JP2015108155A - アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物、並びにそれを用いた実装部品構造体及び実装部品の表面実装方法 - Google Patents
アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物、並びにそれを用いた実装部品構造体及び実装部品の表面実装方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015108155A JP2015108155A JP2015031371A JP2015031371A JP2015108155A JP 2015108155 A JP2015108155 A JP 2015108155A JP 2015031371 A JP2015031371 A JP 2015031371A JP 2015031371 A JP2015031371 A JP 2015031371A JP 2015108155 A JP2015108155 A JP 2015108155A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mounting
- resin composition
- epoxy resin
- electrode
- underfill
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Epoxy Resins (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
【課題】硬化されたアンダーフィル樹脂中にボイドが残りにくく、セルフアライメント作用を阻害することなくアンダーフィルの形成を行うことができる、リフロー硬化同時工法に使用するアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】エポキシ樹脂と、フェノール樹脂硬化剤と、マイクロカプセル化された潜在性硬化促進剤とを含む、アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物の提供。
【選択図】図2
【解決手段】エポキシ樹脂と、フェノール樹脂硬化剤と、マイクロカプセル化された潜在性硬化促進剤とを含む、アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物の提供。
【選択図】図2
Description
本発明は、アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物、並びにそれを用いた実装部品構造体及び実装部品の表面実装方法に関するものである。
近年、BGA(Ball grid array)、LGA(Land grid array)、CSP(Chip size package)等のパッケージを有するフリップチップ型の電子部品の高密度化が求められており、それに伴い、回路の狭ピッチ化がますます求められている。
フリップチップ型の電子部品の実装においては、実装部品にハンダ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、フェースダウンで実装部品を載置し、リフロー処理することによりハンダ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。このリフロー処理においては、溶融したハンダの界面張力により、電極同士の接続位置がより正確になるように補正される、いわゆる、セルフアライメント作用が発揮される。このようなセルフアライメントにより、実装部品が正確な位置に実装されて、良好に接続される。
フリップチップ型の電子部品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等、信頼性が問題になることがあった。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、電子部品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、接合部の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、実装部品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、回路基板と表面部品との隙間にアンダーフィル樹脂を注入する、いわゆる後入れアンダーフィル工法が広く用いられている。
後入れアンダーフィル工法は、リフロー処理と、アンダーフィル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、例えば、下記特許文献1に開示されているような、回路基板にリフロー処理により実装部品を接合する前に、予め、回路基板にアンダーフィル樹脂を塗布した後に、実装部品を搭載し、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、リフロー処理時の加熱によりアンダーフィル樹脂を硬化させる、リフロー硬化同時工法が注目を集めてきている。
一般的な、リフロー硬化同時工法の各工程を図1(A)〜図1(C)を参照して説明する。
リフロー硬化同時工法においては、図1(A)に示すように、はじめに、回路基板10の電極パッド11が形成された側の表面の全面に液状のアンダーフィル樹脂13を塗布する。そして、図1(B)に示すように、回路基板10に表面実装部品14を搭載する。表面実装部品14には、バンプ電極15が形成されている。そして、図1(C)に示すようにリフロー処理することにより、バンプ電極15を溶融させて電極パッド11と接合するとともに、リフロー処理の際の加熱によりアンダーフィル樹脂13が硬化する。なお、電極パッド11の表面には、酸化膜が形成されているために、リフロー処理に際しては、電極表面の金属酸化膜を除去する必要がある。このような、電極表面の金属酸化膜を除去するために、通常、アンダーフィル樹脂13には、酸化還元反応を促進するためのフラックス活性剤が配合されている。
従来の、リフロー硬化同時工法においては、上述したように、回路基板表面の表面全体、にアンダーフィル樹脂が塗布される。この場合においては、回路基板表面の電極もアンダーフィル樹脂で被覆される。この場合においては、以下のような問題があった。
