JP2014055245A

JP2014055245A - 先設置型半導体封止用フィルム

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Publication number: JP2014055245A
Application number: JP2012201146A
Authority: JP
Inventors: Maki Yoshida; 真樹吉田; Satomi Kawamoto; 里美川本; Shin Teraki; 慎寺木
Original assignee: Namics Corp
Current assignee: Namics Corp
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2032-09-13
Also published as: TW201410820A; JP6106389B2; TWI593768B

Abstract

【課題】フリップチップ実装のためのプレヒート時には硬化しないが、フリップチップ実装時には硬化するため、先設置型フリップチップ実装で使用可能な先設置型半導体封止用フィルムを提供することを課題とする。
【解決手段】（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）熱可塑性樹脂、（Ｃ）硬化剤、（Ｄ）５０〜１００℃で加熱処理した潜在性硬化促進剤、および（Ｅ）無機フィラーを含むことを特徴とする、先設置型半導体封止用フィルムである。
【選択図】なし

Description

本発明は、先設置型半導体封止用フィルムに関し、詳細には、フリップチップボンディングで使用される先設置型半導体封止用フィルムに関する。

近年、半導体装置のさらなる配線等の高密度化、高周波化に対応可能な半導体チップの実装方式として、フリップチップボンディングが利用されている。一般的に、フリップチップボンディングでは、半導体チップと基板の間隙を、アンダーフィルと呼ばれる材料で封止する。

従来、フリップチップボンディングでは、半導体チップと基板をはんだ付け等で接合した後、半導体チップと基板の間隙に、熱硬化性の液状封止樹脂組成物であるアンダーフィル剤を充填して半導体装置を製造する方法が行われていた。近年では、まず、アンダーフィル剤を基板に塗布し、半導体チップを載せた後、アンダーフィル剤の硬化と、半導体チップと基板の接続とを同時に行うことにより、工程の短縮および硬化時間の短縮を可能とし、その結果、低コストかつ低エネルギーで半導体装置を作製できる、先供給型フリップチップボンディングプロセスが注目され、このプロセス向けの液状封止材樹脂組成物（以下、先供給型液状封止樹脂組成物という）が検討されている。

しかしながら、先供給型液状封止樹脂組成物を用いたフリップチップボンディングプロセスでは、半導体チップ上面へのブリードが問題となっている。図１に、先供給型液状封止樹脂組成物を用いたフリップチップボンディングプロセスでのブリード現象を説明するための断面の模式図を示す。図１は、配線２２を形成した基板２１上に、先供給型液状封止樹脂組成物２０を塗布した後、バンプ２３を形成した半導体チップ２４を載せた図である。このとき、先供給型液状封止樹脂組成物２０の供給量が多くなってしまうと、半導体チップ２４の側面に先供給型液状封止樹脂組成物２０がはい上がるブリード２０Ｂが発生し、さらには半導体チップ２４の上面にまで先供給型液状封止樹脂組成物２０がはい上がるブリード２０Ｃが発生する、という問題がある。

この問題を解決するために、先供給型液状封止樹脂組成物の替わりに、先設置型半導体封止用フィルムの使用する実装方法（以下、先設置型フリップチップ実装という）が検討されている。先設置型フリップチップ実装では、先設置型半導体封止用フィルムの厚さと面積により、先設置型半導体封止用フィルムの供給量を制御することができるため、先設置型半導体封止用フィルムの供給量の制御が容易になるためである。この先設置型半導体封止用フィルムには、一般的な封止材としての特性に加えて、可撓性や、フリップチップ実装のための、例えば６０〜８０℃での、プレヒート時に硬化しないことが要求される。なお、先供給型と同様に、先設置型フリップチップ実装も、低コストかつ低エネルギーでフリップチップ実装された半導体装置を作製することができる。

先設置型半導体封止用フィルムの成分としては、一般的な封止材としての要求を満たすためにエポキシ樹脂を用い、さらに、フィルムとした後に硬化させるために潜在性硬化剤を使用することが考えられる。潜在性硬化剤を使用したエポキシ樹脂組成物としては、（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）エポキシ樹脂に溶解可能な熱可塑性樹脂、（ｃ）７０〜９０℃で活性化する加熱硬化型の潜在性硬化剤から成るエポキシ樹脂組成物が開示されている（特許文献１）。しかしながら、このエポキシ樹脂組成物は、潜在性硬化剤が、７０〜９０℃で活性化するため、エポキシ樹脂組成物が硬化してしまい、先設置型半導体封止用フィルムとしては使用することができない。

