-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Unterfüllungs-Versiegelungsmittel
für die
Verwendung zum Montieren (Fixieren) eines Halbleiter-Bauelements,
beispielsweise eines Chip-Körper-Gehäuses (Chip Size/Scale
Package, nachstehend abgekürzt
als CSP bezeichnet) und einer Kugelgitter-Anordnung (Ball Grid Array,
nachstehend abgekürzt
als BGA bezeichnet), das ein Halbleiter-Element, beispielsweise
einen LSI-Schaltkreis und einen Bear-IC-Chip aufweist, der auf einer
Trägerunterlage
angeordnet ist, auf einer Verdrahtungsplatte.
-
Neuerdings ist mit der Verbreitung
von kleindimensionierten elektronischen Geräten, wie z. B. eines tragbaren
Telefons, eines VTR mit integrierter Kamera und eines Laptop-Personalcomputers
die Verkleinerung (Miniaturisierung) eines LSI-Elements und eines
IC-Chips erwünscht.
Außerdem
werden CSPs und BGAs propargiert für die Erzielung einer geringen
Dimension, wie z. B. ein Bear-Chip und zur Verbesserung der Eigenschaften
bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Charakteristika des Gehäuses, die
umfassen das Schützen des
Halbleiter-Bear-Chips, wie z. B. einen LSI-Schaltkreis, und die
Erleichterung eines Tests.
-
CSP und BGA werden mit einer Verdrahtung
auf einer Verdrahtungsplatte durch ein Lötmetall oder dgl. verbunden.
In einigen Fällen
kann jedoch die Zuverlässigkeit
der Verbindung zwischen der Platte und dem CSP oder BGA für den Fall,
dass ein Temperaturzyklus nach der Montage angewendet wird, nicht
aufrechterhalten werden. Im allgemeinen wird nach dem Montieren
(Fixieren) des CSP und der BGA auf der Verdrahtungsplatte ein Versiegelungsharz
in den Zwischenraum zwischen CSP oder BGA und Platte eingeführt (Unterfüllungsversiegelung),
um die Spannung durch den Temperaturzyklus zu verringern und die
Wärmeschockbeständigkeitseigenschaften
zu verbessern, um so die Zuverlässigkeit
der elektrischen Verbindung zu erhöhen. Darüber hinaus wird das Unterfüllungsversiegelungsmittel
auch als Verstärkungsmittel
zur Verhinderung des Herausfallens von CSP oder BGA als Folge eines
Aufpralls beim Herunterfallen oder dgl. verwendet.
-
Als Unterfüllungsversiegelungsmittel werden üblicherweise
Epoxyharze vom wärmehärtbaren
Typ, Acrylharze (Japanisches Patent Nr. 2 746 035, JP-A-10-101 906
(der hier verwendete Ausdruck "JP-A" steht für eine "ungeprüfte publizierte
japanische Patentanmeldung"),
JP-A-10-158 366, JP-A-10-64 932) und dgl. verwendet. Dabei tritt
jedoch das Problem auf, dass es, da ein wärmehärtbares Harz als Versiegelungsmaterial verwendet
wird, für
den Fall, dass ein Defekt eines LSI-Schaltkreises auf einem CSP
oder BGA, ein Defekt der Verbindung zwischen CSP oder BGA und einer
Verdrahtungsplatte oder dgl. nach der Montage von CSP oder BGA auf
der Verdrahtungsplatte festgestellt wird, extrem schwierig ist,
das wärmehärtbare Harz
zu entfernen, um CSP oder BGA zu ersetzen.
-
Darüber hinaus ist in JP-A-5-102
343 ein Montageverfahren beschrieben, das umfasst das Fixieren und
Verbinden eines Bear-Chips mit einer Verdrahtungsplatte unter Verwendung
eines durch Licht aushärtenden
Klebstoffes und das Entfernen desselben im Falle des Auftretens
eines Defekts. Ein Problem, das dabei auftritt, besteht darin, dass,
da ein durch Licht aushärtender
Klebstoff verwendet wird, das Verfahren nur auf ein transparentes
Substrat begrenzt ist, das eine Bestrahlung mit Licht erlaubt, wie
z. B. Glas.
-
Außerdem ist in JP-A-6-69 280
ein Verfahren beschrieben, das umfasst das Fixieren und Verbinden eines
Bear-Chips mit einem Substrat unter Verwendung eines Harzes, das
bei einer vorgegebenen Temperatur gehärtet werden soll, und das Ablösen des
Bear-Chips, wenn er einen Defekt hat, durch Weichmachen des Harzes
bei einer Temperatur, die höher
ist als die vorgegebene Temperatur. Eine spezifische Beschreibung über den
Klebstoff ist in dieser Publikation jedoch nicht angegeben. Ein Verfahren,
das sowohl in bezug auf die Zuverlässigkeit als auch in bezug
auf die Reparatur-Eigenschaften befriedigt, ist bisher nicht bekannt.
-
Dann wird zum Ablösen eines Substrats von dem
oben genannten Härter-Harz
ein Ablösungsvorgang vorgenommen
durch Eintauchen in ein organisches Lösungsmittel oder dgl. Das Leistungsvermögen des
Klebstoffs wird jedoch beeinträchtigt,
wenn die Ablösungseigenschaft
(die Reparatureigenschaft) verbessert wird, und die Ablösungseigenschaft
wird beeinträchtigt,
wenn die Bindungseigenschaften und die Haltbarkeit des Klebstoffes
verbessert werden. Ein Klebstoff, der die Bindungsfunktion eines
Klebstoffes und Ablösungseigenschaften
aufweist, ist bisher nicht bekannt.
