JP4176619B2 - Flip chip mounting side fill material and semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置を製造する際に用いられる、ブリードが無く、耐熱衝撃性に優れたフリップチップ実装用サイドフィル材に関する。   The present invention relates to a side-fill material for flip chip mounting which is used when manufacturing a semiconductor device and has no bleed and excellent in thermal shock resistance.

電気機器の小型、軽量化、高性能化等にともない、近年では半導体の実装方式として、旧来のピン挿入タイプではなく、表面実装、即ちベアチップ実装が採用されるようになっている。このベアチップ実装にも各種の方法が提案され実施されており、その主たる例としてフリップチップ(FC)実装がある。FC実装とは、LSIチップ等の半導体チップの配線パターン面に高さが10〜100μm程度のバンプと称される電極を数個〜数千個形成し、前記バンプと前記バンプに対応する基板上の電極とを、導電ペースト、半田等を用い、例えば高温のリフロー炉を通過させて接合する方式である。   In recent years, surface mounting, that is, bare chip mounting, has been adopted as a semiconductor mounting method, instead of the conventional pin insertion type, as electric devices have become smaller, lighter, and higher performance. Various methods have been proposed and implemented for this bare chip mounting, and a main example is flip chip (FC) mounting. In FC mounting, several to several thousand electrodes called bumps having a height of about 10 to 100 μm are formed on the wiring pattern surface of a semiconductor chip such as an LSI chip, and the bumps and the bumps are formed on the substrate. In this method, the electrodes are joined using, for example, a high-temperature reflow furnace using a conductive paste, solder, or the like.

また、FC実装に際する封止材による封止方式には、LSIチップのバンプ高さに由来する基板と半導体チップとの間の20〜40μm程度の間隙を封止することを目的として、前記間隙内に封止材を充填するアンダーフィルタイプと、チップ周辺部のみを封止するサイドフィルタイプとの二つの方法がある。前記両者ともに一長一短があるが、例えば、デバイスの内部の素子が光学的に構成されている場合、又は配線構造が緻密である場合には、上記間隙部に影響を及ぼすことがないことから、アンダーフィルタイプよりもサイドフィルタイプの方が適している。   In addition, the sealing method using the sealing material in the FC mounting is for the purpose of sealing a gap of about 20 to 40 μm between the substrate and the semiconductor chip derived from the bump height of the LSI chip. There are two methods, an underfill type in which a sealing material is filled in the gap and a side fill type in which only the periphery of the chip is sealed. Both of them have advantages and disadvantages. For example, if the internal elements of the device are optically configured, or if the wiring structure is dense, the gap is not affected. The side fill type is more suitable than the fill type.

また、アンダーフィルタイプでは、上記間隙部の封止・充填工程に比較的長い時間を要することから、工程面及び生産性の点からみて、サイドフィルタイプの方がより好ましい。(なお、以下、前記サイドフィルタイプの方法で用いられる封止材を「サイドフィル材」という。)   In the underfill type, since the sealing and filling process of the gap portion requires a relatively long time, the side fill type is more preferable from the viewpoint of process and productivity. (Hereinafter, the sealing material used in the side fill type method is referred to as “side fill material”.)

しかし、サイドフィルタイプの場合、サイドフィル材の上記間隙への侵入を制御することが困難である、及び封止後にサイドフィル材由来の液状成分がブリードするという問題があることが、指摘されており、その対策が望まれていた。更に、アンダーフィルタイプと比較すると、サイドフィルタイプでは、サイドフィル材の使用形態あるいは封止構造上、サイドフィル材と基板との接触面積がより小さく、かつ熱衝撃を受けやすい構造となっているので、クラック発生等の抑制のためにサイドフィル材の硬化物は応力緩和性能を有することが必要とされていた。
なお、上記記載事項の関連先行技術文献としては、特許文献1〜特許文献4が挙げられる。
However, in the case of the side fill type, it is pointed out that there is a problem that it is difficult to control the penetration of the side fill material into the gap, and the liquid component derived from the side fill material bleeds after sealing. The countermeasure was desired. Furthermore, compared with the underfill type, the side fill type has a structure in which the contact area between the side fill material and the substrate is smaller and more susceptible to thermal shock because of the usage pattern or sealing structure of the side fill material. Therefore, the cured product of the side fill material is required to have stress relaxation performance in order to suppress the occurrence of cracks and the like.
In addition, patent document 1-patent document 4 are mentioned as a related prior art document of the said description matter.

特開平11−163513号公報JP-A-11-163513 特開平9−260534号公報JP 9-260534 A 特開平10−321666号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-321666 特開2001−77246号公報JP 2001-77246 A

本発明は、上記事情に鑑みて、サイドフィル材由来の液状成分のブリードを抑制でき、サイドフィル材の基板と半導体チップとの間の間隙への侵入を適度な一定範囲に制御することによって封止性能が高く、かつ硬化物の応力緩和性能により耐クラック性に優れた信頼性の高い半導体製品を与えるフリップチップ用サイドフィル材を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention can suppress bleeding of the liquid component derived from the side fill material, and control the penetration of the side fill material into the gap between the substrate and the semiconductor chip by controlling it to an appropriate fixed range. An object of the present invention is to provide a flip-chip side-fill material that provides a highly reliable semiconductor product that has high sealing performance and is excellent in crack resistance due to stress relaxation performance of a cured product.

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成することができた。
即ち、本発明は、
(A)液状エポキシ樹脂、
(B)硬化剤、
(C)メタクリル酸アルキル共重合体、
(D)粒径45μm以上の粒子の含有率が1質量%以下であり、かつ平均粒径が0.5μm以上5μm未満である無機充填材、
(E)非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された、平均粒径が0.01〜0.10μmである無機充填材、及び
(F)変性シリコーン樹脂
を含有し、かつ25℃における粘度が100Pa・s以上1000Pa・s未満の液状エポキシ樹脂組成物を含む、基板と該基板上に搭載された半導体チップとを含む半導体装置のフリップチップ実装用サイドフィル材、及び半導体装置を提供するものである。
(なお、以下、前記「液状エポキシ樹脂組成物」を「本発明の液状エポキシ樹脂組成物」ということがある。)
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor was able to complete the present invention.
That is, the present invention
(A) Liquid epoxy resin,
(B) a curing agent,
(C) an alkyl methacrylate copolymer,
(D) an inorganic filler having a content of particles having a particle size of 45 μm or more of 1% by mass or less and an average particle size of 0.5 μm or more and less than 5 μm;
(E) An inorganic filler having an average particle diameter of 0.01 to 0.10 μm, which has been surface-treated with a non-reactive organosilicon compound, and (F) a modified silicone resin, and a viscosity at 25 ° C. of 100 Pa. Provided is a side-fill material for flip chip mounting of a semiconductor device including a substrate and a semiconductor chip mounted on the substrate, which includes a liquid epoxy resin composition of s or more and less than 1000 Pa · s, and a semiconductor device. .
(Hereinafter, the “liquid epoxy resin composition” may be referred to as “the liquid epoxy resin composition of the present invention”.)

本発明のフリップチップ実装用サイドフィル材は、液状成分のブリードの発生を抑制することができるとともに、基板と半導体チップとの間の間隙へ適度に侵入して充填することができる。そして、硬化物の熱膨張収縮によるクラックの発生、及び基板等からの剥離を防止することができ、高温高湿下の条件において、また、耐熱衝撃試験等の過酷な条件下においても、良好な封止特性を発揮することができるので、信頼性の高い半導体装置を与えることができる。   The side-fill material for flip chip mounting according to the present invention can suppress generation of bleed of a liquid component and can appropriately enter and fill a gap between the substrate and the semiconductor chip. And it can prevent the occurrence of cracks due to thermal expansion and contraction of the cured product and peeling from the substrate, etc., and is good even under conditions of high temperature and high humidity and severe conditions such as a thermal shock test. Since the sealing characteristics can be exhibited, a highly reliable semiconductor device can be provided.

