JP2015056464A - アンダーフィル材、及びこれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

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    • 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
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    • H01L2224/32135—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
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    • H01L2224/81191—Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed only on the semiconductor or solid-state body
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    • 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
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    • 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
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    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/921—Connecting a surface with connectors of different types
    • H01L2224/9211—Parallel connecting processes
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    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/921—Connecting a surface with connectors of different types
    • H01L2224/9212—Sequential connecting processes
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    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06513—Bump or bump-like direct electrical connections between devices, e.g. flip-chip connection, solder bumps
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    • H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06517—Bump or bump-like direct electrical connections from device to substrate
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Abstract

【課題】ボイドレス実装及び良好なハンダ接合性を実現可能なアンダーフィル材、及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂と、酸無水物と、アクリル樹脂と、有機過酸化物とを含有し、６０℃以上１００℃以下のいずれかの温度で、非ビンガム流動性を示し、動的粘弾性測定における貯蔵弾性率Ｇ’が、１０Ｅ＋０２ｒａｄ／ｓ以下の角周波数領域に変曲点を有し、該変曲点以下の角周波数における貯蔵弾性率Ｇ’が、１０Ｅ＋０５Ｐａ以上１０Ｅ＋０６Ｐａ以下であるアンダーフィル材を用いる。これにより、ボイドレス実装及び良好なハンダ接合性を実現することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップの実装に用いられるアンダーフィル材、及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
近年、半導体チップの実装方法において、工程短縮を目的に、半導体ＩＣ（Integrated Circuit）電極上にアンダーフィルフィルムを貼り付ける「先供給型アンダーフィルフィルム（ＰＵＦ：Pre-applied Underfill Film）」の使用が検討されている。
