JP4973037B2 - 樹脂組成物、封止材、半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)半導体素子と基板との間を封止するために用いる樹脂組成物であって、
ビスフェノールF型エポキシ樹脂で構成された第1エポキシ樹脂と、
ジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂で構成された第2エポキシ樹脂と、
エポキシ基を含むシリコーン化合物とビスフェノールAとの反応物で構成されたシリコーン変性エポキシ樹脂と、
セバシン酸で構成された、フラックス活性を有する第2硬化剤と、
2,5−ジヒドロキシ安息香酸またはフェノールフタリンで構成された、フラックス活性を有し、前記第2硬化剤よりも融点が50〜120℃高い第1硬化剤と、
イミダゾール化合物と、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物と、で構成された硬化促進剤と、
無機充填材と、を含むことを特徴とする樹脂組成物。
(2)前記シリコーン変性エポキシ樹脂を構成する前記反応物は、下記式(1)で示される前記シリコーン化合物(ただし、mは0である。)と、下記式(2)で示される前記ビスフェノールAと、を反応させたものである上記(1)に記載の樹脂組成物。
(4)前記第1硬化剤の含有量は、当該樹脂組成物全体の1〜30重量%である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の樹脂組成物。
(5)前記第2硬化剤の含有量は、当該樹脂組成物全体の0.1〜10重量%である上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の樹脂組成物。
(6)さらに、フラックス作用を有する化合物として安息香酸を含む上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の樹脂組成物。
(7)上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の樹脂組成物で構成されていることを特徴とする封止材。
(8)上記(7)に記載の封止材で、半導体素子と基板との間が封止されていることを特徴とする半導体装置。
(9)基板の半導体素子が搭載される部分に上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の樹脂組成物を塗布する塗布工程と、
半導体素子を搭載し、仮圧着する仮圧着工程と、
前記樹脂組成物を硬化する硬化工程とを有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
また、硬化剤としてフラックス活性を有する硬化剤を用いた場合、接続信頼性を特に向上することができる。
本発明の樹脂組成物は、半導体素子(チップ)と基板との間を封止するために用いる樹脂組成物であって、常温で液状の第1エポキシ樹脂と、前記第1エポキシ樹脂より硬化開始温度が高い第2エポキシ樹脂と、シリコーン変性エポキシ樹脂と、無機充填材と、を含むことを特徴とする。
また、本発明の封止材は、上記に記載の樹脂組成物で構成されていることを特徴とする。
また、本発明の半導体装置は、上記に記載の封止材で、半導体素子と基板との間が封止されていることを特徴とする。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、基板の半導体素子が搭載される部分に上記に記載の樹脂組成物を塗布する塗布工程と、半導体素子を搭載し、仮圧着する仮圧着工程と、前記樹脂組成物を硬化する硬化工程とを有していることを特徴とする。
前記樹脂組成物は、常温で液状の第1エポキシ樹脂を含む。これにより、樹脂組成物を液状とすることができ、基板への塗布を容易にすることができる。
前記第1エポキシ樹脂は、1分子中に2個以上のエポキシ基を有し、室温(例えば25℃)で液状のものであればいかなるものでも使用可能であり、具体的にはビスフェノール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、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂等のトリフェノールアルカン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は1種単独で又は2種以上混合して用いることができる。これらの第1エポキシ樹脂の中でもビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。これにより液状性で低粘度のものが得られ、作業性を向上することができる。
前記第2エポキシ樹脂は、前記第1エポキシ樹脂よりも硬化開始温度が高いものであれば、特に限定されないが、例えば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、クレゾールナフトール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格型エポキシ樹脂、ジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂、ジアリルビスフェノールF型エポキシ樹脂等のジアリルビスフェノール型エポキシ樹脂等のアリル基を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。
