JP4386453B2 - 樹脂封止された半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板の反りが無く、耐リフロー性に優れた、樹脂封止された半導体装置および該樹脂封止に適したエポキシ樹脂組成物に関する。
有機基板上にボールグリッドアレイを介してＩＣを搭載し、樹脂で封止したパッケージ（ＢＧＡ型パッケージ）が多用されている。該有機基板としては、ガラス繊維を用いた不織布もしくは織布にエポキシ樹脂等を含浸して硬化させた基板の単層もしくは多層基板が多用されている。樹脂封止により、半導体素子搭載側と反対側とで異なる樹脂量が施与されるため、基板の反りが起き易い。従来、樹脂層の熱収縮によって、半導体素子搭載側を上側にした場合、凹型に反る場合が多かった。そこで、樹脂に無機充填剤を多く配合して、硬化による熱収縮を抑制することによって、反りを防止することが図られていた（特許文献１）。
近年、有機基板の薄型化等の要請から、半導体封止樹脂量を低減する方向にある。こうした半導体装置では、上記とは逆に、凸型の反りになる場合が多い。特に、チップオンボードボールグリッドアレイパッケージは、基板の裏側、半導体素子が搭載されていない側、に樹脂が満たされる溝を有するため、反りやすい。このような凸型の反りを防止するためには、無機充填剤の量を減らすことが考えられる。しかし、該充填剤量が少ないと、樹脂硬化物の吸湿量が増加し得、好ましくない。また、比較的熱膨張率の大きい充填剤を用いることも考えられる。そのような充填剤として、４０℃〜４００℃の平均熱膨張係数が２．０×１０―５/℃である球状クリストバライトが知られている。また、該クリストバライトを主として使用した組成物も提案されている（特許文献１及び２）。しかしながら、クリストバライトは２６８℃で、α−クリストバライトからβ−クリストバライトへと相転移し、熱膨張率が変化する。そのため、最高温度が２６５℃程度になるリフロー工程において、基板と封止樹脂硬化物との界面で剥離が生じ、あるいは基板の反りが大きくなる等の問題が発生する。
特開平５−２６７３７１号公報 特開平１１−３０２５０６号公報 特開２００１−１７２４７２
そこで、本発明は、基板の反りが無く、リフロー工程において剥離を起こすことの無い、樹脂封止された半導体装置及び該装置を調製するのに適した樹脂組成物を提供することを目的とする。
即ち、本発明は下記のものである。
有機基板と、該基板上に備えられた少なくとも１つの半導体素子と、該有機基板及び該
半導体素子を封止する硬化された樹脂組成物を含む半導体装置であって、
該半導体装置が、ボードオンチップボールグリッドアレイパッケージであり、
レーザー三次元測定機を用いて測定される、該半導体装置の半導体素子が備えられた基
板面の任意の一の頂点から該面内の対角線方向に高さの変位差の最も大きい値が−６００μｍ未満〜＋６００μｍ未満であり、
該半導体装置の総体積に対する該半導体素子の総体積の割合が１８〜５０％であり、
該硬化された樹脂組成物が（Ｃ）無機充填剤を含み、
（Ｃ）無機充填剤が、
（Ｃ１）４０℃〜４００℃の平均熱膨張係数が１．０×１０ -５ /℃〜３．０×１０ -５ /℃である無機充填剤の少なくとも１種と
（Ｃ２）４０℃〜４００℃の平均熱膨張係数が１．０×１０ -５ /℃未満の無機充填剤の少なくとも１種からなり、
［（Ｃ）の質量／硬化された樹脂組成物の質量］が８０〜９０％であり、且つ
［（Ｃ１）の質量／硬化された樹脂組成物の質量］が５〜４５％である、
ことを特徴とする、半導体装置。
また、本発明は、上記半導体装置を調製するのに適した、下記の樹脂組成物である。
（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ａ）エポキシ樹脂に含まれるエポキシ基１モルに対して、エポキシ基と反応性の基が０．５〜１．５モルとなる量の（Ｂ）硬化剤、
（Ｃ）無機充填剤、及び
（Ｄ）硬化促進剤
を含む半導体封止用の樹脂組成物において、
（Ｃ）無機充填剤が、
（Ｃ１）４０℃〜４００℃の平均熱膨張係数が１．０×１０-５/℃〜３．０×１０-５/℃である無機充填剤の少なくとも１種と
