(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線回路基板上に、複数の接続用電極部を介して半導体素子が搭載され、上記配線回路基板と半導体素子との間の空隙が封止樹脂層によって封止されてなる半導体装置の封止樹脂層を形成する際に用いられるシート状封止材料であって、上記シート状封止材料が、下記の（Ａ）および（Ｂ）成分を含有するエポキシ樹脂組成物を用いてシート状に形成されたものであり、かつ下記の硬化物特性（Ｘ）を備えていることを特徴とするシート状封止材料。
（Ａ）下記の一般式（１）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂。
【化１】
0003947296.tif 000014
（Ｂ）アクリロニトリル結合量が１５〜４０％であるアクリロニトリル−ブタジエン系共重合体。
（Ｘ）２５℃における引張弾性率が３００〜１５０００ＭＰａである。
【請求項２】
上記（Ｂ）成分であるアクリロニトリル−ブタジエン系共重合体が、アクリロニトリル−ブタジエン−メタクリル酸共重合体である請求項１記載のシート状封止材料。
【請求項３】
上記（Ｂ）成分であるアクリロニトリル−ブタジエン系共重合体が、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体である請求項１記載のシート状封止材料。
【請求項４】
上記エポキシ樹脂組成物が（Ａ）成分および（Ｂ）成分とともに、下記の（Ｃ）成分を含有するエポキシ樹脂組成物である請求項１〜３のいずれか一項に記載のシート状封止材料。
（Ｃ）下記の一般式（２）で表されるフェノール樹脂。
【化２】
0003947296.tif 000015
【請求項５】
配線回路基板上に、複数の接続用電極部を介して半導体素子が搭載され、上記配線回路基板と半導体素子との間の空隙が封止樹脂層によって封止されてなる半導体装置の製法であって、上記封止樹脂層が、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシート状封止材料を用いて形成することを特徴とする半導体装置の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子をフェースダウン構造でマザーボード、あるいはドーターボード等の配線回路基板上に実装する方式による半導体装置の製造に用いるシート状封止材料およびそれを用いた半導体装置の製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の半導体デバイスの性能向上に伴う要求として、半導体素子をフェースダウン構造で、配線回路が形成されたマザーボード、あるいはドーターボード等の配線回路基板に実装される方法（フリップチップ方式、ダイレクトチップアタッチ方式等）が注目されている。これは、従来から用いられている方式、例えば、半導体素子から金ワイヤーでリードフレーム上にコンタクトをとりパッケージングされた形態でマザーボード、あるいはドーターボード等の配線回路基板に実装する方法では、配線による情報伝達の遅れ、クロストークによる情報伝達エラー等が生ずるという問題が発生していることに起因する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、上記フリップチップ方式、ダイレクトチップアタッチ方式においては、互いの線膨脹係数が異なる半導体素子と上記配線回路基板をダイレクトに電気接続を行うことから、接続部分の信頼性が問題となっている。この対策としては、半導体素子と上記配線回路基板との空隙に液状樹脂材料を注入し硬化させて樹脂硬化体を形成し、電気接続部に集中する応力を上記樹脂硬化体にも分散させることにより接続信頼性を向上させる方法が採られている。しかしながら、上記液状樹脂材料による半導体素子と配線回路基板の間の空隙への充填は、液状樹脂材料の毛細管効果を利用することによって行われるものであるため、液状樹脂材料の粘度を低い値に設定する必要がある。したがって、低粘度の材料を得るために、材料選定の幅が狭まり、低応力効果の高いゴム成分や、信頼性の高いフェノール樹脂等の使用が困難な状況であった。その結果、応力緩和効果の高い樹脂封止を行うことが難しく高信頼性の高いものが得られ難かった。