JP2000260820A - フリップチップ型半導体装置のアンダーフィル材による封止方法 - Google Patents
フリップチップ型半導体装置のアンダーフィル材による封止方法Info
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 基板の配線パターン面に複数個のバンプ
を介して半導体チップが搭載され、上記基板と半導体チ
ップとの間の隙間にアンダーフィル材を充填し、封止す
るに際し、上記アンダーフィル材として、（Ａ）液状エ
ポキシ樹脂、（Ｂ）無機質充填剤、（Ｃ）硬化剤を必須
成分とする液状エポキシ樹脂組成物を使用し、このアン
ダーフィル材を上記隙間に６０〜１２０℃で侵入させて
封止し、次いで半導体装置を２℃／分〜８℃／分で上記
アンダーフィル材の硬化温度まで昇温させ、更に１４０
〜１７０℃で１〜５時間硬化させることを特徴とするフ
リップチップ型半導体装置のアンダーフィル材による封
止方法。 【効果】 本発明によれば、アンダーフィル封止材の剥
離、クラック、ボイドがなく、反りの小さいフリップチ
ップ型半導体装置が得られる。
を介して半導体チップが搭載され、上記基板と半導体チ
ップとの間の隙間にアンダーフィル材を充填し、封止す
るに際し、上記アンダーフィル材として、（Ａ）液状エ
ポキシ樹脂、（Ｂ）無機質充填剤、（Ｃ）硬化剤を必須
成分とする液状エポキシ樹脂組成物を使用し、このアン
ダーフィル材を上記隙間に６０〜１２０℃で侵入させて
封止し、次いで半導体装置を２℃／分〜８℃／分で上記
アンダーフィル材の硬化温度まで昇温させ、更に１４０
〜１７０℃で１〜５時間硬化させることを特徴とするフ
リップチップ型半導体装置のアンダーフィル材による封
止方法。 【効果】 本発明によれば、アンダーフィル封止材の剥
離、クラック、ボイドがなく、反りの小さいフリップチ
ップ型半導体装置が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップ型
半導体装置用のアンダーフィル材による封止方法に関す
る。
半導体装置用のアンダーフィル材による封止方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電気機
器の小型、軽量化、高機能化に伴い、半導体の実装方法
もピン挿入タイプから表面実装が主流になっている。そ
して、ベアチップ実装の一つにフリップチップ（ＦＣ）
実装がある。ＦＣ実装とは、ＬＳＩチップの配線パター
ン面に高さ１０〜１００μｍ程度のバンプといわれる電
極を数個から数千個形成し、基板の電極を導電ペースト
或いは半田等で接合する方式である。このため、ＦＣの
保護に用いる封止材料は、基板とＬＳＩチップのバンプ
等による数１０μｍ程度の隙間に浸透させる必要があ
る。従来のフリップチップ用アンダーフィル材として使
用される液状エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と硬
化剤及び無機質充填剤を配合し、信頼性を高めるために
半導体のチップや基板、バンプと線膨張係数を一致させ
るために、多量の無機質充填剤を配合する処方が主流と
なってきている。
器の小型、軽量化、高機能化に伴い、半導体の実装方法
もピン挿入タイプから表面実装が主流になっている。そ
して、ベアチップ実装の一つにフリップチップ（ＦＣ）
実装がある。ＦＣ実装とは、ＬＳＩチップの配線パター
ン面に高さ１０〜１００μｍ程度のバンプといわれる電
極を数個から数千個形成し、基板の電極を導電ペースト
或いは半田等で接合する方式である。このため、ＦＣの
保護に用いる封止材料は、基板とＬＳＩチップのバンプ
等による数１０μｍ程度の隙間に浸透させる必要があ
る。従来のフリップチップ用アンダーフィル材として使
用される液状エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と硬
化剤及び無機質充填剤を配合し、信頼性を高めるために
半導体のチップや基板、バンプと線膨張係数を一致させ
るために、多量の無機質充填剤を配合する処方が主流と
なってきている。
【０００３】しかしながら、このようなフリップチップ
用アンダーフィル材においては、応力特性において充填
剤の高充填化だけでは緩和されず、デバイスの信頼性テ
ストでチップとの剥離やチップのクラックといった問題
点が提示されており、この改善が望まれる。
用アンダーフィル材においては、応力特性において充填
剤の高充填化だけでは緩和されず、デバイスの信頼性テ
ストでチップとの剥離やチップのクラックといった問題
点が提示されており、この改善が望まれる。
【０００４】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、高い信頼性をもって上記隙間をアンダーフィル材で
封止することができる、フリップチップ型半導体装置の
アンダーフィル材による封止方法を提供することを目的
とする。
で、高い信頼性をもって上記隙間をアンダーフィル材で
封止することができる、フリップチップ型半導体装置の
