JP6443853B2 - 封止材組成物、それを用いた半導体装置 - Google Patents

封止材組成物、それを用いた半導体装置 Download PDF

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Description

本発明は、コンプレッションモールド法のモールド樹脂や、キャピラリフロータイプのアンダーフィルとして使用される封止材組成物に関する。また、本発明は、半導体装置の製造時に、本発明の封止材組成物を用いた半導体装置に関する。
チップサイズパッケージなど半導体集積回路(LSI)を製造するには、半導体ウエハプロセスとパッケージプロセスとを各々組み合わせて行われていた。即ち、半導体ウエハプロセスにおいては、ベア・ウエハにウエルを形成し、絶縁膜を介してトランジスタを形成し、更に絶縁膜を介して配線層を形成しパシベーション膜の形成及び電極パッドの形成などが行われていた。パッケージプロセスにおいては、ウエハテストを行った後、チップに切断して、予めベースフィルムに配線層が形成されたサブストレートにダイボンディングし、ワイヤボンディングなどによりサブストレートと電気的に接続した後、半導体チップ搭載面を樹脂封止され、外部接続端子としてはんだボールが接合され、マーキングやトリミングが行われた後、機能テストなどが行われ、チップサイズパッケージが製造されていた。
近年のLSIの高密度実装化、高集積化に伴い半導体チップの小型化が進んでおり、半導体ウエハ上にトランジスタや配線を形成する半導体ウエハプロセスでは半導体チップを小型化すればするほど1枚取り個数が増大して生産性が向上するため、生産コストを低下することが可能となった。しかしながら、パッケージプロセスにおいては、チップ寸法が縮小してもパッケージ寸法は変わらないため、外形寸法は一定のままであった。このため、パッケージプロセスの生産性は向上せず、パッケージの外形寸法がチップの外形寸法と同じになるようなパッケージの出現が望まれていた。
そこで、最近になって、特許文献1に示すように、半導体ウエハレベルで切断した形でパッケージになる、即ちパッケージの外形寸法がチップの外形寸法と同じになる、いわゆる半導体ウエハレベルのチップサイズパッケージが提案されている。これは、半導体ウエハプロセスにおいて、半導体ウエハ上に複数のトランジスタと配線を形成した後、チップの周辺にある電極よりチップ中央部に向かって再配線し、ここに外部接続端子に接続するメタルポストを立ててその周囲をモールド樹脂で封止する。そして、成形品にマーキングをしてはんだボールをメタルポストに電気的に接続するよう接合した後、半導体ウエハを各チップ毎に切断して機能テストを行いチップサイズパッケージが製造される。これによって、パッケージプロセスを半導体ウエハプロセスと一体化して工程数を削減してスループットの向上を図り、パッケージプロセスに要する製造装置が省略できるので製造コストを削減でき、省スペースでしかもロット管理がしやすく、パッケージの生産性を著しく向上させることが可能となる。
上記半導体ウエハレベルのチップサイズパッケージの製造工程において、モールド樹脂による封止工程では、半導体ウエハをモールド金型によりクランプして、モールド樹脂により封止するトランスファモールド法ではなく、下金型上に配置した半導体ウエハ上にモールド樹脂を塗布して圧縮成形し、この圧縮成形時にモールド樹脂を加熱硬化させるコンプレッションモールド法が採用されている(特許文献2参照)。このコンプレッションモールド法は、モールド樹脂とモールド金型との間に離型フィルムを介在させて、モールド樹脂がモールド金型に付着しないようになっている。
コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂は、モールド時にフローマークや未充填部が生じないような流動性が求められる。具体的には、回転粘度計を用いて測定される、10rpmで25℃における粘度が500000mPa・s以下であることが求められる。
上述したように、コンプレッションモールド法の実施時には、モールド樹脂とモールド金型との間に離型フィルムを介在させて、モールド樹脂がモールド金型に付着しないようにしている。このため、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂は、離型フィルムの剥離温度より低温で硬化することが求められる。具体的には、後述する実施例に記載の手順による、150℃におけるゲルタイムが120sec以内であることが求められる。
また、再配線時やボールマウント時に影響が生じないように、コンプレッションモールド法の実施後にそりが小さいことが求められる。
また、半導体パッケージの最外面となるモールド樹脂には難燃性も求められる。具体的には、UL規格による難燃性でV−0相当の難燃性を有することが求められる。
コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂としては、エポキシ樹脂を主成分とするものが従来使用されている(特許文献3、4参照)。エポキシ樹脂を主成分とするモールド樹脂は、流動性、低温での硬化性、コンプレッションモールド法の実施後にそりが小さい、という点では、上述した要求を満足するが、難燃性は十分ではなく、UL規格による難燃性がHB相当であった。
一方、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂として、シアネートエステルを主成分とする液状樹脂組成物が特許文献5に開示されている。この液状樹脂組成物は、流動性、コンプレッションモールド法の実施後にそりが小さい、難燃性という点では、上述した要求を満足するが、低温での硬化性は十分ではなかった。特許文献1に記載の液状封止樹脂組成物では、シアネートエステルの硬化剤として金属錯体が使用されている。シアネートエステルの硬化材である金属錯体の添加量を増やした場合、低温硬化性は向上するが、製品としての可使時間(ポットライフ)や保管可使時間(シェルフライフ)が損なわれる。
また、電子機器の小型化、軽量化、高性能化に伴い半導体の実装形態がワイヤーボンド型からフリップチップ型へと変化してきている。
フリップチップ型の半導体装置は、バンプ電極を介して基板上の電極部と半導体素子とが接続された構造を持っている。この構造の半導体装置は、温度サイクル等の熱付加が加わった際に、エポキシ樹脂等の有機材料製の基板と、半導体素子と、の熱膨張係数の差によってバンプ電極に応力がかかり、バンプ電極にクラック等の不良が発生することが問題となっている。この不良発生を抑制するために、アンダーフィルと呼ばれる液状封止材を用いて、半導体素子と基板との間のギャップを封止し、両者を互いに固定することによって、耐サーマルサイクル性を向上させることが広く行われている(特許文献6参照)。
アンダーフィルの供給方法としては、半導体素子と、基板上の電極部と、を接続させた後、半導体素子の外周に沿ってアンダーフィルを塗布(ディスペンス)し、毛細管現象を利用して、両者の間隙にアンダーフィルを注入するキャピラリフロータイプのアンダーフィルが一般的である。アンダーフィルの注入後、該アンダーフィルを加熱硬化させることで両者の接続部位を補強する。
キャピラリフロータイプのアンダーフィル材、上述した流動性、低温での硬化性、および、硬化後のそりが小さいことが求められる。
特開平10−79362号公報 特開2000−174046号公報 再表2009/142065号公報 特開2006−249139号公報 特開2000−178445号公報 特開2013−253195号公報
本発明は、上記した従来技術における問題点を解決するため、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂、および、キャピラリフロータイプのアンダーフィルとして好適な、流動性、低温での硬化性、および、難燃性に優れ、かつ、硬化後のそりが小さい封止材組成物、ならびに、半導体装置の製造時に、本発明の封止材組成物を用いた半導体装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、
(A)下記式(1)で示される化合物、
(B)ノボラック型シアネートエステルおよびテトラメチルビスフェノールF型シアネートエステルからなる群から選択される少なくとも1つのシアネートエステル
(C)下記式(2)で示される化合物、
(式(2)中、R1及びR2いずれか一方がメチル基であり、他方はベンジル基であり、3ヒドロキシ基、またはアセトキシ基を表し、mは、R3の個数を表し、0〜5の整数である。Rfは水素の80%以上がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。bはその個数を表し、1〜5の整数である。Rfはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
および、(D)金属錯体触媒を含有し、
前記(A)、(B)成分の含有割合が質量部で90:10〜50:50であり、前記(A)、(B)成分の合計100質量部に対して、前記(C)成分を0.5〜9質量部含有し、前記(D)成分を0.1〜1.5質量部含有することを特徴とする封止剤組成物を提供する。
本発明の封止材組成物において、前記(C)成分が下記式(3)で示される化合物であることが好ましい。
本発明の封止材組成物において、前記(C)成分が下記式(4)で示される化合物であることが好ましい。
本発明の封止材組成物は、さらに、(E)フィラーを含有してもよい。
また、本発明は、半導体装置の製造時に、本発明の封止材組成物を用いることを特徴とする半導体装置を提供する。
本発明の封止材組成物は、流動性、低温での硬化性、および、難燃性に優れ、かつ、硬化後のそりが小さいため、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂、および、キャピラリフロータイプのアンダーフィルとして好適である。
以下、本発明の封止材組成物について詳細に説明する。
