(57)【要約】【課題】フリップチップ方式の半導体装置のアンダーフィル材において、低熱線膨張かつ室温低弾性率で、高い信頼性を有し、狭ギャップへの充填性に優れる液状樹脂組成物を提供すること。【解決手段】（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）アミン硬化剤、（Ｃ）アクリル樹脂、および（Ｄ）無機充填剤を含有する液状封止樹脂組成物で、好ましくは液状樹脂組成物のうち、（Ｃ）アクリル樹脂の含有量が、０．５重量％以上２０重量％以下であり、（Ｃ）アクリル樹脂が、複数の異なるモノマー成分のアクリル共重合体から構成され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】
（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）アミン硬化剤、（Ｃ）アクリル樹脂、および（Ｄ）無機充填剤を含有する液状封止樹脂組成物。
【請求項２】
前記液状樹脂組成物のうち、（Ｃ）アクリル樹脂の含有量が、０．４重量％以上２０重量％以下である請求項１記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項３】
前記（Ｃ）アクリル樹脂が、複数の異なるモノマー成分のアクリル共重合体から構成される請求項１又は２に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項４】
前記（Ｃ）アクリル樹脂が、複数の異なるモノマー成分から構成されるブロックポリマー又はグラフトポリマーである請求項１〜３のいずれか１項に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項５】
前記（Ｃ）アクリル樹脂が、トリブロックポリマーである請求項１〜４のいずれか１項に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項６】
前記（Ｃ）アクリル樹脂が、複数の異なる成分のアクリルポリマーから構成され、少なくとも１つの成分のガラス転移温度が０℃以下であるブロックポリマーである請求項１〜５のいずれか1項に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項７】
前記（Ｃ）アクリル樹脂が、エポキシ樹脂と親和性の高い成分が、ガラス転移温度が０℃以下である成分を挟み込んだ構造を持つトリブロックポリマーである請求項１〜６のいずれか１項に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項８】
前記（Ｃ）アクリル樹脂が、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）及びポリアクリル酸ｎ−ブチル（ＰｎＢＡ）からなるブロックポリマーである請求項１〜７のいずれかの1項に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項９】
ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）成分の割合が１０〜５０重量％である請求項８に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項１０】
前記（Ｃ）アクリル樹脂の重量平均分子量が５０００以上１５００００以下である請求項１〜８のいずれか１項に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液状封止樹脂組成物を用いて、半導体素子と基板を封止して作製された半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状封止樹脂組成物および半導体パッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フリップチップ方式の半導体装置では、半導体素子と基板とを半田バンプで電気的に接続している。このフリップチップ方式の半導体装置は、接続信頼性を向上するために半導体素子と基板との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して半田バンプの周辺を補強している。このようなアンダーフィル充填型のフリップチップパッケージにおいては、近年のＬｏｗ−Ｋチップの採用や半田バンプの鉛フリー化に伴い、熱応力によるＬｏｗ−Ｋ層の破壊や半田バンプのクラックを防ぐためにアンダーフィル材にはより一層の低熱膨張化および低弾性率化が求められる。