アンダーフィル材による封止方法を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明は、上記目的を達成するため、基板の配線パターン
面に複数個のバンプを介して半導体チップが搭載され、
上記基板と半導体チップとの間の隙間にアンダーフィル
材を充填し、封止するに際し、上記アンダーフィル材と
して、（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）無機質充填剤、
（Ｃ）硬化剤を必須成分とする液状エポキシ樹脂組成物
を使用し、このアンダーフィル材を上記隙間に６０〜１
２０℃で侵入させて封止し、次いで半導体装置を２℃／
分〜８℃／分で上記アンダーフィル材の硬化温度まで昇
温させ、更に１４０〜１７０℃で１〜５時間硬化させる
ことを特徴とするフリップチップ型半導体装置のアンダ
ーフィル材による封止方法を提供する。
発明は、上記目的を達成するため、基板の配線パターン
面に複数個のバンプを介して半導体チップが搭載され、
上記基板と半導体チップとの間の隙間にアンダーフィル
材を充填し、封止するに際し、上記アンダーフィル材と
して、（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）無機質充填剤、
（Ｃ）硬化剤を必須成分とする液状エポキシ樹脂組成物
を使用し、このアンダーフィル材を上記隙間に６０〜１
２０℃で侵入させて封止し、次いで半導体装置を２℃／
分〜８℃／分で上記アンダーフィル材の硬化温度まで昇
温させ、更に１４０〜１７０℃で１〜５時間硬化させる
ことを特徴とするフリップチップ型半導体装置のアンダ
ーフィル材による封止方法を提供する。
【０００６】即ち、本発明者は、上記（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）成分を含む液状エポキシ樹脂組成物をアンダーフ
ィル材に用い、上記特定の封止温度及び硬化条件を用い
ることにより、信頼性テスト後のデバイスチップの剥離
とクラックの抑制が図られることを見出した。特に、硬
化剤として酸無水物やカルボン酸ヒドラジドは、その低
粘性よりアンダーフィル材に使用されているが、一方そ
の揮発性により製造過程で含有量が減少し、硬化性に影
響を及ぼすことが判明してきた。その際、封止時の温度
及び硬化時の条件を制御することにより、酸無水物等の
揮発量を抑制し、チップ面にかかる応力を均一化するこ
とにより、チップの剥離及びクラックを防止することが
できること、よって、本発明のフリップチップ型半導体
装置は非常に信頼性の高いものであることを見出し、本
発明をなすに至ったものである。
（Ｃ）成分を含む液状エポキシ樹脂組成物をアンダーフ
ィル材に用い、上記特定の封止温度及び硬化条件を用い
ることにより、信頼性テスト後のデバイスチップの剥離
とクラックの抑制が図られることを見出した。特に、硬
化剤として酸無水物やカルボン酸ヒドラジドは、その低
粘性よりアンダーフィル材に使用されているが、一方そ
の揮発性により製造過程で含有量が減少し、硬化性に影
響を及ぼすことが判明してきた。その際、封止時の温度
及び硬化時の条件を制御することにより、酸無水物等の
揮発量を抑制し、チップ面にかかる応力を均一化するこ
とにより、チップの剥離及びクラックを防止することが
できること、よって、本発明のフリップチップ型半導体
装置は非常に信頼性の高いものであることを見出し、本
発明をなすに至ったものである。
【０００７】以下、本発明について更に詳しく説明す
る。本発明に係るフリップチップ型半導体装置は、図１
に示したように、有機基板１の配線パターン面に複数個
のバンプ２を介して半導体チップ３が搭載されているも
のであり、上記有機基板１と半導体チップ３との間の隙
間（バンプ２間の隙間）にアンダーフィル材４が充填さ
れ、その側部がフィレット材５で封止されたものである
が、本発明は上記アンダーフィル材を特定条件で封止す
ることを特徴とする。
る。本発明に係るフリップチップ型半導体装置は、図１
に示したように、有機基板１の配線パターン面に複数個
のバンプ２を介して半導体チップ３が搭載されているも
のであり、上記有機基板１と半導体チップ３との間の隙
間（バンプ２間の隙間）にアンダーフィル材４が充填さ
れ、その側部がフィレット材５で封止されたものである
が、本発明は上記アンダーフィル材を特定条件で封止す
ることを特徴とする。
【０００８】ここで、本発明においては、上記アンダー
フィル材として、（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）無機
質充填剤、（Ｃ）硬化剤を必須成分とする液状エポキシ
樹脂組成物を使用する。
フィル材として、（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）無機
質充填剤、（Ｃ）硬化剤を必須成分とする液状エポキシ
樹脂組成物を使用する。
【０００９】本発明に用いられる（Ａ）成分の液状エポ
キシ樹脂は、一分子中に２個以上のエポキシ基があれば
