(57)【要約】【課題】無機充填材の詰まりやボイドなどの問題の無い、ＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式で組み立てられる半導体装置に用いられる液状封止樹脂組成物を提供すること。【解決手段】耐熱性フィルム上の回路と、その回路上に搭載される半導体素子との接続部が２個以上存在し、その接続部において耐熱性フィルムと半導体素子との隙間が１０μｍ以上５０μｍ以下で、且つ隣接する接続部同士の間隔が５μｍ以上２５μｍ以下の部位を有する半導体装置に用いられる液状封止樹脂組成物であって、液状封止樹脂組成物が（Ａ）エポキシ樹脂（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）無機充填材、及び（Ｄ）前記無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤を含み、無機充填材の含有量が１０重量％以上８０重量％以下であり、平均粒径が０．１μｍから０．５μｍで、最大粒径が５μｍ以下である液状封止樹脂組成物。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）方式あるいはＳＯＦ（システム・オン・フィルム）方式で組み立てられる半導体装置において、耐熱性フィルム上の回路と、その回路上に搭載される半導体素子あるいはその他の電子部品との接続部が２個以上存在し、その接続部において耐熱性フィルムと半導体素子あるいはその他の電子部品との隙間が１０μｍ以上５０μｍ以下で、且つ隣接する接続部同士の間隔が５μｍ以上２５μｍ以下の部位を有する半導体装置に用いられる液状封止樹脂組成物であって、
前記液状封止樹脂組成物が（Ａ）エポキシ樹脂（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）無機充填材、及び（Ｄ）前記無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤を含み、前記無機充填材の含有量が１０重量％以上８０重量％以下であり、平均粒径が０．１μｍから０．５μｍで、最大粒径が５μｍ以下であることを特徴とする液状封止樹脂組成物。
【請求項２】
（Ｃ）無機充填材が、溶融シリカ、結晶シリカ、又は合成シリカ粉末のいずれかである請求項１に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項３】
（Ｃ）無機充填材の含有量が２０重量％以上６０％以下である請求項１又は２に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項４】
（Ｄ）無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤が、アミノ基を有するシランカップリング剤である請求項１〜３いずれか記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項５】
（Ｄ）無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤が、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン、又は1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ-5-エンである請求項１〜３いずれか記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項６】
（Ｄ）無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤が、アルミナ粉末である請求項１〜３いずれか記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項７】
（Ｂ）硬化剤がイミダゾール化合物を含む請求項１〜６いずれか記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか記載の液状封止樹脂組成物を充填する充填工程とを有することを特徴とする、ＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）方式あるいはＳＯＦ（システム・オン・フィルム）方式で組み立てられる半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）方式あるいはＳＯＦ（システム・オン・フィルム）方式で組み立てられる半導体装置に用いられる液状封止樹脂組成物および、その液状封止樹脂組成物を用いて組み立てられた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭用テレビや携帯端末などを中心とする薄型表示体機器をはじめ、特に軽量かつコンパクト性を求められる情報処理機器などにおいて、ＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）方式あるいはＳＯＦ（システム・オン・フィルム）方式で組み立てられた半導体装置が多用されるようになった。
【０００３】
ＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式とは、耐熱性フィルム上に形成された極めて微細な回路上に、半導体素子あるいはその他の電子部品を搭載する半導体装置の製造方式である。
この方式は、ロール形態で半導体装置を生産することも可能であることから、生産スペースの節約や生産性の向上が可能になり、さらに従来のような重くて硬い基板（例えば、ガラス／エポキシ基板）に代わって、軽くて軟らかいフィルム上に半導体装置を組み立てられることから、軽量化への寄与や多様な形状への対応性も高いという特徴がある。さらに、耐熱性フィルム上へ形成される回路は、近年では２０μｍピッチもの極微細なものも量産可能になってきたことから、上記方式で組み立てられた半導体装置の小型化や高集積化も可能になってきた。
【０００４】
すなわちＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式での半導体装置の組み立ては、軽量かつコンパクトな半導体装置を、高い生産性で効率良く製造することが出来る点で、従来の半導体装置の製造方式とは大きく異なっており、このような利点から応用分野も広がってきている。
さらに、ＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式では、従来の方式に比べ更に回路を微細化できる可能性も高いことから、将来この方式で製造される半導体装置の高集積化が一層進むものと考えられている。
【０００５】
このようなＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式での半導体装置の組み立てにおいて、信頼性の向上のために半導体素子あるいはその他の電子部品との間に「アンダーフィル材」と呼ばれる液状封止樹脂組成物を充填していることが知られている（例えば、特許文献１）。すなわち、半導体素子あるいはその他の電子部品の接続部を熱的ストレスや湿気あるいは異物の進入などから保護している。
【０００６】
従来の一般的な半導体装置の組み立てにおいても、上記と同じ理由でアンダーフィル材が用いられている（例えば、特許文献２〜７）。しかし、これらのアンダーフィル材をそのままＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式での半導体装置の組み立てに用いた場合は、極めて微細な回路へ充填する際に、アンダーフィル材に含まれる無機充填材が詰まることによって、充填材の分離や未充填ボイドなどの問題が発生するため適用が困難であった。
【０００７】
極めて微細な回路へ充填する際の上記のような問題を解消するものとして、回路のギャップサイズに対して無機充填材のサイズを規定するものも提案されている（例えば、特許文献８）。このものは、回路のギャップサイズに対して無機充填材のサイズを所定の条件下において規定することで、無機充填材の詰まり防止と充填速度との両立を図かったものである。しかし、ＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式での半導体装置の組み立てにおいて大きな利点である微細化の進展に伴い、いっそうサイズの小さい無機充填材を適用する必要がある。その為、無機充填材の含有量を一定量とした場合には、アンダーフィル材の粘度上昇を避けることができず充填速度が低下するので、結果的にＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式での半導体装置の組み立てにおける  もう一つの大きな利点である高い生産性の維持が損なわれてゆく事になるという問題があった。
【０００８】
一方、ＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式での半導体装置の組み立てにも好適に適用可能なアンダーフィル材として、無機充填材含有量を１０質量％以下と規定することで微細回路への充填を容易にするもの（例えば、特許文献９）や、ケチミン構造化合物を添加することで微細回路でのマイグレーション発生を抑え、信頼性を向上できるものも提案されている（例えば、特許文献１０）。しかし、これらのアンダーフィル材では無機充填材の含有量をできるだけ高くして（通常約３０〜８０％程度）、半導体素子やその他の電子部品への熱的・機械的衝撃を緩和して半導体装置の信頼性を高めるという、元来アンダーフィル材に対して求められてきた機能を十分発揮することができなかった。
【０００９】
無機充填材の含有量アップと分散性や流動性との両立を図るものとして、塩基性物資を用いて特殊な方法で表面処理した無機充填材であって、且つ所定値以上の粗粒をカットした表面微塩基性無機充填材を用いたものも提案されている（例えば、特許文献１１）。ここで提案された無機充填材は、表面を特定の薬剤を用いて処理し表面に微塩基性を持たせ、且つ粗粒をカットすることで分散や流動を高くし、高充填を可能とするものであった。
【００１０】
しかし、このような方法で得られた表面微塩基性無機充填材の表面はプラス電荷を帯びていることから、プラス電荷を有する他の添加剤（密着助剤、分散剤、ブリード防止剤、着色剤など）を配合された液状樹脂組成物へ用いた場合には、再凝集が発生するため十分に凝集物生成を防ぐ事はできなかった。また表面電荷量は処理量により固定されることから、それを上回るマイナス電荷物質を配合すると、その効果が失われてしまい十分凝集を防止することは出来なかった。これらの事により、前記の方法ではＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式での半導体装置の組み立てにおける無機充填材の回路間への詰まりによる分離や未充填ボイドなどの問題発生を避けることは出来なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−３０２５３４公報
【特許文献２】特開平１０−１５８３６６公報
【特許文献３】特開平１０−２３１３５１公報
【特許文献４】特開平１１−２５５８６４公報
【特許文献５】特開２０００−５３８４４公報
【特許文献６】特開２００１−１２７２１５公報
【特許文献７】特開２００３−１３７５２９公報
【特許文献８】特開２００４−３４６２３２公報
【特許文献９】国際公開第２００７／０６１０３７公報
【特許文献１０】特開２００８−２４８０９９公報
【特許文献１１】特開２００５−１７０７７１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、前述のような従来技術では実現が困難であったフィラー含有量が高く、且つ無機充填材の詰まりやボイドなどの問題の無い、ＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式で組み立てられる半導体装置に用いられる液状封止樹脂組成物の提供を可能にし、またその液状封止樹脂組成物を用いて組み立てられた半導体装置の信頼性を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は以下の通りである。