この先供給型アンダーフィルフィルムを使用した実装方法は、例えば、以下のように行われる（例えば、特許文献１参照。）。
工程Ａ：ウエハにアンダーフィルフィルムを貼り付け、ダイシングして半導体チップを得る。
工程Ｂ：アンダーフィルフィルムが貼り合わされた状態で、半導体チップを位置合わせして搭載する。
工程Ｃ：半導体チップを熱圧着し、ハンダバンプの金属結合による導通確保、及びアンダーフィルフィルムの硬化による接着を行う。
先供給型アンダーフィルフィルムは、予めウエハにラミネートされた状態で使用されるため、基板への実装に対して、良好なハンダ接続性を実現するために溶融粘度が低く設定されている。例えば、貯蔵弾性率Ｇ’が１０Ｅ＋０４Ｐａ以下、損失弾性率Ｇ’’が１０Ｅ＋０３Ｐａ程度に設定されているものが多く、さらに溶融状態の流動性が非ビンガム流動性を示していないため、実装時のエアーの排除が不十分となり、ボイドを内在した実装体となっていた。
特開２００５−２８７３４号公報
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、ボイドレス実装及び良好なハンダ接合性を実現可能なアンダーフィル材、及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。
前述した課題を解決するために、本発明は、ハンダ付き電極が形成された半導体チップを、ハンダ付き電極と対向する対向電極が形成された電子部品に搭載する前に、半導体チップに予め貼り合わされるアンダーフィル材であって、エポキシ樹脂と、酸無水物と、アクリル樹脂と、有機過酸化物とを含有し、６０℃以上１００℃以下のいずれかの温度で、非ビンガム流動性を示し、動的粘弾性測定における貯蔵弾性率Ｇ’が、１０Ｅ＋０２ｒａｄ／ｓ以下の角周波数領域に変曲点を有し、該変曲点以下の角周波数における貯蔵弾性率Ｇ’が、１０Ｅ＋０５Ｐａ以上１０Ｅ＋０６Ｐａ以下であることを特徴とする。
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、ハンダ付き電極が形成され、該電極面にアンダーフィル材が貼り合わされた半導体チップを、前記ハンダ付き電極と対向する対向電極が形成された電子部品に搭載する搭載工程と、前記半導体チップと前記電子部品とを熱圧着する熱圧着工程とを有し、前記アンダーフィル材は、エポキシ樹脂と、酸無水物と、アクリル樹脂と、有機過酸化物とを含有し、６０℃以上１００℃以下のいずれかの温度で、非ビンガム流動性を示し、動的粘弾性測定における貯蔵弾性率Ｇ’が、１０Ｅ＋０２ｒａｄ／ｓ以下の角周波数領域に変曲点を有し、該変曲点以下の角周波数における貯蔵弾性率Ｇ’が、１０Ｅ＋０５Ｐａ以上１０Ｅ＋０６Ｐａ以下であることを特徴とする。
本発明によれば、溶融時に非ビンガム流動性を示し、所定の貯蔵弾性率Ｇ’を有しているため、ボイドレス実装及び良好なハンダ接合性を実現することができる。
搭載前の半導体チップと回路基板とを模式的に示す断面図である。 搭載時の半導体チップと回路基板とを模式的に示す断面図である。 熱圧着後の半導体チップと回路基板とを模式的に示す断面図である。 溶融状態のマスターカーブの一例を示すグラフである。 本実施の形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 ウエハ上にアンダーフィルフィルムを貼り付ける工程を模式的に示す斜視図である。 ウエハをダイシングする工程を模式的に示す斜視図である。 半導体チップをピックアップする工程を模式的に示す斜視図である。
以下、本発明の実施の形態について、下記順序にて詳細に説明する。
１．アンダーフィル材
２．半導体装置の製造方法
３．実施例
＜１．アンダーフィル材＞
本実施の形態に係るアンダーフィル材は、ハンダ付き電極が形成された半導体チップを、ハンダ付き電極と対向する対向電極が形成された電子部品に搭載する前に、半導体チップに予め貼り合わされるものである。
図１は、搭載前の半導体チップと回路基板とを模式的に示す断面図、図２は、搭載時の半導体チップと回路基板とを模式的に示す断面図、及び、図３は、熱圧着後の半導体チップと回路基板とを模式的に示す断面図である。
図１〜図３に示すように、本実施の形態におけるアンダーフィル材２０は、ハンダ付き電極が形成された半導体チップ１０の電極面に予め貼り合わされて使用され、アンダーフィル材２０が硬化した接着層２１により半導体チップ１０と、ハンダ付き電極と対向する対向電極が形成された回路基板３０とを接合する。
半導体チップ１０は、シリコンなどの半導体１１表面に集積回路が形成され、バンプと呼ばれる接続用のハンダ付き電極を有する。ハンダ付き電極は、銅などからなる電極１２上にハンダ１３を接合したものであり、電極１２の厚みとハンダ１３の厚みとを合計した厚みを有する。
