JP5387874B2

JP5387874B2 - 液状封止樹脂組成物を用いた半導体装置の製造方法

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Publication number: JP5387874B2
Application number: JP2007270073A
Authority: JP
Inventors: 義信尾崎; 直也鈴木; 悟土田
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2027-10-17
Also published as: JP2009096886A

Description

本発明は、液状封止樹脂組成物を用いた半導体装置の製造方法に関する。

電子機器の高性能化に伴い、半導体パッケージには多ピン化、高速化、高信頼性が求められるようになり、従来の金ワイヤを用いた実装方式からＩＣチップの電極面を基板側に向けてチップと基板を一括接続するＦＣ−ＢＧＡ（ＦｌｉｐＣｈｉｐＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）へと移行している。
このようなフリップチップパッケージは通常チップと基板とのすき間に毛細管現象を利用して液状封止樹脂組成物を用いて封止する方式が採用されている。しかし、この方式では、ＩＣチップや基板の半田酸化膜を除去するためにフラックス材を塗布する工程、パッケージを組み立てる工程、フラックス残渣を洗浄する工程、液状封止樹脂組成物を塗布する工程、樹脂を硬化させる工程とが必要であり、プロセス工程が非常に長いという問題がある。また、ＦＣ−ＢＧＡは、多ピン化、狭ピッチ化、狭ギャップ化する傾向にあり、液状封止樹脂組成物の注入が技術的に困難になってきている。その問題を解決するため、樹脂材料自体にフラックス機能を持たせ、フリップチップ及び基板の端子接合と樹脂封止を同時に行うことを目的に先塗布型の液状封止樹脂組成物が提案されている（特許文献１参照）。この液状封止樹脂組成物は、一般的に液状エポキシ樹脂、硬化剤、フラックス成分、場合によっては高信頼性を確保するためにフィラが添加されるが、材料自体がフラックス作用を有していればよいので、硬化剤や主剤自体にフラックス作用を及ぼすような官能基を付けることも考えられる。また、半田で形成されている端子を接合させかつ樹脂の硬化を一括で行わなければならない。この場合、樹脂には、半田の酸化皮膜を除去する機能が必要なため一般的には樹脂に酸性度の強いカルボン酸系化合物が添加される。しかし、カルボン酸系化合物は樹脂のイオン性不純物や電気伝導度を悪化させるため絶縁不良を招いたり、また信頼性試験のＰＣＴやＨＡＳＴ処理による吸湿の際に接着力を低下させるため耐湿信頼性を悪化させる恐れがあった。そこで酸性度の高い添加剤を含有せずに、フラックス機能を有する硬化促進剤として強塩基化合物及び／又はその塩を用いるとはんだ酸化皮膜の除去が可能であること、吸湿処理による信頼性を低下しないこと等が見出された（特許文献２参照）。しかし、この場合、フィラが４０重量％以上添加されているためリフロー炉で加熱してチップの自重のみで端子接合を行おうとすると、フィラを排除することができず、端子間に噛み込みが生じ、端子接合を行なうことは困難であった。また、フラックス成分の添加量が多い場合、加熱時の液状封止樹脂組成物の粘度の増加により半田が溶融する前に硬化が完了してしまい、端子間の接合を行なうことができなかった。

特開平０４−２８０４４３号公報特開２００６−１８８５７３号公報

本発明は、フリップチップパッケージの端子接合と封止をリフロー加熱により一括に行うことができ、高接続信頼を有する液状封止樹脂組成物を用いた半導体装置の製造方法を提供するものである。

