WO2018150779A1 - 樹脂組成物、樹脂シート及び半導体装置並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents

樹脂組成物、樹脂シート及び半導体装置並びに半導体装置の製造方法 Download PDF

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WO2018150779A1
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須藤　信博
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京セラ株式会社
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    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape

Definitions

  • the present invention relates to a resin composition, a resin sheet, a semiconductor device, and a method for manufacturing the semiconductor device.
  • semiconductor packages such as LOC (Lead on Chip), QFP (Quad Flat Package), CSP (Chip Size Package), BGA (Ball Grid Array) and the like have been developed. More recently, flip-chips of a so-called face-down type package, a wafer level CSP, and the like have been developed in which the circuit surface of a semiconductor element is mounted facing the wiring board side.
  • Patent Document 1 discloses a sealing resin sheet obtained by laminating a plurality of resin sheets made of an epoxy resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, a curing catalyst (or a curing accelerator), and an inorganic filler, and thermocompression bonding. Is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a sheet-like sealing material having a thickness of 3.0 mm or less made of a thermosetting resin composition that is softened or melted at 70 to 150 ° C.
  • Patent Document 3 we have proposed a sealing resin sheet that is excellent in handleability even when the thickness is reduced and that is suitable as a sealing material for compression molding of a thinned semiconductor element. .
  • the sealing resin sheet of Patent Document 1 warps the molded product when the package or wafer size is increased (the warping can be improved by adding a large amount of an inorganic filler such as silica, for example). In this case, however, the increase in melt viscosity causes problems such as poor filling as described above.
  • Patent Document 2 can sufficiently cope with a large-sized package or the like, if the sheet thickness is reduced to about 0.5 mm in order to make it thinner, it tends to break. Carrying into the mold becomes difficult.
  • Patent Document 3 improves the reliability of the molded semiconductor product, the warping level is not sufficiently satisfactory when sealed with a wafer size.
  • the present invention provides a resin sheet suitable for sealing a semiconductor element and a resin used as a material for the resin sheet, which has good handleability and moldability even when the thickness is reduced and can maintain flexibility for a long period of time.
  • An object is to provide a composition. It is another object of the present invention to provide a resin-encapsulated semiconductor device which is sealed using this resin sheet and has good warpage and excellent product reliability.
  • the present inventors have used a specific dispersant in combination with a specific epoxy resin, so that the handleability and the warp level after molding are reduced even when the thickness is reduced.
  • the present invention has been completed by finding that a resin sheet that is good and that retains flexibility over a long period of time can be obtained.
  • the resin composition of the present invention comprises (A) an epoxy resin containing a naphthalene diepoxy resin, (B) a phenol resin curing agent, (C) a curing accelerator, (D) an inorganic filler, E) a polymeric ionic dispersant as an essential component, and an elevated flow viscosity measured in a temperature of 175 ° C. and a load of 10 kg (under an environment of shear stress of 1.23 ⁇ 10 5 Pa) is 1 to 200 Pa.
  • -It is characterized by being s.
  • the resin sheet of the present invention is a sheet-like molded body made from the resin composition of the present invention.
  • the semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a semiconductor element fixed on a substrate and a sealing resin for sealing the semiconductor element, wherein the sealing resin is a resin composition of the present invention. It is a cured product.
  • the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is sealed by covering the semiconductor element fixed on the substrate with the resin sheet of the present invention and curing the resin sheet in close contact with the semiconductor element by heating. It is characterized by.
  • a resin sheet that has good handleability and moldability and that retains flexibility over a long period of time can be obtained, and a semiconductor element can be efficiently formed by a compression molding method, and It can be sealed well.
  • the resin sheet of the present invention since the resin sheet of the present invention is used, the semiconductor element can be efficiently and satisfactorily sealed, and the semiconductor device obtained thereby has high quality and high reliability. It can be a thing with sex.
  • the (A) component epoxy resin used in the present embodiment contains a naphthalene diepoxy resin, and the naphthalene diepoxy resin is a bifunctional epoxy resin having a structure represented by the following chemical formula (1). It is.
  • the epoxy resin as component (A) is preferably a liquid epoxy resin.
  • This component (A) epoxy resin is low in hygroscopicity, good curability, high heat resistance, and environmental friendliness (compatible with lead-free solder, non-halogen flame retardant), similar to general sealing epoxy resins.
  • it can be used together with the polymer ion dispersant of the component (E) described later, so that even if the inorganic filler of the component (D) is highly filled It is a component that can easily maintain the melt viscosity of the resin composition within a suitable range.
  • This component (A) epoxy resin preferably has a viscosity at 50 ° C. of 0.6 Pa ⁇ s or less. This is because if the viscosity exceeds 0.6 Pa ⁇ s, the inorganic filler cannot be highly filled, and the melt viscosity of the resin composition may increase, which may make handling difficult.
  • a naphthalene diepoxy resin may be used alone to form an epoxy resin of the component (A), or another epoxy resin may be mixed and used as an epoxy resin of the component (A). It is good.
  • other epoxy resins can be blended regardless of crystalline or non-crystalline.
  • naphthalene diepoxy resin in the epoxy resin of (A) component, and it is more preferable to contain 70 mass% or more.
  • epoxy resins include, for example, biphenyl epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, and bisphenol S.
  • phenol resin curing agent of component (B) used in this embodiment include compounds having a phenolic hydroxyl group that can be cured by reacting with the epoxy group of the epoxy resin of component (A).
  • examples include phenolic resin curing agents for resins.
  • the phenol resin curing agent of component (B) is not particularly limited as long as it has two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule that can react with the epoxy group in the epoxy resin of component (A). Can be used.
  • the (B) component phenol resin curing agent examples include phenol novolac resins and cresol novolac resins such as phenol novolac resins and cresol novolac resins obtained by reacting phenols such as phenol and alkylphenol with formaldehyde or paraformaldehyde, Modified novolak phenol resin, epoxidized or butylated novolak phenol resin, dicyclopentadiene modified phenol resin, paraxylene modified phenol resin, phenol aralkyl resin, naphthol aralkyl resin, triphenolalkane phenol resin, polyfunctional phenol Examples thereof include resins. These may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.
  • the blending amount of the (B) component phenolic resin curing agent is the number of phenolic hydroxyl groups (b) of the (B) component phenolic resin curing agent with respect to the epoxy group number (a) of the (A) component epoxy resin.
  • a range in which the ratio (b) / (a) is 0.3 to 1.5 is preferable, and a range in which the ratio (b) / (a) is 0.5 to 1.2 is more preferable.
  • the ratio (b) / (a) is less than 0.3, the moisture resistance reliability of the cured product is lowered.
  • the ratio (b) / (a) is more than 1.5, the strength of the cured product is lowered.
  • the (C) component curing accelerator used in the present embodiment is a component that accelerates the curing reaction of the (A) component epoxy resin and the (B) component phenol resin curing agent.
  • a known curing accelerator can be used without particular limitation as long as it exhibits the above-described action.