アンダーフィル材を低弾性率化するには、液状又は固形のゴム成分を導入する方法があるが、液状のゴム成分を添加した場合はＴｇ（ガラス転移温度）の低下を伴い、固形のゴム成分を添加した場合は、充填量の上昇に伴って粘度の増加する問題がある。さらに液状のゴム成分を添加した場合は、線膨張係数が増大傾向にあり、低熱膨張化には、不利であった。
これらの問題に対して、ゴム粒子を添加するという手法も提案されているが（特許文献１、２参照）、増粘の問題から低弾性率化の範囲が限られていた。そこで現在の弾性率よりさらに低弾性率化するための手法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６９３９５号公報
【特許文献２】特開２００７−１８２５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、フリップチップ方式の半導体装置のアンダーフィル材において、低熱線膨張かつ室温低弾性率で、高い信頼性を有し、狭ギャップへの充填性に優れる液状樹脂組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下の通りである。
（１）（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）アミン硬化剤、（Ｃ）アクリル樹脂、および（Ｄ）無機充填剤を含有する液状封止樹脂組成物。
（２）前記液状樹脂組成物のうち、（Ｃ）アクリル樹脂の含有量が、０．４重量％以上２０重量％以下である（１）記載の液状封止樹脂組成物。
（３）前記（Ｃ）アクリル樹脂が、複数の異なるモノマー成分のアクリル共重合体から構成される（１）又は（２）に記載の液状封止樹脂組成物。
（４）前記（Ｃ）アクリル樹脂が、複数の異なるモノマー成分から構成されるブロックポリマー又はグラフトポリマーである（１）〜（３）いずれかに記載の液状封止樹脂組成物。
（５）前記（Ｃ）アクリル樹脂が、トリブロックポリマーである（１）〜（４）いずれか記載の液状封止樹脂組成物。
（６）前記（Ｃ）アクリル樹脂が、複数の異なる成分のアクリルポリマーから構成され、少なくとも１つの成分のガラス転移温度が０℃以下であるブロックポリマーである（１）〜（５）いずれかに記載の液状封止樹脂組成物。
（７）前記（Ｃ）アクリル樹脂が、エポキシ樹脂と親和性の高い成分が、ガラス転移温度が０℃以下である成分を挟み込んだ構造を持つトリブロックポリマーである（１）〜（６）いずれかに記載の液状封止樹脂組成物。
（８）前記（Ｃ）アクリル樹脂が、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）及びポリアクリル酸ｎ−ブチル（ＰｎＢＡ）からなるブロックポリマーである（１）〜（７）のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物。
（９）ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）成分の割合が１０〜５０重量％である（８）記載の液状封止樹脂組成物。
（１０）前記（Ｃ）アクリル樹脂の重量平均分子量が５０００以上１５００００以下である（１）〜（８）いずれかに記載の液状封止樹脂組成物。
（１１）（１）〜（１０）のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物を用いて、半導体素子と基板を封止して作製された半導体装置。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、フリップチップ方式の半導体装置のアンダーフィル材として、低熱線膨張かつ室温低弾性率で、高い信頼性を有し、狭ギャップへの充填性に優れる液状樹脂組成物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）アミン硬化剤、（Ｃ）アクリル樹脂、および（Ｄ）無機充填剤を含有する液状封止樹脂組成物であり、フリップチップ方式の半導体装置のアンダーフィル材に適用した場合において、低熱線膨張かつ室温低弾性率で、高い信頼性を有し、狭ギャップへの充填性に優れる。
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いる（Ａ）液状エポキシ樹脂としては、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。
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。
