JPH0964103A

JPH0964103A - 半導体装置の実装体，その実装方法及びその実装用封止材

Info

Publication number: JPH0964103A
Application number: JP7308798A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Menya; 和則面屋; Takashi Obayashi; 孝志大林; Wataru Sakurai; 渡桜井; Mitsuru Harada; 充原田; Yoshihiro Bessho; 芳宏別所
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-01-30
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 1997-03-07
Anticipated expiration: 2015-11-28
Also published as: JP3093621B2

Abstract

(57)【要約】【課題】導電性接着剤を用いたフリップチップ実装に
用いられる封止材の流動性を改良し、信頼性及び生産性
の高い半導体装置の実装体を実現する。【解決手段】電極パッド２を有する半導体装置１と、
端子電極５を有する基板６と、電極パッド２の一部に設
けられたバンプ電極３と、可撓性のある導電性接着層４
と、粘度が１００Ｐａ・ｓ以下でチクソトロピー指数が
１．１以下である組成物を硬化して構成される封止層７
と設け、半導体装置の実装体を実現する。組成物として
は、例えばポリエポキシド，酸無水物及びレオロジー改
質剤を含む樹脂バインダーと充填材とを主成分とし、レ
オロジー改質剤として酸無水物中の遊離酸と充填材の表
面上の極性基との相互作用を阻害する機能を有するもの
を用いる。封止材の流動性の改良によって、狭い間隙を
気泡を生じることなく速やかに埋める封止層が形成され
るので、信頼性と生産性とが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性接着剤を介
してフリップチップ実装方式により半導体装置を基板上
に搭載し、かつ樹脂封止層を介して基板と半導体デバイ
スとを機械的に接続してなる半導体装置の実装体及びそ
の実装方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体デバイス等の電子部品の接
続端子と基板上の回路パターンの端子電極との接続に
は、一般にはんだ付けが用いられてきた。しかし、昨
今、半導体パッケージ等が小型化されるに加えて、接続
端子数の増加等により接続端子間が狭くなってきてい
る。このため、接着部の面積が大きい従来のはんだ付け
で対処できなくなってきている。

【０００３】そこで、最近ではチップの能動素子面を下
方に向けた状態で基板上の端子電極に直付け（フリップ
チップ実装）して実装面積の効率化を図る試みが盛んに
なってきている。このフリップチップ実装方式には数々
の提案がなされ実施されているが、以下にその代表例に
ついて紹介する。

【０００４】（１）はんだ等の低融点金属接合図８に示すように、半導体デバイス１の電極パッド２上
に、はんだバンプ電極８を設け、基板６上の端子電極５
と位置合わせした後はんだを溶融させ半導体デバイス１
と基板６とを電気的に接続する。これと類似の方法とし
て、図９に示すように、金のバンプ電極３を形成し、バ
ンプ電極３と基板６上の端子電極５との間に低融点金属
のメッキ層例えばインジウムめっき層９を形成し、この
インジウムめっき層９の低融点金属を溶融させて電気的
に接続させた後、半導体デバイス１と基板６とを封止層
１０を介して機械的に接合する方法も提案されている。

【０００５】（２）封止樹脂の硬化収縮応力による接
合図１０に示すように、半導体デバイス１の電極パッド２
に金のバンプ電極３を設け、半導体デバイス１上のバン
プ電極３と基板６上の端子電極５とを位置合わせした状
態で、半導体デバイス１と基板６との間隙に封止材を充
填した後、封止材を硬化させて封止層１２を形成し、封
止層１２の硬化収縮力によりバンプ電極３と端子電極５
との間に圧縮応力を生ぜしめて両者を電気的に接続する
と同時に、半導体デバイス１と基板６とを機械的に接合
する。なお、接続信頼性を高めるため、図１０に示すご
とく端子電極５の上に金めっき層１１が形成される場合
がある。

【０００６】（３）異方導電性接着剤による接合図１１に示すように、半導体デバイス１の電極パッド２
に金で構成されるバンプ電極３を設け、半導体デバイス
１と基板６との間隙に、バインダー中に導電粒子を分散
させた異方導電性接着剤を充填し、加圧した状態で加熱
して異方導電性接着剤を硬化させて異方導電性接着層１
３を形成することにより、バンプ電極３と基板６上の端
子電極５とを電気的に接続すると同時に、半導体デバイ
ス１と基板６とを機械的に接合する。

【０００７】（４）導電性接着剤による接合図１２に示すように、半導体デバイス１の電極パッド２
に金で構成されるバンプ電極３を設け、バンプ電極３に
導電接着剤を転写し、バンプ電極３と基板６上の端子電
極５とを位置合わせしてから導電性接着剤を硬化させる
ことにより、導電性接着層４を介してバンプ電極３と端
子電極５とを電気的に接続する。その後、半導体デバイ
ス１と基板６との間隙に封止材を充填し、これを硬化し
て封止層７を形成することにより、半導体デバイス１と
基板６とを機械的に接合する。この封止材としては、ク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂及びノボラック型フ
ェノール樹脂（硬化剤）を含む樹脂バインダーと絶縁性
粒子からなる充填材とを主成分とする組成物が一般的に
用いられている。

【０００８】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記各実装方式に関しては、それぞれ以下のような問題が
あった。

【０００９】実装方式（１）及び（２）については、半
導体デバイスと基板との膨張係数の差によって発生する
熱応力を緩和させることが困難な構造であるため、広範
囲の温度域にわたって接続安定性が求められる用途には
限界がある。

【００１０】実装方式（３）については、異方導電性接
着剤中の樹脂バインダーに可撓性の高い樹脂材料を用い
ることで熱応力の緩和が可能になるが、その場合、バイ
ンダーの吸湿性が高まるため高湿度環境下での接続安定
性が問題になる。またバインダーの熱膨張率を半導体デ
バイスや基板に合わせることでも熱応力の緩和が可能で
あるが、その場合には、低膨張率の充填材が多量に含ま
れるため初期の接続信頼性が悪化する虞れがある。

【００１１】実装方式（４）については、導電性接着剤
に可撓性を持たせ封止材の熱膨張率を半導体デバイスと
基板とに適合させることで熱応力の緩和ができる。従っ
て、この実装方式（４）は、上記フリップチップ実装方
式中の各方式の中でも有望な方式であるといえる。

【００１２】しかしながら、上記実装方式（４）におい
ても、上述の如きクレゾールノボラック型エポキシ樹脂
とノボラック型フェノール樹脂等とを混合した組成物か
らなる封止材は粘度が高く、また熱膨張率を半導体デバ
イスと基板とに合わせるには封止材中の充填材量の比率
を高めざるを得ず結果的に封止材が高粘度になってしま
う。このため、封止材を半導体デバイスと基板との間に
充填する際、封止材を７０〜８０℃以上に加熱して粘度
を低下させる必要があった。その結果、生産性が悪く、
かつ温度上昇時における熱膨張率差に起因する熱応力に
よって封止材封入時に導電接続部が損傷を受け接続信頼
性が低下するという問題があった。

【００１３】一方、室温下で非常に低粘度であるポリエ
ポキシドと酸無水物を主成分とする樹脂バインダーを封
止材として用いることも考えられる。しかし、この樹脂
バインダーに熱膨張率を低くするため多量の充填材を添
加すると、封止材の粘度は低いがチキソトロピー指数が
高くなってしまう。この結果、半導体デバイスと基板と
の間に封入できない、あるいは封入できても多量の気泡
を抱き込み、この気泡によって硬化した封止材の熱膨張
等が場所によって不均一になり、接続信頼性を低下させ
るという問題があった、そのため、ポリエポキシドと酸
無水物とからなる樹脂をバインダーとする封止材は実用
性に乏しかった。