（Ｃ２）４０℃〜４００℃の平均熱膨張係数が１．０×１０-５/℃未満の無機充填剤の少なくとも１種からなり、
［（Ｃ）の質量／硬化された樹脂組成物の質量］が８０〜９０％であり、且つ
［（Ｃ１）の質量／硬化された樹脂組成物の質量］が５〜４５％である、
ことを特徴とする、組成物。
上記本発明の半導体装置は、基板の反りがほとんど無く、また、リフロー工程で２６５℃程度に加熱されても剥離及びクラックが発生しない。また、本発明の組成物は、斯かる基板の反りの無い半導体装置を与えることができる。
本発明の半導体装置を、図１により説明する。図１はチップオンボードボールグリッドアレイパッケージの実施態様の断面図である。図１に示すように、該半導体装置は、有機回路基板４上にダイボンド剤層３を介して設けられたＩＣ等半導体素子又はチップ２を有する。該ダイボンド剤としては、公知のものであってよく、エポキシ樹脂系、シリコーン樹脂系、ポリイミド系材料等が挙げられる。該ダイボンド剤層３の厚みとしては、耐リフロー性、温度サイクル性、作業性、反り性、の観点から３０μｍ〜８０μｍの範囲が好ましい。有機回路基板４は、多用されている有機基板、例えばエポキシ樹脂系基板のＦＲ−４基板、ビスマレイミドトリアジン系基板のＢＴ基板であってよい。基板の表面には銅箔回路保護または半田耐熱の目的でソルダーレジスト層が形成されていても良い。基板４の厚みは、通常、０．１〜０．４ｍｍである。
本発明の半導体装置は、その総体積に対する半導体素子の体積の割合が１８〜５０％、好ましくは２０〜４５％である。半導体装置の総体積は、例えば、図２に示すように、Ｊ×Ｋ×Ｌ（ｍｍ３）で求めることができ、該装置中の半導体素子体積はＦ×Ｇ×Ｈ×半導体素子数（ｍｍ３）で求めることができる。半導体素子の体積の割合が前記下限値未満の半導体装置は、凹状の反りを有し易く、前記上限値を超える半導体装置は凸状に反り易い。該半導体装置の総体積は、若干の硬化収縮はあるものの、封止樹脂成形金型の内容積によって近似することも可能である。なお、実際の半導体装置、特に図１に示すようなチップオンボードボールグリッドアレイ型パッケージの場合は、基板の穴を通過して裏側にも樹脂が入るが、基板の反りに主として影響を与えるのは、基板の表側、即ち半導体素子が備えられた側、であるので、表側部分の体積について考慮すれば実際上、十分であると考えられる。
有機基板４及び半導体素子２は、硬化された樹脂組成物１、６により封止されている。該硬化された樹脂組成物（以下、樹脂硬化物という）の樹脂成分は、例えば、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、又はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を、フェノール樹脂等で硬化して得られる硬化物であってよい。
樹脂硬化物は（Ｃ）無機充填剤を、［（Ｃ）の質量／樹脂硬化物の質量］（以下、「Ｃの質量％」とする）が８０〜９０％で含む点を特徴とする。（Ｃ）の質量％は、熱天秤を用い、樹脂硬化物を空気下で、例えば６００℃程度まで昇温して無機残渣分を定量することによって、求めることができる。該質量％が上記下限値未満では、樹脂硬化物の吸湿性が高く、該硬化物で封止された半導体装置は耐リフロー性が劣る場合がある。一方、上記上限値を越えては半導体装置の反りが大きい場合がある。
好ましくは、（Ｃ）無機充填剤は球状充填剤の少なくとも一種を含む。充填剤の形状は、樹脂硬化物を顕微鏡で観察することによって、判別できる。より好ましくは、（Ｃ）無機充填剤は二酸化ケイ素からなる充填剤の少なくとも一種を含む。二酸化ケイ素であることは、樹脂硬化物を元素分析することにより同定できる。
本発明の半導体装置は、レーザー三次元測定機を用いて、半導体素子が備えられている側の基板の任意の頂点から、対角線方向に高さの変位を測定したときに、対角線上の頂点間の変位差の最も大きい値が−６００μｍ未満〜＋６００μｍ未満、好ましくは−５００μｍ〜＋５００μｍであることを特徴とする。ここで、「−」は、半導体素子を上側にして凹の反りを、「＋」は凸の反りを意味する。該反り量が前記範囲を超えると、自動搬送装置での搬送トラブルが発生し易くなり、また、半導体素子を個片化する工程での固定が困難となり、さらに、基板への半田ボール付け工程での接続不良が発生し易くなる。