【０００９】
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エポキシ樹脂が耐熱性、機械特性、耐湿性が高くなる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、特に接着性が低くなる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。
【００１０】
本発明の液状樹脂組成物は、室温で液状であるので、（Ａ）エポキシ樹脂として、１種の（Ａ）エポキシ樹脂のみを含む場合は、その１種の（Ａ）エポキシ樹脂は、室温で液状であり、また、２種以上の（Ａ）エポキシ樹脂を含む場合は、それら２種以上の（Ａ）エポキシ樹脂全部の混合物が、室温で液状である。そのため、（Ａ）エポキシ樹脂が、２種以上の（Ａ）エポキシ樹脂の組合せの場合、（Ａ）エポキシ樹脂は、全てが室温で液状のエポキシ樹脂の組合せであってもよく、あるいは、一部が室温で固形のエポキシ樹脂あっても他の室温で液状のエポキシ樹脂と混合することにより、混合物が室温で液状となるのであれば、室温で液状のエポキシ樹脂と室温で固形のエポキシ樹脂との組合せであってもよい。なお、（Ａ）エポキシ樹脂が、２種以上のエポキシ樹脂が組合せの場合、必ずしも、使用する全てのエポキシ樹脂を混合してから、他の成分と混合して、液状樹脂組成物を製造する必要はなく、使用するエポキシ樹脂を別々に混合して、液状樹脂組成物を製造してもよい。本発明で、（Ａ）エポキシ樹脂が、室温で液状であるとは、エポキシ樹脂成分（Ａ）として使用する全てのエポキシ樹脂を混合した場合に、その混合物が室温で液状になるということである。
本発明において、室温で液状であるが、室温とは２５℃を指し、また、液状とは樹脂組成物が流動性を有していることを指す。
【００１１】
前記（Ａ）エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、本発明の液状樹脂組成物全体の５重量％以上３０重量％以下が好ましく、特に５重量％以上２０重量％以下が好ましい。含有量が前記範囲内であると、反応性や組成物の耐熱性や機械的強度、封止時の流動特性に優れる。
【００１２】
本発明に用いる（Ｂ）アミン硬化剤としては、エポキシ樹脂を硬化し得るものであれば特に構造は限定されない。
前記アミン硬化剤としては、例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、ｍ−キシレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、２−メチルペンタメチレンジアミン脂肪族ポリアミン、イソフォロンジアミン、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ノルボルネンジアミン、１，２−ジアミノシクロヘキサンなどの脂環式ポリアミン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、１，４−ビス（２−アミノ−２−メチルプロピル）ピペラジンなどのピペラジン型のポリアミン、ジアミノジフェニルメタン、ｍ−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、ジエチルトルエンジアミン、トリメチレンビス（４−アミノベンゾエート）、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−Ｐ−アミノベンゾエートなどの芳香族ポリアミン類などが挙げられる。
これらのアミン硬化剤は、１種単独で用いても、２種以上の組合せでも良い。
また、本発明の効果が達成される範囲であれば、芳香族アミン、脂肪族アミン、固形アミン、フェノール性硬化剤、酸無水物などの硬化剤を併用することもできる。
さらに半導体装置の封止用途では、耐熱性、電気的特性、機械的特性、密着性、耐湿性が高くなる点から芳香族ポリアミン型硬化剤が一層好ましい。さらに本発明の液状樹脂組成物がアンダーフィルとして用いられる場合には、室温（２５℃）で液状を呈するものがより好ましい。
【００１３】
前記（Ｂ）アミン硬化剤の含有量は、特に限定されないが、本発明の液状樹脂組成物全体の５重量％以上３０重量％以下が好ましく、特に５重量％以上２０重量％以下が好ましい。含有量が前記範囲内であると、反応性や組成物の機械的特性や耐熱性などに優れる。
前記（Ａ）エポキシ樹脂のエポキシ当量に対する前記（Ｂ）アミン硬化剤の活性水素当量の比は０．６以上１．４以下が好ましく、特に０．７以上１．３以下が好ましい。前記（Ｂ）アミン硬化剤の活性水素当量が前記範囲内であると、反応性や樹脂組成物の耐熱性が特に向上する。
