(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、硬化剤、および無機充填剤を必須成分として含有する半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物において、前記硬化剤として、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）−５−（２−フェニルエチニル）ベンゼンおよび１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）−５−（２−フェニルエチニル）ベンゼンから選ばれる少なくとも１種を含有し、カップリング剤として、次式（II）
【化１】
0005958799.tif 000007
（式中、Ｒa、Ｒb、Ｒcのうち少なくとも２つは炭素数１〜３のアルコキシ基であり、Ｒa、Ｒb、Ｒcのうちいずれか１つが炭素数１〜３のアルキル基であってもよい。Ｘは−(ＣＨ2)l−ＮＨ2または−(ＣＨ2)m−ＮＨ−(ＣＨ2)n−ＮＨ2（ｌは３〜５の整数、ｍは３〜５の整数、ｎは１〜３の整数を示す。）を示す。）で表されるアミノシランを含有することを特徴とする半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
重量平均分子量３万以上のポリエーテルスルホン樹脂を含有しないことを特徴とする請求項１に記載の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）−５−（２−フェニルエチニル）ベンゼンおよび１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）−５−（２−フェニルエチニル）ベンゼンから選ばれる少なくとも１種を前記硬化剤の全量に対して３０〜１００質量％の範囲で含有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
前記エポキシ樹脂として、Ｎ，Ｎ−ビス（２，３−エポキシプロピル）−４−（２，３−エポキシプロポキシ）アニリンを含有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
複数のバンプが形成された半導体チップと、前記バンプと電気的に接続された複数の電極を有する基板と、請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物の硬化物により形成され前記半導体チップと前記基板との間の空隙を封止する封止樹脂とを備えることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物とそれを用いた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、樹脂封止型半導体装置は、高密度化、高集積化、および動作の高速化の傾向にあり、パッケージ形態はピン挿入型から表面実装型に移行するとともに小型、薄型化が積極的に行われてきた。
【０００３】
しかし樹脂封止型半導体装置は、半導体チップのサイズに比べてパッケージの外形がかなり大きく、高密度実装の観点からは非効率である。そのため、従来型のパッケージよりもさらに小型化、薄型化できる半導体チップのパッケージが要求されている。
【０００４】
そこで最近では、パッケージ用基板に半導体チップを搭載する方法として、実装効率のほか電気特性、多ピン化対応に優れるフリップチップ実装の採用が増えている。
【０００５】
フリップチップ実装では、半導体チップの外部接続用パッドにバンプ電極を直接形成し、このバンプ電極を用いて回路基板にフェースダウンで接続、搭載する。そして半導体チップと回路基板との隙間には封止材料としてアンダーフィルが充填される。
【０００６】
アンダーフィルは、バンプを保護し、半導体チップと回路基板との熱膨張率の差異により発生するはんだ接合部の応力を緩和し、耐湿性、気密性を確保するなどの機能を有している。
【０００７】
フリップチップ実装に用いられる封止材料としては、常温で液状のエポキシ樹脂を主剤とし、これに硬化剤、無機充填剤などを配合した液状のエポキシ樹脂組成物が代表的なものとして用いられている（特許文献１、２）。
【０００８】
従来、このようなフリップチップ型のパッケージは、リフロー時にクラックが発生し、あるいは半導体チップ／封止材料または回路基板／封止材料の接着界面の剥離が発生する場合があった。
【０００９】
特に、近年における鉛フリーはんだへの代替により、溶融温度が鉛含有のはんだよりも高くなることから、リフロー温度も高くなり、クラックなどの問題がさらに顕在化してきている。
【００１０】
このクラックなどの問題点に対処する手段の一つとして、封止材料の高靭性化による補強が考えられる。従来、一般にエポキシ樹脂の硬化物の靭性を向上するための手段として、分子量４００〜１０００の長鎖の構造を有するエポキシ樹脂を用いることなどが検討されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−１４９８２０号公報