本発明は、上記半導体装置の封止樹脂硬化物を作るのに適した樹脂組成物にも関する。該樹脂組成物は、
（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ａ）エポキシ樹脂に含まれるエポキシ基１モルに対して、０．５〜１．５となる量の（Ｂ）硬化剤、
（Ｃ）無機充填剤、及び
（Ｄ）硬化促進剤
を含む。
（Ａ）エポキシ樹脂としては、上述のように、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、トリフェノールアルカン型エポキシ樹脂、アラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格含有アラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、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型エポキシ化合物、スチルベン型エポキシ樹脂及びこれらの混合物を使用することができる。
好ましくは、（Ａ）エポキシ樹脂は、加水分解性塩素含有量が１，０００ｐｐｍ以下、特に５００ｐｐｍ以下であり、及び、ナトリウム及びカリウム含有量が各々１０ｐｐｍ以下である。前記加水分解性塩素及びナトリウム及びカリウムの含有量が夫々前記量を超えると、樹脂封止後の半導体装置が、高温高湿下に置かれた場合に、塩素イオン、アルカリ金属イオンが遊離し、半導体装置の性能に悪影響を及ぼすおそれが高くなる。
（Ｂ）硬化剤は、（Ａ）エポキシ樹脂の硬化剤である。好ましくは、フェノール樹脂が使用され、例えばフェノールノボラック樹脂、ナフタレン環含有フェノール樹脂、アラルキル型フェノール樹脂、トリフェノールアルカン型フェノール樹脂、ビフェニル骨格含有アラルキル型フェノール樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂、脂環式フェノール樹脂、複素環型フェノール樹脂、ナフタレン環含有フェノール樹脂、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、及びこれらの混合物が挙げられる。好ましくは、該硬化剤は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂の場合と同様の理由から、ナトリウム及びカリウム含有量が各々１０ｐｐｍ以下である。
組成物中において、（Ｂ）成分は、（Ａ）成分中に含まれるエポキシ基１モルに対して、（Ｂ）成分の硬化剤中に含まれるフェノール性水酸基のモル比が、０．５〜１．５、好ましくは０．８〜１．２の範囲で含まれる。
（Ｃ）無機充填剤は、（Ｃ１）４０℃〜４００℃の平均熱膨張係数が１．０×１０-５/℃〜３．０×１０-５/℃である無機充填剤の少なくとも１種と、（Ｃ２）４０℃〜４００℃の平均熱膨張係数が１．０×１０-５/℃未満の無機充填剤の少なくとも１種からなり、
［（Ｃ）の質量／硬化された樹脂組成物］が８０〜９０％であり、且つ、［（Ｃ１）の質量／硬化された樹脂組成物］が５〜４５％である。Ｃ１が上記下限値未満では、組成物から得られる硬化物の熱膨張係数が小さくなり、半導体装置の反りを抑制できなくなる場合があり、上記上限値を超えては、特にＣ１が不定形の場合、組成物の流動性が悪く、ワイヤー断線、ボイド生成等、成形不良を引き起こす場合がある。また、クリストバライトについては、上述のように、相転移があるが、上記範囲内であれば問題が無い。成分（Ｃ）の質量％が上記下限値未満では、樹脂硬化物の吸湿性が高く、該硬化物で封止された半導体装置は耐リフロー性が劣る場合があり、一方、上記上限値を越えては半導体装置の反りが大きい場合があることは、上述のとおりである。
各充填剤の平均熱膨張係数は熱膨張計により測定することができる。（Ｃ１）及び／又は（Ｃ２）が、２種以上の充填剤を含む場合には、前記平均熱膨張係数は、各充填剤の平均熱膨張係数にその体積分率を乗じた値の合計とする。ここで、該体積分率は、理論体積分率であり、各充填剤の質量を、その比重で除して求められる理論体積分率である。