ハンダとしては、Ｓｎ−３７Ｐｂ共晶ハンダ（融点１８３℃）、Ｓｎ−Ｂｉハンダ（融点１３９℃）、Ｓｎ−３．５Ａｇ（融点２２１℃）、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）、Ｓｎ−５．０Ｓｂ（融点２４０℃）などを用いることができる。
回路基板３０は、例えばリジット基板、フレキシブル基板などの基材３１に回路が形成されている。また、半導体チップ１０が搭載される実装部には、半導体チップ１０のハンダ付き電極と対向する位置に所定の厚みを有する対向電極３２が形成されている。
アンダーフィル材２０は、膜形成樹脂と、エポキシ樹脂と、酸無水物と、アクリル樹脂と、有機過酸化物とを含有する。
膜形成樹脂は、重量平均分子量が１０×１０４以上の高分子量樹脂に相当し、フィルム形成性の観点から、１０×１０４〜１００×１０４の重量平均分子量であることが好ましい。膜形成樹脂としては、アクリルゴムポリマー、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の種々の樹脂を用いることができる。これらの膜形成樹脂は、１種を単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いても良い。これらの中でも、本実施の形態では、膜強度及び接着性の観点から、グリシジル基を有するアクリルゴムポリマーが好適に用いられる。また、アクリルゴムポリマーのガラス転移温度Ｔｇは、−３０℃以上２０℃以下であることが好ましい。これにより、アンダーフィル材２０の可撓性を向上させることができる。
エポキシ樹脂としては、例えば、テトラキス(グリシジルオキシフェニル)エタン、テトラキス（グリシジルオキシメチルフェニル）エタン、テトラキス（グリシジルオキシフェニル）メタン、トリキス（グリシジルオキシフェニル）エタン、トリキス（グリシジルオキシフェニル）メタン等のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、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、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、スピロ環型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、テルペン型エポキシ樹脂、テトラブロムビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、α?ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂などを挙げることができる。これらのエポキシ樹脂は、１種を単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いても良い。これらの中でも、本実施の形態では、高接着性、耐熱性の点から、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂を用いることが好ましい。
酸無水物は、ハンダ表面の酸化膜を除去するフラックス機能を有するため、優れた接続信頼性を得ることができる。酸無水物としては、例えば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などの脂環式酸無水物、テトラプロペニル無水コハク酸、ドデセニル無水コハク酸などの脂肪族酸無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などの芳香族酸無水物などを挙げることができる。これらのエポキシ硬化剤は、１種を単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いても良い。これらのエポキシ硬化剤の中でもこれらのうちハンダ接続性の点から、脂環式酸無水物を用いることが好ましい。
また、硬化促進剤を添加することが好ましい。硬化促進剤の具体例としては、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７塩（ＤＢＵ塩）、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾールなどのイミダゾ−ル類、２−（ジメチルアミノメチル）フェノールなどの第３級アミン類、トリフェニルホスフィンなどのホスフィン類、オクチル酸スズなどの金属化合物などが挙げられる。