さらに、上記液状樹脂材料は、超低温（−４０℃）での保管が必要であることに加えて、上記半導体素子と配線回路基板との空隙への注入においては注射器で行う必要があり、注入ポジション、注入量コントロールが困難である等の問題を抱えている。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、上記半導体素子と配線回路基板および接続用電極に生ずる応力の緩和効果に優れ高信頼性を有する半導体装置の製法と、上記半導体素子と配線回路基板との空隙に容易に封止樹脂層を形成することができるシート状封止材料の提供をその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、配線回路基板上に、複数の接続用電極部を介して半導体素子が搭載され、上記配線回路基板と半導体素子との間の空隙が封止樹脂層によって封止されてなる半導体装置の封止樹脂層を形成する際に用いられるシート状封止材料であって、上記シート状封止材料が、下記の（Ａ）および（Ｂ）成分を含有するエポキシ樹脂組成物を用いてシート状に形成されたものであり、かつ下記の硬化物特性（Ｘ）を備えているシート状封止材料を第１の要旨とする。
（Ａ）下記の一般式（１）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂。
【化３】
0003947296.tif 000002
（Ｂ）アクリロニトリル結合量が１５〜４０％であるアクリロニトリル−ブタジエン系共重合体。
（Ｘ）２５℃における引張弾性率が３００〜１５０００ＭＰａである。
【０００６】
また、配線回路基板上に、複数の接続用電極部を介して半導体素子が搭載され、上記配線回路基板と半導体素子との間の空隙が封止樹脂層によって封止されてなる半導体装置の製法であって、上記封止樹脂層が、上記シート状封止材料を用いて形成する半導体装置の製法を第２の要旨とする。
【０００７】
すなわち、本発明では、複数の接続用電極部を介在して接続された、配線回路基板と半導体素子との間の空隙に封止樹脂層が形成された半導体装置の製造において、上記封止樹脂層自身の有する硬化物特性（Ｘ）として上記特定範囲の引張弾性率を備えるようなシート状封止材料を用いると、信頼性が高まり、特に半導体素子と配線回路基板との電気的接続が冷熱サイクル下において安定した半導体装置となる。
【０００８】
さらに、本発明者らは、本発明の見出す過程において、上記特定の硬化物特性（Ｘ）を有する封止樹脂層を形成するシート状封止材料として、ビフェニル型エポキシ樹脂と特定のアクリロニトリル−ブタジエン系共重合体とを含有し、場合によりさらに特定のフェノール樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物を用いると、低吸湿性や高接着性においてより優れた封止樹脂層が形成され、結果、吸湿後のベーパーフェーズソルダリング（ＶＰＳ）等のストレス試験に対してさらに安定した電気的接続の付与がなされることを突き止めた。
【０００９】
そして、上記封止樹脂層の形成材料として、上記硬化物特性（Ｘ）を有するシート状封止材料、特に、上記エポキシ樹脂組成物からなるシート状封止材料が好適に用いられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１１】
本発明により製造される半導体装置は、図１に示すように、配線回路基板１の片面に、複数の接続用電極部２および接続用電極部３を介して半導体素子４が搭載されたフェイスダウン構造をとる。そして、上記配線回路基板１と半導体素子４との間に封止樹脂層５が形成されている。
【００１２】
本発明において、接続用電極部とは、周知の電極のみでもよいが、電極とジョイントボール，ジョイントバンプ等の電極に配備される導電体を含む概念である。したがって、一般的に配線回路基板の接続用電極部と半導体素子の接続用電極部とは、両者とも電極のみで連絡されていてもよいが、通常、少なくとも一方が電極とジョイントボール（あるいはジョイントバンプ）からなる電極部であるようにして両者の電極部が連絡される。
【００１３】
したがって、通常の形態では上記配線回路基板１と半導体素子４とを電気的に接続する上記複数の接続用電極部２，３は、予め配線回路基板１面にジョイントボール等が配設されていてもよいし、半導体素子４面にジョイントボール等が配設されていてもよい。さらには、予め配線回路基板１面および半導体素子４面の双方にそれぞれジョイントボール等が配設されていてもよく、また、両者の電極部は電極のみであってもよい。
