(57)【要約】【課題】フラックス残渣を少なくしながら、良好なはんだ接合が得られるようにする。【解決手段】フラックスを、分子量３００以下の第１グリコール系多価アルコールと、分子量６００以上の第２グリコール系多価アルコールとを含むものとする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子量３００以下の第１グリコール系多価アルコールと、分子量６００以上の第２グリコール系多価アルコールとを含むことを特徴とするフラックス。
【請求項２】
前記第１グリコール系多価アルコールは、分子量２００以上のポリエチレングリコールであり、
前記第２グリコール系多価アルコールは、分子量１０００以下のポリエチレングリコールであることを特徴とする、請求項１に記載のフラックス。
【請求項３】
前記第１グリコール系多価アルコールは、テトラエチレングリコールであり、
前記第２グリコール系多価アルコールは、分子量１０００以下のポリエチレングリコールであることを特徴とする、請求項１に記載のフラックス。
【請求項４】
前記第１グリコール系多価アルコールを前記第２グリコール系多価アルコールよりも多く含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフラックス。
【請求項５】
前記第１グリコール系多価アルコール及び前記第２グリコール系多価アルコールの含有量が８０％以上であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフラックス。
【請求項６】
有機酸又は有機酸無水物を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフラックス。
【請求項７】
半導体チップ又は半導体パッケージと回路基板とを、請求項１〜６のいずれか１項に記載のフラックスを用い、ＳｎＡｇ系はんだをリフローさせて接合する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体チップ又は前記半導体パッケージと前記回路基板との接合部分の複数の端子の間隔が１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項７に記載の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、フラックス及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体チップ又は半導体パッケージと回路基板とをはんだ接合する際にフラックスが用いられている。
このフラックスとしては、例えば松脂を主成分としたロジン系のフラックス、あるいは、塩素等のハロゲンを含む水溶性のフラックスなどが使用されている。
そして、例えばＩＰＡ等の有機溶剤を用いた洗浄、あるいは、水洗浄によって、はんだ接合した後のフラックス残渣を除去している。
【０００３】
しかしながら、例えば半導体チップ又は半導体パッケージと回路基板との接合部分の端子や電極が微細化し、これらの間隔も狭くなってきて、フラックス残渣を除去するのが難しくなってきている。
また、上述のロジン系のフラックスや水溶性のフラックスを用いる場合、フラックス成分やフラックス残渣によって、例えば基板上の電極間に設けられている絶縁膜にハロゲン等が混入し、絶縁膜が膨潤し、剥離してしまうおそれがあり、また、イオンマイグレーションによって絶縁膜の絶縁性が低下してしまうおそれもある。
【０００４】
なお、フラックスの材料に多価アルコールを用いる技術もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−８３８０９号公報
【特許文献２】特開２００４−１０３０号公報
【特許文献３】特開平５−２４５６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、フラックス残渣によって、絶縁膜が膨潤し、剥離してしまうのを防止し、また、イオンマイグレーションによって絶縁膜の絶縁性が低下してしまうのを防止するために、フラックスの材料に多価アルコールを用いることが考えられる。
また、フラックス残渣を少なくするために、分子量の低い多価アルコールを用いることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、分子量の低い多価アルコールを用いると、良好なはんだ接合が得られない。
そこで、フラックス残渣を少なくしながら、良好なはんだ接合が得られるようにしたい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本フラックスは、分子量３００以下の第１グリコール系多価アルコールと、分子量６００以上の第２グリコール系多価アルコールとを含む。
本半導体装置の製造方法は、半導体チップ又は半導体パッケージと回路基板とを、上述のフラックスを用い、ＳｎＡｇ系はんだをリフローさせて接合する工程を含む。
【発明の効果】
【０００９】
