JP5532582B2 - Method for sealing flip-chip type semiconductor device, method for selecting chip-on-chip underfill material, and flip-chip type semiconductor device - Google Patents

Method for sealing flip-chip type semiconductor device, method for selecting chip-on-chip underfill material, and flip-chip type semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP5532582B2
JP5532582B2 JP2008282790A JP2008282790A JP5532582B2 JP 5532582 B2 JP5532582 B2 JP 5532582B2 JP 2008282790 A JP2008282790 A JP 2008282790A JP 2008282790 A JP2008282790 A JP 2008282790A JP 5532582 B2 JP5532582 B2 JP 5532582B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chip
semiconductor device
less
epoxy resin
flip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2008282790A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010111711A (en
Inventor
治由 桑原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP2008282790A priority Critical patent/JP5532582B2/en
Publication of JP2010111711A publication Critical patent/JP2010111711A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5532582B2 publication Critical patent/JP5532582B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Description

本発明は、半導体装置の封止に際し、チップ・オン・チップ(以下、「COC」と表記する。)用アンダーフィル材として、基板、素子等の間の隙間侵入性と該素子への汚染防止(ブリード防止)の機能を併わせもつ半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物を用いてフリップチップ型半導体装置を封止する方法、COC用アンダーフィル材の選定方法、及び、該封止する方法か又は該選定方法で選定されたCOC用アンダーフィル材で封止されたフリップチップ型半導体装置に関するものである。 According to the present invention, as an underfill material for chip-on-chip (hereinafter referred to as “COC”) when sealing a semiconductor device, gap penetration between substrates, elements, etc., and prevention of contamination of the elements are prevented. Method of sealing a flip-chip type semiconductor device using a liquid epoxy resin composition for sealing a semiconductor having a function of (bleed prevention), a method of selecting an underfill material for COC, and a method of sealing Alternatively , the present invention relates to a flip chip type semiconductor device sealed with a COC underfill material selected by the selection method .

電気機器の小型、軽量化、高性能化にともない半導体の実装方法も多様化している。ピン挿入タイプから表面実装、そしてベアチップ実装の一つにフリップチップ実装がある。フリップチップ実装とは、LSIチップの配線パターン面に高さ10μmから100μm程度のバンプといわれる電極を数個から数千個形成し、基板の電極を導電ペーストあるいは半田等で接合する方式である。このため、フリップチップの封止保護に用いる封止材料は、基板とLSIチップ等の隙間に浸透させる必要がある。従来のフリップチップ用アンダーフィル材として使用される液状エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と硬化剤及び無機充填材を配合し、信頼性を高めるため、半導体チップや基板、バンプと線膨張係数を一致させるため多量の無機充填材を配合する必要がある。一方、COC構造は、一般的に下のチップ周辺上より、信号を伝達するためのリード線が基板に向けて張り出されており、このリード線を固定するパッドがチップ上周辺に設置されている。更に、このチップは、軽薄短小を要求される部位に設置されるため、フリップチップ及びその周辺素子を微細にする必要があり、その際、一般のアンダーフィル材以上に基板、素子等の間の隙間侵入性が要求されるとともに、アンダーフィル後のリード線を結線するパッド等の周辺素子へのブリードを防止する必要がある。
しかしながら、COC用アンダーフィル材として、このような隙間侵入性とブリード防止の機能を充分に併わせもつ液状エポキシ樹脂組成物が存在していない実情がある。
As electronic devices become smaller, lighter, and have higher performance, semiconductor mounting methods are also diversifying. One of pin insertion type, surface mounting, and bare chip mounting is flip chip mounting. Flip-chip mounting is a method in which several to several thousand electrodes called bumps having a height of about 10 μm to 100 μm are formed on the wiring pattern surface of an LSI chip, and the electrodes on the substrate are joined with a conductive paste or solder. For this reason, the sealing material used for flip-chip sealing protection needs to penetrate into the gap between the substrate and the LSI chip. Liquid epoxy resin compositions used as conventional flip-chip underfill materials contain an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler, and have the same linear expansion coefficient as semiconductor chips, substrates, and bumps in order to increase reliability. Therefore, it is necessary to add a large amount of inorganic filler. On the other hand, in the COC structure, generally, lead wires for transmitting signals are projected from the upper periphery of the lower chip toward the substrate, and pads for fixing the lead wires are installed on the upper periphery of the chip. Yes. Furthermore, since this chip is installed at a site where lightness, thinness and smallness are required, it is necessary to make the flip chip and its peripheral elements finer. In addition to being required to penetrate the gap, it is necessary to prevent bleeding to peripheral elements such as pads for connecting lead wires after underfill.
However, there is a situation in which a liquid epoxy resin composition having such a gap penetration property and a function of preventing bleeding does not exist as an underfill material for COC.

なお、本発明に関連する先行技術文献としては、下記のものが挙げられる。
特開2001−200139号公報 特開2001−354751号公報
In addition, the following are mentioned as prior art documents relevant to the present invention.
JP 2001-200199 A Japanese Patent Laid-Open No. 2001-354751

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、半導体装置の封止に際し、COC用アンダーフィル材として、基板、素子等の間の隙間侵入性と該素子への汚染防止(ブリード防止)の機能を併わせもつ半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物を用いてフリップチップ型半導体装置を封止する方法、COC用アンダーフィル材の選定方法、及び、該封止する方法か又は該選定方法で選定されたCOC用アンダーフィル材で封止されたフリップチップ型半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and as a COC underfill material when sealing a semiconductor device, functions of interstitial space between substrates, elements, etc. and prevention of contamination (bleeding prevention) of the elements. A method for encapsulating a flip chip type semiconductor device using a liquid epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor, a method for selecting an underfill material for COC, and a method for encapsulating or selecting by the method for selecting It is an object of the present invention to provide a flip chip type semiconductor device sealed with a COC underfill material .

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を行なった結果、(A)ナフタレン型エポキシ樹脂、(B)酸無水物硬化剤:前記(A)成分中のエポキシ基1モルに対して0.3〜0.7モルとなる量、(C)平均粒子径が0.3〜0.8μmである球状シリカ粉末:前記(A)〜(C)成分の合計量に対して20〜60質量%となる量を含有し、かつ前記(C)成分の平均粒子径が、半導体装置の基板と素子間の隙間寸法に対して1/10以下である液状エポキシ樹脂組成物をチップ・オン・チップ用アンダーフィル材として用いてフリップチップ型半導体装置を封止する方法等が、有用であることを見出し、本発明をなすに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has (A) a naphthalene type epoxy resin, (B) an acid anhydride curing agent: with respect to 1 mol of the epoxy group in the component (A). An amount of 0.3 to 0.7 mol, (C) a spherical silica powder having an average particle diameter of 0.3 to 0.8 μm: 20 to 60 with respect to the total amount of the components (A) to (C) A liquid epoxy resin composition containing an amount of mass% and having an average particle diameter of the component (C) of 1/10 or less with respect to the gap dimension between the substrate and the element of the semiconductor device is chip-on- a method in which for sealing the flip chip type semiconductor device is used as an underfill material for chips, found to be a chromatic, the present invention has been accomplished.

