WO2006101199A1 - エリア実装型半導体装置並びにそれに用いるダイボンド用樹脂組成物、及び封止用樹脂組成物 - Google Patents

エリア実装型半導体装置並びにそれに用いるダイボンド用樹脂組成物、及び封止用樹脂組成物 Download PDF

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Hironori Osuga
Takashi Yagisawa
Hiroyuki Yasuda
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Sumitomo Bakelite Company, Ltd.
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    • H01L2924/11—Device type
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    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Definitions

  • the present invention relates to an area-mounted semiconductor device and a resin composition for die bonding used therefor
  • the present invention relates to a sealing resin composition.
  • the structure of the area mounting type semiconductor device is as follows: bismaleimide 'triazine (hereafter referred to as BT) resin Z hard foil circuit board represented by Z copper foil circuit board or polyimide resin film Z flexible circuit circuit represented by copper foil circuit board
  • BT bismaleimide 'triazine
  • Z hard foil circuit board represented by Z copper foil circuit board or polyimide resin film
  • Z flexible circuit circuit represented by copper foil circuit board
  • a semiconductor element is mounted on one surface of a substrate such as a substrate, and only the element mounting surface, that is, one surface of the substrate is molded and sealed with a resin composition or the like. Solder balls are formed on the opposite surface of the substrate to the element mounting surface in a grid or peripheral form. When the semiconductor device is mounted on a circuit board for a semiconductor device, the solder balls are formed. Bonding of the surface to the circuit board is performed.
  • the electrode arrangement is a matrix structure, so the electrodes can be drawn out using the IC mounting area. This is advantageous in increasing the input terminal and reducing the size.
  • a structure using a metal substrate such as a lead frame in addition to the organic circuit substrate as a substrate on which a semiconductor element is mounted has been proposed.
  • a sealing material for example, see Patent Document 1 to which a resin excellent in heat resistance and adhesiveness is applied, and a die bond material (for example, see Patent Document 2) with increased adhesive strength are used. It is being considered.
  • the use of lead-free solder with a higher melting point than conventional ones has increased due to environmental problems!]
  • the mounting temperature must be about 20 ° C higher than before.
  • the reliability of the semiconductor device is significantly lower than the present situation. For these reasons, the demand for improving the reliability of semiconductor devices by improving the resin composition is acceleratingly increasing, and the appearance of semiconductor devices that are superior in reflow crack resistance is desired.
  • Stacked 'package refers to stacking multiple semiconductor elements with different functions (e.g. logic elements, memory elements, etc.) via an adhesive, etc., and electrically bonding each element to make functions more efficient. It is a package to express. In this case, in order to avoid an increase in the thickness of the package due to the stacking, the thickness of the semiconductor element itself used for the stacking element is thin, for example, less than 200 / zm. Vulnerability increases.
  • the ratio of the chip area of the semiconductor element directly bonded to the substrate to the area of the substrate on which the semiconductor element is mounted increases, and the semiconductor element directly bonded to the substrate is forced. Stress increases.
  • the semiconductor element since the semiconductor element has the above-described stacked structure, there are a large number of interfaces. For these reasons, it has been difficult to maintain or improve the reliability of the entire stacked knockout.
  • Patent Document 1 JP 2000-302842 A (pages 2-6)
  • Patent Document 2 JP 2001-123013 (pages 2-8)
  • the present invention relates to an area mounting type semiconductor device having a semiconductor element or a laminated element having high reliability even by surface mounting using lead-free solder, and a resin composition for die bonding and a resin composition for sealing used therein. To provide things.
  • the present invention provides:
  • a semiconductor element is mounted on one side of a substrate through a resin composition for die bonding, and only the surface of the substrate on which the semiconductor element is mounted is sealed by the sealing resin composition.
  • An area mounting type semiconductor device wherein the cured product of the resin composition for die bonding has an elastic modulus at 260 ° C of IMPa or more and 120 MPa or less, and 260 of the cured product of the sealing resin composition.
  • Area mounting type semiconductor device characterized by having an elastic modulus power at ° C of OOMPa or more and 1200MPa or less, and a thermal expansion coefficient at 260 ° C of 20ppm or more and 50ppm or less,
  • a semiconductor element is mounted on one side of the substrate via the resin composition for die bonding, and A die-bonding resin composition for use in an area-mounting semiconductor device in which only the surface of the substrate on which the semiconductor element is mounted is substantially sealed by the sealing resin composition, A resin composition for die bonding, wherein the cured product of the fat composition has an elastic modulus at 260 ° C of IMPa or more and 120 MPa or less,
  • the area-mounted semiconductor device is further laminated with one or more semiconductor elements that are the same as or different from the semiconductor element, on the semiconductor element mounted on one side of the substrate via the die bonding resin composition.
  • the above-mentioned resin composition for die bonding having a laminated element structure
  • a semiconductor element is mounted on one side of a substrate through a resin composition for die bonding, and only the surface of the substrate on which the semiconductor element is mounted is sealed by the sealing resin composition.
  • a sealing resin composition used in an area mounting type semiconductor device wherein a cured product of the sealing resin composition has an elastic modulus at 260 ° C. of 400 MPa or more, 1200 MPa or less, and 260 A resin composition for sealing, characterized in that the coefficient of thermal expansion at 20 ° C is 20 ppm or more and 50 ppm or less,
  • the area-mounted semiconductor device is further laminated with one or more semiconductor elements that are the same as or different from the semiconductor element, on the semiconductor element mounted on one side of the substrate via the die bonding resin composition.
  • a sealing resin composition having the laminated element structure described above,
  • the present invention it is possible to obtain a resin composition for die bonding and a resin composition for sealing, which are excellent in low stress and have good solder crack resistance even at a higher mounting temperature than before. it can.
  • a semiconductor device having high reliability even when surface mounting is performed using lead-free solder at a higher mounting temperature than before is obtained.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an area-mounted semiconductor device on which one semiconductor element is mounted.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an area mounting type semiconductor device equipped with a laminated element having two semiconductor element forces.
  • Adhesive layer (cured product of resin composition for die bonding)
  • a semiconductor element is mounted on one side of a substrate via a die bonding resin composition, and the substrate is substantially covered with the sealing resin composition.
  • a semiconductor device in which only a surface on which a semiconductor element is mounted is sealed, and a cured product of the resin composition for die bonding has an elastic modulus at 260 ° C of IMPa or more and 120 MPa or less,
  • a material characterized by a modulus of elasticity at 260 ° C of the cured resin composition OOMPa or more, 1 200 MPa or less, and a thermal expansion coefficient at 260 ° C of 20 ppm or more and 50 ppm or less
  • the area mounted semiconductor device of the present invention having high reliability can be obtained by surface mounting using lead-free solder.
  • an area mounting type semiconductor device of the present invention one or two or more semiconductor elements that are the same as or different from the semiconductor element are formed on the semiconductor element mounted on one side of the substrate via the die bonding resin composition.
  • an area mounting type semiconductor having a laminated element structure It may be a body device.
  • the resin composition for die bonding refers to a resin composition that bonds a semiconductor element for manufacturing a semiconductor device and a substrate, and the resin composition for die bonding used in the present invention is a cured product thereof. It is essential that the elastic modulus at 260 ° C is not less than IMPa and not more than 120 MPa.
  • the form is not particularly limited, and examples thereof include a waxy paste or a waxy film.
  • a resin paste that can be used as a resin composition for die bonding of the present invention (hereinafter also referred to as a resin paste for die bond) has a thermosetting resin and a filler as main components, and a cured product thereof.
  • the elastic modulus at 260 ° C is not less than IMPa and not more than 120 MPa.
  • the thermosetting resin used in the resin paste is a general thermosetting resin having a power such as a resin, a curing agent, and a curing accelerator, and is not particularly limited, but is a material that forms a paste. For some reason, it is desirable to be liquid at room temperature.
  • the elastic modulus is obtained by the following method. Apply a grease paste on a Teflon (registered trademark) sheet to a width of 4 mm, a length of about 50 mm, and a thickness of 200 ⁇ m, and cure in an oven at a specified temperature (eg, 175 ° C) for a specified time (eg, 30 minutes). After that, peel the cured resin paste from the Teflon (Registered Trademark) sheet, and use a dynamic viscoelasticity measuring device to test length 20mm, from 100 ° C to 330 ° C, heating rate 5 ° CZ min, frequency Measure at 10 Hz and calculate the elastic modulus at 260 ° C (hereinafter also referred to as storage elastic modulus).
  • thermosetting resins used for the resin paste include radically polymerizable functionalities such as liquid epoxy resins, various acrylic resins, maleimide resins, triaryl isocyanurates having aryl groups. Examples thereof include a compound having a group and liquid cyanate resin, and any of these can be used alone or in combination.
  • liquid epoxy resin examples include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol E type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, aliphatic epoxy resin, glycidylamine type Liquid epoxy resin, and the like.
  • Examples of the compound having a radical polymerizable functional group include alicyclic (meth) acrylic acid Esters, aliphatic (meth) acrylic acid esters, aromatic (meth) acrylic acid esters, aliphatic dicarboxylic acid (meth) acrylic acid esters, aromatic dicarboxylic acid (meth) acrylic acid esters, maleimides, aryl compounds, etc. Is mentioned.
  • liquid cyanate resin examples include 3, 3 ', 5, 5, tetramethyl-4, 4, di cyanate diphenyl methane, 2, 2 bis (4-cyanate phenol) propane, 2, 2 bis (4 —Cyanate phenol), novolak type cyanate resin, bisphenol A type cyanate resin, bisphenol E type cyanate resin, bisphenol F type cyanate resin and the like.
  • thermosetting resin used in the resin paste a thermosetting resin that is solid at room temperature can also be mixed to the extent that the properties of the resin paste do not deteriorate. is there.
  • thermosetting resin that is solid at room temperature that can be used in combination include, but are not limited to, epoxy resin, such as bisphenol A, bisphenol F, phenol novolac, and cresol novolacs.
  • Polyglycidyl ether biphenyl-type epoxy resin, stilbene-type epoxy resin, hydroquinone-type epoxy resin, triphenolmethane-type epoxy resin, phenol alcohol type
  • examples thereof include epoxy resins (including phenylene and diphenylene skeletons), epoxy resins including naphthalene skeleton, and dicyclopentagen type epoxy resins.
  • monoepoxy resins such as n-butyl glycidyl ether, versatic acid glycidyl ester, styrene oxide, ethyl hexyl glycidyl ether, phenol glycidyl ether, cresyl glycidyl ether, butyl phenol glycidyl ether, etc.
  • monoepoxy resins such as n-butyl glycidyl ether, versatic acid glycidyl ester, styrene oxide, ethyl hexyl glycidyl ether, phenol glycidyl ether, cresyl glycidyl ether, butyl phenol glycidyl ether, etc.
  • N, N,-(4,4-diphenylmethane) bismaleimide bis (3 ethyl 5-methyl-4-maleimidophenol) methane, 2,2 bis [
  • the content of the thermosetting rosin is preferably 20% or less in the total mortar paste V. If the content of the thermosetting resin is outside the above range, the resin paste thickens and hinders application work such as dispensing.
  • Curing agents in the case of using epoxy resin as the thermosetting resin used in the resin paste include, for example, phenol resin, aliphatic amine, aromatic amine, dicyandiamide, dica Examples include rubonic acid dihydrazide compounds, carboxylic acid anhydrides and the like.
  • the content of the curing agent is defined by “total number of epoxy groups of epoxy resin Z, total number of active hydrogens of curing agent” (however, when the curing agent is an acid anhydride, the total amount of the curing agent after hydrolysis). The range is preferably 0.8 or more and 1.2 or less. When the content exceeds the upper limit, the heat resistance is remarkably lowered. When the content is lower than the lower limit, the heat resistance and the water absorption rate are deteriorated.
  • Curing accelerators and curing agents in the case of using epoxy resin as the thermosetting resin used in the resin paste include, for example, various imidazole compounds, such as 2-methylimidazole, 2 -Ethylimidazole, 2-phenol 4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-CH-common imidazole such as imidazole, tria
  • 2,4-Diamino-1-6- (2-methylimidazole- (1) ⁇ -ethyl-S-triazine, and its isocyanate adducts, etc., which are imidazoles with gin and isocyanuric acid attached.
  • the content of the curing accelerator / curing agent is preferably 0.01% by weight or more and 10% by weight or less in the total fat paste. When the content is outside the above range, curability is lowered and pot life is deteriorated.
  • the polymerization initiator in the case of using a compound having a radical polymerizable functional group as the thermosetting resin used in the resin paste is not particularly limited as long as it is a catalyst usually used in radical polymerization. Examples thereof include thermal radical polymerization initiators such as organic peroxides.
  • the content of the polymerization initiator is preferably 0.001% by weight or more and 2% by weight or less in the total resin paste. When the content is outside the above range, curability is lowered and pot life is deteriorated.
  • Examples of the curing catalyst in the case of using cyanate resin as the thermosetting resin used in the resin paste include metal complexes such as copper acetyl cetate and zinc acetyl cintonate. .
  • the content of the curing catalyst is preferably 0.1 parts by weight or more and 1.0 part by weight or less with respect to 100 parts by weight of cyanate resin. When the content is outside the above range, the curability, pot life and the like are affected.
  • Fillers that can be used in the greave paste include inorganic fillers and organic fillers.
  • the inorganic filler include metal powder such as gold powder, silver powder, copper powder, and aluminum powder, fused silica, crystalline silica, silicon nitride, alumina, aluminum nitride, and talc.
  • the organic filler include silicone resin, fluorine resin such as polytetrafluoroethylene, acrylic resin such as polymethyl methacrylate, and a cross-linked product of benzoguanamine, melamine and formaldehyde.
  • metal powder is mainly used for imparting electrical conductivity and thermal conductivity, but silver powder is particularly preferred because of its wide variety of particle sizes and shapes and easy availability.
  • the filler used in the resin paste preferably has a content of ionic impurities such as halogen ions and alkali metal ions of 10 ppm or less.
  • the ionic impurities can be measured by hot water extraction of the cured product of the resin paste and ion chromatography.
  • As the shape of the filler flaky, scale-like, dendritic or spherical fillers are used.
  • the particle size of the filler used depends on the required viscosity of the resin paste. Usually, the average particle size is preferably 0.3 or more and 20 m or less, and the maximum particle size is preferably about 50 m or less.
  • the average particle size is within the above range, it is possible to suppress the increase in viscosity and the occurrence of bleeding due to the outflow of the resin component during coating or curing. Further, when the maximum particle size is within the above range, when the resin paste is applied, if the resin paste closes the one-dollar outlet and cannot be used continuously, the situation can be prevented. In addition, it is possible to use a relatively coarse mixture of a filler and a fine filler, and various types of shapes and shapes may be appropriately mixed. Here, as a method for measuring the particle size, there is a laser particle size distribution meter or the like.
  • the filler used in the resin paste includes, for example, a nanoscale filler having a particle size of about lnm or more and lOOnm or less, a composite material of silica and acrylic, organic Organic and inorganic composite fillers that have a metal coating on the surface of the filler may be added.
  • the filler used in the resin paste may be one whose surface has been previously treated with a silane coupling agent such as alkoxysilane, allyloxysilan, silazane, or organoaminosilane.
  • a silane coupling agent such as alkoxysilane, allyloxysilan, silazane, or organoaminosilane.
  • the viscosity of the resin paste for die bonding that can be used in the present invention is preferably 10 Pa's or more and 50 Pa's or less, more preferably 15 Pa's or more and 35 Pa's or less. Viscosity is Using an E-type viscometer (3 ° cone), the value at 25 ° C and 2.5 rpm can be measured after preparing the resin paste. If the viscosity of the resin paste for die bonding is out of the above range, stringing or sagging may occur during application, which is not preferable.
  • the resin paste for die bonding that can be used in the present invention includes a silane coupling agent, a titanate coupling agent, a low stress agent, a pigment, and a dye within a range that does not impair the characteristics depending on the application, if necessary.
  • Additives such as antifoaming agents, surfactants and solvents can be used as a method for producing a resin paste for die bonding that can be used in the present invention. After kneading using a bead mill or the like to obtain a resin paste, it may be defoamed under vacuum.
  • thermosetting resin Phenolic type A epoxy resin, 1,4-cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, 1,4 butanediol diglycidyl ether, 1,6 hexanediodiglycidyl ether and other liquid epoxy resins, dicyclopentagen type Solid epoxy resin such as epoxy resin, polybutadiene, polyisoprene having functional groups capable of radical polymerization in its molecule (eg, attalyloyl group, methacryloyl group, acrylamide group, maleimide group, bull ester group, butyl ether group) Using compounds such as polyalkylene oxide, aliphatic polyester, polynorbornene, etc.
  • a skeleton that does not contain an aromatic ring such as an aliphatic chain (hydrocarbon chain) or an alicyclic skeleton
  • a low-stress glaze such as a carboxyl group-terminated butadiene-acrylonitrile copolymer or phthalic acid ester.