いかなるものでも使用可能であるが、特に、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
脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エ
ポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロペンタ
ジエン型エポキシ樹脂などが例示される。この中でも室
温で液状のエポキシ樹脂を使用する。これらのエポキシ
樹脂には、下記構造で示されるエポキシ樹脂を浸入性に
影響を及ぼさない範囲で添加しても何ら問題はない。
キシ樹脂は、一分子中に２個以上のエポキシ基があれば
いかなるものでも使用可能であるが、特に、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
脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エ
ポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロペンタ
ジエン型エポキシ樹脂などが例示される。この中でも室
温で液状のエポキシ樹脂を使用する。これらのエポキシ
樹脂には、下記構造で示されるエポキシ樹脂を浸入性に
影響を及ぼさない範囲で添加しても何ら問題はない。
【００１０】
【化１】
【００１１】上記液状エポキシ樹脂中の全塩素含有量
は、１５００ｐｐｍ以下、望ましくは１０００ｐｐｍ以
下であることが好ましい。また、１００℃で５０％エポ
キシ樹脂濃度における２０時間での抽出水塩素が１０ｐ
ｐｍ以下であることが好ましい。全塩素含有量が１５０
０ｐｐｍを超え、抽出水塩素が１０ｐｐｍを超えると、
半導体素子の信頼性、特に耐湿性に悪影響を与えるおそ
れがある。
は、１５００ｐｐｍ以下、望ましくは１０００ｐｐｍ以
下であることが好ましい。また、１００℃で５０％エポ
キシ樹脂濃度における２０時間での抽出水塩素が１０ｐ
ｐｍ以下であることが好ましい。全塩素含有量が１５０
０ｐｐｍを超え、抽出水塩素が１０ｐｐｍを超えると、
半導体素子の信頼性、特に耐湿性に悪影響を与えるおそ
れがある。
【００１２】本発明の組成物には、（Ｂ）成分として、
膨張係数を小さくする目的から従来より知られている各
種の無機質充填剤を添加する。無機質充填剤としては、
溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ボロンナイトライ
ド、窒化アルミ、窒化珪素、マグネシア、マグネシウム
シリケートなどが使用される。好ましくは、侵入性の向
上と低線膨張化の両立を図るためフリップチップギャッ
プ幅（基板とチップとの間隙）に対して平均粒径が約１
／１０以下、最大粒径が１／２以下の充填剤をエポキシ
樹脂と硬化剤との合計量１００重量部に対して１００〜
４００重量部、望ましくは、エポキシ樹脂と硬化剤との
合計量１００重量部に対して１５０〜２５０重量部の範
囲で配合することが好ましい。１００重量部未満では、
膨張係数が大きく、冷熱試験においてクラックの発生を
誘発させるおそれがある。４００重量部を超えると、粘
度が高くなり、薄膜侵入性の低下をもたらすおそれがあ
る。なお、平均粒径は例えば、レーザー光回折法等によ
る重量平均値（又はメジアン径）等として求めることが
できる。
膨張係数を小さくする目的から従来より知られている各
種の無機質充填剤を添加する。無機質充填剤としては、
溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ボロンナイトライ
ド、窒化アルミ、窒化珪素、マグネシア、マグネシウム
シリケートなどが使用される。好ましくは、侵入性の向
上と低線膨張化の両立を図るためフリップチップギャッ
プ幅（基板とチップとの間隙）に対して平均粒径が約１
／１０以下、最大粒径が１／２以下の充填剤をエポキシ
樹脂と硬化剤との合計量１００重量部に対して１００〜
４００重量部、望ましくは、エポキシ樹脂と硬化剤との
合計量１００重量部に対して１５０〜２５０重量部の範
囲で配合することが好ましい。１００重量部未満では、
膨張係数が大きく、冷熱試験においてクラックの発生を
誘発させるおそれがある。４００重量部を超えると、粘
度が高くなり、薄膜侵入性の低下をもたらすおそれがあ
る。なお、平均粒径は例えば、レーザー光回折法等によ
る重量平均値（又はメジアン径）等として求めることが
できる。
【００１３】本発明で用いるエポキシ樹脂組成物（アン
ダーフィル材）の（Ｃ）成分の硬化剤としては、酸無水
物系硬化剤が好適であり、酸無水物系硬化剤として、例
えばテトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロ無水フ
タル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒド
ロ無水フタル酸、無水メチルハイミックス酸、ピロメリ
ット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン
酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エ
ーテル二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニ
ル）メタン二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボ
キシフェニル）プロパン二無水物などの、好ましくは分
子中に脂肪族環又は芳香族環を１個又は２個有すると共
に、酸無水物基を１個又は２個有する、炭素原子数４〜
２５個、好ましくは８〜２０個程度の酸無水物化合物を
挙げることができる。硬化剤としてこのような酸無水物
を用いる場合は、エポキシ樹脂中のエポキシ基１モルに
対して酸無水物化合物中の酸無水物基が０．３〜０．７
モル、特に０．４〜０．６モルの範囲で配合することが
望ましく、配合量が０．３モル未満では硬化性が不十分
となる場合があり、０．７モルを超えると未反応の酸無
水物が残存し、ガラス転移温度の低下となる場合があ
る。
ダーフィル材）の（Ｃ）成分の硬化剤としては、酸無水
物系硬化剤が好適であり、酸無水物系硬化剤として、例
えばテトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロ無水フ
タル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒド
ロ無水フタル酸、無水メチルハイミックス酸、ピロメリ
ット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン
酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エ
ーテル二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニ
ル）メタン二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボ
キシフェニル）プロパン二無水物などの、好ましくは分
子中に脂肪族環又は芳香族環を１個又は２個有すると共
に、酸無水物基を１個又は２個有する、炭素原子数４〜
２５個、好ましくは８〜２０個程度の酸無水物化合物を
挙げることができる。硬化剤としてこのような酸無水物
を用いる場合は、エポキシ樹脂中のエポキシ基１モルに
対して酸無水物化合物中の酸無水物基が０．３〜０．７
モル、特に０．４〜０．６モルの範囲で配合することが
望ましく、配合量が０．３モル未満では硬化性が不十分
となる場合があり、０．７モルを超えると未反応の酸無
水物が残存し、ガラス転移温度の低下となる場合があ
る。
【００１４】また、硬化剤としては、上記の他にジシア
ンジアミド、アジピン酸ヒドラジド、イソフタル酸ヒド
ラジド等のカルボン酸ヒドラジドも使用することができ
る。これら硬化剤の配合量は、硬化有効量とすることが
できる。
ンジアミド、アジピン酸ヒドラジド、イソフタル酸ヒド
ラジド等のカルボン酸ヒドラジドも使用することができ
る。これら硬化剤の配合量は、硬化有効量とすることが
できる。
【００１５】更に、酸無水物を硬化剤として使用する場
合の硬化促進剤として、イミダゾール誘導体及び３級ア
ミン化合物から選ばれる１種又は２種以上を配合するこ
とができる。ここで、イミダゾール誘導体としては、２
−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、４−
メチルイミダゾール、４−エチルイミダゾール、２−フ
ェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダ
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−
４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール等が挙げられ
る。また、３級アミン化合物としては、トリエチルアミ
ン、ベンジルトリメチルアミン、α−メチルベンジルジ
メチルアミン等の窒素原子に結合する置換基としてアル
キル基やアラルキル基を有するアミン化合物、１，８−
ジアザヒシクロ［５．４．０］ウンデセン−７及びその
フェノール塩、オクチル酸塩、オレイン酸塩などのシク
ロアミジン化合物やその有機酸との塩、或いは下記式の
化合物などのシクロアミジン化合物と４級ホウ素化合物
との塩又は錯塩などが挙げられる。
合の硬化促進剤として、イミダゾール誘導体及び３級ア
ミン化合物から選ばれる１種又は２種以上を配合するこ
とができる。ここで、イミダゾール誘導体としては、２
−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、４−
メチルイミダゾール、４−エチルイミダゾール、２−フ
ェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダ
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−