従って、本発明は、下記に示す半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物をCOC用アンダーフィル材として用いてフリップチップ型半導体装置を封止する方法、COC用アンダーフィル材の選定方法、及び、該封止する方法か又は該選定方法で選定されたCOC用アンダーフィル材で封止されたフリップチップ型半導体装置を提供する。
請求項1:
(A)ナフタレン型液状エポキシ樹脂、
(B)酸無水物硬化剤:前記(A)成分中のエポキシ基1モルに対して0.3〜0.7モルとなる量、
(C)平均粒子径が0.3〜0.8μmである球状シリカ粉末:前記(A)〜(C)成分の合計量に対して20〜60質量%となる量
を含有し、かつ前記(C)成分の平均粒子径が、半導体装置の基板と素子間の隙間寸法に対して1/10以下である液状エポキシ樹脂組成物であって、
(i)室温(23〜25℃)下で作製された直後〜100時間後までの状態を初期とするとき、該初期の粘度が20Pa・s以下、
(ii)120℃に加熱された10μmの隙間を有する二枚重ねのガラス板の該隙間への端部から深さ10mmまでの侵入時間が60秒以下、及び
(iii)120℃の雰囲気下に置かれたSiの鏡面に3mg滴下し、広がりが止まった状態でのその直径、すなわち、短径と長径の平均値が5mm以下
なる特性を満足するものをチップ・オン・チップ用アンダーフィル材として用いてフリップチップ型半導体装置を封止する方法。
請求項2:
(A)ナフタレン型液状エポキシ樹脂、
(B)酸無水物硬化剤:前記(A)成分中のエポキシ基1モルに対して0.3〜0.7モルとなる量、
(C)平均粒子径が0.3〜0.8μmである球状シリカ粉末:前記(A)〜(C)成分の合計量に対して20〜60質量%となる量
を含有し、かつ前記(C)成分の平均粒子径が、半導体装置の基板と素子間の隙間寸法に対して1/10以下である液状エポキシ樹脂組成物において、
)室温(23〜25℃)下で作製された直後〜100時間後までの状態を初期とするとき、該初期の粘度が20Pa・s以下、
ii)120℃に加熱された10μmの隙間を有する二枚重ねのガラス板の該隙間への端部から深さ10mmまでの侵入時間が60秒以下、及び
iii)120℃の雰囲気下に置かれたSiの鏡面に3mg滴下し、広がりが止まった状態でのその直径、すなわち、短径と長径の平均値が5mm以下
なる特性を満足するものをフリップチップ型半導体装置の封止材として選定することを特徴とするチップ・オン・チップ用アンダーフィル材の選定方法。
請求項3:
請求項1記載の方法で封止されたフリップチップ型半導体装置。
請求項4:
請求項2記載の方法で選定されたチップ・オン・チップ用アンダーフィル材で封止されたフリップチップ型半導体装置。
Accordingly, the present invention provides a method for sealing a flip-chip type semiconductor device using the liquid epoxy resin composition for semiconductor sealing shown below as a COC underfill material, a method for selecting a COC underfill material, Provided is a flip-chip type semiconductor device sealed with a COC underfill material selected by the sealing method or the selection method.
Claim 1:
(A) Naphthalene type liquid epoxy resin,
(B) Acid anhydride curing agent: an amount of 0.3 to 0.7 mol relative to 1 mol of the epoxy group in the component (A),
(C) Spherical silica powder having an average particle diameter of 0.3 to 0.8 μm: containing an amount of 20 to 60% by mass with respect to the total amount of the components (A) to (C), and ( C) The liquid epoxy resin composition having an average particle size of the component of 1/10 or less with respect to the gap size between the substrate and the element of the semiconductor device ,
(I) When the initial state is from immediately after being produced at room temperature (23 to 25 ° C.) to after 100 hours, the initial viscosity is 20 Pa · s or less,
(Ii) an intrusion time from the end of the two-ply glass plate having a 10 μm gap heated to 120 ° C. to a depth of 10 mm is 60 seconds or less, and
(Iii) 3 mg is dropped on the mirror surface of Si placed in an atmosphere of 120 ° C., and the diameter in a state where the spread has stopped, that is, the average value of the minor axis and the major axis is 5 mm or less.
A method of encapsulating a flip-chip type semiconductor device using a material that satisfies the above characteristics as an underfill material for chip-on-chip.
Claim 2:
(A) Naphthalene type liquid epoxy resin,
(B) Acid anhydride curing agent: an amount of 0.3 to 0.7 mol relative to 1 mol of the epoxy group in the component (A),
(C) Spherical silica powder having an average particle diameter of 0.3 to 0.8 μm: containing an amount of 20 to 60% by mass with respect to the total amount of the components (A) to (C), and ( In the liquid epoxy resin composition in which the average particle diameter of the component (C) is 1/10 or less with respect to the gap dimension between the substrate and the element of the semiconductor device,
( I ) When the initial state is from immediately after being produced at room temperature (23 to 25 ° C.) to after 100 hours, the initial viscosity is 20 Pa · s or less,
( Ii ) The intrusion time from the edge of the two-ply glass plate having a 10 μm gap heated to 120 ° C. to the depth of 10 mm is 60 seconds or less, and ( iii ) is placed in an atmosphere at 120 ° C. 3 mg was dropped on the mirror surface of Si, and the diameter when the spread stopped, that is, the one satisfying the characteristic that the average value of the minor axis and the major axis was 5 mm or less was selected as the sealing material of the flip-chip type semiconductor device. A method for selecting an underfill material for chip-on-chip.
Claim 3:
A flip chip type semiconductor device sealed by the method according to claim 1.
Claim 4:
A flip-chip type semiconductor device sealed with a chip-on-chip underfill material selected by the method according to claim 2.

本発明によれば、半導体装置の封止に際し、COC用アンダーフィル材として、基板、素子等の間の隙間侵入性と該素子への汚染防止(ブリード防止)の機能を併わせもつ半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物を用いてフリップチップ型半導体装置を封止する方法、COC用アンダーフィル材の選定方法、及び、該封止する方法か又は該選定方法で選定されたCOC用アンダーフィル材で封止されたフリップチップ型半導体装置を提供することができる。 According to the present invention, when sealing a semiconductor device, as an underfill material for COC, there is provided a semiconductor sealing having both a function of entering a gap between a substrate and an element and preventing contamination (bleeding prevention) of the element. Method for sealing flip-chip type semiconductor device using liquid epoxy resin composition for use, method for selecting underfill material for COC, and method for sealing or underfill material for COC selected by the selection method It is possible to provide a flip-chip type semiconductor device sealed with .