【００１４】
本発明に用いる（Ｃ）アクリル樹脂は、樹脂組成物を低弾性率化させることができ、エポキシ樹脂に溶解できれば、成分は、限定されるものではないが、メタクリル酸エステル又はアクリル酸エステルのモノマーを重合させて得られる重合体であることが好ましい。
メタクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ターシャルブチル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸シクロヘキシル等が挙げられる。
アクリル酸エステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ｎ−ヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸トリデシル、アクリル酸ステアリル等が挙げられる。
これらのモノマーの単独重合体又は共重合体などが選択できるが、共重合体が好ましい。
【００１５】
共重合体とは、２種類以上のモノマーから重合されたポリマーの総称であり、２種類以上のモノマーがランダムに重合されたランダム共重合体、2種のモノマーが交互に重合された交互共重合体、一つの分子中に２種類以上のポリマーが共存していて、共に主鎖を形成しているタイプであるブロック共重合体、一つのポリマー成分が主鎖、別の異なるポリマー成分が枝のようにぶら下がっているタイプであるグラフト共重合体などが選択できる。
これらの中でより好ましいのは、ブロック共重合体である。
ブロック共重合体とは、単一組成の重合物Aと別の単一組成の重合物Bが同一の分子中にA−Bという形でつながれている構造の共重合体である。ブロック共重合体には、ジブロックタイプA−B、トリブロックタイプA−B−A、トリブロックタイプでも3種類の組成からなるA−B−Cなどのタイプが選択できる。
本発明に使用する（Ｃ）アクリル樹脂は、A−B−Aタイプのトリブロック共重合体が好ましく、AおよびBについては、上記の例に挙げたモノマーから選択したモノマーから構成される重合体ブロックである。
【００１６】
Ａ−Ｂ−Ａタイプのトリブロック共重合体の重合体ブロックＡは、トリブロック共重合体をエポキシ樹脂に溶解させるためにエポキシ樹脂との親和性が高く、ハンドリング性を向上させるためにガラス転移温度が室温以上であることが好ましく、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸グリシジルなどから選択したモノマーから構成される重合体ブロックであり、好ましくは、メタクリル酸メチル重合体ブロックである。
重合体ブロックＢは、低弾性率効果を発揮するためにガラス転移温度が０℃以下であることが好ましく、アクリル酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシルなどから選択したモノマーから構成される重合体ブロックであり、好ましくは、アクリル酸ｎ−ブチル重合体ブロックである。
【００１７】
Ａ−Ｂ−Ａタイプのトリブロック共重合体において、重合体ブロックＡと重合体ブロックＢの比率については、どのような割合についても選択できるが、好ましくは、重合体ブロックＢが５０〜９０重量％、より好ましくは、６０〜８０重量％である。重合体ブロックＢは、低弾性率効果を示す成分であり、より多く含まれる方が、低弾性率化でき有利である。しかし重合体ブロックＢのみになるとエポキシ樹脂への親和性が悪くなり、エポキシ樹脂へ溶解できなくなる。そのため、重合体ブロックＡが１０重量％以上含まれる事が好ましく、２０重量％以上含まれることがより好ましい。
【００１８】
（Ｃ）アクリル樹脂の重量平均分子量は、好ましくは５０００以上１５００００以下、より好ましくは、１００００以上１０００００以下である。
【００１９】
（Ｃ）アクリル樹脂の添加量は、特に制限されるものではないが、上記液状樹脂組成物に対して、好ましくは０．２重量％以上３０重量％以下であり、より好ましくは０．４重量％以上２０重量％以下である。（Ｃ）アクリル樹脂の添加量が上記下限値未満の場合は低弾性率の効果が得られない恐れがある。一方、添加量が上記上限値を超える場合は均一分散させることが困難となり、樹脂組成物全体が脆くなる恐れがある。
【００２０】
本発明に用いる（Ｄ）無機充填剤は、破壊靭性などの機械的強度、熱時寸法安定性、耐湿性を向上することから、半導体装置の信頼性を特に向上することができる。
