JP2010270265A - Epoxy resin composition, method for manufacturing semiconductor device, and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エポキシ樹脂組成物、前記エポキシ樹脂組成物を用いる半導体装置の製造方法、及び前記製造方法により得られる半導体装置に関する。 The present invention relates to an epoxy resin composition, a method for manufacturing a semiconductor device using the epoxy resin composition, and a semiconductor device obtained by the manufacturing method.
半導体装置は、半導体チップや基板等を、封止材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半導体装置の製造方法としては、例えば、フリップチップ実装等によるものが挙げられる。 A semiconductor device is obtained by sealing a semiconductor chip, a substrate, or the like 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 a method for manufacturing a semiconductor device that meets such requirements, for example, a method using flip chip mounting or the like can be cited.
フリップチップ実装とは、半導体チップの外部接続用の電極に、はんだ等からなるバンプ電極（突起電極）を直接形成し、このバンプ電極を用いて回路基板（プリント配線板）にフェイスダウンで接続し、半導体チップをプリント配線板に搭載する方法である。具体的には、例えば、以下のようにして製造される。まず、プリント配線板の半導体チップ搭載領域における回路と、半導体チップの電極上に形成された突起電極とが接触するように、前記プリント配線板に前記半導体チップを載置して、前記プリント配線板と前記半導体チップとを熱圧接や超音波接合等の接合によって、前記プリント配線板に前記半導体チップを電気的に接続する。そして、前記プリント配線板と前記半導体チップとの間に形成される隙間に、封止材として、液状のエポキシ樹脂組成物等を注入する。そして、その注入された封止材であるエポキシ樹脂組成物を加熱等によって硬化させる。このような封止材は、半導体チップとプリント配線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。そして、このような封止材としては、半導体チップとプリント配線板との隙間に、毛細管現象等により注入させる必要があり、流動性が高いものが求められている。 In flip chip mounting, bump electrodes (projection electrodes) made of solder or the like are directly formed on the external connection electrodes of a semiconductor chip, and the bump electrodes are used to connect to a circuit board (printed wiring board) face down. In this method, a semiconductor chip is mounted on a printed wiring board. Specifically, for example, it is manufactured as follows. First, the semiconductor chip is placed on the printed wiring board so that the circuit in the semiconductor chip mounting region of the printed wiring board and the protruding electrode formed on the electrode of the semiconductor chip are in contact with each other, and the printed wiring board And the semiconductor chip are electrically connected to the printed wiring board by bonding such as heat pressure welding or ultrasonic bonding. Then, a liquid epoxy resin composition or the like is injected as a sealing material into a gap formed between the printed wiring board and the semiconductor chip. Then, the epoxy resin composition that is the injected sealing material is cured by heating or the like. Such a sealing material relieves the stress generated in the bump joint due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the printed wiring board, and secures the reliability of the semiconductor device by ensuring moisture resistance and airtightness. Has a function to enhance. And as such a sealing material, it is necessary to inject | pour into the clearance gap between a semiconductor chip and a printed wiring board by a capillary phenomenon etc., and the thing with high fluidity is calculated | required.
このような封止材としては、例えば、下記特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１には、常温で液状のエポキシ樹脂と、酸無水物系化合物等の硬化剤類、及び溶剤を含有する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、フリップチップ実装用材料として特に好適に用いることができることが開示されている。 As such a sealing material, the thing of the following patent document 1 is mentioned, for example. Patent Document 1 describes an epoxy resin composition containing an epoxy resin that is liquid at room temperature, a curing agent such as an acid anhydride compound, and a solvent. According to Patent Document 1, it is disclosed that it can be particularly suitably used as a flip chip mounting material.
しかしながら、上記のようなフリップチップ実装は、封止材として、流動性の高いエポキシ樹脂組成物を用いたとしても、プリント配線板と半導体チップとの間に形成される隙間への注入には、比較的長時間がかかってしまう。さらに、フリップチップ実装は、上述したように、プリント配線板と半導体チップとの接合と、エポキシ樹脂組成物の硬化とを別の工程で行うことになる。よって、上記のようなフリップチップ実装による半導体装置の製造方法は、製造効率が低いという問題があり、半導体装置の製造方法としては、より効率的なものが求められている。 However, the flip chip mounting as described above, even if an epoxy resin composition having high fluidity is used as a sealing material, injecting into the gap formed between the printed wiring board and the semiconductor chip, It takes a relatively long time. Furthermore, as described above, the flip-chip mounting is performed by separate steps of joining the printed wiring board and the semiconductor chip and curing the epoxy resin composition. Therefore, the semiconductor device manufacturing method by flip-chip mounting as described above has a problem that the manufacturing efficiency is low, and a more efficient semiconductor device manufacturing method is required.
そこで、より効率的な半導体装置の製造方法としては、ノンフロー法による半導体装置の製造方法、具体的には、プリント配線板の半導体チップ搭載領域に、封止材として、液状のエポキシ樹脂組成物を塗布した後、前記半導体チップ搭載領域に半導体チップを搭載することによって、プリント配線板と半導体チップとを電気的に接続する方法等が挙げられる。より具体的には、例えば、以下のようにして製造される。まず、プリント配線板の半導体チップ搭載領域に、封止材として、液状のエポキシ樹脂組成物を塗布する。そして、プリント配線板の半導体チップ搭載領域における回路と、半導体チップの電極上に形成された突起電極とが接触するように、前記プリント配線板に前記半導体チップを載置して、前記プリント配線板と前記半導体チップとを、熱圧接させる。そうすることによって、前記プリント配線板に前記半導体チップを電気的に接続されるとともに、前記エポキシ樹脂組成物が硬化され、半導体チップが封止される。 Therefore, as a more efficient method of manufacturing a semiconductor device, a non-flow method of manufacturing a semiconductor device, specifically, a liquid epoxy resin composition as a sealing material in a semiconductor chip mounting region of a printed wiring board is used. A method of electrically connecting the printed wiring board and the semiconductor chip by mounting the semiconductor chip in the semiconductor chip mounting area after coating is exemplified. More specifically, for example, it is manufactured as follows. First, a liquid epoxy resin composition is applied as a sealing material to a semiconductor chip mounting region of a printed wiring board. Then, the semiconductor chip is placed on the printed wiring board so that the circuit in the semiconductor chip mounting region of the printed wiring board and the protruding electrode formed on the electrode of the semiconductor chip are in contact with each other, and the printed wiring board And the semiconductor chip are brought into thermal pressure contact. By doing so, the semiconductor chip is electrically connected to the printed wiring board, the epoxy resin composition is cured, and the semiconductor chip is sealed.
