JP4747580B2 - Liquid sealing resin composition for underfill, semiconductor device using the same, and manufacturing method thereof - Google Patents

Liquid sealing resin composition for underfill, semiconductor device using the same, and manufacturing method thereof Download PDF

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Description

本発明は、アンダーフィル用液状封止樹脂組成物、それを用いた半導体装置、及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a liquid sealing resin composition for underfill, a semiconductor device using the same, and a manufacturing method thereof.

従来、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材を含むアンダーフィル用液状封止樹脂組成物において、無機充填材の表面をシランカップリング剤で化学修飾して酸性処理または塩基性処理を施し、無機充填材の分散性を向上させたり、密着力を向上させたりすることがなされてきた(特許文献1、2)。
特開2001−024005 特開2002−226673
Conventionally, underfill liquid encapsulating resin composition containing epoxy resin, curing agent and inorganic filler, the surface of the inorganic filler is chemically modified with a silane coupling agent and subjected to acid treatment or basic treatment, and inorganic filling It has been made to improve the dispersibility of the material or improve the adhesion (Patent Documents 1 and 2).
JP2001-024005 JP 2002-226673 A

しかしながら、上記文献記載の従来技術は、フラックス成分を樹脂組成物に添加した場合に、表面処理無機充填材を用いても充填材同士が凝集し、線膨張係数や弾性率が非均一化するという点で課題を残していた。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、樹脂中のストレスを緩和し、クラックや反りが低減されるところにある。
However, according to the prior art described in the above document, when the flux component is added to the resin composition, the fillers aggregate even if the surface-treated inorganic filler is used, and the linear expansion coefficient and elastic modulus become non-uniform. The problem was left in the point.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to relieve stress in the resin and reduce cracks and warpage.

上記課題を解決する本発明は、以下のとおりである。
[1](A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)第一のシランカップリング剤、および、(D)第二のシランカップリング剤が表層に化学修飾された無機充填材、を配合してなるアンダーフィル用液状封止樹脂組成物であって、第一のシランカップリング剤及び第二のシランカップリング剤の一方が酸性基を、他方が塩基性基を有し、前記酸性基は、チオール基または熱分解してチオール基を発生させる官能基であり、前記塩基性基は、アミノ基または熱分解してアミノ基を発生させる官能基であり、前記塩基性基を有する前記シランカップリング剤は、2級アミノシランカップリング剤であることを特徴とするアンダーフィル用液状封止樹脂組成物。
[2]更に(E)第三のカップリング剤を配合してなり、当該(E)第三のカップリング剤がエポキシシランカップリング剤、アクリルシランカップリング剤のいずれかを含むものである[1]記載のアンダーフィル用液状封止樹脂組成物。
[3]前記第一のシランカップリング剤が、前記酸性基を有するシランカップリング剤であり、かつ、前記第二のシランカップリング剤が、前記塩基性基を有する前記2級アミノシランカップリング剤である[1]または[2]記載のアンダーフィル用液状封止樹脂組成物。
[4]前記第一のシランカップリング剤が、前記塩基性基を有する前記2級アミノシランカップリング剤であり、かつ、前記第二のカップリング剤が、前記酸性基を有するシランカップリング剤である請求項1または2記載のアンダーフィル用液状封止樹脂組成物。
[5]基板と、当該基板上に配置されたチップ、及びこの二つの間隙を充填するアンダーフィルを備え、当該アンダーフィルが請求項1乃至4のいずれかに記載のアンダーフィル用液状封止樹脂組成物を硬化させてなる半導体装置。
[6]基板と、当該基板上に配置されたチップ、及びこの二つの間隙を充填するアンダーフィルを備える半導体装置の製造方法であって、(I)基板とチップの間隙に請求項1乃至4のいずれかに記載のアンダーフィル用液状封止樹脂組成物を充填する工程、(II)充填されたアンダーフィル用液状封止樹脂組成物を硬化させてアンダーフィルとする工程、を含む半導体装置の製造方法。
The present invention for solving the above problems is as follows.
[1] (A) an epoxy resin, (B) a curing agent, (C) a first silane coupling agent, and (D) an inorganic filler in which the second silane coupling agent is chemically modified on the surface layer. a liquid sealing resin composition for underfill by blending, one acidic group of the first silane coupling agent and a second silane coupling agent and the other have a basic group, the acid The group is a thiol group or a functional group that thermally decomposes to generate a thiol group, and the basic group is an amino group or a functional group that thermally decomposes to generate an amino group, and has the basic group The liquid sealing resin composition for underfill , wherein the silane coupling agent is a secondary aminosilane coupling agent .
[2] Further, (E) a third coupling agent is blended, and the (E) third coupling agent includes either an epoxy silane coupling agent or an acrylic silane coupling agent [1]. The liquid sealing resin composition for underfill as described.
[3] The secondary aminosilane coupling agent in which the first silane coupling agent is the silane coupling agent having the acidic group and the second silane coupling agent has the basic group. The liquid sealing resin composition for underfill according to [1] or [2].
[4] The first silane coupling agent is at the secondary amino silane coupling agent having a basic group, and said second coupling agent is a silane coupling that having a said acidic group The liquid sealing resin composition for underfill according to claim 1 , which is an agent .
[5] A liquid sealing resin for underfill according to any one of claims 1 to 4, further comprising a substrate, a chip disposed on the substrate, and an underfill filling the two gaps. A semiconductor device obtained by curing a composition.
[6] A method of manufacturing a semiconductor device comprising a substrate, a chip disposed on the substrate, and an underfill filling the two gaps, wherein (I) the gap between the substrate and the chip is defined in claims 1 to 4. A step of filling the underfill liquid encapsulating resin composition according to any of the above, and (II) curing the filled underfill liquid encapsulating resin composition to form an underfill. Production method.

本発明によれば、無機充填材が適度に分散することで樹脂中のストレスが緩和され、クラックや反りが低減されたアンダーフィル用液状封止樹脂組成物を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the stress in resin can be relieve | moderated because an inorganic filler disperse | distributes moderately, and the liquid sealing resin composition for underfills with which the crack and curvature were reduced can be provided.

本発明は、(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)第一のカップリング剤、および、(D)第二のカップリング剤が表層に化学修飾された無機充填材を混合してなるアンダーフィル用液状封止樹脂組成物であって、第一のカップリング剤と第二のカップリング剤の一方が酸性基を、他方が塩基性基を有することを特徴とするアンダーフィル用液状封止樹脂組成物に関するものである。なお下記は例示であり、本発明は何ら下記に限定されるものではない。以下に本発明のアンダーフィル用液状封止樹脂組成物の各成分について詳細に説明する。   The present invention comprises mixing (A) an epoxy resin, (B) a curing agent, (C) a first coupling agent, and (D) an inorganic filler in which the second coupling agent is chemically modified on the surface layer. A liquid sealing resin composition for underfill, wherein one of the first coupling agent and the second coupling agent has an acidic group and the other has a basic group. The present invention relates to a liquid sealing resin composition. The following is an example, and the present invention is not limited to the following. Below, each component of the liquid sealing resin composition for underfills of this invention is demonstrated in detail.

本発明で用いる(A)エポキシ樹脂とは一分子中にエポキシ基を2個以上有するものであれば特に分子量や構造は限定されるものではない。例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、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、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、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジルトルイジン、ジアミノジフェニルメタン型グリシジルアミン、アミノフェノール型グリシジルアミンのような芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、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、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェニレンおよび/またはビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレンおよび/またはビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ビニルシクロヘキセンジオキシド、ジシクロペンタジエンオキシド、アリサイクリックジエポキシ−アジペイド等の脂環式エポキシ等の脂肪族エポキシ樹脂が挙げられる。
この場合、芳香族環にグリシジルエーテル構造あるいはグリシジルアミン構造が結合した構造を含むものが耐熱性、機械特性、耐湿性という観点から好ましく、脂肪族または脂環式エポキシ樹脂は信頼性、特に接着性という観点から使用する量を制限するほうが好ましい。これらは単独でも2種以上混合して使用しても良い。本発明ではアンダーフィル用液状封止樹脂組成物の態様のため、エポキシ樹脂として最終的に常温(25℃)で液状であることがこのましいが、常温で固体のエポキシ樹脂であっても常温で液状のエポキシ樹脂に溶解させ、結果的に液状の状態であればよい。
The (A) epoxy resin used in the present invention is not particularly limited in molecular weight and structure as long as it has two or more epoxy groups in one molecule. For example, novolak type phenol resins such as phenol novolac resin, cresol novolak resin, bisphenol A novolak resin, phenol resin such as resol type phenol resin, novolak type epoxy resin such as phenol novolak type epoxy resin, cresol novolak type epoxy resin, bisphenol A type Aromatic glycidylamine type such as epoxy resin, bisphenol type epoxy resin such as bisphenol F type epoxy resin, N, N-diglycidylaniline, N, N-diglycidyltoluidine, diaminodiphenylmethane type glycidylamine, aminophenol type glycidylamine Epoxy resin, hydroquinone type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, stilbene type epoxy resin, triphenolmethane type epoxy resin, toner Phenolpropane type epoxy resin, alkyl-modified triphenolmethane type epoxy resin, triazine nucleus-containing epoxy resin, dicyclopentadiene-modified phenol type epoxy resin, naphthol type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, phenol aralkyl having phenylene and / or biphenylene skeleton Type epoxy resin, epoxy resin such as aralkyl type epoxy resin such as naphthol aralkyl type epoxy resin having phenylene and / or biphenylene skeleton, alicyclic type such as vinylcyclohexene dioxide, dicyclopentadiene oxide, alicyclic diepoxy-adipide Aliphatic epoxy resins such as epoxy are listed.
In this case, those containing a structure in which a glycidyl ether structure or a glycidylamine structure is bonded to an aromatic ring are preferable from the viewpoint of heat resistance, mechanical properties, and moisture resistance, and aliphatic or alicyclic epoxy resins are particularly reliable and adhesive. In view of the above, it is preferable to limit the amount used. These may be used alone or in combination of two or more. In the present invention, because of the mode of the liquid sealing resin composition for underfill, it is preferable that the epoxy resin is finally liquid at room temperature (25 ° C.). And dissolved in a liquid epoxy resin so long as it is in a liquid state.

