JPWO2004069894A1 - エポキシ樹脂組成物、同組成物の硬化層を有する半導体装置、および同半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
半導体封止材料として好適に使用されるエポキシ樹脂組成物を提供する。このエポキシ樹脂組成物は、室温で液状であって、エポキシ樹脂と、２−メチルイミダゾールとビスフェノール型ジグリシジルエーテルとの付加反応物、もしくは２−メチルイミダゾールとビスフェノール型ジグリシジルエーテルを繰り返し付加して得られる化合物を硬化剤として含有する。このエポキシ樹脂組成物を用いたフリップチップ実装によれば、動作信頼性の高い半導体装置を効率よく製造することができる。
Description
本発明は、半導体封止材料として好適に使用されるエポキシ樹脂組成物、およびこのエポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置の製造方法に関するものである。
近年、電子機器のさらなる小型化および高機能化を図るため、プリント配線板等の回路基板上にＩＣチップ等の電子部品を高密度で実装することが要求されている。実装密度を高める有力な手段の一つとして、フリップチップ実装が広く知られている。フリップチップ実装においては、バンプと呼ばれる突起を介してＩＣチップ上の複数の電極とプリント配線板上の所定の電極とを位置合わせした後、これらの電極間の電気接続が一括して形成される。次いで、電気絶縁性を有する封止用樹脂（アンダーフィル材）がＩＣチップとプリント配線板の間に注入して加熱硬化される。封止用樹脂としては、エポキシ樹脂を配合した液状エポキシ樹脂組成物が汎用されている。
しかしながら、上記したフリップチップ実装では、電極接続工程と封止用樹脂の硬化工程を個別に行っていたため製造効率が悪いという問題があった。そこで、金属バンプを介しての電極接続と同時に封止用樹脂の硬化を行うリフロー同時硬化法や、回路基板の表面に液状エポキシ樹脂を塗布した後に、ＩＣチップをエポキシ樹脂の塗布層上に配置してＩＣチップの背面から加圧加熱して電極接続と封止用樹脂の硬化を一段階で行う圧接法が提案されている。
このうち、圧接法においては、圧接に要する時間がフリップチップ実装効率を決定する律速因子となるため、硬化時間が短く、且つ硬化した樹脂組成物内に気泡（ボイド）が発生しない封止用樹脂組成物の開発が待たれている。
しかしながら、上記したフリップチップ実装では、電極接続工程と封止用樹脂の硬化工程を個別に行っていたため製造効率が悪いという問題があった。そこで、金属バンプを介しての電極接続と同時に封止用樹脂の硬化を行うリフロー同時硬化法や、回路基板の表面に液状エポキシ樹脂を塗布した後に、ＩＣチップをエポキシ樹脂の塗布層上に配置してＩＣチップの背面から加圧加熱して電極接続と封止用樹脂の硬化を一段階で行う圧接法が提案されている。
このうち、圧接法においては、圧接に要する時間がフリップチップ実装効率を決定する律速因子となるため、硬化時間が短く、且つ硬化した樹脂組成物内に気泡（ボイド）が発生しない封止用樹脂組成物の開発が待たれている。
そこで、本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、フリップチップ実装による半導体装置の製造効率を改善するため、圧接工程において短時間で硬化し、ボイドレスの優れた接着性を備えた硬化樹脂層を形成できる封止用樹脂を提供することにある。
すなわち、本発明のエポキシ樹脂組成物は、室温で液状であって、エポキシ樹脂と、硬化剤として２−メチルイミダゾールとビスフェノール型ジグリシジルエーテルとの付加反応物とを含むことを特徴とするものであり、この硬化剤を用いることでエポキシ樹脂組成物の硬化速度を飛躍的に高めることができ、圧接工程をはじめとする半導体装置の製造効率を改善することができる。
上記したエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、および脂環式エポキシ樹脂から選択される少なくとも１種を使用することが好ましい。立体障害の異なるエポキシ樹脂を適宜組み合わせることによって所望の硬化速度を実現することができる。
また、上記エポキシ樹脂は、化学式（Ｉ）で示される多官能型エポキシ樹脂を、エポキシ等量比でエポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂の５〜３０％含むことがより短時間でボイドレス実装可能なエポキシ樹脂組成物を実現する上で好ましい。
また、上記硬化剤は、ビスマレイミドを含み、エポキシ樹脂の全エポキシ基とビスマレイミドの全イミド基のモル比が１００：２５〜１００：１であることが好ましい。樹脂組成物の硬化速度を更に短縮できるとともに、高い接着性を達成することができる。特に、ビスマレイミドは、室温で液状であって、化学式（ＩＩ）で示される構造を有することが好ましい。粘度上昇による作業性の悪化を回避することができる。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、さらに導電粒子を含有することが好ましい。導電粒子を含むエポキシ樹脂組成物は、絶縁性の高い接着剤中に導電粒子が均一に分散した材料であり、電子部品の相対する電極間の電気接続と、隣接電極間の絶縁性、および固定の目的に使用することができる。
本発明のさらなる目的は、表面に複数の電極を有する半導体チップと、半導体チップの前記表面に形成された上記したエポキシ樹脂組成物の硬化層とを有し、電極の上面が硬化層を介して露出されてなる半導体装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、上記したエポキシ樹脂組成物を用いて回路基板と半導体チップとの間を熱圧接する工程を含む半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明のこれらのおよびさらなる目的及び長所は、以下に説明する発明の最良の実施形態から明確になるだろう。
すなわち、本発明のエポキシ樹脂組成物は、室温で液状であって、エポキシ樹脂と、硬化剤として２−メチルイミダゾールとビスフェノール型ジグリシジルエーテルとの付加反応物とを含むことを特徴とするものであり、この硬化剤を用いることでエポキシ樹脂組成物の硬化速度を飛躍的に高めることができ、圧接工程をはじめとする半導体装置の製造効率を改善することができる。
上記したエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、および脂環式エポキシ樹脂から選択される少なくとも１種を使用することが好ましい。立体障害の異なるエポキシ樹脂を適宜組み合わせることによって所望の硬化速度を実現することができる。
また、上記エポキシ樹脂は、化学式（Ｉ）で示される多官能型エポキシ樹脂を、エポキシ等量比でエポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂の５〜３０％含むことがより短時間でボイドレス実装可能なエポキシ樹脂組成物を実現する上で好ましい。
本発明のさらなる目的は、表面に複数の電極を有する半導体チップと、半導体チップの前記表面に形成された上記したエポキシ樹脂組成物の硬化層とを有し、電極の上面が硬化層を介して露出されてなる半導体装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、上記したエポキシ樹脂組成物を用いて回路基板と半導体チップとの間を熱圧接する工程を含む半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明のこれらのおよびさらなる目的及び長所は、以下に説明する発明の最良の実施形態から明確になるだろう。