-
Im Hinblick darauf wurde in JP-A-6-77
264 ein Verfahren zur Entfernung eines Harzrückstandes durch Bestrahlen
mit elektromagnetischen Wellen anstatt durch Abziehen durch Aufquellenlassen
oder Auflösen
unter Verwendung eines Lösungsmittels
vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren ist jedoch nicht nur die Apparatur groß dimensioniert,
sondern sie entfernt lediglich höchstens
den Klebstoff-Rückstand
und die Klebstoffablösungseigenschaften
desselben können
nicht dramatisch verbessert werden.
-
In JP-A-5-251 516 ist ein Montageverfahren
beschrieben, das umfasst das Verbinden und Fixieren eines Bear-Chips
mit einer Verdrahtungsplatte unter Verwendung eines Epoxyharzes
vom Bisphenol A-Typ und das Entfernen desselben im Falle eines Defekts.
Bei diesem Verfahren ist jedoch die Ablösung (Auswechselung) des Chips
nicht immer leicht. Für
den Fall, dass ein Verfahren zum Schneiden des Chips durch Fräsen angewendet
wird, tritt, da der Chip selbst mechanisch geschnitten wird, das
Problem auf, dass der Chip auch dann, wenn der Chip normal ist,
nicht wieder verwendet werden kann.
-
Als Klebstoff, der mit Ablösungseigenschaften
(Reparatureigenschaften) zum Lösen
der oben genannten Probleme ausgestattet ist, ist in JP-A-10-204
259 eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung
zum Untertüllungsversiegeln
beschrieben, die innerhalb einer kurzen Zeit durch Zugabe eines
Weichmachers zu einem Epoxyharz vom Ein-Flüssigkeits-Typ oder vom Zwei-Flüssigkeiten-Typ
wärmegehärtet werden kann,
die in der Lage ist, ein Halbleiter-Bauelelement, wie z. B. eine
CSP und eine BGA mit der Verdrahtungsplatte zu verbinden, die eine
ausgezeichnete Wärmeschockbeständigkeit
(Temperatunnrechselbeständigkeit)
aufweist und von der das CSP oder die BGA leicht abgelöst werden
kann, wenn ein Defekt auftritt. Bei diesem Verfahren tritt jedoch,
da ein Weichmacher verwendet wird, das Problem auf, dass die Harzfestigkeit,
d. h. die Haltbarkeit, die Wärmebeständigkeit
und die Wärmezyklus-Beständigkeit
beeinträchtigt
sind und die Umwelt kontaminiert wird durch das Auswandern (Ausbluten)
des Weichmachers aus dem gehärteten
Produkt.
-
In WO-A-98/31738 ist eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung
beschrieben, die umfasst ein polyfunktionelles Epoxyharz, das Glycidylgruppen
enthält,
einen Härter
und ein Epoxyaddukt.
-
In JP-A-9-59349 ist eine Epoxyharzzusammensetzung
beschrieben, die umfasst ein Epoxyharz, wie z. B. ein Bisphenol
A-Epoxyharz, ein mit Dimersäure
modifiziertes Epoxyharz und einen Härter.
-
Ziel der vorliegenden Erfindung ist
es, eine Epoxyharzzusammensetzung für die Unterfüllungsversiegelung
bereitzustellen, die innerhalb einer kurzen Zeitspanne durch Wärme aushärten kann
zur Erzielung einer guten Produktivität, die in der Lage ist, ein
Halbleiter-Bauelement, wie z. B. ein CSP und eine BGA mit einer Verdrahtungsplatte
sicher zu verbinden, ohne dass ein nachteiliger Einfluss auf jeden
Teil auftritt, der auf der Verdrahtungsplatte angeordnet ist, als
Folge der Wärmehärtung bei
einer verhältnismäßig niedrigen
Temperatur, die eine ausgezeichnete Wärmeschockbeständigkeit
(Temperaturwechselbeständigkeit)
und Schlagfestigkeit nach dem Aushärten aufweist, frei von einem
Auswandern (Ausbluten) von Kontaminanten aus ihrem gehärteten Produkt
ist und in der Lage ist, CSP oder BGA von der Verdrahtungsplatte
leicht abzulösen,
wenn ein Defekt gefunden wird, um so die Wiederverwendung einer
normalen Verdrahtungsplatte oder eines normalen Halbleiter-Bauelements zu ermöglichen.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist eine Epoxyharzzusammensetzung, die als Hauptkomponenten umfasst
(a) 100 Gew.-Teile eines polyfunktionellen Epoxy harzes, das bei
Normaltemperatur flüssig bleibt
und zwei oder mehr Glycidylgruppen in seinem Molekül aufweist,
(b) 3 bis 80 Gew.-Teile eines Härters und
(c) 1 bis 100 Gew.-Teile eines modifizierten Epoxyharzes, das eine
Mischung aus einem mit einem Pflanzenöl-modifizierten Epoxyharz und
einem mit Dimersäure
modifizierten Epoxyharz umfasst.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist außerdem
ein Unterfüllungsversiegelungsverfahren,
das die Stufen umfasst: Einführen
der oben genannten Epoxyharzzusammensetzung in einen Zwischenraum
zwischen einem Halbleiter-Bauelement und einer Verdrahtungsplatte,
die elektrisch miteinander verbunden sind, und Aushärten der
eingeführten
Epoxyharzzusamrnensetzung.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist außerdem
eine Schaltkarte, die umfasst eine Verdrahtungsplatte, ein Halbleiter-Bauelement,
das mit der Verdrahtungsplatte elektrisch verbunden ist, und eine
Harzzusammensetzung zum Versiegeln eines Zwischenraums zwischen
der Verdrahtungsplatte und dem Halbleiter-Bauelement, wobei die
Harzzusammensetzung hergestellt worden ist durch Einbringen der
oben genannten Harzzusammensetzung in den Zwischenraum zwischen
dem Halbleiter-Bauelement
und der Verdrahtungsplatte, und Aushärten der eingebrachten Epoxyharzzusammensetzung.