以下、本発明につき更に詳しく説明する。
[液状エポキシ樹脂組成物]
[(A)液状エポキシ樹脂]
本発明の液状エポキシ樹脂組成物に用いられる(A)成分の液状エポキシ樹脂は、サイドフィル材に硬化性を付与する成分であり、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するものであり、それ自体が室温で液状のものであることとの条件を満たせば、分子構造、分子量等は特に限定されず、公知のエポキシ樹脂を全て用いることができる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
[Liquid epoxy resin composition]
[(A) Liquid epoxy resin]
The liquid epoxy resin of the component (A) used in the liquid epoxy resin composition of the present invention is a component that imparts curability to the side fill material, and has two or more epoxy groups in one molecule. The molecular structure, molecular weight and the like are not particularly limited as long as they satisfy the condition that they themselves are liquid at room temperature, and all known epoxy resins can be used.

この(A)成分としては、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型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;脂環式エポキシ樹脂;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等のノボラック型エポキシ樹脂;トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂等のトリフェノールアルカン型エポキシ樹脂;フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの液状エポキシ樹脂は1種単独でも2種以上組み合わせても使用することができる。   Examples of the component (A) include bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resins and bisphenol F type epoxy resins; alicyclic epoxy resins; phenol novolac type epoxy resins and novolak type epoxy resins such as cresol novolak type epoxy resins. Resin; Triphenolalkane type epoxy resin such as triphenolmethane type epoxy resin and triphenolpropane type epoxy resin; Phenol aralkyl type epoxy resin, Biphenyl aralkyl type epoxy resin, Stilbene type epoxy resin, Naphthalene type epoxy resin, Biphenyl type epoxy resin And cyclopentadiene type epoxy resin. These liquid epoxy resins can be used singly or in combination of two or more.

これらの中でも、特に、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。更に、下記構造で示されるエポキシ樹脂も好ましく使用することができる。   Among these, bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin are particularly preferable. Furthermore, an epoxy resin represented by the following structure can also be preferably used.

Figure 0004176619
Figure 0004176619

また、この(A)成分の液状エポキシ樹脂中に含まれる全塩素含有量は、1,500ppm以下、特に1,000ppm以下であることが望ましい。また、液状エポキシ樹脂を50質量%含む水中における100℃×20時間の条件で抽出された塩素イオンの量が、10ppm以下であることが望ましい。前記全塩素含有量および前記抽出塩素イオンの量が、前記上限以下であれば、耐湿性が良好であり、半導体装置の信頼性を損なうことがない。   Further, the total chlorine content contained in the liquid epoxy resin of the component (A) is preferably 1,500 ppm or less, particularly 1,000 ppm or less. Moreover, it is desirable that the amount of chlorine ions extracted under conditions of 100 ° C. × 20 hours in water containing 50% by mass of a liquid epoxy resin is 10 ppm or less. If the total chlorine content and the amount of extracted chlorine ions are not more than the upper limit, the moisture resistance is good and the reliability of the semiconductor device is not impaired.

[(B)硬化剤]
本発明の液状エポキシ樹脂組成物に用いられる(B)成分は、(A)成分の液状エポキシ樹脂を硬化させる成分である。この(B)成分としては、(A)成分中のエポキシ基と反応可能な官能基、例えば、フェノール性水酸基、アミノ基等の一価の基であれば、それを2個以上、また、例えば、酸無水物基等の実質上二価の基であれば、それを1個以上有する化合物であればよく、分子構造、分子量等は特に限定されず、公知のエポキシ樹脂硬化剤を全て使用することができる。
[(B) Curing agent]
The component (B) used in the liquid epoxy resin composition of the present invention is a component for curing the liquid epoxy resin as the component (A). As the component (B), two or more functional groups capable of reacting with the epoxy group in the component (A), for example, a monovalent group such as a phenolic hydroxyl group and an amino group, As long as it is a substantially divalent group such as an acid anhydride group, it may be a compound having one or more thereof, and the molecular structure, molecular weight, etc. are not particularly limited, and all known epoxy resin curing agents are used. be able to.

この(B)成分としては、例えば、1分子中にフェノール性水酸基を少なくとも2個以上有するフェノール樹脂が挙げられ、より具体的には、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂;パラキシリレン変性ノボラック樹脂、メタキシリレン変性ノボラック樹脂、オルソキシリレン変性ノボラック樹脂等のキシリレン変性ノボラック樹脂;ビスフェノールA型樹脂、ビスフェノールF型樹脂等のビスフェノール型フェノール樹脂;ビフェニル型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、フェノールアラルキル型樹脂、ビフェニルアラルキル型樹脂等のフェノール樹脂;トリフェノールメタン型樹脂、トリフェノールプロパン型樹脂等のトリフェノールアルカン型樹脂及びその重合体等のフェノール樹脂;ナフタレン環含有フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等;がいずれも使用可能である。   Examples of the component (B) include phenol resins having at least two phenolic hydroxyl groups in one molecule. More specifically, novolak type phenol resins such as phenol novolak resin and cresol novolak resin; paraxylylene Modified novolak resins, metaxylylene modified novolak resins, orthoxylylene modified novolak resins and other xylylene modified novolak resins; bisphenol A type resins, bisphenol F type resins and other bisphenol type phenol resins; biphenyl type phenol resins, resol type phenol resins, phenol aralkyls Type resins, biphenyl aralkyl type resins and other phenol resins; triphenol methane type resins, triphenol alkane type resins such as triphenol propane type resins, and their polymers Lumpur resin; naphthalene ring-containing phenolic resins, dicyclopentadiene-modified phenol resin; are both available.

(B)成分がアミンである場合としては、例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ビス(4−アミノ−3−メチルジンクロヘキシル)メタン、ジアミノジンクロヘキシルメタン、ビス(アミノメチル)シクロヘキサン等の脂肪族アミン;メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン等の芳香族アミン等が挙げられる。   Examples of the case where the component (B) is an amine include, for example, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, diethylaminopropylamine, bis (4-amino-3-methylzincyclohexyl) methane, diaminozine cyclohexylmethane, Aliphatic amines such as bis (aminomethyl) cyclohexane; metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone, 3,3′-diethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,3 ′, 5,5′-tetraethyl- And aromatic amines such as 4,4′-diaminodiphenylmethane.

(B)成分が酸無水物である場合としては、例えば、テトラ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、ヘキサヒドロ無水フタル酸、ピロメット酸二無水物、3,4−ジメチル−6−(2−メチル−1−プロペニル)−4−シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸無水物、1−メチル−4−(1−メチルエチル)−ビシクロ[2.2.2]オクト−5−エン−2,3−ジカルボン酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物等の、好ましくは分子内に脂肪族環又は芳香族環を1個又は2個有するとともに、酸無水物基(即ち、−CO−O−CO−基)を1個又は2個有する、炭素原子数4〜25個、好ましくは8〜20個程度の酸無水物が好適である。   Examples of the case where the component (B) is an acid anhydride include, for example, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, pyrometic dianhydride, 3,4-dimethyl -6- (2-Methyl-1-propenyl) -4-cyclohexane-1,2-dicarboxylic anhydride, 1-methyl-4- (1-methylethyl) -bicyclo [2.2.2] oct-5 -Ene-2,3-dicarboxylic anhydride, benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether Preferred are anhydrides, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, etc. Or having one or two aliphatic rings or aromatic rings in the molecule and one or two acid anhydride groups (that is, —CO—O—CO— groups) having 4 to 4 carbon atoms. 25, preferably about 8 to 20 acid anhydrides are suitable.

(B)成分としては、上記のほかにジシアンジアミド、アジピン酸ヒドラジド、イソフタル酸ヒドラジド等のカルボン酸ヒドラジドも使用することができる。
この(B)成分の硬化剤は、1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
As the component (B), carboxylic acid hydrazides such as dicyandiamide, adipic acid hydrazide, and isophthalic acid hydrazide can also be used.
The curing agent for component (B) can be used singly or in combination of two or more.