本発明で用いる(B)硬化剤とは、エポキシ樹脂中のエポキシ基と共有結合を形成することが可能な官能基を1分子中に2個以上含むもの、ただし官能基が酸無水物基である場合には酸無水物官能基を1個以上含むものであれば特に分子量や構造は限定されるものではない。官能基の具体例としてはフェノール性水酸基、酸無水物、1級アミン、2級アミンなどがある。   The (B) curing agent used in the present invention includes two or more functional groups capable of forming a covalent bond with an epoxy group in an epoxy resin, provided that the functional group is an acid anhydride group. In some cases, the molecular weight and structure are not particularly limited as long as they contain one or more acid anhydride functional groups. Specific examples of functional groups include phenolic hydroxyl groups, acid anhydrides, primary amines, and secondary amines.

フェノール性水酸基を2個以上含む硬化剤の例として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、トリフェノールメタン型フェノール樹脂、トリフェノールプロパン型フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂、フェニレンおよび/またはビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレンおよび/またはビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂、ビスフェノール化合物等が挙げられる。   Examples of curing agents containing two or more phenolic hydroxyl groups include novolak type phenol resins such as phenol novolak resin and cresol novolak resin, triphenolmethane type phenol resin, triphenolpropane type phenol resin, terpene modified phenol resin, dicyclopentadiene Examples thereof include a modified phenol resin such as a modified phenol resin, a phenol aralkyl resin having a phenylene and / or biphenylene skeleton, an aralkyl type phenol resin such as a naphthol aralkyl resin having a phenylene and / or a biphenylene skeleton, and a bisphenol compound.

酸無水物官能基を1個以上含む硬化剤の例としては、テトラヒドロ酸無水物、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、水素化メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸2無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸2無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、グリセリンビス(アンヒドロトリメリテート)モノアセテート、ドデセニル無水コハク酸などがある。   Examples of curing agents containing one or more acid anhydride functional groups include tetrahydro anhydride, hexahydro phthalic anhydride, methyl tetrahydro phthalic anhydride, methyl nadic anhydride, hydrogenated methyl nadic anhydride, trialkyltetrahydro Phthalic anhydride, methylcyclohexene tetracarboxylic dianhydride, phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic dianhydride, ethylene glycol bisanhydro trimellitate, glycerin bis (anhydrotri Melitte) monoacetate, dodecenyl succinic anhydride and the like.

1級アミンまたは2級アミンを2個以上含む硬化剤の例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、m−キシレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、2−メチルペンタメチレンジアミン脂肪族ポリアミン、イソフォロンジアミン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ノルボルネンジアミン、1,2−ジアミノシクロヘキサンなどの脂環式ポリアミン、N−アミノエチルピペラジン、1,4−ビス(2−アミノ−2−メチルプロピル)ピペラジンなどのピペラジン型のポリアミン、ジアミノジフェニルメタン、m−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、ジエチルトルエンジアミン、トリメチレンビス(4−アミノベンゾエート)、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−P−アミノベンゾエート、下記式で示されるものなどの芳香族ポリアミンが挙げられる。   Examples of curing agents containing two or more primary amines or secondary amines include diethylenetriamine, triethylenetetraamine, tetraethylenepentamine, m-xylenediamine, trimethylhexamethylenediamine, 2-methylpentamethylenediamine aliphatic polyamine , Cycloaliphatic polyamines such as isophoronediamine, 1,3-bisaminomethylcyclohexane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, norbornenediamine, 1,2-diaminocyclohexane, N-aminoethylpiperazine, 1,4-bis Piperazine type polyamines such as (2-amino-2-methylpropyl) piperazine, diaminodiphenylmethane, m-phenylenediamine, diaminodiphenylsulfone, diethyltoluenediamine, trimethylenebis (4-amino) Nzoeto), polytetramethylene oxide - di -P- aminobenzoate, aromatic polyamines such as those represented by the following formula.

R:水素基またはアルキル基
X:水素基またはアルキル基
R: hydrogen group or alkyl group X: hydrogen group or alkyl group

上記の硬化剤は、単独で用いても、同じ官能基を含む2種以上の硬化剤を配合して用いても良く、さらにポットライフやエポキシ樹脂との硬化性を損なわない範囲であれば、異なる官能基を含む硬化剤を2種以上配合して用いてもよい。半導体装置の封止用途を考慮すると、耐熱性、電気的機械的特性という観点からフェノール樹脂及び芳香族ポリアミン型硬化剤が好ましい。更に密着性、耐湿性を兼ね備えるという観点からは芳香族ポリアミン型硬化剤が好ましい。さらに本発明の様態がアンダーフィル用液状封止樹脂組成物であることを踏まえると、室温(25℃)で液状を呈するものが好ましく、そのような芳香族ポリアミン硬化剤の具体例としては、特開平10−158365に開示してある硬化剤(式1において、n=0〜2、X=C、R=H)、特開2004−35668、137970に開示している硬化剤 (式1において、n=平均0.3、X=H、R=CH)等が入手可能である。 The above curing agents may be used alone or in combination with two or more kinds of curing agents containing the same functional group, and as long as the pot life and the curability with the epoxy resin are not impaired. You may mix and use 2 or more types of hardening | curing agents containing a different functional group. Considering the sealing application of the semiconductor device, a phenol resin and an aromatic polyamine type curing agent are preferable from the viewpoint of heat resistance and electromechanical characteristics. Furthermore, an aromatic polyamine type curing agent is preferable from the viewpoint of having both adhesion and moisture resistance. Further, considering that the aspect of the present invention is a liquid sealing resin composition for underfill, those exhibiting a liquid state at room temperature (25 ° C.) are preferable. Specific examples of such aromatic polyamine curing agents include Curing agents disclosed in Kaihei 10-158365 (in formula 1, n = 0 to 2, X = C 2 H 5 , R = H), curing agents disclosed in JP-A Nos. 2004-35668 and 133970 (formula 1, n = average 0.3, X = H, R = CH 3 ) and the like are available.

本発明で用いる(B)硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂のエポキシ当量に対して硬化剤の活性水素当量で0.6〜1.4の範囲であり、より好ましくは0.7〜1.3の範囲である。ここで硬化剤の活性水素当量が0.6未満または1.4を超える場合には反応性や組成物の耐熱性が著しく損なわれるため好ましくない。ただし、硬化剤に含まれる官能基が酸無水物基の場合は、1個の酸無水物官能基から2個のカルボン酸官能基が誘導されることから、酸無水物官能基1個につき2個の活性水素が含まれるものとして計算する。   The blending amount of the (B) curing agent used in the present invention is in the range of 0.6 to 1.4, more preferably in the range of 0.7 to 1.3 in terms of the active hydrogen equivalent of the curing agent with respect to the epoxy equivalent of the epoxy resin. Here, when the active hydrogen equivalent of the curing agent is less than 0.6 or exceeds 1.4, the reactivity and the heat resistance of the composition are remarkably impaired. However, in the case where the functional group contained in the curing agent is an acid anhydride group, two carboxylic acid functional groups are derived from one acid anhydride functional group, so 2 per acid anhydride functional group. Calculated as including one active hydrogen.

本発明で用いる(C)第一のカップリング剤とは、インテグラルブレンド方式またはマスターバッチ方式で樹脂組成物に配合されるカップリング剤で、その化学構造としては一分子中にアルコキシ基が結合した金属原子と官能基が結合した炭化水素部を含む化学構造を有するものである。金属原子は結合しているアルコキシ基が水と反応してアルコール基が生成するならば特に限定されるものでは無いが、アンダーフィル用液状封止樹脂組成物の充填特性という観点からは珪素、アルミ、チタン、ジルコニアが好ましく、さらに好ましくは珪素およびチタンが樹脂組成物と半導体装置との間に良好な接着性を付与する。
ここでインテグラルブレンド方式とは、樹脂組成物を製造する過程で無機充填材と有機材料とを混合する際に同時にカップリング剤を配合、分散、混合する添加方法であり、マスターバッチ方式とは(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤および、または無機充填材以外の他の有機添加剤に事前にカップリング剤を分散・溶解させたのち樹脂組成物へ配合される添加方法である。
(C) 1st coupling agent used by this invention is a coupling agent mix | blended with a resin composition by an integral blend system or a masterbatch system, As the chemical structure, an alkoxy group couple | bonds in one molecule. It has a chemical structure including a hydrocarbon part in which a metal atom and a functional group are bonded. The metal atom is not particularly limited as long as the bonded alkoxy group reacts with water to produce an alcohol group, but from the viewpoint of filling characteristics of the liquid sealing resin composition for underfill, silicon and aluminum are used. Titanium and zirconia are preferable, and silicon and titanium more preferably provide good adhesion between the resin composition and the semiconductor device.
Here, the integral blend method is an addition method in which a coupling agent is blended, dispersed and mixed at the same time when an inorganic filler and an organic material are mixed in the process of producing a resin composition. In this method, the coupling agent is dispersed and dissolved in advance in (A) an epoxy resin, (B) a curing agent, and / or an organic additive other than the inorganic filler, and then added to the resin composition.

酸性基とは、活性水素を含む官能基をいい、具体的にはチオール基や、熱分解してチオール基を発生させる官能基が挙げられる。熱分解してチオール基を発生させる官能基の具体例としてはジスルフィドやテトラスルフィド構造などが挙げられる。酸性基を有するカップリング剤の具体例としては、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、およびこれらのチタネートカップリング剤などがある。これらは単独でも2種以上混合して使用しても良い。   The acidic group refers to a functional group containing active hydrogen, and specifically includes a thiol group and a functional group that generates a thiol group by thermal decomposition. Specific examples of functional groups that generate a thiol group by thermal decomposition include disulfide and tetrasulfide structures. Specific examples of the coupling agent having an acidic group include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, and bis (3-triethoxysilylpropyl). Disulfides, and their titanate coupling agents. These may be used alone or in combination of two or more.

