JP2014033197A - 半導体装置の製造方法とそれに使用される半導体封止用アクリル樹脂組成物 - Google Patents

半導体装置の製造方法とそれに使用される半導体封止用アクリル樹脂組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP2014033197A
JP2014033197A JP2013146662A JP2013146662A JP2014033197A JP 2014033197 A JP2014033197 A JP 2014033197A JP 2013146662 A JP2013146662 A JP 2013146662A JP 2013146662 A JP2013146662 A JP 2013146662A JP 2014033197 A JP2014033197 A JP 2014033197A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
acrylic resin
semiconductor
resin composition
circuit board
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.)
Granted
Application number
JP2013146662A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6094885B2 (ja
Inventor
Shigeru Yamatsu
繁 山津
Takashi Hasegawa
貴志 長谷川
Jin Jin
津 金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2013146662A priority Critical patent/JP6094885B2/ja
Publication of JP2014033197A publication Critical patent/JP2014033197A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6094885B2 publication Critical patent/JP6094885B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • C08L63/10—Epoxy resins modified by unsaturated compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H01L23/295—Organic, e.g. plastic containing a filler
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L24/80 - H01L24/90
    • H01L24/92—Specific sequence of method steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2312/00—Crosslinking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13075—Plural core members
    • H01L2224/1308—Plural core members being stacked
    • H01L2224/13082—Two-layer arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/13111—Tin [Sn] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13144—Gold [Au] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13147—Copper [Cu] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16238—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bonding area protruding from the surface of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29199—Material of the matrix
    • H01L2224/2929—Material of the matrix with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298—Fillers
    • H01L2224/29299—Base material
    • H01L2224/29386—Base material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/75252—Means for applying energy, e.g. heating means in the upper part of the bonding apparatus, e.g. in the bonding head
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/81009—Pre-treatment of the bump connector or the bonding area
    • H01L2224/81022—Cleaning the bonding area, e.g. oxide removal step, desmearing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8119—Arrangement of the bump connectors prior to mounting
    • H01L2224/81191—Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed only on the semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/812—Applying energy for connecting
    • H01L2224/81201—Compression bonding
    • H01L2224/81203—Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8138—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/81399—Material
    • H01L2224/814—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/818—Bonding techniques
    • H01L2224/81801—Soldering or alloying
    • H01L2224/81815—Reflow soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83192—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/832—Applying energy for connecting
    • H01L2224/83201—Compression bonding
    • H01L2224/83203—Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83855—Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
    • H01L2224/83862—Heat curing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/921—Connecting a surface with connectors of different types
    • H01L2224/9211—Parallel connecting processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/156—Material
    • H01L2924/15786—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Abstract