【００１４】
上記複数の接続用電極部２，３の材質としては、特に限定するものではないが、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、錫、鉛、インジウム、半田およびこれらの合金が使用できる。また、上記接続用電極部の形状としては特に限定されるものではないが、配線回路基板１、半導体素子４の双方の電極部２，３間の封止樹脂を押し出す効果の高いものが望ましく、電極部表面に凹部の少ないものが好ましい。
【００１５】
また、上記配線回路基板１の材質としては、特に限定するものではないが、大別してセラミック基板、プラスチック基板があり、上記プラスチック基板としては、例えば、エポキシガラス基板、ビスマレイミドトリアジン基板、ポリフェニレンエーテル基板等があげられる。
【００１６】
つぎに、本発明により製造される半導体装置の配線回路基板１と半導体素子４との空隙に形成される上記封止樹脂層５について説明する。
【００１７】
本発明において、上記封止樹脂層５形成材料としては、特定の物性を有するシート状封止材料が用いられ、例えば、その成形材料にはエポキシ樹脂組成物が用いられる。
【００１８】
上記エポキシ樹脂組成物は、特定のエポキシ樹脂（Ａ成分）と、特定のアクリロニトリル−ブタジエン系共重合体（Ｂ成分）を用いて得られるものである。
【００１９】
上記特定のエポキシ樹脂（Ａ成分）は、下記の一般式（１）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂であって、このビフェニル型エポキシ樹脂は、グリシジル基を有するフェニル環に、下記のＲ1 〜Ｒ4 で表される炭素数１〜４のアルキル基が付加されたものである。そのため、このビフェニル型エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物によって得られるシート状封止材料は、半導体素子の封止用途において、撥水性および低吸湿性を発揮することができる。
【００２０】
【化４】
0003947296.tif 000003
【００２１】
上記一般式（１）中のＲ1 〜Ｒ4 で表される炭素数１〜４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等の直鎖状または分岐状の低級アルキル基があげられ、特にメチル基が好ましく、上記Ｒ1 〜Ｒ4 は互いに同一であっても異なっていてもよい。なかでも、上記Ｒ1 〜Ｒ4 が全てメチル基である下記の式（３）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂を用いることが特に好適である。
【００２２】
【化５】
0003947296.tif 000004
【００２３】
上記一般式（１）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂としては、エポキシ当量が１７７〜２４０ｇ／ｅｑで、軟化点が８０〜１３０℃のものを用いることが好ましく、なかでも、エポキシ当量が１７７〜２２０ｇ／ｅｑで、軟化点が８０〜１２０℃のものを用いること特に好ましい。
【００２４】
本発明のシート状封止材料の形成材料であるエポキシ樹脂組成物の全有機成分中における上記ビフェニル型エポキシ樹脂（Ａ成分）の配合割合は、特に１０〜９６重量％（以下「％」と略す）の範囲が好ましく、なかでも２０〜９４％の範囲が好適である。すなわち、上記ビフェニル型エポキシ樹脂（Ａ成分）の配合割合が１０％未満であれば、半導体素子の封止用途において、撥水性および低吸湿性が発揮され難く、逆に、９６％を超えると得られるシート状封止材料自身が脆くなり、取り扱いが容易でなくなるからである。
【００２５】
本発明のシート状封止材料の形成材料においては、上記ビフェニル型エポキシ樹脂（Ａ成分）に、これ以外の他のエポキシ樹脂、例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂を、単独でもしくは２種以上併せて用いることもできる。なお、このように他のエポキシ樹脂を併用する場合には、上記ビフェニル型エポキシ樹脂（Ａ成分）の配合量を、エポキシ樹脂成分全体の２０％以上となるように設定することが好ましく、なかでも、５０％以上となるように設定することがより好ましい。