以下、本発明について更に詳しく説明する。
本発明の液状エポキシ樹脂組成物は、(A)液状エポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)球状シリカ粉末を必須成分として含有する。
(A)液状エポキシ樹脂
液状エポキシ樹脂としては、1分子あたり2個以上のエポキシ基を持ち、常温(20〜30℃)で液状のものであればよく、一般に公知のものを使用することができる。
例えば、ビスフェノールA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F型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等がエポキシ樹脂として挙げられる。
特に、耐熱性や耐湿性に優れるビスフェノール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、ナフタレン型エポキシ樹脂を使用するのが好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The liquid epoxy resin composition of the present invention contains (A) a liquid epoxy resin, (B) a curing agent, and (C) a spherical silica powder as essential components.
(A) Liquid epoxy resin The liquid epoxy resin may be any liquid epoxy resin that has two or more epoxy groups per molecule and is liquid at room temperature (20 to 30 ° C.). .
For example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, glycidylamine type epoxy resin, alicyclic Examples of the epoxy resin include epoxy resin, cyclopentadiene type epoxy resin, and dicyclopentadiene type epoxy resin.
In particular, it is preferable to use a bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, a bisphenol AD type epoxy resin, or a naphthalene type epoxy resin having excellent heat resistance and moisture resistance.

また、下記構造のエポキシ樹脂も使用することができる。

Figure 0005532582
Moreover, the epoxy resin of the following structure can also be used.
Figure 0005532582

このようなエポキシ樹脂には、その合成過程で使用するエピクロルヒドリン由来の塩素が少量含まれるが、エポキシ樹脂における全塩素含有量は、1500ppm以下、望ましくは1000ppm以下である必要がある。また、100℃、50%エポキシ樹脂濃度における20時間での抽出水塩素が10ppm以下であることが好ましい。全塩素含有量が1500ppm超過、抽出塩素が10ppm超過の場合、半導体素子の信頼性、特に耐湿性に悪影響を与えるためである。
上記液状エポキシ樹脂は、1種単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
Such an epoxy resin contains a small amount of epichlorohydrin-derived chlorine used in the synthesis process, but the total chlorine content in the epoxy resin needs to be 1500 ppm or less, desirably 1000 ppm or less. Moreover, it is preferable that the extraction water chlorine in 20 hours in 100 degreeC and a 50% epoxy resin density | concentration is 10 ppm or less. This is because if the total chlorine content exceeds 1500 ppm and the extracted chlorine exceeds 10 ppm, the reliability of the semiconductor element, particularly the moisture resistance, is adversely affected.
The said liquid epoxy resin can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

(B)硬化剤
硬化剤としては、一般的に公知のものを使用することができる。
例えば、芳香族アミン系化合物、フェノール系化合物、酸無水物、カルボン酸が挙げられる。
特に、接着性、耐環境試験における信頼性の観点から、芳香族アミン、フェノール系化合物、酸無水物を使用するのが好ましい。
これらは1種単独又は2種以上を混合して用いても差し支えないが、2種以上を混合する場合は、保存安定性の悪化を考慮し、酸性物と塩基性物を併用することは好ましくない。
また、硬化剤として、フェノール系化合物、酸無水物を用いる場合は、作業性の観点から、本発明のエポキシ樹脂組成物は室温における適度な流動性が必要であり、硬化剤は25℃において液状であるものを使用することが望ましく、25℃において固形の硬化剤を使用する場合は、25℃において液状の硬化剤に溶解し、硬化剤全体で液状とするのが望ましい。
(B) As the curing agent curing agent, generally known curing agents can be used.
Examples include aromatic amine compounds, phenol compounds, acid anhydrides, and carboxylic acids.
In particular, aromatic amines, phenolic compounds, and acid anhydrides are preferably used from the viewpoint of adhesion and reliability in environmental resistance tests.
These may be used singly or in combination of two or more, but when two or more are mixed, it is preferable to use an acidic substance and a basic substance in consideration of deterioration of storage stability. Absent.
When a phenol compound or acid anhydride is used as the curing agent, the epoxy resin composition of the present invention needs to have an appropriate fluidity at room temperature from the viewpoint of workability, and the curing agent is liquid at 25 ° C. In the case of using a solid curing agent at 25 ° C., it is desirable to dissolve in a liquid curing agent at 25 ° C. and to make the entire curing agent liquid.

硬化剤としての芳香族アミン系化合物の具体例としては、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノフェニルメタン、2,4−ジアミノトルエン、1,4−ジアミノベンゼン、1,3−ジアミノベンゼン等が好ましく使用される。硬化剤としてこのような芳香族アミン系化合物を用いる場合は、エポキシ樹脂中のエポキシ基1モルに対して0.7〜1.2モル、特に、0.85〜1.05モルの芳香族アミン系化合物を配合することが望ましく、配合量が0.7モル未満では硬化性が不充分となる場合があり、1.2モルを超えるとポットライフが短くなる場合がある。   Specific examples of the aromatic amine compound as a curing agent include 3,3′-diethyl-4,4′-diaminophenylmethane, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-4,4′-diamino. Phenylmethane, 3,3 ′, 5,5′-tetraethyl-4,4′-diaminophenylmethane, 2,4-diaminotoluene, 1,4-diaminobenzene, 1,3-diaminobenzene and the like are preferably used. . When such an aromatic amine compound is used as a curing agent, 0.7 to 1.2 mol, particularly 0.85 to 1.05 mol of aromatic amine per mol of epoxy group in the epoxy resin. It is desirable to blend a system compound. If the blending amount is less than 0.7 mol, the curability may be insufficient, and if it exceeds 1.2 mol, the pot life may be shortened.

硬化剤としてのフェノール系化合物の具体例としては、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;パラキシリレン変性ノボラック樹脂、メタキシリレン変性ノボラック樹脂、オルソキシリレン変性ノボラック樹脂等のキシリレン変性ノボラック樹脂;ビスフェノールA型樹脂、ビスフェノールF型樹脂等のビスフェノール型フェノール樹脂;ビフェニル型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、フェノールアラルキル型樹脂、ビフェニルアラルキル型樹脂等のフェノール樹脂;トリフェノールメタン型樹脂、トリフェノールプロパン型樹脂等のトリフェノールアルカン型樹脂及びその重合体等のフェノール樹脂;ナフタレン環含有フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等が好ましく使用される。硬化剤としてこのようなフェノール系化合物を用いる場合は、エポキシ樹脂中のエポキシ基1モルに対して0.8〜1.2モル、特に、0.9〜1.1モルのフェノール系化合物を配合することが望ましく、配合量が0.8モル未満では硬化性が不充分となる場合があり、1.2モルを超えるとポットライフが短くなる場合がある。   Specific examples of the phenolic compound as the curing agent include novolak type phenol resins such as phenol novolak resin and cresol novolak resin; Bisphenol type phenolic resin such as bisphenol A type resin and bisphenol F type resin; phenolic resin such as biphenyl type phenolic resin, resol type phenolic resin, phenol aralkyl type resin, biphenyl aralkyl type resin; triphenolmethane type resin, triphenolpropane type Triphenolalkane type resins such as resins and phenolic resins such as polymers thereof; naphthalene ring-containing phenolic resins, dicyclopentadiene-modified phenols Butter, and the like are preferably used. When such a phenolic compound is used as a curing agent, 0.8 to 1.2 mol, especially 0.9 to 1.1 mol of phenolic compound is added to 1 mol of epoxy group in the epoxy resin. If the amount is less than 0.8 mol, the curability may be insufficient, and if it exceeds 1.2 mol, the pot life may be shortened.