【００１４】本発明の目的は、封止材の良好な封止特性
を得るために必要な粘度とチクソトロピー特性の限界を
究明し、かかる粘度とチクソトロピー特性を満足する封
止材を用いることにより接続信頼性及び生産性の高い半
導体装置及びその実装方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の発明者は、従来
材料が封止材として利用困難な理由が、粘度だけでなく
封止材のチクソトロピー指数が高いことにあることを究
明した。例えば、ポリエポキシドと酸無水物とを含む樹
脂バインダーでは、酸無水物の中の遊離酸と充填材表面
上の極性基との相互作用によって流動性が阻害されてい
ることを究明した。そして、この究明された事実に鑑
み、上記目的を達成するために、以下の手段を講じてい
る。

【００１６】本発明が講じた手段は、フリップチップ実
装方式において、封止材として、粘度が１００Ｐａ・ｓ
以下でチクソトロピー指数が１．１以下である組成物を
使用し、これを硬化して得られる封止層により半導体装
置と基板とを機械的に接続することにある。

【００１７】具体的に、本発明では、請求項１〜８に記
載される半導体装置の実装体と、請求項９〜２０に記載
される半導体装置の実装方法と、請求項２１〜２８に記
載される第１の半導体装置の実装用封止材と、請求項２
９に記載される第２の半導体装置の実装用封止材とに関
する手段を講じている。

【００１８】本発明に係る半導体装置の実装体は、請求
項１に記載されるように、電極パッドを有する半導体装
置と、端子電極を有する基板と、上記半導体装置の電極
パッドの上に設けられたバンプ電極と、可撓性を有する
導電性接着剤で構成され上記バンプ電極と基板上の端子
電極とを電気的に接続する導電性接着層と、粘度が１０
０Ｐａ・ｓ以下でチクソトロピー指数が１．１以下であ
る組成物を硬化して構成され上記半導体装置と上記基板
との間隙を埋めて両者を機械的に接合する封止層とを備
えている。

【００１９】この構成により、半導体装置を基板上に搭
載してなる半導体装置において、半導体装置と基板とを
機械的に接合する封止層が、液状である実装工程では低
粘度（１００Ｐａ・ｓ以下）で低いチクソトロピー指数
（１．１以下）を有するので、実装工程における封止材
の注入時に間隙に速やかにかつ気泡を生じることなく小
さな間隙にも十分浸透し、また注入温度を低くすること
も可能となる。これらの性質により半導体装置−基板間
の密着性及び耐熱衝撃性を初めとする電気的接続信頼性
が向上するとともに、生産性も向上する。

【００２０】請求項２に記載されるように、請求項１に
おいて、上記組成物に、ポリエポキシド，カルボン酸無
水物，レオロジー改質剤及び潜在性硬化触媒を少なくと
も含む樹脂バインダーと、絶縁性物質からなる充填材と
を主成分として含ませ、上記レオロジー改質剤を、上記
カルボン酸無水物中の遊離酸と上記充填材表面上の極性
基との相互作用を阻害する機能を有するもので構成する
ことができる。

【００２１】さらに、請求項３に記載されるように、請
求項２において、上記レオロジー改質剤に、カルボン酸
無水物中の遊離酸を選択的に吸着する物質を含ませるこ
とが好ましい。

【００２２】請求項４に記載されるように、請求項２に
おいて、上記レオロジー改質剤を、ルイス塩基化合物で
構成することが好ましい。

【００２３】また、請求項５に記載されるように、請求
項２において、上記レオロジー改質剤を、３級アミン化
合物，３級フォスフィン化合物，４級アンモニウム塩，
４級フォスフォニウム塩及び窒素原子を環内に含む複素
環化合物のうちの少なくとも１つで構成することがさら
に好ましい。

【００２４】これら（請求項２〜５）の構成では、封止
材が主成分として酸無水物硬化型エポキシ樹脂と絶縁性
物質等との熱膨張率が小さいものを使用するので、封止
層に作用する熱応力が低減する。しかも、レオロジー改
質剤として、酸無水物中の遊離酸と充填材の表面上の極
性基との相互作用を阻害する機能を有するものを用いて
いるので、請求項１における低粘度と低チクソトロピー
指数とが実現することになる。

【００２５】請求項６に記載されるように、請求項２に
おいて、上記樹脂バインダー中のカルボン酸無水物に、
少なくとも環状脂肪族酸無水物を含ませることが好まし
い。

【００２６】その場合、請求項７に記載されるように、
上記環状脂肪族酸無水物に、少なくともトリアルキルテ
トラハイドロフタル酸無水物を含ませることができる。

【００２７】これら（請求項６，７）の構成により、吸
水性の低い環状脂肪族酸無水物の特性を利用して樹脂バ
インダーの良好な耐湿性を確保することができる。ま
た、半導体装置の実装工程では液状である樹脂バインダ
ーの粘度も低いことから、封止材の封入を短時間で済ま
せることで、半導体装置のコストを低減することができ
る。

【００２８】請求項８に記載されるように、請求項１に
おいて、上記半導体装置のバンプ電極を、２段突起状の
スタッドバンプ電極で構成することが好ましい。

【００２９】この構成により、半導体装置のバンプ電極
数を高密度に設けることが可能となる。そして、半導体
装置を基板に搭載する際、高密度に設けられたバンプ電
極と基板上の端子電極とを電気的に接続した後封止材を
両者間の間隙に注入するときに、低粘度で低チクソトロ
ピー指数の封止材を使用することで、小さな間隙にも十
分封止材を行きわたらせることが可能となる。したがっ
て、高密度実装により形成される半導体装置において
も、半導体装置と基板との電気的接続及び機械的接合の
信頼性が向上する。

【００３０】本発明に係る半導体装置の実装方法は、請
求項９に記載されるように、端子電極を有する基板上に
電極パッドを有する半導体装置を搭載するようにした半
導体装置の実装方法であって、上記半導体装置の電極パ
ッドにバンプ電極を形成する第１の工程と、上記バンプ
電極の先端付近に導電性接着剤を付着させる第２の工程
と、上記バンプ電極と基板の端子電極とを位置合わせし
て半導体装置を基板上に設置し、上記導電性接着剤を介
して半導体装置のバンプ電極と基板の端子電極とを電気
的に接続する第３の工程と、粘度が１００Ｐａ・ｓ以下
でチクソトロピー指数が１．１以下である組成物からな
る封止材を調整する第４の工程と、上記封止材を上記半
導体装置と基板との間隙に充填する第５の工程と、上記
封止材を硬化させて、上記半導体装置と基板とを機械的
に接合する第６の工程とを備えている。

【００３１】この方法により、低粘度（１００Ｐａ・ｓ
以下）で低いチクソトロピー指数（１．１以下）を有す
る封止材を使用しているので、実装工程における封止材
の注入時に間隙に速やかにかつ気泡を生じることなく小
さな間隙にも十分浸透し、また注入温度を低くすること
も可能となる。したがって、実装された半導体装置−基
板間の密着性及び耐熱衝撃性を初めとする電気的接続信
頼性が向上するとともに、実装に要する時間も短縮され
る。

【００３２】請求項１０に記載されるように、請求項９
において、上記第４の工程では、上記組成物として、ポ
リエポキシド，カルボン酸無水物，レオロジー改質剤及
び潜在性硬化触媒を少なくとも含む樹脂バインダーと、
絶縁性物質からなる充填材とを主成分する組成物を使用
することができ、上記レオロジー改質剤に、上記カルボ
ン酸無水物中の遊離酸と上記充填材表面上の極性基との
相互作用を阻害する機能をもたせることが好ましい。

【００３３】この方法により、第５の工程における封止
材の粘度とチクソトロピー指数とを低下させることがで
きる。また、封止材の主成分に酸無水物硬化型エポキシ
樹脂と絶縁性物質等との熱膨張率が小さいものを使用し
ているので、実装後の封止層に作用する熱応力が低減す
る。

【００３４】請求項１１に記載されるように、請求項９
において、上記レオロジー改質剤として、２液性封止材
の硬化触媒としても用いられるものを硬化触媒機能を発
揮しない程度の微量だけ含むものを用いることができ
る。

