JPH11106480A - 液状注入封止アンダーフィル材 - Google Patents
液状注入封止アンダーフィル材Info
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- JPH11106480A JPH11106480A JP27675697A JP27675697A JPH11106480A JP H11106480 A JPH11106480 A JP H11106480A JP 27675697 A JP27675697 A JP 27675697A JP 27675697 A JP27675697 A JP 27675697A JP H11106480 A JPH11106480 A JP H11106480A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高密着性、低α１、且つ吸湿処理後の特性変
化の小さい、すなわち高信頼性を有する液状注入封止ア
ンダーフィル材を提供する。 【解決手段】 （Ａ）常温で液状のエポキシ樹脂１００
重量部、（Ｂ）式（１）で示されるシアネートエステル
（ａ重量部）及び式（２）で示されるシアネートエステ
ル（ｂ重量部）の合計１００〜１５０重量部（０．１５
≦ａ／（ａ＋ｂ）≦０．５）、（Ｃ）式（３）で示され
るビスフェノール化合物５〜３０重量部、（Ｄ）イミダ
ゾール０．３〜２重量部、（Ｅ）金属錯体触媒、及び
（Ｆ）球状無機フィラーを含有してなることを特徴とす
る液状注入封止アンダーフィル材。 【化１】 【化２】 （式中、Ｒ1、Ｒ2：Ｈまたは炭素数１０以下のアルキル
基であり、かつ少なくとも一方はアルキル基である。 Ｒ3：炭素数１０以下のアルキレン基） 【化３】
化の小さい、すなわち高信頼性を有する液状注入封止ア
ンダーフィル材を提供する。 【解決手段】 （Ａ）常温で液状のエポキシ樹脂１００
重量部、（Ｂ）式（１）で示されるシアネートエステル
（ａ重量部）及び式（２）で示されるシアネートエステ
ル（ｂ重量部）の合計１００〜１５０重量部（０．１５
≦ａ／（ａ＋ｂ）≦０．５）、（Ｃ）式（３）で示され
るビスフェノール化合物５〜３０重量部、（Ｄ）イミダ
ゾール０．３〜２重量部、（Ｅ）金属錯体触媒、及び
（Ｆ）球状無機フィラーを含有してなることを特徴とす
る液状注入封止アンダーフィル材。 【化１】 【化２】 （式中、Ｒ1、Ｒ2：Ｈまたは炭素数１０以下のアルキル
基であり、かつ少なくとも一方はアルキル基である。 Ｒ3：炭素数１０以下のアルキレン基） 【化３】
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐湿性、耐熱衝撃
性に優れた半導体の液状注入封止に用いられる液状注入
封止アンダーフィル材に関する。
性に優れた半導体の液状注入封止に用いられる液状注入
封止アンダーフィル材に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣチップの高集積化、高密度化とＩＣ
パッケージの小型化という要求からフリップチップ実装
方式が登場した。同実装方式はこれまでのワイヤーボン
ディングによる接続ではなく、ＩＣチップ表面とプリン
ト基板とを半田バンプで接続することで小型、薄型化を
可能としている。しかしチップ、プリント配線基盤、半
田の熱膨張係数が異なるために冷熱衝撃試験時に熱スト
レスが発生する。特にチップ中央から遠いコーナー近辺
の半田バンプには局所的に熱ストレスが集中する。この
ため半田ボールにクラックが生じ、回路の作動信頼性は
大きく低下する。
パッケージの小型化という要求からフリップチップ実装
方式が登場した。同実装方式はこれまでのワイヤーボン
ディングによる接続ではなく、ＩＣチップ表面とプリン
ト基板とを半田バンプで接続することで小型、薄型化を
可能としている。しかしチップ、プリント配線基盤、半
田の熱膨張係数が異なるために冷熱衝撃試験時に熱スト
レスが発生する。特にチップ中央から遠いコーナー近辺
の半田バンプには局所的に熱ストレスが集中する。この
ため半田ボールにクラックが生じ、回路の作動信頼性は
大きく低下する。
【０００３】そこで、熱ストレスを緩和する目的から液
状注入封止アンダーフィル材による封止が行われる。具
体的にはチップとプリント配線基盤との隙間（スタンド
ギャップ：３０〜１５０ミクロン）に液状注入封止アン
ダーフィル材を注入、硬化して、封止する方法が採られ
る。液状注入封止アンダーフィル材が前述の半田ボール
への熱ストレスを緩和、吸収するためには物理化学的特
性として、 （１）液状注入封止アンダーフィル材の低熱膨張係数
（α１）を半田ボールにマッチさせること。 （２）ガラス転移点温度（以下Ｔｇという）を高いこ
と。すなわちα１の温度領域を広いこと。 （３）液状注入封止アンダーフィル材−チップもしくは
液状注入封止アンダーフィル材−プリント配線基盤界面
での密着性が良好なこと。 などが必要となる。これらの要件を満たす液状注入封止
アンダーフィル材では、外部の温度変化に対してスタン
ドギャップ中の封止樹脂が半田と同様に膨張収縮し、且
つ各界面は強固に結合されているために、熱ストレスが
パッケージ全体に分散され、接続信頼性が保たれる。こ
のほか、液状注入封止アンダーフィル材は外部環境から
チップの回路面と半田ボールとを保護する役割も果た
