JP4888091B2 - 液状樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液状樹脂組成物および半導体装置に関する。
フリップチップ方式の半導体装置では半導体素子と基板とを半田バンプで電気的に接続している。このフリップチップ方式の半導体装置は、接続信頼性を向上するために半導体素子と基板との間にアンダーフィル材と呼ばれる液状樹脂組成物を充填して半田バンプの周辺を補強している。
このような液状樹脂組成物の中にはこれまで一般的に、グリシジル基や1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、チオール基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、などの各種官能基を有するシランカップリング剤が添加されてきた。その主な目的は封止対象物への密着性向上であり、官能基の種類は封止樹脂の組成や封止対象物の材質から鑑みて適切なものを選択することも広く行われてきた(例えば、特許文献1参照)。
フリップチップ方式の半導体装置を製造する際にはフラックス剤を用いて半田接続を行なうが、残存するフラックス剤が密着力低下や界面への水分侵入等の原因となるために、フラックス剤を洗浄した後に上述の液状樹脂組成物を用いて半田バンプの周辺を補強していた。しかし、フラックス剤を洗浄しても、十分にフラックス剤を除去することができずに半田バンプ周辺、半導体素子の表面等にフラックス剤が残ってしまう場合(フラックス剤の残渣)があり、半導体装置の信頼性に影響が生じる場合があった。
特開2000−42786号公報
フラックス剤を洗浄した後においても生じるフラックス剤の残渣の問題を改善する目的で、本発明者らは液状樹脂組成物そのものにフラックス剤洗浄作用を持たせるという検討を行っていた。この検討により、アミノ基を有する特定の化合物を液状樹脂組成物に添加することによりフラックス剤の残渣を低減することを見出した。
しかし、フラックス剤の残渣を低減することができても、この化合物を用いた場合には半導体素子と基板との密着力が低下するといった問題点が新たに生じた。
この密着力の低下を改善するために、1級アミノ基を有するシランカップリング剤を添加することを検討したところ、密着力が低下することなくフラックス剤洗浄作用を付与された液状樹脂組成物を得ることができた。
しかし、この液状樹脂組成物はその他の官能基を有するシランカップリング剤を添加した液状樹脂組成物に比べて、室温での粘度上昇が大きいため可使時間が短いという問題があった。
このような検討結果のもとに、本発明の目的は、優れた密着性およびフラックス洗浄作用を有し、かつ流動性に優れる液状樹脂組成物を提供することにある。
また、本発明の目的は、フラックス剤を用いる工程を経て製造される半導体装置の信頼性を向上することにある。
このような目的は、下記[1]〜[8]に記載の本発明により達成される。
[1]エポキシ樹脂と、2級アミノ基を有するシランカップリング剤および3級アミノ基を有するアミノシランカップリング剤の少なくとも一方のアミノシランカップリング剤と、シリカとを含む液状樹脂組成物であって、前記シランップリング剤が、下記(1)〜(3)記載のいずれか1種以上であることを特徴とする液状樹脂組成物。
(1)前記2級アミノ基または前記3級アミノ基の少なくとも一方が炭素数3以上の脂肪族基を有しているシランカップリング剤。
(2)前記3級アミノ基が窒素元素を含む炭素数2以上の複素環構造を有しているシランカップリング剤。
(3)前記3級アミノ基の置換基が2個共に水酸基を有するシランカップリング剤。
[2]前記脂肪族基は、n−ブチル基またはシクロヘキシル基である上記[1]に記載の液状樹脂組成物。
[3]前記窒素元素を含む炭素数2以上の複素環構造は、ピペリジン構造である上記[1]または[2]に記載の液状樹脂組成物。
[4]前記3級アミノ基の置換基が2個共に水酸基を有するシランカップリング剤が、ジヒドロキシエチルアミノプロピルトリメトキシシランおよびジヒドロキシエチルアミノプロピルトリエトキシシランの少なくとも1種以上である上記[1]ないし[3]のいずれかに記載の液状樹脂組成物。
[5]前記液状樹脂組成物中の前記シランカップリング剤の含有量は、0.05〜5.0重量%である上記[1]ないし[4]のいずれかに記載の液状樹脂組成物。
[6]前記液状樹脂組成物中のシリカ含有量は、30〜80重量%である上記[1]ないし[5]のいずれかに記載の液状樹脂組成物。
[7]さらに、アミン系硬化剤を含むものである上記[1]ないし[6]いずれかに記載の液状樹脂組成物。
[8]半導体素子と基板との間が、上記[1]ないし[7]のいずれかに記載の液状樹脂組成物の硬化物で封止されていることを特徴とする半導体装置。
本発明によれば、優れた密着性およびフラックス洗浄作用を有し、かつ流動性に優れる液状樹脂組成物を得ることができる。