【００３５】この方法により、第４の工程後第５の工程
を行う前に封止材の硬化を開始させることなく、第６の
工程において封止材を硬化させる際にレオロジー改質剤
が封止樹脂層を構成する網目構造内に組み込まれる。し
たがって、レオロジー改質剤を添加することによって生
じる虞れのある耐熱性や耐湿性の低下等の悪影響を防止
することができる。

【００３６】請求項１２に記載されるように、請求項１
０において、上記第４の工程では、上記樹脂バインダー
中のカルボン酸無水物として、少なくとも環状脂肪族酸
無水物を含ませることが好ましい。

【００３７】その場合、請求項１３に記載されるよう
に、上記環状脂肪族酸無水物として、少なくともトリア
ルキルテトラハイドロフタル酸無水物を含ませることが
できる。

【００３８】これら（請求項１２，１３）の方法によ
り、環状脂肪族酸無水物が低粘度でかつ低吸水率である
ため、第６の工程における封止材の封入時間が短縮さ
れ、耐湿性が高くなる。

【００３９】請求項１４に記載されるように、請求項９
において、上記第１の工程では、上記半導体装置のバン
プ電極として、２段突起状のスタッドバンプ電極を形成
することが好ましい。

【００４０】この方法により、半導体装置のバンプ電極
数を高密度に設けることが可能となり、第５の工程にお
いて、高密度に設けられたバンプ電極と基板上の端子電
極との間に低粘度で低チクソトロピー指数の封止材が気
泡を生じることなく小さな間隙にも十分行きわたる。し
たがって、高密度に実装された半導体装置と基板との電
気的接続及び機械的接合の信頼性が向上する。

【００４１】請求項１５に記載されるように、請求項９
において、上記第５の工程では、封止材を室温条件下で
流し込むことが好ましい。

【００４２】この方法により、熱応力の低減により耐熱
衝撃性が向上する等、電気的接続信頼性が極めて高い半
導体装置の実装体が得られる。

【００４３】請求項１６に記載されるように、請求項９
において、上記第５の工程では、封止材を減圧条件下で
流し込むことが好ましい。

【００４４】この方法により、生産性が向上するととも
に、電気的接続信頼性が極めて高い半導体装置の実装体
が得られる。

【００４５】請求項１７に記載されるように、請求項９
において、上記第４の工程では、まずカルボン酸無水物
と充填材の一部とを混合し、この混合物をエージングし
た後、ポリエポキシド及び充填材の残部を加えることが
できる。

【００４６】この方法により、酸無水物中の遊離酸と充
填材表面上の極性基との相互作用が緩和されるので、封
止材の低粘度特性と低チクソトロピー特性とが実現す
る。

【００４７】請求項１８に記載されるように、請求項１
０において、上記レオロジー改質剤に、カルボン酸無水
物中の遊離酸を選択的に吸着する物質を含ませることが
できる。

【００４８】この方法により、レオロジー改質剤により
酸無水物中の遊離酸が選択的に吸着されると遊離酸と充
填材表面上の極性基との相互作用が阻害されるので、封
止材の低粘度特性と低チクソトロピー特性とが実現す
る。

【００４９】請求項１９に記載されるように、請求項１
０において、上記レオロジー改質剤を、ルイス塩基化合
物とすることが好ましい。

【００５０】また、請求項２０に記載されるように、請
求項１０において、上記レオロジー改質剤を、３級アミ
ン化合物，３級フォスフィン化合物，４級アンモニウム
塩，４級フォスフォニウム塩及び窒素原子を環内に含む
複素環化合物のうちの少なくとも１つとすることができ
る。

【００５１】これら（請求項１９，２０）の方法によ
り、レオロジー改質剤により遊離酸と充填材表面上の極
性基との相互作用が阻害されるので、封止材の低粘度特
性と低チクソトロピー特性とが実現される。

【００５２】本発明に係る第１の半導体装置の実装用封
止材は、請求項２１に記載されるように、半導体装置と
基板との間隙を埋めて両者を接続するための封止材であ
って、ポリエポキシド，カルボン酸無水物，レオロジー
改質剤及び潜在性硬化触媒を少なくとも含む重量比８０
〜２５％の樹脂バインダーと、絶縁性物質からなる重量
比２０〜７５％の充填材とを備えている。そして、上記
レオロジー改質剤は、上記カルボン酸無水物中の遊離酸
と上記充填材表面上の極性基との相互作用を阻害する機
能を有するものである。

【００５３】この構成により、封止材が低粘度（１００
Ｐａ・ｓ以下）で低いチクソトロピー指数（１．１以
下）を有するので、実装工程における封止材の注入時に
間隙に速やかにかつ気泡を生じることなく小さな間隙に
も十分浸透し、また注入温度を低くすることも可能とな
る。しかも、潜在性硬化触媒によって封止材の保存状態
における安定性と実用的な硬化促進機能とが確保され
る。したがって、実装体における半導体装置−基板間の
密着性及び耐熱衝撃性を初めとする電気的接続信頼性が
向上するとともに、生産性も向上する。

【００５４】請求項２２に記載されるように、請求項２
１において、上記レオロジー改質剤に、カルボン酸無水
物中の遊離酸を選択的に吸着する物質を含ませることが
好ましい。

【００５５】また、請求項２３に記載されるように、請
求項２１において、上記レオロジー改質剤を、ルイス塩
基化合物で構成することが好ましい。

【００５６】請求項２４に記載されるように、請求項２
１において、上記レオロジー改質剤を、３級アミン化合
物，３級フォスフィン化合物，４級アンモニウム塩，４
級フォスフォニウム塩及び窒素原子を環内に含む複素環
化合物のうちの少なくとも１つとすることができる。

【００５７】これら（請求項２２〜２４）の構成によ
り、封止材として主成分に酸無水物硬化型エポキシ樹脂
と絶縁性物質等との熱膨張率が小さいものを使用するの
で、形成される実装体中の封止層に作用する熱応力が低
減する。しかも、レオロジー改質剤として、酸無水物中
の遊離酸と充填材の表面上の極性基との相互作用を阻害
する機能を有するものを用いているので、低粘度と低チ
クソトロピー指数とが実現することになる。

【００５８】請求項２５に記載されるように、請求項２
１において、上記樹脂バインダー中のカルボン酸無水物
に、少なくとも環状脂肪族酸無水物を含ませることがで
きる。

【００５９】その場合、請求項２６に記載されるよう
に、上記環状脂肪族酸無水物に、少なくともトリアルキ
ルテトラハイドロフタル酸無水物を含ませることができ
る。

【００６０】これら（請求項２５，２６）の構成によ
り、吸水性の低い環状脂肪族酸無水物の特性を利用して
樹脂バインダーの良好な耐湿性を確保することができ
る。また、半導体装置の実装工程では液状である樹脂バ
インダーの粘度も低いことから、封止材の封入を短時間
で済ませることで、実装コストを低減することができ
る。

【００６１】請求項２７に記載されるように、請求項２
１において、上記樹脂バインダー及び上記充填材を一液
化しておくことが好ましい。

【００６２】この構成により、充填材を均一に分散させ
ておくことが容易となり、ＬＳＩの製造に適した封止材
となる。

【００６３】請求項２８に記載されるように、請求項２
１において、上記樹脂バインダーを、上記カルボン酸無
水物と上記ポリエポキシドとの当量比が０．８〜１．１
で、上記硬化触媒の樹脂バインダー全体に対する重量比
が０．３〜３％で、上記レオロジー改質剤の樹脂バイン
ダー全体に対する重量比が０．０２〜０．３％である組
成を有するように構成することが好ましい。

