JP6126834B2

JP6126834B2 - 先供給型半導体封止用液状樹脂組成物および半導体装置

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Publication number: JP6126834B2
Application number: JP2012277748A
Authority: JP
Inventors: 佳英福原; 豊和発地
Original assignee: Namics Corp
Current assignee: Namics Corp
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2032-12-20
Also published as: JP2014122260A

Description

本発明は、先供給型半導体封止用液状樹脂組成物およびこれを用いた半導体装置に関し、特に、ボイド低減性に優れ、硬化後に高信頼性の先供給型半導体封止用液状樹脂組成物およびこれを用いた半導体装置に関する。

近年、電子機器のさらなる配線等の高密度化、高周波化に対応可能な半導体チップの実装方式として、フリップチップボンディングが利用されている。一般的に、フリップチップボンディングでは、半導体チップと基板の間隙を、アンダーフィルと呼ばれる材料で封止する。

通常、フリップチップボンディングでは、半導体チップと基板をはんだ付け等で接合した後、半導体チップと基板の間隙に、熱硬化性の半導体樹脂封止組成物であるアンダーフィル剤を充填する（以下、「後供給型」という）。しかしながら、近年では、まず、アンダーフィル剤を基板に塗布し、半導体チップを載せた後、アンダーフィル剤の硬化と、半導体チップと基板の接続とを同時に行うことにより、工程の短縮および硬化時間の短縮を可能とし、その結果、低コストかつ低エネルギーで作製できる、先供給型フリップチップボンディングプロセスが注目され、このプロセス向けの封止材樹脂組成物（以下、「先供給型封止用樹脂組成物」という）への要求が高まっている。なお、後供給型の場合には、封止材樹脂組成物を注入するとき、注入時間を短縮するために、通常、基板等の温度を８０℃程度に上げるため、この注入温度では硬化しないことが求められ、先供給型フリップチップボンディングプロセスでの半導体樹脂封止組成物の硬化時間の短縮とはトレードオフが生じている。

先供給型封止用樹脂組成物には、作業性、ハンドリングの容易性、狭ピッチ化への対応から液状であること、すなわち室温での粘性が低いこと、短時間で半導体チップ−基板間のボイドを無くしつつ、基板の配線と半導体チップのはんだバンプとをはんだ接続できること、硬化後には、ヒートサイクル後や吸湿後のリフローでデラミネーションが発生しないこと等の高信頼性が要求される。

アンダーフィル等に使用するための組成物として、（ａ）熱硬化性ポリマー等、（ｂ）前記ポリマー用の化学架橋剤であって、フラックス性をもち、かつポリマーに対して反応性を示さない架橋剤等を含み、ポリマーと架橋剤との架橋用の触媒の存在下、はんだ付けする温度に加熱する際に熱的に硬化でき、およびこのような触媒の無い状態で常温において貯蔵安定性および反応安定性となることを特徴とする、熱硬化性接着性組成物が開示されている（特許文献１）。

しかしながら、この熱硬化性接着性組成物は、事前にはんだバンプされ、次に金属被覆様式の基板にフリップチップを接続された集積回路を保護した全体的に堅固な構造を達成し得るフラックス性を有するチップアンダーフィルおよび封止接着剤組成物を提供することを目的としているため（特許文献１の第００１０段落）、先供給型封止用樹脂組成物として使用すると、半導体チップ−基板間にボイドが発生し、硬化後に、吸湿後リフロー試験でボイドやデラミネーションが発生となってしまうので、使用することができないという問題がある。

