JP3432410B2 - Liquid injection sealing underfill material - Google Patents
Liquid injection sealing underfill materialInfo
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- underfill material
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- Epoxy Resins (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、低応力性、接着性
に優れた半導体の液状注入封止に用いられる液状注入封
止アンダーフィル材に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid injection / sealing underfill material used for liquid injection / sealing of a semiconductor having low stress and excellent adhesiveness.
【0002】[0002]
【従来の技術】ICチップの高集積化、高密度化とIC
パッケージの小型化という要求からフリップチップ実装
方式が登場した。同実装方式はこれまでのワイヤーボン
ディングによる接続ではなく、ICチップ表面とプリン
ト基板とを半田バンプで接続することで小型、薄型化を
可能としている。しかしチップ、プリント配線基板、半
田の熱膨張係数が異なるために冷熱衝撃試験時に熱スト
レスが発生する。特にチップ中央から遠いコーナー近辺
の半田バンプには局所的に熱ストレスが集中する。この
ため半田ボールにクラックが生じ、回路の作動信頼性は
大きく低下する。2. Description of the Related Art High integration and high density of IC chips and IC
The flip-chip mounting method has emerged due to the demand for smaller packages. The same mounting method enables miniaturization and thinning by connecting the IC chip surface and the printed circuit board with solder bumps instead of the conventional wire bonding connection. However, since the chips, the printed wiring board, and the solder have different coefficients of thermal expansion, thermal stress occurs during the thermal shock test. Especially, the thermal stress is locally concentrated on the solder bumps near the corners far from the center of the chip. As a result, cracks occur in the solder balls, and the operational reliability of the circuit is greatly reduced.
【0003】そこで、熱ストレスを緩和する目的から液
状注入封止アンダーフィル材(以下アンダーフィル材と
略す)による封止が行われる。具体的にはチップとプリ
ント配線基板との隙間(スタンドギャップ:30〜15
0ミクロン)にアンダーフィル材を注入、硬化して、封
止する方法が採られる。アンダーフィル材が前述の半田
ボールへの熱ストレスを緩和、吸収するためには物理化
学的特性として、
(1)アンダーフィル材の低熱膨張係数(α1)を半田
ボールにマッチさせること。
(2)ガラス転移点温度(以下Tgという)が高いこ
と。すなわちα1の温度領域が広いこと。
(3)アンダーフィル材−チップもしくはアンダーフィ
ル材−プリント配線基版界面での密着性が良好なこと。
(4)封止後にチップ反り等の応力を吸収し、接合部位
の接続安定性に優れることなどが必要となる。これらの
要件をいくつか満たすアンダーフィル材では、外部の温
度変化に対してスタンドギャップ中の封止樹脂が半田と
同様に膨張収縮し、且つ各界面は強固に結合され、熱ス
トレスがパッケージ全体に分散されるために、接続信頼
性が保たれる。このほか、アンダーフィル材は外部環境
からチップの回路面と半田ボールとを保護する役割も果
たす。以上のようにフリップチップ実装の信頼性はアン
ダーフィル材に大きく依存する。Therefore, for the purpose of relieving thermal stress, a liquid injection sealing underfill material (hereinafter abbreviated as an underfill material) is used for sealing. Specifically, the gap between the chip and the printed wiring board (stand gap: 30 to 15
A method of injecting an underfill material to 0 micron), curing it, and sealing it is adopted. In order for the underfill material to alleviate and absorb the above-mentioned thermal stress to the solder ball, the physicochemical properties are as follows: (1) Match the low thermal expansion coefficient (α1) of the underfill material to the solder ball. (2) High glass transition temperature (hereinafter referred to as Tg). That is, the temperature range of α1 is wide. (3) Adhesion at the interface of the underfill material-chip or the underfill material-printed wiring board is good. (4) It is necessary to absorb stress such as chip warp after sealing and have excellent connection stability at the bonding site. With the underfill material that satisfies some of these requirements, the sealing resin in the stand gap expands and contracts like external solder with respect to external temperature changes, and each interface is firmly bonded, and thermal stress is applied to the entire package. Connection reliability is maintained due to the distribution. In addition, the underfill material also serves to protect the circuit surface of the chip and the solder balls from the external environment. As described above, the reliability of flip-chip mounting largely depends on the underfill material.