上記所定の熱膨張係数を有する各充填剤を、上記所定量で含む組成物は、所定の条件で硬化させたときに、樹脂硬化物体積中の各充填剤の体積％を所定の範囲にすることができ、これにより、基板の反りの少ない半導体装置を与えることが可能となる。即ち、［（無機充填剤（Ｃ１）の理論体積）＋（無機充填剤（Ｃ２）の理論体積）］／（硬化物理論体積）が７０〜８０％、好ましくは７２〜７７％となり、（無機充填剤（Ｃ１）の理論体積）／（硬化物理論体積）が、６〜４０％、好ましくは７〜３０％となる。ここで、無機充填剤（Ｃ１）の理論体積は、無機充填剤（Ｃ１）の質量を、該充填剤の２５℃での比重ｃ１（ｇ/ｃｍ3）で除して求められ、無機充填剤（Ｃ２）の理論体積は、無機充填剤（Ｃ２）の質量を、該充填剤の２５℃での比重ｃ２（ｇ/ｃｍ3）で除して求められる。硬化物理論体積は、所定量、約10ｇ程度の組成物を１７５℃×１２０秒、６．９Ｍｐａの条件で成形して得られる硬化物の質量を、ＪＩＳ Ｋ６９１１に基づく計算により求められる該組成物の比重ｅ（ｇ/ｃｍ3）で除した値である。
また、本発明の組成物から得られる硬化物は、そのガラス転移温度（Ｔｇ）以下の熱膨張係数が、１．４〜１．８×１０−５／℃、好ましくは１．４〜１．７×１０−５／℃となる。また、ガラス転移温度超の熱膨張係数が、４．２〜６．８×１０−５／℃である。これらの熱膨張係数を有することによって、基板の反りを起こし難い。該熱膨張係数の測定方法については後述する。
無機充填剤（Ｃ１）は、４０℃〜４００℃の平均熱膨張係数が、好ましくは１．４×10−５〜２．５×１０−５である。無機充填剤（Ｃ１）の例としては、リチウムシリケート（１.２〜１.３×１０−５/℃）、クリストバライト（２.０×１０−５/℃）、石英（結晶シリカ、１.５×１０−５/℃）、トリジマイト（１.２×１０−５/℃）、モンティセライト（１.１×１０−５/℃）、およびこれらの混合物が挙げられる。組成物の流動性を損なわない点で、好ましくはクリストバライトであり、より好ましくは球状のクリストバライトである。
無機充填剤（Ｃ２）は、４０℃〜４００℃の平均熱膨張係数が、１．０×１０-５/℃未満であればよいが、その形状が充填性の高い球形であることが極めて好ましい。無機充填剤（Ｃ２）としては、溶融シリカ、タルク、アルミナ、酸化マグネシウム、などが挙げられ、これらのうち、成形性の観点から球状溶融シリカ（０．０５×１０―５/℃）が望ましい。
上記無機充填剤（Ｃ１）及び（Ｃ２）は、充填剤表面の活性基をキャップして、樹脂への分散性及び濡れ性を高めるために、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤などのカップリング剤で予め表面処理したものを配合することが好ましい。このようなカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等のエポキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、イミダゾールとγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの反応物、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン、γ−メルカプトシラン、γ−エピスルフィドキシプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシランなどのシランカップリング剤を用いることが好ましい。ここで表面処理に用いるカップリング剤の配合量及び表面処理方法については特に制限されるものではない。