特表２００２−５１２２７８号公報

本発明は、上記問題を解決することを課題とする。すなわち、本発明は、作業性、ハンドリングの容易性、狭ピッチ化対応のため、液状であり、短時間で半導体チップ−基板間のボイドを無くしつつ、基板の配線と半導体チップのはんだバンプとをはんだ接続でき、硬化後には、ヒートサイクル試験や吸湿後リフロー試験でのデラミネーションを抑制できる先供給型半導体封止用液状樹脂組成物、およびこれを用いた半導体装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下の構成を有することによって上記問題を解決した先供給型半導体封止用液状樹脂組成物、およびこれを用いた半導体装置に関する。
〔１〕複数の融点：２００℃以上のはんだバンプが形成された半導体チップと、
配線が形成された後、配線が形成された面に半導体封止用液状樹脂組成物が供給された基板と、を、
半導体チップのはんだバンプと基板の配線とを対向させて加熱圧着することにより、
基板の配線と半導体チップのはんだバンプとが電気的に接続され、硬化した液状樹脂組成物で封止された半導体装置を得るための先供給型半導体封止用液状樹脂組成物であって、
（Ａ）少なくとも液状ナフタレン型エポキシ樹脂を含有する液状エポキシ樹脂、
（Ｂ）イソフタル酸ジヒドラジド、
（Ｃ）平均粒径：１μｍ以下のシリカ粉末、および
（Ｄ）潜在性硬化促進剤
を含有し、（Ｂ）成分のヒドラジド当量が、（Ａ）成分のエポキシ当量の０．７〜１．２倍であり、（Ｃ）成分が、先供給型半導体封止用液状樹脂組成物：１００質量部に対して、４０〜６０質量部であり、（Ｄ）成分が、先供給型半導体封止用液状樹脂組成物：１００質量部に対して、１．８〜３．３質量部であることを特徴とする、先供給型半導体封止用液状樹脂組成物。
〔２〕複数の融点：２００℃以上のはんだバンプが形成された半導体チップと、配線が形成された基板を備え、基板の配線と半導体チップのはんだバンプとが加熱圧着により電気的に接続され、上記〔１〕記載の先供給型半導体封止用液状樹脂組成物の硬化物で半導体チップと基板の間隙が封止された、半導体装置。
〔３〕融点：２００℃以上のはんだが、Ｓｎ−Ａｇ系またはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系である、上記〔２〕記載の半導体装置。
〔４〕はんだバンプが、はんだ層が形成されたＣｕバンプである、上記〔２〕または〔３〕記載の半導体装置。
〔５〕加熱圧着の温度が、２４５℃以上３００度未満である、上記〔２〕〜〔４〕のいずれか記載の半導体装置。

本発明〔１〕によれば、作業性、ハンドリングの容易性、狭ピッチ化対応に優れる液状であり、短時間で半導体チップ−基板間のボイドを無くしつつ、基板の配線と半導体チップのはんだバンプとをはんだ接続でき、硬化後には、ヒートサイクル試験や吸湿後リフロー試験でのデラミネーションを抑制することができる先供給型液状半導体封止樹脂組成物が得られる。

本発明〔２〕によれば、低コストで、低エネルギーの先供給型フリップチップボンディングプロセスで、高信頼性の半導体装置を提供することができる。

本発明の半導体装置の断面の模式図の一例である。本発明の先供給型半導体封止用液状樹脂組成物の使用方法を説明するための断面の模式図の一例である。はんだ層が形成されたＣｕバンプであるはんだバンプの断面の模式図の一例である。実施例１のＳＡＴテストでの画像である。比較例１のＳＡＴテストでの画像である。実施例１の平面研磨テストでの画像である。比較例１の平面研磨テストでの画像である。

本発明の先供給型半導体封止用液状樹脂組成物は、
複数の融点：２００℃以上のはんだバンプが形成された半導体チップと、
配線が形成された後、配線が形成された面に半導体封止用液状樹脂組成物が供給された基板と、を、
半導体チップのはんだバンプと基板の配線とを対向させて加熱圧着することにより、
基板の配線と半導体チップのはんだバンプとが電気的に接続され、硬化した液状樹脂組成物で封止された半導体装置を得るための先供給型半導体封止用液状樹脂組成物であって、
（Ａ）少なくとも液状ナフタレン型エポキシ樹脂を含有する液状エポキシ樹脂、
（Ｂ）イソフタル酸ジヒドラジド、
（Ｃ）平均粒径：１μｍ以下のシリカ粉末、および
（Ｄ）潜在性硬化促進剤
を含有し、（Ｂ）成分のヒドラジド当量が、（Ａ）成分のエポキシ当量の０．７〜１．２倍であり、（Ｃ）成分が、先供給型半導体封止用液状樹脂組成物：１００質量部に対して、４０〜６０質量部であり、（Ｄ）成分が、先供給型半導体封止用液状樹脂組成物：１００質量部に対して、１．８〜３．３質量部であることを特徴とする。