す。以上のようにフリップチップ実装の信頼性は液状注
入封止アンダーフィル材に大きく依存する。
状注入封止アンダーフィル材による封止が行われる。具
体的にはチップとプリント配線基盤との隙間（スタンド
ギャップ：３０〜１５０ミクロン）に液状注入封止アン
ダーフィル材を注入、硬化して、封止する方法が採られ
る。液状注入封止アンダーフィル材が前述の半田ボール
への熱ストレスを緩和、吸収するためには物理化学的特
性として、 （１）液状注入封止アンダーフィル材の低熱膨張係数
（α１）を半田ボールにマッチさせること。 （２）ガラス転移点温度（以下Ｔｇという）を高いこ
と。すなわちα１の温度領域を広いこと。 （３）液状注入封止アンダーフィル材−チップもしくは
液状注入封止アンダーフィル材−プリント配線基盤界面
での密着性が良好なこと。 などが必要となる。これらの要件を満たす液状注入封止
アンダーフィル材では、外部の温度変化に対してスタン
ドギャップ中の封止樹脂が半田と同様に膨張収縮し、且
つ各界面は強固に結合されているために、熱ストレスが
パッケージ全体に分散され、接続信頼性が保たれる。こ
のほか、液状注入封止アンダーフィル材は外部環境から
チップの回路面と半田ボールとを保護する役割も果た
す。以上のようにフリップチップ実装の信頼性は液状注
入封止アンダーフィル材に大きく依存する。
【０００４】近年のフリップチップ実装の急速な普及に
伴い、より信頼性の高い液状注入封止アンダーフィル材
が望まれている（具体的にはＪＥＤＥＣ レベル３、４
などの条件で吸湿処理を行い温度サイクル試験並びにＩ
Ｒリフロー試験を行う）。しかしながら、現在実用レベ
ルにある液状注入封止アンダーフィル材の多くは吸湿処
理を施すと信頼性は著しく低下する、という欠点があっ
た。更に耐湿信頼性を獲得するには前述の（１）から
（３）以外の特性として （４）以上の物性が吸湿処理によって、できる限り変化
しないことが重要となる。
伴い、より信頼性の高い液状注入封止アンダーフィル材
が望まれている（具体的にはＪＥＤＥＣ レベル３、４
などの条件で吸湿処理を行い温度サイクル試験並びにＩ
Ｒリフロー試験を行う）。しかしながら、現在実用レベ
ルにある液状注入封止アンダーフィル材の多くは吸湿処
理を施すと信頼性は著しく低下する、という欠点があっ
た。更に耐湿信頼性を獲得するには前述の（１）から
（３）以外の特性として （４）以上の物性が吸湿処理によって、できる限り変化
しないことが重要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の注入封
止アンダーフィル材の上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは高密着性、低
α１、且つ吸湿処理後の特性変化の小さい、すなわち高
信頼性を有する液状注入封止アンダーフィル材を提供す
るに有る。
止アンダーフィル材の上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは高密着性、低
α１、且つ吸湿処理後の特性変化の小さい、すなわち高
信頼性を有する液状注入封止アンダーフィル材を提供す
るに有る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は（Ａ）常温で液
状のエポキシ樹脂１００重量部、（Ｂ）式（１）で示さ
れるシアネートエステル（ａ重量部）及び式（２）で示
されるシアネートエステル（ｂ重量部）の合計１００〜
１５０重量部（０．１５≦ａ／（ａ＋ｂ）≦０．５）、
（Ｃ）式（３）で示されるビスフェノール化合物５〜３
０重量部、（Ｄ）イミダゾール０．３〜２重量部、
（Ｅ）金属錯体触媒、及び（Ｆ）球状無機フィラーを含
有してなることを特徴とする液状注入封止アンダーフィ
ル材であり、
状のエポキシ樹脂１００重量部、（Ｂ）式（１）で示さ
れるシアネートエステル（ａ重量部）及び式（２）で示
されるシアネートエステル（ｂ重量部）の合計１００〜
１５０重量部（０．１５≦ａ／（ａ＋ｂ）≦０．５）、
（Ｃ）式（３）で示されるビスフェノール化合物５〜３
０重量部、（Ｄ）イミダゾール０．３〜２重量部、
（Ｅ）金属錯体触媒、及び（Ｆ）球状無機フィラーを含
有してなることを特徴とする液状注入封止アンダーフィ
ル材であり、
【０００７】
【化１】
【０００８】
【化２】 （式中、Ｒ1、Ｒ2：Ｈまたは炭素数１０以下のアルキル
基であり、かつ少なくとも一方はアルキル基である。 Ｒ3：炭素数１０以下のアルキレン基）
基であり、かつ少なくとも一方はアルキル基である。 Ｒ3：炭素数１０以下のアルキレン基）
【０００９】
【化３】
【００１０】また、無機球状フィラーの平均粒径が０．
５μｍから１２μｍ 、かつ最大粒径が７０μｍ 以下で
ある前記の液状注入封止アンダーフィル材である。
５μｍから１２μｍ 、かつ最大粒径が７０μｍ 以下で
ある前記の液状注入封止アンダーフィル材である。
【００１１】本材料を用いることによりフリップチップ
実装の信頼性および耐湿信頼性を大幅に向上させること
ができる。
実装の信頼性および耐湿信頼性を大幅に向上させること
ができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明に用いられる樹脂は、全樹
脂中にはエポキシ樹脂（Ａ）１００重量部に対して、式
（１）及び（２）に示すシアネートエステル樹脂（Ｂ）
