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JP2002284849A - 液状樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents

液状樹脂組成物および半導体装置

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JP2002284849A
JP2002284849A JP2001086925A JP2001086925A JP2002284849A JP 2002284849 A JP2002284849 A JP 2002284849A JP 2001086925 A JP2001086925 A JP 2001086925A JP 2001086925 A JP2001086925 A JP 2001086925A JP 2002284849 A JP2002284849 A JP 2002284849A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin composition
resin
epoxy resin
underfill
liquid resin
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001086925A
Other languages
English (en)
Inventor
Motoyoshi Kurokawa
元喜 黒川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority to JP2001086925A priority Critical patent/JP2002284849A/ja
Publication of JP2002284849A publication Critical patent/JP2002284849A/ja
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  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンダーフィル用液状樹脂組成物において短
時間充填が可能であり、揮発分による空隙が生じないア
ンダーフィル用液状樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 芳香族ジアミンとビスフェノール型エポ
キシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールエポ
キシ樹脂、環状脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステ
ル系樹脂、グリシジルアミン系樹脂などのエポキシ樹脂
からなる樹脂成分(A)と無機フィラー(B)からなる
低粘度アンダーフィル用液状樹脂組成物である。また、
このアンダーフィル用液状樹脂組成物を用いて作成した
半導体装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフリップチップ実装
方式の半導体装置の封止に用いられる液状樹脂組成物に
関するものであり、それを用いて封止した半導体装置で
ある。
【0002】
【従来の技術】フリップチップ実装方式の半導体装置で
は半導体チップと回路基板の隙間にアンダーフィル材と
呼ばれる液状樹脂組成物を充填注入する封止方法が行わ
れている。アンダーフィル用液状樹脂組成物は一般に熱
硬化性樹脂と充填材から構成され、毛細管現象などを利
用して半導体チップ、回路基板、接続端子(以下バンプ
という)の間隙を充填する。
【0003】アンダーフィル材を用いて充填注入する封
止方法は、半導体装置の生産工程においてアンダーフィ
ル材の充填に長時間を要する。生産工程の効率化にはア
ンダーフィル材の充填時間の短縮化が必要であり、充填
時間の短縮化にはアンダーフィル材の樹脂組成物の粘度
を低下させる手法がある。しかし、樹脂組成物の低粘度
化のために従来の低粘度有機化合物を用いると揮発成分
が増加し、フリップチップ実装方式の半導体装置では半
導体チップ、回路基板間に揮発成分由来の空隙が存在す
ると半導体装置の作動信頼性が著しく低下する。このた
め従来の生産工程においては揮発成分の少ない粘凋な樹
脂組成物を用いて充填時間を十分に取る必要があった。
このようにフリップチップ実装方式の半導体装置生産工
程は信頼性を得るために生産性を犠牲にしなければなら
ないという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、フリップチ
ップ実装方式による半導体装置の生産工程において、充