  • curing accelerator for component (C) examples include 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-isopropylimidazole, 2-undecylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2,4-dimethyl.
  • Imidazole 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 4-methylimidazole, 4-ethylimidazole, 2-phenyl-4-hydroxymethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2 -Methylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-undecylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2 -Phenylimida Imidazoles such as 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole; , 8-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7 (
  • Diazabicyclo compounds such as undecene-7 and their salts; tertiary amines such as triethylamine, triethylenediamine, benzyldimethylamine, ⁇ -methylbenzyldimethylamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, tris (dimethylaminomethyl) phenol Trimethylphosphine, triethyl Ruphosphine, tributylphosphine, diphenylphosphine, triphenylphosphine, tri (p-methylphenyl) phosphine, tri (nonylphenyl) phosphine, methyldiphenylphosphine, dibutylphenylphosphine, tricyclohexylphosphine, bis (diphenylphosphino) methane, 1 And organic phosphine compounds such as 2-bis (diphenylphosphino) ethane. Among these, imidazoles are preferable from the
  • the blending amount of the curing accelerator of the component (C) is preferably in the range of 0.1 to 5% by mass with respect to the entire resin composition. If the blending amount is less than 0.1% by mass, the curing is not sufficiently promoted. Conversely, if the blending amount exceeds 5% by mass, the moisture resistance reliability of the molded product may be lowered.
  • the component (D) inorganic filler used in the present embodiment is a component that is filled in a resin composition to improve the viscosity of the resin composition and to improve the handleability and moldability when used as a resin sheet to be described later. It is.
  • the inorganic filler of component (D) any known inorganic filler that is generally used in this type of resin composition can be used without any particular limitation.
  • the inorganic filler of component (D) is, for example, fused silica, crystalline silica, crushed silica, synthetic silica, oxide powder such as alumina, titanium oxide, magnesium oxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide. And nitride powders such as boron nitride, aluminum nitride, and silicon nitride.
  • oxide powder such as alumina, titanium oxide, magnesium oxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide.
  • nitride powders such as boron nitride, aluminum nitride, and silicon nitride.
  • silica powder is preferable among the above examples, fused silica is more preferable, and spherical fused silica is particularly preferable. Further, fused silica and silica other than fused silica can be used in combination. In that case, the proportion of silica other than fused silica is preferably less than 30% by mass of the entire silica powder.
  • the (D) component inorganic filler preferably has an average particle size of 0.5 to 40 ⁇ m, more preferably 5 to 30 ⁇ m. Further, the maximum particle size of the inorganic filler of component (D) is more preferably 105 ⁇ m or less.
  • the average particle size is less than 0.5 ⁇ m, the fluidity of the resin composition is lowered, and the moldability may be impaired. If the average particle size exceeds 40 ⁇ m, the molded product obtained by curing the resin composition may be warped or the dimensional accuracy may be reduced. On the other hand, if the maximum particle size exceeds 105 ⁇ m, the moldability of the resin composition may be lowered.
  • the average particle diameter of the inorganic filler of the component (D) can be determined by, for example, a laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus, and the average particle diameter is an integrated volume in the particle size distribution measured by the apparatus. Is the particle size (d50) at which 50%.
  • the blending amount of the inorganic filler of component (D) is preferably in the range of 70 to 95% by mass, and more preferably in the range of 75 to 90% by mass with respect to the entire resin composition. If the blending amount is less than 70% by mass, the linear expansion coefficient of the resin composition increases, and the dimensional accuracy, moisture resistance, mechanical strength, and the like of the molded product decrease. Further, when the blending amount exceeds 95% by mass, the resin sheet obtained by molding the resin composition is easily cracked, the melt viscosity of the resin composition is increased and the fluidity is lowered, and the moldability is increased. There is a risk of lowering.
  • the (E) component polymeric ionic dispersant used in this embodiment is an ionic compound that suppresses and disperses the aggregation of the (D) component inorganic filler in the resin composition.
  • the polymer means an oligomer having a molecular weight of about 2,000 or more.
  • a cationic, anionic or amphoteric ion can be used as the polymer ion dispersing agent of the component (E).
  • a dispersant having a polycarboxylic acid or polyamine structure is preferable.
  • cationic dispersant those having a polyamine structure are preferable.
  • examples of commercially available polymer ion dispersants having a polyamine structure include, for example, KD-1 (trade name) manufactured by Croda Japan Co., Ltd.
  • polymer ion dispersant having a polycarboxylic acid structure for example, KD-9 (trade name) manufactured by Croda Japan Co., Ltd. may be mentioned.
  • KD-9 trade name
  • the polymeric ion dispersing agent of a component may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.
  • the melt viscosity of the composition when highly filled with the inorganic filler of component (D) is suitable It becomes easy to maintain in the range.
  • the resin composition of such a composition is used, the curvature after hardening of the shape
  • the blending amount of the polymer ion dispersant as the component (E) is preferably in the range of 0.05 to 5% by mass, preferably 0.1 to 2% by mass with respect to the entire resin composition. A range is more preferred. If the amount is less than 0.05% by mass, the above effect cannot be obtained sufficiently. If the amount exceeds 5% by mass, the resin sheet becomes sticky and it may be difficult to release from the mold.
  • components generally blended in this type of resin composition within a range not impairing the performance of the present embodiment such as coupling agents; synthetic waxes, Release agent such as natural wax, higher fatty acid, metal salt of higher fatty acid; colorant such as carbon black and cobalt blue; low stress imparting agent such as silicone oil and silicone rubber; hydrotalcite; ion scavenger can do.
  • an epoxy silane, amino silane, ureido silane, vinyl silane, alkyl silane, organic titanate, aluminum alcoholate, or the like is used as the coupling agent. These may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them.
  • this coupling agent is preferably an aminosilane coupling agent, and in particular, ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, ⁇ -aminopropyl. Methyldimethoxysilane, ⁇ -aminopropylmethyldiethoxysilane and the like are preferable.
  • the blending amount of the coupling agent is preferably in the range of 0.01% by mass to 3% by mass of the entire resin composition, and more preferably in the range of 0.1% by mass to 1% by mass. If it is less than 0.01% by mass of the entire resin composition, it is not very effective for improving moldability. Conversely, if it exceeds 3% by mass, foaming may occur during molding and voids or surface swelling may occur in the molded product. is there.
  • the resin composition of the present embodiment includes (A) an epoxy resin containing a naphthalene diepoxy resin, (B) a phenol resin curing agent, (C) a curing accelerator, (D) an inorganic filler, and (E) a polymer.
  • An ionic dispersant is contained as an essential component.
  • various components to be blended as necessary can be blended.
  • This resin composition has a high flow viscosity of 1 to 200 Pa ⁇ s.
  • the Koka flow viscosity By setting the Koka flow viscosity within the above range, good moldability can be obtained.
  • this viscosity is less than 1 Pa ⁇ s, there is a high concern about the generation of internal voids, and when it exceeds 200 Pa ⁇ s, appearance defects such as unfilling may occur.