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明にかかるエポキシ樹脂組成物は、室温で液状であって、エポキシ樹脂と、硬化剤として２−メチルイミダゾールとビスフェノール型ジグリシジルエーテルとの付加反応物を必須成分として含むものであり、例えば、フリップチップ実装工程においてＩＣチップ等の電子部品とプリント配線板等の回路基板の間の隙間を封止するための半導体封止用材料として好適である。尚、上記硬化剤は、２−メチルイミダゾールとビスフェノール型ジグリシジルエーテルを繰り返し付加して得られる化合物を含む。
イミダゾールをエポキシ樹脂の硬化剤として用いる場合、イミダゾールの１位活性水素がエポキシ基に付加反応した後に、３級窒素の電子対が別のエポキシ樹脂を攻撃する。この際、生じた酸素アニオンが更に反応に寄与することで３次元架橋した硬化物が得られる。このうち、最初の（１位）活性水素の付加反応がこれら一連の反応速度を律速する。本発明では、立体障害の比較的少ないメチルイミダゾールと、ビスフェノール型ジグリシジルエーテルとの付加反応物を硬化剤として用いたことで飛躍的に反応性が高まることを見出し、完成に到ったものである。
本発明のエポキシ樹脂組成物に使用されるエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビニルフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、またはこれらの水素添加型のエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂の中から選択される少なくとも一種を用いることが好ましい。エポキシ樹脂の硬化速度に最も影響するのはエポキシ基近傍の立体障害であり、エポキシ基に置換基が付いていたり、分子構造の平面性が損なわれている場合、硬化剤の求核攻撃が阻害され硬化速度は遅くなる。エポキシ基に置換基がなく、分子構造の平面性が保たれている場合は、硬化剤がエポキシ基にアタックしやすいため硬化反応は速くなる。これら立体障害の異なるエポキシ樹脂を適宜組み合わせることで所望の硬化速度を実現することができる。
また、エポキシ樹脂は、上記した化学式（Ｉ）で示される多官能型エポキシ樹脂を、エポキシ等量比でエポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂の５〜３０％含むことが好ましい。この多官能型エポキシ樹脂は、分子の平面性が極めて高く、さらに反応点となるエポキシ基を複数個有していることから、適当量含有することによって短時間で硬化可能なエポキシ樹脂組成物を提供することができる。この多官能エポキシ樹脂は、室温で固体状態であり、気化しにくい性質を有する。エポキシ当量比が３０％を超える場合は、樹脂組成物の粘度の上昇により流動性が低下し、作業性が低下する恐れがあり、エポキシ当量が５％以下の場合は、硬化速度を高める効果が十分に得られない恐れがある。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物に使用される硬化剤は、ビスマレイミドを含み、エポキシ樹脂の全エポキシ基とビスマレイミドの全イミド基のモル比が１００：２５〜１００：１であることが好ましい。すなわち、樹脂系中のエポキシ基の数（＝モル数）とイミド基の数の比が１００：２５〜１００：１であることが好ましい。ビスマレイミドを含有させることで樹脂組成物の硬化速度を更に短縮することができ、且つ硬化物の密着性を高めることができる。モル比が１００：１より少ないと、これらの効果が十分に得られない恐れがあり、モル比が１００：２５よりも大きいと、樹脂組成物の硬化物の吸湿性が高くなり、耐湿信頼性が劣化する恐れがある。また、エポキシ樹脂組成物の保存安定性が損なわれる可能性もある。
また、上記した硬化剤としてのビスマレイミドは、少なくとも上記化学式（ＩＩ）の構造を有し、室温で液状であることが好ましい。この場合は、粘度上昇を抑えて作業性の低下を回避することができる。ポリアルキレングリコールからなるユニットの繰り返し数が２〜５である場合、樹脂組成物の液体粘度の上昇を抑えることができ、且つ気化し難いという長所がある。
硬化剤である上記付加反応物は、例えば、圧接工法に本発明のエポキシ樹脂組成物を使用する場合において、エポキシ樹脂１００質量部に対して０．５〜３０質量部配合することが好ましい。０．５質量部より少ない場合は十分な硬化速度が得られずに、ゲル化に長時間を要する恐れがあり、３０質量部を越える場合は十分な硬化速度が得られるものの、高温で急速に加熱した場合は、それ自体が反応に寄与する前に揮発するために気泡（ボイド）が硬化物中に残存し、製造された半導体装置の信頼性を低下させる恐れがある。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記エポキシ樹脂及び硬化剤に加えてさらに導電粒子を含むことが好ましい。この場合は、導電粒子を介して金属バンプと基板電極間の電気接続を行うことにより、金属バンプと基板電極の高さのばらつきやチップ搭載時の平行度が緩和されより高い接続信頼性を実現することができる。
尚、特願平１０−１８２４４７、特願平１０−１８４９６２などに記載されている導電性粒子を本発明のエポキシ樹脂組成物に含有させて異方導電性ペースト（ＡＣＰ）とした場合であっても、上述の硬化剤を使用すれば、硬化した樹脂組成物内に気泡（ボイド）を発生させることなく、エポキシ樹脂組成物を短時間で硬化させることができる。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、１５０℃におけるゲル化時間が８〜５０秒であることが好ましい。ゲル化時間が８秒よりも短い場合は、半導体チップを搭載する熱圧接の工程においてバンプが基板の電極に接触して電気的な接続がとれる前に樹脂が硬化してしまう恐れがあり、５０秒を越える場合は、圧接工程に長時間を要して製造効率の向上を十分に達成できない恐れがある。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、充填材として、シリカ、アルミナ、窒化アルミ、ボロンナイトライド、窒化珪素、炭化珪素、炭酸カルシウムなどの無機フィラーを含有することができる。それらの中でも球状非晶質シリカの使用が特に好ましい。粒子形状が球状であると、破砕されたままの不均一な形状を有する場合よりも、充填材の含有量を高めた際の樹脂組成物の粘度増加を抑えることができる。また、非晶質シリカは、アモルファスシリカとも呼ばれるが、単一金属元素からなる酸化物、窒化物あるいは炭化物の中では最も熱膨張係数が小さい点でも好ましい。
また、球状非晶質シリカの最大粒径は、０．５〜２０μｍであることが好ましい。粘度増加の抑制と低熱膨張率、及びバンプと電極間の高い接続信頼性を実現することができる。最大粒径が１μｍより小さくなると、比表面積が極めて大きくなり、粘度が増加して作業性が低下する恐れがあり、２０μｍを超えると、圧接時にバンプと電極の間に挟み込んで接続信頼性を低下させる恐れがある。
