(57)【要約】      （修正有）【課題】ＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式で組み立てられ、ボイドや未充填などの問題の無い液状封止樹脂組成物および半導体装置を提供する。【解決手段】耐熱性フィルム基板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個以上存在する半導体装置の接続部の封止に用いられる液状封止樹脂組成物であって、２５℃における粘度が０．５以上２．５Ｐａ・ｓ以下であり、２５℃から１５０℃へ昇温速度１０℃／分で加熱したときの重量減少率が２．５％以下であり、且つ予め６０〜１２０℃に加温した透明ヒーター４の上へ半導体装置の耐熱性フィルム基板３側を下にして乗せ、接続部２に対して液状封止樹脂組成物５を供給すると同時に、透明ヒーター４の下部より耐熱性フィルム基板３越しに接続部２全体を観測する外観評価を実施したとき、接続部２が液状封止樹脂組成物５で全て満たされるまでの間、ボイドや未充填が発生しない液状封止樹脂組成物である。【選択図】図１
2012004340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）方式又は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、耐熱性フィルム基板上の回路とその回路上に搭載される半導体素子又はその他の電子部品との接続部が２個以上存在する半導体装置の前記接続部の封止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の２５℃における粘度が０．５以上２．５Ｐａ・ｓ以下であり、２５℃から１５０℃へ昇温速度１０℃／分で加熱したときの重量減少率が２．５％以下であり、且つ予め６０〜１２０℃に加温した透明ヒーターの上へ前記半導体装置の前記耐熱性フィルム基板側を下にして乗せ、前記接続部に対して前記液状封止樹脂組成物を供給すると同時に、前記透明ヒーターの下部より前記耐熱性フィルム基板越しに前記接続部全体を観測する外観評価を実施したとき、前記接続部が液状封止樹脂組成物で全て満たされるまでの間、ボイドや未充填が発生しないことを特徴する液状封止樹脂組成物。
【請求項２】
前記半導体装置の接続部における、耐熱性フィルムと半導体素子又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ものである請求項１に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項３】
前記液状封止樹脂組成物が、少なくとも（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｂ）硬化剤とを含むものである請求項１又は２に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項に記載の液状封止樹脂組成物を充填する工程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など、充填材の分離や未充填ボイドなどの問題が発生する可能性が有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。しかしこのような方法では、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】
そのような問題に対し、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）も提案されている。
【０００９】
このように、アンダーフィル材におけるボイドや未充填部発生原因としては、揮発成分によるボイド発生やフィラー詰まりによる未充填部発生、アンダーフィル材の流動異常による巻き込みボイドの発生などが挙げられるが、これらの不具合はいずれも半導体装置へのアンダーフィル材流入過程で生じる場合がほとんどであると考えられている。
ところが、従来はアンダーフィル材を充填・硬化した後の最終的に得られた半導体装置を外観観察することによって、ボイド発生や未充填部発生の有無を確認するのが一般的であり、そこで不具合無いアンダーフィル材が用いられていた。
しかし、半導体装置に対する流入過程における実際の外観状態を規定されたアンダーフィル材を適用した例は無く、その為従来のアンダーフィル材では前述のような流入過程での不具合が必ずしも解消されない可能性があって、限られた数量の外観観察だけでは半導体装置とアンダーフィル材とのミスマッチを生じる可能性が残る。その為、更に多量の半導体装置を製造して全数確認するか、多少の歩留まり低下は覚悟して時間を掛けて徐々にアンダーフィル材の特性改良を施し、流入条件の微調節を行いながら長期間に渡って傾向管理を施す必要があるなどコストや工数の観点からも多大な課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−３０２５３４号公報
【特許文献２】特開平１０−１５８３６６号公報
【特許文献３】特開平１０−２３１３５１号公報
【特許文献４】特開平１１−２５５８６４号公報
【特許文献５】特開２０００−５３８４４号公報
【特許文献６】特開２００１−１２７２１５号公報
【特許文献７】特開２００３−１３７５２９号公報
【特許文献８】特開２００４−３４６２３２号公報