前記（Ｄ）無機充填剤としては、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、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。これらの（Ｄ）無機充填剤は、１種単独でも２種以上の組合せでも良い。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。前記（Ｄ）無機充填剤の形状は、特に限定されないが、粘度・流動特性の観点から形状は球状であることが好ましい。
【００２１】
前記（Ｄ）無機充填剤の最大粒子径および平均粒子径は特に限定されないが、最大粒子径が２５μｍ以下、かつ平均粒子径が０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。前記最大粒子径を前記上限値以下とすることにより液状封止樹脂組成物が半導体装置へ流動する際のフィラー詰まりによる部分的な未充填や充填不良を抑制する効果が高くなる。また前記平均粒子径を前記下限値以上にすることにより、液状封止樹脂組成物の粘度が適度に低下し、充填性が向上する。
【００２２】
前記液状封止樹脂組成物には、前記（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）アミン硬化剤などの上述した各成分以外に、必要に応じてカップリング剤、液状低応力剤、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。
【００２３】
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。
【００２４】
本発明の半導体装置は、本発明の液状封止樹脂組成物を用いて製造される。
具体的にはフリップチップ型半導体装置が挙げられる。このフリップチップ型半導体装置に関しては、半田電極が具備された半導体素子を基板に接続し、該半導体素子と該基板の間隙を封止する。この場合一般的に基板側の半田電極が接合する部位以外の領域は半田が流れないようにソルダーレジストが形成されている。
次に、半導体素子と基板との間隙に本発明の液状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本発明の液状樹脂組成物を塗布した後、半導体素子と基板との間隙に毛細管現象で流し込む方法、半導体素子の２辺に前記液状樹脂組成物を塗布した後、半導体素子と基板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本発明の液状樹脂組成物を塗布した後、半導体素子と基板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。また、ポッテッィング、印刷などの方法を用いることもできる
次に、充填した本発明の液状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℃〜１７０℃の温度範囲で１〜１２時間加熱を行うことにより硬化できる。さらに、例えば１００℃で１時間加熱した後、引き続き１５０℃で２時間加熱するような、段階的に温度を変化させながら加熱硬化を行っても良い。
このようにして、半導体素子と基板との間が、本発明の液状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。
このような半導体装置には、フリップチップ方式の半導体装置、キャビティーダウン型ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）、ＰＯＰ（Ｐａｃｋａｇｅ  ｏｎ  Ｐａｃｋａｇｅ）型ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）型ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）などが挙げられる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例について説明する。配合量は重量部である。
［実施例１］
（Ａ）液状エポキシ樹脂として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を１００重量部、（Ｂ）アミン硬化剤として、芳香族１級アミン型硬化剤を３２重量部、（Ｃ）アクリル樹脂として、トリブロックアクリル樹脂Ｃ１１を２重量部、無機充填剤を２７０重量部、シランカップリング剤としてエポキシシランカップリング剤を４重量部、希釈剤を５重量部、着色剤を０．０５重量部、配合し、プラネタリーミキサーと３本ロールを用いて混合し、真空脱泡処理することにより液状封止樹脂組成物を作製した。得られた液状封止樹脂組成物について、以下の評価方法により評価した。
