JP7144160B2 - アンダーフィル材、及びこれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
1.アンダーフィル材
2.半導体装置の製造方法
3.実施例
本実施の形態に係るアンダーフィル材は、エポキシ化合物と、エポキシ硬化剤と、硬化促進剤とを含有し、硬化促進剤が、イミダゾール化合物と、ホスホニウム塩とを含む。硬化促進剤として、イミダゾール化合物とホスホニウム塩とを併用することにより、イミダゾール化合物による高い反応性、ホスホニウム塩による比較的穏やかな反応性及び粘度保持性が発現し、高い接続信頼性を得ることができる。
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、アンダーフィル材を、ハンダ付き電極が形成された半導体チップ側、又はハンダ付き電極と対向する対向電極が形成された電子部品側に予め貼り合わせる工程と、半導体チップ側の電極と前記電子部品側の対向電極とをハンダ接合させる工程とを有する。本実施の形態では、上述したアンダーフィル材を用いることにより、高い接続信頼性を得ることができる。
以下、本技術の実施例について説明する。本実施例では、アンダーフィルフィルムを作製し、ラミネート性、ボイド排除性、フィルム這い上がり、及び接続信頼性について評価した。なお、本技術は、これらの実施例に限定されるものではない。
下記材料を用いてアンダーフィルフィルムを作製した。
アクリルゴム:SG-P3(ナガセケムテックス(株))、エポキシ価0.21eq/kg
シリカフィラー:SE-1050(アドマテックス(株))、平均粒子径0.3μm
アクリルモノマー:M-315(東亞合成(株))、イソシアヌル酸EO変性ジ及びトリアクリレート、ジアクリレート3-13%
有機過酸化物:パーヘキサV(日油(株))、n-ブチル4,4-ジ-(tert-ブチルパーオキシ)バーレイト、1分間半減期温度172.5℃
エポキシ化合物:JER1031S(三菱化学(株))、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂(4官能)、エポキシ当量200eq/g
硬化剤:TD-2131(DIC(株))、ノボラック型フェノール樹脂、軟化点78-82℃
硬化促進剤A(イミダゾール):2PZ-CN(四国化成工業(株))、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール
硬化促進剤B(ホスホニウム塩):TPP-MK(北興化学工業(株))、テトラフェニルホスホニウムテトラ-p-トリルボレート
各アンダーフィルフィルムについて、レオメータ(TA社製ARES)を用いて、5℃/min、1Hzの条件にて、50℃における粘度、及び250℃における弾性率を測定した。表1に、各アンダーフィルフィルムの50℃における粘度、及び250℃における弾性率を示す。
アンダーフィルフィルムを、厚み7μmのCuからなる電極の先端に厚み5μmのハンダ(Sn-3.5Ag、融点221℃)が形成されたウエハ上に貼り付け、真空式ラミネータを用いて60℃の温度でラミネートした。
アンダーフィルフィルムを、厚み7μmのCuからなる電極の先端に厚み5μmのハンダ(Sn-3.5Ag、融点221℃)が形成されたウエハ上に貼り付け、真空式ラミネータを用いて50℃又は60℃の温度でラミネートし、ボイドを観察した。50℃のラミネートでボイドが観察されなかった場合の評価を「A」とし、60℃のラミネートでボイドが観察されなかった場合の評価を「B」とした。表1に、実施例及び比較例のラミネート性の評価を示す。
半導体装置のチップ間のボイドを、SAT(Scanning Acoustic Tomograph, 超音波映像装置)を用いて非破壊観察し、ボイド直径からボイド体積を算出した。そして、チップに付着したアンダーフィルフィルム(大きさ6mm□、厚み20μm)体積に対するボイド体積の割合(%)を算出した。ボイド体積が0%以上5%未満の場合の評価を「A」とし、ボイド体積が5%以上10%未満の場合の評価を「B」とした。表1に、実施例及び比較例のボイド排除性の評価を示す。
半導体装置のチップ端部へのアンダーフィルフィルムの付着を、顕微鏡を用いて観察し、チップ底部からのアンダーフィルフィルムの付着高さを測定した。付着高さが50μm未満の場合の評価を「A」とし、付着高さが50μm以上100μm未満の場合の評価を「B」とし、付着高さが100μm以上の場合の評価を「C」とした。表1に、実施例及び比較例の這い上がりの評価を示す。