また、本発明によれば、フラックス剤を用いる工程を経て製造される半導体装置の信頼性を向上することができる。
以下、本発明の液状(封止)樹脂組成物および半導体装置について説明する。
本発明の液状樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、2級アミノ基を有するシランカップリング剤および3級アミノ基を有するアミノシランカップリング剤の少なくとも一方のアミノシランカップリング剤と、シリカとを含む液状樹脂組成物であって、前記シランップリング剤が、下記(1)〜(3)記載のいずれか1種以上であることを特徴とする。
(1)前記2級アミノ基または前記3級アミノ基の少なくとも一方が炭素数3以上の脂肪族基を有しているシランカップリング剤。
(2)前記3級アミノ基が窒素元素を含む炭素数2以上の複素環構造を有しているシランカップリング剤。
(3)前記3級アミノ基の置換基が2個共に水酸基を有するシランカップリング剤。
また、本発明の半導体装置は、半導体素子と前記基板との間が、上記に記載の液状樹脂組成物の硬化物で封止されていることを特徴とする。
まず、液状樹脂組成物について説明する。
前記液状樹脂組成物は、エポキシ樹脂を含む。これにより、硬化後の液状樹脂組成物が耐熱性、耐湿性、機械的強度に優れ、且つ半導体素子と基板とを強固に接着することができる。そのため、信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。
前記エポキシ樹脂としては、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が、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。
さらに本発明の場合、芳香族環にグリシジ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より好ましく、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さらに好ましい。これらは単独でも2種以上混合して使用しても良い。本発明では液状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好ましいが、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。
前記エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記液状樹脂組成物全体の5〜50重量%が好ましく、特に10〜40重量%が好ましい。含有量が前記範囲内であると、反応性や組成物の耐熱性や機械的強度、封止時の流動特性に優れる。
前記液状樹脂組成物は、2級アミノ基を有するシランカップリング剤および3級アミノ基を有するアミノシランカップリング剤の少なくとも一方のアミノシランカップリング剤を含み、かつ該シランップリング剤は下記(1)〜(3)記載のいずれか1種以上である。これにより、フラックス剤の残渣を低減することができることに加えて、密着性および流動性にも優れることができる。
(1)前記2級アミノ基または前記3級アミノ基の少なくとも一方が炭素数3以上の脂肪族基を有しているシランカップリング剤。
(2)前記3級アミノ基が窒素元素を含む炭素数2以上の複素環構造を有しているシランカップリング剤。
(3)前記3級アミノ基の置換基が2個共に水酸基を有するシランカップリング剤。
上述のシランカップリング剤がフラックス剤の残渣を低減することができ、かつ密着性および流動性に優れる理由は、下記のように考えられる。
これらのアミノシランカップリング剤は活性水素数が1個以下であるため、エポキシ樹脂との反応による粘度上昇が抑えられ、流動性に優れる。さらに、(1)2級アミノ基または3級アミノ基の少なくとも一方が炭素数3以上の脂肪族基を有する、(2)3級アミノ基が窒素元素を含む炭素数2以上の複素環構造を有する、または(3)3級アミノ基の置換基が2個共に水酸基を有する、という置換基の構造によって、その立体的・電子的作用によりアミノ基の塩基性が最適な状態となるため、良好なフラックス溶解性が維持されると共に、シリカ表面との反応も抑制されることで流動性にも優れる。
前記2級アミノ基または前記3級アミノ基の少なくとも一方が炭素数3以上の脂肪族基を有しているシランカップリング剤としては、例えばプロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、シクロヘキシルなど炭素数3以上の一般式C2n+1で示される置換基、一般式C2n−1で示される環状アルキル基を有するアミノシランカップリング剤等が挙げられる。これらの中でもn−ブチル基、シクロヘキシル基の中から選ばれる1種以上の置換基を有するアミノシランカップリング剤が好ましい。これにより、流動性をより向上することができる。