  • a semiconductor element is printed wiring board, a metal lead frame, a substrate in which glass fiber is impregnated with epoxy resin, polyimide substrate, bismaleimide-triazine
  • the method of adhering to a substrate for mounting a semiconductor element such as a resin substrate is to apply the resin paste by multipoint-one dollar or one point-one dollar point coating, one point-one dollar line coating, screen printing or staging. After applying to the substrate, the semiconductor element is mounted and heated in an oven, hot plate, in-line cure device, etc. to harden the resin paste. A known method such as conversion may be used. Further, the resin paste for die bonding of the present invention may be applied to bonding between a semiconductor element and a semiconductor element that similarly constitute a laminated element.
  • the resin film (hereinafter also referred to as a resin film for die bonding) that can be used as the resin composition for die bonding of the present invention is composed mainly of thermoplastic resin and curable resin, and its cured product.
  • the elastic modulus at 260 ° C is not less than IMPa and not more than 120 MPa.
  • the elastic modulus is measured by the following method.
  • the resin film is cured by heating in an oven at a predetermined temperature (for example, 180 ° C.) for a predetermined time (for example, 60 minutes), and then using a dynamic viscoelasticity measuring device, a test length of 20 mm, from 100 ° C. to 330 ° C. Measure up to ° C at a rate of temperature increase of 5 ° CZ and a frequency of 10 Hz, and calculate the elastic modulus (storage elastic modulus) at 260 ° C.
  • a predetermined temperature for example, 180 ° C.
  • a predetermined time for example, 60 minutes
  • the cured resin film preferably has a thickness of 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less! / ⁇ .
  • the thickness of the resin film is less than the above lower limit value, voids remain at the time of bonding, and if the thickness exceeds the upper limit value, the thickness of the entire package becomes unfavorable.
  • the thermoplastic resin used in the resin film includes polyimide resin such as polyimide resin and polyetherimide resin, polyamide resin such as polyamide resin and polyamideimide resin, and acrylic resin.
  • polyimide resin such as polyimide resin and polyetherimide resin
  • polyamide resin such as polyamide resin and polyamideimide resin
  • acrylic resin examples include fats.
  • acrylic resin is preferable because the initial adhesion of the resin film can be improved.
  • the initial adhesion refers to the adhesion in the initial stage when the semiconductor element and the substrate are bonded with the resin film for die bonding, that is, the adhesion before the resin film for die bonding is cured. Taste.
  • the acrylic resin means acrylic acid and derivatives thereof, specifically, acrylic acid esters such as acrylic acid, methacrylic acid, methyl acrylate, and ethyl acrylate, methyl methacrylate, and ethyl methacrylate. And polymers such as methacrylic acid esters, acrylonitrile, and acrylamide, and copolymers of the above monomers with other monomers.
  • acrylic resin an acrylic resin (in particular, an acrylate copolymer) containing a compound having a functional group such as an epoxy group, a hydroxyl group, a carboxyl group, or a nitrile group is preferable.
  • Acrylic resin having a compound having such a functional group By using it, the adhesion of the semiconductor element to the adherend can be further improved.
  • Specific examples of the acrylic resin having a compound having the functional group include glycidyl metatalylate having a glycidyl ether group, hydroxymetatalylate having a hydroxyl group, carboxymetatalylate having a carboxyl group, and a nitrile group. Examples include acrylonitrile
  • an acrylic acid copolymer containing a compound having a -tolyl group is particularly preferable. Thereby, the adhesiveness to a to-be-adhered body can be improved especially.
  • the content of the acrylic resin containing the compound having the functional group is not particularly limited, but is 0.5% by weight or more and 40% by weight or less of the total content of the acrylic resin. Particularly preferred is 5% by weight or more and 30% by weight or less. When the content is within the above range, the resin film for die bonding has appropriate adhesion, and good workability can be obtained in producing the resin film for die bonding.
  • the weight average molecular weight of the thermoplastic resin (especially acrylic resin) used in the resin film is not particularly limited, but is preferably 100,000 or more, particularly 150,000 or more and 1,000,000 or less. preferable. When the weight average molecular weight is within the above range, the film forming property of the resin film for die bonding can be improved.
  • curable resin used in the resin film examples include thermosetting resin, ultraviolet curable resin, and electron beam curable resin.
  • curable resin what has a function as a hardening
  • the curable resin preferably contains a thermosetting resin since it can particularly improve the heat resistance (particularly, solder reflow resistance at 260 ° C.) of the resin film.
  • thermosetting resin examples include phenol novolac resin such as phenol novolac resin, cresol novolac resin, bisphenol A novolac resin, etc., phenol resin such as resol phenol resin, and bisphenol.
  • phenol type epoxy resin such as epoxy resin, bisphenol epoxy resin, novolac epoxy resin, novolac epoxy resin such as cresol monovolak epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, stilbene type Epoxy resins, triphenol methane type epoxy resins, alkyl-modified triphenol methane type epoxy resins, triazine core-containing epoxy resins, dicyclopentagene-modified phenol type epoxy resins, urea resins (urea) Fat, melamine Fatty resin having triazine ring such as fat, unsaturated polyester resin, bismaleimide resin, polyurethane resin, diallyl phthalate resin, silicone resin, resin having benzoxazine ring, cyanate ester resin, etc. These may be used alone or in combination. Among these examples of the thermosetting
  • the epoxy resin is not particularly limited, but a crystalline epoxy resin is preferred.
  • crystalline epoxy resins include those having a rigid structure such as a biphenyl skeleton, a bisphenol skeleton, and a stilbene skeleton in the main chain and having a relatively low molecular weight.
  • the reason why crystalline epoxy resin is preferred is that it is a solid that is crystallized at room temperature, but rapidly melts into a low-viscosity liquid in the temperature range above the melting point. Thereby, the initial adhesiveness of the resin film can be further improved.
  • the melting point of the crystalline epoxy resin is not particularly limited, but is preferably 50 ° C or higher and 150 ° C or lower, particularly preferably 60 ° C or higher and 140 ° C or lower. When the melting point of the crystalline epoxy resin is within the above range, the low-temperature adhesiveness of the resin film can be particularly improved.
  • the melting point can be evaluated by using, for example, a differential scanning calorimeter at the apex temperature of the endothermic peak of crystal melting that is heated from room temperature at a heating rate of 5 ° CZ.
  • the content of the thermosetting resin is not particularly limited, but 10 parts by weight or more and 100 parts by weight or less is preferable with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin, particularly 30 parts by weight or more. 70 parts by weight or less is preferable.
  • the content of the thermosetting resin is within the above range, both the heat resistance and toughness of the resin film can be improved.
  • the curable resin used in the resin film preferably further contains an ultraviolet curable resin.
  • the ultraviolet curable resin include an ultraviolet curable resin mainly composed of an acrylic compound, an ultraviolet curable resin mainly composed of a urethane acrylate oligomer or a polyester urethane acrylate oligomer, and an epoxy resin.
  • UV curable resin mainly composed of at least one selected from the group of burfenol resins.
  • an ultraviolet curable resin containing an acrylic compound as a main component is preferred.
  • acrylic compound examples include monomers of acrylic acid ester or methacrylic acid ester, and specifically include ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diacrylate 1,6-hexanediol, diester. 1,6-Hexanediol methacrylate, glyceryl diacrylate, glyceryl dimethacrylate, diacrylic acid 1,10-decanediol, dimethacrylic acid 1,10-decanediol and other bifunctional acrylates, trimethylol triacrylate And polyfunctional acrylates such as trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, dipentaerythritol hexamethacrylate, and the like. Of these, acrylates are preferred, and acrylates or alkyl methacrylates having 1 to 15 to
  • the content of the ultraviolet curable resin is not particularly limited, but is preferably 20 parts by weight or more and 55 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin, particularly 30 parts by weight or more. 40 parts by weight or less is preferable.
  • the adhesive film has a reduced adhesiveness, and the adhesive force between the resin film and the supporting substrate is too high. A decrease in peelability from the supporting substrate can be suppressed.
  • the ultraviolet curable resin is further used in combination with an acrylic acid ester or a methacrylic acid ester of an ultraviolet curable resin having a hydroxyl group in the molecule, whereby adhesion to the adherend of the resin film is achieved. And the properties of the adhesive can be easily controlled.
  • the ultraviolet curable resin is not particularly limited, but is preferably liquid at room temperature. As a result, the minimum melt viscosity can be particularly reduced, and the low-temperature adhesiveness can be further improved.
  • the ultraviolet curable resin liquid at room temperature include the ultraviolet curable resin mainly composed of the above-mentioned acrylic compound.
  • a photopolymerization initiator is further used in combination with the ultraviolet curable resin.
  • the surface of the die-bonding resin film can be cured by irradiating with ultraviolet rays to facilitate peeling. it can.
  • photopolymerization initiator examples include benzophenone, acetophenone, benzoin, benzoin isobutyl ether, methyl benzoin benzoate, benzoin benzoic acid, benzoin methyl ether, benzyl ferrosulfide, benzyl, dibenzyl, diacetyl and the like. Can be mentioned.
  • the content of the photopolymerization initiator is not particularly limited, but is preferably 1 part by weight or more and 30 parts by weight or less, particularly 3 parts by weight or more, with respect to 100 parts by weight of the ultraviolet curable resin. 15 parts by weight or less is preferable.
  • the content of the photopolymerization initiator is within the above range, photopolymerization can be reliably started, and deterioration of storage stability due to excessively high reactivity can be suppressed.
  • the resin film is not particularly limited, and soot has a cyanate group as another component because it can further improve the adhesion and heat resistance of the resin film to the adherend.
  • organic compound having a cyanate group examples include bisphenol A dicyanate, bisphenol F dicyanate, bis (4-cyanate phenol) ether, bisphenol E dicyanate, and cyanate novolac resin.
  • the content of the organic compound having a cyanate group is not particularly limited, but is preferably 1 part by weight or more and 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin, particularly 3 parts by weight or more. 30 parts by weight or less is preferable.
  • the content of the organic compound having a cyanate group is within the above range, an effect of improving the adhesion and heat resistance of the resin film can be obtained.
  • the resin film preferably contains a curing agent (particularly a phenolic curing agent).
  • curing agent examples include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), and metaxylenediamine (MXDA), diaminodiphenylmethane (DDM), and m-phenol-diamine (MPDA).
  • DETA diethylenetriamine
  • TETA triethylenetetramine
  • MXDA metaxylenediamine
  • DDM diaminodiphenylmethane
  • MPDA m-phenol-diamine
  • Diaminodiphenylsulfone (DDS) and other aromatic polyamines as well as amine hardeners such as polyamine compounds including dicyandiamide (DICY) and organic acid dihydrazides, hexahydrophthalic anhydride (HHPA), Me Cyclotetrahydrophthalic anhydride (MTHPA) and other alicyclic acid anhydrides (liquid acid anhydride), trimellitic anhydride (TMA), pyromellitic dianhydride (PMDA), benzophenone tetracarboxylic dianhydride And acid anhydride curing agents such as aromatic acid anhydrides such as (BTDA) and phenolic curing agents such as phenol resin.
  • DIY dicyandiamide
  • MTHPA Me Cyclotetrahydrophthalic anhydride
  • TMA trimellitic anhydride
  • PMDA pyromellitic dianhydride
  • acid anhydride curing agents such as aromatic acid anhydrides such as (BTDA) and
  • phenolic curing agents are preferred.
  • bis (4-hydroxy-1,3,5-dimethylphenol) methane commonly known as tetramethylbisphenol F
  • 4, 4 'sulfo-didiphenol 4, 4 'Isopropylidenediphenol
  • bisphenol A bis (4hydroxyphenol) methane
  • bis (2hydroxyphenyl) methane bis (4hydroxyphenyl) methane
  • (2hydroxyphenol) (4hydroxyphenol) methane and these Three kinds of mixtures of bis (4 hydroxyphenol) methane, bis (2hydroxyphenol) methane, and (2hydroxyphenol) (4-hydroxyphenol) methane (for example, manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.)
  • Bisphenols such as bisphenol FD
  • dihydroxybenzenes such as 1,2-benzenediol, 1,3 benzenediol, 1,4 benzenediol, 1,2,4 benzene
  • dihydroxybenzenes such as 1,2-benzenediol, 1,3 benzenediol, 1,4
  • the content of the curing agent (especially phenolic curing agent) of the epoxy resin is not particularly limited, but is preferably 1 part by weight or more and 30 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin. In particular, it is preferably 3 parts by weight or more and 10 parts by weight or less.
  • the content of the curing agent for the epoxy resin is within the above range, the heat resistance of the resin film can be improved, and a decrease in storage stability can be suppressed.
  • the resin film is not particularly limited. However, since the heat resistance of the resin film can be further improved, it is preferable to further include a filler.
  • the filler examples include inorganic fillers such as silver, titanium oxide, silica, and my strength, and fine organic fillers such as silicone rubber and polyimide.
  • inorganic fillers such as silver, titanium oxide, silica, and my strength
  • fine organic fillers such as silicone rubber and polyimide.
  • an inorganic filler particularly silica filler is preferable because the heat resistance of the resin film can be further improved.
  • the content of the filler is not particularly limited! However, it is preferably 1 part by weight or more and 100 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin. 10 parts by weight The amount is preferably 50 parts by weight or less. When the content of the filler is within the above range, the heat resistance and adhesion of the resin film can be improved.
  • the average particle size of the filler is not particularly limited, but the average particle size is preferably 0.1 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less, particularly preferably 0.5 ⁇ m or more, 20 ⁇ m or less is preferable.
  • the average particle diameter is within the above range, the heat resistance of the resin film can be improved, and a decrease in the adhesion of the resin film can be suppressed.
  • the average particle diameter can be measured by a laser particle size distribution meter or the like.
  • the resin film for die bonding that can be used in the present invention includes, for example, the thermoplastic resin and the curable resin as main components, and a resin composition in which the above-described components are appropriately blended as necessary.
  • the product is dissolved in a solvent such as methyl ethyl ketone, acetone, toluene, dimethylformaldehyde, etc. to form a varnish varnish, and then the resin varnish is supported on the substrate using a comma coater, die coater, darabia coater, etc. After coating, drying, and removing the supporting substrate.
  • the support substrate is not particularly limited, and examples thereof include polyimide, polyethylene terephthalate, and Teflon (registered trademark).
  • the thickness of the resin film for die bonding is not particularly limited, but is preferably 3 / z m or more and 100 m or less, particularly preferably 5 m or more and 75 m or less. When the thickness of the resin film for die bonding is within the above range, it is particularly easy to control the thickness accuracy of the resin film for die bonding.
  • the obtained resin film is used for mounting semiconductor elements such as semiconductor elements and printed wiring boards, metal lead frames, substrates in which glass fibers are impregnated with epoxy resin, polyimide substrates, bismaleimide-triazine resin substrates, etc. It can be used for bonding substrates.
  • the temperature of the semiconductor element and the substrate for mounting the semiconductor element is 80 ° C or higher, 200 ° C or lower, time 0.1 second or longer, 30 seconds through the resin film. Crimp below. Thereafter, if necessary, the semiconductor device can be obtained through wire bonding and sealing with a sealing material. Further, the resin film for die bonding of the present invention may be applied to bonding between a semiconductor element and a semiconductor element that similarly constitute a stacked element.
  • a sealing resin composition (hereinafter also referred to as a sealing material) is a resin composition that forms a semiconductor device by sealing an electronic component such as a semiconductor element mounted on a substrate.
  • the sealing resin composition used in the present invention is mainly composed of an epoxy resin, a phenol resin curing agent, a curing accelerator, and an organic filler, and is a cured product of the sealing resin composition.
  • the elastic modulus at 260 ° C is 400 MPa or more and 1200 MPa or less, and the thermal expansion coefficient at 260 ° C is 20 ppm or more and 50 ppm or less.
  • the elastic modulus is measured by the following method. In accordance with JIS K 6911, using a transfer molding machine, mold temperature 175 ° C, injection pressure 6.9MPa, curing time 90 seconds, 80mm X 10mm X 4mm (thickness) grease composition for sealing A specimen is molded, post-cured at 175 ° C for 2 hours, and measured for elastic modulus (both flexural modulus) at 260 ° C.
  • the thermal expansion coefficient is measured by the following method.
  • a transfer molding machine was used to mold a 10 mm x 4 mm x 4 mm (thickness) resin composition for sealing at a mold temperature of 175 ° C, injection pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 90 seconds. After curing at 175 ° C for 2 hours, perform TMA analysis (thermomechanical analysis) at a heating rate of 5 ° CZ, and obtain the thermal expansion coefficient at 260 ° C from the TMA curve.
  • TMA analysis thermomechanical analysis
  • the epoxy resin used in the sealing resin composition of the present invention refers to all monomers, oligomers and polymers having an epoxy group, such as bisphenol type epoxy resin and biphenyl type epoxy resin.
  • examples thereof include fats, epoxy resins containing a naphthalene skeleton, and dicyclopentagen type epoxy resins. These may be used alone or in combination. In order to achieve low elasticity when heated, a resin having a flexible structure such as dicyclopentagen type epoxy resin is preferred.