  • the elevated flow viscosity of the resin composition is a melt measured using a flow characteristic evaluation apparatus at a temperature of 175 ° C. and a load of 10 kg (in an environment of a shear stress of 1.23 ⁇ 10 5 Pa). Viscosity.
  • examples of the flow characteristic evaluation apparatus include a flow tester CFT-500 (trade name) manufactured by Shimadzu Corporation.
  • This resin composition is obtained by preparing as follows, for example. First, (A) an epoxy resin containing a naphthalene diepoxy resin, (B) a phenol resin curing agent, (C) a curing accelerator, (D) an inorganic filler, (E) a polymer ion dispersant, and the above-described necessity Various components to be blended according to the above are sufficiently mixed (dry blended) with a mixer or the like, then melt-kneaded with a kneading apparatus such as a hot roll or a kneader, cooled, and then pulverized to an appropriate size.
  • a kneading apparatus such as a hot roll or a kneader
  • the pulverization method is not particularly limited, and a general pulverizer such as a speed mill, a cutting mill, a ball mill, a cyclone mill, a hammer mill, a vibration mill, a cutter mill, and a grinder mill can be used.
  • a speed mill is preferable.
  • the pulverized product can then be prepared as a particle aggregate having a predetermined particle size distribution by sieving classification, air classification or the like.
  • the resin sheet of this embodiment is a sheet-like molded body obtained by using the epoxy resin composition prepared as described above as a material and molding it into a sheet.
  • This resin sheet can be obtained by, for example, heating and melting the resin composition of the present embodiment between pressure members and compressing the resin composition into a sheet shape. More specifically, after the resin composition is supplied on a heat-resistant release film such as a polyester film so as to have a substantially uniform thickness, a roll is formed while heating and softening the resin layer. And rolling by hot pressing. At that time, a heat-resistant film such as a polyester film is also disposed on the resin layer.
  • the resin layer is cooled and solidified, the heat-resistant film is peeled off, and further cut into a desired size and shape as necessary. Thereby, the resin sheet of arbitrary magnitude
  • the heating temperature for softening the resin layer is usually about 80 to 150 ° C.
  • the heating temperature is less than 80 ° C., the melt mixing becomes insufficient.
  • the heating temperature exceeds 150 ° C., the curing reaction proceeds so much that the moldability may be lowered during the heat curing.
  • This resin sheet preferably has a melt viscosity of 2 to 50 Pa ⁇ s measured by a Koka flow tester under the conditions of a temperature of 175 ° C. and a load of 10 kg (shear stress of 1.23 ⁇ 10 5 Pa). More preferably, it is ⁇ 20 Pa ⁇ s. If the melt viscosity is less than 2 Pa ⁇ s, burrs are likely to occur, and if it exceeds 50 Pa ⁇ s, the filling property is lowered, and voids or unfilled portions may be generated.
  • This resin sheet is suitable for sealing a component such as a semiconductor element, and is provided by appropriately adjusting its size according to the size of the component to be sealed.
  • the size of the resin sheet can be arbitrarily created, but is preferably 200 ⁇ 200 mm to 600 ⁇ 600 mm, for example.
  • the resin sheet preferably has a thickness of 0.1 to 2 mm. If the thickness is 0.1 mm or more, there is no risk of cracking, excellent handleability, and easy loading into a compression molding die. Further, if the thickness is 2 mm or less, the melting of the resin sheet in the mold is delayed at the time of semiconductor sealing, and molding does not become defective.
  • the resin-encapsulated semiconductor device of this embodiment can be manufactured by sealing a semiconductor element fixed on a substrate by compression molding using the resin sheet.
  • an example of the method will be described.
  • a substrate on which a semiconductor element is mounted is covered with a resin sheet so as to be sandwiched between the two resin sheets, and is placed at a predetermined position in a cavity of a compression molding die. And compression molding at a predetermined pressure.
  • the molding conditions are preferably a temperature of 100 to 190 ° C. and a pressure of 4 to 12 MPa.
  • post-curing is performed at a temperature of 130 to 190 ° C. for about 2 to 8 hours. By this heat curing, the resin sheet is in close contact with the semiconductor element and cured, and a resin-encapsulated semiconductor device in which the semiconductor element is sealed so as not to come into contact with the external atmosphere can be manufactured.
  • the semiconductor device obtained in this way is sealed by compression molding using a resin sheet that is easy to handle even if it is thin and has excellent moldability, so it has high quality and high reliability even if it is thin. be able to.
  • the semiconductor element sealed in the semiconductor device of this embodiment is not particularly limited because it may be a known semiconductor element, and examples thereof include ICs, LSIs, diodes, thyristors, transistors, and the like.
  • ICs integrated circuits
  • LSIs semiconductor-on-insulator-on-insulator-on-insulator-on-insulator-on-insulator-on-insulator-on-insulator-on-insulator-odes, thyristors, transistors, and the like.
  • the manufacture of a semiconductor device using the above resin sheet The method is particularly useful.
  • Examples 1 to 5 Comparative Examples 1 to 6
  • Each raw material was mixed at room temperature so as to have the composition (mass%) shown in Table 1, and then heated and kneaded at 80 to 130 ° C. using a hot roll. After cooling, an epoxy resin composition was prepared by pulverization using a speed mill.
  • the obtained epoxy resin composition was sandwiched between release films made of polyester, placed between hot plates at 80 ° C., and heated and pressurized at a pressure of 10 MPa for 1 minute to prepare a resin sheet having a thickness of 0.5 mm. ,
  • the semiconductor chip was sealed using the obtained resin sheet. That is, first, a 150 mm ⁇ 30 mm sheet was cut out from the obtained resin sheet. The cut out resin sheet is placed in a compression mold, a substrate on which a semiconductor chip is mounted is overlaid thereon, and the resin sheet is further overlaid thereon, under a pressure of 8.0 MPa, at 175 ° C. for 30 minutes. Compression molding was performed under conditions. Thereafter, post-curing was performed at 175 ° C. for 4 hours to manufacture a semiconductor device.
  • Epoxy resin Naphthalene diepoxy resin HP-4032D (manufactured by DIC Corporation, trade name)
  • Naphthalene skeleton type tetrafunctional epoxy resin HP-4700 (manufactured by DIC Corporation, trade name)
  • Biphenyl type epoxy resin YX-4000H (Mitsubishi Chemical Corporation, trade name)
  • Orthocresol type epoxy resin CNE-2000ELB (Changchun Japan Co., Ltd., trade name)
  • Phenolic resin curing agent Phenol novolac type phenolic resin: BRG-557 (trade name, manufactured by Showa Polymer Co., Ltd.) Triphenolmethane type phenol resin: MEH-7500 (Madewa Kasei Co., Ltd., trade name)
  • Curing accelerator Imidazole: 2P4MHZ (trade name, manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.)