前記3級アミノ基が窒素元素を含む炭素数2以上の複素環構造を有しているシランカップリング剤としては、例えばアジリン、ピリジン、ピペリジン、ピロール、ピペラジン、モルホリンなどの構造を持った置換基を有するシランカップリング剤等が挙げられるである。これらの中でもピペリジン構造のシランカップリング剤が好ましい。これにより、フラックス洗浄性をより向上することができる。
前記3級アミノ基の置換基が2個共に水酸基を有するシランカップリング剤としては、例えばヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシブチル基など、一般式C2nOHで示される置換基をアミノシランカップリング剤である。これらの中でもジヒドロキシエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジヒドロキシエチルアミノプロピルトリエトキシシランから選ばれる1種以上のアミノシランカップリング剤が好ましい。これにより、流動性をより向上することができる。
前記液状樹脂組成物中の前記シランカップリング剤の含有量は、特に限定されないが、0.05〜5.0重量%が好ましく、特に0.1〜1.0重量%が好ましい。含有量が前記範囲内であると、接着力とフラックス残渣除去性に特に優れる。
上述のようなシランカップリング剤を2種以上併用しても良いし、他のカップリング剤を併用しても良い。
前記液状樹脂組成物は、シリカを含む。これにより、破壊靭性等の機械的強度、熱時寸法安定性、耐湿性を向上することができるから、これを用いた半導体装置の信頼性を特に向上することができる。
前記シリカとしては、溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ等の溶融シリカ、合成シリカ、結晶シリカ等が挙げられる。これらの中でも液状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合成シリカが好ましい。前記無機充填材の形状は、特に限定されないが、粘度・流動特性の観点から形状は球状であることが好ましい。
半導体装置に前記シリカを用いる場合、その平均粒子径は、特に限定されないが、0.1〜30μmが好ましく、特に0.2〜8μmが好ましい。前記平均粒子径が前記下限値以上であると液状樹脂組成物の粘度が適度に低下し流動性が向上する効果が高くなり、前記上限値以下であると液状樹脂組成物が半導体装置への流動する際にフィラー詰まりによる部分的な未充填・充填不良を抑制する効果が高くなる。
半導体装置に前記シリカを用いる場合、その含有量は、特に限定されないが、前記液状樹脂組成物全体の30〜80重量%が好ましく、特に40〜75重量%が好ましい。含有量が前記下限値以上であると半導体装置の信頼性を向上させる効果が高くなり、前記上限値以下であると半導体装置の隙間に流動する際の詰まりを抑制する効果が高くなる。
また、表示素子装置に前記シリカを用いる場合、その平均粒子径は、特に限定されないが、1〜500nmが好ましく、特に5〜100nmが好ましい。前記平均粒子径が前記下限値以上であるとシリカの凝集を抑制する効果が高くなり、前記上限値以下であると可視光線の透過特性を向上する効果が高くなる。
表示素子装置に前記シリカを用いる場合、その含有量は、特に限定されないが、前記液状樹脂組成物全体の10〜40重量%が好ましく、特に15〜25重量%が好ましい。含有量が前記下限値以上であると表示素子の信頼性を向上させる効果が高くなり、前記上限値以下であるとシリカの凝集が抑制されて可視光線の透過特性を向上する効果が高くなる。また、樹脂組成物の接合層の厚さを制御するためにスペーサー粒子を配合しても良い。
前記液状樹脂組成物は、アミン系硬化剤を含むことが好ましい。これにより、エポキシ樹脂の硬化性を向上することができる。
前記アミン系硬化剤としては、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1級アミンまたは2級アミンを分子中に2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。そのようなアミン系硬化剤としては、例えば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(1)で示されるものなどの芳香族ポリアミン類が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いても、2種以上の硬化剤を配合して用いても良く、さらに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、密着性、耐湿性の観点から芳香族ポリアミン型硬化剤が一層好ましい。さらに本発明の様態がアンダーフィルとして用いる液状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より好ましい。