-
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
-
Trotz der Tatsache, dass die erfindungsgemäße Epoxyharzzusammensetzung
innerhalb eines kurzen Zeitraums oder bei einer verhältnismäßig niedrigen
Temperatur aushärtet,
weist sie eine ausgezeichnete Wärmeschockbeständigkeit
(Temperaturwechselbeständigkeit)
und Schlagfestigkeit als ausgehärtetes
Produkt auf. Daneben hat das ausgehärtete Produkt die Eigenschaft,
dass es durch Erhitzen und Beaufschlagen mit einer Kraft leicht
zerreißt.
Außerdem
ermöglicht
die Zusammensetzung, dass ihr gehärtetes Produkt, das an einer
Verdrahtungsplatte oder dgl. haftet, durch Erhitzen auch leicht
entfernt werden kann.
-
Die Verwendung der wärmehärtbaren
Harzzusammensetzung ermöglicht
die Durchführung
der Wärmeaushärtung innerhalb
eines kurzen Zeitraums zur Erzielung einer guten Produktivität und ermöglicht das
zuverlässige
elektrische Verbinden eines Halbleiter-Bauelements, wie z. B. eines
CSP und einer BGA, mit einer Verdrahtungsplatte, ohne dass ein nachteiliger
Effekt auf jeden Teil auf der Verdrahtungsplatte durch eine Aushärtung bei
einer verhältnismäßig niedrigen
Temperatur auftritt. Die Halbleiter-Fixierungsstruktur weist nach dem
Verbinden eine ausgezeichnete Wärmeschockbeständigkeit
(Temperaturwechselbeständigkeit)
und Schlagfestigkeit auf. Darüber
hinaus entsteht kein Auswandern (Ausbluten) von Kontaminanten aus
seinem gehärteten
Produkt. Da das Halbleiter-Bauelement für den Fall, dass in der elektrischen
Verbindung ein Defekt gefunden wird, oder dgl., leicht abgelöst werden
kann, können
daher das Halbleiter-Bauelement, die Verdrahtungsplatte oder dgl.
wiederverwendet werden, sodass eine Verbesserung der Ausbeute in
der Produktionsstufe und eine Verringerung der Produktionskosten
erzielt werden können.
-
Die 1 zeigt
ein Beispiel für
eine Befestigungsstruktur, in der ein Halbleiter-Bauelement unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Epoxyharzzusammensetzung
auf einer Verdrahtungsplatte fixiert ist.
-
Die 2 zeigt
ein Beispiel für
das Abziehen eines Halbleiter-Bauelements von einer Verdrahtungsplatte
für die
Reparatur nach dem Aushärten
des Epoxyharzes.
-
Als Epoxyharz (a) für die erfindungsgemäße Verwendung
kann allgemein ein polyfunktionelles Epoxyharz verwendet werden,
das bei Normaltemperatur flüssig
bleibt und zwei oder mehr Glycidylgruppen in seinem Molekül aufweist.
Ertorderlichenfalls kann sie ein monofunktionelles Epoxyharz als
reaktionsfähiges
Verdünnungsmittel
in einer Menge von 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise von 0 bis 20 Gew.-%
Qeder Gewichtsprozentsatz ist auf die Gesamtmenge der Epoxyharze
bezogen) enthalten. Das generelle polyfunktionelle Epoxyharz, das
bei Normaltemperatur flüssig
bleibt und zwei oder mehr Glycidylgruppen in seinem Molekül aufweist, umfasst
erfindungsgemäß ein Epoxyharz
vom Bisphenol A-Typ, ein Epoxyharz vom Bisphenol F-Typ, ein Epoxyharz
vom Bisphenol-AD-Typ, ein Epoxyharz vom Phenol-Novolak-Typ, ein
Epoxyharz vom Kresol-Novolak-Typ. Diese Epoxyharze können in
Form einer Mi schung von zwei oder mehr derselben verwendet werden. Diese
Epoxyharze können
im Hinblick auf die Viskosität
und die physikalischen Eigenschaften ausgewählt werden. Unter Berücksichtigung
der Viskosität
sind Epoxyharze vom Bisphenol F-Typ und Epoxyharze vom Bisphenol
AD-Typ bevorzugt und Epoxyharze vom Bisphenol F-Typ sind besonders
bevorzugt. Außerdem
liegt das Molekulargewicht des Epoxyharzes zweckmäßig in einem
Bereich von 320 bis 380.
-
Das modifizierte Epoxyharz (c) umfasst
eine Mischung aus einem durch Pflanzenöl modifizierten Epoxyharz und
einem durch Dimersäure
modifizierten Epoxyharz.
-
Das modifizierte Epoxyharz (c) für die erfindungsgemäße Verwendung
weist eine reaktionsfähige Gruppe
auf, die den Glasumwandlungpunkt des ausgehärteten Harzprodukts herabsetzt
und das als Teil einer Vernetzungsstruktur zum Zeitpunkt der Aushärtung hinzugefügt wird.
Insbesondere werden erfindungsgemäß Verbindungen verwendet, die
eine oder mehr Glycidylgruppen in ihrem Molekül als reaktionsfähige Gruppe aufweisen.