【0004】近年のフリップチップ実装の急速な普及に
伴い、より信頼性の高いアンダーフィル材が望まれてい
る(具体的にはJEDEC レベル3、4などの条件で
吸湿処理を行い温度サイクル試験並びにIRリフロー試
験を行う)。更に大型チップ等に対応するためには前記
特性のうち応力性が重要である。また、生産性向上にた
めアンダーフィル材はできるだけ硬化時間が短いほうが
好ましい。しかし、低応力性、短時間硬化という両方の
特性を満足する材料はほとんどないのが現状であった。With the rapid spread of flip chip mounting in recent years, a more reliable underfill material is desired (specifically, a moisture absorption treatment is performed under conditions such as JEDEC levels 3 and 4 and a temperature cycle test and Perform IR reflow test). Further, the stress property is important among the above characteristics in order to deal with a large chip or the like. Further, in order to improve productivity, it is preferable that the curing time of the underfill material is as short as possible. However, at present, few materials satisfy both properties of low stress and short-time curing.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来のアンダ
ーフィル材の上記の問題を解決するためになされたもの
であり、その目的とするところは速硬化性、低応力、接
着性に優れた高信頼性を有するアンダーフィル材を提供
するに有る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of conventional underfill materials, and its object is to have excellent fast curing property, low stress, and adhesive property. This is to provide an underfill material having high reliability.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、式
(1)で示されるエポキシ樹脂(a1)とビスフェノー
ル類(a2)とを、当量比[(a1)のモル数/(a
2)のモル数]が1を超え5以下で、120℃以上の温
度で反応した反応生成物(a3)を全エポキシ樹脂中に
30重量%以上含有する常温で液状のエポキシ樹脂
(A)、シアネートエステル(B)及び球状無機フィラ
ー(C)からなり、エポキシ樹脂(A)とシアネートエ
ステル(B)との重量比(A)/(B)が0.5≦
(A)/(B)≦2の範囲である液状注入封止アンダー
フィル材であり、That is, according to the present invention, the epoxy resin (a1) represented by the formula (1) and the bisphenol (a2) are mixed in an equivalent ratio [mol number / (a
2) the number of moles] is more than 1 and 5 or less, and the reaction product (a3) reacted at a temperature of 120 ° C. or higher is contained in the total epoxy resin in an amount of 30% by weight or more, and the liquid epoxy resin (A) at room temperature, It comprises a cyanate ester (B) and a spherical inorganic filler (C), and the weight ratio (A) / (B) of the epoxy resin (A) and the cyanate ester (B) is 0.5 ≦.
(A) / (B) ≦ 2, which is a liquid injection-sealing underfill material,
【0007】[0007]
【化1】
(式中、R1,R2:2価の炭素数1〜5の脂肪族基、又
は炭素数6以上の芳香族から2個の水素を除いた残基を
示し、互いに同じであっても異なってもよい)[Chemical 1] (In the formula, R 1 and R 2 represent a divalent aliphatic group having 1 to 5 carbon atoms or a residue obtained by removing 2 hydrogens from an aromatic group having 6 or more carbon atoms, and may be the same as each other. May be different)
【0008】また無機球状フィラーの平均粒径が0.5
μmから12μm、かつ最大粒径が50μm以下である
液状注入封止アンダーフィル材である。本材料を用いる
ことによりフリップチップ実装の信頼性および応力性を
大幅に向上させることができる。The average particle size of the inorganic spherical filler is 0.5.
A liquid injection-sealing underfill material having a maximum particle size of 50 μm or less and a μm to 12 μm. By using this material, the reliability and stress property of flip-chip mounting can be significantly improved.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】本発明に用いられるエポキシ樹脂
(A)に含まれる反応生成物(a3)の製造例として
は、式(1)のエポキシ樹脂とビスフェノール類とをガ
ラスフラスコ中で、好ましくは窒素気流下で120℃以
上で加熱する事により製造することができる。その際、
反応を円滑にするため触媒を添加することができる。そ
の例としてはトリフェニルフォスフィン、トリブチルフ
ォスフィン等の有機フォスフィン類、これらの有機ボレ
ート塩、1,8−ジアザビシクロウンデセン等のジアザ
化合物等が挙げられる。120℃より温度が低いと反応
が進まず未反応のビスフェノール類が多く生じ、後で述
べる理由によりアンダーフィル材としてのポットライフ
に支障をきたす。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a production example of the reaction product (a3) contained in the epoxy resin (A) used in the present invention, the epoxy resin of the formula (1) and bisphenols are preferably used in a glass flask. Can be produced by heating at 120 ° C. or higher under a nitrogen stream. that time,
A catalyst may be added to facilitate the reaction. Examples thereof include organic phosphines such as triphenylphosphine and tributylphosphine, organic borate salts thereof, diaza compounds such as 1,8-diazabicycloundecene, and the like. If the temperature is lower than 120 ° C., the reaction does not proceed and a large amount of unreacted bisphenols is generated, which hinders the pot life as an underfill material for the reason described later.