塩基性基とは、1個ないしは2個の活性水素が結合した窒素原子を有する官能基、または反応熱分解により前記の官能基を発生するような官能基である。前者の塩基性基にはアミノ基やN-フェニルアミノ基が、後者の塩基性基には、1級アミノ基をケトンまたはアルデヒドを反応させて保護したケチミン基が挙げられる。塩基性基を有するカップリング剤の具体例としては、N−アミノエチル化アミノプロピルメチルジアルコキシシラン、N−アミノエチル化アミノプロピルトリアルコキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-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、N−フェニル-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル-γ-アミノブチルトリメトキシシラン、N−フェニル-γ-アミノブチルトリエトキシシラン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)プロピルアミン、N−(ベンジリデン)−3−(トリエトキシシリル)プロピルアミン、およびこれらのチタネートカップリング剤などが挙げられる。これらは単独でも2種以上混合して使用しても良い。   The basic group is a functional group having a nitrogen atom to which one or two active hydrogens are bonded, or a functional group that generates the functional group by reaction thermal decomposition. The former basic group includes an amino group or an N-phenylamino group, and the latter basic group includes a ketimine group obtained by protecting a primary amino group with a ketone or an aldehyde. Specific examples of the coupling agent having a basic group include N-aminoethylated aminopropylmethyl dialkoxysilane, N-aminoethylated aminopropyltrialkoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrialkoxysilane. Ethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-γ-aminobutyltrimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminobutyltriethoxysilane N- (1,3-dimethylbutylidene) -3- (triethoxysilyl) propylamine, N- (benzylidene) -3- (triethoxysilyl) propylamine, and titanate coupling agents thereof. . These may be used alone or in combination of two or more.

本発明で用いる(C)第一のカップリング剤の添加量は全レジン量に対して0.03〜5.0重量%であり、より好ましくは0.1〜3.0重量%である。ここで全レジン量とは、樹脂組成物のうち無機充填材を除いたすべての成分の総重量を意味する。第一のカップリング剤の添加量が0.03重量%を超えると無機充填材の分散性が向上し、半導体装置のシリコンチップへの密着がより向上するため好ましく、5.0重量%を超えない場合には樹脂硬化時にカップリング剤から発生するアルコールによる気泡を抑制することができ好ましい。   The addition amount of the (C) first coupling agent used in the present invention is 0.03 to 5.0% by weight, more preferably 0.1 to 3.0% by weight, based on the total resin amount. Here, the total resin amount means the total weight of all components excluding the inorganic filler in the resin composition. When the amount of the first coupling agent exceeds 0.03% by weight, the dispersibility of the inorganic filler is improved, and the adhesion of the semiconductor device to the silicon chip is further improved, preferably exceeding 5.0% by weight. If not, it is preferable because bubbles caused by alcohol generated from the coupling agent during resin curing can be suppressed.

本発明では(D)第二のカップリング剤が表層に化学修飾された無機充填材を用いる。ここで第二のカップリング剤とは、樹脂組成物を製造する過程で、無機充填材の表層に(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤および、(C)第一のカップリング剤よりも先んじて、化学修飾されるカップリング剤を指し、その化学構造は一分子中にアルコキシ基が結合した金属原子と官能基が結合した炭化水素部を含む化学構造を有するものであればよい。金属原子は結合しているアルコキシ基が加水分解して水酸基を生成するならば特に限定されるものでは無いが、アンダーフィル用液状封止樹脂組成物の充填特性という観点からは珪素、アルミ、チタン、ジルコニアが好ましく、さらに好ましくは珪素が無機充填材表面と良好な化学結合を形成し樹脂組成物の機械特性の向上させることができる。   In the present invention, (D) an inorganic filler in which the second coupling agent is chemically modified on the surface layer is used. Here, the second coupling agent is a process of producing a resin composition, and (A) an epoxy resin, (B) a curing agent, and (C) a first coupling agent in the surface layer of the inorganic filler. First, it refers to a coupling agent to be chemically modified, and its chemical structure may be any as long as it has a chemical structure including a metal atom to which an alkoxy group is bonded and a hydrocarbon portion to which a functional group is bonded in one molecule. The metal atom is not particularly limited as long as the bonded alkoxy group is hydrolyzed to form a hydroxyl group, but from the viewpoint of filling characteristics of the liquid sealing resin composition for underfill, silicon, aluminum, titanium Zirconia is preferable, and more preferably, silicon forms a good chemical bond with the surface of the inorganic filler and can improve the mechanical properties of the resin composition.

無機充填材には、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、溶融シリカ(溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ)、合成シリカ、結晶シリカ等のシリカ粉末等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物等を挙げることができる。これらの無機充填材は、単独でも混合して使用しても良い。これらの中でも樹脂組成物の耐熱性、耐湿性、強度等を向上できることから溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ粉末が好ましい。   Silica powders such as talc, calcined clay, unfired clay, mica, glass and other silicates, titanium oxide, alumina, fused silica (fused spherical silica, fused crushed silica), synthetic silica, crystalline silica, etc. Oxides such as calcium carbonate, magnesium carbonate, hydrotalcite, hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, sulfates such as barium sulfate, calcium sulfate, calcium sulfite, or sulfite Examples thereof include salts, borates such as zinc borate, barium metaborate, aluminum borate, calcium borate, and sodium borate, and nitrides such as aluminum nitride, boron nitride, and silicon nitride. These inorganic fillers may be used alone or in combination. Among these, fused silica, crystalline silica, and synthetic silica powder are preferable because the heat resistance, moisture resistance, strength, and the like of the resin composition can be improved.

前記無機充填材の形状は、特に限定されないが、充填特性の観点から形状は球状であることが好ましい。この場合、無機充填材の平均粒子径は、好ましくは0.1〜20ミクロンであり、特に好ましくは0.2〜8ミクロンである。平均粒子径が0.1ミクロンを超える場合は樹脂組成物の粘度が低下するため充填性が向上し、20ミクロンを超えない場合は組成物が半導体装置の隙間へ充填する際に樹脂詰まりが生じにくいので好ましい。   The shape of the inorganic filler is not particularly limited, but the shape is preferably spherical from the viewpoint of filling characteristics. In this case, the average particle size of the inorganic filler is preferably 0.1 to 20 microns, particularly preferably 0.2 to 8 microns. If the average particle size exceeds 0.1 microns, the viscosity of the resin composition decreases, so that the filling property is improved. If the average particle size does not exceed 20 microns, the resin clogging hardly occurs when the composition fills the gaps in the semiconductor device. preferable.

化学修飾の方法としては、無機充填材の表面に均一に処理できれば特に限定は無く、そのような方法としては例えば次の方法がある。カップリング剤の原液またはトルエン・アセトン・アルコールなどで希釈した溶液を、無機充填材粒子へ噴霧しながら混合攪拌させる乾式法、カップリング剤の溶液中に無機充填材を浸漬、スラリー化したのちに溶剤を除去する湿式法、密閉容器中でカップリング剤を減圧もしくは沸点以上に加熱することにより気化せしめ、カップリング剤気化雰囲気中で無機充填材粒子を混合・攪拌する気化法があり、第二・第三の方法が無機充填材表面に均一な化学修飾が可能である点でより好ましい。   The chemical modification method is not particularly limited as long as the surface of the inorganic filler can be uniformly treated. Examples of such a method include the following methods. A dry method in which a stock solution of a coupling agent or a solution diluted with toluene, acetone, alcohol, etc. is mixed and stirred while sprayed onto the inorganic filler particles, and after the inorganic filler is immersed and slurried in the coupling agent solution There is a wet method to remove the solvent, a vaporization method in which the coupling agent is vaporized by heating at a reduced pressure or above the boiling point in a sealed container, and the inorganic filler particles are mixed and stirred in the coupling agent vaporization atmosphere. -The third method is more preferable in that uniform chemical modification is possible on the surface of the inorganic filler.

化学修飾の状態としては、無機充填材の表層に存在する水酸基と第二のカップリング剤とが、(1)脱水もしくは脱アルコールして縮合反応し共有結合が形成される場合、(2)水素結合によって化学吸着する場合、(3)物理吸着する場合という3通りの修飾状態を取り得るが、そのいずれの場合でも、またこれらの状態が混在しても問題は無く、樹脂組成物の機械的強度の観点からは共有結合による化学修飾を含むことが好ましい。   The state of chemical modification includes (1) when a hydroxyl group present on the surface layer of the inorganic filler and the second coupling agent are (1) dehydrated or dealcoholized to form a condensation reaction to form a covalent bond; (2) hydrogen In the case of chemical adsorption by bonding, (3) three modification states can be taken, ie, physical adsorption, but in any case, there is no problem even if these states are mixed, and the mechanical properties of the resin composition From the viewpoint of strength, it is preferable to include a chemical modification by a covalent bond.

第二のカップリング剤の無機充填材表面への添加量は無機充填材の量に対して0.03〜5重量%であり、より好ましくは0.1〜1.0重量%である。添加量が0.1重量%に満たない場合は樹脂組成物中の無機充填材の分散性改善度が低く、5重量%以上では無機充填材の粒子間架橋し、粒子凝集を引き起こすため好ましくない。   The amount of the second coupling agent added to the surface of the inorganic filler is 0.03 to 5% by weight, more preferably 0.1 to 1.0% by weight, based on the amount of the inorganic filler. When the amount added is less than 0.1% by weight, the degree of improvement in dispersibility of the inorganic filler in the resin composition is low, and when it is 5% by weight or more, the particles of the inorganic filler are cross-linked and cause particle aggregation.

また、無機充填材の分散性の損なわれない範囲で、(D)第二のカップリング剤が表層に化学修飾された無機充填材以外に、表層に化学修飾を施していない通常の無機充填材を一部用いても良い。この場合、表層に化学修飾を施していない無機充填材は、全無機充填材の50重量%以下、より好ましくは25重量%以下である。全樹脂組成物中の無機充填材の含有量は30〜75重量%であり、より好ましくは40〜68重量%である。含有量が30重量%に満たない場合は樹脂組成物の熱膨張係数が大きいために半導体装置の信頼性を低下させるために好ましくなく、75重量%を超える場合には半導体装置の隙間充填の際に詰まりが発生するため好ましくない。   Further, within the range in which the dispersibility of the inorganic filler is not impaired, (D) a normal inorganic filler whose surface layer is not chemically modified in addition to the inorganic filler whose second coupling agent is chemically modified on the surface layer May be used in part. In this case, the inorganic filler whose surface layer is not chemically modified is 50% by weight or less, more preferably 25% by weight or less of the total inorganic filler. Content of the inorganic filler in all the resin compositions is 30 to 75 weight%, More preferably, it is 40 to 68 weight%. When the content is less than 30% by weight, the thermal expansion coefficient of the resin composition is large, which is not preferable for reducing the reliability of the semiconductor device. When the content exceeds 75% by weight, the gap is filled in the semiconductor device. Since clogging occurs, it is not preferable.