４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール等が挙げられ
る。また、３級アミン化合物としては、トリエチルアミ
ン、ベンジルトリメチルアミン、α−メチルベンジルジ
メチルアミン等の窒素原子に結合する置換基としてアル
キル基やアラルキル基を有するアミン化合物、１，８−
ジアザヒシクロ［５．４．０］ウンデセン−７及びその
フェノール塩、オクチル酸塩、オレイン酸塩などのシク
ロアミジン化合物やその有機酸との塩、或いは下記式の
化合物などのシクロアミジン化合物と４級ホウ素化合物
との塩又は錯塩などが挙げられる。
【００１６】
【化２】
【００１７】なお、これらイミダゾール誘導体及び３級
アミン化合物は、酸無水物系硬化剤の硬化促進剤として
もエポキシ樹脂の硬化剤としても使用できるものである
が、硬化促進剤として使用する場合は、エポキシ樹脂と
硬化剤の合計量１００重量部に対して０．０１〜１０重
量部、特に０．５〜５重量部の範囲で添加することが好
適である。添加量が０．０１重量部に満たないと硬化性
が低下する場合があり、１０重量部を超えると硬化性に
優れるが保存性が低下する傾向となる場合がある。
アミン化合物は、酸無水物系硬化剤の硬化促進剤として
もエポキシ樹脂の硬化剤としても使用できるものである
が、硬化促進剤として使用する場合は、エポキシ樹脂と
硬化剤の合計量１００重量部に対して０．０１〜１０重
量部、特に０．５〜５重量部の範囲で添加することが好
適である。添加量が０．０１重量部に満たないと硬化性
が低下する場合があり、１０重量部を超えると硬化性に
優れるが保存性が低下する傾向となる場合がある。
【００１８】本発明の組成物には、応力を低下させる目
的でシリコーンゴム、シリコーンオイルや液状のポリブ
タジエンゴム、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチ
レン共重合体といった熱可塑性樹脂などを配合してもよ
い。好ましくは、アルケニル基含有エポキシ樹脂又はフ
ェノール樹脂のアルケニル基と、下記式（１）で示され
る一分子中の珪素原子の数が２０〜４００であり、Ｓｉ
Ｈ基の数が１〜５であるオルガノポリシロキサンのＳｉ
Ｈ基との付加反応により得られる共重合体［（Ｄ）成
分］を配合することがよい。 ＨaＲbＳｉＯ(4-a-b)/2 （１） （式中、Ｒは置換又は非置換の一価炭化水素基、ａは
０．０１〜０．１、ｂは１．８〜２．２、１．８１≦ａ
＋ｂ≦２．３を満足する正数を示す。）
的でシリコーンゴム、シリコーンオイルや液状のポリブ
タジエンゴム、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチ
レン共重合体といった熱可塑性樹脂などを配合してもよ
い。好ましくは、アルケニル基含有エポキシ樹脂又はフ
ェノール樹脂のアルケニル基と、下記式（１）で示され
る一分子中の珪素原子の数が２０〜４００であり、Ｓｉ
Ｈ基の数が１〜５であるオルガノポリシロキサンのＳｉ
Ｈ基との付加反応により得られる共重合体［（Ｄ）成
分］を配合することがよい。 ＨaＲbＳｉＯ(4-a-b)/2 （１） （式中、Ｒは置換又は非置換の一価炭化水素基、ａは
０．０１〜０．１、ｂは１．８〜２．２、１．８１≦ａ
＋ｂ≦２．３を満足する正数を示す。）
【００１９】なお、Ｒの一価炭化水素基としては、炭素
数１〜１０、特に１〜８のものが好ましく、メチル基、
エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イ
ソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、シクロ
ヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基、ビ
ニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセ
ニル基等のアルケニル基、フェニル基、キシリル基、ト
リル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル
基、フェニルプロピル基等のアラルキル基などや、これ
らの炭化水素基の水素原子の一部又は全部を塩素、フッ
素、臭素等のハロゲン原子で置換したクロロメチル基、
ブロモエチル基、トリフルオロプロピル基等のハロゲン
置換一価炭化水素基を挙げることができる。上記共重合
体としては、中でも下記構造のものが望ましい。
数１〜１０、特に１〜８のものが好ましく、メチル基、
エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イ
ソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、シクロ
ヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基、ビ
ニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセ
ニル基等のアルケニル基、フェニル基、キシリル基、ト