上述のように、アンダーフィル樹脂には、通常、フラックス活性剤が配合されており、リフロー工程において、電極表面の金属酸化膜が水分等の発生を伴う酸化還元反応により除去される。この場合において、従来のリフロー硬化同時工法においては、電極がアンダーフィル樹脂で被覆されているために、酸化還元反応により発生した水分は逃げ場を失い、硬化したアンダーフィル樹脂中にボイドとして残される。また、ボイドの発生原因としては、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低分子成分や、ソルダレジスト中に含まれる水分も挙げられる。これらも、リフロー工程において、ソルダレジスト中から湧き上がるようにして、未硬化のアンダーフィル樹脂中に侵入し、最終的に硬化されたアンダーフィル樹脂中にボイドとして残される。このようなボイドは、実装部品と回路基板との接合の信頼性を低下させる原因になる。
また、従来のリフロー硬化同時工法においては、回路基板表面の電極もアンダーフィル樹脂で被覆されるために、溶融したハンダの界面張力による変形が阻害され、充分なセルフアライメント作用を発揮させることができない場合があった。特に、アンダーフィル樹脂に比較的無機充填材が多く含まれている場合においては、液状樹脂組成物の粘度が高くなるために、この傾向が顕著であった。
本発明は、フリップチップ型の表面実装部品を回路基板に実装する実装方法において、硬化されたアンダーフィル樹脂中にボイドが残りにくく、また、セルフアライメント作用を阻害することなくアンダーフィルの形成を行うことができる、リフロー硬化同時工法による表面実装方法に使用できるアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明の一局面は、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂硬化剤と、マイクロカプセル化された潜在性硬化促進剤とを含む、アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物である。このような構成によれば、リフロー硬化同時工法により、フリップチップ型の実装部品を回路基板に実装してアンダーフィル構造を形成する場合において、ボイドの原因となりうる発生したガスを、樹脂で被覆されていない電極部分から逃がすことができるために、硬化したアンダーフィル樹脂中にボイドが残りにくくなる。また、実装時のセルフアライメント性にも優れる。さらに、マイクロカプセル化された潜在性硬化促進剤を含むことにより、所望の設定温度でのみ効率良く硬化を促進する性質を有するアンダーフィル用樹脂組成物が得られる。
さらに、前記フェノール樹脂硬化剤が、下記化学式(I):
で表される硬化剤であることが好ましい。このような硬化剤は、比較的高温のリフロー条件においても、揮発しにくいために、ボイドの発生をより低減することができる。
また、前記アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物において、25℃でB型粘度計にて測定した粘度が15〜90Pa・sであることが好ましい。
さらには、前記アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物が、最大粒径が5μm以下である無機充填材を、樹脂組成物全量に対して真比重換算で20〜40質量%の割合で含有することが好ましい。最大粒径が5μm以下の無機充填材上記割合で配合する場合には、セルフアライメントを阻害することなく、硬化したアンダーフィル樹脂の線膨張率を低下させることができる。
また、前記無機充填材が、球状非晶質シリカ又はアルミナの少なくとも何れか一方を含有することが好ましい。
さらに、本発明の他の局面は、バンプ電極を有するフリップチップ型の表面実装部品が、前記バンプ電極と接合される実装用電極を有する回路基板に実装された実装部品構造体であって、前記実装用電極の形成面及び前記バンプ電極の形成面の少なくともいずれか一方の面に、該電極を覆わないように上述のアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物が塗布された実装部品構造体を包含する。
さらに、本発明のさらなる局面は、バンプ電極を有するフリップチップ型の表面実装部品を、前記バンプ電極と接合される実装用電極を有する回路基板に実装するための表面実装方法であって、
前記バンプ電極または前記実装用電極の何れか一方がハンダで形成されており、
前記実装用電極の形成面及び前記バンプ電極の形成面の少なくともいずれか一方の面に、該電極を覆わないように上述のアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程の後、前記バンプ電極と前記実装用電極とが対向するように前記表面実装部品を前記回路基板に搭載する搭載工程と、
前記表面実装部品を搭載した前記回路基板をリフロー処理することにより、前記ハンダを溶融させるとともに、前記液状エポキシ樹脂組成物を硬化させるためのリフロー工程とを備え、
前記アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物の、前記ハンダの融点におけるゲル化時間が35〜75秒の範囲であることを特徴とする表面実装方法を包含する。
前記バンプ電極または前記実装用電極の何れか一方がハンダで形成されており、
前記実装用電極の形成面及び前記バンプ電極の形成面の少なくともいずれか一方の面に、該電極を覆わないように上述のアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程の後、前記バンプ電極と前記実装用電極とが対向するように前記表面実装部品を前記回路基板に搭載する搭載工程と、
前記表面実装部品を搭載した前記回路基板をリフロー処理することにより、前記ハンダを溶融させるとともに、前記液状エポキシ樹脂組成物を硬化させるためのリフロー工程とを備え、
前記アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物の、前記ハンダの融点におけるゲル化時間が35〜75秒の範囲であることを特徴とする表面実装方法を包含する。
このような方法によれば、リフロー硬化同時工法により、フリップチップ型の実装部品を回路基板に実装してアンダーフィル構造を形成する場合において、ボイドの原因となりうる発生したガスを、樹脂で被覆されていない電極部分から逃がすことができるために、硬化したアンダーフィル樹脂中にボイドが残りにくくなる。また、電極が液状エポキシ樹脂組成物により被覆されていないので、溶融したハンダは、界面張力により自由に変形することができるために、セルフアライメント作用を全く阻害しない。さらに、ハンダの融点に対する液状エポキシ樹脂組成物のゲル化時間が上記範囲にある場合には、溶融したハンダによるセルフアライメントに要する時間を充分に確保することができるとともに、ボイドの発生を低減することができる。