充填材の添加量は、６０％もしくはそれ以下であることが好ましい。６０％を越える場合は樹脂の粘度が高くなりすぎて作業性を悪化させたり、圧接時にバンプと電極の間に挟み込む確率が高くなり接続信頼性を低下させる恐れがある。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、チクソ付与剤として、ＢＥＴ法による比表面積が５０ｍ２／ｇ以上である超微粒の無水シリカを、エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜３質量％含有することが好ましい。チクソ付与剤を適量添加することによって、半導体チップの端部と回路基板の間に生じるフィレット先端部から液状成分が成分分離する現象を回避することができる。ＢＥＴ法による比表面積が５０ｍ２／ｇより小さい場合、もしくは配合量が０．１質量％以下である場合、液状成分の捕捉効果が低下する恐れがある。一方、配合量が３質量％を超えると、チクソ性が高くなりすぎて樹脂の流動性が悪化し、その結果圧接時にエアーを巻き込んで硬化物中に気泡として残存し、製造された半導体装置の信頼性を低下させる恐れがある。
また、チクソ付与剤である無水シリカ表面のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）が疎水性の基で処理されていないことが好ましい。表面にシラノール基が存在することで、樹脂成分に静電引力により吸着し、チクソ性（揺変性）を効果的に発現することができる。すなわち、シラノール基の電気的な分極により、樹脂成分との濡れ性が変化し、その結果、所望のチクソ性が得られるのである。
尚、本発明にはその目的を損なわない限り、必要に応じて、難燃剤、低弾性化剤、密着性付与剤、着色剤、希釈剤、カップリング剤等の他の物質を配合してもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物を調製するにあたっては、前述した各成分を攪拌型の分散機で混合したり、ビーズミルで分散混合したり、３本ロールで分散混合したりすることによって行うことができる。尚、これら以外の混合方法を採用してもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体装置を製造するにあたっては、まず、回路基板上に本発明のエポキシ樹脂組成物を塗布する。回路基板としては、ＦＲ４やＦＲ５などの繊維機材を含む有機基板や、ポリイミドやポリエステルなどの有機フィルムのほか、セラミックスなどの無機基板等を用いることができる。次いで、エポキシ樹脂組成物を塗布した回路基板上の電極と、半導体チップの表面に形成されている金属バンプとの位置合わせを行った後、半導体チップの背面方向からチップを熱圧接する、この際の圧接条件としては、基板の種類によって制約を受けるので特に限定されないが、例えば、有機基板を用いた場合、樹脂温度が１５０〜２５０℃の条件で数秒〜数十秒間圧接すればよい。また、塗布した樹脂に流動性をもたせたり、基板との濡れ性を良くする目的で５０〜１００℃に加温しても良い。尚、エポキシ樹脂組成物の硬化をより完全にするため、１２０〜１７５℃で０．５〜２時間の条件にて圧接硬化後のポストキュア（後硬化）を行うことが好ましい。
本発明にかかるエポキシ樹脂組成物は、室温で液状であって、エポキシ樹脂と、硬化剤として２−メチルイミダゾールとビスフェノール型ジグリシジルエーテルとの付加反応物を必須成分として含むものであり、例えば、フリップチップ実装工程においてＩＣチップ等の電子部品とプリント配線板等の回路基板の間の隙間を封止するための半導体封止用材料として好適である。尚、上記硬化剤は、２−メチルイミダゾールとビスフェノール型ジグリシジルエーテルを繰り返し付加して得られる化合物を含む。
イミダゾールをエポキシ樹脂の硬化剤として用いる場合、イミダゾールの１位活性水素がエポキシ基に付加反応した後に、３級窒素の電子対が別のエポキシ樹脂を攻撃する。この際、生じた酸素アニオンが更に反応に寄与することで３次元架橋した硬化物が得られる。このうち、最初の（１位）活性水素の付加反応がこれら一連の反応速度を律速する。本発明では、立体障害の比較的少ないメチルイミダゾールと、ビスフェノール型ジグリシジルエーテルとの付加反応物を硬化剤として用いたことで飛躍的に反応性が高まることを見出し、完成に到ったものである。
本発明のエポキシ樹脂組成物に使用されるエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビニルフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、またはこれらの水素添加型のエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂の中から選択される少なくとも一種を用いることが好ましい。エポキシ樹脂の硬化速度に最も影響するのはエポキシ基近傍の立体障害であり、エポキシ基に置換基が付いていたり、分子構造の平面性が損なわれている場合、硬化剤の求核攻撃が阻害され硬化速度は遅くなる。エポキシ基に置換基がなく、分子構造の平面性が保たれている場合は、硬化剤がエポキシ基にアタックしやすいため硬化反応は速くなる。これら立体障害の異なるエポキシ樹脂を適宜組み合わせることで所望の硬化速度を実現することができる。
また、エポキシ樹脂は、上記した化学式（Ｉ）で示される多官能型エポキシ樹脂を、エポキシ等量比でエポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂の５〜３０％含むことが好ましい。この多官能型エポキシ樹脂は、分子の平面性が極めて高く、さらに反応点となるエポキシ基を複数個有していることから、適当量含有することによって短時間で硬化可能なエポキシ樹脂組成物を提供することができる。この多官能エポキシ樹脂は、室温で固体状態であり、気化しにくい性質を有する。エポキシ当量比が３０％を超える場合は、樹脂組成物の粘度の上昇により流動性が低下し、作業性が低下する恐れがあり、エポキシ当量が５％以下の場合は、硬化速度を高める効果が十分に得られない恐れがある。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物に使用される硬化剤は、ビスマレイミドを含み、エポキシ樹脂の全エポキシ基とビスマレイミドの全イミド基のモル比が１００：２５〜１００：１であることが好ましい。すなわち、樹脂系中のエポキシ基の数（＝モル数）とイミド基の数の比が１００：２５〜１００：１であることが好ましい。ビスマレイミドを含有させることで樹脂組成物の硬化速度を更に短縮することができ、且つ硬化物の密着性を高めることができる。モル比が１００：１より少ないと、これらの効果が十分に得られない恐れがあり、モル比が１００：２５よりも大きいと、樹脂組成物の硬化物の吸湿性が高くなり、耐湿信頼性が劣化する恐れがある。また、エポキシ樹脂組成物の保存安定性が損なわれる可能性もある。
また、上記した硬化剤としてのビスマレイミドは、少なくとも上記化学式（ＩＩ）の構造を有し、室温で液状であることが好ましい。この場合は、粘度上昇を抑えて作業性の低下を回避することができる。ポリアルキレングリコールからなるユニットの繰り返し数が２〜５である場合、樹脂組成物の液体粘度の上昇を抑えることができ、且つ気化し難いという長所がある。