  • Fused silica 1 Inorganic filler Fused silica 1: FB-75 (trade name, manufactured by DENKA CORPORATION) Fused silica 2: FB-55 (Denka Co., Ltd., trade name) Fused silica 3: SC-4500SQ (trade name, manufactured by Admatechs) Crystalline silica: Crystallite 5X (product name)
  • Silane coupling agent Z-6883 (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., trade name: 3-phenylaminopropyltrimethoxysilane)
  • Colorant MA-600 (Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: carbon black)
  • Silicone oil SF-8421 (trade name, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.)
  • ⁇ Resin sheet> Flexibility Cut out a resin sheet with a width of 10 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.5 mm, clamp a 15 mm portion from one end, set it on a pedestal, and set it to a height of 18 mm. The time until contact with the upper surface was measured (initial). From the viewpoint of workability, the flexibility is preferably less than 600 seconds, and more preferably less than 300 seconds.
  • Tg Glass transition point
  • TMA thermal analyzer
  • the resin composition is compression molded to a cured product of 300 ⁇ m thickness at a molding temperature of 150 ° C. and a molding pressure of 100 kg / cm 2 for 10 minutes. The presence or absence of unfilled was confirmed.
  • the resin sheet of this example had flexibility even when left at room temperature for a long time, and had good handleability. Moreover, the curvature after hardening was small and the handleability was favorable.
  • the semiconductor device manufactured using the resin sheet has obtained good results in any of the MSL test, the pressure cooker test, and the highly accelerated life test, and has high reliability as a resin-encapsulated semiconductor device. It has been confirmed that it has.
  • the resin sheet of the present invention is excellent in handleability and moldability even when the thickness is reduced. Therefore, it is useful as a sealing material for compression molding of a thinned semiconductor element, and a high-quality and highly reliable resin-encapsulated semiconductor device can be manufactured. In addition to the semiconductor element, it can be used as a resin sheet for sealing components and the like so as not to be exposed to the external environment.

Abstract

厚さが薄くなっても取り扱い性や成形性が良好で、かつ長期に亘って柔軟性が保持できる、半導体素子の封止に好適な樹脂シート、及び該樹脂シートを用いて製造される半導体装置を提供する。（Ａ）ナフタレンジエポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤と、（Ｃ）硬化促進剤と、（Ｄ）無機充填材と、（Ｅ）高分子イオン系分散剤と、を必須成分とし、高化式フロー粘度が１～２００Ｐａ・ｓである樹脂組成物を用いて得られる樹脂シート、及び該樹脂シートを用いて半導体素子を封止した樹脂封止型半導体装置。

Description

樹脂組成物、樹脂シート及び半導体装置並びに半導体装置の製造方法
　本発明は、樹脂組成物、樹脂シート及び半導体装置並びに該半導体装置の製造方法に関する。
　電子機器に用いられる電子部品として、半導体素子を樹脂封止して得られた半導体パッケージがある。従来、この半導体パッケージは、一般に、固形のエポキシ樹脂封止材を用いたトランスファー成形により製造されている。近年、電子機器の小型化、軽量化に伴い、電子部品の配線基板への高密度実装が要求されるようになり、半導体パッケージにおいても小型化、薄型化、軽量化が進められている。
　具体的には、ＬＯＣ（Ｌｅａｄ　ｏｎ　Ｃｈｉｐ）、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ　Ｆｌａｔ　Ｐａｃｋａｇｅ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ　Ｓｉｚｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）等の半導体パッケージが開発されている。さらに最近では、半導体素子の回路面を配線基板側に向けて搭載する、いわゆるフェイスダウン型パッケージのフリップチップやウエハレベルＣＳＰ等も開発されてきている。
　このように半導体パッケージの小型化、薄型化等の進展に伴い、従来のトランスファー成形では対応できない場合が生じてきた。すなわち、半導体パッケージが薄くなると、硬化後の特性等を考慮して、封止材中に配合している無機充填材の割合を多くする場合が多い。ところが、無機充填材の割合が多くなると、トランスファー成形時の封止材の溶融粘度が高くなり、封止材の充填性が低下する。その結果、充填不良、成形物中のボイドの残存、ワイヤ流れ（ボンディングワイヤの変形・破損）及びステージシフトの増大等が生じ、成形品の品質が低下する。
　そこで、トランスファー成形に代わる封止方法として、コンプレッション（圧縮）成形法の適用が検討され、これに用いるシート状の封止材料が種々提案されている。例えば、特許文献１には、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化触媒（又は硬化促進剤）及び無機フィラーを含有するエポキシ樹脂組成物からなる樹脂シートを複数枚積層し、加熱圧着した封止用樹脂シートが開示されている。
　特許文献２には、７０～１５０℃で軟化又は溶融する熱硬化性樹脂組成物からなる厚さ３．０ｍｍ以下のシート状の封止材料が開示されている。また、我々は特許文献３のように、厚さが薄くなっても取り扱い性に優れ、薄型化された半導体素子のコンプレッション成形用封止材料として好適な、封止用樹脂シートを提案している。