【００６４】本発明に係る第２の半導体装置の実装用封
止材は、請求項２９に記載されるように、半導体装置と
基板との間隙を埋めて両者を接続するための封止材であ
って、ポリエポキシド，カルボン酸無水物，レオロジー
改質剤及び潜在性硬化触媒を少なくとも含む重量比８０
〜２５％の樹脂バインダーと、絶縁性物質からなる重量
比２０〜７５％の充填材とを備えている。そして、まず
カルボン酸無水物と充填材の一部とを混合し、この混合
物をエージングした後、ポリエポキシド及び充填材の残
部を加えることにより調整されたものである。

【００６５】この構成により、カルボン酸無水物中の遊
離酸と充填材表面の極性基との相互作用が抑制されるの
で、封止材のチクソトロピー指数が低下し、請求項２１
と同様の作用が得られる。

【００６６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００６７】図１は、実施形態に係る半導体装置の実装
体を示す断面図であり、図２はその接続部付近を拡大詳
示して示す部分断面図であって、この半導体装置の実装
体は、上述のフリップチップ実装方式により形成される
ものである。図１および図２において、符号１はＬＳＩ
チップ等の半導体デバイスを示し、符号２は半導体デバ
イス１の一部に設けられた電極パッドを示す。符号３は
金からなるバンプ電極を示し、符号４は特殊エポキシ樹
脂と銀パラジウム（ＡｇＰｄ）合金等の導電粉とを主成
分とする組成物（導電性接着剤）で構成される導電性接
着層を示す。符号６は半導体デバイス１を搭載するため
のセラミック基板等の基板を示し、符号５は基板６上の
端子電極を示す。符号７は、酸無水物硬化型エポキシ樹
脂を主成分とする封止材で構成される封止層を示す。こ
の封止材７は、硬化前の流動状態でチクソトロピー指数
が１．１以下で粘度が１００Ｐａ・ｓのものを用い、半
導体デバイス１−基板６間にこの封止材を毛管現象を利
用して注入した後、硬化させたものである。ただし、チ
クソトロピー指数とは、ずり速度をε，粘度をηとした
ときに、Δη／Δεで表される指標であり、ここでは、
ずり速度が２（１／ｓｅｃ）〜２０（１／ｓｅｃ）のと
きの値を示す。

【００６８】また、図３は、いわゆるスタッドバンプ電
極を用いたフリップチップ実装方式により形成される半
導体装置の実装体を示す断面図である。図３に示す半導
体装置の実装体は、基本的には上記図１に示す半導体装
置の実装体とほぼ同じであるが、図３に示す半導体装置
の実装体では、図１に示すバンプ電極３の代わりに２段
突起状のスタッドバンプ電極１４を用いている点のみが
異なる。このように、スタッドバンプ電極１４によるフ
リップチップ実装体を採用することにより、後に詳述す
るように、より多数の電極パッドを高い密度で設けた半
導体デバイスにも対応し得る利点がある。

【００６９】次に、図３に示すスタッドバンプ電極１４
を用いたフリップチップ実装工程について、図４（ａ）
〜（ｅ）及び図５を参照しながら説明する。図４（ａ）
〜（ｅ）は、フリップチップ実装工程における半導体装
置の実装体の変化を示す断面図であり、図５はフリップ
チップ実装工程の流れを示すフローチャート図である。
以下、図５に示す各ステップに沿って、実装工程を説明
する。

【００７０】まず、ステップＳＴ１で、Ａｕワイヤを用
いて半導体デバイス１（ＬＳＩチップ）の各電極パッド
２にスタッドバンプ電極１４を形成し、ステップＳＴ２
で、各スタッドバンプ電極１４で平坦面を押圧するレベ
リング工程を行なって各スタッドバンプ電極１４の先端
面の位置を揃える。

【００７１】次に、ステップＳＴ３で、図４（ａ）〜
（ｃ）に示すように、この半導体デバイス１を、スタッ
ドバンプ電極１４側を下方に向けた状態で、導電性接着
剤４ａが塗布された基板２０の上方に位置させ、その状
態から下降させて、スタッドバンプ電極１４を導電性接
着剤４ａ中に浸漬した後、半導体デバイスを上方に引き
上げ、各スタッドバンプ電極１４に導電性接着剤４ａを
一括して転写する。

【００７２】次に、ステップＳＴ４，ＳＴ５で、図４
（ｄ）に示すように、多数の端子電極５が設けられたセ
ラミック基板６の上に半導体デバイス１を搭載する。こ
のとき、半導体デバイス１の各スタッドバンプ電極１４
と基板６上の各端子電極５とをそれぞれ位置合わせし、
加熱により導電性接着剤を硬化させて、導電性接着層４
を形成する。これにより、半導体デバイス１のスタッド
バンプ電極１４と基板６の端子電極５とを電気的に接続
する。

【００７３】次に、ステップＳＴ６で、接続状態の検査
を行ない、電気的な接続状態が不良であれば（ＮＧの
時）、ステップＳＴ７でチップ（半導体デバイス）の交
換を行なった後ステップＳＴ４に戻る一方、電気的な接
続状態が良好であれば（ＯＫの時）、ステップＳＴ８に
進む。

【００７４】次に、ステップＳＴ８で、低粘度（１００
Ｐａ・ｓ以下）で低いチクソトロピー指数（１．１以
下）を有する組成物からなる封止材を、室温下で半導体
デバイス１と基板６との間隙に注入して接続部の樹脂封
止を行なった後、ステップＳＴ９で、加熱して封止材中
の樹脂バインダーを硬化させる。このとき、図４（ｅ）
に示すように、封止層７が形成され、この封止層７によ
り半導体デバイス１と基板６とを機械的に接合する。

【００７５】その後、ステップＳＴ１０で、最終検査を
行なって、フリップチップ実装工程を終了する。

【００７６】上記フリップチップ実装工程で使用される
封止材は、低粘度で低チクソトロピー指数であるため、
室温程度の低温でも封止材の注入が速やかに行なわれる
とともに、小さな間隙にも封止材が十分行き渡る。した
がって、封止のために要する時間が短縮されるととも
に、導電性接着剤４を介して接続されている接合部の接
続信頼性を保持できる。さらに、封止材は、流動性を改
質した酸無水物硬化型エポキシ樹脂とヒューズドシリカ
等の充填材とを主成分とする組成物であるので、硬化後
の熱膨張率も低いという特性を有する。このように、封
止層７の熱膨張率が低いため、半導体デバイス１を構成
するシリコン基板と、基板６を構成する例えばアルミナ
基板との熱膨張率差から発生する熱応力を抑制できる。
また、このようなエポキシ系樹脂で構成される封止材は
耐熱性が高くかつ接着強度が高いため、高温高湿環境下
でも安定な接続信頼性を達成できる。

【００７７】なお、導電性接着剤４は高い可撓性を有し
ているため熱応力を緩和させることができ、接続安定性
が向上する。

【００７８】以上のように、上述のフリップチップ実装
工程によれば、半導体デバイス１と基板６とを極めて信
頼性高く安定に接続することが可能になる。

【００７９】なお、実施形態においてはバンプ電極３を
金としたが、その材質は金に限定されるものではなく、
例えば銅等の他の金属により形成してもよい。また、バ
ンプ電極の形状は特に上述のようなスタッドバンプ電極
に限定されるものではなく、一般にフリップチップ実装
に用いられているものであれば適用できる。ただし、図
３及び図４（ａ）〜（ｅ）に示すようなスタッドバンプ
電極を使用することにより、導電性接着層４の横方向へ
の広がりを抑制し得るので、実装密度の大幅な向上を図
ることができる。