この(B)成分の使用量は、本発明のフリップチップ実装用サイドフィル材として使用される液状エポキシ樹脂組成物を、通常の硬化条件において、所望の程度に十分に硬化させることができる量であって、過度の硬化により硬化物が脆くなり、リフロー時又は温度サイクル時にクラックが発生することがなく、かつ、硬化後に硬化剤由来の官能基が残存せず、硬化物のガラス転移点、封止性もしくは密着性等の特性を損なわないとの条件を満たせば、特に制限されるものではない。例えば、上記(A)成分中のエポキシ基1モルに対して、上記硬化剤中に含まれるフェノール性水酸基、アミノ基、酸無水物基等の官能基の量(但し、多価官能基の場合は一価の基が複数あるものとして換算する)が、通常、0.8〜1.2モル、好ましくは0.9〜1.1モル程度となる量の硬化剤を使用するのがよい。   The amount of component (B) used is such that the liquid epoxy resin composition used as the side-fill material for flip chip mounting of the present invention can be sufficiently cured to a desired degree under normal curing conditions. In addition, the cured product becomes brittle due to excessive curing, cracks do not occur during reflow or temperature cycling, and no functional group derived from the curing agent remains after curing, and the glass transition point of the cured product, sealing There is no particular limitation as long as the condition that the properties such as stopping property or adhesiveness are not impaired is satisfied. For example, the amount of a functional group such as phenolic hydroxyl group, amino group, acid anhydride group, etc. contained in the curing agent with respect to 1 mol of the epoxy group in the component (A) (in the case of a polyvalent functional group) Is converted as having a plurality of monovalent groups), but it is usually preferable to use a curing agent in an amount of about 0.8 to 1.2 mol, preferably about 0.9 to 1.1 mol.

なお、後記変性シリコーン樹脂がエポキシ基を有する場合は、前記量については、上記(A)成分中のエポキシ基と後記変性シリコーン樹脂中のエポキシ基との合計量を基準とする。また、後記変性シリコーン樹脂がフェノール性水酸基を有する場合は、前記量については、上記(B)成分中の官能基と後記変性シリコーン樹脂中のフェノール性水酸基との合計量を基準とする。   When the post-modified silicone resin has an epoxy group, the amount is based on the total amount of the epoxy group in the component (A) and the epoxy group in the post-modified silicone resin. When the post-modified silicone resin has a phenolic hydroxyl group, the amount is based on the total amount of the functional group in the component (B) and the phenolic hydroxyl group in the post-modified silicone resin.

[硬化促進剤]
本発明の液状エポキシ樹脂組成物には、上記(B)成分の硬化剤とともに、必要に応じて、硬化促進剤を組み合わせて使用することができる。この硬化促進剤としては、硬化反応を促進させるものならば特に限定されず、公知のものが全て使用することができ、例えば、イミダゾール化合物、第3級アミン化合物、有機リン系化合物等を挙げることができる。
[Curing accelerator]
In the liquid epoxy resin composition of the present invention, a curing accelerator can be used in combination with the curing agent of the component (B) as necessary. The curing accelerator is not particularly limited as long as it accelerates the curing reaction, and all known ones can be used. Examples thereof include imidazole compounds, tertiary amine compounds, and organic phosphorus compounds. Can do.

イミダゾール化合物としては、例えば、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−へプタデシルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1,2−ジエチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、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、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−アリル−4,5−ジフェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール等が挙げられる。   Examples of the imidazole compound include 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-undecylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 1,2-diethylimidazole. 2-phenyl-4-methylimidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methyl Imidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-allyl-4,5-diphenylimidazole, 2-phenyl-4- Methyl-5-hy B carboxymethyl and imidazole.

これらの中でも、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−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1,2−ジエチルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾールが好ましい。   Among these, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 1 , 2-dimethylimidazole, 1,2-diethylimidazole, 2,4-dimethylimidazole and 2-phenyl-4-methylimidazole are preferred.

また、第3級アミン化合物としては、例えば、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、ベンジルトリメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン等の窒素原子に結合する置換基としてアルキル基やアラルキル基を有するアミン化合物;1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7及びそのフェノール塩、オクチル酸塩、オレイン酸塩等のシクロアミジン化合物やその有機酸との塩;下記構造式で表される化合物等のシクロアミジン化合物と4級ホウ素化合物との塩又は錯塩等が挙げられる。   Examples of the tertiary amine compound include amine compounds having an alkyl group or an aralkyl group as a substituent bonded to a nitrogen atom such as triethylamine, benzyldimethylamine, benzyltrimethylamine, and α-methylbenzyldimethylamine; 1,8 -Diazabicyclo [5.4.0] undecene-7 and cycloamidine compounds such as phenol salts, octylates and oleates thereof and salts thereof with organic acids; cycloamidine compounds such as compounds represented by the following structural formula And a salt or complex salt of quaternary boron compound.

Figure 0004176619
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また、有機リン系化合物としては、例えば、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ(メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリ(メトキシフェニル)ホスフィン、ジフェニルトリルホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン等のトリオルガノホスフィン化合物;テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート等の4級ホスホニウム塩等が挙げられる。
この硬化促進剤は、1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
Examples of organic phosphorus compounds include tributylphosphine, triphenylphosphine, tri (methylphenyl) phosphine, tri (nonylphenyl) phosphine, tri (methoxyphenyl) phosphine, diphenyltolylphosphine, triphenylphosphine / triphenylborane. And quaternary phosphonium salts such as tetraphenylphosphonium and tetraphenylborate.
These curing accelerators can be used singly or in combination of two or more.

なお、硬化促進剤を使用する場合には、硬化促進効果が発揮され、液状エポキシ樹脂組成物の保存安定性を損なうことがないとの観点から、(A)成分の液状エポキシ樹脂100質量部に対して、通常、10質量部以下、好ましくは0.01〜10質量部、特に0.5〜5質量部の範囲の量とするのがよい。   In addition, when using a hardening accelerator, a hardening acceleration effect is exhibited and from a viewpoint that the storage stability of a liquid epoxy resin composition is not impaired, 100 parts by weight of the liquid epoxy resin of the component (A) On the other hand, the amount is usually 10 parts by mass or less, preferably 0.01 to 10 parts by mass, particularly 0.5 to 5 parts by mass.

[(C)メタクリル酸アルキル共重合体]
本発明の液状エポキシ樹脂組成物からなるフリップチップ用サイドフィル材を、室温よりも高く硬化温度よりは低い温度、例えば、50〜100℃の温度に加熱して、一旦、Bステージ状態(即ち、固化した半硬化状態)のものとし、その後に十分な温度に加熱処理して最終的に硬化させることが、硬化過程における液状成分のブリード、および封止後の硬化物からの液状成分のブリードの発生を抑制するために効果的である。
[(C) Alkyl methacrylate copolymer]
The flip-chip side fill material comprising the liquid epoxy resin composition of the present invention is heated to a temperature higher than room temperature and lower than the curing temperature, for example, a temperature of 50 to 100 ° C., and once in a B-stage state (ie, Solidified semi-cured state), and then heat-treated to a sufficient temperature and finally cured, so that the liquid component bleed in the curing process and the liquid component bleed from the cured product after sealing It is effective for suppressing the occurrence.

本発明の液状エポキシ樹脂組成物を上記のとおりにして、Bステージ状態のものとするために、(C)成分であるメタクリル酸アルキル共重合体を後記(E)成分の非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された無機充填材とともに配合することが必要である。   In order to make the liquid epoxy resin composition of the present invention in the B-stage state as described above, the non-reactive organosilicon compound of the component (E) described below is used as the component (C). It is necessary to mix | blend with the inorganic filler surface-treated in.

この(C)成分のメタクリル酸アルキル共重合体としては、例えば、ゼオンF340A、F340、F345、F351(商品名、日本ゼオン社製)等が挙げられる。
この(C)成分は1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。また、その使用量は、本発明の液状エポキシ樹脂組成物から各配合成分が均一に分散しているBステージ状態のものが形成されるに十分な量であればよく、特に制限されないが、本発明の液状エポキシ樹脂組成物の全量に対し、通常、1〜5質量%、好ましくは2〜3質量%である。
Examples of the alkyl methacrylate copolymer as the component (C) include ZEON F340A, F340, F345, and F351 (trade names, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.).
This component (C) can be used alone or in combination of two or more. The amount used is not particularly limited as long as it is sufficient to form a B-stage state in which each compounding component is uniformly dispersed from the liquid epoxy resin composition of the present invention. It is 1-5 mass% normally with respect to the whole quantity of the liquid epoxy resin composition of invention, Preferably it is 2-3 mass%.