本発明においては、第一のカップリング剤と第二のカップリング剤の酸性基、塩基性基が水素結合や酸-塩基反応のような化学的結合もしくは化学的相互作用を形成していることが好ましい。このような場合には、無機充填材がより多くのカップリング剤で表面を覆われることになり、樹脂中での分散性が向上するからである。
第一のカップリング剤が、第二のカップリング剤を介して無機充填材に結合している上記の場合の他、第一のカップリング剤が直接無機充填材に結合している場合もあり得る。この場合であっても本発明の分散性、流動性向上という目的を達成することができる。
In the present invention, the acidic group and the basic group of the first coupling agent and the second coupling agent form a chemical bond or chemical interaction such as a hydrogen bond or an acid-base reaction. Is preferred. In such a case, the surface of the inorganic filler is covered with more coupling agent, and the dispersibility in the resin is improved.
In addition to the above case where the first coupling agent is bonded to the inorganic filler via the second coupling agent, the first coupling agent may be directly bonded to the inorganic filler. obtain. Even in this case, the object of improving dispersibility and fluidity of the present invention can be achieved.

本発明に用いる(E)第三のカップリング剤とは、エポキシシランカップリング剤、アクリルカップリング剤のいずれかを含むものである。エポキシシランカップリング剤とは一分子中にアルコキシ基が結合した珪素原子とエポキシ基が結合した炭化水素部を含む化学構造を有するものである。具体的には3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、2−(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などがある。アクリルシランカップリング剤とは、一分子中にアルコキシ基が結合した珪素原子とアクリレート基が結合した炭化水素部を含む化学構造を有するものである。具体的には3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルエチルジエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等がある。   The (E) third coupling agent used in the present invention includes either an epoxy silane coupling agent or an acrylic coupling agent. The epoxy silane coupling agent has a chemical structure including a silicon atom to which an alkoxy group is bonded and a hydrocarbon portion to which an epoxy group is bonded in one molecule. Specifically, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropylethyldiethoxysilane, 2- (3 4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane. An acrylic silane coupling agent has a chemical structure including a silicon atom to which an alkoxy group is bonded and a hydrocarbon portion to which an acrylate group is bonded in one molecule. Specifically, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropylethyldiethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, etc. There is.

(E)第三のカップリング剤の添加量は全レジン量に対して0.5〜5.5重量%であり、より好ましくは1.5〜4.5重量%である。ここで全レジン量とは、樹脂組成物のうち無機充填材を除いたすべての成分の全重量を意味する。第三のカップリング剤の添加量が0.5重量%に満たない場合には半導体装置の基板表面への密着が低下し、5.5重量%を超える場合には樹脂硬化時に第三のカップリング剤から発生するアルコールによる気泡が生じるために好ましくない。   (E) The addition amount of the third coupling agent is 0.5 to 5.5% by weight, more preferably 1.5 to 4.5% by weight, based on the total resin amount. Here, the total resin amount means the total weight of all components of the resin composition excluding the inorganic filler. When the added amount of the third coupling agent is less than 0.5% by weight, the adhesion of the semiconductor device to the substrate surface is reduced, and when it exceeds 5.5% by weight, the third cup is cured during resin curing. This is not preferable because bubbles are generated by alcohol generated from the ring agent.

本発明のアンダーフィル用液状封止樹脂組成物は、必要に応じて可とう性付与材を加えてもよい。この場合、可とう性付与剤は22℃以上で液状ないしはゴム状態を呈する熱可塑性樹脂であり、より好ましくはポリブタジエン骨格を有するものである。これらは樹脂組成中で海-島構造を形成し樹脂組成物の可とう性および破壊靭性を向上させる。具体的には、アクリロニトリル-ポリブタジエンゴムやその変性物、エポキシ変性したポリブタジエンゴムなどがある。本発明の樹脂組成物は、更に必要に応じてカーボンブラックなどの着色料、アンチモンや臭素化エポキシ樹脂のような難燃剤、レベリング剤、濡れ性向上剤や消泡剤などのような界面活性剤、その他の添加剤を配合しても良い。   The liquid sealing resin composition for underfill of the present invention may contain a flexibility imparting material as necessary. In this case, the flexibility-imparting agent is a thermoplastic resin that exhibits a liquid or rubber state at 22 ° C. or higher, and more preferably has a polybutadiene skeleton. These form a sea-island structure in the resin composition and improve the flexibility and fracture toughness of the resin composition. Specific examples include acrylonitrile-polybutadiene rubber, modified products thereof, and epoxy-modified polybutadiene rubber. The resin composition of the present invention may further include a colorant such as carbon black, a flame retardant such as antimony or brominated epoxy resin, a leveling agent, a surfactant such as a wettability improver or an antifoaming agent, if necessary. Other additives may be blended.

本発明によれば、無機充填材が高度に分散し、均一な線膨張係数と弾性率を実現することで樹脂中のストレスが非局在化し、クラックや反りの応力等が発生しにくいアンダーフィル用液状封止樹脂組成物を提供することができる。また流動性に優れたアンダーフィル用液状封止樹脂組成物を提供することができる。流動性に優れることで充填時に気泡が発生せず、生産性が向上するという利点を有する。   According to the present invention, the inorganic filler is highly dispersed, and a uniform linear expansion coefficient and elastic modulus are realized, so that stress in the resin is delocalized, and cracks, warping stress, and the like are less likely to occur. The liquid sealing resin composition for use can be provided. Moreover, the liquid sealing resin composition for underfill excellent in fluidity | liquidity can be provided. By having excellent fluidity, bubbles are not generated at the time of filling, and the productivity is improved.

本発明の半導体装置は、フラックスを使用するものであれば特に限定はされない。具体的にはフリップチップ型半導体装置が挙げられる。フリップチップ半導体装置とは、チップと基板とをはんだバンプを介して電気接続されたものである。はんだバンプには錫、鉛、銀、銅、ビスマスなどからなる合金で構成されることが多く、電気接続の方法としては、フリップチップボンダーなどを用いて基板上の金属パッドとチップ上の金属バンプの位置合わせを行なったあと、IRリフロー装置、熱板、その他加熱装置を用いて金属バンプを融点以上に加熱し、基板上の金属パッドと金属バンプとが溶融接合によりなされる。このとき、あらかじめ基板上の金属パッド部には半田ペーストや比較的融点の低い金属の層を形成しておいても良い。この電気接合工程に先んじて、金属製バンプおよび、または基板の金属パッド部の表層にフラックスが塗布される。この接合工程以外にも、チップ上に金属製バンプを形成する際にフラックスが使用される場合もある。フラックスは溶融接合の妨げとなる金属表面の酸化膜を除去し、金属同士の溶融濡れを向上する機能を有するものであればよい。電機接続のなされた半導体装置はチップと基板の平行な隙間に金属バンプが柱状に存在するような形態となり、この隙間に本発明の樹脂組成物による充填・封止がなされる。   The semiconductor device of the present invention is not particularly limited as long as it uses a flux. Specifically, a flip chip type semiconductor device can be given. A flip chip semiconductor device is a device in which a chip and a substrate are electrically connected via solder bumps. Solder bumps are often made of an alloy consisting of tin, lead, silver, copper, bismuth, etc., and as a method of electrical connection, metal pads on the board and metal bumps on the chip using a flip chip bonder, etc. After the alignment, the metal bump is heated to the melting point or higher by using an IR reflow device, a hot plate, or other heating device, and the metal pad and the metal bump on the substrate are formed by fusion bonding. At this time, a solder paste or a metal layer having a relatively low melting point may be formed in advance on the metal pad portion on the substrate. Prior to this electrical joining step, flux is applied to the metal bumps and / or the surface layer of the metal pad portion of the substrate. In addition to this bonding step, flux may be used when forming metal bumps on the chip. Any flux may be used as long as it has a function of removing the oxide film on the metal surface that hinders fusion bonding and improving the melt wettability between metals. The semiconductor device to which electrical connection is made has a form in which metal bumps exist in a columnar shape in a parallel gap between the chip and the substrate, and this gap is filled and sealed with the resin composition of the present invention.

本発明の樹脂組成物の製法としては、エポキシ樹脂、硬化剤、第一のカップリング剤、第三のカップリング剤、(D)第二のカップリング剤が表層に化学修飾された無機充填材、その他添加剤を同時または別々に配合し、分散、混合、混練、養生してよい。より好ましくは、第1のカップリング剤と第二のカップリング剤が表層に化学修飾された無機充填材とを分散・混合させた後、5℃から30℃の温度で12〜96時間養生させることが好ましい。分散、混合、混練の方法としては、特に限定されるものではないが、プラネタリーミキサー、ボールミル、三本ロール、二本ロール、真空混合機、または他の混練装置のいずれを使用しても、あるいは前記の装置を組み合わせて使用しても良いが、最後に樹脂組成物中に含まれた気泡を取り除くために真空脱泡処理を行なう。   As a method for producing the resin composition of the present invention, an epoxy resin, a curing agent, a first coupling agent, a third coupling agent, and (D) an inorganic filler in which the second coupling agent is chemically modified on the surface layer Other additives may be blended simultaneously or separately, and dispersed, mixed, kneaded, and cured. More preferably, the first coupling agent and the inorganic filler in which the second coupling agent is chemically modified on the surface layer are dispersed and mixed, and then cured at a temperature of 5 ° C. to 30 ° C. for 12 to 96 hours. It is preferable. The dispersion, mixing, and kneading methods are not particularly limited, and any of a planetary mixer, ball mill, three rolls, two rolls, vacuum mixer, or other kneading apparatus may be used. Or you may use it combining the said apparatus, but in order to remove the bubble contained in the resin composition finally, a vacuum defoaming process is performed.

本発明の半導体装置の間隙への充填・封止の方法としては、半導体装置および樹脂組成物を加熱しながら、チップの一端に樹脂組成物を塗布し、毛細管現象により隙間へ行き渡らせるのが常法であるが、生産サイクルを短縮させる目的から、半導体装置を傾斜させる、圧力差を利用して注入を加速させるなどの方法を併用しても良い。充填された樹脂は100℃〜170℃の温度範囲で1〜12時間加熱を行なうことにより硬化する。ここで温度プロファイルはたとえば、100℃1時間加熱した後にひきつづき150℃2時間加熱するような段階的に温度を変化させながら加熱硬化を行なっても良い。   As a method for filling and sealing the gap of the semiconductor device of the present invention, it is usual to apply the resin composition to one end of the chip while heating the semiconductor device and the resin composition, and to spread the gap by the capillary phenomenon. Although it is a method, for the purpose of shortening the production cycle, a method of inclining the semiconductor device or accelerating the implantation using a pressure difference may be used in combination. The filled resin is cured by heating in a temperature range of 100 ° C. to 170 ° C. for 1 to 12 hours. Here, for example, the temperature profile may be heat-cured while changing the temperature stepwise, such as heating at 100 ° C. for 1 hour and then heating at 150 ° C. for 2 hours.