本発明は、［１］リフロー炉を用いたリフロー加熱により液状封止樹脂組成物を用いてフリップチップパッケージの端子接合と封止を同時に行う半導体装置の製造方法において、該液状封止樹脂組成物の粘弾性測定における粘度が、リフロー予備加熱時の温度及び時間が１５０〜１８０℃、１２０ｓ以内で０．１〜１Ｐａ・ｓの範囲であり、且つ、リフローの本加熱温度が２６０℃以上で、その温度でのゲルタイムが３０ｓ以下であり、リフロー炉のリフロー予備加熱温度が１５０〜１８０℃で少なくとも１２０ｓ、リフロー本加熱温度２６０℃以上で少なくとも３０秒のリフロープロファイルを有する半導体装置の製造方法に関する。
また、本発明は、［２］液状封止樹脂組成物が、（Ａ）二官能以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）フラックス作用を有する硬化促進剤を含有する無溶剤型液状エポキシ樹脂組成物であって、（Ｂ）硬化剤が芳香族アミンであり、（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｃ）フラックス作用を有する硬化促進剤との合計量における（Ｃ）フラックス作用を有する硬化促進剤の重量比率が０．０４〜０．０７であることを特徴とする上記［１］に記載の半導体装置の製造方法に関する。ここで、（Ｃ）フラックス作用を有する硬化促進剤が、ＤＢＵの塩を含有すると特に好ましい。
また、本発明は、［３］上記［１］又は［２］に記載の半導体装置の製造方法によって得られる半導体装置に関する。

本発明の半導体装置の製造方法により、フリップチップパッケージの端子接合と封止をリフロー加熱により一括に行うことができ、ボイドレスで高接続信頼性を有する半導体装置を製造することができる。

本発明について詳細に説明する。
本発明は、リフロー炉を用いたリフロー加熱により液状封止樹脂組成物を用いてフリップチップパッケージの端子接合と封止を同時に行う半導体装置の製造方法において、該液状封止樹脂組成物の粘弾性測定における粘度が、リフロー予備加熱時の温度及び時間が１５０〜１８０℃、１２０ｓ以内で０．１〜１Ｐａ・ｓの範囲であり、且つ、リフローの本加熱温度が２６０℃以上で、その温度でのゲルタイムが３０ｓ以下であり、リフロー炉のリフロー予備加熱温度が１５０〜１８０℃で少なくとも１２０ｓ、リフロー本加熱温度２６０℃以上で少なくとも３０秒のリフロープロファイルを有する半導体装置の製造方法である。
本発明で用いる粘弾性測定とは、被測定物をパラレルプレートで挟み込み、ある外力をかけながらその粘弾性や粘度を測定するものであり、被測定物の粘度挙動や弾性率における温度依存性やその他の外力に対する依存性を測定するのに適している。ここでは、そのパラレルプレートなどの回転運動距離を歪み、角速度を振動数と呼ぶ。
本発明による液状封止樹脂組成物は、温度一定での粘弾性測定における粘度挙動が、リフローの予備加熱温度及び時間が、１５０〜１８０℃、１２０ｓ以内で１Ｐａ・ｓ以下であり、より好ましくは、０．１〜１Ｐａ・ｓの範囲であり、且つ、リフローの本加熱温度が２６０℃以上で、その温度でのゲルタイムが３０ｓ（秒）以下である。本発明は、脱鉛半田端子を対象としたフリップチップパッケージの端子接合と封止をリフロー加熱により同時に行うことを目的としており、粘度がリフロー予備加熱１５０〜１８０℃、１２０ｓ以内において１Ｐａ・ｓを超えると、樹脂全体の粘度自体が高くなり、半田バンプの接合時に半田が濡れ拡がることを抑制してしまうため、その接合率の低下を招く可能性があり、また０．１Ｐａ・ｓ未満では、粘度が低すぎるためリフロー炉の僅かな振動によりチップずれを生じる可能性があるため好ましくない。また、リフロー予備加熱１５０〜１８０℃から、本加熱温度２６０℃に昇温する間に半田バンプが溶融し、その後３０ｓ以内に液状封止樹脂組成物が硬化しなければならず、それ以上の時間を要すると樹脂が未硬化状態になってしまう。
本発明における液状封止樹脂組成物の動的粘弾性測定において、その時の測定条件は、歪み値１００〜２００％、振動数１ｒａｄ／ｓｅｃである。