【特許文献９】国際公開第２００７／０６１０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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においてボイド発生や未充填部発生の無い液状封止樹脂組成物を提供することである。更にその液状封止樹脂組成物を用いることでＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式で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】
【００１２】
本発明は以下の通りである。
［１］ＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）方式又は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、耐熱性フィルム基板上の回路とその回路上に搭載される半導体素子又はその他の電子部品との接続部が２個以上存在する半導体装置の前記接続部の封止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の２５℃における粘度が０．５以上２．５Ｐａ・ｓ以下であり、
２５℃から１５０℃へ昇温速度１０℃／分で加熱したときの重量減少率が２．５％以下であり、
且つ予め６０〜１２０℃に加温した透明ヒーターの上へ前記半導体装置の前記耐熱性フィルム基板側を下にして乗せ、前記接続部に対して前記液状封止樹脂組成物を供給すると同時に、前記透明ヒーターの下部より前記耐熱性フィルム基板越しに前記接続部全体を観測する外観評価を実施したとき、前記接続部が液状封止樹脂組成物で全て満たされるまでの間、ボイドや未充填が発生しないことを特徴する液状封止樹脂組成物。
［２］前記半導体装置の接続部における、耐熱性フィルムと半導体素子又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もので［1］記載の液状封止樹脂組成物。
［３］前記液状封止樹脂組成物が、少なくとも（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｂ）硬化剤とを含むものである［１］又は［２］に記載の液状封止樹脂組成物。
［４］［１］〜［３］いずれかに記載の液状封止樹脂組成物を充填する工程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】
【００１３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明における液状封止樹脂組成物の流入過程観測方法の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、ＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）方式又は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、耐熱性フィルム基板上の回路とその回路上に搭載される半導体素子又はその他の電子部品との接続部が２個以上存在する半導体装置の前記接続部の封止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の２５℃における粘度が０．５以上２．５Ｐａ・ｓ以下であり、２５℃から１５０℃へ昇温速度１０℃／分で加熱したときの重量減少率が２．５％以下であり、且つ予め６０〜１２０℃に加温した透明ヒーターの上へ前記半導体装置の前記耐熱性フィルム基板側を下にして乗せ、前記接続部に対して前記液状封止樹脂組成物を供給すると同時に、前記透明ヒーターの下部より前記耐熱性フィルム基板越しに前記接続部全体を観測する外観評価を実施したとき、前記接続部が液状封止樹脂組成物で全て満たされるまでの間、ボイドや未充填が発生しないことを特徴する液状封止樹脂組成物である。
【００１６】
本発明における液状封止樹脂組成物は、２５℃における粘度が０．５以上２．５Ｐａ・ｓ以下である必要がある。２５℃における粘度が下限値より大きいと半導体装置への流動速度が速すぎず、詳細な外観観察が容易になる。また上限値より小さいと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や隣接する接続部同士の間隔が狭い場合でも流動速度が遅すぎないので外観観察が容易になる。さらに同一半導体装置内の接続部に異なる間隔が複数存在した場合でも、そのことで生じる流動速度差による未充填ボイドの生成も抑えられる。なお、ここで２５℃における粘度とは、当該技術分野において広く一般的に知られている測定方法にて計測された値を用いることができる。
本願実施例においては、ブルックフィールド社製コーン・プレート式粘度計を使用し、２５℃に温度調節された１ｍｌの試料を、コーンスピンドルＣＰＥ−４２（角度１．５゜、半径２．４ｃｍ）を用いて、回転速度５ｒｐｍの条件で測定した。
【００１７】
また、本発明における液状封止樹脂組成物は２５℃から１５０℃に昇温速度１０℃／分で加熱したとき重量減少率が２．５％以下である必要がある。そのことにより、半導体装置へ液状封止樹脂組成物を供給した際、半導体装置の接続部へ流入する前に揮発分が蒸発して内部ボイドとなり、そのボイドが接続部へ吸い込まれてしまう現象を防止できるので、液状封止樹脂組成物で接続部が全て満たされる過程でボイドが発生した場合の外観判別が容易になるとともに、液状封止樹脂組成物で接続部が全て満たされる過程で発生するボイドの生成も抑えられる。