  • the phenol resin used as a curing agent in the sealing resin composition of the present invention is at least a molecule capable of forming a crosslinked structure by a curing reaction with the above epoxy resin.
  • phenolic hydroxyl groups such as phenol novolac resin, cresol novolac resin, phenol alcohol (including phenol and biphenol skeletons), Examples thereof include naphthol aralkyl resin, triphenol methane resin, and dicyclopentagen type phenol resin. These may be used alone or in combination.
  • the equivalent ratio (aZb) of the number of epoxy groups (a) of all epoxy resins used in the sealing resin composition of the present invention to the number of phenolic hydroxyl groups (b) of all phenol resins is preferably 0.5. As mentioned above, it is 2 or less, and more preferably 0.7 or more and 1.5 or less. When the amount ratio falls within the above range, it is possible to suppress a decrease in moisture resistance and curability.
  • the content of the epoxy resin and the phenol resin curing agent is preferably 5% by weight or more and 20% by weight or less in the total sealing resin composition.
  • the content is within the above range, it is possible to suppress a decrease in crack resistance and a decrease in fluidity due to an increase in thermal expansion coefficient during heating. It can be done.
  • the curing accelerator used in the sealing resin composition of the present invention refers to one that can serve as a catalyst for the crosslinking reaction between the epoxy resin and the phenol resin, for example, 1,8-diazabicyclo (5, 4, 0) undecene-7, amine compounds such as tributylamine, organophosphorus compounds such as triphenylphosphine and tetraphenylphosphate tetrafluorophosphate, imidazole compounds such as 2-methylimidazole Examples include compounds. However, they are not limited to these and may be used alone or in combination.
  • the content of the curing agent is preferably 0.05% by weight or more and 2% by weight or less in the total sealing resin composition. When the content is outside the above range, curability is lowered or fluidity, pot life and the like are lowered.
  • the type of inorganic filler used in the sealing resin composition of the present invention is not particularly limited, and those generally used for sealing materials can be used.
  • examples include inorganic fillers such as fused silica, crystalline silica, secondary agglomerated silica, alumina, titanium white, aluminum hydroxide, tar, clay, glass fiber, etc. Even if these are used alone, 2 More than one type may be used in combination.
  • fused silica is preferable.
  • Fused silica can be used in either crushed or spherical form, but in order to increase the blending amount and suppress the increase in the melt viscosity of the sealing resin composition, it is preferable to mainly use spherical silica. More preferred.
  • spherical silica More preferred.
  • the blending amount of the total inorganic filler is preferably 80% by weight or more and 95% by weight or less in the total sealing resin composition from the balance of moldability and reliability.
  • the blending amount of the inorganic filler is within the above range, it is possible to suppress a decrease in crack resistance and a decrease in fluidity due to an increase in the thermal expansion coefficient during heating.
  • Increasing the amount of filler tends to increase the thermal modulus and decrease the thermal coefficient of thermal expansion.
  • the amount of filler, epoxy It is important to balance the combination of rosin and phenolic mortar hardeners.
  • the resin composition for sealing of the present invention comprises an epoxy resin, a phenol resin curing agent, a curing accelerator, an inorganic filler, and a brominated epoxy resin, antimony oxide, phosphorus compound as required.
  • Flame retardants, inorganic ion exchangers such as acid bismuth hydrate, y-glycidoxypropyl Coupling agents such as rutrimethoxysilane, colorants such as carbon black and bengara, low stress components such as silicone oil and silicone rubber, mold release such as natural wax, synthetic wax, higher fatty acid and its metal salts or paraffin
  • Various additives such as an agent and an anti-oxidation agent may be appropriately blended.
  • a treatment method that may be used by treating the inorganic filler in advance with a coupling agent, epoxy resin or phenol resin if necessary, the inorganic filler and the above coupling agent, etc.
  • a method of removing the solvent after mixing with a solvent a method of adding the above-mentioned coupling agent or the like directly to the inorganic filler, and processing using a mixer.
  • low-stress components such as silicone oil and silicone rubber tend to decrease the thermal elastic modulus and increase the thermal expansion coefficient due to the additive. It is possible to improve the cracking property by appropriately adjusting the ratio, but in that case, it is important to balance by the combination of the amount of the filler, the epoxy resin, and the phenol resin curing agent.
  • the elastic modulus force at 260 ° C of the cured resin composition for sealing that can be used in the present invention is OOMPa or more and 1200 MPa or less, and the thermal expansion coefficient at 260 ° C is 20 ppm or more and 50 ppm or less.
  • an epoxy resin having an excellent balance of heat flexibility and fluidity such as biphenyl type epoxy resin, bisphenol type epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy resin, and / or
  • phenolic resin with excellent flexibility and fluidity when heated such as phenolalalkyl resin and naphtholalkyl resin, and using spherical silica with a wider particle size distribution
  • the blended amount is as high as 80 wt% or more and 95 wt% or less with respect to the total sealing resin composition.
  • a low-stress component such as silicone oil or silicone rubber is added within a range not exceeding the upper limit of the thermal expansion coefficient at a specific 260 ° C. in the present invention. The elastic modulus at ° C can be lowered.
  • the sealing resin composition of the present invention that can be used as a sealing material for a semiconductor element or the like includes an epoxy resin, a phenol resin, a curing accelerator, an inorganic filler, and other additives. It is obtained by mixing at room temperature using a sir, melt-kneading with a kneader such as a roll, an adader or an extruder, and grinding after cooling.
  • a sir melt-kneading with a kneader such as a roll, an adader or an extruder, and grinding after cooling.
  • transfer molding compression molding
  • injection molding Harden molding with force molding method.
  • the sealing resin composition of the present invention is excellent in low stress properties and good resistance to solder cracking, and is therefore optimal for an area mounting type semiconductor device having a semiconductor element or a multilayer element mounted thereon.
  • FIG. 1 shows one mode of an area-mounted semiconductor device on which the semiconductor element of the present invention is mounted.
  • the force with which the resist layer 7 and the solder ball 6 are formed in the semiconductor device 8 is not particularly limited to such a mode.
  • an area mounting type semiconductor device of the present invention includes a stacked element having a stacked element structure in which one or more semiconductor elements that are the same as or different from the semiconductor element are further stacked on the semiconductor element.
  • An area mounting type semiconductor device may be used.
  • FIG. 2 shows an embodiment of an area mounting type semiconductor device on which the multilayer element of the present invention is mounted.
  • the force with which the resist layer 7 and the solder ball 6 are formed in the semiconductor device 8 is not particularly limited to such a state.
  • the semiconductor element used in the area mounting type semiconductor device of the present invention is not particularly limited, and refers to, for example, a semiconductor element used in a normal semiconductor device such as a logic element or a memory element.
  • a semiconductor element different from the semiconductor element in the stacked element means a semiconductor element having a different function, structure, or the like.
  • a method of manufacturing an area-mounting semiconductor device on which such a semiconductor element or a stacked element is mounted is not particularly limited, and for example, the following method can be exemplified.
  • the manufacturing method of the area mounting type semiconductor device mounting the semiconductor element will be described with reference to FIG. 1, and the manufacturing method of the area mounting type semiconductor device mounting the stacked element will be described with reference to FIG.
  • Semiconductor element 4 (semiconductor element size 9mm x 9mm, semiconductor element thickness 0.20mm) is substrate 2 bismaleimide 'triazine resin / glass cloth substrate (thickness 0.36mm, bismaleimide' triazine resin) 155pFPBGA (trade name, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), solder resist is mounted on PSR4000AUS308 (trade name, manufactured by Taiyo Ink Co., Ltd.) via adhesive bond resin paste, which becomes adhesive layer 3, Curing to obtain a substrate with semiconductor elements.
  • the curing condition of the resin paste for die bonding is as follows: room temperature to 175 ° C over 30 minutes, then hold at 175 ° C for 30 minutes.
  • the resin film of the dicing film is pasted, and the center part of the corresponding semiconductor element is pushed up from the surface, and the dicing film is peeled off from the resin film so that only the resin film is bonded. Get.
  • the semiconductor element 4 to which the above-mentioned resin film to be the adhesive layer 3 is bonded is connected to the substrate 2 bismaleimide 'triazine resin Z glass cloth substrate (thickness 0.36mm, bismaleimide' triazine resin 155pFPBGA (trade name) Solder resist is PSR4000 AUS308 (trade name, manufactured by Taiyo Ink Co., Ltd.)) at 130 ° C and IMPa for 1.0 second, die-bonded, and cured in an oven. Get a board with.
  • the curing condition of the resin film is that the temperature is raised from room temperature to 180 ° C in 30 minutes and then kept at 180 ° C for 60 minutes.
  • the resin composition for sealing used as the sealing resin 1 is sealed and molded into a size of 16 mm XI 6 mm and a thickness of 0.7 mm. After being cured at 175 ° C. for 2 hours, an area-mounted semiconductor device 8 (package) on which the semiconductor element 4 of the present invention is mounted is obtained.
  • An area-mounting semiconductor device in which a semiconductor element manufactured using the resin composition for die bonding and the sealing resin composition of the present invention is mounted is provided on the circuit board. Even when the soldering temperature is 260 ° C, which is higher than the conventional temperature, it has excellent low stress and reflow crack resistance.
  • the first semiconductor element 4a is mounted on the substrate 2. Specifically, the mounting of semiconductor elements using resin paste in “Method for manufacturing area-mounted semiconductor device with semiconductor elements” described above, except that the size of the semiconductor elements is 10 mm x 10 mm and the thickness is 100 ⁇ m.
  • the first semiconductor element 4a is mounted on the substrate 2 in the same manner as the “Method” or “Method of mounting a semiconductor element using a resin film”.
  • the resin composition for die bonding used here becomes the first adhesive layer 3a after curing.
  • a resin film for forming a laminated element was bonded in the same manner as the above-mentioned “Method for mounting a semiconductor element using a resin film” except that the size of the semiconductor element was 8 mm ⁇ 8 mm and the thickness was 100 m.
  • the second semiconductor element 4b is produced.
  • the second semiconductor element 4b may be the same as or different from the first semiconductor element 4a.
  • the second semiconductor element 4b was pressure-bonded on the first semiconductor element 4a and the laminated element 9 was mounted under the same pressure-bonding conditions as the above-mentioned “Method of mounting a semiconductor element using a resin film”. Get the substrate.
  • the resin film used here becomes the second adhesive layer 3b after curing.
  • the substrate 2 on which the multilayer element 9 is mounted is referred to as “a package forming method using a sealing resin composition” in the “method for manufacturing an area-mounted semiconductor device on which a semiconductor element is mounted”.
  • sealing molding and post-curing are performed using a sealing resin composition to a size of 16 mm ⁇ 16 mm and a thickness of 0.7 mm to obtain an area mounting type semiconductor device 8 on which the multilayer element 9 of the present invention is mounted.
  • the resin paste of the present invention may be used, but the resin paste protruding from the laminated element may be used.
  • the generation of leads may interfere with the electrical bonding between the first semiconductor element and the second semiconductor element by wire bonding or the electrical bonding between the second semiconductor element and the substrate.
  • the configuration of the element is limited. For this reason, when mounting the second semiconductor element, it is preferable to use a resin film for adhesion.
  • a laminated element in which two or more semiconductor elements are stacked can also be formed by the functional design of the knocker.
  • the adhesive used for the first semiconductor element 4a and the second semiconductor element 4b, and the physical properties of the adhesive used for bonding the semiconductor element subsequent to the second semiconductor element are not particularly limited. It is also possible to use a different one from the paste or the resin film.
  • the stress increases to the first semiconductor element 4a that is in contact with the substrate 2 via the first adhesive layer 3a. It is necessary that the elastic modulus at 260 ° C of the resin paste or resin film used for bonding the semiconductor element 4a to the substrate 2 is not less than IMPa and not more than 120 MPa.
  • the area mounting type semiconductor device mounted with the multilayer element of the present invention has a plurality of semiconductor elements mounted, the required mounting conditions are higher than those of the area mounting type semiconductor device mounted with the semiconductor element. It becomes severe. For example, the semiconductor element becomes weaker due to the thickness of the semiconductor element being thinner than that of a semiconductor device equipped with one semiconductor element, and the stress increases due to the increase in the area occupied by the first semiconductor element relative to the substrate area. There are problems such as. However, an area mounting type semiconductor device in which a laminated element manufactured using the resin composition for die bonding and the sealing resin composition of the present invention is mounted is provided on the circuit board. Even when the mounting temperature is 260 ° C, which is higher than the conventional temperature, Excellent strength and reflow crack resistance. Such an area mounting type semiconductor device equipped with the multilayer element of the present invention can meet the demand for further downsizing and higher functionality of the semiconductor device.
  • the present invention will be specifically described with reference to examples.
  • the present invention is not limited to these examples.
  • the blending ratio is parts by weight.
  • the raw material components used are as follows.
  • 'Silver powder Flaky silver powder with an average particle size of 3 ⁇ m and a maximum particle size of 30 ⁇ m
  • Silica Spherical silica with an average particle size of 2 ⁇ m and a maximum particle size of 20 ⁇ m
  • 'Viscosity Using an E-type viscometer (3 ° cone), the value at 25 ° C and 2.5 rpm was measured after preparing the resin paste. The case where the viscosity was 15 to 25 Pa's was regarded as acceptable. The unit of viscosity is Pa's.
  • Modulus of elasticity A resin paste is applied to a Teflon (registered trademark) sheet with a width of 4 mm, a length of about 50 mm, and a thickness of 200 / zm.
  • the raw material components used are as follows.
  • Silane coupling agent Silane coupling agent (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-403E, hereinafter KBM-403E) Silane coupling agent (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-573, hereinafter KBM-573)
  • Silane coupling agent Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM5103, hereinafter KBM-5103
  • 'UV curable resin manufactured by Kyoeisha Co., Ltd., 1, 6 hexanediol dimetatalylate, ⁇ Ester 1, 6HX, hereinafter 1, 6HX
  • Elastic modulus The resin film was cured by heating in an oven at 180 ° C for 60 minutes, and then the temperature was increased from 100 ° C to 330 ° C using a dynamic viscoelasticity measurement device with a test length of 20 mm.
  • the storage elastic modulus at 260 ° C was calculated by measuring at 5 ° CZ for a frequency of 10Hz.
  • Epoxy resin 1 Bi-type epoxy resin (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., YX4 OOOK, melting point 105 ° C, epoxy equivalent 185)
  • Epoxy resin 2 phenol aralkyl type epoxy resin with bi-phenylene skeleton (Nippon Kayaku Co., Ltd., NC3000P, softening point 58 ° C, epoxy equivalent 274)
  • 'Phenol resin 2 phenol novolac resin (softening point 80 ° C, hydroxyl equivalent 105)
  • Silicone rubber average particle size 3 ⁇ m (Toray Dow Coung Silicone Co., Ltd., Trefil E-500)
  • the coefficient of thermal expansion of the obtained TMA curve at 60 ° C and 260 ° C was calculated as ⁇ 1, ⁇ 2, and the intersection temperature of the TMA curve and tangent at 60 ° C and 260 ° C, respectively.
  • Glass transition temperature (Tg) was used.
  • a package (semiconductor device) was assembled according to Tables 4 to 7, and various characteristics were evaluated. The evaluation results are shown in Tables 4-7.
  • Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 11 are area mounted semiconductor devices on which semiconductor elements are mounted, and Examples 9 to 19 and Comparative Examples 12 to 19 are area mounted semiconductor devices on which stacked elements are mounted. .
  • the method for assembling the knocker and the method for evaluating the package are shown below.
  • Semiconductor element semiconductor element size 9mm x 9mm, semiconductor element thickness 0.20mm
  • bismaleimide 'triazine resin glass cloth substrate (thickness 0.36mm, bismaleimide' triazine resin 155pFPBGA (product) Name, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.)
  • solder resist is mounted on PSR 4000AUS308 (trade name, manufactured by Taiyo Ink Co., Ltd.) via a resin paste for die bonding, and cured in an oven to form a substrate on which a semiconductor element is mounted. Obtained.
  • the curing condition of the die bonding resin paste was from room temperature to 175 ° C over 30 minutes, and then maintained at 175 ° C for 30 minutes.
  • the thickness of the cured resin paste was about 20 m.
  • the back surface (the surface on which the IC was formed) was pasted at 60 ° C. to obtain a semiconductor wafer to which the resin film was bonded.
  • a die cinder film was attached to the upper surface of the resin film.
  • the semiconductor wafer bonded with the resin film and the die cinder film is diced (cut) at a spindle rotation speed of 30, OOO rpm and a cutting speed of 50 mm Zsec so that the size of the semiconductor element is 9 mm ⁇ 9 mm. )did.
  • the resin film of the dicing film is pasted, the center part of the corresponding semiconductor element is pushed up from the surface, the resin film is peeled off from the die cinder film, and only the resin film is bonded. A semiconductor element was obtained.
