JPH11189705A

JPH11189705A - 樹脂組成物、その製造方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH11189705A
Application number: JP10170284A
Authority: JP
Inventors: Yukio Takigawa; 幸雄瀧川; Ei Yano; 映矢野; Toshisane Kawahara; 登志実川原; Norio Fukazawa; 則雄深澤; Munetomo Morioka; 宗知森岡; Hirohisa Matsuki; 浩久松木; Kenichi Nagae; 健一永重; Yuzo Hamanaka; 雄三濱中
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】ボイドやクラックの発生を防止し、半導体チ
ップの封止に適した樹脂組成物及びその製造方法を提供
する。【解決手段】エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を
含む半導体装置用樹脂組成物である。温度１７５℃で溶
融させたときの該樹脂組成物の粘度が２００ポアズ以下
であり、温度１７５℃の条件下におけるゲル化時間が４
５秒以上であり、硬化後の樹脂組成物の２５℃における
曲げ弾性率が６ＧＰａ以下であり、２５℃からガラス転
移温度までの範囲において線膨張係数が６×１０^-6〜６
×１０^-5Ｋ ^-1である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂組成物、その
製造方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器のダウンサイジング、小
型化に伴い、半導体装置の小型、薄型化及び高性能化が
進んでいる。従来の半導体装置は、半導体素子とリード
フレームを用い、これらをプリント基板に実装するのに
必要な部位以外を樹脂で覆い封止していた。よって、小
型の半導体装置の開発は、主として、基板となるリード
フレームと封止用樹脂に関して行われてきた。封止用樹
脂の容積を小さくし、薄肉化したシン・スモール・アウ
トライン・パッケージ（ＴＳＯＰ）や、多ピン化に対応
したクァッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）等が開
発されてきた。

【０００３】これらの半導体装置の成形に際しては、成
形用金型内に封止用樹脂を充填して半導体装置の外形を
形成する。このため、金型と封止用樹脂とが容易に分離
すること（離型性）が要求された。また、封止用樹脂と
半導体素子やリードフレームとの密着性が悪いと、封止
用樹脂が半導体素子やリードフレームから剥離する。樹
脂の剥離した部分に水分が侵入し易くなり、水分が腐食
を促進したり、プリント基板への実装時にガス化してク
ラックを発生させる場合がある。

【０００４】封止用樹脂の離型性と密着性とは相反する
物性であるため、２つの物性を同時に最適化することは
困難である。このため、両者のバランスをとった好まし
い条件が見出されてきた。また、半導体素子をポリイミ
ド等の保護膜で覆ったり、リードフレームの表面に凹凸
を設けたりすることにより、封止用樹脂と半導体素子や
リードフレームとの密着性を良好にしてきた。

【０００５】しかし、従来の封止用樹脂を用いた半導体
装置では、離型性と密着性とを両立させることは困難で
ある。

【０００６】半導体装置の信頼性を高めるために、半導
体素子やリードフレームと封止用樹脂との熱膨張率を近
づけて熱応力を低減させている。封止用樹脂の熱膨張率
を半導体素子やリードフレームの熱膨張率に近づけるた
めに、エポキシ樹脂等の樹脂成分にシリカ等の無機充填
剤が混入されている。これによって、半導体装置の内部
応力が低減され、信頼性が著しく向上した。

【０００７】エポキシ樹脂を主剤とする封止用樹脂組成
物においては、樹脂成分と無機充填剤との濡れ性を高め
るために、樹脂組成物を混練する前に無機充填剤の表面
をシランカップリング剤で処理するか、樹脂組成物を混
練する際にシランカップリング剤を混合する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】リードフレームを有す
る半導体装置では、多ピン化に伴い、パッケージサイズ
が大きくなるとともに、外部リード取り出し用配線のピ
ッチが狭くなる。このため、取扱いに不便である。近年
開発されたボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）型パッケー
ジやチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）は、上記問題を
解消する形態である。

【０００９】図１は、ＣＳＰの一例を示す。表面に半導
体素子が形成された半導体チップ１の表面上にバンプ２
が形成されている。半導体チップ１の表面のうちバンプ
２が形成されていない領域が、封止用樹脂３で封止され
ている。バンプ２の各々の上にハンダボール４が形成さ
れている。

【００１０】図２を参照して、ＣＳＰの製造方法を説明
する。図２（Ａ）に示すように、表面上に半導体素子が
形成された半導体ウエハ１の上にバンプ２を形成する。
バンプ２は、例えばＣｕをメッキすることにより形成さ
れる。

【００１１】図２（Ｂ）に示すように、半導体ウエハ１
の表面のうちバンプ２の形成されていない領域を封止用
樹脂３で覆う。封止用樹脂３は、例えば、粉末またはタ
ブレット状の樹脂組成物を、１２０〜２５０℃、好まし
くは１５０〜２００℃の温度で溶融し、圧縮成形するこ
とにより形成される。また、必要に応じて１５０〜１８
０℃の温度で２〜１６時間の追加熱処理を行ってもよ
い。

【００１２】図２（Ｃ）に示すように、バンプ２の各々
の上にハンダボール４を形成する。図２（Ｄ）に示すよ
うに、半導体ウエハ１を切断し、個々の半導体チップ７
Ａ及び７Ｂを得る。

【００１３】図１に示す封止用樹脂３の厚さは８０〜１
２０μｍ程度であり、樹脂内に小さなボイドが発生して
も半導体素子の信頼性が低下する。ボイドの発生の原因
は、以下のように考察される。

【００１４】無機充填剤としてシリカを用いる場合、シ
ランカップリング剤でカップリング処理すると、シリカ
表面の水酸基とシランカップリング剤のアルコキシ基と
が脱アルコール反応を起こし、シランカップリング剤と
シリカとが化学的に結合する。このようにして、シリカ
の表面がシランカップリング剤で被覆される。ここで使
用されるシランカップリング剤としては、γ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプ
ロピルトリエトキシシラン等のグリシジル系シランカッ
プリング剤、アミン系シランカップリング剤等が挙げら
れる。シランカップリング剤とシリカ表面の水酸基との
反応は、下記の通りである。

【００１５】

【化１】

【００１６】上記反応で発生するアルコールは大気中に
放出されるため、無機充填剤の表面には残らない。しか
し、一部のアルコキシ基は、未反応のまま封止用樹脂中
に含有される。未反応のアルコキシ基を有するシランカ
ップリング剤が、吸湿水と加水分解反応を起こすと、ア
ルコールが発生する。この加水分解反応は、下式の通り
である。