填時間の短縮化をはかりながら、半導体装置の空隙を抑
制することができ、高度の信頼性を有するアンダーフィ
ル用液状樹脂組成物を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】一般式(1)で表される
芳香族ジアミンとビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボ
ラック型エポキシ樹脂、クレゾールエポキシ樹脂、環状
脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル系樹脂、グリ
シジルアミン系樹脂から選択されるエポキシ樹脂からな
る樹脂成分(A)と無機フィラー(B)からなる低粘度
アンダーフィル用液状樹脂組成物である。
【化2】 更に好ましい形態としては、エポキシ樹脂がビスフェノ
ール型エポキシ樹脂であり、樹脂成分(A)と無機フィ
ラー(B)の合計に占める無機フィラー(B)の重量割
合が0.3〜0.7である低粘度アンダーフィル用液状
樹脂組成物である。更に上記の低粘度アンダーフィル用
液状樹脂組成物を用いて作製した半導体装置である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明に用いられる芳香族ジアミ
ンは、エポキシ樹脂の硬化剤として用いられ一般式
(1)で示される。具体的な例としては、例えば、式
(2)で示された3,5−ジエチル−1,3−フェニレ
ンジアミンが挙げられ、これらを必要に応じて単独もし
くは複数用いることができる。
【化3】
【0007】本発明に用いられるエポキシ樹脂は、ビス
フェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹
脂、環状脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル系樹
脂、グリシジルアミン系樹脂から選択されるエポキシ樹
脂を1種又は複数種併用して用いることができる。これ
らの中でビスフェノール型エポキシ樹脂が耐熱性、耐吸
湿性に強いことから好ましい。
【0008】(B)の無機フィラーとしては、樹脂の充
填に用いることができるものなら何れも使用できる。そ
の中でもシリカが供給安定性、コスト、純度等から好ん
で用いられる。形状は一般に球状、破砕状、フレーク状
などがあるが、良好な流動性を得るためには球状の無機
充填材がもっとも良い。
【0009】無機フィラー(B)の添加量は、芳香族ジ
アミンとエポキシ樹脂からなる樹脂成分(A)に対し、
下記の式 (B)/((A)+(B))=0.2〜0.7 を満足することが望ましく、更に好ましくは0.4〜
0.6である。0.2未満だと硬化物の線膨張係数が大
きくなり、硬化後のパッケージへの応力蓄積や温度サイ
クル試験(T/C試験)での樹脂クラックを起こす恐れ
がある。一方、0.7を越えると結果として得られる液
状樹脂組成物の粘度が高くなり過ぎ、アンダーフィル材
として用いることができないため好ましくない。
【0010】本発明の液状樹脂組成物の粘度は、後述の
粘度の測定方法において、0.5rpmで12Pa・s
以下であり、2.5rpmで14Pa・s以下である。
それぞれの粘度が、12Pas・s、14Pa・sを越
えると粘度が高くなりすぎ、アンダーフィル用として用
いることができない可能性がある。
【0011】本発明のアンダーフィル用液状樹脂組成物
には、前記の必須成分の他に必要に応じて、その他のエ
ポキシ樹脂、エポキシ樹脂硬化剤、硬化促進剤、希釈
材、顔料、カップリング剤、難燃剤、レベリング剤、消
泡剤等の添加物を加えても差し支えない。アンダーフィ
ル用液状樹脂組成物は、各成分、添加物などを3本ロー
ルにて分散混練し、真空下で脱泡処理して製造する。半
導体装置の製造方法は公知の方法を用いることができ
る。
【0012】
【実施例】本発明を実施例及び比較例で説明する。 <実施例1>式(2)で示される芳香族ジアミン(当量
44.6)26.9重量部とビスフェノールF型エポキ
シ樹脂(エポキシ当量166)100重量部を充填材と
して平均粒径6μm、最大粒径50μmの球状シリカ1
80重量部、カーボンブラック0.1重量部を秤量し、
これらの原材料を3本ロールにて分散混練し、真空脱泡
処理をしてアンダーフィル用液状樹脂組成物を得た。次
に、得られたアンダーフィル用液状樹脂組成物を用いて
下記の試験方法に記載した試験片を作製し評価を行っ
た。
【0013】<実施例2>式(2)で示される芳香族ジ
アミン(当量44.6)45.7重量部とビスフェノー
ルF型エポキシ(エポキシ当量97.5)100重量部
を充填材として平均粒径6μm、最大粒径50μmの球
状シリカ160重量部、カーボンブラック0.1重量部
を秤量し、これらの原材料を3本ロールにて分散混練
し、真空脱泡処理をしてアンダーフィル用液状樹脂組成