一方、潜在性硬化剤としては、アミン系硬化剤（Ａ）を含むコアと、及び該コアを被覆するカプセル膜を含み、該カプセル膜が、アミン系硬化剤（Ａ）を硬化剤とするエポキシ樹脂の硬化物を含む、カプセル型硬化剤が開示されている（特許文献２）。しかしながら、このカプセル型硬化剤は、低温又は短時間の硬化条件であっても、高い接続信頼性、接着強度、及び高い封止性が得られることを目的とする（特許文献２の「発明の開示」の第２〜５行）ため、フリップチップ実装のためのプレヒート時に硬化してしまい、そのままでは、先設置型半導体封止用フィルムの潜在性硬化剤として使用することができない。

特開平６−９７５８号公報国際公開第２００４／０３７８８５号

本発明は、フリップチップ実装のためのプレヒート時には硬化しないが、フリップチップ実装時には硬化するため、先設置型フリップチップ実装で使用可能な先設置型半導体封止用フィルムを提供することを課題とする。

本発明は、以下の構成を有することによって上記問題を解決した先設置型半導体封止用フィルムに関する。
〔１〕（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）熱可塑性樹脂、（Ｃ）硬化剤、（Ｄ）５０〜１００℃で加熱処理した潜在性硬化促進剤、および（Ｅ）無機フィラーを含むことを特徴とする、先設置型半導体封止用フィルム。
〔２〕（Ｂ）成分が、先設置型半導体封止用フィルム：１００質量部に対して、１０〜３０質量部である、上記〔１〕記載の先設置型半導体封止用フィルム。
〔３〕（Ｂ）成分が、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計：１００質量部に対して、１５〜６５質量部である、上記〔１〕または〔２〕記載の先設置型半導体封止用フィルム。
〔４〕（Ｄ）成分が、先設置型半導体封止用フィルム：１００質量部に対して、２〜５質量部である、上記〔１〕〜〔３〕のいずれか記載の先設置型半導体封止用フィルム。
〔５〕（Ｅ）成分が、先設置型半導体封止用フィルム：１００質量部に対して、４０〜７０質量部である、上記〔１〕〜〔４〕のいずれか記載の先設置型半導体封止用フィルム。
〔６〕上記〔１〕〜〔５〕のいずれか記載の先設置型半導体封止用フィルムを用いて製造された半導体装置。

本発明〔１〕によれば、フリップチップ実装のためのプレヒート時には硬化しないが、フリップチップ実装時には硬化するため、先設置型フリップチップ実装で使用可能な先設置型半導体封止用フィルムを提供することができる。

本発明〔６〕によれば、低コストで、低エネルギーの先設置型フリップチップ実装で製造できる半導体装置を得ることができる。

先供給型液状封止樹脂組成物を用いたフリップチップボンディングプロセスでのブリード現象を説明するための断面の模式図である。半導体封止用フィルムを用いたフリップチップ実装を説明するための断面の模式図である。実施例１で用いた（Ｄ）成分のＤＳＣでの測定結果を示す図である。実施例７の断面の走査型電子顕微鏡写真である。実施例１の断面の走査型電子顕微鏡写真である。比較例１の断面の走査型電子顕微鏡写真である。基板と半導体チップとの接着強度の評価方法を説明する模式図である。

本発明の先設置型半導体封止用フィルム（以下、半導体封止用フィルムという）は、（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）熱可塑性樹脂、（Ｃ）硬化剤、（Ｄ）５０〜１００℃で加熱処理した潜在性硬化促進剤、および（Ｅ）無機フィラーを含むことを特徴とする。