（Ｄ）硬化促進剤としては、例えばトリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ−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、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、テトラフェニルホスフィン・テトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンとｐ−ベンゾキノンの付加物などのリン系化合物、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、１，８−ジアザビシクロ（５．４．０）ウンデセン−７などの第三級アミン化合物、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物等を使用することができる。好ましくは、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ−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、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、テトラフェニルホスフィン・テトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンとｐ−ベンゾキノンの付加物などのリン系化合物が使用される。
（Ｄ）硬化促進剤の配合量は、硬化促進に有効な量であればよい。典型的には、（Ａ）、（Ｂ）成分の総量１００質量部に対し、０．１〜５質量部、特に０．５〜２質量部である。
本発明の組成物には、更に必要に応じて各種の添加剤を、本発明の目的を阻害しない範囲で、配合することができる。例えば、カルナバワックス、酸化ポリエチレン、モンタン酸エステル等のワックス類、カーボンブラック等の着色剤、モリブデン酸亜鉛担持タルク、モリブデン酸亜鉛担持亜鉛、ホスファゼン化合物、シリコーン化合物等の難燃材、ハイドロタルサイト類、希土類酸化物等のハロゲントラップ剤、の添加剤を添加配合することができる。
本発明の組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）無機充填剤、（Ｄ）硬化促進剤、その他の添加物を所定の組成比で配合し、これをミキサー等によって十分混合した後、熱ロール、ニーダー、エクストルーダー等による溶融混合処理を行い、次いで、冷却固化させて、調製することができる。所望により適当な大きさに粉砕してもよい。
該組成物は、本発明の半導体装置における樹脂硬化物を与える組成物として好適である。半導体装置を封止するための最も一般的な方法としては低圧トランスファー成形法が挙げられる。好ましくは、成形条件は、温度１５０〜１８５℃で３０〜１８０秒であり、温度１５０〜１８５℃で２〜２０時間、後硬化を行うことが望ましい。
以下、実施例により、本発明をさらに説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、以下の例において部は、特に断りの無い限り、いずれも質量部である。
組成物実施例１〜５、組成物比較例１〜４
表１に示す成分を、同表に示す質量部で混合した後、夫々、６０℃と９０℃に加熱された２本ロールにて、均一になるよう溶融混合した後、冷却し、次いで粉砕して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。
Figure 0004386453
表１に示す、各成分イ〜ルは下記のとおりである。
（Ａ）エポキシ樹脂
（イ）o-クレゾール型エポキシ樹脂 ＥＯＣＮ―１０２０―５５（日本化薬（株）製）
（ロ）ビフェニル基含有フェノールアラルキルエポキシ樹脂：ＮＣ―３０００（日本化薬（株）製）
（Ｂ）硬化剤
（ハ）ノボラック型フェノール樹脂：H-4（明和化成（株））
（ニ）フェノールアラルキル型フェノール樹脂：ＭＥＨ-７８００ＳＳ(明和化成（株）製)
（Ｃ）無機充填剤
（ホ）球状溶融シリカ：ＭＳＲ―２５、（株）龍森製、４０〜４００℃の熱膨張係数０.０５×１０-５/℃、２５℃における比重２．２５ｇ／ｃｍ３
（ヘ）球状クリストバライト：ＭＳＲ―２５００（Ｃ）、（株）龍森製、４０〜４００℃の熱膨張係数２.０×１０-５/℃、２５℃における比重２．３６ｇ／ｃｍ３