硬化剤としての酸無水物の具体例としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミックス酸等が好ましく使用される。硬化剤としてこのような酸無水物を用いる場合は、エポキシ樹脂中のエポキシ基1モルに対して0.3〜0.7モル、特に0.4〜0.6モルの酸無水物を配合することが望ましく、配合量が0.3モル未満では硬化性が不充分となる場合があり、0.7モルを超えると未反応の酸無水物が残存し、ガラス転移温度の低下となる場合がある。   As specific examples of the acid anhydride as the curing agent, methyltetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methyl hymix anhydride and the like are preferably used. When such an acid anhydride is used as a curing agent, 0.3 to 0.7 mol, particularly 0.4 to 0.6 mol of acid anhydride is blended with respect to 1 mol of the epoxy group in the epoxy resin. Desirably, if the blending amount is less than 0.3 mol, the curability may be insufficient, and if it exceeds 0.7 mol, unreacted acid anhydride may remain and the glass transition temperature may be lowered. is there.

更に、酸無水物を硬化剤として使用する場合の硬化促進剤として、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール誘導体等を配合することができるが、本発明の目的でもある高流動性(隙間侵入性)を維持するためには、潜在性も合わせもつ必要がある。このため、マイクロカプセル等で硬化促進剤を被覆し、所定の温度で反応するよう設計されたものを使用するのが望ましい。   Further, as a curing accelerator when an acid anhydride is used as a curing agent, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxy Imidazole derivatives such as methylimidazole can be blended, but in order to maintain the high fluidity (gap penetration property), which is also the object of the present invention, it is necessary to have the potential. For this reason, it is desirable to use what was designed so that a hardening accelerator may be coat | covered with a microcapsule etc. and it may react at predetermined temperature.

なお、これらイミダゾール誘導体は、酸無水物系硬化剤の硬化促進剤としてもエポキシ樹脂の硬化剤としても使用できるものであるが、硬化促進剤として使用する場合は、エポキシ樹脂と硬化剤の合計量100質量部に対して1〜10質量部、特に2〜5質量部の範囲で添加することが好適である。添加量が1質量部に満たないと反応性低下に伴うブリードが生起する場合があり、10質量部を超えると硬化性に優れるが保存性が低下する傾向となる場合がある。   These imidazole derivatives can be used as curing accelerators for acid anhydride curing agents as well as curing agents for epoxy resins, but when used as curing accelerators, the total amount of epoxy resin and curing agent It is preferable to add in the range of 1 to 10 parts by mass, particularly 2 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass. If the addition amount is less than 1 part by mass, bleeding associated with a decrease in reactivity may occur, and if it exceeds 10 parts by mass, the curability is excellent but the storage stability tends to be reduced.

また、硬化剤としては、上記の他にジシアンジアミド、アジピン酸ヒドラジド、イソフタル酸ヒドラジド等のカルボン酸ヒドラジドも使用することができる。硬化剤としてこのようなカルボン酸ヒドラジドを用いる場合は、エポキシ樹脂中のエポキシ基1モルに対して0.3〜0.7モル、特に、0.4〜0.6モルのカルボン酸ヒドラジドを配合することが望ましく、配合量が0.3モル未満では硬化性が不充分となる場合があり、0.7モルを超えるとポットライフが短くなる場合がある。   In addition to the above, carboxylic acid hydrazides such as dicyandiamide, adipic hydrazide, and isophthalic hydrazide can also be used as the curing agent. When such a carboxylic acid hydrazide is used as a curing agent, 0.3 to 0.7 mol, especially 0.4 to 0.6 mol of carboxylic acid hydrazide is added to 1 mol of epoxy group in the epoxy resin. If the blending amount is less than 0.3 mol, the curability may be insufficient, and if it exceeds 0.7 mol, the pot life may be shortened.

(C)球状シリカ粉末
球状シリカ粉末としては、平均粒子径が0.1〜1.0μm、特に、0.3〜0.8μmにコントロールしたものを使用することができる。なお、平均粒子径は、遠心沈降法や、レーザー回折法等で測定可能である。
ここで、平均粒子径が、0.1μm未満であると充填材の表面積が増大するため、流動性が低下し、組成物が高粘性になり過ぎ好ましくない。また、1.0μmを超えると10μm程度の隙間を有するフリップチップ型半導体装置に対し、組成物が侵入しにくくなる傾向にある。
(C) Spherical silica powder As the spherical silica powder, those having an average particle diameter of 0.1 to 1.0 μm, particularly 0.3 to 0.8 μm can be used. The average particle size can be measured by a centrifugal sedimentation method, a laser diffraction method, or the like.
Here, if the average particle size is less than 0.1 μm, the surface area of the filler increases, so that the fluidity is lowered and the composition becomes undesirably too viscous. On the other hand, when the thickness exceeds 1.0 μm, the composition tends to hardly enter a flip chip type semiconductor device having a gap of about 10 μm.

また、球状シリカ粉末は、(A)〜(C)成分の合計量に対して20〜60質量%、特に、30〜50質量%含有させることが好ましい。20質量%未満では、膨張係数が大きく、熱衝撃試験においてクラックの発生を誘発させ、60質量%を超過では、粘度が高くなり過ぎ、アンダーフィル材としての流動性が低下するため薄膜侵入性の低下をもたらす。   The spherical silica powder is preferably contained in an amount of 20 to 60% by mass, particularly 30 to 50% by mass, based on the total amount of the components (A) to (C). If it is less than 20% by mass, the coefficient of expansion is large, and cracking is induced in the thermal shock test. If it exceeds 60% by mass, the viscosity becomes too high and the fluidity as an underfill material decreases, so that the thin film penetration property is reduced. Bring about a decline.

本発明の組成物は、アンダーフィル材として、毛細管現象を利用し半導体装置の基板、素子等の間の隙間に注入されるが、その隙間への流動性(侵入性)及び球状シリカ粉末の沈降を防止するため、その隙間寸法に対してその最大粒子径が1/2以下であって、かつ平均粒子径は1/10以下に設計される。
ここで、最大粒子径及び平均粒子径が、上記寸法を超えると流動性が低下することによりボイドが発生したり、球状シリカ粉末の沈降により半導体チップ界面付近で球状シリカ粉末の少ない層が形成され、その部分の熱膨張率が大きくなるため信頼性が低下するという問題が生じる。従って、球状シリカの平均粒子径は0.1〜1.0μm、好ましくは0.3〜0.8μmであることが好適である。
The composition of the present invention is injected into a gap between a substrate and an element of a semiconductor device using a capillary phenomenon as an underfill material, and the fluidity (penetration) into the gap and sedimentation of spherical silica powder. In order to prevent this, the maximum particle size is designed to be 1/2 or less and the average particle size is 1/10 or less with respect to the gap size.
Here, when the maximum particle size and the average particle size exceed the above dimensions, voids are generated due to a decrease in fluidity, or a layer with less spherical silica powder is formed near the semiconductor chip interface due to sedimentation of the spherical silica powder. , The thermal expansion coefficient of the portion is increased, resulting in a problem that reliability is lowered. Therefore, the average particle size of the spherical silica is 0.1 to 1.0 μm, preferably 0.3 to 0.8 μm.