（Ａ）成分は、半導体封止用フィルムに、硬化性、耐熱性、接着性を付与し、硬化後の半導体封止用フィルムに、耐久性を付与する。（Ａ）成分としては、液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、液状ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、液状ナフタレン型エポキシ樹脂、液状アミノフェノール型エポキシ樹脂、液状ビフェニル型エポキシ樹脂、液状水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、液状脂環式エポキシ樹脂、液状アルコールエーテル型エポキシ樹脂、液状環状脂肪族型エポキシ樹脂、液状フルオレン型エポキシ樹脂等が挙げられ、液状ナフタレン型エポキシ樹脂、液状ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、液状アミノフェノール型エポキシ樹脂、および液状ビフェニル型エポキシ樹脂が、硬化性、耐熱性、接着性、耐久性の観点から好ましい。また、（Ａ）成分のエポキシ当量は、反応性、硬化密度の観点から、８０〜２５０ｇ／ｅｑが好ましい。市販品としては、新日鐵化学製ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（品名：ＹＤ−１２８）、新日鐵化学製ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（品名：ＹＤＦ８７０ＧＳ）、三菱化学製アミノフェノール型エポキシ樹脂（グレード：ＪＥＲ６３０、ＪＥＲ６３０ＬＳＤ）、ＤＩＣ製ナフタレン型エポキシ樹脂（品名：ＨＰ４０３２Ｄ）、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン製（品名：ＴＳＬ９９０６）等が挙げられる。（Ａ）成分は、単独でも２種以上を併用してもよい。

（Ｂ）成分は、半導体封止用フィルムに、可撓性を付与する。（Ｂ）成分としては、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、ポリエーテルエステルアミドが挙げられ、硬化後の半導体封止用フィルムの内部応力の緩和の観点から、フェノキシ樹脂が好ましい。ここで、フェノキシ樹脂は、二価フェノールとエピクロルヒドリンの直接反応による方法、または二価フェノールのジグリシジルエーテルと二価フェノールの付加重合反応により合成される高分子ポリヒドロキシポリエーテル（熱可塑性樹脂）であり、重量平均分子量が１０，０００以上の高分子をいう。重量平均分子量は、１０，０００〜１００，０００が好ましく、４０，０００〜８０，０００がより好ましい。ここで、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）により、標準ポリスチレンによる検量線を用いた値とする。

二価フェノール類としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、ジヒドロキシナフタレン、ビスフェノールＤ、ビスフェノールＥ、ビスフェノールＺ、ビスフェノールフルオレン、ビスクレゾールフルオレン、ビフェノール、カテコール、レゾルシン、ハイドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチルハイドロキノン、もしくはブロム化ビスフェノールＡ等のハロゲン化ビスフェノール類、１０−（２，５−ジヒドロキシフェニル）−１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイド、１０−（２，７−ジヒドロキシナフチル）−１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイド、ジフェニルホスフィニルハイドロキノン、ジフェニルホスフィニルナフトキノン、シクロオクチレンホスフィニル−１，４−ベンゼンジオール、もしくはシクロオクチレンホスフィニル−１，４−ナフタレンジオール等のホスフィン含有フェノール類等が挙げられ、フェノキシ樹脂としては、これらの二価フェノール類とエピクロルヒドリンの直接反応によって製造されたもの、または上記二価フェノール類とそれらのジグリシジルエーテル化合物の付加重合反応によって合成されたもの等が挙げられる。（Ｂ）成分としては、ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂、ビスフェノールＦ型フェノキシ樹脂、ビスフェノールＡ−ビスフェノールＦ共重合型フェノキシ樹脂等が、より好ましい。（Ｂ）成分がフェノキシ樹脂であると、硬化後の先設置型半導体封止用フィルムの内部応力を緩和するため、半導体チップ−基板間の応力が緩和され、また、半導体チップ−基板間に（Ｂ）成分が存在することで密着性が向上する、と考えられる。（Ｂ）成分の市販品としては、新日鐵化学製フェノキシ樹脂（品名：ＹＰ−５０Ｓ）等が挙げられる。（Ｂ）成分は、単独でも２種以上を併用してもよい。