本発明の封止材組成物は、以下に示す(A)〜(D)成分を必須成分として含有する。
(A)下記式(1)で示される化合物
式(1)で示される化合物は、本発明の封止材組成物の主剤をなす成分である。式(1)の化合物のようなシアネートエステルは、ガラス転移点(Tg)が高いため、これを主剤とする封止材組成物は、コンプレッションモールド法の実施後のそりを小さくすることができ、難燃性を付与することができる。また、低吸水性、低誘電率、低誘電正接という、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂、および、キャピラリフロータイプのアンダーフィルとして好ましい特性を有する。但し、シアネートエステルには、常温で粘度が高いものもあり、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂やキャピラリフロータイプのアンダーフィルとして使用する際に、流動性という点で問題が生じる場合がある。これに対し、常温で液状の式(1)の化合物は、常温における粘度が低いため、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂やキャピラリフロータイプのアンダーフィルとして使用する際の流動性が良好である。
(B)上記式(1)の化合物以外のシアネートエステル、および、液状エポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも一種
(B)成分は、(A)成分とともに本発明の封止材組成物の主剤をなす成分である。
上述したように、式(1)の化合物は、常温における粘度が低いため、封止材組成物の流動性に寄与する。しかしながら、式(1)の化合物のみを主剤として使用した場合、保存時に封止材組成物が結晶化する問題がある。
そのため、本発明の封止材組成物では、本発明の封止材組成物の主剤として、(A)成分とともに、(B)成分として、式(1)の化合物以外のシアネートエステル、および、液状エポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも一種を使用する。
(B)成分として、式(1)の化合物以外のシアネートエステルを使用する場合、ノボラック型シアネートエステル、テトラメチルビスフェノールF型シアネートエステル等が挙げられる。
(B)成分として使用する、液状エポキシ樹脂とは常温で液状のエポキシ樹脂を意味する。
(B)成分として使用する、本発明における液状エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の平均分子量が約400以下のもの;p−グリシジルオキシフェニルジメチルトリスビスフェノールAジグリシジルエーテルのような分岐状多官能ビスフェノールA型エポキシ樹脂;ビスフェノールF型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂の平均分子量が約570以下のもの;ビニル(3,4−シクロヘキセン)ジオキシド、3,4−エポキシシクロヘキシルカルボン酸(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル、アジピン酸ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)5,1−スピロ(3,4−エポキシシクロヘキシル)−m−ジオキサンのような脂環式エポキシ樹脂;3,3´,5,5´−テトラメチル−4,4´−ジグリシジルオキシビフェニルのようなビフェニル型エポキシ樹脂;ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジル、3−メチルヘキサヒドロフタル酸ジグリシジル、ヘキサヒドロテレフタル酸ジグリシジルのようなグリシジルエステル型エポキシ樹脂;ジグリシジルアニリン、ジグリシジルトルイジン、トリグリシジル−p−アミノフェノール、テトラグリシジル−m−キシリレンジアミン、テトラグリシジルビス(アミノメチル)シクロヘキサンのようなグリシジルアミン型エポキシ樹脂;ならびに1,3−ジグリシジル−5−メチル−5−エチルヒダントインのようなヒダントイン型エポキシ樹脂;ナフタレン環含有エポキシ樹脂が例示される。また、1,3−ビス(3−グリシドキシプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンのようなシリコーン骨格をもつエポキシ樹脂も使用することができる。さらに、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、(ポリ)プロピレングリコールジグルシジルエーテル、ブタ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、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテルのようなジエポキシド化合物;トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテルのようなトリエポキシド化合物等も例示される。