【課題】非常に短時間での実装と封止により生産効率を向上させることができ、さらに回路基板からのボイドの発生を抑え、はんだの濡れ性も確保し、半導体チップと封止樹脂との剥離を抑制できる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】常温で液状の熱硬化性アクリル樹脂、ラジカル開始剤である１分間半減期温度１２０〜１９５℃の有機過酸化物、活性剤、および無機充填剤を含有する半導体封止用アクリル樹脂組成物を供給した回路基板を所定範囲の温度に加熱したステージに搭載し、半導体チップを保持し所定範囲の温度に加熱したボンディングヘッドを接地、保持した後、ボンディングヘッドの温度を半導体チップのバンプ電極の融点２１０℃以上の鉛フリーはんだの融点以上の温度まで所定の時間範囲で昇温、保持して樹脂組成物を硬化させた後、接地から５秒間以内でボンディングヘッドをステージから上昇させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法とそれに使用される半導体封止用アクリル樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、本発明は、フリップチップ実装において、封止樹脂を回路基板へ先に供給する方法によってリフロー時に電気的接続と封止樹脂の硬化を同時に行う半導体装置の製造方法とそれに使用される半導体封止用アクリル樹脂組成物に関する。
近年、ＢＧＡ(Ball grid array)、ＬＧＡ(Land grid array)、ＣＳＰ(Chip size package)などのパッケージを有するフリップチップ型の半導体装置の高密度化が求められており、それに伴い、回路の狭ピッチ化も求められている。
フリップチップ型の半導体装置の実装においては、実装部品の半導体チップにはんだによりバンプ電極を形成しておき、バンプ電極に対応するように設けられた実装用の電極パッドが形成された回路基板に、フェースダウンで半導体チップを載置する。そしてリフロー処理することによりはんだを溶融させてバンプ電極と電極パッドとを直接接続する。
フリップチップ型の半導体装置の実装による接続においては、例えば、温度サイクル試験時において、熱応力による歪により、電気的な接合不良を引き起こすおそれがあるなど、信頼性が問題になることがあった。すなわち、半導体チップと回路基板の熱膨張係数差に由来する熱応力が接続部に集中して接続部を破壊する場合がある。
信頼性を高める方法として、リフロー処理により電極同士を接合した後、半導体チップと回路基板との間に形成される隙間を樹脂組成物で封止することにより、この熱応力を分散して接続信頼性を高めるアンダーフィル技術が広く用いられている。
アンダーフィル技術としては、半導体チップを回路基板上に搭載し、リフロー処理することにより電極同士を接合した後に、回路基板と半導体チップとの隙間に封止樹脂（アンダーフィル樹脂）を注入する後供給方式が広く用いられている。
しかしながら、この後供給方式は、リフロー処理と、封止樹脂の充填工程やその後の硬化処理工程とがそれぞれ別の工程であるために、工程が増加して煩雑になり、生産性が低下するという問題があった。
このような問題を解決するために、近年では、リフロー処理の前に予め封止樹脂を回路基板に供給しておく先供給方式が注目を集めてきている（特許文献１〜４）。
この先供給方式では、熱圧着により回路基板に半導体チップを接合する前に、予め、回路基板に封止樹脂を塗布などによって供給した後に、半導体チップを搭載する。そしてこれらをリフロー処理することにより、電極間の接合と併せて、熱圧着時の加熱により封止樹脂を硬化させる。
近年では、電子機器の小型化、軽量化、高機能化の市場動向において、半導体装置の高集積化、表面実装化が年々進んでいる。例えば、多ピン化、高速化への要求に対応するため、半導体パッケージを垂直方向に積層したＰａｃｋａｇｅ−ｏｎ−Ｐａｃｋａｇｅ（パッケージオンパッケージ：ＰｏＰ）構造の半導体装置の開発も行われている。
このＰｏＰ構造の半導体装置では、下段にロジックパッケージを使用し、上段にメモリパッケージを搭載する場合が多い。ＰｏＰ構造の半導体装置は、良品のロジックパッケージやメモリパッケージのみを選定して使用でき、かつ、種々のメモリ容量パッケージとロジックパッケージとの組み合わせが自由で、携帯電話機器などの製品サイクルが短く小型軽量化が必要な用途に特に適している。
従来、半導体チップに形成されるバンプとしては、はんだや金で構成されたバンプが用いられているが、ＰｏＰ構造の半導体装置などのような近年の微細接続化に対応するために、銅ピラーの先端にはんだを形成した構造のバンプ電極が用いられるようになってきている。このような半導体装置では、前記の先供給方式による封止が検討されている。
従来、この先供給方式の封止樹脂には、エポキシ樹脂組成物が提案されている（特許文献１〜３）。
しかしながら、このエポキシ樹脂組成物を使用する技術では、リフロー後に硬化した封止樹脂中にボイドが残るという問題があった。このボイドの発生要因としては、回路基板表面を保護するソルダーレジストに含有される未硬化の低分子成分の揮発などが挙げられる。
そして硬化された封止樹脂中に残されたボイドは、リフロー後にはんだがボイドに流れる原因になったり、半導体チップと回路基板との接合の信頼性を低下させる原因になったりする。
また、この先供給方式の封止樹脂には、アクリル系熱硬化性接着剤も検討されている（特許文献４）。この技術では、ラジカル開始剤として１分間半減期温度がはんだ融点付近もしくはそれを超える分解温度の高い有機過酸化物を含有するフィルム状のアクリル系熱硬化性接着剤を使用している。具体的には、特許文献４は、半導体チップのバンプの少なくとも一部が溶融温度Ｔｓ（℃）のはんだから構成されている当該回路基板の電極と半導体チップのバンプとを、重合開始剤として１分間半減期温度Ｔ１（℃）の有機過酸化物とを含有するアクリル系熱硬化性接着剤を介して、圧着温度Ｔ２（℃）でフリップチップボンダーで半導体チップ側から加圧することにより接続して接続構造体を製造する際に、Ｔｓ≦Ｔ２、および、−５≦Ｔ１−Ｔ２≦１０を満足することが記載されている。例えば、融点２２１℃のＳｎ２．５Ａｇ等の鉛フリーはんだを使用した場合、Ｔ１は２１６〜２４１℃≦Ｔ１≦２３１〜２５０℃の範囲になる。
特開２００８−２３９８２２号公報 特表２００４−５３０７４０号公報 特開２００９−２４２６８５号公報 特開２０１１−２４３７８６号公報
しかしながら、最近では、半導体装置の生産効率をより高める観点から、フリップチップボンダーによるボンディングに要する時間をより短くすることが望まれている。例えば、半導体チップを保持したボンディングヘッドをステージの回路基板上の封止樹脂に接地した時点から、加熱によるはんだ溶融と封止樹脂の硬化、ボンディングヘッドのステージからの上昇までを、４〜５秒という短時間かつ高サイクルで行うことを求められる場合もある。
特許文献４では、このような４〜５秒という短時間の加熱圧着工程は想定せず従来の標準的なボンディング工程を主に想定している。しかしながら、４〜５秒という短時間の加熱圧着工程では、温度Ｔ１のような分解温度の高いラジカル開始剤を使用した場合には、後述の比較例１に示されるように、第１に加熱の初期段階において封止樹脂の硬化による増粘が遅くなるため回路基板からのボイドの浸入を抑制できず、第２にラジカル開始剤の分解温度が高いため短時間のプロセス内でははんだ溶融後も硬化反応が十分に進行せず、そのため半導体チップと封止樹脂との剥離を生じるという問題点があった。
また、先供給方式では、熱圧着と同時に封止樹脂を硬化するため、硬化によってはんだの濡れが阻害されないようにすることが必要である。すなわち封止樹脂の硬化が進行して増粘すると、はんだの変形が阻害され、十分な濡れ性を発揮させることができない。特許文献４では活性剤を配合していないが、その場合４〜５秒という短時間の加熱圧着工程では、はんだの濡れ性が悪く信頼性に悪影響を及ぼす。
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、封止樹脂を回路基板へ先に供給する方法によって熱圧着時に電気的接続と封止樹脂の硬化を同時に行うフリップチップ実装において、非常に短時間での実装と封止により生産効率を向上させることができ、さらに回路基板からのボイドの発生を抑え、はんだの濡れ性も確保し、半導体チップと封止樹脂との剥離を抑制できる半導体装置の製造方法とそれに使用される半導体封止用アクリル樹脂組成物を提供することを課題としている。
上記の課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、常温で液状の熱硬化性アクリル樹脂、前記熱硬化性アクリル樹脂のラジカル開始剤である１分間半減期温度１２０〜１９５℃の有機過酸化物、活性剤、および無機充填剤を含有する半導体封止用アクリル樹脂組成物を回路基板の電極パッドを有する面に供給し、かつ前記回路基板を６０〜１００℃の範囲内の一定温度に加熱したステージに搭載する工程と、半導体チップを保持し１００〜１６０℃の範囲内の一定温度に加熱したボンディングヘッドを、前記半導体チップのバンプ電極と前記回路基板の電極パッドとの位置を合わせて、前記ステージに搭載した前記回路基板上の前記半導体封止用アクリル樹脂組成物に接地させ、０．１〜２秒間の範囲内で保持する工程と、前記ボンディングヘッドの温度を、前記一定温度から、前記半導体チップのバンプ電極に配置した融点２１０℃以上の鉛フリーはんだの融点以上の温度まで１〜２．５秒間の範囲内で昇温する工程と、前記ボンディングヘッドの温度を、前記昇温後の所定温度に０．５〜２秒間の範囲内で保持して前記半導体封止用アクリル樹脂組成物を硬化させた後、前記接地から５秒間以内で前記ボンディングヘッドを前記ステージから上昇させる工程とを含むことを特徴としている。