【0010】本発明で使用されるビスフェノール類の例
としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビス
フェノールS、テトラメチルビスフェノールA、テトラ
メチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノール
S、ジヒドロキシジフェニルエーテル、ジヒドロキシベ
ンゾフェノン、o−ヒドロキシフェノール、m−ヒドロ
キシフェノール、p−ヒドロキシフェノール、ビフェノ
ール、テトラメチルビフェノール、エチリデンビスフェ
ノール、メチルエチリデンビス(メチルフェノール)、
α−メチルベンジリデンビスフェノール、シクロヘキシ
リデンビスフェノール等が挙げられ、これらは単独でも
混合して用いてもよい。Examples of the bisphenols used in the present invention include bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, tetramethylbisphenol A, tetramethylbisphenol F, tetramethylbisphenol S, dihydroxydiphenyl ether, dihydroxybenzophenone and o-hydroxyphenol. , M-hydroxyphenol, p-hydroxyphenol, biphenol, tetramethylbiphenol, ethylidenebisphenol, methylethylidenebis (methylphenol),
Examples thereof include α-methylbenzylidene bisphenol and cyclohexylidene bisphenol, which may be used alone or in combination.
【0011】式(1)で示されるエポキシ樹脂(a1)
とビスフェノール類(a2)との仕込みモル比は(a
1)の過剰の下、1を超え5以下であることが必要であ
る。一般に式(1)で示されるエポキシ樹脂(a1)は
非常に反応性が小さい。従って仕込み比が5より越える
と、未反応エポキシ樹脂(a1)が多くなりアンダーフ
ィル材として硬化性が著しく低下し、生産性、工業的に
問題がある。The epoxy resin (a1) represented by the formula (1)
And the bisphenol (a2) charge molar ratio is (a
Under the excess of 1), it is necessary that it is more than 1 and 5 or less. Generally, the epoxy resin (a1) represented by the formula (1) has extremely low reactivity. Therefore, if the charging ratio exceeds 5, the amount of unreacted epoxy resin (a1) increases and the curability as an underfill material decreases significantly, which is problematic in terms of productivity and industry.
【0012】また、エポキシ樹脂とシアネートエステル
は熱により反応する。この反応はフェノール性水酸基の
存在下で加速される事が知られている。そこでエポキシ
樹脂と相当する量のフェノール類を単に混合(溶融混合
も含む)した場合は遊離残存するフェノール類が多く含
まれるためアンダーフィル材としてのポットライフ(常
温で保管したときの粘度変化がアンダーフィル材の塗布
作業性に支障をきたさない許容範囲にある時間)が著し
く低下する。しかし本発明のようなあらかじめ反応する
と、遊離のフェノールがほとんどないため、フェノール
の触媒効果(特に常温での)が緩和され反応生成物(a
3)を含むエポキシ樹脂はシアネートエステルと加熱す
る事により短時間で反応し、且つポットライフも損なわ
ない。更に好ましくはビスフェノール類の反応率を50
%以上にする。これは前述のように遊離残存するフェノ
ール類を少なくするためである。Further, the epoxy resin and the cyanate ester react by heat. This reaction is known to be accelerated in the presence of phenolic hydroxyl groups. Therefore, when epoxy resin and an equivalent amount of phenols are simply mixed (including melt mixing), a large amount of free residual phenols are included, so the pot life as an underfill material (viscosity change when stored at room temperature is under The time within an allowable range that does not affect the workability of applying the fill material) is significantly reduced. However, when pre-reacted as in the present invention, since there is almost no free phenol, the catalytic effect of phenol (particularly at room temperature) is relaxed and the reaction product (a
The epoxy resin containing 3) reacts with the cyanate ester in a short time by heating and does not impair the pot life. More preferably, the reaction rate of bisphenols is 50.
% Or more. This is to reduce the amount of free phenols remaining as described above.
【0013】反応生成物(a3)以外のエポキシ樹脂の
例としてはビスフェノールA、ビスフェノールF、フェ
ノールノボラックとエピクロルヒドリンとの反応で得ら
れるポリグリシジルエーテルで常温で液状の物、ビニル
シクロヘキセンジオキシド、ジシクロペンタジエンオキ
シド、アリサイクリックジエポキシ−アジペイドの様な
脂環式エポキシ、1、6―ビス(2、3―エポキシプロ
ポキシ)ナフタレンの様なナフタレン骨格エポキシ樹脂
がある。これらは単独でも混合して用いても差し支えな
い。また、信頼性の優れたアンダーフィル材を得るため
に、使用するエポキシ樹脂はNa+、Cl−等のイオン
性不純物はできるだけ少ないものが好ましい。Examples of epoxy resins other than the reaction product (a3) are bisphenol A, bisphenol F, polyglycidyl ether obtained by the reaction of phenol novolac and epichlorohydrin, which is liquid at room temperature, vinylcyclohexene dioxide, dicyclohexyl. There are cycloaliphatic epoxies such as pentadiene oxide, alicyclic diepoxy-adipide, and naphthalene backbone epoxy resins such as 1,6-bis (2,3-epoxypropoxy) naphthalene. These may be used alone or in combination. Further, in order to obtain a highly reliable underfill material, it is preferable that the epoxy resin used contains as little ionic impurities as Na +, Cl− and the like.