硬化剤である上記付加反応物は、例えば、圧接工法に本発明のエポキシ樹脂組成物を使用する場合において、エポキシ樹脂１００質量部に対して０．５〜３０質量部配合することが好ましい。０．５質量部より少ない場合は十分な硬化速度が得られずに、ゲル化に長時間を要する恐れがあり、３０質量部を越える場合は十分な硬化速度が得られるものの、高温で急速に加熱した場合は、それ自体が反応に寄与する前に揮発するために気泡（ボイド）が硬化物中に残存し、製造された半導体装置の信頼性を低下させる恐れがある。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記エポキシ樹脂及び硬化剤に加えてさらに導電粒子を含むことが好ましい。この場合は、導電粒子を介して金属バンプと基板電極間の電気接続を行うことにより、金属バンプと基板電極の高さのばらつきやチップ搭載時の平行度が緩和されより高い接続信頼性を実現することができる。
尚、特願平１０−１８２４４７、特願平１０−１８４９６２などに記載されている導電性粒子を本発明のエポキシ樹脂組成物に含有させて異方導電性ペースト（ＡＣＰ）とした場合であっても、上述の硬化剤を使用すれば、硬化した樹脂組成物内に気泡（ボイド）を発生させることなく、エポキシ樹脂組成物を短時間で硬化させることができる。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、１５０℃におけるゲル化時間が８〜５０秒であることが好ましい。ゲル化時間が８秒よりも短い場合は、半導体チップを搭載する熱圧接の工程においてバンプが基板の電極に接触して電気的な接続がとれる前に樹脂が硬化してしまう恐れがあり、５０秒を越える場合は、圧接工程に長時間を要して製造効率の向上を十分に達成できない恐れがある。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、充填材として、シリカ、アルミナ、窒化アルミ、ボロンナイトライド、窒化珪素、炭化珪素、炭酸カルシウムなどの無機フィラーを含有することができる。それらの中でも球状非晶質シリカの使用が特に好ましい。粒子形状が球状であると、破砕されたままの不均一な形状を有する場合よりも、充填材の含有量を高めた際の樹脂組成物の粘度増加を抑えることができる。また、非晶質シリカは、アモルファスシリカとも呼ばれるが、単一金属元素からなる酸化物、窒化物あるいは炭化物の中では最も熱膨張係数が小さい点でも好ましい。
また、球状非晶質シリカの最大粒径は、０．５〜２０μｍであることが好ましい。粘度増加の抑制と低熱膨張率、及びバンプと電極間の高い接続信頼性を実現することができる。最大粒径が１μｍより小さくなると、比表面積が極めて大きくなり、粘度が増加して作業性が低下する恐れがあり、２０μｍを超えると、圧接時にバンプと電極の間に挟み込んで接続信頼性を低下させる恐れがある。
充填材の添加量は、６０％もしくはそれ以下であることが好ましい。６０％を越える場合は樹脂の粘度が高くなりすぎて作業性を悪化させたり、圧接時にバンプと電極の間に挟み込む確率が高くなり接続信頼性を低下させる恐れがある。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、チクソ付与剤として、ＢＥＴ法による比表面積が５０ｍ２／ｇ以上である超微粒の無水シリカを、エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜３質量％含有することが好ましい。チクソ付与剤を適量添加することによって、半導体チップの端部と回路基板の間に生じるフィレット先端部から液状成分が成分分離する現象を回避することができる。ＢＥＴ法による比表面積が５０ｍ２／ｇより小さい場合、もしくは配合量が０．１質量％以下である場合、液状成分の捕捉効果が低下する恐れがある。一方、配合量が３質量％を超えると、チクソ性が高くなりすぎて樹脂の流動性が悪化し、その結果圧接時にエアーを巻き込んで硬化物中に気泡として残存し、製造された半導体装置の信頼性を低下させる恐れがある。
また、チクソ付与剤である無水シリカ表面のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）が疎水性の基で処理されていないことが好ましい。表面にシラノール基が存在することで、樹脂成分に静電引力により吸着し、チクソ性（揺変性）を効果的に発現することができる。すなわち、シラノール基の電気的な分極により、樹脂成分との濡れ性が変化し、その結果、所望のチクソ性が得られるのである。
尚、本発明にはその目的を損なわない限り、必要に応じて、難燃剤、低弾性化剤、密着性付与剤、着色剤、希釈剤、カップリング剤等の他の物質を配合してもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物を調製するにあたっては、前述した各成分を攪拌型の分散機で混合したり、ビーズミルで分散混合したり、３本ロールで分散混合したりすることによって行うことができる。尚、これら以外の混合方法を採用してもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体装置を製造するにあたっては、まず、回路基板上に本発明のエポキシ樹脂組成物を塗布する。回路基板としては、ＦＲ４やＦＲ５などの繊維機材を含む有機基板や、ポリイミドやポリエステルなどの有機フィルムのほか、セラミックスなどの無機基板等を用いることができる。次いで、エポキシ樹脂組成物を塗布した回路基板上の電極と、半導体チップの表面に形成されている金属バンプとの位置合わせを行った後、半導体チップの背面方向からチップを熱圧接する、この際の圧接条件としては、基板の種類によって制約を受けるので特に限定されないが、例えば、有機基板を用いた場合、樹脂温度が１５０〜２５０℃の条件で数秒〜数十秒間圧接すればよい。また、塗布した樹脂に流動性をもたせたり、基板との濡れ性を良くする目的で５０〜１００℃に加温しても良い。尚、エポキシ樹脂組成物の硬化をより完全にするため、１２０〜１７５℃で０．５〜２時間の条件にて圧接硬化後のポストキュア（後硬化）を行うことが好ましい。
（製造方法Ａ）
エポキシ樹脂組成物の構成成分であるエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材及びその他の材料を所定量配合し、ホモディスパー（特殊機化工業製）にて３００〜５００ｒｐｍの条件で分散、混合してエポキシ樹脂組成物を調製した。
（製造方法Ｂ）
エポキシ樹脂組成物の構成成分であるエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材及びその他の成分を所定量配合し、プラネタリーミキサーで混合し、３本ロールにて分散してエポキシ樹脂組成物を調製した。
（製造方法Ｃ）
エポキシ樹脂組成物の構成成分であるエポキシ樹脂、硬化剤及び充填材を所定量配合し、ゲッツマン社製ビーズミルにて分散、混合した後、ホモディスパー（特殊機化工業製）にて３００〜５００ｒｐｍの条件で分散、混合してエポキシ樹脂組成物を調製した。
次に、本実施例および比較例で使用した材料について説明する。また、実施例および比較例で使用した各材料の配合量を表１に示す。
（エポキシ樹脂）
樹脂Ａ：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（東都化成株式会社製、品番「エポトートＹＤＦ−８１７０」、エポキシ等量１６０）
樹脂Ｂ：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（東都化成株式会社製、品番「エポトートＹＤ−８１２５」、エポキシ等量１７２）
樹脂Ｃ：ナフタレン環含有エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製、品番「エピクロンＨＰ−４０３２」、エポキシ等量１４３）