【００２６】
また、上記エポキシ樹脂組成物には、必要によりエポキシ樹脂の硬化剤を配合することができる。このような硬化剤としては、特に限定するものではなく通常用いられている各種硬化剤、例えば、フェノール樹脂、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等の酸無水物、アミン化合物等があげられ、信頼性の点から、特にフェノール樹脂が好適に用いられる。なかでも、接着性等の点から、ノボラック型フェノール樹脂を用いることがより好ましい。そして、より一層良好な接着力、吸湿性等の点から、特に下記の一般式（２）で表されるフェノール樹脂を用いることが好適である。
【００２７】
【化６】
0003947296.tif 000005
【００２８】
上記一般式（２）中の繰り返し数ｍは、０または正の整数を示すが、特にｍは０〜１０の整数であることが好ましく、なかでもｍは０〜８の整数であることがより好適である。
【００２９】
上記一般式（２）で表されるフェノール樹脂は、例えば、アラルキルエーテルとフェノールとを、フリーデルクラフツ触媒で反応させることにより得られる。
【００３０】
上記フェノール樹脂としては、特に、水酸基当量が１４７〜２５０ｇ／ｅｑ、軟化点が６０〜１２０℃のものが好ましく、なかでも、水酸基当量が１４７〜２２０ｇ／ｅｑ、軟化点が６０〜１１０℃のものが好適である。
【００３１】
上記フェノール樹脂（Ｃ成分）のビフェニル型エポキシ樹脂（Ａ成分）に対する配合割合は、ビフェニル型エポキシ樹脂（Ａ成分）中のエポキシ基１当量当たり、上記フェノール樹脂（Ｃ成分）中の水酸基が０．７〜１．３当量となるように配合することが好適であり、なかでも０．９〜１．１当量となるように配合することがより好適である。
【００３２】
本発明のシート状封止材料の形成材料であるエポキシ樹脂組成物には、上記エポキシ樹脂の硬化剤の他に、さらに硬化促進剤を配合することもできる。このような硬化促進剤としては、従来からエポキシ樹脂の硬化促進剤として知られている種々の硬化促進剤が使用可能であり、例えば、アミン系、リン系、ホウ素系、リン−ホウ素系等の硬化促進剤があげられる。なかでも、トリフェニルホスフィン、ジアザビシクロウンデセン等が好適である。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００３３】
上記ビフェニル型エポキシ樹脂（Ａ成分）とともに用いられるアクリロニトリル−ブタジエン系共重合体（Ｂ成分）としては、アクリロニトリル共重合体（ＮＢＲ）の含有量が１００％である場合のみならず、このＮＢＲに他の共重合成分が含まれている場合をも含む広い意味での共重合体をいう。他の共重合成分としては、例えば、水添アクリロニトリル−ブタジエンゴム、アクリル酸、アクリル酸エステル、スチレン、メタクリル酸等があげられ、なかでも、金属、プラスチックとの接着力に優れる等の点で、アクリル酸、メタクリル酸が好適である。すなわち、アクリロニトリル−ブタジエン−メタクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体が好適に用いられる。また、上記ＮＢＲにおけるアクリロニトリルの結合量は、１５〜４０％のものを用いる必要がある。
【００３４】
本発明のシート状封止材料の形成材料であるエポキシ樹脂組成物の全有機成分中における上記アクリロニトリル−ブタジエン系共重合体（Ｂ成分）の配合割合は、特に２〜６０％の範囲が好ましく、なかでも３〜５０％の範囲が好適である。すなわち、上記アクリロニトリル−ブタジエン系共重合体（Ｂ成分）の配合割合が２％未満であれば、半導体素子の封止用途において、冷熱サイクル下、高温高湿下の各ストレス試験において、優れた耐久性を発揮することが困難であり、逆に、６０％を超えると高温下での固着力が低下する傾向がみられるからである。
【００３５】