【特許文献２】特開２００７−０９１８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、この長鎖の構造を有するエポキシ樹脂は反応性が低く、不均一な硬化を誘発する傾向があり、極端な場合には、未反応のエポキシ樹脂が分離してしまう。そしてこのような不均一な硬化部分を起点として、クラックや接着界面の剥離が引き起こされる。
【００１３】
本発明者らはこのような点の改善を試みてきたが、これまでの検討によれば、エポキシ樹脂の靭性、反応性の向上に１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）−５−（２−フェニルエチニル）ベンゼンなどの特定のジアミン硬化剤が有効であることが分かっている。
【００１４】
しかしながら、この特定のジアミン硬化剤を用いると、これを用いた液状エポキシ樹脂組成物は一般的なエポキシ樹脂組成物と比べて高いチクソ性を発現する。
【００１５】
チクソ性の発現は、電子部品への濡れ性や充填性に悪影響を与え、その空隙や非密着部位の存在により、作業性のみならず、信頼性にも悪影響を及ぼす。
【００１６】
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、硬化物に靭性を付与し、かつ、チクソ性の発現を抑制することで作業性および信頼性を向上させることができる半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物とそれを用いた半導体装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するために、本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、および無機充填剤を必須成分として含有する半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物において、硬化剤として次式（I）
【化１】
0005958799.tif 000002
（式中、Ｒ1は水素原子または置換基を有していてもよい炭化水素基を示す。）で表されるジアミン硬化剤を含有し、カップリング剤としてアミノシランを含有することを特徴とする。
【００１８】
この半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物において、アミノシランとして、次式（II）
【化２】
0005958799.tif 000003
（式中、Ｒa、Ｒb、Ｒcのうち少なくとも２つは炭素数１〜３のアルコキシ基であり、Ｒa、Ｒb、Ｒcのうちいずれか１つが炭素数１〜３のアルキル基であってもよい。Ｘは−(ＣＨ2)l−ＮＨ2または−(ＣＨ2)m−ＮＨ−(ＣＨ2)n−ＮＨ2（ｌは３〜５の整数、ｍは３〜５の整数、ｎは１〜３の整数を示す。）を示す。）で表される化合物を含有することが好ましい。
【００１９】
この半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物において、前記式（I）で表わされるジアミン硬化剤を硬化剤の全量に対して３０〜１００質量％の範囲で含有することが好ましい。
【００２０】
この半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂として、Ｎ，Ｎ−ビス（２，３−エポキシプロピル）−４−（２，３−エポキシプロポキシ）アニリンを含有することが好ましい。
【００２１】
本発明の半導体装置は、複数のバンプが形成された半導体チップと、バンプと電気的に接続された複数の電極を有する基板と、上記の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物の硬化物により形成され半導体チップと基板との間の空隙を封止する封止樹脂とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物および半導体装置によれば、硬化物に靭性を付与し、かつ、チクソ性の発現を抑制することで作業性および信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明について詳細に説明する。
【００２４】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物において、主剤のエポキシ樹脂には、常温で液状のエポキシ樹脂が使用される。なお、本明細書において「常温で液状」とは、大気圧下での５〜２８℃の温度範囲、特に室温１８℃前後において流動性を持つことを意味する。
【００２５】
常温で液状のエポキシ樹脂としては、１分子内にエポキシ基を２個以上有するものであれば、その分子量、分子構造は特に限定されず各種のものを用いることができる。
【００２６】
具体的には、例えば、グリシジルエーテル型、グリシジルアミン型、グリシジルエステル型、オレフィン酸化型（脂環式）などの各種の液状のエポキシ樹脂を用いることができる。
【００２７】