【００８０】また、導電性接着剤４の材質は、エポキシ
系に限らず、可撓性を有するものであれば材質は問わな
い。例えば、ＳＢＲ，ＮＢＲ，ＩＲ，ＢＲ，ＣＲ等のゴ
ム系、アクリル系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポ
リエーテル系、ポリウレタン系、ポリイミド系、シリコ
ーン系等を用いることができる。導電性接着剤に含まれ
る導電粉の材質としては、一般に用いられているもので
あれば何でもよく、例えば銀、金、パラジウム等の貴金
属粉、ニッケル、銅等の卑金属粉、はんだ、銀パラジウ
ム等の合金粉、銀めっき銅粉等のような複合粉、さらに
カーボンのような導電性を有する非金属粉等が使用でき
る。これらの導電粉は単独でも２種以上の混合でも使用
可能である。またこれら導電粉はその粒径、形状は特に
限定されるものではない。

【００８１】一方、封止材は主に樹脂バインダーと充填
材から構成されるが、樹脂バインダーとしてはポリエポ
キシドと酸無水物とレオロジー改質剤とを必須成分にし
ている。ここで使用される樹脂バインダー中のポリエポ
キシドは、特に成分として限定はなく、通常エポキシ化
合物、エポキシ樹脂と呼称されているものが用いられ
る。例えば図６に示す一般的な構造式で表されるビスフ
ェノール型エポキシ樹脂や、ノボラック型エポキシ樹
脂、グルシジルエーテル型エポキシ樹脂、グルシジルエ
ステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹
脂、脂環型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、
ナフタレン型エポキシ樹脂、スチレンオキシド、アルキ
ルグリシジルエーテル、アルキルグリシジルエステル等
が挙げられる。これらは単独でも２種以上の混合物でも
使用可能である。

【００８２】また、ここで用いられる酸無水物として
は、通常エポキシ化合物、エポキシ樹脂の硬化剤として
用いられるものが使用できる。最も好ましい例として
は、図７に示す一般構造式で表される構造を有するトリ
アルキルテトラハイドロフタル酸無水物がある。また、
他の好ましい例として、メチルテトラハイドロフタル酸
無水物や、メチルヘキサハイドロフタル酸無水物、メチ
ルハイミック酸無水物等の環状脂肪族系でかつ２５℃で
液体であるものが挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。これらは単独でも２種以上の混合物でも使
用可能である。特に、上記のものを樹脂バインダーの主
成分として用いることにより、非常に低粘度でかつ高耐
熱性，高耐湿性，高密着性の封止材が得られる。

【００８３】封止材の樹脂バインダーとしては上記必須
成分の他に、耐熱性向上、耐湿性向上、密着強度向上、
熱膨張率調整、レオロジー調整、反応性調整等を目的と
して第３のバインダー成分が必要に応じて添加されても
よい。

【００８４】封止材中の充填材としては、平均粒径が１
〜５０μｍの粉体であれば構わないが、好ましい例とし
て、シリカ，アルミナ等の酸化化合物や窒化アルミ等の
窒化化合物、炭化珪素等の炭化化合物、硅化化合物等、
熱的に安定で低熱膨張率のものが望ましい。これらの充
填材成分は２種以上の任意の組み合わせでも使用可能で
ある。充填材の量としては、特に制限はないが、封止材
全量に対し重量比で２０〜８０％が好ましい。これらの
充填材成分を使用することで、絶縁性に優れかつ熱応力
の発生も小さい封止材が実現できる。

【００８５】また、封止材の流動性を改質するレオロジ
ー改質剤としては、酸無水物の中の遊離酸と充填材表面
上の極性基との相互作用を断ち切り封止材のチクソトロ
ピー指数を下げる作用を有するものならば、特に方法と
して限定はない。

【００８６】好ましい例としては（１）酸無水物の一部と充填材とを予め混合してエージ
ング（１００℃以下に加熱してのエージングでもよい）
した後、ポリエポキシ化合物と残りの充填材及びその他
の添加剤とを加え封止材を得る方法（２）酸無水物中の遊離酸を選択的に吸着する物質を封
止材中に添加する方法（３）充填材表面上の極性基よりも強く遊離酸と相互作
用を生じる物質（N-H 基,O-H基等を含まないルイス塩基
化合物等）を封止材中に添加する方法等が挙げられる。

【００８７】ただし、ここでいうルイス塩基化合物に
は、３級アミン化合物，３級フォスフィン化合物，テト
ラブチルアンモニウムブロマイド等の４級アンモニウム
塩，テトラブチルフォスニウムベンゾトリアゾラート等
の４級フォスフォニウム塩，メラニンイミダゾール化合
物等の窒素原子を環内に含む複素環化合物等がある。た
だし、これらは例示であって、ルイス塩基化合物には極
めて多数の物質があり、このようなルイス塩基化合物を
単独あるいは複数種混合して使用することができる。

【００８８】封止材の構成成分としてはこの他に必要に
応じて溶剤、分散剤、レベリング剤等のレオロジー調整
剤やカップリング剤等の密着性改良剤、硬化触媒等の反
応調整剤が使用できる。

【００８９】本発明に使用するアミン化合物等のルイス
塩基化合物で構成されるレオロジー改質剤は、通常ポリ
エポキシドをカルボン酸無水物とを硬化させる際の硬化
触媒としても使用されている。

【００９０】ただし、当該レオロジー改質剤を封止材の
硬化触媒として用いた場合、低温保管中でも反応が進行
しゲル化するため、封止材は使用直前に混合して用いる
２液性型にせざるを得ない。一方、ＬＳＩ用の封止材
は、充填材が多量に均一に分散されていなければならな
いため１液性型にすることが不可欠である。

【００９１】つまり、本発明でいう所のレオロジー改質
剤は、２液性封止材の硬化触媒には用いられるが、１液
性封止材には用いられない。

【００９２】一方、保管中にゲル化しない程度に添加量
を低減して用いると、１液性封止材の硬化触媒として適
用できないわけではないが、その場合には硬化促進機能
が低すぎるので、実用的な硬化条件では高度の封止材硬
化特性が得られない。

【００９３】本発明の特徴は、１液性としての保存安定
性と実用的な硬化促進機能とを併せもたせるための硬化
触媒として潜在性硬化触媒を用い、アミンなどの通常２
液性封止材の硬化触媒として用いられている物質をレオ
ロジー改質剤として用いている点にある。このようなレ
オロジー改質剤は、硬化機能を発揮しない程度の微量で
あるが、界面特性を改善する機能を有する程度の量だけ
添加されているわけである。

【００９４】ただし、潜在性硬化触媒とは、熱等のエネ
ルギーを付与することで、急激に触媒活性が高まる触媒
をいい、通常、エネルギーが加わると溶融（液化）した
り、反応解離することで活性が高まるものである。

【００９５】以上の観点から、封止材の組成及び封止材
中の樹脂バインダーは、下記の組成比を有するものが好
ましい。

【００９６】樹脂バインダー８０〜２５重量％充填材成分２０〜７５重量％ただし、樹脂バインダー中の成分であるポリエポキシ
ド，カルボン酸無水物，硬化触媒及びレオロジー改質剤
は、下記成分比を有することが好ましい。

【００９７】カルボン酸無水物／ポリエポキシド０．８〜１．１当量比硬化触媒／樹脂バインダー０．３〜３重量％レオロジー改質剤／樹脂バインダー０．０２〜０．３重量％一方、基板６についてはアルミナなどのセラミック基板
の他、メタルグレーズ基板、ガラス基板、ガラスエポキ
シ等の樹脂基板、ポリマーフィルム基板等のような材質
の基板でも適用可能である。

【００９８】なお、端子電極５の材質については別段の
制限はない。

【００９９】

【実施例】次に、上述のフリップチップ実装工程によっ
て得られる半導体装置の特性を調べるために行なった具
体的な実施例について説明する。

【０１００】（実施例１）上記図１に示す構造を有する
半導体装置を、上記図４（ａ）〜（ｅ）に示す工程によ
り形成する。その際、バンプ電極３は金めっきにより形
成する。導電性接着剤４ａは銀パラジウム粉と可撓性エ
ポキシ樹脂を主成分とする組成物で構成し、１２０℃に
加熱して硬化させる。さらに、下記表１に示す配合ａの
封止材を用い、１５０℃で封止材を硬化させる。