リル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル
基、フェニルプロピル基等のアラルキル基などや、これ
らの炭化水素基の水素原子の一部又は全部を塩素、フッ
素、臭素等のハロゲン原子で置換したクロロメチル基、
ブロモエチル基、トリフルオロプロピル基等のハロゲン
置換一価炭化水素基を挙げることができる。上記共重合
体としては、中でも下記構造のものが望ましい。
【００２０】
【化３】
【００２１】
【化４】 （上記式中、Ｒは上記と同じ、Ｒ1は水素原子又は炭素
数１〜４のアルキル基、Ｒ2は−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−、−
ＯＣＨ2−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2
−又は−Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−である。ｎは４〜１９
９、好ましくは１９〜９９の整数、ｐは１〜１０の整
数、ｑは１〜１０の整数である。）
数１〜４のアルキル基、Ｒ2は−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−、−
ＯＣＨ2−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2
−又は−Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−である。ｎは４〜１９
９、好ましくは１９〜９９の整数、ｐは１〜１０の整
数、ｑは１〜１０の整数である。）
【００２２】上記共重合体は、ジオルガノポリシロキサ
ン単位が液状エポキシ樹脂と硬化剤の合計量１００重量
部に対し０〜２０重量部、特には２〜１５重量部含まれ
るように配合することで、応力をより一層低下させるこ
とができる。
ン単位が液状エポキシ樹脂と硬化剤の合計量１００重量
部に対し０〜２０重量部、特には２〜１５重量部含まれ
るように配合することで、応力をより一層低下させるこ
とができる。
【００２３】本発明の封止材（液状エポキシ樹脂組成
物）には、更に必要に応じ、接着向上用炭素官能性シラ
ン、カーボンブラックなどの顔料、染料、酸化防止剤、
表面処理剤（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ランなど）、その他の添加剤を配合することができる。
物）には、更に必要に応じ、接着向上用炭素官能性シラ
ン、カーボンブラックなどの顔料、染料、酸化防止剤、
表面処理剤（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ランなど）、その他の添加剤を配合することができる。
【００２４】なお、このエポキシ樹脂組成物の粘度は２
５℃において１０，０００ポイズ以下であることが好ま
しい。
５℃において１０，０００ポイズ以下であることが好ま
しい。
【００２５】本発明のエポキシ樹脂組成物は、例えば、
エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機質充填剤を同
時に又は別々に必要により加熱処理を加えながら撹拌、
溶解、混合、分散させることにより製造することができ
る。これらの混合物の撹拌、溶解、混合、分散等の装置
は特に限定されないが、撹拌、加熱装置を備えたライカ
イ機、３本ロール、ボールミル、プラネタリーミキサー
等を用いることができる。これら装置を適宜組み合わせ
て使用してもよい。
エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機質充填剤を同
時に又は別々に必要により加熱処理を加えながら撹拌、
溶解、混合、分散させることにより製造することができ
る。これらの混合物の撹拌、溶解、混合、分散等の装置
は特に限定されないが、撹拌、加熱装置を備えたライカ
イ機、３本ロール、ボールミル、プラネタリーミキサー
等を用いることができる。これら装置を適宜組み合わせ
て使用してもよい。
【００２６】而して、本発明においては、フリップチッ
プ型半導体装置の基板と半導体チップとの間の隙間に上
記アンダーフィル材（液状エポキシ樹脂組成物）を侵
入、充填する。この場合、半導体装置の温度条件（アン
ダーフィル材の充填温度）は、６０〜１２０℃であり、
好ましくは７０〜１００℃である。６０℃未満である
と、組成物の粘度が高いため、基板とチップの隙間を侵
入させることができず、また、１２０℃を超えると反応
が生起し、やはり侵入を妨げる原因となる。
プ型半導体装置の基板と半導体チップとの間の隙間に上
記アンダーフィル材（液状エポキシ樹脂組成物）を侵
入、充填する。この場合、半導体装置の温度条件（アン
ダーフィル材の充填温度）は、６０〜１２０℃であり、
好ましくは７０〜１００℃である。６０℃未満である
と、組成物の粘度が高いため、基板とチップの隙間を侵
入させることができず、また、１２０℃を超えると反応
が生起し、やはり侵入を妨げる原因となる。