また、前記液状エポキシ樹脂組成物がフラックス活性剤を含有せず、且つ、前記バンプ電極または前記実装用電極にはフラックス活性剤が塗布または混合されていることが好ましい。従来のリフロー硬化同時工法においては、電極上に液状エポキシ樹脂組成物を塗布するために、液状樹脂組成物中にフラックス活性剤を配合して、リフロー処理の際にフラックス活性剤により電極表面の金属酸化膜を除去する必要があった。このような場合、リフロー処理の際にフラックス活性剤自身が揮発や分解することによりガス化することもあった。本発明の方法においては、電極表面には液状エポキシ樹脂組成物を塗布しないので、液状樹脂組成物中にフラックス活性剤を配合する必要がないために、バンプ電極にフラックス活性剤を予め転写形成したり、ハンダ中に含有されるフラックス活性剤により、接合部のみにフラックス活性剤を付着させることができる。これにより、残留するボイドの量を大幅に低減することができる。
前記回路基板として、前記バンプ電極と接合される実装用電極を有する、フリップチップ型の表面実装部品を用いることが好ましい。このような場合には、パッケージオンパッケージやチップオンチップと呼ばれる、積層型の半導体装置が得られる。
また、本発明の実装部品構造体は、上記何れかの表面実装方法を用いて、フリップチップ型の表面実装部品を回路基板に実装して得られるものである。
また、本発明のアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物は、電極を構成するハンダの融点におけるゲル化時間が35〜75秒の範囲であることを特徴とする。このようなエポキシ樹脂組成物は、上記実装方法において、セルフアライメント性を充分に確保することができる。
また、前記アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物は、フラックス活性剤を含有しないことが好ましい。
本発明によれば、フリップチップ型の表面実装部品の実装工程において、アンダーフィル樹脂にボイドが残りにくく、また、溶融したハンダによるセルフアライメント作用を充分に発揮させることができる。
本発明に係る表面実装方法は、バンプ電極を有するフリップチップ型の表面実装部品を、前記バンプ電極と接合される実装用電極を有する回路基板に実装するための表面実装方法であって、前記バンプ電極または前記実装用電極の何れか一方がハンダで形成されており、前記実装用電極の形成面及び前記バンプ電極の形成面の少なくともいずれか一方の面に、電極を覆わないようにアンダーフィル用の液状硬化性樹脂組成物(液状エポキシ樹脂組成物)を塗布する塗布工程と、前記塗布工程の後、前記バンプ電極と前記実装用電極とが対向するように前記表面実装部品を前記回路基板に搭載する搭載工程と、前記表面実装部品を搭載した前記回路基板をリフロー処理することにより、前記ハンダを溶融させるとともに、前記液状硬化性樹脂組成物を硬化させるためのリフロー工程とを備え、前記液状硬化性樹脂組成物の、前記ハンダの融点におけるゲル化時間が35〜75秒の範囲であることを特徴とする。
以下、本発明に係る表面実装方法の実施形態を図面を参照しながら説明する。
本実施形態の表面実装方法においては、図2(A)に示すように、フリップチップ型の表面実装部品を実装するための回路基板2の表面の実装用電極である電極パッド1の形成面に、電極パッド1を覆わないようにアンダーフィル用の液状硬化性樹脂組成物3を塗布する(塗布工程)。具体的には、図3に示す上面模式図のように、複数の電極パッド1が形成された回路基板2の表面において、電極パッド1が形成されている部分を避けるように、液状硬化性樹脂組成物3が塗布される。なお、回路基板2の表面に塗布する代わりに、搭載される表面実装部品4のバンプ電極の形成面に、バンプ電極を覆わないように液状硬化性樹脂組成物を塗布してもよい。
回路基板2の表面がソルダレジスト処理されている場合には、保護を必要としない電極パッド1を覆うソルダレジストは、レーザ加工や選択的エッチングにより、予め除去されていることが好ましい。
液状硬化性樹脂組成物3の塗布方法としては、電極パッド1を覆わないように、選択的に回路基板2の表面に塗布する方法であれば、特に限定されない。その具体例としては、例えば、ディスペンサー、スクリーン印刷、インクジェット等の塗布手段が挙げられる。
液状硬化性樹脂組成物3としては、セルフアライメント性を確保するために、接合に用いられるハンダの融点におけるゲル化時間が35〜75秒の範囲、さらには、35〜50秒の範囲であるような液状の硬化性樹脂組成物であることが好ましい。このような液状の硬化性樹脂組成物を用いた場合には、後述するリフロー工程において、溶融したハンダによるセルフアライメントに要する時間を充分に確保することができる。なお、前記ゲル化時間が35秒未満の場合には、セルフアライメントによる位置補正が充分に行われる前に、液状硬化性樹脂組成物3の硬化が進行し、回路基板2に実装される表面実装部品の位置が硬化樹脂により固定されてしまうために、セルフアライメントが充分に行われなくなり、導通不良が発生しやすくなる。また、ゲル化時間が75秒を超える場合には、硬化に要する時間が掛かりすぎて、液状硬化性樹脂組成物3中の成分の分解や揮発等によりボイドが発生しやすくなるとともに、リフロー後の後硬化に長時間を要するために生産性が低下する。
液状硬化性樹脂組成物3としては、液状のエポキシ樹脂を樹脂成分とし、硬化剤、及び硬化促進剤、無機充填材等を含有するエポキシ樹脂組成物が好ましく用いられる。
エポキシ樹脂としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物であれば特に限定されない。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、ビフェニル型エポキシ樹脂、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂、これらの水素添加型エポキシ樹脂等が挙げられる。
また、硬化剤としては、エポキシ樹脂の硬化剤として作用する化合物であれば、特に限定なく用いられうる。その具体例としては、例えば、酸無水物、アミン類、イミダゾール類、フェノール樹脂、ポリチオール、シアネート等を用いることができる。このような硬化剤のうちでは、上述した化学式(I)または(II)で表されるような硬化剤が、揮発性が低いために、リフロー工程においてボイドの発生の原因になりにくい点から好ましい。
また、硬化促進剤として、エポキシ樹脂の硬化を促進するアミン系、ポリアミド系、イミダゾール系、ルイス酸系等の硬化促進剤であれば、特に限定なく用いられる。とくには、上述した化合物がエポキシ樹脂成分等を殻としてマイクロカプセル化された、所望の設定温度でのみ効率良く硬化を促進する性質を有するような、いわゆる潜在性硬化促進剤が好ましい。
また、エポキシ樹脂組成物には、硬化された樹脂の線膨張係数を低下させたり、耐熱性を付与することを目的として無機充填材を含有することが好ましい。このような無機充填材の具体例としては、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素等が挙げられる。