（ト）結晶シリカ：クリスタライト３Ｋ、（株）龍森製、４０〜４００℃の熱膨張係数１.５×１０-５/℃、２５℃における比重２．６５
（Ｄ）硬化促進剤
（チ）トリフェニルホスフィン：ＴＰＰ（北興化学（株）製）
離型剤
（リ）カルナバワックス（日興ファインプロダクツ（株）製）
シランカップリング剤
（ヌ）ＫＢＭ−４０３、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業（株）製）
着色剤
（ル）デンカブラック（電気化学工業（株）製）
各組成物につき、以下の諸特性を測定した。結果を表３に示す。
スパイラルフロー値
ＥＭＭＩ規格に準じた金型を使用して、１７５℃、６．９Ｎ／ｍｍ２、成形時間１２０秒の条件で測定した。
硬化物の熱膨張係数
ＥＭＭＩ規格に準じた金型を用い、射出成型温度１７５℃、６．９Ｎ／ｍｍ２、成形時間１２０秒の条件で５×５×１５ｍｍの試験片を得た。室温で、ノギスを用い、長さＬｍｍを０．０１ｍｍの単位まで正確に測定し、熱膨張計にセットし、昇温５℃/分、荷重１９．６ｍＮで３００℃まで測定した。寸法変化と温度のグラフを作成し、ガラス転移温度以下で寸法変化―温度曲線の接線が得られる任意の温度２点（Ａ１、Ａ２）、ガラス転移温度超で接線が得られる任意の２点（Ｂ１、Ｂ２）、２５０℃、２８０℃の寸法（μｍ）をそれぞれ読み取り、次式により膨張係数を算出した。
ガラス転移温度以下の熱膨張係数：
（Ａ２での寸法−Ａ１での寸法）／（（Ａ２−Ａ１）×（Ｌ×１０３））
ガラス転移温度超の熱膨張係数：
（Ｂ２での寸法−Ｂ１での寸法）／（（Ｂ２−Ｂ１）×（Ｌ×１０３））
２５０℃から２８０℃の熱膨張係数×1000：
（２８０℃での寸法-２５０℃での寸法）／（３０×（Ｌ））
半導体装置の作成
断面図が図１で示され、表２に示すような各サイズを有する半導体装置を、１７５℃、６．９Ｎ／ｍｍ２、成形時間１２０秒の条件で成形した。なお、図１において、半導体チップＢの数は３個であるが、実際には表２に示す搭載個数である。該半導体装置を、室温まで冷却した後、レーザー三次元測定機を用いてパッケージの対角線方向に高さの変位を測定し、変位差の最も大きい値を基板の反り量とした。表３において、凸型の反りの値を正の値、凹型の反りを負の値で表した。
半導体装置におけるダイボンド剤と、基板は以下のとおりである。
ダイボンド剤：Ａｂｌｅ６２０２Ｃ、日本Ａｂｌｅｓｔｉｃｋ社製、ガラス転移温度以下の熱膨張係数７．０×１０−５／℃、ガラス転移温度超の熱膨張係数３５．０×１０−５／℃、ガラス転移温度４０℃、硬化後の厚み５０μｍ、
有機回路基板：ＣＣＬ−ＨＬ−８３２、三菱ガス化学製、ガラス転移温度以下熱膨張係数１．５×１０−５／℃、ガラス転移温度以上の熱膨張係数１．１×１０−５／℃、ガラス転移温度１８０℃
Figure 0004386453
表２において、Ｆ〜Ｌは、図２に示す各寸法である。
耐リフロー性
反り量測定で用いた半導体装置２を、チップ毎に切断し、８５℃／６０％ＲＨの恒温恒湿器に１６８時間放置して吸湿させた後、ＩＲリフロー装置を用い、半導体パッケージの表面温度が、図３に示す変化を示すような熱プロフィールＩＲリフローに３回通した後に、超音波探査装置を用いて内部クラック又は剥離が発生したチップ数を数えた。
Figure 0004386453
半導体装置１及び５は、半導体装置の総体積に対する半導体素子の総体積の割合が１８〜５０％の範囲外であり、反り量が大きい。また比較例１、２、４の組成物は、無機充填剤Ｃ１を含まず、比較例３の組成物はＣ１を本願発明の範囲（４５％）よりも多く含み、これらの組成物から得られる半導体装置は、反り量が６００μｍ以上である。さらに、本発明の半導体装置は、耐リフロー性に優れる。
実施例組成物１を用いて得られた半導体装置２から、樹脂硬化物を削りとり、重量既知のアルミナ製ルツボに精秤し、マッフル炉で、大気雰囲気下、600℃、8時間で燃焼させて、無機充填剤の量を測定したところ８１％であり、仕込み量と一致した。
本発明の半導体装置は、反りが無く且つ耐リフロー性に優れ、広く電子機器に好適に使用される。また、本発明の組成物は半導体装置を製造するのに適し、特に、薄型ＢＧＡ型パッケージに好適である。