【０１０１】（実施例２）図３に示すスタッドバンプ電
極１４を、半導体デバイス１の電極パッド２上に金を用
いたワイヤーボンダーで形成する。その後の工程は、上
記実施例１と同じ工程及び条件で行う。

【０１０２】（実施例３）封止材の注入を減圧下で行う
以外は、上記実施例１と同様の条件で、半導体デバイス
１を基板６に実装する。

【０１０３】（実施例４）封止材の組成を表１に示す配
合ｂにする以外は、上記実施例２と同様の条件で、半導
体デバイス１を基板６に実装する。

【０１０４】（実施例５）基板６をガラスエポキシ基板
に、封止材の組成を表１の配合ｃにする以外は、上記実
施例２と同じ条件で半導体デバイス１を基板６に実装す
る。

【０１０５】（実施例６）基板６をガラスエポキシ基板
に、導電性接着剤４中の導電粉を銀粉に、封止材の組成
を表１の配合ｄにする以外は、上記実施例２と同じ条件
で半導体デバイス１を基板６に実装する。

【０１０６】（実施例７）基板６をガラス基板に、導電
性接着剤４を銀粉とウレタン樹脂とを主成分とするもの
に、封止材の組成を表１の配合ｅにし、封止材の注入を
減圧下で行なう以外は、上記実施例２と同じ条件で半導
体デバイス１を基板６に実装する。

【０１０７】（実施例８）図１に示すバンプ電極３を、
半導体デバイス１の電極パッド２上に金メッキで形成す
る。その後の工程は、実施例７と同じ工程及び条件で半
導体デバイス１を基板６上に実装する。

【０１０８】（比較例１）封止材の組成を表１の配合ｆ
にするほかは実施例２と同じ条件で、半導体デバイス１
を基板６に実装する。

【０１０９】（比較例２）封止材の組成を表１の配合ｇ
にするほかは実施例２と同じ条件で、半導体デバイス１
を基板６に実装する。

【０１１０】下記表１に、上記配合ａ〜ｇの内容を示
す。

【０１１１】

【表１】（比較例３）従来例の図９に示す方式で半導体デバイス
１を基板６に実装する。その際、基板６としてアルミナ
基板を用い、バンプ電極３は金で形成し、端子電極５に
はインジウムめっきを施す。バンプ電極３と端子電極５
とを位置合わせした後、治具で半導体デバイス１を加圧
しながら１７０℃に加熱してバンプ電極３と端子電極５
とを接続する。さらに、半導体デバイス１と基板６の間
隙にシリコーン封止材（無応力タイプ）を注入し硬化さ
せて、封止層１０を形成する。

【０１１２】（比較例４）従来例の図１０に示す方式で
半導体デバイス１を基板６に実装する。その際、バンプ
電極３は金で形成し、端子電極５の上に金めっき層１１
を形成し、その上にアクリル系封止材をコートする。バ
ンプ電極３と端子電極５とを位置合わせした後、治具で
半導体デバイス１を加圧しながら封止材を紫外線照射ま
たは加熱で硬化させて、封止層１２を形成する。

【０１１３】（比較例５）従来例の図１１に示す方式で
半導体デバイス１を基板６に実装する。その際、バンプ
電極３は金で形成し、基板６をアルミナで構成する。基
板６上にエポキシ系バインダー中に金粒子を分散させた
異方導電性接着剤をコートする。バンプ電極３と端子電
極５とを位置合せした後、治具で半導体デバイス１を加
圧しながら異方導電性接着剤を紫外線照射または加熱で
硬化させて、異方導電性接着層１３を形成し、バンプ電
極３と端子電極５とを電気的かつ機械的に接続する。

【０１１４】実施例１〜８、比較例１〜５に示す半導体
デバイスに使用した封止材の粘度とチクソトロピー指数
及び封止材注入に要する時間を下記表２に示す。

【０１１５】

【表２】実施例１〜８では、注入時間が数分以内と短く、実用化
に適していることが分かる。それに対し、比較例１，２
では、注入時間が数十分以上と長くなり、実用化には適
していない。そして、このような注入時間と粘度及びチ
クソトロピー指数とは相関があることが示されている。
すなわち、実施例１〜８では、いずれも低粘度（１００
Ｐａ・ｓ以下）でかつ低いチクソトロピー指数（１．１
以下）を有しているので、封止材の封入時間も短い。一
方、比較例２のごとく粘度が１００Ｐａ・ｓを越える
か、あるいは比較例１のごとくチクソトロピー指数が
１．１を越えると、注入時間が極めて大きくなってい
る。したがって、封止材の粘度が１００Ｐａ・ｓ以下で
チクソトロピー指数が１．１以下のときに、封止材の流
動性が実用化に耐える程度まで向上することが分かる。

【０１１６】また、実施例１〜８、比較例１〜５に示し
た半導体デバイスの接続安定性を評価するため、耐環境
性試験を行なった結果，及び環境試験の方法，条件を下
記表３，表４にそれぞれ示す。

【０１１７】

【表３】

【表４】以下、上記各表に示される評価の結果について説明す
る。

【０１１８】実施例１〜８では何れも各信頼性試験を通
しても接続安定性に問題が発生していない。また、そこ
に使用されている封止材はいずれも低粘度（１００Ｐａ
・ｓ以下）でかつ低いチクソトロピー指数（１．１以
下）を有し、封止材の封入時間も短い。つまり、バンプ
電極の構造や、基板の種類、各種添加剤、導電性接着剤
の種類などの如何に拘らず、低粘度（１００Ｐａ・ｓ以
下）で低いチクソトロピー指数（１．１以下）を有する
封止材を使用することで、耐熱衝撃性を初めとする耐環
境性に優れ生産性も高い半導体装置の実装体が得られる
ことを示している。

【０１１９】また、実施例１〜８では、レオロジー改質
剤として、充填材表面上の極性基が遊離酸と相互作用を
行う機能よりも強く遊離酸との相互作用を行う機能を有
するルイス塩基化合物を使用しているが、これらはレオ
ロジーを改質するだけでなくポリエポキシドと酸無水物
との反応触媒としても働くため、封止材の耐熱性等の対
環境性を高めている。

【０１２０】一方、比較例１のように低粘度の封止材を
用いた場合でもチクソトロピー指数が高い場合には、封
止材注入に時間を要し、その後各信頼性試験をかける
と、はんだ耐熱試験や熱衝撃試験において断線してしま
う接続部も発生する。これは封止材注入時に封止材層に
気泡が抱き込まれてしまい、試験時に封止層に負荷され
る熱応力が不均質になり導電接続部に損傷を与えている
ためと考えられる。

【０１２１】また、導電性接着剤に高い可撓性を有する
ものを用いた場合でも、封止材にフェノール硬化型エポ
キシ樹脂系等の高粘度の樹脂を用いた比較例２では、封
止材を加熱して注入せざるを得ず注入時に接続抵抗値が
高くなる接続部があらわれる。さらに、その後各信頼性
試験をかけると、熱衝撃試験において接続部が不安定で
ある箇所は断線してしまうところも発生する。これは封
止材の粘度が高く、封止材注入時の応力により導電性接
着剤の接合部が損傷するためと考えられる。

【０１２２】比較例３、４では熱衝撃試験において比較
的短時間で接続が断線する。また比較例４では、高湿度
試験においてもハンダ耐熱性試験においても接続抵抗値
の変化が大きい。これらの理由は、比較例３では接合部
が熱応力を緩和できないため断線が発生すると考えられ
る。また、比較例４では封止材から発生する熱応力が大
きいことと封止材の吸水率が高いためと考えられる。

【０１２３】比較例５では、高温放置試験、高湿度放置
試験及びはんだ耐熱試験において接続抵抗値の上昇が著
しい。これは、異方導電性接着剤のバインダーの耐湿性
が低いことと高温での密着性が低いためと考えられる。
なお、耐湿性の高いバインダーで構成されている異方導
電性接着剤を用いた場合には、熱衝撃試験において接続
部の断線が生じる。