【００１８】
さらに、本発明における液状封止樹脂組成物は予め６０〜１２０℃に加温した透明ヒーターの上へ半導体装置の耐熱性フィルム基板側を下にして乗せ、接続部に対して液状封止樹脂組成物を供給すると同時に、透明ヒーターの下部より耐熱性フィルム基板越しに接続部全体を観測する外観評価を実施したとき。耐熱性フィルム基板上の回路とその回路上に搭載される半導体素子又はその他の電子部品との接続部が液状封止樹脂組成物で全て満たされるまでの間、ボイドや未充填が発生しないことが必要である。
透明ヒーターの温度が６０℃以上であると液状封止樹脂組成物の粘度が低下してくるので、狭ギャップ・狭ピッチの半導体装置での流入過程観察が容易になり、１２０℃以下だと液状封止樹脂組成物の熱による反応進行が抑えられるので、樹脂組成物の外観変化や粘度増加の発生が抑えられて流入過程観察が容易になる。また、そのような条件下でボイドや未充填が発生しない液状封止樹脂組成物を用いることで、充填・硬化完了後最終的に得られた半導体装置の不具合発生をいっそう確実に防止することができる。
【００１９】
本発明で用いられるＣＯＦ方式又はＳＯＦ方式で組み立てられる半導体装置は、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又はその他の電子部品との接続部が２個以上存在するものであるが、透明ヒーター下部より半導体装置下部越しにフィルム基板と半導体素子又はその他の電子部品との接続部を観測するので、半導体装置に用いられる耐熱フィルムは観測可能な程度に透明性が必要である。
そのような耐熱フィルムとして、例えば一般的なポリイミドフィルムなどを用いることができ、観測可能な程度の透明性さえあれば、その色や色の濃淡、厚み、貼り合わせ加工の有無、フィラーの有無などに制限はない。
【００２０】
また、本発明のＣＯＦ方式又はＳＯＦ方式で組み立てられる半導体装置の接続部は、耐熱性フィルムと半導体素子又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を、より好適に用いることができる。
耐熱性フィルムと半導体素子又はその他の電子部品との隙間が下限値より大きいと、流入しているアンダーフィル材の厚みが増すので観測が容易になる。
一方、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上限値より小さいとフィルム基板の上表面と半導体素子あるいはその他の電子部品の下表面との距離が適切になるので、例えば微小部を拡大機能付きカメラで観測する際に焦点が合わせ易くなり、観察が容易になる。
隣接する接続部同士の間隔が下限値より大きいと、接続部と接続部との隙間の流動挙動を拡大機能付きカメラで観測する際、焦点が合わせ易くなるので観測が容易になる。
一方、隣接する接続部同士の間隔が上限値より小さいと、アンダーフィル材の接続部と接続部との隙間の通過速度が適切になるため、詳細な観測が容易になってくる。
【００２１】
本発明で用いられる透明ヒーターとは、例えばガラス板、石英板、ポリカーボネート板などの透明な板の表面に透明な酸化金属薄膜（例えば、スズをドープした酸化インジュウム）などを形成させ、その薄膜に通電することによって発熱するものや、ガラス板や石英板の周囲に電熱線や電熱シートを配置して、そこへ通電することで発生した熱をガラス板や石英板に伝えることで加熱するものなどである。その大きさや厚み、形状などは半導体装置の形状に合ったものを用いることができ、６０〜１２０℃に加温可能なものであれば材質に制限はない。
【００２２】
アンダーフィル材である液状封止樹脂組成物の半導体装置への供給方法は、手動ディスペンスや加圧式簡易ディスペンサーの他、半導体装置組み立てにおいて通常使用されている設備を利用することができ、そのようなものとして例えばエアパルス式ディスペンサー、非接触ジェットディスペンサー、メカニカル式ディスペンサー、チューブ式ディスペンサー、スクリューディスペンサーなどを挙げることができる。さらに必要に応じて半導体への供給開始位置や供給量、複数回に分けて供給するなど、様々なディスペンスプロファイルを試すことが可能である。
【００２３】
本発明の液状封止樹脂組成物は、ＣＯＦ方式又はＳＯＦ方式で組み立てられる半導体装置に利用可能なものであれば特に制限はないが、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、信頼性に優れた半導体装置を得ることができることから、エポキシ樹脂（Ａ）を含むことが好ましい。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
本発明の液状封止樹脂組成物には、さらに硬化剤（Ｂ）を含むことが好ましい。これによりエポキシ樹脂（Ａ）を硬化させることができる。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その種類に特に制限はないが、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。
【００２７】
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。
【００２８】
本発明の液状封止樹脂組成物は、無機充填材を含むことも可能である。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。