【0014】全エポキシ樹脂(A)中の反応性生成物
(a3)の割合(a3)/(A)(重量比)は30重量
%以上であることが必須である。30重量%を下回ると
アンダーフィル材としての低応力性が発現できないから
である。It is essential that the ratio (a3) / (A) (weight ratio) of the reactive product (a3) in the total epoxy resin (A) is 30% by weight or more. This is because if it is less than 30% by weight, low stress properties as an underfill material cannot be exhibited.
【0015】またエポキシ樹脂(A)は、25゜Cにお
ける粘度が500Pa・s以下であることが好ましい。
エポキシ樹脂(A)の粘度が500Pa・sより高いと
組成物の粘度が高くなり、フリップチップ実装型パッケ
ージ中へアンダーフィル材を流動注入する際、気泡を巻
き込んだり、コーナー端部への充填不良が発生し易くな
り信頼性低下につながり、好ましくない。尚、エポキシ
樹脂の粘度測定には、室温で液状のエポキシ樹脂の場
合、25゜Cにおいて東機産業(株)・製E型粘度計で
測定する。The viscosity of the epoxy resin (A) at 25 ° C. is preferably 500 Pa · s or less.
When the viscosity of the epoxy resin (A) is higher than 500 Pa · s, the viscosity of the composition becomes high, and when the underfill material is flow-injected into the flip-chip mounting type package, air bubbles are trapped or the corner end is not filled well. Is likely to occur, leading to a decrease in reliability, which is not preferable. When measuring the viscosity of the epoxy resin, in the case of a liquid epoxy resin at room temperature, it is measured at 25 ° C with an E-type viscometer manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.
【0016】次に、全エポキシ樹脂(A)とシアネート
エステル(B)の仕込み重量比(A)/(B)は0.5
≦(A)/(B)≦2であることが必要である。0.5
を下回ると耐湿密着性が劣り、2を上回ると反応性が低
下し生産性、工業的に好ましくない。Next, the charge weight ratio (A) / (B) of the total epoxy resin (A) and the cyanate ester (B) is 0.5.
It is necessary that ≦ (A) / (B) ≦ 2. 0.5
When it is less than 2, the moisture-resistant adhesion is poor, and when it exceeds 2, the reactivity is lowered, which is not preferable in productivity and industrially.
【0017】本発明に用いられるシアネートエステル
(B)の例としては、式(2)及び(3)があり、式
(3)で表されるシアネートエステルとしては、4,
4'−メチリデンビス[2,6−ジメチルフェニレンシ
アネート]、4,4'−(1−メチルエチリデン)ビス
[2−メチルフェニレンシアネート]、4,4'−(1
−メチルエチリデン)ビス[2,6−ジメチルフェニレ
ンシアネート]、4,4'−メチレンビス[2−メチル
フェニレンシアネート]、4,4'−(1−メチル−エ
チリデン)ビス[2−(1,1−ジメチルエチル)フェ
ニレンシアネート]などがある。Examples of the cyanate ester (B) used in the present invention include the formulas (2) and (3), and the cyanate ester represented by the formula (3) is 4,
4'-methylidene bis [2,6-dimethylphenylene cyanate], 4,4 '-(1-methylethylidene) bis [2-methylphenylene cyanate], 4,4'-(1
-Methylethylidene) bis [2,6-dimethylphenylene cyanate], 4,4'-methylenebis [2-methylphenylene cyanate], 4,4 '-(1-methyl-ethylidene) bis [2- (1,1- Dimethylethyl) phenylene cyanate] and the like.
【0018】[0018]
【化2】 [Chemical 2]
【0019】[0019]
【化3】 (式中、R1,R2:H又は炭素数10以下のアルキル基 且つR1,R2の少なくとも一方はアルキル基である。 R3:炭素数10以下のアルキレン基)[Chemical 3] (In the formula, R 1 and R 2 : H or an alkyl group having 10 or less carbon atoms and at least one of R 1 and R 2 is an alkyl group. R 3 : an alkylene group having 10 or less carbon atoms)
【0020】シアネートエステル樹脂は単独で熱時三量
化する。一般にシアネートエステル樹脂は結晶性のため
アンダーフィル材の冷凍保存時の結晶化を防止する目的
から、これらのシアネートエステルを予め10から30
重量%程度部分的三量化させて配合しても良い。The cyanate ester resin alone is trimerized when hot. In general, since cyanate ester resin is crystalline, it is necessary to add 10 to 30 of these cyanate esters in advance in order to prevent crystallization of the underfill material during freezing storage.
About 3% by weight may be partially trimerized and blended.