これらの中でもアリル基を有するエポキシ樹脂(特にジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂)が好ましい。これにより、樹脂組成物の硬化特性の調整を容易にでき、それによって通常のリフローの温度プロファイルでも半導体素子と基板とを接合できるようになる。
前記硬化開始温度は、例えばDSCを用いて、使用する組成物混合条件下での測定を行い、得られるチャートのオンセット温度で評価することができる。
前記シリコーン変性エポキシ樹脂としては、ジシロキサン構造を有するシリコーン変性(液状)エポキシ樹脂が挙げられ、具体的に下記一般式(1)で示されるシリコーン変性エポキシ樹脂が挙げられる。
さらに、前記硬化剤は、第1硬化剤と、前記第1硬化剤と種類の異なる第2硬化剤とを含むことが好ましく、より具体的には第1硬化剤と、前記第1硬化剤と融点が異なる第2硬化剤とを含むことが好ましい。これにより、前記エポキシ樹脂の硬化開始温度の調整を容易にすることができる。
前記無機充填材としては、例えばタルク、焼成クレー、マイカ等のケイ酸塩、アルミナ、シリカ、溶融シリカ等の酸化物、炭酸カルシウム、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等の水酸化物、硫酸バリウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物等を挙げることができる。これらを単独あるいは複数併用しても構わない。これらの中でもシリカが好ましい。これにより、純度に優れる無機充填材を容易に得ることができる。さらに、接続信頼性にも特に優れる。
このようなホスフィン化合物とキノン化合物との付加物の製造方法としては、例えば原料として用いられるホスフィン化合物とキノン化合物とを両者が溶解する有機溶媒中で付加反応させて単離する方法等が挙げられる。ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、フラックス機能を有する硬化剤とフラックス作用を有する化合物とを併用しても構わない。
図2は、上述の樹脂組成物を用いて半導体装置を製造するプロセスを説明する模式図である。
図2(a)に示すようにパッド部11が設けられた基板1を用意する。
次に、パッド部11の上側(図2中の上側)に上述の樹脂組成物を、シリンジ12を塗布してX字状に塗布された樹脂組成物2を得る(塗布工程、図2(b))。この状態では、樹脂組成物2は未硬化の状態である。樹脂組成物2を塗布する方法は、例えばディスペンス法、印刷法等が挙げられる。
次に、半田バンプ31を有する半導体素子3を、フリップチップボンダー32を用いて位置合わせを行い、パッド部11上に搭載する(仮圧着工程、図2(c))。この際、樹脂組成物2はパッド部11上に塗布した時と比較して、やや濡れ拡がった状態となっている。なお、この状態においても樹脂組成物2は未硬化である。
そして、半導体素子3を搭載した基板1を、半田リフロー炉4内を通過させて半導体素子3と基板1とを半田接合する(硬化工程、図2(d))。この際に、樹脂組成物2は無機充填材を含んでいるにも関わらず、半導体素子3の自重で半田接続をすることができる。このように、コンベア式の半田リフロー炉4により、半田接続をすることができるので樹脂組成物2を用いることにより生産性を向上することができる。
この半田リフロー炉4を通過させた後では、樹脂組成物2は硬化して、最終的に半導体素子3と基板1との間を封止する封止材2’となっている。なお、必要に応じて硬化工程の後にアフターベーキング工程を設けて硬化度を促進させても良い。
半導体装置10としては、例えばフリップチップ、CSP(チップ・サイズ・パッケージ)等の半導体素子(半導体パッケージ)と基板との間を封止することができる。特にフラックス活性を有する硬化剤を用いた樹脂組成物2では、フラックスを添加すること無く、例えば直接基板1に樹脂組成物2を塗布し、半田バンプ31を有する半導体素子3を基板1の上から搭載して加熱硬化することにより半田接合と樹脂封止を同時に行うノーフロー型アンダーフィル材として用いることが可能である。また、半田バンプ31を有する半導体素子3の半田バンプ31側に、樹脂組成物2を塗布し、基板1に搭載して半田接合と樹脂封止を同時に行うことも可能である。
(実施例1)
1.封止用樹脂組成物の製造