球状シリカ粉末は、樹脂成分との結合強度を強くするため、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤等のカップリング剤で予め表面処理したものを配合することが好ましい。
このようなカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン、γ−メルカプトシラン等のメルカプトシランなどのシランカップリング剤を用いることが好ましい。
市販化されているシランカップリング剤としては、例えば、KBM403(商品名、信越化学工業(株)製)等が挙げられる。
また、ヘキサメチルジシラザン、テトラエトキシシラン等の表面処理剤を用いても良く、該表面処理剤は、球状シリカ粉末の表面を疎水化処理し、樹脂成分との濡れ性向上に効果を発揮する。
ここで、表面処理に用いるカップリング剤等の配合量及び表面処理方法については、特に制限されるものではない。
The spherical silica powder is preferably blended in advance with a surface treatment with a coupling agent such as a silane coupling agent or a titanate coupling agent in order to increase the bond strength with the resin component.
As such a coupling agent, epoxy silane such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, N Silane cups such as amino silanes such as -β (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, and mercaptosilane such as γ-mercaptosilane It is preferable to use a ring agent.
Examples of commercially available silane coupling agents include KBM403 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
Further, a surface treatment agent such as hexamethyldisilazane or tetraethoxysilane may be used, and the surface treatment agent hydrophobizes the surface of the spherical silica powder and exhibits an effect of improving the wettability with the resin component. .
Here, the amount of the coupling agent and the like used for the surface treatment and the surface treatment method are not particularly limited.

その他の添加剤
本発明の組成物には、その硬化物の応力を低下させる目的で、シリコーンゴム、シリコーンオイルや液状のポリブタジエンゴム等を配合してもよい。
また、必要に応じ、カーボンブラック等の顔料、染料、酸化防止剤、その他の添加剤等を配合してもよい。
これらの添加剤の配合量は、本発明の目的を損なわない範囲内であれば特に制限されるものではない。
Other Additives The composition of the present invention may contain silicone rubber, silicone oil, liquid polybutadiene rubber, or the like for the purpose of reducing the stress of the cured product.
Moreover, you may mix | blend pigments, such as carbon black, dye, antioxidant, another additive, etc. as needed.
The blending amount of these additives is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention.

本発明の組成物は、上記液状エポキシ樹脂、硬化剤、球状シリカ粉末、及び必要に応じてその他の添加剤を、同時に又は別々に必要に応じて、加熱処理しながら、攪拌、溶解、混合、分散させることによって得ることができる。
これらの攪拌等の装置は、特に限定されないが、攪拌、加熱装置を備えたライカイ機、3本ロール、ボールミル、プラネタリーミキサー等を用いることができる。また、これら装置を適宜組み合わせて用いてもよい。
The composition of the present invention comprises the above liquid epoxy resin, curing agent, spherical silica powder, and other additives as necessary, while simultaneously or separately, as necessary, while stirring, dissolving, mixing, It can be obtained by dispersing.
Although these stirring apparatuses are not particularly limited, a laika machine equipped with a stirring and heating apparatus, a three roll, a ball mill, a planetary mixer, and the like can be used. Moreover, you may use combining these apparatuses suitably.

得られた組成物の隙間侵入性の機能としては、組成物の粘度及び隙間侵入時間で表現できるが、室温(23〜25℃)における初期の粘度は、20Pa.s以下1Pa.s以上、より好ましくは15Pa.s以下1Pa.s以上であるとともに、120℃に加熱された10μmの隙間を有する二枚重ねのガラス板の該隙間への端部から深さ10mmまでの侵入時間が60秒以下10秒以上、より好ましくは40秒以下10秒以上であることを要する。
ここで、粘度が、20Pa.sを超え、隙間侵入時間が、60秒を超えると、塗布量に対し隙間侵入量が確保できず、チップへの這い上がりが発生する。また、粘度が、1Pa.s未満で、隙間侵入時間が、10秒を未満だと、巻き込みボイドが発生し易くなる。
このような隙間侵入性の機能を得るためには、上記粘度を確保しつつ、充填材の樹脂への濡れ性を向上すべく、上記100時間程度、室温(23〜25℃)に放置する必要がある。
なお、ここでいう初期とは、本発明の組成物が室温(23〜25℃)下で作製された直後〜100時間後までの状態を指し、粘度は、単一円筒型回転粘度計、共軸二重円筒型回転粘度計、円錐平板型(コーンプレートタイプ)回転粘度計等の任意の粘度計、又はレオメーターを用いて測定することができるが、特にサンプル量が少なく済むため、円錐平板型回転粘度計を用いて測定するのが好ましい。
また、上記10μmの隙間は、二枚重ねのガラス板の間に、厚さ10μm相当の一対の両面テープ等の任意のスペーサーを挟むことによって形成することができるが、該一対のスペーサーの間隔を充分にとる(5〜10mm)ことにより、スペーサー端面の表面自由エネルギーの影響を実質的になくし、ガラス面の表面自由エネルギーの影響のみとすることができる。なお、ガラス板は、600℃で1時間焼成し、アセトンで拭き取ったもので、常時同様な表面自由エネルギーを有するものである。
The gap penetration function of the obtained composition can be expressed by the viscosity of the composition and the gap penetration time, but the initial viscosity at room temperature (23 to 25 ° C.) is 20 Pa.s. s or less 1 Pa. s or more, more preferably 15 Pa. s or less 1 Pa. s or more, and the intrusion time from the end of the two-layer glass plate having a 10 μm gap heated to 120 ° C. to the depth of 10 mm is 60 seconds or less, 10 seconds or more, more preferably 40 seconds or less It needs to be 10 seconds or more.
Here, the viscosity is 20 Pa. If it exceeds s and the gap penetration time exceeds 60 seconds, the gap penetration amount cannot be ensured with respect to the coating amount, and creeping into the chip occurs. The viscosity is 1 Pa. If it is less than s and the gap penetration time is less than 10 seconds, entrainment voids are likely to occur.
In order to obtain such a gap penetration function, it is necessary to leave at room temperature (23 to 25 ° C.) for about 100 hours in order to improve the wettability of the filler to the resin while ensuring the viscosity. There is.
Here, the initial term refers to a state immediately after the composition of the present invention is produced at room temperature (23 to 25 ° C.) to after 100 hours, and the viscosity is a single cylindrical rotational viscometer, It can be measured using any viscometer such as a double-axis cylindrical viscometer, a cone plate type (cone plate type) viscometer, or a rheometer. It is preferable to measure using a mold rotational viscometer.
The 10 μm gap can be formed by sandwiching an arbitrary spacer such as a pair of double-sided tapes having a thickness of 10 μm between two stacked glass plates, but the pair of spacers is sufficiently spaced ( 5 to 10 mm), the influence of the surface free energy on the spacer end face can be substantially eliminated, and only the influence of the surface free energy on the glass face can be achieved. The glass plate is baked at 600 ° C. for 1 hour and wiped off with acetone, and always has the same surface free energy.