ここで、特許文献１に記載されているような、フリップチップ実装用のエポキシ樹脂組成物を、ノンフロー法による半導体装置の製造方法における封止材として用いると、プリント配線板の回路と、半導体チップに形成された突起電極との間に、エポキシ樹脂組成物が介在したまま硬化する、いわゆる、樹脂のかみこみによって、プリント配線板と半導体チップとの電気的な接続が不充分になるという問題があった。また、このような問題を解決する方法として、封止材として用いるエポキシ樹脂組成物の硬化性を低下させることが考えられるが、そうすると半導体装置の製造効率が低下する。 Here, when an epoxy resin composition for flip chip mounting as described in Patent Document 1 is used as a sealing material in a method of manufacturing a semiconductor device by a non-flow method, a circuit of a printed wiring board and a semiconductor chip There is a problem that the electrical connection between the printed wiring board and the semiconductor chip becomes insufficient due to the so-called entrapment of the resin, which is cured while the epoxy resin composition is interposed between the protruding electrodes formed on the substrate. It was. Moreover, as a method for solving such a problem, it is conceivable to reduce the curability of the epoxy resin composition used as the sealing material. However, this reduces the manufacturing efficiency of the semiconductor device.
本発明は、回路が形成されているプリント配線板の、半導体チップを搭載する前の半導体チップ搭載領域に予め塗布することによって、前記半導体チップ搭載領域に前記半導体チップを搭載した後に形成される前記プリント配線板と前記半導体チップとの間の隙間を封止するための封止材、いわゆるノンフロー法による半導体装置の製造方法における封止材として用いても、半導体チップ搭載領域に半導体チップを搭載する際に、プリント配線板の電極と半導体チップの電極との間に、樹脂のかみこみが発生することを抑制し、プリント配線板と半導体チップとが電気的に良好に接続でき、さらに、硬化性の充分に高いエポキシ樹脂組成物を提供することを目的とする。また、このようなエポキシ樹脂組成物を用いる半導体装置の製造方法、及び前記製造方法によって得られる半導体装置を提供することを目的とする。 According to the present invention, the printed wiring board on which the circuit is formed is preliminarily applied to the semiconductor chip mounting area before mounting the semiconductor chip, thereby forming the semiconductor chip mounted on the semiconductor chip mounting area. Even when used as a sealing material for sealing a gap between a printed wiring board and the semiconductor chip, that is, a sealing material in a method of manufacturing a semiconductor device by a so-called non-flow method, the semiconductor chip is mounted in the semiconductor chip mounting region. In this case, the occurrence of resin entrapment between the printed wiring board electrode and the semiconductor chip electrode is suppressed, and the printed wiring board and the semiconductor chip can be electrically connected well. An object is to provide a sufficiently high epoxy resin composition. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the semiconductor device using such an epoxy resin composition, and the semiconductor device obtained by the said manufacturing method.
本発明者等は、従来のエポキシ樹脂組成物を硬化させると、硬化の初期段階において、ミクロゲルを形成した後に、ミクロゲル同士が結合されることによって、硬化されるものであると推察した。そして、半導体チップの搭載時に樹脂のかみこみが発生するのは、エポキシ樹脂組成物の硬化の初期段階で形成されるミクロゲルが原因であると推察した。 The inventors of the present invention have inferred that when a conventional epoxy resin composition is cured, the microgel is formed by bonding after the microgel is formed in the initial stage of curing. And it was speculated that the resin entrapment when the semiconductor chip was mounted was caused by the microgel formed at the initial stage of curing of the epoxy resin composition.
そこで、本発明者等は、エポキシ樹脂組成物の組成を検討し、硬化剤として、無水コハク酸と、前記１，２−置換コハク酸無水物とを併用することに着目した、以下のような本発明に想到するに到った。 Therefore, the present inventors examined the composition of the epoxy resin composition, and focused on using succinic anhydride and the 1,2-substituted succinic anhydride in combination as a curing agent, as follows. The present invention has been conceived.
本発明のエポキシ樹脂組成物は、回路が形成されているプリント配線板の、半導体チップを搭載する前の半導体チップ搭載領域に予め塗布することによって、前記半導体チップ搭載領域に前記半導体チップを搭載した後に形成される前記プリント配線板と前記半導体チップとの間の隙間を封止するための封止材として用いられる液状のエポキシ樹脂組成物であって、エポキシ樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤を含有し、前記硬化剤が、無水コハク酸と、前記１，２−置換コハク酸無水物とを含むことを特徴とするものである。 The epoxy resin composition of the present invention is applied to the semiconductor chip mounting area of the printed wiring board on which the circuit is formed before mounting the semiconductor chip, thereby mounting the semiconductor chip in the semiconductor chip mounting area. A liquid epoxy resin composition used as a sealing material for sealing a gap between the printed wiring board and the semiconductor chip to be formed later, comprising an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator And the curing agent contains succinic anhydride and the 1,2-substituted succinic anhydride.
このような構成によれば、上記のような、ノンフロー法による半導体装置の製造方法における封止材として用いても、半導体チップ搭載領域に半導体チップを搭載する際に、プリント配線板の電極と半導体チップの電極との間に、樹脂のかみこみが発生することを抑制でき、よって、プリント配線板と半導体チップとが電気的に良好に接続でき、さらに、硬化性の充分に高いエポキシ樹脂組成物を提供できる。 According to such a configuration, the electrode of the printed wiring board and the semiconductor can be used when mounting the semiconductor chip in the semiconductor chip mounting region even when used as a sealing material in the semiconductor device manufacturing method by the non-flow method as described above. It is possible to suppress the occurrence of resin entrapment between the chip electrodes, and thus the printed wiring board and the semiconductor chip can be electrically connected well, and an epoxy resin composition having a sufficiently high curability is obtained. Can be provided.
このことは、上記のような構成のエポキシ樹脂組成物は、硬化剤として、無水コハク酸と１，２−置換コハク酸無水物とを併用することによって、ミクロゲルの形成を抑制しつつ、エポキシ樹脂組成物を硬化させることができることによると考えられる。 This is because the epoxy resin composition having the above-described configuration uses an epoxy resin while suppressing the formation of microgel by using succinic anhydride and 1,2-substituted succinic anhydride together as a curing agent. This is considered to be because the composition can be cured.
また、前記無水コハク酸の含有量が、前記１，２−置換コハク酸無水物１００質量部に対して、２０〜１２０質量部であることが好ましい。このような構成によれば、硬化性をより高めつつ、半導体チップの搭載時に発生しうる樹脂のかみこみを抑制できる。 Moreover, it is preferable that content of the said succinic anhydride is 20-120 mass parts with respect to 100 mass parts of said 1, 2- substituted succinic anhydrides. According to such a configuration, resin entrapment that can occur when a semiconductor chip is mounted can be suppressed while further improving curability.
また、前記無水コハク酸の含有量が、前記エポキシ樹脂組成物全量に対して、４〜２４質量％であることが好ましい。このような構成によれば、硬化性をより高めつつ、半導体チップの搭載時に発生しうる樹脂のかみこみを抑制できる。 Moreover, it is preferable that content of the said succinic anhydride is 4-24 mass% with respect to the said epoxy resin composition whole quantity. According to such a configuration, resin entrapment that can occur when a semiconductor chip is mounted can be suppressed while further improving curability.