第1エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、EXA−830LVP、エポキシ当量161)28.1重量%と、第2エポキシ樹脂としてジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、RE−810NM、エポキシ当量210)9.3重量%と、シリコーン変性エポキシ樹脂としてシリコーン化合物(東芝シリコーン(株)製、TSL−9906)とビスフェノールAの5:1の反応物1.9重量%と、第1硬化剤(第1フラックス活性硬化剤)として予め130℃、5torrで3時間真空乾燥したゲンチジン酸(みどり化学(株)製、ゲンチジン酸「2,5−ジヒドロキシ安息香酸」、融点202℃)7.5重量%と、第2硬化剤(第2フラックス活性硬化剤)として予め80℃、5torrで3時間真空乾燥したセバシン酸(東京化成工業(株)製、セバシン酸、融点134℃)1.9重量%と、硬化促進剤として2−フェニル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業(株)製、2P4MZ)0.05重量%と、トリフェニルホスフィンと1,4−ベンゾキノンとの付加物0.15重量%、低応力化材としてアクリロニトリルブタジエンゴム(宇部興産(株)製、CTBN1008SP、カルボキシル基末端ブタジエンアクリルゴム)1.1重量%と、無機充填材としてシリカ(アドマテックス(株)製、SO−25H、平均粒子径0.7μm)50.0重量%とを、3本ロールにて常温で分散混練し、真空下脱泡処理をして封止用樹脂組成物を得た。
なお、第1硬化剤と、第2硬化剤との融点の差は、68℃であった。
上記封止用樹脂組成物を、回路基板(BT(ビスマレイミド/トリアジン)樹脂基板、接続パッド、表面は金メッキ)の接続パッド部にX字状に塗布し、上部よりフリップチップボンダーを用いて位置決めを行いながらフリップチップ方式で半導体素子(半田:錫−銀で融点:221℃、バンプ数:900バンプ、バンプ高さ:80μm、半導体素子サイズ:10mm角、パッシベーション:ポリイミド、チップ厚み:525μm)を搭載した。
次に、図1で示す温度プロファイルを有するリフロー加熱炉を用いて半田を溶融、接続を行った後に、後硬化として150℃、90分にて封止樹脂を硬化させ、半導体装置を得た。
第1エポキシ樹脂を以下のものにした以外は、実施例1と同様にした。
第1エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、EXA−830LVP、エポキシ当量161)22.5重量%と、ナフタレン型4官能エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、品番HP−4700)5.6重量%の溶融混合物を用いた。
第1硬化剤として以下のものを用い、封止樹脂組成物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。
第1エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、EXA−830LVP、エポキシ当量161)27.1重量%と、第2エポキシ樹脂としてジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、RE−810NM、エポキシ当量210)9.0重量%と、シリコーン変性エポキシ樹脂としてシリコーン化合物(東芝シリコーン(株)製、TSL−9906)とビスフェノールAの5:1の反応物1.8重量%と、第1硬化剤(第1フラックス活性硬化剤)として予め130℃、5torrで3時間真空乾燥したフェノールフタリン(東京化成工業(株)製、フェノールフタリン、融点235℃)9.0重量%と、第2硬化剤(第2フラックス活性硬化剤)として予め80℃、5torrで3時間真空乾燥したセバシン酸(東京化成工業(株)製、セバシン酸、融点134℃)1.8重量%と、硬化促進剤として2−フェニル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業(株)製、2P4MZ)0.05重量%と、トリフェニルホスフィンと1,4−ベンゾキノンとの付加物0.15重量%、低応力化材としてアクリロニトリルブタジエンゴム(宇部興産(株)製、CTBN1008SP、カルボキシル基末端ブタジエンアクリルゴム)1.1重量%と、無機充填材としてシリカ(アドマテックス(株)製、SO−25H、平均粒子径0.7μm)50.0重量%とを、3本ロールにて常温で分散混練し、真空下脱泡処理をして封止用樹脂組成物を得た。
なお、第1硬化剤と、第2硬化剤との融点の差は、101℃であった。
第1硬化剤として以下のものを用い、封止樹脂組成物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。
第1エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、EXA−830LVP、エポキシ当量161)27.1重量%と、第2エポキシ樹脂としてジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、RE−810NM、エポキシ当量210)9.0重量%と、シリコーン変性エポキシ樹脂としてシリコーン化合物(東芝シリコーン(株)製、TSL−9906)とビスフェノールAの5:1の反応物1.8重量%と、第1硬化剤として予め130℃、5torrで3時間真空乾燥した1,1,1,−トリス(p−ヒドロキシフェニル)エタン(トライクエストジャパン社製、品番THPE−E、融点246℃)7.2重量%と、第2硬化剤(第2フラックス活性硬化剤)として予め80℃、5torrで3時間真空乾燥したセバシン酸(東京化成工業(株)製、セバシン酸、融点134℃)3.6重量%と、硬化促進剤として2−フェニル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業(株)製、2P4MZ)0.05重量%と、トリフェニルホスフィンと1,4−ベンゾキノンとの付加物0.15重量%、低応力化材としてアクリロニトリルブタジエンゴム(宇部興産(株)製、CTBN1008SP、カルボキシル基末端ブタジエンアクリルゴム)1.1重量%と、無機充填材としてシリカ(アドマテックス(株)製、SO−25H、平均粒子径0.7μm)50.0重量%とを、3本ロールにて常温で分散混練し、真空下脱泡処理をして封止用樹脂組成物を得た。