この半導体装置の製造方法において、前記半導体チップは、銅ピラーの先端に前記鉛フリーはんだが形成された構造のバンプ電極を有することが好ましい。
この半導体装置の製造方法において、前記半導体封止用アクリル樹脂組成物は、前記活性剤として有機酸を含有することが好ましい。
この半導体装置の製造方法において、前記半導体封止用アクリル樹脂組成物は、前記活性剤の含有量が、前記半導体封止用アクリル樹脂組成物の全量に対して０．１〜２０．０質量％の範囲内であることが好ましい。
この半導体装置の製造方法において、前記半導体封止用アクリル樹脂組成物は、前記無機充填剤の最大粒径が１０μｍ以下であることが好ましい。
本発明の半導体封止用アクリル樹脂組成物は、封止樹脂を回路基板の電極パッドを有する面に供給し、かつ前記回路基板を６０〜１００℃の範囲内の一定温度に加熱したステージに搭載する工程と、半導体チップを保持し１００〜１６０℃の範囲内の一定温度に加熱したボンディングヘッドを、前記半導体チップのバンプ電極と前記回路基板の電極パッドとの位置を合わせて、前記ステージに搭載した前記回路基板上の前記封止樹脂に接地させ、０．１〜２秒間の範囲内で保持する工程と、前記ボンディングヘッドの温度を、前記一定温度から、前記半導体チップのバンプ電極に配置した融点２１０℃以上の鉛フリーはんだの融点以上の温度まで１〜２．５秒間の範囲内で昇温する工程と、前記ボンディングヘッドの温度を、前記昇温後の所定温度に０．５〜２秒間の範囲内で保持して前記半導体封止用アクリル樹脂組成物を硬化させた後、前記接地から５秒間以内で前記ボンディングヘッドを前記ステージから上昇させる工程とを含む半導体装置の製造方法に前記封止樹脂として使用される半導体封止用アクリル樹脂組成物であって、常温で液状の熱硬化性アクリル樹脂、前記熱硬化性アクリル樹脂のラジカル開始剤である１分間半減期温度１２０〜１９５℃の有機過酸化物、活性剤、および無機充填剤を含有することを特徴としている。
本発明によれば、非常に短時間での実装と封止により生産効率を向上させることができ、さらに回路基板からのボイドの発生を抑え、はんだの濡れ性も確保し、半導体チップと封止樹脂との剥離を抑制できる。
本発明の半導体装置の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法の加熱プロファイルの一例である。
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明において、半導体封止用アクリル樹脂組成物には、常温で液状の熱硬化性アクリル樹脂が配合される。
熱硬化性アクリル樹脂を使用し、ラジカル反応によってボンディング時の加熱の初期段階で増粘させることにより、封止樹脂中でのボイドの発生を抑制できる。
なお、ここで「常温で液状」とは、大気圧下での５〜２８℃の温度範囲、特に室温１８℃において流動性を持つことを意味する。
熱硬化性アクリル樹脂に使用される成分としては、耐熱性を確保する点を考慮すると、２個以上の（メタ）アクリロイル基を持つ化合物が好ましく、２〜６個の（メタ）アクリロイル基を持つ化合物がより好ましく、２個の（メタ）アクリロイル基を持つ化合物がさらに好ましい。
２個の（メタ）アクリロイル基を持つ化合物としては、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ダイマージオールジ（メタ）アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
また、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
また、グリセリンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、ジンクジ（メタ）アクリレート、シクロヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ（メタ）アクリレート、シクロヘキサンジエタノールジ（メタ）アクリレート、シクロヘキサンジアルキルアルコールジ（メタ）アクリレート、ジメタノールトリシクロデカンジ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
また、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦまたはビスフェノールＡＤ１モルとグリシジルアクリレート２モルとの反応物、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦまたはビスフェノールＡＤ１モルとグリシジルメタクリレート２モルとの反応物などが挙げられる。
また、２個以上の（メタ）アクリロイル基を持つ化合物として、次式（I）または（II）で表わされる架橋多環構造を有する（メタ）アクリレートが好ましい。この架橋多環構造を有する（メタ）アクリレートを用いると、耐熱性に優れた硬化物を得ることができる。
Figure 2014033197
（式中、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を示し、ａは１または２であり、ｂは０または１である。）
Figure 2014033197
（式中、Ｒ3およびＲ4はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を示し、Ｘは水素原子、メチル基、メチロール基、アミノ基、または（メタ）アクリロイルオキシメチル基を示し、ｃは０または１である。）
このような架橋多環構造を有する（メタ）アクリレートとしては、例えば、前記式（I）のａが１、ｂが０であるジシクロペンタジエン骨格を有する（メタ）アクリレート、前記式（II）のｃが１であるパーヒドロ−１，４：５，８−ジメタノナフタレン骨格を有する（メタ）アクリレート、前記式（II）のｃが０であるノルボルナン骨格を有する（メタ）アクリレート、前記式（I）のＲ1およびＲ2が水素原子であり、ａ＝１、ｂ＝０であるジシクロペンタジエニルジアクリレート（トリシクロデカンジメタノールジアクリレート）、前記式（II）のＸがアクリロイルオキシメチル基であり、Ｒ3およびＲ4が水素原子であり、ｃが１であるパーヒドロ−１，４：５，８−ジメタノナフタレン−２，３，７−トリメチロールトリアクリレート、前記式（II）のＸ、Ｒ3およびＲ4が水素原子であり、ｃが０であるノルボルナンジメチロールジアクリレート、前記式（II）のＸ、Ｒ3およびＲ4が水素原子であり、ｃが１であるパーヒドロ−１，４：５，８−ジメタノナフタレン−２，３−ジメチロールジアクリレートなどが挙げられる。中でも、ジシクロペンタジエニルジアクリレートおよびノルボルナンジメチロールジアクリレートが好ましい。
また、２個以上の（メタ）アクリロイル基を持つ化合物として、次式（III）または（IV）で表わされる、ビスフェノール骨格にアルキレンオキサイドが付加された構造を有するジ（メタ）アクリレートが好ましい。このビスフェノール骨格にアルキレンオキサイドが付加された構造を有するジ（メタ）アクリレートを用いると、耐熱性および密着性に優れた硬化物を得ることができる。
Figure 2014033197
（式中、Ｒ5は水素、メチル基、またはエチル基を示し、Ｒ6は２価の有機基を示し、ｍおよびｎは１〜２０の整数を示す。）
Figure 2014033197
（式中、Ｒ5は水素、メチル基、またはエチル基を示し、Ｒ6は２価の有機基を示し、ｍおよびｎは１〜２０の整数を示す。）
このようなビスフェノール骨格にアルキレンオキサイドが付加された構造を有するジ（メタ）アクリレートとしては、例えば、アロニックスＭ−２１０、Ｍ−２１１Ｂ（東亞合成製）、ＮＫエステルＡＢＥ−３００、Ａ−ＢＰＥ−４、Ａ−ＢＰＥ−６、Ａ−ＢＰＥ−１０、Ａ−ＢＰＥ−２０、Ａ−ＢＰＥ−３０、ＢＰＥ−１００、ＢＰＥ−２００、ＢＰＥ−５００、ＢＰＥ−９００、ＢＰＥ−１３００Ｎ（新中村化学製）などのＥＯ変性ビスフェノールＡ型ジ(メタ)アクリレート（ｎ＝２〜２０）、アロニックスＭ−２０８（東亞合成製）などのＥＯ変性ビスフェノールＦ型ジ(メタ)アクリレート（ｎ＝２〜２０）、デナコールアクリレートＤＡ−２５０（ナガセ化成製）、ビスコート５４０（大阪有機化学工業製）などのＰＯ変性ビスフェノールＡ型ジ(メタ)アクリレート（ｎ＝２〜２０）、デナコールアクリレートＤＡ−７２１（ナガセ化成製）などのＰＯ変性フタル酸ジアクリレートなどが挙げられる。
また、２個以上の（メタ）アクリロイル基を持つ化合物としては、エポキシ（メタ）アクリレートが好ましい。エポキシ（メタ）アクリレートを用いると、後述のエポキシ樹脂を併用する際に反応性、耐熱性、および密着性に優れた硬化物を得ることができる。
エポキシ（メタ）アクリレートは、エポキシ樹脂と、アクリル酸、メタクリル酸などの不飽和一塩基酸との付加反応物であるオリゴマーを用いることができる。その原料のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦなどのビスフェノールに代表されるビスフェノール類とエピハロヒドリンとの縮合によって得られるジグリシジル化合物（ビスフェノール型エポキシ樹脂）を用いることができる。また、フェノール骨格を有するエポキシ樹脂として、フェノールまたはクレゾールとホルマリンに代表されるアルデヒドとの縮合物であるフェノールノボラック類とエピハロヒドリンとの縮合によって得られる多価グリシジルエーテル（フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂）を用いることができる。また、シクロヘキシル環を有するエポキシ樹脂を用いることができる。