（Ｃ）成分は、（Ａ）成分の硬化能を有するものであればよく、（Ｃ）成分としては、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤が挙げられ、反応性、安定性の観点から、フェノール系硬化剤が好ましい。フェノール系硬化剤としては、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等が挙げられ、フェノールノボラックが好ましい。アミン系硬化剤としては、鎖状脂肪族アミン、環状脂肪族アミン、脂肪芳香族アミン、芳香族アミン等が挙げられ、芳香族アミンが好ましい。酸無水物系硬化剤としては、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、水素化メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸二無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、グリセリンビス（アンヒドロトリメリテート）モノアセテート、ドデセニル無水コハク酸、脂肪族二塩基酸ポリ無水物、クロレンド酸無水物、メチルブテニルテトラヒドロフタル酸無水物、アルキル化テトラヒドロフタル酸無水物、メチルハイミック酸無水物、アルケニル基で置換されたコハク酸無水物、グルタル酸無水物等が挙げられ、メチルブテニルテトラヒドロフタル酸無水物が好ましい。市販品としては、ＤＩＣ製フェノール樹脂硬化剤（品名：ＫＡ−１１６０）、明和化成製フェノール硬化剤（品名：ＭＥＨ８０００、ＭＥＨ８００５）、日本化薬製アミン硬化剤（品名：カヤハードＡ−Ａ）、三菱化学製酸無水物（グレード：ＹＨ３０６、ＹＨ３０７）、日立化成工業製３ｏｒ４−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸（品名：ＨＮ−５５００）等が挙げられる。（Ｃ）成分は、単独でも２種以上を併用してもよい。

（Ｄ）成分により、フリップチップ実装のためのプレヒート時には半導体封止用フィルムを硬化させないが、フリップチップ実装時には半導体封止用フィルムを硬化させることが可能となる。ここで、潜在性硬化促進剤は、ウレタン樹脂などをシェルに、硬化促進剤をコアにして、マイクロカプセル化されたものであり、エポキシ樹脂とマスターバッチ化されたものが、作業性、硬化速度、保存安定性の観点から、好ましい。エポキシ樹脂とマスターバッチ化された潜在性硬化促進剤を５０〜１００℃で加熱処理することにより、シェルのウレタン樹脂が適度に重合する、と考えられる。潜在性硬化促進剤の加熱処理温度が５０℃未満では、プレヒート時での安定性、フリップチップ実装の接続性が十分ではなくなり、潜在性硬化促進剤の加熱処理温度が１００℃を超えると、エポキシ樹脂と潜在性硬化促進剤とのマスターバッチが、半硬化または硬化してしまう。（Ｄ）成分の加熱処理温度は、６０〜１００℃であると好ましく、７０〜１００℃であると、より好ましく、７０〜９０℃であると、さらに好ましい。

（Ｄ）成分の加熱処理時間は、６〜７２時間であると好ましい。なお、（Ｄ）成分の加熱処理温度が５０℃の場合には、４８時間以上であると好ましく、（Ｄ）成分の加熱処理温度が１００℃の場合には、４８時間以下であると好ましく、１２時間以下であると、より好ましい。

また、（Ｄ）成分は、反応開始温度が、１１０〜１５０℃であると好ましく、１２０〜１４２℃であると、より好ましい。ここで、反応開始温度は、ＤＳＣ（示差走査熱量測定）で測定する。ここで、反応開始温度は、（Ｄ）成分が半導体封止用フィルム中で、潜在性硬化剤が硬化反応を開始させる温度をいい、ＤＳＣでは、（Ｄ）成分の発熱が開始する温度として観察される。

潜在性硬化促進剤としては、ウレタン樹脂などでマイクロカプセル化されたイミダゾール化合物硬化促進剤が、保存安定性の観点から好ましく、液状ビスフェノールＡ型等の液状エポキシ樹脂中に分散され、マスターバッチ化された、マイクロカプセル化イミダゾール化合物硬化促進剤が、作業性、硬化速度、保存安定性の点からより好ましい。イミダゾール硬化剤としては、２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−〔２’−メチルイミダゾリル−（１’）］エチル−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ピロロ［１，２−ａ］ベンズイミダゾール等を挙げることができ、２，４−ジアミノ−６−〔２’−メチルイミダゾリル−（１’）］エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１）−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン等が、硬化速度、作業性、耐湿性の観点から好ましい。

エポキシ樹脂とマスターバッチ化された潜在性硬化促進剤の市販品としては、旭化成イーマテリアルズ製マイクロカプセル化イミダゾール化合物硬化剤（品名：ノバキュア４９８２（極厚型）、ノバキュア３９３２（中厚型）、ノバキュア４９２１（薄型）、ＨＸ３７２２、ＨＸＡ３９３２ＨＰ）等が挙げられ、旭化成イーマテリアルズ製マイクロカプセル化イミダゾール化合物硬化剤（品名：ノバキュア４９８２（極厚型））が好ましい。ここで、極厚型は、ゲル化温度が１４０〜１５０℃の潜在性硬化促進剤であり、中厚型は、ゲル化温度が１００〜１１０℃の潜在性硬化促進剤であり、薄型は、ゲル化温度が７０〜８０℃の潜在性硬化促進剤である。ゲル化温度は、ＪＩＳＫ５６００―９−１に準拠してゲルタイム５分未満の温度を測定する。（Ｄ）成分は、単独でも２種以上を併用してもよい。