なお、含有される無機充填材の粒子径が大きすぎる場合には、リフロー工程におけるセルフアライメントが阻害されるおそれがある。そのために、無機充填材の粒子径としては、含有される粒子の最大粒径が5μm以下、さらには3μm以下であることが好ましい。
また、無機充填材の配合割合としては、樹脂組成物全量に対して真比重換算で20〜40質量%であることが好ましい。
なお、上述したように液状硬化性樹脂組成物3は、接合に用いられるハンダの融点におけるゲル化時間が35〜75秒の範囲であることが必要である。このようなゲル化時間を有する液状エポキシ樹脂組成物は、硬化剤及び硬化促進剤の種類及び配合割合を適宜調整することにより得ることができる。硬化剤及び硬化促進剤の種類にもよるが、特に、硬化促進剤の配合割合を比較的低く設定することが好ましい。具体的には、例えば、後述する実施例で用いたような、樹脂成分からなるマイクロカプセルに、アミン系の促進剤成分が含有されてなるような潜在性硬化促進剤を用いる場合には、組成物全量中に促進剤成分の比率が0.5質量%以下になるように調製することが好ましい。
また、液状エポキシ樹脂組成物は、必要に応じて、分散安定剤、難燃剤、低弾性化剤、密着性付与剤、チクソ性付与剤、着色剤、希釈剤、消泡剤、カップリング剤等を含有してもよい。
液状エポキシ樹脂組成物は、液状のエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、その他、必要に応じて配合される各種成分を配合し、分散・混合することにより得られる。なお、塗布性を向上させるために、必要に応じて、有機溶剤を添加してもよい。有機溶剤としては、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、アセトン、メチルセロソルブ、ブチルカルビトール等が用いられる。
次に、図2(B)に示すように、先の塗布工程の後に、回路基板2の表面に表面実装部品4を搭載する(搭載工程)。
表面実装部品4としては、BGA,LGA、CSP等のフリップチップ型のパッケージを有する表面実装部品であれば、特に限定なく用いられうる。なお、本実施形態においては、BGA型の表面実装部品を用いた例を用いて説明する。
BGA型の表面実装部品4は、回路基板2の上面の複数の電極パッド1に対応するように、ハンダからなる複数のバンプ電極5を有する。なお、複数のバンプ電極5の表面には、公知の方法により、予め、別工程において、フラックス6が転写塗布されている。
そして、図2(C)に示すように、表面実装部品4を搭載した回路基板2をリフロー処理することにより、バンプ電極5を溶融させるとともに、液状硬化性樹脂組成物3を硬化させる(リフロー工程)。リフロー工程は、リフロー炉を用いた一括リフローでも、ボンダやマウンタを用いた局所リフローであってもよい。
リフロー工程においては、所定のプロファイルに従って温度制御しながら、ハンダの融点以上に昇温することによりバンプ電極5を溶融させた後、降温してハンダを固化させることにより、電極間の接合を形成する。この場合において、表面実装部品4は、溶融ハンダの界面張力によるセルフアライメントにより、複数の電極パッド1から形成される実装領域により正確に配置されるとともに、液状硬化性樹脂組成物3の硬化が進行する。なお、本実施形態においては、バンプ電極5を形成するハンダの融点におけるゲル化時間が、35〜75秒の範囲である液状硬化性樹脂組成物3を用いるために、セルフアライメントに要する時間を充分に確保できるとともに、生産性にも優れている。前記ゲル化時間が短すぎる場合には、セルフアライメントが完了しないまま硬化が進行するおそれがあり、前記ゲル化時間が短すぎる場合には、液状硬化性樹脂組成物3中の成分が揮発や分解することによりボイドの発生が多くなるとともに、生産性が低下するおそれがある。
本実施形態の構成によれば、リフロー処理の際に、電極パッド1が液状硬化性樹脂組成物で覆われないために、例え、ソルダレジスト等からガスが発生したとしても、速やかに、電極パッド1の周囲の開放部分から、ガスを逃がすことができる。また、電極パッド1は液状硬化性樹脂組成物3で覆われていないために、液状硬化性樹脂組成物3によっては、セルフアライメントが全く阻害されない。さらに、液状硬化性樹脂組成物3の、バンプ電極11を形成するハンダの融点におけるゲル化時間が35〜75秒の範囲であるために、セルフアライメントの時間を充分に確保できるとともに、ボイドの発生を抑制することができる。また、液状硬化性樹脂組成物3自身にはフラックス活性剤を配合しなくとも、電極部分にのみフラックス6を塗布することにより、酸化被膜の除去を行うことができる。
以上説明した、本実施形態の表面実装方法によれば、回路基板に表面実装部品を実装することにより半導体装置のような実装部品構造体を得ることができる。本実施形態の表面実装方法は、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パッケージオンパッケージ(チップオンチップパッケージ)の実装を行う場合、あるいは、フリップチップ型の半導体チップをICサブストレートに実装する場合など、特に、限定されることなく用いられうる。
また、リフロー工程において溶融するハンダ成分は、表面実装部品のバンプ電極の側であっても、回路基板側の表面実装部品が実装される実装用電極の側にあってもよい。
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、本発明の範囲は、下記実施例により、何ら、限定して解釈されるものではない。
はじめに、本実施例で用いた液状エポキシ樹脂組成物の調製に用いた原材料について説明する。
(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)製「エピコート1001」(エポキシ当量470)
・ビスフェノールF型エポキシ樹脂:東都化成工業(株)「YDF8170」(エポキシ当量160)
・ナフタレン環含有エポキシ樹脂:DIC(株)製「エピクロンHP−4032D」(エポキシ当量143)
(硬化剤)
・フェノール樹脂型硬化剤:上記化学式(I)で表される、明和化成(株)製「MEH8000H」(水酸基当量141)
・酸無水型硬化剤:下記化学式(II)で表される、ジャパンエポキシレジン(株)製「エピキュアYH306」(酸無水物当量234)
(硬化促進剤)
・アミン系マイクロカプセル型潜在性硬化促進剤:旭化成ケミカルズ製「ノバキュアHX3722」
・アミン系硬化促進剤:味の素(株)製「アミキュアPN23」
(無機充填材)
・溶融シリカ:MRCユニテック製「QS07」(平均粒径0.7μm、最大粒径3μm、真比重2.2)を用いた。
・溶融シリカ:MRCユニテック製「QS04」(平均粒径4μm、最大粒径10μm、真比重2.2)を用いた。