【００１７】

【化２】

【００１８】樹脂封止の際における急激な温度上昇によ
り、樹脂中のアルコールが急激に気化、膨張し、ボイド
やクラックが発生する。プリント基板への実装時におい
ても同様である。ボイドやクラックが発生すると、そこ
から水分が侵入するため、半導体素子の動作不良を生じ
る場合がある。

【００１９】また、カップリング剤の加水分解反応が進
行する際に、一時的に樹脂の電気抵抗が低下する。この
ため、プリント基板への実装後にも未加水分解のシラン
カップリング剤が残留している場合には、これが加水分
解するときに一時的にバンプ間の絶縁不良が発生する。
さらに、アルコールが樹脂中に滞留すると、樹脂の密着
性が低下する。

【００２０】一方、無機充填剤として溶融シリカを用い
る場合がある。溶融シリカは、金属、ナトリウムイオ
ン、塩素イオン等の含有量が少ないという特徴と有す
る。しかし、溶融シリカの表面には水酸基が殆ど存在し
ないため、溶融シリカの表面をシランカップリング剤で
処理しても、脱アルコール反応が生じない。無機充填剤
として溶融シリカを用いた封止用樹脂は、未反応のアル
コキシ基を多量に含むことになる。このため、封止用樹
脂にボイドやクラックが発生し易くなる。

【００２１】また、熱伝導率の高い絶縁性充填剤として
有望なアルミナ、窒化アルミニウム、酸化マグネシウ
ム、窒化珪素、窒化硼素等は、表面に水酸基を有しな
い。このため、溶融シリカを用いる場合と同様の問題が
生じ得る。

【００２２】大径の半導体ウエハを用いる場合には、樹
脂封止後室温に戻る過程で半導体ウエハと封止樹脂との
収縮率の差に起因して反りが発生する。半導体ウエハの
反りは、個々の半導体チップに分離する際や、ウエハ状
態のままでハンダボールを形成する際の障害になる。

【００２３】封止樹脂にボイドやクラックが存在する
と、個々の半導体チップに分離する際の衝撃により、ボ
イドやクラックを起点として封止樹脂が半導体チップか
ら剥離し易くなる。

【００２４】本発明の目的は、ボイドやクラックの発生
を防止し、半導体チップの封止に適した樹脂組成物及び
その製造方法を提供することである。

【００２５】本発明の他の目的は、上記樹脂組成物を用
いた半導体装置の製造方法を提供することである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を含む半導体
装置用樹脂組成物であって、温度１７５℃で溶融させた
ときの該樹脂組成物の粘度が２００ポアズ以下であり、
温度１７５℃の条件下におけるゲル化時間が４５秒以上
であり、硬化後の前記樹脂組成物の２５℃における曲げ
弾性率が６ＧＰａ以下であり、２５℃からガラス転移温
度までの範囲において線膨張係数が６×１０^-6〜６×１
０^-5Ｋ^-1である半導体装置用樹脂組成物が提供される。

【００２７】溶融粘度を２００ポアズ以下とすることに
より、溶融した樹脂組成物をウエハ表面に素早く行き渡
らせることができる。ゲル化時間を４５秒以上とするこ
とにより、溶融した樹脂組成物を、ゲル化するまでにウ
エハ全面に行き渡らせることができる。曲げ弾性率を６
ＧＰａ以下とすることにより、半導体装置内に生ずる応
力を緩和することができる。線膨張係数を上記範囲とす
ることにより、半導体装置内に生ずる応力を小さくする
ことができる。

【００２８】本発明の他の観点によると、シリコン原子
に結合したアルコキシ基を有するシランカップリング剤
を加水分解し、被覆剤を得る工程と、エポキシ樹脂、硬
化剤、無機充填剤、及び前記被覆剤を混合する工程とを
有する樹脂組成物の製造方法が提供される。

【００２９】シランカップリング剤を予め加水分解して
アルコキシ基を水酸基に置換しておくことにより、アル
コキシ基に起因するアルコールの発生を防止することが
できる。

【００３０】本発明の他の観点によると、表面に半導体
素子及びバンプが形成された半導体チップを準備する工
程と、シリコン原子に結合したアルコキシ基を有するシ
ランカップリング剤を加水分解し、被覆剤を得る工程
と、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、及び前記被覆
剤を混合し、封止用樹脂組成物を得る工程と、前記封止
用樹脂組成物の硬化物により、前記半導体チップの表面
を、前記バンプの上端面が露出するようにして封止する
工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。

【００３１】アルコキシ基に起因するアルコールの発生
が防止される。このため、封止樹脂へのクラックの発
生、配線間の絶縁不良の発生等を防止することができ
る。

【００３２】本発明の他の観点によると、エポキシ樹
脂、硬化剤及び無機充填剤を含む半導体装置用樹脂組成
物であって、該樹脂組成物中に含まれる金属粒の最大粒
径が３５μｍよりも小さい前記半導体装置用樹脂組成物
が提供される。

【００３３】金属粒の最大粒径を３５μｍとすることに
より、半導体装置の配線間の絶縁不良の発生を抑制する
ことができる。

【００３４】本発明の他の観点によると、エポキシ樹
脂、硬化剤及び無機充填剤を含む半導体装置用樹脂組成
物であって、該樹脂組成物中の金属粒の含有量が樹脂組
成物全体に対して１００ｐｐｍ以下である前記半導体装
置用樹脂組成物が提供される。

【００３５】金属含有量が少ないため、半導体装置の配
線間の絶縁不良の発生を抑制することができる。

【００３６】本発明の他の観点によると、粉末状の樹脂
組成物を準備する工程と、前記粉末状の樹脂組成物に、
磁束密度４ｋＧ以上の磁界を印加して該樹脂組成物中に
含まれる磁性粉を除去する工程とを有する樹脂組成物の
製造方法が提供される。

【００３７】磁束密度を８ｋＧ以上とすることにより、
樹脂組成物中に含まれる磁性粉を効果的に除去すること
ができる。

【００３８】本発明の他の観点によると、塊状の樹脂組
成物を準備する工程と、前記樹脂組成物を、磁性材料か
らなる回転刃を有する粉砕機で粉砕する工程と、粉砕さ
れた樹脂組成物に磁界を印加して、該樹脂組成物中の磁
性粉を除去する工程とを有する樹脂組成物の製造方法が
提供される。