また、前記１，２−置換コハク酸無水物が、テトラヒドロフタル酸無水物の誘導体であることが好ましい。このような構成によれば、硬化性をより高めつつ、半導体チップの搭載時に発生しうる樹脂のかみこみを抑制できる。 The 1,2-substituted succinic anhydride is preferably a derivative of tetrahydrophthalic anhydride. According to such a configuration, resin entrapment that can occur when a semiconductor chip is mounted can be suppressed while further improving curability.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、回路が形成されているプリント配線板の半導体チップ搭載領域に、液状のエポキシ樹脂組成物を塗布する塗布工程と、前記エポキシ樹脂組成物が塗布された半導体チップ搭載領域に半導体チップを搭載する半導体チップ搭載工程とを備え、前記エポキシ樹脂組成物が、エポキシ樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤を含有し、前記硬化剤が、無水コハク酸と、前記１，２−置換コハク酸無水物とを含むことを特徴とするものである。 Further, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a liquid epoxy resin composition is applied to a semiconductor chip mounting region of a printed wiring board on which a circuit is formed, and the epoxy resin composition is applied. A semiconductor chip mounting step of mounting a semiconductor chip in a semiconductor chip mounting region, wherein the epoxy resin composition contains an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator, and the curing agent is succinic anhydride, And 1,2-substituted succinic anhydride.
このような構成によれば、半導体チップ搭載領域に半導体チップを搭載する際に、プリント配線板の電極と半導体チップの電極との間に、樹脂のかみこみが発生することを抑制でき、用いるエポキシ樹脂組成物の硬化性が充分に高い。よって、プリント配線板と半導体チップとが電気的に良好に接続できる半導体装置を効率的に製造することができる。 According to such a configuration, when the semiconductor chip is mounted in the semiconductor chip mounting region, it is possible to suppress the occurrence of resin entrapment between the electrode of the printed wiring board and the electrode of the semiconductor chip, and the epoxy resin to be used The curability of the composition is sufficiently high. Therefore, it is possible to efficiently manufacture a semiconductor device in which the printed wiring board and the semiconductor chip can be electrically connected satisfactorily.
また、前記半導体チップ搭載工程が、前記プリント配線板の半導体チップ搭載領域における回路と、前記半導体チップの電極上に形成された突起電極とが接触するように、前記プリント配線板に前記半導体チップを載置する載置工程と、前記プリント配線板と前記半導体チップとを加熱及び加圧する熱圧接により、前記プリント配線板に前記半導体チップを電気的に接続するとともに、前記プリント配線板の半導体チップ搭載領域に塗布されたエポキシ樹脂組成物を硬化させる熱圧接工程とを備えることが好ましい。 In the semiconductor chip mounting step, the semiconductor chip is placed on the printed wiring board so that a circuit in the semiconductor chip mounting region of the printed wiring board and a protruding electrode formed on the electrode of the semiconductor chip are in contact with each other. The semiconductor chip is electrically connected to the printed wiring board by a placing step of placing, and thermal pressure welding that heats and pressurizes the printed wiring board and the semiconductor chip, and mounting the semiconductor chip on the printed wiring board It is preferable to provide a hot pressing process for curing the epoxy resin composition applied to the region.
このような構成によれば、半導体チップの搭載時に発生しうる樹脂のかみこみを抑制しつつ、プリント配線板と半導体チップとの接合と封止材であるエポキシ樹脂組成物の硬化と同時に行うことができる。さらに、その接合は、エポキシ樹脂組成物の硬化時の収縮によって、補強される。よって、プリント配線板と半導体チップとが電気的に良好に接続された半導体装置をより効率的に製造することができる。 According to such a configuration, it is possible to simultaneously perform the bonding between the printed wiring board and the semiconductor chip and the curing of the epoxy resin composition as a sealing material while suppressing the resin entrapment that may occur when the semiconductor chip is mounted. it can. Furthermore, the joint is reinforced by shrinkage upon curing of the epoxy resin composition. Therefore, a semiconductor device in which the printed wiring board and the semiconductor chip are electrically connected can be manufactured more efficiently.
また、前記熱圧接工程が、２〜１０秒間行われることが好ましい。このような短い時間で熱圧接を行うことによって、プリント配線板と半導体チップとの接合と、エポキシ樹脂組成物の硬化と同時に行うと、一般的には、樹脂のかみこみが発生しやすいが、上記の製造方法によれば、樹脂のかみこみの発生を抑制できる。よって、プリント配線板と半導体チップとが電気的に良好に接続された半導体装置をより効率的に製造することができる。 Moreover, it is preferable that the said hot press process is performed for 2 to 10 seconds. By performing the heat pressure welding in such a short time, when it is performed simultaneously with the bonding of the printed wiring board and the semiconductor chip and the curing of the epoxy resin composition, in general, the resin tends to be encapsulated, but the above-mentioned According to this manufacturing method, the occurrence of resin entrapment can be suppressed. Therefore, a semiconductor device in which the printed wiring board and the semiconductor chip are electrically connected can be manufactured more efficiently.
また、前記無水コハク酸の含有量が、前記１，２−置換コハク酸無水物１００質量部に対して、２０〜１２０質量部であることが好ましい。このような構成によれば、用いるエポキシ樹脂組成物の硬化性をより高めつつ、半導体チップの搭載時に発生しうる樹脂のかみこみを抑制できる。よって、プリント配線板と半導体チップとが電気的に良好に接続された半導体装置をより効率的に製造することができる。 Moreover, it is preferable that content of the said succinic anhydride is 20-120 mass parts with respect to 100 mass parts of said 1, 2- substituted succinic anhydrides. According to such a configuration, it is possible to suppress the entrapment of the resin that may occur when the semiconductor chip is mounted while further improving the curability of the epoxy resin composition to be used. Therefore, a semiconductor device in which the printed wiring board and the semiconductor chip are electrically connected can be manufactured more efficiently.
また、前記無水コハク酸の含有量が、前記エポキシ樹脂組成物全量に対して、４〜２４質量％であることが好ましい。このような構成によれば、用いるエポキシ樹脂組成物の硬化性をより高めつつ、半導体チップの搭載時に発生しうる樹脂のかみこみを抑制できる。よって、プリント配線板と半導体チップとが電気的に良好に接続された半導体装置をより効率的に製造することができる。 Moreover, it is preferable that content of the said succinic anhydride is 4-24 mass% with respect to the said epoxy resin composition whole quantity. According to such a configuration, it is possible to suppress the entrapment of the resin that may occur when the semiconductor chip is mounted while further improving the curability of the epoxy resin composition to be used. Therefore, a semiconductor device in which the printed wiring board and the semiconductor chip are electrically connected can be manufactured more efficiently.
また、前記１，２−置換コハク酸無水物が、テトラヒドロフタル酸無水物の誘導体であることが好ましい。このような構成によれば、用いるエポキシ樹脂組成物の硬化性をより高めつつ、半導体チップの搭載時に発生しうる樹脂のかみこみを抑制できる。よって、プリント配線板と半導体チップとが電気的に良好に接続された半導体装置をより効率的に製造することができる。 The 1,2-substituted succinic anhydride is preferably a derivative of tetrahydrophthalic anhydride. According to such a configuration, it is possible to suppress the entrapment of the resin that may occur when the semiconductor chip is mounted while further improving the curability of the epoxy resin composition to be used. Therefore, a semiconductor device in which the printed wiring board and the semiconductor chip are electrically connected can be manufactured more efficiently.