さらに具体的には、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などの水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、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、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレートなどを用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２８】
これらの中でも、半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物の低粘度化と硬化物の物性向上を考慮すると、常温で液状のエポキシ樹脂としてビスフェノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましく、これらのエポキシ当量は１５０〜２００が好ましい。
【００２９】
特に、上記のビスフェノール型エポキシ樹脂や水添ビスフェノール型エポキシ樹脂と組み合わせて、常温で液状のエポキシ樹脂であり次式で表わされるＮ，Ｎ−ビス（２，３−エポキシプロピル）−４−（２，３−エポキシプロポキシ）アニリンを配合することが好ましい。
【００３０】
【化３】
0005958799.tif 000004
【００３１】
Ｎ，Ｎ−ビス（２，３−エポキシプロピル）−４−（２，３−エポキシプロポキシ）アニリンを上記式（I）で表される硬化剤と併用することで、硬化物に靭性を付与しつつ硬化時の反応性をより高めることができる。
【００３２】
Ｎ，Ｎ−ビス（２，３−エポキシプロピル）−４−（２，３−エポキシプロポキシ）アニリンの含有量は、主剤の全量に対して１０質量％以上が好ましく、１０〜４０質量％がより好ましい。この範囲内にすると、硬化物に靭性を付与しつつ硬化時の反応性を特に高めることができる。
【００３３】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物において、主剤には、常温で液状のエポキシ樹脂との混合物全体として常温で液状となれば、常温で固体のエポキシ樹脂を配合してもよい。
【００３４】
エポキシ樹脂の粘度は、２５℃において２５０Ｐ以下であることが好ましく、１〜２５０Ｐであることがより好ましい。粘度をこの範囲にすると、半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物の注入を行う際の作業性、加工性を良好なものとすることができる。
【００３５】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物には、硬化剤として上記式（I）で表されるジアミン硬化剤が配合される。式（I）で表されるジアミン硬化剤を用いることで、靭性および反応性を共に向上させることができる。反応性の向上は、均一な硬化を促進する。
【００３６】
式（I）において、Ｒ1は水素原子または置換基を有していてもよい炭化水素基を示す。炭化水素基は、好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数４〜１０、さらに好ましくは炭素数７〜１０である。具体的には、フェニルエチニル基などのアリールアルキニル基の他、芳香族炭化水素基、不飽和脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、飽和脂肪族炭化水素基、およびこれらを組み合わせたものなどが挙げられる。
【００３７】
中でも、靭性および反応性の向上を考慮すると、式（I）で表されるジアミン硬化剤として、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）−５−（２−フェニルエチニル）ベンゼンおよび１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）−５−（２−フェニルエチニル）ベンゼンから選ばれる少なくとも１種が好ましい。
【００３８】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲内において、式（I）で表されるジアミン硬化剤に加えて、他の硬化剤を用いることもできる。このような他の硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、アミン類、イミダゾール類、フェノール類、酸無水物類、ヒドラジド類、ポリメルカプタン類、ルイス酸−アミン錯体などを用いることができる。中でも、低粘度化、保存安定性、硬化物の耐熱性などを考慮すると、アミン類、イミダゾール類、フェノール類、酸無水物類を用いることが好ましい。
【００３９】
アミン類としては、分子内に１級または２級アミノ基を少なくとも一つ有している化合物を用いることができ、低アウトガス性、保存安定性、および硬化物の耐熱性の観点から芳香族アミン類が望ましい。芳香族アミン類としては、例えば、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルスルフィド、メタキシレンジアミン、３，３'−ジエチル−４，４'−ジアミノジフェニルメタン、３，３'，５，５'−テトラエチル−４，４'−ジアミノジフェニルメタン、４，４'−ジアミノジフェニルスルホン、４，４'−ジアミノジフェニルスルフィド、２，２−ビス−[４−（４−アミノフェノキシ）フェニル]−ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）−ヘキサフルオロプロパン、２，４−ジアミノトルエン、１，４−ジアミノベンゼン、１，３−ジアミノベンゼン、ジエチルトルエンジアミン、ジメチルトルエンジアミン、アニリン類、アルキル化アニリン類、Ｎ−アルキル化アニリン類などを用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４０】