本発明のシート状封止材料の形成材料であるエポキシ樹脂組成物には、上記Ａ成分、硬化剤、Ｂ成分とともに、必要に応じて他の材料（有機材料、無機材料）を適宜配合することもできる。上記有機材料としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、表面調整剤、酸化防止剤等があげられ、無機材料としては、アルミナ、シリカ、窒化珪素等の各種無機質充填剤、銅、銀、アルミニウム、ニッケル、半田等の金属粒子、その他、顔料、染料等があげられる。上記無機材料の配合割合は、特に限定されるものではないが、全配合物（エポキシ樹脂組成物全体）中の８５％以下に設定することが好ましく、より好ましくは８０％以下である。すなわち、上記配合割合を超えて多量に配合すると、半導体素子の電極と配線回路基板の電極との電気的接合が良好に行われなくなり不都合が生じ易くなるからである。
【００３６】
本発明のシート状封止材料は、例えば、つぎのようにして製造することができる。まず、上記ビフェニル型エポキシ樹脂（Ａ成分）、アクリロニトリル−ブタジエン系共重合体（Ｂ成分）の各成分を所定量配合し、これに必要に応じて各種成分、例えば、硬化剤、硬化促進剤、各種充填剤等を所定量配合したエポキシ樹脂組成物を調製する。そして、このエポキシ樹脂組成物を、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル等の溶剤に混合溶解し、この混合溶液を離型処理したポリエステルフィルム等の基材フィルム上に塗布する。つぎに、この塗布した基材フィルムを５０〜１６０℃で乾燥させ、トルエン等の溶剤を除去することにより、上記基材フィルム上に目的とするシート状封止材料を製造することができる。また、他の方法として、トルエン等の溶剤を用いることなく加熱溶融押し出しすることによっても、目的とするシート状封止材料を製造することができる。このような封止材料は、通常、ゴム成分等のチクソトロピー付与剤を封止材料中に混合しておき、加熱硬化時の熱時流動性を抑制しておくよう工夫されるのが一般的である。
【００３７】
このようにして得られたシート状封止材料としては、つぎのような特性、すなわち、ゲルタイムが１７５℃で１０〜１２０秒である特性を有することが好ましい。なお、上記ゲルタイムは１７５℃の熱板上にて測定した値である。
【００３８】
このようにして得られる本発明のシート状封止材料を硬化してなる硬化物は、例えば、つぎのようにして製造することができる。すなわち、上記方法により得られたシート状封止材料を１００〜２２５℃、好ましくは１２０〜２００℃で、３〜３００分間、好ましくは５〜１８０分間加熱硬化することにより、目的とする硬化物を製造することができる。なお、上記硬化条件は、後述の半導体装置の製法における封止樹脂層の形成時の加熱硬化条件と同様である。
【００３９】
そして、得られた硬化物は、つぎのような硬化物特性（Ｘ）を備えていなければならない。
（Ｘ）２５℃における引張弾性率が３００〜１５０００ＭＰａである。
【００４０】
より好ましくは２５℃における引張弾性率が５００〜１２０００ＭＰａ、特に好ましくは１０００〜１００００ＭＰａである。このような範囲に設定することにより、冷熱サイクル下において、半導体素子、配線回路基板、接続用電極部にかかる応力をバランスよく緩和することができる。すなわち、２５℃における引張弾性率が３００ＭＰａ未満では、接続用電極部にクラックが発生し易くなり、２５℃における引張弾性率が１５０００ＭＰａを超えると、半導体素子にクラックが発生し易くなるからである。
【００４１】
なお、上記２５℃における引張弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ  ６９００に準じて測定される値であって、具体的には、万能引張試験機（オートグラフ、島津製作所社製）によって測定される。
【００４２】
本発明により製造される半導体装置は、先に述べたように、配線回路基板上に、複数の接続用電極部を介して半導体素子が搭載され、上記配線回路基板と半導体素子との間の空隙が封止樹脂層によって封止されたフェイスダウン構造を有するものであって、このような半導体装置の製法の一例を以下に説明するが、これに限定するものではない。
【００４３】
まず、図２に示すように、複数の球状の接続用電極部２が設けられた配線回路基板１上に、上記接続用電極部２を介して固形のシート状封止材料１０を載置する。ついで、図３に示すように、上記シート状封止材料１０上の所定位置に、接続用電極部３が設けられた半導体素子４を配置し、加熱および加圧することによって、上記両接続用電極部２，３間の電気接続およびシート状封止材料１０の硬化を行い、配線回路基板１と半導体素子４の電気的接続および固着を完了する。