【００２７】次に、硬化条件としては、上記のように封
止した後、このデバイスを硬化工程に移行し、硬化到達
温度までの昇温速度が２℃／分〜８℃／分であり、硬化
温度及び時間が１４０〜１７０℃、１〜５時間の条件が
採用される。好ましくは、昇温速度が５℃／分〜７℃／
分であり、硬化温度及び時間が１５０〜１６０℃、２〜
３時間である。２℃／分未満であると、酸無水物が揮発
し未硬化となり、また、８℃／分を超えると内部温度が
急激に上昇することによるボイドの発生を招くので好ま
しくない。更に、硬化温度は、１４０℃未満であると未
反応物が残存し、１７０℃を超えると基板の反りの原因
になる。硬化時間は、硬化温度にもよるが、１時間未満
であると未反応物が残存し、５時間を超えると工程が長
くなり、好ましくない。
止した後、このデバイスを硬化工程に移行し、硬化到達
温度までの昇温速度が２℃／分〜８℃／分であり、硬化
温度及び時間が１４０〜１７０℃、１〜５時間の条件が
採用される。好ましくは、昇温速度が５℃／分〜７℃／
分であり、硬化温度及び時間が１５０〜１６０℃、２〜
３時間である。２℃／分未満であると、酸無水物が揮発
し未硬化となり、また、８℃／分を超えると内部温度が
急激に上昇することによるボイドの発生を招くので好ま
しくない。更に、硬化温度は、１４０℃未満であると未
反応物が残存し、１７０℃を超えると基板の反りの原因
になる。硬化時間は、硬化温度にもよるが、１時間未満
であると未反応物が残存し、５時間を超えると工程が長
くなり、好ましくない。
【００２８】なお、本発明において、フィレット材によ
る封止は、公知のフィレット材を用いて公知の条件で封
止することができる。
る封止は、公知のフィレット材を用いて公知の条件で封
止することができる。
【００２９】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
【００３０】［実施例、比較例］表１に示すように、液
状エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
（ＲＥ３１０：日本化薬社製）、硬化剤としてメチルテ
トラヒドロ無水フタル酸（リカシッドＭＨ７００：新日
本理化社製）、溶融シリカ（ＰＬＶ７−１−１（平均粒
径３μｍ、最大粒径２０μｍ）：龍森社製）、シランカ
ップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメト
キシシラン（ＫＢＭ４０３：信越化学工業社製）、下記
に示す硬化促進剤（ＵＣＡＴ５００２：旭化成社製）を
配合し、均一に混練することによりエポキシ樹脂組成物
を得た。
状エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
（ＲＥ３１０：日本化薬社製）、硬化剤としてメチルテ
トラヒドロ無水フタル酸（リカシッドＭＨ７００：新日
本理化社製）、溶融シリカ（ＰＬＶ７−１−１（平均粒
径３μｍ、最大粒径２０μｍ）：龍森社製）、シランカ
ップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメト
キシシラン（ＫＢＭ４０３：信越化学工業社製）、下記
に示す硬化促進剤（ＵＣＡＴ５００２：旭化成社製）を
配合し、均一に混練することによりエポキシ樹脂組成物
を得た。
【化５】
【００３１】得られたエポキシ樹脂組成物を１０ｍｍ角
のチップに対し１００μｍの隙間をもつような基板に積
載されたデバイスに、表１に示すような条件下で侵入さ
せ、表１に示すような条件下で硬化させた。硬化物につ
いては、剥離、反り、クラック、ボイドを評価した。剥
離とボイドは市販の超音波探傷機にてチェックし、反り
はチップ面上の高低差を測定し、クラックは外観にてチ
ェックした。
のチップに対し１００μｍの隙間をもつような基板に積
載されたデバイスに、表１に示すような条件下で侵入さ
せ、表１に示すような条件下で硬化させた。硬化物につ
いては、剥離、反り、クラック、ボイドを評価した。剥
離とボイドは市販の超音波探傷機にてチェックし、反り
はチップ面上の高低差を測定し、クラックは外観にてチ
ェックした。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、アンダーフィル封止材
の剥離、クラック、ボイドがなく、反りの小さいフリッ
プチップ型半導体装置が得られる。
の剥離、クラック、ボイドがなく、反りの小さいフリッ
プチップ型半導体装置が得られる。
【図１】フリップチップ型半導体装置の一例を示す概略
図である。
図である。
１ 有機基板 ２ バンプ ３ 半導体チップ ４ アンダーフィル材 ５ フィレット材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 隅田 和昌 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内 (72)発明者 若尾 幸 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内 (72)発明者 熊谷 公孝 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内 Ｆターム(参考） 4J002 CD031 CD041 CD051 CD061 CD131 DE077 DE147 DF017 DJ017 EL136 EN026 EN066 EQ026 ER026 EU116 EU136 FD017 FD146 FD156 GQ05 5F044 KK01 LL01 LL07 RR17 RR19 5F061 AA01 AA02 BA04 CA05 CB03