・アルミナ:住友化学製「AA04」(平均粒径0.5μm、最大粒径3μm、真比重4.0)
・アクリル系消泡剤:楠本化成(株)製「OX77」
上記原材料を用いて、下記表1に記載した配合組成により、実施例1〜3及び5〜8、参考例1及び比較例1〜4の液状エポキシ樹脂組成物を調製した。なお、各液状エポキシ樹脂組成物はそれぞれ、表1で特定された、下記製造方法A、B、Cのいずれかの方法により混合調製された
(製造方法A)
下記表1に示す配合割合で各成分を配合し、ホモディスパー(特殊機化工業製)を用いて、300〜500rpmの条件で分散・混合した。
(製造方法B)
下記表1に示す配合割合で各成分を配合し、プラネタリーミキサーで混合した後、3本ロールを用いて分散した。
(製造方法C)
下記表1に示す配合割合で各成分を配合し、ビーズミル(ビューラー(株)製)を用いて分散・混合した後、さらにホモディスパー(特殊機化工業製)にて300〜500rpmの条件で分散・混合した。
・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)製「エピコート1001」(エポキシ当量470)
・ビスフェノールF型エポキシ樹脂:東都化成工業(株)「YDF8170」(エポキシ当量160)
・ナフタレン環含有エポキシ樹脂:DIC(株)製「エピクロンHP−4032D」(エポキシ当量143)
(硬化剤)
・フェノール樹脂型硬化剤:上記化学式(I)で表される、明和化成(株)製「MEH8000H」(水酸基当量141)
・酸無水型硬化剤:下記化学式(II)で表される、ジャパンエポキシレジン(株)製「エピキュアYH306」(酸無水物当量234)
・アミン系マイクロカプセル型潜在性硬化促進剤:旭化成ケミカルズ製「ノバキュアHX3722」
・アミン系硬化促進剤:味の素(株)製「アミキュアPN23」
(無機充填材)
・溶融シリカ:MRCユニテック製「QS07」(平均粒径0.7μm、最大粒径3μm、真比重2.2)を用いた。
・溶融シリカ:MRCユニテック製「QS04」(平均粒径4μm、最大粒径10μm、真比重2.2)を用いた。
・アルミナ:住友化学製「AA04」(平均粒径0.5μm、最大粒径3μm、真比重4.0)
・アクリル系消泡剤:楠本化成(株)製「OX77」
上記原材料を用いて、下記表1に記載した配合組成により、実施例1〜3及び5〜8、参考例1及び比較例1〜4の液状エポキシ樹脂組成物を調製した。なお、各液状エポキシ樹脂組成物はそれぞれ、表1で特定された、下記製造方法A、B、Cのいずれかの方法により混合調製された
(製造方法A)
下記表1に示す配合割合で各成分を配合し、ホモディスパー(特殊機化工業製)を用いて、300〜500rpmの条件で分散・混合した。
(製造方法B)
下記表1に示す配合割合で各成分を配合し、プラネタリーミキサーで混合した後、3本ロールを用いて分散した。
(製造方法C)
下記表1に示す配合割合で各成分を配合し、ビーズミル(ビューラー(株)製)を用いて分散・混合した後、さらにホモディスパー(特殊機化工業製)にて300〜500rpmの条件で分散・混合した。
なお、得られた液状エポキシ樹脂組成物は以下の方法により評価した。
(1)ゲル化時間
217±2℃に設定したホットプレートに、約1gの液状エポキシ樹脂組成物を載置し、これを1秒間隔で攪拌して、攪拌不能になるまでの時間を測定した。
217±2℃に設定したホットプレートに、約1gの液状エポキシ樹脂組成物を載置し、これを1秒間隔で攪拌して、攪拌不能になるまでの時間を測定した。
(2)粘度
調製直後の液状エポキシ樹脂組成物を、室温(25℃)において、B型粘度計を用いて測定した。
調製直後の液状エポキシ樹脂組成物を、室温(25℃)において、B型粘度計を用いて測定した。
(3)接着強度
セラミック基板上に液状エポキシ樹脂組成物を塗布し、2×2mmのチップを貼り合わせ、後述する条件でリフロー処理したもの、及びリフロー処理後125℃3時間のアフターキュアを行ったものについてダイシェア強度の測定を行った。
セラミック基板上に液状エポキシ樹脂組成物を塗布し、2×2mmのチップを貼り合わせ、後述する条件でリフロー処理したもの、及びリフロー処理後125℃3時間のアフターキュアを行ったものについてダイシェア強度の測定を行った。
[実施例1〜3及び5〜8、参考例1、比較例1〜2]
回路基板として、BGA搭載部としてディジーチェーン電極を有する、FR−4グレード回路基板(32×115×0.8(mm))を用いた。なお、回路基板は120℃でベーキングした後、24時間室温に放置したものを用いた。また、実装部品として、Sn−3.5Ag−0.5Cuの鉛フリーハンダ(融点217℃)からなる、ディジーチェーン電極に対応するペリフェラル配列のハンダボールが形成された電極を有するPKGサイズ0.5ピッチのミニBGAを用いた。
回路基板として、BGA搭載部としてディジーチェーン電極を有する、FR−4グレード回路基板(32×115×0.8(mm))を用いた。なお、回路基板は120℃でベーキングした後、24時間室温に放置したものを用いた。また、実装部品として、Sn−3.5Ag−0.5Cuの鉛フリーハンダ(融点217℃)からなる、ディジーチェーン電極に対応するペリフェラル配列のハンダボールが形成された電極を有するPKGサイズ0.5ピッチのミニBGAを用いた。
はじめに、回路基板の表面に、電極部に載せないようにして、ディジーチェーンの中央部分等に、約0.01gの液状エポキシ樹脂組成物をディスペンサーで塗布した。
そして、ミニBGAのハンダボールにフラックス(株式会社日本スペリア社 RM−5)を転写塗布した後、回路基板のディジーチェーン電極とミニBGAのハンダボールとを位置合わせして搭載した。そして、それらを、ソーク温度150℃で120秒間、最高温度240℃で220℃以上を30秒間のプロファイル条件に設定したリフロー炉に導入した(リフロー処理)。リフロー処理により、電極の接合と樹脂硬化が行われ半導体装置が得られた。なお、半導体装置は各実施例及び比較例につき、25個作成した。
そして、得られた半導体装置を次のような評価方法により評価した。
(4)初期接続性
回路基板表面の導体配線に形成された測定用端子にデジタルマルチメーターのプローブを当てて、電気的動作確認を行い、任意に選んだ20個の半導体装置のうち、導通不良が発生したものの個数により初期接続性を評価した。
回路基板表面の導体配線に形成された測定用端子にデジタルマルチメーターのプローブを当てて、電気的動作確認を行い、任意に選んだ20個の半導体装置のうち、導通不良が発生したものの個数により初期接続性を評価した。
(5)DSC反応率
任意に選んだ5個の半導体装置の、搭載されたミニBGAを引き剥がし、硬化した樹脂成分を回収した。そして、回収された樹脂成分の発熱量を示差走査熱量計(DSC)により測定した。そして、予め測定された未硬化樹脂の発熱量に対する、回収された樹脂成分の発熱量の割合を算出した。