（１）ＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）方式あるいはＳＯＦ（システム・オン・フィルム）方式で組み立てられる半導体装置において、耐熱性フィルム上の回路と、その回路上に搭載される半導体素子あるいはその他の電子部品との接続部が２個以上存在し、その接続部において耐熱性フィルムと半導体素子あるいはその他の電子部品との隙間が１０μｍ以上５０μｍ以下で、且つ隣接する接続部同士の間隔が５μｍ以上２５μｍ以下の部位を有する半導体装置に用いられる液状封止樹脂組成物であって、
前記液状封止樹脂組成物が（Ａ）エポキシ樹脂（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）無機充填材、及び（Ｄ）前記無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤を含み、前記無機充填材の含有量が１０重量％以上８０重量％以下であり、平均粒径が０．１μｍから０．５μｍで、最大粒径が５μｍ以下であることを特徴とする液状封止樹脂組成物。
（２）（Ｃ）無機充填材が、溶融シリカ、結晶シリカ、又は合成シリカ粉末のいずれかである（１）に記載の液状封止樹脂組成物。
（３）（Ｃ）無機充填材の含有量が２０重量％以上６０％以下である（１）又は（２）に記載の液状封止樹脂組成物。
（４）（Ｄ）無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤が、アミノ基を有するシランカップリング剤である（１）〜（３）いずれか記載の液状封止樹脂組成物。
（５）（Ｄ）無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤が、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン、又は1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ-5-エンである（１）〜（３）いずれか記載の液状封止樹脂組成物。
（６）（Ｄ）無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤が、アルミナ粉末である（１）〜（３）いずれか記載の液状封止樹脂組成物。
（７）（Ｂ）硬化剤がイミダゾール化合物を含む（１）〜（６）いずれか記載の液状封止樹脂組成物。
（８）（１）〜（７）いずれか記載の液状封止樹脂組成物を充填する充填工程とを有することを特徴とする、ＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）方式あるいはＳＯＦ（システム・オン・フィルム）方式で組み立てられる半導体装置の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）方式あるいはＳＯＦ（システム・オン・フィルム）方式で組み立てられる半導体装置の信頼性を向上することができる液状封止樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の液状封止樹脂組成物および半導体装置について説明する。
【００１６】
まず、液状封止樹脂組成物について説明する。
本発明の液状封止樹脂組成物は、ＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）方式あるいはＳＯＦ（システム・オン・フィルム）方式で組み立てられる半導体装置に用いられるものであり、特に前記ＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式で組み立てられる半導体装置の耐熱性フィルム上の回路と、その回路上に搭載される半導体素子、あるいはその他の電子部品との接続部が２個以上存在し、その接続部において耐熱性フィルムと半導体素子あるいはその他の電子部品との隙間が１０μｍ以上５０μｍ以下で、且つ隣接する接続部同士の間隔が５μｍ以上２５μｍ以下の部位を有する半導体装置に用いられるものである。
【００１７】
本発明の液状封止樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）を含む。これにより、硬化後の封止樹脂脂組成物が耐熱性、耐湿性、機械的強度に優れ、且つ半導体素子と基板とを強固に接着することができるので、信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。
【００１８】
前記エポキシ樹脂（Ａ）としては、一分子中にエポキシ基を２個以上有するものであれば特に分子量や構造は限定されるものではないが、例えば、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などのノボラック型エポキシ樹脂、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、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルトルイジン、ジアミノジフェニルメタン型グリシジルアミン、アミノフェノール型グリシジルアミンなどの芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂などのアラルキル型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂、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−アジペイドなどの脂環式エポキシなどの脂肪族エポキシ樹脂が挙げられる。
【００１９】
さらに本発明の場合、芳香族環にグリシジル構造またはグリシジルアミン構造が結合した構造を含むものが耐熱性、機械特性、耐湿性という観点からより好ましく、脂肪族または脂環式エポキシ樹脂は信頼性、特に接着性という観点から使用する量を制限するほうがさらに好ましい。これらは単独でも２種以上混合して使用しても良い。本発明では液状封止樹脂組成物の態様のため、エポキシ樹脂（Ａ）として最終的に常温（２５℃）で液状であることが好ましいが、常温で固体のエポキシ樹脂であっても常温で液状のエポキシ樹脂に溶解させるなどして、結果的に常温で液状の状態であればよい。