(実施例1)
エポキシ樹脂(A)としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(具体的な化合物については表1の注釈に記載した。以下同様。)を50重量部、3官能グリシジルアミンを50重量部、カップリング剤(C)としてメルカプトシランカップリング剤(酸性)を0.5重量部、エポキシシランカップリング剤を5.7重量部、処理シリカ(D)として球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を306.8重量部添加剤として低応力剤6.5重量部、希釈剤2重量部、顔料0.5重量部をプラネタリーミキサーと3本ロールをもちいて混合し、25℃24時間養生後に硬化剤(B)として芳香族1級アミン硬化剤50重量部を配合し、プラネタリーミキサーと3本ロールをもちいて混合し、真空脱泡処理することによりアンダーフィル用液状封止樹脂組成物を作製した。
Example 1
As epoxy resin (A), 50 parts by weight of bisphenol F type epoxy resin (specific compounds are described in the notes in Table 1. The same applies hereinafter), 50 parts by weight of trifunctional glycidylamine, coupling agent (C) As a mercaptosilane coupling agent (acidic) 0.5 parts by weight, epoxy silane coupling agent 5.7 parts by weight, and treated silica (D) as spherical synthetic silica (basic silane coupling agent-treated product) 306. Add 8 parts by weight of low stress agent 6.5 parts by weight, diluent 2 parts by weight, pigment 0.5 parts by weight using a planetary mixer and 3 rolls, and curing at 25 ° C for 24 hours. As B), 50 parts by weight of aromatic primary amine curing agent is blended, mixed using a planetary mixer and three rolls, and subjected to vacuum defoaming treatment. The use liquid encapsulating resin composition was prepared.

粘度測定の方法は、ブルックフィールド型粘度計にCP−51型コーンを装着し25℃で5rpmの条件で測定を実施した。実施例1で得られた樹脂組成物の粘度測定結果は、22Pa・sであった。組成物の粘度は半導体装置への定量供給安定性、半導体装置への塗布供給性ならびに隙間への流動特性を考慮すると35Pa.sec以下であることが好ましい。   The viscosity was measured using a Brookfield viscometer equipped with a CP-51 type cone at 25 ° C. and 5 rpm. The viscosity measurement result of the resin composition obtained in Example 1 was 22 Pa · s. The viscosity of the composition is preferably 35 Pa.sec or less in consideration of the stability of quantitative supply to the semiconductor device, the coating supply property to the semiconductor device, and the flow characteristics into the gap.

流動時間測定の方法には18mmx18mmの上ガラスと上ガラスよりも充分大きなスライドガラスを隙間が80umとなるようにスペーサー入り接着剤を用いて貼り合わせて平行平板を製作し、これを110℃熱板上に置いて予備加熱し、上ガラスの一辺に樹脂組成物を塗布し、樹脂組成物が充填完了するまでの時間を計測した。実施例1で得られた樹脂組成物の流動時間測定結果は、90secであった。流動時間が短いほど、半導体装置の生産サイクルが短縮することができ、上記の試験法で100秒以下であることが好ましい。   For the flow time measurement method, 18 mm x 18 mm upper glass and a slide glass that is sufficiently larger than the upper glass are bonded together using a spacer-containing adhesive so that the gap is 80 um, and a parallel plate is produced. It was put on and preheated, the resin composition was applied to one side of the upper glass, and the time until the resin composition was completely filled was measured. The flow time measurement result of the resin composition obtained in Example 1 was 90 sec. As the flow time is shorter, the production cycle of the semiconductor device can be shortened, and it is preferably 100 seconds or less in the above test method.

実施例1で得られた樹脂組成物を半導体装置に充填・封止し、フィラーの分散状態評価ならびに信頼性試験を実施した。試験・評価に使用した半導体装置の構成部材は以下のとおりである。チップとしては日立超LSI社製PHASE−2TEGウエハーで、回路保護膜にポリイミドが、半田バンプにはSn/Ag/Cu組成の無鉛半田が形成された仕様のものを15mm×15mmx0.8mmtに切断し使用した。基板には、日立化成製FR5相当の0.8mmtのガラスエポキシ基板をベースとし、両面に太陽インキ社製ソルダーレジストPSR4000/AUS308を形成し、片面に上記の半田バンプ配列に相当する金メッキパッドを配したものを50mm×50mmの大きさに切断し使用した。接続用のフラックスにはTSF−6502(Kester製、ロジン系フラックス)を使用した。半導体装置の組み立ては、まず充分平滑な金属またはガラス板にドクターブレードを用いてフラックスを50ミクロン厚程度に均一塗布し、次にフリップチップボンダーを用いてフラックス膜にチップの回路面を軽く接触させたのちに離し、半田バンプにフラックスを転写させ、次にチップを基板上に圧着させる。IRリフロー炉で加熱処理し半田バンプを溶融接合して作製した。樹脂組成物の充填・封止方法は、作製した半導体装置を110℃の熱板上で加熱し、チップの一辺に調製した樹脂組成物を塗布し隙間充填させた後、150℃のオーブンで120分間樹脂を加熱硬化し、評価試験用の半導体装置を得た。   The resin composition obtained in Example 1 was filled and sealed in a semiconductor device, and the dispersion state evaluation and reliability test of the filler were performed. The components of the semiconductor device used for testing and evaluation are as follows. The chip is a PHASE-2TEG wafer manufactured by Hitachi Ultra LSI Co., with a circuit protection film made of polyimide and a solder bump with Sn / Ag / Cu composition lead-free solder cut to 15mm x 15mm x 0.8mmt. used. The substrate is based on a 0.8mmt glass epoxy substrate equivalent to Hitachi Chemical FR5, and a solder resist PSR4000 / AUS308 made by Taiyo Ink Co., Ltd. is formed on both sides, and a gold-plated pad corresponding to the above solder bump arrangement is arranged on one side. The product was cut into a size of 50 mm × 50 mm and used. TSF-6502 (manufactured by Kester, rosin flux) was used as a flux for connection. To assemble the semiconductor device, first apply a uniform flux of about 50 microns on a sufficiently smooth metal or glass plate using a doctor blade, and then use a flip chip bonder to lightly contact the circuit surface of the chip with the flux film. After that, the flux is transferred to the solder bump, and then the chip is pressed onto the substrate. A heat treatment was performed in an IR reflow furnace, and solder bumps were melted and produced. The resin composition is filled and sealed by heating the prepared semiconductor device on a hot plate at 110 ° C., applying the resin composition prepared on one side of the chip, filling the gap, and then using a 120 ° C. oven. The resin was heat-cured for a minute to obtain a semiconductor device for evaluation tests.

フィラー分離現象の測定方法としては作成した半導体装置のチップ面に対して垂直に切断、研摩して電子顕微鏡(SEM)を用いて半導体装置内での樹脂組成物中のフィラーの分散状態を観察評価した。実施例1で得られた樹脂組成物を用いて作製した半導体装置においては、樹脂組成物中でフィラーが均一に存在し、良好な分散状態であった。得られた断面写真を図1に示す。   As a method for measuring the filler separation phenomenon, the dispersion state of the filler in the resin composition in the semiconductor device is observed and evaluated using an electron microscope (SEM) by cutting and polishing perpendicularly to the chip surface of the prepared semiconductor device. did. In the semiconductor device produced using the resin composition obtained in Example 1, the filler was uniformly present in the resin composition and was in a good dispersion state. The obtained cross-sectional photograph is shown in FIG.

吸湿リフロー試験の試験方法としては作製した半導体装置をJEDECレベル3の吸湿処理(30℃相対湿度60%で168時間処理)を行った後、IRリフロー処理(ピーク温度260℃)を3回行い、超音波探傷装置にて半導体装置内部での樹脂組成物の剥離の有無を確認した。実施例1で得られた樹脂組成物を用いて作製した半導体装置においては、剥離は見られず、良好な信頼性を示した。   As a test method for the moisture absorption reflow test, the manufactured semiconductor device was subjected to a JEDEC level 3 moisture absorption treatment (treated at 30 ° C. and 60% relative humidity for 168 hours), followed by IR reflow treatment (peak temperature 260 ° C.) three times. The presence or absence of peeling of the resin composition inside the semiconductor device was confirmed with an ultrasonic flaw detector. In the semiconductor device produced using the resin composition obtained in Example 1, no peeling was observed, and good reliability was shown.

温度サイクル試験としては、上記の吸湿リフロー試験を行なった半導体装置を(−55℃/30分)と(125℃/30分)の冷熱サイクル処理を施し、250サイクル毎に超音波探傷装置にて半導体装置内部のチップと樹脂組成物界面の剥離の有無を確認した。実施例1で得られた樹脂組成物を用いて作製した半導体装置においては、剥離は見られず、良好な信頼性を示した。以上の結果を表1に詳細にまとめた。   As the temperature cycle test, the semiconductor device subjected to the above-described moisture absorption reflow test was subjected to a thermal cycle treatment of (−55 ° C./30 minutes) and (125 ° C./30 minutes), and an ultrasonic flaw detector every 250 cycles. The presence or absence of peeling between the chip inside the semiconductor device and the resin composition interface was confirmed. In the semiconductor device produced using the resin composition obtained in Example 1, no peeling was observed, and good reliability was shown. The above results are summarized in Table 1.

(実施例2)
エポキシ樹脂(A)としてビスフェノールF型エポキシ樹脂を50重量部、及び3官能グリシジルアミンを50重量部を用いる代わりに、ビスフェノールF型エポキシ樹脂を100重量部を用い、硬化剤(B)として芳香族1級アミン硬化剤を50重量部を用いる代わりに、芳香族1級アミン硬化剤を39重量部用い、無機充填材含有量を実施例1と同一にするために球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を286.4重量部にした以外は実施例1と同様に実験を行い、樹脂組成物を得た。詳細な配合、樹脂組成物及び半導体装置の評価結果を表1にまとめた。
(Example 2)
Instead of using 50 parts by weight of bisphenol F-type epoxy resin as epoxy resin (A) and 50 parts by weight of trifunctional glycidylamine, 100 parts by weight of bisphenol F-type epoxy resin is used and aromatic as curing agent (B) Instead of using 50 parts by weight of primary amine curing agent, 39 parts by weight of aromatic primary amine curing agent was used, and spherical synthetic silica (basic silane cup) was used to make the inorganic filler content the same as in Example 1. An experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that the amount of the ring-treated product was 286.4 parts by weight, and a resin composition was obtained. Detailed formulations, resin compositions, and evaluation results of semiconductor devices are summarized in Table 1.