任意に選んだ5個の半導体装置の、搭載されたミニBGAを引き剥がし、硬化した樹脂成分を回収した。そして、回収された樹脂成分の発熱量を示差走査熱量計(DSC)により測定した。そして、予め測定された未硬化樹脂の発熱量に対する、回収された樹脂成分の発熱量の割合を算出した。
(6)残留ボイド量評価
得られた半導体装置のミニBGA側から研削し、ミニBGAと回路基板との間に形成された硬化樹脂層におけるボイドの発生の有無を断面観察により確認した。そして、硬化樹脂中に残留するボイドの大きさが30μm未満であって、かつ全残留ボイドの合計面積が半導体素子の面積に対して5%未満であるものを「○」、硬化樹脂中に残留するボイドの大きさが30μm未満であって、かつ全残留ボイドの合計面積が半導体素子の面積に対して5%以上30%未満であるものを「△」、硬化樹脂中に残留するボイドの大きさを問わず、全残留ボイドの合計面積が半導体素子の面積に対して30%以上であるものを「×」と評価した。
得られた半導体装置のミニBGA側から研削し、ミニBGAと回路基板との間に形成された硬化樹脂層におけるボイドの発生の有無を断面観察により確認した。そして、硬化樹脂中に残留するボイドの大きさが30μm未満であって、かつ全残留ボイドの合計面積が半導体素子の面積に対して5%未満であるものを「○」、硬化樹脂中に残留するボイドの大きさが30μm未満であって、かつ全残留ボイドの合計面積が半導体素子の面積に対して5%以上30%未満であるものを「△」、硬化樹脂中に残留するボイドの大きさを問わず、全残留ボイドの合計面積が半導体素子の面積に対して30%以上であるものを「×」と評価した。
(7)発生ボイド量評価
また、ミニBGAの代わりにカバーガラス(ガラスチップ)を搭載し、上述したのと同様のプロファイル条件を作成することができるリフローシミュレーターと呼ばれる高温観察装置を用い、カバーガラス越しに上面からボイドの発生をリアルタイムに観察した。そして、10個未満のボイドがガラスカバーの端部に向かって湧き上がるのが観察された場合を「○」、10個以上50個未満のボイドがガラスカバーの端部に向かって湧き上がるのが観察された場合を「△」、それ以上のボイドが連続的に湧き上がったものを「×」と評価した。
また、ミニBGAの代わりにカバーガラス(ガラスチップ)を搭載し、上述したのと同様のプロファイル条件を作成することができるリフローシミュレーターと呼ばれる高温観察装置を用い、カバーガラス越しに上面からボイドの発生をリアルタイムに観察した。そして、10個未満のボイドがガラスカバーの端部に向かって湧き上がるのが観察された場合を「○」、10個以上50個未満のボイドがガラスカバーの端部に向かって湧き上がるのが観察された場合を「△」、それ以上のボイドが連続的に湧き上がったものを「×」と評価した。
(8)温度サイクル(TC)性
初期接続性(4)の評価において、断線不良が認められない半導体装置を10個用意し、これらの温度サイクル性を評価した。これらのサンプルに−55℃で30分間、125℃で30分間を1サイクルとする気相中での温度サイクルを与え、2000サイクルまで100サイクルごとに半導体装置の動作確認を導通確認により行い、10%異常抵抗値が上昇したものを動作不良と判定した。そして、10個のサンプルのうち動作不良が発生した個数が5個に達したときのサイクル数により評価した。
初期接続性(4)の評価において、断線不良が認められない半導体装置を10個用意し、これらの温度サイクル性を評価した。これらのサンプルに−55℃で30分間、125℃で30分間を1サイクルとする気相中での温度サイクルを与え、2000サイクルまで100サイクルごとに半導体装置の動作確認を導通確認により行い、10%異常抵抗値が上昇したものを動作不良と判定した。そして、10個のサンプルのうち動作不良が発生した個数が5個に達したときのサイクル数により評価した。
(9)落下試験
初期接続性(4)の評価において、断線不良が認められない半導体装置を5個用意し、これらの落下信頼性を評価した。所定のホルダーに半導体装置をセットし、総重量を100gとなるようにして170cmからの落下試験を実施し、樹脂クラックの発生回数及び電気的な瞬断が発生するまでの回数を評価した。
初期接続性(4)の評価において、断線不良が認められない半導体装置を5個用意し、これらの落下信頼性を評価した。所定のホルダーに半導体装置をセットし、総重量を100gとなるようにして170cmからの落下試験を実施し、樹脂クラックの発生回数及び電気的な瞬断が発生するまでの回数を評価した。
結果を表1に示す。
本発明に係る実施例実施例1〜3及び5〜8においては、初期接続性評価において、導通不良が全く見られなかった。一方、ゲル時間が短かった比較例1においては、20個中3個の導通不良が発生した。これは、リフロー時における液状硬化樹脂の硬化速度が速すぎることにより、セルフアライメントが行われる時間が充分に確保できなかったためであると思われる。また、ゲル化時間が長すぎる比較例2においては、発生ボイド量及び残留ボイド量の何れも多かった。これは、リフロー処理において硬化が速やかに進行しないために、未反応成分が揮発したためであると思われる。
1,11 電極パッド
2,10 回路基板
3,13 液状熱硬化性樹脂組成物(アンダーフィル樹脂)
4,14 表面実装部品
5,15 バンプ電極
6 フラックス
2,10 回路基板
3,13 液状熱硬化性樹脂組成物(アンダーフィル樹脂)
4,14 表面実装部品
5,15 バンプ電極
6 フラックス
Claims (9)
- エポキシ樹脂と、フェノール樹脂硬化剤と、マイクロカプセル化された潜在性硬化促進剤とを含む、アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物。
- 25℃でB型粘度計にて測定した粘度が15〜90Pa・sである、請求項1または2に記載のアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物。
- 最大粒径が5μm以下である無機充填材を、樹脂組成物全量に対して真比重換算で20〜40質量%の割合で含有する、請求項1〜3の何れか1項に記載のアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物。
- 前記無機充填材が、球状非晶質シリカ又はアルミナの少なくとも何れか一方を含有する、請求項4に記載のアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物。
- バンプ電極を有するフリップチップ型の表面実装部品が、前記バンプ電極と接合される実装用電極を有する回路基板に実装された実装部品構造体であって、前記実装用電極の形成面及び前記バンプ電極の形成面の少なくともいずれか一方の面に、該電極を覆わないように請求項1〜5のいずれかに記載のアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物が塗布された実装部品構造体。