樹脂Ｄ：脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学工業株式会社製、品番「セロキサイド２０２１」、エポキシ等量１３４）
樹脂Ｅ：多官能型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製、品番「エピクロンＥＸＡ４７０１」、エポキシ等量１６５）
（硬化剤）
硬化剤Ａ：上述のイミダゾール誘導体。この硬化剤Ａは、２−メチルイミダゾール（四国化成株式会社製、品番「キュアゾール２ＭＺ」）を２１ｇと、上記ビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテルを４８ｇ用いて、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｎｏ．４，０６６，６２５に記載されているのと同様の方法によって作製した。
硬化剤Ｂ：オリゴアルキレングリコール・ビスマレイミド（大日本インキ化学工業株式会社製、品番「ルミキュアＭＩＡ２００」、硬化剤等量３８０）
硬化剤Ｃ：アミンアダクト（株式会社味の素製、品番「アミキュアＰＮ２３」）
硬化剤Ｄ：メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（ＭＨＨＰＡ、大日本インキ化学工業株式会社製、品番「エピクロンＢ−６５０」、硬化剤等量１６８）
硬化剤Ｅ：四塩基酸無水物（大日本インキ化学工業株式会社製、品番「エピクロンＢ−４４００」、硬化剤等量１３２）
硬化剤Ｆ：イミダゾール類を核とするマイクロカプセル（旭化成工業株式会社製、品番「ノバキュアＨＸ３７２２」）
硬化剤Ｇ：カチオン重合開始剤（三新化学工業株式会社、品番「サンエイドＳＩ−６０Ｌ」）
尚、硬化剤当量とは、エポキシ樹脂に対する硬化剤との化学量論上の反応基のモル比で硬化剤の分子量を除した量である。
（無機充填材）
充填材Ａ：球状非晶質シリカ（三菱レーヨン株式会社製、品番「シリカエースＱＳ−３．５」、最大粒径１０μｍ、真比重２．２）
充填材Ｂ：球状非晶質シリカ（株式会社アドマテックス製、品番「アドマファインＳＥ１０５０」、最大粒径０．６μｍ、真比重２．２）
（チクソ付与剤）
無水シリカ（日本アエロジル株式会社製、品番「ＡＥＲＯＳＩＬ３００」、比表面積３００ｍ２／ｇ）
尚、表１において、フィラー質量％とは、エポキシ樹脂組成物中における充填材の質量％を示す。実施例８では、樹脂Ｅを全エポキシ樹脂中にエポキシ当量比で２０％配合した。実施例４および８では、チクソ付与剤を全量に対して２％配合した。また、実施例５における硬化剤Ｂは、エポキシ当量１００に対する硬化剤当量が２である。尚、実施例４におけるフィラー質量％は、チクソ付与剤と充填材である球状非晶質シリカの合計の全量に対する質量％である。
実施例１〜８及び比較例１〜３で得られたエポキシ樹脂組成物の特性を以下の方法により評価した。結果を表２に示す。
（１）ゲル化時間
ホットプレートを１５０±２℃に設定し、ホットプレート上に置いた約１ｇの樹脂を１秒間隔で攪拌して攪拌不可能になるまでの時間を測定した。
（２）密着力
接触面積が０．７ｃｍ角の剪断引っ張り試験で密着力を評価した。具体的には、１．６ｍｍ厚のＦＲ４の銅張り両面板に金メッキを施し、０．７ｃｍ幅ｘ７ｃｍ長に切り出し、端部から１ｃｍの部分をアセトンで十分に脱脂した。得られた２枚の板の脱脂した端部同士をエポキシ樹脂組成物により接着して引張試験片を得た。樹脂組成物の硬化条件は、１５０℃、１時間である。剪断引っ張り試験を用いて各試験片の密着力を測定した。
（３）初期接続性
この試験では、以下の回路基板と半導体チップを用いた。回路基板のチップ搭載部に本実施例もしくは比較例のエポキシ樹脂組成物をディスペンサーで約０．０１ｇ塗布し、回路基板の電極と半導体チップの金属バンプの位置合わせを行った後、１バンプ当たり５０ｇとなるように荷重を加えて半導体チップを回路基板に押し付け、半導体装置を得た。この際、樹脂部分が２３０℃で５秒間曝されるように加熱を行った。圧接後の半導体装置を室温まで冷却した後、プローブを回路基板の電極に当てて電気的動作確認を行い、初期接続性を評価した。各エポキシ樹脂組成物について２０個の初期接続性を評価した。
（４）フィレット性
（３）で用いたのと同じ半導体装置について、半導体チップの端部と回路基板との間に形成されるフィレット形状、成分分離の有無を評価した。評価基準は、半導体チップの４辺に形成されたフィレットが成分分離せずにチップ側面全体を覆っており、チップ上面に這い上がっていない場合は”○”とし、チップ側面の一部しか保護していない、或いは全部を覆っていてもフィレット先端部に成分分離が認められた場合は”△”とし、フィレットが形成されない、或いは形成されてもチップ上面に這い上がっている場合は”×”と判定した。
（５）ボイドの発生量
（３）で用いたのと同じ半導体装置について、半導体チップと回路基板との間の樹脂部分のボイド（気泡）生成の有無を複合材料用超音波検査装置で評価した。評価基準は、ボイドの大きさが３０μｍ未満で、全ボイドの面積の合計が半導体チップの面積に対して１％未満であれば”○”とし、それ以外の場合を”×”と判定した。
（６）温度サイクル（ＴＣ）性
（３）で用いたのと同じ半導体装置について、半導体装置の電気的動作が良品であったものを１０個取り出し、温度サイクル性評価のためのサンプルとした。これらのサンプルに、−２５℃で５分間、１２５℃で５分間を１サイクルとする気相の温度サイクルを与え、２０００サイクルまで１００サイクル毎に半導体装置の動作確認を行い、良否を判定した。１０個のサンプルのうち、不良の数が５個に達した時のサイクル数を求めた。
（７）ＰＣＴ信頼性
（３）で用いたのと同じ半導体装置について、半導体装置の電気的動作が良品であったものを１０個取り出し、ＰＣＴ信頼性評価用のサンプルとした。これらのサンプルについて、２気圧で１２１℃のプレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）行い、１０００時間まで５０時間毎に半導体装置の動作確認を行い、良否を判定した。１０個のサンプルのうち、不良数が５個に達した時の通算処理時間を求めた。
表２に示すように、実施例１〜８の結果と比較例１〜３の結果とを比較すると、本実施例ではゲル化時間が８〜５０秒の範囲内であり、半導体チップを回路基板に搭載する熱圧接工程を短時間で実施でき、電気的な初期接続性、温度サイクル性および耐湿信頼性も良好であることを確認できた。また、この熱圧接時にエアーの巻き込みや成分揮発によるボイド発生もなく、実用的な条件下でも問題なく使用できることが判った。
一方、比較例１では、ゲル化時間が長すぎて、本圧接条件では完全な硬化物が得られなかった。これが、本実施例に比べてＴＣ性やＰＣＴ性が悪かった原因と考えられる。また、比較例２では、ボイド発生量が多く、ＴＣ性やＰＣＴ性が本実施例に比べて悪かった。比較例３では、樹脂硬化物中にボイドは観察されなかったが、ゲル化時間が短すぎて電極とバンプの間の電気的な接続がとれる前に樹脂組成物が硬化した。その結果、比較例３においては初期接続性が全数不良であり、ＴＣ性及びＰＣＴ性評価を行えなかった。
エポキシ樹脂組成物の構成成分であるエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材及びその他の材料を所定量配合し、ホモディスパー（特殊機化工業製）にて３００〜５００ｒｐｍの条件で分散、混合してエポキシ樹脂組成物を調製した。