なお、第1硬化剤と、第2硬化剤との融点の差は、112℃であった。
第1硬化剤および第2硬化剤として以下のものを用い、さらにフラックス化合物を配合し、封止樹脂組成物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。
第1エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、EXA−830LVP、エポキシ当量161)26.1重量%と、第2エポキシ樹脂としてジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、RE−810NM、エポキシ当量210)8.7重量%と、シリコーン変性エポキシ樹脂としてシリコーン化合物(東芝シリコーン(株)製、TSL−9906)とビスフェノールAの5:1の反応物1.8重量%と、第1硬化剤として予め130℃、5torrで3時間真空乾燥した1,1,1,−トリス(p−ヒドロキシフェニル)エタン(トライクエストジャパン(株)製、品番THPE−E、融点246℃)5.2重量%と、フェノールノボラック(住友デュレズ(株)製、品番PR−51470、軟化点110℃)5.2重量%と、フラックス化合物として、安息香酸(東京化成工業(株)製、安息香酸)1.8重量%、硬化促進剤として2−フェニル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業(株)製、2P4MZ)0.05重量%と、トリフェニルホスフィンと1,4−ベンゾキノンとの付加物0.15重量%、低応力化材としてアクリロニトリルブタジエンゴム(宇部興産(株)製、CTBN1008SP、カルボキシル基末端ブタジエンアクリルゴム)1.0重量%と、無機充填材としてシリカ(アドマテックス(株)製、SO−25H、平均粒子径0.7μm)50.0重量%とを、3本ロールにて常温で分散混練し、真空下脱泡処理をして封止用樹脂組成物を得た。
なお、第1硬化剤と、第2硬化剤との融点の差は、136℃であった。
第1エポキシ樹脂と、第2エポキシ樹脂の配合割合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
第1エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、EXA−830LVP、エポキシ当量161)9.3重量%と、第2エポキシ樹脂としてジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、RE−810NM、エポキシ当量210)28.1重量%とした。
第1エポキシ樹脂と、第2エポキシ樹脂の配合割合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
第1エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、EXA−830LVP、エポキシ当量161)33.7重量%と、第2エポキシ樹脂としてジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、RE−810NM、エポキシ当量210)3.7重量%とした。
エポキシ樹脂の配合割合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
第1エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、EXA−830LVP、エポキシ当量161)11.2重量%と、第2エポキシ樹脂としてジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、RE−810NM、エポキシ当量210)9.4重量%と、シリコーン変性エポキシ樹脂としてシリコーン化合物(東芝シリコーン(株)製、TSL−9906)とビスフェノールAの5:1の反応物18.7重量%とした。
シリコーン変性エポキシ樹脂の含有量を減らし、封止樹脂組成物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。