【００３９】回転刃を磁性材料で形成することにより、
樹脂組成物中への非磁性粉の混入を抑制することができ
る。

【００４０】本発明の他の観点によると、エポキシ樹
脂、硬化剤、及び無機充填剤を含む原料粉末を混合装置
を用いて混合する工程と、混合された前記原料粉末を、
混練装置を用いて溶融混練し、ゲル状の樹脂組成物を得
る工程と、前記ゲル状の樹脂組成物を冷却して塊状の樹
脂組成物を得る工程と、前記塊状の樹脂組成物を粉砕し
て粉末状の樹脂組成物を得る工程と、前記粉末状の樹脂
組成物に磁界を印加して、該樹脂組成物中の磁性粉を除
去する工程とを有し、前記原料粉末を混合する工程及び
溶融混練する工程において、前記混合装置もしくは混練
装置の部品のうち、前記原料粉末もしくはゲル状の樹脂
組成物に接触する可動部分の少なくとも一部が磁性材料
で形成されている樹脂組成物の製造方法が提供される。

【００４１】樹脂組成物中への非磁性粉の混入を抑制す
ることができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】本発明の実施例１〜５について説
明する。封止用樹脂に混入される無機充填剤として溶融
シリカ（電気化学工業製のＦＢ−６Ｓ）、シランカップ
リング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シランを準備する。シランカップリング剤を加水分解処
理する。この加水分解処理により、γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシランのメトキシ基が水酸基に置換
される。加水分解処理したシランカップリング剤で、無
機充填剤の表面を被覆する。無機充填剤と加水分解した
シランカップリング剤との混合比は、重量比で１００：
１とした。

【００４３】主剤としてビフェニル型エポキシ樹脂（油
化シェル化学製のＹＸ−４０００Ｈ）、硬化剤としてＰ
−キシリレンフェノール（三井東圧化学製のＸＬＣ−２
２５ＬＬ）、可撓性付与剤（シェル化学製のクレイトン
Ｇ−１９０１Ｘ）、及び硬化触媒としてトリフェニルホ
スフィンを準備する。主剤１００重量部、硬化剤９４．
１重量部、可撓性付与剤５重量部、硬化触媒１．６重量
部、及び加水分解処理したシランカップリング剤で表面
を被覆された無機充填剤をミキサ中で予備混合する。こ
の混合比は、主剤のエポキシ基と硬化剤中のフェノール
性水酸基との当量が等しくなる割合である。

【００４４】実施例１〜５では、シランカップリング剤
の加水分解処理時のシランカップリング剤と純水との混
合比を異ならせた。なお、無機充填剤の配合量は、樹脂
組成物全体の５０重量％となるようにした。ミキサで混
合した樹脂組成物の粉末をニーダで溶融混練し、冷却粉
砕して封止用樹脂組成物を得た。

【００４５】得られた封止用樹脂組成物を用いて、図１
に示す半導体装置を、図２に示す方法で作製した。半導
体装置の作製方法は既に説明したので、ここでは説明を
省略する。作製した半導体装置の最小配線幅は１５μ
ｍ、最小配線間隔は２０μｍである。封止用樹脂成形時
の溶融温度を、１７５℃とし、樹脂がゲル化した後の追
加熱処理を１７５℃で６時間行った。なお、樹脂成形時
の溶融温度を１２０〜２５０℃、好ましくは１５０〜２
００℃としてもよい。また、追加熱処理の温度を１５０
〜１８０℃、処理時間を２〜１６時間としてもよい。

【００４６】各実施例による樹脂組成物の溶融粘度、ゲ
ル化時間、曲げ弾性率、及び線膨張係数を測定した。

【００４７】溶融粘度は、１７５℃で樹脂組成物を溶融
させ、高架式フローテスタ（島津製作所製）で測定し
た。ゲル化時間は、１７５℃のホットプレート上に粉砕
した樹脂組成物１ｇを載せ、金属製のへらで樹脂組成物
を押しつけながら攪拌し、樹脂組成物が融けた後さらに
ゲル化（固化）するまでの時間とした。具体的には、樹
脂組成物をホットプレートに載せた時点からゲル化する
までの時間をストップウォッチで測定した。

【００４８】曲げ弾性率は、硬化した封止用樹脂の温度
を２５℃とし、ＪＩＳＫ６９１１により測定した。以
下、ＪＩＳＫ６９１１に規定された測定方法を簡単に
説明する。

【００４９】長さ８０ｍｍ以上、高さｈ＝４±０．２ｍ
ｍ、幅Ｗ＝１０±０．５ｍｍに成形した試験片を準備す
る。この試験片の高さ及び幅を、それぞれ０．０１ｍｍ
まで正確に測る。次に、１６ｈ±０．５ｍｍの支点間距
離で試験片を支え、その中央に加圧くさびで荷重を加え
る。荷重を加えたときのたわみを測定し、荷重−たわみ
曲線を作図する。

【００５０】曲げ弾性率Ｅｆ〔ｋｇｆ／ｍｍ²〕は、

【００５１】

【数１】Ｅｆ＝（Ｌｖ³／（４Ｗｈ³））（Ｆ／Ｙ）で表される。ここで、Ｌｖ〔ｍｍ〕は支点間距離、Ｗ
〔ｍｍ〕は試験片の幅、ｈ〔ｍｍ〕は試験片の高さ、
（Ｆ／Ｙ）〔ｋｇｆ／ｍｍ〕は荷重−たわみ曲線の直線
部分の勾配である。

【００５２】線膨張係数は、サーマル・メカニカル・ア
ナリシス（ＴＭＡ）法により測定した。

【００５３】さらに、作製した半導体装置の絶縁不良発
生の有無、プリント基板への実装時のクラック発生の有
無、封止用樹脂中のボイドの有無、熱衝撃試験後の樹脂
の剥離の有無、及び樹脂封止時の未充填部分の有無を評
価した。

【００５４】絶縁不良発生の有無の評価は、半導体装置
を、温度１２１℃、相対湿度８５％としたプレッシャク
ッカテスタ中に５００時間放置しながら、バンプ間に７
Ｖのバイアス電圧を印加することにより行った。

【００５５】クラック発生の有無の評価は、温度８５
℃、相対湿度８５％の雰囲気中に９６時間放置して封止
用樹脂に吸湿させた後、プリント基板に実装した時の封
止用樹脂を実体顕微鏡で観察することにより行った。な
お、プリント基板への実装は、赤外線照射により温度２
４５℃でハンダボールをリフローさせて行った。

【００５６】半導体装置の封止用樹脂層中のボイドの有
無の評価は、超音波探傷顕微鏡を用いて樹脂層を観測す
ることにより行った。

【００５７】熱衝撃試験後の樹脂の剥離の有無の評価
は、−６５℃と１５０℃との間の冷熱熱衝撃試験を行っ
た後、樹脂層を観察することにより行った。冷熱熱衝撃
試験は、温度一定期間を３０分とし、昇温及び降温の回
数を１０００サイクルとした。

【００５８】樹脂封止時の未充填部分の有無の評価は、
図２（Ａ）に示す直径８インチの半導体ウエハの表面上
に圧縮成形により樹脂を充填したのち、ウエハ表面を観
察することにより行った。