したがって、本フラックス及び半導体装置の製造方法によれば、フラックス残渣を少なくしながら、良好なはんだ接合が得られるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態にかかるフラックスを用いた半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図２】本実施形態にかかるフラックスを用いた半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態にかかるフラックスを用いた半導体装置の製造方法による効果を説明するための模式的断面図であって、（Ｂ）は（Ａ）の符号Ｘで示す部分を拡大して示している。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態にかかるフラックスを用いた半導体装置の製造方法及びその効果を説明するための模式的断面図であって、（Ｂ）は（Ａ）の符号Ｘで示す部分を拡大して示している。
【図５】実施例１〜２５のフラックスを構成する第１成分及び第２成分、有機酸等の添加の有無、体積比、平均分子量、並びに、はんだ付け性及びフラックス残渣の評価結果を示す図である。
【図６】実施例２６〜４８のフラックスを構成する第１成分及び第２成分、有機酸等の添加の有無、体積比、平均分子量、並びに、はんだ付け性及びフラックス残渣の評価結果を示す図である。
【図７】比較例１〜５のフラックスを構成する第１成分及び第２成分、有機酸等の添加の有無、体積比、平均分子量、並びに、はんだ付け性及びフラックス残渣の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかるフラックス及び半導体装置の製造方法について、図１〜図７を参照しながら説明する。
本実施形態にかかるフラックスは、例えばＬＳＩチップなどの半導体チップ又は半導体パッケージと回路基板とをはんだ接合して、即ち、はんだバンプを用いてフリップチップ接合して、回路基板上に半導体チップ又は半導体パッケージを実装することで半導体装置を製造する際に用いられるはんだ付け用フラックスである。なお、半導体チップを半導体素子ともいう。また、回路基板を回路配線基板ともいう。
【００１２】
ここで、フラックスは、はんだ（例えばはんだバンプ）の表面の酸化膜やはんだ接合される電極（例えば基板上の電極パッド）の表面の酸化膜を還元する作用を有するものである。
本実施形態のフラックスは、分子量（平均分子量）３００以下の第１グリコール系多価アルコールと、分子量（平均分子量）６００以上の第２グリコール系多価アルコールとを含む。
【００１３】
本実施形態では、分子量３００以下の第１グリコール系多価アルコールは、例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、テトラエチレングリコール（ＴＥＧ）である。ここで、ポリエチレングリコールは、分子量２００以上３００以下であり、常温で液体である。また、テトラエチレングリコールは、分子量１９４であり、常温で液体である。
また、分子量６００以上の第２グリコール系多価アルコールは、例えば、ポリエチレングリコールである。ここで、ポリエチレングリコールは、分子量６００以上１０００以下であり、常温で液体である。
【００１４】
例えば、第１グリコール系多価アルコールを、分子量２００以上３００以下のポリエチレングリコールとし、第２グリコール系多価アルコールを、分子量６００以上１０００以下のポリエチレングリコールとすれば良い。また、例えば、第１グリコール系多価アルコールを、分子量１９４のテトラエチレングリコールとして、第２グリコール系多価アルコールを、分子量６００以上１０００以下のポリエチレングリコールとしても良い。
【００１５】
本実施形態では、フラックスは、その主成分（主剤）として、分子量３００以下の第１グリコール系多価アルコール（第１液）と、分子量６００以上の第２グリコール系多価アルコール（第２液）とを含み、これらの２種類の成分を混合したものである。
つまり、フラックスの材料を、分子量３００以下の第１グリコール系多価アルコール、即ち、分子量の低い多価アルコールと、分子量６００以上の第２グリコール系多価アルコール、即ち、分子量の高い多価アルコールとを混合した混合物（混合液；組成物）としている。
【００１６】
このように、フラックスの材料を、分子量の低い多価アルコールと分子量の高い多価アルコールとを混合した混合物としているのは、以下の理由による。
例えば半導体チップ又は半導体パッケージと回路基板との接合部分の端子や電極が微細化し、これらの間隔も狭くなってきて、フラックス残渣を除去するのが難しくなってきている。
【００１７】
例えば、半導体チップ又は半導体パッケージに備えられる複数の端子の間隔（ピッチサイズ）、あるいは、回路基板に備えられる複数の電極の間隔（ピッチサイズ）が、約２００μｍ以上であったのが、約１００〜約２００μｍ程度、さらには、約１００μｍ以下となってきている。
このように、ピッチサイズが狭くなって、端子間又は電極間の隙間が狭くなってくると、従来のロジン系のフラックスや水溶性のフラックスを用いた場合、はんだ付け実装後に、例えばＩＰＡ等の有機溶剤による洗浄や水洗浄を行なっても、フラックス残渣を完全に除去するのは難しくなってくる。
【００１８】
また、従来のロジン系のフラックスや水溶性のフラックスを用いる場合、フラックス成分やフラックス残渣によって、例えば基板上の電極間に設けられている絶縁膜にハロゲン等が混入し、絶縁膜が膨潤し、剥離してしまうおそれがある。
また、フラックス残渣を起点としたイオンマイグレーションによって絶縁膜の絶縁性（絶縁抵抗）が低下してしまうおそれもある。