が１００重量部から１５０重量部を含む。一般に１分子
内に少なくとも２個以上のシアネート基を有する化合物
は、金属錯体存在下、加熱することにより容易に３量化
反応が起こりＴｇの高い樹脂硬化物を与える。ここでエ
ポキシ樹脂１００重量部に対してシアネートエステル樹
脂が１００重量部以下では、吸湿後の密着性は高くなる
がＴｇは低く、１５０重量部以上ではＴｇが高くなるも
のの吸湿後の密着性は低くなるので好ましくない。
脂中にはエポキシ樹脂（Ａ）１００重量部に対して、式
（１）及び（２）に示すシアネートエステル樹脂（Ｂ）
が１００重量部から１５０重量部を含む。一般に１分子
内に少なくとも２個以上のシアネート基を有する化合物
は、金属錯体存在下、加熱することにより容易に３量化
反応が起こりＴｇの高い樹脂硬化物を与える。ここでエ
ポキシ樹脂１００重量部に対してシアネートエステル樹
脂が１００重量部以下では、吸湿後の密着性は高くなる
がＴｇは低く、１５０重量部以上ではＴｇが高くなるも
のの吸湿後の密着性は低くなるので好ましくない。
【００１３】エポキシ樹脂成分は２５゜Ｃにおける粘度
が５００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。エポキシ
樹脂成分の粘度が５００Ｐａ・ｓより高いと組成物の粘
度が高くなり、フリップチップ実装型パッケージ中への
アンダーフィル材料を流動注入する際、気泡を巻き込ん
だり、コーナー端部への充填不良が発生し易くなり信頼
性低下につながり、好ましくない。エポキシ樹脂の粘度
測定には、室温で液状のエポキシ樹脂の場合、２５゜Ｃ
において東機産業（株）・製Ｅ型粘度計、ブルックフィ
ールド粘度計で測定する。この要件を満たすエポキシ樹
脂で有れば特に限定される物ではないが、例えばビスフ
ェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェノールノボラック
とエピクロルヒドリンとの反応で得られるポリグリシジ
ルエーテルで常温で液状の物、ビニルシクロヘキセンジ
オキシド、ジシクロペンタジエンオキシド、アリサイク
リックジエポキシ−アジペイドの様な脂環式エポキシ、
１、６―ビス（２、３―エポキシプロポキシ）ナフタレ
ンの様なナフタレン骨格エポキシ樹脂がある。これらは
単独でも混合して用いても差し支えない。また、信頼性
の優れた液状注入封止アンダーフィル材料を得るため
に、使用するエポキシ樹脂はNa+、Cl-等のイオン性不純
物はできるだけ少ないものが好ましい。
が５００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。エポキシ
樹脂成分の粘度が５００Ｐａ・ｓより高いと組成物の粘
度が高くなり、フリップチップ実装型パッケージ中への
アンダーフィル材料を流動注入する際、気泡を巻き込ん
だり、コーナー端部への充填不良が発生し易くなり信頼
性低下につながり、好ましくない。エポキシ樹脂の粘度
測定には、室温で液状のエポキシ樹脂の場合、２５゜Ｃ
において東機産業（株）・製Ｅ型粘度計、ブルックフィ
ールド粘度計で測定する。この要件を満たすエポキシ樹
脂で有れば特に限定される物ではないが、例えばビスフ
ェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェノールノボラック
とエピクロルヒドリンとの反応で得られるポリグリシジ
ルエーテルで常温で液状の物、ビニルシクロヘキセンジ
オキシド、ジシクロペンタジエンオキシド、アリサイク
リックジエポキシ−アジペイドの様な脂環式エポキシ、
１、６―ビス（２、３―エポキシプロポキシ）ナフタレ
ンの様なナフタレン骨格エポキシ樹脂がある。これらは
単独でも混合して用いても差し支えない。また、信頼性
の優れた液状注入封止アンダーフィル材料を得るため
に、使用するエポキシ樹脂はNa+、Cl-等のイオン性不純
物はできるだけ少ないものが好ましい。
【００１４】本発明に用いる成分（Ｃ）のビスフェノー
ル化合物はテトラメチルビスフェノールＡである。ビス
フェノール化合物はエポキシ樹脂に対しては硬化剤とし
て、シアネートエステル樹脂に対しては助触媒として作
用するためエポキシ樹脂とシアネートエステルに容易に
溶解するフェノール類は常温でのポットライフが短くな
る。従って、本発明に用いられるビスフェノール化合物
融点が硬化温度付近か、あるいは常温でエポキシ樹脂と
シアネート樹脂に対して難溶なものが好ましい。テトラ
メチルビスフェノールＡはこの条件を満たしており、ポ
ットライフを良好に維持したまま、耐湿密着性に優れた
硬化物を与えるので、高信頼性のアンダーフィル材が得
られる。テトラメチルビスフェノールＡはエポキシ樹脂
１００重量部に対して５重量部から３０重量部含む。こ
こでエポキシ樹脂１００重量部に対して５重量部未満で
有れば吸湿後の密着性が低く、３０重量部より多ければ
ポットライフが短く、かつ粘度が増大しフリップチップ
実装型パッケージ中への充填不良が発生し易くなり信頼
性低下につながる。
ル化合物はテトラメチルビスフェノールＡである。ビス
フェノール化合物はエポキシ樹脂に対しては硬化剤とし
て、シアネートエステル樹脂に対しては助触媒として作
用するためエポキシ樹脂とシアネートエステルに容易に
溶解するフェノール類は常温でのポットライフが短くな