【００５９】なお、比較のために、無機充填剤の配合量
及びシランカップリング処理時のシランカップリング剤
と純水との混合比を変化させた第１及び第２の比較例に
ついても、上記と同様の評価を行った。表１に評価結果
を示す。

【００６０】

【表１】

【００６１】実施例１〜５では、無機充填剤をカップリ
ング処理する前にシランカップリング剤を加水分解して
いるため、カップリング剤中のアルコキシ基が水酸基に
置換されている。このため、封止用樹脂中にアルコキシ
基がほとんど残留しないと考えられる。封止用樹脂中に
アルコキシ基が残留しないため、アルコキシ基の加水分
解によるアルコールの発生を抑制することができる。ア
ルコール発生に起因するボイド及びクラックの発生を防
止できる。

【００６２】表１から分かるように、シランカップリン
グ剤を加水分解する時のシランカップリング剤と純水と
の混合比を、重量比で９５：５〜６０：４０とすること
が好ましい。純水の混合比を下げると加水分解処理が完
結せず、シランカップリング剤中にアルコキシ基が残留
し易くなると考えられる。純水の混合比を上げると純水
が過剰に残留し、封止用樹脂組成物の特性を劣化させる
と考えられる。

【００６３】なお、実施例１〜５では、無機充填剤を主
剤と混合する前に、予め無機充填剤のカップリング処理
を行っておいた。シランカップリング剤を主剤中に混合
しておき、無機充填剤を主剤と混合してもよいし、主剤
に、無機充填剤とシランカップリング剤とを同時に混合
してもよい。

【００６４】次に、実施例６〜１０について説明する。
封止用樹脂の基本的な製造方法は、実施例１〜５の製造
方法と同様である。実施例６〜１０では、無機充填剤の
樹脂組成物全体に対する配合量を３０重量％とした。シ
ランカップリング剤を加水分解するときのシランカップ
リング剤と純水との混合比は、重量比で８０：２０とし
た。無機充填剤と加水分解後のシランカップリング剤と
の混合比を、重量比で１００：０．２〜１００：５まで
変化させた。

【００６５】実施例６〜１０による封止用樹脂及びそれ
を用いた半導体装置について、実施例１〜５と同様の評
価を行った。評価結果を表２に示す。なお、比較のた
め、無機充填剤と加水分解後のシランカップリング剤と
の混合比を変えた比較例３及び４についても、評価結果
を示す。

【００６６】

【表２】

【００６７】表２から分かるように、無機充填剤と加水
分解後のシランカップリング剤との混合比を、重量比で
１００：０．２〜１００：５とすることが好ましい。シ
ランカップリング剤の添加量が上記混合比の範囲よりも
少ない場合には、添加の効果が現れない。シランカップ
リング剤の添加量が上記混合比の範囲よりも多くなる
と、比較例４の場合のように絶縁不良等が発生する。

【００６８】次に、実施例１１〜１５について説明す
る。封止用樹脂の基本的な製造方法は、実施例１〜５の
製造方法と同様である。実施例１１〜１５では、無機充
填剤の樹脂組成物全体に対する配合量を１０〜７０重量
％の範囲で変化させた。シランカップリング剤を加水分
解するときのシランカップリング剤と純水との混合比
は、重量比で８０：２０とした。無機充填剤と加水分解
後のシランカップリング剤との混合比は、重量比で１０
０：１とした。

【００６９】実施例１１〜１５による封止用樹脂及びそ
れを用いた半導体装置について、実施例１〜５と同様の
評価を行った。評価結果を表３に示す。なお、比較のた
め、無機充填剤の樹脂組成物全体に対する配合量を変え
た比較例５及び６についても、評価結果を示す。

【００７０】

【表３】

【００７１】実施例１１〜１５の場合には、溶融粘度が
２００ポアズ以下である。これに対し、比較例６の場合
には、溶融粘度が２５０ポアズであり、樹脂封止時に未
充填部分が生じた。これは、溶融粘度が高すぎるため溶
融した樹脂がウエハ全面に行き渡りにくいためである。
このことから、溶融粘度の好適な範囲は２００ポアズ以
下であると考えられる。

【００７２】実施例１１〜１５の場合には、線膨張係数
が６×１０^-6〜６×１０^-5Ｋ^-1であるのに対し、比較例
５及び６の場合には、線膨張係数がその範囲から外れて
いる。このため、比較例５及び６の場合には、熱衝撃試
験後に剥離が生じている。これは、半導体ウエハとの線
膨張係数の差が大きいためと考えられる。このことか
ら、封止用樹脂の線膨張係数の好適な範囲は６×１０^-6
〜６×１０^-5Ｋ^-1であると考えられる。封止用樹脂の線
膨張係数をこの範囲とすることにより、半導体装置の内
部応力を低減させ、信頼性を高めることができる。特
に、２５℃からガラス転移温度までの範囲において上記
線膨張係数を示すことが好ましい。

【００７３】封止用樹脂の線膨張係数が６×１０^-5Ｋ^-1
よりも大きい場合には、モールド後の樹脂収縮によりウ
エハが反り作業性が低下するとともに、ウエハから樹脂
が剥離し易くなる。このため、半導体装置の故障の原因
になると考えられる。また、線膨張係数が６×１０^-6Ｋ
^-1よりも小さい場合には、フィラー増量による樹脂流動
性の劣化により、成形時に未充填部分及びピンホールが
発生し易くなる。このため、半導体装置の故障の原因に
なると考えられる。

【００７４】すなわち、封止用樹脂の１７５℃における
溶融粘度が２００ポアズ以下になり、かつ線膨張係数が
６×１０^-6〜６×１０^-5Ｋ^-1になるように、無機充填剤
の配合量を調節することが好ましい。表３から分かるよ
うに、無機充填剤の好適な配合量は、樹脂組成物全体に
対して１０〜７０重量％である。

【００７５】また、実施例１１〜１５の場合には、曲げ
弾性率が６ＧＰａ以下であるのに対し、比較例６の場合
には曲げ弾性率が７ＧＰａである。曲げ弾性率が６ＧＰ
ａよりも大きい場合には、封止用樹脂による半導体装置
の内部応力の緩和が困難であるとともに、封止用樹脂と
半導体チップとの密着性が低下し、半導体装置の信頼性
が低下すると考えられる。このため、樹脂封止後に半導
体装置の反りが発生したり、ハンダバンプ割れが発生し
易くなる。このことから、封止用樹脂の曲げ弾性率の好
適な範囲は６ＧＰａ以下であると考えられる。