【００１９】
そこで、フラックス残渣によって、絶縁膜が膨潤し、剥離してしまうのを防止し、また、イオンマイグレーションによって絶縁膜の絶縁性が低下してしまうのを防止するために、フラックスの材料に、ハロゲン等を含まない多価アルコールを用いることが考えられる。
また、フラックス残渣を少なくするために、分子量の低い多価アルコールを用いることが考えられる。
【００２０】
しかしながら、分子量の低い多価アルコールを用いると、良好なはんだ接合が得られない。
つまり、分子量の低い多価アルコールのみを用いると、フラックス残渣を少なくすることができる一方、はんだ付け性（はんだ濡れ性）が劣るものとなり、良好なはんだ接合が得られない。
【００２１】
これに対し、分子量の高い多価アルコールのみを用いると、はんだ付け性が優れるものとなり、良好なはんだ接合が得られる一方、フラックス残渣が多くなる。
そこで、上述のように、フラックスの材料を、分子量の低い多価アルコールと分子量の高い多価アルコールとを混合した混合物としている。
これにより、フラックス残渣を少なくすることができ、かつ、はんだ付け性が優れるものとなり、良好なはんだ接合が得られるようにすることができる。
【００２２】
例えば、フラックスを分子量の低い多価アルコールのみからなるものとする場合と比較して、良好なはんだ接合が得られるようにすることができる。また、例えば、フラックスを分子量の高い多価アルコールのみからなるものとする場合と比較して、フラックス残渣を少なくすることができ、例えばアンダーフィル等の充填性を良くすることができる。
ここで、分子量の低い多価アルコールは、揮発点が低くなり、分子量の高い多価アルコールは、揮発点が高くなる。
【００２３】
そこで、分子量の低い多価アルコールの揮発点が、はんだのリフロー温度よりも低くなり、かつ、分子量の高い多価アルコールの揮発点が、はんだのリフロー温度よりも高くなるようにするのが好ましい。
ここで、はんだのリフロー温度とは、はんだ接合の際にはんだをリフロー（溶融）させるための温度であって、はんだの融点よりも高い温度である。なお、はんだのリフロー温度を、接合温度、はんだ付け温度、加熱温度ともいう。
【００２４】
本実施形態では、はんだ接合にＳｎＡｇ系はんだを用いる。このため、はんだのリフロー温度は、ＳｎＡｇ系はんだの融点（約２１７℃）よりも高い温度、例えば３００℃〜３８０℃程度の温度である。
この場合、分子量の低い多価アルコールの揮発点が、ＳｎＡｇ系はんだのリフロー温度よりも低くなり、かつ、分子量の高い多価アルコールの揮発点が、ＳｎＡｇ系はんだのリフロー温度よりも高くなるようにするのが好ましい。つまり、第１グリコール系多価アルコールは、揮発点がＳｎＡｇ系はんだのリフロー温度よりも低くなり、第２グリコール系多価アルコールは、揮発点がＳｎＡｇ系はんだのリフロー温度よりも高くなるようにするのが好ましい。
【００２５】
これにより、はんだ接合する際に、はんだのリフロー温度まで加熱すると、分子量の低い多価アルコールの多くは揮発するため、フラックス残渣が少なくなる一方、分子量の高い多価アルコールの多くは揮発せずに残って還元作用を発揮するため、はんだ付け性が優れるものとなり、良好なはんだ接合が得られることになる。
また、上述のように、フラックスの材料を、分子量の低い多価アルコールと分子量の高い多価アルコールとを混合した混合物としており、フラックス残渣の要因となるロジン、チクソ剤、活性剤成分の１種であるアミン塩などを混合していない。
【００２６】
このため、フラックス残渣量を少なくすることができる。また、フラックスの材料に、例えば基板上の電極間に設けられている絶縁膜（例えばレジスト）に対して有害な成分（例えばハロゲンやアミン塩等）が含まれていないため、フラックス残渣があったとしても、絶縁膜が膨潤し、剥離してしまうのを防止し、また、イオンマイグレーションによって絶縁膜の絶縁性が低下してしまうのを防止することができる。
【００２７】
また、フラックス残渣を少なくすることができるため、例えば水洗浄によってフラックス残渣を完全に除去することが可能である。つまり、例えば水洗浄によってフラックス残渣を完全に除去することができる程度に、フラックス残渣を少なくすることが可能である。
また、例えば、分子量の低い多価アルコールと分子量の高い多価アルコールの混合割合やはんだ接合の際のリフロー温度等によって、フラックス残渣をなくすことも可能であり、この場合、無洗浄接合が可能となる。
【００２８】
ところで、第１グリコール系多価アルコールを第２グリコール系多価アルコールよりも多く含むものとするのが好ましい。例えば、フラックスにおける低分子量の第１グリコール系多価アルコールの組成比（体積比）を約５０％（約５０ｖｏｌ％）よりも大きくするのが好ましい。
これにより、フラックス残渣をより少なくすることができ、例えば、無洗浄でフラックス残渣がなくなるようにすること、あるいは、水洗浄でフラックス残渣がなくなるようにすることが可能である。
【００２９】
このように、フラックス残渣の要因となる高分子量の第１グリコール系多価アルコールの混合比を少量とすることによって、はんだ付け性を損なうことなく、フラックス残渣をより少なくすることができる。このようにしてフラックス残渣をより少なくすることで、例えばアンダーフィル等の充填性をより良くすることができる。