（製造方法Ｂ）
エポキシ樹脂組成物の構成成分であるエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材及びその他の成分を所定量配合し、プラネタリーミキサーで混合し、３本ロールにて分散してエポキシ樹脂組成物を調製した。
（製造方法Ｃ）
エポキシ樹脂組成物の構成成分であるエポキシ樹脂、硬化剤及び充填材を所定量配合し、ゲッツマン社製ビーズミルにて分散、混合した後、ホモディスパー（特殊機化工業製）にて３００〜５００ｒｐｍの条件で分散、混合してエポキシ樹脂組成物を調製した。
次に、本実施例および比較例で使用した材料について説明する。また、実施例および比較例で使用した各材料の配合量を表１に示す。
（エポキシ樹脂）
樹脂Ａ：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（東都化成株式会社製、品番「エポトートＹＤＦ−８１７０」、エポキシ等量１６０）
樹脂Ｂ：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（東都化成株式会社製、品番「エポトートＹＤ−８１２５」、エポキシ等量１７２）
樹脂Ｃ：ナフタレン環含有エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製、品番「エピクロンＨＰ−４０３２」、エポキシ等量１４３）
樹脂Ｄ：脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学工業株式会社製、品番「セロキサイド２０２１」、エポキシ等量１３４）
樹脂Ｅ：多官能型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製、品番「エピクロンＥＸＡ４７０１」、エポキシ等量１６５）
（硬化剤）
硬化剤Ａ：上述のイミダゾール誘導体。この硬化剤Ａは、２−メチルイミダゾール（四国化成株式会社製、品番「キュアゾール２ＭＺ」）を２１ｇと、上記ビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテルを４８ｇ用いて、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｎｏ．４，０６６，６２５に記載されているのと同様の方法によって作製した。
硬化剤Ｂ：オリゴアルキレングリコール・ビスマレイミド（大日本インキ化学工業株式会社製、品番「ルミキュアＭＩＡ２００」、硬化剤等量３８０）
硬化剤Ｃ：アミンアダクト（株式会社味の素製、品番「アミキュアＰＮ２３」）
硬化剤Ｄ：メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（ＭＨＨＰＡ、大日本インキ化学工業株式会社製、品番「エピクロンＢ−６５０」、硬化剤等量１６８）
硬化剤Ｅ：四塩基酸無水物（大日本インキ化学工業株式会社製、品番「エピクロンＢ−４４００」、硬化剤等量１３２）
硬化剤Ｆ：イミダゾール類を核とするマイクロカプセル（旭化成工業株式会社製、品番「ノバキュアＨＸ３７２２」）
硬化剤Ｇ：カチオン重合開始剤（三新化学工業株式会社、品番「サンエイドＳＩ−６０Ｌ」）
尚、硬化剤当量とは、エポキシ樹脂に対する硬化剤との化学量論上の反応基のモル比で硬化剤の分子量を除した量である。
（無機充填材）
充填材Ａ：球状非晶質シリカ（三菱レーヨン株式会社製、品番「シリカエースＱＳ−３．５」、最大粒径１０μｍ、真比重２．２）
充填材Ｂ：球状非晶質シリカ（株式会社アドマテックス製、品番「アドマファインＳＥ１０５０」、最大粒径０．６μｍ、真比重２．２）
（チクソ付与剤）
無水シリカ（日本アエロジル株式会社製、品番「ＡＥＲＯＳＩＬ３００」、比表面積３００ｍ２／ｇ）
尚、表１において、フィラー質量％とは、エポキシ樹脂組成物中における充填材の質量％を示す。実施例８では、樹脂Ｅを全エポキシ樹脂中にエポキシ当量比で２０％配合した。実施例４および８では、チクソ付与剤を全量に対して２％配合した。また、実施例５における硬化剤Ｂは、エポキシ当量１００に対する硬化剤当量が２である。尚、実施例４におけるフィラー質量％は、チクソ付与剤と充填材である球状非晶質シリカの合計の全量に対する質量％である。
実施例１〜８及び比較例１〜３で得られたエポキシ樹脂組成物の特性を以下の方法により評価した。結果を表２に示す。
（１）ゲル化時間
ホットプレートを１５０±２℃に設定し、ホットプレート上に置いた約１ｇの樹脂を１秒間隔で攪拌して攪拌不可能になるまでの時間を測定した。
（２）密着力
接触面積が０．７ｃｍ角の剪断引っ張り試験で密着力を評価した。具体的には、１．６ｍｍ厚のＦＲ４の銅張り両面板に金メッキを施し、０．７ｃｍ幅ｘ７ｃｍ長に切り出し、端部から１ｃｍの部分をアセトンで十分に脱脂した。得られた２枚の板の脱脂した端部同士をエポキシ樹脂組成物により接着して引張試験片を得た。樹脂組成物の硬化条件は、１５０℃、１時間である。剪断引っ張り試験を用いて各試験片の密着力を測定した。
（３）初期接続性
この試験では、以下の回路基板と半導体チップを用いた。回路基板のチップ搭載部に本実施例もしくは比較例のエポキシ樹脂組成物をディスペンサーで約０．０１ｇ塗布し、回路基板の電極と半導体チップの金属バンプの位置合わせを行った後、１バンプ当たり５０ｇとなるように荷重を加えて半導体チップを回路基板に押し付け、半導体装置を得た。この際、樹脂部分が２３０℃で５秒間曝されるように加熱を行った。圧接後の半導体装置を室温まで冷却した後、プローブを回路基板の電極に当てて電気的動作確認を行い、初期接続性を評価した。各エポキシ樹脂組成物について２０個の初期接続性を評価した。
（４）フィレット性
（３）で用いたのと同じ半導体装置について、半導体チップの端部と回路基板との間に形成されるフィレット形状、成分分離の有無を評価した。評価基準は、半導体チップの４辺に形成されたフィレットが成分分離せずにチップ側面全体を覆っており、チップ上面に這い上がっていない場合は”○”とし、チップ側面の一部しか保護していない、或いは全部を覆っていてもフィレット先端部に成分分離が認められた場合は”△”とし、フィレットが形成されない、或いは形成されてもチップ上面に這い上がっている場合は”×”と判定した。
（５）ボイドの発生量
（３）で用いたのと同じ半導体装置について、半導体チップと回路基板との間の樹脂部分のボイド（気泡）生成の有無を複合材料用超音波検査装置で評価した。評価基準は、ボイドの大きさが３０μｍ未満で、全ボイドの面積の合計が半導体チップの面積に対して１％未満であれば”○”とし、それ以外の場合を”×”と判定した。
（６）温度サイクル（ＴＣ）性
（３）で用いたのと同じ半導体装置について、半導体装置の電気的動作が良品であったものを１０個取り出し、温度サイクル性評価のためのサンプルとした。これらのサンプルに、−２５℃で５分間、１２５℃で５分間を１サイクルとする気相の温度サイクルを与え、２０００サイクルまで１００サイクル毎に半導体装置の動作確認を行い、良否を判定した。１０個のサンプルのうち、不良の数が５個に達した時のサイクル数を求めた。
（７）ＰＣＴ信頼性
（３）で用いたのと同じ半導体装置について、半導体装置の電気的動作が良品であったものを１０個取り出し、ＰＣＴ信頼性評価用のサンプルとした。これらのサンプルについて、２気圧で１２１℃のプレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）行い、１０００時間まで５０時間毎に半導体装置の動作確認を行い、良否を判定した。１０個のサンプルのうち、不良数が５個に達した時の通算処理時間を求めた。