まず、本発明の先供給型半導体封止用液状樹脂組成物の使用方法を説明する。図２に、本発明の先供給型半導体封止用液状樹脂組成物の使用方法を説明するための断面の模式図の一例を示す。まず、図２（Ａ）に示すように、複数の融点２００℃以上のはんだバンプ２２が形成された半導体チップ２１と、配線３２が形成された基板３１を準備する。次に、図２（Ｂ）に示すように、配線３２が形成された基板３１に、液状樹脂組成物４０を供給する。この後、はんだバンプ２２が形成された半導体チップ２１と、配線３２が形成された後、配線３２が形成された面に半導体封止用液状樹脂組成物４０が供給された基板３１を、はんだバンプ２２と配線３２とを対向させて、はんだバンプ２２と配線３２を位置合わせした後、加熱圧着することにより、図２（Ｃ）に示すように、基板３１の配線３２と半導体チップ２１のはんだバンプ２２とが電気的に接続され、硬化した液状樹脂組成物４１で封止された半導体装置１を得ることができる。

半導体チップは、フリップチップである。はんだバンプで使用されるはんだは、融点：２００℃以上であり、Ｓｎ−Ａｇ系またはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系であると、Ｐｂフリーである観点から好ましい。このはんだバンプで使用されるはんだが、Ｓｎ−Ａｇ系またはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系であるときには、はんだ接合性の観点から、加熱圧着の温度が、２４５℃以上３００℃未満であると好ましい。図３に、はんだ層が形成されたＣｕバンプであるはんだバンプの断面の模式図の一例を示す。図３に示すように、はんだバンプは、はんだ２７層が形成されたＣｕバンプ２６であると、微細化の観点から好ましい。

基板としては、有機系基板として、紙フェノール基板、ガラス-エポキシ基板、ＢＴレジン基板、ポリイミド基板、液晶ポリマー基板、無機系基板として、セラミックス基板、シリコン基板、ガラス基板等が挙げられるが、これらに限定されない。基板としては、寸法安定性、熱安定性の観点からガラス-エポキシ基板、ＢＴレジン基板、無機系基板が好ましい。基板の配線としては、銅や、はんだ、金、銀等がめっきされた銅が挙げられるが、これらに限定されない。基板の配線としては、加工性、電気伝導性、コストの観点から銅が好ましい。

先供給型半導体封止用液状樹脂組成物（以下、樹脂組成物という）は、
（Ａ）少なくとも液状ナフタレン型エポキシ樹脂を含有する液状エポキシ樹脂、
（Ｂ）イソフタル酸ジヒドラジド、
（Ｃ）平均粒径：１μｍ以下のシリカ粉末、および
（Ｄ）潜在性硬化促進剤
を含有し、（Ｂ）成分のヒドラジド当量が、（Ａ）成分のエポキシ当量の０．７〜１．２倍であり、（Ｃ）成分が、樹脂組成物：１００質量部に対して、４０〜６０質量部であり、（Ｄ）成分が、先供給型半導体封止用液状樹脂組成物：１００質量部に対して、１．８〜３．３質量部である。

（Ａ）成分は、樹脂組成物に、硬化性、耐熱性、接着性を付与し、硬化後の樹脂組成物に、耐久性を付与する。ここで、液状エポキシ樹脂とは、室温で液状のものをいう。なお、樹脂組成物としたときに、室温で流動性を保てることができれば、液状エポキシ樹脂と固形エポキシ樹脂を併用してもよい。（Ａ）成分は、耐熱性の観点から、少なくとも液状ナフタレン型エポキシ樹脂を含み、液状ナフタレン型エポキシ樹脂を含む２種以上であると、流動性調整、接着性、応力調整の点から好ましい。ナフタレン型エポキシ樹脂は、反応性の点から、式（１）または式（２）：

で示されるものであると、好ましい。市販品としては、ＤＩＣ製ナフタレン型エポキシ樹脂（品名：ＨＰ−４０３２Ｄ）等が挙げられる。

液状ナフタレン型エポキシ樹脂以外の液状エポキシ樹脂としては、液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、液状ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。市販品としては、新日鐵化学製ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（品名：ＹＤ−１２８、ＹＤ−８２５ＧＳ）、新日鐵化学製ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（品名：ＹＤＦ８７０ＧＳ）、ＡＤＥＫＡ製シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂（品名：ＥＰ４０８５）等が挙げられる。