本発明で用いる液状封止樹脂組成物は、（Ａ）二官能以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）フラックス作用を有する硬化促進剤を含有する無溶剤型液状エポキシ樹脂組成物であって、（Ｂ）硬化剤が芳香族アミンであり、（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｃ）フラックス作用を有する硬化促進剤との合計量における（Ｃ）フラックス作用を有する硬化促進剤の重量比率が０．０４〜０．０７であると好ましいものである。
本発明に用いる（Ａ）液状エポキシ樹脂は、特に制限はなく、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ、ナフタレンジオール、水添ビスフェノールＡ等とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめとするフェノール類とアルデヒド類とを縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したもの、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、及び脂環族エポキシ樹脂などを用いることができる。
特に、本発明では、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、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも１種を用いることが望ましく、これらは単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、発明の目的を損なわない範囲であれば固形のエポキシ樹脂を併用しても良い。さらには粘度調整のためエポキシ基を有する反応性希釈剤を混合しても良い。エポキシ基を有する反応性希釈剤としては例えばｎ−ブチルグリシジルエーテル、バーサティック酸グリシジルエーテル、スチレンオキサイド、エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、ブチルフェニルグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルがあり、これらの内の１種類あるいは複数種と併用しても良い。これらのエポキシ樹脂は、十分に精製されたもので、イオン性不純物が少ないものが好ましい。例えば、遊離Ｎａイオン、遊離Ｃｌイオンは５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。

本発明に用いる（Ｂ）硬化剤は、芳香族アミンであれば特に制限はなく、組成物が液状であれば硬化剤は固形の芳香族アミンを使用しても良いし、液状及び固形の芳香族アミンを併用しても良い。芳香族アミンとしては、例えば、エピキュアＷ、エピキュアＺ（いずれも油化シェルエポキシ株式会社製商品名）、カヤハードＡ−Ａ、カヤハードＡ−Ｂ、カヤハードＡ−Ｓ（いずれも日本化薬株式会社製商品名）、トートアミンＨＭ−２０５（東都化成株式会社製商品名）、アデカハードナーＥＨ−１０１、アデカハードナーＥＨ−Ｍ３２（いずれも旭電化工業株式会社製商品名）、エポミックＱ−６４０、エポミックＱ−６４３（いずれも三井化学株式会社製商品名）、ＤＥＴＤＡ８０（Ｌｏｎｚａ社製商品名）等が挙げられ、これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｂ）硬化剤との当量比は特に制限はないが、それぞれの未反応分を少なくするため、エポキシ樹脂のエポキシ基１当量に対して硬化剤を０．６〜１．６当量の範囲に設定することが好ましく、０．７〜１．４当量がより好ましく、０．８〜１．２当量がさらに好ましい。０．６〜１．６当量の範囲からはずれた場合、未反応分が多くなり信頼性が低下する傾向がある。
ここで、芳香族アミンの当量はエポキシ基１個に対しアミノ基の活性水素１個が反応するものとして計算される。

本発明に用いる（Ｃ）フラックス作用を有する硬化促進剤は、塩基性化合物の塩であれば特に制限がなく、塩基性化合物としては３級アミン類、ＤＢＵ（１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７）、ＤＢＮ等が例示されるが、特に、本発明では半導体装置の信頼性の点からＤＢＵの塩を用いるのが好ましい。フラックス作用とは半田の表面の酸化膜を還元除去し、基板と接合できるようにする作用のことをいう。この例として、たとえば、Ｕ−ＣＡＴＳＡ１（ＤＢＵ−フェノール塩）、Ｕ−ＣＡＴＳＡ１０２（ＤＢＵ−オクチル酸塩）、Ｕ−ＣＡＴＳＡ５０６（ＤＢＵ−ｐ−トルエンスルホン酸塩）、Ｕ−ＣＡＴＳＡ６０３（ＤＢＵ−蟻酸塩）、Ｕ−ＣＡＴＳＡ８１０（ＤＢＵ−オルソフタル塩）、Ｕ−ＣＡＴＳＡ８４１（ＤＢＵ−フェノールノボラック樹脂塩）（いずれもサンアプロ株式会社製商品名）、ＴＯＹＯＣＡＴＡＣ−７１０（ＤＢＵ−トリメリット酸塩）、ＴＯＹＯＣＡＴＡＣ−７２２（ＤＢＵ−テレフタル酸塩）、ＴＯＹＯＣＡＴＡＣ−７４０（ＤＢＵ−シアヌル酸塩）（いずれも東ソー株式会社製商品名）、ＤＢＵ−マレイン酸塩を挙げることができる。
これらＤＢＵの塩の配合量は、（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｃ）硬化促進剤の合計量に対する、（Ｃ）フラックス作用を有する硬化促進剤の配合比率がエポキシ樹脂１に対しての重量比率で０．０２〜０．１までの範囲が好ましく、より好ましくは０．０４〜０．０７の範囲である。硬化促進剤の配合量が下限値を下回ると硬化性や半田の酸化皮膜除去性が悪化し、逆に上限値を超えると組成物の常温（１５〜２５℃）での粘度が上昇するためボイドや接合性が悪化し、またＴｇ（ガラス転移温度）が低下するため好ましくない。