【００２０】
本発明の液状封止樹脂組成物は、硬化剤（Ｂ）を含む。これによりエポキシ樹脂（Ａ）を硬化させることができるものであれば特に限定はされないが、例えばアミン、フェノール類、酸無水物、ポリアミド樹脂、ポリスルフィド樹脂などが挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。性状としては、熱硬化性液状封止樹脂組成物の流動性を確保するため液状の硬化剤が好ましく、例えばジアミノジエチルジフェニルメタンや液状ノボラック型フェノール樹脂などが挙げられる。これらは作業性の悪化が著しくならない限りにおいて、固形の硬化剤を溶解させて用いることもできる。
【００２１】
さらに硬化性の観点からイミダゾール類を、単独あるいは前記硬化剤と併用して用いるのが好ましい。イミダゾール類としては例えば、１，２−ジメチルイミダゾールや１−ベンジル−２−メチルイミダゾールや１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１Ｈ−イミダゾール−１−プロパン酸−２−メチル−２−エチルヘキシルエステルなどが挙げられる。また、固形のイミダゾール類を溶解させて適用してもよい。固形のイミダゾール類としては、例えば２−メチルイミダゾールや２−ウンデシルイミダゾールなどのイミダゾール類、トリフェニルフォスフィンやテトラフェニルフォスフィンの誘導体やその塩などが挙げられるが、液状樹脂組成物に溶解して用いることが好ましい。
【００２２】
本発明の液状封止樹脂組成物は、平均粒径が０．１μｍから０．５μｍで、最大粒径が５μｍ以下である無機充填材（Ｃ）を含む。前記無機充填材の材質としては、例えばタルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラスなどのケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ粉末、溶融シリカ（溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ）、合成シリカ、結晶シリカなどのシリカ粉末などの酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイトなどの炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどの水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウムなどの硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウムなどのホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素などの窒化物などを用いることができる。
【００２３】
無機充填材（Ｃ）の平均粒径を測定する方法としては、例えばレーザー回折光散乱法によって求めた粒度分布から算術計算によって得られた数値などを用いることができる。  また最大粒径を測定する方法は、前述のような粒度分布計測によって得られた累積分布において累積値９９％に達する粒径値、あるいは湿式篩法によって所定サイズの目開きの篩いで篩った際の篩い上残渣の割合が０．１％以下となる粒径値などを用いることができるが、後者のほうが実質的に過大な粒径の無機充填材を含まないので、詰まり防止の観点からいっそう好ましい。
本願の実施例では、平均粒径はレーザー回折光散乱法によって測定し、最大粒径は湿式篩法によって測定した。
【００２４】
これらの無機充填材は、単独でも混合して使用しても良い。これらの中でも樹脂組成物の耐熱性、耐湿性、強度などを向上できることから溶融シリカ、結晶シリカ、又は合成シリカ粉末が好ましい。無機充填材の形状は、平均粒径と最大粒径の範囲を逸脱しない限り特に限定されないが、粘度や流動特性の観点から形状は球状であることが好ましい。無機充填材の含有量は、前記液状封止樹脂組成物全体の１０重量％以上８０重量％以下が好ましく、特に２０重量％以上６０重量％以下が好ましい。含有量が前記下限値以上であると半導体装置の信頼性を向上させる効果が高くなり、前記上限値以下であると半導体装置の隙間に流動する際の詰まりを抑制する効果が高くなる。
【００２５】
本発明の液状封止樹脂組成物は、無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤（Ｄ）を含む。
無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤とは、液状封止樹脂組成物の他の原料と混在させる以外には特別な操作を施さなくても無機充填材の表面へ吸着、浸透あるいは反応を生じて、無機充填材表面の帯電を相殺し得る添加剤である。そのようなものとしては、例えば各種カップリング剤類、界面活性剤類などを挙げることができる。また、表面電荷の極性の異なる無機充填材を組み合わせて用いることで、相互に電荷を中和するという事も可能であり、その場合はどちらか一方が表面電荷を中和し得る添加剤と言える。ただし、その場合の無機充填材は、複数合わせた含有量が前記液状封止樹脂組成物全体の１０重量％以上８０重量％以下であり、またその大きさは平均粒径が０．１μｍから０．５μｍで、最大粒径が５μｍ以下である一方の無機充填材に対し、電荷を中和し得る添加剤の大きさはその１０分の１以下であることが無機充填材の表面への付着が容易になるので望ましい。
【００２６】