イミダゾール類としては、例えば、２ＭＺ、Ｃ１１Ｚ、２ＰＺ、２Ｅ４ＭＺ、２Ｐ４ＭＺ、１Ｂ２ＭＺ、１Ｂ２ＰＺ、２ＭＺ−ＣＮ、２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ、２ＰＺ−ＣＮ、Ｃ１１Ｚ−ＣＮ、２ＰＺ−ＣＮＳ、Ｃ１１Ｚ−ＣＮＳ、２ＭＺ−Ａ、Ｃ１１Ｚ−Ａ、２Ｅ４ＭＺ−Ａ、２Ｐ４ＭＨＺ、２ＰＨＺ、２ＭＡ−ＯＫ、２ＰＺ−ＯＫ（四国化成工業株式会社製、製品名）などや、これらのイミダゾール類をエポキシ樹脂と付加させた化合物などを用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、これら硬化剤をポリウレタン系、ポリエステル系の高分子物質などで被覆してマイクロカプセル化したものを用いることもできる。
【００４１】
フェノール類としては、例えば、ビスフェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、アリル化フェノールノボラック樹脂、ビフェノール樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールナフトールホルムアルデヒド重縮合物、トリフェニルメタン型多官能フェノール樹脂、キシリレン変性フェノールノボラック樹脂、キシリレン変性ナフトールノボラック樹脂、各種多官能フェノール樹脂などを用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４２】
酸無水物類としては、例えば、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルハイミック酸無水物、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、３，４−ジメチル−６−（２−メチル−１−プロペニル）−１，２，３，６−テトラヒドロフタル酸無水物、１−イソプロピル−４−メチル−ビシクロ［２．２．２］オクト−５−エン−２，３−ジカルボン酸無水物などを用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４３】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物における式（I）で表されるジアミン硬化剤の含有量は、硬化剤の全量に対して３０〜１００質量％が好ましい。この範囲内にすると、硬化物の靭性および硬化時の反応性を特に高めることができる。
【００４４】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物における硬化剤の含有量は、硬化剤の活性水素と、主剤に配合されるエポキシ樹脂のエポキシ基当量との当量比（[活性水素当量]／[エポキシ基当量]）が０．５〜１．５となる量が好ましく、当量比が０．６〜１．４となる量がより好ましい。当量比がこの範囲内であると、硬化不足や耐熱性の低下を抑制し、硬化物の吸湿量の増加も抑制することができる。
【００４５】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物には、無機充填剤が配合される。無機充填剤を配合することで、硬化物の熱膨張係数を調整することができる。
【００４６】
無機充填剤としては、特に限定されないが、例えば、球状シリカ、溶融シリカ、結晶シリカ、微粉シリカ、アルミナ、窒化珪素、マグネシアなどを用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４７】
無機充填剤の形状は、破砕状、針状、リン片状、球状など特に限定されないが、分散性や粘度制御の観点から、球状のものを用いることが好ましい。
【００４８】
無機充填剤のサイズは、フリップチップ接続した際の半導体チップと基板の間の空隙よりも平均粒径が小さいものであればよいが、充填密度や粘度制御の観点から、平均粒径１０μｍ以下のものが好ましく、５μｍ以下のものがより好ましく、３μｍ以下のものがさらに好ましく、０．２〜３μｍのものが特に好ましい。なお、平均粒径はレーザー回折・散乱法により測定することができる。
【００４９】
さらに、粘度や硬化物の物性を調整するために、粒径の異なる無機充填剤を２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００５０】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物における無機充填剤の配合量は、半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物の全量に対して２５〜７５質量％が好ましい。この範囲内にすると、熱膨張係数を小さくして接続信頼性を向上させ、粘度が高くなりすぎて作業性が低下することも抑制できる。