Figure 0004888091
前記アミン系硬化剤の含有量は、特に限定されないが、前記液状樹脂組成物全体の5〜50重量%が好ましく、特に10〜40重量%が好ましい。含有量が前記範囲内であると、反応性や組成物の機械的特性や耐熱性などに優れる。
前記アミン系硬化剤の含有量は、特に限定されないが、前記エポキシ樹脂のエポキシ当量に対して前記アミン系硬化剤の活性水素当量で0.6〜1.4が好ましく、特に0.7〜1.3が好ましい。前記アミン系硬化剤の活性水素当量が前記範囲内であると、反応性や樹脂組成物の耐熱性が特に向上する。
前記液状樹脂組成物には、前記エポキシ樹脂、シランカップリング剤等以外に、必要に応じて希釈剤、顔料、難燃剤、レベリング剤、消泡剤等の添加物を用いることができる。
前記液状樹脂組成物は、上述した各成分、添加物等をプラネタリーミキサー、三本ロール、二本熱ロール、ライカイ機などの装置を用いて分散混練したのち、真空下で脱泡処理して製造することができる。
次に、半導体装置について説明する。
本発明の半導体装置は、上述した液状樹脂組成物を用いて製造される。
例えばフリップチップ接続の場合について説明すると、まず半田バンプを有する半導体素子と、基板とを、半田リフローを通して半田接続を行なう。
次に、半導体素子と基板との間隙に上述の液状樹脂組成物を充填する。充填する方法としては、毛細管現象を利用する方法が一般的である。具体的には、半導体素子の一辺に前記液状樹脂組成物を塗布した後、半導体素子と基板との間隙に毛細管現象で引き込んでいく方法、半導体素子の2辺に前記液状樹脂組成物を塗布した後、半導体素子と基板との間隙に毛細管現象で引き込んでいく方法、半導体素子の中央部にスルーホールを開けておき、半導体素子の周囲に前記液状樹脂組成物を塗布した後、毛細管現象で引き込んでいく方法等が挙げられる。また、一度に全量を塗布するのではなく、2度に分けて塗布する方法等も行われる。また、ポッテッィング、印刷等の方法を用いることもできる
次に、充填した前記液状樹脂組成物を硬化させる。硬化条件は、特に限定されないが、例えば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できる。さらに、例えば100℃で1時間加熱した後、引き続き150℃で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。
このようにして、半導体素子と基板との間が、液状樹脂組成物の硬化物で封止されている半導体装置を得ることができる。
ここで、半導体装置は、上述した液状樹脂組成物を用いているのでフラックス残渣がより低減されているものである。したがって、半導体装置の信頼性をより向上することができるものである。
このような半導体装置には、フリップチップ方式の半導体装置、キャビティーダウン型BGA、ONPAC型BGA、TAB型BGA、CSP等が挙げられる。
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(実施例1)
1.液状樹脂組成物の製造
エポキシ樹脂として(大日本インキ化学工業(株)製 EXA−830LVP)29.5重量%と、アミン系硬化剤として(日本化薬(株) カヤハードAA)11.6重量%と、アミノシランカップリング剤してn−ブチル基を有する2級アミノシランカップリング材(Gelest社製 SIB1932.2)0.5重量%と、シリカとして(アドマテクス(株)製、アドマファイン SO−E3)58.4重量%とを3本ロールにて混練分散した後、真空脱法して液状樹脂組成物を得た。
2.半導体装置の製造
バンプサイズ100μm、バンプ間隔200μmの半田バンプが設けられた15mm角(バンプ数:3872個)の半導体素子と、BT基板(接続パッド:金メッキ表面)とを、ロジン系フラックス(Kester6502)を使用、260℃で加熱して半田を溶融接合した(半導体素子と基板との間隙:80μm)。これに、上記液状樹脂組成物を110℃で半導体素子と基板との隙間へ充填し、150℃で2時間硬化封止して半導体装置を得た。
(実施例2)
アミノシランカップリング剤として、シクロヘキシル基を有するアミノシランカップリング剤(信越化学工業(株)製 LS−4765)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
(実施例3)
アミノシランカップリング剤として、ピペリジン構造を有するアミノシランカップリング剤(信越化学工業(株)製 LS−4150)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
(実施例4)