また、（Ａ）成分のエポキシ当量は、粘度調整の観点から、８０〜２５０ｇ／ｅｑが好ましい。（Ａ）成分は、単独でも２種以上を併用してもよい。

（Ｂ）成分は、（Ａ）成分の硬化能を有し、かつ樹脂組成物の塗布時のボイド発生を抑制し、硬化後の樹脂組成物のデラミネーションを防止する。（Ｂ）成分には、樹脂組成物のボイド発生を抑制するために、融点が２００〜２４０℃程度であることが求められる。（Ｂ）成分は、化学式（３）：

で表されるイソフタル酸ジヒドラジドである。（Ｂ）成分は、ヒドラジド当量が４８．５ｇ／ｅｑであり、融点が２２７℃である。

（Ｃ）成分は、ヒートサイクル後のはんだバンプ−配線間の抵抗値変化の観点から、平均粒径：１μｍ以下のシリカ粉末であり、また、（Ｃ）成分により、硬化後の樹脂組成物の熱膨張係数、弾性率を調整することができる。（Ｃ）成分としては、コロイダルシリカ、疎水性シリカ、微細シリカ、ナノシリカ等が挙げられる。（Ｃ）成分の平均粒径は、０．２５〜１．０μｍであると、ヒートサイクル後のはんだバンプ−配線間の抵抗値変化の観点から好ましい。０．２５μｍ未満だと、半導体樹脂封止剤の粘度が上昇して、アンダーフィルとして使用した際に流動性が悪化するおそれがある。市販品としては、アドマテックス製シリカ粉末（製品名：ＳＯ−Ｅ１、平均粒径：０．２５μｍ；ＳＯ−Ｅ２、平均粒径：０．５μｍ；ＳＥ−Ｏ３、平均粒径：１．０μｍ）、日本アエロジル製疎水性フュームドシリカ粉末（製品名：Ｒ８０５、平均粒径：２０ｎｍ）、扶桑化学工業製シリカ粉末（製品名：ＳＰ０３Ｂ、平均粒径：３００ｎｍ）等が挙げられる。ここで、（Ｃ）成分の平均粒径は、動的光散乱式ナノトラック粒度分析計により測定する。（Ｃ）成分は、単独でも２種以上を併用してもよい。

（Ｄ）成分の潜在性硬化促進剤は、樹脂組成物に保存安定性と、適度の硬化性を付与する。（Ｄ）成分としては、フリップチップボンディングプロセスでのステージ上に樹脂組成物として放置しても、長時間接続を阻害しないものが好ましく、５０〜６０℃のステージ上で長時間放置しても、はんだバンプと配線の接続を阻害しないものが、より好ましい。（Ｄ）成分としては、マイクロカプセル型またはアミンアダクト型の潜在性硬化促進剤が好ましく、液状ビスフェノールＦ型および液状ビスフェノールＡ型等の液状エポキシ樹脂中に分散された、マイクロカプセル化イミダゾール化合物硬化剤が、作業性、硬化速度、保存安定性の点からより好ましい。イミダゾール化合物硬化剤としては、２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−〔２’−メチルイミダゾリル−（１’）］エチル−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ピロロ［１，２−ａ］ベンズイミダゾール等を挙げることができ、２，４−ジアミノ−６−〔２’−メチルイミダゾリル−（１’）］エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１）−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン等が、硬化速度、作業性、耐湿性の観点から好ましい。アミンアダクト型の潜在性硬化剤としては、アミン化合物のエポキシアダクトが挙げられ、アミン化合物のエポキシアダクトは、アミン化合物とエポキシ樹脂との反応により合成されるアミノ基を有する化合物である。

アミン化合物のエポキシアダクトに使用されるアミン化合物としては、エポキシ基と付加反応しうる活性水素を分子内に１個以上有するものであればよく、特に限定されない。アミン化合物としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ｎ−プロピルアミン、２−ヒドロキシエチルアミノプロピルアミン、シクロヘキシルアミン、４，４'−ジアミノ−ジシクロヘキシルメタン等の脂肪族アミン化合物；４，４'−ジアミノジフェニルメタン、２−メチルアニリン等の芳香族アミン化合物；イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−イソプロピルイミダゾール等のイミダゾール化合物；イミダゾリン、２−メチルイミダゾリン、２−エチルイミダゾリン等のイミダゾリン化合物等が挙げられる。