エポキシ（メタ）アクリレートとして、例えば、２５℃で固体または粘度１０Ｐａ・ｓ以上の液体である、次式で表わされるビスフェノールＡ型エポキシアクリレートを好ましく用いることができる。
Figure 2014033197
（式中、ｎは正の整数を示す。）
ビスフェノールＡ型エポキシアクリレートの市販品としては、例えば、デナコールアクリレートＤＡ−２５０（長瀬化成、２５℃で６０Ｐａ・ｓ）、デナコールアクリレートＤＡ−７２１（長瀬化成、２５℃で１００Ｐａ・ｓ）、リポキシＶＲ−６０（昭和高分子、常温固体）、リポキシＶＲ−７７（昭和高分子、２５℃で１００Ｐａ・ｓ）などが挙げられる。
その他、３個以上の（メタ）アクリロイル基を持つ化合物としては、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールペンタアクリレート、エトキシ化（３）トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化（６）トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化（９）トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化（６）トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化（３）グリセリルトリアクリレート、高プロポキシ化（５５）グリセリルトリアクリレート、エトキシ化（１５）トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ジメチロールプロパンテトラアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ペンタアクリレートエステル、１，３−アダマンタンジオールジメタクリレート、１，３−アダマンタンジオールジアクリレート、１，３−アダマンタンジメタノールジメタクリレート、１，３−アダマンタンジメタノールジアクリレートなどが挙げられる。
熱硬化性アクリル樹脂における好ましい配合の一例は、熱硬化性アクリル樹脂の全量に対して架橋多環構造を有する（メタ）アクリレート１０〜５０質量％、ビスフェノール骨格にアルキレンオキサイドが付加された構造を有するジ（メタ）アクリレート３〜２０質量％、エポキシ（メタ）アクリレート５〜３０質量％の範囲内である。
その他、熱硬化性アクリル樹脂には、前記の各成分以外に、各種のビニルモノマー、例えば、単官能ビニルモノマーなどを配合してもよい。
本発明において、半導体封止用アクリル樹脂組成物には、熱硬化性アクリル樹脂のラジカル開始剤である１分間半減期温度１２０〜１９５℃、好ましくは１５０〜１９０℃の有機過酸化物が配合される。
ラジカル開始剤としてこのような分解温度の有機過酸化物を使用することで、短時間での加熱圧着工程のうち加熱の初期段階では、半田の濡れ性を阻害しない程度に速やかに増粘して回路基板からのボイドの浸入を抑えることができる。そして分解温度が低いため、ボンディングヘッドの昇温工程からはんだ溶融後までの間に硬化反応が十分に進行し、半導体チップと封止樹脂との剥離を抑制することができる。
有機過酸化物としては、例えば、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート（１分間半減期温度１６１．４℃）、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（１分間半減期温度１６６．８℃）、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド（１分間半減期温度１７３．３℃）、ジクミルパーオキサイド（１分間半減期温度１７５．２℃）、α，α’−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン（１分間半減期温度１７５．４℃）、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン（１分間半減期温度１７９．８℃）、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド（１分間半減期温度１８５．９℃）、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン（１分間半減期温度１９４．３℃）などが挙げられる。
ラジカル開始剤の含有量としては、特に限定されないが、熱硬化性アクリル樹脂１００質量部に対して０．２〜２質量部が好ましい。この範囲内にすると、半導体封止用アクリル樹脂組成物の粘度安定性が良く、密着力の低下も抑制できる。
本発明において、半導体封止用アクリル樹脂組成物には、活性剤が配合される。活性剤を配合することで、リフロー時の加熱によってはんだ金属表面の酸化膜が除去され、電気的な接続信頼性を確保することができる。
活性剤としては、特に限定されないが、例えば、有機酸、各種アミンおよびその塩などを用いることができる。
中でも、活性剤としては有機酸が好ましい。有機酸を用いることで、はんだの濡れ性を特に向上させることができる。
有機酸としては、例えば、アビエチン酸、グルタル酸、コハク酸、マロン酸、シュウ酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、ジグリコール酸、チオジグリコール酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、プロパントリカルボン酸、クエン酸、酒石酸などが挙げられる。
中でも、はんだの濡れ性を特に向上させることができる点から、アビエチン酸、グルタル酸、シュウ酸が好ましい。
活性剤の含有量は、半導体封止用アクリル樹脂組成物の全量に対して０．１〜２０質量％の範囲内が好ましく、１〜１０質量％の範囲内がより好ましい。この範囲内にすると、フラックス活性を発揮しはんだと電極パッドやバンプ電極との濡れ性を向上させることができる。また、硬化物が脆くなったり絶縁信頼性が損なわれたりすることも抑制でき、ブリードも抑制できる。
本発明において、半導体封止用アクリル樹脂組成物には、無機充填剤が配合される。無機充填剤を配合することで、硬化物の熱膨張係数を調整することができる。
無機充填剤としては、例えば、溶融シリカ（溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ）、合成シリカ、結晶シリカなどのシリカ粉末、アルミナ、酸化チタンなどの酸化物、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラスなどのケイ酸塩、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイトなどの炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどの水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウムなどの硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウムなどのホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素などの窒化物などを用いることができる。
これらの中でも、耐熱性、耐湿性、強度などを向上できることから溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカが好ましい。
無機充填剤の形状は、破砕状、針状、リン片状、球状など特に限定されないが、分散性や粘度制御の観点から、球状のものを用いることが好ましい。
無機充填剤のサイズは、フリップチップ接続した際の半導体チップと回路基板との間の空隙よりも平均粒径が小さいものであればよいが、充填密度や粘度制御の観点から、平均粒径１０μｍ以下のものが好ましく、５μｍ以下のものがより好ましく、３μｍ以下のものがさらに好ましく、０．２〜３μｍのものが特に好ましい。
なお、ここで平均粒径は、例えばレーザー光回折法による粒度分布測定により測定することができる。また、平均粒径はメジアン径として求めることができる。
無機充填剤は、最大粒径が１０μｍ以下であることが好ましく、０．５〜１０μｍであることがより好ましい。最大粒径が１０μｍ以下であると、２０μｍ以下の狭いギャップにも対応することができる。また最大粒径が０．５μｍ以上であると、粘度増加を抑制することができる。
さらに、粘度や硬化物の物性を調整するために、粒径の異なる無機充填剤を２種以上組み合わせて用いてもよい。
本発明において、半導体封止用アクリル樹脂組成物における無機充填剤の配合量は、半導体封止用アクリル樹脂組成物の全量に対して２５〜７５質量％が好ましい。この範囲内にすると、熱膨張係数を小さくして接続信頼性を向上させ、粘度が高くなりすぎて作業性が低下することも抑制できる。
本発明において、半導体封止用アクリル樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲内において、さらに他の添加剤を配合することができる。このような他の添加剤としては、例えば、シランカップリング剤、消泡剤、レベリング剤、低応力剤、顔料などが挙げられる。ただし、溶剤は使用しないことが好ましい。