【００２９】
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、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。
【００３０】
さらに、本発明の液状封止樹脂組成物には、エポキシ樹脂（Ａ）、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。
【００３１】
本発明の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。
【００３２】
次に、半導体装置の製造方法について説明する。
本発明の半導体装置はＣＯＦ方式あるいはＳＯＦ方式で組み立てられる半導体装置であり、液状封止樹脂組成物を充填して製造される。
【００３３】
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。塗布する際十分な充填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が、用いられる液状封止樹脂組成物は、製造しようとする半導体装置のフィルム基板下部に透明ヒーターを配置し、その透明ヒーター下部より半導体装置下部越しにフィルム基板と半導体素子又はその他の電子部品との接続部を観測すると同時に液状封止樹脂組成物を供給したとき、ボイド発生や未充填部発生が無いことを確認できている必要がある。
【００３４】
液状封止樹脂組成物をボイド発生や未充填部発生が無く充填完了後、硬化する。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ボイド発生や未充填部発生が無く封止され、信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。
【実施例】
【００３５】
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。
【００３６】
（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％、
添加剤として、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Ａを得た。
得られた液状封止樹脂組成物Ａの２５℃における粘度をウエルズ−ブルックフィールド・コーン/プレート式粘度計にて測定したところ、１．６Ｐａ・ｓであった。また、熱重量測定装置を用いて液状封止樹脂組成物Ａを２５℃から１５０℃へ１０℃／分で昇温加熱したときの重量減少率を測定したところ約１．０％であった。
【００３７】
２．液状封止樹脂組成物の流入挙動観測と半導体装置の製造
（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になるように共晶接合にて接合し、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Ａを充填する際、ＣＯＦパッケージＡの耐熱フィルム下部に１００℃に加熱した透明ヒーター（ジオマティック（株）製  ガラス透明ヒーター  ９０ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍ厚）を設置し、さらにその透明ヒーター下部に拡大機能付きカメラ（キーエンス製デジタルスコープＶＨＸ−５００）を設置した。そのうえで透明ヒーター下部より半導体装置下部越しにフィルム基板と半導体素子との接続部を撮影した映像をモニターに出力しながら、加圧式簡易ディスペンサーを用いて半導体素子の長辺（ディジーパット側）側へ液状封止樹脂組成物Ａを供給し、フィルム基板と半導体素子との接続部への液状封止樹脂組成物Ａの流入挙動を観測する外観評価を実施した。その外観評価を１０個のＣＯＦパッケージＡに対し繰り返し実施した結果、いずれのＣＯＦパッケージでもボイド発生などの異常は見られなかった。
液状封止樹脂組成物Ａを充填したＣＯＦパッケージＡを全て熱版上へ移動し１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃オーブン中で１時間硬化して半導体装置Ａを１０個得た。
【００３８】
（実施例２）
無機充填材として、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）を用いた以外は、実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物Ｂを得た。
得られた液状封止樹脂組成物Ｂの２５℃における粘度をウエルズ−ブルックフィールド・コーン/プレート式粘度計にて測定したところ、２．３Ｐａ・ｓであった。また、熱重量測定装置を用いて液状封止樹脂組成物Ｂを２５℃から１５０℃へ１０℃／分で昇温加熱したときの重量減少率を測定したところ約１．０％であった。
【００３９】
液状封止樹脂組成物Ｂを実施例１と同様にＣＯＦパッケージＡへ充填し、その際の液状封止樹脂組成物Ｂの流入挙動を観測する外観評価を１０個のＣＯＦパッケージＡに対し繰り返し実施した結果、いずれのＣＯＦパッケージでもボイド発生などの異常は見られなかった。
液状封止樹脂組成物Ｂを充填したＣＯＦパッケージＡを全て熱版上へ移動し１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃オーブン中で１時間硬化して半導体装置Ｂを１０個得た。