また、本発明の半導体装置は、前記半導体装置の製造方法により得られることを特徴とするものである。このような構成によれば、半導体チップの搭載時に発生しうる樹脂のかみこみが抑制され、さらに、プリント配線板と半導体チップとの接合が、エポキシ樹脂組成物の硬化時の収縮によって、補強されている。よって、プリント配線板と半導体チップとが電気的に良好に接続された半導体装置が得られる。 The semiconductor device of the present invention is obtained by the method for manufacturing a semiconductor device. According to such a configuration, the resin entrapment that may occur when the semiconductor chip is mounted is suppressed, and further, the bonding between the printed wiring board and the semiconductor chip is reinforced by the shrinkage at the time of curing of the epoxy resin composition. Yes. Therefore, a semiconductor device in which the printed wiring board and the semiconductor chip are electrically connected well can be obtained.
本発明によれば、回路が形成されているプリント配線板の、半導体チップを搭載する前の半導体チップ搭載領域に予め塗布することによって、前記半導体チップ搭載領域に前記半導体チップを搭載した後に形成される前記プリント配線板と前記半導体チップとの間の隙間を封止するための封止材、いわゆるノンフロー法による半導体装置の製造方法における封止材として用いても、半導体チップ搭載領域に半導体チップを搭載する際に、プリント配線板の電極と半導体チップの電極との間に、樹脂のかみこみが発生することを抑制し、プリント配線板と半導体チップとが電気的に良好に接続でき、さらに、硬化性の充分に高いエポキシ樹脂組成物を提供できる。また、このようなエポキシ樹脂組成物を用いる半導体装置の製造方法、及び前記製造方法によって得られる半導体装置が提供される。 According to the present invention, the printed wiring board on which the circuit is formed is formed after the semiconductor chip is mounted in the semiconductor chip mounting area by pre-applying the semiconductor chip mounting area before mounting the semiconductor chip. Even if it is used as a sealing material for sealing a gap between the printed wiring board and the semiconductor chip, that is, a sealing material in a method of manufacturing a semiconductor device by a so-called non-flow method, the semiconductor chip is placed in the semiconductor chip mounting region. When mounting, it suppresses the occurrence of resin entrapment between the electrode of the printed wiring board and the electrode of the semiconductor chip, and the printed wiring board and the semiconductor chip can be connected electrically and cured. An epoxy resin composition having sufficiently high properties can be provided. Moreover, the manufacturing method of the semiconductor device using such an epoxy resin composition and the semiconductor device obtained by the said manufacturing method are provided.
本発明の実施形態に係るエポキシ樹脂組成物は、回路が形成されているプリント配線板の、半導体チップを搭載する前の半導体チップ搭載領域に予め塗布することによって、前記半導体チップ搭載領域に前記半導体チップを搭載した後に形成される前記プリント配線板と前記半導体チップとの間の隙間を封止するための封止材として用いられる液状のエポキシ樹脂組成物であって、エポキシ樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤を含有し、前記硬化剤が、無水コハク酸と、前記１，２−置換コハク酸無水物とを含むことを特徴とするものである。ここで、常温とは、１０〜３０℃程度の温度をいう。すなわち、前記エポキシ樹脂組成物は、常温、例えば、２５℃程度で液状であるエポキシ樹脂組成物である。 The epoxy resin composition according to the embodiment of the present invention is applied in advance to a semiconductor chip mounting area of a printed wiring board on which a circuit is formed, before the semiconductor chip is mounted, so that the semiconductor is mounted on the semiconductor chip mounting area. A liquid epoxy resin composition used as a sealing material for sealing a gap between the printed wiring board formed after mounting a chip and the semiconductor chip, the epoxy resin, a curing agent, and It contains a curing accelerator, and the curing agent contains succinic anhydride and the 1,2-substituted succinic anhydride. Here, normal temperature refers to a temperature of about 10 to 30 ° C. That is, the epoxy resin composition is an epoxy resin composition that is liquid at normal temperature, for example, about 25 ° C.
はじめに、本実施形態に係るエポキシ樹脂組成物を封止材として用いて製造する半導体装置について説明する。 First, a semiconductor device manufactured using the epoxy resin composition according to the present embodiment as a sealing material will be described.
前記半導体装置は、配線回路が形成されているプリント配線板の、半導体チップを搭載する所定の領域である半導体チップ搭載領域に封止材を予め塗布した後、封止材が塗布された半導体チップ搭載領域に半導体チップを搭載する、いわゆるノンフロー法により得られるものである。 The semiconductor device is a semiconductor chip on which a sealing material is applied after a sealing material is applied in advance to a semiconductor chip mounting region, which is a predetermined region on which a semiconductor chip is mounted, on a printed wiring board on which a wiring circuit is formed. This is obtained by a so-called non-flow method in which a semiconductor chip is mounted in the mounting region.
前記プリント配線板としては、基材に回路が形成されているプリント配線板であれば、特に限定されない。具体的には、例えば、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）やリジットプリント配線板等が挙げられる。また、前記半導体装置としては、前記プリント配線板として、リジットプリント配線板を用いたものよりも、ＦＰＣを用いた、いわゆる、チップオンフィルム（ＣＯＦ）構造の半導体装置が好ましく用いられている。 The printed wiring board is not particularly limited as long as it is a printed wiring board having a circuit formed on a substrate. Specifically, a flexible printed wiring board (FPC), a rigid printed wiring board, etc. are mentioned, for example. Further, as the semiconductor device, a so-called chip-on-film (COF) structure semiconductor device using FPC is preferably used as the printed wiring board rather than a rigid printed wiring board.
また、前記基材としては、ＦＰＣの場合、ポリイミド樹脂を含むフィルムが好ましく、例えば、ポリイミドフィルム等が好適に用いられる。また、その厚みとしては、１〜１２５μｍ程度であることが好ましく、１２．５〜７５μｍ程度であることがより好ましい。また、リジットプリント配線板としては、例えば、ガラスエポキシ基板や紙フェノール基板等が挙げられる。また、前記回路は、金属部材により形成されている。前記金属部材としては、銅基材、又は銅基材の表面に錫めっきされたもの等が用いられる。 In addition, as the base material, in the case of FPC, a film containing a polyimide resin is preferable. For example, a polyimide film or the like is preferably used. Moreover, as the thickness, it is preferable that it is about 1-125 micrometers, and it is more preferable that it is about 12.5-75 micrometers. Examples of rigid printed wiring boards include glass epoxy boards and paper phenol boards. The circuit is formed of a metal member. As the metal member, a copper base material, a tin base surface plated with copper, or the like is used.