る。従って、本発明に用いられるビスフェノール化合物
融点が硬化温度付近か、あるいは常温でエポキシ樹脂と
シアネート樹脂に対して難溶なものが好ましい。テトラ
メチルビスフェノールＡはこの条件を満たしており、ポ
ットライフを良好に維持したまま、耐湿密着性に優れた
硬化物を与えるので、高信頼性のアンダーフィル材が得
られる。テトラメチルビスフェノールＡはエポキシ樹脂
１００重量部に対して５重量部から３０重量部含む。こ
こでエポキシ樹脂１００重量部に対して５重量部未満で
有れば吸湿後の密着性が低く、３０重量部より多ければ
ポットライフが短く、かつ粘度が増大しフリップチップ
実装型パッケージ中への充填不良が発生し易くなり信頼
性低下につながる。
【００１５】本発明に用いられる成分（Ｂ）のシアネー
トエステルは、式（１）及び（２）からなり、全シアネ
ートエステル中に式（２）に示すシアネートエステル１
５重量％から５０重量％含む。一般に１分子内に少なく
とも２個以上のシアネート基を有する化合物は、金属錯
体存在下、加熱することにより容易に３量化反応が起こ
りＴｇの高い樹脂硬化物を与える。本発明に用いられる
式（１）に示すシアネートエステルは低粘度の液状でア
ンダーフィル材に好適ではあるが硬化物の耐湿性は低
い。一方、式（２）に示すシアネートエステルは分子中
にメチル基を有しており比較的耐湿性に優れる。本発明
に用いられる式（２）で表されるシアネートエステルと
しては、4,4'-メチリデンビス[2,6-ジメチルフェニレン
シアネート]、4,4'-(1-メチルエチリデン)ビス[2-メチ
ルフェニレンシアネート]、4,4'-(1-メチルエチリデン)
ビス[2,６-ジメチルフェニレンシアネート]、4,4'-メチ
レンビス[2-メチルフェニレンシアネート]、4,4'-(1-メ
チル-エチリデン)ビス[2-(1,1-ジメチルエチル)フェニ
レンシアネート]などがある。ここで全シアネートエス
テル中に含まれる式（２）に示すシアネートエステルが
１５重量％未満では吸湿後の密着性が低く、５０重量％
よりも多ければ粘度が増大し、充填性は低下する。又、
冷凍保存時の結晶化を防止する目的から、これらのシア
ネートエステルを予め１０から３０重量％程度三量化さ
せて配合しても良い。
トエステルは、式（１）及び（２）からなり、全シアネ
ートエステル中に式（２）に示すシアネートエステル１
５重量％から５０重量％含む。一般に１分子内に少なく
とも２個以上のシアネート基を有する化合物は、金属錯
体存在下、加熱することにより容易に３量化反応が起こ
りＴｇの高い樹脂硬化物を与える。本発明に用いられる
式（１）に示すシアネートエステルは低粘度の液状でア
ンダーフィル材に好適ではあるが硬化物の耐湿性は低
い。一方、式（２）に示すシアネートエステルは分子中
にメチル基を有しており比較的耐湿性に優れる。本発明
に用いられる式（２）で表されるシアネートエステルと
しては、4,4'-メチリデンビス[2,6-ジメチルフェニレン
シアネート]、4,4'-(1-メチルエチリデン)ビス[2-メチ
ルフェニレンシアネート]、4,4'-(1-メチルエチリデン)
ビス[2,６-ジメチルフェニレンシアネート]、4,4'-メチ
レンビス[2-メチルフェニレンシアネート]、4,4'-(1-メ
チル-エチリデン)ビス[2-(1,1-ジメチルエチル)フェニ
レンシアネート]などがある。ここで全シアネートエス
テル中に含まれる式（２）に示すシアネートエステルが
１５重量％未満では吸湿後の密着性が低く、５０重量％
よりも多ければ粘度が増大し、充填性は低下する。又、
冷凍保存時の結晶化を防止する目的から、これらのシア
ネートエステルを予め１０から３０重量％程度三量化さ
せて配合しても良い。
【００１６】本発明に用いられる成分（Ｄ）のイミダゾ
ールは２―メチルイミダゾール、２―エチルー４―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―フェニルー４、５―ジヒ
ドロキシメチルイミダゾール、２―フェニルイミダゾー
ルなどが有るが、とくに限定されるものではなく、これ
らは単独でも混合して用いても差し支えない。イミダゾ
ールはエポキシ樹脂１００重量部に対して0.3重量部か
ら２重量部含まれる。ここで、イミダゾールがエポキシ
樹脂１００重量部に対して0.3重量部未満で有れば硬化
時間がかかり、２重量部以上で有ればポットライフが短
く作業性が低下する。
ールは２―メチルイミダゾール、２―エチルー４―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―フェニルー４、５―ジヒ
ドロキシメチルイミダゾール、２―フェニルイミダゾー
ルなどが有るが、とくに限定されるものではなく、これ
らは単独でも混合して用いても差し支えない。イミダゾ
ールはエポキシ樹脂１００重量部に対して0.3重量部か
ら２重量部含まれる。ここで、イミダゾールがエポキシ
樹脂１００重量部に対して0.3重量部未満で有れば硬化
時間がかかり、２重量部以上で有ればポットライフが短
く作業性が低下する。
【００１７】本発明に用いられる成分（Ｅ）の金属錯体
触媒には、例えばコバルト、亜鉛、鉄、銅、クロム、マ
ンガン、ニッケル、チタンなどの金属ナフテン酸塩、ア
セチルアセトナート、又その誘導体の塩、各種カルボン
酸塩アルコキシドなどの有機酸塩があり、単独でも混合
して使用しても良い。