【００５１】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物には、カップリング剤が配合される。カップリング剤は、無機充填剤と樹脂の濡れ、被着体との接着性を改善する。本発明では、カップリング剤として、アミノシランを配合することを特徴としている。アミノシランを用いることで、硬化剤として上記式（I）で表されるジアミン硬化剤を用いた場合においても、チクソ性の発現を抑制し、作業性および信頼性を向上させることができる。
【００５２】
アミノシランとしては、上記式（II）で表わされる化合物を用いることが好ましい。式（II）中、Ｒa、Ｒb、Ｒcのうち少なくとも２つは炭素数１〜３、好ましくは炭素数１または２のアルコキシ基を示し、Ｒa、Ｒb、Ｒcのうちいずれか１つが炭素数１〜３、好ましくは炭素数１または２の直鎖または分岐のアルキル基であってもよい。Ｘは−(ＣＨ2)l−ＮＨ2または−(ＣＨ2)m−ＮＨ−(ＣＨ2)n−ＮＨ2（ｌは３〜５の整数、ｍは３〜５の整数、ｎは１〜３の整数を示す。）を示す。
【００５３】
アミノシランとして式（II）で表わされる化合物を用いることで、硬化剤として上記式（I）で表されるジアミン硬化剤を用いた場合においても、チクソ性の発現を特に抑制し、作業性および信頼性を向上させることができる。
【００５４】
式（II）で表わされる化合物としては、例えば、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
【００５５】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物におけるアミノシランの含有量は、無機充填剤とカップリング剤の合計量に対して０．１〜２．０質量％が好ましく、０．４〜１．５質量％がより好ましい。この範囲内にすると、硬化物の密着性を向上させることができ、硬化物中のボイドの発生なども抑制できる。
【００５６】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲内において、さらに他の添加剤を配合することができる。このような他の添加剤としては、例えば、硬化促進剤、着色剤、消泡剤などが挙げられる。
【００５７】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物は、例えば、次の手順で製造することができる。主剤、硬化剤、およびその他の添加剤を同時にまたは別々に配合し、必要に応じて加熱処理や冷却処理を行いながら、撹拌、溶解、混合、分散を行う。次に、この混合物に無機充填剤を加え、必要に応じて加熱処理や冷却処理を行いながら、再度、撹拌、混合、分散を行うことにより、本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物を得ることができる。この撹拌、溶解、混合、分散には、ディスパー、プラネタリーミキサー、ボールミル、３本ロールなどを組み合わせて用いることができる。
【００５８】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物は、作業性や加工性の観点から、２５℃で液状であることが好ましい。また、本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物の粘度は、２５℃において１００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、７０Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましく、５０Ｐａ・ｓ以下であることがさらに好ましい。粘度をこの範囲にすると、半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物の注入を行う際の作業性の低下を抑制できる。
【００５９】
次に、本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物を用いて製造される半導体装置について説明する。
【００６０】
本発明の半導体装置は、複数のバンプが形成された半導体チップと、バンプと電気的に接続された複数の電極を有する基板と、基板と半導体チップとの間に配置された封止樹脂とを備えている。
【００６１】
封止樹脂は、本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物の硬化物から形成され、基板と半導体チップとの間の空隙を封止している。
【００６２】
基板は、インターポーザーなどの絶縁基板と、この基板の一方の面上に設けられた配線とを備える。基板の配線と半導体チップとは、複数のバンプによって電気的に接続されている。また、基板は、配線が設けられた面と反対側の面に電極パッドと、電極パッド上に設けられたはんだボールとを有しており、他の回路部材との接続が可能となっている。
【００６３】