　しかしながら、特許文献１の封止用樹脂シートは、パッケージやウエハサイズが大きくなると、成形品に反りが発生する（反りは、例えば、シリカ等の無機充填材を多量に配合することで改善し得るが、その場合、溶融粘度の増大により、上述したような充填不良等の問題が生ずる）。
　一方、特許文献２のシート状の封止材料は大サイズのパッケージ等にも十分対応できるものの、より薄型化を図るために、シート厚さを０．５ｍｍ程度まで薄くすると、割れやすくなり、また金型への搬入が困難になる。
　特許文献３の封止用樹脂シートは成形された半導体製品の信頼性は向上するが、ウエハサイズで封止された場合には反りレベルが十分に満足できるものではなかった。
特開平８－０７３６２１号公報 特開２００６－２１６８９９号公報 特開２０１６－００９８１４号公報
　本発明は、厚さが薄くなっても取り扱い性や成形性が良好で、かつ長期に亘って柔軟性が保持できる、半導体素子の封止に好適な樹脂シート及び該樹脂シートの材料となる樹脂組成物を提供することを目的とする。さらに、この樹脂シートを用いて封止され、反りが良好で製品の信頼性が優れた樹脂封止型の半導体装置を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定のエポキシ樹脂に特定の分散剤を併用することにより、厚さが薄くなっても取り扱い性及び成形後の反りレベルが良好であるとともに、長期に亘って柔軟性が保持される樹脂シートが得られることを見出し、本発明を完成した。
　すなわち、本発明の樹脂組成物は、（Ａ）ナフタレンジエポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤と、（Ｃ）硬化促進剤と、（Ｄ）無機充填材と、（Ｅ）高分子イオン系分散剤と、を必須成分として含有し、温度１７５℃、荷重１０ｋｇ（剪断応力１．２３×１０５Ｐａの環境下）において測定された高化式フロー粘度が１～２００Ｐａ・ｓであることを特徴とする。
　本発明の樹脂シートは、本発明の樹脂組成物を材料としたシート状成形体であることを特徴とする。
　本発明の半導体装置は、基板上に固定された半導体素子と、前記半導体素子を封止する封止樹脂と、を有する半導体装置であって、前記封止樹脂が、本発明の樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする。
　また、本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に固定された半導体素子上に、本発明の樹脂シートを被せ、前記樹脂シートを加熱により前記半導体素子に密着させながら硬化させることで封止する、ことを特徴とする。
　本発明の樹脂組成物及び樹脂シートによれば、取り扱い性及び成形性が良好で、かつ長期に亘って柔軟性が保持される樹脂シートが得られ、半導体素子をコンプレッション成形法により効率よく、かつ良好に封止できる。
　本発明の半導体装置の製造方法によれば、上記本発明の樹脂シートを用いているため半導体素子を効率よく、かつ良好に封止でき、これにより得られた半導体装置は、高品質で高い信頼性を備えたものとできる。
　以下、本発明の一実施形態である樹脂組成物、樹脂シート、半導体装置及び半導体装置の製造方法について、詳細に説明する。
　本実施形態に用いられる（Ａ）成分のエポキシ樹脂は、ナフタレンジエポキシ樹脂を含有してなるものであり、ナフタレンジエポキシ樹脂は、以下の化学式（１）に示す構造を有する２官能のエポキシ樹脂である。また、この（Ａ）成分のエポキシ樹脂は、液状エポキシ樹脂であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 （式中、ｐは１～５、ｑは１～５、である。）
　この（Ａ）成分のエポキシ樹脂は、一般の封止用のエポキシ樹脂と同様に、低吸湿性、良好な硬化性、高耐熱性、環境調和性（鉛フリー半田対応、非ハロゲン難燃性）等の特性を樹脂組成物やその硬化物に付与するのに加え、後述する（Ｅ）成分の高分子イオン系分散剤と共に用いることで、（Ｄ）成分の無機充填材を高充填しても、樹脂組成物の溶融粘度を好適な範囲に維持しやすくできる成分である。
　この（Ａ）成分のエポキシ樹脂は、５０℃における粘度が０．６Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。これは、その粘度が０．６Ｐａ・ｓを超えると無機充填材を高充填とすることができず、また樹脂組成物の溶融粘度が上昇して取り扱いが難しくなるおそれがあるためである。
　この（Ａ）成分のエポキシ樹脂としては、ナフタレンジエポキシ樹脂を単独で使用して（Ａ）成分のエポキシ樹脂としてもよく、他のエポキシ樹脂を混合して使用して（Ａ）成分のエポキシ樹脂としてもよい。ここで他のエポキシ樹脂としては、結晶性、非結晶性にかかわらず、配合することができる。
　なお、他のエポキシ樹脂を混合して使用する場合、（Ａ）成分のエポキシ樹脂中にナフタレンジエポキシ樹脂を５０質量％以上含有させることが好ましく、７０質量％以上含有させることがより好ましい。
　この（Ａ）成分に用いるナフタレンジエポキシ樹脂としては、具体的には、ＤＩＣ（株）のＨＰ－４０３２Ｄ（商品名、上記一般式（１）において、ｐ＝１、ｑ＝１であり、エポキシ当量１４０ｇ／ｅｑ、５０℃粘度０．５Ｐａ・ｓの化合物）、等が挙げられる。
　また他のエポキシ樹脂（ナフタレンジエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂）としては、例えば、ビフェニルエポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、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樹脂等の複素環型エポキシ樹脂、スチルベン型二官能エポキシ化合物、ナフタレン型エポキシ樹脂、縮合環芳香族炭化水素変性エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂等が挙げられる。
　本実施形態に用いられる（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤としては、（Ａ）成分のエポキシ樹脂のエポキシ基と反応して硬化させることができるフェノール性水酸基を有する化合物が挙げられ、公知のエポキシ樹脂用のフェノール樹脂硬化剤が挙げられる。
　この（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤は、上記（Ａ）成分のエポキシ樹脂中のエポキシ基と反応し得るフェノール性水酸基を分子中に２個以上有するものであれば、特に制限されることなく使用できる。
　（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤としては、具体的には、フェノール、アルキルフェノール等のフェノール類とホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドを反応させて得られるフェノールノボラック樹脂やクレゾールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、これらのノボラック型フェノール樹脂をエポキシ化又はブチル化した変性ノボラック型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、パラキシレン変性フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、トリフェノールアルカン型フェノール樹脂、多官能型フェノール樹脂等が挙げられる。これらは１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
　この（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤の配合量は、上記（Ａ）成分のエポキシ樹脂が有するエポキシ基数（ａ）に対する（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤が有するフェノール性水酸基数（ｂ）の比（ｂ）／（ａ）が０．３以上１．５以下となる範囲が好ましく、０．５以上１．２以下となる範囲がより好ましい。比（ｂ）／（ａ）が０．３未満では、硬化物の耐湿信頼性が低下し、逆に１．５を超えると、硬化物の強度が低下する。