本発明には必要に応じて、無機充填剤、カップリング剤、可撓化剤、着色剤などを用いることができる。無機充填剤は、エポキシ樹脂組成物の低熱膨張化、剛性、熱伝導性の付与などを目的に配合するものであり、通常溶融シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、窒化けい素、窒化ボロン、炭化けい素などを用いることができるが、特に、溶射法で製造される実質的に球状溶融シリカが好ましい。チップのバンプと回路基板の隙間での液状封止樹脂組成物の噛み込みによる接合不良を防止するには、少ない方が良く、入っていない方がより好ましい。

カップリング剤は、無機充填剤と樹脂の濡れ、被着体との接着性改善効果があり、具体的には、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドトリメトキシシラン、γ−ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、イミダゾールシランなどを用いることができる。
可撓化剤としてはシリコン、アクリル及びポリオレフィン系エラストマーあるいはその粉末、着色剤としてはカーボンブラック、有機染料、有機顔料、酸化チタン、鉛丹、ベンガラなどを用いることができる。

本発明の液状エポキシ樹脂組成物の製造方法は、特に制限されないが、上記各種成分を均一に分散混合できる方法であれば良い。一般的な方法としては、三本ロール、らいかい機、プラネタリミキサー等による分散混練を挙げることができる。本発明の液状エポキシ樹脂組成物による半導体素子の樹脂封止は通常ディスペンス方式によって行われる。
図１に、本発明の液状エポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置の製造方法により製造される本発明の半導体素子を基板と電気的に接続し、固定した半導体装置の一例の縦断面図を示す。図１に示すように、配線回路基板３の片面すなわち回路形成面に半導体素子の複数の接続用電極部（バンプ）４を介して半導体素子１が搭載された構造をとる。
配線回路基板３と半導体素子１との間に本発明で用いる液状エポキシ樹脂組成物の硬化物である封止樹脂層８が形成されている。
なお、上記配線回路基板３の回路と半導体素子１の電極とを電気的に接続する上記複数の接続用電極部４は、予め配線回路基板３面に配設されてもよいし、半導体素子１面に配設されていてもよい。
さらには、予め配線回路基板３面及び半導体素子１面の双方にそれぞれ配設されてもよい。
配線回路基板３の材質としては、有機質と無機質のいずれでもよく、特に制限するものではないが、大別して、セラミック基板、プラスチック基板があり、前記プラスチック基板としては、例えば、エポキシ基板、ビスマレイミドトリアジン基板、ポリイミド基板等が挙げられる。
複数の接続用電極部４の材質としては、脱鉛の半田バンプが好ましく、例えば錫バンプ、銀−錫バンプ、銀−錫−銅バンプ等が挙げられ、また、配線回路基板３上の電極部が上記の材質からなるものに対しては、図中の接続用電極部４は金バンプ、銅バンプ等であっても良い。