Durch die Verwendung einer solchen Verbindung kann ein homogenes
ausgehärtetes
Produkt erhalten werden, ohne dass das Problem des Auswanderns (Ausblutens)
einer nicht-umgesetzten Komponente auftritt.
-
Das modifizierte Epoxyharz (c) kann
außerdem
enthalten flüssigen,
Kautschukmodifizierte Epoxyharze, Urethan-modifizierte Epoxyharze
und Acryl-modifizierte Epoxyharze. Diese optionalen modifizierten
Epoxyharze können
in Form einer Mischung von zwei oder mehr derselben verwendet werden.
-
Zu Beispielen für das mit einem Pflanzenöl modifizierte
Epoxyharz gehören
Pflanzenöle,
die eine oder mehr Glycidylgruppen in ihren Molekülen aufweisen,
wie z. B. ein durch Rizinusöl
modifiziertes Produkt, ein mit Leinsamenöl modifiziertes Produkt und
ein mit Sojabohnenöl
modifiziertes Produkt. Darüber
hinaus gehören
zu Beispielen für
flüssige,
Kautschuk-modifizierte Epoxyharze, flüssige, Kautschuk-modifizierte
Produkte, die eine oder mehr Glycidylgruppen in ihren Molekülen aufweisen,
wie z. B. ein flüssiges,
Polyisopren-modifiziertes Produkt, ein flüssiges Polychloropren-modifizieites
Produkt, ein flüssiges
Polybutadien-modifiziertes Produkt und ein flüssiges Acrylnitril-Butadien-Copolymer-modifiziertes
Produkt. Außerdem
können
beispiels weise durch Dimersäure
modifizierte Epoxyharze, die eine Glycidylgruppe in ihren Molekülen aufweisen,
oder dgl. verwendet werden.
-
Erfindungsgemäß werden im Hinblick auf die
Viskosität
durch ein Pflanzenöl
modifizierte Epoxyharze und durch Dimersäure modifizierte Epoxyharze
verwendet, die eine niedrige Viskosität haben. Die bevorzugte Viskosität der modifizierten
Epoxyharze hängt
von der Art des modifizierten Epoxyharzes ab. So können beispielsweise
im Falle der durch ein Pflanzenöl
modifizierten Epoxyharze solche mit einer Viskosität von 50
000 mPa·s
(cps) oder weniger verwendet werden, im Falle der durch Dimersäure modifizierten
Epoxyharze können solche
mit einer Viskosität
von 20000 mPa·s
(cps) oder weniger verwendet werden und im Falle der flüssigen Kautschukmodifizierten
Epoxyharze können
solche mit einer Viskosität
von 100 000 mPa·s
(cps) oder weniger bevorzugt verwendet werden.
-
Erfindungsgemäß werden ein durch ein Pflanzenöl modifiziertes
Epoxyharz und ein durch Dimersäure modifiziertes
Epoxyharz in Form einer Mischung verwendet. Durch die Verwendung
in Form einer Mischung kann die Wärmeschockbeständigkeit
weiter verbessert werden, sodass eine Zusammensetzung mit ausgewogenen
Eigenschaften erhalten werden kann. Das Mischungsverhältnis zwischen
dem durch ein Pflanzenöl
modifizierten Epoxyharz und dem durch Dimersäure modifizierten Epoxyharz
beträgt
vorzugsweise 3 : 7 bis 7 : 3, ausgedrückt in Gew.-Teilen, und ein
Mischungverhältnis
von etwa 1 : 1 ist besonders bevorzugt.
-
Die verwendete Menge dieser modifizierten
Epoxyharze (c) beträgt
im allgemeinen 1 bis 100 Gew.-Teile, vorzugsweise 3 bis 50 Gew.-Teile
auf 100 Gew.-Teile der Epoxyharze (a). Für den Fall, dass die Menge
weniger als 1 Gew.-Teil beträgt,
können
keine ausreichenden Reparatur-Eigenschaften erzielt werden. Für den Fall,
dass die Menge mehr als 100 Gew.-Teile beträgt, kann die Festigkeit des
ausgehärteten
Produkts unzureichend sein.
-
Die erfindungsgemäße Epoxyharzzusammensetzung
kann eine solche eines Ein-Flüssigkeits-Typs sein,
bei der alle Komponenten miteinander gemischt sind, oder es kann
eine solche vom Zwei-Flüssigkeiten-Typ
sein, bei der ein Epoxyharz und ein Härter getrennt aufbewahrt werden,
um bei der Verwendung miteinander gemischt zu werden. Deshalb können als
Härter
(b) für
die erfindungsgemäße Verwendung
im allgemeinen solche verwendet werden, die generell für ein Epoxyharz
vom Ein-Flüssigkeits-Typ
eingesetzt werden, und solche, die generell für ein Epoxyharz vom Zwei-Flüssigkeiten-Typ
eingesetzt werden. Vom Gesichtspunkt der Handhabbarkeit aus betrachtet,
sind diejenigen vom Ein-Flüssigkeits-Typ
bevorzugt. Zu potentiellen Härtern
gehören
insbesondere Amin-Verbindungen, wie z. B. ein Dicyandiamid, Imidazol-Verbindungen, modifizierte
Amin-Verbindungen, modifizierte Imidazol-Verbindungen und Säureanhydride.
-
Zu Beispielen für die Imidazol-Verbindung gehören ein
2-Methylimidazol, ein 2-Ethyl-4-methylimidazol und
ein 2-Phenylimidazol.
-
Zu Beispielen für die Amin-Verbindung gehören Polyamine
mit addierter Epoxy-Verbindung,
bei denen eine Epoxy-Verbindung an eine Amin-Verbindung addiert
ist, und modifizierte aliphatische Polyamine.