アミノシランカップリング剤として、ヒドロキシエチル基を2個有する3級アミノシランカップリング剤(Gelest社製 SIB1140.0)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
(実施例5)
アミノ基を有する化合物の配合量を増やし、全体の配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
エポキシ樹脂として(大日本インキ化学工業(株)製 EXA−830LVP)26.6重量%と、アミン系硬化剤として(日本化薬(株) カヤハードAA)10.4重量%と、n−ブチル基を有する2級アミノシランカップリング材(Gelest社製 SIB1932.2)5.0重量%と、無機充填材として(アドマテクス(株)製、アドマファイン SO−E3)58.0重量%とを3本ロールにて混練分散した後、真空脱法して液状樹脂組成物を得た。
(実施例6)
アミノ基を有する化合物の配合量を減らし、全体の配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
エポキシ樹脂として(大日本インキ化学工業(株)製 EXA−830LVP)30.15重量%と、アミン系硬化剤として(日本化薬(株) カヤハードAA)11.8重量%と、n−ブチル基を有する2級アミノシランカップリング材(Gelest社製 SIB1932.2)0.05重量%と、無機充填材として(アドマテクス(株)製、アドマファイン SO−E3)58.0重量%とを3本ロールにて混練分散した後、真空脱法して液状樹脂組成物を得た。
(比較例1)
アミノシランカップリング剤として、1級アミノ基を有するシランカップリング剤(信越化学工業(株)製 KBM−903)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
(比較例2)
アミノシランカップリング剤としてフェニル基を有するシランカップリング剤(信越化学工業(株)製 KBM−573)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
(比較例3)
2級アミノ基を有するシランカップリング剤として、メチル基を有するアミノシランカップリング剤(Gelest社製 SIM6500.0)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
(比較例4)
3級アミノ基を有するシランカップリング剤として、メチル基を2個有するアミノシランカップリング剤(Gelest社製 SID3547.0)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
(比較例5)
3級アミノ基を有するシランカップリング剤として、エチル基を2個有するアミノシランカップリング剤(Gelest社製 SID3396.0)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
(比較例6)
3級アミノ基の置換基のうち1個のみ水酸基を有するシランカップリング剤として、3級アミノ基の置換基の1個がヒドロキシエチル基で、もう1個がメチル基である3級アミノシランカップリング剤(Gelest社製 SIH6172.0)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
各実施例および比較例で得られた液状樹脂組成物および半導体装置について、以下の評価を行った。評価項目を内容と共に示す。得られた結果を表1に示す。
1.フラックス残渣除去性
フラックス残渣の除去が行われたか否かを、以下のようにフラックス残渣除去率で評価した。
バンプサイズ100μm、バンプ間隔200μmの半田バンプが設けられた15mm角の半導体素子(バンプ数:3872個)を、スライドガラスに乗せ、ロジン系フラックス(Kester6502)を使用し、260℃で加熱して半田を溶融した。これを用いて、スライドガラス裏面から、封止前にフラックス残渣の付着が観られる全バンプ数をカウントした。これに、上記液状樹脂組成物を110℃で半導体素子とスライドガラスとの隙間へ充填した後、150℃で2時間硬化した。これを用いて、スライドガラス裏面から、封止後にフラックス残渣が除去されたバンプ数をカウントした。フラックス残渣除去率は以下の式により算出した。
フラックス残渣除去率=封止後にフラックス残渣が除去されたバンプ数/封止前にフラックス残渣の付着が観られるバンプ数
各符号は、以下の通りである。
◎:フラックス残渣除去率が75%以上、100%以下であった。
○:フラックス残渣除去率が50%以上、75%未満であった。
△:フラックス残渣除去率が25%以上、50%未満であった。
×:フラックス残渣除去率が0%以上、25%未満であった。
2.ゲルタイム
硬化促進の評価としてマクロゲルに達する時間の特定方法としてゲルタイム測定を用いた、方法は180℃の熱板に0.5ccのサンプルを滴下しスパチュラを用いて攪拌し、サンプルの糸曳き性が消失するまでの時間をゲルタイムとし評価した。各符号は、以下の通りである。