[(D)無機充填材]
本発明の液状エポキシ樹脂組成物に用いられる(D)成分の無機充填材は、得られる硬化物の熱膨張係数を小さくするため、および基板と半導体チップとの間隙への本発明のサイドフィル材の侵入を制御するために配合される成分である。
この(D)成分としては、従来から公知の各種の無機充填材を使用することができ、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ボロンナイトライド、アルミニウムナイトライド、シリコンナイトライド、マグネシア、マグネシウムシリケート等が挙げられる。これらは1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。また、(D)成分として、本発明の液状樹脂組成物の流動性を確保するとの点から、球状のものが好ましい。
[(D) Inorganic filler]
The inorganic filler of component (D) used in the liquid epoxy resin composition of the present invention is used to reduce the coefficient of thermal expansion of the resulting cured product and to the gap between the substrate and the semiconductor chip of the present invention. It is a component mix | blended in order to control the penetration | invasion of this.
As the component (D), conventionally known various inorganic fillers can be used. For example, fused silica, crystalline silica, alumina, boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride, magnesia, magnesium silicate. Etc. These can be used singly or in combination of two or more. Further, as the component (D), a spherical one is preferable from the viewpoint of securing the fluidity of the liquid resin composition of the present invention.

本発明では、(D)成分の平均粒径が0.5μm以上5μm未満であることが必要であり、好ましくは1〜3μmである。前記平均粒径が5μm以上であると、基板と該基板に搭載された半導体チップとの間隙への本発明のサイドフィル材の侵入を適度な一定範囲に制御することが困難となる。前記平均粒径が0.5μm未満であるとエポキシ樹脂組成物の粘度が高くなり、流動性が低下する。そして、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下すると、シリンジ等を用いてサイドフィル材を実装適用する場合に、ディスペンス性に劣るものとなるので作業上支障をきたすおそれがある。   In the present invention, the average particle size of the component (D) is required to be 0.5 μm or more and less than 5 μm, and preferably 1 to 3 μm. When the average particle size is 5 μm or more, it becomes difficult to control the penetration of the side fill material of the present invention into the gap between the substrate and the semiconductor chip mounted on the substrate within an appropriate fixed range. When the average particle size is less than 0.5 μm, the viscosity of the epoxy resin composition becomes high and the fluidity is lowered. And when the fluidity | liquidity of an epoxy resin composition falls, when mounting and applying a sidefill material using a syringe etc., it will become inferior to dispensing property, and there exists a possibility of causing trouble on operation | work.

また、(D)成分中に含まれる粒径45μm以上の粒子の含有率が1質量%以下であることが必要であり、好ましくは0.5質量%以下である。前記含有率が1質量%を超えると、ディスペンス時にシリンジ等の先端ノズルに詰まりを生じて、作業上支障をきたす場合がある。
なお、上記平均粒径及び粒径は、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。
Further, the content of particles having a particle diameter of 45 μm or more contained in the component (D) needs to be 1% by mass or less, preferably 0.5% by mass or less. If the content exceeds 1% by mass, the tip nozzle such as a syringe may be clogged during dispensing, which may hinder work.
In addition, the said average particle diameter and particle diameter can be measured by the particle size distribution measurement by a laser beam diffraction method, for example. Moreover, an average particle diameter can be calculated | required as a median diameter.

この(D)成分の使用量は、本発明の液状エポキシ樹脂組成物の全量に対し、通常、30〜65質量%、好ましくは35〜60質量%の範囲とするのがよい。前記使用量が少なすぎると、得られる硬化物の熱膨張係数が大きくなり、耐熱衝撃試験において半導体チップからの剥離、クラック等を誘発させる場合がある。逆に前記使用量が多すぎると、粘度が高くなりすぎて、液状のエポキシ樹脂組成物を得ることが困難となり、また、基板と該基板に搭載された半導体チップとの間隙へのサイドフィル材の侵入を適度な一定範囲に制御することが困難となる。例えば、半導体装置の周縁部より500μm程度の内側に有る電極にまでサイドフィル材が侵入できず、未充填となるおそれがある。   The amount of component (D) used is usually 30 to 65% by mass, preferably 35 to 60% by mass, based on the total amount of the liquid epoxy resin composition of the present invention. When the amount used is too small, the thermal expansion coefficient of the resulting cured product increases, and in some cases, peeling from the semiconductor chip, cracks, etc. are induced in the thermal shock test. Conversely, if the amount used is too large, the viscosity becomes too high to make it difficult to obtain a liquid epoxy resin composition, and the side fill material into the gap between the substrate and the semiconductor chip mounted on the substrate It becomes difficult to control the intrusion of the light within a certain range. For example, there is a possibility that the side fill material cannot penetrate into the electrode on the inner side of about 500 μm from the peripheral edge of the semiconductor device, resulting in unfilling.

[(E)非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された無機充填材]
本発明の液状エポキシ樹脂組成物に用いられる(E)成分の非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された無機充填材は、本液状エポキシ樹脂組成物のマトリックス中に均一に分散され、上記(C)成分と組み合わされて使用されることにより、上記のとおり、硬化過程における液状成分のブリード、および封止後の硬化物からの液状成分のブリードの発生を抑制するために配合される成分である。なお、前記非反応性有機ケイ素化合物とは、硬化反応に関与する官能基を有しない化合物であることを意味する。
[(E) Inorganic filler surface-treated with non-reactive organosilicon compound]
The inorganic filler surface-treated with the non-reactive organosilicon compound (E) used in the liquid epoxy resin composition of the present invention is uniformly dispersed in the matrix of the liquid epoxy resin composition, and the above (C As described above, it is a component that is blended to suppress bleed of the liquid component in the curing process and generation of bleed of the liquid component from the cured product after sealing. . The non-reactive organosilicon compound means a compound that does not have a functional group involved in the curing reaction.

また、この(E)成分は、その平均粒径が0.01〜0.15μmである無機充填材が、非反応性有機ケイ素化合物で表面処理されているものであることが必要である。前記表面処理は、前記ブリードの抑制、および前記無機充填材の分散性を向上させるために行われる。前記無機充填材の平均粒径が0.01μm未満であるとエポキシ樹脂組成物の粘度が高くなって、液状のものが得られないか、液状状態を維持できない場合がある。また、0.15μmを越えると液状成分のブリードの発生を抑制できない場合があり、また、本発明の液状エポキシ樹脂組成物をサイドフィル材として適用した場合に硬化前の封止物の形状維持が困難となるという問題がある。 Further, the component (E), the inorganic filler has an average particle size of 0.01 to 0.15 [mu] m is required to be one that is surface treated with a non-reactive organic silicon compound. The surface treatment is performed in order to suppress the bleed and improve the dispersibility of the inorganic filler. When the average particle size of the inorganic filler is less than 0.01 μm, the viscosity of the epoxy resin composition increases, and a liquid product may not be obtained or the liquid state may not be maintained. Further, if it exceeds 0.15 μm, the occurrence of bleeding of the liquid component may not be suppressed, and the shape of the sealed product before curing is maintained when the liquid epoxy resin composition of the present invention is applied as a side fill material. There is a problem that becomes difficult.

平均粒径が0.01〜0.15μmである無機充填剤としては、例えば、アエロジル130、アエロジル200、アエロジル300(商品名、日本アエロジル社製)等のフュームドシリカ;ニプシルVN−3−LP(商品名、日本シリカ工業社製)等の湿式シリカ;等のシリカが好適に用いられる。なお、上記平均粒径については、上記(D)成分について記載のとおりである。
Examples of the inorganic filler having an average particle size of 0.01 to 0.15 μm include fumed silica such as Aerosil 130, Aerosil 200, Aerosil 300 (trade name, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.); Nipsil VN-3- Wet silica such as LP (trade name, manufactured by Nippon Silica Kogyo Co., Ltd.); The average particle diameter is as described for the component (D).

また、非反応性有機ケイ素化合物としては、例えば、CHSi(OCH、(CHSiOCH、PhSi(OCH、PhSiCH(OCH、{(CHSi}NH、CHCHSi(OCH等(なお、前記「Ph」はフェニル基を意味する)が挙げられる。 Examples of non-reactive organosilicon compounds include CH 3 Si (OCH 3 ) 3 , (CH 3 ) 3 SiOCH 3 , PhSi (OCH 3 ) 3 , PhSiCH 3 (OCH 3 ) 2 , {(CH 3 ) 3 Si} 2 NH, CH 3 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 and the like (wherein “Ph” means a phenyl group).