半導体素子１は、特に制限されず、通常使用されるものが使用できる。
例えば、シリコン、ゲルマニウムなどの元素半導体、ガリウム−ヒ素、インジウム−リン等の化合物半導体等の各種半導体が使用される。

本発明の液状封止樹脂組成物を用いた半導体装置の製造方法について、接続用電極部として半田バンプを用いた一例を挙げて図面に基づき順を追って説明する。
図２は、半導体装置（電子部品装置）の製造工程の一例を示す概略断面図である。
図２（ａ）に示すように配線回路基板３上に、本発明の液状封止樹脂組成物５をディスペンサー７により塗布する。
ついで、図２（ｂ）に示すように、上記（ａ）の基板の液状封止樹脂組成物５の上の所定位置に、基板の回路と電気的接合させるための複数の半田バンプ製接続用電極部（ジョイントボール）４が設けられた半導体素子１をチップ搭載ツール６を用いて接続用電極部４が溶融しない温度で仮搭載し、かつ、半導体素子１と配線回路基板３との間の空隙内に溶融状態の液状エポキシ樹脂組成物５を充填させる。

ついで、図２（ｃ）に示すように、液状封止樹脂組成物５をリフロー炉等の加熱ステージ上で図３に示す半田リフロー工程で加熱を行う。図に示す予備加熱時には液状封止樹脂組成物５が十分に低粘度を保持し、半導体素子１の自重のみで接続用電極部４と配線回路基板３が接触し、（Ｃ）フラックス作用を有する硬化促進剤が十分に活性化し、半田の酸化膜を除去する。その後、本加熱により接続用電極部４を溶融させて配線回路基板３の電極２に半田付けを行い、半田接合後に液状封止樹脂組成物５が硬化し、封止樹脂層８を得る。このようにして、図１に示す半導体装置（電子部品装置）を製造する。
なお、上記半導体装置の製造方法では、複数の接続用電極部４が設けられた半導体素子１を用いた場合について述べたが、これに制限するものではなく、例えば予め配線回路基板３に複数の接続用電極部４が配設されたものを用いてもよい。
配線回路基板３上に、液状封止樹脂組成物５を塗布する方法は、ディスペンス法の他、印刷法、転写法などが挙げられる。
また、液状封止樹脂組成物５の厚み及び重量は、上記同様、搭載される半導体素子１の大きさ及び半導体素子に設けられた球状の接続用電極の大きさ、すなわち、半導体素子１と配線回路基板３との空隙を充填し、封止することにより形成される封止樹脂層８の占める容積により、適宜に設定される。
また、上記半導体装置の製造方法において、上記（ｂ）の仮実装時には、必ずしも液状封止樹脂組成物５を加熱しなくてもよい。
また、上記半導体装置の製造方法において、上記（ｃ）のリフロー炉での加熱時には、本発明の液状封止樹脂組成物は、例えば、ＪＥＤＥＣ（ＪｏｉｎｔＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｕｎｃｉｌ）規格Ｊ−ＳＴＤ−０２０ＣのＰｂフリーはんだ対応に基づき作製したリフロープロファイル（予備加熱：１５０〜１８０℃の温度範囲、加熱時間１２０ｓ、本加熱：ピーク温度が２６０℃、加熱時間６０ｓ）で用いる場合には、液状封止樹脂組成物の粘弾性測定における粘度挙動が、１５０〜１８０℃、１２０ｓ以内で１Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、また、２６０℃以上でのゲルタイムが３０ｓ以下であることが好ましい。