(B)成分としては、これらの中でも、ノボラック型シアネートエステル、(テトラメチル)ビスフェノールF型シアネートエステル樹脂が好ましく、ノボラック型シアネートエステルが少量で結晶化が抑制できるためより好ましい。
(B)成分としてのシアネートエステルは、単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。(B)成分としての液状エポキシ樹脂も、単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。また、(B)成分として、シアネートエステルと液状エポキシ樹脂を併用してもよい。
本発明の封止材組成物は、(A)、(B)成分の含有割合が質量部で90:10〜50:50である。(A)成分の含有割合が90:10より多いと、保存時に封止材組成物が結晶化する問題がある。
一方、(A)成分の含有割合が50:50より少ないと、封止材組成物の常温における粘度が高くなるため、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂やキャピラリフロータイプのアンダーフィルとして使用する際に流動性が低下する。
(A)、(B)成分の含有割合は、90:10〜70:30であることが好ましく、90:10〜80:20であることがより好ましい。
(C)下記式(2)で示される化合物、
(C)成分は、本発明の封止材組成物の加熱硬化時に酸発生剤として作用して、(A)、(B)成分の硬化反応を促進させる。後述するように、本発明の封止材組成物では、(A)、(B)成分の硬化剤として、金属錯体触媒((D)成分)を用いる。
上述したように、シアネートエステルを主成分とし、金属錯体触媒を用いる特許文献1
に記載の液状樹脂組成物は、低温での硬化性は十分ではなかった。これに対し、本発明の封止材組成物では、(D)成分の金属錯体触媒に加えて、(C)成分が酸発生剤として作用する、式(2)の化合物を特定量含有することにより、低温での硬化性が向上している。
式(2)中、R1及びR2はそれぞれ独立にアルキル基又はアラルキル基を表し、R3は水素、アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アラルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アラルキルカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アラルキルオキシカルボニルオキシ基、アリールチオカルボニル基、アリールチオ基、アルキルチオ基、アリール基、複素環式炭化水素基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、および、ハロゲン原子からなる群から選択される少なくとも一種を表し、mは、R3の個数を表し、0〜5の整数である。Rfは水素の80%以上がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。bはその個数を表し、1〜5の整数である。Rfはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
1、R2としては、炭素数1〜18のアルキル基又は炭素数6〜10のアラルキル基が好ましい。炭素数1〜18のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル、n−ブチル、n−ベンチル、n−オクチル、n−デシル、n−ドデシル、n−テトラデシル、n−ヘキサデシル、n−オクタデエシル等が好ましく、メチル基、エチル基がより好ましい。炭素数6〜10のアラルキル基としては、ベンジル基、2−メチルベンジル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基が好ましく、ベンジル基、1−ナフチルメチル基がより好ましい。
3としては、ヒドロキシ基、メチルカルボニルオキシ基が好ましい。
mとしては、0〜2が好ましく、0又は1がより好ましい。
Rfとしては、水素の80%以上がフッ素原子で置換された、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、炭素数1〜4のアルキル基がより好ましい。
bとしては、2〜4が好ましく、2又は3がより好ましい。
(C)成分として、好ましい化合物の一例は、下記式(3)で示される化合物である。
(C)成分として、好ましい化合物の別の一例は、下記式(4)で示される化合物である。