- バンプ電極を有するフリップチップ型の表面実装部品を、前記バンプ電極と接合される実装用電極を有する回路基板に実装するための表面実装方法であって、
前記バンプ電極または前記実装用電極の何れか一方がハンダで形成されており、
前記実装用電極の形成面及び前記バンプ電極の形成面の少なくともいずれか一方の面に、該電極を覆わないように請求項1〜5のいずれかに記載のアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程の後、前記バンプ電極と前記実装用電極とが対向するように前記表面実装部品を前記回路基板に搭載する搭載工程と、
前記表面実装部品を搭載した前記回路基板をリフロー処理することにより、前記ハンダを溶融させるとともに、前記アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物を硬化させるためのリフロー工程とを備え、
前記アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物の、前記ハンダの融点におけるゲル化時間が35〜75秒の範囲であることを特徴とする表面実装方法。 - 前記アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物がフラックス活性剤を含有せず、且つ、前記バンプ電極または前記実装用電極にはフラックス活性剤が塗布または混合されている請求項7に記載の表面実装方法。
- 前記回路基板として、前記バンプ電極と接合される実装用電極を有するフリップチップ型の表面実装部品を用いる請求項7または8に記載の表面実装方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015031371A JP2015108155A (ja) | 2015-02-20 | 2015-02-20 | アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物、並びにそれを用いた実装部品構造体及び実装部品の表面実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015031371A JP2015108155A (ja) | 2015-02-20 | 2015-02-20 | アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物、並びにそれを用いた実装部品構造体及び実装部品の表面実装方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009010829A Division JP2010171118A (ja) | 2009-01-21 | 2009-01-21 | 実装部品の表面実装方法、その方法を用いて得られる実装部品構造体、及びその方法に用いられるアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015108155A true JP2015108155A (ja) | 2015-06-11 |
Family
ID=53438723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015031371A Withdrawn JP2015108155A (ja) | 2015-02-20 | 2015-02-20 | アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物、並びにそれを用いた実装部品構造体及び実装部品の表面実装方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015108155A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11195769B2 (en) | 2017-03-07 | 2021-12-07 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Thermosetting composition for use as underfill material, and semiconductor device |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002203874A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Toray Eng Co Ltd | チップの実装方法 |
JP2003160637A (ja) * | 2001-11-27 | 2003-06-03 | Nippon Steel Chem Co Ltd | フリップチップ実装用樹脂組成物及び半導体装置 |
JP2004027005A (ja) * | 2002-06-25 | 2004-01-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 封止用液状エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
JP2006232950A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 封止用液状エポキシ樹脂組成物、半導体装置及びその製造方法 |
JP2007051184A (ja) * | 2005-08-16 | 2007-03-01 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 熱硬化型エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置 |
JP2007189210A (ja) * | 2005-12-13 | 2007-07-26 | Shin Etsu Chem Co Ltd | フリップチップ型半導体装置の組立方法及びその方法を用いて製作された半導体装置 |
JP2008050544A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Matsushita Electric Works Ltd | エポキシ樹脂組成物、半導体装置及び半導体装置の製造方法。 |
JP2008239822A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Matsushita Electric Works Ltd | 熱硬化性樹脂組成物及び電子デバイス |
-
2015