触媒には、例えばコバルト、亜鉛、鉄、銅、クロム、マ
ンガン、ニッケル、チタンなどの金属ナフテン酸塩、ア
セチルアセトナート、又その誘導体の塩、各種カルボン
酸塩アルコキシドなどの有機酸塩があり、単独でも混合
して使用しても良い。
【００１８】本発明に用いられる成分（Ｆ）の球状無機
フィラーは、その平均粒径が０．５〜１２μｍ、最大粒
径が７０μｍ以下であることが好ましい。無機フィラー
には、窒化アルミ、アルミナ、シリカなどがあるが、熱
放散性とコストの面からシリカ粒子が好ましく、低放射
線性であればより好ましい。形状は球状、破砕状、フレ
ーク状等があるが、フィラーの高充填化により線膨張係
数の低減化が図られる為、球状が最も良い。球状無機フ
ィラーの添加量は、全組成物に対して５０〜８０重量％
が望ましい。５０重量％未満だと、上述の線膨張係数の
低減効果は小さく、８０重量％を越えると結果として得
られる組成物の粘度が高くなり過ぎ、流動特性が悪化す
るため好ましくない。
フィラーは、その平均粒径が０．５〜１２μｍ、最大粒
径が７０μｍ以下であることが好ましい。無機フィラー
には、窒化アルミ、アルミナ、シリカなどがあるが、熱
放散性とコストの面からシリカ粒子が好ましく、低放射
線性であればより好ましい。形状は球状、破砕状、フレ
ーク状等があるが、フィラーの高充填化により線膨張係
数の低減化が図られる為、球状が最も良い。球状無機フ
ィラーの添加量は、全組成物に対して５０〜８０重量％
が望ましい。５０重量％未満だと、上述の線膨張係数の
低減効果は小さく、８０重量％を越えると結果として得
られる組成物の粘度が高くなり過ぎ、流動特性が悪化す
るため好ましくない。
【００１８】液状注入封止アンダーフィル材料の流動特
性はフィラーの粒度分布にも大きく依存する。一般に分
布が広く、粒径の大きいフィラーほど、組成物の粘度が
低く流動性がよい。しかし、低粘度化を目的に大きな粒
径を含むフィラーを用いると、硬化中に粒径の大きなフ
ィラーが沈降し、間隙中の線熱膨張係数が不均一とな
り、信頼性の面で好ましくない。また液状注入封止アン
ダーフィル材料は有機基板とチップ間の間隙(スタンド
ギャップ：４０〜１５０μｍ)を流動する必要から、フ
ィラー粒径はスタンドギャップよりも小さく無ければな
らず、より好ましくは最大粒径がスタンドギャップの５
０％程度かそれ以下が望ましい。逆に粒径が小さすぎる
と比表面積が増大、高粘度化するためフィラーの充填量
を高くすることができない。以上の要件を満たすには平
均粒径が０．５μｍから１２μｍ、且つ最大粒径が７０
μｍ以下のフィラーである必要がある。より好ましくは
平均粒径が３〜９μｍ、且つ最大粒径が２５μｍ以下の
粒度分布のフィラーを用いた方が良い。また、フィラー
は請求項の範囲で有れば単独で用いても、混合して粒度
分布に多峰性を持たせたものでも差し支えない。
性はフィラーの粒度分布にも大きく依存する。一般に分
布が広く、粒径の大きいフィラーほど、組成物の粘度が
低く流動性がよい。しかし、低粘度化を目的に大きな粒
径を含むフィラーを用いると、硬化中に粒径の大きなフ
ィラーが沈降し、間隙中の線熱膨張係数が不均一とな
り、信頼性の面で好ましくない。また液状注入封止アン
ダーフィル材料は有機基板とチップ間の間隙(スタンド
ギャップ：４０〜１５０μｍ)を流動する必要から、フ
ィラー粒径はスタンドギャップよりも小さく無ければな
らず、より好ましくは最大粒径がスタンドギャップの５
０％程度かそれ以下が望ましい。逆に粒径が小さすぎる
と比表面積が増大、高粘度化するためフィラーの充填量
を高くすることができない。以上の要件を満たすには平
均粒径が０．５μｍから１２μｍ、且つ最大粒径が７０
μｍ以下のフィラーである必要がある。より好ましくは
平均粒径が３〜９μｍ、且つ最大粒径が２５μｍ以下の
粒度分布のフィラーを用いた方が良い。また、フィラー
は請求項の範囲で有れば単独で用いても、混合して粒度
分布に多峰性を持たせたものでも差し支えない。
【００１９】本発明の液状注入封止アンダーフィル材料
には、前記の必須成分の他に必要に応じて他の樹脂や反
応を促進するための触媒、希釈剤、顔料、カップリング
剤、難燃剤、レベリング剤、消泡剤等の添加物を用いて
も差し支えない 液状注入封止アンダーフィル材料は、
例えば各成分、添加物等を三本ロール、二本熱ロール、
真空混合機にて分散混練し、真空下脱泡処理して製造す
る。
には、前記の必須成分の他に必要に応じて他の樹脂や反
応を促進するための触媒、希釈剤、顔料、カップリング
剤、難燃剤、レベリング剤、消泡剤等の添加物を用いて
も差し支えない 液状注入封止アンダーフィル材料は、
例えば各成分、添加物等を三本ロール、二本熱ロール、
真空混合機にて分散混練し、真空下脱泡処理して製造す
る。
【００２０】
【実施例】以下、実施例１−３、比較例１−８で具体的
に本発明を説明する。表１及び表２に示した配合を秤量
し、３本ロールにて混練・分散後、真空脱泡処理を行い
液状注入封止アンダーフィル材料を作製した。作製した
液状注入封止アンダーフィル材料につき、以下の試験を
行った。
に本発明を説明する。表１及び表２に示した配合を秤量
し、３本ロールにて混練・分散後、真空脱泡処理を行い
液状注入封止アンダーフィル材料を作製した。作製した
液状注入封止アンダーフィル材料につき、以下の試験を
行った。