一方、比較例１では、ゲル化時間が長すぎて、本圧接条件では完全な硬化物が得られなかった。これが、本実施例に比べてＴＣ性やＰＣＴ性が悪かった原因と考えられる。また、比較例２では、ボイド発生量が多く、ＴＣ性やＰＣＴ性が本実施例に比べて悪かった。比較例３では、樹脂硬化物中にボイドは観察されなかったが、ゲル化時間が短すぎて電極とバンプの間の電気的な接続がとれる前に樹脂組成物が硬化した。その結果、比較例３においては初期接続性が全数不良であり、ＴＣ性及びＰＣＴ性評価を行えなかった。
上記したように、本発明のエポキシ樹脂組成物は、２−メチルイミダゾールとビスフェノール型ジグリシジルエーテルとの付加反応物、又は２−メチルイミダゾールとビスフェノール型ジグリシジルエーテルを繰り返し付加して得られるイミダゾール誘導体を硬化剤として含有しているので、エポキシ樹脂組成物の硬化速度を飛躍的に高めることができ、圧接工程をはじめとする半導体装置の製造効率を改善することができる。特に、硬化剤がビスマレイミドを含有し、エポキシ樹脂の全エポキシ基とビスマレイミドの全イミド基のモル比が１００：２５〜１００：１である場合は、樹脂組成物の硬化速度を更に短縮できるとともに、硬化樹脂の高い密着性を得ることができる。また、エポキシ樹脂が、上記した化学式（Ｉ）で示される多官能型エポキシ樹脂を、エポキシ等量比でエポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂の５〜３０％含む場合は、より短時間でボイドレスなエポキシ樹脂組成物の硬化層を得ることができる。このように、本発明のエポキシ樹脂組成物によれば、フリップチップ実装工程によって動作信頼性の高い半導体装置を効率よく製造することができる。
Claims (12)
- 室温で液状であるエポキシ樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と、硬化剤として２−メチルイミダゾールとビスフェノール型ジグリシジルエーテルとの付加反応物を含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
- 上記エポキシ樹脂は、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、および脂環式エポキシ樹脂から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 上記エポキシ樹脂は、化学式（Ｉ）で示される多官能型エポキシ樹脂を、エポキシ等量比でエポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂の５〜３０％含むことを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 上記硬化剤はビスマレイミドを含有し、上記エポキシ樹脂の全エポキシ基とビスマレイミドの全イミド基のモル比が１００：２５〜１００：１であることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 上記ビスマレイミドは、室温で液状であって、化学式（ＩＩ）で示される構造を有することを特徴とする請求項４に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 上記エポキシ樹脂組成物は、さらに導電粒子を含有することを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 上記エポキシ樹脂組成物のゲル化時間は、１５０℃において８〜５０秒であることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 上記エポキシ樹脂組成物は、充填材として最大粒径が０．５〜２０μｍである球状非晶質シリカを含むことを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 上記エポキシ樹脂組成物は、チクソ付与剤としてＢＥＴ法による比表面積が５０ｍ２／ｇ以上である超微粒子の無水シリカを、エポキシ樹脂組成物全量に関して０．１〜３質量％含むことを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 上記無水シリカは、その表面に親水性シラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）を有することを特徴とする請求項９に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 表面に複数の電極を有する半導体チップと、半導体チップの前記表面に形成された請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化層とを有し、前記電極の上面が前記硬化層を介して露出されてなることを特徴とする半導体装置。
- 請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物を用いて回路基板と半導体チップとの間を熱圧接により接着する工程を含む半導体装置の製造方法。
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| JP2007169448A (ja) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Sekisui Chem Co Ltd | 熱硬化性樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP5205722B2 (ja) * | 2006-07-31 | 2013-06-05 | 住友ベークライト株式会社 | 液状樹脂組成物及び液状樹脂組成物を使用して作製した半導体装置 |
| JP4816333B2 (ja) * | 2006-08-28 | 2011-11-16 | パナソニック電工株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP5102675B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2012-12-19 | パナソニック株式会社 | 片面モールド型半導体装置製造用エポキシ樹脂組成物及び片面モールド型半導体装置 |
| WO2011111471A1 (ja) * | 2010-03-11 | 2011-09-15 | ナミックス株式会社 | フィルム用組成物、ならびに、それによる接着フィルムおよびカバーレイフィルム |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5813623A (ja) * | 1981-07-18 | 1983-01-26 | Asahi Chem Ind Co Ltd | エポキシ樹脂用固形硬化剤組成物 |
| JPS61268721A (ja) * | 1985-05-24 | 1986-11-28 | Asahi Chem Ind Co Ltd | エポキシ樹脂硬化剤 |
| JPH05331264A (ja) * | 1992-01-22 | 1993-12-14 | W R Grace & Co | 球状のエポキシ樹脂用潜在性硬化剤及びその製造方法 |