  • the semiconductor element to which the above-mentioned resin film is bonded is a bismaleimide 'triazine resin Z glass cloth substrate (thickness 0.36mm, bismaleimide' triazine resin 'is 155pFPBGA (trade name, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company), solder resist is PSR4000AUS308 (trade name, manufactured by Taiyo Ink Co., Ltd.) was pressure bonded at 130 ° C and IMPa for 1.0 second, die bonded, and cured in an oven to obtain a substrate on which a semiconductor element was mounted.
  • the curing condition of the resin film was that the temperature was raised from room temperature to 180 ° C in 30 minutes and held at 180 ° C for 60 minutes.
  • the substrate on which the semiconductor element is mounted with the above-mentioned resin paste or resin film at a mold temperature of 175 ° C, an injection pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 90 seconds.
  • two sets (16 ⁇ 2) of the samples were prepared.
  • a laminated element was formed in the same manner as the above-described “Method for mounting a semiconductor element using a resin film” except that the size of the semiconductor element was 8 mm ⁇ 8 mm and the thickness was 100 m.
  • a second semiconductor element to which a resin film was bonded was prepared.
  • the second semiconductor element is the same semiconductor element as the first semiconductor element.
  • the second semiconductor element is pressure-bonded on the first semiconductor element under the same pressure-bonding conditions as the above-mentioned “Method for mounting a semiconductor element using a resin film” to obtain a substrate on which a laminated element is mounted. It was.
  • the substrate on which the multilayer element is mounted is sealed in the same manner as the “package forming method using the sealing resin composition” in the “method for manufacturing an area-mounted semiconductor device on which a semiconductor element is mounted”.
  • a 16mm x 16mm, 0.7mm thick seal molding and post-curing process was used to obtain a sample of an area-mounted semiconductor device (package) on which the laminated elements were mounted.
  • two sets (16 ⁇ 2) of the samples were prepared.
  • One set (16 pieces) of each sample was humidified for 120 hours in an environment of 60 ° C and 60% relative humidity, and then treated with IR reflow (260 ° C) for 10 seconds.
  • Another set (16 pieces) of samples was humidified for 168 hours in an environment of 85 ° C and 60% relative humidity, and then treated with IR reflow (260 ° C) for 10 seconds.
  • Each processed sample was observed with an ultrasonic flaw detector and examined for internal cracks and interfacial debonding. If any one of the internal cracks or interface peeling was found, it was judged as defective, and the number of defective packages (n) was shown as “nZl6” in Tables 4-7.
  • the semiconductor device using the resin composition for die bonding and the resin composition for sealing obtained by the present invention has excellent low stress properties and good resistance to solder cracks. Therefore, a so-called area mounting in which a semiconductor element or a multilayer element is mounted on one side of a substrate such as a printed wiring board or a metal lead frame, and only the mounting surface side of the semiconductor element or the multilayer element is substantially sealed with grease.
  • the resin composition for die bonding and the resin composition for sealing obtained by the present invention to the type semiconductor device, the reliability of the area mounting type semiconductor device on which the semiconductor element or the multilayer element is mounted can be improved. It is possible to improve.

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Abstract

無鉛半田使用の表面実装によっても高い信頼性を有するエリア実装型半導体装置、並びにそれに用いるダイボンド用樹脂組成物及び封止用樹脂組成物を提供すること。 ダイボンド用樹脂組成物を介して基板の片面に半導体素子が搭載され、かつ、封止用樹脂組成物によって実質的に該基板の該半導体素子が搭載された面のみが封止される、半導体素子又は積層素子が搭載されたエリア実装型半導体装置であって、前記ダイボンド用樹脂組成物の硬化物の２６０°Cにおける弾性率が１ＭＰａ以上、１２０ＭＰａ以下であり、前記封止用樹脂組成物の硬化物の２６０°Cにおける弾性率が４００ＭＰａ以上、１２００ＭＰａ以下で、かつ２６０°Cにおける熱膨張係数が２０ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以下であることを特徴とするエリア実装型半導体装置。

Description

明 細 書
エリア実装型半導体装置並びにそれに用いるダイボンド用樹脂組成物、 及び封止用樹脂組成物
技術分野
[0001] 本発明は、エリア実装型半導体装置並びにそれに用いるダイボンド用榭脂組成物
、封止用榭脂組成物に関するものである。
背景技術
[0002] 近年の電子機器が小型化、軽量化、高機能化している市場動向において、半導体
(集積回路 (IC)ともいう）の高集積ィ匕が年々進み、また半導体装置 (以下、パッケ一 ジともいう）の表面実装化が促進されるなかで、新規にエリア実装型半導体装置が開 発され、好ましく使用される半導体装置は従来構造の半導体装置力 エリア実装型 半導体装置へ移行し始めている。具体的には、エリア実装型半導体装置としては、 ボールグリッドアレイ（以下、 BGAという）、あるいは更に小型化を追求したチップサイ ズパッケージ (以下、 CSPという）が代表的である。これらのエリア実装型半導体装置 はクヮッドフラットパッケージ（以下、 QFPという）、スモールアウトラインパッケージ（以 下、 SOPという）に代表される従来の表面実装型半導体装置では、電極配列が ICの 周辺構造である実装方式のため、電極を ICの周辺から弓 Iき出すことしかできな 、た めに限界に近づ 、て 、る多ピンィ匕及び高速ィ匕への要求に対応するために開発され たものである。
エリア実装型半導体装置の構造としては、ビスマレイミド 'トリァジン (以下、 BTという )榭脂 Z銅箔回路基板に代表される硬質回路基板あるいはポリイミド榭脂フィルム Z 銅箔回路基板に代表されるフレキシブル回路基板等の基板の片面上に半導体素子 を搭載し、その素子搭載面、即ち該基板の片面のみが榭脂組成物等で成形'封止さ れている。該基板の素子搭載面の反対面には半田ボールが格子状又は周辺状に並 列して形成され、該半導体装置を半導体装置用の回路基板に実装する際には、該 半田ボールが形成された面と該回路基板との接合を行う。このような実装方式は電極 配列がマトリックス構造であるため、 IC搭載エリア内を利用して電極を引き出すことが でき、入力端子の増大、小型化に有利である。尚、半導体素子を搭載する基板として 、上記有機回路基板以外にもリードフレーム等の金属基板を用いる構造も提案され ている。
[0003] 上述したように、これらエリア実装型半導体装置の構造は基板の素子搭載面のみ を榭脂組成物で封止し、半田ボール形成面側は封止しな!/ヽと ヽぅ片面封止の形態を とっている。ごく希に、リードフレーム等の金属基板等では、半田ボール形成面でも 数十； z m程度の封止榭脂層が存在することもあるが、素子搭載面では数百； z mから 数 mm程度の封止榭脂層が形成されるため、そのような金属基板等においても実質 的に片面封止となっている。片面封止であると有機基板や金属基板と榭脂組成物の 硬化物との間での熱膨張及び熱収縮の不整合あるいは榭脂組成物の成形及び硬 化時の硬化収縮による影響により、これらの半導体装置では成形直後から反りが発 生しやすい。また、これらの半導体装置を実装する回路基板上に半田接合を行う場 合、榭脂組成物の硬化物の吸湿により半導体装置内部に存在する水分が、半田リフ ロー処理中に高温にさらされた時に急激に気化することによって発生する応力で半 導体装置にクラックが発生する。
この問題を解決するために、耐熱性、密着性に優れたレジンを適用した封止材 (例 えば特許文献 1参照。）や、接着強度を上げたダイボンド材 (例えば特許文献 2参照。 )が検討されている。しかし、近年、環境問題から従来よりも高融点の無鉛半田の使 用が増力!]しており、この無鉛半田の適用により実装温度を従来よりも約 20°C高くする 必要があり、実装後の半導体装置の信頼性が現状より著しく低下する問題が生じて いる。このようなことから榭脂組成物の改善による半導体装置の信頼性の向上要求が 加速的に強くなつてきており、耐リフロークラック性により優れた半導体装置の登場が 望まれている。
[0004] 更に近年、半導体装置の高性能化のため、機能等の異なる素子を同一装置に搭 載する半導体装置 (パッケージ）が登場してきた。その一つとしてスタックド'パッケー ジ (以下積層素子搭載エリア実装型半導体装置ともいう）がある。スタックド'パッケー ジとは、機能等の異なる複数の半導体素子 (例えばロジック素子、メモリー素子等)を 接着剤等を介して積層してそれぞれの素子を電気的に接合し、より効率的に機能を 発現させるパッケージである。この場合、積層によりパッケージの厚みが厚くなること を避けるため、積層素子に用いる半導体素子自身の厚みは薄ぐ例えば 200 /z mを 下回るように、設計される場合も多ぐ半導体素子 (チップ）自体の脆弱性が増大する 。また、ノ ッケージの小型化と相まって、基板と直に接着される半導体素子のチップ 面積の該半導体素子が搭載される基板面積に対する比が増大し、基板と直に接着 される半導体素子に力かる応力が増大する。更に、半導体素子は上述した積層構造 を有するため、非常に多くの界面が存在する。このような理由により、上記スタックド- ノッケージ全体の信頼性を維持又は向上させることは困難であった。
[0005] 特許文献 1：特開 2000 - 302842号公報 (第 2〜6頁）
特許文献 2：特開 2001— 123013号公報 (第 2〜8頁）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 本発明は、無鉛半田使用の表面実装によっても高い信頼性を有する半導体素子 又は積層素子を搭載したエリア実装型半導体装置、並びにそれに用いるダイボンド 用榭脂組成物及び封止用榭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
[0007] 本発明は、
[1] ダイボンド用榭脂組成物を介して基板の片面に半導体素子が搭載され、かつ、 封止用榭脂組成物によって実質的に該基板の該半導体素子が搭載された面のみが 封止されるエリア実装型半導体装置であって、前記ダイボンド用榭脂組成物の硬化 物の 260°Cにおける弾性率が IMPa以上、 120MPa以下であり、前記封止用榭脂 組成物の硬化物の 260°Cにおける弾性率力 OOMPa以上、 1200MPa以下で、力 つ 260°Cにおける熱膨張係数が 20ppm以上、 50ppm以下であることを特徴とする エリア実装型半導体装置、
[2] 上記ダイボンド用榭脂組成物を介して基板の片面に搭載された半導体素子の 上に当該半導体素子と同一又は異なる 1又は 2以上の半導体素子が更に積層され た積層素子構造を有する上記のエリア実装型半導体装置、
[3] ダイボンド用榭脂組成物を介して基板の片面に半導体素子が搭載され、かつ、 封止用榭脂組成物によって実質的に該基板の該半導体素子が搭載された面のみが 封止されるエリア実装型半導体装置に用いられるダイボンド用榭脂組成物であって、 該ダイボンド用榭脂組成物の硬化物の 260°Cにおける弾性率が IMPa以上、 120M Pa以下であることを特徴とするダイボンド用榭脂組成物、
[4] 上記エリア実装型半導体装置が、上記ダイボンド用榭脂組成物を介して基板 の片面に搭載された半導体素子の上に当該半導体素子と同一又は異なる 1又は 2 以上の半導体素子が更に積層された積層素子構造を有する上記のダイボンド用榭 脂組成物、
[5] ダイボンド用榭脂組成物を介して基板の片面に半導体素子が搭載され、かつ、 封止用榭脂組成物によって実質的に該基板の該半導体素子が搭載された面のみが 封止されるエリア実装型半導体装置に用いられる封止用榭脂組成物であって、該封 止用榭脂組成物の硬化物の 260°Cにおける弾性率が 400MPa以上、 1200MPa以 下で、かつ 260°Cにおける熱膨張係数が 20ppm以上、 50ppm以下であることを特 徴とする封止用榭脂組成物、
[6] 上記エリア実装型半導体装置が、上記ダイボンド用榭脂組成物を介して基板 の片面に搭載された半導体素子の上に当該半導体素子と同一又は異なる 1又は 2 以上の半導体素子が更に積層された積層素子構造を有する上記の封止用榭脂組 成物、
である。