本発明で得られる液状封止樹脂組成物は、セラミックス、ガラス／エポキシ、ポリイミドなどの基板に樹脂封止されたＬＳＩ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタなどの能動素子、コンデンサ、抵抗、コイルなどの受動素子などとともにベアの半導体チップをフリップチップ実装するＣＯＢ（ＣｈｉｐｏｎＢｏａｒｄ）、モジュール、カードなどのベアチップと基板の隙間を充填する封止材として用いるのが好ましい。
また、パッケージレベルでフリップチップ実装を行うＦＣ−ＢＧＡ（ＦｌｉｐｃｈｉｐＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）、ＥＢＧＡ（ＥｎｈａｎｃｅｄＢＧＡ）、ＡＢＧＡ（ＡｄｖａｎｃｅｄＢＧＡ）、Ｓｔａｃｋｅｄ−ＢＧＡ、ＳＩＰ（ＳｙｓｔｅｍｉｎＰａｃｋａｇｅ）などのベアチップと基板の隙間を充填する封止材として用いるのが好ましい。
なお、ＢＧＡ、ＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅ／ＳｃａｌｅＰａｃｋａｇｅ）、ＷＬ−ＣＳＰ（ＷａｆｅｒＬｅｖｅｌＣＳＰ）などの最新のパッケージは、端子がエリアアレイ構造になっており、基板への実装形態はフリップチップ実装と同じである。特に携帯電話のようなモバイル型の電子機器においては接合部の耐衝撃性が厳しく要求されており、接続信頼性を確保するためパッケージと基板の隙間を補強用の樹脂組成物で封止することがある。本発明の液状封止樹脂組成物はこのような用途にも用いることができる。

また、従来から液状封止樹脂組成物によって封止が行われていた、キャリアテープにバンプを介して半導体チップを接合したＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）、セラミックス、ガラス／エポキシ、ポリイミド基板などにベアチップをワイヤボンディング法で搭載したＣＯＢ、モジュール、カード、ＢＧＡ、ＣＳＰなどの樹脂封止にも用いることができる。特に、素子の回路形成面と無機基板または有機基板の回路形成面とが対向し、前記素子の電極と前記基板の回路とがバンプを介して電気的に接続されているフリップチップ実装型で、前記素子と前記基板との隙間に液状エポキシ樹脂組成物が充填されているものが特に好ましい。
また、プリント回路板にも本発明の液状封止樹脂組成物は有効に使用できる。

次に実施例により本発明を説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に制限されるものではない。なお、液状封止樹脂組成物の諸物性及びボイドの観察、接続などの実装性評価は以下の方法及び条件で行った。ゲルタイムは、作製した液状封止樹脂組成物を２６０℃ホットプレート上でタックフリーになる状態までの時間をゲルタイムとして測定した。結果を表１に示す。また、液状封止樹脂組成物の粘度は、作製した液状封止樹脂組成物をＴＡＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製レオメーター（ＡＲ２０００）を用いて、１５０℃及び１８０℃の一定温度で測定した。そのときの振動数は１ｒａｄ／ｓｅｃ、歪みを２００％と一定とした。結果を表１に示し、測定時間と粘度の関係をそれぞれ図４及び図５に示す。ボイド観察は、液状封止樹脂組成物をアンダーフィルした半導体装置の内部を超音波探傷装置ＨＹＥ−ＦＯＣＵＳ（株式会社日立建機株式会社製）で観察し、ボイドの有無を調べた。半田接合性については、導通検査により１９３６バンプ全てに導通とれたものを「○」、それ以外を「×」として評価した。バンプと受け半田の断面観察を行い、バンプと受け半田の界面が濡れ、均一に接合しているものを「○」、それ以外を「×」として評価した。

実装評価に使用した半導体装置の諸元は、チップサイズ：１０．０４×１０．０４×０．７３ｍｍ（回路はアルミのジグザグ配線、パッシベーション：ポリイミド膜）、半田バンプ：Ｓｎ／３Ａｇ／０．５Ｃｕ（融点２１７℃、直径１００μｍ、１９３６ｐｉｎ）、バンプピッチ：２００μｍ、基板サイズ：２０×２０×０．５６ｍｍ、基板仕様（ガラス基材エポキシ樹脂銅箔張り積層板；Ｅ６７９ＦＧ（日立化成工業株式会社製、電解Ｎｉ−Ａｕめっき）、チップ／基板間のギャップ：５０μｍである。