また、前記無機充填剤の表面処理方法としては、前記無機充填剤を予め前記非反応性有機ケイ素化合物を用いて処理しておいてもよく、また、本発明の液状エポキシ樹脂組成物の調製時に前記非反応性有機ケイ素化合物を添加・配合するインテグラルブレンド法によって表面処理をおこなってもよいが、前記非反応性有機ケイ素化合物の使用量を抑制する点から、前者の方法の方が好ましい。   In addition, as a surface treatment method for the inorganic filler, the inorganic filler may be previously treated with the non-reactive organosilicon compound, and at the time of preparing the liquid epoxy resin composition of the present invention. The surface treatment may be performed by an integral blend method in which the non-reactive organosilicon compound is added and blended, but the former method is preferred from the viewpoint of suppressing the amount of the non-reactive organosilicon compound used.

この(E)成分の使用量は、本発明の液状エポキシ樹脂組成物の全量に対し、通常、1〜5質量%、好ましくは2〜3質量%の範囲とするのがよい。前記使用量が少なすぎると、液状成分のブリードの発生を抑制することが困難となり、また、逆に、多すぎるとチキソ性が高くなるため、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下し、実質上液状のエポキシ樹脂組成物を得ることが困難となるとともに、本発明のサイドフィル材による封止性能が悪化するおそれがある。   The amount of component (E) used is usually 1 to 5% by mass, preferably 2 to 3% by mass, based on the total amount of the liquid epoxy resin composition of the present invention. If the amount used is too small, it will be difficult to suppress the occurrence of bleeding of the liquid component, and conversely if too large, the thixotropy will be high, so that the fluidity of the epoxy resin composition will be substantially reduced, While it becomes difficult to obtain a liquid epoxy resin composition, there exists a possibility that the sealing performance by the side fill material of this invention may deteriorate.

[(F)変性シリコーン樹脂]
本発明の液状エポキシ樹脂組成物に用いられる(F)成分の変性シリコーン樹脂は、得られる硬化物の応力を緩和し、クラックの発生を抑制するために配合される成分である。
[(F) Modified silicone resin]
The modified silicone resin of component (F) used in the liquid epoxy resin composition of the present invention is a component that is blended in order to relieve the stress of the resulting cured product and suppress the occurrence of cracks.

この(F)成分としては、例えば、アルケニル基含有エポキシ樹脂及びアルケニル基含有フェノール樹脂から選ばれるアルケニル基含有樹脂と、下記一般組成式(1):
abSiO(4-a-b)/2 (1)
(式中、Rは脂肪族不飽和基以外の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、aは0.005〜0.1、好ましくは0.01〜0.05の正数であり、bは1.8〜2.2、好ましくは1.9〜2.0の正数であり、かつ、a+bの和は1.81〜2.3、好ましくは1.91〜2.05の正数である。)
で表され、かつ1分子中の珪素原子の数が20〜400、好ましくは40〜200であり、1分子中にケイ素原子に結合した水素原子(SiH)を1〜5個、好ましくは2〜4個、特に好ましくは2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンとの、ヒドロシリル化反応により得られる付加反応生成物を使用することが好ましい。前記ヒドロシリル化反応は、前記アルケニル基と前記SiHとが付加する反応であって、当業者に周知のものあり、通常のとおり、白金系触媒を用いて、公知の反応条件で実施すればよい。
Examples of the component (F) include alkenyl group-containing resins selected from alkenyl group-containing epoxy resins and alkenyl group-containing phenol resins, and the following general composition formula (1):
H a R b SiO (4-ab) / 2 (1)
Wherein R is an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group other than an aliphatic unsaturated group, and a is a positive number of 0.005 to 0.1, preferably 0.01 to 0.05. , B is a positive number of 1.8 to 2.2, preferably 1.9 to 2.0, and the sum of a + b is 1.81 to 2.3, preferably 1.91 to 2.05. (It is a positive number.)
The number of silicon atoms in one molecule is 20 to 400, preferably 40 to 200, and 1 to 5 hydrogen atoms (SiH) bonded to silicon atoms in one molecule, preferably 2 to It is preferable to use an addition reaction product obtained by a hydrosilylation reaction with four, particularly preferably two, organohydrogenpolysiloxanes. The hydrosilylation reaction is a reaction in which the alkenyl group and the SiH are added and is well known to those skilled in the art. As usual, the hydrosilylation reaction may be performed using a platinum-based catalyst under known reaction conditions.

上記一般組成式(1)中の一価炭化水素基であるRとしては、炭素原子数1〜10、特に1〜8のものが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基;フェニル基、キシリル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基;及びこれらの炭化水素基の水素原子の一部又は全部が塩素、フッ素、臭素等のハロゲン原子で置換されたクロロメチル基、ブロモエチル基、トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換一価炭化水素基;等を挙げることができる。   As R which is a monovalent hydrocarbon group in the general composition formula (1), those having 1 to 10 carbon atoms, particularly 1 to 8 carbon atoms are preferable, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, Alkyl group such as butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, hexyl group, cyclohexyl group, octyl group, decyl group; aryl group such as phenyl group, xylyl group, tolyl group; benzyl group, phenylethyl group, phenylpropyl group Aralkyl groups such as, and the like; and halogen substituted monovalent groups such as chloromethyl, bromoethyl, and trifluoropropyl groups in which some or all of the hydrogen atoms of these hydrocarbon groups are substituted with halogen atoms such as chlorine, fluorine, and bromine A hydrocarbon group; and the like.

この(F)成分の変性シリコーン樹脂としては、特に下記一般式(2)で表される樹脂及び下記一般式(3)で表される樹脂から選ばれる樹脂が好適である。   As the modified silicone resin of component (F), a resin selected from a resin represented by the following general formula (2) and a resin represented by the following general formula (3) is particularly preferable.

Figure 0004176619
Figure 0004176619

(上記各式中、R1は水素原子、好ましくは炭素原子数1〜6の、非置換もしくは置換の一価炭化水素基、アルコキシ基又はアルコキシアルキル基であり、R2は脂肪族不飽和基以外の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、R3は水素原子又はグリシジル基であり、R4は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基であり、R5は末端に式中のSi原子に結合する酸素原子を有していてもよい非置換又は置換の二価炭化水素基を表し、nは0以上、好ましくは1〜50、更に好ましくは1〜10の整数であり、pは0以上、好ましくは1〜50の整数、更に好ましくは1〜10の整数であり、及びqは0以上、好ましくは1〜200、更に好ましくは9〜100の整数である。) (In the above formulas, R 1 is a hydrogen atom, preferably an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group, alkoxy group or alkoxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 2 is an aliphatic unsaturated group. R 3 is a hydrogen atom or a glycidyl group, R 4 is a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, and R 5 is at the end of the formula Represents an unsubstituted or substituted divalent hydrocarbon group which may have an oxygen atom bonded to the Si atom, n is an integer of 0 or more, preferably 1 to 50, more preferably 1 to 10; Is an integer of 0 or more, preferably an integer of 1 to 50, more preferably an integer of 1 to 10, and q is an integer of 0 or more, preferably 1 to 200, more preferably 9 to 100.)

上記式(2)中のR1としては、例えば、水素原子;メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、イソプロペニル基等のアルケニル基;フェニル基等のアリール基;メトキシ基、エトキシエチル基等のアルコキシ基及びアルコキシアルキル基が好ましく例示される。 R 1 in the above formula (2) is, for example, a hydrogen atom; an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group; an alkenyl group such as a vinyl group, an allyl group, or an isopropenyl group; a phenyl group; Preferred examples thereof include an alkoxy group such as a methoxy group and an ethoxyethyl group, and an alkoxyalkyl group.

上記式(2)及び(3)式中のR2としては、上記一般組成式(1)に関して記載のRについて例示したものと同様の基が例示される。また、上記R5はとしては、例えば、−CH2CH2CH2−、−O−CH2−CH(OH)−CH2−O−CH2CH2CH2−、−O−CH2CH2CH2−(なお、前記構造の端部の酸素原子が、Si原子に結合する)等で表される酸素原子または水酸基を含有してもよいアルキレン基等の非置換又は置換の二価炭化水素基が好ましく例示される。この(F)成分の変性シリコーン樹脂は、1種単独でも2種以上組み合わせても使用することができる。 Examples of R 2 in the above formulas (2) and (3) include the same groups as those exemplified for R described in relation to the general composition formula (1). As the above-mentioned R 5 is, for example, -CH 2 CH 2 CH 2 - , - O-CH 2 -CH (OH) -CH 2 -O-CH 2 CH 2 CH 2 -, - O-CH 2 CH 2 CH 2 — (wherein the oxygen atom at the end of the structure is bonded to a Si atom) or the like, an unsubstituted or substituted divalent carbonization such as an alkylene group which may contain a hydroxyl group or a hydroxyl group A hydrogen group is preferably exemplified. The modified silicone resin of component (F) can be used alone or in combination of two or more.