基板は、例えば、ガラスエポキシ、ポリイミド、ポリエステル、セラミックなどの絶縁基板上に、銅などの金属材料からなる金属層を形成し、金属層の不要な箇所をエッチングにより除去することによって配線パターンが形成されたもの、上記の絶縁基板表面に導電性物質を印刷して配線パターンを形成したものを用いることができる。配線の表面には、低融点はんだ、高融点はんだ、スズ、インジウム、金、ニッケル、銀、銅、パラジウムなどからなる金属層が形成されていてもよい。この金属層は単一の成分のみで構成されていても、複数の成分から構成されていてもよい。また、複数の金属層が積層された構造をしていてもよい。
【００６４】
半導体チップとしては、特に限定はなく、シリコン、ゲルマニウムなどの元素半導体、ガリウムヒ素、インジウムリンなどの化合物半導体など、各種半導体を用いることができる。
【００６５】
バンプの材質としては、低融点はんだ、高融点はんだ、スズ、インジウム、金、銀、銅などが挙げられる。バンプは、単一の成分のみで構成されていても、複数の成分から構成されていてもよい。また、バンプは、これらの成分からなる金属層を含む積層構造を有してもよい。なお、バンプは半導体チップに形成されていてもよいし、基板に形成されていてもよいし、半導体チップと基板の両方に形成されていてもよい。
【００６６】
本発明に係る半導体装置として、具体的には、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）やＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）などが挙げられる。
【００６７】
本発明の半導体装置（半導体パッケージ）を搭載する基板としては、通常の回路基板が挙げられ、この基板は、インターポーザーに対してマザーボードと呼ばれるものを指す。
【００６８】
本発明の半導体装置は、例えば、次の方法で製造することができる。ロジン系フラックスを半導体チップに形成されたはんだバンプ表面に、フラックス塗布装置を用いて塗布した後、チップマウンターを用いて半導体チップと回路基板を位置合わせして、圧着することによって半導体チップを基板上の所定の位置に配置する。次に、リフロー装置を用いて、所定の加熱プロファイルにて加熱処理を行い、はんだバンプを溶解させて半導体チップと基板をフリップチップ接続する。次に、フラックスの残渣を溶剤で洗浄した後、１００〜１２０℃に加熱した状態で、本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物を滴下し、半導体チップと基板の間の空隙に毛細管現象を利用して注入する。注入完了後、半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物を硬化させるため、１２０〜１７０℃に加熱した加熱オーブン中で０．５〜５時間加熱処理を行う。
【００６９】
本発明の半導体装置は、例えば、次のような先塗布封止の方法によっても製造することができる。この方法では、回路基板の表面に本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物をあらかじめ塗布した後に、半導体チップを塗布層上に配置して搭載する。次に、半導体チップの背面から加熱加圧して電極接続と樹脂硬化を一段階で行う。
【００７０】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物は、例えば、いわゆるＷＬ−ＣＳＰ（ウェハーレベルチップサイズパッケージ）と呼ばれる技術の樹脂封止にも適用することができる。例えば、まず、ＣＳＰとなったときにバンプが形成される位置にあるウェハー上のパッド部に、樹脂層を貫通することになるポストとしての金属を形成する。次に、ポストとしての金属が形成されたウェハーに、本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物を印刷し、加熱硬化させる。次に、半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物の硬化後のウェハーを樹脂層側から研磨し、ポストと樹脂層の高さを揃える。次に、半田などを用いてＣＳＰのバンプの形成を行う。このようにして得られたウェハーをダイシングにより個片化すると、ポストとバンプからなる金属製の電極を備えたＣＳＰを得ることができる。
【００７１】
本発明の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物は、ワイヤボンディング接続によるパッケージの封止にも適用できる。例えば、ポッティング、印刷、液状金型成型などによって、ワイヤボンディング接続された半導体チップを封止することができる。
【実施例】
【００７２】
以下に、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、表１および表２に示す配合量は質量部を表す。
【００７３】
表１および表２に示す配合成分として、以下のものを用いた。
１．主剤
(常温で液状のエポキシ樹脂)
・ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート８２８」、粘度１２０〜１５０Ｐ／２５℃、エポキシ当量１８４〜１９４ｅｑ／ｇ