-
Zu Beispielen für modifizierte Imidazol-Verbindungen
gehören
Produkte mit addiertem Imidazol, die eine Epoxy-Verbindung aufweisen,
die an eine Imidazol-Verbindung
addiert ist.
-
Zu Beispielen für das Säureanhydrid gehören ein
Hexahydrophthalsäureanhydrid,
ein Methylhexahydrophthalsäureanhydrid,
ein Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid.
-
Unter diesen potentiellen Härtern ist
eine modifizierte Imidazol-Verbindung im Hinblick auf die Wärmeaushärtungs-Eigenschaften
bei einer niedrigen Temperatur bevorzugt. Je nach den Aushärtungsbedingungen können zwei
oder mehr Arten der potentiellen Härter in Kombination verwendet
werden.
-
Die Zumischungsmenge der Härter (b)
beträgt
im allgemeinen 3 bis 80 Gew.-Teile, vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-Teile
auf 100 Gew.-Teile des Epoxyharzes. Für den Fall, dass die Menge
weniger als 3 Gew.-Teile beträgt,
kann die Aushärtung
unzureichend sein. Für
den Fall, dass die Menge mehr als 80 Gew.-Teile beträgt, kann
nicht umgesetzter Härter
in dem gehärteten
Produkt verbleiben, wodurch ein nachteiliger Effekt auf die physikalischen
Eigenschaften, wie z. B. die Feuchtigkeitsbeständigkeit, auftritt.
-
Die hergestellte Epoxyhazzusammensetzung
kann daher unter Berücksichtigung
der physikalischen Eigenschaften des leichten Eindringens in einen
Zwischenraum zwischen einer Verdrahtungsplatte und einem Halbleiter-Bauelement
oder die Herabsetzung der Viskosität zumindest beim Erhitzen,
sodass sie leicht eindringt, ausgewählt und verwendet werden.
-
Die erfindungsgemäße Epoxyha2zusammensetzung
kann außerdem
bei Bedarf weitere Zusätze
enthalten, wie z. B. ein Antischaummittel, ein Verlaufmittel, einen
Farbstoff, ein Pigment, einen Füllstoff
und ein Antikorrosionsmittel in einer geringen Menge, so lange das
Ziel der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann. So ist es
beispielsweise möglich,
durch Zugabe eines Fotopolymerisationsinitiators Lichtaushärtungseigenschaften
zu verleihen.
-
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann nach
einem allgemein bekannten Mischverfahren hergestellt werden, um
jedoch das Einführen
von Blasen in die Zusammensetzung zu verhindern, ist es bevorzugt,
das Mischen unter einem verminderten Druck durchzuführen oder
den Druck der gemischten Zusammensetzung zu verringern, um eine
Entgasung zu bewirken.
-
Nachstehend wird die vorliegende
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Eine Montage-
bzw. Fixierungsstruktur, in der das erfindungsgemäße Epoxyharz
verwendet wird, ist in der 1 dargestellt.
-
Ein Halbleiter-Bauelement 1 ist
in einer vorgegebenen Position auf einer Verdrahtungsplatte 2 angeordnet
und mit Elektroden 4 auf der Seite der Verdrahtungsplatte 2 elektrisch
verbunden mit Lötmetall-Höckern 3 auf
der Seite des Halbleiter-Bauelements 1. Eine Untertüllungsversiegelung
wird hergestellt in bezug auf den Zwischenraum zwischen dem Halbleiter-Bauelement 1 und
der Verdrahtungsplatte 2 mittels eine gehärteten Produkts 5 aus
einer endungsgemäßen Epoxyharzzusammenset zung,
um die Zuverlässigkeit
zu verbessern. Die Versiegelung mit dem Produkt 5 aus einer
gehärteten
Epoxyharzzusammensetzung braucht den Zwischenraum zwischen dem Halbleiter-Bauelement 1 und
der Verdrahtungsplatte 2 nicht vollständig auszufüllen, sondern es reicht aus,
den Zwischenraum in einem solchen Umfang auszufüllen, dass die Spannung durch den
Temperaturzyklus (Temperaturwechsel) oder den Aufprall verringert
werden kann.
-
Das Halbleiter-Bauelement, das verwendet
werden kann, um von den Eigenschaften des erfindungsgemäßen Epoxyharzes
Gebrauch zu machen, umfasst ein CSP und ein BGA.
-
Eine Verdrahtungsplatte für die erfindungsgemäße Verwendung
unterliegt keiner speziellen Beschränkung und es können Substrate
verwendet werden, wie sie allgemein als Verdrahtungsplatte eingesetzt
werden, wie z. B. ein Glas-Epoxy-Material, ein ABS und ein Phenol.
-
Nachstehend wird das Fixierungs-
bzw. Montageverfahren erläutert.
Zuerst wird eine Lötmetallpaste auf
einen erforderlichen Abschnitt der Verdrahtungsplatte 2 aufgedruckt.