【００４４】
上記シート状封止材料１０の大きさとしては、上記搭載される半導体素子４の大きさ（面積）により適宜に設定され、通常、半導体素子４の大きさ（面積）とほぼ同じに設定することが好ましい。
【００４５】
また、上記シート状封止材料１０の厚みは、特に限定されるものではないが、半導体素子４と配線回路基板１との空隙を充填し、かつ、接続用電極部２，３間の電気的接続を妨げないように適宜に設定することができ、通常、５〜２００μｍ、好ましくは１０〜１２０μｍに設定される。
【００４６】
また、上記半導体装置の製造方法において、上記シート状封止材料１０を加熱溶融して溶融状態とする際の加熱温度としては、半導体素子４および配線回路基板１の耐熱性および接続用電極部２，３の融点、さらに、シート状封止材料１０の軟化点、耐熱性等を考慮して適宜に設定されるものである。そして、加熱方法としては、赤外線リフロー炉、乾燥機、温風機、熱板等があげられる。
【００４７】
さらに、上記溶融状態とした封止材料を上記半導体素子４と上記配線回路基板１との間の空隙内に充填する際には、上記のように加圧することが好ましく、その加圧条件としては、接続用電極部２，３の材質および個数等や、温度によって適宜に設定されるが、具体的には０．０１〜０．５ｋｇｆ／個の範囲に設定され、好ましくは０．０２〜０．３ｋｇｆ／個の範囲に設定される。
【００４８】
そして、上記のようにして製造された半導体装置において、半導体素子４の大きさは、通常、幅２〜２０ｍｍ×長さ２〜３０ｍｍ×厚み０．１〜２ｍｍに設定される。また、半導体素子４を搭載する配線回路が形成された配線回路基板１の大きさは、通常、幅１０〜７０ｍｍ×長さ１０〜７０ｍｍ×厚み０．０５〜３．０ｍｍに設定される。そして、溶融した封止用樹脂が充填される、半導体素子４と配線回路基板１の空隙の両者間の距離は、通常、５〜２００μｍである。
【００４９】
上記シート状封止材料を用いて封止することにより形成された封止樹脂層５は、先に述べたように、下記の硬化物特性（Ｘ）を備えていなければならない。より好ましくは２５℃における引張弾性率が５００〜１２０００ＭＰａ、特に好ましくは１０００〜１００００ＭＰａである。
（Ｘ）２５℃における引張弾性率が３００〜１５０００ＭＰａである。
【００５０】
さらに、上記硬化物特性に加えて、上記封止樹脂層５としては、吸水率が１．５％以下であることが好ましい。より好ましくは吸水率が１．２％以下である。また、上記封止樹脂層５に含まれるイオン性不純分（例えば、Ｎａ+ ，Ｋ+ ，ＮＨ3 + ，Ｃｌ- ，ＳＯ4 2-）が各５０ｐｐｍ以下であることが好ましい。上記吸水率の測定は、その硬化物を８５℃×８５％ＲＨで１６８時間放置した後、微量水分測定器（平沼水分測定装置ＡＱ−５、平沼産業社製）にて行った。また、上記イオン性不純分の測定は、硬化物を粉砕し、１２１℃の純水にて２４時間抽出し、イオンクロマトグラフィーによって測定した。
【００５１】
本発明により製造される半導体装置において、シート状封止材料を介して、半導体素子と配線回路基板の両電極部を当接させ、上記シートを加熱して、好ましくは加熱とともに加圧して硬化させることは前述のとおりである。
【００５２】
上記加圧は、好ましくは半田等の接続用電極部を偏平化しつつ、または偏平化した後、封止用樹脂を硬化させる。
【００５３】
このとき、一般的には、上記接続用電極部を構成する材料としては、熱時流動可能な材料、例えば、半田により形成される。そして、封止用樹脂であるシート状封止材料硬化後は、好ましくは接続用電極部を構成する半田を溶融させるために、上記半導体素子と配線回路基板の接着体は２１５℃程度に加温され、本発明の半導体装置とするのが一般的である。上記シート状封止材料硬化後に、接続用電極部を構成する半田等の材料をこのように溶融させる工程は、先に述べた製法において述べていないが、本願においては通常行われるものである。
【００５４】
本発明によるシート状封止材料を用いた封止では、たいていの場合、つぎに示すことが言える。
【００５５】
すなわち、接続用電極部として半田を用いた場合には、フラックスが無くても、前記の半導体素子電極部と配線回路基板電極部（ランド部）の両者の溶融・結合が好適に行われるのが一般的である。