【0021】本発明にはシアネートエステル樹脂の三量
化及びエポキシ樹脂とシアネートエステル樹脂との反
応、更にはエポキシ樹脂自身の硬化を促進するため。触
媒を添加することができる。その例としてはコバルト、
亜鉛、鉄、銅、クロム、マンガン、ニッケル、チタンな
どの金属ナフテン酸塩、アセチルアセトナート、又その
誘導体の塩、各種カルボン酸塩アルコキシドなどの有機
酸塩等の金属錯体、イミダゾール類、第三級アミン、酸
無水物等がある。これらは単独でも混合して用いても差
し支えない。In the present invention, in order to accelerate the trimerization of the cyanate ester resin, the reaction between the epoxy resin and the cyanate ester resin, and further the curing of the epoxy resin itself. A catalyst can be added. An example is cobalt,
Metal naphthenates such as zinc, iron, copper, chromium, manganese, nickel and titanium, salts of acetylacetonate and its derivatives, metal complexes such as organic acid salts of various carboxylate alkoxides, imidazoles, Examples include primary amines and acid anhydrides. These may be used alone or in combination.
【0022】次に、本発明に用いられる球状無機フィラ
ー(C)は、その平均粒径が12μm以下、最大粒径が
50μm以下であることを特徴とする。無機フィラーに
は、窒化アルミ、アルミナ、シリカなどがあるが、熱放
散性とコストの面からシリカ粒子が好ましく、低放射線
性であればより好ましい。形状は球状、破砕状、フレー
ク状等があるが、フィラーの高充填化により線膨張係数
の低減化が図られる為、球状であることが必要である。
球状無機フィラーの添加量は、全組成物に対して50〜
80重量%が望ましい。50重量%未満だと、耐湿性や
硬化物の線膨張係数が大きくなり、80重量%を越える
と結果として得られる組成物の粘度が高くなり過ぎ、流
動特性が悪化するため好ましくない。Next, the spherical inorganic filler (C) used in the present invention is characterized by having an average particle diameter of 12 μm or less and a maximum particle diameter of 50 μm or less. Examples of the inorganic filler include aluminum nitride, alumina, and silica. From the viewpoint of heat dissipation and cost, silica particles are preferable, and low radiation is more preferable. The shape may be spherical, crushed, flake-shaped, or the like, but it is necessary to be spherical because the linear expansion coefficient can be reduced by increasing the filling of the filler.
The addition amount of the spherical inorganic filler is 50 to 50 based on the total composition.
80% by weight is desirable. If it is less than 50% by weight, the moisture resistance and the linear expansion coefficient of the cured product will be large, and if it exceeds 80% by weight, the viscosity of the resulting composition will be too high and the flow characteristics will be deteriorated, such being undesirable.
【0023】アンダーフィル材の流動特性はフィラーの
粒度分布にも大きく依存する。一般に分布が広く、粒径
の大きいフィラーほど、組成物の粘度が低く流動性がよ
い。しかし、低粘度化を目的に大きな粒径を含むフィラ
ーを用いると、硬化中に粒径の大きなフィラーが沈降
し、間隙中の線熱膨張係数が不均一となり、信頼性の面
で好ましくない。またアンダーフィル材は有機基板とチ
ップ間の間隙(スタンドギャップ:30〜150μm)
を流動する必要から、フィラー粒径はスタンドギャップ
よりも小さく無ければならず、より好ましくは最大粒径
がスタンドギャップの50%程度かそれ以下が望まし
い。逆に粒径が小さすぎると比表面積が増大、高粘度化
するためフィラーの充填量を高くすることができない。
以上の要件を満たすには平均粒径が0.5μmから12
μm、且つ最大粒径が50μm以下のフィラーである必
要がある。より好ましくは平均粒径が3〜9μm、且つ
最大粒径が25μm以下の粒度分布のフィラーを用いた
方が良い。また、フィラーは請求項の範囲で有れば単独
で用いても、混合して粒度分布に多峰性を持たせたもの
でも差し支えない。The flow characteristics of the underfill material also largely depend on the particle size distribution of the filler. Generally, a filler having a wider distribution and a larger particle size has a lower viscosity and a better fluidity of the composition. However, if a filler having a large particle size is used for the purpose of lowering the viscosity, the filler having a large particle size is settled during curing, and the linear thermal expansion coefficient in the gap becomes nonuniform, which is not preferable in terms of reliability. The underfill material is a gap between the organic substrate and the chip (stand gap: 30 to 150 μm).
Since it is necessary to flow the filler, the particle size of the filler must be smaller than the stand gap, and more preferably the maximum particle size is about 50% of the stand gap or less. On the other hand, if the particle size is too small, the specific surface area increases and the viscosity becomes high, so that the filling amount of the filler cannot be increased.
To satisfy the above requirements, the average particle size is 0.5 μm to 12
It is necessary for the filler to have a maximum particle size of 50 μm or less. It is more preferable to use a filler having a particle size distribution with an average particle size of 3 to 9 μm and a maximum particle size of 25 μm or less. Further, the fillers may be used singly or may be mixed so as to have a multimodal particle size distribution within the scope of the claims.