（Ｅ）成分により、硬化後の半導体封止用フィルムの弾性率および熱膨張係数を、調整する。（Ｅ）成分としては、コロイダルシリカ、疎水性シリカ、微細シリカ、ナノシリカ等のシリカフィラー、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素が挙げられ、汎用性、電気特性などの観点からシリカフィラーが好ましい。また、（Ｅ）成分の平均粒径（粒状でない場合は、その平均最大径）は、特に限定されないが、０．０５〜５０μｍであることが、半導体封止用フィルム中にフィラーを均一に分散させるうえで好ましい。０．０５μｍ未満だと、実装時に半導体封止用フィルムの粘度が上昇して、流動性が悪化するおそれがある。５０μｍ超だと、半導体封止用フィルム中にフィラーを均一に存在させることが困難になり、かつ半導体と基板の接続が困難になるおそれがある。（Ｅ）成分の平均粒径は、０．１〜３０μｍであることがより好ましく、０．１〜５μｍであることがさらに好ましい。市販品としては、アドマテックス製シリカ（製品名：ＳＯ−Ｅ２、平均粒径：０．５μｍ）、ＤＥＮＫＡ製シリカ（品名：ＦＢ−５Ｄ、平均粒径：５μｍ）、扶桑化学工業製（製品名：ＳＰ０３Ｂ、平均粒径：３００ｎｍ）等が挙げられる。ここで、（Ｅ）成分の平均粒径は、動的光散乱式ナノトラック粒度分析計により測定する。（Ｅ）成分は、単独でも２種以上を併用してもよい。

半導体封止用フィルムは、（Ｂ）成分を、半導体封止用フィルム：１００質量部に対して、７〜３０質量部含むと好ましく、１０〜３０質量部含むと、より好ましい。７質量部以上であれば、半導体封止用フィルムの可撓性が十分になり、３０質量部以下であると、半導体封止用フィルムに十分に可撓性があるからである。３０重量部以上であると、半導体封止フィルムが脆くなり易く、可撓性があるフィルム状を保つことが困難になり易い。

また、半導体封止用フィルムは、（Ｂ）成分が、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計：１００質量部に対して、１５〜６５質量部であると好ましく、１５〜５５質量部であると、より好ましい。１５質量部以上であれば、半導体封止用フィルムの可撓性が十分になり、６５質量部以下であると、半導体封止用フィルムに十分に可撓性があるからである。

（Ｃ）成分の硬化剤当量は、（Ａ）成分のエポキシ当量の０．１〜１．１倍であると好ましく、０．１倍未満では、（Ａ）成分との硬化が十分では無くなり易く、接着が不十分になり易い。一方、（Ｃ）成分の硬化剤当量が１．１倍を超えると、（Ａ）成分との硬化が不十分になり易く、ボイド発生が起き易くなってしまう。また、（Ｃ）成分の硬化剤当量は、（Ｂ）成分の官能基当量の０．１〜０．５倍である、と好ましく、０．１倍未満では、硬化が不十分になり易く、０．５倍を超えると硬化後、硬く脆くなり易くなってしまう。以上から、（Ｃ）成分の硬化剤当量は、（Ａ）成分のエポキシ当量と（Ｂ）成分の官能基当量の合計に対して、０．２〜１．６倍であると、好ましい。ここで、（Ｃ）成分の硬化剤当量は、例えば、（Ｃ）成分がフェノール系硬化剤のときにはフェノール当量、アミン系硬化剤のときにはアミン当量、酸無水物系硬化剤のときには酸無水当量である。

（Ｄ）成分は、フリップチップ実装のためのプレヒート時には半導体封止用フィルムを硬化させないが、フリップチップ実装時には半導体封止用フィルムを硬化させるため、半導体封止用フィルム：１００質量部に対して、２〜５質量部であると好ましい。なお、潜在性硬化剤が、エポキシ樹脂とマスターバッチ化されている場合には、（Ｄ）成分の好ましい量は、当然、マスターバッチ中の潜在性硬化剤の量で計算する。