【００５６】
上記理由は明らかではないが、前記半導体素子と配線回路基板の接合体が得られた段階では、接続用電極部である半田の周りは、たいていの場合、硬化樹脂で覆われて酸素と遮断された状態となっていること、および電極部の圧力による前記の偏平化時に半田表面にクラックが生じて半田の地肌表面（酸化されていない面）が露出しているためではないかと考えられる。また、極微量の塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方を含有するシート状封止材料、例えば、エポキシ樹脂組成物よりなるシートを用いた場合には、これら塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方が半田製の接続用電極部表面に形成する酸化膜除去に効果があり、この酸化膜が除去されるためではないかと考えられる。ついで、このような環境下で、２１５℃程度に加温することにより、上述の半導体素子電極部および配線回路基板電極部の両電極部が溶融する。
【００５７】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００５８】
まず、実施例に先立って、下記に示す各成分を準備した。
【００５９】
〔エポキシ樹脂ａ１〕
下記の構造式で表されるビフェニル型エポキシ樹脂
【００６０】
【化７】
0003947296.tif 000006
【００６１】
〔エポキシ樹脂ａ２〕
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量：１９５ｇ／ｅｑ、融点：８０℃）
【００６２】
〔アクリロニトリル−ブタジエン系共重合体ｂ１〕
アクリロニトリル−ブタジエン−メタクリル酸共重合体〔ムーニー粘度：５０、結合アクリロニトリル含量：３０％、結合カルボキシル基量：０．０５ｅｐｈｒ（ゴム１００ｇ当たりのモル数）〕
【００６３】
〔アクリロニトリル−ブタジエン系共重合体ｂ２〕
アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体（ムーニー粘度：８０、結合アクリロニトリル含量：２０％、結合カルボキシル基量：０．０２ｅｐｈｒ）
【００６４】
〔硬化剤ｃ１〕
下記の構造式で表されるフェノール樹脂（水酸基当量：１７５ｇ／ｅｑ、軟化点７５℃）
【００６５】
【化８】
0003947296.tif 000007
【００６６】
〔硬化剤ｃ２〕
フェノールノボラック樹脂（水酸基当量：１０５ｇ／ｅｑ、軟化点６０℃）
【００６７】
〔硬化促進剤〕
トリフェニルホスフィン
【００６８】
〔無機質充填剤〕
球状シリカ（平均粒径：３μｍ、最大粒径：３０μｍ）
【００６９】
【実施例１〜１０、比較例１〜７】
下記の表１〜表３に示す各成分を、同表に示す割合で配合しエポキシ樹脂組成物を調製した。このエポキシ樹脂組成物をトルエンに混合溶解し、この混合溶液を離型処理したポリエステルフィルム上に塗布した。つぎに、上記混合溶液を塗布したポリエステルフィルムを１２０℃で乾燥させ、トルエンを除去することにより、上記ポリエステルフィルム上に目的とする厚み１００μｍのシート状封止材料を作製した。
【００７０】
【表１】
0003947296.tif 000008
【００７１】
【表２】
0003947296.tif 000009
【００７２】
【表３】
0003947296.tif 000010
【００７３】
このようにして得られた各実施例および比較例のシート状封止材料を用い、前述の半導体装置の製法に従って半導体装置を製造した。すなわち、図２に示すように、接続用電極部２（材質：半田、融点：１８３℃、形状：直径１５０μｍ×高さ３０μｍの円柱形）が設けられた配線回路基板１（厚み１ｍｍのガラスエポキシ基板）上に、上記シート状封止材料１０を載置した後、図３に示すように、上記シート状封止材料１０上の所定の位置に、接続用電極部３（材質：半田、融点：２９９℃、形状：直径１２０μｍ×高さ９０μｍの球形）が設けられた半導体素子４（厚み：３５０μｍ、大きさ：１３ｍｍ×９ｍｍ）を載置した。その後、加熱温度１５０℃×荷重０．１ｋｇｆ×電極個数×１分の条件でシート状封止材料を加熱溶融して、配線回路基板１と半導体素子４との空隙内に溶融状態の樹脂を充填して仮固着するとともに、双方の接続用電極部２，３を電気接続した。その後、上記樹脂を熱硬化（条件：１５０℃×６０分）および接続用電極部２を溶融（条件：２５０℃×３０秒）させることにより、図１に示すように、上記空隙が封止樹脂層５で樹脂封止された半導体装置を各例８個ずつ作製した。