本発明において、半導体封止用アクリル樹脂組成物は、例えば、次の手順で製造することができる。前記の各成分を同時にまたは別々に配合し、必要に応じて加熱処理や冷却処理を行いながら、撹拌、溶解、混合、分散を行う。次に、この混合物に無機充填剤を加え、必要に応じて加熱処理や冷却処理を行いながら、再度、撹拌、混合、分散を行うことにより、半導体封止用アクリル樹脂組成物を得ることができる。この撹拌、溶解、混合、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本ロールなどを組み合わせて用いることができる。
半導体封止用アクリル樹脂組成物は、作業性や加工性の観点から、２５℃で液状であることが好ましい。また、半導体封止用アクリル樹脂組成物の粘度は、２５℃において１〜１０００Ｐａ・ｓであることが好ましく、１〜５００Ｐａ・ｓであることがより好ましく、１〜２００Ｐａ・ｓであることがさらに好ましい。粘度をこの範囲にすると、回路基板上に半導体封止用アクリル樹脂組成物を供給する際の作業性の低下を抑制できる。ここで、粘度はＥ型回転粘度計を用いて、２５℃で、回転数０．５ｒｐｍで測定したときの値である。
この半導体封止用アクリル樹脂組成物は、回路基板上に封止樹脂を供給した後に半導体チップを回路基板に圧接する実装工程に使用される。この実装工程では、バンプ電極のはんだの融点以上に加熱することにより、電気的接続と半導体封止用アクリル樹脂組成物の硬化とを同時に行う。
この実装工程を経て製造される本発明の半導体装置として、具体的には、半導体チップを回路基板にフェースダウンで実装するＢＧＡ、ＬＧＡ、ＣＳＰなどのフリップチップ型の半導体装置などが挙げられる。また、複数のフリップチップ型の表面実装部品を積み重ねて接合するＰｏＰ型の半導体装置などが挙げられる。
図１は、本発明の半導体装置の製造方法の一例を模式的に説明する断面図、図２は、本発明の半導体装置の製造方法の加熱プロファイルの一例である。
（供給工程）
図１（ａ）に示すように、半導体チップ１０を実装するための回路基板１３の電極パッド１４が形成された面に、前記の半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａを供給する。
回路基板１３としては、例えば、ガラスエポキシ、ポリイミド、ポリエステル、セラミックなどの絶縁基板表面に形成された銅などの金属層の不要な個所をエッチング除去して配線パターンが形成されたものを用いることができる。また、絶縁基板表面に銅めっきなどによって配線パターンを形成したもの、絶縁基板表面に導電性物質を印刷して配線パターンを形成したものなどを用いることができる。
配線パターンの表面には、金層、はんだ層、スズ層、および防錆皮膜層から選ばれるいずれかの表面処理層が形成されていることが好ましい。
金層およびスズ層は無電解または電解めっきによって形成することができる。はんだ層はめっきによって形成してもよいし、はんだペーストを印刷によって塗布した後、加熱溶融する方法や、微細なはんだ粒子を配線パターン上に配置して加熱溶融する方法で形成することができる。
防錆皮膜層（例えばＣｕ−ＯＳＰ）は、プリフラックスとも呼ばれ、専用の薬液中に基板を浸漬することによって、銅などで形成された配線パターン表面の酸化膜を除去し、表面に有機成分からなる防錆皮膜層を形成することができる。防錆皮膜層は、はんだ１２に対する良好な濡れ性を確保可能でき、微細接続化への対応の点から好適である。
電極パッド１４は、はんだペーストや比較的融点の低いはんだの層を形成しておいてもよく、銅めっき、Ｎｉ／Ｃｕめっき、またはＳｎめっきを形成しておいてもよい。
半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａの供給方法は、塗布などによって行われ、例えば、ディスペンサー、スクリーン印刷、インクジェットなどにより行うことができる。供給量は、封止するのに必要な量であって、かつ、多過ぎない必要最小量とすることが望ましい。
半導体チップ１０と回路基板１３とを接続する装置としては、例えば、ボンディングヘッド２０とステージ２１を備えた通常のフリップチップボンダーを用いることができる。
半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａを回路基板１３の電極パッド１４を有する面に供給し、かつ、回路基板１３を６０〜１００℃、好ましくは７０〜１００℃の範囲内の一定温度に加熱したステージ２１に搭載する。半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａはこの一定温度の付近に加熱される。
（接地工程）
次に、図１（ａ）に示すように、フリップチップボンダーのボンディングヘッド２０により半導体チップ１０がフェースダウンで所定位置に配置され、半導体チップ１０と回路基板１３とが位置合わせされた状態で、ボンディングヘッド２０を下降させ、図１（ｂ）に示すように、半導体チップ１０のバンプ電極１１を回路基板１３の電極パッド１４に接地する。
ボンディングヘッド２０は、１００〜１６０℃の範囲内の一定温度に加熱され、半導体チップ１０を保持したボンディングヘッド２０を、半導体チップ１０のバンプ電極１１と回路基板１３の電極パッド１４との位置を合わせて、ステージ２１に搭載した回路基板１３上の半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａに接地させ、０．１〜２秒間、好ましくは０．１〜１秒間の範囲内で保持する。図１（ｂ）に示すように接地した後、ステージ２１上の回路基板１３の温度はボンディングヘッド２０の温度まで急峻に上昇する。
半導体チップ１０としては、特に限定されないが、例えば、シリコン、ゲルマニウムなどの元素半導体、ガリウムヒ素、インジウムリンなどの化合物半導体などを用いることができる。
半導体チップ１０に形成されているバンプ電極１１としては、例えば、銅ピラーの先端にはんだ１２またはスズ層が形成された構造のものや、はんだバンプ、銅バンプ、金バンプなどを用いることができる。微細接続化への対応を考慮すると、図１に示すような、銅ピラーの先端にはんだ１２が形成された構造のバンプ電極１１が好適である。
はんだ１２としては、Ｓｎ−３．５Ａｇ（融点２２１℃）、Ｓｎ−２．５Ａｇ−０．５Ｃｕ−１Ｂｉ（融点２１４℃）、Ｓｎ−０．７Ｃｕ（融点２２７℃）、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）などの融点２１０℃以上の鉛フリーはんだを用いることができる。
（昇温工程）
０．１〜２秒間の接地によって半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａを半導体チップ１０と回路基板１３との間に広げた後、ボンディングヘッド２０の温度を、前記一定温度から、半導体チップ１０のバンプ電極１１に配置した融点２１０℃以上の鉛フリーはんだ１２の融点以上の温度まで、生産性、レオロジー特性の制御、はんだ１２の濡れ性などを考慮し１〜２．５秒間の範囲内で昇温する。
図１（ｂ）のように接地した後、フリップチップボンダーのステージ２１上の回路基板１３はボンディングヘッド２０の温度まで加熱されるが、さらにその後、ボンディングヘッド２０の温度を上昇させることによって、バンプ電極１１のはんだ１２の融点以上の領域まで昇温させる。これによって、半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａの硬化反応が進行しながら、図１（ｃ）に示すように、バンプ電極１１のはんだ１２を溶融させる。
ここで、半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａのラジカル開始剤として、１分間半減期温度１２０〜１９５℃の有機過酸化物を使用することで、はんだ１２の濡れ性を阻害しない程度に速やかに増粘して回路基板１３からのボイドの浸入を抑えることができる。そしてボンディングヘッド２０の昇温工程からはんだ溶融後までの間に硬化反応が十分に進行し、半導体チップと封止樹脂との剥離を抑制することができる。
この図１（ｂ）から図１（ｃ）までの加熱プロファイルの領域での半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａのレオロジー、硬化性、活性剤による活性力の発現をいかに制御するかが重要である。この領域では、まず加熱によって低粘度化した半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａをバンプ電極１１と電極パッド１４との間から排除するとともに、はんだ１２表面の酸化膜を活性剤によって還元して除去する。
室温で固形の活性剤を用いた場合、その融点や軟化点以上の温度に加熱されて液状または低粘度状態になり、フラックス活性を示すために必要な、はんだ１２の表面に均一に濡れる状態になる。しかし、はんだ１２の融点以上の温度には達していないので金属接合による接続部の形成には至っていない。
ここで、はんだ１２が流れる前に半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａがゲル化し始める場合、ゲル化した半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａが、はんだ１２が流れて電気的接続を形成することを妨げる。図１（ｂ）の接地した時点では、図１には詳細は示していないが、実際には、はんだ１２の形状は加圧力によって潰された形状になっている。ここで半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａの硬化が早いと、はんだ１２の濡れが抑制されて接地した形状が保持されてしまう。一方、はんだ１２が融けたときに半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａに流動性があるとはんだ１２は電極パッド１４やバンプ電極１１に対して良く濡れる。すなわち、良く濡れるためには活性剤の添加と半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａの反応性の調整が必要になる。