【0024】本発明のアンダーフィル材には、前記の必
須成分の他に必要に応じて他の樹脂や反応を促進するた
めの触媒、希釈剤、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用いても差し支えな
い。アンダーフィル材料は、例えば各成分、添加物等を
三本ロール、二本熱ロール、真空混合機にて分散混練
し、真空下脱泡処理して製造する。The underfill material of the present invention contains, in addition to the above-mentioned essential components, other resins, if necessary, a catalyst for promoting the reaction, a diluent, a pigment, a coupling agent, a flame retardant, a leveling agent, Additives such as antifoaming agents may be used. The underfill material is produced, for example, by dispersing and kneading each component, additive and the like with a three-roll, a two-heat roll and a vacuum mixer, and defoaming under vacuum.
【0025】[0025]
【実施例】反応生成物の製造例1
式(1)においてR1=R2:−CH2CH2CH2−のエ
ポキシ樹脂(エポキシ当量181)100g、ビスフェ
ノールF(水酸基当量100)45gに触媒としてテト
ラフォスフォニウムテトラフェニルボレート1gを添加
し、窒素気流下180℃で6時間反応させた。この生成
物を反応生成物(1)とする。EXAMPLES Reaction Production Example 1 formula of product (1) In R 1 = R 2: -CH 2 CH 2 CH 2 - epoxy resin (epoxy equivalent 181) 100 g, catalyst bisphenol F (hydroxyl group equivalent 100) 45 g 1 g of tetraphosphonium tetraphenylborate was added thereto, and the mixture was reacted at 180 ° C. for 6 hours under a nitrogen stream. This product is referred to as a reaction product (1).
【0026】反応生成物の製造例2
製造例1において、ビスフェノールF(水酸基当量10
0)を12gとした以外は製造例1と同様にして反応を
行った。この生成物を反応生成物(2)とする。Production Example 2 of Reaction Product In Production Example 1, bisphenol F (hydroxyl group equivalent 10
The reaction was carried out in the same manner as in Production Example 1 except that 0) was changed to 12 g. This product is referred to as a reaction product (2).
【0027】反応生成物の製造例3
製造例1において、ビスフェノールF(水酸基当量10
0)を8gとした以外は製造例1と同様にして反応を行
った。この生成物を反応生成物(3)とする。Production Example 3 of Reaction Product In Production Example 1, bisphenol F (hydroxyl group equivalent: 10
The reaction was performed in the same manner as in Production Example 1 except that 0) was changed to 8 g. This product is referred to as a reaction product (3).
【0028】以下、実施例1−4、比較例1−7で具体
的に本発明を説明する。表1および表2に示した配合を
秤量し、3本ロールにて混練・分散後、真空脱泡処理を
行い液状注入封止アンダーフィル材料を作製した。作製
した液状注入封止アンダーフィル材料につき、以下の試
験を行った。結果を表1および表2に示した。The present invention will be specifically described below with reference to Examples 1-4 and Comparative Examples 1-7. The formulations shown in Table 1 and Table 2 were weighed, kneaded and dispersed with a three-roll mill, and then vacuum defoaming treatment was performed to prepare a liquid injection sealing underfill material. The following tests were performed on the produced liquid injection sealing underfill material. The results are shown in Tables 1 and 2.
【0029】[樹脂特性試験]
(1) 粘度測定:25℃において東機産業(株)・製
E型粘度計で初期粘度及び25℃24時間静置後の粘度
を測定した。
(2) 接着強度:有機基板としてビスマレイミド−ト
リアジン(BT)レジン製基板上にソルダーレジスト
(太陽インキ社製PSR−4000/CA−40)を形
成したものを、チップとして表面にパッシベーション膜
用ポリイミド(住友ベークライト社CRC−6050)
を塗布したもの(6x6x0.38mm角)を用いた。
有機基板上に液状注入封止アンダーフィル材料を塗布
し、シリコンチップをポリイミド塗布面とアンダーフィ
ル材とが向き合う形で搭載し、150℃x30分で硬化
し試験片とし、このものの240℃におけるダイシェア
強度をDAGE製BT100にて測定した。また、同試
験片を湿度85%温度85℃の吸湿処理を72時間施
し、同様にダイシェア強度を測定し、吸湿処理後の密着
性とした。
(3) 反り:低応力性の尺度として以下の方法に従っ
て反りを測定した。15×6×0.3mm(厚さ)のシ
リコンチップを厚さ200μmの銅フレームに150
℃、30分でアンダーフィル材を用いて硬化接着させ、
チップの長手方向を表面粗さ計を用いて上下方向の変位
の最大値を求めた。[Resin Property Test] (1) Viscosity measurement: The initial viscosity at 25 ° C. and the viscosity after standing at 25 ° C. for 24 hours were measured with an E-type viscometer manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. (2) Adhesion strength: A bismaleimide-triazine (BT) resin substrate on which a solder resist (PSR-4000 / CA-40 manufactured by Taiyo Ink Co., Ltd.) was formed as a chip, and a polyimide for a passivation film was formed on the surface as a chip. (Sumitomo Bakelite CRC-6050)
Was applied (6 × 6 × 0.38 mm square).