アクリル樹脂としては、単官能（メタ）アクリレート、２官能以上の（メタ）アクリレートを使用可能である。単官能（メタ）アクリレートとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｉ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。２官能以上の（メタ）アクリレートとしては、フルオレン系アクリレート、ビスフェノールＦ―ＥＯ変性ジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ―ＥＯ変性ジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンＰＯ変性（メタ）アクリレート、多官能ウレタン（メタ）アクリレート等を挙げることができる。これらのアクリル樹脂は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、本実施の形態では、フルオレン系アクリレートが好適に用いられる。
有機過酸化物としては、例えば、パーオキシケタール、パーオキシエステル、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート等を挙げることができる。これらの有機過酸化物は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、本実施の形態では、パーオキシケタールが好適に用いられる。
また、その他の添加組成物として、無機フィラーを含有することが好ましい。無機フィラーを含有することにより、圧着時における樹脂層の流動性を調整することができる。無機フィラーとしては、シリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等を用いることができる。
さらに、必要に応じて、エポキシ系、アミノ系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系などのシランカップリング剤を添加してもよい。
このように硬化反応の比較的遅いエポキシ系と、硬化反応の比較的速いアクリル系とを併用することにより、ボイドレス実装及び良好なハンダ接合性を実現することができる。
また、アンダーフィル材は、６０℃以上１００℃以下のいずれかの温度において、ある一定以上の応力（降伏応力）を与えないと流動を起こさないという挙動を示す非ビンガム流動性を示す。非ビンガム流動性は、例えば、動的粘弾性測定における動的粘性率η’が角周波数に対して１０の１乗の傾きで反比例する関係から知ることができる。
図４は、動的粘弾性測定による溶融状態のマスターカーブの一例を示すグラフである。アンダーフィル材は、図４に示すマスターカーブにおいて、貯蔵弾性率Ｇ’が、１０Ｅ＋０２ｒａｄ／ｓ以下の角周波数領域に変曲点を有し、変曲点以下の角周波数における貯蔵弾性率Ｇ’が、１０Ｅ＋０５Ｐａ以上１０Ｅ＋０６Ｐａ以下の範囲で一定値となる。これにより、ボイドレス実装及び良好なハンダ接合性を実現することができる。
また、アクリル樹脂と有機過酸化物との合計質量と、エポキシ樹脂と酸無水物との合計質量との比は、７：３〜４：６であることが好ましい。これにより、ボイドレス実装及び良好なハンダ接合性を実現するアンダーフィル材を得ることができる。
次に、前述したアンダーフィル材が膜状に形成された先供給型アンダーフィルフィルムの製造方法について説明する。先ず、膜形成樹脂と、エポキシ樹脂と、酸無水物と、アクリル樹脂と、有機過酸化物とを含有する接着剤組成物を溶剤に溶解させる。溶剤としては、トルエン、酢酸エチルなど、又はこれらの混合溶剤を用いることができる。樹脂組成物を調整後、バーコーター、塗布装置などを用いて剥離基材上に塗布する。
剥離基材は、例えば、シリコーンなどの剥離剤をＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methylpentene−1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）などに塗布した積層構造からなり、組成物の乾燥を防ぐとともに、組成物の形状を維持するものである。
次に、剥離基材上に塗布された樹脂組成物を熱オーブン、加熱乾燥装置などにより乾燥させる。これにより、所定の厚さの先供給型アンダーフィルフィルムを得ることができる。
＜２．半導体装置の製造方法＞
次に、前述した先供給型アンダーフィルフィルムを用いた半導体装置の製造方法について説明する。
図５は、本実施の形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。図５に示すように、本実施の形態における半導体装置の製造方法は、アンダーフィルフィルム貼付工程Ｓ１と、ダイシング工程Ｓ２と、半導体チップ搭載工程Ｓ３と、熱圧着工程Ｓ４とを有する。
図６は、ウエハ上にアンダーフィルフィルムを貼り付ける工程を模式的に示す斜視図である。図６に示すように、アンダーフィルフィルム貼付工程Ｓ１では、ウエハ１の直径よりも大きな直径を有するリング状又は枠状のフレームを有する治具３によりウエハ１を固定し、ウエハ１上にアンダーフィルフィルム２を貼り付ける。アンダーフィルフィルム２は、ウエハ１のダイシング時にウエハ１を保護・固定し、ピックアップ時に保持するダイシングテープとして機能する。なお、ウエハ１には多数のＩＣ（Integrated Circuit）が作り込まれ、ウエハ１の接着面には、図１に示すようにスクライブラインによって区分される半導体チップ１０毎にハンダ付き電極が設けられている。