また、組成物の周辺素子への汚染防止(ブリード防止)の機能としては、組成物の硬化速度及び液滴径で表現できるが、120℃保持における粘度挙動が初期の10倍に到達する時間が30〜100秒、より好ましくは50〜90秒であるとともに、120℃の雰囲気下に置かれたSiの鏡面に3mg滴下し、広がりが止まった状態でのその直径、すなわち、短径と長径の平均値が5mm以下2mm以上であることを要する。
ここで、120℃保持における粘度挙動が初期の10倍に到達する時間が、30秒未満であると、ブリード防止にはなるが、隙間侵入性が劣り、チップへの這い上がりが生じ、一方、100秒を超えると、侵入後の流動性も大きいため、ブリードの原因となり得る。また、120℃の雰囲気下に置かれたSiの鏡面に3mg滴下し、広がりが止まった状態でのその直径も、5mmを超えると、侵入後の流動性も大きいため、ブリードの原因となり、一方、2mm未満だとチキソ性が発生していること、すなわち流動性を損なっている証拠であるので、アンダーフィルする上で支障をきたす。
このような汚染防止(ブリード防止)の機能を得るためには,隙間侵入性を損なうことなく、所定の温度でのゲル化時間を短くする必要がある。
なお、ここでいう初期とは、本発明の組成物が室温(23〜25℃)下で作製された直後〜100時間後までの状態を指し、粘度は、上記と同様に任意の粘度計、又はレオメーターを用いて測定することができるが、特に恒温槽中での120℃保持における粘度挙動を測定するため、レオメーターを用いて測定するのが好ましい。
また、Siの鏡面とは、Si単結晶基板の表面を鏡面研磨したもので、このような表面は一般に表面自由エネルギーが大きく、通例、常時同様な表面自由エネルギーを有するものである。
In addition, the function of preventing contamination of the peripheral elements of the composition (prevention of bleeding) can be expressed by the curing speed and droplet diameter of the composition, but the time for the viscosity behavior at 120 ° C. to reach 10 times the initial time is reached. It is 30 to 100 seconds, more preferably 50 to 90 seconds, and 3 mg is dropped on the mirror surface of Si placed in an atmosphere of 120 ° C., and the diameters in the state where the spread stops, that is, the short diameter and the long diameter The average value needs to be 5 mm or less and 2 mm or more.
Here, if the time for the viscosity behavior at 120 ° C. holding to reach 10 times the initial time is less than 30 seconds, it will prevent bleeding, but the intrusion into the gap will be inferior, and creeping into the chip will occur, If it exceeds 100 seconds, the fluidity after intrusion is large, which may cause bleeding. Moreover, when 3 mg is dripped on the mirror surface of Si placed in an atmosphere of 120 ° C. and the diameter in a state where the spread has stopped exceeds 5 mm, the fluidity after intrusion is large, which causes bleed. If it is less than 2 mm, it is evidence that thixotropy has occurred, that is, fluidity is impaired.
In order to obtain such a function of preventing contamination (preventing bleeding), it is necessary to shorten the gelation time at a predetermined temperature without impairing the gap penetration.
In addition, the initial stage here refers to a state from immediately after the composition of the present invention is produced at room temperature (23 to 25 ° C.) to 100 hours later, and the viscosity is any viscometer as described above. Alternatively, although it can be measured using a rheometer, it is preferably measured using a rheometer in order to measure the viscosity behavior at 120 ° C. in a constant temperature bath.
The Si mirror surface is obtained by mirror-polishing the surface of a Si single crystal substrate. Such a surface generally has a large surface free energy, and usually has the same surface free energy.

以下、本発明の実施例及び比較例を示して具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

本実施例及び比較例で使用される材料は下記の通りである。
(A)液状エポキシ樹脂
エポキシ樹脂a:ナフタレン型エポキシ樹脂
(DIC(株)製、HP−4032D)
エポキシ樹脂b:下記式で示される3官能型エポキシ樹脂
(ジャパンエポキシレジン(株)製、エピコート630LSD)
The materials used in the examples and comparative examples are as follows.
(A) Liquid epoxy resin Epoxy resin a: Naphthalene type epoxy resin
(Manufactured by DIC Corporation, HP-4032D)
Epoxy resin b: trifunctional epoxy resin represented by the following formula
(Japan Epoxy Resin Co., Ltd., Epicoat 630LSD)

Figure 0005532582
(B)硬化剤
硬化剤a:メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸の混合物
(新日本理化(株)製、MH−700)
硬化剤b:ジエチルジアミノジフェニルメタン
(日本化薬(株)製、カヤハードA−A)
硬化剤c:ジエチルトルエンジアミン
(アルベール・コーポレーション(株)製、ETHACURE100)
Figure 0005532582
(B) Curing agent Curing agent a: Mixture of methyltetrahydrophthalic anhydride and hexahydrophthalic anhydride (manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd., MH-700)
Curing agent b: diethyldiaminodiphenylmethane
(Nippon Kayaku Co., Ltd., Kayahard AA)
Curing agent c: diethyltoluenediamine
(Albert Corporation, ETHACURE100)

(C)球状シリカ粉末
球状シリカa:平均粒子径0.6μmの球状シリカ
((株)アドマテックス製、SE2030−SEE)
球状シリカb:平均粒子径7μmの球状シリカ
((株)龍森製、TSS−AH)
(C) Spherical silica powder Spherical silica a: Spherical silica having an average particle diameter of 0.6 μm
(SE2030-SEE, manufactured by Admatechs)
Spherical silica b: Spherical silica with an average particle diameter of 7 μm
(Manufactured by Tatsumori, TSS-AH)

(D)その他の添加剤
カップリング剤:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
(信越化学工業(株)製、KBM−403)
硬化促進剤:ノバキュアHX−3741
(旭化成ケミカルズ社製)
(D) Other additives Coupling agent: [gamma] -glycidoxypropyltrimethoxysilane
(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-403)
Curing accelerator: NOVACURE HX-3741
(Asahi Kasei Chemicals)