特に、耐熱性、耐湿性、強度向上の観点から無機充填材として溶融シリカあるいは結晶シリカ、合成シリカ粉末を用いた場合には、無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤として、例えば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、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-Ｎ-（1,3-ジメチル-ブチリデン）プロピルアミンとその部分加水分解物、3-トリメトキシシリル-Ｎ-（1,3-ジメチル-ブチリデン）プロピルアミンとその部分加水分解物、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシランなどの各種塩基性カップリング剤や、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン（ＤＢＵ）あるいはその塩、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ-5-エン（ＤＢＮ）あるいはその塩などの塩基性物質、アルミナ微粒子などを好適に用いることができる。なかでも、流動速度向上の観点から3-トリエトキシシリル-Ｎ-（1,3-ジメチル-ブチリデン）プロピルアミンとその部分加水分解物、3-トリメトキシシリル-Ｎ-（1,3-ジメチル-ブチリデン）プロピルアミンとその部分加水分解物、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン（ＤＢＵ）、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ-5-エン（ＤＢＮ）、アルミナ微粒子を用いることがいっそう好ましい。
【００２７】
本発明の液状封止樹脂組成物には、前記エポキシ樹脂（Ａ）、アミン系硬化剤（Ｂ）など以外に、必要に応じて希釈剤、顔料、難燃剤、レベリング剤、消泡剤などの添加剤を用いることができる。ただし、それらの添加物によって無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤の働きが抑えられる場合は、適宜無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤（Ｄ）の配合量を増やすなどすることで本発明の効果を維持できる。
【００２８】
前記液状封止樹脂組成物は、上述した各成分、添加剤などをプラネタリーミキサー、三本ロール、二本熱ロール、ライカイ機などの装置を用いて分散混練したのち、真空下で脱泡処理して製造することができる。
【００２９】
次に、半導体装置について説明する。
本発明の半導体装置はＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）方式あるいはＳＯＦ（システム・オン・フィルム）方式で組み立てられる半導体装置である。特に、前記ＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式で組み立てられる半導体装置の耐熱性フィルム上の回路と、その回路上に搭載される半導体素子、あるいはその他の電子部品との接続部が２個以上存在し、その接続部において耐熱性フィルムと半導体素子あるいはその他の電子部品との隙間が１０μｍ以上５０μｍ以下で、且つ隣接する接続部同士の間隔が５μｍ以上２５μｍ以下の部位を有する半導体装置であり、上述した液状封止樹脂組成物を用いて製造される。
【００３０】
例えば、ポリイミドフィルムなどの耐熱フィルム上のスズメッキを施した銅配線上に金バンプを有する半導体素子を共晶接合したＣＯＦ方式の半導体装置に対し、半導体素子と耐熱フィルムとの間隙に液状封止樹脂組成物を充填する。充填する方法としては、毛細管現象を利用する方法が一般的である。具体的には、半導体素子の一辺に液状封止樹脂組成物を塗布した後、半導体素子と耐熱フィルムとの間隙に毛細管現象で流し込む方法、半導体素子の２辺に液状封止樹脂組成物を塗布した後、半導体素子と耐熱フィルムとの間隙に毛細管現象で流し込む方法、半導体素子の中央部にスルーホールを開けておき、半導体素子の周囲に液状封止樹脂組成物を塗布した後、半導体素子と耐熱フィルムとの間隙に毛細管現象で流し込む方法などが挙げられる。また、一度に全量を塗布するのではなく、２度に分けて塗布する方法なども行われる。塗布する際には十分な塗布速度を得るために熱板上などで加熱しながら行うこともできる。
【００３１】
次に、充填した前記液状封止樹脂組成物を硬化させる。硬化条件は、特に限定されないが、例えば１００℃以上１７０℃以下の温度範囲で３０分以上１２時間以下で加熱を行うことにより硬化できる。さらに、例えば１５０℃で１５分予備加熱した後、引き続き１５０℃で１時間加熱するような、段階的な加熱硬化を行っても良い。
【００３２】
特に、リール状態での半導体装置の製造においては、第一段階での加熱によって液状封止樹脂組成物の硬化反応を一定以上進行させて、液ダレや付着、搬送や再巻取り工程での剥離を防止する必要が有り、さらに硬化反応を進行させて信頼性を確保するため、少なくとも二段階以上の加熱硬化工程を要するのが一般的であるが、第一段階の加熱硬化によって前述の不具合を防止し、且つ十分な信頼性を確保できる場合は、第一段の加熱硬化で済ませることも可能である。このようにして、半導体素子と耐熱フィルムとの間が、液状封止樹脂組成物の硬化物で封止されている半導体装置を得ることができる。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３４】
（実施例１）
１．液状封止樹脂組成物の製造
エポキシ樹脂（Ａ）として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（東都化成（株）製  ＹＤＦ−８７０ＧＳ）２７重量％と芳香族アミン型エポキシ（ジャパンエポキシレジン（株）製  ＪＥＲ−６３０）２７重量％、  
硬化剤（Ｂ）として、１Ｈ−イミダゾール−１−プロパン酸−２−メチル−２−エチルヘキシルエステル（（株）ＡＤＥＫＡ製  アデカハードナーＥＨ−２０２０）１．６重量％、
無機充填材（Ｃ）として、球状シリカ（アドマテクス（株）製、アドマファインＳＥ−２０３０  平均粒径０．５μｍ、最大粒径３μｍ）４０重量％、
無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤（Ｄ）として、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学（株）製  ＫＢＭ−５７３）０．１重量％、