　本実施形態に用いられる（Ｃ）成分の硬化促進剤は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤の硬化反応を促進する成分である。この（Ｃ）成分の硬化促進剤は、上記作用を奏するものであれば、特に制限されることなく公知の硬化促進剤が使用できる。
　この（Ｃ）成分の硬化促進剤としては、具体的には、２－メチルイミダゾール、２－エチルイミダゾール、２－イソプロピルイミダゾール、２－ウンデシルイミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、２，４－ジメチルイミダゾール、２－フェニルイミダゾール、２－フェニル－４－メチルイミダゾール、４－メチルイミダゾール、４－エチルイミダゾール、２－フェニル－４－ヒドロキシメチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－メチルイミダゾール、２－フェニル－４－メチル－５－ヒドロキシメチルイミダゾール、２－フェニル－４，５－ジヒドロキシメチルイミダゾール、２－ウンデシルイミダゾール、１－ベンジル－２－メチルイミダゾール、１－ベンジル－２－フェニルイミダゾール、１－シアノエチル－２－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－エチル－４－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－ウンデシルイミダゾール、１－シアノエチル－２－フェニルイミダゾール、等のイミダゾール類；１，８－ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン－７（ＤＢＵ）、１，５－ジアザビシクロ［４．３．０］ノネン、５，６－ジブチルアミノ－１，８－ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン－７等のジアザビシクロ化合物及びこれらの塩；トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、α－メチルベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール等の三級アミン類；トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ（ｐ－メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、ビス（ジフェニルホスフィノ）メタン、１，２－ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン等の有機ホスフィン化合物等が挙げられる。これらのなかでも、流動性及び成形性が良好であるという観点から、イミダゾール類が好ましい。これらは１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
　この（Ｃ）成分の硬化促進剤の配合量は、樹脂組成物全体に対し、０．１～５質量％の範囲が好ましい。この配合量が０．１質量％未満では、硬化性の促進が不十分であり、逆に５質量％を超えると、成形品の耐湿信頼性が低下するおそれがある。
　本実施形態に用いられる（Ｄ）成分の無機充填材は、樹脂組成物中に充填して、樹脂組成物の粘度の調整や、後述する樹脂シートとしたときの取り扱い性及び成形性を高める成分である。この（Ｄ）成分の無機充填材としては、この種の樹脂組成物に一般的に使用されている公知の無機充填材であれば、特に制限されることなく使用することができる。
　この（Ｄ）成分の無機充填材は、具体的には、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、破砕シリカ、合成シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウムなどの酸化物粉末、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの水酸化物粉末、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物粉末などが挙げられる。これらの無機充填材は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
　この（Ｄ）成分の無機充填材としては、樹脂シートの取り扱い性や成形性を高める観点からは、上記例示したなかでもシリカ粉末が好ましく、溶融シリカがより好ましく、球状溶融シリカが特に好ましい。また、溶融シリカと溶融シリカ以外のシリカを併用することもでき、その場合、溶融シリカ以外のシリカの割合はシリカ粉末全体の３０質量％未満とすることが好ましい。
　また、（Ｄ）成分の無機充填材は、平均粒径が０．５～４０μｍであることが好ましく、５～３０μｍであることがより好ましい。また、（Ｄ）成分の無機充填材の最大粒径は１０５μｍ以下であることがさらに好ましい。
　平均粒径が０．５μｍ未満では、樹脂組成物としたときの流動性が低下し、成形性が損なわれるおそれがある。平均粒径が４０μｍを超えると、樹脂組成物を硬化して得られる成形品に反りが発生したり、寸法精度が低下したりするおそれがある。また、最大粒径が１０５μｍを超えると、樹脂組成物の成形性が低下するおそれがある。
　本明細書において、（Ｄ）成分の無機充填材の平均粒径は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置により求めることができ、平均粒径は、同装置で測定された粒度分布において積算体積が５０％になる粒径（ｄ５０）である。
　（Ｄ）成分の無機充填材の配合量は、樹脂組成物全体に対し、７０～９５質量％の範囲が好ましく、７５～９０質量％の範囲がより好ましい。この配合量が７０質量％未満では、樹脂組成物の線膨張係数が増大して、成形品の寸法精度、耐湿性、機械的強度等が低下してしまう。また、この配合量が９５質量％を超えると、樹脂組成物を成形して得た樹脂シートが割れやすくなったり、樹脂組成物の溶融粘度が増大して流動性が低下するととともに、成形性が低下したり、するおそれがある。
　本実施形態に用いられる（Ｅ）成分の高分子イオン系分散剤としては、樹脂組成物中において（Ｄ）成分の無機充填材の凝集を抑制し、分散させる、イオン性の化合物である。ここで高分子とは分子量がおよそ２千以上のオリゴマーを言う。
　この（Ｅ）成分の高分子イオン系分散剤としては、カチオン系でもアニオン系でも両性イオン系でも使用することができ、例えば、ポリカルボン酸又はポリアミン構造を有する分散剤が好ましいものとして挙げられる。
　このカチオン系分散剤としては、ポリアミン構造を有するものが好ましい。ポリアミン構造を有する高分子イオン系分散剤の市販品を例示すると、例えば、クローダジャパン（株）製のＫＤ－１（商品名）等が挙げられる。
　また、ポリカルボン酸構造を有する高分子イオン系分散剤の市販品を例示すると、例えば、クローダジャパン（株）製のＫＤ－９（商品名）が挙げられる。（Ｅ）成分の高分子イオン系分散剤は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
　この（Ｅ）成分の高分子イオン系分散剤を、（Ａ）成分のナフタレンジエポキシ樹脂とともに使用することにより、（Ｄ）成分の無機充填材を高充填した際の組成物の溶融粘度を好適な範囲に維持することが容易になる。また、このような組成の樹脂組成物を用いた場合、成形した樹脂シートの硬化後の反りを小さくし、耐熱性をより高めることができる。
　上記性能を得るために、（Ｅ）成分の高分子イオン系分散剤の配合量は、樹脂組成物全体に対し、０．０５～５質量％の範囲が好ましく、０．１～２質量％の範囲がより好ましい。０．０５質量％未満では、上記効果が十分得られず、また、５質量％を超えると樹脂シートがべたつくようになり、金型からの離型が困難になることがある。
　本実施形態の樹脂組成物には、以上の各成分の他、本実施形態の性能を阻害しない範囲で、この種の樹脂組成物に一般に配合される成分、例えば、カップリング剤；合成ワックス、天然ワックス、高級脂肪酸、高級脂肪酸の金属塩等の離型剤；カーボンブラック、コバルトブルー等の着色剤；シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力付与剤；ハイドロタルサイト類；イオン捕捉剤等を配合することができる。