[実施例1,2、比較例1〜5]
(A)液状エポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)シランカップリング剤、及び(D)球状シリカとを、表1に基づき配合し、均一に混練し、各種エポキシ樹脂組成物を得た。
得られた各種エポキシ樹脂組成物の25℃における粘度は、ブルックフィールド社製コーンプレートタイプE型粘度計により、コーンNo:CP51にて各種エポキシ樹脂組成物の測定時のトルクが20〜70%に入る回転数にて測定した。ゲル化時間は、Rheology社製レオメーターMR−300にて、120℃保持での粘度挙動を測定し、粘度が10倍に到達した時間を測定した。侵入性は、10μmギャップ(幅10mm)を形成した二枚重ねのガラス板をホットプレートの上に載せ、120℃に加熱し、ガラスの隙間から侵入させ、その端部から10mmに到達するまでの時間を測定した。なお、ガラス板は、600℃で1時間焼成し、アセトンで拭き取ったものを使用した。また、Siの鏡面に各種エポキシ樹脂組成物3mg滴下し、120℃の雰囲気下、その広がりが止まった状態でのその直径、すなわち、短径と長径の平均値を算出した。
ついで、このようにコントロールされた各種エポキシ樹脂組成物を用いて、下記簡易デバイスへの侵入性及び汚染防止性(ブリード防止性)、並びに熱衝撃試験によるチップクラックの有無を評価した。結果を表1に併記する。
(i)簡易デバイス1の作製
図1に示すように、寸法35mm(l)×35mm(w)×0.7mm(t)のSi板2をその鏡面を上にして、その上に一対の寸法30mm(l)×5mm(w)×70μm(t)の両面テープ(日東製)4を20mmの間隔で設置し、更にその上に寸法30mm(l)×30mm(w)×0.7mm(t)のSi板3を鏡面を上に重ね合わせて、70μm(h)×20mm(w)の隙間を有する簡易デバイス1を作製した。
(ii)侵入性及び汚染防止性の評価
上記簡易デバイス1に、その隙間端部から上記各種エポキシ樹脂組成物を120℃の条件下で侵入させ、150℃/1時間の条件下で硬化させることにより、その際の侵入性及び汚染防止性について評価した。
侵入性:隙間端部侵入後、反対側の隙間端部から滲み出るまでの時間
100秒未満で良好 ○
100以上、200秒未満で良 △
200秒以上で劣悪 ×
汚染防止性:
下Si板3の端面に到達していなければ良好 ○
下Si板3の端面で止まっていれば良 △
下Si板3から垂れてしまったら劣悪 ×
(iii)チップクラックの評価
上記(ii)の簡易デバイス(硬化済み)1を、JIS C0025に基づく、−55〜125℃、500サイクルの熱衝撃試験を行い、チップに見立てたSi板2,3のクラックについて評価した。
[Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 5]
(A) Liquid epoxy resin, (B) curing agent, (C) silane coupling agent, and (D) spherical silica were blended based on Table 1 and uniformly kneaded to obtain various epoxy resin compositions. .
The viscosity at 25 ° C. of the various epoxy resin compositions obtained was 20-70% when measuring various epoxy resin compositions with a cone plate type E-type viscometer manufactured by Brookfield Co. Measured at the number of rotations entering. The gelation time was measured by measuring the viscosity behavior at 120 ° C. with a rheology MR-300 manufactured by Rheology, and measuring the time when the viscosity reached 10 times. The intrusion property is the time required to reach 10 mm from the end of a glass plate with a 10 μm gap (width 10 mm) placed on a hot plate and heated to 120 ° C. It was measured. In addition, the glass plate used what was baked at 600 degreeC for 1 hour, and wiped off with acetone. In addition, 3 mg of various epoxy resin compositions were dropped on a mirror surface of Si, and the diameter in a state where the spread stopped in an atmosphere of 120 ° C., that is, the average value of the minor axis and the major axis was calculated.
Subsequently, using the various epoxy resin compositions controlled as described above, the following simple devices were evaluated for penetration into the following devices, contamination prevention (bleed prevention), and the presence or absence of chip cracks by a thermal shock test. The results are also shown in Table 1.
(I) Fabrication of Simple Device 1 As shown in FIG. 1, a pair of dimensions is placed on a Si plate 2 having a dimension of 35 mm (l) × 35 mm (w) × 0.7 mm (t) with its mirror surface facing up. 30 mm (l) × 5 mm (w) × 70 μm (t) double-sided tape (manufactured by Nitto) 4 is installed at an interval of 20 mm, and further dimensions 30 mm (l) × 30 mm (w) × 0.7 mm (t A simple device 1 having a gap of 70 μm (h) × 20 mm (w) was produced by superimposing the Si plate 3 of) on the mirror surface.
(Ii) Evaluation of penetration and antifouling properties The various epoxy resin compositions are allowed to enter the simple device 1 from the end of the gap under the condition of 120 ° C. and cured under the condition of 150 ° C./1 hour. Thus, the invasion property and the contamination prevention property were evaluated.
Penetration property: Time from extruding from the gap end to exuding from the opposite gap end is good in less than 100 seconds ○
100 or more, less than 200 seconds △
Inferior after 200 seconds ×
Pollution prevention:
Good if it does not reach the end face of the lower Si plate 3 ○
Good if it stops at the end face of the lower Si plate 3
If it hangs down from the lower Si plate 3 ×
(Iii) Evaluation of chip cracks Si plates 2, 3 which were subjected to a thermal shock test of -55 to 125 ° C and 500 cycles based on JIS C0025 on the simple device (cured) 1 of (ii) above and assumed as a chip The crack was evaluated.

Figure 0005532582
Figure 0005532582

本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物を説明するために、用いた簡易デバイスの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the simple device used in order to demonstrate the liquid epoxy resin composition for semiconductor sealing of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 簡易デバイス
2 基板
3 Si板
4 両面テープ
1 Simplified device 2 Substrate 3 Si plate 4 Double-sided tape

Claims (4)

