JP4079125B2 - エポキシ樹脂組成物並びに半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
樹脂A:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(東都化成株式会社製、品番「エポトートYDF−8170」、エポキシ当量160)
樹脂B:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(東都化成株式会社製、品番「エポトートYD−8125」、エポキシ当量172)
樹脂C:脂環式エポキシ(上記化学式(1)で示される脂環式エポキシ)(ダイセル化学工業株式会社製、品番「セロキサイド2021」、エポキシ当量134)
樹脂D:ナフタレン環含有エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業株式会社製、品番「エピクロンHP−4032」、エポキシ当量143)
樹脂E:上記化学式(2)で示されるナフタレン環含有4官能型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業株式会社製、品番「エピクロンEXA4701」、エポキシ当量165)
(硬化剤)
硬化剤A:イミダゾール誘導体を作製した。すなわち、この硬化剤Aは、2−メチルイミダゾール(四国化成株式会社製、品番「キュアゾール2MZ-P」)20gと、上記化学式(1)で示される脂環式エポキシ40gとを用いて、米国特許第4066625号明細書に記載されているのと同様の方法によって作製した。
硬化剤D:メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(MHHPA、大日本インキ化学工業株式会社製、品番「エピクロンB−650」、硬化剤当量168)
硬化剤E:四塩基酸無水物(大日本インキ化学工業株式会社製、品番「エピクロンB−4400」、硬化剤当量132)
硬化剤F:イミダゾール類を核とするマイクロカプセル(旭化成工業株式会社製、品番「ノバキュアHX3722」)
硬化剤G:カチオン重合開始剤(三新化学工業株式会社、品番「サンエイドSI−60L」)
なお、硬化剤当量とは、エポキシ樹脂に対する硬化剤との化学量論上の反応基のモル比で硬化剤の分子量を除した量である。
充填材A:球状非晶質シリカ(三菱レイヨン株式会社製、品番「シリカエースQS−07」、最大粒径3μm、真比重2.2)
充填材B:球状非晶質シリカ(株式会社アドマテックス製、品番「アドマファインSE1050」、最大粒径0.6μm、真比重2.2)
(導電粒子)
ポリスチレン系の高分子粒子の核の表面をAuめっきしたもの(積水ファインケミカル株式会社製、品番「ミクロパールAU−205」、粒子径5μm)
(添加剤)
シランカップリング剤
エポキシ樹脂組成物の構成成分であるエポキシ樹脂、硬化剤、導電粒子を表1に示す配合量で配合し、これをホモディスパー(特殊機化工業製)にて300〜500rpmの条件で分散・混合することによって、エポキシ樹脂組成物を調製した。
エポキシ樹脂組成物の構成成分であるエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材及びその他の成分を表1に示す配合量で配合し、これをプラネタリーミキサーで混合し、さらに3本ロールにて分散することによって、エポキシ樹脂組成物を調製した。
エポキシ樹脂組成物の構成成分であるエポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填材を表1に示す配合量で配合し、これをビューラー社製ビーズミルにて分散・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・混合することによって、エポキシ樹脂組成物を調製した。
ホットプレートの温度を150±2℃に設定し、このホットプレート上に約1gのエポキシ樹脂組成物を置き、これを1秒間隔で撹拌して撹拌不能になるまでの時間を測定した。結果を表2に示す。
接触面積が0.7cm角の剪断引っ張り試験で密着性を評価した。具体的には、1.6mm厚のFR4の銅張り両面板に金メッキを施し、これを0.7cm幅×7cm長に切り出し、端部から1cmの部分をアセトンで十分に脱脂した。このようにして得られた2枚の板の脱脂した端部同士をエポキシ樹脂組成物により接着して引っ張り試験片を得た。エポキシ樹脂組成物の硬化条件は150℃、1時間である。そして剪断引っ張り試験機を用いて上記の試験片について密着力を測定した。結果を表2に示す。
この試験では、以下の回路基板と半導体チップを用いた。回路基板のチップ搭載部にエポキシ樹脂組成物をディスペンサーで約0.01g塗布し、回路基板の基板電極と半導体チップの金属バンプとの位置合わせを行った後、1バンプ当たり50gとなるように荷重を加えて半導体チップを回路基板に押し付けることによって、半導体装置を得た。この際、樹脂部分が260℃で5秒間曝されるように加熱を行った。圧接後の半導体装置を室温まで冷却した後、プローブを回路基板の電極に当てて電気的動作確認を行い、初期接続性を評価した。各エポキシ樹脂組成物について20個の初期接続性を評価した。結果を表2に示す。
(3)で用いたのと同じ半導体装置について、半導体チップの端部と回路基板との間に形成されるフィレットの形状、成分分離の有無を評価した。評価基準は、半導体チップの4辺に形成されたフィレットが成分分離せずにチップ側面全体を覆っており、チップ上面に這い上がっていない場合は「○」とし、チップ側面の一部しか保護していないかあるいは全部を覆っていてもフィレット先端部に成分分離が認められた場合は「△」とし、フィレットが形成されないかあるいは形成されてもチップ上面に這い上がっている場合は「×」として、フィレット性を判定した。結果を表2に示す。
(3)で用いたのと同じ半導体装置について、半導体チップと回路基板との間の樹脂部分のボイド(気泡)発生の有無を複合材料用超音波検査装置で評価した。評価基準は、ボイドの大きさが30μm未満で、全ボイドの面積の合計が半導体チップの面積に対して1%未満であれば「○」とし、それ以外であれば「×」として、ボイド発生量を判定した。結果を表2に示す。
(3)で用いたのと同じ半導体装置について、半導体装置の電気的動作が良品であったものを10個取り出し、これらを温度サイクル性を評価するためのサンプルとした。これらのサンプルに−25℃で5分間、125℃で5分間を1サイクルとする気相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行い、良否を判定した。10個のサンプルのうち不良の数が5個に達したときのサイクル数を求めた。結果を表2に示す。
Claims (8)
- エポキシ樹脂として、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、これらの水素添加型のエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂から選択される少なくとも1種のものを用いて成ることを特徴とする請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 導電粒子を含有して成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
- ゲル化時間が150℃において6〜50秒であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
- 充填材として最大粒径が0.1〜10μmである球状非晶質シリカを含有して成ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物で半導体チップを封止して成ることを特徴とする半導体装置。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を用いて回路基板と半導体チップとを熱圧接により接着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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