（Ｅ）成分は、硬化後の半導体封止用フィルムの弾性率と熱膨張係数の観点から、先設置型半導体封止用フィルム：１００質量部に対して、３０〜８０質量部であると好ましく、４０〜７０質量部であると、より好ましい。

半導体封止用フィルムには、本発明の目的を損なわない範囲で、更に必要に応じ、配線やバンプのマイグレーション防止のためのイオントラップ剤、ロジン系フラックス剤、酸無水物系、ヒドラジド系、カルボン酸系等のフラックス剤、シランカップリング剤等のカップリング剤、カーボンブラックなどの顔料、染料、消泡剤、酸化防止剤、レベリング剤、揺変剤、応力緩和剤、その他の添加剤等を配合することができる。特に、カーボンブラックは、隠蔽性の観点から添加されることが好ましい。なお、フリップチップ実装時のボイド抑制の観点から、有機溶媒、特に低沸点の有機溶媒は含有させないことが好ましい。

半導体封止用フィルムの厚さは、フリップチップと基板との間隙、ならびに半導体チップのバンプの高さと基板の配線の高さとの観点から、１０〜１００μｍであると好ましい。

半導体封止用フィルムの溶融粘度は、貼り付け時のボイド抑制、フリップチップ実装時のボイド抑制の観点から、１０，０００〜４０，０００Ｐａ・ｓであると好ましい。

半導体封止用フィルムは、支持体上に、半導体封止用フィルム形成用組成物を塗布し、次いで乾燥させて形成することができる。支持体としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等が挙げられる。

半導体封止用フィルム形成用組成物は、例えば、（Ａ）成分〜（Ｅ）成分およびその他の添加剤等を同時にまたは別々に、必要により加熱処理を加えながら、撹拌、溶融、混合、分散させることにより得ることができる。これらの混合、撹拌、分散等の装置としては、特に限定されるものではないが、撹拌、加熱装置を備えたライカイ機、３本ロールミル、ボールミル、プラネタリーミキサー、ビーズミル等を使用することができる。また、これら装置を適宜組み合わせて使用してもよい。

支持体上に、半導体封止用フィルム形成用組成物を塗布する方法は、特に限定されないが、薄膜化・膜厚制御の点からは、マイクログラビア法、スロットダイ法、ドクターブレード法が好ましい。

支持体上に塗布された半導体封止用フィルム形成用組成物の乾燥条件は、塗布の厚み等に応じて、適宜、設定することができ、例えば、６０〜１２０℃で、１〜３０分程度とすることができる。このようにして得られた半導体封止用フィルムは、未硬化の状態である。

図２に、半導体封止用フィルムを用いた先設置型フリップチップ実装を説明するための断面の模式図を示す。図２（Ａ）に示すように、まず、配線１２が形成された基板１１を準備する。次に、図２（Ｂ）に示すように、配線１２が形成された基板１１上に、半導体封止用フィルム１０を設置し、プレヒートする。この後、図２（Ｃ）に示すように、基板１１上の配線１２に対応するように、半導体チップ１４に形成されたバンプ１３を位置合わせする。ここで、配線１２と、バンプ１３には、共に、表面にはんだ層が形成されている。最後に、図２（Ｄ）に示すように、基板１１上の配線１２と、半導体チップ１４上のバンプ１３を接触させた後、加熱し、基板１１上の配線１２と半導体チップ１４上のバンプ１３とのはんだ接合と、半導体封止用フィルムの硬化を同時に行う。半導体封止用フィルムは、硬化した先設置型半導体封止用フィルム１０Ａになる。

半導体封止用フィルムのフリップチップ実装時の硬化は、１８０〜３００℃で、５〜３０秒間行うことが好ましく、特に１５秒以内で硬化させると生産性向上の観点から好ましい。

このように、本発明の先設置型半導体封止用フィルムは、フリップチップ実装のためのプレヒート時には硬化しないが、フリップチップ実装時には硬化するため、先設置型フリップチップ実装に使用可能である。また、実装後に加熱工程を入れ、半導体封止フィルムの硬化を促進させることもできる。

本発明について、実施例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の実施例において、部、％はことわりのない限り、質量部、質量％を示す。