物を得た。次に、実施例1と同様にして評価を行った。
【0014】<比較例1>硬化剤としてジアミノジエチ
ルジフェニルメタン(当量63)38.0重量部とビス
フェノールF型エポキシ(エポキシ当量166)100
重量部を充填材として平均粒径6μm、最大粒径50μ
mの球状シリカ150重量部、カーボンブラック0.1
重量部を秤量し、これらの原材料を3本ロールにて分散
混練し、真空脱泡処理をしてアンダーフィル用液状樹脂
組成物を得た。次に、実施例1と同様にして評価を行っ
た。
【0015】<比較例2>硬化剤としてジアミノジエチ
ルジフェニルメタン(当量63)64.6重量部とビス
フェノールF型エポキシ(エポキシ当量97.5)10
0重量部を充填材として平均粒径6μm、最大粒径50
μmの球状シリカ180重量部、カーボンブラック1重
量部を秤量し、これらの原材料を3本ロールにて分散混
練し、真空脱泡処理をしてアンダーフィル用液状樹脂組
成物を得た。次に、実施例1と同様にして評価を行っ
た。
【0016】各試験方法は次のとおりである。 <樹脂特性> 1)粘度:東機産業(株)製E型粘度計を用い25℃
で、0.5及び2.5rpmにおける粘度を測定した。
チキソトロピー比は(0.5rpmでの粘度/2.5r
pmでの粘度)によって算出した。 2)充填時間:100℃の熱板上で封止前の半導体装置
を加熱し、フリップチップの一辺にアンダーフィル材を
ディスペンスし、充填時間測定を行った。フィレット部
分を観察しながら、チップ四辺が完全に充填されるまで
の時間を計測した。測定に用いたフリップチップ方式の
半導体装置に用いたチップはサイズが10mm×10m
m×0.3mm、回路基板はガラスエポキシ基板、半田
バンプの高さ(半導体チップ−回路基板間隔)は0.5
mmであり、半導体チップと回路基板はバンプによりペ
リフェラルに接合されている。用いたサンプルは10個
である。
【0017】<信頼性>上記の充填時間測定で使用した
試験片を用いた。次に、T/C処理(−65℃/30分
←→150℃/30分、1000サイクル)を施した
後、超音波探傷機(SAT)にて半導体チップと回路基
板界面との剥離、クラックの有無を確認した。試験に用
いたサンプル数は10個である。
【0018】樹脂特性を表1に信頼性試験不良個数の結
果を表2示す。
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の効果】本発明のアンダーフィル用液状樹脂組成
物は、低粘度であるため短時間での充填封止が可能であ
り、従来の半導体装置作成工程より生産性に優れたもの
である。また、本発明のアンダーフィル用液状樹脂組成
物を用いて作成された半導体装置は空隙が非常に少な
く、信頼性が高い半導体装置である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 CD021 CD051 CD061 CD081 CD131 DJ016 EN077 FD016 FD147 GQ05 4J036 AA01 AD08 AD21 AF06 AF08 AG01 AG03 AG13 AH01 AH04 AH15 AJ08 DC04 DC10 FA01 FA05 JA07 KA01 4M109 AA01 BA03 BA07 CA05 EA03 EB02 EB12 EC20 GA10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(1)で表される芳香族ジアミン
    とビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキ
    シ樹脂、クレゾールエポキシ樹脂、環状脂肪族エポキシ
    樹脂、グリシジルエステル系樹脂、グリシジルアミン系
    樹脂から選択されるエポキシ樹脂からなる樹脂成分
    (A)及び無機フィラー(B)からなることを特徴とす
    る低粘度アンダーフィル用液状樹脂組成物。 【化1】
  2. 【請求項2】 エポキシ樹脂がビスフェノール型エポキ
    シ樹脂である請求項1記載の低粘度アンダーフィル用液
    状樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 樹脂成分(A)と無機フィラー(B)の
    合計に占める無機フィラー(B)の重量割合が0.2〜
    0.7である請求項1記載の低粘度アンダーフィル用液
    状樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の低粘度
    アンダーフィル用液状樹脂組成物を用いて作製した半導
    体装置。
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