図７は、ウエハをダイシングする工程を模式的に示す斜視図である。図７に示すように、ダイシング工程Ｓ２では、ブレード４をスクライブラインに沿って押圧してウエハ１を切削し、個々の半導体チップに分割する。
図８は、半導体チップをピックアップする工程を模式的に示す斜視図である。図８に示すように、各アンダーフィルフィルム付き半導体チップ１０は、アンダーフィルフィルムに保持されてピックアップされる。
半導体チップ搭載工程Ｓ３では、図２に示すように、アンダーフィルフィルム付き半導体チップ１０と回路基板３０とをアンダーフィルフィルムを介して配置する。また、アンダーフィルフィルム付き半導体チップ１０をハンダ付き電極と対向電極３２とが対向するように位置合わせして配置する。そして、加熱ボンダーによって、アンダーフィルフィルムに流動性は生じるが、本硬化は生じない程度の所定の温度、圧力、時間の条件で加熱押圧し、搭載する。
搭載時の温度条件は、３０℃以上１５５℃以下であることが好ましい。また、圧力条件は５０Ｎ以下であることが好ましく、より好ましくは４０Ｎ以下である。また、時間条件は０．１秒以上１０秒以下であることが好ましく、より好ましくは０．１秒以上１．０秒以下である。これにより、ハンダ付き電極が溶融せずに回路基板３０側の電極と接している状態とすることができ、アンダーフィルフィルムが完全硬化していない状態とすることができる。また、低い温度で固定するため、ボイドの発生を抑制し、半導体チップ１０へのダメージを低減することができる。
次の熱圧着工程Ｓ４では、例えば第１の温度から第２の温度まで所定の昇温速度で昇温させるボンディング条件で、ハンダ付き電極のハンダを溶融させて金属結合を形成させるとともに、アンダーフィルフィルムを完全硬化させる。
また、ボンダーヘッドは、搭載後のアンダーフィルフィルムの溶融開始温度まで樹脂の弾性率により一定の高さに保たれた後、昇温に伴う樹脂溶融により一気に下降し、ヘッドの最下点に達する。この最下点は、ヘッドの下降速度と樹脂の硬化速度との関係により決まる。樹脂硬化がさらに進行した後、ヘッドの高さは、樹脂とヘッドの熱膨張により徐々に上昇する。このように、第１の温度から第２の温度に昇温する時間内にボンダーヘッドを最下点まで下降させることにより、樹脂溶融に伴うボイドの発生を抑制することができる。
第１の温度は、アンダーフィル材の最低溶融粘度到達温度と略同一であることが好ましく、５０℃以上１５０℃以下であることが好ましい。これによりアンダーフィル材の硬化挙動をボンディング条件に合致させることができ、ボイドの発生を抑制することができる。また、昇温速度は、５０℃／ｓｅｃ以上１５０℃／ｓｅｃ以下であることが好ましい。また、第２の温度は、ハンダの種類にもよるが、２００℃以上２８０℃以下であることが好ましく、より好ましくは２２０℃以上２６０℃以下である。これにより、ハンダ付き電極と基板電極とを金属結合させるとともに、アンダーフィルフィルムを完全硬化させ、半導体チップ１０の電極と回路基板３０の電極とを電気的、機械的に接続させることができる。
このように本実施の形態における半導体装置の製造方法は、エポキシ樹脂と、酸無水物と、アクリル樹脂と、有機過酸化物とを含有し、６０℃以上１００℃以下のいずれかの温度で、非ビンガム流動性を示し、動的粘弾性測定における貯蔵弾性率Ｇ’が、１０Ｅ＋０２ｒａｄ／ｓ以下の角周波数領域に変曲点を有し、該変曲点以下の角周波数における貯蔵弾性率Ｇ’が、１０Ｅ＋０５Ｐａ以上１０Ｅ＋０６Ｐａ以下であるアンダーフィル材２０を、ハンダ付き電極が形成された半導体チップ１０に予め貼り合わせることにより、ボイドレス実装及び良好なハンダ接合性を実現することができる。
なお、前述の実施の形態では、アンダーフィルフィルムをダイシングテープとして機能させることとしたが、これに限られるものではなく、ダイシングテープを別に用い、ダイシング後にアンダーフィルフィルムを使用してフリップチップ実装を行ってもよい。
［他の実施の形態］
また、本技術は、半導体チップに設けた小さな孔に金属を充填することによって、サンドイッチ状に積み重ねた複数のチップ基板を電気的に接続するＴＳＶ（Through Silicon Via）技術にも適用可能である。
すなわち、ハンダ付き電極が形成された第１の面と、第１の面の反対側にハンダ付き電極と対向する対向電極が形成された第２の面を有する複数のチップ基板を積層する半導体装置の製造方法にも適用可能である。
この場合、第１のチップ基板の第１の面側にアンダーフィルフィルムを貼り付けた状態で、第２のチップ基板の第２の面に搭載する。その後、第１のチップ基板の第１の面と第２のチップ基板の第２の面とをハンダ付き電極のハンダの融点以上の温度で熱圧着することにより、複数のチップ基板を積層した半導体装置を得ることができる。
＜３．実施例＞