【０１２４】これらの評価結果からわかるように、本発
明による半導体装置の実装体は、どのような環境におい
ても高い信頼性が得られている。ところが、従来は、樹
脂バインダーとしてポリエポキシドと酸無水物（硬化
剤）とを含むものは、従来導電性接着剤によるフリップ
チップ実装工程における封止材として一般に使用されて
いなかった。その理由は、ポリエポキシドと酸無水物
（硬化剤）とからなる樹脂バインダーを半導体装置の実
装における封止材として用いると、封止材のチクソトロ
ピー指数が高くなるため半導体デバイスと基板の間隙の
一部にしか注入できないという問題が生じるためと思わ
れる。

【０１２５】そこで、本発明では、チクソトロピー指数
が高いという問題が、酸無水物に含まれる遊離酸と絶縁
性充填物（フィラー）表面上の極性基間との相互作用の
ためであることを突き止め、この問題を当該相互作用を
阻害する手段を講ずることで解消できることを見出し
た。

【０１２６】また、樹脂バインダーとして、ポリエポキ
シドと酸無水物（硬化剤）とを含むものが従来封止材と
して使用されていなかったもう一つの理由は、ポリエポ
キシドと酸無水物（硬化剤）とからなる樹脂バインダー
は高湿度雰囲気中では加水分解を起こすことが一般的に
知られているため、これらを封止材として用いると、導
電性接着剤による接続の耐湿性，信頼性に問題が生じる
と考えられていたためと思われる。

【０１２７】そこで、本発明では、上記各実施例に示さ
れるように、酸無水物（特にトリアルキルテトラエチレ
ンハイドロフタル酸無水物を主成分とするもの）を硬化
剤として用いた樹脂バインダーを半導体装置のフリップ
チップ実装工程における封止材として使用しても、形成
される封止層は十分実用に耐える耐湿性を有することを
確認した。また、かかる組成を有する樹脂バインダーを
主成分とする封止材は粘度が低く、チクソトロピー指数
も低いので、室温程度の低温状態で注入しても迅速かつ
小さな間隙に浸透し得るという良好な特性を有すること
を見出だした。そして、これらの特性から、高い耐熱衝
撃性等の優れた各特性を発揮することができる。

【０１２８】それに対し、表１の配合ｆからなる樹脂バ
インダーをフリップチップ実装工程に使用した従来の半
導体装置の実装体では、封止材が高いチクソトロピー指
数を有することから、封止層に気泡が抱き込みはんだ耐
熱試験や熱衝撃試験時に導電接続部が損傷を受けるもの
と思われる。また、表１の配合ｇからなる樹脂バインダ
ーをフリップチップ実装工程に使用した従来の半導体装
置の実装体では、高い粘度を有することから、７０〜８
０℃程度に樹脂バインダーを加熱した状態で注入する必
要があるので、導電接続部に損傷を受け耐衝撃特性が悪
化するものと思われる。

【０１２９】

【発明の効果】本発明の半導体装置の実装体によれば、
粘度が１００Ｐａ・ｓ以下でチクソトロピー指数が１．
１以下である組成物を使用し、これを硬化して得られる
封止層により半導体装置と基板とを機械的に接続する構
成としたので、封止層における気泡の解消と熱応力の低
減とを実現することができ、よって、半導体装置−基板
間の密着性，耐熱衝撃性等の電気的接続信頼性の向上と
生産性の向上とを図ることができる。

【０１３０】本発明の半導体装置の実装方法によれば、
上記封止材を利用して半導体装置を基板に搭載するよう
にしたので、製造コストの低減を図りつつ、電気的接続
信頼性の良好な半導体装置の実装体を製造することがで
きる。

【０１３１】本発明の第１の半導体装置の実装用封止材
によれば、ポリエポキシド，カルボン酸無水物，レオロ
ジー改質剤及び潜在性硬化触媒を含む樹脂バインダー
と、絶縁性物質からなる充填材とを所定の重量比で混合
し、レオロジー改質剤にカルボン酸無水物中の遊離酸と
充填材表面上の極性基との相互作用を阻害する機能をも
たせる構成としたので、低粘度で低いチクソトロピー指
数を有し、かつ潜在性硬化触媒による保存安定性と実用
的な硬化促進機能とが確保された封止材とすることがで
き、上述のような優れた特性を有する本発明の半導体装
置の実装体の製造に供することができる。

【０１３２】本発明の第２の半導体装置の実装用封止材
によれば、ポリエポキシド，カルボン酸無水物，レオロ
ジー改質剤及び潜在性硬化触媒を含む樹脂バインダー
と、絶縁性物質からなる充填材とを成分とし、まずカル
ボン酸無水物と充填材の一部とを混合し、この混合物を
エージングした後、ポリエポキシド及び充填材の残部を
加えることにより調整する構成としたので、カルボン酸
無水物中の遊離酸と充填材表面の極性基との相互作用の
抑制により、請求項２１と同様の効果を発揮することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図
である。

【図２】図１に示す半導体装置の接続部を拡大詳示する
部分断面図である。

【図３】実施形態に係るスタッドバンプ方式により形成
される半導体装置の構造を示す断面図である。

【図４】実施形態に係る半導体装置のフリップチップ実
装工程における構造の変化を示す断面図である。

【図５】実施形態に係る半導体装置のフリップチップ実
装工程の手順を示すフローチャート図である。

【図６】実施形態で使用される樹脂バインダー中のビス
フェノール型エポキシ樹脂の一般的な構造式を示す図で
ある。

【図７】実施形態で使用される樹脂バインダー中のトリ
アルキルテトラハイドロフタル酸の一般構造式を示す図
である。

【図８】はんだバンプ電極によって接続された従来の半
導体装置の構造を示す断面図である。

【図９】低融点金属層によって接続された従来の半導体
装置の構造を示す断面図である。

【図１０】封止樹脂の硬化収縮応力によって接続された
従来の半導体装置の構造を示す断面図である。

【図１１】異方導電性接着剤によって接続された従来の
半導体装置の構造を示す断面図である。

【図１２】導電性接着剤によって接続された従来の半導
体装置の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１半導体デバイス２電極パッド３バンプ電極４導電性接着層５端子電極６基板７封止層８はんだバンプ電極９めっき層１０封止層１１金めっき層１２封止層１３異方導電性接着層