また、例えば、フラックスにおける低分子量の第１グリコール系多価アルコールと高分子量の第２グリコール系多価アルコールの平均分子量を約６００よりも低くするのが好ましい。また、例えば、フラックスにおける低分子量の第１グリコール系多価アルコールの組成比（体積比）を約５０％（約５０ｖｏｌ％）よりも大きくし、かつ、フラックスにおける低分子量の第１グリコール系多価アルコールと高分子量の第２グリコール系多価アルコールの平均分子量を約６００よりも低くするのが好ましい。
【００３０】
これにより、フラックス残渣をより少なくすることができ、例えば、無洗浄でフラックス残渣がなくなるようにすること、あるいは、水洗浄でフラックス残渣がなくなるようにすることが可能である。
ところで、本実施形態では、フラックスを、分子量３００以下の第１グリコール系多価アルコールと、分子量６００以上の第２グリコール系多価アルコールとによって構成されるものとしているが、これに限られるものではない。
【００３１】
例えば、微量の有機酸又は有機酸無水物を添加しても良い。つまり、フラックスを、分子量３００以下の第１グリコール系多価アルコール及び分子量６００以上の第２グリコール系多価アルコールを含み、さらに、有機酸又は有機酸無水物を含むものとしても良い。これにより、はんだの濡れ性を良くすることができ、はんだ付け性を向上させることができる。
【００３２】
この場合、フラックスは、分子量３００以下の第１グリコール系多価アルコールと、分子量６００以上の第２グリコール系多価アルコールと、有機酸又は有機酸無水物とによって構成されることになる。
ここで、有機酸は、例えば、こはく酸、セバシン酸、アジピン酸、Ｌ−グルタミン酸、グルタル酸、ステアリン酸、パルミチン酸、アビエチン酸、マロン酸、安息香酸、カルボン酸等である。また、有機酸無水物は、例えば、無水こはく酸などのこれらの有機酸の無水物である。なお、基板表面上に設けられている絶縁膜の剥離等が生じるのを防止するために、有機酸はアミン塩を含まないものとするのが好ましい。
【００３３】
ここで、フラックスの主成分を第１グリコール系多価アルコール及び第２グリコール系多価アルコールとする場合、フラックスにおける第１グリコール系多価アルコール及び第２グリコール系多価アルコールの含有量は約８０％以上とするのが好ましい。つまり、第１グリコール系多価アルコール及び第２グリコール系多価アルコールを体積比で約８０％以上含む材料をフラックスに用いるのが好ましい。
【００３４】
例えば、上述の実施形態のように、フラックスを、分子量３００以下の第１グリコール系多価アルコールと、分子量６００以上の第２グリコール系多価アルコールとによって構成する場合、フラックスにおける第１グリコール系多価アルコール及び第２グリコール系多価アルコールの含有量は約１００％である。
また、この変形例のように、フラックスを、分子量３００以下の第１グリコール系多価アルコールと、分子量６００以上の第２グリコール系多価アルコールと、有機酸又は有機酸無水物とによって構成する場合、フラックスにおける第１グリコール系多価アルコール及び第２グリコール系多価アルコールの含有量（主成分含有量）は約８０％以上とするのが好ましい。
【００３５】
次に、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。
本実施形態の半導体装置の製造方法は、半導体チップ又は半導体パッケージと回路基板とを、上述のフラックスを用い、ＳｎＡｇ系はんだをリフローさせて接合する工程を含む。
【００３６】
特に、半導体チップ又は半導体パッケージと回路基板との接合部分の複数の端子の間隔が１００μｍ以下である場合に、上述のフラックスを用い、半導体チップ又は半導体パッケージと回路基板とを、ＳｎＡｇ系はんだをリフローさせて接合するのが好ましい。
ここでは、半導体チップ又は半導体パッケージに備えられる複数の端子と、回路基板に備えられる複数の電極（電極パッド）とが、はんだ接合されるため、複数の端子の間隔と複数の電極の間隔とは同一になる。このため、複数の端子の間隔が１００μｍ以下である場合、複数の電極の間隔も１００μｍ以下である。したがって、半導体チップ又は半導体パッケージと回路基板との接合部分の複数の電極の間隔が１００μｍ以下である場合に、上述のフラックスを用い、半導体チップ又は半導体パッケージと回路基板とを、ＳｎＡｇ系はんだをリフローさせて接合するのが好ましい。
【００３７】
本実施形態では、図１（Ａ）に示すように、まず、複数の電極１Ａ及び絶縁膜５を備える回路基板１の表面上に、上述のフラックス２を塗布（例えばスプレー塗布）した後、回路基板１に備えられる複数の電極１Ａ上にＳｎＡｇ系はんだ３（はんだボール；はんだバンプ）を設ける。次いで、回路基板１に備えられる複数の電極１Ａ上にＳｎＡｇ系はんだ３が設けられた状態で、上述のフラックス２を塗布（例えばスプレー塗布）する。
【００３８】
次に、図１（Ｂ）に示すように、半導体チップ４（又は半導体パッケージ）に備えられる複数の端子４Ａ（例えばＣｕピラー）と、回路基板１に備えられる複数の電極１Ａ（ここでは複数の電極１Ａ上に設けられたＳｎＡｇ系はんだ３）との位置合わせを行なって、回路基板１上に半導体チップ４（又は半導体パッケージ）を載せる。