【００２６】
［評価方法］
・粘度：ＴＶ−Ｅ型粘度計にて、２５℃で５ｒｐｍの条件で測定を実施した。単位はＰａ・ｓである。
・ガラス転移温度、線膨張係数：熱機械分析装置（ＴＭＡ）を用いて、四角柱状に硬化（硬化条件：１５０℃、１２０分）した液状封止樹脂組成物を測定し、ガラス転移温度および線膨張係数（−１０℃〜１０℃までの線膨張係数の平均値）を測定した。
・弾性率：粘弾性測定装置（ＤＭＡ）を用いて、板状に硬化（硬化条件：１５０℃、１２０分）した液状封止樹脂組成物を測定し、室温（２５℃）での弾性率を測定した。
【００２７】
上記で得られた液状封止樹脂組成物を半導体装置の基板とチップの間に充填、封止し、液状封止樹脂組成物の充填性試験、耐リフロー試験および温度サイクル試験を実施した。結果を表１に記載した。
試験、評価に使用した半導体装置の構成部材は以下のとおりである。
チップとしては、日立超ＬＳＩ社製ＰＨＡＳＥ−２ＴＥＧウエハー（ウエハー厚さ０．７２ｍｍ）にチップの回路保護膜としてポリイミドを用い、半田バンプとしてＳｎ／Ａｇ／Ｃｕ組成の無鉛半田を形成したものを１５ｍｍ×１５ｍｍに切断し使用した。
基板には、住友ベークライト（株）製ＦＲ５相当の０．８ｍｍｔのガラスエポキシ基板をベースとして用い、その両面に太陽インキ製造（株）製ソルダーレジストＰＳＲ４０００／ＡＵＳ３０８を形成し、片面に上記の半田バンプ配列に相当する金メッキパッドを形成したものを５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさに切断し使用した。接続用のフラックスにはＴＳＦ−６５０２（Ｋｅｓｔｅｒ製、ロジン系フラックス）を使用した。
半導体装置の組立は、まず充分平滑な金属またはガラス板にドクターブレードを用いてフラックスを５０μｍ厚程度に均一塗布し、次にフリップチップボンダーを用いてフラックス膜にチップの回路面を軽く接触させたのちに離し、半田バンプにフラックスを転写させ、次にチップを基板上に圧着させた。ＩＲリフロー炉で加熱処理し半田バンプを溶融接合して作製した。溶融接合後に洗浄液を用いて洗浄を実施した。液状封止樹脂組成物の充填、封止方法は、作製したチップを搭載した基板を１１０℃の熱板上で加熱し、チップの一辺に作製した液状封止樹脂組成物を塗布し隙間充填させた後、１５０℃のオーブンで１２０分間液状封止樹脂組成物を加熱硬化し、評価試験用のチップ厚さ０．７２ｍｍの半導体装置を得た。
【００２８】
・充填性：上記作製した半導体装置について、超音波探傷装置を用いて、液状封止樹脂組成物を充填した部分のボイドの発生を確認し、充填不良ボイドが観察されない場合は良好、観察された場合は不良と判定した。
・耐リフロー性：上記作製した半導体装置をＪＥＤＥＣレベル３の吸湿処理（３０℃、相対湿度６０％で１９２時間処理）を行った後、ＩＲリフロー処理（ピーク温度２６０℃）を３回行い、超音波探傷装置にて半導体装置内部での液状封止樹脂組成物の剥離の有無を確認し、さらに光学顕微鏡を用いてチップ側面部の液状封止樹脂組成物表面にある亀裂の有無を観察した。剥離および亀裂が無い場合は○、剥離又は亀裂が有る場合は×と表示した。
・温度サイクル試験：温度サイクル試験としては、上記のリフロー試験を行った半導体装置に（−５５℃／３０分）と（１２５℃／３０分）の冷熱サイクル処理を施し、２５０サイクル毎に超音波探傷装置にて半導体装置内部の半導体チップと液状樹脂組成物界面の剥離の有無を確認し、さらに光学顕微鏡を用いてチップ側面部の液状樹脂組成物表面を観察し、亀裂の有無を観測した。上記温度サイクル試験は最終的に１０００サイクルまで実施した。亀裂又は剥離のあるものを「×」で、亀裂及び剥離のないものを「○」で表示した。
以上の結果を表１に詳細にまとめた。
【００２９】
［実施例２〜５］
（Ｃ）アクリル樹脂の成分割合又は配合量を変え、（Ｄ）無機充填剤の配合量を変えた以外は、実施例１と同様の方法によって、液状樹脂組成物を作製した。成分割合の異なるアクリル樹脂は、下記トリブロックアクリル樹脂Ｃ１２、Ｃ１３を用いた。得られた液状樹脂組成物を用いて、実施例１と同様に評価した。詳細な配合、液状樹脂組成物および半導体装置の評価結果を表1にまとめた。
【００３０】
［比較例１］
（Ｃ）アクリル樹脂を配合しないものであり、実施例１と同様の方法によって液状樹脂組成物を得た。得られた液状樹脂組成物を用いて実施例１と同様に評価した。詳細な配合、液状樹脂組成物および半導体装置の評価結果を表1にまとめた。