　カップリング剤としては、エポキシシラン系、アミノシラン系、ウレイドシラン系、ビニルシラン系、アルキルシラン系、有機チタネート系、アルミニウムアルコレート系等のカップリング剤が使用される。これらは１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
　成形性、難燃性、硬化性等の観点からは、このカップリング剤はアミノシラン系カップリング剤が好ましく、特に、γ－アミノプロピルトリメトキシシラン、γ－アミノプロピルトリエトキシシラン、γ－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ－アミノプロピルメチルジエトキシシラン等が好ましい。
　カップリング剤の配合量は、樹脂組成物全体の０．０１質量％以上３質量％以下となる範囲が好ましく、０．１質量％以上１質量％以下となる範囲がより好ましい。樹脂組成物全体の０．０１質量％未満では、成形性の向上にあまり効果がなく、逆に３質量％を超えると、成形時に発泡して成形品にボイドや表面膨れ等が発生するおそれがある。
　本実施形態の樹脂組成物は、上記した（Ａ）ナフタレンジエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材及び（Ｅ）高分子イオン系分散剤、を必須成分として含有してなる。この樹脂組成物には、上記した必要に応じて配合される各種成分を配合することもできる。
　この樹脂組成物は、その高化式フロー粘度を１～２００Ｐａ・ｓの範囲のものとする。高化式フロー粘度を上記の範囲とすることで、良好な成形性が得られる。この粘度が１Ｐａ・ｓ未満であると、内部ボイド発生の懸念が高くなってしまい、２００Ｐａ・ｓを超えると、未充填等の外観不良を起こしてまう。
　なお、本実施形態における、樹脂組成物の高化式フロー粘度は、流動特性評価装置を用い、温度１７５℃、荷重１０ｋｇ（剪断応力１．２３×１０５Ｐａの環境下）において測定された溶融粘度である。ここで、流動特性評価装置としては、例えば（株）島津製作所製のフローテスターＣＦＴ－５００型（商品名）等が挙げられる。
　この樹脂組成物は、例えば、次のように調製して得られる。
　まず、（Ａ）ナフタレンジエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）高分子イオン系分散剤、及び上述した必要に応じて配合される各種成分をミキサー等によって十分に混合（ドライブレンド）した後、熱ロールやニーダ等の混練装置により溶融混練し、冷却後、適当な大きさに粉砕する。
　粉砕方法は、特に制限されず、一般的な粉砕機、例えば、スピードミル、カッティングミル、ボールミル、サイクロンミル、ハンマーミル、振動ミル、カッターミル、グラインダーミル等を用いることができる。粉砕方法としては、スピードミルが好ましい。粉砕物は、その後、篩い分級やエアー分級等によって所定の粒度分布を持つ粒子集合体として、調製することができる。
　次に、本実施形態の樹脂シートについて説明する。本実施形態の樹脂シートは、上記のように調製されたエポキシ樹脂組成物を材料とし、これをシート状に成形して得られるシート状成形体である。
　この樹脂シートは、例えば、本実施形態の樹脂組成物を加圧部材間で加熱溶融し圧縮してシート状に成形することにより得られる。より具体的には、ポリエステルフィルム等の耐熱性の離型フィルム上に上記樹脂組成物を略均一な厚さになるように供給して樹脂層を形成した後、樹脂層を加熱軟化させながらロール及び熱プレスにより圧延する。その際、樹脂層上にもポリエステルフィルム等の耐熱性フィルムを配置する。
　このようにして樹脂層を所望の厚さに圧延した後、冷却固化し、耐熱性フィルムを剥離し、さらに必要に応じて所望の大きさ、形状に切断する。これにより、任意の大きさの樹脂シートが得られる。
　なお、樹脂層を軟化させる際の加熱温度は、通常、８０～１５０℃程度である。加熱温度が８０℃未満では、溶融混合が不十分となり、１５０℃を超えると、硬化反応が進み過ぎて加熱硬化の際に、成形性が低下するおそれがある。
　この樹脂シートは、高化式フローテスターによって温度１７５℃、荷重１０ｋｇ（剪断応力１．２３×１０５Ｐａ）の条件で測定される溶融粘度が、２～５０Ｐａ・ｓであることが好ましく、３～２０Ｐａ・ｓであることがより好ましい。溶融粘度が２Ｐａ・ｓ未満ではバリが生じやすくなり、５０Ｐａ・ｓを超えると充填性が低下し、ボイドや未充填部分が発生するおそれがある。
　この樹脂シートは、半導体素子等の部品の封止に好適であり、その封止対象の部品の大きさ等に応じて、その大きさを適宜調整して設けられる。この樹脂シートの大きさは、任意に作成できるが、例えば、２００×２００ｍｍ～６００×６００ｍｍ等が好ましい。
　また、この樹脂シートは、厚さが０．１～２ｍｍであることが好ましい。厚さが０．１ｍｍ以上であれば割れるおそれはなく、取り扱い性に優れ、コンプレッション成形用金型への搬入も支障なく容易に行うことができる。また、厚さが２ｍｍ以下であれば、半導体封止時に金型内での樹脂シートの溶融が遅延して成形が不良になることもない。
　本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、基板上に固定された半導体素子に対して、上記樹脂シートを用いてコンプレッション成形により封止することにより製造することができる。以下、その方法の一例を記載する。
　まず、半導体素子を実装した基板に対し、２枚の上記樹脂シートで挟み込むようにして半導体素子上に樹脂シートを被せ、コンプレッション成形用金型のキャビティー内の所定位置に配置させ、所定の温度、所定の圧力でコンプレッション成形する。成形条件は、温度１００～１９０℃、圧力４～１２ＭＰａとすることが好ましい。成形後、１３０～１９０℃の温度で、２～８時間程度の後硬化を行う。この加熱硬化により、樹脂シートは半導体素子に密着して硬化し、半導体素子が外部雰囲気と接触しないように封止された樹脂封止型の半導体装置が製造できる。
　このようにして得られる半導体装置は、薄くても取扱いやすく、かつ成形性に優れる樹脂シートを用いたコンプレッション成形により封止されているので、薄型であっても高い品質及び高い信頼性を具備することができる。
　なお、本実施形態の半導体装置において封止される半導体素子は、公知の半導体素子であればよいため、特に限定されるものではなく、例えば、ＩＣ、ＬＳＩ、ダイオード、サイリスタ、トランジスタ等が例示される。特に、従来の封止材料では封止が困難であった、封止後の厚さが０．１～１．５ｍｍとなるような半導体素子の場合に、上記樹脂シートを用いた半導体装置の製造方法は特に有用である。
　次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例及び比較例において使用した原料は表１に示した通りである。
（実施例１～５、比較例１～６）
　各原料を表１に示す組成（質量％）となるように常温で混合し、次いで、熱ロールを用いて８０～１３０℃で加熱混練した。冷却後、スピードミルを用いて粉砕してエポキシ樹脂組成物を調製した。
　得られたエポキシ樹脂組成物をポリエステルからなる離型フィルムで挟んで、８０℃の熱板間に置き、１０ＭＰａの圧力で１分間加熱及び加圧して、厚さ０．５ｍｍの樹脂シートを作製した、
　さらに、得られた樹脂シートを用いて半導体チップの封止を行った。すなわち、まず、得られた樹脂シートから１５０ｍｍ×３０ｍｍのシートを切り出した。この切り出した樹脂シートをコンプレッション成形用金型内に置き、その上に半導体チップを実装した基板を重ね、さらにその上に上記樹脂シートを重ね、８．０ＭＰａの加圧下、１７５℃で３０分間の条件でコンプレッション成形した。その後、１７５℃、４時間の後硬化を行い、半導体装置を製造した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　なお、ここで用いた原料は、以下の通りである。
（Ａ）エポキシ樹脂
　ナフタレンジエポキシ樹脂：ＨＰ－４０３２Ｄ（ＤＩＣ（株）製、商品名）
　ナフタレン骨格型４官能エポキシ樹脂：ＨＰ－４７００（ＤＩＣ（株）製、商品名）
　ビフェニル型エポキシ樹脂：ＹＸ－４０００Ｈ（三菱化学（株）製、商品名）
　オルソクレゾール型エポキシ樹脂：ＣＮＥ－２０００ＥＬＢ（長春ジャパン（株）製、商品名）
（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤
　フェノールノボラック型フェノール樹脂：ＢＲＧ－５５７（昭和高分子（株）製、商品名）