(F)成分の使用量は、硬化物の応力緩和に有効な量であればよく、例えば、該(F)成分を含めた本発明の液状エポキシ樹脂組成物中の有機成分(即ち、上記(A)成分、(B)成分、(C)成分、(F)成分、および硬化促進剤等の他の有機成分)の合計質量に対して、通常、1〜30質量%、好ましくは3〜7質量%程度とするのがよい。   The amount of the component (F) used may be an amount effective for stress relaxation of the cured product. For example, the organic component in the liquid epoxy resin composition of the present invention including the component (F) (that is, the above ( A), (B) component, (C) component, (F) component, and other organic components such as a curing accelerator) are generally 1 to 30% by mass, preferably 3 to 7% by mass. It is good to be about mass%.

[他の配合成分]
本発明の液状エポキシ樹脂組成物には、上記各成分に加えて、必要に応じて他の成分を配合することができる。但し、得られるエポキシ樹脂組成物が液状であることが必要であり、かつ本発明の効果を損なうものであってはならない。
[Other ingredients]
In addition to each said component, the liquid epoxy resin composition of this invention can mix | blend another component as needed. However, the obtained epoxy resin composition needs to be in a liquid state, and must not impair the effects of the present invention.

例えば、得られる硬化物の応力を緩和させるために、シリコーンゴム、シリコーンオイル、液状のポリブタジエンゴム等を配合してもよい。
また、表面処理剤、接着性向上用のシランカップリング剤、カーボンブラック等の顔料、染料、酸化防止剤、その他の添加剤を配合することができる。前記表面処理剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、テトラエトキシシラン等が挙げられ、無機充填材成分の表面を疎水化処理し、樹脂成分との濡れ性向上に効果を発揮する。また、前記シランカップリング剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、KBM403(商品名、信越化学工業社製)等が挙げられる。
For example, silicone rubber, silicone oil, liquid polybutadiene rubber or the like may be blended in order to relieve the stress of the obtained cured product.
Further, a surface treatment agent, a silane coupling agent for improving adhesion, a pigment such as carbon black, a dye, an antioxidant, and other additives can be blended. Examples of the surface treatment agent include hexamethyldisilazane, tetraethoxysilane, and the like, and the surface of the inorganic filler component is hydrophobized to exert an effect on improving wettability with the resin component. Moreover, as said silane coupling agent, a well-known thing can be used, For example, KBM403 (brand name, the Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. make) etc. are mentioned.

[液状エポキシ樹脂組成物の調製]
本発明の液状エポキシ樹脂組成物は、上記各成分を同時に、又は逐次的に、装置内へ投入し、必要により15〜25℃の範囲の冷却処理を行いながら、撹拌、溶解、混合、分散等の操作を行うことによって調製することができる。これらの撹拌、溶解、混合、分散等の操作に用いられる装置は特に限定されない。例えば、撹拌及び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等を用いることができる。また、前記装置の複数を適宜組み合わせてもよい。但し、硬化剤として酸無水物を使用する場合には、高温条件下であると得られるサイドフィル材の接着性が低下する傾向があることから、10〜25℃の温度条件において本発明の液状エポキシ樹脂組成物の調製を行うことが好ましい。
[Preparation of liquid epoxy resin composition]
The liquid epoxy resin composition of the present invention is agitated, dissolved, mixed, dispersed, etc. while the above components are simultaneously or sequentially introduced into the apparatus and a cooling treatment in the range of 15 to 25 ° C. is performed as necessary. It can prepare by performing operation of. The apparatus used for operations such as stirring, dissolution, mixing, and dispersion is not particularly limited. For example, a laika machine equipped with a stirring and heating device, a three-roll mill, a ball mill, a planetary mixer, or the like can be used. Further, a plurality of the devices may be combined as appropriate. However, when an acid anhydride is used as a curing agent, the adhesive property of the obtained side fill material tends to be reduced when the temperature is high, so the liquid of the present invention is used at a temperature of 10 to 25 ° C. It is preferable to prepare an epoxy resin composition.

このようにして得られる液状エポキシ樹脂組成物は、サイドフィル材として適用する際の作業性および封止性の点から、また、基板と該基板上に搭載された半導体チップとの間隙へのサイドフィル材の侵入を適度な一定範囲内に制御することを可能とするため、25℃における粘度が100Pa・s以上1000Pa・s未満であることが必要であり、特に150〜600Pa・sであることが好ましい。   The liquid epoxy resin composition obtained in this manner is used from the viewpoint of workability and sealing properties when applied as a side fill material, and also from the side to the gap between the substrate and the semiconductor chip mounted on the substrate. In order to make it possible to control the intrusion of the fill material within an appropriate constant range, it is necessary that the viscosity at 25 ° C. is 100 Pa · s or more and less than 1000 Pa · s, particularly 150 to 600 Pa · s. Is preferred.

[フリップチップ実装用サイドフィル材]
本発明の液状エポキシ樹脂組成物は、基板と該基板上にフリップチップ実装された半導体チップとの間隙を、前記半導体チップの周辺部において封止するサイドフィル材として使用される。この本発明のサイドフィル材の適用方法、封止方法、硬化条件等については、公知の方法、条件等を採用することができる。
[Side fill material for flip chip mounting]
The liquid epoxy resin composition of the present invention is used as a side fill material for sealing a gap between a substrate and a semiconductor chip flip-chip mounted on the substrate at the periphery of the semiconductor chip. For the application method, sealing method, curing conditions, etc. of the side fill material of the present invention, known methods, conditions, etc. can be employed.

例えば、封止工程としては、シリンジ等のディスペンサーに前記サイドフィル材を収容し、前記ディスペンサーから所要量のサイドフィル材を封止部位に供給した後に、加熱硬化処理を施すことを含む。前記加熱硬化処理の条件としては、通常、150〜200℃、特に170〜190℃で、通常、10〜60分間である。   For example, the sealing step includes storing the side fill material in a dispenser such as a syringe, and supplying a required amount of the side fill material from the dispenser to the sealing portion, and then performing a heat curing process. The conditions for the heat curing treatment are usually 150 to 200 ° C., particularly 170 to 190 ° C., usually 10 to 60 minutes.

[半導体装置]
本発明のフリップチップ実装用サイドフィル材によって封止されて得られる半導体装置は、上記のとおり、基本的に半導体チップの周辺部が封止されているとともに、上記基板と半導体チップとの間隙に所要量の封止材が適度な一定範囲で侵入する結果、前記周辺部付近の間隙内部がサイドフィル材によって充填されている。この本発明の半導体装置の場合には、サイドフィル材と基板との接触面積が比較的大きく、これによりクラック発生等を抑制するという効果がある。前記侵入の程度は、主としてサイドフィル材の粘度、流動性等の材料特性に依存する。
[Semiconductor device]
As described above, the semiconductor device obtained by sealing with the flip-chip mounting side fill material of the present invention basically has the periphery of the semiconductor chip sealed, and in the gap between the substrate and the semiconductor chip. As a result of the required amount of the sealing material entering within an appropriate fixed range, the inside of the gap near the peripheral portion is filled with the side fill material. In the case of the semiconductor device according to the present invention, the contact area between the side fill material and the substrate is relatively large, which has the effect of suppressing the occurrence of cracks and the like. The degree of penetration mainly depends on material properties such as viscosity and fluidity of the side fill material.

そして、本発明のフリップチップ実装用サイドフィル材を用いて封止された半導体装置の場合は、基板と該基板上に搭載された半導体チップとの間隙の幅(L)と、前記半導体チップの端部から前記間隙内に侵入して存在する前記サイドフィル材の硬化物の侵入先端部までの距離(M)との比(M/L)が、5を越え25以下、好ましくは6〜24の範囲内である前記半導体装置とすることができる。   In the case of a semiconductor device sealed using the flip-chip mounting side fill material of the present invention, the width (L) of the gap between the substrate and the semiconductor chip mounted on the substrate, The ratio (M / L) with respect to the distance (M) from the end portion to the intruding tip portion of the cured product of the sidefill material that has entered the gap is more than 5 and not more than 25, preferably 6 to 24 The semiconductor device can be in the range of.