発明の効果
[0008] 本発明によると、従来よりも高い実装温度においても、低応力性に優れ、耐半田ク ラック性が良好であるダイボンド用榭脂組成物及び封止用榭脂組成物を得ることが できる。また、本発明のダイボンド用榭脂組成物及び封止用榭脂組成物を適用する と、従来よりも高い実装温度で無鉛半田を使用して表面実装を行っても高い信頼性 を有する半導体素子又は積層素子を搭載したエリア実装型半導体装置を得ることが できる。
図面の簡単な説明
[0009] [図 1]一個の半導体素子を搭載したエリア実装型半導体装置の断面図。 [図 2]二個の半導体素子力 なる積層素子を搭載したエリア実装型半導体装置の断 面図。
符号の説明
[0010] 1 封止榭脂 (封止用榭脂組成物の硬化物）
2 基板
3 接着剤層 (ダイボンド用榭脂組成物の硬化物）
3a 第一の接着剤層（ダイボンド用榭脂組成物の硬化物）
3b 第二の接着剤層
4 半導体素子
4a 第一の半導体素子
4b 第二の半導体素子
5 金ワイヤ
6 半田ボーノレ
7 レジスト層
8 半導体装置
9 積層素子
発明を実施するための最良の形態
[0011] 本発明のエリア実装型半導体装置は、ダイボンド用榭脂組成物を介して基板の片 面に半導体素子が搭載され、かつ、封止用榭脂組成物によって実質的に該基板の 該半導体素子が搭載された面のみが封止される半導体装置であって、前記ダイボン ド用榭脂組成物の硬化物の 260°Cにおける弾性率が IMPa以上、 120MPa以下で あり、前記封止用榭脂組成物の硬化物の 260°Cにおける弾性率力 OOMPa以上、 1 200MPa以下で、かつ 260°Cにおける熱膨張係数が 20ppm以上、 50ppm以下で あることを特徴とする材料を適用することにより、無鉛半田使用の表面実装によっても 高い信頼性を有する本発明のエリア実装型半導体装置が得られる。
また、本発明のエリア実装型半導体装置は、上記ダイボンド用榭脂組成物を介して 基板の片面に搭載された半導体素子の上に当該半導体素子と同一又は異なる 1又 は 2以上の半導体素子が更に積層された積層素子構造を有するエリア実装型半導 体装置であってもよい。
以下、本発明について詳細に説明する。
[0012] ダイボンド用榭脂組成物とは、半導体装置を製造するための半導体素子と基板とを 接着する榭脂組成物をいい、本発明で用いられるダイボンド用榭脂組成物は、その 硬化物の 260°Cにおける弾性率が IMPa以上、 120MPa以下であることが必須であ る力 その形態としては特に限定するものではなぐ例えば榭脂ペースト又は榭脂フ イルム等が挙げられる。
[0013] 本発明のダイボンド用榭脂組成物として用いることができる榭脂ペースト（以下、ダ ィボンド用榭脂ペーストともいう）は、熱硬化性榭脂と充填材を主成分とし、その硬化 物の 260°Cにおける弾性率が IMPa以上、 120MPa以下であることを特徴とするも のである。前記榭脂ペーストに用いる熱硬化性榭脂は、榭脂、硬化剤、硬化促進剤 等力 なる一般的な熱硬化性榭脂であり、特に限定されるものではないがペーストを 形成する材料であることから室温で液状であることが望ましい。
ここで、弾性率は以下の方法によって求める。テフロン (登録商標)シート上に榭脂 ペーストを幅 4mm、長さ約 50mm、厚さ 200 μ mに塗布し、所定温度（例えば 175°C )のオーブン中で所定時間（例えば、 30分)硬化した後、榭脂ペースト硬化物をテフ ロン (登録商標)シートから剥がし、動的粘弾性測定装置を用いて試験長 20mm、 一 100°Cから 330°Cまで昇温速度 5°CZ分、周波数 10Hzで測定し、 260°Cでの弾性 率 (以下、貯蔵弾性率ともいう）を算出する。
[0014] 前記榭脂ペーストに用いる熱硬化性榭脂の例としては、液状のエポキシ榭脂、各 種アクリル榭脂、マレイミド榭脂、ァリール基を有するトリアリールイソシァヌレート等の ラジカル重合性官能基を有する化合物、液状のシァネート榭脂等が挙げられ、これら は何れも 1種類あるいは複数種併用して使うことが可能である。
液状のエポキシ榭脂としては、例えば、ビスフエノール A型エポキシ榭脂、ビスフエ ノール F型エポキシ樹脂、ビスフエノール E型エポキシ榭脂、脂環式エポキシ榭脂、 脂肪族エポキシ榭脂、グリシジルァミン型の液状エポキシ榭脂等をあげることができ る。
[0015] 前記ラジカル重合性官能基を有する化合物の例としては、脂環式 (メタ）アクリル酸 エステル、脂肪族 (メタ)アクリル酸エステル、芳香族 (メタ）アクリル酸エステル、脂肪 族ジカルボン酸 (メタ）アクリル酸エステル、芳香族ジカルボン酸 (メタ）アクリル酸エス テル、マレイミド、ァリルイ匕合物等が挙げられる。
前記液状のシァネート榭脂の例としては、 3, 3' , 5, 5，ーテトラメチルー 4, 4，ージ シアナートジフエ-ルメタン、 2, 2 ビス（4ーシアナートフエ-ル）プロパン、 2, 2 ビ ス（4—シアナートフエ-ル）ェタン、ノボラック型シァネート榭脂、ビスフエノール A型 シァネート榭脂、ビスフエノール E型シァネート榭脂、ビスフエノール F型シァネート榭 脂等が挙げられる。
[0016] 本発明においては、榭脂ペーストに用いる熱硬化性榭脂として、室温で固体の熱 硬化性榭脂も榭脂ペーストの特性低下が起きな 、程度に混合して用いることも可能 である。併用することができる室温で固体の熱硬化性榭脂の例としては、特に限定す るものではないが、エポキシ榭脂では例えば、ビスフエノール A、ビスフエノール F、フ エノールノボラック、クレゾ一ルノボラック類とェピクロルヒドリンとの反応により得られる ポリグリシジルエーテル、ビフエ-ル型エポキシ榭脂、スチルベン型エポキシ榭脂、ハ イドロキノン型エポキシ榭脂、トリフエノールメタン型エポキシ榭脂、フエノールァラル キル型（フエ-レン、ジフエ-レン骨格を含む）エポキシ榭脂、ナフタレン骨格を含む エポキシ榭脂、ジシクロペンタジェン型エポキシ榭脂等が挙げられる。また n—ブチ ルグリシジルエーテル、バーサティック酸グリシジルエステル、スチレンオキサイド、ェ チルへキシルグリシジルエーテル、フエ-ルグリシジルエーテル、クレジルグリシジル エーテル、ブチルフエ-ルグリシジルエーテル等のモノエポキシ榭脂も用いることが 可能である。マレイミド榭脂では例えば、 N, N， - (4, 4，—ジフエ-ルメタン）ビスマ レイミド、ビス（3 ェチル 5—メチル 4 マレイミドフエ-ル)メタン、 2, 2 ビス [4 - (4—マレイミドフエノキシ）フエ-ル]プロパン等のビスマレイミド榭脂が挙げられる。
[0017] 前記熱硬化性榭脂の含有量は、全榭脂ペースト中に 20%以下であることが好まし V、。該熱硬化性榭脂の含有量が前記範囲外であると榭脂ペーストが増粘しディスぺ ンス等の塗布作業に支障をきたす。
[0018] 榭脂ペーストに用いる熱硬化性榭脂としてエポキシ榭脂を用いる場合の硬化剤とし ては、例えば、フエノール榭脂、脂肪族ァミン、芳香族ァミン、ジシアンジアミド、ジカ ルボン酸ジヒドラジド化合物、カルボン酸無水物等が例として挙げられる。前記硬化 剤の含有量は、「エポキシ榭脂の総エポキシ基数 Z硬化剤の総活性水素数」で規定 され (但し、硬化剤が酸無水物等の場合は加水分解した後の硬化剤の総活性水素 数とする）、その範囲は 0. 8以上、 1. 2以下であることが好ましい。該含有量が前記 上限値を超えると耐熱性が著しく低下し、また前記下限値を下回ると耐熱性ならびに 吸水率の悪ィ匕を伴 、好ましくな!/、。
[0019] 榭脂ペーストに用いる熱硬化性榭脂としてエポキシ榭脂を用いる場合の硬化促進 剤兼硬化剤としては、例えば、各種のイミダゾール化合物があり、その例としては、 2 ーメチルイミダゾール、 2—ェチルイミダゾール、 2—フエ-ルー 4ーメチルー 5—ヒドロ キシメチルイミダゾール、 2— C H —イミダゾール等の一般的なイミダゾール、トリア
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ジンやイソシァヌル酸を付カ卩したイミダゾールである 2, 4—ジァミノ一 6— {2—メチル イミダゾール—（1) }—ェチル— S—トリァジン、またそのイソシァネート付加物等があ り、これらは何れも 1種類あるいは複数種併用して使うことが可能である。前記硬化促 進剤兼硬化剤の含有量は、全榭脂ペイスト中に 0. 01重量％以上、 10重量％以下 であることが好ましい。該含有量が前記範囲外であると硬化性の低下、ポットライフの 悪化を招く。
[0020] 榭脂ペーストに用いる熱硬化性榭脂としてラジカル重合性官能基を有する化合物 を用いる場合の重合開始剤としては、通常ラジカル重合に用いられて 、る触媒であ れば特に限定しないが、例えば有機過酸ィ匕物等の熱ラジカル重合開始剤が挙げら れる。前記重合開始剤の含有量は、全榭脂ペースト中に 0. 001重量％以上、 2重量 %以下であることが好ましい。該含有量が前記範囲外であると硬化性の低下、ポット ライフの悪ィ匕を引き起こす。
[0021] 榭脂ペーストに用いる熱硬化性榭脂としてシァネート榭脂を用いる場合の硬化触 媒としては、例えば、銅ァセチルァセトナート、亜鉛ァセチルァセトナート等の金属錯 体が挙げられる。前記硬化触媒の含有量はシァネート榭脂 100重量部に対し 0. 1重 量部以上、 1. 0重量部以下であることが好ましい。該含有量が前記範囲外であると 硬化性、ポットライフ等の影響を及ぼす。
[0022] 榭脂ペーストに用いることができる充填材には、無機充填材と有機充填材とがある 。無機充填材としては、例えば、金粉、銀粉、銅粉、アルミニウム粉等の金属粉や、溶 融シリカ、結晶シリカ、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミ、タルク等がある。有機充填材 としては、例えば、シリコーン榭脂、ポリテトラフロロエチレン等のフッ素榭脂、ポリメチ ルメタタリレート等のアクリル榭脂、ベンゾグアナミンやメラミンとホルムアルデヒドとの 架橋物等がある。この内、金属粉は主に導電性や熱伝導性を付与するために用いら れるが、粒径や形状等の種類が多ぐかつ入手が安易であることから銀粉が特に好 ましい。
[0023] 榭脂ペーストで使用する充填材は、ハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等のイオン 性不純物の含有量が lOppm以下であることが好ましい。イオン性不純物は榭脂ぺ一 ストの硬化物に対し熱水抽出しイオンクロマトグラフィー法等によって測定することが できる。また、充填材の形状としてはフレーク状、鱗片状、樹枝状や球状等の充填材 が用いられる。必要とする榭脂ペーストの粘度により、使用する充填材の粒径は異な る力 通常平均粒径は 0. 3以上、 20 m以下、最大粒径は 50 m程度以下が好ま しい。平均粒径が上記範囲内であると、粘度の上昇や、塗布又は硬化時の榭脂成分 流出によるブリードの発生を抑えることができる。また、最大粒径が上記範囲内である と、榭脂ペーストを塗布するときに、榭脂ペーストが-一ドルの出口を塞ぎ連続使用 できなくなると 、つた事態を防止することができる。また比較的粗 、充填材と細か 、充 填材とを混合して用いることもでき、種類、形状についても各種のものを適宜混合し てもよい。ここで、粒径を測定する方法としてはレーザー粒度分布計等がある。
[0024] 必要とされる特性を付与するために、榭脂ペーストに用いる充填材として、例えば、 粒径が lnm以上、 lOOnm以下程度のナノスケール充填材、シリカとアクリルとの複 合材、有機充填材の表面に金属コーティングを施したような有機と無機の複合充填 材等を添加しても良い。
尚、榭脂ペーストに用いる充填材は、予め表面をアルコキシシラン、ァリロキシシラ ン、シラザン、オルガノアミノシラン等のシランカップリング剤等で処理したものを用い てもよい。
[0025] 尚、本発明で用いることができるダイボンド用榭脂ペーストの粘度は、好ましくは 10 Pa' s以上、 50Pa' s以下、より好ましくは 15Pa' s以上、 35Pa' s以下である。粘度は 、 E型粘度計（3° コーン)を用い、 25°C、 2. 5rpmでの値を榭脂ペースト作製後に測 定することができる。ダイボンド用榭脂ペーストの粘度が上記範囲外であると塗布す る際に糸引きやタレが起こり好ましくない。
[0026] 本発明で用いることができるダイボンド用榭脂ペーストには、必要により用途に応じ た特性を損なわない範囲内で、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、低 応力化剤、顔料、染料、消泡剤、界面活性剤、溶剤等の添加剤を用いることができる 本発明で用いることができるダイボンド用榭脂ペーストの製造方法としては、例えば 各成分を予備混合し、三本ロール、湿式ビーズミル等を用いて混練して榭脂ペースト を得た後、真空下で脱泡すること等がある。
[0027] 本発明で用いることができるダイボンド用榭脂ペーストの硬化物の 260°Cにおける 弾性率を IMPa以上、 120MPa以下とするためには、例えば、熱硬化性榭脂として 水素添カ卩ビスフエノール A型エポキシ榭脂、 1, 4ーシクロへキサンジメタノールジグリ シジルエーテル、 1, 4 ブタンジオールジグリシジルエーテル、 1, 6 へキサンジォ 一ルジグリシジルエーテル等の液状のエポキシ榭脂、ジシクロペンタジェン型ェポキ シ榭脂等の固形のエポキシ榭脂、分子内にラジカル重合可能な官能基 (アタリロイル 基、メタクリロイル基、アクリルアミド基、マレイミド基、ビュルエステル基、ビュルエーテ ル基等）を有するポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリアルキレンォキシド、脂肪族ポリ エステル、ポリノルボルネン等の化合物等などを用いることで、榭脂骨格に脂肪鎖（ 炭化水素鎖)又は脂環骨格等、芳香環を含まな 、骨格を多く導入することが望まし 、 。また、カルボキシル基末端ブタジエン—アクリロニトリル共重合体、フタル酸エステ ル等の低応力ィ匕剤を用いることも効果的である。
[0028] 本発明で用いることができるダイボンド用榭脂ペーストを用いて、半導体素子をプリ ント配線板、金属リードフレーム、ガラス繊維にエポキシ榭脂を含浸した基板、ポリイミ ド基板、ビスマレイミド—トリアジン榭脂基板等の半導体素子搭載用基板に接着する 方法は、多点-一ドルや一点-一ドルによる点塗布、一点-一ドルによる線塗布、ス クリーン印刷やスタンビング等で榭脂ペーストを基板に塗布した後、半導体素子を搭 載し、オーブンやホットプレート、インラインキュア装置等で加熱して榭脂ペーストを硬 化する等の公知の方法を用いればよい。また、本発明のダイボンド用榭脂ペーストは 、同様に積層素子を構成する半導体素子と半導体素子との間の接合に適用してもよ い。
[0029] 本発明のダイボンド用榭脂組成物として用いることができる榭脂フィルム（以下ダイ ボンド用榭脂フィルムともいう）は、熱可塑性榭脂と硬化性榭脂を主成分とし、その硬 化物の 260°Cにおける弾性率が IMPa以上、 120MPa以下であることを特徴とする ものである。
ここで、弾性率は以下の方法で測定する。前記榭脂フィルムを、所定温度 (例えば 180°C)のオーブン中で所定時間（例えば 60分間)加熱硬化させた後、動的粘弾性 測定装置を用いて試験長 20mm、 一 100°Cから 330°Cまで昇温速度 5°CZ分、周波 数 10Hzで測定し、 260°Cでの弾性率 (貯蔵弾性率)を算出する。
[0030] 尚、硬化後の榭脂フィルムの厚みは 5 μ m以上、 50 μ以下であることが好まし!/ヽ。
該榭脂フィルムの厚みが上記下限値を下回ると接着時にボイドが残りやすぐ上記上 限値を超えるとパッケージ全体の厚みが厚くなるので好ましくない。
[0031] 前記榭脂フィルムで用いられる熱可塑性榭脂としては、ポリイミド榭脂、ポリエーテ ルイミド榭脂等のポリイミド系榭脂、ポリアミド榭脂、ポリアミドイミド榭脂等のポリアミド 系榭脂、アクリル系榭脂等が挙げられる。これらの中でも、前記榭脂フィルムの初期 密着性を向上することができるため、アクリル系榭脂が好ましい。ここで初期密着性と は、ダイボンド用榭脂フィルムで半導体素子と基板とを接着した際の初期段階におけ る密着性であり、すなわちダイボンド用榭脂フィルムを硬化処理する前の密着性を意 味する。
[0032] 前記アクリル系榭脂は、アクリル酸およびその誘導体を意味し、具体的にはアクリル 酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸ェチル等のアクリル酸エステル、メタク リル酸メチル、メタクリル酸ェチル等のメタクリル酸エステル、アクリロニトリル、アクリル アミド等の重合体および上記の単量体と他の単量体との共重合体等が挙げられる。 また、前記アクリル系榭脂としては、エポキシ基、水酸基、カルボキシル基、二トリル 基等の官能基を有する化合物を含有するアクリル系榭脂 (特に、アクリル酸エステル 共重合体)が好ましい。このような官能基を有する化合物を有するアクリル系榭脂を 用いることにより、半導体素子の被着体への密着性をより向上することができる。前記 官能基を持つ化合物を有するアクリル系榭脂として、具体的にはグリシジルエーテル 基を持つグリシジルメタタリレート、水酸基を持つヒドロキシメタタリレート、カルボキシ ル基を持つカルボキシメタタリレート、二トリル基を持つアクリロニトリル等が挙げられる