【００４０】
（実施例３）
無機充填材を用いず、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％を最終の配合量とした以外は、実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物Ｃを得た。
得られた液状封止樹脂組成物Ｃの２５℃における粘度をウエルズ−ブルックフィールド・コーン/プレート式粘度計にて測定したところ、０．６Ｐａ・ｓであった。また、熱重量測定装置を用いて液状封止樹脂組成物Ｃを２５℃から１５０℃へ１０℃／分で昇温加熱したときの重量減少率を測定したところ約１．８％であった。
【００４１】
液状封止樹脂組成物Ｃを実施例１と同様にＣＯＦパッケージＡへ充填し、その際の液状封止樹脂組成物Ｃの流入挙動を観測する外観評価を１０個のＣＯＦパッケージＡに対し繰り返し実施した結果、いずれのＣＯＦパッケージでもボイド発生などの異常は見られなかった。
液状封止樹脂組成物Ｃを充填したＣＯＦパッケージＡを全て熱版上へ移動し１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃オーブン中で１時間硬化して半導体装置Ｃを１０個得た。
【００４２】
（実施例４）
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Ａを充填する際、ＣＯＦパッケージＡの耐熱フィルム下部に６０℃に加熱した透明ヒーターを用いた以外は全て実施例１と同様に液状封止樹脂組成物Ａの流入挙動を観測する外観評価を実施した。その外観評価を１０個のＣＯＦパッケージＡに対し繰り返し実施した結果、いずれのＣＯＦパッケージでもボイド発生などの異常は見られなかった。
液状封止樹脂組成物Ａを充填したＣＯＦパッケージＡを全て熱版上へ移動し１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃オーブン中で１時間硬化して半導体装置Ｄを１０個得た。
【００４３】
（実施例５）
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Ａを充填する際、ＣＯＦパッケージＡの耐熱フィルム下部に１２０℃に加熱した透明ヒーターを用いた以外は全て実施例１と同様に液状封止樹脂組成物Ａの流入挙動を観測する外観評価を実施した。その外観評価を１０個のＣＯＦパッケージＡに対し繰り返し実施した結果、いずれのＣＯＦパッケージでもボイド発生などの異常は見られなかった。
液状封止樹脂組成物Ａを充填したＣＯＦパッケージＡを全て熱版上へ移動し１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃オーブン中で１時間硬化して半導体装置Ｅを１０個得た。
【００４４】
（実施例６）
ＣＯＦパッケージＡの替わりに、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たＣＯＦパッケージＢを用いた以外は全て実施例１と同様に同様にして液状封止樹脂組成物Ａの流入挙動を観測する外観評価を実施した。
その外観評価を１０個のＣＯＦパッケージＢに対し繰り返し実施した結果、いずれのＣＯＦパッケージでもボイド発生などの異常は見られなかった。
液状封止樹脂組成物Ａを充填したＣＯＦパッケージＢを全て熱版上へ移動し１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃オーブン中で１時間硬化して半導体装置Ｆを１０個得た。
【００４５】
（実施例７）
ＣＯＦパッケージＡの替わりに、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たＣＯＦパッケージＣを用いた以外は全て実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物Ａの流入挙動を観測する外観評価を実施した。
その外観評価を１０個のＣＯＦパッケージＣに対し繰り返し実施した結果、いずれのＣＯＦパッケージでもボイド発生などの異常は見られなかった。
液状封止樹脂組成物Ａを充填したＣＯＦパッケージＣを全て熱版上へ移動し１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃オーブン中で１時間硬化して半導体装置Ｇを１０個得た。
【００４６】
（比較例１）
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）３４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）３４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）２．０重量％、
無機充填材として、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％、
添加剤として、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）０．１５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）０．２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）９．６５重量％を最終の配合量とした以外は、実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物Ｄを得た。