- 2015-02-20 JP JP2015031371A patent/JP2015108155A/ja not_active Withdrawn
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002203874A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Toray Eng Co Ltd | チップの実装方法 |
JP2003160637A (ja) * | 2001-11-27 | 2003-06-03 | Nippon Steel Chem Co Ltd | フリップチップ実装用樹脂組成物及び半導体装置 |
JP2004027005A (ja) * | 2002-06-25 | 2004-01-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 封止用液状エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
JP2006232950A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 封止用液状エポキシ樹脂組成物、半導体装置及びその製造方法 |
JP2007051184A (ja) * | 2005-08-16 | 2007-03-01 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 熱硬化型エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置 |
JP2007189210A (ja) * | 2005-12-13 | 2007-07-26 | Shin Etsu Chem Co Ltd | フリップチップ型半導体装置の組立方法及びその方法を用いて製作された半導体装置 |
JP2008050544A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Matsushita Electric Works Ltd | エポキシ樹脂組成物、半導体装置及び半導体装置の製造方法。 |
JP2008239822A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Matsushita Electric Works Ltd | 熱硬化性樹脂組成物及び電子デバイス |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11195769B2 (en) | 2017-03-07 | 2021-12-07 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Thermosetting composition for use as underfill material, and semiconductor device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2010084858A1 (ja) | 実装部品の表面実装方法、その方法を用いて得られる実装部品構造体、及びその方法に用いられるアンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物 | |
JP5900602B2 (ja) | 半導体用接着剤、フラックス剤、半導体装置の製造方法及び半導体装置 | |
JP5296996B2 (ja) | 熱硬化性樹脂組成物及び電子デバイス | |
JP5915727B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
WO2013125684A1 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP6800140B2 (ja) | フリップチップ実装体の製造方法、フリップチップ実装体、および先供給型アンダーフィル用樹脂組成物 | |
JP2017119287A (ja) | 樹脂フラックスはんだペースト及び実装構造体 | |
US20180229333A1 (en) | Solder paste and mount structure obtained by using same | |
JP2017080797A (ja) | はんだペースト及びはんだ付け用フラックス及びそれを用いた実装構造体 | |
JP4206631B2 (ja) | 熱硬化性液状封止樹脂組成物、半導体素子の組立方法及び半導体装置 | |
JP2013256584A (ja) | 熱硬化性樹脂組成物およびフラックス組成物とそれを用いた半導体装置 | |
JP2007246687A (ja) | アンダーフィル用液状樹脂組成物、並びにそれを用いた半導体装置の製造方法及び半導体装置 | |
WO2004059721A1 (ja) | 電子部品装置 | |
JP2020163404A (ja) | はんだペーストおよび実装構造体 | |
JP4876935B2 (ja) | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 | |
JP5867584B2 (ja) | 半導体用接着剤及び半導体装置の製造方法 | |
JP6956365B2 (ja) | はんだペーストとそれにより得られる実装構造体 | |
JP2008085264A (ja) | 半導体装置 | |
JP6187894B2 (ja) | 回路装置の製造方法、半導体部品の実装構造および回路装置 | |
JP2015108155A (ja) | アンダーフィル用液状エポキシ樹脂組成物、並びにそれを用いた実装部品構造体及び実装部品の表面実装方法 | |
JP4940768B2 (ja) | 液状樹脂組成物及び半導体装置の製造方法 | |
JP4729873B2 (ja) | 半導体素子の組立方法 | |
JP4940486B2 (ja) | エポキシ樹脂組成物、半導体装置及びその製造方法 | |
JP2013253183A (ja) | 先供給型液状半導体封止樹脂組成物 | |
JP5958799B2 (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 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160219 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160301 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20160421 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160512 |