Nach dem gegebenenfalls erforderlichen Trocknen des Lösungsmittels
wird das Halbleiter-Bauelement 1 entsprechend einem Muster
auf die Platte aufgelegt. Nach dem Hindurchführen der Platte durch einen
Reflow-Ofen wird das Lötmetall
geschmolzen, um eine Verlötung
zu bewirken. Die elektrische Verbindung zwischen dem Halbleiter-Bauelement 1 und
der Verdrahtungsplatte 2 ist hier nicht beschränkt auf
die Verwendung einer Lötmetallpaste,
sondern die Verbindung kann auch unter Verwendung eines Lötmetallhöckers 3 (einer
Lötmetallkugel)
durchgeführt
werden. Darüber
hinaus kann auch das Verbinden mittels eines elektrisch leitenden
Klebstoffes oder eines anisotropen elektrisch leitenden Klebstoffes
angewendet werden. Ferner kann das Aufbringen oder die Bildung der
Lötmetallpaste
oder dgl. entweder auf die Seite der Verdrahtungsplatte oder auf
die Seite des Halbleiter-Bauelements erfolgen. Das Lötmetall
oder der (anisotrope) elektrisch leitende Klebstoff, das (der) erfindungsgemäß verwendet
wird, wird in geeigneter Weise ausgewählt in bezug auf Schmelzpunkt,
Bindungsfestigkeit oder dgl. unter Berücksichtigung des Falles einer
späteren
Reparatur.
-
Nach dem elektrischen Verbinden des
Halbleiter-Bauelements mit der Verdrahtungsplatte, wie vorstehend
beschrieben, ist es im allgemeinen bevorzugt, einen elektrischen
Leitungstest oder dgl. durchzuführen und
anschließend
die Fixierung vorzunehmen unter Verwendung der Harzzusammensetzung,
aber nur wenn der Test bestanden ist. Der Grund ist der, dass es
leichter ist, die Teile vor der Fixierung voneinander zu lösen, wenn
ein Defekt gefunden wird.
-
Danach wird unter Anwendung eines
geeigneten Auftragsverfahrens, beispielsweise eines Verteilers, eine
Epoxyharzzusammensetzung um das Halbleiter-Bauelement herum aufgebracht.
Wenn die Harzzusammensetzung aufgebracht wird, dringt die Harzzusammensetzung
in den Zwischenraum zwischen der Verdrahtungsplatte und einem Trägerbasismaterial
des Halbleiter-Bauelements ein aufgrund des Kapillar-Phänomens.
-
Danach wird die Epoxyharzzusammensetzung
zum Aushärten
erhitzt. In der Anfangsstufe des Erhitzungsvorgangs nimmt die Viskosität drastisch
ab, wodurch die Fließfähigkeit
verbessert wird, sodass die Zusammensetzung leichter in den Zwischenraum
zwischen der Verdrahtungsplatte und dem Halbleiter-Bauelement eindringen
kann. Darüber
hinaus kann eine ausreichende Permeation zwischen der Verdrahtungsplatte und
dem Halbleiter-Bauelement dadurch erzielt werden, dass man ein geeignetes
Ventilationsloch in der Platte vorsieht oder einen Abschnitt vorsieht,
auf den das Harz nicht aufgebracht wird. Die aufgebrachte Menge
der Epoxyharzzusammensetzung wird zweckmäßig so eingestellt, dass sie
im Wesentlichen den Zwischenraum zwischen dem Halbleiter-Bauelement
und der Verdrahtungsplatte ausfüllt.
-
Die erfindungsgemäß angewendeten Aushärtungsbedingungen
sind im Falle der Verwendung der oben genannten Epoxyharzzusammensetzung
im allgemeinen 70 bis 150°C
und 1 bis 60 min. Die Aushärtungsbedingungen
werden eingestellt in Abhängigkeit
von der Auswahl und dem Zusammensetzungsverhältnis jeder Komponente in Übereinstimmung
mit der Verarbeitbarkeit. Beispielsweise wird die Aushärtung bei
einer niedrigen Temperatur für
den Fall durchgeführt,
dass der Einfluss der Wärme
auf die Verdrahtungsplatte oder dgl. zu berücksichtigen ist, und die Aushärtung wird
bei einer hohen Temperatur innerhalb einer kurzen Zeit durchgeführt zur
Verbesserung der Produktivität.
Durch Durchführung
der vorstehend beschriebenen Operationen wird die Montage- bzw.
Fixierungsstruktur, wie sie in 1 dargestellt
ist, vervollständigt.
-
Nachstehend wird eine Reparatur erläutert.
-
Bei dem Montageverfahren, das unter
Verwendung der erfindungsgemäßen Epoxyharzzusammensetzung
durchgeführt
wird, werden die Eigenschaften des Halbleiter-Bauelements, die elektrische
Verbindung zwischen dem Halbleiter-Bauelement und der Verdrahtungsplatte
und andere elektrische Eigenschaften geprüft nach dem Montieren (Fixieren)
des Halbleiter-Bauelements auf der Verdrahtungsplatte, wie vorstehend beschrieben.
Zu diesem Zeitpunkt kann dann, wenn ein Defekt gefunden wird, eine
Reparatur wie folgt durchgeführt
werden.
-
Ein Teil des Halbleiter-Bauelements,
der einen defekten Abschnitt aufweist, wird etwa 1 min lang auf 150
bis 300°C
erhitzt. Die Heizeinrichtung unterliegt keiner speziellen Beschränkung, es
ist jedoch bevorzugt, ein partielles Erhitzen durchzuführen. So
kann beispielsweise eine verhältnismäßig einfache
Einrichtung, wie z. B. das Aufblasen von Heißluft auf den defekten Abschnitt,
angewendet werden.
-
Wenn das Lötmetall geschmolzen ist und
das Harz weich geworden ist, sodass es eine verminderte Bindungsfestigkeit
aufweist, wird das Halbleiter-Bauelement abgezogen unter Verwendung
eines flachen Metallteils (eines Schabers oder dgl.). Der Zustand
zu diesem Zeitpunkt ist in der 2 dargestellt.