そして、前記封止材としては、エポキシ樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤を含有し、前記硬化剤が、無水コハク酸と、前記１，２−置換コハク酸無水物とを含む液状のエポキシ樹脂組成物である。 The sealing material contains an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator, and the curing agent contains succinic anhydride and the 1,2-substituted succinic anhydride. It is a composition.
前記エポキシ樹脂としては、常温におけるエポキシ樹脂組成物が液状となるものであれば、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、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、及びビスフェノールＳ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格を有するジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、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、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、及びブロム含有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型エポキシ樹脂がより好ましい。エポキシ樹脂として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用い、後述する硬化剤を用いることによって、プリント配線板への半導体チップの搭載時に発生しうる樹脂のかみこみを抑制できる、前述したようなノンフロー法において封止材として用いるノンフロー法用エポキシ樹脂組成物として優れたものが得られる。また、前記エポキシ樹脂としては、液体のエポキシ樹脂であっても、固体のエポキシ樹脂であっても、限定なく使用できるが、常温におけるエポキシ樹脂組成物が液状でなければならないので、通常、液体のエポキシ樹脂が用いられる。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。 As said epoxy resin, if the epoxy resin composition in normal temperature turns into a liquid form, it can use without limitation, The well-known epoxy resin used for the epoxy resin for semiconductor sealing can be used. Specifically, for example, bisphenol type epoxy resin such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, and bisphenol S type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin having a biphenyl skeleton, naphthalene ring-containing epoxy resin, alicyclic type Epoxy resins, dicyclopentadiene type epoxy resins having a dicyclopentadiene skeleton, phenol novolac type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins such as O-cresol novolak type epoxy resins, triphenylmethane type epoxy resins, and bromine-containing epoxy resins, etc. Is mentioned. Among these, bisphenol type epoxy resins are preferable, and bisphenol A type epoxy resins are more preferable. By using a bisphenol A type epoxy resin as an epoxy resin and using a curing agent to be described later, it is possible to suppress resin entrapment that may occur when mounting a semiconductor chip on a printed wiring board. An excellent non-flow epoxy resin composition used as a material can be obtained. The epoxy resin may be a liquid epoxy resin or a solid epoxy resin, and can be used without limitation. However, since the epoxy resin composition at room temperature must be liquid, Epoxy resin is used. Moreover, as said epoxy resin, said each epoxy resin may be used independently, and may be used in combination of 2 or more type.
また、前記エポキシ樹脂のエポキシ当量としては、８０〜７００であることが好ましい。エポキシ当量が小さすぎると、硬化性が低く、２〜１０秒間程度の圧接で充分な補強効果が出せない傾向があり、また、大きすぎると、樹脂粘度が高くなり、流動性が低下する傾向がある。 The epoxy equivalent of the epoxy resin is preferably 80 to 700. If the epoxy equivalent is too small, the curability is low, and there is a tendency that a sufficient reinforcing effect cannot be obtained by pressure welding for about 2 to 10 seconds. On the other hand, if the epoxy equivalent is too large, the resin viscosity increases and the fluidity tends to decrease. is there.
前記硬化剤としては、無水コハク酸と１，２−置換コハク酸無水物を含有する。 The curing agent contains succinic anhydride and 1,2-substituted succinic anhydride.
前記１，２−置換コハク酸無水物としては、硬化剤として用いられるものであれば、特に限定なく使用できる。前記１，２−置換コハク酸無水物における置換基としては、１位の置換基と２位の置換基とがそれぞれ脂肪族であっても脂環族であってもよく、飽和であっても不飽和であってもよく、直鎖であっても分岐していてもよい。具体的には、例えば、炭素数１〜２０の、アルキル基、アルケニル基、ナフタレン基、及びジシクロペンテル基などが挙げられる。また、前記１，２−置換コハク酸無水物としては、１位の置換基と２位の置換基とが、環状を形成したもの、例えば、脂環族酸無水物等であってもよい。 The 1,2-substituted succinic anhydride can be used without particular limitation as long as it is used as a curing agent. As the substituent in the 1,2-substituted succinic anhydride, the substituent at the 1-position and the substituent at the 2-position may be aliphatic or alicyclic, and may be saturated. It may be unsaturated, linear or branched. Specific examples include an alkyl group, an alkenyl group, a naphthalene group, and a dicyclopentel group having 1 to 20 carbon atoms. Further, the 1,2-substituted succinic anhydride may be one in which the substituent at the 1-position and the substituent at the 2-position form a ring, for example, an alicyclic acid anhydride.
前記１，２−置換コハク酸無水物としては、より具体的には、例えば、ヘキサヒドロ無水フタル酸；３−メチル−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸、４−メチル−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸等のメチルテトラヒドロ無水フタル酸；３−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、４−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸等のメチルヘキサヒドロ無水フタル酸；３，４−ジメチル−６−（２−メチル−１−プロペニル）シクロへキセン−１，２−ジカルボン酸等の脂環族酸無水物等が挙げられる。この中でも、３，４−ジメチル−６−（２−メチル−１−プロペニル）シクロへキセン−１，２−ジカルボン酸等のテトラヒドロフタル酸無水物の誘導体が好ましく用いられる。そして、このような１，２−置換コハク酸無水物の市販品としては、例えば、ジャパンエポキシレジン株式会社製のＹＨ−３０７を入手しうる。 More specific examples of the 1,2-substituted succinic anhydride include, for example, hexahydrophthalic anhydride; 3-methyl-1,2,3,6-tetrahydrophthalic anhydride, 4-methyl-1,2 Methyl tetrahydrophthalic anhydride such as 1,3,6-tetrahydrophthalic anhydride; methylhexahydrophthalic anhydride such as 3-methyl-hexahydrophthalic anhydride and 4-methyl-hexahydrophthalic anhydride; 3,4-dimethyl-6 And alicyclic acid anhydrides such as-(2-methyl-1-propenyl) cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid. Among these, derivatives of tetrahydrophthalic anhydride such as 3,4-dimethyl-6- (2-methyl-1-propenyl) cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid are preferably used. And as a commercial item of such a 1, 2- substituted succinic anhydride, YH-307 by Japan Epoxy Resin Co., Ltd. can be obtained, for example.