【００７６】次に、実施例１６〜１８について説明す
る。封止用樹脂の基本的な製造方法は、実施例１〜５の
製造方法と同様である。実施例１６〜１８では、無機充
填剤の樹脂組成物全体に対する配合量を５０重量％とし
た。シランカップリング剤を加水分解するときのシラン
カップリング剤と純水との混合比は、重量比で８０：２
０とした。無機充填剤と加水分解後のシランカップリン
グ剤との混合比は、重量比で１００：１とした。ただ
し、実施例１８の場合は、無機充填剤を主剤と混合する
前に予め無機充填剤のカップリング処理を行っておくの
ではなく、加水分解したシランカップリング剤を主剤中
に混合しておいた。また、実施例１〜５では、硬化触媒
を主剤１００重量部に対して１．６重量部添加したが、
実施例１６〜１８では、硬化触媒の添加量を主剤１００
重量部に対して１．０〜１．６重量部の範囲で変動させ
た。

【００７７】実施例１６〜１８による封止用樹脂及びそ
れを用いた半導体装置について、実施例１〜５と同様の
評価を行った。評価結果を表４に示す。なお、比較のた
め、硬化触媒の添加量を変えた比較例７についても、評
価結果を示す。

【００７８】

【表４】

【００７９】実施例１６〜１８の場合には、ゲル化時間
が４５秒以上であるのに対し、比較例７の場合にはゲル
化時間が４０秒である。このため、溶融した樹脂が半導
体ウエハの表面全体に行き渡る前にゲル化してしまい、
樹脂封止時に未充填部分が生じてしまう。このことか
ら、温度１７５℃におけるゲル化時間の好適な範囲は４
５秒以上であると考えられる。すなわち、ゲル化時間が
４５秒以上になるように硬化触媒の添加量を調節するこ
とが好ましい。

【００８０】また、ゲル化時間が１２０秒を超えると成
形が困難になり、量産性が低下する。このため、ゲル化
時間を１２０秒以下とすることが好ましい。

【００８１】次に、実施例１９〜２４について説明す
る。封止用樹脂組成物の製造は、主としてタングステン
カーバイド等の金属化合物からなる部品で構成されたロ
ール、エクストルーダ、ニーダ等の各種装置を用いて溶
融混練し、粉砕機を用いて粉砕することにより行われ
る。樹脂組成物中に配合された無機充填剤によりこれら
製造装置の各部が磨耗し、樹脂組成物中に金属粉が混入
する場合がある。金属粉が混入すると、半導体チップ上
に形成された配線間が短絡し、絶縁不良を生ずる場合が
ある。

【００８２】樹脂組成物の製造装置をセラミックスで形
成することにより、樹脂組成物中への金属粉の混入を防
止することができる。しかし、セラミックスは欠けやす
いため、樹脂組成物中に比較的大きなセラミックスの粒
子が混入するおそれがある。樹脂組成物中に混入したセ
ラミックスの粒子は、圧縮成形時に半導体ウエハの表面
に形成された半導体素子を破壊してしまう。実施例１９
〜２４の樹脂組成物製造方法は、樹脂組成物中に混入し
た金属粉を効果的に除去することを目的とする。

【００８３】以下、実施例１９〜２４による樹脂組成物
の製造方法を説明する。まず、原料となる主剤、硬化
剤、可撓性付与剤、硬化触媒、及び加水分解したシラン
カップリング剤でカップリング処理された無機充填剤の
各々を粉砕機で粉砕し、秤量してミキサで予備混合す
る。主剤、硬化剤、可撓性付与剤、硬化触媒、無機充填
剤、加水分解したシランカップリング剤の混合比は、実
施例１５の場合と同一である。

【００８４】図３に、使用した粉砕機の概略図を示す。
円筒状の容器２０内に回転刃２１が配置されている。容
器２０の一部に開口部が設けられており、その開口部に
メッシュ状のスクリーン２２が取り付けられている。容
器２０、回転刃２１、及びスクリーン２２は、磁性材料
であるマルテンサイト系のＳＵＳ材により形成されてい
る。容器２０内に投入された各原料物質が回転刃２１で
粉砕され、スクリーン２２を通して取り出される。

【００８５】図４に、使用したミキサの概略図を示す。
上方に向かって開いたロート状の容器（ホッパ）３０の
底部に回転羽３１が格納されている。回転羽３１はモー
タ３２の回転軸に取り付けられている。ホッパ３０の上
側開口部は蓋３３で塞がれている。ホッパ３０、回転羽
３１及び蓋３３は、マルテンサイト系のＳＵＳ材により
形成されている。

【００８６】ミキサで予備混合された粉末状の樹脂組成
物を、ニーダで溶融混練する。図５（Ａ）及び図５
（Ｂ）に、それぞれ使用したニーダの部分破断側面図及
び平断面図を示す。容器４０の上面の一部に開口部が設
けられ、この開口部が蓋４４で塞がれている。容器４０
内に、２本の回転歯４１がある間隔を隔ててほぼ平行に
配置されている。各回転歯４１は、モータ４３の回転軸
に接続されている。容器４０の底面にヒータ４２が埋め
込まれており、容器４０内に投入された試料を加熱溶融
することができる。容器４０、回転歯４１、及び蓋４４
は、マルテンサイト系のＳＵＳで形成されている。

【００８７】ニーダで溶融混練されたゲル状の樹脂組成
物を冷却して固め、図３に示す粉砕機で粉砕する。粉末
状の樹脂組成物から、除鉄装置を用いて磁性粉を除去す
る。

【００８８】図６に、使用した除鉄装置の概略図を示
す。断面が長方形の筒状の枠５０の相互に対向する１対
の内周面の各々の上に、平板状の磁石５１が取り付けら
れている。設備の小型化のために、磁石５１として永久
磁石を用いることが好ましい。また、大きな磁束密度を
得るために、ネオジウムが添加された希土類磁石を用い
ることが好ましい。枠５０の内部空洞をアクリル製のパ
イプ５２が上下に貫通している。なお、パイプ５２をそ
の他の樹脂、または非磁性の金属で形成してもよい。パ
イプ５２の下端に、受け皿５３が配置されている。パイ
プ５２の上端から粉末状の樹脂組成物を投入すると、そ
の中に混入する磁性粉が磁石５１の磁界によりパイプ５
２の内面に付着する。非磁性体である粉末状の樹脂組成
物は、受け皿５３に蓄積される。

【００８９】なお、市販の除鉄装置、例えば日立機材製
のスーパードラムセパレータＨＤＳＵ等を使用してもよ
い。

【００９０】除鉄された樹脂組成物を打錠してタブレッ
トを形成する。タブレット表面をブローし、打錠時に表
面に付着した磁性粉を除去する。

【００９１】図６に示す除鉄装置の磁束密度及び除鉄回
数を異ならせて実施例１９〜２５による樹脂組成物を作
製した。各樹脂組成物の金属含有率、最大金属粒径を測
定した。