Liquid injection sealing underfill material is applied on an organic substrate, a silicon chip is mounted so that the polyimide application surface and the underfill material face each other, and the test piece is cured at 150 ° C x 30 minutes to obtain a die share at 240 ° C. The strength was measured by BT100 manufactured by DAGE. Further, the same test piece was subjected to a moisture absorption treatment at a humidity of 85% and a temperature of 85 ° C. for 72 hours, and similarly, the die shear strength was measured to obtain the adhesion after the moisture absorption treatment. (3) Warpage: Warpage was measured according to the following method as a measure of low stress. 150 x 6 x 0.3 mm (thickness) silicon chips on a 200 μm thick copper frame
Harden and adhere using an underfill material at ℃ for 30 minutes,
The maximum value of the displacement in the vertical direction was obtained in the longitudinal direction of the chip using a surface roughness meter.
【0030】[パッケージを使用した信頼性試験]
(4) 充填性試験:80℃の熱盤上で液状注入封止ア
ンダーフィル材料をフリップチップ実装パッケージに5
分間注入させた後、150℃x30分、オーブン中で硬
化して半導体パッケージを得た。超音波探傷機(以下、
SATという)にて、パッケージ内部の充填性を確認し
た。
(5) T/Cサイクル試験:(4)で作製した半導体
パッケージにT/C処理(−65℃/5分←→150℃
/5分 1000サイクル)を施して、SATおよび断
面研磨後の顕微鏡観察にて半導体チップとプリント基板
界面との剥離、クラックの有無を確認した。
(6) JEDECレベル3処理: (4)で作製した
半導体パッケージにJEDECレベル3の吸湿処理(3
0℃60%168時間)を行った後、IRリフロー処理
(240℃/20秒)を3回行い、SATにて半導体チ
ップとプリント基板界面との剥離、クラックの有無を確
認した。
信頼性評価に用いたフリップチップ実装パッケージの数
はそれぞれ10個である。なお、チップの大きさは12
x12mm角、0.3mm厚で、基板との間隙(スタン
ドギャッフ)は60μmである。[Reliability Test Using Package] (4) Fillability Test: Liquid injection-sealing underfill material was applied to a flip-chip mounting package on a hot plate at 80 ° C.
After injecting for 1 minute, it was cured in an oven at 150 ° C. for 30 minutes to obtain a semiconductor package. Ultrasonic flaw detector (hereinafter,
The filling property inside the package was confirmed by SAT). (5) T / C cycle test: T / C treatment (−65 ° C./5 minutes ← → 150 ° C.) on the semiconductor package manufactured in (4).
/ 5 minutes 1000 cycles), and the presence or absence of cracks between the semiconductor chip and the printed circuit board interface was confirmed by SAT and microscopic observation after cross-section polishing. (6) JEDEC Level 3 Treatment: The JEDEC Level 3 moisture absorption treatment (3
After performing 0 ° C. 60% 168 hours), IR reflow treatment (240 ° C./20 seconds) was performed 3 times, and the presence or absence of cracks between the semiconductor chip and the printed circuit board interface was confirmed by SAT. The number of flip chip mounting packages used for the reliability evaluation is 10 each. The size of the chip is 12
x 12 mm square, 0.3 mm thick, and the gap (stand gaff) from the substrate is 60 μm.
【0031】[0031]
【表1】 [Table 1]
【0032】(1)シリカA:溶融球状シリカで平均粒
径7.9μm、最大粒径40μm
(2)シリカB:合成球状シリカで平均粒径0.3μ
m、最大粒径4μm
(3)シリカC:溶融球状シリカで平均粒径15μm、
最大粒径40μm
(4)エポキシ樹脂(1):ビスフェノールF型エポキ
シ樹脂 (当量170)
(5)エポキシ樹脂(2):式(1)においてR1、R2
がともに−CH2CH2CH2−で示される化合物
(6)シアネートエステル(1):式(2)で表される
シアネートエステル。
(7)シアネートエステル(2):式(3)で表される
シアネートエステルで、R1及びR2はCH3、R3はCH
2のもの(1) Silica A: fused spherical silica having an average particle size of 7.9 μm and maximum particle size of 40 μm (2) silica B: synthetic spherical silica having an average particle size of 0.3 μm
m, maximum particle size 4 μm (3) Silica C: fused spherical silica having an average particle size of 15 μm,
Maximum particle size 40 μm (4) Epoxy resin (1): Bisphenol F type epoxy resin (equivalent 170) (5) Epoxy resin (2): R 1 and R 2 in the formula (1)
There are both -CH 2 CH 2 CH 2 - compound represented by (6) cyanate ester (1): cyanate ester represented by formula (2). (7) Cyanate ester (2): a cyanate ester represented by the formula (3), wherein R 1 and R 2 are CH 3 , and R 3 is CH.