。これらの中でも特に-トリル基を持つ化合物を含むアクリル酸共重合体が好まし 、。 これにより、被着体への密着性を特に向上することができる。
[0033] 前記官能基を持つ化合物を含有するアクリル系榭脂の含有量は、特に限定されな いが、前記アクリル系榭脂の含有量全体の 0. 5重量％以上、 40重量％以下が好ま しぐ特に 5重量％以上、 30重量％以下が好ましい。含有量が前記範囲内であると、 ダイボンド用榭脂フィルムが適度な密着性を有し、ダイボンド用榭脂フィルムの作製 にお 、て良好な作業性を得ることができる。
[0034] 前記榭脂フィルムで用いられる熱可塑性榭脂 (特にアクリル系榭脂）の重量平均分 子量は、特に限定されないが、 10万以上が好ましぐ特に 15万以上、 100万以下が 好ましい。重量平均分子量が前記範囲内であると、特にダイボンド用榭脂フィルムの 成膜性を向上することができる。
[0035] 前記榭脂フィルムで用いられる硬化性榭脂としては、熱硬化性榭脂、紫外線硬化 性榭脂、電子線硬化性榭脂等が挙げられる。なお、硬化性榭脂としては、後述するよ うな硬化剤としての機能を有するようなものを含んでも良い。
前記硬化性榭脂は、前記榭脂フィルムの耐熱性 (特に 260°Cでの耐半田リフロー 性)を特に向上することができるため、熱硬化性榭脂を含むことが好ましい。
[0036] 前記熱硬化性榭脂としては、例えばフエノールノボラック榭脂、クレゾ一ルノボラック 榭脂、ビスフエノール Aノボラック榭脂等のノボラック型フエノール榭脂、レゾールフエ ノール榭脂等のフエノール榭脂、ビスフエノール Aエポキシ榭脂、ビスフエノール エ ポキシ榭脂等のビスフエノール型エポキシ榭脂、ノボラックエポキシ榭脂、クレゾ一ノレ ノボラックエポキシ榭脂等のノボラック型エポキシ榭脂、ビフエ-ル型エポキシ榭脂、 スチルベン型エポキシ榭脂、トリフエノールメタン型エポキシ榭脂、アルキル変性トリフ ェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ榭脂、ジシクロペンタジェ ン変性フエノール型エポキシ榭脂等のエポキシ榭脂、ユリア (尿素)榭脂、メラミン榭 脂等のトリアジン環を有する榭脂、不飽和ポリエステル榭脂、ビスマレイミド榭脂、ポリ ウレタン榭脂、ジァリルフタレート榭脂、シリコーン榭脂、ベンゾォキサジン環を有する 榭脂、シァネートエステル榭脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いても良 い。これらの中でも、前記榭脂フィルムの耐熱性及び密着性をより向上することができ るため、エポキシ榭脂が特に好ましい。
[0037] 前記エポキシ榭脂としては、特に限定されな!、が、結晶性エポキシ榭脂が好ま ヽ 。このような結晶性エポキシ榭脂としては、ビフエ-ル骨格、ビスフエノール骨格、スチ ルベン骨格等の剛直な構造を主鎖に有し、比較的低分子量であるものが挙げられる 。結晶性エポキシ榭脂が好ましい理由は、常温では結晶化している固体であるが、 融点以上の温度域では急速に融解して低粘度の液状に変化するからである。それ によって、前記榭脂フィルムの初期密着性をより向上することができる。
[0038] 前記結晶性エポキシ榭脂の融点は、特に限定されないが、 50°C以上、 150°C以下 が好ましぐ特に 60°C以上、 140°C以下が好ましい。前記結晶性エポキシ榭脂の融 点が前記範囲内であると、特に前記榭脂フィルムの低温接着性を向上することがで きる。
前記融点は、例えば示差走査熱量計を用いて、常温から昇温速度 5°CZ分で昇温 した結晶融解の吸熱ピークの頂点温度で評価することができる。
[0039] 前記熱硬化性榭脂の含有量は、特に限定されないが、前記熱可塑性榭脂 100重 量部に対して 10重量部以上、 100重量部以下が好ましぐ特に 30重量部以上、 70 重量部以下が好ましい。前記熱硬化性榭脂の含有量が前記範囲内であると、榭脂フ イルムの耐熱性と靭性をともに向上することができる。
[0040] 前記榭脂フィルムで用いられる硬化性榭脂は、更に紫外線硬化性榭脂を含むこと が好ましい。これにより、前記榭脂フィルムの初期密着性をより向上することができる。 前記紫外線硬化性榭脂としては、例えばアクリル系化合物を主成分とする紫外線 硬化性榭脂、ウレタンアタリレートオリゴマー又はポリエステルウレタンアタリレートオリ ゴマーを主成分とする紫外線硬化性榭脂、エポキシ系榭脂、ビュルフエノール系榭 脂の群から選ばれる少なくとも 1種を主成分とする紫外線硬化性榭脂等が挙げられる これらの中でも、前記榭脂フィルムの初期密着性をより向上することができるため、 アクリル系化合物を主成分とする紫外線硬化性榭脂が好まし 、。前記アクリル系化 合物としては、アクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルのモノマー等が挙げら れ、具体的にはジアクリル酸エチレングリコール、ジメタタリ酸エチレングリコール、ジ アクリル酸 1, 6—へキサンジオール、ジメタクリル酸 1, 6—へキサンジオール、ジァク リル酸グリセリン、ジメタクリル酸グリセリン、ジアクリル酸 1, 10—デカンジオール、ジメ タクリル酸 1, 10—デカンジオール等の 2官能アタリレート、トリアクリル酸トリメチロー ルプロパン、トリメタクリル酸トリメチロールプロパン、トリアタリ酸ペンタエリスリトール、ト リメタクリ酸ペンタエリスリトール、へキサアクリル酸ジペンタエリスリトール、へキサメタ クリル酸ジペンタエリスリトール等の多官能アタリレートなどが挙げられる。これらの中 でもアクリル酸エステルが好ましぐ特に好ましくはエステル部位の炭素数が 1以上、 15以下のアクリル酸エステル又はメタクリル酸アルキルエステルが好ましい。
[0041] 前記紫外線硬化性榭脂の含有量は、特に限定されないが、前記熱可塑性榭脂 10 0重量部に対して 20重量部以上、 55重量部以下が好ましぐ特に 30重量部以上、 4 0重量部以下が好ましい。前記紫外線硬化性榭脂の含有量が前記範囲内であると、 前記榭脂フィルムの接着性の低下や、前記榭脂フィルムと支持基材との密着力が高 すぎることによる前記榭脂フィルムの支持基材からの剥離性の低下を抑えることがで きる。
[0042] 前記紫外線硬化性榭脂に、更に分子内に水酸基を有する紫外線硬化性榭脂のァ クリル酸エステル又はメタクリル酸エステルを併用することで、前記榭脂フィルムの被 着体との密着性や粘接着剤の特性を容易に制御することができる。
また、前記紫外線硬化性榭脂は、特に限定されないが、常温で液状であることが好 ましい。これにより、最低溶融粘度を特に低下させることができ、低温接着性をより向 上できる。常温で液状の紫外線硬化性榭脂としては、前述したアクリル化合物を主成 分とする紫外線硬化性榭脂等が挙げられる。
[0043] また、前記紫外線硬化性榭脂には、更に、光重合開始剤を併用することが好ましい 。これにより、支持基材力 ダイボンド用榭脂フィルムを剥離しにくい場合は紫外線を 照射することでダイボンド用榭脂フィルムの表面を硬化させ剥離を容易にすることが できる。
前記光重合開始剤としては、例えばべンゾフエノン、ァセトフエノン、ベンゾイン、ベ ンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン安息香酸メチル、ベンゾイン安息香酸、ベン ゾインメチルエーテル、ベンジルフィエルサルファイド、ベンジル、ジベンジル、ジァセ チルなどが挙げられる。
[0044] 前記光重合開始剤の含有量は、特に限定されないが、前記紫外線硬化性榭脂 10 0重量部に対して 1重量部以上、 30重量部以下が好ましぐ特に 3重量部以上、 15 重量部以下が好ましい。前記光重合開始剤の含有量が前記範囲内であると、確実 に光重合を開始することができ、また反応性が高くなりすぎることによる保存性の低下 を抑えることができる。
[0045] 前記榭脂フィルムは、特に限定されな!ヽが、前記榭脂フィルムの被着体への密着 性と耐熱性とをより向上することができるため、他の成分としてシァネート基を有する 有機化合物を含むことが好まし 、。
前記シァネート基を有する有機化合物としては、例えばビスフエノール Aジシァネー ト、ビスフエノール Fジシァネート、ビス（4ーシァネートフエ-ル）エーテル、ビスフエノ ール Eジシァネート、シァネートノボラック榭脂等が挙げられる。
[0046] 前記シァネート基を有する有機化合物の含有量は、特に限定されないが、前記熱 可塑性榭脂 100重量部に対して 1重量部以上、 50重量部以下が好ましぐ特に 3重 量部以上、 30重量部以下が好ましい。前記シァネート基を有する有機化合物の含 有量が前記範囲内であると、特に前記榭脂フィルムの密着性及び耐熱性を向上させ る効果が得られる。
[0047] 前記硬化性榭脂がエポキシ榭脂の場合、前記榭脂フィルムは硬化剤 (特に、フエノ ール系硬化剤）を含むことが好ま 、。
前記硬化剤としては、例えばジエチレントリァミン (DETA)、トリエチレンテトラミン（ TETA)、メタキシレンジァミン（MXDA)などの脂肪族ポリアミン、ジアミノジフエ-ル メタン（DDM)、 m—フエ-レンジァミン（MPDA)、ジアミノジフエ-ルスルホン（DDS )などの芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド（DICY)、有機酸ジヒドラジドなどを 含むポリアミンィ匕合物等のアミン系硬ィ匕剤、へキサヒドロ無水フタル酸 (HHPA)、メ チルテトラヒドロ無水フタル酸 (MTHPA)などの脂環族酸無水物 (液状酸無水物）、 無水トリメリット酸 (TMA)、ピロメリト酸ニ無水物（PMDA)、ベンゾフエノンテトラカル ボン酸二無水物（BTDA)等の芳香族酸無水物等の酸無水物系硬化剤、フ ノール 榭脂等のフエノール系硬化剤が挙げられる。これらの中でもフエノール系硬化剤が好 ましぐ具体的にはビス (4—ヒドロキシ一 3, 5—ジメチルフエ-ル)メタン (通称テトラメ チルビスフエノール F)、 4, 4' スルホ -ルジフエノール、 4, 4' イソプロピリデンジ フエノール（通称ビスフエノール A)、ビス（4 ヒドロキシフエ-ル)メタン、ビス（2 ヒド ロキシフエ-ル）メタン、 （2 ヒドロキシフエ-ル）（4 ヒドロキシフエ-ル）メタンおよび これらの内ビス（4 ヒドロキシフエ-ル）メタン、ビス（2 ヒドロキシフエ-ル）メタン、 （ 2 ヒドロキシフエ-ル）（4ーヒドロキシフエ-ル)メタンの 3種の混合物（例えば、本州 化学工業 (株)製、ビスフエノール F D)等のビスフエノール類、 1, 2—ベンゼンジォ ール、 1, 3 ベンゼンジオール、 1, 4 ベンゼンジオール等のジヒドロキシベンゼン 類、 1, 2, 4 ベンゼントリオール等のトリヒドロキシベンゼン類、 1, 6 ジヒドロキシナ フタレン等のジヒドロキシナフタレン類の各種異性体、 2, 2，ービフエノール、 4, 4，一 ビフエノール等のビフエノール類の各種異性体等の化合物が挙げられる。
[0048] 前記エポキシ榭脂の硬化剤（特にフ ノール系硬化剤）の含有量は、特に限定され ないが、前記エポキシ榭脂 100重量部に対して 1重量部以上、 30重量部以下が好ま しぐ特に 3重量部以上、 10重量部以下が好ましい。前記エポキシ榭脂の硬化剤の 含有量が前記範囲内であると、前記榭脂フィルムの耐熱性を向上させることができ、 かつ保存性の低下を抑えることができる。
[0049] 前記榭脂フィルムは、特に限定されな 、が、前記榭脂フィルムの耐熱性をより向上 することができるため、更に充填材を含むことが好ましい。
前記充填材としては、例えば銀、酸化チタン、シリカ、マイ力等の無機充填材、シリ コーンゴム、ポリイミド等の微粒子の有機充填材が挙げられる。これらの中でも、前記 榭脂フィルムの耐熱性をより向上することができるため、無機充填材 (特にシリカフイラ 一）が好ましい。
[0050] 前記充填材 (特に無機充填材)の含有量は、特に限定されな!、が、前記熱可塑性 榭脂 100重量部に対して 1重量部以上、 100重量部以下が好ましぐ特に 10重量部 以上、 50重量部以下が好ましい。前記充填材の含有量が前記範囲内であると、前記 榭脂フィルムの耐熱性及び密着性を向上させることができる。
[0051] 前記充填剤 (特に無機充填剤)の平均粒子径は、特に限定されないが、平均粒子 径 0. 1 μ m以上、 25 μ m以下であること力好ましく特に 0. 5 μ m以上、 20 μ m以下 が好ましい。平均粒子径が前記範囲内であると、前記榭脂フィルムの耐熱性を向上 させることができ、かつ榭脂フィルムの接着性の低下を抑えることができる。ここで平 均粒径はレーザー粒度分布計等によって測定することができる。
[0052] 本発明で用いることができるダイボンド用榭脂フィルムは、例えば前記熱可塑性榭 脂と前記硬化性榭脂とを主成分とし、必要に応じて前述した各成分を適宜配合した 榭脂組成物を、メチルェチルケトン、アセトン、トルエン、ジメチルホルムアルデヒド等 の溶剤に溶解して、榭脂ワニスの状態にした後、コンマコーター、ダイコーター、ダラ ビアコーター等を用いて該樹脂ワニスを支持基材に塗工し、乾燥させ後、支持基材 を除去することによって得ることができる。該支持基材としては、特に限定されないが 、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、テフロン (登録商標）等が挙げられる。
[0053] 前記ダイボンド用榭脂フィルムの厚さは、特に限定されないが、 3 /z m以上、 100 m以下が好ましぐ特に 5 m以上、 75 m以下が好ましい。前記ダイボンド用榭脂 フィルムの厚さが前記範囲内であると、特に前記ダイボンド用榭脂フィルムの厚さ精 度の制御を容易にできる。
[0054] 本発明で用いることができるダイボンド用榭脂フィルムの硬化物の 260°Cにおける 弾性率を IMPa以上、 120MPa以下とするためには、熱時低弾性及び密着性に優 れた前記熱可塑性榭脂 (特にアクリル系榭脂)と耐熱性及び密着性に優れた前記熱 硬化性榭脂 (特にエポキシ榭脂)を併用することが望まし ヽ。使用する熱可塑性榭脂 及び熱硬化性榭脂の種類に応じて併用比率を適宜調整することによって、前記ダイ ボンド用榭脂フィルムの耐熱性、密着性を低下させることなぐ熱時低弾性を有する 前記ダイボンド用榭脂フィルムの硬化物を得ることができ、前記ダイボンド用榭脂フィ ルム内で生じる応力の低減をは力ることができる。
[0055] 次に、ダイボンド用榭脂フィルムを用いた半導体素子の接着方法にっ 、て説明す る。 得られた榭脂フィルムは、半導体素子とプリント配線板、金属製のリードフレーム、 ガラス繊維にエポキシ榭脂を含浸した基板、ポリイミド基板、ビスマレイミドートリアジ ン榭脂基板等の半導体素子搭載用基板の接着に用いることができる。
[0056] 上記半導体素子の接着の条件としては半導体素子と前記半導体素子搭載用基板 を、該榭脂フィルムを介して温度 80°C以上、 200°C以下、時間 0. 1秒以上、 30秒以 下で圧着する。その後必要に応じてワイヤボンディング、封止材により封入を経て半 導体装置を得ることができる。また、本発明のダイボンド用榭脂フィルムは、同様に積 層素子を構成する半導体素子と半導体素子との間の接合に適用してもよい。
[0057] 封止用榭脂組成物 (以下、封止材ともいう）とは、基板に搭載された半導体素子等 の電子部品を封止して半導体装置を形成する榭脂組成物を ヽ、本発明で用いら れる封止用榭脂組成物は、エポキシ榭脂、フエノール榭脂硬化剤、硬化促進剤、無 機充填材を主成分とし、該封止用榭脂組成物の硬化物の 260°Cにおける弾性率が 400MPa以上、 1200MPa以下で、かつ 260°Cにおける熱膨張係数が 20ppm以上 、 50ppm以下であることを特徴とするものである。
ここで、弾性率は以下の方法で測定する。 JIS K 6911に準じ、トランスファ一成 形機を用いて、金型温度 175°C、注入圧力 6. 9MPa、硬化時間 90秒で、 80mm X 10mm X 4mm (厚さ）の封止用榭脂組成物の試験片を成形し、 175°C、 2時間で後 硬化し、 260°Cにて弾性率 (曲げ弾性値とも 、う）を測定する。
また、熱膨張係数は以下の方法で測定する。トランスファー成形機を用いて、金型 温度 175°C、注入圧力 6. 9MPa、硬化時間 90秒で、 10mm X 4mm X 4mm (厚さ） の封止用榭脂組成物の試験片を成形し、 175°C、 2時間で後硬化し、昇温速度 5°C Z分で TMA分析 (熱機械分析)を行い、 TMA曲線から 260°Cにおける熱膨張係数 を得る。
[0058] 本発明の封止用榭脂組成物に用いられるエポキシ榭脂としては、エポキシ基を有 するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を指し、例えば、ビスフエノール型エポキシ 榭脂、ビフエニル型エポキシ榭脂、スチルベン型エポキシ榭脂、ハイドロキノン型ェポ キシ榭脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ榭脂、トリフエノールメタン型ェポキ シ榭脂、フエノールァラルキル型（フエ-レン、ジフエ-レン骨格を含む）エポキシ榭 脂、ナフタレン骨格を含むエポキシ榭脂、ジシクロペンタジェン型エポキシ榭脂等が 挙げられ、これらは単独でも混合して用いてもよい。熱時低弾性を目指すには、ジシ クロペンタジェン型エポキシ榭脂のように柔軟な構造を有する榭脂が好まし 、。しか し、このような熱時低弾性の榭脂は同時に熱時高熱膨張性を有するため、クラック性 が低下する。そのため、無機充填材の増量による低熱膨張化も必要となり、エポキシ 榭脂の低粘度化も重要となる。よって、熱時低弾性かつ熱時低熱膨張を得るには、 ビフエ-ル型エポキシ榭脂、ビスフエノール型エポキシ榭脂、フエノールァラルキル型 エポキシ榭脂等の、熱時の柔軟性と流動性のノ《ランスに優れたエポキシ榭脂を用い ることが好ましい。また、単独ではなく複数のエポキシ榭脂を混合して、柔軟性と流動 性のバランスを取ることも可能である。