(実施例3)
硬化剤(B)として芳香族1級アミン硬化剤を50重量部を用いる代わりに、芳香族1級アミン硬化剤を33重量部と芳香族2級アミン硬化剤33重量部を用いて、無機充填材含有量を実施例1と同一にするために球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を336.5重量部にした以外は実施例1と同様に実験を行い、樹脂組成物を得た。詳細な配合、樹脂組成物及び半導体装置の評価結果を表1にまとめた。
(Example 3)
Instead of using 50 parts by weight of aromatic primary amine curing agent as curing agent (B), 33 parts by weight of aromatic primary amine curing agent and 33 parts by weight of aromatic secondary amine curing agent are used for inorganic filling. In order to make the material content the same as in Example 1, an experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that spherical synthetic silica (basic silane coupling agent-treated product) was changed to 336.5 parts by weight. Obtained. Detailed formulations, resin compositions, and evaluation results of semiconductor devices are summarized in Table 1.

(実施例4)
カップリング剤(C)として、メルカプトシランカップリング剤(酸性)を0.5重量部用いる代わりに、2級アミノシランカップリング剤(塩基性)0.5重量部を用い、処理シリカ(D)として、球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を306.8重量部用いる代わりに、球状合成シリカ(酸性シランカップリング剤処理品)を306.8重量部用用いた以外は実施例1と同様に実験を行い、樹脂組成物を得た。詳細な配合、樹脂組成物及び半導体装置の評価結果を表1にまとめた。
Example 4
As coupling agent (C), instead of using 0.5 part by weight of mercaptosilane coupling agent (acidic), 0.5 part by weight of secondary aminosilane coupling agent (basic) is used as treated silica (D). Example 1 except that 306.8 parts by weight of spherical synthetic silica (basic silane coupling agent-treated product) was used for 306.8 parts by weight instead of 306.8 parts by weight of spherical synthetic silica (basic silane coupling agent-treated product). An experiment was conducted in the same manner as above to obtain a resin composition. Detailed formulations, resin compositions, and evaluation results of semiconductor devices are summarized in Table 1.

(実施例5)
エポキシ樹脂(A)としてビスフェノールF型エポキシ樹脂を50重量部、及び3官能グリシジルアミンを50重量部を用いる代わりに、ビスフェノールF型エポキシ樹脂を100重量部を用い、硬化剤(B)として1級アミン硬化剤を50重量部を用いる代わりに、39重量部を用い、カップリング剤(C)として、メルカプトシランカップリング剤(酸性)を0.5重量部用いる代わりに、2級アミノシランカップリング剤(塩基性)0.5重量部を用い、
処理シリカ(D)として、球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を306.8重量部用いる代わりに、無機充填材含有量を実施例1と同一にするために球状合成シリカ(酸性シランカップリング剤処理品)を286.4重量部用いた以外は実施例1と同様に実験を行い、樹脂組成物を得た。詳細な配合、樹脂組成物及び半導体装置の評価結果を表1にまとめた。
(Example 5)
Instead of using 50 parts by weight of bisphenol F-type epoxy resin as epoxy resin (A) and 50 parts by weight of trifunctional glycidylamine, 100 parts by weight of bisphenol F-type epoxy resin is used as the curing agent (B), first grade Instead of using 50 parts by weight of the amine curing agent, 39 parts by weight, and as the coupling agent (C), instead of using 0.5 parts by weight of the mercaptosilane coupling agent (acidic), a secondary aminosilane coupling agent (Basic) 0.5 part by weight,
Instead of using 306.8 parts by weight of spherical synthetic silica (basic silane coupling agent-treated product) as the treated silica (D), spherical synthetic silica (acidic) was used to make the inorganic filler content the same as in Example 1. An experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that 286.4 parts by weight of a silane coupling agent-treated product was used to obtain a resin composition. Detailed formulations, resin compositions, and evaluation results of semiconductor devices are summarized in Table 1.

(実施例6)
硬化剤(B)として芳香族1級アミン硬化剤を50重量部を用いる代わりに、芳香族1級アミン硬化剤を33重量部と芳香族2級アミン型硬化剤33重量部を用い、カップリング剤(C)として、メルカプトシランカップリング剤(酸性)を0.5重量部用いる代わりに、2級アミノシランカップリング剤(塩基性)0.5重量部を用い、処理シリカ(D)として、球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を306.8重量部用いる代わりに、無機充填材含有量を実施例1と同一にするために球状合成シリカ(酸性シランカップリング剤処理品)を336.5重量部用いた以外は実施例1と同様に実験を行い、樹脂組成物を得た。詳細な配合、樹脂組成物及び半導体装置の評価結果を表1にまとめた。
(Example 6)
Instead of using 50 parts by weight of the aromatic primary amine curing agent as the curing agent (B), coupling is carried out using 33 parts by weight of aromatic primary amine curing agent and 33 parts by weight of aromatic secondary amine type curing agent. Instead of using 0.5 parts by weight of the mercaptosilane coupling agent (acidic) as the agent (C), 0.5 parts by weight of the secondary aminosilane coupling agent (basic) is used, and the treated silica (D) is spherical. Instead of using 306.8 parts by weight of synthetic silica (basic silane coupling agent-treated product), spherical synthetic silica (acidic silane coupling agent-treated product) was used to make the inorganic filler content the same as in Example 1. An experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that 336.5 parts by weight were used, and a resin composition was obtained. Detailed formulations, resin compositions, and evaluation results of semiconductor devices are summarized in Table 1.

(実施例7)
実施例1と同様にしてアンダーフィル用液状封止樹脂組成物を作成した。樹脂組成物及び半導体装置の評価結果を表2にまとめた。
(Example 7)
In the same manner as in Example 1, a liquid sealing resin composition for underfill was prepared. The evaluation results of the resin composition and the semiconductor device are summarized in Table 2.

(実施例8)
エポキシシランカップリング剤5.7重量部を添加せず、添加剤として希釈剤を2重量部を用いる代わりに希釈剤を6重量部として、処理シリカ(D)として、球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を306.8重量部用いる代わりに、無機充填材含有量を実施例7と同一にするために球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を303.6重量部用いた以外は実施例1と同様にしてアンダーフィル用液状封止樹脂組成物を作成した。樹脂組成物及び半導体装置の評価結果を表2にまとめた。
(Example 8)
5.7 parts by weight of epoxy silane coupling agent is not added, instead of using 2 parts by weight of diluent as an additive, 6 parts by weight of diluent is used as treated silica (D) and spherical synthetic silica (basic silane) Instead of using 306.8 parts by weight of the coupling agent-treated product, 303.6 parts by weight of spherical synthetic silica (basic silane coupling agent-treated product) was used in order to make the inorganic filler content the same as in Example 7. A liquid sealing resin composition for underfill was prepared in the same manner as in Example 1 except that it was used. The evaluation results of the resin composition and the semiconductor device are summarized in Table 2.

(比較例1)
処理シリカ(D)として、球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を306.8重量部用いる代わりに、球状合成シリカを306.8重量部用いた以外は実施例1と同様に実験を行い、樹脂組成物を得た。詳細な配合、樹脂組成物及び半導体装置の評価結果を表1にまとめた。半導体装置の断面写真については図2に示した。
(Comparative Example 1)
The same experiment as in Example 1 was conducted except that 306.8 parts by weight of spherical synthetic silica (basic silane coupling agent-treated product) was used as the treated silica (D) instead of 306.8 parts by weight of spherical synthetic silica. To obtain a resin composition. Detailed formulations, resin compositions, and evaluation results of semiconductor devices are summarized in Table 1. A cross-sectional photograph of the semiconductor device is shown in FIG.

(比較例2)
カップリング剤(C)として、メルカプトシランカップリング剤(酸性)を0.5重量部用いる代わりに、2級アミノシランカップリング剤(塩基性)0.5重量部を用い、処理シリカ(D)として、球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を306.8重量部用いる代わりに、球状合成シリカを306.8重量部用いた以外は実施例1と同様に実験を行い、樹脂組成物を得た。詳細な配合、樹脂組成物及び半導体装置の評価結果を表1にまとめた。
(Comparative Example 2)
As coupling agent (C), instead of using 0.5 part by weight of mercaptosilane coupling agent (acidic), 0.5 part by weight of secondary aminosilane coupling agent (basic) is used as treated silica (D). In place of using 306.8 parts by weight of spherical synthetic silica (basic silane coupling agent-treated product), an experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that 306.8 parts by weight of spherical synthetic silica was used. Got. Detailed formulations, resin compositions, and evaluation results of semiconductor devices are summarized in Table 1.

(比較例3)
処理シリカ(D)として、球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を306.8重量部用いる代わりに、球状合成シリカ(酸性シランカップリング剤処理品)を306.8重量部用いた以外は実施例1と同様に実験を行い、樹脂組成物を得た。詳細な配合、樹脂組成物及び半導体装置の評価結果を表1にまとめた。
(Comparative Example 3)
Instead of using 306.8 parts by weight of spherical synthetic silica (basic silane coupling agent-treated product) as the treated silica (D), 306.8 parts by weight of spherical synthetic silica (acidic silane coupling agent-treated product) were used. Except that, the experiment was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a resin composition. Detailed formulations, resin compositions, and evaluation results of semiconductor devices are summarized in Table 1.

(比較例4)
カップリング剤(C)として、メルカプトシランカップリング剤(酸性)を0.5重量部用いる代わりに、2級アミノシランカップリング剤(塩基性)0.5重量部を用いた以外は実施例1と同様に実験を行い、樹脂組成物を得た。詳細な配合、樹脂組成物及び半導体装置の評価結果を表1にまとめた。
(Comparative Example 4)
Example 1 except that 0.5 part by weight of the secondary aminosilane coupling agent (basic) was used as the coupling agent (C) instead of 0.5 part by weight of the mercaptosilane coupling agent (acidic). An experiment was conducted in the same manner to obtain a resin composition. Detailed formulations, resin compositions, and evaluation results of semiconductor devices are summarized in Table 1.