　トリフェノールメタン型フェノール樹脂：ＭＥＨ－７５００（明和化成（株）製、商品名）
（Ｃ）硬化促進剤
　イミダゾール：２Ｐ４ＭＨＺ（四国化成（株）製、商品名）
（Ｄ）無機充填材
　溶融シリカ１：ＦＢ－７５（デンカ（株）製、商品名）
　溶融シリカ２：ＦＢ－５５（デンカ（株）製、商品名）
　溶融シリカ３：ＳＣ－４５００ＳＱ（（株）アドマテックス製、商品名）
　結晶シリカ：クリスタライト５Ｘ（（株）龍森製、商品名）
（Ｅ）分散剤
　ポリアミン系分散剤：ＫＤ－１（クローダ社製、商品名）
　ポリカルボン酸系分散剤：ＫＤ－９（クローダ社製、商品名）
（その他の添加剤）
　シランカップリング剤：Ｚ－６８８３（東レ・ダウコーニング（株）製、商品名；３－フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン）
　着色剤：ＭＡ－６００（三菱化学（株）製、商品名；カーボンブラック）
　シリコーンオイル：ＳＦ－８４２１（東レ・ダウコーニング（株）製、商品名）
　また、上記各実施例及び各比較例で得られたエポキシ樹脂組成物、樹脂シート、及び半導体装置（製品）について、以下に示す方法で各種特性を評価した。その結果を表１に併せて示した。
＜樹脂組成物＞
（１）スパイラルフロー
　ＥＭＭＩ規格に準じた金型を用いて、温度１７５℃、圧力９．８ＭＰａでトランスファー成形し、測定した。
（２）ゲルタイム
　ＪＩＳ　Ｃ　２１６１の７．５．１に規定されるゲル化時間Ａ法に準じて、約１ｇのエポキシ樹脂組成物を１７５℃の熱盤上に塗布し、かき混ぜ棒にてかき混ぜ、ゲル状になりかき混ぜられなくなるまでの時間を測定した。
（３）高化式フロー粘度
　流動特性評価装置（（株）島津製作所製、製品名：フローテスターＣＦＴ－５００型）により、温度１７５℃、荷重１０ｋｇ（剪断応力１．２３×１０５Ｐａの環境下）における溶融粘度を測定した。
＜樹脂シート＞
（１）フレキシブル性
　幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの樹脂シートを切り出し、一端から１５ｍｍの部分をクランプして、架台上、高さ１８ｍｍにセットし、自重でシートの一端が架台上面に接触するまでの時間を測定した(初期)。フレキシブル性は作業性の点から、６００秒未満が好ましく、３００秒未満がより好ましい。
　また、これとは別に幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの樹脂シートを切り出し、２５℃で１６８時間放置した後、同様に、一端から１５ｍｍの部分をクランプして、架台上、高さ１８ｍｍにセットし、自重でシートの一端が架台上面に接触するまでの時間を測定した。
＜硬化物＞
（１）ガラス転移点（Ｔｇ）
　１７５℃で３分間加熱し硬化させて得た硬化物からスティック状のサンプルを作製し、熱分析装置（ＴＭＡ）（セイコーインスツル（株）製、製品名：ＴＭＡ　ＳＳ－１５０）により、昇温速度１０℃／分の条件で昇温してＴＭＡチャートを測定し、２接線の交点から求めた。
（２）曲げ強さ・曲げ弾性率
　（１）と同様にして作製したサンプルについて、ＪＩＳ　Ｋ　６９１１に準拠して、温度２５℃にて測定した。
（３）吸水率
　１２ＭＰａの加圧下、１７５℃で２分間の条件でコンプレッション成形し、次いで、１７５℃、８時間の後硬化を行って直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円板状の硬化物を得た。この硬化物を、１２７℃、０．２５ＭＰａの飽和水蒸気中に２４時間放置し、処理前後における増加した質量を求め、次式より算出した。
　吸水率＝増加した質量／硬化物の初期質量
（４）反り
　８インチウェハ(７２５μｍ厚)上に、成形温度１５０℃、成形圧力１００ｋｇ／ｃｍ２で１０分間、樹脂組成物を３００μｍ厚の硬化物となるように圧縮成形し、この成形品の反りを測定した。
（５）充填性
　８インチウェハ(７２５μｍ厚)上に、成形温度１５０℃、成形圧力１００ｋｇ／ｃｍ２で１０分間、樹脂組成物を３００μｍ厚の硬化物となるように圧縮成形し、この成形品の未充填の有無を確認した。
　＜製品（半導体装置）＞
（１）耐リフロー性（ＭＳＬ試験）
　半導体装置に対し、８５℃、８５％ＲＨにて７２時間吸湿処理した後、２４０℃の赤外線リフロー炉中で９０秒間加熱する試験（ＭＳＬ試験：Ｌｅｖｅｌ　３）を行い、不良(剥離及びクラック)の発生率を調べた（試料数＝２０）。
（２）耐湿信頼性（プレッシャクッカー試験：ＰＣＴ）
　半導体装置を、プレッシャクッカー内で、１２７℃、０．２５ＭＰａの条件下、７２時間吸水させた後、２４０℃、９０秒間のベーパーリフローを行い、不良（オープン不良）の発生率を調べた（試料数＝２０）。
（３）高温放置信頼性（高度加速寿命試験：ＨＡＳＴ）
　半導体装置を、１８０℃の恒温槽中に１０００時間放置し、不良（オープン不良）の発生率を調べた（試料数＝２０）。
　表１から明らかなように、本実施例の樹脂シートは、常温で長時間放置しても柔軟性を有しており、良好な取り扱い性を有していた。また、硬化後の反りが小さく、取扱性が良好であった。
　またその樹脂シートを用いて製造された半導体装置は、ＭＳＬ試験、プレッシャクッカー試験、高度加速寿命試験のいずれの試験においても良好な結果が得られており、樹脂封止型半導体装置として高い信頼性を有するものであることが確認できた。
　本発明の樹脂シートは、厚さが薄くなっても取り扱い性や成形性に優れている。したがって、薄型化された半導体素子のコンプレッション成形用封止材料として有用であり、高品質で信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を製造することができる。
　また、半導体素子以外にも、外部環境に曝されないように部品等を封止する樹脂シートとして用いることができる。

Claims (9)

  1. 　（Ａ）ナフタレンジエポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤と、（Ｃ）硬化促進剤と、（Ｄ）無機充填材と、（Ｅ）高分子イオン系分散剤と、を必須成分として含有し、
    　温度１７５℃、荷重１０ｋｇ（剪断応力１．２３×１０５Ｐａの環境下）において測定される高化式フロー粘度が１～２００Ｐａ・ｓであることを特徴とする樹脂組成物。
  2. 　前記（Ａ）エポキシ樹脂は、５０℃での粘度が０．６Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１記載の樹脂組成物。
  3. 　前記（Ｅ）高分子イオン系分散剤が、ポリアミン系分散剤及び／又はポリカルボン酸系分散剤を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂組成物。
  4. 　前記（Ｄ）無機充填材がシリカ粉末であり、かつ、その含有量が前記樹脂組成物全体に対して７０～９５質量％であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の樹脂組成物。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか１項記載の樹脂組成物を材料としたシート状成形体であることを特徴とする樹脂シート。
  6. 　前記樹脂シートは、温度１７５℃、荷重１０ｋｇ（剪断応力１．２３×１０５Ｐａ）の条件で測定される高化式フロー粘度が、２～５０Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項５記載の樹脂シート。
  7. 　前記樹脂シートは、厚さが０．１～２ｍｍであることを特徴とする請求項５又は６記載の樹脂シート。
  8. 　基板上に固定された半導体素子と、前記半導体素子を封止する封止樹脂と、を有する半導体装置であって、
    　前記封止樹脂が、請求項１乃至４のいずれか１項記載の樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする半導体装置。
  9. 　基板上に固定された半導体素子上に、請求項５乃至７のいずれか１項に記載の樹脂シートを被せ、
    　前記樹脂シートを加熱により前記半導体素子に密着させながら硬化させることで封止する、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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