(C)成分として使用する式(2)の化合物の具体例としては、4−ヒドロキシフェニル−メチル−ベンジルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、4−ヒドロキシフェニル−メチル−1−ナフチルメチルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、4−アセトキシフェニルベンジルメチルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェートが挙げられる。これらの中でも、4−ヒドロキシフェニル−メチル−ベンジルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェートが好ましく、4−ヒドロキシフェニル−メチル−ベンジルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェートがより好ましい。
(C)成分の化合物は、一種のみを使用してもよく、2種以上併用してもよい。
本発明の樹脂組成物において、(C)成分の含有量は、(A)、(B)成分の合計100質量部に対して0.5〜9質量部である。(C)成分の含有量が、0.5質量部より少ない場合、(A)、(B)成分の硬化反応を促進する作用が十分発揮されず、低温での硬化性が低下する。一方、(C)成分の含有量が、9質量部より多い場合、封止材組成物の貯蔵安定性が低下し、ポットライフが短くなる。
(C)成分の含有量は、(A)、(B)成分の合計100質量部に対して0.5〜5質量部であることが好ましい。
(D)金属錯体触媒
(D)成分の金属錯体触媒は、(A)、(B)成分の硬化反応の触媒である。(D)成分の金属錯体触媒としては、コバルト、チタン、銅、亜鉛、鉄、ニッケル、マンガン、および、スズからなる群から選択される少なくとも一種の金属を含む有機金属錯体又は有機金属塩が好ましい。これらの中でも、コバルト、チタン、および、亜鉛からなる群から選択される少なくとも一種の金属を含む有機金属錯体又は有機金属塩が好ましく、コバルトを含む有機金属錯体又は有機金属塩が好ましい。
(D)成分の金属錯体触媒は、一種のみを使用してもよく、2種以上併用してもよい。
本発明の樹脂組成物において、(D)成分の含有量は、(A)、(B)成分の合計100質量部に対して0.1〜1.5質量部である。(D)成分の含有量が、0.1質量部より少ない場合、(A)、(B)成分の硬化反応を促進する作用が十分発揮されず、低温での硬化性が低下する。一方、(D)成分の含有量が、1.5質量部より多い場合、封止材組成物の貯蔵安定性が低下し、ポットライフが短くなる。
(D)成分の含有量は、(A)、(B)成分の合計100質量部に対して0.1〜1質量部であることが好ましく、0.1〜0.5質量部であることがより好ましい。
本発明の液状封止材は、上記(A)〜(D)成分以外に、以下に述べる成分を必要に応じて含有してもよい。
(E)フィラー
本発明の封止材組成物を、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂、または、キャピラリフロータイプのアンダーフィルとして使用する場合は、(E)成分として、フィラーを含有させることが好ましい。
(E)成分として、フィラーを含有させることで、本発明の封止材組成物を、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂、または、キャピラリフロータイプのアンダーフィルとして使用した場合に、封止した部位の耐湿性および耐サーマルサイクル性、特に耐サーマルサイクル性が向上する。フィラーの使用により耐サーマルサイクル性が向上するのは、線膨張係数を下げることにより、基板などの媒体との線膨張係数の差を抑制できるからである。なお、基板などの媒体との線膨張係数の差が抑制されることにより、封止材組成物の硬化後のそりも小さくなる。
フィラーは、添加により線膨張係数を下げる効果を有するものである限り特に限定されず、各種フィラーを使用することができる。具体的には非晶質シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、チッ化ホウ素、チッ化アルミニウム、チッ化珪素等が挙げられる。
これらの中でも、シリカ、特に、非晶質の球状シリカが、本発明の封止材組成物を、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂として使用した際に流動性に優れ、硬化物の線膨張係数を低減できることから望ましい。
また、フィラーは、シランカップリング剤等で表面処理が施されたものであってもよい。表面処理が施されたフィラーを使用した場合、フィラーの凝集を防止する効果が期待される。これにより、本発明の封止材組成物の保存安定性の向上が期待される。
(E)成分としてのフィラーは、平均粒径が0.01〜40μmであることが好ましく、0.1〜20μmであることがより好ましい。ここで、フィラーの形状は特に限定されず、球状、不定形、りん片状等のいずれの形態であってもよい。なお、フィラーの形状が球状以外の場合、フィラーの平均粒径とは該フィラーの平均最大径を意味する。
(E)成分として、フィラーを含有させる場合、本発明の封止材組成物におけるフィラーの含有量は30〜90質量%であることが好ましい。