（高温保持工程）
次に、ボンディングヘッド２０の温度を、昇温後の温度に保持して半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａを硬化させる。すなわち、図１（ｃ）に示すようにはんだ１２を溶融させ、はんだ１２の融点以上となるピーク温度に保持しながら、半導体チップ１０と回路基板１３とをはんだ１２による金属接合によって接続し、かつ、図１（ｄ）に示すように半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａを硬化させて硬化物３０ｂとする。
このはんだ１２の融点以上となるピーク温度に保持する加熱時間は、生産性、レオロジー特性の制御、はんだ１２の濡れ性などを考慮すると、０．５〜２秒間の範囲内である。ピーク温度は、一般的な鉛フリーはんだを用いた場合、通常は２００〜３００℃の範囲内であり、好ましくは２００〜２８０℃の範囲内、より好ましくは２２０〜２６０℃の範囲内である。
ここで、半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａのラジカル開始剤として、１分間半減期温度１２０〜１９５℃の有機過酸化物を使用することで、ボンディングヘッド２０の昇温工程からはんだ溶融後までの間に硬化反応が十分に進行し、半導体チップと封止樹脂との剥離を抑制することができる。
そして図１（ｄ）に示すように、はんだ１２の融点以上の温度に保持しながら、半導体封止用アクリル樹脂組成物３０ａを硬化して硬化物３０ｂを形成した後、図１（ｅ）に示すように加熱ヘッド２０を半導体チップ１０から上昇させる。図１（ｂ）から図１（ｄ）までの加熱プロファイルにおける加圧条件としては、特に限定されず、半導体チップ１０の面積やバンプ電極１１の数によって適宜に設定することができるが、バンプ電極１１と電極パッド１４との間から樹脂を排除することや、半導体チップ１０にクラックなどのダメージが発生しないようにすることなど考慮すると、半導体チップ１０の面積に対して１０〜５０Ｎの範囲内が好ましく、１５〜４０Ｎの範囲内がより好ましい。
図１（ｂ）の接地から図１（ｄ）の樹脂硬化までの加熱プロファイルは、全体で５秒の範囲内、好ましくは３〜５秒の範囲内で行われる。
このようにして得られる半導体装置は、複数のバンプ電極が形成された半導体チップと、バンプ電極と電気的に接続された複数の電極パッドを有する回路基板と、回路基板と半導体チップとの間に配置された封止樹脂とを備えている。
電気接続された半導体装置は半導体チップと回路基板の平行な隙間にバンプ電極が柱状に存在するような形態となる。
封止樹脂は、半導体封止用アクリル樹脂組成物の硬化物から形成され、回路基板と半導体チップとの間の空隙を封止している。
回路基板は、インターポーザーなどの絶縁基板と、この回路基板の一方の面上に設けられた配線パターンとを備えている。回路基板の配線パターンと半導体チップとは、複数のバンプ電極と電極パッドによって電気的に接続されている。
また、回路基板は、配線パターンが設けられた面と反対側の面にも電極パッドが設けられ、この電極パッドは回路基板内部を通じて配線パターンと導通している。この電極パッド上にははんだボールが設けられる場合もある。この場合は、スクリーン印刷法またははんだボールによる方法などによってはんだバンプを形成することができる。スクリーン印刷法では、はんだ合金を微細なはんだ粉とした後、フラックスと混合してペーストとする。次いで、電極パッド上にメタルマスクを用いてスキージングし、ペーストを一定量電極パッド上に載せた後に、リフローすることではんだバンプを形成することができる。また、はんだボールによる方法では、はんだボールをフラックスまたはペーストを塗布した電極パッド上に並べて、リフローすることではんだバンプを形成することができる。
半導体パッケージを垂直方向に積層したＰｏＰ構造の半導体装置では、例えば、下段にロジックパッケージを使用し、上段にメモリパッケージが搭載される。この下段のロジックパッケージのアンダーフィルに本発明の半導体封止用アクリル樹脂組成物を用いることができる。
本発明の半導体装置は、例えば、携帯電話、多機能携帯電話、携帯情報端末、デジタルカメラ、ノートパソコンなどのモバイル機器などに用いることができる。
以下に、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
表１に示す配合成分として、以下のものを用いた。
（熱硬化性アクリル樹脂）
・ＥＯ変性ビスフェノールＡ型ジアクリレート、オキシエチレン基数３０
・トリシクロデカンジメタノールジアクリレート
・ビスフェノールＡ型エポキシアクリレート
（ラジカル開始剤）
・有機過酸化物、ジクミルパーオキサイド（１分間半減期温度１７５．２℃）
・有機過酸化物、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド（１分間半減期温度１８５．９℃）
・有機過酸化物、α，α’−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン（１分間半減期温度１７５．４℃）
なお、有機化酸化物は純度９８％以上のものを使用した。
（無機充填剤）
・合成シリカ、平均粒径２．５μｍ
（活性剤）
・アビエチン酸
・グルタル酸
・コハク酸
・シュウ酸
（エポキシ樹脂）
・ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１７５
・ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１６０
表１に示す配合量で各成分を配合し、常法に従って撹拌、溶解、混合、分散することにより半導体封止用アクリル樹脂組成物を調製した。
このようにして調製した実施例および比較例の半導体封止用アクリル樹脂組成物について次の評価を行った。
銅ピラー先端に鉛フリーはんだ層（Ｓｎ−３．５Ａｇ：融点２２１℃）を有する構造のバンプ電極が形成された半導体チップ（サイズ７．３ｍｍ×７．３ｍｍ、バンプピッチ５０μｍ、バンプ数５４４、厚み０．１５ｍｍ）、回路基板としてプリフラックス処理によって防錆皮膜を形成した銅配線パターンを表面に有するガラスエポキシ基板を準備した。
続いて、フリップチップボンダーの６０〜１００℃に設定したステージ上に回路基板を吸着固定し、半導体封止用アクリル樹脂組成物を３．０〜４.０ｍｇディスペンスした。
半導体チップを回路基板と位置合わせした後、ヘッド温度１００〜１６０℃で０．１〜２秒間圧着を行い、次いで、フリップチップボンダーのヘッド温度を、半導体チップのバンプ電極に配置した融点２２１℃の鉛フリーはんだの融点以上である到達温度（２２０〜２６０℃）まで１〜２．５秒間の範囲内で昇温させた（荷重１５〜４０Ｎ）。
ボンディングヘッドの温度を、昇温後の所定温度に０．５〜２秒間の範囲内で保持した後、接地から約４秒でボンディングヘッドをステージから上昇させた。
[ボイド]
前記の条件で作製したサンプルについて、超音波探傷装置（ＳＡＴ：日立エンジニアリング社製）の画像で観察し、１０個のサンプルの平均値に基づきボイドの数について次の基準により評価した。
○：ボイドがゼロ
△：チップ下にボイドがゼロ、ペリフェラル外にボイド１〜５個
×：チップ下にボイドが１個以上
[濡れ広がり]
表１に準じた組成物を用いて前記の条件で作製したサンプルについて、樹脂の上に半田ボールを搭載し、加熱したホットプレート上で半田を溶融させた。このときの濡れ広がり率によって、はんだが十分に濡れているか否かを次の基準により評価した。
○：濡れ広がり率５５％以上
△：濡れ広がり率５０％以上
×：濡れ広がり率５０％未満
[密着性]
セラミック基板上にＮＣＰ（半導体封止用アクリル樹脂組成物）を塗布し、接着面をポリイミド処理した２ｍｍ□に切り出したシリコンウエハのチップを搭載し１５０℃２ｈ硬化炉で樹脂を硬化させた。その後、密着性を次の基準により評価した。
○：４０ＭＰa以上 凝集破壊
△：４０ＭＰa未満 凝集破壊
×：４０ＭＰa未満 Ｃｈｉｐ/ＮＣＰ界面剥離
[信頼性]
温度サイクル試験（−５５℃⇔１２５℃）を行い、次の基準により評価した。
○：５００ｃｙｃｌｅで抵抗値上昇が１割未満
△：１００ｃｙｃｌｅ〜５００ｃｙｃｌｅで抵抗値上昇が１割以上
×：１００ｃｙｃｌｅ未満で抵抗値上昇が１割以上
評価結果を表１に示す。
Figure 2014033197
表１より、常温で液状の熱硬化性アクリル樹脂、前記熱硬化性アクリル樹脂のラジカル開始剤である１分間半減期温度１２０〜１９５℃の有機過酸化物、活性剤、および無機充填剤を含有する実施例１〜８の半導体封止用アクリル樹脂組成物は、ボイドが抑制され、濡れ性も良好であった。また、チップと封止樹脂との密着性にも優れ、信頼性も有していた。
一方、ラジカル開始剤として１分間半減期温度が１９５℃を超える有機過酸化物を使用した比較例１、２はボイドが発生し、チップと封止樹脂との界面に剥離が生じた。活性剤を配合しなかった比較例３は濡れ性が悪化し信頼性も悪化した。常温で液状の熱硬化性アクリル樹脂を配合せず、エポキシ樹脂とその硬化剤を配合した比較例４、５は活性剤を配合しない比較例４と活性剤を配合した比較例５のいずれもボイドが発生した。
１０ 半導体チップ
１１ バンプ電極
１３ 回路基板
１４ 電極パッド
２０ ボンディングヘッド
２１ ステージ
３０ａ 半導体封止用アクリル樹脂組成物
３０ｂ 硬化物