〔実施例１〜２０、比較例１〜５、参考例１〜３〕
表１〜３に示す配合で、半導体封止用フィルム形成用組成物を調整した。メチルエチルケトンに、（Ａ）〜（Ｄ）成分を混合した後、（Ｅ）成分を混合し、半導体封止用フィルム形成用組成物を得た。得られた半導体封止用フィルム形成用組成物を、ドクターブレードを用いて塗布した後、乾燥して、厚さ：５０μｍの半導体封止用フィルムを得た。また、表１〜３に、ＮＥＴＺＳＣＨ製ＤＳＣ（型番：ＤＳＣ２０４Ｆ１Ｐｈｏｅｎｉｘ）で測定した（Ｄ）成分の反応開始温度を示す。なお、表３で、（Ｄ）成分の代わりにイミダゾールを使用した比較例４、５では、反応開始温度または活性開始温の欄に、イミダゾールの活性開始温度を示す。ここで、活性開始温度は、イミダゾールが単体で活性化する温度をいい、ＤＳＣで発熱が開始する温度から測定した。図３に、実施例１で用いた（Ｄ）成分のＤＳＣでの測定結果を示す。図３の破線は、ベースラインを示す。図３からわかるように、実施例１で用いた（Ｄ）成分の発熱開始温度は、１１０℃であった。

〔先設置時の安定性の評価〕
先設置型フリップチップ実装での先設置時の安定性を評価するために、半導体封止用フィルムの最低溶融粘度（初期の最低溶融粘度）を、Ｖｉｓｃｏａｎａｌｙｓｅｒ製ＶＡＲ１００により測定した。次に、７０℃で３時間保持した後の最低溶融粘度を、同様に測定した。先設置時の安定性（単位：％）を、下記式：
（先設置時の安定性）＝（３時間後の最低溶融粘度）／（初期の最低溶融粘度）
×１００
により求めた。設置時の安定は、１６０％以下であれば、良好である。表１〜表３に、設置時の安定性の評価結果を示す。

〔基板上の配線と半導体チップ上のバンプとの接続性の評価〕
３０μｍのバンプが、５０μｍピッチで５４４個形成された幅：７ｍｍ、長さ：７ｍｍ、厚さ：１２５μｍのＳｉチップを準備した。バンプは、Ｃｕピラーにはんだキャップされたバンプである。また、シリコンチップのバンプパターンに対応した配線を有する基板厚さ：３５０μｍのガラスエポキシ基板を準備した。この配線を有する基板に半導体封止用フィルムを載置し、７０℃でプレヒートを行った。プレヒートされた基板上の配線の上に、フリップチップボンダーを用いて、Ｓｉチップ上のバンプと、基板上の配線を、荷重３０Ｎ、２００℃で１．２秒接触させた後、昇温し、２８０℃で１０秒保持した後、２００℃まで冷却して、フリップチップボンダーから取り出し、評価サンプルを作製した。Ｓｉチップ上のバンプと、基板上の配線間の抵抗値をアジレント・テクノロジー社製マルチメーター（型番：ＨＰ３４４０１Ａ）で測定し、抵抗値が設計値の１．１倍未満である場合を「◎」、設計値の１．１倍以上であるが測定器の測定範囲内であった場合を「○」、測定器の測定レンジ外であるため、測定できなかった場合を「×」とした。ここで、抵抗値の設計値は、２９Ωであった。表１〜表３に、基板上の配線と半導体チップ上のバンプとの接続性の評価結果（表には、接続性と記載した）を示す。

図４に、実施例７の断面の走査型電子顕微鏡写真を示す。図５に、実施例１の断面の走査型電子顕微鏡写真を示す。図６に、比較例１の断面の走査型電子顕微鏡写真を示す。図４は、この接続性評価の結果が「◎」の場合であり、図５は、「○」の場合であり、図６は「×」の場合である。図６では、基板上の配線と半導体チップ上のバンプとの間に、半導体封止用フィルムが残存していた。

〔ボイド発生率の評価〕
基板上の配線と半導体チップ上のバンプとの接続性の評価のために作製した評価サンプルを、超音波顕微鏡で測定し、ボイド発生率の評価を行った。ボイド発生率（単位：％）は、下記式：
（ボイド発生率）＝（ボイド面積）／（チップ面積）×１００
で求めた。表１〜表３に、ボイド発生率の評価結果を示す。