そして、図１（Ｃ）、図２に示すように、ＳｎＡｇ系はんだ３のリフロー温度まで加熱してＳｎＡｇ系はんだ３をリフローさせて、半導体チップ４（又は半導体パッケージ）に備えられる複数の端子４Ａと、回路基板１に備えられる複数の電極１Ａとを、それぞれ、ＳｎＡｇ系はんだ３によって接合（フリップチップ接合）する。
【００３９】
ここで、ＳｎＡｇ系はんだ３をリフローさせて接合するのに、リフロー炉を用いても良いし［図１（Ｃ）参照］、フリップチップボンダ（ＦＣＢ）を用いても良い（図２参照）。つまり、例えば、リフロー炉を用いて加熱することによって、即ち、リフローはんだ付けによって、半導体チップ４（又は半導体パッケージ）と回路基板１とを接合（リフロー接合）しても良い。この場合、リフロー炉を用いて加熱すれば良い。また、例えば、ＦＣＢを用いて加圧・加熱（熱圧着）することによって、即ち、ＦＣＢローカルリフローはんだ付けによって、半導体チップ４（又は半導体パッケージ）と回路基板１とを接合（ＦＣＢローカルリフロー接合）しても良い。この場合、ＦＣＢを用いて加圧・加熱すれば良い。
【００４０】
このように、上述のフラックス２を用い、半導体チップ４（又は半導体パッケージ）と回路基板１とをＳｎＡｇ系はんだ３によって接合した場合、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、フラックス残渣２Ｘを少なくしながら、良好なはんだ接合が得られる。なお、図３（Ｂ）では絶縁膜５は図示していない。
また、上述のようにして接合した後、例えば水洗浄（例えば約８０℃の水洗浄）などの洗浄（フラックス洗浄）を行なって、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、フラックス残渣２Ｘを完全に除去することもできる。なお、図４（Ｂ）では絶縁膜５は図示していない。
【００４１】
その後、アンダーフィルを充填し、キュアする（図示せず）。
このようにして、回路基板１上に半導体チップ４（又は半導体パッケージ）が実装（フリップチップ実装）された半導体装置を製造することができる（図３、図４参照）。これにより、フラックス残渣が少なく、アンダーフィルの充填性がよく、はんだ接合が良好で、絶縁性が高い半導体装置が得られる。
【００４２】
したがって、本実施形態にかかるフラックス及び半導体装置の製造方法によれば、フラックス残渣を少なくしながら、良好なはんだ接合が得られるという利点がある。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例によって更に詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
ここでは、複数の電極１Ａ（ピッチサイズ約８０μｍ）を備える回路基板１の表面上に、後述の実施例１〜４８（図５、図６参照）及び比較例１〜５（図７参照）のフラックス２を塗布した後、回路基板１に備えられる複数の電極１Ａ上にＳｎＡｇ系はんだ３（はんだバンプ径約４０μｍ）を設け、回路基板１に備えられる複数の電極１Ａ上にＳｎＡｇ系はんだ３が設けられた状態で、後述の実施例１〜４８（図５、図６参照）及び比較例１〜５（図７参照）のフラックス２を塗布し［図１（Ａ）参照］、半導体チップ４に備えられる複数の端子４Ａ（ピッチサイズ約８０μｍ）を、回路基板１に備えられる複数の電極１Ａ上に設けられたＳｎＡｇ系はんだ３に位置合わせして［図１（Ｂ）参照］、回路基板１上に半導体チップ４を載せ、ＳｎＡｇ系はんだ３のリフロー温度（ここでは設定値約３４０℃、実測値３００℃程度）まで加熱してＳｎＡｇ系はんだ３をリフローさせて接合し［図１（Ｃ）、図２参照］、回路基板１上に半導体チップ４がフリップチップ実装された半導体装置を製造した（図３、図４参照）。
【００４４】
そして、はんだ付け性及びフラックス残渣について評価を行なった。
ここでは、実施例１〜２８、４１〜４８のフラックスは、フラックスを構成する分子量３００以下の低分子量の第１グリコール系多価アルコール及び分子量６００以上の高分子量の第２グリコール系多価アルコールの分子量や成分比を変えたものである。また、実施例２９〜４０のフラックスは、有機酸又は有機酸無水物を加えたものである。また、比較例１〜３のフラックスは、分子量３００以下の低分子量の第１グリコール系多価アルコールのみからなるものである。また、比較例４、５のフラックスは、分子量６００以上の高分子量の第２グリコール系多価アルコールのみからなるものである。
【００４５】
ここで、図５〜図７では、フラックスを構成する第１成分（分子量３００以下の第１グリコール系多価アルコール）及び第２成分（分子量６００以上の第２グリコール系多価アルコール）については、［第１成分、第２成分］の欄で、ポリエチレングリコールをＰＥＧとし、テトラエチレングリコールをＴＥＧとし、分子量や成分比を加えて表記している。また、有機酸又は有機酸無水物については［有機酸添加］の欄で表記している。
【００４６】
例えば、実施例１のフラックスは、第１成分が分子量２００のポリエチレングリコールであり、第２成分が分子量６００のポリエチレングリコールであり、これらの成分比が１：１であるため、［第１成分、第２成分］の欄で、ＰＥＧ２００−１，ＰＥＧ６００−１のように表記している。また、有機酸又は有機酸無水物は含まないため、［有機酸添加］の欄で、------のように表記している。
【００４７】