| JPH073238A (ja) * | 1993-06-17 | 1995-01-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子回路形成用接着剤及び電子回路形成方法 |
| JPH07133474A (ja) * | 1993-11-09 | 1995-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子回路形成用一液性接着剤及び接着剤塗布方法 |
| JPH09100393A (ja) * | 1995-10-02 | 1997-04-15 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 熱硬化性樹脂組成物及び半導体装置 |
| JPH1050142A (ja) * | 1996-07-31 | 1998-02-20 | Hitachi Chem Co Ltd | 導電性樹脂ペースト組成物および半導体装置 |
| JPH1129624A (ja) * | 1997-07-09 | 1999-02-02 | Toshiba Corp | 半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物 |
| JP2000026829A (ja) * | 1998-07-09 | 2000-01-25 | Three Bond Co Ltd | 熱硬化型導電性接着剤 |
| JP2000143729A (ja) * | 1998-11-17 | 2000-05-26 | Dainippon Ink & Chem Inc | マレイミド誘導体を含有する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物 |
| JP2000239355A (ja) * | 1999-02-23 | 2000-09-05 | Matsushita Electric Works Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2004123891A (ja) * | 2002-10-02 | 2004-04-22 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 一液型液状エポキシ樹脂組成物 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2825572B2 (ja) * | 1989-12-21 | 1998-11-18 | 三井化学株式会社 | 半導体封止用樹脂組成物 |
| US5357008A (en) * | 1992-01-22 | 1994-10-18 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Latent curing agent for epoxy resin and its preparation |
| JPH0693051A (ja) * | 1992-09-14 | 1994-04-05 | Sumitomo Chem Co Ltd | 熱硬化性樹脂組成物およびその用途 |
| JPH0855940A (ja) * | 1994-08-12 | 1996-02-27 | Sumitomo Chem Co Ltd | 熱硬化性樹脂組成物 |
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| JP2002100813A (ja) * | 2000-09-22 | 2002-04-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 波長変換ペースト材料と半導体発光装置、及びその製造方法 |
| JP2002241586A (ja) * | 2001-02-19 | 2002-08-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 波長変換ペースト材料、複合発光素子、半導体発光装置及びそれらの製造方法 |
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Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5813623A (ja) * | 1981-07-18 | 1983-01-26 | Asahi Chem Ind Co Ltd | エポキシ樹脂用固形硬化剤組成物 |
| JPS61268721A (ja) * | 1985-05-24 | 1986-11-28 | Asahi Chem Ind Co Ltd | エポキシ樹脂硬化剤 |
| JPH05331264A (ja) * | 1992-01-22 | 1993-12-14 | W R Grace & Co | 球状のエポキシ樹脂用潜在性硬化剤及びその製造方法 |
| JPH073238A (ja) * | 1993-06-17 | 1995-01-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子回路形成用接着剤及び電子回路形成方法 |
| JPH07133474A (ja) * | 1993-11-09 | 1995-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子回路形成用一液性接着剤及び接着剤塗布方法 |
| JPH09100393A (ja) * | 1995-10-02 | 1997-04-15 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 熱硬化性樹脂組成物及び半導体装置 |
| JPH1050142A (ja) * | 1996-07-31 | 1998-02-20 | Hitachi Chem Co Ltd | 導電性樹脂ペースト組成物および半導体装置 |
| JPH1129624A (ja) * | 1997-07-09 | 1999-02-02 | Toshiba Corp | 半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物 |
| JP2000026829A (ja) * | 1998-07-09 | 2000-01-25 | Three Bond Co Ltd | 熱硬化型導電性接着剤 |
| JP2000143729A (ja) * | 1998-11-17 | 2000-05-26 | Dainippon Ink & Chem Inc | マレイミド誘導体を含有する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物 |
| JP2000239355A (ja) * | 1999-02-23 | 2000-09-05 | Matsushita Electric Works Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2004123891A (ja) * | 2002-10-02 | 2004-04-22 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 一液型液状エポキシ樹脂組成物 |
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