着色剤として、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック７（オリヱント化学工業（株）製  ＮＵＢＩＡＮ  ＢＬＡＣＫ  ＰＡ−９８０３）０．１重量％、密着助剤としてエポキシシランカップリング剤（信越化学（株）製  ＫＢＭ−４０３Ｅ）４．２重量％を最終の配合量となるように、まずエポキシ樹脂（Ａ）と着色剤とをミキサーにて混合した。その後残りの成分を配合してさらにミキサーで混合した後、３本ロールで分散混練した。その混合物を真空脱泡して液状封止樹脂組成物を得た。
【００３５】
２．半導体装置の製造
（ＣＯＦパッケージＡ）
半導体素子として（株）日立超ＬＳＩ製ＪＴＥＧ  Ｐｈａｓｅ６−２５（保護膜＝窒化珪素、金バンプ８７０個付き、サイズ＝１．６ｍｍ×１５ｍｍ×０．６ｍｍ厚）を、日立超ＬＳＩ製ＪＫＩＴ  ＣＯＦ  ＴＥＧ２５−Ｂ  フレキシブル回路基板（耐熱フィルム＝カプトンＥＮ、回路幅９μｍ（０．２μｍ厚Ｓｎメッキ付き銅箔）／回路間隔９μｍ）上へ、半導体素子と耐熱フィルムとの間隔が１８μｍｍになるように超音波接合にて接合し、ＣＯＦパッケージＡを得た。
得られたＣＯＦパッケージＡの半導体素子と耐熱フィルムとの隙間に、上記液状封止樹脂組成物を１００℃熱板上でディスペンサーを用いて充填し、１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃で１時間本硬化して半導体装置を得た
【００３６】
（実施例２）
実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物を得た。
（ＣＯＦパッケージＢ）
半導体素子として（株）日立超ＬＳＩ製ＪＴＥＧ  Ｐｈａｓｅ６−４０（保護膜＝窒化珪素、金バンプ８７０個付き、サイズ＝１．６ｍｍ×１５ｍｍ×０．６ｍｍ厚）を、日立超ＬＳＩ製ＪＫＩＴ  ＣＯＦ  ＴＥＧ４０−Ｂ  フレキシブル回路基板（耐熱フィルム＝カプトンＥＮ、回路幅２５μｍ（０．２μｍ厚Ｓｎメッキ付き銅箔）／回路間隔１５μｍ）上へ、半導体素子と耐熱フィルムとの間隔が１８μｍになるように超音波接合にて接合し、ＣＯＦパッケージＢを得た。
得られたＣＯＦパッケージＢの半導体素子と耐熱フィルムとの隙間に、上記液状封止樹脂組成物を１００℃熱板上でディスペンサーを用いて充填し、１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃で１時間本硬化して半導体装置を得た
【００３７】
（実施例３）
実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物を得た。
（ＣＯＦパッケージＣ）
半導体素子として（株）日立超ＬＳＩ製ＪＴＥＧ  Ｐｈａｓｅ６−５０（保護膜＝窒化珪素、金バンプ８７０個付き、サイズ＝１．６ｍｍ×１５ｍｍ×０．６ｍｍ厚）を、日立超ＬＳＩ製ＪＫＩＴ  ＣＯＦ  ＴＥＧ５０−Ｃ  フレキシブル回路基板（耐熱フィルム＝エスパネックス、回路幅２５μｍ（０．２μｍ厚Ｓｎメッキ付き銅箔）／回路間隔２５μｍ）上へ、半導体素子と耐熱フィルムとの間隔が２８μｍになるように超音波接合にて接合し、ＣＯＦパッケージＣを得た。
得られたＣＯＦパッケージＣの半導体素子と耐熱フィルムとの隙間に、上記液状封止樹脂組成物を１００℃熱板上でディスペンサーを用いて充填し、１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃で１時間本硬化して半導体装置を得た
【００３８】
（実施例４）
無機充填材（Ｃ）として、球状シリカ（アドマテクス（株）製、アドマファインＳＥ−１０５０  平均粒径０．２５μｍ、最大粒径５μｍ）を４０重量％配合した以外は、実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物を得た。
得られた液状封止樹脂組成物をＣＯＦパッケージＡの半導体素子と耐熱フィルムとの隙間に、１００℃熱板上でディスペンサーを用いて充填し、１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃で１時間本硬化して半導体装置を得た。
【００３９】
（実施例５）
無機充填材（Ｃ）として、球状シリカ（アドマテクス（株）製、アドマファインＳＥ−１０３０  平均粒径０．２５μｍ、最大粒径３μｍ）を４０重量％配合した他は、実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物を得た。
得られた液状封止樹脂組成物をＣＯＦパッケージＡの半導体素子と耐熱フィルムとの隙間に、１００℃熱板上でディスペンサーを用いて充填し、１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃で１時間本硬化して半導体装置を得た。
【００４０】
（実施例６）
エポキシ樹脂（Ａ）として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（東都化成（株）製  ＹＤＦ−８７０ＧＳ）３６重量％と芳香族アミン型エポキシ（ジャパンエポキシレジン（株）製  ＪＥＲ−６３０）３６重量％、  
硬化剤（Ｂ）として、１Ｈ−イミダゾール−１−プロパン酸−２−メチル−２−エチルヘキシルエステル（（株）ＡＤＥＫＡ製  アデカハードナーＥＨ−２０２０）２．２重量％、
無機充填材（Ｃ）として、球状シリカ（アドマテクス（株）製、アドマファインＳＥ−２０３０  平均粒径０．５μｍ、最大粒径３μｍ）２０重量％、
無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤（Ｄ）として、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学（株）製  ＫＢＭ−５７３）０．１重量％、
着色剤として、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック７（オリヱント化学工業（株）製  ＮＵＢＩＡＮ  ＢＬＡＣＫ  ＰＡ−９８０３）０．１重量％、密着助剤としてエポキシシランカップリング剤（信越化学（株）製  ＫＢＭ−４０３Ｅ）５．６重量％を
まずエポキシ樹脂（Ａ）と着色剤とをミキサーにて混合した。その後残りの成分を配合してさらにミキサーで混合した後、３本ロールで分散混練した。その混合物を真空脱泡して液状封止樹脂組成物を得た。