【００７４】
得られた半導体装置について、初期の通電試験を行い、さらに、その半導体装置を各例４個ずつ用いて、サーマルショックテスト〔ＴＳＴ試験（条件：−５５℃×５分⇔１２５℃×５分）５００サイクルを行った（各例４個ずつ）後に、通電試験および半導体素子のクラックの有無検査を行い、その結果を下記の表４〜表６に示した。
【００７５】
また、上記ＴＳＴ試験を行わなかった各例４個のサンプルについて、３０℃×６０％ＲＨの環境下で１６８時間吸湿させた後、ＶＰＳ（vapor phase soldering)（２１５℃×９０秒）を行った後、通電試験を行った。その結果を下記の表４〜表６に併せて示した。
【００７６】
一方、上記各実施例および比較例で得られたシート状封止材料のみを１５０℃×６０分の条件で加熱し、シート状硬化物を得た。この各シート状硬化物の２５℃における引張弾性率を、万能引張試験機（オートグラフ、島津製作所社製）を用いて測定した。これらの結果を下記の表４〜表６に併せて示した。
【００７７】
【表４】
0003947296.tif 000011
【００７８】
【表５】
0003947296.tif 000012
【００７９】
【表６】
0003947296.tif 000013
【００８０】
上記表４〜表６の結果、実施例品に関しては、初期の通電チェックおよび、ＴＳＴ試験後の通電試験、ＴＳＴ試験後の半導体チップクラック状態、吸湿ＶＰＳ後の通電試験の各試験の全てにおいて不良が全く発生しなかったことが確認された。これに対して、比較例品は、上記いずれかの試験において、不良が発生していることが確認された。このことから、実施例品は比較例品に対して、初期通電や、ＴＳＴ試験および吸湿ＶＰＳ等のストレス試験に対して安定した通電を確保していることが明らかである。
【００８１】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、複数の接続用電極部を介在して接続された、配線回路基板と半導体素子との間の空隙に封止樹脂層が形成された半導体装置の製造に際して、前記特定範囲の引張弾性率を有する硬化物特性（Ｘ）を備えた封止樹脂層を形成するシート状封止材料が用いられる。このため、上記配線回路基板と半導体素子および上記接続用電極部に生じる応力が緩和され接続信頼性の高いものが得られ、特に半導体素子と配線回路基板との電気的接続が冷熱サイクル下において安定化する。
【００８２】
そして、上記特定の硬化物特性（Ｘ）を有する封止樹脂層を形成するシート状封止材料として、ビフェニル型エポキシ樹脂と特定のアクリロニトリル−ブタジエン系共重合体とを含有し、場合によりさらに特定のフェノール樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物を用いると、低吸湿性や高接着性においてより優れた封止樹脂層が形成され、結果、吸湿後のベーパーフェーズソルダリング（ＶＰＳ）等のストレス試験に対してさらに安定した電気的接続の付与がなされる。
【００８３】
上記封止樹脂層の形成材料である、上記硬化物特性（Ｘ）を有するシート状封止材料として、特に、上記エポキシ樹脂組成物からなるシート状封止材料を用いることが、上記空隙部分の樹脂封止を容易にして、半導体装置の製造効率が著しく向上するため、好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の半導体装置の一例を示す断面図である。
【図２】  半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図３】  半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【符号の説明】
１  配線回路基板
２  接続用電極部
３  接続用電極部
４  半導体素子
５  封止樹脂層
１０  シート状封止材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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