Claims (1)
- 【請求項１】 基板の配線パターン面に複数個のバンプ
を介して半導体チップが搭載され、上記基板と半導体チ
ップとの間の隙間にアンダーフィル材を充填し、封止す
るに際し、上記アンダーフィル材として、（Ａ）液状エ
ポキシ樹脂、（Ｂ）無機質充填剤、（Ｃ）硬化剤を必須
成分とする液状エポキシ樹脂組成物を使用し、このアン
ダーフィル材を上記隙間に６０〜１２０℃で侵入させて
封止し、次いで半導体装置を２℃／分〜８℃／分で上記
アンダーフィル材の硬化温度まで昇温させ、更に１４０
〜１７０℃で１〜５時間硬化させることを特徴とするフ
リップチップ型半導体装置のアンダーフィル材による封
止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06430499A JP3633819B2 (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | フリップチップ型半導体装置のアンダーフィル材による封止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06430499A JP3633819B2 (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | フリップチップ型半導体装置のアンダーフィル材による封止方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000260820A true JP2000260820A (ja) | 2000-09-22 |
| JP3633819B2 JP3633819B2 (ja) | 2005-03-30 |
Family
ID=13254385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06430499A Expired - Fee Related JP3633819B2 (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | フリップチップ型半導体装置のアンダーフィル材による封止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3633819B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100649709B1 (ko) * | 2005-10-10 | 2006-11-27 | 삼성전기주식회사 | 보이드 방지형 회로기판과 이를 갖는 반도체 패키지 |
| US7728440B2 (en) | 2003-02-03 | 2010-06-01 | Nec Electronics Corporation | Warp-suppressed semiconductor device |
| KR20240140912A (ko) | 2022-01-31 | 2024-09-24 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 |
-
1999
- 1999-03-11 JP JP06430499A patent/JP3633819B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7728440B2 (en) | 2003-02-03 | 2010-06-01 | Nec Electronics Corporation | Warp-suppressed semiconductor device |
| US8324718B2 (en) | 2003-02-03 | 2012-12-04 | Renesas Electronics Corporation | Warp-suppressed semiconductor device |
| KR100649709B1 (ko) * | 2005-10-10 | 2006-11-27 | 삼성전기주식회사 | 보이드 방지형 회로기판과 이를 갖는 반도체 패키지 |
| KR20240140912A (ko) | 2022-01-31 | 2024-09-24 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3633819B2 (ja) | 2005-03-30 |
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