【００２１】［樹脂特性試験］ （１）粘度測定：２５℃において東機産業（株）・製Ｅ
型粘度計で初期粘度及び２５℃２４時間静置後の粘度を
測定した。 （２）密着性：有機基板としてビスマレイミド−トリア
ジン（ＢＴ）レジン製基板上にソルダーレジスト（太陽
インキ社製ＰＳＲ−４０００／ＣＡ−４０）を形成した
ものを、チップとして表面にポリイミド（住友ベークラ
イト社ＣＲＣ−６０５０）を塗布したもの（６ｘ６ｘ
０.３８ｍｍ角）を用いた。有機基板上に液状注入封止
アンダーフィル材料を塗布し、シリコンチップをポリイ
ミド塗布面とアンダーフィル材とが向き合う形で搭載
し、１５０℃ｘ１２０分で硬化し試験片とし、このもの
の２４０℃におけるダイシェア強度をDAGE製ＢＴ１００
にて測定した。また、同試験片を湿度８５％温度８５℃
の吸湿処理を７２時間施し、同様にダイシェア強度を測
定し、吸湿処理後の密着性とした。 （３）Tg：液状注入封止アンダーフィル材料を１５０℃
ｘ１２０分で硬化後、切削により５ｘ５ｘ１０ｍｍの試
験片を得た。このものをセイコー製ＴＭＡ／ＳＳ１２０
を用いて圧縮荷重５ｇ、−１００℃から３００℃の温度
範囲を昇温速度１０℃／分の条件で測定した。同測定に
より熱膨張係数も得たが、いずれの実施例、比較例の場
合も２４から２６ppm／℃であった。
型粘度計で初期粘度及び２５℃２４時間静置後の粘度を
測定した。 （２）密着性：有機基板としてビスマレイミド−トリア
ジン（ＢＴ）レジン製基板上にソルダーレジスト（太陽
インキ社製ＰＳＲ−４０００／ＣＡ−４０）を形成した
ものを、チップとして表面にポリイミド（住友ベークラ
イト社ＣＲＣ−６０５０）を塗布したもの（６ｘ６ｘ
０.３８ｍｍ角）を用いた。有機基板上に液状注入封止
アンダーフィル材料を塗布し、シリコンチップをポリイ
ミド塗布面とアンダーフィル材とが向き合う形で搭載
し、１５０℃ｘ１２０分で硬化し試験片とし、このもの
の２４０℃におけるダイシェア強度をDAGE製ＢＴ１００
にて測定した。また、同試験片を湿度８５％温度８５℃
の吸湿処理を７２時間施し、同様にダイシェア強度を測
定し、吸湿処理後の密着性とした。 （３）Tg：液状注入封止アンダーフィル材料を１５０℃
ｘ１２０分で硬化後、切削により５ｘ５ｘ１０ｍｍの試
験片を得た。このものをセイコー製ＴＭＡ／ＳＳ１２０
を用いて圧縮荷重５ｇ、−１００℃から３００℃の温度
範囲を昇温速度１０℃／分の条件で測定した。同測定に
より熱膨張係数も得たが、いずれの実施例、比較例の場
合も２４から２６ppm／℃であった。
【００２２】パッケージを使用した信頼性試験 （４）充填性試験：８０℃の熱盤上で液状注入封止アン
ダーフィル材料をフリップチップ実装パッケージに５分
間注入させた後、１２０℃ｘ１時間＋１５０℃ｘ１時
間、オーブン中で硬化して半導体パッケージを得た。超
音波探傷機(以下、ＳＡＴという)にて、パッケージ内部
の充填性を確認した。 （５）Ｔ／Ｃサイクル試験：(4)で作製した半導体パッ
ケージにＴ／Ｃ処理(−６５℃／５分←→１５０℃／５
分 1000サイクル)を施して、ＳＡＴおよび断面研磨後
の顕微鏡観察にて半導体チップとプリント基板界面との
剥離、クラックの有無を確認した。 （６）ＪＥＤＥＣレベル３処理： (4)で作製した半導体
パッケージにＪＥＤＥＣレベル３の吸湿処理（３０℃６
０％１６８時間）を行った後、ＩＲリフロー処理(２４
０℃／２０秒)を３回行い、ＳＡＴにて半導体チップと
プリント基板界面との剥離、クラックの有無を確認し
た。
ダーフィル材料をフリップチップ実装パッケージに５分
間注入させた後、１２０℃ｘ１時間＋１５０℃ｘ１時
間、オーブン中で硬化して半導体パッケージを得た。超
音波探傷機(以下、ＳＡＴという)にて、パッケージ内部
の充填性を確認した。 （５）Ｔ／Ｃサイクル試験：(4)で作製した半導体パッ
ケージにＴ／Ｃ処理(−６５℃／５分←→１５０℃／５
分 1000サイクル)を施して、ＳＡＴおよび断面研磨後
の顕微鏡観察にて半導体チップとプリント基板界面との
剥離、クラックの有無を確認した。 （６）ＪＥＤＥＣレベル３処理： (4)で作製した半導体
パッケージにＪＥＤＥＣレベル３の吸湿処理（３０℃６
０％１６８時間）を行った後、ＩＲリフロー処理(２４
０℃／２０秒)を３回行い、ＳＡＴにて半導体チップと
プリント基板界面との剥離、クラックの有無を確認し
た。
【００２３】信頼性評価に用いたフリップチップ実装パ
ッケージの数はそれぞれ１０個である。なお、チップの
大きさは７ｘ７mm角１．７５ｍｍ厚で、基板との間隙は
６０μｍである。
ッケージの数はそれぞれ１０個である。なお、チップの
大きさは７ｘ７mm角１．７５ｍｍ厚で、基板との間隙は
６０μｍである。
【００２４】
【表１】
【００２５】 （１）シリカＡ：溶融球状シリカで平均粒径７．９μ
ｍ、最大粒径４０μｍ （２）シリカＢ：合成球状シリカで平均粒径０．３μ
ｍ、最大粒径４μｍ （３）液状エポキシ樹脂Ａ：ビスフェノールＦ型エポキ
シ樹脂（当量１７０） （４）シアネ―トエステルＡ：化学式（１）で表される
シアネ―トエステル。 （５）シアネ―トエステルＢ：化学式（２）で表される
シアネ―トエステルで、Ｒ1及びＲ2はＣＨ3、Ｒ3はＣＨ
2のもの
ｍ、最大粒径４０μｍ （２）シリカＢ：合成球状シリカで平均粒径０．３μ
ｍ、最大粒径４μｍ （３）液状エポキシ樹脂Ａ：ビスフェノールＦ型エポキ