2 things
【0033】[0033]
【表2】 [Table 2]
【0034】比較例1は反応生成物が添加されていない
ため反りが大きくなっている。比較例2は遊離フェノー
ルが存在するためポットライフが著しく短い
比較例3は反応生成物を合成の際のフェノールの添加量
が少ないので所定の硬化条件では十分に硬化が完了して
いない
比較例4は全エポキシ樹脂の量が多いため所定の硬化条
件では十分に硬化が完了していない
比較例5は反応生成物の添加量が少ないので応力特性の
尺度としての反りが高い
比較例6はシアネートエステルの比率が高く反り値、吸
湿後の密着性におとる。比較例7はフィラーの最大粒径
が大きく流動特性が不良である。In Comparative Example 1, since the reaction product was not added, the warpage was large. Comparative Example 2 has a very short pot life because of the presence of free phenol. Comparative Example 3 has a small amount of phenol added when synthesizing the reaction product, so that curing is not completed sufficiently under the prescribed curing conditions. Is a large amount of total epoxy resin, so that the curing is not completed sufficiently under a predetermined curing condition. In Comparative Example 5, the amount of the reaction product added is small, and thus the warpage as a measure of stress characteristics is high. The ratio is high and the warp value and the adhesiveness after moisture absorption are maintained. In Comparative Example 7, the maximum particle size of the filler is large and the flow characteristics are poor.
【0035】[0035]
【発明の効果】本発明のアンダーフィル材でフリップチ
ップとプリント配線基板との間隙を封止する事により冷
熱サイクル試験、JEDECレベル3吸湿処理後のIR
リフロー試験に耐え、さらに低応力性に優れ、高信頼性
のフリップチップ実装が可能となり、工業的メリットは
大きい。The underfill material of the present invention seals the gap between the flip chip and the printed wiring board to perform a thermal cycle test and IR after JEDEC level 3 moisture absorption treatment.
Withstands reflow tests, has excellent low-stress properties, and enables highly reliable flip chip mounting, which has great industrial merits.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 23/29 H01L 23/30 23/31 (56)参考文献 特開 平9−165566(JP,A) 特開 平9−12684(JP,A) 特開 平10−130465(JP,A) 特開 平7−118365(JP,A) 特開 平9−176607(JP,A) 特開 平7−161740(JP,A) 特開 平9−12685(JP,A) 特開 平7−22441(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 63/00 - 63/10 C08G 59/00 - 59/72 H01L 23/28 H01L 23/29 H01L 23/31 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 23/29 H01L 23/30 23/31 (56) Reference JP-A-9-165566 (JP, A) JP-A-9- 12684 (JP, A) JP 10-130465 (JP, A) JP 7-118365 (JP, A) JP 9-176607 (JP, A) JP 7-161740 (JP, A) JP-A-9-12685 (JP, A) JP-A-7-22441 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C08L 63/00-63/10 C08G 59/00 -59/72 H01L 23/28 H01L 23/29 H01L 23/31
Claims (2)
1)とビスフェノール類(a2)とを、当量比[(a
1)のモル数/(a2)のモル数]が1を超え5以下
で、120℃以上の温度で反応した反応生成物(a3)
を全エポキシ樹脂中に30重量%以上含有する常温で液
状のエポキシ樹脂(A)、シアネートエステル(B)及
び球状無機フィラー(C)からなり、エポキシ樹脂
(A)とシアネートエステル(B)との重量比(A)/
(B)が0.5≦(A)/(B)≦2の範囲である液状
注入封止アンダーフィル材。 【化1】 (式中、R1,R2:2価の炭素数1〜5の脂肪族基、又
は炭素数6以上の芳香族から2個の水素を除いた残基を
示し、互いに同じであっても異なってもよい)1. An epoxy resin (a) represented by the formula (1):
1) and bisphenols (a2) are equivalent ratio [(a
The number of moles of 1) / the number of moles of (a2)] is more than 1 and 5 or less, and the reaction product (a3) reacted at a temperature of 120 ° C. or higher.
The ambient temperature in liquid epoxy resin containing 30 wt% or more in the total epoxy resin (A), the composed cyanate ester (B) and the spherical inorganic filler (C), the epoxy resin (A) and the cyanate ester (B) Weight ratio (A) /
A liquid injection-sealing underfill material in which (B) is in the range of 0.5 ≦ (A) / (B) ≦ 2. [Chemical 1] (In the formula, R 1 and R 2 represent a divalent aliphatic group having 1 to 5 carbon atoms or a residue obtained by removing 2 hydrogens from an aromatic group having 6 or more carbon atoms, and may be the same as each other. May be different)
mから12μm、かつ最大粒径が50μm以下であるこ
とを特徴とする請求項1記載の液状注入封止アンダーフ
ィル材。2. The average particle size of the spherical inorganic filler is 0.5 μm.
The liquid injection-sealing underfill material according to claim 1, wherein the underfill material has a particle diameter of m to 12 µm and a maximum particle diameter of 50 µm or less.
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