JPH04100848A

JPH04100848A - テープキャリア型半導体装置および該樹脂組成物

Info

Publication number: JPH04100848A
Application number: JP2219661A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hozoji; 裕之宝蔵寺; Masaji Ogata; 正次尾形; Kuniyuki Eguchi; 州志江口; Kozo Hirokawa; 広川　孝三
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Resonac Corp
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1992-04-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、半導体装置に係わり、特にテープボンディン
グ（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ　
：　Ｔ　Ａ　Ｂ　）法で接続されるテープキャリヤ型（
Ｔａｐｅ　ＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ・ＴＣＰ）半
導体装置およびこれに用いる樹脂組成物に関する。

［従来の技術］近年、ＩＣカード、腕時計、電子手帳、カメラ、電子卓
上計算機、液晶テレビジョン、ワードプロセッサ、パー
ソナルコンピュータ等の電子機器が小型、薄型化するに
つれて機器内に組込まれる半導体装置も小型、薄型化の
要求が増加している。

このような半導体素子は、高集積化、多機能化が要求さ
れ、ビン数も多ビン化の傾向にある。

こうした半導体装置の耐熱性、耐湿性、耐ヒートサイク
ル性等の各種信頼性の向上がますます強く望まれている
。

こうした前記信頼性を向上するために、液状エポキシ樹
脂を用いて半導体素子表面に保護層を形成する方法（特
開昭５９−２２７１４６号公報）、該保護層に耐熱性が
優れたレゾール系フェノール樹脂を用いる方法（特開昭
５９−２００４４３号および同５９−２００４４４号公
報）、レゾール系フェノール樹脂に充填剤を配合して低
熱膨張化を図り、耐ヒートサイクル性を向上させる方法
（特開昭５９−２２７１４６号公報）等が提案されてい
る。

また、製造装置の小型化、製造工程の短縮化等の生産性
向上に関しては、ＴＡＢ方式によりＴＣＰ型半導体装置
を生産する方法が取り入れられている。

［発明が解決しようとする課題］しかし、前記従来技術において充填剤を配合した樹脂は
粘度が高く、硬化時にボイドが発生し易い。また、粘度
を下げるために溶剤を用いているが、硬化過程で溶剤が
揮発した後のレジンにクラックが生じると云う問題があ
った。

本発明の目的は、ＴＡＢ方式のＴＣＰ型半導体装置、並
びに該半導体装置用の樹脂組成物を提供することにある
。

［課題を解決するための手段］本発明者らはＴＣＰ型半導体装置に用いる樹脂組成物の
溶剤の蒸発速度と、ＴＡＢ法における硬化後の前記ＴＣ
Ｐ型半導体装置の被覆樹脂の形状と該半導体装置の信頼
性試験との関係について種々検討を行なった。その結果
、前記目的を達成することができる本発明の要旨は、下
とのとおりである。

１、テープ状の絶縁フィルムに導電回路が設けられてい
るテープキャリヤに、導電バンプを介して半導体素子を
接続し、該半導体素子の少な（とも一部を樹脂組成物で
被覆してなるテープキャリャ型半導体装置において、前記樹脂組成物は硬化時における乾燥速度が０．１２重
量％／分以下の重量減少率を有することを特徴とするテ
ープキャリヤ型半導体装置およびこれに用いる樹脂組成
物。

本発明の樹脂組成物として用いられる樹脂は、半導体封
止用として一般に用いられている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
、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂が
用いられ、必要に応じて硬化促進剤、カップリング剤、
着色剤、難燃化剤等を加え、これらを溶解する溶剤で調
整する。

また、充填剤を配合してもよい。

また、特に好ましい樹脂としては、下記の一般式（１）
または（ＩＩ）で示される単位構造を有し、分子量が４
００〜３０００のレゾール型フェノール樹脂である。

（但し、Ｒ１はＨ、−ＣＨＩ　ＯＣＨｌ　。

Ｒ２は−ＣＨ，−、−ＣＨ２０ＣＨ，−のいずれかを示
し、それぞれ同じでも異なっていてもよい。

また、ｎ、ｍは整数を示す。）前記樹脂組成物は、硬化条件における乾燥速度が重量減
少率で　０．１２重量％／分以下、好ましくは０．０３
〜０．１重量％／分となるよう樹脂組成物中の溶剤の種
類、不揮発分との配合比を調節したものにある。