フィラーの含有量が30質量%未満だと、フィラーの添加により線膨張係数を下げる効果が不十分であり、本発明の封止材組成物をコンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂として使用した場合に、耐サーマルサイクル性を向上させる効果が不十分となるおそれがある。
一方、フィラーの含有量が90質量%超だと、本発明の封止材組成物をコンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂として使用する際に、モールド樹脂の流動性が低下するおそれがある。
(その他の配合剤)
本発明の封止材組成物は、上記(A)〜(E)成分以外の成分を必要に応じてさらに含有してもよい。このような成分の具体例としては、シランカップリング剤、カーボン等の着色剤、レベリング剤、イオントラップ剤、消泡剤などを配合することができる。各配合剤の種類、配合量は常法通りである。
(封止材組成物の調製)
本発明の封止材組成物は、上記(A)〜(D)成分、および、含有させる場合はさらに(E)成分、ならびに、さらに必要に応じて配合するその他の配合剤を所定量配合した後、ハイブリッドミキサやロールミルにて各成分を分散させ、その後、ハードミキサにて撹拌脱泡することにより調製される。
各成分の配合は同時に実施しても、一部成分を先に配合し、残りの成分を後から配合するなど、適宜変更しても差支えない。たとえば、(A)、(B)成分を配合した後、(D)成分を配合し、次に(C)成分を配合して、さらに、(E)成分を配合してもよい。
次に本発明の封止材組成物の特性について述べる。
本発明の封止材組成物は、回転粘度計を用いて測定される、10rpmで25℃における粘度が500000mPa・s以下であることが好ましい。上述した粘度であれば、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂や、キャピラリフロータイプのアンダーフィルとして使用した際の流動性が良好である。
本発明の封止材組成物は、回転粘度計を用いて測定される、10rpmで25℃における粘度が300000mPa・s以下であることがより好ましい。
本発明の封止材組成物は、常温での保存安定性が良好である。後述する実施例に記載の手順で測定される、調製直後の粘度に対する24時間保管後の粘度の増加率が1.3倍以下であることが好ましい。
本発明の封止材組成物は、後述する実施例に記載の手順による、150℃におけるゲルタイムが120sec以内であることが好ましい。上述した粘度であれば、低温での硬化性が良好であり、コンプレッションモールド法で通常使用される離型フィルムの剥離温度より低温で硬化する。そのため、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂として好適である。
本発明の封止材組成物は、そりが小さいことが、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂として使用した場合に、再線時やボールマウント時に影響が生じないため好ましい。
本発明の封止材組成物は、UL規格による難燃性でV−0相当の難燃性を有することが好ましい。上記の難燃性を有していれば、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂として好適である。
次に本発明の封止材組成物の使用方法を、モールド樹脂として、コンプレッションモールド法で使用する場合を例に説明する。
本発明の封止材組成物のモールド樹脂として、コンプレッションモールド法で使用する場合、以下の手順を実施する。
内面に離型フィルムが張設された下金型上に半導体ウエハを配置する。下金型上に配置された半導体ウエハ上に、本発明の封止材組成物を、モールド樹脂として常温で塗布する。次に、半導体ウエハの上方に位置する、内面に離型フィルムが張設された上金型と、下金型と、で、半導体ウェハをクランプして圧縮成形する。この状態で、離型フィルムの剥離温度より低温で、本発明の封止材組成物を加熱硬化させる。この際の加熱硬化条件は150℃以下で15分以内であることが好ましい。
本発明の半導体装置は、半導体装置の製造時に、本発明の封止材組成物を、コンプレッションモールド法で使用されるモールド樹脂として、または、キャピラリフロータイプのアンダーフィルとして、使用したものである限り特に限定されない。本発明の半導体装置の具体例としては、回路基板、CSPなどの半導体封止パッケージが挙げられる。
以下、実施例により、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1〜12、参考例9、比較例1〜7)
下記表に示す配合割合となるように、各原料を配合した後、3本ロールミルにて各成分を分散させ、その後、ハードミキサにて撹拌脱泡することにより、実施例1〜12、参考例9、比較例1〜7の封止材組成物を調製した。ここで、(A)、(B)成分を配合した後、(D)成分を配合し、150℃で30min溶解させる。次に(C)成分を配合し、50℃で30min溶解させる。実施例10〜12については、さらに、(E)成分を配合する。