半導体装置を温度85℃、湿度85%、168時間の条件で吸湿させ、最大260℃のリフロー炉で加熱した。その後、さらに、温度130℃、湿度85%、水蒸気圧0.23MPa、300時間の条件のHAST(Highly Accelerated temperature and humidity Stress Test)を行った。そして、信頼性試験後の半導体装置のチップ間のデラミネーション(剥離)を、SAT(Scanning Acoustic Tomograph, 超音波映像装置)を用いて非破壊観察した。また、半導体装置について、信頼性試験前の導通抵抗、及び信頼性試験後の導通抵抗を測定し、信頼性試験前の導通抵抗を基準に信頼性試験後の導通抵抗の変化率(%)を算出した。非破壊観察にてデラミネーションが無く、導通抵抗の変化率が10%未満の場合の評価を「A」とし、非破壊観察にてデラミネーションが有り、導通抵抗の変化率が10%未満の場合の評価を「B」とし、非破壊観察にてデラミネーションが有り、導通抵抗の変化率が10%以上の場合の評価を「C」とした。表1に、実施例及び比較例の接続信頼性の評価を示す。
Claims (11)
- エポキシ化合物と、エポキシ硬化剤と、硬化促進剤と、(メタ)アクリレートと、有機過酸化物とを含有し、
前記硬化促進剤が、イミダゾール化合物と、ホスホニウム塩とを含み、
前記エポキシ化合物が、エポキシ基を3つ以上有する多官能エポキシ化合物であり、
前記エポキシ硬化剤が、フェノール化合物であり、
前記(メタ)アクリレートと前記有機過酸化物との合計質量と、前記エポキシ化合物と前記エポキシ硬化剤との合計質量との比が、6:4~4:6であり、
レオメータを用いて、昇温速度5℃/min、周波数1Hzの条件にて測定した50℃における粘度が、50000~100000Pa・sであるアンダーフィル材。 - 前記フェノール化合物の含有量が、前記エポキシ化合物100質量部に対して40~60質量部である請求項1記載のアンダーフィル材。
- エラストマーと、無機フィラーとをさらに含有する請求項1又は2記載のアンダーフィル材。
- 前記イミダゾール化合物の含有量が、前記エポキシ化合物100質量部に対して0.5~5質量部であり、
前記ホスホニウム塩の含有量が、前記エポキシ化合物100質量部に対して0.5~5質量部である請求項1乃至3のいずれか1項に記載のアンダーフィル材。 - 前記イミダゾール化合物が、ニトリル基を有し、
前記ホスホニウム塩が、第4級ホスホニウム塩である請求項1乃至4のいずれか1項に記載のアンダーフィル材。 - 前記イミダゾール化合物の含有量と前記ホスホニウム塩の含有量との質量比が、1:2~2:1である請求項1乃至5のいずれか1項に記載のアンダーフィル材。
- 前記イミダゾール化合物の含有量と前記ホスホニウム塩の含有量との質量比が、1:2~1:1である請求項1乃至5のいずれか1項に記載のアンダーフィル材。
- 前記エポキシ化合物が、テトラキス(ヒドロキシフェニル)エタン型エポキシ化合物を含む請求項1乃至7のいずれか1項に記載のアンダーフィル材。
- レオメータを用いて、昇温速度5℃/min、周波数1Hzの条件にて測定した250℃における弾性率が、100~300MPaである請求項1乃至8のいずれか1項に記載のアンダーフィル材。
- アンダーフィル材を、ハンダ付き電極が形成された半導体チップ側、又は前記ハンダ付き電極と対向する対向電極が形成された電子部品側に予め貼り合わせる工程と、
前記半導体チップ側の電極と前記電子部品側の対向電極とをハンダ接合させる工程とを有し、
前記アンダーフィル材は、エポキシ化合物と、エポキシ硬化剤と、硬化促進剤と、(メタ)アクリレートと、有機過酸化物とを含有し、
前記硬化促進剤が、イミダゾール化合物と、ホスホニウム塩とを含み、
前記エポキシ化合物が、エポキシ基を3つ以上有する多官能エポキシ化合物であり、
前記エポキシ硬化剤が、フェノール化合物であり、
前記(メタ)アクリレートと前記有機過酸化物との合計質量と、前記エポキシ化合物と前記エポキシ硬化剤との合計質量との比が、6:4~4:6であり、
レオメータを用いて、昇温速度5℃/min、周波数1Hzの条件にて測定した50℃における粘度が、50000~100000Pa・sである半導体装置の製造方法。 - ハンダ付き電極が形成された半導体チップと、
前記ハンダ付き電極と対向する対向電極が形成された電子部品と、
前記半導体チップと電子部品とを接着する接着層とを備え、
前記接着層は、エポキシ化合物と、エポキシ硬化剤と、硬化促進剤と、(メタ)アクリレートと、有機過酸化物とを含有し、
前記硬化促進剤が、イミダゾール化合物と、ホスホニウム塩とを含み、
前記エポキシ化合物が、エポキシ基を3つ以上有する多官能エポキシ化合物であり、
前記エポキシ硬化剤が、フェノール化合物であり、
前記(メタ)アクリレートと前記有機過酸化物との合計質量と、前記エポキシ化合物と前記エポキシ硬化剤との合計質量との比が、6:4~4:6であり、
レオメータを用いて、昇温速度5℃/min、周波数1Hzの条件にて測定した50℃における粘度が、50000~100000Pa・sであるアンダーフィル材の硬化物である半導体装置。
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