前記無水コハク酸の含有量が、前記１，２−置換コハク酸無水物１００質量部に対して、２０〜１２０質量部であることが好ましく、３０〜８０質量部であることがより好ましい。また、前記無水コハク酸の含有量が、前記エポキシ樹脂組成物全量に対して、４〜２４質量％であることが好ましく、６〜１６質量％であることがより好ましい。前記硬化剤中での無水コハク酸の含有量が少なすぎると、無水コハク酸を含有させることによる効果が充分に発揮できず、半導体チップの搭載時に発生しうる樹脂のかみこみを充分に抑制できない傾向がある。また、前記硬化剤中での無水コハク酸の含有量が多すぎると、硬化性が低下する傾向がある。したがって、前記無水コハク酸の含有量を、上記各範囲内にすることによって、硬化性をより高めつつ、半導体チップの搭載時に発生しうる樹脂のかみこみを抑制できる。 The content of the succinic anhydride is preferably 20 to 120 parts by mass and more preferably 30 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the 1,2-substituted succinic anhydride. Moreover, it is preferable that content of the said succinic anhydride is 4-24 mass% with respect to the said epoxy resin composition whole quantity, and it is more preferable that it is 6-16 mass%. If the content of succinic anhydride in the curing agent is too small, the effect of containing succinic anhydride cannot be sufficiently exerted, and the resin entrapment that may occur when mounting a semiconductor chip cannot be sufficiently suppressed. There is. Moreover, when there is too much content of succinic anhydride in the said hardening | curing agent, there exists a tendency for sclerosis | hardenability to fall. Therefore, by setting the content of the succinic anhydride within each of the above ranges, it is possible to suppress resin entrapment that may occur when a semiconductor chip is mounted while further improving curability.
また、前記硬化剤としては、前記無水コハク酸及び前記１，２−置換コハク酸無水物を含有していれば、前記無水コハク酸及び前記１，２−置換コハク酸無水物以外の硬化剤（他の硬化剤）をさらに含有してもよい。前記他の硬化剤としては、公知の硬化剤を挙げることができ、具体的には、例えば、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、液状ポリメルカプタンやポリサルファイド樹脂等のポリメルカプタン系硬化剤等が挙げられる。 Further, as the curing agent, if it contains the succinic anhydride and the 1,2-substituted succinic anhydride, a curing agent other than the succinic anhydride and the 1,2-substituted succinic anhydride ( You may further contain the other hardening | curing agent. Examples of the other curing agent include known curing agents. Specific examples include amine curing agents such as diaminodiphenylmethane and metaphenylenediamine, phenolic curing agents such as phenol novolac resin, and liquid poly Examples thereof include polymercaptan-based curing agents such as mercaptans and polysulfide resins.
また、前記硬化剤としては、前記無水コハク酸及び前記１，２−置換コハク酸無水物とからなることがより好ましい。すなわち、前記無水コハク酸及び前記１，２−置換コハク酸無水物の合計含有量が、前記硬化剤全量に対して、１００質量％であることがより好ましい。前記無水コハク酸及び前記１，２−置換コハク酸無水物の合計含有量が少なすぎると、前記無水コハク酸及び前記１，２−置換コハク酸無水物との併用の効果を充分に発揮できなくなり、硬化性と樹脂のかみこみ抑制とを両立することが困難になる傾向がある。 The curing agent is more preferably composed of the succinic anhydride and the 1,2-substituted succinic anhydride. That is, the total content of the succinic anhydride and the 1,2-substituted succinic anhydride is more preferably 100% by mass with respect to the total amount of the curing agent. If the total content of the succinic anhydride and the 1,2-substituted succinic anhydride is too small, the combined effect of the succinic anhydride and the 1,2-substituted succinic anhydride cannot be fully exhibited. , It tends to be difficult to achieve both curability and suppression of resin entrainment.
また、前記硬化剤の含有量としては、特に限定されないが、前記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、０．１〜１．５であることが好ましい。 Moreover, it is although it does not specifically limit as content of the said hardening | curing agent, It is preferable that the ratio (hardening agent / epoxy resin) with respect to the said epoxy resin is 0.1-1.5 in an equivalent ratio.
また、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、特に限定することなく使用できる。具体的には、例えば、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール（２Ｅ４ＭＺ）、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。この中でも、イミダゾール系化合物が好ましい。硬化剤として、前述の硬化剤を用い、硬化促進剤として、イミダゾール系化合物を用いることによって、硬化性、及び樹脂のかみこみ抑制に優れたものが得られる。また、前記硬化促進剤は、前記各硬化促進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。 Moreover, as said hardening accelerator, if it can accelerate | stimulate the hardening reaction of the said epoxy resin and the said hardening | curing agent, it can use without limitation in particular. Specifically, for example, imidazole series such as 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole (2E4MZ), 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, etc. Compounds, tertiary amines such as 1,8-diazabicyclo (5,4,0) -7-undecene (DBU), and microcapsule type curing accelerators. Among these, imidazole compounds are preferable. By using the above-mentioned curing agent as the curing agent and using an imidazole compound as the curing accelerator, a material excellent in curability and resin entrainment suppression can be obtained. Moreover, the said hardening accelerator may use each said hardening accelerator independently, and may be used in combination of 2 or more type.
前記硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物全量に対して、１０〜６０質量％であることが好ましい。 It is preferable that content of the said hardening accelerator is 10-60 mass% with respect to the epoxy resin composition whole quantity.
前記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、無機充填材、カップリング剤、着色剤、消泡剤、及び改質剤等を必要に応じて添加してもよい。 In the epoxy resin composition, as a composition other than the above, conventionally known additives such as an inorganic filler, a coupling agent, a colorant, and an antifoaming agent as long as the desired characteristics of the present invention are not impaired. , And modifiers may be added as necessary.
また、前記エポキシ樹脂組成物は、無機充填材を含有することが好ましい。前記無機充填材を含有させることによって、低熱膨張化、及び作業性改善等の性能を発揮でき、さらに、原材料コストを低減できる。よって、半導体チップやプリント配線板との熱膨張率の差を調整することができる。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、前記無機充填材の中でも、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場合、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。 Moreover, it is preferable that the said epoxy resin composition contains an inorganic filler. By including the inorganic filler, performance such as low thermal expansion and improved workability can be exhibited, and further, raw material costs can be reduced. Therefore, the difference in coefficient of thermal expansion between the semiconductor chip and the printed wiring board can be adjusted. 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. Moreover, when the said inorganic filler is spherical, for example, in the case of spherical fused silica, the average particle diameter is preferably 0.2 to 30 μm, and 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、前記無機充填材を含有させる場合であっても、エポキシ樹脂組成物全量の５０質量％以下であることが好ましい。 Moreover, even if it is a case where the said inorganic filler is contained, it is preferable that content of the said inorganic filler is 50 mass% or less of the epoxy resin composition whole quantity.
前記カップリング剤としては、具体的には、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられる。前記着色剤としては、例えば、カーボンブラック等の顔料や染料等が挙げられる。 Specific examples of the coupling agent include γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, and the like. These silane coupling agents are mentioned. Examples of the colorant include pigments and dyes such as carbon black.
前記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、及び必要に応じて、前記添加剤等を所定の含有量となるように、同時又は順次配合し、各成分が均一に分散するように、ミキサ等で混合し、その後、ロールやニーダ等によって混練して製造する。混合や混練時に、必要に応じて加熱処理や冷却処理を施してもよい。また、上記各成分を配合する順番には特に制限はない。 The said epoxy resin composition mix | blends the said epoxy resin, the said hardening | curing agent, the said hardening accelerator, and the said additive etc. simultaneously or sequentially so that it may become predetermined content as needed, and each component is uniform. In order to disperse, the mixture is mixed with a mixer or the like and then kneaded with a roll or a kneader. When mixing or kneading, heat treatment or cooling treatment may be performed as necessary. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the order which mix | blends each said component.