アミン化合物のエポキシアダクトに使用されるエポキシ化合物としては、１，２−エポキシブタン、１，２−エポキシへキサン、１，２−エポキシオクタン、スチレンオキシド、ｎ−ブチルグリシジルエーテル、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、グリシジルアセタート等が挙げられる。

（Ｄ）成分の市販品としては、旭化成イーマテリアルズ製マイクロカプセル化イミダゾール化合物硬化促進剤（品名：ＨＸＡ３９３２ＨＰ、ＨＸ３７２２、ＨＸ３９３２ＨＰ）、味の素ファインテクノ製アミンアダクト系潜在性硬化剤（品名：アミキュアＰＮ−２３、アミキュアＰＮ−４０）等が挙げられる。（Ｄ）成分は、単独でも２種以上を併用してもよい。

（Ｂ）成分のヒドラジド当量は、（Ａ）成分のエポキシ当量の０．７〜１．２倍であり、０．７倍未満では、（Ａ）成分の硬化が不十分になる、または吸湿後リフロー試験で、はんだバンプ−配線間の抵抗値が変化してしまう。一方、（Ｂ）成分のヒドラジド当量が１．２倍を超えると、ボイド発生や、吸湿後リフロー試験後の樹脂組成物のデラミネーションの発生が起きてしまう。

（Ｃ）成分は、硬化後の樹脂組成物の熱膨張係数、弾性率の観点から、樹脂組成物：１００質量部に対して、４０〜６０質量部である。また、（Ｃ）成分が４０質量部未満では、ヒートサイクル後のはんだバンプ−配線間の抵抗値が変化してしまい、（Ｃ）成分が６０質量部を超えると、ボイドが発生し、ヒートサイクル後のはんだバンプ−配線間の抵抗値が変化してしまう。

（Ｄ）成分は、樹脂組成物：１００質量部に対して、１．８〜３．３質量部であり、１．８質量部未満では、ボイドが発生してしまい、３．３質量部を超えると、ヒートサイクル後のはんだバンプ−配線間の抵抗値が変化してしまう。

樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、更に必要に応じ、密着性付与調整のためのシランカップリング剤等のカップリング剤；塗布適性、流動適性調整のためのレオロジー調整剤；充填剤、着色剤の分散性向上、沈降防止のための分散剤、沈降防止剤；消泡性調整のための消泡剤；着色のための着色剤；樹脂組成物の表面状態調製、濡れ性調整のための表面調整剤；弾性率、応力調整のためのエラストマー類；粘度、靭性等の調整のため組成物として液状を保てる範囲内で使用可能な固形樹脂等を、含有させることができる。

樹脂組成物は、例えば、（Ａ）成分〜（Ｄ）成分、およびその他の添加剤等を同時にまたは別々に、必要により加熱処理を加えながら、撹拌、溶融、混合、分散させることにより得ることができる。これらの混合、撹拌、分散等の装置としては、特に限定されるものではないが、撹拌、加熱装置を備えたライカイ機、３本ロールミル、ボールミル、プラネタリーミキサー、ビーズミル等を使用することができる。また、これら装置を適宜組み合わせて使用してもよい。

樹脂組成物は、温度：２５℃での粘度が０．５〜２００Ｐａ・ｓ以下であると、塗布性の観点から好ましく、１．０〜１００Ｐａ・ｓ以下であると、より好ましい。ここで、粘度は、東機産業製粘度計（型番：Ｅ型）で測定する。また、樹脂組成物は、室温で２４時間放置した後の増粘倍率が、１〜２倍であると、保存後の塗布適性の観点から好ましい。

樹脂組成物は、ディスペンサー、印刷等で基板の所望の位置に形成することができる。

樹脂組成物の加熱圧着の温度は、１８０〜２６０℃で、１〜１０秒間行うことが好ましく、特に５秒以内で硬化させると生産性向上の観点から好ましい。また、樹脂組成物の加熱圧着の圧力は、２５〜４００ｍｍ^２のサイズの半導体チップを、５〜５００Ｎで行うと接続性の観点から好ましい。なお、樹脂組成物は、加熱圧着後に、信頼性の観点から、後硬化を１２５〜１７５℃で、０．５〜３時間行うと好ましい。