得られた液状封止樹脂組成物をＣＯＦパッケージＡの半導体素子と耐熱フィルムとの隙間に、１００℃熱板上でディスペンサーを用いて充填し、１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃で１時間本硬化して半導体装置を得た。
【００４１】
（実施例７）
エポキシ樹脂（Ａ）として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（東都化成（株）製  ＹＤＦ−８７０ＧＳ）１８重量％と芳香族アミン型エポキシ（ジャパンエポキシレジン（株）製  ＪＥＲ−６３０）１８重量％、  
硬化剤（Ｂ）として、１Ｈ−イミダゾール−１−プロパン酸−２−メチル−２−エチルヘキシルエステル（（株）ＡＤＥＫＡ製  アデカハードナーＥＨ−２０２０）１重量％、
無機充填材（Ｃ）として、球状シリカ（アドマテクス（株）製、アドマファインＳＥ−２０３０  平均粒径０．５μｍ、最大粒径３μｍ）６０重量％、
無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤（Ｄ）として、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学（株）製  ＫＢＭ−５７３）０．１重量％、
着色剤として、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック７（オリヱント化学工業（株）製  ＮＵＢＩＡＮ  ＢＬＡＣＫ  ＰＡ−９８０３）０．１重量％、密着助剤としてエポキシシランカップリング剤（信越化学（株）製  ＫＢＭ−４０３Ｅ）２．８重量％を
まずエポキシ樹脂（Ａ）と着色剤とをミキサーにて混合した。その後残りの成分を配合してさらにミキサーで混合した後、３本ロールで分散混練した。その混合物を真空脱泡して液状封止樹脂組成物を得た。
得られた液状封止樹脂組成物をＣＯＦパッケージＡの半導体素子と耐熱フィルムとの隙間に、１００℃熱板上でディスペンサーを用いて充填し、１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃で１時間本硬化して半導体装置を得た。
【００４２】
（実施例８）
無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤（Ｄ）として、3-トリエトキシシリル-Ｎ-（1,3-ジメチル-ブチリデン）プロピルアミンとその部分加水分解物（信越化学（株）製  ＫＢＥ−９１０３）を０．１重量％配合した以外は、実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物を得た。
得られた液状封止樹脂組成物をＣＯＦパッケージＡの半導体素子と耐熱フィルムとの隙間に、１００℃熱板上でディスペンサーを用いて充填し、１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃で１時間本硬化して半導体装置を得た。
【００４３】
（実施例９）
無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤（Ｄ）として、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン（サンアプロ（株）製  ＤＢＵ）を０．１重量％配合した以外は、実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物を得た。
得られた液状封止樹脂組成物をＣＯＦパッケージＡの半導体素子と耐熱フィルムとの隙間に、１００℃熱板上でディスペンサーを用いて充填し、１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃で１時間本硬化して半導体装置を得た。
【００４４】
（実施例１０）
無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤（Ｄ）として、アルミナ粉末（米国サンゴバン社製  ＣＡＭ−９０１０）を０．１重量％配合した以外は、実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物を得た。
得られた液状封止樹脂組成物をＣＯＦパッケージＡの半導体素子と耐熱フィルムとの隙間に、１００℃熱板上でディスペンサーを用いて充填し、１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃で１時間本硬化して半導体装置を得た。
【００４５】
（比較例１）
無機充填材（Ｃ）として、球状シリカ（アドマテクス（株）製、アドマファインＳＥ−３２００  平均粒径１μｍ、最大粒径２０μｍ）を４０重量％配合した以外は、実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物を得た。
得られた液状封止樹脂組成物をＣＯＦパッケージＡの半導体素子と耐熱フィルムとの隙間に、１００℃熱板上でディスペンサーを用いて充填し、１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃で１時間本硬化して半導体装置を得た。
【００４６】
（比較例２）
無機充填材（Ｃ）として、球状シリカ（アドマテクス（株）製、アドマファインＳＥ−２１００  平均粒径１μｍ、最大粒径２０μｍ）を４０重量％配合し、無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤（Ｄ）を配合しなかった以外は、実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物を得た。
得られた液状封止樹脂組成物をＣＯＦパッケージＡの半導体素子と耐熱フィルムとの隙間に、１００℃熱板上でディスペンサーを用いて充填し、１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃で１時間本硬化して半導体装置を得た。
【００４７】
（比較例３）