シ樹脂（当量１７０） （４）シアネ―トエステルＡ：化学式（１）で表される
シアネ―トエステル。 （５）シアネ―トエステルＢ：化学式（２）で表される
シアネ―トエステルで、Ｒ1及びＲ2はＣＨ3、Ｒ3はＣＨ
2のもの
【００２６】
【表２】
【００２７】比較例１はエポキシ樹脂量に対してシアネ
ートエステルが過剰なために、吸湿処理後の密着性は低
く、信頼性は低い。比較例２はエポキシ樹脂量に対して
シアネートエステルが過少なために、密着性は良好なも
ののTgが低く、Ｔ／Ｃサイクル試験、ＪＥＤＥＣレベル
３試験での信頼性は低い。比較例３は全シアネートエス
テル樹脂量中のシアネートエステルＢが少ないために、
吸湿処理後の密着性は低く、ひいては吸湿後の信頼性は
低い。比較例４は全シアネートエステル樹脂量中のシア
ネートエステルＢが過剰なために、高粘度で充填性が低
く、そのため信頼性は低い。比較例５はエポキシ樹脂量
に対してイミダゾールが過剰なためにポットライフが短
く、試験中に粘度が上昇し充填性が悪化する。このよう
なポットライフの短さは実用上問題がある。比較例６は
エポキシ樹脂量に対してイミダゾールが少ないために前
述の硬化条件では密着性が充分発現せず、信頼性は低
い。比較例７はエポキシ樹脂量に対してテトラメチルビ
スフェノールＡが過剰なためにテトラメチルビスフェノ
ールＡが破砕フィラー的に作用し、注入が不充分となり
信頼性は低い。比較例８はエポキシ樹脂量に対してテト
ラメチルビスフェノールＡが少ないために前述の硬化条
件では吸湿後の密着性が発現せず、吸湿後の信頼性は低
い。
ートエステルが過剰なために、吸湿処理後の密着性は低
く、信頼性は低い。比較例２はエポキシ樹脂量に対して
シアネートエステルが過少なために、密着性は良好なも
ののTgが低く、Ｔ／Ｃサイクル試験、ＪＥＤＥＣレベル
３試験での信頼性は低い。比較例３は全シアネートエス
テル樹脂量中のシアネートエステルＢが少ないために、
吸湿処理後の密着性は低く、ひいては吸湿後の信頼性は
低い。比較例４は全シアネートエステル樹脂量中のシア
ネートエステルＢが過剰なために、高粘度で充填性が低
く、そのため信頼性は低い。比較例５はエポキシ樹脂量
に対してイミダゾールが過剰なためにポットライフが短
く、試験中に粘度が上昇し充填性が悪化する。このよう
なポットライフの短さは実用上問題がある。比較例６は
エポキシ樹脂量に対してイミダゾールが少ないために前
述の硬化条件では密着性が充分発現せず、信頼性は低
い。比較例７はエポキシ樹脂量に対してテトラメチルビ
スフェノールＡが過剰なためにテトラメチルビスフェノ
ールＡが破砕フィラー的に作用し、注入が不充分となり
信頼性は低い。比較例８はエポキシ樹脂量に対してテト
ラメチルビスフェノールＡが少ないために前述の硬化条
件では吸湿後の密着性が発現せず、吸湿後の信頼性は低
い。
【００２８】
【発明の効果】本発明の液状注入封止アンダーフィル材
でフリップチップとプリント配線基盤との間隙を封止す
る事により冷熱サイクル試験、ＪＥＤＥＣレベル３吸湿
処理後のＩＲリフロー試験に耐えうる高信頼性のフリッ
プチップ実装が可能となり、工業的メリットは大きい。
でフリップチップとプリント配線基盤との間隙を封止す
る事により冷熱サイクル試験、ＪＥＤＥＣレベル３吸湿
処理後のＩＲリフロー試験に耐えうる高信頼性のフリッ
プチップ実装が可能となり、工業的メリットは大きい。
Claims (2)
- 【請求項１】 （Ａ）常温で液状のエポキシ樹脂１００
重量部、（Ｂ）式（１）で示されるシアネートエステル
（ａ重量部）及び式（２）で示されるシアネートエステ
ル（ｂ重量部）の合計１００〜１５０重量部（０．１５
≦ａ／（ａ＋ｂ）≦０．５）、（Ｃ）式（３）で示され
るビスフェノール化合物５〜３０重量部、（Ｄ）イミダ
ゾール０．３〜２重量部、（Ｅ）金属錯体触媒、及び
（Ｆ）球状無機フィラーを含有してなることを特徴とす
る液状注入封止アンダーフィル材。 【化１】 【化２】 （式中、Ｒ1、Ｒ2：Ｈまたは炭素数１０以下のアルキル
基であり、かつ少なくとも一方はアルキル基である。 Ｒ3：炭素数１０以下のアルキレン基） 【化３】 - 【請求項２】 無機球状フィラーの平均粒径が０．５μ
ｍから１２μｍ 、かつ最大粒径が７０μｍ 以下である
請求項１記載の液状注入封止アンダーフィル材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27675697A JP3283451B2 (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 液状注入封止アンダーフィル材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27675697A JP3283451B2 (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 液状注入封止アンダーフィル材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11106480A true JPH11106480A (ja) | 1999-04-20 |