[0059] 本発明の封止用榭脂組成物に硬化剤として用いられるフエノール榭脂としては、上 記のエポキシ榭脂と硬化反応をして架橋構造を形成することができる少なくとも一分 子に 2個以上のフエノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を 指し、例えば、フエノールノボラック榭脂、クレゾ一ルノボラック榭脂、フエノールァラル キル (フエ-レン、ビフエ-レン骨格を含む)榭脂、ナフトールァラルキル榭脂、トリフエ ノールメタン樹脂、ジシクロペンタジェン型フエノール榭脂等が挙げられ、これらは単 独で用いても混合して用いてもよい。エポキシ榭脂と同様に、熱時低弾性かつ熱時 低熱膨張を得る為には、フエノールァラルキル榭脂、ナフトールァラルキル榭脂等の 、熱時の柔軟性と流動性のバランスに優れたフエノール榭脂を用いることが好ま ヽ 。また、単独ではなく複数のフエノール榭脂を混合して、柔軟性と流動性のノ ランスを 取ることも可能である。
本発明の封止用榭脂組成物に用いられる全エポキシ榭脂のエポキシ基数 (a)と全 フエノール榭脂のフエノール性水酸基数 (b)の当量比（aZb)としては、好ましくは 0. 5以上、 2以下であり、特に 0. 7以上、 1. 5以下がより好ましい。該当量比が上記範 囲内であると、耐湿性、硬化性などの低下を抑えることができる。
[0060] 前記エポキシ榭脂及びフエノール榭脂硬化剤の含有量は、全封止用榭脂組成物 中に 5重量％以上、 20重量％以下であることが好ましい。該含有量が前記範囲内で あると、熱時の熱膨張係数の増大による耐クラック性の低下や、流動性の低下を抑え ることがでさる。
[0061] 本発明の封止用榭脂組成物に用いられる硬化促進剤としては、前記エポキシ榭脂 とフエノール榭脂との架橋反応の触媒となり得るものを指し、例えば、 1, 8—ジァザビ シクロ（5, 4, 0)ゥンデセン— 7、トリブチルァミン等のアミン化合物、トリフエ-ルホス フィン、テトラフエ-ルホスフォ-ゥム 'テトラフエ-ルポレート塩等の有機リン系化合物 、 2—メチルイミダゾール等のイミダゾールイ匕合物等が挙げられる。しかし、これらに限 定されるものではなぐ単独で用いても併用してもよい。前記硬化剤の含有量は、全 封止用榭脂組成物中 0. 05重量％以上、 2重量％以下であることが好ましい。該含 有量が前記範囲外であると硬化性が低下又は流動性、ポットライフ等が低下する。
[0062] 本発明の封止用榭脂組成物に用いられる無機充填材の種類については特に制限 はなぐ一般に封止材料に用いられているものを使用することができる。例えば溶融 シリカ、結晶シリカ、 2次凝集シリカ、アルミナ、チタンホワイト、水酸ィ匕アルミニウム、タ ルク、クレー、ガラス繊維等の無機充填材が挙げられ、これらは 1種類を単独で用い ても 2種類以上を併用してもよい。特に溶融シリカが好ましい。溶融シリカは、破砕状 、球状のいずれでも使用可能であるが、配合量を高め、かつ封止用榭脂組成物の溶 融粘度の上昇を抑えるためには、球状シリカを主に用いる方がより好ましい。更に球 状シリカの配合量を高めるためには、球状シリカの粒度分布は幅広くすることが望ま しい。
[0063] 全無機充填材の配合量は、成形性、信頼性のバランスから全封止用榭脂組成物 中に 80重量％以上、 95重量％以下が好ましい。無機充填材の配合量が上記範囲 内であると、熱時の熱膨張係数の増大による耐クラック性の低下や、流動性の低下を 抑えることができる。充填材の増量により、熱時弾性率は増大、熱時熱膨張係数は減 少する傾向にあり、熱時低弾性かつ熱時低熱膨張により耐クラック性向上を目指す には、充填材量、エポキシ榭脂、及びフエノール榭脂硬化剤の組み合わせによる配 合のバランスを取ることが重要となる。
[0064] 本発明の封止用榭脂組成物は、エポキシ榭脂、フエノール榭脂硬化剤、硬化促進 剤、無機充填材の他、必要に応じて臭素化エポキシ榭脂、酸化アンチモン、リン化合 物等の難燃剤、酸ィ匕ビスマス水和物等の無機イオン交換体、 yーグリシドキシプロピ ルトリメトキシシラン等のカップリング剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、シリ コーンオイル、シリコーンゴム等の低応力成分、天然ワックス、合成ワックス、高級脂 肪酸及びその金属塩類もしくはパラフィン等の離型剤、酸ィ匕防止剤等の各種添加剤 を適宜配合してもよい。
[0065] 更に、必要に応じて無機充填材をカップリング剤やエポキシ榭脂あるいはフエノー ル榭脂で予め処理して用いてもよぐ処理の方法としては、無機充填材と上記カップ リング剤等を溶媒を用いて混合した後に溶媒を除去する方法や、上記カップリング剤 等を直接無機充填材に添加し、混合機を用いて処理する方法等がある。これら添カロ 剤のなかでも、シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力成分は、添カ卩により、熱 時弾性率は減少、熱時熱膨張係数は増大する傾向にあり、低応力成分の配合量を 適宜調整することで、クラック性を向上させることが可能となるが、その際は、充填材 量、エポキシ榭脂、及びフエノール榭脂硬化剤の組み合わせによるバランスを取るこ とが重要となる。
[0066] 本発明で用いることができる封止用榭脂組成物の硬化物の 260°Cにおける弾性率 力 OOMPa以上、 1200MPa以下とし、かつ 260°Cにおける熱膨張係数が 20ppm 以上、 50ppm以下とするためには、ビフエニル型エポキシ榭脂、ビスフエノール型ェ ポキシ榭脂、フエノールァラルキル型エポキシ榭脂等の熱時の柔軟性と流動性のバ ランスに優れたエポキシ榭脂、及び/又はフエノールァラルキル榭脂、ナフトールァ ラルキル榭脂等の熱時の柔軟性と流動性のノ ランスに優れたフエノール榭脂を用い 、更により広い粒度分布を有する球状シリカを用いることで、全充填材の配合量を全 封止用榭脂組成物中に対して 80重量％以上、 95重量％以下程度に高充填させる ことが望ましい。また、本発明における特定の 260°Cにおける熱膨張係数の上限値を 超えない範囲で、シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力成分を添加して、封止 用榭脂組成物の硬化物の 260°Cにおける弾性率を下げることもできる。
[0067] 半導体素子等の封止材として用いることができる本発明の封止用榭脂組成物は、 エポキシ榭脂、フエノール榭脂、硬化促進剤、無機充填材、その他の添加剤等をミキ サーを用いて常温混合し、ロール、エーダー又は押出機等の混練機で溶融混練し、 冷却後粉砕して得られる。 本発明の封止用榭脂組成物を用いて、半導体素子等の電子部品を封止し、半導 体装置を製造するには、トランスファーモールド、コンプレツシヨンモールド、インジェ クシヨンモールド等の従来力 の成形方法で硬化成形すればよ 、。特に本発明の封 止用榭脂組成物は、低応力性に優れ、耐半田クラック性が良好であるため、半導体 素子又は積層素子を搭載したエリア実装型半導体装置用に最適である。
[0068] 次に、本発明のエリア実装型半導体装置について説明する。本発明のエリア実装 型半導体装置は、ダイボンド用榭脂組成物を介して基板の片面に半導体素子が搭 載され、かつ、封止用榭脂組成物によって実質的に該基板の該半導体素子が搭載 された面のみが封止されたエリア実装型半導体装置であり、上述したダイボンド用榭 脂組成物及び封止用榭脂組成物を用いる。本発明の半導体素子を搭載したエリア 実装型半導体装置の一態様を図 1に示す。図 1においては、半導体装置 8にレジスト 層 7及び半田ボール 6が形成されている力 特にこのような態様に限定されるもので はない。
[0069] また、本発明のエリア実装型半導体装置は、上記半導体素子の上に当該半導体 素子と同一又は異なる 1又は 2以上の半導体素子が更に積層された積層素子構造を 有する積層素子を搭載したエリア実装型半導体装置であってもよい。本発明の積層 素子を搭載したエリア実装型半導体装置の一態様を図 2に示す。図 2においては、 半導体装置 8にレジスト層 7及び半田ボール 6が形成されている力 特にこのような態 様に限定されるものではない。
[0070] 本発明のエリア実装型半導体装置に用いる半導体素子は、特に限定されず、例え ばロジック素子、メモリー素子等の通常の半導体装置に用いられる半導体素子をいう
。また、積層素子における当該半導体素子と異なる半導体素子とは、機能、構造等 が異なる半導体素子であることを意味する。
[0071] このような半導体素子又は積層素子を搭載したエリア実装型半導体装置の製造方 法は特に限定されないが、例えば以下の方法を例示することができる。尚、半導体素 子を搭載したエリア実装型半導体装置の製造方法は図 1、積層素子を搭載したエリ ァ実装型半導体装置の製造方法は図 2を参照して説明する。
[0072] <半導体素子を搭載したエリア実装型半導体装置の製造方法 > (榭脂ペーストによる半導体素子の搭載方法）
半導体素子 4 (半導体素子のサイズ 9mm X 9mm、半導体素子の厚さ 0. 20mm) を、基板 2であるビスマレイミド 'トリアジン榭脂/ガラスクロス基板 (厚さ 0. 36mm,ビ スマレイミド 'トリアジン榭脂は 155pFPBGA (商品名、三菱ガス化学社製）、ソルダー レジストは PSR4000AUS308 (商品名、太陽インキ (株)製)）に接着剤層 3となるダ ィボンド用榭脂ペーストを介して搭載し、オーブンで硬化して半導体素子を搭載した 基板を得る。ダイボンド用榭脂ペーストの硬化条件は室温から 175°Cまで 30分間で 昇温後、 175°Cで 30分間保持する。
[0073] (榭脂フィルムによる半導体素子の搭載方法）
榭脂フィルムの片面に、厚さ 0. 20mmの半導体素子が形成されている半導体ゥェ ハーの裏面 (ICが形成されて ヽな 、面）を 60°Cで貼り付け、榭脂フィルムが接合した 半導体ウェハーを得る。その後ダイシンダフイルムを該榭脂フィルムの上面に貼り付 ける。そして、ダイシングソーを用いて、該榭脂フィルム及びダイシンダフイルムが接 合した半導体ウェハーを半導体素子のサイズが 9mm X 9mmとなるようにスピンドル 回転数が 30, 000rpm、切断速度 50mmZsecでダイシング（切断）する。続いて、 該ダイシングフィルムの榭脂フィルムが貼り付けられて 、な 、面から対応する半導体 素子の中心部分を突き上げてダイシングフィルムを榭脂フィルム力 剥離し、榭脂フ イルムのみが接合した半導体素子を得る。
接着剤層 3となる上記榭脂フィルムが接合した半導体素子 4を、基板 2であるビスマ レイミド 'トリアジン榭脂 Zガラスクロス基板 (厚さ 0. 36mm,ビスマレイミド 'トリアジン 榭脂は 155pFPBGA (商品名、三菱ガス化学社製）、ソルダーレジストは PSR4000 AUS308 (商品名、太陽インキ (株)製)）に 130°C、 IMPaにおいて 1. 0秒間圧着し てダイボンディングし、オーブンで硬化して半導体素子を搭載した基板を得る。榭脂 フィルムの硬化条件は室温から 180°Cまで 30分間で昇温後、 180°Cで 60分間保持 する。
[0074] (封止用榭脂組成物によるパッケージ成形方法）
必要に応じて金ワイヤ 5等によってワイヤボンディング等を行った後、トランスファー 成形機を用いて、金型温度 175°C、注入圧力 6. 9MPa、硬化時間 90秒で、上記榭 脂ペースト又は榭脂フィルムで半導体素子 4を搭載した基板 2を、封止榭脂 1となる 封止用榭脂組成物により 16mm X I 6mm、厚さ 0. 7mmのサイズに封止成形した後 、 175°C、 2時間で後硬化して本発明の半導体素子 4を搭載したエリア実装型半導 体装置 8 (パッケージ)を得る。
本発明のダイボンド用榭脂組成物及び封止用榭脂組成物を用いて製造した半導 体素子を搭載したエリア実装型半導体装置は、回路基板の上に該エリア実装型半導 体素子を半田接合する時に実装温度が従来よりも高い 260°Cであっても、低応力性 に優れ、耐リフロークラック性に優れる。
[0075] <積層素子を搭載したエリア実装型半導体装置の製造方法 >
(榭脂ペースト又は榭脂フィルムによる半導体素子の搭載方法）
本発明の積層素子を搭載したエリア実装型半導体装置 8を製造するには、まず、第 一の半導体素子 4aを基板 2に搭載する。具体的には、半導体素子のサイズを 10m m X 10mm及び厚み 100 μ mとする以外は、上述した「半導体素子を搭載したエリア 実装型半導体装置の製造方法」の「樹脂ペーストによる半導体素子の搭載方法」又 は「榭脂フィルムによる半導体素子の搭載方法」と同様の方法で、第一の半導体素 子 4aを基板 2に搭載する。ここで用いられるダイボンド用榭脂組成物は硬化後に第 一の接着剤層 3aとなる。
別途、半導体素子のサイズを 8mm X 8mm及び厚み 100 mとする以外は、上述 した「榭脂フィルムによる半導体素子の搭載方法」と同様に、積層素子を形成するた めの榭脂フィルムが接合した第二の半導体素子 4bを作製する。ここで、第二の半導 体素子 4bは第一の半導体素子 4aと同一又は異なるものであってよい。
次に、上述した「榭脂フィルムによる半導体素子の搭載方法」と同様の圧着条件で 、上記第一の半導体素子 4aの上に、第二の半導体素子 4bを圧着し、積層素子 9を 搭載した基板を得る。ここで用いられる榭脂フィルムは硬化後に第二の接着剤層 3b となる。
[0076] (封止用榭脂組成物によるパッケージ成形方法）
上記積層素子 9が搭載された基板 2を、上述した「半導体素子を搭載したエリア実 装型半導体装置の製造方法」の「封止用榭脂組成物によるパッケージ成形方法」と 同様に封止榭脂組成物を用いて 16mm X 16mm、厚さ 0. 7mmのサイズに封止成 形及び後硬化し、本発明の積層素子 9を搭載したエリア実装型半導体装置 8を得る。
[0077] 尚、第二の半導体素子 4bを第一の半導体素子 4a上に搭載する方法としては、本 発明の榭脂ペーストを用いてもよいが、榭脂ペーストの積層素子からのはみ出しゃブ リードが発生することによって、ワイヤボンディングによる第一の半導体素子と第二の 半導体素子の電気的接合又は第二の半導体素子と基板との電気的接合に支障をき たす恐れがあるので、積層素子の構成は制限される。このため、第二の半導体素子 を搭載する場合には、榭脂フィルムを接着に用いることが好まし 、。
[0078] また、本発明においては、ノ ッケージの機能設計により、 2以上の半導体素子を積 層した積層素子を形成することもできる。第一の半導体素子 4aと第二の半導体素子 4bに用いる接着剤、並びに、第二の半導体素子に続く半導体素子の接着に用いる 接着剤の物性に関しては、特に限定されないため、本発明の榭脂ペースト又は榭脂 フィルムと異なるものを用いることも可能である。ここで、積層素子の構成からワイヤボ ンデイングによる半導体素子と基板との電気的接合に支障をきたす恐れがある場合 には、はみ出しゃブリードが発生し難い、榭脂フィルム等を用いることが好ましい。
[0079] 本発明の積層素子が搭載されたエリア実装半導体装置においては、基板 2と第一 の接着剤層 3aを介して接する第一の半導体素子 4aへ応力が高くなるため、少なくと も第一の半導体素子 4aの基板 2への接着に用いられる榭脂ペースト又は榭脂フィル ムの硬化物の 260°Cにおける弾性率が IMPa以上、 120MPa以下であることが必要 である。
[0080] また、本発明の積層素子を搭載したエリア実装型半導体装置は、複数の半導体素 子を搭載しているため、半導体素子を搭載したエリア実装型半導体装置よりも、求め られる実装条件が厳しくなる。例えば、 1個の半導体素子を搭載した半導体装置より も半導体素子の厚みが薄くなることによる半導体素子の脆弱化、及び基板面積に対 する第一の半導体素子の占有面積の増大に伴う応力の増大などの問題がある。しか しながら、本発明のダイボンド用榭脂組成物及び封止用榭脂組成物を用いて製造し た積層素子を搭載したエリア実装型半導体装置は、回路基板の上に該エリア実装型 半導体素子を半田接合する時に実装温度が従来よりも高い 260°Cであっても、低応 力性に優れ、耐リフロークラック性に優れる。このような、本発明の積層素子を搭載し たエリア実装型半導体装置は、更なる半導体装置の小型化及び高機能化の要求に 対応することができる。
実施例
[0081] 以下、本発明を実施例にて具体的に説明する力 本発明はこれらの実施例により 限定されるものではな 、。配合割合は重量部とする。
ω榭脂ペーストの作成
表 1の配合量に従い、以下の各成分を常温において混合した後、三本ロール (ロー ル間隔 50 mZ30 m)を用いて室温で 5回混練し、榭脂ペースト P1〜P5を作製 した。この榭脂ペーストを真空チャンバ一にて 2mmHgで 30分間脱泡した後、以下 の方法により各種の特性を評価した。評価結果を表 1に示す。
[0082] <原料成分 >