無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤（Ｄ）を配合しなかった以外は、実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物を得た。
得られた液状封止樹脂組成物をＣＯＦパッケージＡの半導体素子と耐熱フィルムとの隙間に、１００℃熱板上でディスペンサーを用いて充填し、１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃で１時間本硬化して半導体装置を得た。
【００４８】
（比較例４）
エポキシ樹脂（Ａ）として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（東都化成（株）製  ＹＤＦ−８７０ＧＳ）４５重量％と芳香族アミン型エポキシ（ジャパンエポキシレジン（株）製  ＪＥＲ−６３０）４５重量％、  
硬化剤（Ｂ）として、１Ｈ−イミダゾール−１−プロパン酸−２−メチル−２−エチルヘキシルエステル（（株）ＡＤＥＫＡ製  アデカハードナーＥＨ−２０２０）２．７重量％、
着色剤として、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック７（オリヱント化学工業（株）製  ＮＵＢＩＡＮ  ＢＬＡＣＫ  ＰＡ−９８０３）０．１重量％、密着助剤としてエポキシシランカップリング剤（信越化学（株）製  ＫＢＭ−４０３Ｅ）７．２重量％を
まずエポキシ樹脂（Ａ）と着色剤とをミキサーにて混合した。その後残りの成分を配合してさらにミキサーで混合した後、３本ロールで分散混練した。その混合物を真空脱泡して液状封止樹脂組成物を得た。
得られた液状封止樹脂組成物をＣＯＦパッケージＡの半導体素子と耐熱フィルムとの隙間に、１００℃熱板上でディスペンサーを用いて充填し、１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃で１時間本硬化して半導体装置を得た。
【００４９】
（比較例５）
エポキシ樹脂（Ａ）として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（東都化成（株）製  ＹＤＦ−８７０ＧＳ）６．７重量％と芳香族アミン型エポキシ（ジャパンエポキシレジン（株）製  ＪＥＲ−６３０）６．７重量％、  
硬化剤（Ｂ）として、１Ｈ−イミダゾール−１−プロパン酸−２−メチル−２−エチルヘキシルエステル（（株）ＡＤＥＫＡ製  アデカハードナーＥＨ−２０２０）０．４重量％、
無機充填材（Ｃ）として、球状シリカ（アドマテクス（株）製、アドマファインＳＥ−２０３０  平均粒径０．５μｍ、最大粒径３μｍ）８５重量％、
無機充填材の表面電荷を中和し得る添加剤（Ｄ）として、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学（株）製  ＫＢＭ−５７３）０．１重量％、
着色剤として、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック７（オリヱント化学工業（株）製  ＮＵＢＩＡＮ  ＢＬＡＣＫ  ＰＡ−９８０３）０．１重量％、密着助剤としてエポキシシランカップリング剤（信越化学（株）製  ＫＢＭ−４０３Ｅ）１重量％を
まずエポキシ樹脂（Ａ）と着色剤とをミキサーにて混合した。その後残りの成分を配合してさらにミキサーで混合した後、３本ロールで分散混練した。その混合物を真空脱泡して液状封止樹脂組成物を得た。
得られた液状封止樹脂組成物をＣＯＦパッケージＡの半導体素子と耐熱フィルムとの隙間に、１００℃熱板上でディスペンサーを用いて充填し、１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃で１時間本硬化して半導体装置を得た。
【００５０】
［評価項目］
得られた液状封止樹脂組成物および半導体装置について、以下の評価を行った。得られた結果を表１に示す。
【００５１】
１．充填性
充填性は、上記実施例および比較例により得られた半導体装置を耐熱フィルム側から平行に研磨することで、半導体素子と耐熱フィルム基板上との接続部を露出させ、接続部と接続部との隙間を３０ヵ所ＳＥＭ観察して無機充填材の詰まり発生数をカウントして評価した。
◎：詰まり発生数が、ゼロであったもの。
○：詰まり発生数が、１ヵ所以上、５ヵ所未満であったもの。
△：詰まり発生数が、５ヵ所以上、１０ヵ所未満であったもの。
×：詰まり発生数が、１０ヵ所以上であったもの。
【００５２】
２．流動性
流動性は、上記実施例および比較例により得られた液状封止樹脂組成物を用いて半導体装置を組み立てる際、ガラスヒーターを使用することで半導体素子と耐熱フィルムとの隙間が液状封止樹脂組成物で満たされる様子をＣＯＦパッケージ底部から観測できるようにし、ガラスヒーターを１００℃にしたときに半導体素子と耐熱フィルムとの隙間が液状封止樹脂組成物で全て満たされるまでの充填時間を計測して評価した。
◎：充填時間が、１０ｓ未満であったもの。
○：充填時間が、１０ｓ以上、３０ｓ未満であったもの。
△：充填時間が、３０ｓ以上、６０ｓ未満であったもの。
×：充填時間が、６０ｓ以上、
あるいはボイド発生などで充填が完了しなかったもの。
【００５３】
３．信頼性
信頼性は、上記実施例および比較例により得られた半導体装置を熱衝撃処理（高温１２５℃、低温−４５℃、繰り返し１０００回）した後の導通抵抗を測定し、処理前の導通抵抗値との比率（導通抵抗上昇率）で評価した。各符号は、以下の通りである。
◎：導通抵抗上昇率が、５％未満であったもの。
○：導通抵抗上昇率が、５％以上、１０％未満であったもの。
△：導通抵抗上昇率が、１０％以上、２０％未満であったもの。
×：導通抵抗上昇率が、２０％以上であったもの。
【００５４】
【表１】
2011153228.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、ＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）方式あるいはＳＯＦ（システム・オン・フィルム）方式で組み立てられる半導体装置の信頼性を向上できる液状封止樹脂組成物、およびそれを用いた半導体装置を得ることに利用することができる。