なお、表中の各組成に関する数値は質量部を表している。
(A)下記式(1)で示される化合物(商品名プリマセット(Primaset)LECY(Lonza Group Ltd.製))
(B)式(1)の化合物以外のシアネートエステル、または、液状エポキシ樹脂
(B)−1:ノボラック型シアネートエステル(商品名プリマセット(Primaset)PT30(Lonza Group Ltd.製)
(B)−2:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(商品名YDF8170(新日鐵化学株式会社製)
(C)下記式(2)で示される化合物、
(C)−1:4−ヒドロキシフェニル−メチル−ベンジルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート
(C)−2:4−アセトキシフェニルベンジルメチルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート
(D)金属錯体触媒
(D)−1:Co(III)アセチルアセトナート
(D)−2:ジブトキシチタンビスアセチルアセトナート(商品名ナーセムチタン(日本化学産業株式会社製))
(E)シリカフィラー、平均粒径20μm
調製した封止材組成物を評価用試料として以下の評価を実施した。
(粘度)
トキメック社製回転粘度計TVE−22Hを用いて、10rpmで25℃における粘度(mPa・s)を測定して初期粘度とした。次に、封止材組成物を密閉容器に入れて25℃、湿度50%の環境にて24時間保管した時点における粘度を同様の手順で測定した。また、調製直後の粘度に対する24時間保管後の粘度の増加率を算出した。なお、(E)成分として、シリカフィラーを含有する実施例10〜12は、ブルックフィールド社製回転粘度計DV−1(スピンドルSC4−14使用)を用いて、上記と同様の手順で初期粘度および24時間保管後の粘度を測定した。
(ゲルタイム)
150±2℃の熱板上に液状封止材を約5mmφの大きさに滴下し、糸引きがなくなるまでの時間を、ストップウォッチにより測定した。
実施例1〜12の封止材組成物は、いずれも10rpmで25℃における粘度(初期粘度)が500000mPa・s以下であり、コンプレッションモールド法で使用するモールド樹脂や、キャピラリフロータイプのアンダーフィルとして使用した際の流動性が良好である。また、調製直後の粘度に対する24時間保管後の粘度の増加率が1.3倍以下であり、常温での保存安定性が良好である。また、150℃におけるゲルタイムが120sec以内であり、低温での硬化性が良好である。
(C)成分を含有しない比較例1、(C)成分の含有量が(A)、(B)成分の合計100質量部に対して0.5質量部より少ない比較例2は、150℃におけるゲルタイムが120sec超であり、低温での硬化性に劣る。一方、(C)成分の含有量が(A)、(B)成分の合計100質量部に対して9質量部より多い比較例3、(A)成分の含有割合が50:50より少ない比較例(6)は、調製直後の粘度に対する24時間保管後の粘度の増加率が1.3倍超であり、常温での保存安定性に劣る。
(B)成分を含有しない比較例4、(A)成分の含有割合が90:10より多い比較例5は、調製後の封止材組成物で結晶化が起こり、24時間保管後の粘度を測定できなかった。
(D)成分を含有しない比較例7は、150℃におけるゲルタイムが120sec超であり、低温での硬化性に劣る。

Claims (3)

  1. (A)下記式(1)で示される化合物、
    (B)ノボラック型シアネートエステルおよびテトラメチルビスフェノールF型シアネートエステルからなる群から選択される少なくとも1つのシアネートエステル
    (C)下記式(2)で示される化合物、
    (式(2)中、R1及びR2はいずれか一方がメチル基であり、他方はベンジル基であり、R3はヒドロキシ基、またはアセトキシ基を表し、mは、R3の個数を表し、0〜5の整数である。Rfは水素の80%以上がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。bはその個数を表し、1〜5の整数である。Rfはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
    および、(D)金属錯体触媒を含有し
    前記(A)、(B)成分の含有割合が質量部で90:10〜50:50であり、前記(A)、(B)成分の合計100質量部に対して、前記(C)成分を0.5〜9質量部含有し、前記(D)成分を0.1〜1.5質量部含有することを特徴とする封止材組成物。
  2. さらに、(E)フィラーを含有する、請求項1に記載の封止材組成物。
  3. 半導体装置の製造時に、請求項1または2に記載の封止材組成物を用いることを特徴とする半導体装置。
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