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、先供給型のアンダーフィルフィルムを作製し、動的粘弾性測定を行った。そして、アンダーフィルフィルムを用いてハンダ付き電極を有するＩＣチップと、これに対向する電極を有するＩＣ基板とを接続させて実装体を作製し、ボイド及びハンダ接合状態を評価した。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
動的粘弾性測定、実装体の作製、ボイドの評価、及びハンダ接合の評価は、次のように行った。
［動的粘弾性測定］
各アンダーフィルフィルムについて、レオメータ（ＴＡ社製ＡＲＥＳ）を用いて、設定温度を８０℃として、角周波数に対する動的粘性率η’、及び角周波数に対する貯蔵弾性率Ｇ’のマスターカーブを作成し、変曲点（塑性降伏点）、変曲点以下の角周波数における貯蔵弾性率Ｇ’、及び変曲点以下の角周波数に対する動的粘性率η’の傾きを求めた。
［実装体の作製］
アンダーフィルフィルムをウエハ上にプレス機にて、５０℃−０．５ＭＰａの条件で貼り合わせ、ダンシングしてハンダ付き電極を有するＩＣチップを得た。
ＩＣチップは、その大きさが７ｍｍ□、厚み２００μｍであり、厚み２０μｍのＣｕからなる電極の先端に厚み１６μｍのハンダ（Ｓｎ−３．５Ａｇ、融点２２１℃）が形成されたペリフェラル配置のバンプ（φ３０μｍ、８５μｍピッチ、２８０ピン）を有するものであった。
また、これに対向するＩＣ基板は、同様に、その大きさは７ｍｍ□、厚み２００μｍであり、厚み２０μｍのＣｕからなる電極が形成されたペリフェラル配置のバンプ（φ３０μｍ、８５μｍピッチ、２８０ピン）を有するものであった。
次に、フリップチップボンダーを用いて、８０℃−０．５秒−３０Ｎの条件でＩＣ基板上にＩＣチップを搭載した。
その後、フリップチップボンダーを用いて、８０℃から２５０℃まで５０℃／ｓｅｃの昇温速度で熱圧着した。また、８０℃から２５０℃に昇温する時間内にボンダーヘッドを最下点まで下降させた（３０Ｎ）。さらに、１５０℃−２時間の条件でキュアし、実装体を得た。なお、フリップチップボンダー使用時における温度は、熱電対によりサンプルの実温を測定したものである。
［ボイドの評価］
実装体をＳＡＴ（Scanning Acoustic Tomograph, 超音波映像装置）を用いて観察した。ボイドが発生していない場合を「○」と評価し、実装体にボイドが発生している場合を「×」と評価した。一般的に、ボイドが生じると、長期信頼性に悪影響を及ぼす可能性が高くなる。
［ハンダ接合の評価］
実装体のサンプルを切断し、断面研磨を行い、ＩＣチップの電極とＩＣ基板の電極との間のハンダの状態をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）観察した。ハンダ接続、ハンダ濡れ共に良好な状態を「○」と評価し、実装体のハンダ接続、又はハンダ濡れが不十分な状態を「×」と評価した。
＜実施例１＞
膜形成樹脂としてのアクリルゴムポリマー（品名：テイサンレジンＳＧ−Ｐ３、ナガセケムテックス社製）を４０質量部、エポキシ樹脂（品名：ＪＥＲ１０３１Ｓ、三菱化学社製）を３０質量部、酸無水物（品名：リカシッドＨＮＡ−１００、新日本理化社製)を２０質量部、硬化促進剤としてのイミダゾール（品名：Ｕ−ＣＡＴ−５００２、サンアプロ社製）を１質量部、アクリル樹脂（品名：オクゾールＥＡ−０２００、大阪有機化学社製）を４９質量部、有機過酸化物（品名：パーヘキサＶ、日油社製）を１質量部、フィラー（品名：アエロジルＲ２０２、日本アエロジル社製）を１５質量部配合し、アクリル／エポキシが５０／５０の樹脂組成物を調製した。これを、剥離処理されたＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）にバーコーターを用いて塗布し、８０℃のオーブンで３分間乾燥させ、厚み５０μｍのアンダーフィルフィルムを作製した（カバー剥離ＰＥＴ（２５μｍ）／アンダーフィルフィルム（５０μｍ）／ベース剥離ＰＥＴ（５０μｍ））。
表１に、アンダーフィルフィルムの動的粘弾性測定の結果、及び実装体の評価結果を示す。変曲点は１０Ｅ＋１．９ｒａｄ／ｓ、貯蔵弾性率Ｇ’は１０Ｅ＋５．３Ｐａ、η’の傾きは１０の１乗であり、アンダーフィルフィルムは、非ビンガム流動性を示した。このアンダーフィルフィルムを用いて作製した実装体のボイドの評価は○、ハンダ接合の評価は○であった。
＜比較例１＞
膜形成樹脂としてのアクリルゴムポリマー（品名：テイサンレジンＳＧ−Ｐ３、ナガセケムテックス社製）を４０質量部、エポキシ樹脂（品名：ＪＥＲ１０３１Ｓ、三菱化学社製）を５５質量部、酸無水物（品名：リカシッドＨＮＡ−１００、新日本理化社製)を４４質量部、硬化促進剤としてのイミダゾール（品名：Ｕ−ＣＡＴ−５００２、サンアプロ社製）を２質量部、フィラー（品名：アエロジルＲ２０２、日本アエロジル社製）を１５質量部配合し、アクリル／エポキシが５０／５０の樹脂組成物を調製した。これを、剥離処理されたＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）にバーコーターを用いて塗布し、８０℃のオーブンで３分間乾燥させ、厚み５０μｍのアンダーフィルフィルムを作製した（カバー剥離ＰＥＴ（２５μｍ）／アンダーフィルフィルム（５０μｍ）／ベース剥離ＰＥＴ（５０μｍ））。