以下、本発明を実施例及び比較例を示して具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。なお、表1〜表3中の「%」は質量%を意味する。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example. In Tables 1 to 3, “%” means mass%.

下記実施例及び比較例で使用した材料は、下記のとおりである。
(A)液状エポキシ樹脂 ビスフェノールA型エポキシ樹脂:RE310(商品名、日本化薬社製)
(B)硬化剤 酸無水物:MH700(商品名、新日本理化社製)
硬化促進剤 マイクロカプセル化イミダゾール:HX−3741(商品名、旭化成工業社製)
(C)メタクリル酸アルキル共重合体 F−351(商品名、日本ゼオン社製)
(D)無機充填材 下記のとおり(なお、各実施例又は比較例で用いた球状シリカの平均粒径、及び粒径45μm以上の粒子の含有率は、下記表中に記載のとおりである)
実施例1〜4;球状シリカ(商品名:SE6200、アドマテックス社製)
比較例1;球状シリカ(比較例用に、別途配合して調製したもの)
比較例2;球状シリカ(商品名:SE2200、アドマテックス社製)
比較例3;球状シリカ(商品名:SE−15、トクヤマ社製)
比較例4、比較例6〜9;球状シリカ(商品名:SE6200、アドマテックス社製)
(E)表面処理無機充填材 ヘキサメチルシラザン:SE31(商品名、信越化学工業社製)で表面処理したフュームドシリカ:アエロジル130(商品名、日本アエロジル社製、平均粒径:0.15μm)
(F)変性シリコーン樹脂 下記のとおり
The materials used in the following examples and comparative examples are as follows.
(A) Liquid epoxy resin Bisphenol A type epoxy resin: RE310 (trade name, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
(B) Curing agent Acid anhydride: MH700 (trade name, manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.)
Curing accelerator Microencapsulated imidazole: HX-3741 (trade name, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.)
(C) Alkyl methacrylate copolymer F-351 (trade name, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.)
(D) Inorganic filler As described below (in addition, the average particle diameter of the spherical silica used in each Example or Comparative Example and the content ratio of particles having a particle diameter of 45 μm or more are as described in the following table)
Examples 1-4; spherical silica (trade name: SE6200, manufactured by Admatechs)
Comparative Example 1: Spherical silica (prepared separately for the comparative example)
Comparative Example 2; spherical silica (trade name: SE2200, manufactured by Admatechs)
Comparative Example 3; spherical silica (trade name: SE-15, manufactured by Tokuyama Corporation)
Comparative Example 4 and Comparative Examples 6 to 9; spherical silica (trade name: SE6200, manufactured by Admatechs)
(E) Surface-treated inorganic filler Hexamethylsilazane: Fumed silica surface-treated with SE31 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.): Aerosil 130 (trade name, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., average particle size: 0.15 μm)
(F) Modified silicone resin

Figure 0004176619

シランカップリング剤:KBM403(商品名、信越化学工業社製)
Figure 0004176619

Silane coupling agent: KBM403 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)

[実施例1〜4、比較例1〜9]
上記成分を下記表1〜表3に示す組成及び配合量で、配合し、均一に混練することによりエポキシ樹脂組成物を得た。
[Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 to 9]
The said component was mix | blended with the composition and compounding quantity which are shown in following Table 1-3, and the epoxy resin composition was obtained by knead | mixing uniformly.

<各種性能評価>
・粘度
得られた各エポキシ樹脂組成物の25℃における粘度(Pa・s)をブルックフィールド製E型粘度計を用いて測定した。測定結果を表1〜表3に示す。
・ノズルの詰まりの有無
得られた各エポキシ樹脂組成物を、内径0.3mmのノズルを装着したシリンジに収容し、ピストンを用いて前記ノズルを通して押し出し、連続的に押し出しが可能か、目視により観察した。連続的に押し出すことができた場合、ノズルの詰まりが無いとした。押し出しが困難な状態となった場合、ノズルの詰まりが有るとした。結果を表1〜表3に示す。
<Various performance evaluation>
-Viscosity The viscosity (Pa * s) in 25 degreeC of each obtained epoxy resin composition was measured using the Brookfield E-type viscosity meter. The measurement results are shown in Tables 1 to 3.
-Nozzle clogging Each epoxy resin composition obtained was stored in a syringe equipped with a nozzle with an inner diameter of 0.3 mm, extruded through the nozzle using a piston, and visually observed whether it could be extruded. did. If it was possible to extrude continuously, the nozzle was not clogged. When extrusion became difficult, the nozzle was clogged. The results are shown in Tables 1 to 3.

・硬化物の熱膨張係数
得られた各エポキシ樹脂組成物を、5mm×5mm×15mmの形状の型内で180℃×30分間の条件で硬化させることにより角柱サンプルを作製した。
各サンプルを、TMA(熱機械分析装置)を用いて、25℃から250℃まで、5℃/minの昇温速度にて加熱し、Tg以下の50〜80℃の温度範囲における熱膨張係数を測定した。測定結果を表1〜表3に示す。
-Thermal expansion coefficient of hardened | cured material The prism sample was produced by hardening | curing each obtained epoxy resin composition on the conditions of 180 degreeC x 30 minutes in the type | mold of a shape of 5 mm x 5 mm x 15 mm.
Each sample is heated from 25 ° C. to 250 ° C. at a rate of temperature increase of 5 ° C./min using a TMA (thermomechanical analyzer), and the thermal expansion coefficient in the temperature range of 50 to 80 ° C. below Tg. It was measured. The measurement results are shown in Tables 1 to 3.

・耐熱衝撃試験
30mm×30mm角のFRP製基板上に、粒径が40μmのマイクロビーズからなるスペーサーを介して、10mm角のシリコン製チップを積載して、模擬半導体装置を作製した。前記チップの周辺部に、シリンジを用いて各エポキシ樹脂組成物をディスペンスした。次いで、180℃×30分間の条件で硬化させて封止体を得た。この封止体に、−40〜150℃、及び100サイクルの条件で冷熱サイクルを加える耐熱衝撃試験を行った後に、封止体にクラックが生じているか、否かを、目視で観察した。クラックの発生の有無を表1〜表3に示す。
Thermal shock test A 10 mm square silicon chip was placed on a 30 mm × 30 mm square FRP substrate through a spacer made of microbeads having a particle size of 40 μm to produce a simulated semiconductor device. Each epoxy resin composition was dispensed on the periphery of the chip using a syringe. Subsequently, it hardened | cured on the conditions of 180 degreeC x 30 minutes, and the sealing body was obtained. After performing a thermal shock test in which a cooling cycle was applied to the sealed body at −40 to 150 ° C. and 100 cycles, whether or not a crack occurred in the sealed body was visually observed. Tables 1 to 3 show the presence or absence of occurrence of cracks.

・侵入度
図1(a)に示すように、30mm×30mm角のガラス板1の上に、粒径が40μmのマイクロビーズからなるスペーサー2を乗せ、その上に10mm角のシリコン製チップ3を搭載し、模擬半導体装置を作製した。前記チップ3のー辺の端部4に沿ってその全てに、シリンジ5を用いてノズル6から各エポキシ樹脂組成物7を線状にディスペンスした。次いで、180℃×30分間の条件で各エポキシ樹脂組成物を硬化させた。
Degree of penetration As shown in FIG. 1A, a spacer 2 made of microbeads having a particle diameter of 40 μm is placed on a glass plate 1 of 30 mm × 30 mm square, and a 10 mm square silicon chip 3 is placed thereon. It was mounted and a simulated semiconductor device was produced. Each of the epoxy resin compositions 7 was linearly dispensed from the nozzle 6 along the edge 4 on the side of the chip 3 using a syringe 5. Next, each epoxy resin composition was cured under conditions of 180 ° C. × 30 minutes.