得られた液状封止樹脂組成物Ｄの２５℃における粘度をウエルズ−ブルックフィールド・コーン/プレート式粘度計にて測定したところ、０．９Ｐａ・ｓであった。また、熱重量測定装置を用いて液状封止樹脂組成物Ｄを２５℃から１５０℃へ１０℃／分で昇温加熱したときの重量減少率を測定したところ約３．０％であった。
【００４７】
液状封止樹脂組成物Ｄを実施例１と同様にＣＯＦパッケージＡへ充填し、その際の液状封止樹脂組成物Ｄの流入挙動を観測する外観評価を１０個のＣＯＦパッケージＡに対し繰り返し実施した結果、１０個中４個のＣＯＦパッケージでボイド発生の異常が見られた。
液状封止樹脂組成物Ｄを充填したＣＯＦパッケージＡを全て熱版上へ移動し１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃オーブン中で１時間硬化して半導体装置Ｈを１０個得た。
【００４８】
（比較例２）
無機充填材として、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１．０μｍ、最大粒径２０μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物Ｅを得た。
得られた液状封止樹脂組成物Ｅの２５℃における粘度をウエルズ−ブルックフィールド・コーン/プレート式粘度計にて測定したところ、１．１Ｐａ・ｓであった。また、熱重量測定装置を用いて液状封止樹脂組成物Ｂを２５℃から１５０℃へ１０℃／分で昇温加熱したときの重量減少率を測定したところ約１．０％であった。
【００４９】
液状封止樹脂組成物Ｅを実施例１と同様にＣＯＦパッケージＡへ充填し、その際の液状封止樹脂組成物Ｅの流入挙動を観測する外観評価を１０個のＣＯＦパッケージＡに対し繰り返し実施した結果、１０個中６個のＣＯＦパッケージでボイド発生の異常が見られた。
液状封止樹脂組成物Ｅを充填したＣＯＦパッケージＡを全て熱版上へ移動し１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃オーブン中で１時間硬化して半導体装置Ｉを１０個得た。
【００５０】
（比較例３）
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）１５．７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）１５．７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）０．９重量％、
無機充填材として、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）６５重量％、
添加剤として、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）０．０６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）２．５４重量％を最終の配合量とした以外は、実施例１と同様にして液状封止樹脂組成物Ｆを得た。
得られた液状封止樹脂組成物Ｆの２５℃における粘度をウエルズ−ブルックフィールド・コーン/プレート式粘度計にて測定したところ、１５Ｐａ・ｓであった。また、熱重量測定装置を用いて液状封止樹脂組成物Ｆを２５℃から１５０℃へ１０℃／分で昇温加熱したときの重量減少率を測定したところ約０．６％であった
【００５１】
液状封止樹脂組成物Ｆを実施例１と同様にＣＯＦパッケージＡへ充填し、その際の液状封止樹脂組成物Ｆの流入挙動を観測する外観評価を１０個のＣＯＦパッケージＡに対し繰り返し実施した結果、１０個中８個のＣＯＦパッケージでボイド発生の異常が見られた。
そのまま液状封止樹脂組成物Ｆを充填したＣＯＦパッケージＡを全て熱版上へ移動し１５０℃で１５分間予備加熱した後、１５０℃オーブン中で１時間硬化して半導体装置Ｊを１０個得た。
【００５２】
［評価項目］
実施例１〜７及び比較例１〜３によって得られた半導体装置Ａ〜Ｊ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。
【００５３】
１．半導体装置外観
上記実施例および比較例により得られた、それぞれ１０個の半導体装置の半導体素子と耐熱フィルムとの隙間部分を耐熱フィルム側から目視にて全数観察し、ボイドが有った半導体装置の数をカウントした。
【００５４】
２．信頼性
上記実施例および比較例により得られたそれぞれ１０個の半導体装置の各２０リード櫛歯回路部分が全て並列に繋がるよう配線（２００リードに相当）し、８５℃・８５％の高温高湿槽内へ設置、２０Ｖの直流電圧を印加しながら絶縁抵抗値を１０００時間モニターし、以下のような評価を行った。
ＯＫ：１０００時間後の絶縁抵抗値が１０１０Ω以上であったもの。
ＮＧ：１０００時間後の絶縁抵抗値が１０８Ω以下であったもの。
【００５５】
【表１】
2012004340.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００５６】
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。
【符号の説明】
【００５７】
１  半導体素子
２  接続部
３  フィルム基板
４  透明ヒーター
５  液状封止樹脂組成物
６  観測方向
【図１】
2012004340.tif 000004