チップオンボードボールグリッドアレイパッケージの一例の断面図である。 本発明、実施例において作成したチップオンボードボールグリッドアレイパッケージ及び該パッケージ中の半導体素子の体積の求め方を示す平面図及び断面図である。 実施例で使用したＩＲリフローの熱プロフィールを示す図である。
符号の説明
１ エポキシ樹脂組成物
２ 半導体チップ
３ ダイボンド層
４ 有機回路基板
５ ワイヤー
６ エポキシ樹脂組成物

Claims (13)

  1. 有機基板と、該基板上に備えられた少なくとも１つの半導体素子と、該有機基板及び該半導体素子を封止する硬化された樹脂組成物を含む半導体装置であって、
    該半導体装置が、ボードオンチップボールグリッドアレイパッケージであり、
    レーザー三次元測定機を用いて測定される、該半導体装置の半導体素子が備えられた基
    板面の任意の一の頂点から該面内の対角線方向に高さの変位差の最も大きい値が−６００μｍ未満〜＋６００μｍ未満であり、
    該半導体装置の総体積に対する該半導体素子の総体積の割合が１８〜５０％であり、
    該硬化された樹脂組成物が（Ｃ）無機充填剤を含み、
    （Ｃ）無機充填剤が、
    （Ｃ１）４０℃〜４００℃の平均熱膨張係数が１．０×１０ -５ /℃〜３．０×１０ -５ /℃である無機充填剤の少なくとも１種と
    （Ｃ２）４０℃〜４００℃の平均熱膨張係数が１．０×１０ -５ /℃未満の無機充填剤の少なくとも１種からなり、
    ［（Ｃ）の質量／硬化された樹脂組成物の質量］が８０〜９０％であり、且つ
    ［（Ｃ１）の質量／硬化された樹脂組成物の質量］が５〜４５％である、
    ことを特徴とする、半導体装置。
  2. 前記半導体装置の総体積に対する前記半導体素子の総体積の割合が２０〜４５％である、請求項１記載の半導体装置。
  3. 変位差の最も大きい値が−５００μｍ〜＋５００μｍであることを特徴とする、請求項１または２記載の半導体装置。
  4. 前記無機充填剤（Ｃ）が、球形状の充填剤の少なくとも一種を含む、請求項１〜３のいずれか１項記載の半導体装置。
  5. 前記無機充填剤（Ｃ）が、二酸化ケイ素からなる充填剤の少なくとも一種を含む、請求項１〜４のいずれか１項記載の半導体装置。
  6. 前記有機基板が、ビスマレイミドトリアジン樹脂基板である、請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体装置。
  7. （Ａ）エポキシ樹脂、
    （Ａ）エポキシ樹脂に含まれるエポキシ基１モルに対して、エポキシ基と反応性の基が０．５〜１．５モルとなる量の（Ｂ）硬化剤、
    （Ｃ）無機充填剤、及び
    （Ｄ）硬化促進剤
    を含む半導体封止用の樹脂組成物において、
    （Ｃ）無機充填剤が、
    （Ｃ１）４０℃〜４００℃の平均熱膨張係数が１．０×１０-５/℃〜３．０×１０-５/℃である無機充填剤の少なくとも１種と
    （Ｃ２）４０℃〜４００℃の平均熱膨張係数が１．０×１０-５/℃未満の無機充填剤の少なくとも１種からなり、
    ［（Ｃ）の質量／硬化された樹脂組成物の質量］が８０〜９０％であり、且つ
    ［（Ｃ１）の質量／硬化された樹脂組成物の質量］が５〜４５％である、
    ことを特徴とする、組成物。
  8. 前記無機充填剤（Ｃ１）が、クリストバライトである、請求項７記載の組成物。
  9. 前記無機充填剤（Ｃ１）が、球状である、請求項７または８記載の組成物。
  10. 前記無機充填剤（Ｃ２）が、溶融シリカである請求項７〜９のいずれか１項記載の組成物。
  11. 前記無機充填剤（Ｃ２）が、球状である、請求項７〜１０のいずれか１項記載の組成物。
  12. （Ｂ）硬化剤がフェノール樹脂である、請求項７〜１１のいずれか１項記載の組成物。
  13. 硬化された樹脂組成物が、請求項７〜１２のいずれか１項記載の組成物が硬化されたものである、請求項１〜６のいずれか１項記載の半導体装置。
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