また、実施例２のフラックスは、第１成分が分子量２００のポリエチレングリコールであり、第２成分が分子量６００のポリエチレングリコールであり、これらの成分比が２：１であるため、［第１成分、第２成分］の欄で、ＰＥＧ２００−２，ＰＥＧ６００−１のように表記している。また、有機酸又は有機酸無水物は含まないため、［有機酸添加］の欄で、------のように表記している。
【００４８】
また、実施例２５のフラックスは、第１成分がテトラエチレングリコール（分子量１９４）であり、第２成分が分子量６００のポリエチレングリコールであり、これらの成分比が１：１であるため、［第１成分、第２成分］の欄で、ＴＥＧ−１，ＰＥＧ６００−１のように表記している。また、有機酸又は有機酸無水物は含まないため、［有機酸添加］の欄で、------のように表記している。
【００４９】
また、実施例２９のフラックスは、第１成分が分子量３００のポリエチレングリコールであり、第２成分が分子量６００のポリエチレングリコールであり、これらの成分比が１：１であるため、［第１成分、第２成分］の欄で、ＰＥＧ３００−１，ＰＥＧ６００−１のように表記している。また、有機酸又は有機酸無水物として無水こはく酸が１０％添加されているため、［有機酸添加］の欄で、無水こはく酸１０％添加のように表記している。
【００５０】
また、実施例３５のフラックスは、第１成分が分子量３００のポリエチレングリコールであり、第２成分が分子量６００のポリエチレングリコールであり、これらの成分比が１：１であるため、［第１成分、第２成分］の欄で、ＰＥＧ３００−１，ＰＥＧ６００−１のように表記している。また、有機酸又は有機酸無水物としてグルタル酸が１０％添加されているため、［有機酸添加］の欄で、グルタル酸１０％添加のように表記している。
【００５１】
また、実施例４８のフラックスは、分子量６００のポリエチレングリコールのみで構成されているため、［第１成分、第２成分］の欄で、ＰＥＧ６００のように表記している。また、有機酸又は有機酸無水物は含まないため、［有機酸添加］の欄で、------のように表記している。
また、比較例３のフラックスは、テトラエチレングリコール（分子量１９４）のみで構成されているため、［第１成分、第２成分］の欄で、テトラエチレングリコールのように表記している。また、有機酸又は有機酸無水物は含まないため、［有機酸添加］の欄で、------のように表記している。
【００５２】
なお、その他の実施例及び比較例についても、同様に表記している。
また、図５〜図７では、各実施例及び比較例について、フラックスを構成する第１成分の体積比を、［第１成分／体積比］の欄に記載しており、フラックスを構成する第１成分と第２成分の平均分子量を、［平均分子量／Ｍｖ］の欄に記載している。但し、比較例では、フラックスを構成する成分はポリエチレングリコール又はテトラエチレングリコールのみであるため、［第１成分／体積比］の欄に、１００％と記載し、［平均分子量／Ｍｖ］の欄に、フラックスを構成する成分の分子量を記載している。
【００５３】
また、図５〜図７では、各実施例及び比較例について、はんだ付け性及びフラックス残渣についての評価結果を、それぞれ、［はんだ付け性］の欄、［フラックス残渣］の欄に記載している。
ここでは、はんだ付け性の評価としては、６２０個のはんだ接合部を有するサンプルにおいて、各はんだ接合部のはんだ接合が良好であるか否かの評価を行ない、全てのはんだ接合部が良好なはんだ接合になっていた場合、［はんだ付け性］の欄に○印を表記し、一部のはんだ接合部ではんだ接合に不良が生じていた場合、［はんだ付け性］の欄に△印を表記し、全てのはんだ接合部ではんだ接合に不良が生じていた場合、［はんだ付け性］の欄に×印を表記している。
【００５４】
また、フラックス残渣の評価としては、無洗浄でフラックス残渣がなかった場合、［フラックス残渣］の欄に、残渣なし（無洗浄）と表記し、水洗浄でフラックス残渣がなくなった場合、［フラックス残渣］の欄に、残渣なし（水洗浄）と表記し、水洗浄してもフラックス残渣が残ったが、残ったフラックス残渣が少なかった場合、［フラックス残渣］の欄に、少ないと表記し、水洗浄してもフラックス残渣が残り、残ったフラックス残渣が多かった場合、［フラックス残渣］の欄に、多いと表記している。
【００５５】
まず、はんだ付け性の評価結果を見てみると、図７に示すように、比較例１〜３のフラックスを用いた場合には、良好なはんだ接合が得られなかったのに対し、図５、図６に示すように、実施例１〜４８のフラックスを用いた場合には、良好なはんだ接合が得られた。
ここで、比較例１のフラックスを構成する材料である分子量２００のポリエチレングリコールは、揮発開始点が１１２．２℃であり、揮発点が２４９．５℃である。また、比較例２のフラックスを構成する材料である分子量３００のポリエチレングリコールは、揮発開始点が１９１．３℃であり、揮発点が２９５．６℃である。また、比較例３のフラックスを構成する材料である分子量１９４のテトラエチレングリコールは、揮発開始点が１１０．８℃であり、揮発点が２３４．１℃である。なお、揮発開始点は、ＴＧ−ＤＴＡ測定（１０℃／ｍｉｎ）で、１０％以上の重量減少が生じた温度である。また、揮発点は、ＴＧ−ＤＴＡ測定（１０℃／ｍｉｎ）で、５０％以上の重量減少が生じた温度である。
【００５６】
このように、比較例１〜３のフラックスは、低分子量のポリエチレングリコール又はテトラエチレングリコールのみからなり、ＳｎＡｇ系はんだのリフロー温度と比較して、揮発開始点及び揮発点が高くない。