(比較例5)
カップリング剤(C)として、メルカプトシランカップリング剤(酸性)を0.5重量部を添加せず、球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を306.8重量部用いる代わりに、無機充填材含有量を実施例7と同一にするために球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を305.9重量部用いた以外は実施例1と同様に実験を行い、樹脂組成物を得た。詳細な配合、樹脂組成物及び半導体装置の評価結果を表1にまとめた。
(Comparative Example 5)
Instead of using 0.56.8 parts by weight of the mercaptosilane coupling agent (acidic) as the coupling agent (C) and using 306.8 parts by weight of spherical synthetic silica (basic silane coupling agent-treated product), In order to make the inorganic filler content the same as in Example 7, an experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that 305.9 parts by weight of spherical synthetic silica (basic silane coupling agent-treated product) was used. I got a thing. Detailed formulations, resin compositions, and evaluation results of semiconductor devices are summarized in Table 1.

(比較例6)
メルカプトシランカップリング剤0.5重量部及びエポキシシランカップリング剤5.7重量部を添加せず、添加剤として希釈剤を2重量部を用いる代わりに希釈剤を6重量部として、処理シリカ(D)として、球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を306.8重量部用いる代わりに、無機充填材含有量を実施例7と同一にするために球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を302.7重量部用いた以外は実施例1と同様にしてアンダーフィル用液状封止樹脂組成物を作成した。樹脂組成物及び半導体装置の評価結果を表2にまとめた。
(Comparative Example 6)
Mercaptosilane coupling agent 0.5 parts by weight and epoxy silane coupling agent 5.7 parts by weight were not added, and instead of using 2 parts by weight of diluent as an additive, the diluent was changed to 6 parts by weight. D) Instead of using 306.8 parts by weight of spherical synthetic silica (basic silane coupling agent-treated product), spherical synthetic silica (basic silane cup) was used in order to make the inorganic filler content the same as in Example 7. A liquid sealing resin composition for underfill was prepared in the same manner as in Example 1 except that 302.7 parts by weight of the ring agent-treated product was used. The evaluation results of the resin composition and the semiconductor device are summarized in Table 2.

表1中の語句の説明を以下に行う。
ビスフェノールF型エポキシ樹脂:EXA−830LVP(大日本インキ化学工業(株)製、エポキシ当量161)
3官能グリシジルアミン:4−(2,3−エポキシプロポキシ)−N,N−ビス(2,3−エポキシプロピル)−2−メチルアニリン(住友化学工業(株)製スミエポキシ ELM−100、エポキシ当量108)
芳香族1級アミン硬化剤:3,3’―ジエチル−4,4’―ジアミノジフェニルメタン(日本化薬(株)カヤハードAA、アミン当量65.3)
芳香族1級アミン硬化剤:芳香族1級アミン型硬化剤T−12(三洋化成工業(株)、アミン当量116)
メルカプトシランカップリング剤(酸性)3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業化学(株)KBM−803、分子量196.4、理論被覆面積398m/g)
2級アミノシランカップリング剤(塩基性):N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業化学(株)KBM−573、分子量255.4、理論被覆面積307m/g)
1級アミノシランカップリング剤(塩基性):3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業化学(株)KBM−903、分子量179.3、理論被覆面積436m/g)(実際には実施例・比較例で不使用)
エポキシシランカップリング剤:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業化学(株)KBM−403、分子量236.3、理論被覆面積330m/g)
球状合成シリカ:アドマテクス(株)製合成球状シリカSE−6200(平均粒径2.5μm)、SO−E3(平均粒径1μm)、SO−E2(平均粒径0.5μm)を各々45:40:15の重量比率でブレンドしたもの
球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品):球状合成シリカに、0.3重量%の2級アミノシランカップリング剤を噴霧して処理したもの
低応力剤:エポキシ変性ポリブタジエン(日本石油化学(株)製、E−1800−6.5、数平均分子量1800、エポキシ当量250)
希釈剤:エチレングリコール モノ−ノルマル-ブチルエーテルアセテート(東京化成工業株式会社製試薬)
顔料:カーボンブラック顔料(三菱化学製、MA−600)
The terms in Table 1 are explained below.
Bisphenol F-type epoxy resin: EXA-830LVP (Dainippon Ink & Chemicals, epoxy equivalent 161)
Trifunctional glycidylamine: 4- (2,3-epoxypropoxy) -N, N-bis (2,3-epoxypropyl) -2-methylaniline (Sumiepoxy ELM-100, Sumitomo Chemical Co., Ltd., epoxy equivalent 108) )
Aromatic primary amine curing agent: 3,3′-diethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane (Nippon Kayaku Kayahard AA, amine equivalent 65.3)
Aromatic primary amine curing agent: Aromatic primary amine type curing agent T-12 (Sanyo Chemical Industries, amine equivalent 116)
Mercaptosilane coupling agent (acidic) 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KBM-803, molecular weight 196.4, theoretical covering area 398 m 2 / g)
Secondary aminosilane coupling agent (basic): N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KBM-573, molecular weight 255.4, theoretical coverage 307 m 2 / g)
Primary aminosilane coupling agent (basic): 3-aminopropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KBM-903, molecular weight 179.3, theoretical coating area 436 m 2 / g) (actual examples, (Not used in comparative examples)
Epoxysilane coupling agent: 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Industrial Co., Ltd. KBM-403, molecular weight 236.3, theoretical coverage 330 m 2 / g)
Spherical synthetic silica: Synthetic spherical silica SE-6200 (average particle size 2.5 μm), SO-E3 (average particle size 1 μm), and SO-E2 (average particle size 0.5 μm) manufactured by Admatechs Co., Ltd. 45:40 : Blended at a weight ratio of 15 Spherical synthetic silica (basic silane coupling agent treated product): Spherical synthetic silica sprayed with 0.3% by weight of secondary aminosilane coupling agent Low stress agent : Epoxy-modified polybutadiene (manufactured by Nippon Petrochemical Co., Ltd., E-1800-6.5, number average molecular weight 1800, epoxy equivalent 250)
Diluent: ethylene glycol mono-normal-butyl ether acetate (reagent manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
Pigment: Carbon black pigment (Mitsubishi Chemical, MA-600)

表1において、酸性カップリング剤と塩基性処理シリカを組み合わせた実施例1〜3では、エポキシ樹脂(A)や硬化剤(B)の配合を変えても高い流動性をしめし、フィラー分離現象は見られなかった。実施例1の断面写真である図1をみてもアンダーフィル(本発明の樹脂組成物)が均一に充填されていることが分かる。また塩基性カップリング剤と酸性処理シリカを組み合わせた実施例4〜6でも同様の結果であった。
次に酸性カップリング剤と無処理シリカの組合せ(比較例1)、塩基性カップリング剤と無処理シリカの組合せ(比較例2)の場合には、僅かに粘度が上昇し、流動時間が長く、フィラーの分離現象が見られた。比較例1の断面写真である図2を見るとアンダーフィル上部にフィラーが沈降して樹脂だけになった部分6が黒く観測できる。
酸性カップリング剤と酸性処理シリカの組合せ(比較例3)、塩基性カップリング剤と塩基性処理シリカの組合せ(実施例4)では、充填不良のために流動時間測定ができず、半導体装置によるフィラー分離現象の観測および信頼性試験評価を実施することができなかった。
カップリング剤として、酸性、塩基性カップリング剤の両方とも使用しない比較例5では、フィラー分離現象はみられなかったものの、吸湿リフロー試験において微小な剥離が観測され、温度サイクル試験後にはさらに剥離の進展が観測された。このような剥離は半導体装置の動作信頼性を低下させるため問題となる。
In Table 1, in Examples 1 to 3 in which the acidic coupling agent and the basic treated silica are combined, even if the composition of the epoxy resin (A) and the curing agent (B) is changed, high fluidity is exhibited, and the filler separation phenomenon is I couldn't see it. 1 that is a cross-sectional photograph of Example 1, it can be seen that the underfill (the resin composition of the present invention) is uniformly filled. The same results were obtained in Examples 4 to 6 in which a basic coupling agent and acidic treated silica were combined.
Next, in the case of a combination of an acidic coupling agent and untreated silica (Comparative Example 1) and a combination of a basic coupling agent and untreated silica (Comparative Example 2), the viscosity slightly increases and the flow time is long. A filler separation phenomenon was observed. When FIG. 2 which is a cross-sectional photograph of the comparative example 1 is seen, a portion 6 where the filler settles on the upper part of the underfill and becomes only the resin can be observed black.
In the combination of the acidic coupling agent and the acid-treated silica (Comparative Example 3), and the combination of the basic coupling agent and the basic-treated silica (Example 4), the flow time cannot be measured due to poor filling, and it depends on the semiconductor device Observation of the filler separation phenomenon and reliability test evaluation could not be carried out.
In Comparative Example 5 where neither acidic nor basic coupling agents were used as coupling agents, filler separation was not observed, but minute peeling was observed in the moisture absorption reflow test, and further peeling after the temperature cycle test. Progress was observed. Such peeling becomes a problem because it reduces the operational reliability of the semiconductor device.

表2において、メルカプトシランカップリング剤、エポキシシランカップリング剤、球状合成シリカ(塩基性シランカップリング剤処理品)を組み合わせた実施例7では、高い流動性をしめし、フィラー分離現象は見られなかった。さらに半導体装置を吸湿リフロー試験、温度サイクル試験(1000サイクル)後においても剥離は見られず、良好な信頼性を示した。また、実施例7の樹脂組成物と基板との密着性試験では、破壊モードが基板層の内部破壊であり、樹脂組成物と基板との界面密着性が良好であった。なお、接着強度−有機基板として以下の手順で行なった。FR5相当ガラスエポキシ製基板上にソルダーレジスト(太陽インキ社製PSR−4000/AUS308)を形成した表面に樹脂組成物を塗布し、この樹脂組成物上にポリイミド(住友ベークライト製CRC−6061)を形成した2mm×2mm角のシリコンチップをPI面が樹脂組成物に接触するようにマウントし、150℃、120分で硬化し、試験片を作製する。試験片を260℃熱板に設置・加熱しながら、自動マウント測定装置(DAGE社製BT4000)を用いてダイシェア強度試験を行い、試験後の破壊部位を目視で確認した。   In Table 2, in Example 7 where a mercaptosilane coupling agent, an epoxy silane coupling agent, and spherical synthetic silica (basic silane coupling agent-treated product) were combined, high fluidity was exhibited and no filler separation phenomenon was observed. It was. Furthermore, no peeling was observed even after the moisture absorption reflow test and temperature cycle test (1000 cycles) of the semiconductor device, and the semiconductor device showed good reliability. In the adhesion test between the resin composition of Example 7 and the substrate, the failure mode was internal destruction of the substrate layer, and the interface adhesion between the resin composition and the substrate was good. In addition, it carried out in the following procedures as adhesive strength-organic substrate. A resin composition is applied to the surface on which a solder resist (PSR-4000 / AUS308 manufactured by Taiyo Ink Co., Ltd.) is formed on an FR5-equivalent glass epoxy substrate, and polyimide (CR-6061 manufactured by Sumitomo Bakelite) is formed on the resin composition The 2 mm × 2 mm square silicon chip was mounted so that the PI surface was in contact with the resin composition, and cured at 150 ° C. for 120 minutes to prepare a test piece. While installing and heating the test piece on a 260 ° C. hot plate, a die shear strength test was performed using an automatic mount measuring device (BT4000 manufactured by DAGE), and the fracture site after the test was visually confirmed.