◎:ゲルタイムが0秒以上、250秒未満であった。
○:ゲルタイムが250秒以上、500秒未満であった。
△:ゲルタイムが500秒以上、700秒未満であった。
×:ゲルタイムが、700秒以上であった。
3.流動性
18mm×18mmのガラス板とガラス板とを張り合わせ、70±10μm間隔の平行平面を持つガラスセルをホットプレート上に置き、ガラス上面の温度が110±1℃になるよう温度調整しながら5分間静置する。その後18mmガラス板の一辺に、室温で24時間静置した液状樹脂組成物0.05〜0.1mLを塗布し、18mm流れきる時間(流動時間)を測定した。各符号は、以下の通りである。
◎:流動時間が100s以上、150s未満であった。
○:流動時間が150s以上、250s未満であった。
△:流動時間が250s以上、300s未満であった。
×:流動時間が300s以上であった。
4.接続信頼性
接続信頼性は、上記実施例及び比較例により得られた半導体装置をHAST(温度135℃、湿度85%、印加電圧5V)で、250時間処理した後の絶縁抵抗値(5V、30秒間印加)で評価した。各符号は、以下の通りである。
◎:絶縁抵抗が、1010Ω以上であった。
○:絶縁抵抗が10Ω以上、1010Ω未満であった。
△:絶縁抵抗が10Ω以上、10Ω未満であった。
×:絶縁抵抗が、10Ω未満であった。
5.密着性
BTレジン製回路基板の上に、ソルダーレジスト(太陽インキ社製PSR−4000AUS5/CA−AUS2)を用いて形成した表面を、ロジン系フラックス(Kester6502)を用いて260℃で加熱処理した。冷却後、更に上記液状樹脂組成物を塗布し、その上に2×2mm角のシリコーンチップを搭載し、150℃、180分で硬化接着させた。これを高温高湿処理(85℃、85%RH、96hr)した後、プッシュプルゲージを用いて常温における接着力を測定した。
◎:接着力が75N以上であった。
○:接着力が50N以上、75N未満であった。
△:接着力が25N以上、50N未満であった。
×:接着力が25N未満であった。








Figure 0004888091
表1から明らかなように、実施例1〜6は、フラックス残渣除去率が高く、流動時間も短かった。これより、実施例1〜6は、フラックス剤の除去性に優れ、かつ流動性にも優れていることが示された。
また、実施例1〜5は、接続信頼に特に優れていた。
また、実施例1および5は、密着性にも特に優れていた。
本発明の液状樹脂組成物は、半導体素子と基板との間を封止するのに好適に用いられる。また、本発明の半導体装置は、基板と半導体素子とが上述の液状樹脂組成物の硬化物で封止されるものに好適に用いられる。具体的には、フリップチップ方式の半導体装置、キャビティーダウン型BGA、ONPAC型BGA、TAB型BGA、CSP、液晶やLED発光体素子などの表示素子周辺のドライバーチップなどがある。

Claims (6)

  1. エポキシ樹脂と、2級アミノ基を有するシランカップリング剤および3級アミノ基を有するアミノシランカップリング剤の少なくとも一方のアミノシランカップリング剤と、シリカとを含む液状樹脂組成物であって、
    前記シランップリング剤が、下記(1)〜(3)記載のいずれか1種以上であることを特徴とする液状樹脂組成物。
    (1)前記2級アミノ基または前記3級アミノ基の少なくとも一方が炭素数3以上の脂肪族基を有しており、前記脂肪族基は、n−ブチル基またはシクロヘキシル基であるシランカップリング剤。
    (2)前記3級アミノ基が窒素元素を含む炭素数2以上の複素環構造を有しており、前記窒素元素を含む炭素数2以上の複素環構造はピペリジン構造であるシランカップリング剤。
    (3)前記3級アミノ基の置換基が2個共にヒドロキシエチル基を有するシランカップリング剤。
  2. 前記3級アミノ基の置換基が2個共にヒドロキシエチル基を有するシランカップリング剤が、ジヒドロキシエチルアミノプロピルトリメトキシシランおよびジヒドロキシエチルアミノプロピルトリエトキシシランの少なくとも1種以上である請求項に記載の液状樹脂組成物。
  3. 前記液状樹脂組成物中の前記シランカップリング剤の含有量は、0.05〜5.0重量%である請求項1または2に記載の液状樹脂組成物。
  4. 前記液状樹脂組成物中のシリカ含有量は、30〜80重量%である請求項1ないし3のいずれかに記載の液状樹脂組成物。
  5. さらに、アミン系硬化剤を含むものである請求項1ないし4のいずれかに記載の液状樹脂組成物。
  6. 半導体素子と基板との間が、請求項1ないし5のいずれかに記載の液状樹脂組成物の硬化物で封止されていることを特徴とする半導体装置。
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