・アミノグリシジルエーテル、Ｎ，Ｎ−ビス（２，３−エポキシプロピル）−４−（２，３−エポキシプロポキシ）アニリン、ジャパンエポキシレジン（株）製「ＥＰ−６３０」、粘度５〜１０Ｐ／２５℃、エポキシ当量９０〜１０５ｅｑ／ｇ
２．硬化剤
(ジアミン硬化剤１)
ジアミノジフェニルメタン、保土谷化学工業（株）製「ＤＤＭ」
(ジアミン硬化剤２)
式（I）で表わされるジアミン硬化剤、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）−５−（２−フェニルエチニル）ベンゼン、略称ＰＥＭＰＢ、セイカ（株）製
(ジアミン硬化剤３)
式（I）で表わされるジアミン硬化剤、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）−５−（２−フェニルエチニル）ベンゼン、略称ＰＥＰＰＢ、セイカ（株）製
３．カップリング剤
(アミノシラン１)
３−アミノプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業（株）製「ＫＢＭ−９０３」
(アミノシラン２)
３−アミノプロピルトリエトキシシラン、信越化学工業（株）製「ＫＢＥ−９０３」
(エポキシシラン)
３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業（株）製「ＫＢＭ−４０３」
(メルカプトシラン）
３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、信越化学工業（株）製「ＫＢＭ８０２」
４．無機充填剤
球状シリカ、（株）アドマテックス製「ＳＯ−Ｃ１」、平均粒径０．３μｍ
【００７４】
表１および表２に示す配合量で各成分を配合し、主剤と、硬化剤と、無機充填剤と、カップリング剤とを常法に従って撹拌、溶解、混合、分散することにより半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物を調製した。
【００７５】
このようにして調製した実施例および比較例の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物について次の評価を行った。
【００７６】
[靭性]
半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物をガラス板で挟み込み、硬化させた後、長さ５８ｍｍ、厚さ７ｍｍ、幅１４ｍｍの試験片を作製した。硬化条件は１６５℃、２時間とした。この試験片に予めクラックを入れ、シャルピー耐衝撃性試験ＪＩＳ Ｋ ７１１１を行い、次の基準により評価した。
○：１０ｋＪ／ｍ2以上
△：５ｋＪ／ｍ2以上１０ｋＪ／ｍ2未満
×：５ｋＪ／ｍ2未満
【００７７】
[チクソ性]
Ｂ型粘度計により、２５℃で１ｒｐｍおよび１０ｒｐｍの回転数で粘度を測定し、１０ｒｐｍ時に対する１ｒｐｍ時の比を算出し、チクソ性の指数とした。これに基づいて次の基準により評価した。
○：２．０以上
△：１．５以上２．０未満
×：１．５未満
【００７８】
[反応性]
半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物をセラミック基板に塗布し、塗布面に２ｍｍ角のシリコンチップ（ポリイミド膜コート）を設置し、半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物を硬化させることで基板にチップを接着した。その後、その密着強度を測定した。硬化条件は２２０℃、１時間とし、得られた密着強度の値を、２２０℃、３時間硬化（フルキュア）時の値で割った数値を反応性の指標とし、次の基準により評価した。
○：９０％以上
△：５０％以上９０％未満
×：５０％未満
【００７９】
評価結果を表１および表２に示す。
【００８０】
【表１】
0005958799.tif 000005
【００８１】
【表２】
0005958799.tif 000006
【００８２】
なお、チクソ性の評価においてはいずれも○か×で△の場合はなく、反応性の評価においてはいずれも○か△で×の場合はなかった。表１および表２より、実施例１〜６では、硬化剤として上記式（I）で表されるジアミン硬化剤を含有し、かつカップリング剤としてアミノシランを含有する半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物を用いた。これらの実施例１〜６の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物は、硬化物の靭性に優れ、チクソ性も抑制できることができた。
【００８３】
一方、カップリング剤としてエポキシシランを用いた比較例１、２、メルカプトシランを用いた比較例３は、チクソ性が発現した。
【００８４】
また、実施例１〜３、５、６と実施例４の対比より、常温で液状のエポキシ樹脂としてＮ，Ｎ−ビス（２，３−エポキシプロピル）−４−（２，３−エポキシプロポキシ）アニリンを配合することで反応性が向上する傾向が分かる。
【００８５】
比較例２より、式（I）で表わされるジアミン硬化剤を配合しないと硬化物の靭性が大きく低下し、比較例２と比較例１の対比より、式（I）で表わされるジアミン硬化剤の配合（比較例１）により靭性が向上する傾向が分かる。