前記各組成物をセラミック基板に塗布し、塗布面に２ｍｍ角のポリイミド膜コートされたシリコンチップを設置し、１５０℃で２時間加熱することによって、セラミック基板とシリコンチップとが接着された。そのセラミック基板とシリコンチップとの接着力を、株式会社アークテック製のボンドテスターシリーズ４０００を用いて測定し、下記基準にしたがって評価を行った。
[Adhesion test]
Each of the above compositions was applied to a ceramic substrate, a 2 mm square polyimide film-coated silicon chip was placed on the coated surface, and heated at 150 ° C. for 2 hours to bond the ceramic substrate and the silicon chip. The adhesive strength between the ceramic substrate and the silicon chip was measured using a bond tester series 4000 manufactured by Arctec Co., Ltd., and evaluated according to the following criteria.
○：９０ＭＰａ以上
△：５０ＭＰａ以上９０ＭＰａ未満
×：５０ＭＰａ未満
［ヒートサイクル試験］
半導体チップ（１０ｍｍ×７００μｍ）、バンプ（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ ２０００ピン）、基板（熱硬化性ソルダーレジストコート樹脂基板）を用いたＴＥＧ（Test Elementary Group）の半導体チップと基板との間に各組成物を１００℃で充填し、その後、１５０℃で１時間硬化したものを評価用ＴＥＧとした。
○: 90 MPa or more Δ: 50 MPa or more and less than 90 MPa ×: less than 50 MPa [Heat cycle test]
Each composition between a semiconductor chip of a TEG (Test Elementary Group) using a semiconductor chip (10 mm × 700 μm), a bump (Sn—Ag—Cu 2000 pin), and a substrate (thermosetting solder resist coated resin substrate) and the substrate The product was filled at 100 ° C., and then cured at 150 ° C. for 1 hour to obtain a TEG for evaluation.
温度サイクル試験は、液槽ヒートサイクル機によって、−５５℃を５分間、＋１２５℃を５分間を１サイクルとして、それを１０００サイクル連続で処理することによって行った。この処理後の評価用ＴＥＧの、剥離及びクラックを目視で確認し、さらに、電気的導通を確認した。いずれにおいても異常がないものを「○」と評価し、いずれかに異常があったものを「×」と評価した。 The temperature cycle test was carried out by treating 1000 cycles continuously at -55 ° C for 5 minutes and + 125 ° C for 5 minutes with a liquid bath heat cycle machine. The peeling and cracks of the evaluation TEG after this treatment were visually confirmed, and further electrical continuity was confirmed. In each case, no abnormality was evaluated as “◯”, and any abnormality was evaluated as “x”.
それらの評価の結果を表１に示す。 The results of these evaluations are shown in Table 1.
表１からわかるように、前記反応生成物を組成物全量に対して０．１〜１質量％含有する場合（実施例１〜６）は、前記反応生成物を含有していない場合（比較例１）、前記反応生成物の含有量が組成物全量に対して０．１質量％未満である場合（比較例２，４）、前記反応生成物の含有量が組成物全量に対して１質量％を超える場合（比較例３）、前記反応生成物の代わりに、前記反応生成物の原料であるシランカップリング剤やポリシロキサン化合物を含有する場合（比較例５，６）と比較して、ブリード性及び密着性に優れ、ヒートサイクル試験においても良好な結果を示した。 As can be seen from Table 1, when the reaction product is contained in an amount of 0.1 to 1% by mass based on the total amount of the composition (Examples 1 to 6), the reaction product is not contained (Comparative Example). 1) When the content of the reaction product is less than 0.1% by mass with respect to the total amount of the composition (Comparative Examples 2 and 4), the content of the reaction product is 1% with respect to the total amount of the composition. % (Comparative Example 3), instead of the reaction product, compared to the case of containing a silane coupling agent or a polysiloxane compound that is a raw material of the reaction product (Comparative Examples 5 and 6), It was excellent in bleed and adhesion, and showed good results in the heat cycle test.