このため、比較例１〜３のフラックスを用いた場合には、ＳｎＡｇ系はんだをリフローさせて接合する際に、フラックスが有効に作用せず、その結果、良好なはんだ接合が得られなかった。
【００５７】
これに対し、実施例１〜４８のフラックスは、低分子量のポリエチレングリコール又はテトラエチレングリコールに、高分子量のポリエチレングリコールを加えている。ここでは、高分子量のポリエチレングリコールとして、分子量６００のポリエチレングリコール又は分子量１０００のポリエチレングリコールを加えている。
ここで、分子量６００のポリエチレングリコールは、揮発開始点が２９７．４℃であり、揮発点が３８５．５℃である。また、分子量１０００のポリエチレングリコールは、揮発開始点が３３６．４℃であり、揮発点が３９３．４℃である。なお、揮発開始点は、ＴＧ−ＤＴＡ測定（１０℃／ｍｉｎ）で、１０％以上の重量減少が生じた温度である。また、揮発点は、ＴＧ−ＤＴＡ測定（１０℃／ｍｉｎ）で、５０％以上の重量減少が生じた温度である。
【００５８】
つまり、高分子量のポリエチレングリコールは、ＳｎＡｇ系はんだのリフロー温度と比較して、揮発開始点及び揮発点が高い。
このように、実施例１〜４８のフラックスでは、ＳｎＡｇ系はんだのリフロー温度と比較して、揮発開始点及び揮発点が高くない低分子量のポリエチレングリコール又はテトラエチレングリコールに、揮発開始点及び揮発点が高い高分子量のポリエチレングリコールを加えている。
【００５９】
この場合、低分子量のポリエチレングリコール又はテトラエチレングリコールと高分子量のポリエチレングリコールを混合したフラックスの揮発開始点及び揮発点は、低分子量のポリエチレングリコール又はテトラエチレングリコールの揮発開始点及び揮発点、高分子量のポリエチレングリコール又はテトラエチレングリコールの揮発開始点及び揮発点、及び、低分子量のポリエチレングリコール又はテトラエチレングリコールと高分子量のポリエチレングリコールの混合割合等によって決まる。
【００６０】
例えば、実施例１のフラックスでは、分子量２００のポリエチレングリコールと分子量６００のポリエチレングリコールを１：１の割合で混合している。そして、分子量２００のポリエチレングリコールは、揮発開始点が１１２．２℃であり、揮発点が２４９．５℃である。また、分子量６００のポリエチレングリコールは、揮発開始点が２９７．４℃であり、揮発点が３８５．５℃である。このため、これらを混合した実施例１のフラックスは、揮発開始点が１４７．８℃であり、揮発点が３７４．８℃である。なお、揮発開始点は、ＴＧ−ＤＴＡ測定（１０℃／ｍｉｎ）で、１０％以上の重量減少が生じた温度である。また、揮発点は、ＴＧ−ＤＴＡ測定（１０℃／ｍｉｎ）で、５０％以上の重量減少が生じた温度である。なお、その他の実施例も同様である。
【００６１】
このため、実施例１〜４８のフラックスを用いた場合には、ＳｎＡｇ系はんだをリフローさせて接合する際に、フラックスが有効に作用し、その結果、はんだがよく濡れて、合金化がよく進み、良好なはんだ接合が得られた。
次に、フラックス残渣の評価結果を見てみると、図５〜図７に示すように、実施例１〜４８のフラックスを用いた場合には、比較例４、５のフラックスを用いた場合と比較して、フラックス残渣を少なくすることができた。
【００６２】
ここで、比較例４のフラックスを構成する材料である分子量６００のポリエチレングリコールは、揮発開始点が２９７．４℃であり、揮発点が３８５．５℃である。また、比較例５のフラックスを構成する材料である分子量１０００のポリエチレングリコールは、揮発開始点が３３６．４℃であり、揮発点が３９３．４℃である。なお、揮発開始点は、ＴＧ−ＤＴＡ測定（１０℃／ｍｉｎ）で、１０％以上の重量減少が生じた温度である。また、揮発点は、ＴＧ−ＤＴＡ測定（１０℃／ｍｉｎ）で、５０％以上の重量減少が生じた温度である。
【００６３】
このように、比較例４、５のフラックスは、高分子量のポリエチレングリコールのみからなり、ＳｎＡｇ系はんだのリフロー温度と比較して、揮発開始点及び揮発点が高い。
このため、比較例４、５のフラックスを用いた場合には、ＳｎＡｇ系はんだをリフローさせて接合する際に、フラックスが有効に作用し、良好なはんだ接合が得られたものの、フラックス残渣が多かった。
【００６４】
これに対し、実施例１〜４８のフラックスは、高分子量のポリエチレングリコールに、低分子量のポリエチレングリコール又はテトラエチレングリコールが加えられており、比較例４、５のフラックスに対し、高分子量のポリエチレングリコールの割合が少なくなっている。ここでは、低分子量のポリエチレングリコール又はテトラエチレングリコールとして、分子量２００のポリエチレングリコール、分子量３００のポリエチレングリコール又はテトラエチレングリコールを加えている。
【００６５】
ここで、分子量２００のポリエチレングリコールは、揮発開始点が１１２．２℃であり、揮発点が２４９．５℃である。また、分子量３００のポリエチレングリコールは、揮発開始点が１９１．３℃であり、揮発点が２９５．６℃である。また、分子量１９４のテトラエチレングリコールは、揮発開始点が１１０．８℃であり、揮発点が２３４．１℃である。なお、揮発開始点は、ＴＧ−ＤＴＡ測定（１０℃／ｍｉｎ）で、１０％以上の重量減少が生じた温度である。また、揮発点は、ＴＧ−ＤＴＡ測定（１０℃／ｍｉｎ）で、５０％以上の重量減少が生じた温度である。