次に半導体装置の作製手順を示す。まず、表１に示す配合割合で計量した各素材を真空擂潰機に入れ、５ｔｏｒｒに減圧しながら約２０分間混練して目的とする５種類の液状エポキシ樹脂組成物を得た。次に、デイスペンサーを用いこれらの液状エポキシ樹脂組成物を配線回路基板上に塗布した。次にチップと回路基板の位置合せをフリップチップボンダ（パナソニック製、ＦＣＢ３）を用いて行った後、リフロー装置（古河電工株式会社製、ＸＭＡ−６４５ＰＣ）を用いてＪＥＤＥＣ（ＪｏｉｎｔＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｕｎｃｉｌ）規格Ｊ−ＳＴＤ−０２０ＣのＰｂフリーはんだ対応に基づき作製したリフロープロファイル（予備加熱：１５０〜１８０℃の温度範囲、加熱時間１２０ｓ、本加熱：ピーク温度が２６０℃、加熱時間６０ｓ）で加熱を行ない目的とする樹脂封止型半導体装置を得た。液状封止樹脂組成物の物性、実装性評価結果を表１に纏めて示した。

＊１：エポキシ当量１６０
＊２：エポキシ当量９５
＊３：活性水素当量４５
＊４：１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７

表１及び図４、図５に示したように、実施例１及び２ではリフロー予備加熱温度１５０℃、１８０℃でも十分低粘度を維持しており、２６０℃へ昇温する過程で半田バンプが溶融し、樹脂が完全に硬化するため半田バンプの濡れ、導通試験及び硬化状態ともに良好な結果が得られている。一方、比較例１では、材料粘度が低いが、フラックス活性が弱いためはんだバンプを溶融温度まで加熱しても溶融せずに基板端子面に濡れ広がらず、加熱終了後も樹脂が未硬化状態である。加えて、硬化を速めた比較例２及び３においても、半田溶融時に高粘度化（ゲル化）しており、半田バンプの濡れを示さず、電気的な導通も確保できない。これはバンプが溶融し接合する前に樹脂材料が硬化してしまい、バンプ接合を妨げていることを意味している。

半導体装置（電子部品装置）の一例を示す概略断面図である。半導体装置（電子部品装置）の製造工程の一例を示す概略断面図である。本発明の実装方法における温度プロファイルを示す図である。本発明で用いる液状封止樹脂組成物の粘弾性測定における１５０℃一定温度での測定時間と粘度の関係を示すグラフである。本発明で用いる液状封止樹脂組成物の粘弾性測定における１８０℃一定温度での測定時間と粘度の関係を示すグラフである。

符号の説明

１半導体素子
２電極
３配線回路基板
４接続用電極部
５液状封止樹脂組成物（液状エポキシ樹脂組成物）
６チップ搭載ツール
７ディスペンサー
８封止樹脂層

Claims

リフロー炉を用いたリフロー加熱により液状封止樹脂組成物を用いてフリップチップパッケージの端子接合と封止を同時に行う半導体装置の製造方法において、該液状封止樹脂組成物の粘弾性測定における粘度が、リフロー予備加熱時の温度及び時間が１５０〜１８０℃、１２０ｓ以内で０．１〜１Ｐａ・ｓの範囲であり、且つ、リフローの本加熱温度が２６０℃以上で、その温度でのゲルタイムが３０ｓ以下であり、リフロー炉のリフロー予備加熱温度が１５０〜１８０℃で少なくとも１２０ｓ、リフロー本加熱温度２６０℃以上で少なくとも３０秒のリフロープロファイルを有し、
前記液状封止樹脂組成物が、（Ａ）二官能以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）フラックス作用を有する硬化促進剤を含有する無溶剤型液状エポキシ樹脂組成物であり、
前記（Ａ）エポキシ樹脂が、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂及びグリシジルアミン型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも１種の液状エポキシ樹脂であり、前記（Ｂ）硬化剤が、液状芳香族アミンであり、前記（Ｃ）硬化促進剤が、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７であり、
（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｃ）フラックス作用を有する硬化促進剤との合計量における（Ｃ）フラックス作用を有する硬化促進剤の重量比率が０．０４〜０．０７であることを特徴とする半導体装置の製造方法。