Claims (6)

  1. 常温で液状の熱硬化性アクリル樹脂、前記熱硬化性アクリル樹脂のラジカル開始剤である１分間半減期温度１２０〜１９５℃の有機過酸化物、活性剤、および無機充填剤を含有する半導体封止用アクリル樹脂組成物を回路基板の電極パッドを有する面に供給し、かつ前記回路基板を６０〜１００℃の範囲内の一定温度に加熱したステージに搭載する工程と、
    半導体チップを保持し１００〜１６０℃の範囲内の一定温度に加熱したボンディングヘッドを、前記半導体チップのバンプ電極と前記回路基板の電極パッドとの位置を合わせて、前記ステージに搭載した前記回路基板上の前記半導体封止用アクリル樹脂組成物に接地させ、０．１〜２秒間の範囲内で保持する工程と、
    前記ボンディングヘッドの温度を、前記一定温度から、前記半導体チップのバンプ電極に配置した融点２１０℃以上の鉛フリーはんだの融点以上の温度まで１〜２．５秒間の範囲内で昇温する工程と、
    前記ボンディングヘッドの温度を、前記昇温後の所定温度に０．５〜２秒間の範囲内で保持して前記半導体封止用アクリル樹脂組成物を硬化させた後、前記接地から５秒間以内で前記ボンディングヘッドを前記ステージから上昇させる工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記半導体チップは、銅ピラーの先端に前記鉛フリーはんだが形成された構造のバンプ電極を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記半導体封止用アクリル樹脂組成物は、前記活性剤として有機酸を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記半導体封止用アクリル樹脂組成物は、前記活性剤の含有量が、前記半導体封止用アクリル樹脂組成物の全量に対して０．１〜２０．０質量％の範囲内であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記半導体封止用アクリル樹脂組成物は、前記無機充填剤の最大粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 封止樹脂を回路基板の電極パッドを有する面に供給し、かつ前記回路基板を６０〜１００℃の範囲内の一定温度に加熱したステージに搭載する工程と、半導体チップを保持し１００〜１６０℃の範囲内の一定温度に加熱したボンディングヘッドを、前記半導体チップのバンプ電極と前記回路基板の電極パッドとの位置を合わせて、前記ステージに搭載した前記回路基板上の前記封止樹脂に接地させ、０．１〜２秒間の範囲内で保持する工程と、前記ボンディングヘッドの温度を、前記一定温度から、前記半導体チップのバンプ電極に配置した融点２１０℃以上の鉛フリーはんだの融点以上の温度まで１〜２．５秒間の範囲内で昇温する工程と、前記ボンディングヘッドの温度を、前記昇温後の所定温度に０．５〜２秒間の範囲内で保持して前記半導体封止用アクリル樹脂組成物を硬化させた後、前記接地から５秒間以内で前記ボンディングヘッドを前記ステージから上昇させる工程とを含む半導体装置の製造方法に前記封止樹脂として使用される半導体封止用アクリル樹脂組成物であって、
    常温で液状の熱硬化性アクリル樹脂、前記熱硬化性アクリル樹脂のラジカル開始剤である１分間半減期温度１２０〜１９５℃の有機過酸化物、活性剤、および無機充填剤を含有することを特徴とする半導体封止用アクリル樹脂組成物。
JP2013146662A 2012-07-13 2013-07-12 半導体装置の製造方法とそれに使用される半導体封止用アクリル樹脂組成物 Active JP6094885B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013146662A JP6094885B2 (ja) 2012-07-13 2013-07-12 半導体装置の製造方法とそれに使用される半導体封止用アクリル樹脂組成物