このように、本発明の先供給型半導体封止用液状樹脂組成物は、作業性、ハンドリングの容易性、狭ピッチ化対応に優れる液状で、短時間で半導体チップ−基板間のボイドを無くしつつ、基板の配線と半導体チップのはんだバンプとをはんだ接続でき、硬化後には、ヒートサイクル試験や吸湿後リフロー試験でのデラミネーションを抑制することができる。このため、低コストで、低エネルギーの先供給型フリップチップボンディングプロセスで、高信頼性の半導体装置を得ることができる。

本発明について、実施例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の実施例において、部、％はことわりのない限り、質量部、質量％を示す。

〔実施例１〜９、比較例１〜１０〕
表１、表２に示す配合で、樹脂組成物を調製した。実施例１〜９のいずれも液状樹脂組成物であり、作業性、ハンドリングの容易性、狭ピッチ化対応に優れていた。なお、エポキシ樹脂／マイクロカプセル型促進剤であるＨＸＡ３９３２ＨＰに含有されているエポキシ樹脂は、「液状ビスフェノールＦ型エポキシ／液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂」が「５４／１３」の質量比で混合された状態でのエポキシ当量が、１７０ｇ／ｅｑであったので、「（Ｂ）成分当量／（Ａ）成分当量」を求めるときには、「液状ビスフェノールＦ型エポキシ＋液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂」で１７０ｇ／ｅｑとして計算した。

〔半導体チップを実装した試験片の作製〕
３０μｍのバンプが、５０μｍピッチで５４４個形成された幅：７．３ｍｍ、長さ：７．３ｍｍ、高さ：１２５μｍの半導体チップ（Ｓｉチップ）を準備した。バンプは、ＳｎＡｇはんだめっきされた銅バンプである。また、半導体チップのバンプパターンに対応した電極を有する厚さ：３６０μｍのＦＲ−４基板を準備した。この基板を５０℃のステージに載置し、この基板の電極上に、２３Ｇのニードルのディスペンサーを用いて、樹脂組成物を塗布し、その上から、パナソニックファクトリーソリューションズ製フリップチップボンダー（型番：ＦＣＢ３）を用いて、１６０℃から２６０℃へ２秒で昇温させた後２６０℃×２秒温度保持、荷重：１１Ｎの条件で半導体チップを圧接し、評価サンプルを作製した。その後、１６５℃で１時間加熱処理を行い、半導体チップを実装した試験片を作製した。

〔実装性試験〕
《ＳＡＴ（ＳｃａｎｎｉｎｇＡｃｏｕｓｔｉｃＴｏｍｏｇｒａｐｈ）テスト》
半導体チップを実装した試験片（試験片数：７）を、パナソニックファクトリーソリューションズ製超音波探傷装置（型番：ＦＣＢ３）により画層観察した。半導体チップ下に、樹脂組成物にボイドが発生しているか、樹脂組成物が全面に充填されているか、を観察した。表１、表２の「ボイド」の「ＳＡＴ」の行に、〔（ボイドが観察された試験片数）／（試験片数：７）〕を示す。また、図４に、実施例１のＳＡＴテストでの画像を、図５に、比較例１のＳＡＴテストでの画像を示す。

《平面研磨テスト》
半導体チップを実装した試験片（試験片数：２）のチップ部分を、研磨により除去し、半導体チップ周辺のソルダーレジスト開口部のボイドを光学顕微鏡により観察した。詳細には、試験片の半導体チップ周辺のソルダーレジスト開口部で、特に、配線間に跨るボイドに注意をして観察した。ソルダーレジスト開口部では、金めっきされた銅の配線が、配線幅：３０μｍ、配線ピッチ：５０μｍで形成されていた。表１、表２の「ボイド」の「平面研磨」の行に、〔（ボイドが観察された試験片数）／（試験片数：２）〕を示す。また、図６に、実施例１の平面研磨テストでの画像を、図７に比較例１の平面研磨テストでの画像を示す。