【００９２】金属含有率の測定方法を簡単に説明する。
まず、粉末状の樹脂組成物１０ｇを秤量抽出し、磁器る
つぼに投入して８００℃で分解燃焼させる。残渣を２０
ｍｌの塩酸に溶解させ、純水で１０倍に希釈する。希釈
溶液中の金属含有率を、原子吸光光度計を用いて、Ｆ
ｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌを中心に測定する。このよう
にして、樹脂組成物中の金属含有率を測定した。

【００９３】最大金属粒径の測定は、上記残渣中の金属
粒の大きさをＸ線マイクロアナライザ分析により行っ
た。

【００９４】さらに、実施例１〜１８の場合と同様の半
導体装置を作製して、温度１２１℃、相対湿度８５％の
条件で１０００時間のプレッシャクッカテストを行い、
絶縁不良発生の有無を評価した。評価結果を表５に示
す。

【００９５】なお、比較のために、比較例８〜１０につ
いても同様の評価を行った。比較例８は除鉄処理を行わ
なかった例であり、比較例９は、除鉄処理時の磁束密度
を低くした例である。また、比較例１０は、図３に示す
粉砕機の代わりに、セラミックス製の回転刃を有する粉
砕機を用いて樹脂組成物の粉砕を行った例である。

【００９６】

【表５】

【００９７】実施例１９〜２５では、磁束密度を４ｋＧ
以上にしている。これに対し、比較例８及び９では、磁
束密度が３ｋＧ以下である。比較例８及び９の金属含有
率が高く、最大金属粒径が大きいのは、磁束密度が低い
ためと考えられる。比較例８及び９において絶縁不良が
発生しているのは、樹脂組成物中に、粒径の大きな金属
粒子が残留しているためと考えられる。また、比較例８
の場合には、圧縮成形後に、半導体ウエハ表面の電極に
損傷が見られた。これは、樹脂組成物中に含まれる粒径
の大きな金属粒子によるものと考えられる。このことか
ら、磁束密度の好適な範囲は、４ｋＧ以上であると考え
られる。なお、磁束密度を８ｋＧ以上とすることがより
好ましい。

【００９８】なお、絶縁不良が発生するか否かは、半導
体チップ表面に形成されている配線の間隔に依存するで
あろう。本実施例及び比較例では、配線間隔が２０μｍ
のものを用いた。将来的には、配線間隔を１４μｍ程度
まで狭くすることが望まれる。配線間隔をこの程度まで
狭くすると絶縁不良が発生しやすくなるが、磁束密度を
４ｋＧ以上、より好ましくは８ｋＧ以上とすると、絶縁
不良の発生を抑制できると考えられる。

【００９９】また、実施例２４に示すように、磁束密度
を１０ｋＧにすると、樹脂組成物中に残留する金属粒子
の最大粒径が１０μｍ程度になる。この場合には、絶縁
不良の発生をより抑制することができるであろう。従っ
て、磁束密度を１０ｋＧ以上とすることがより好まし
い。

【０１００】比較例１０の場合には、粉砕機にセラミッ
クス製の回転刃を使用しているため、樹脂組成物中の金
属含有率は低い。しかし、圧縮成形後に、半導体ウエハ
表面の電極に損傷が見られた。電極の損傷した試料は、
絶縁不良の測定不能であったため、絶縁不良発生の有無
の評価は、電極の損傷により評価不能となったものを除
いて行った。。電極の損傷は、樹脂組成物中に含まれる
セラミックス片によるものと考えられる。セラミックス
片は非磁性体であるため、除鉄処理によっても取り除く
ことができない。

【０１０１】実施例２３と比較例９とを対比すると、樹
脂組成物中に粒径３５μｍ以上の金属粒が含まれないよ
うにすることにより、絶縁不良の発生を効果的に防止で
きることがわかる。また、金属含有率を１００ｐｐｍ以
下とすることが好ましいと考えられる。

【０１０２】樹脂組成物中に含まれる磁性体粉は、通
常、樹脂組成物で被覆されている。磁性体粉を磁気力で
効果的に除去するには、除鉄処理前の粉末状の樹脂組成
物の粒径を１ｍｍ以下とすることが好ましく、０．５ｍ
ｍ以下とすることがより好ましい。

【０１０３】粉末状の樹脂組成物を打錠してタブレット
状にする際に、タブレット形成装置の各部分が金属で形
成されていると、タブレット表面に金属粒が付着する場
合がある。この金属粒は、タブレット表面にガスを吹き
付けることにより容易に除去することができる。なお、
タブレット形成装置を磁性材料で形成し、タブレット表
面に付着する磁性粉を磁気力で除去してもよい。

【０１０４】上記実施例１９〜２４では、ニーダを用い
て粉末状の樹脂組成物を溶融混練する場合を説明した
が、ニーダの他にエクストルーダ、ロール等を用いても
よい。

【０１０５】図７は、ロールの一例を示す。図７（Ａ）
はロールの概略平面図を示し、図７（Ｂ）は、概略正面
図を示す。３本の円筒状のローラ６１〜６３が相互に平
行に、一定の隙間を隔てて水平に配列している。両端の
ローラ６１及び６３は同一方向に回転し、中央のローラ
６２は、両端のローラ６１及び６３とは反対方向に回転
する。ローラ６１〜６３内には熱源が配置されている。

【０１０６】図中の右端のローラ６３と中央のローラ６
２との間に粉末状の樹脂組成物を載置する。ローラ内に
配置された熱源により樹脂組成物が溶融し、ゲル状にな
る。ゲル状の樹脂組成物６４は、ローラ６２及び６３の
回転に応じて下方へ誘導され、さらに、ローラ６２及び
６１の回転に応じて、上方へ誘導される。ローラ６１と
６２との間で上方に誘導された樹脂組成物は、ブレード
６５により削ぎ落とされる。

【０１０７】ローラ６１〜６３、及びブレード６５を磁
性材料で形成することにより、実施例１９〜２４と同様
の効果を得ることができる。

【０１０８】図８は、エクストルーダの一例を示す。図
８（Ａ）はエクストルーダの鉛直断面図を示し、図８
（Ｂ）は平断面図を示す。容器（バレル）７０内に、２
本のパドル７１が、ある間隔を隔ててほぼ平行に配置さ
れている。パドル７１は、モータ７２に駆動され、その
軸を中心として回転する。パドル７１は、基部７１ａと
混練部７１ｂとから構成される。