［比較例２］
（Ｃ）アクリル樹脂の代わりに、液状ポリブタジエンを配合したこと以外は、実施例２と同様の方法によって液状樹脂組成物を得た。得られた液状樹脂組成物を用いて実施例１と同様に評価した。詳細な配合、液状樹脂組成物および半導体装置の評価結果を表1にまとめた。
［比較例３］
（Ｃ）アクリル樹脂の代わりに、アクリルゴム粒子を配合し、配合量および（Ｄ）無機添加剤の配合量を変えた以外は、実施例と同様の方法によって液状樹脂組成物を得た。得られた液状樹脂組成物を用いて実施例１と同様に評価した。詳細な配合、液状樹脂組成物および半導体装置の評価結果を表1にまとめた。
【００３１】
実施例では、以下の材料を使用した。
・ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂：大日本インキ化学工業（株）製、ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ、ビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂、エポキシ当量１６１
・芳香族１級アミン型硬化剤：日本化薬（株）製、カヤハード−ＡＡ、３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、アミン当量６３．５
・アクリル樹脂：トリブロックアクリル樹脂Ｃ１１、クラレ（株）製  ＬＡ２１４０Ｅ、Ａ−Ｂ−Ａ型アクリルトリブロック共重合体、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル、ガラス転移温度：１００〜１２０℃ ）−ＰｎＢＡ（ポリアクリル酸ｎ−ブチル、ガラス転移温度：−４０〜−５０ ℃ ）−ＰＭＭＡ ）、ＰＭＭＡ割合２０重量％、Ｍｗ＝８００００
・アクリル樹脂：トリブロックアクリル樹脂Ｃ１２、クラレ（株）製  ＬＡ２２５０、
Ａ−Ｂ−Ａ型アクリルトリブロック共重合体、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル、ガラス転移温度：１００〜１２０℃ ）−ＰｎＢＡ（ポリアクリル酸ｎ−ブチル、ガラス転移温度：−４０〜−５０ ℃ ）−ＰＭＭＡ ）、ＰＭＭＡ割合３０重量％、Ｍｗ＝８００００
・アクリル樹脂：トリブロックアクリル樹脂Ｃ１３、クラレ（株）製  ＬＡ４２８５、
Ａ−Ｂ−Ａ型アクリルトリブロック共重合体、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル、ガラス転移温度：１００〜１２０℃ ）−ＰｎＢＡ（ポリアクリル酸ｎ−ブチル、ガラス転移温度：−４０〜−５０ ℃ ）−ＰＭＭＡ ）、ＰＭＭＡ割合５０重量％、Ｍｗ＝８００００
・液状ポリブタジエン：ダイセル化学工業(株)製、ＰＢ３６００
・アクリルゴム粒子：三菱レイヨン(株)製  ＫＷ８８１５
・無機充填剤（合成球状シリカ）：アドマテクス（株）製、アドマファインＳＯ−Ｅ３、合成球状シリカ、平均粒径１μｍ
・エポキシシランカップリング剤： 信越化学工業（株）製、ＫＢＭ４０３Ｅ、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
・着色剤：三菱化学（株）製、ＭＡ−６００  カーボンブラック
・希釈剤：東京化成工業（株）製、（試薬）ＢＣＳＡ、エチレングリコールモノ−ノルマル−ブチルエーテルアセテート
【００３２】
本発明において、アクリル樹脂を含まない比較例１では、温度サイクル試験中に剥離が発生した。
比較例２のようにアクリル樹脂の代わりに、液状のゴム成分が含まれる場合は、弾性率は低下するものの、ガラス転移温度も低下してしまい、耐リフロー試験にて剥離が発生した。耐リフロー試験にて剥離が発生したため、その後の温度サイクル試験は実施しなかった。
比較例３のようにアクリル樹脂の代わりに、アクリルゴム粒子が含まれる場合は、アクリル樹脂と同程度の弾性率にするためには、添加量が多くする必要があるため、樹脂粘度が非常に高くなってしまい、ボイドなく充填する事ができなかった。そのため、耐リフロー試験および温度サイクル試験は実施しなかった。
これに対して、実施例１〜５については、アクリル樹脂を含有するため、低弾性率かつ低熱線膨張が達成され、温度サイクル試験において剥離および亀裂が発生しなかった。
アクリル樹脂を含む液状樹脂組成物は、低弾性率、低熱線膨張を達成し、半導体装置の信頼性を改善することができた。
【００３３】
【表１】
2013256547.tif 000002