| JP3283451B2 JP3283451B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=17573915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27675697A Expired - Lifetime JP3283451B2 (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 液状注入封止アンダーフィル材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3283451B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280682A (ja) * | 2001-01-12 | 2002-09-27 | Fujitsu Ltd | 絶縁樹脂組成物及びそれから形成した絶縁層を含む多層回路基板 |
| US6632320B1 (en) | 1999-08-19 | 2003-10-14 | Sony Chemicals Corp. | Adhesive material and circuit connection method |
| US6670430B1 (en) * | 1999-12-17 | 2003-12-30 | Henkel Loctite Corporation | Thermosetting resin compositions comprising epoxy resins, adhesion promoters, and curatives based on the combination of nitrogen compounds and transition metal complexes |
| WO2004090033A1 (ja) * | 2003-04-07 | 2004-10-21 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | 封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 |
| US6869822B2 (en) | 2001-09-11 | 2005-03-22 | Fujitsu Limited | Method of making a semiconductor device with adhesive sealing subjected to two-fold hardening |
| US6893736B2 (en) | 2001-11-19 | 2005-05-17 | Henkel Corporation | Thermosetting resin compositions useful as underfill sealants |
| US6951907B1 (en) | 2001-11-19 | 2005-10-04 | Henkel Corporation | Composition of epoxy resin, secondary amine-functional adhesion promotor and curative of nitrogen-compound and transition metal complex |
| US7327039B2 (en) | 2002-05-23 | 2008-02-05 | 3M Innovative Properties Company | Nanoparticle filled underfill |
| JP2011252089A (ja) * | 2010-06-02 | 2011-12-15 | Mitsubishi Gas Chemical Co Inc | 樹脂硬化物の製造方法 |
| JP2016050215A (ja) * | 2014-08-28 | 2016-04-11 | ナミックス株式会社 | 封止材組成物、それを用いた半導体装置 |
| JP2016216708A (ja) * | 2015-05-20 | 2016-12-22 | 信越化学工業株式会社 | 液状樹脂組成物 |
| US9633921B2 (en) | 2015-05-11 | 2017-04-25 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Semiconductor encapsulation resin composition and semiconductor device comprised of cured product of the semiconductor encapsulation resin composition |
| JP2017088828A (ja) * | 2015-11-17 | 2017-05-25 | 住友ベークライト株式会社 | 半導体封止用樹脂組成物、半導体装置および構造体 |
-
1997
- 1997-10-09 JP JP27675697A patent/JP3283451B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (17)
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3283451B2 (ja) | 2002-05-20 |
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