Claims (3)
エポキシ基を有するシランカップリング剤とアミノ基を有するポリシロキサン化合物との反応生成物を、組成物全量に対して０．１〜１質量％含有することを特徴とするアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物。 A liquid epoxy resin composition for underfill containing an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator,
A liquid epoxy resin composition for underfill, comprising 0.1 to 1% by mass of a reaction product of a silane coupling agent having an epoxy group and a polysiloxane compound having an amino group based on the total amount of the composition object.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008326121A JP2010144144A (en) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | Liquid epoxy resin composition for underfill, and semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008326121A JP2010144144A (en) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | Liquid epoxy resin composition for underfill, and semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010144144A true JP2010144144A (en) | 2010-07-01 |
Family
ID=42564886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008326121A Pending JP2010144144A (en) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | Liquid epoxy resin composition for underfill, and semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010144144A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012109437A (en) * | 2010-11-18 | 2012-06-07 | Elpida Memory Inc | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| JP2014058080A (en) * | 2012-09-14 | 2014-04-03 | Ricoh Co Ltd | Droplet discharge head and image formation device |
| JP2015074847A (en) * | 2013-10-09 | 2015-04-20 | 松本油脂製薬株式会社 | Deodorization processing agent for fiber and method of producing deodorant fiber |
-
2008
- 2008-12-22 JP JP2008326121A patent/JP2010144144A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012109437A (en) * | 2010-11-18 | 2012-06-07 | Elpida Memory Inc | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| US9466546B2 (en) | 2010-11-18 | 2016-10-11 | Ps4 Luxco S.A.R.L. | Semiconductor device and method of forming the same |
| JP2014058080A (en) * | 2012-09-14 | 2014-04-03 | Ricoh Co Ltd | Droplet discharge head and image formation device |
| JP2015074847A (en) * | 2013-10-09 | 2015-04-20 | 松本油脂製薬株式会社 | Deodorization processing agent for fiber and method of producing deodorant fiber |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5502268B2 (en) | Resin composition set for system-in-package semiconductor devices | |
| JP6789495B2 (en) | Resin composition for underfill, electronic component device and manufacturing method of electronic component device | |
| JP2011014885A (en) | Dam material composition of underfill material for multilayer semiconductor device, and method of manufacturing multilayer semiconductor device using the same dam material composition | |
| JP4892164B2 (en) | Liquid epoxy resin composition and electronic component device | |
| JP4786964B2 (en) | Thermosetting epoxy resin composition and semiconductor device using the same | |
| JP6233441B2 (en) | Liquid epoxy resin composition and electronic component device | |
| JP3925803B2 (en) | Flip chip mounting side fill material and semiconductor device | |
| JP3985148B2 (en) | Liquid epoxy resin composition and semiconductor device | |
| JP5449860B2 (en) | Method for producing surface-treated silica particles, surface-treated silica particles, epoxy resin composition, and semiconductor device | |
| JP4176619B2 (en) | Flip chip mounting side fill material and semiconductor device | |
| JP2006169395A (en) | Underfill resin composition | |
| JP2010144144A (en) | Liquid epoxy resin composition for underfill, and semiconductor device | |
| JP2009057575A (en) | Liquid epoxy resin composition and electronic component device | |
| JP4966123B2 (en) | Liquid epoxy resin composition for sealing and semiconductor device | |
| JP3871032B2 (en) | Liquid epoxy resin composition and flip chip type semiconductor device | |
| JP2012007004A (en) | Sealing material for mounting and semiconductor device sealed by using the same | |
| JP6388228B2 (en) | Liquid epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and semiconductor device using the same | |
| JP5708666B2 (en) | Liquid epoxy resin composition and electronic component device | |
| JP2004256646A (en) | Resin composition for underfilling, and semiconductor device | |
| JP2016040393A (en) | Liquid epoxy resin composition, and electronic component device | |
| JP2010209266A (en) | Liquid epoxy resin composition for sealing semiconductor, and flip-chip semiconductor device sealed with the same as underfill material | |
| JPWO2005080502A1 (en) | Liquid epoxy resin composition for underfill and semiconductor device sealed using the composition | |
| JP2012201696A (en) | Liquid epoxy resin composition for electronic component and electronic device using the same | |
| JP5924443B2 (en) | Liquid epoxy resin composition and electronic component device | |
| JP5929977B2 (en) | Liquid epoxy resin composition and electronic component device |