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012158025 2012-07-13
JP2012158025 2012-07-13
JP2013146662A JP6094885B2 (ja) 2012-07-13 2013-07-12 半導体装置の製造方法とそれに使用される半導体封止用アクリル樹脂組成物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014033197A true JP2014033197A (ja) 2014-02-20
JP6094885B2 JP6094885B2 (ja) 2017-03-15

Family

ID=49915737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013146662A Active JP6094885B2 (ja) 2012-07-13 2013-07-12 半導体装置の製造方法とそれに使用される半導体封止用アクリル樹脂組成物

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6094885B2 (ja)
WO (1) WO2014010258A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015168691A (ja) * 2014-03-04 2015-09-28 ナミックス株式会社 樹脂組成物、先供給型半導体封止剤、半導体封止用フィルムおよび半導体装置
JP2017179186A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 ナミックス株式会社 樹脂組成物、および半導体装置
JP2022009939A (ja) * 2015-08-28 2022-01-14 昭和電工マテリアルズ株式会社 電子部品装置の製造方法及び電子部品装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6336788B2 (ja) * 2014-03-12 2018-06-06 ナミックス株式会社 樹脂組成物、先供給型半導体封止剤、半導体封止用フィルム、および半導体装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001181482A (ja) * 1999-12-27 2001-07-03 Hitachi Chem Co Ltd 樹脂ペースト組成物及びこれを用いた半導体装置
JP2011140617A (ja) * 2009-12-07 2011-07-21 Hitachi Chem Co Ltd アンダーフィル形成用接着剤組成物、アンダーフィル形成用接着剤シート及び半導体装置の製造方法
JP2011243786A (ja) * 2010-05-19 2011-12-01 Sony Chemical & Information Device Corp 接続構造体の製造方法
JP2012038975A (ja) * 2010-08-09 2012-02-23 Hitachi Chem Co Ltd 回路部材接続用接着剤、回路部材接続用接着剤シート、半導体装置及び半導体装置の製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4113722B2 (ja) * 2001-04-18 2008-07-09 松下電器産業株式会社 半導体モジュールとその製造方法
JP2005116628A (ja) * 2003-10-03 2005-04-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置およびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001181482A (ja) * 1999-12-27 2001-07-03 Hitachi Chem Co Ltd 樹脂ペースト組成物及びこれを用いた半導体装置
JP2011140617A (ja) * 2009-12-07 2011-07-21 Hitachi Chem Co Ltd アンダーフィル形成用接着剤組成物、アンダーフィル形成用接着剤シート及び半導体装置の製造方法
JP2011243786A (ja) * 2010-05-19 2011-12-01 Sony Chemical & Information Device Corp 接続構造体の製造方法
JP2012038975A (ja) * 2010-08-09 2012-02-23 Hitachi Chem Co Ltd 回路部材接続用接着剤、回路部材接続用接着剤シート、半導体装置及び半導体装置の製造方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015168691A (ja) * 2014-03-04 2015-09-28 ナミックス株式会社 樹脂組成物、先供給型半導体封止剤、半導体封止用フィルムおよび半導体装置
JP2022009939A (ja) * 2015-08-28 2022-01-14 昭和電工マテリアルズ株式会社 電子部品装置の製造方法及び電子部品装置
JP2022009940A (ja) * 2015-08-28 2022-01-14 昭和電工マテリアルズ株式会社 電子部品装置の製造方法及び電子部品装置
JP2022009941A (ja) * 2015-08-28 2022-01-14 昭和電工マテリアルズ株式会社 電子部品装置の製造方法及び電子部品装置
JP7322937B2 (ja) 2015-08-28 2023-08-08 株式会社レゾナック 電子部品装置の製造方法
JP2017179186A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 ナミックス株式会社 樹脂組成物、および半導体装置
WO2017170873A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 ナミックス株式会社 樹脂組成物、および半導体装置
KR20180129793A (ko) * 2016-03-31 2018-12-05 나믹스 가부시끼가이샤 수지 조성물 및 반도체 장치
US10738187B2 (en) 2016-03-31 2020-08-11 Namics Corporation Resin composition and semiconductor device
KR102269234B1 (ko) 2016-03-31 2021-06-24 나믹스 가부시끼가이샤 수지 조성물 및 반도체 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP6094885B2 (ja) 2017-03-15
WO2014010258A1 (ja) 2014-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6094884B2 (ja) 半導体装置の製造方法とそれに使用される半導体封止用アクリル樹脂組成物
CN109075088B (zh) 半导体装置的制造方法
JP6094886B2 (ja) 半導体装置の製造方法とそれに使用される半導体封止用アクリル樹脂組成物
JP7380926B2 (ja) 半導体用フィルム状接着剤、半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP7281751B2 (ja) 封止用樹脂組成物、積層シート、硬化物、半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP6094885B2 (ja) 半導体装置の製造方法とそれに使用される半導体封止用アクリル樹脂組成物
JP2019137866A (ja) 半導体用接着剤、並びに、半導体装置及びその製造方法
JP2014094981A (ja) 半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物とそれを用いた半導体装置
JP6767698B2 (ja) 封止用アクリル樹脂組成物、半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP6857837B2 (ja) 封止用熱硬化性樹脂組成物、半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP2017122193A (ja) 半導体用接着剤及び半導体装置の製造方法
JP6859708B2 (ja) 半導体装置を製造する方法
WO2020157828A1 (ja) 樹脂組成物、半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP2021024963A (ja) 半導体用接着剤、それを用いた半導体用接着剤フィルムの製造方法及び半導体装置の製造方法
JP2014220446A (ja) 半導体封止用アクリル樹脂組成物とそれを用いた半導体装置およびその製造方法
JP2022043572A (ja) 半導体装置の製造方法
TW202410369A (zh) 半導體用膜狀接著劑、半導體裝置的製造方法及半導體裝置
JP2017045872A (ja) 電子部品装置の製造方法及び電子部品装置

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20141006

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20141113

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160413

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161226

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170117

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170202

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6094885

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151