エポキシシランカップリング剤を添加しなかった実施例8では、比較的良好な流動性をしめし、フィラー分離現象は見られなかった。また、実施例8の樹脂組成物の密着性試験での破壊モードが、基板表層−樹脂組成物界面の剥離が観測されることから、実施例7と比較して基板表層との密着性が低かった。実施例8を充填・封止した半導体装置は吸湿リフロー試験、温度サイクル試験(1000サイクル)後においても剥離は見られず、良好な信頼性を示した。
メルカプトシランカップリング剤とエポキシシランカップリング剤を添加しなかった比較例6では、流動性が低く、フィラー分離現象が観測された。また、比較例6の樹脂組成物の密着性試験後の破壊モードは、PI表層−樹脂組成物界面の剥離が観測されPI表面との密着性が低かった。比較例6を充填・封止した半導体装置では、吸湿リフロー試験においては剥離は観測されなかったが、温度サイクル試験(600サイクル)後にはさらに剥離が観測された。このような剥離は半導体装置の動作信頼性を低下させるため問題となる。
In Example 8 in which no epoxysilane coupling agent was added, relatively good fluidity was exhibited, and no filler separation phenomenon was observed. In addition, since the failure mode in the adhesion test of the resin composition of Example 8 was observed to peel at the interface between the substrate surface layer and the resin composition, the adhesion with the substrate surface layer was lower than that in Example 7. It was. The semiconductor device filled and sealed with Example 8 did not show peeling even after the moisture absorption reflow test and the temperature cycle test (1000 cycles), and showed good reliability.
In Comparative Example 6 in which the mercaptosilane coupling agent and the epoxysilane coupling agent were not added, the fluidity was low and a filler separation phenomenon was observed. Further, in the fracture mode after the adhesion test of the resin composition of Comparative Example 6, peeling at the PI surface layer-resin composition interface was observed, and the adhesion with the PI surface was low. In the semiconductor device filled and sealed with Comparative Example 6, peeling was not observed in the moisture absorption reflow test, but peeling was further observed after the temperature cycle test (600 cycles). Such peeling becomes a problem because it reduces the operational reliability of the semiconductor device.

本発明は、クラックや反りの応力等が発生しにくいアンダーフィル用液状封止樹脂組成物、それを用いた半導体装置、及びその組み立て方法に好適に用いられる。   INDUSTRIAL APPLICATION This invention is used suitably for the liquid sealing resin composition for underfill which a crack, the stress of curvature, etc. do not generate | occur | produce easily, the semiconductor device using the same, and its assembly method.

図1は実施例1の半導体装置の断面写真を示す。FIG. 1 shows a cross-sectional photograph of the semiconductor device of Example 1. 図2は比較例1の半導体装置の断面写真を示す。FIG. 2 shows a cross-sectional photograph of the semiconductor device of Comparative Example 1.

符号の説明Explanation of symbols

1 半田バンプ(錫95%/銀5%)
2 シリコンチップ
3 アンダーフィル
4 金パッド
5 ソルダーレジスト
6 フィラーの分離、沈降によって出来た樹脂が多くシリカが少ない部分
1 Solder bump (95% tin / 5% silver)
2 Silicon chip 3 Underfill 4 Gold pad 5 Solder resist 6 Part with a lot of resin made by separation and sedimentation of filler and little silica

Claims (6)

(A)エポキシ樹脂、
(B)硬化剤、
(C)第一のシランカップリング剤、および、
(D)第二のシランカップリング剤が表層に化学修飾された無機充填材、
を配合してなるアンダーフィル用液状封止樹脂組成物であって、
第一のシランカップリング剤及び第二のシランカップリング剤の一方が酸性基を、他方が塩基性基を有し、
前記酸性基は、チオール基または熱分解してチオール基を発生させる官能基であり、
前記塩基性基は、アミノ基または熱分解してアミノ基を発生させる官能基であり、前記塩基性基を有する前記シランカップリング剤は、2級アミノシランカップリング剤であることを特徴とするアンダーフィル用液状封止樹脂組成物。
(A) epoxy resin,
(B) a curing agent,
(C) a first silane coupling agent, and
(D) an inorganic filler in which the second silane coupling agent is chemically modified on the surface layer;
A liquid encapsulating resin composition for underfill comprising:
One acidic group of the first silane coupling agent and a second silane coupling agent and the other have a basic group,
The acidic group is a thiol group or a functional group that thermally decomposes to generate a thiol group,
The basic group is an amino group or a functional group that thermally decomposes to generate an amino group, and the silane coupling agent having the basic group is a secondary aminosilane coupling agent. Liquid sealing resin composition for fill.
更に(E)第三のカップリング剤を配合してなり、当該(E)第三のカップリング剤がエポキシシランカップリング剤、アクリルシランカップリング剤のいずれかを含むものである請求項1記載のアンダーフィル用液状封止樹脂組成物。   Furthermore, (E) 3rd coupling agent is mix | blended, The said (E) 3rd coupling agent contains either an epoxy silane coupling agent or an acrylic silane coupling agent, The under of Claim 1 Liquid sealing resin composition for fill. 前記第一のシランカップリング剤が、前記酸性基を有するシランカップリング剤であり、かつ、
前記第二のシランカップリング剤が、前記塩基性基を有する前記2級アミノシランカップリング剤である請求項1または2記載のアンダーフィル用液状封止樹脂組成物。
The first silane coupling agent is a silane coupling agent having the acidic group; and
The liquid sealing resin composition for underfill according to claim 1 or 2, wherein the second silane coupling agent is the secondary aminosilane coupling agent having the basic group .
前記第一のシランカップリング剤が、前記塩基性基を有する前記2級アミノシランカップリング剤であり、かつ、
前記第二のカップリング剤が、前記酸性基を有するシランカップリング剤である請求項1または2記載のアンダーフィル用液状封止樹脂組成物。
The first silane coupling agent is the secondary aminosilane coupling agent having the basic group , and
The second coupling agent is, the a silane coupling agent that having a acidic group claim 1 or 2 underfill liquid sealing resin composition.
基板と、当該基板上に配置されたチップ、及びこの二つの間隙を充填するアンダーフィルを備え、
当該アンダーフィルが請求項1乃至4のいずれかに記載のアンダーフィル用液状封止樹脂組成物を硬化させてなる半導体装置。
A substrate, a chip disposed on the substrate, and an underfill filling the gap between the two,
A semiconductor device in which the underfill is obtained by curing the liquid sealing resin composition for underfill according to any one of claims 1 to 4.
基板と、当該基板上に配置されたチップ、及びこの二つの間隙を充填するアンダーフィルを備える半導体装置の製造方法であって、
(I)基板とチップの間隙に請求項1乃至4のいずれかに記載のアンダーフィル用液状封止樹脂組成物を充填する工程、
(II)充填されたアンダーフィル用液状封止樹脂組成物を硬化させてアンダーフィルとする工程、
を含む半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device comprising a substrate, a chip disposed on the substrate, and an underfill filling the gap between the two,
(I) a step of filling the gap between the substrate and the chip with the liquid sealing resin composition for underfill according to any one of claims 1 to 4;
(II) a step of curing the filled underfill liquid sealing resin composition to form an underfill;
A method of manufacturing a semiconductor device including:
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5257643B2 (en) * 2006-09-27 2013-08-07 日立化成株式会社 Epoxy resin composition and electronic component device
JP2008088378A (en) * 2006-10-05 2008-04-17 Shin Etsu Chem Co Ltd Liquid epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, its manufacturing method and semiconductor device
JP2009242571A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Mitsubishi Rayon Co Ltd Epoxy resin composition for fiber reinforced composite material
JP5482077B2 (en) * 2009-10-09 2014-04-23 住友ベークライト株式会社 Resin composition and semiconductor device produced using resin composition
TWI629305B (en) 2013-03-28 2018-07-11 三菱化學股份有限公司 Composition for interlayer filler of laminated semiconductor device, laminated semiconductor device, and method for manufacturing laminated semiconductor device
EP2857407B1 (en) 2013-10-03 2017-02-01 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Organosilicon compound, making method, adhesive composition, and article
KR102307666B1 (en) * 2018-04-16 2021-10-05 스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤 Method of manufacturing an electronic device
JP6572405B1 (en) * 2018-04-16 2019-09-11 住友ベークライト株式会社 Manufacturing method of electronic device
CN115093674A (en) * 2022-06-10 2022-09-23 佛山萤鹤新材料有限公司 Modified epoxy resin for LED packaging and preparation method thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3317115B2 (en) * 1995-12-21 2002-08-26 松下電工株式会社 Epoxy resin composition for sealing material, method for producing the same, and inorganic filler
JP3478380B2 (en) * 1999-01-28 2003-12-15 住友ベークライト株式会社 Epoxy resin composition and semiconductor device
JP2000273287A (en) * 1999-03-25 2000-10-03 Shin Etsu Chem Co Ltd Under-filling material for flip chip type semiconductor device and flip chip type semiconductor device
JP4508435B2 (en) * 2001-01-30 2010-07-21 信越化学工業株式会社 Liquid epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and semiconductor device
JP4014488B2 (en) * 2002-10-28 2007-11-28 住友ベークライト株式会社 Epoxy resin composition and semiconductor device
JP2004307649A (en) * 2003-04-07 2004-11-04 Hitachi Chem Co Ltd Epoxy resin molding material for sealing and semiconductor device

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