-
Wie in der 2 gezeigt, verbleibt nach dem Ablösen des
Halbleiter-Bauelements 1 ein Rückstand 6 des Produkts
aus der ausgehärteten
Epoxyharzzusammensetzung und Lötmetall-Rückstände 8 auf
der Verdrahtungsplatte 2 zurück. Der Rückstand 6 des Produkts
aus der gehärteten
Epoxyharzzusammensetzung kann durch Erhitzen auf eine vorgegebene
Temperatur und Abschaben mittels eines Schabers, einer Bürste oder
dgl. entfernt werden, er kann jedoch am leichtesten entfernt werden durch
ein flaches Metallteil, das auf 200 bis 350°C erhitzt worden ist (ein heißes Messer,
eine Lötmetall-Kelle
(in Form eines flachen spitzen Endes) oder dgl.). Zum Zeitpunkt
der Entfernung des gehärteten
Produktrückstandes
sollte mit einer ausreichenden Vorsicht gearbeitet werden wegen
der Gefahr der Ablösung
des Musters auf der Verdrahtungsplatte. Darüber hinaus kann der Lötmetallrückstand 8 entfernt
werden beispielsweise unter Verwendung eines umflochtenen Drahtes
zum Absorbieren des Lötmetalls
oder dgl.
-
Nach der Entfernung des Epoxyharzzusammensetzungs-Rückstandes
und des Lötmetallrückstandes von
der Verdrahtungsplatte wird die abgezogene Oberfläche mit
einem Alkohol oder dgl. einer Schlussbehandlung unterzogen. Durch
erneutes Montieren (Fixieren) eines Halbleiter-Bauelements nach
dem gleichen Verfahren wie vorstehend beschrieben auf der Verdrahtungsplatte,
die unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Arbeitsgänge gereinigt
worden ist, kann die Reparatur des defekten Teils vervollständigt werden.
-
Für
den Fall, dass ein Defekt auf Seiten der Verdrahtungsplatte gefunden
wird, kann das Halbleiter-Bauelement wiederverwendet werden durch
Entfernung des Rückstandes 7 des
Produkts aus der gehärteten
Epoxyharzzusammensetzung und des Lötmetall-Rückstandes 9, die auf
der Seite des Halbleiter-Bauelements verblieben sind, auf die gleiche
Weise wie vorstehend beschrieben.
-
Die vorliegende Erfindung wird unter
Bezugnahme auf die folgenden Beispiele näher erläutert. Das Beispiel 3 ist
ein erfindungsgemäßes Beispiel.
-
(1) Verwendete Epoxyharzzusammensetzungen
-
Bezugsbeispiele 1 und
2, Beispiel 3
-
Es wurden Epoxyharzzusammensetzungen
hergestellt durch Vermischen der folgenden Bestandteile: Epoxyharz
(A), Härter
(B1) und (B2) und modifizierte Epoxy-Produkte (C1), (C2) und (C3)
in dem in der Tabelle 1 angegebenen Verhältnis und durch Entgasen.
-
- (A) Epoxyh
Epoxyharz vom Eisphenol F-Typ
(hergestellt von der Firma Yuka Shell Epoxy Corp., Produktname:
EPI COAT 807)
- (B1) Härter
modifizierte
Imidazol-Verbindung (hergestellt von der Firma Ajinomoto Corp.,
Produktname: AMICURE PN-23)
- (B2) Härter
modifiziertes
aliphatisches Amin (hergestellt von der Firma Fuji Kasei Kogyo Corp.,
Produktname: FUJICURE FXE-1000)
- (C1) modifiziertes Epoxyharz:
mit Dimersäure modifiziertes
Produkt (hergestellt von der Firma Yuka Shell Epoxy Corp., Produktname:
EPI COAT 871)
- (C2) modifiziertes Epoxyharz:
mit Sojabohnenöl modifiziertes
Produkt (hergestellt von der Firma Daiseru Kagaku Kogyo Corp., Produktname:
DAI MAKKU S-300K)
- (C3) modifiziertes Epoxyharz:
mit Rizinusöl modifiziertes
Produkt (hergestellt von der Firma Mitsui Kagaku Corp., Produktname:
EPOMIKKU R151)
-
Vergleichsbeispiel 1
-
Wie in der Tabelle 1 angegeben, wurde
die Formulierung so geändert,
dass die in den Bezugsbeispielen 1 und 2 jeweils verwendeten modifizierten
Epoxyharze (C1) und (C2) nicht zugegeben wurden.
-
Vergleichsbeispiele 2
und 3
-
Wie in der Tabelle 1 angegeben, wurde
die Formulierung so geändert,
dass die Zugabemenge der in den Bezugsbeispielen 1 und 2 jeweils
verwendeten modifizierten Epoxyharze (C1) und (C2) erhöht wurde.
-
Vergleichsbeispiel 4
-
Wie in der Tabelle 1 angegeben, wurde
die Formulierung so geändert,
dass die in den Bezugsbeispielen 1 und 2 jeweils verwendeten modifizierten
Epoxyharze (C1) und (C2) durch (D) Dioctylphthalat ersetzt wurden.
-
-
(Alle numerischen Werte in der Tabelle
bedeuten Gew.-Teile)
-
(2) Fixierungsverfahren
-
Als CSP wurde für die Prüfung ein quadratisches CSP
mit einer Seitenlänge
von 12 mm und einer 176 Pin-Terminalzahl verwendet. Eine Lötmetallpaste
wurde aufgedruckt und auf eine Elektrode einer Verdrahtungsplatte
(Glas-Epoxy) aufgebracht. Die CSP wurde aufgesetzt und mittels eines
Lötmetalls
in einem Reflow-Ofen damit verbunden.