第1エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、EXA−830LVP、エポキシ当量161)28.9重量%と、第2エポキシ樹脂としてジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、RE−810NM、エポキシ当量210)9.7重量%と、シリコーン変性エポキシ樹脂としてシリコーン化合物(東芝シリコーン(株)製、TSL−9906)とビスフェノールAの5:1の反応物0.4重量%と、第1硬化剤(第1フラックス活性硬化剤)として予め130℃、5torrで3時間真空乾燥したゲンチジン酸(みどり化学(株)製、ゲンチジン酸「2,5−ジヒドロキシ安息香酸」、融点202℃)7.7重量%と、第2硬化剤(第2フラックス活性硬化剤)として予め80℃、5torrで3時間真空乾燥したセバシン酸(東京化成工業(株)製、セバシン酸、融点134℃)1.9重量%と、硬化促進剤として2−フェニル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業(株)製、2P4MZ)0.05重量%と、トリフェニルホスフィンと1,4−ベンゾキノンとの付加物0.15重量%、低応力化材としてアクリロニトリルブタジエンゴム(宇部興産(株)製、CTBN1008SP、カルボキシル基末端ブタジエンアクリルゴム)1.2重量%と、無機充填材としてシリカ(アドマテックス(株)製、SO−25H、平均粒子径0.7μm)50.0重量%とを、3本ロールにて常温で分散混練し、真空下脱泡処理をして封止用樹脂組成物を得た。
無機充填材の含有量を変えて封止樹脂組成物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。
第1エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、EXA−830LVP、エポキシ当量161)23.4重量%と、第2エポキシ樹脂としてジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、RE−810NM、エポキシ当量210)7.9重量%と、シリコーン変性エポキシ樹脂としてシリコーン化合物(東芝シリコーン(株)製、TSL−9906)とビスフェノールAの5:1の反応物1.6重量%と、第1硬化剤(第1フラックス活性硬化剤)として予め130℃、5torrで3時間真空乾燥したゲンチジン酸(みどり化学(株)製、ゲンチジン酸「2,5−ジヒドロキシ安息香酸」、融点202℃)6.2重量%と、第2硬化剤(第2フラックス活性硬化剤)として予め80℃、5torrで3時間真空乾燥したセバシン酸(東京化成工業(株)製、セバシン酸、融点134℃)1.6重量%と、硬化促進剤として2−フェニル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業(株)製、2P4MZ)0.05重量%と、トリフェニルホスフィンと1,4−ベンゾキノンとの付加物0.15重量%、低応力化材としてアクリロニトリルブタジエンゴム(宇部興産(株)製、CTBN1008SP、カルボキシル基末端ブタジエンアクリルゴム)0.9重量%と、無機充填材としてシリカ(アドマテックス(株)製、SO−25H、平均粒子径0.7μm)58.2重量%とした。
無機充填材として、粒径の異なるシリカ(アドマテックス(株)製、品番SE5101、平均粒子径2μm)50.0重量%を用いた以外は、実施例1と同様にした。
第2エポキシ樹脂を用いずに、エポキシ樹脂の配合割合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
第1エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、EXA−830LVP、エポキシ当量161)37.4重量%と、シリコーン変性エポキシ樹脂としてシリコーン化合物(東芝シリコーン(株)製、TSL−9906)とビスフェノールAの5:1の反応物1.9重量%とした。
シリコーン変性エポキシ樹脂を用いずに封止用樹脂組成物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。
第1エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、EXA−830LVP、エポキシ当量161)29.2重量%と、第2エポキシ樹脂としてジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、RE−810NM、エポキシ当量210)9.7重量部と、第1硬化剤(第1フラックス活性硬化剤)として予め130℃、5torrで3時間真空乾燥したゲンチジン酸(みどり化学(株)製、ゲンチジン酸「2,5−ジヒドロキシ安息香酸」、融点202℃)7.8重量%と、第2硬化剤(第2フラックス活性硬化剤)として予め80℃、5torrで3時間真空乾燥したセバシン酸(東京化成工業(株)製、セバシン酸、融点134℃)1.9重量%と、硬化促進剤として2−フェニル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業(株)製、2P4MZ)0.05重量%と、トリフェニルホスフィンと1,4−ベンゾキノンとの付加物0.15重量%、低応力化材としてアクリロニトリルブタジエンゴム(宇部興産(株)製、CTBN1008SP、カルボキシル基末端ブタジエンアクリルゴム)1.2重量%と、無機充填材としてシリカ(アドマテックス(株)製、SO−25H、平均粒子径0.7μm)50.0重量%とした。