次いで、上記ガラス板1の裏面を透して、硬化物8の侵入状態を目視により観察し、次のとおりにして、侵入度を測定した。
前記スペーサー2によって形成されているガラス板1と上記チップ3との間隙9の幅をLとする。硬化物で封止された上記チップ3の端部4から、前記間隙内に侵入して存在する前記硬化物8の侵入先端部10までの最長距離をMとする。M/Lを侵入度とし、その測定結果を表1〜表3に示す。
Next, the penetration state of the cured product 8 was visually observed through the back surface of the glass plate 1, and the penetration degree was measured as follows.
Let L be the width of the gap 9 between the glass plate 1 formed by the spacer 2 and the chip 3. Let M be the longest distance from the end 4 of the chip 3 sealed with a cured product to the intrusion tip 10 of the cured product 8 that has entered the gap. M / L is defined as the penetration degree, and the measurement results are shown in Tables 1 to 3.

・ブリードの有無
上記封止材の侵入度の測定に際し、前記ガラス板1の裏面を透して、硬化物から液状成分がブリードしているか、否かを目視により観察した。結果を表1〜表3に示す。
-Presence / absence of bleed In measuring the degree of penetration of the sealing material, whether the liquid component bleeds from the cured product through the rear surface of the glass plate 1 was visually observed. The results are shown in Tables 1 to 3.

Figure 0004176619
Figure 0004176619

Figure 0004176619

(注)*:液状ではない
Figure 0004176619

(Note) *: Not liquid

Figure 0004176619

(注)*:液状ではない
Figure 0004176619

(Note) *: Not liquid

(a)フリップチップ実装用サイドフィル材の侵入度およびブリードの有無の測定方法に用いる装置の概略を示す図である。(b)ガラス板の裏面からみた、前記サイドフィル材によって封止された状態の概略を示す図である。(A) It is a figure which shows the outline of the apparatus used for the measuring method of the penetration degree of the side-fill material for flip-chip mounting, and the presence or absence of a bleed. (B) It is a figure which shows the outline of the state sealed by the said side fill material seen from the back surface of the glass plate.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガラス板
2 スペーサー
3 シリコン製チップ
4 端部
5 シリンジ
6 ノズル
7 エポキシ樹脂組成物
8 硬化物
9 間隙
10 硬化物侵入先端部
L 間隙幅
M 端部4から封止材侵入先端部10までの距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass plate 2 Spacer 3 Silicon | silicone chip | tip 4 End part 5 Syringe 6 Nozzle 7 Epoxy resin composition 8 Hardened | cured material 9 Gap | interval 10 Hardened | cured material penetration | invasion front-end | tip L Gap width M Distance from the end |

Claims (4)

(A)液状エポキシ樹脂、
(B)硬化剤:(A)成分中のエポキシ基1モルに対して、(B)成分中に含まれる官能基の量(但し、多価官能基の場合は一価の基が複数あるものとして換算する)が0.8〜1.2モルとなる量
(C)メタクリル酸アルキル共重合体:本液状エポキシ樹脂組成物の全量に対し1〜5質量%
(D)粒径45μm以上の粒子の含有率が1質量%以下であり、かつ平均粒径が0.5μm以上5μm未満である無機充填材:本液状エポキシ樹脂組成物の全量に対し30〜60質量%
(E)非反応性有機ケイ素化合物で表面処理された、平均粒径が0.01〜0.15μmである無機充填材:本液状エポキシ樹脂組成物の全量に対し1〜5質量%、及び
(F)変性シリコーン樹脂:本液状エポキシ樹脂組成物中の有機成分の合計質量に対し1〜30質量%
を含有し、かつ25℃における粘度が100Pa・s以上1000Pa・s未満の液状エポキシ樹脂組成物を含む、基板と該基板上に搭載された半導体チップとを含む半導体装置のフリップチップ実装用サイドフィル材。
(A) Liquid epoxy resin,
(B) Curing agent : The amount of the functional group contained in the component (B) with respect to 1 mol of the epoxy group in the component (A) (however, in the case of a polyvalent functional group, there are plural monovalent groups Converted to 0.8) to 1.2 mol ,
(C) alkyl methacrylate copolymer : 1 to 5% by mass relative to the total amount of the liquid epoxy resin composition ,
(D) Inorganic filler having a content of particles having a particle size of 45 μm or more of 1% by mass or less and an average particle size of 0.5 μm or more and less than 5 μm : 30 to 60 based on the total amount of the liquid epoxy resin composition Mass% ,
(E) An inorganic filler having an average particle diameter of 0.01 to 0.15 μm, which has been surface-treated with a non-reactive organosilicon compound : 1 to 5% by mass based on the total amount of the liquid epoxy resin composition , and (F) Modified silicone resin : 1 to 30% by mass relative to the total mass of organic components in the present liquid epoxy resin composition
A flip-chip mounting side fill for a semiconductor device comprising a substrate and a semiconductor chip mounted on the substrate, the composition comprising a liquid epoxy resin composition having a viscosity of 100 Pa · s to less than 1000 Pa · s at 25 ° C. Wood.
前記(F)成分が、アルケニル基含有エポキシ樹脂及びアルケニル基含有フェノール樹脂から選ばれるアルケニル基含有樹脂と、下記一般組成式(1):
abSiO(4-a-b)/2 (1)
(式中、Rは脂肪族不飽和基以外の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、aは0.005〜0.1の正数であり、bは1.8〜2.2の正数であり、かつ、a+bの和は1.81〜2.3の正数である。)
で表され、かつ1分子中の珪素原子の数が20〜400であるオルガノハイドロジェンポリシロキサンとの、ヒドロシリル化反応により得られる付加反応生成物である、請求項1に記載のフリップチップ実装用サイドフィル材。
The component (F) is an alkenyl group-containing resin selected from an alkenyl group-containing epoxy resin and an alkenyl group-containing phenol resin, and the following general composition formula (1):
H a R b SiO (4-ab) / 2 (1)
Wherein R is an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group other than an aliphatic unsaturated group, a is a positive number from 0.005 to 0.1, and b is from 1.8 to 2.2. And the sum of a + b is a positive number from 1.81 to 2.3.)
2. For flip chip mounting according to claim 1, which is an addition reaction product obtained by a hydrosilylation reaction with an organohydrogenpolysiloxane having 20 to 400 silicon atoms in one molecule. Sidefill material.
前記(F)成分が、下記一般式(2)で表される樹脂及び下記一般式(3)で表される樹脂から選ばれる樹脂である、請求項1又は2に記載のフリップチップ実装用サイドフィル材。
Figure 0004176619

(上記各式中、R1は水素原子、非置換もしくは置換の一価炭化水素基、アルコキシ基又はアルコキシアルキル基であり、R2は脂肪族不飽和基以外の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、R3は水素原子又はグリシジル基であり、R4は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基であり、R5は末端に式中のSi原子に結合する酸素原子を有していてもよい非置換又は置換の二価炭化水素基を表し、n、p及びqは各々0以上の整数である。)
The flip chip mounting side according to claim 1 or 2, wherein the component (F) is a resin selected from a resin represented by the following general formula (2) and a resin represented by the following general formula (3). Fill material.
Figure 0004176619

(In the above formulas, R 1 is a hydrogen atom, an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group, an alkoxy group or an alkoxyalkyl group, and R 2 is an unsubstituted or substituted monovalent carbon other than an aliphatic unsaturated group. A hydrogen group, R 3 is a hydrogen atom or a glycidyl group, R 4 is a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, and R 5 has an oxygen atom bonded to the Si atom in the formula at the terminal. And represents an unsubstituted or substituted divalent hydrocarbon group, and n, p and q are each an integer of 0 or more.)
請求項1〜3の何れか1項に記載されたフリップチップ実装用サイドフィル材により封止された半導体装置であって、基板と該基板上に搭載された半導体チップとの間隙の幅(L)と、前記半導体チップの端部から、前記間隙内に侵入して存在する前記サイドフィル材の硬化物の侵入先端部までの距離(M)との比(M/L)が、5を越え25以下の範囲内である前記半導体装置。   A semiconductor device sealed with a flip-chip mounting side-fill material according to any one of claims 1 to 3, wherein a width of a gap (L between a substrate and a semiconductor chip mounted on the substrate) ) And the distance (M) from the end of the semiconductor chip to the intrusion tip of the cured product of the side fill material that has entered and entered the gap exceeds 5 (M / L) The semiconductor device within a range of 25 or less.
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