前記エポキシ樹脂組成物は、前記プリント配線板の、半導体チップを搭載する前の半導体チップ搭載領域に予め塗布することによって、前記半導体チップ搭載領域に前記半導体チップを搭載した後に形成される前記プリント配線板と前記半導体チップとの間の隙間を封止するための封止材として用いられる。 The printed wiring board formed after the semiconductor chip is mounted on the semiconductor chip mounting area by pre-applying the epoxy resin composition to the semiconductor chip mounting area of the printed wiring board before mounting the semiconductor chip. It is used as a sealing material for sealing a gap between a plate and the semiconductor chip.
このようなエポキシ樹脂組成物を封止材として用いた半導体装置は、例えば、以下のようにして得られる。 A semiconductor device using such an epoxy resin composition as a sealing material is obtained, for example, as follows.
まず、予め回路（配線回路）が形成されたＦＰＣ等のプリント配線板の、ＩＣチップやＬＳＩチップ等の半導体チップ（半導体素子）を搭載する所定の領域である半導体チップ搭載領域に、前記エポキシ樹脂組成物を塗布する。ここでの塗布は、特に限定されず、公知の塗布方法を用いることができる。具体的には、例えば、ディスペンサ等による滴下塗布法、やスピンコート法等が挙げられる。 First, in the printed circuit board such as FPC in which a circuit (wiring circuit) is formed in advance, the epoxy resin is applied to a semiconductor chip mounting area which is a predetermined area for mounting a semiconductor chip (semiconductor element) such as an IC chip or an LSI chip. Apply the composition. Application | coating here is not specifically limited, A well-known coating method can be used. Specifically, for example, a drop coating method using a dispenser, a spin coating method, or the like can be given.
そして、前記エポキシ樹脂組成物を塗布された半導体チップ搭載領域に半導体チップを搭載する。より具体的には、例えば、まず、前記プリント配線板の半導体チップ搭載領域における回路と、前記半導体チップの電極上に形成された突起電極（バンプ電極）とが接触するように、前記プリント配線板に前記半導体チップを載置（マウント）する。そうすることによって、前記プリント配線板と前記半導体チップとの間の隙間にエポキシ樹脂組成物が充填される。そして、前記プリント配線板と前記半導体チップとを加熱及び加圧する熱圧接等によって、前記プリント配線板と前記半導体チップとを接合し、電気的に接続して、前記プリント配線板に前記半導体チップを実装する。その際、前記接合とともに、前記プリント配線板と前記半導体チップとの間の隙間に充填されたエポキシ樹脂組成物も硬化され、前記エポキシ樹脂組成物によって、前記プリント配線板と前記半導体チップとの間が封止される。 Then, a semiconductor chip is mounted on the semiconductor chip mounting region coated with the epoxy resin composition. More specifically, for example, first, the printed wiring board is arranged such that a circuit in the semiconductor chip mounting region of the printed wiring board is in contact with a protruding electrode (bump electrode) formed on the electrode of the semiconductor chip. The semiconductor chip is mounted (mounted). By doing so, the epoxy resin composition is filled in the gap between the printed wiring board and the semiconductor chip. Then, the printed wiring board and the semiconductor chip are joined and electrically connected to each other by, for example, heat pressure welding for heating and pressurizing the printed wiring board and the semiconductor chip, and the semiconductor chip is attached to the printed wiring board. Implement. At that time, the epoxy resin composition filled in the gap between the printed wiring board and the semiconductor chip is also cured together with the bonding, and the epoxy resin composition causes the epoxy resin composition to be interposed between the printed wiring board and the semiconductor chip. Is sealed.
上記のような半導体装置の製造方法は、半導体チップの搭載時に発生しうる樹脂のかみこみを抑制しつつ、プリント配線板と半導体チップとの接合と封止材であるエポキシ樹脂組成物の硬化と同時に行うことができる。さらに、その接合は、エポキシ樹脂組成物の硬化時の収縮によって、補強される。よって、プリント配線板と半導体チップとが電気的に良好に接続された半導体装置を効率的に製造することができる。 The manufacturing method of the semiconductor device as described above is performed simultaneously with the curing of the epoxy resin composition as a sealing material and the bonding between the printed wiring board and the semiconductor chip while suppressing the entrapment of the resin that may occur when the semiconductor chip is mounted. It can be carried out. Furthermore, the joint is reinforced by shrinkage upon curing of the epoxy resin composition. Therefore, a semiconductor device in which the printed wiring board and the semiconductor chip are electrically connected can be efficiently manufactured.
そして、前記熱圧接としては、２〜１０秒間行われることが好ましい。このような短い時間で熱圧接を行うことによって、プリント配線板と半導体チップとの接合と、エポキシ樹脂組成物の硬化と同時に行うと、一般的には、樹脂のかみこみが発生しやすいが、上記の製造方法によれば、樹脂のかみこみの発生を抑制できる。よって、プリント配線板と半導体チップとが電気的に良好に接続された半導体装置をより効率的に製造することができる。 And it is preferable to carry out for 2 to 10 seconds as the said heat press-contacting. By performing the heat pressure welding in such a short time, when it is performed simultaneously with the bonding of the printed wiring board and the semiconductor chip and the curing of the epoxy resin composition, in general, the resin tends to be encapsulated, but the above-mentioned According to this manufacturing method, the occurrence of resin entrapment can be suppressed. Therefore, a semiconductor device in which the printed wiring board and the semiconductor chip are electrically connected can be manufactured more efficiently.
上記のように、プリント配線板と半導体チップとの間が封止されることにより得られた半導体装置は、例えば、フラットパネルディスプレイ装置（ＦＰＤ）の駆動パッケージのように、狭ピッチ化、高電圧化の進む分野等に特に好適に用いることができる。 As described above, a semiconductor device obtained by sealing between a printed wiring board and a semiconductor chip has a narrow pitch and a high voltage as in a driving package of a flat panel display device (FPD), for example. It can be particularly suitably used in the field of progress.
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.
［実施例１〜４、比較例１，２］
下記表１に示した配合（質量部）組成により、エポキシ樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤の各成分を、ホモディスパ（プライミクス株式会社製）を用いて、混合して、液状のエポキシ樹脂組成物を作製した。
[Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 and 2]
According to the composition (parts by mass) shown in Table 1 below, each component of an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator is mixed using a homodispa (manufactured by PRIMIX Corporation), and a liquid epoxy resin composition is mixed. Was made.
ここで、表１において使用した原材料を以下に示す。 Here, the raw materials used in Table 1 are shown below.
（エポキシ樹脂）
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ＹＬ９８０）
（硬化剤）
無水コハク酸
１，２−置換コハク酸無水物（３，４−ジメチル−６−（２−メチル−１−プロペニル）シクロへキセン−１，２−ジカルボン酸、ジャパンエポキシレジン株式会社製のＹＨ−３０７）
（硬化促進剤）
イミダゾール類（旭化成ケミカルズ株式会社製のノバキュアＨＸＡ４９２２ＨＰ）
実施例１〜４、及び比較例１，２で得られたエポキシ樹脂組成物を、下記の方法で評価した。
(Epoxy resin)
Bisphenol A type epoxy resin (YL980 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.)