前記乾燥速度が０．１２重量％／分より多くなると、樹
脂組成物の硬化が十分進行しないうちに乾燥するためク
ラック等が発生するので好ましくない。なお、乾燥速度
が０．０３重量％／分より遅い場合には、樹脂が硬化す
る前に半導体素子の裏面に流出したり、該素子上で樹脂
層の厚さに偏りを生じたりするので好ましくない。

前記樹脂組成物の粘度は回転粘度計で５〜２０ボイズ（
２５℃、１ｒｐｍ）であることが望ましい。粘度が２０
ポイズより高いと短時間塗布が困難で実装時のネックと
なり、５ポイズより低いと流れ過ぎて素子裏面への回、
り込みが多くなる。

前記樹脂組成物の溶剤としては、ジアセトンアルコール
、ｎ−ブチルアルコール、トルエン、キシレン、メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサ
ノン、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサセン、
ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレン
グリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコール
モノブチルエーテル等の２種以上の混合物が好ましく、
樹脂成分が溶解できるものを選択して用いる。

樹脂組成物に、充填剤を配合することにより硬化物の線
膨張係数を小さくすることかできる。該充填剤としては
、平均粒径０．５〜１５μｍで、充填剤の少なくとも９
０重量％以上が粒径０．１〜２０μｍ、比表面積が２〜
１０ｍ”７ｇのものを用いる。該充填剤は硬化物のガラ
ス転移温度より低い温度において、その線膨張係数が０
．８〜２．２Ｘ　ｌ　Ｏ’／’Ｃとなる量を配合するの
がよい。

該充填剤を配合することにより半導体装置のヒートサイ
クル寿命を向上することができる。

第１．３．４図は、樹脂組成物の被覆層を設けた半導体
装置の断面模式図を示す。

第１図に示すように、本発明の樹脂組成物１により半導
体素子２の表面を被覆形成する場合には、半導体素子２
とテープキャリヤ４とのスリット部８に注入された樹脂
組成物の硬化後の表面形状が、僅かにへこんだ形状とな
る。

前記に対し、第３図に示すように樹脂組成物の前記乾燥
速度よりも速く高粘度のものを用いた場合は、スリット
部８に樹脂組成物が十分注入されない。また、第４図に
示すように前記乾燥速度よりも遅く低粘度のものを用い
た場合は、スリット部８の樹脂が垂れ下がった形状とな
る。これらは、いずれも該スリット部８の硬化樹脂にク
ラックを生じ、半導体素子のＡｌパッドの腐食の原因と
なる。

［作用］本発明の樹脂組成物を用いたＴＣＰ型半導体装置が耐ヒ
ートサイクル性に優れているのは、該樹脂組成物の硬化
時の乾燥速度を制御したことにより、ボイド、クラック
等の発生が少ないためである。

［実施例コ以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

なお、配合量は重量部、または重量％で示す。

〔実施例　１〕ジメチレンエーテル型レゾール樹脂　・２０部０−クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂・３０部ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂　　・・・７０部硬化
促進剤（２−エチル−４メチルイミダゾール）　・　３．５部カップリング剤（ウレイドシラン）　　　・６部黒色染
料　　　　　　　　　　　　　　・・・１部球形溶融シ
リカ（平均粒径１３μｍ）・・６００部をジアセトンア
ルコール（７５％）、ジエチレングリコールモノメチル
エーテル（１２，５％）、ジエチレングリコールモノブ
チルエーテル（１２，５％）からなる混合溶剤に不揮発
分率７０％となるように溶解させた。これを、三本ロー
ルで混合し、超音波処理、真空脱泡処理を施して本発明
の樹脂組成物を得た。