《導通性テスト》
半導体チップを実装した試験片（試験片数：７）の抵抗値測定パッド間の抵抗値を測定した。半導体チップ−基板間の接続が良好な試験片の抵抗値測定パッド間の抵抗の設計値は、３０Ωであった。抵抗値測定パッド間の抵抗値が２８〜３２Ω以上のものを合格とし、抵抗値が２８〜３２Ωでないものを不合格とした。表１、表２に、「ボイド」の「導通性」の行に、〔（不合格の試験片数）／（試験片数：７）〕を示す。

〔吸湿後リフロー試験〕
《デラミネーションテスト》
半導体チップを実装した試験片（試験片数：５）を、パナソニックファクトリーソリューションズ製超音波探傷装置（型番：ＦＣＢ３）により画層観察し、デラミネーションが発生していないことを確認した。その後、高温高湿層（温度：３０℃、湿度：６０％ｒｈ）中にて１９６時間吸湿させた。吸湿後、最高温度２６０℃のリフロー炉を３回繰り返し通過させ、再度同様の画像観察を行った。吸湿後リフロー後に、樹脂組成物のデラミネーションが発生しているものを不合格とした。表１、表２に、「吸湿後リフロー」の「デラミネーション」の行に、〔（不合格の試験片数）／（試験片数：５）〕を示す。

《導通性テスト》
上記デラミネーションテストと同じ処理を施した半導体チップを実装した試験片（試験片数：５）の抵抗値測定パッド間の抵抗値を測定した。抵抗値測定パッド間の抵抗値が２８〜３２Ω以上のものを合格とし、抵抗値が２８〜３２Ωでないものを不合格とした。表１、表２に、「吸湿後リフロー」の「導通性」の行に、〔（不合格の試験片数）／（試験片数：５）〕を示す。

〔ヒートサイクル試験〕
《デラミネーションテスト》
吸湿後リフロー試験で用いた試験片（試験片数：５）を、−５５℃×３０分と、−１２５℃×３０分のヒートサイクル槽へ入れ、２００回、５００回、７５０回、１０００回の各サイクルで取り出し、上述のＳＡＴテストと同様に測定を行った。表１、表２の「ヒートサイクル」の「デラミネーション」の行に、〔（ボイドが観察された試験片数）／（試験片数：５）〕を示す。なお、比較例１、４、７、８は、吸湿後リフロー試験で不合格の試験片があったため、本テストは行わなかった。また、比較例１０は、実装性試験で全ての試験片が不合格であったので、本テストは行わなかった。なお、比較例６は、吸湿後リフロー試験で不合格の試験片があったが、合格の試験片が５個以上あったので、本テストを行った。

《導通性テスト》
上記デラミネーションテストと同じ処理を施した半導体チップを実装した試験片（試験片数：５）の抵抗値測定パッド間の抵抗値を測定した。抵抗値測定パッド間の抵抗値が２８〜３２Ω以上のものを合格とし、抵抗値が２８〜３２Ωでないものを不合格とした。表１、表２に、「ヒートサイクル」の「導通性」の行に、〔（不合格の試験片数）／（試験片数：５）〕を示す。