【０１０９】混練部７１ｂが配置された領域の周囲にヒ
ータ７５が取り付けられている。バレル７０の上面のう
ち基部７１ａに対応する部分に、原料投入孔７６が設け
られ、混練部７１ｂの先端に対応する部分に、生成物排
出孔７７が設けられている。

【０１１０】粉末状の樹脂組成物を原料投入孔７６から
バレル７０内に投入する。樹脂組成物は、パドル７１の
基部７１ａの回転により混練部７１ｂの方へ搬送され
る。混練部７１ｂまで搬送された樹脂組成物は、ヒータ
７５により加熱されて溶融し、混練部７１ｂの回転に応
じて混練されるとともに生成物排出孔７７の方へ搬送さ
れる。混練された樹脂組成物が、生成物排出孔７７から
取り出される。

【０１１１】パドル７１、及びバレル７０を磁性材料で
形成することにより、実施例１９〜２４と同様の効果を
得ることができる。

【０１１２】特に、製造装置のうち、樹脂組成物に接触
する可動部分を磁性材料で形成すると、高い効果が得ら
れるであろう。可動部分から樹脂組成物中に金属粉が混
入する可能性が高いと考えられるからである。例えば、
図４に示すミキサの回転刃３１、図５に示すニーダの回
転歯４１、図７に示すロールのローラ６１〜６３、及び
図８に示すエクストルーダのパドル７１を磁性材料で形
成することが好ましい。また、原料を収容する容器を磁
性材料で形成すると、より高い効果が得られるであろ
う。

【０１１３】上記実施例１〜２４では、主剤としてビフ
ェニル型エポキシ樹脂を用いたが、１分子中にエポキシ
基を２個以上有するものであれば、その他のエポキシ樹
脂を用いてもよい。例えば、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、ナ
フタレン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡやレゾルシ
ンなどから合成される各種ノボラック型エポキシ樹脂、
線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環
式エポキシ樹脂、及びハロゲン化エポキシ樹脂が挙げら
れる。

【０１１４】用途によっては、２種以上のエポキシ樹脂
を併用してもよい。耐熱性及び耐湿性の点から、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂を全エポキシ樹脂中に５０重量％以
上含むものを用いることが好ましい。また、樹脂組成物
中のエポキシ樹脂の含有量を、８〜４０重量％とするこ
とが好ましい。

【０１１５】上記実施例では、硬化剤としてＰ−キシリ
レンフェノールを用いたが、エポキシ樹脂を硬化させる
ものであれば、その他の硬化剤を用いてもよい。例え
ば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック
樹脂、フェノールアラルキル樹脂、トリスヒドロキシフ
ェニルメタンやビスフェノールＡやレゾルシンから合成
される各種ノボラック樹脂、ポリアリルフェノール、ジ
シクロペンタジエンフェノール、レゾール樹脂、ポリビ
ニルフェノール等の各種多価フェノール化合物、無水マ
レイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸等の酸無
水物、及びメタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニ
ルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族アミ
ン等が挙げられる。なかでも、密着性の点から、１分子
中に水酸基を２個以上有するフェノール化合物が好まし
く、とりわけフェノールノボラック樹脂、フェノールア
ラルキル樹脂等が好ましい。

【０１１６】エポキシ樹脂と硬化剤との配合比に特に制
限はないが、得られるエポキシ樹脂の硬化物の機械的性
質、密着性の点から、エポキシ樹脂に対する硬化剤の化
学当量比が０．５〜１．５、特に０．８〜１．２の範囲
にあることが好ましい。また、樹脂組成物中の硬化剤の
含有量を、８〜４０重量％とすることが好ましい。

【０１１７】また、上記実施例では、硬化触媒としてト
リフェニルホスフィンを用いたが、その他の硬化触媒を
用いてもよい。例えば、２−メチルイミダゾール、２，
４−ジメチルイミダゾール、２−メチル−４−メチルイ
ミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール等のイミダ
ゾール化合物、トリエチルアミン、ベンジルジメチルア
ミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、２−（ジメ
チルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス
（ジメチルアミノメチル）フェノール、１，８−ジアザ
ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−ジア
ザビシクロ（４，３，０）ノネン−５等の３級アミン化
合物、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテ
トラプロポキシド、テトラキス（アセチルアセトナト）
ジルコニウム、トリ（アセチルアセトナト）アルミニウ
ム等の有機金属化合物、及びトリフェニルホスフィン、
トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブ
チルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホスフィ
ン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィン、トリフェニル
ホスフィン・トリフェニルボラン、テトラフェニルホス
フォニウム・テトラフェニルボレート等の有機ホスフィ
ン化合物が挙げられる。なかでも、反応性の点からトリ
フェニルホスフィンやテトラフェニルホスフォニウム・
テトラフェニルボレートや１，８−ジアザビシクロ
（５，４，０）ウンデセン−７が特に好ましく用いられ
る。これらの硬化触媒は、用途によっては２種以上を併
用してもよく、その添加量はエポキシ樹脂１００重量部
に対して０．１〜１０重量部の範囲であることが好まし
い。

【０１１８】上記実施例では、無機充填剤として溶融シ
リカを用いたが、その他、非晶質シリカ、結晶質シリ
カ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、マ
グネシア、クレー、タルク、ケイ酸カルシウム、酸化チ
タン、酸化アンチモン、アスベスト、ガラス繊維等を用
いてもよい。なかでも、非晶質シリカは、線膨張係数を
低下させる効果が大きく、半導体装置の低応力化に有効
なため、好ましく用いられる。非晶質シリカの例とし
て、石英を溶融して製造した溶融シリカや、各種合成法
で製造された合成シリカが挙げられ、破砕状のものや球
状のものが用いられる。

【０１１９】上記実施例による樹脂組成物に、所望によ
りシリコーンゴム、オレフィン系共重合体、変性ニトリ
ルゴム、変性ポリブタジエンゴム、変性シリコーンオイ
ル等のエラストマーや、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂
を低応力化剤として配合してもよい。

【０１２０】また、実施例による樹脂組成物に、ハロゲ
ン化エポキシ樹脂等のハロゲン化合物、リン化合物等の
難燃剤、三酸化アンチモン等の難燃助剤、カーボンブラ
ック、酸化鉄等の着色剤、有機過酸化物等の架橋剤を添
加してもよい。なお、添加する着色剤としは、封止樹脂
の絶縁性を低下させないために、粒径がサブミクロン程
度のものを使用する。

【０１２１】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
無機充填剤を被覆するシランカップリング剤を予め加水
分解しておくことにより、封止樹脂中におけるアルコー
ルの発生を抑制し、半導体装置の封止に適した樹脂組成
物を得ることができる。