-
Anschließend wurde die Epoxyharzzusammensetzung
in der Nähe
des CSP unter Verwendung eines Verteilers aufgebracht. Dann wurde
sie 60 min auf 80 °C
erhitzt, um so die Epoxyharzzusammensetzung zu härten. Zu diesem Zeitpunkt drang
die Epoxyharzzusammensetzung in den Zwischenraum zwischen dem Halbleiter-Bauelement und der
Verdrahtungsplatte ein, bevor die Aushärtung beendet war.
-
(3) Wärmeschockbeständigkeitstest
-
Der Test wurde unter solchen Bedingungen
durchgeführt,
bei denen ein Zyklus definiert wurde als eine Stunde, die umfasste
ein Halten der Niedertemperatur-Seite für 30 min bei –40°C und ein
Halten der Hochtemperatur-Seite für 30 min bei 80 °C. Ein elektrischer
Leitungstest wurde für
die gleiche Probe pro 100 Zyklen durchgeführt, um die elektrische Verbindung
zwischen dem CSP und der Platte zu beobachten. Solche, die nach
1 000 oder mehr Zyklen noch eine elektrische Leitung aufwiesen,
wurden als "den
Test bestanden" beureilt
und solche, die keine elektrische Leitung aufwiesen durch Unterbrechung
oder dgl., bevor die Zahl erreicht war, wurden als "den Test nicht bestanden" bezeichnet.
-
(4) Schlagfestigkeitstest
-
Nach dem 10-maligen Herabfallenlassen
auf Beton aus einer Höhe
von 1,8 m wurde ein elektrischer Leitungstest durchgeführt. Die
elektrische Verbindung zwischen dem CSP und der Platte wurde beobachtet. Diejenigen,
die noch eine elektrische Leitung aufwiesen, wurden als "den Test bestanden" beurteilt und diejenigen,
die keine elektrische Leitung aufwiesen durch Unterbrechung oder
dgl., bevor die Zahl erreicht war, wurden als "den Test nicht bestanden" beurteilt.
-
(5) Reparatureigenschaften
-
Die Umgebung des mittels einer Epoxyharzzusammensetzung
auf der Verdrahtungsplatte fixierten CSP wurde erhitzt durch Aufblasen
von Heißluft
von etwa 260°C
für 1 min
unter Verwendung eines Heißluft-Generators.
Zwischen dem CSP und dem Glas-Epoxysubstrat wurde ein Schaber eingeführt und
angehoben, um das CSP abzulösen.
-
Danach wurden ein Harz und ein Lötmetall,
die auf dem Glas-Epoxysubstrat zurückblieben, unter Verwendung
einer Lötmetall-Kelle
(mit einer Gestalt in Form eines flachen spitzen Endes), die auf
300 °C erhitzt war,
entfernt. Darüber
hinaus wurde ein Lötmetall,
das auf dem Glas-Epoxysubstrat zurückblieb, das durch den oben
genannten Arbeitsgang nicht vollständig entfernt worden war, mittels
eines umflochtenen Drahtes für
die Absorption des Lötmetalls
eliminiert. Die Substratoberfläche
wurde dann mit einem Alkohol oder dgl. gereinigt.
-
Auf das Glas-Epoxy-Substrat, von
dem das CSP auf diese Weise entfernt worden war, wurde erneut eine
Lötmittelpaste
aufgebracht und es wurde ein neues CSP fixiert. Zu diesem Zeitpunkt
kann eine Lötmittelpaste
auf die neue CSP-Seite aufgedruckt werden.
-
Auf die gleiche Weise wie vorstehend
beschrieben, wurde eine Epoxyharzzusammensetzung auf die Umgebung
der CSP aufgebracht und anschließend 60 min lang auf 80°C erhitzt,
um so die Epoxyharzzusammensetzung auszuhärten.
-
Die Fälle, in denen das auf diese
Weise reparierte, auf einer Verdrahtungsplatte montierte CSP in
einem Wärmeschockbeständigkeitstest
und einem Schlagfestigkeit eine sichere elektrische Verbindung aufwies und
die gleichen Eigenschaften hatte wie im nicht reparierten Zustand
wurden als "den
Test bestanden" bewertet.
-
Diese Ergebnisse sind in der Tabelle
2 angegeben. In der Tabelle steht "©" für den Test
mit Auszeichnung bestanden, "O" steht für den Test
bestanden, "X" steht für den Test
nicht bestanden und "-" steht für nicht bewertet
wegen unzureichender Aushärtung.
-
-
Erfindungsgemäß ist eine Epoxyharzzusammensetzung
für die
Unterfüllungsversiegelung,
die innerhalb eines kurzen Zeitraums mit einer guten Produktivität wärmegehärtet werden
kann, in der Lage, eine sichere elektrische Verbindung zwischen
einem Halbleiter-Bauelement, wie z. B. einem CSP und einer BGA,
und einer Verdrahtungsplatte zu erzielen, ohne dass ein nachteiliger
Einfluss auf jeden Teil auftritt, der auf der Verdrahtungsplatte
angeordnet ist, durch Wärmehärtung bei
einer verhältnismäßig niedrigen
Temperatur, sie weist eine ausgezeichnete Wärmeschockbeständigkeit
(Temperaturwechselbeständigkeit)
und eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit auf und ist frei von einem
Austreten (Ausbluten) von Kontaminanten aus ihrem gehärteten Produkt
und das CSP oder die BGA kann leicht von der Verdrahtungsplatte
abgelöst
werden für
den Fall, dass eine Defekt gefunden wird, wodurch es möglich ist,
eine normale Verdrahtungsplatte oder ein Halbleiter-Bauelement wiederzuverwenden.