(Curing agent)
Succinic anhydride 1,2-substituted succinic anhydride (3,4-dimethyl-6- (2-methyl-1-propenyl) cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid, YH- manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd. 307)
(Curing accelerator)
Imidazoles (Novacure HXA4922HP manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation)
The epoxy resin compositions obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated by the following methods.
［樹脂のかみこみ］
ポリイミドフィルム（日立電線株式会社製のカプトンＥＮ）上に、線幅１２μｍ、線間隔１３μｍで０．３μｍ厚の錫めっきを施した櫛型銅パターン回路を形成したテスト基板上に、厚みが約１ｍｍとなるように、エポキシ樹脂組成物を塗布した。その後、バンプ電極を形成した半導体チップを、前記櫛型銅パターン回路と前記バンプ電極とが接触するように載置し、２００℃で１０秒間、熱圧接することによって、半導体装置を２００個作製した。得られた２００個の半導体装置のうち、前記櫛型銅パターン回路と前記バンプ電極との間にエポキシ樹脂組成物の硬化物が介在している、いわゆる樹脂のかみこみが発生した個数を数えた。そして、樹脂のかみこみの発生しなかった半導体装置の数で評価した。なお、樹脂のかみこみは、顕微鏡の観察によって、確認した。
[Resin biting]
Thickness of about 1 mm on a test substrate on which a comb-shaped copper pattern circuit was formed on a polyimide film (Kapton EN manufactured by Hitachi Cable, Ltd.) with a tin width of 0.3 μm and a line width of 12 μm and a line spacing of 13 μm The epoxy resin composition was applied so that Thereafter, the semiconductor chip on which the bump electrode was formed was placed so that the comb-shaped copper pattern circuit and the bump electrode were in contact with each other, and 200 semiconductor devices were manufactured by heat-pressing at 200 ° C. for 10 seconds. . Among the obtained 200 semiconductor devices, the number of so-called resin entrapment in which a cured product of an epoxy resin composition was interposed between the comb-shaped copper pattern circuit and the bump electrode was counted. And it evaluated by the number of the semiconductor devices with which resin entrapment did not generate | occur | produce. The resin penetration was confirmed by microscopic observation.
［ゲルタイム］
株式会社サイバー製の自動硬化時間測定装置を用い、１８０℃でのゲルタイム（所定のトルクに達した時点までの時間）を求めた。
[Geltime]
Using an automatic curing time measuring device manufactured by Cyber Inc., the gel time at 180 ° C. (time until reaching a predetermined torque) was determined.
結果を表１に示す。 The results are shown in Table 1.
表１によれば、硬化剤として、無水コハク酸と１，２−置換コハク酸無水物とを併用した場合は（実施例１〜４）、１，２−置換コハク酸無水物のみの場合（比較例１）や無水コハク酸のみの場合（比較例２）と比較して、樹脂のかみこみが少なく、ゲルタイムも短かった。より具体的には、比較例１は、ゲルタイムが短かったが、樹脂のかみこみが非常に多く発生し、比較例２は、樹脂のかみこみは発生しなかったが、ゲルタイムが長かった。すなわち、硬化剤として、無水コハク酸と１，２−置換コハク酸無水物とを併用することによって、ノンフロー法による半導体装置の製造方法における封止材として用いても、半導体チップ搭載領域に半導体チップを搭載する際に、プリント配線板の電極と半導体チップの電極との間に、樹脂のかみこみが発生することを抑制し、プリント配線板と半導体チップとが電気的に良好に接続でき、さらに、硬化性の充分に高いエポキシ樹脂組成物を提供できることがわかった。 According to Table 1, when succinic anhydride and 1,2-substituted succinic anhydride were used in combination as curing agents (Examples 1 to 4), only 1,2-substituted succinic anhydride ( Compared to Comparative Example 1) and succinic anhydride alone (Comparative Example 2), the resin was less bitten and the gel time was also short. More specifically, although Comparative Example 1 had a short gel time, resin entrapment occurred very much, and Comparative Example 2 did not generate resin entrapment, but had a long gel time. That is, by using succinic anhydride and 1,2-substituted succinic anhydride as a curing agent in combination, a semiconductor chip can be used as a sealing material in a semiconductor device manufacturing method by a non-flow method. When mounting the circuit board, it is possible to suppress the occurrence of resin entrapment between the electrode of the printed wiring board and the electrode of the semiconductor chip, and the printed wiring board and the semiconductor chip can be electrically connected well. It was found that an epoxy resin composition having a sufficiently high curability can be provided.
Claims (11)
エポキシ樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤を含有し、
前記硬化剤が、無水コハク酸と、１，２−置換コハク酸無水物とを含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 The printed wiring board formed after mounting the semiconductor chip in the semiconductor chip mounting area by pre-applying the printed wiring board on which the circuit is formed to the semiconductor chip mounting area before mounting the semiconductor chip; A liquid epoxy resin composition used as a sealing material for sealing a gap between the semiconductor chip,
Containing an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator;
The epoxy resin composition, wherein the curing agent contains succinic anhydride and 1,2-substituted succinic anhydride.
前記エポキシ樹脂組成物が塗布された半導体チップ搭載領域に半導体チップを搭載する半導体チップ搭載工程とを備え、
前記エポキシ樹脂組成物が、エポキシ樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤を含有し、
前記硬化剤が、無水コハク酸と、前記１，２−置換コハク酸無水物とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 An application step of applying a liquid epoxy resin composition to a semiconductor chip mounting region of a printed wiring board on which a circuit is formed;
A semiconductor chip mounting step of mounting a semiconductor chip in a semiconductor chip mounting region coated with the epoxy resin composition,
The epoxy resin composition contains an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the curing agent includes succinic anhydride and the 1,2-substituted succinic anhydride.
前記プリント配線板の半導体チップ搭載領域における回路と、前記半導体チップの電極上に形成された突起電極とが接触するように、前記プリント配線板に前記半導体チップを載置する載置工程と、
前記プリント配線板と前記半導体チップとを加熱及び加圧する熱圧接により、前記プリント配線板に前記半導体チップを電気的に接続するとともに、前記プリント配線板の半導体チップ搭載領域に塗布されたエポキシ樹脂組成物を硬化させる熱圧接工程とを備える請求項５に記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor chip mounting step includes
A mounting step of mounting the semiconductor chip on the printed wiring board so that a circuit in the semiconductor chip mounting region of the printed wiring board and a protruding electrode formed on the electrode of the semiconductor chip are in contact with each other;
An epoxy resin composition applied to a semiconductor chip mounting region of the printed wiring board while electrically connecting the semiconductor chip to the printed wiring board by heat pressure welding for heating and pressurizing the printed wiring board and the semiconductor chip A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising a heat pressure welding step for curing the object.
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