(A)ナフタレン型液状エポキシ樹脂、
(B)酸無水物硬化剤:前記(A)成分中のエポキシ基1モルに対して0.3〜0.7モルとなる量、
(C)平均粒子径が0.3〜0.8μmである球状シリカ粉末:前記(A)〜(C)成分の合計量に対して20〜60質量%となる量
を含有し、かつ前記(C)成分の平均粒子径が、半導体装置の基板と素子間の隙間寸法に対して1/10以下である液状エポキシ樹脂組成物であって、
(i)室温(23〜25℃)下で作製された直後〜100時間後までの状態を初期とするとき、該初期の粘度が20Pa・s以下、
(ii)120℃に加熱された10μmの隙間を有する二枚重ねのガラス板の該隙間への端部から深さ10mmまでの侵入時間が60秒以下、及び
(iii)120℃の雰囲気下に置かれたSiの鏡面に3mg滴下し、広がりが止まった状態でのその直径、すなわち、短径と長径の平均値が5mm以下
なる特性を満足するものをチップ・オン・チップ用アンダーフィル材として用いてフリップチップ型半導体装置を封止する方法。
(A) Naphthalene type liquid epoxy resin,
(B) Acid anhydride curing agent: an amount of 0.3 to 0.7 mol relative to 1 mol of the epoxy group in the component (A),
(C) Spherical silica powder having an average particle diameter of 0.3 to 0.8 μm: containing an amount of 20 to 60% by mass with respect to the total amount of the components (A) to (C), and ( C) The liquid epoxy resin composition having an average particle size of the component of 1/10 or less with respect to the gap size between the substrate and the element of the semiconductor device ,
(I) When the initial state is from immediately after being produced at room temperature (23 to 25 ° C.) to after 100 hours, the initial viscosity is 20 Pa · s or less,
(Ii) an intrusion time from the end of the two-ply glass plate having a 10 μm gap heated to 120 ° C. to a depth of 10 mm is 60 seconds or less, and
(Iii) 3 mg is dropped on the mirror surface of Si placed in an atmosphere of 120 ° C., and the diameter in a state where the spread has stopped, that is, the average value of the minor axis and the major axis is 5 mm or less.
A method of encapsulating a flip-chip type semiconductor device using a material that satisfies the above characteristics as an underfill material for chip-on-chip.
(A)ナフタレン型液状エポキシ樹脂、
(B)酸無水物硬化剤:前記(A)成分中のエポキシ基1モルに対して0.3〜0.7モルとなる量、
(C)平均粒子径が0.3〜0.8μmである球状シリカ粉末:前記(A)〜(C)成分の合計量に対して20〜60質量%となる量
を含有し、かつ前記(C)成分の平均粒子径が、半導体装置の基板と素子間の隙間寸法に対して1/10以下である液状エポキシ樹脂組成物において、
)室温(23〜25℃)下で作製された直後〜100時間後までの状態を初期とするとき、該初期の粘度が20Pa・s以下、
ii)120℃に加熱された10μmの隙間を有する二枚重ねのガラス板の該隙間への端部から深さ10mmまでの侵入時間が60秒以下、及び
iii)120℃の雰囲気下に置かれたSiの鏡面に3mg滴下し、広がりが止まった状態でのその直径、すなわち、短径と長径の平均値が5mm以下
なる特性を満足するものをフリップチップ型半導体装置の封止材として選定することを特徴とするチップ・オン・チップ用アンダーフィル材の選定方法。
(A) Naphthalene type liquid epoxy resin,
(B) Acid anhydride curing agent: an amount of 0.3 to 0.7 mol relative to 1 mol of the epoxy group in the component (A),
(C) Spherical silica powder having an average particle diameter of 0.3 to 0.8 μm: containing an amount of 20 to 60% by mass with respect to the total amount of the components (A) to (C), and ( In the liquid epoxy resin composition in which the average particle diameter of the component (C) is 1/10 or less with respect to the gap dimension between the substrate and the element of the semiconductor device,
( I ) When the initial state is from immediately after being produced at room temperature (23 to 25 ° C.) to after 100 hours, the initial viscosity is 20 Pa · s or less,
( Ii ) The intrusion time from the edge of the two-ply glass plate having a 10 μm gap heated to 120 ° C. to the depth of 10 mm is 60 seconds or less, and ( iii ) is placed in an atmosphere at 120 ° C. 3 mg was dropped on the mirror surface of Si, and the diameter when the spread stopped, that is, the one satisfying the characteristic that the average value of the minor axis and the major axis was 5 mm or less was selected as the sealing material of the flip-chip type semiconductor device. A method for selecting an underfill material for chip-on-chip.
請求項1記載の方法で封止されたフリップチップ型半導体装置。   A flip chip type semiconductor device sealed by the method according to claim 1. 請求項2記載の方法で選定されたチップ・オン・チップ用アンダーフィル材で封止されたフリップチップ型半導体装置。   A flip-chip type semiconductor device sealed with a chip-on-chip underfill material selected by the method according to claim 2.
JP2008282790A 2008-11-04 2008-11-04 Method for sealing flip-chip type semiconductor device, method for selecting chip-on-chip underfill material, and flip-chip type semiconductor device Active JP5532582B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008282790A JP5532582B2 (en) 2008-11-04 2008-11-04 Method for sealing flip-chip type semiconductor device, method for selecting chip-on-chip underfill material, and flip-chip type semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008282790A JP5532582B2 (en) 2008-11-04 2008-11-04 Method for sealing flip-chip type semiconductor device, method for selecting chip-on-chip underfill material, and flip-chip type semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010111711A JP2010111711A (en) 2010-05-20
JP5532582B2 true JP5532582B2 (en) 2014-06-25

Family

ID=42300525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008282790A Active JP5532582B2 (en) 2008-11-04 2008-11-04 Method for sealing flip-chip type semiconductor device, method for selecting chip-on-chip underfill material, and flip-chip type semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5532582B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024024883A1 (en) * 2022-07-29 2024-02-01 ナガセケムテックス株式会社 Sheet for molding/underfill encapsulation and method for encapsulating printed circuit borad using same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3446731B2 (en) * 2000-09-26 2003-09-16 松下電工株式会社 Epoxy resin composition and semiconductor device
JP3707534B2 (en) * 2000-12-15 2005-10-19 信越化学工業株式会社 Liquid epoxy resin composition for semiconductor screen printing sealing
JP4112470B2 (en) * 2003-10-20 2008-07-02 電気化学工業株式会社 Spherical inorganic powder and liquid sealing material
JP4079125B2 (en) * 2004-06-25 2008-04-23 松下電工株式会社 Epoxy resin composition, semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4492326B2 (en) * 2004-12-06 2010-06-30 住友ベークライト株式会社 Liquid encapsulating resin composition and semiconductor device using the same
JP2008214381A (en) * 2007-02-28 2008-09-18 Nagase Chemtex Corp One-pack epoxy resin composition

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010111711A (en) 2010-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5598343B2 (en) Liquid epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and semiconductor device
KR101031151B1 (en) Liquid resin composition for electronic part sealing, and electronic part apparatus utilizing the same
JP5277537B2 (en) Liquid resin composition for electronic components and electronic component device using the same
TWI552237B (en) A semiconductor wafer bonding method, a semiconductor wafer bonding method, a semiconductor device manufacturing method, and a semiconductor device
JP5114935B2 (en) Liquid resin composition for electronic components, and electronic component device using the same
JP2007182562A (en) Liquid resin composition for electronic element and electronic element device
JP4905668B2 (en) Liquid epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and semiconductor device
JP5692212B2 (en) Liquid resin composition for electronic components and electronic component device using the same
JP2011168650A (en) Epoxy resin composition
JP2004331908A (en) Liquid state epoxy resin composition and flip chip type semiconductor device
JP7167912B2 (en) Liquid encapsulating resin composition, electronic component device, and method for manufacturing electronic component device
JP2004292725A (en) Liquid epoxy resin composition and semiconductor device
JP2009256466A (en) Adhesive for electronic part
JP7454906B2 (en) Underfill material, electronic component device, and method for manufacturing electronic component device
JP4747586B2 (en) Method for producing liquid encapsulating resin composition for semiconductor
JP4966123B2 (en) Liquid epoxy resin composition for sealing and semiconductor device
JP5532582B2 (en) Method for sealing flip-chip type semiconductor device, method for selecting chip-on-chip underfill material, and flip-chip type semiconductor device
JP6686433B2 (en) Underfill resin composition, electronic component device, and method for manufacturing electronic component device
JP7000698B2 (en) Resin composition for underfill, manufacturing method of semiconductor device and semiconductor device
JP5105099B2 (en) Liquid epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, and flip chip type semiconductor device encapsulated using it as an underfill material
TWI612096B (en) Liquid resin composition, flip chip implementation and manufacturing method thereof
JP6961921B2 (en) Resin composition for underfill material and electronic component equipment using it and its manufacturing method
JP2006016431A (en) Liquid epoxy resin composition for semiconductor sealing and flip chip type semiconductor
JP2000297201A (en) Sealing material for flip tip type semiconductor apparatus and flip tip type semiconductor apparatus
JP4858431B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101026

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121019

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121024

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130611

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130716

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140401

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5532582

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140414