得られた樹脂組成物を第１図に示すような約４ｍｍＸ７
ｍｍ口の半導体素子２を搭載したテープキャリヤ上に滴
下塗布し、加熱炉で８０〜１００℃で２０分の予備硬化
を行なった後、１５０℃。

２時間の後硬化を行った。

また、樹脂組成物の乾燥速度は熱天秤を用いて学位時間
（分）あたりの重量減少速度を測定し乾燥速度とした。

樹脂被覆層の形状、スリット部のクラック、ピンホール
の発生状況等は金属顕微鏡により目視で行なった。なお
、硬化時の樹脂の垂れ率は、硬化後の樹脂層の最も厚い
部分ａと最も薄い部分すとから次式により求めた。結果
を第２図に示す。

ａ＋ｂまた、樹脂組成物の内部ボイドは、軟Ｘ線投影装置によ
り観察した。

ＴＣＰ型半導体装置の耐湿信頼性の評価は、１２０℃／
２気圧、湿度９５％の雰囲気下に放置し１．ｌバッドの
腐食による断線の有無により調べた６また、耐ヒートサ
イクル性は、−５５℃／１０分φ１５０℃／１０分のヒ
ートサイクル試験を行い、被覆樹脂層のクラックおよび
Ａ２リード線の断線の有無を調べた。

結果を第１表に示す。

〔実施例　２〕実施例１と同じ組成物をジアセトンアルコール７５％、
ジエチレングリコールモノメチルエーテル２５％からな
る混合溶剤に溶解し、不揮発分率７０％の本発明の樹脂
組成物を作成した。

〔実施例　３〕実施例２と同様にジアセトンアルコール７５％、ジエチ
レングリコールモノエチルエーテル２５％からなる混合
溶剤に溶解し、不揮発分率７０％の本発明の樹脂組成物
を作成した。

〔実施例　４〕実施例２と同様にジアセトンアルコール７５％、ジエチ
レングリコールモノブチルエーテル２５％からなる混合
溶剤溶解し、不揮発分率７０％の本発明の樹脂組成物を
作成した。

〔比較例　１〕実施例１と同じ組成物をジアセトンアルコール７０％、
ｎ−ブチルアルコール１９％　キシレン９％、トルエン
２％からなる混合溶剤に溶解し、不揮発分率７０％の樹
脂組成物を作成した。

〔比較例　２〕比較例１と同様にジアセトンアルコール７０％、ｎ−ブ
チルアルコール１５％、キシレン１５％からなる混合溶
剤に溶解し、不揮発分率７０％の樹脂組成物を作成した
。

〔比較例　３〕比較例１と同様にジアセトンアルコール６５％、ジエチ
レングリコールモノブチルエーテル３５％からなる混合
溶剤に溶解し、不揮発分率７０％の樹脂組成物を作成し
た。

前記実施例１〜４および比較例１〜３の樹脂組成物の特
性および第１図に示すＴＣＰ型半導体装置のヒートサイ
クルおよび耐湿信頼性試験の結果を第１表に示す。なお
、本実施例の樹脂組成物を用いた１ＴｃＰ型半導体装置
のスリット部の形状は第１図に示すとおりである。

第１表から明らかなように、本実施例の乾燥速度０．０
３〜０．１重量％の樹脂組成物は、いずれもＴＣＰ型半
導体装置のスリット部にクラックを発生せず、塗布時の
樹脂組成物の垂れも起こりにくい。また、耐湿信頼性が
優れている。

〔比較例　４〕実施例１と同じ組成比の樹脂と混合溶剤を用いて不揮発
分率７５％の樹脂組成物を作成し、実施例１と同様にＴ
ＣＰ型半型半導体素子室布し、硬化後のヒートサイクル
試験を行なった。

前記スリット部の形状は第３図に示すような形状となり
、１００個中８Ｏ個がスリット部にクラックを発生した
。また、１０００サイクルのヒートサイクル後の断線等
の不良発生率は１００個中５Ｏである。