〔基板と半導体チップとの接着強度の評価〕
基板上の配線と半導体チップ上のバンプとの接続性の評価のために作製した評価サンプルを用いた。図７に、基板と半導体チップとの接着強度の評価方法を説明する模式図を示す。基板３１として、１５０℃で２０分乾燥したＦＲ−４基板と、半導体チップ３４として、２ｍｍ角のＳｉＮ膜付きＳｉチップを準備した。１ｍｍ角の半導体封止用フィルムを、基板３１上に載置して、半導体封止用フィルム上に、半導体チップ３４をマウントした。この後、１６０℃で６０分間、半導体封止用フィルムを硬化させ、硬化した半導体封止用フィルム３０Ａを形成した。アイコ−エンジニアリング製卓上強度試験器（型番：１６０５ＨＴＰ）を使用して、剪断強度（単位：Ｎ／ｍｍ^２）を測定した。剪断強度は、３．０Ｎ／ｍｍ^２以上であると良好である。表１〜表３に、基板と半導体チップとの剪断強度（表には接着強度と記載した）の評価結果を示す。

試験結果をまとめると、実施例１〜２１の全てで、先設置時の安定性、基板上の配線と半導体チップ上のバンプとの接続性、ボイド発生率、基板と半導体チップとの接着強度の評価結果が良好であった。特に、実施例２〜１８、２０では、基板上の配線と半導体チップ上のバンプとの接続性の評価結果が、非常に良好であった。これに対して、潜在性硬化促進剤を４０℃で加熱処理した比較例１は、先設置時の安定性と接続性が悪く、潜在性硬化促進剤を１１０℃で加熱処理した比較例２は、エポキシ樹脂と潜在性硬化剤とのマスターバッチを加熱処理したときに、マスターバッチが半硬化してしまい、半導体封止用フィルム形成用組成物の混合ができなかった。加熱処理をしていない潜在性硬化促進剤を使用した比較例３は、先設置時の安定性と接続性が悪かった。参考例１は、エポキシ樹脂と潜在性硬化剤とのマスターバッチを加熱処理したときに、マスターバッチが硬化してしまい、半導体封止用フィルム形成用組成物の混合ができなかった。（Ｄ）成分の代わりにイミダゾール１を用いた比較例４は、ボイド発生率が高かった。（Ｄ）成分の代わりにイミダゾール２を用いた比較例５は、基板上の配線と半導体チップ上のバンプとの接続性が悪く、先設置時の安定性の評価試験で半硬化してしまった。（Ｄ）成分として、５０℃で１２時間の加熱処理をした潜在性硬化剤を用いた参考例２は、先設置時の安定性と接続性が悪かった。

本発明の先設置型半導体封止用フィルムは、フリップチップ実装のためのプレヒート時には硬化しないが、フリップチップ実装時には硬化するため、先設置型フリップチップ実装に使用可能である。このため、本発明の先設置型半導体封止用フィルムを用いることにより、低コストで、低エネルギーの先設置型フリップチップ実装で製造された半導体装置を得ることができる。

１、２半導体装置
１０先設置型半導体封止用フィルム
１０Ａ、３０Ａ硬化した先設置型半導体封止用フィルム
１１、２１、３１基板
１２、２２配線
１３、２３バンプ
１４、２４、３４半導体チップ
２０先供給型液状封止樹脂組成物
２０Ｂ、２０Ｃブリード
３５シェアツール

Claims

（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）熱可塑性樹脂、（Ｃ）硬化剤、（Ｄ）５０〜１００℃で加熱処理した潜在性硬化促進剤、および（Ｅ）無機フィラーを含むことを特徴とする、先設置型半導体封止用フィルム。
（Ｂ）成分が、先設置型半導体封止用フィルム：１００質量部に対して、１０〜３０質量部である、請求項１記載の先設置型半導体封止用フィルム。
（Ｂ）成分が、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計：１００質量部に対して、１５〜６５質量部である、請求項１または２記載の先設置型半導体封止用フィルム。
（Ｄ）成分が、先設置型半導体封止用フィルム：１００質量部に対して、２〜５質量部である、請求項１〜３のいずれか１項記載の先設置型半導体封止用フィルム。
（Ｅ）成分が、先設置型半導体封止用フィルム：１００質量部に対して、４０〜７０質量部である、請求項１〜４のいずれか１項記載の先設置型半導体封止用フィルム。
請求項１〜５のいずれか１項記載の先設置型半導体封止用フィルムを用いて製造された半導体装置。