試験結果をまとめると、実施例１〜１０の全てで、先供給型フリップチップボンディングプロセスに適した液状であり、実装性試験でボイドが発生せず、導通性も良好であった。また、吸湿後リフロー試験、ヒートサイクル試験の結果も良好で、高信頼性であった。これに対して、（Ｂ）成分の代わりに融点が低いアジピン酸ジヒドラジドを使用した比較例１は、実装性試験でボイドが発生し、吸湿後リフロー試験で、デラミネーションが発生し、導通性が低下した。ボイドを伝って隣接するハンダバンプまたは基板の配線間が、はんだでつながり、電気導通のパスができてしまうためである、と考えられる。（Ｂ）成分の代わりに融点が低いドデカン酸ジヒドラジドを使用した比較例２は、実装性試験でボイドが発生し、ヒートサイクル５００回以上で導通性が不合格の試験片があった。（Ｂ）成分の代わりに融点が低いセバシン酸ジヒドラジドを使用した比較例３は、実装性試験でボイドが発生し、ヒートサイクル５００回以上で導通性が不合格の試験片があった。（Ｂ）成分の代わりに融点が低い２，６−ナフタレンジカルボン酸ジヒドラジドを使用した比較例４は、実装性試験と吸湿後リフロー試験で全ての試験片が不合格であった。吸湿後リフロー試験で導通性が増加したのは、ハンダバンプと基板の配線の接続が不十分で、離れかかかっているためである、と考えられる。（Ｃ）成分の量が少なすぎる比較例５は、ヒートサイクル２００回以上で導通性が不合格の試験片があった。（Ｃ）成分の量が多すぎる比較例６は、実装性試験でボイドが発生し、導通性テストで不合格の試験片があった。（Ｂ）成分の当量比が少なすぎる比較例７は、吸湿後リフロー試験で、導通性が増加した。（Ｂ）成分の当量比が多すぎる比較例８は、実装性試験でボイドが発生し、吸湿後リフロー試験で、デラミネーションが発生した。（Ｃ）成分の代わりに平均粒径が大きいシリカ粉末を使用した比較例９は、ヒートサイクル１０００回で導通性が不合格の試験片があった。（Ｄ）成分が少なすぎる比較例１０は、硬化不足であり、実装性試験で全ての試験片が不合格であった。（Ｄ）成分が多すぎる比較例１１は、ヒートサイクル７５０回と１０００回で導通性が不合格の試験片があった。

また、図４からわかるように、実施例１は、ＳＡＴテストで、デラミネーションやボイドが観察されなかった。これに対して、図５からわかるように、比較例１は、ＳＡＴテストで黒の破線矢印で示すボイドが発生した。次に、図６からわかるように、実施例１は、平面研磨テストで、ボイドが観察されなかった。これに対して、図７からわかるように、比較例１は、平面研磨テストで白の破線矢印で示すボイドが発生した。

上記のように、本発明の先供給型半導体封止用液状樹脂組成物は、作業性、ハンドリングの容易性、狭ピッチ化対応に優れる液状で、短時間で半導体チップ−基板間のボイドを無くしつつ、基板の配線と半導体チップのはんだバンプとをはんだ接続でき、硬化後には、ヒートサイクル試験や吸湿後リフロー試験でのデラミネーションを抑制することができる。このため、低コストで、低エネルギーの先供給型フリップチップボンディングプロセスで、高信頼性の半導体装置を得ることができ、大変有用である。

１半導体装置
２１、２５半導体チップ
２１はんだバンプ
２６Ｃｕバンプ
２７はんだ層
３１基板
３２配線

Claims

複数の融点：２００℃以上のはんだバンプが形成された半導体チップと、
配線が形成された後、配線が形成された面に半導体封止用液状樹脂組成物が供給された基板と、を、
半導体チップのはんだバンプと基板の配線とを対向させて加熱圧着することにより、
基板の配線と半導体チップのはんだバンプとが電気的に接続され、硬化した液状樹脂組成物で封止された半導体装置を得るための先供給型半導体封止用液状樹脂組成物であって、
（Ａ）少なくとも液状ナフタレン型エポキシ樹脂を含有する液状エポキシ樹脂、
（Ｂ）イソフタル酸ジヒドラジド、
（Ｃ）平均粒径：１μｍ以下のシリカ粉末、および
（Ｄ）潜在性硬化促進剤
を含有し、（Ｂ）成分のヒドラジド当量が、（Ａ）成分のエポキシ当量の０．７〜１．２倍であり、（Ｃ）成分が、先供給型半導体封止用液状樹脂組成物：１００質量部に対して、４０〜６０質量部であり、（Ｄ）成分が、先供給型半導体封止用液状樹脂組成物：１００質量部に対して、１．８〜３．３質量部であることを特徴とする、先供給型半導体封止用液状樹脂組成物。
複数の融点：２００℃以上のはんだバンプが形成された半導体チップと、配線が形成された基板を備え、基板の配線と半導体チップのはんだバンプとが加熱圧着により電気的に接続され、請求項１記載の先供給型半導体封止用液状樹脂組成物の硬化物で半導体チップと基板の間隙が封止された、半導体装置。
融点：２００℃以上のはんだが、Ｓｎ−Ａｇ系またはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系である、請求項２記載の半導体装置。
はんだバンプが、はんだ層が形成されたＣｕバンプである、請求項２または３記載の半導体装置。