〔比較例　５〕比較例４と同様にして不揮発分率６０％の樹脂組成物を
作成し、実施例１と同様にＴＣＰ型半型半導体素子室布
し、硬化後のヒートサイクル試験を行なった。

前記スリット部の形状は第４図に示すような形状となり
、該スリット部のクラックの発生率は１００個中６〇個
であった。また、１０００サイクルのヒートサイクル後
の断線の発生はなかった。

［発明の効果］本発明のＴＣＰ型半導体装置用樹脂組成物は、硬化時に
おける乾燥速度をコントロールしたことによりボイド、
クラック等が発生しないので、信頼性の高いＴＣＰ型半
導体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のＴＣＰ型半導体装置の断面模式図、
第２図は本発明の樹脂組成物の乾燥速度と、実装時の樹
脂の垂れ率およびスリット部のクラック発生率との関係
を示すグラフ、第３図および第４図は比較例の樹脂組成
物を用いた場合のＴＣＰ型半導体装置の断面模式図であ
る。１　表面保護層樹脂、２・半導体素子、３　ポリイミド
、４　有機絶縁テープ、５・・リード線、６・・・金バ
ンプ、８　・スリット部。

Claims

【特許請求の範囲】１、テープ状の絶縁フィルムに導電回路が設けられてい
るテープキャリヤに、導電バンプを介して半導体素子を
接続し、該半導体素子の少なくとも一部を樹脂組成物で
被覆してなるテープキャリヤ型半導体装置において、前記樹脂組成物は硬化時における乾燥速度が０．１２重
量％／分以下の重量減少率を有することを特徴とするテ
ープキャリヤ型半導体装置。２、テープ状の絶縁フィルムに導電回路が設けられてい
るテープキャリヤに、導電バンプを介して半導体素子を
接続し、該半導体素子の少なくとも一部を樹脂組成物で
被覆してなるテープキャリヤ型半導体装置において、前記樹脂組成物は硬化時における乾燥速度が０．０３〜
０．１重量％／分の重量減少率を有することを特徴とす
るテープキャリヤ型半導体装置。３、テープ状の絶縁フィルムに導電回路が設けられてい
るテープキャリヤに、導電バンプを介して半導体素子を
接続し、該半導体素子の少なくとも一部と、該半導体素
子と前記テープキャリヤとのスリット部を樹脂組成物で
被覆してなるテープキャリヤ型半導体装置において、前記スリット部に注入された樹脂組成物の硬化後の表面
が、僅かにへこんだ形状を有していることを特徴とする
テープキャリヤ型半導体装置。４、テープキャリヤ型半導体装置の導電回路を形成した
テープキャリヤと、該テープキャリヤに導電バンプを介
して接続した半導体素子の少なくとも一部を被覆するた
めの樹脂組成物が、乾燥速度が０．０３〜０．１重量％
／分の重量減少率と、回転粘度計で５〜２０ポイズ（２
５℃、１ｒｐｍ）の粘度を有することを特徴とするテー
プキャリヤ型半導体装置用の樹脂組成物。５、前記樹脂組成物に溶剤を含有させることにより乾燥
速度を調節したことを特徴とする請求項第４項記載のテ
ープキャリヤ型半導体装置用の樹脂組成物。６、前記樹脂組成物の樹脂が一般式（ I ）または（II
）で示される単位構造を有し、分子量が４００〜３００
０のレゾール型フェノール樹脂を用いたことを特徴とす
る請求項第４項または第５項記載のテープキャリヤ型半
導体装置用の樹脂組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）（但し、Ｒ＿１はＨ、−ＣＨ＿２ＯＣＨ＿３、▲数式、
化学式、表等があります▼ Ｒ＿２は−ＣＨ＿２−、−ＣＨ＿２ＯＣＨ＿２−のいず
れかを示し、それぞれ同じでも異なつていてもよい。また、ｎ、ｍは整数を示す。）