【０１２３】樹脂組成物の製造装置の各部を磁性材料で
形成しておき、得られた粉末状の樹脂組成物から磁石を
用いて磁性粉を除去することにより、樹脂組成物中の金
属粉の含有量を少なくすることができる。金属粉の含有
量が少なくなることにより、この樹脂組成物を用いて封
止した半導体装置の絶縁不良の発生を抑制することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体チップの断面図である。

【図２】半導体チップの製造方法を説明するための工程
図である。

【図３】実施例で用いる粉砕機の概略図である。

【図４】実施例で用いるミキサの概略図である。

【図５】実施例で用いるニーダの部分破断正面図及び平
断面図である。

【図６】実施例で用いる除鉄装置の概略斜視図である。

【図７】実施例で使用できるロールの概略平面図及び正
面図である。

【図８】実施例で使用できるエクストルーダの鉛直断面
図及び平断面図である。

【符号の説明】

１半導体チップ２バンプ３封止用樹脂４ハンダボール７Ａ、７Ｂ半導体装置２０容器２１回転刃２２スクリーン３０ホッパ３１回転歯３２モータ３３蓋４０外枠４１回転歯４２ヒータ４３モータ４４蓋５０枠５１磁石５２パイプ５３受け皿６１〜６３ローラ６４樹脂組成物６５ブレード７０バレル７１パドル７２モータ７５ヒータ７６原料投入孔７７生成物排出孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川原登志実神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者深澤則雄神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者森岡宗知神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者松木浩久神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者永重健一神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者濱中雄三神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を
含む半導体装置用樹脂組成物であって、温度１７５℃で
溶融させたときの該樹脂組成物の粘度が２００ポアズ以
下であり、温度１７５℃の条件下におけるゲル化時間が
４５秒以上であり、硬化後の前記樹脂組成物の２５℃に
おける曲げ弾性率が６ＧＰａ以下であり、２５℃からガ
ラス転移温度までの範囲において線膨張係数が６×１０
^-6〜６×１０^-5Ｋ^-1である半導体装置用樹脂組成物。
【請求項２】前記無機充填剤が、シリコン原子に結合
したアルコキシ基を有するシランカップリング剤を加水
分解して得られた被覆剤で被覆されている請求項１に記
載の半導体装置用樹脂組成物。
【請求項３】前記被覆剤で被覆された無機充填剤の組
成比が、樹脂組成物全体の１０〜７０重量％である請求
項２に記載の半導体装置用樹脂組成物。
【請求項４】シリコン原子に結合したアルコキシ基を
有するシランカップリング剤を加水分解し、被覆剤を得
る工程と、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、及び前記被覆剤を
混合する工程とを有する樹脂組成物の製造方法。
【請求項５】前記混合する工程の前に、さらに、前記
被覆剤で前記無機充填剤の表面を被覆する工程を含み、前記混合する工程において、エポキシ樹脂、硬化剤、及
び被覆された無機充填剤を混合する請求項４に記載の樹
脂組成物の製造方法。
【請求項６】前記被覆剤を得る工程において、加水分
解を行うときのシランカップリング剤と純水との混合比
を、重量比で９５：５〜６０：４０とする請求項４また
は５に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項７】表面に半導体素子及びバンプが形成され
た半導体ウエハを準備する工程と、シリコン原子に結合したアルコキシ基を有するシランカ
ップリング剤を加水分解し、被覆剤を得る工程と、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、及び前記被覆剤を
混合し、封止用樹脂組成物を得る工程と、前記封止用樹脂組成物の硬化物により、前記半導体ウエ
ハの表面を、前記バンプの上端面が露出するようにして
封止する工程とを有する半導体装置の製造方法。
【請求項８】前記封止用樹脂組成物を得る工程の前
に、さらに、前記被覆剤で前記無機充填剤の表面を被覆
する工程を含み、前記封止用樹脂組成物を得る工程において、エポキシ樹
脂、硬化剤、及び被覆された無機充填剤を混合する請求
項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】前記被覆剤を得る工程において、加水分
解を行うときのシランカップリング剤と純水との混合比
を、重量比で９５：５〜６０：４０とする請求項７また
は８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤
を含む半導体装置用樹脂組成物であって、該樹脂組成物
中に含まれる金属粒の最大粒径が３５μｍよりも小さい
前記半導体装置用樹脂組成物。
【請求項１１】エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤
を含む半導体装置用樹脂組成物であって、該樹脂組成物
中の金属粒の含有量が樹脂組成物全体に対して１００ｐ
ｐｍ以下である前記半導体装置用樹脂組成物。
【請求項１２】粉末状の樹脂組成物を準備する工程
と、前記粉末状の樹脂組成物に、磁束密度４ｋＧ以上の磁界
を印加して該樹脂組成物中に含まれる磁性粉を除去する
工程とを有する樹脂組成物の製造方法。
【請求項１３】塊状の樹脂組成物を準備する工程と、前記樹脂組成物を、磁性材料からなる回転刃を有する粉
砕機で粉砕する工程と、粉砕された樹脂組成物に磁界を印加して、該樹脂組成物
中の磁性粉を除去する工程とを有する樹脂組成物の製造
方法。
【請求項１４】エポキシ樹脂、硬化剤、及び無機充填
剤を含む原料粉末を混合装置を用いて混合する工程と、混合された前記原料粉末を、混練装置を用いて溶融混練
し、ゲル状の樹脂組成物を得る工程と、前記ゲル状の樹脂組成物を冷却して塊状の樹脂組成物を
得る工程と、前記塊状の樹脂組成物を粉砕して粉末状の樹脂組成物を
得る工程と、前記粉末状の樹脂組成物に磁界を印加して、該樹脂組成
物中の磁性粉を除去する工程とを有し、前記原料粉末を混合する工程及び溶融混練する工程にお
いて、前記混合装置もしくは混練装置の部品のうち、前
記原料粉末もしくはゲル状の樹脂組成物に接触する可動
部分の少なくとも一部が磁性材料で形成されている樹脂
組成物の製造方法。
【請求項１５】前記混合装置もしくは混練装置の部品
のうち、前記原料粉末もしくはゲル状の樹脂組成物を収
容する容器が磁性材料で形成されている請求項１４に記
載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項１６】表面に半導体素子及びバンプが形成さ
れた半導体ウエハを準備する工程と、粉末状の樹脂組成物を準備する工程と、前記粉末状の樹脂組成物に、磁束密度８ｋＧ以上の磁界
を印加して該樹脂組成物中に含まれる磁性粉を除去する
工程と、前記磁性粉を除去した樹脂組成物の硬化物により、前記
半導体ウエハの表面を、前記バンプの上端面が露出する
ようにして封止する工程とを有する半導体装置の製造方
法。