無機充填材を用いずに封止用樹脂組成物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。
第1エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、EXA−830LVP、エポキシ当量161)56.1重量%と、第2エポキシ樹脂としてジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、RE−810NM、エポキシ当量210)18.7重量%と、シリコーン変性エポキシ樹脂としてシリコーン化合物(東芝シリコーン(株)製、TSL−9906)とビスフェノールAの5:1の反応物3.7重量%と、第1硬化剤(第1フラックス活性硬化剤)として予め130℃、5torrで3時間真空乾燥したゲンチジン酸(みどり化学(株)製、ゲンチジン酸「2,5−ジヒドロキシ安息香酸」、融点202℃)15.0重量%と、第2硬化剤(第2フラックス活性硬化剤)として予め80℃、5torrで3時間真空乾燥したセバシン酸(東京化成工業(株)製、セバシン酸、融点134℃)3.7重量%と、硬化促進剤として2−フェニル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業(株)製、2P4MZ)0.15重量%と、トリフェニルホスフィンと1,4−ベンゾキノンとの付加物0.35重量%、低応力化材としてアクリロニトリルブタジエンゴム(宇部興産(株)製、CTBN1008SP、カルボキシル基末端ブタジエンアクリルゴム)2.3重量%とした。
1.半田バンプ接続性
上述の方法により、半田バンプ接続を行った10個の回路基板をハンドプローブ型のテスターを用いて導通をチェックし、導通が取れたものを良品とした(導通不良パッケージ数/総パッケージ数)。
半田バンプ接続を行い、硬化させた接続率100%のパッケージ10個を選び、30℃、60%、72時間吸湿させたあと最大温度260℃のリフローに3回通過させ、封止樹脂外観クラック、界面の剥離状態をSATで調べた。界面の剥離状態は一箇所でも剥離が生じたパッケージを不良とした(剥離発生パッケージ数/総パッケージ数)。
吸湿リフロー試験を行ったパッケージ10個のうち不良でなかったものについて、引き続き−55℃、30分/−125℃、30分の条件でT/C試験を行った。クラック、剥離の状態を250サイクルおき最大1000サイクル観察した。界面の剥離状態は一箇所でも剥離が生じたパッケージを不良とした(チップクラック又は剥離発生パッケージ数/総パッケージ数)。
また、実施例1〜3および6〜11は、吸湿処理後においても剥離が生じなかった。
また、実施例1〜3、7および9〜11は、温度サイクル試験後においても剥離が生じなかった。
11 パッド部
12 シリンジ
2 樹脂組成物
2’ 封止材
3 半導体素子
31 半田バンプ
32 フリップチップボンダー
4 半田リフロー炉
10 半導体装置
Claims (9)
- 半導体素子と基板との間を封止するために用いる樹脂組成物であって、
ビスフェノールF型エポキシ樹脂で構成された第1エポキシ樹脂と、
ジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂で構成された第2エポキシ樹脂と、
エポキシ基を含むシリコーン化合物とビスフェノールAとの反応物で構成されたシリコーン変性エポキシ樹脂と、
セバシン酸で構成された、フラックス活性を有する第2硬化剤と、
2,5−ジヒドロキシ安息香酸またはフェノールフタリンで構成された、フラックス活性を有し、前記第2硬化剤よりも融点が50〜120℃高い第1硬化剤と、
イミダゾール化合物と、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物と、で構成された硬化促進剤と、
無機充填材と、を含むことを特徴とする樹脂組成物。 - 前記無機充填材の含有量は、前記樹脂組成物全体の80重量%以下である請求項1または2に記載の樹脂組成物。
- 前記第1硬化剤の含有量は、当該樹脂組成物全体の1〜30重量%である請求項1ないし3のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 前記第2硬化剤の含有量は、当該樹脂組成物全体の0.1〜10重量%である請求項1ないし4のいずれかに記載の樹脂組成物。
- さらに、フラックス作用を有する化合物として安息香酸を含む請求項1ないし5のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載の樹脂組成物で構成されていることを特徴とする封止材。
- 請求項7に記載の封止材で、半導体素子と基板との間が封止されていることを特徴とする半導体装置。
- 基板の半導体素子が搭載される部分に請求項1ないし6のいずれかに記載の樹脂組成物を塗布する塗布工程と、
半導体素子を搭載し、仮圧着する仮圧着工程と、
前記樹脂組成物を硬化する硬化工程とを有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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