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極パッドを有する半導体装置と、端子電極を有する基板と、上記半導体装置の電極パッドの上に設けられたバンプ電
極と、可撓性を有する導電性接着剤で構成され上記バンプ電極
と基板上の端子電極とを電気的に接続する導電性接着層
と、粘度が１００Ｐａ・ｓ以下でチクソトロピー指数が１．
１以下である組成物を硬化して構成され上記半導体装置
と上記基板との間隙を埋めて両者を機械的に接合する封
止層とを備えたことを特徴とする半導体装置の実装体。
【請求項２】請求項１記載の半導体装置の実装体にお
いて、上記組成物は、ポリエポキシド，カルボン酸無水物，レ
オロジー改質剤及び潜在性硬化触媒を少なくとも含む樹
脂バインダーと、絶縁性物質からなる充填材とを主成分
として含み、上記レオロジー改質剤は、上記カルボン酸無水物中の遊
離酸と上記充填材表面上の極性基との相互作用を阻害す
る機能を有することを特徴とする半導体装置の実装体
【請求項３】請求項２記載の半導体装置の実装体にお
いて、上記レオロジー改質剤は、カルボン酸無水物中の遊離酸
を選択的に吸着する物質を含むことを特徴とする半導体
装置の実装体。
【請求項４】請求項２記載の半導体装置の実装体にお
いて、上記レオロジー改質剤は、ルイス塩基化合物であること
を特徴とする半導体装置の実装体。
【請求項５】請求項２記載の半導体装置の実装体にお
いて、上記レオロジー改質剤は、３級アミン化合物，３級フォ
スフィン化合物，４級アンモニウム塩，４級フォスフォ
ニウム塩及び窒素原子を環内に含む複素環化合物のうち
の少なくとも１つであることを特徴とする半導体装置の
実装体。
【請求項６】請求項２記載の半導体装置の実装体にお
いて、上記樹脂バインダー中のカルボン酸無水物は、少なくと
も環状脂肪族酸無水物を含むことを特徴とする半導体装
置の実装体。
【請求項７】請求項６記載の半導体装置の実装体にお
いて、上記環状脂肪族酸無水物は、少なくともトリアルキルテ
トラハイドロフタル酸無水物を含むことを特徴とする半
導体装置の実装体。
【請求項８】請求項１記載の半導体装置の実装体にお
いて、上記半導体装置のバンプ電極は、２段突起状のスタッド
バンプ電極であることを特徴とする半導体装置の実装
体。
【請求項９】端子電極を有する基板上に電極パッドを
有する半導体装置を搭載するようにした半導体装置の実
装方法であって、上記半導体装置の電極パッドにバンプ電極を形成する第
１の工程と、上記バンプ電極の先端付近に導電性接着剤を付着させる
第２の工程と、上記バンプ電極と基板の端子電極とを位置合わせして半
導体装置を基板上に設置し、上記導電性接着剤を介して
半導体装置のバンプ電極と基板の端子電極とを電気的に
接続する第３の工程と、粘度が１００Ｐａ・ｓ以下でチクソトロピー指数が１．
１以下である組成物からなる封止材を調整する第４の工
程と、上記封止材を上記半導体装置と基板との間隙に充填する
第５の工程と、上記封止材を硬化させて、上記半導体装置と基板とを機
械的に接合する第６の工程とを備えたことを特徴とする
半導体装置の実装方法。
【請求項１０】請求項９記載の半導体装置の実装方法
において、上記第４の工程では、上記組成物として、ポリエポキシ
ド，カルボン酸無水物，レオロジー改質剤及び潜在性硬
化触媒を少なくとも含む樹脂バインダーと、絶縁性物質
からなる充填材とを主成分する組成物を使用し、上記レオロジー改質剤は、上記カルボン酸無水物中の遊
離酸と上記充填材表面上の極性基との相互作用を阻害す
る機能を有することを特徴とする半導体装置の実装方
法。
【請求項１１】請求項９記載の半導体装置の実装方法
において、上記レオロジー改質剤は、２液性封止材の硬化触媒とし
ても用いられるものを硬化触媒機能を発揮しない程度の
微量だけ含むことを特徴とする半導体装置の実装方法。
【請求項１２】請求項１０記載の半導体装置の実装方
法において、上記第４の工程では、上記樹脂バインダー中のカルボン
酸無水物として、少なくとも環状脂肪族酸無水物を含ま
せることを特徴とする半導体装置の実装方法。
【請求項１３】請求項１２記載の半導体装置の実装方
法において、上記第４の工程では、上記環状脂肪族酸無水物として、
少なくともトリアルキルテトラハイドロフタル酸無水物
を含ませることを特徴とする半導体装置の実装方法。
【請求項１４】請求項９記載の半導体装置の実装方法
において、上記第１の工程では、上記半導体装置のバンプ電極とし
て、２段突起状のスタッドバンプ電極を形成することを
特徴とする半導体装置の実装方法。
【請求項１５】請求項９記載の半導体装置の実装方法
において、上記第５の工程では、封止材を室温条件下で流し込むこ
とを特徴とする半導体装置の実装方法。
【請求項１６】請求項９記載の半導体装置の実装方法
において、上記第５の工程では、封止材を減圧条件下で流し込むこ
とを特徴とする半導体装置の実装方法。
【請求項１７】請求項９記載の半導体装置の実装方法
において、上記第４の工程では、まずカルボン酸無水物と充填材の
一部とを混合し、この混合物をエージングした後、ポリ
エポキシド及び充填材の残部を加えることを特徴とする
半導体装置の実装方法。
【請求項１８】請求項１０記載の半導体装置の実装方
法において、上記レオロジー改質剤は、カルボン酸無水物中の遊離酸
を選択的に吸着する物質を含むことを特徴とする半導体
装置の実装方法。
【請求項１９】請求項１０記載の半導体装置の実装方
法において、上記レオロジー改質剤は、ルイス塩基化合物であること
を特徴とする半導体装置の実装方法。
【請求項２０】請求項１０記載の半導体装置の実装方
法において、上記レオロジー改質剤は、３級アミン化合物，３級フォ
スフィン化合物，４級アンモニウム塩，４級フォスフォ
ニウム塩及び窒素原子を環内に含む複素環化合物のうち
の少なくとも１つであることを特徴とする半導体装置の
実装方法。
【請求項２１】半導体装置と基板との間隙を埋めて両
者を接続するための封止材であって、ポリエポキシド，カルボン酸無水物，レオロジー改質剤
及び潜在性硬化触媒を少なくとも含む重量比８０〜２５
％の樹脂バインダーと、絶縁性物質からなる重量比２０〜７５％の充填材とを備
え、上記レオロジー改質剤は、上記カルボン酸無水物中の遊
離酸と上記充填材表面上の極性基との相互作用を阻害す
る機能を有することを特徴とする半導体装置の実装用封
止材。
【請求項２２】請求項２１記載の半導体装置の実装用
封止材において、上記レオロジー改質剤は、カルボン酸無水物中の遊離酸
を選択的に吸着する物質を含むことを特徴とする半導体
装置の実装用封止材。
【請求項２３】請求項２１記載の半導体装置の実装用
封止材において、上記レオロジー改質剤は、ルイス塩基化合物であること
を特徴とする半導体装置の実装用封止材。
【請求項２４】請求項２１記載の半導体装置の実装用
封止材において、上記レオロジー改質剤は、３級アミン化合物，３級フォ
スフィン化合物，４級アンモニウム塩，４級フォスフォ
ニウム塩及び窒素原子を環内に含む複素環化合物のうち
の少なくとも１つであることを特徴とする半導体装置の
実装用封止材。
【請求項２５】請求項２１記載の半導体装置の実装用
封止材において、上記樹脂バインダー中のカルボン酸無水物は、少なくと
も環状脂肪族酸無水物を含むことを特徴とする半導体装
置の実装用封止材。
【請求項２６】請求項２５記載の半導体装置の実装用
封止材において、上記環状脂肪族酸無水物は、少なくともトリアルキルテ
トラハイドロフタル酸無水物を含むことを特徴とする半
導体装置の実装用封止材。
【請求項２７】請求項２１記載の半導体装置の実装用
封止材において、上記樹脂バインダー及び上記充填材が一液化されている
ことを特徴とする半導体装置の実装用封止材。
【請求項２８】請求項２１記載の半導体装置の実装用
封止材において、上記樹脂バインダーは、上記カルボン酸無水物と上記ポリエポキシドとの当量比
が０．８〜１．１で、上記硬化触媒の樹脂バインダー全体に対する重量比が
０．３〜３％で、上記レオロジー改質剤の樹脂バインダー全体に対する重
量比が０．０２〜０．３％である組成を有することを特
徴とする半導体装置の実装用封止材。
【請求項２９】半導体装置と基板との間隙を埋めて両
者を接続するための封止材であって、ポリエポキシド，カルボン酸無水物，レオロジー改質剤
及び潜在性硬化触媒を少なくとも含む重量比８０〜２５
％の樹脂バインダーと、絶縁性物質からなる重量比２０〜７５％の充填材とを備
え、まずカルボン酸無水物と充填材の一部とを混合し、この
混合物をエージングした後、ポリエポキシド及び充填材
の残部を加えることにより調整されたことを特徴とする
半導体装置の実装用封止材。