用いた原料成分は次のとおりである。
•ビスフエノール A型エポキシ榭脂（ジャパンエポキシレジン (株）製、ェピコート 828、 エポキシ当量 190、以下 BPA)
•水添ビスフエノール A型エポキシ榭脂（ジャパンエポキシレジン (株）製、 YX— 8000 、エポキシ当量 206、以下水添 BP A)
'クレジルグリシジルエーテル（阪本薬品工業 (株)製、 m, p— CGE、エポキシ当量 1 65、以下 m, p-CGE)
•下記式（1)で示される繰り返し単位がテトラメチレンオキサイドのジアタリレート (新中 村化学工業 (株）製、 NKエステル A—PTMG65、以下 A—PTMG65)
[0083] [化 1]
CH.=CH-C-0-(CH2-CH2-CH2-CH2-0)fi -C-CH=CH2 ( 1 )
0 0
[0084] ·下記式（2)で示されるビスフエノール Aのプロピレンオキサイド付カ卩物のジァクリレー ト（共栄社ィ匕学 (株)製、ライトアタリレート BP— 4PA、以下 BP— 4PA) [0085] [化 2]
Figure imgf000029_0001
Figure imgf000029_0002
[0086] - 1, 6 へキサンジオールジアタリレート（共栄社ィ匕学 (株)製、ライトエステル 1, 6HX
Aゝ以下 1, 6HX-A)
•4, 4' ビフヱノール (本州化学工業 (株)製、ビフヱノール、水酸基当量 93、以下 B P)
•ジシアンジアミド（以下 DDA)
• 2—フエ-ル 4 メチル 5 ヒドロキシメチルイミダゾール（四国化成工業 (株）製 、キュアゾール 2P4MHZ、以下 2P4MHZ)
•ジクミルパーオキサイド（日本油脂 (株)製、パークミル D、以下開始剤）
'グリシジル基を有するシランカップリング剤 (信越ィ匕学工業 (株)製、 KBM— 403E、 以下エポキシシラン）
'銀粉:平均粒径 3 μ mで最大粒径 30 μ mのフレーク状銀粉
•シリカ：平均粒径 2 μ mで最大粒径 20 μ mの球状シリカ
[0087] <評価方法 >
'粘度: E型粘度計（3° コーン)を用い 25°C、 2. 5rpmでの値を榭脂ペースト作製後 に測定した。粘度が 15〜25Pa' sの場合を合格とした。粘度の単位は Pa' sである。 •弾性率:テフロン (登録商標）シート上に榭脂ペーストを幅 4mm、長さ約 50mm、厚 さ 200 /z mに塗布し、 175度のオーブン中で 30分間硬化した後、榭脂ペースト硬化 物をテフロン (登録商標)シートから剥がし、動的粘弾性測定装置を用いて試験長 20 mm、—100°Cから 330°Cまで昇温速度 5°CZ分、周波数 10Hzで測定し、 260°Cで の貯蔵弾性率を算出した。 [0088] (2)榭脂フィルムの作成
<ダイボンド用榭脂フィルムの榭脂ワニスの調製 >
表 2の配合量に従い、以下の各成分を常温において MEKに溶解し、榭脂固形分 4 0%の榭脂ワニスを得た。
[0089] <原料成分 >
用いた原料成分は次のとおりである。
•アクリル酸エステル共重合体（N, N ジメチルアクリルアミド アタリ口-トリル ェ チルアタリレートーグリシジルメタタリレート共重合体、ナガセケムテックス (株)製、 SG — 80HDR、 Tg : 10。C、重量平均分子量： 350, 000、以下 SG - 80HDR) •クレゾ一ルノボラックエポキシ榭脂（日本化薬 (株）製、 EOCN— 1020— 80、ェポキ シ当量 200gZeq、融点 80。C、以下 EOCN— 1020— 80)
'シァネート榭脂 (バンティコ (株)製、 L—10、以下 L—10)
'シランカップリング剤（信越化学 (株）製、 KBM— 403E、以下 KBM— 403E) .シランカップリング剤（信越ィ匕学 (株)製、 KBM- 573、以下 KBM— 573)
.シランカップリング剤（信越ィ匕学 (株)製、 KBM5103、以下 KBM— 5103) '紫外線硬化性榭脂 (共栄社ィ匕学 (株)製、 1, 6 へキサンジォールジメタタリレート、 ライ卜エステル 1, 6HX、以下 1, 6HX)
'光重合開始剤（チバ 'スペシャルティ'ケミカルズ (株)製、 2, 2ジメトキシキ—ジフエ ニノレエタン一 1—オン、 IG651、以下 IG651)
'硬化促進剤（四国化成 (株)製、イミダゾール化合物、 1B2MZ、以下 1B2MZ) '溶剤（メチルェチルケトン、以下 MEK)
'シリカ（(株)アドマテックス製、 SE— 2050、平均粒径 0. 5 m、最大粒径 5 m、以 TSE- 2050)
[0090] くダイボンド用榭脂フィルムの製造 >
コンマコーターを用いて上述の榭脂ワニスを、支持基材であるポリエチレンテレフタ レートフィルム（王子製紙社製、品番 38RL-07 (L)、厚さ 38 μ m)に塗布した後、 7 0°Cで 10分間乾燥し、支持基材であるポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離し、 厚さ 25 mのダイボンド用榭脂フィルム F1〜F3を得た。以下の方法により得られた ダイボンド用榭脂フィルム F1〜F3の特性を評価した。評価結果を表 2に示す。
[0091] <評価方法 >
•弾性率:前記榭脂フィルムを、 180°Cのオーブン中で 60分間加熱硬化させた後、動 的粘弾性測定装置を用いて試験長 20mm、 一 100°Cから 330°Cまで昇温速度 5°C Z分、周波数 10Hzで測定し、 260°Cでの貯蔵弾性率を算出した。
[0092] (3)封止材用榭脂組成物の作成
表 3の配合に従い、下記の各成分を常温においてミキサーで混合した後、 70〜12 0°Cで 2本ロール (ロール間隔： lmm)により混練し、冷却後粉砕して封止材用榭脂 組成物を作成した。用いた主な原料成分と得られた榭脂組成物の特性評価方法を 以下に示す。評価結果を表 3に示す。
[0093] <封止材用榭脂組成物に用いた原料 >
•エポキシ榭脂 1：ビフエ-ル型エポキシ榭脂（ジャパンエポキシレジン (株)製、 YX4 OOOK、融点 105°C、エポキシ当量 185)
•エポキシ榭脂 2：ビフエ-レン骨格を有するフエノールァラルキル型エポキシ榭脂（ 日本化薬 (株)製、 NC3000P、軟化点 58°C、エポキシ当量 274)
•フヱノ—ル榭脂 1 :ビフ -レン骨格を有するフ ノールァラルキル榭脂（明和化成（ 株）製、 MEH— 7851SS、軟化点 65°C、水酸基当量 203)
'フエノ—ル榭脂 2 :フエノールノボラック榭脂（軟化点 80°C、水酸基当量 105)
•球状溶融シリカ：平均粒径 20 μ m
•カーボンブラック
•カルナバワックス
•シリコ ンゴム：平均粒径 3 μ m (東レ ·ダウコーユング ·シリコーン (株)製、トレフィル E- 500)
[0094] <封止材用榭脂組成物の特性評価方法 >
'スパイラルフロー：低圧トランスファー成形機を用いて、 EMMI— 1— 66に準じたス パイラルフロー測定用の金型に、金型温度 175°C、注入圧力 6. 9MPa、硬化時間 1 20秒の条件で封止材用榭脂組成物を注入し、流動長を測定した。単位は cm。 •TMA (熱機械分析）：トランスファー成形機を用いて、金型温度 175°C、注入圧力 6 . 9MPa、硬化時間 90秒で、 10mm X 4mm X 4mm (厚さ）の封止用榭脂組成物の 硬化物を成形し、 175°C、 2時間で後硬化し、昇温速度 5°CZ分で TMA分析を行つ た。得られた TMA曲線の 60°C及び 260°Cでの熱膨張係数をそれぞれ α 1、 α 2、ま た 60°C及び 260°Cでの TMA曲線と接線の交点温度を読み取り、この温度をガラス 転移温度 (Tg)とした。
•曲げ強度、曲げ弾性率 (260°C) :JIS K 6911に準じ、トランスファ—成形機を用 いて、金型温度 175°C、注入圧力 6. 9MPa、硬化時間 90秒で、 80mm X 10mm X 4mm (厚さ）の封止材用榭脂組成物の試験片を成形し、 175°C、 2時間で後硬化し、 260°Cにて曲げ強度、曲げ弾性率を測定した。
[0095] (4)パッケージ評価方法
(実施例 1〜19、比較例 1〜19)
表 4〜7に従いパッケージ（半導体装置）を組み立て、種々の特性を評価した。評価 結果を表 4〜 7に示す。実施例 1〜8及び比較例 1〜 11は半導体素子を搭載したエリ ァ実装型半導体装置であり、実施例 9〜19及び比較例 12〜19は積層素子を搭載 したエリア実装型半導体装置である。
ノ ッケージを組み立てる方法とパッケージの評価方法を以下に示す。
[0096] <半導体素子を搭載したエリア実装型半導体装置の製造方法 >
(榭脂ペーストによる半導体素子の搭載方法）
半導体素子（半導体素子のサイズ 9mm X 9mm、半導体素子の厚さ 0. 20mm)を 、ビスマレイミド 'トリアジン榭脂,ガラスクロス基板 (厚さ 0. 36mm,ビスマレイミド 'トリ アジン榭脂は 155pFPBGA (商品名、三菱ガス化学社製）、ソルダーレジストは PSR 4000AUS308 (商品名、太陽インキ (株)製)）にダイボンド用榭脂ペーストを介して 搭載し、オーブンで硬化して半導体素子を搭載した基板を得た。ダイボンド用榭脂ぺ 一ストの硬化条件は室温から 175°Cまで 30分間かけて昇温した後、 175°Cで 30分 間保持した。硬化後の榭脂ペーストの厚みは約 20 mであった。
[0097] (榭脂フィルムによる半導体素子の搭載方法）
榭脂フィルムの片面に、厚さ 0. 20mmの半導体素子が形成されている半導体ゥェ ハーの裏面 (ICが形成されて 、な 、面）を 60°Cで貼り付けし、榭脂フィルムが接合し た半導体ウェハーを得た。その後ダイシンダフイルムを該榭脂フィルムの上面に貼り 付けた。そして、ダイシングソーを用いて、該榭脂フィルム及びダイシンダフイルムが 接合した半導体ウェハーを半導体素子のサイズが 9mm X 9mmとなるようにスピンド ル回転数 30, OOOrpm、切断速度 50mmZsecで、ダイシング (切断）した。続いて、 該ダイシングフィルムの榭脂フィルムが貼り付けられて 、な 、面から対応する半導体 素子の中央部分を突上げてダイシンダフイルムを榭脂フィルム力 剥離し、榭脂フィ ルムのみが接合した半導体素子を得た。
上記榭脂フィルムが接合した半導体素子を、ビスマレイミド 'トリアジン榭脂 Zガラス クロス基板 (厚さ 0. 36mm,ビスマレイミド 'トリアジン榭脂は 155pFPBGA (商品名、 三菱ガス化学社製）、ソルダーレジストは PSR4000AUS308 (商品名、太陽インキ（ 株）製））に 130°C、 IMPaにおいて 1. 0秒間圧着してダイボンディングし、オーブン で硬化して半導体素子を搭載した基板を得た。榭脂フィルムの硬化条件は室温から 180°Cまで 30分で昇温し、 180°Cで 60分間保持した。
[0098] (封止用榭脂組成物によるパッケージ成形方法）
トランスファー成形機を用いて、金型温度 175°C、注入圧力 6. 9MPa、硬化時間 9 0秒で、上記榭脂ぺ—スト又は榭脂フィルムで半導体素子を搭載した基板を、封止用 榭脂組成物により、 16mm X 16mm,厚さ 0. 7mmのサイズに封止成形した後、 175 °C、 2時間で後硬化して半導体素子を搭載したエリア実装型半導体装置 (パッケージ )のサンプルを得た。同様にして該サンプルを 2セット（16個 X 2)用意した。
[0099] <積層素子を搭載したエリア実装型半導体装置の製造方法 >
(榭脂ペースト又は榭脂フィルムによる半導体素子の搭載方法）
半導体素子のサイズを 10mm X 10mm及び厚み 100 μ mとした以外は、上述した 「半導体素子を搭載したエリア実装型半導体装置の製造方法」の「榭脂ペーストによ る半導体素子の搭載方法」又は「榭脂フィルムによる半導体素子の搭載方法」と同様 の方法で、第一の半導体素子を基板に搭載した。
別途、半導体素子のサイズを 8mm X 8mm及び厚み 100 mとした以外は、上述 した「榭脂フィルムによる半導体素子の搭載方法」と同様に、積層素子を形成するた めの榭脂フィルムが接合した第二の半導体素子を作製した。ここで、第二の半導体 素子は第一の半導体素子と同一の半導体素子である。
次に、上述した「榭脂フィルムによる半導体素子の搭載方法」と同様の圧着条件で 、上記第一の半導体素子の上に、第二の半導体素子を圧着し、積層素子を搭載した 基板を得た。
[0100] (封止用榭脂糸且成物によるパッケージ成形方法）
上記積層素子が搭載された基板を、上述した「半導体素子を搭載したエリア実装型 半導体装置の製造方法」の「封止用榭脂組成物によるパッケージ成形方法」と同様 に封止榭脂組成物を用いて 16mm X 16mm、厚さ 0. 7mmのサイズに封止成形及 び後硬化し、積層素子を搭載したエリア実装型半導体装置 (パッケージ)のサンプル を得た。同様にして該サンプルを 2セット（16個 X 2)用意した。
[0101] <耐リフロークラック性評価方法 >
各 1セット（16個）のサンプルを 60°C、相対湿度 60%の環境下で 120時間加湿処 理し、その後 IRリフロー（260°C)で 10秒間処理した。また、他の 1セット（16個）のサ ンプルを 85°C、相対湿度 60%の環境下で 168時間加湿処理し、その後 IRリフロー（ 260°C)で 10秒間処理した。処理した各サンプルを超音波探傷装置にて観察し、内 部クラック及び界面剥離の有無を調べた。内部クラック又は界面の剥離が 1つでも見 つかったものは不良とし、不良パッケージの個数 (n個）を「nZl6」と表 4〜7に表示 した。
[0102] [表 1]
表 1
Figure imgf000035_0001
[0103] [表 2]
表 2
Figure imgf000035_0002
[0104] [表 3] 表 3
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4]
表 4 ^a
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〔s01c
表 5
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表 6
〔¾010
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産業上の利用可能性
本発明により得られるダイボンド用榭脂組成物及び封止用榭脂組成物を用いた半 導体装置は、低応力性に優れ、耐半田クラック性が良好である。そのため、プリント配 線板や金属リードフレーム等の基板の片面に半導体素子又は積層素子を搭載し、 実質的に該半導体素子又は積層素子の搭載面側のみを榭脂封止された、いわゆる エリア実装型半導体装置に対して、本発明により得られるダイボンド用榭脂組成物及 び封止用榭脂組成物を適用することで、半導体素子又は積層素子を搭載したエリア 実装型半導体装置の信頼性を向上させることが可能である。

Claims

請求の範囲
[1] ダイボンド用榭脂組成物を介して基板の片面に半導体素子が搭載され、かつ、封 止用榭脂組成物によって実質的に該基板の該半導体素子が搭載された面のみが封 止されるエリア実装型半導体装置であって、前記ダイボンド用榭脂組成物の硬化物 の 260°Cにおける弾性率が IMPa以上、 120MPa以下であり、前記封止用榭脂組 成物の硬化物の 260°Cにおける弾性率力 OOMPa以上、 1200MPa以下で、かつ 260°Cにおける熱膨張係数が 20ppm以上、 50ppm以下であることを特徴とするエリ ァ実装型半導体装置。
[2] 前記ダイボンド用榭脂組成物を介して基板の片面に搭載された半導体素子の上に 、当該半導体素子と同一又は異なる 1又は 2以上の半導体素子が更に積層された積 層素子構造を有する、請求項 1に記載のヱリア実装型半導体装置。
[3] ダイボンド用榭脂組成物を介して基板の片面に半導体素子が搭載され、かつ、封 止用榭脂組成物によって実質的に該基板の該半導体素子が搭載された面のみが封 止されるエリア実装型半導体装置に用いられるダイボンド用榭脂組成物であって、該 ダイボンド用榭脂組成物の硬化物の 260°Cにおける弾性率が IMPa以上、 120MP a以下であることを特徴とするダイボンド用榭脂組成物。
[4] 前記エリア実装型半導体装置が、前記ダイボンド用榭脂組成物を介して基板の片 面に搭載された半導体素子の上に、当該半導体素子と同一又は異なる 1又は 2以上 の半導体素子が更に積層された積層素子構造を有する、請求項 3に記載のダイボン ド用榭脂組成物。
[5] ダイボンド用榭脂組成物を介して基板の片面に半導体素子が搭載され、かつ、封 止用榭脂組成物によって実質的に該基板の該半導体素子が搭載された面のみが封 止されるエリア実装型半導体装置に用いられる封止用榭脂組成物であって、該封止 用榭脂組成物の硬化物の 260°Cにおける弾性率が 400MPa以上、 1200MPa以下 で、かつ 260°Cにおける熱膨張係数が 20ppm以上、 50ppm以下であることを特徴と する封止用榭脂組成物。
[6] 前記エリア実装型半導体装置が、前記ダイボンド用榭脂組成物を介して基板の片 面に搭載された半導体素子の上に、当該半導体素子と同一又は異なる 1又は 2以上 の半導体素子が更に積層された積層素子構造を有する、請求項 5に記載の封止用 榭脂組成物。
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