表１に、アンダーフィルフィルムの動的粘弾性測定の結果、及び実装体の評価結果を示す。変曲点は１０Ｅ＋４．０ｒａｄ／ｓ、貯蔵弾性率Ｇ’は１０Ｅ＋４．３Ｐａ、η’の傾きは１０の１乗未満であり、アンダーフィルフィルムは、非ビンガム流動性を示さなかった。このアンダーフィルフィルムを用いて作製した実装体のボイドの評価は○、ハンダ接合の評価は×であった。
＜比較例２＞
膜形成樹脂としてのアクリルゴムポリマー（品名：テイサンレジンＳＧ−Ｐ３、ナガセケムテックス社製）を４０質量部、アクリル樹脂（品名：オクゾールＥＡ−０２００、大阪有機化学社製）を９６質量部、有機過酸化物（品名：パーヘキサＶ、日油社製）を５質量部、フィラー（品名：アエロジルＲ２０２、日本アエロジル社製）を１５質量部配合し、アクリル／エポキシが５０／５０の樹脂組成物を調製した。これを、剥離処理されたＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）にバーコーターを用いて塗布し、８０℃のオーブンで３分間乾燥させ、厚み５０μｍのアンダーフィルフィルムを作製した（カバー剥離ＰＥＴ（２５μｍ）／アンダーフィルフィルム（５０μｍ）／ベース剥離ＰＥＴ（５０μｍ））。
表１に、アンダーフィルフィルムの動的粘弾性測定の結果、及び実装体の評価結果を示す。変曲点は明確ではなく、１０Ｅ＋０２ｒａｄ／ｓ以下の貯蔵弾性率Ｇ’は１０Ｅ＋６．５Ｐａ、１０Ｅ＋０２ｒａｄ／ｓ以下のη’の傾きは１０の１乗超であり、アンダーフィルフィルムは、非ビンガム流動性を示さなかった。このアンダーフィルフィルムを用いて作製した実装体のボイドの評価は×、ハンダ接合の評価は×であった。
実施例のように溶融時に非ビンガム流動性を示すアンダーフィルフィルムを用いることにより、ボイドレス実装及び良好なハンダ接合性を実現することができた。
１ ウエハ、 ２ アンダーフィルフィルム、 ３ 治具、 ４ ブレード、 １０ 半導体チップ、１１ 半導体、１２ 電極、１３ ハンダ、２０ アンダーフィル材、２１ 第１の接着剤層、２２ 第２の接着剤層、 ３０ 回路基板、３１ 基材、３２ 対向電極

Claims (6)

  1. ハンダ付き電極が形成された半導体チップを、ハンダ付き電極と対向する対向電極が形成された電子部品に搭載する前に、半導体チップに予め貼り合わされるアンダーフィル材であって、
    エポキシ樹脂と、酸無水物と、アクリル樹脂と、有機過酸化物とを含有し、
    ６０℃以上１００℃以下のいずれかの温度で、非ビンガム流動性を示し、
    動的粘弾性測定における貯蔵弾性率Ｇ’が、１０Ｅ＋０２ｒａｄ／ｓ以下の角周波数領域に変曲点を有し、該変曲点以下の角周波数における貯蔵弾性率Ｇ’が、１０Ｅ＋０５Ｐａ以上１０Ｅ＋０６Ｐａ以下であるアンダーフィル材。
  2. 前記動的粘弾性測定における動的粘性率η’が、前記変曲点以下の角周波数に対して１０の１乗の傾きで反比例する請求項１記載のアンダーフィル材。
  3. 前記変曲点以下の角周波数における貯蔵弾性率Ｇ’が、一定値である請求項１又は２記載のアンダーフィル材。
  4. 前記エポキシ樹脂が、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂であり、
    前記酸無水物が、脂環式酸無水物である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアンダーフィル材。
  5. 前記アクリル樹脂が、フルオレン系アクリレートであり、
    前記有機過酸化物が、パーオキシケタールである請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアンダーフィル材。
  6. ハンダ付き電極が形成され、該電極面にアンダーフィル材が貼り合わされた半導体チップを、前記ハンダ付き電極と対向する対向電極が形成された電子部品に搭載する搭載工程と、
    前記半導体チップと前記電子部品とを熱圧着する熱圧着工程とを有し、
    前記アンダーフィル材は、エポキシ樹脂と、酸無水物と、アクリル樹脂と、有機過酸化物とを含有し、６０℃以上１００℃以下のいずれかの温度で、非ビンガム流動性を示し、動的粘弾性測定における貯蔵弾性率Ｇ’が、１０Ｅ＋０２ｒａｄ／ｓ以下の角周波数領域に変曲点を有し、該変曲点以下の角波数における貯蔵弾性率Ｇ’が、１０Ｅ＋０５Ｐａ以上１０Ｅ＋０６Ｐａ以下である半導体装置の製造方法。
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