【００６６】
つまり、低分子量のポリエチレングリコール又はテトラエチレングリコールは、ＳｎＡｇ系はんだのリフロー温度と比較して、揮発開始点及び揮発点が高くない。
このように、実施例１〜４８のフラックスでは、ＳｎＡｇ系はんだのリフロー温度と比較して、揮発開始点及び揮発点が高い高分子量のポリエチレングリコールに、揮発開始点及び揮発点が高くない低分子量のポリエチレングリコール又はテトラエチレングリコールを加えている。
【００６７】
このため、実施例１〜４８のフラックスを用いた場合には、ＳｎＡｇ系はんだをリフローさせて接合する際に、フラックスが有効に作用し、良好なはんだ接合が得られ、さらに、比較例４、５のフラックスを用いた場合と比較して、フラックス残渣が少なくなった。この結果、比較例４、５のフラックスを用いた場合と比較して、アンダーフィル等の充填性を良くすることができた。
【００６８】
特に、実施例４、６、１６、１８、３２、３４、３８、４０、４３、４４、４７、４８のフラックスを用いた場合、即ち、第１成分の組成比（体積比）が約５０％以下で、かつ、第１成分と第２成分の平均分子量が約６００以上のフラックスを用いた場合、比較例４、５のフラックスと比較して、フラックス残渣は少なくなったものの、水洗浄してもフラックス残渣が残った。
【００６９】
これに対し、それ以外の実施例１〜３、５、７〜１５、１７、１９〜３１、３３、３５〜３７、３９、４１、４２、４５、４６のフラックスを用いた場合、即ち、第１成分の組成比（体積比）が約５０％よりも大きいフラックス、第１成分と第２成分の平均分子量が約６００よりも低いフラックス、又は、第１成分の組成比（体積比）が約５０％よりも大きく、かつ、第１成分と第２成分の平均分子量が約６００よりも低いフラックスを用いた場合、無洗浄でフラックス残渣がなかったか、又は、水洗浄でフラックス残渣がなくなった。
【００７０】
ここでは、第１成分と第２成分の平均分子量が約３００以下のフラックスを用いた場合、即ち、実施例７〜９、１２、２６〜２８のフラックスを用いた場合、無洗浄でフラックス残渣がなかった。
また、第１成分と第２成分の平均分子量が約３００よりも高く、かつ、約６００よりも低いフラックスを用いた場合、即ち、実施例１〜３、５、１０、１１、１３〜１５、１７、１９〜２５、２９〜３１、３３、３５〜３７、３９、４１、４２、４５、４６のフラックスを用いた場合、水洗浄でフラックス残渣がなくなった。
【００７１】
なお、このほか、上述の実施例１〜４８のフラックスを用いて製造した半導体装置に対して、電気的に問題がないことを確認した後、以下の接続信頼性評価も行なった。
−５５℃（保持１５分）⇔１２５℃（保持１５分）の温度サイクル試験を５００サイクル行なった結果、抵抗上昇は約１０％以下と良好であった。また、約１２１℃／約８５％ＲＨの環境下に約１０００時間放置後においても、温度サイクル試験と同様に抵抗上昇は約１０%以下と良好であることを確認した。さらに、約１３０℃、約８５％ＲＨ、約４ＶＢｉａｓの高加速度寿命試験を行った結果、約９６時間を経過しても絶縁抵抗の劣化がないことを確認できた。
【００７２】
なお、本発明は、上述した実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
以下、上述の実施形態に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
分子量３００以下の第１グリコール系多価アルコールと、分子量６００以上の第２グリコール系多価アルコールとを含むことを特徴とするフラックス。
【００７３】
（付記２）
前記第１グリコール系多価アルコールは、分子量２００以上のポリエチレングリコールであり、
前記第２グリコール系多価アルコールは、分子量１０００以下のポリエチレングリコールであることを特徴とする、付記１に記載のフラックス。
【００７４】
（付記３）
前記第１グリコール系多価アルコールは、テトラエチレングリコールであり、
前記第２グリコール系多価アルコールは、分子量１０００以下のポリエチレングリコールであることを特徴とする、付記１に記載のフラックス。
（付記４）
前記第１グリコール系多価アルコールを前記第２グリコール系多価アルコールよりも多く含むことを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載のフラックス。
【００７５】
（付記５）
前記第１グリコール系多価アルコール及び前記第２グリコール系多価アルコールの含有量が８０％以上であることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載のフラックス。
（付記６）
有機酸又は有機酸無水物を含むことを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載のフラックス。
【００７６】
（付記７）
前記第１グリコール系多価アルコールは、揮発点がＳｎＡｇ系はんだのリフロー温度よりも低く、
前記第２グリコール系多価アルコールは、揮発点がＳｎＡｇ系はんだのリフロー温度よりも高いことを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載のフラックス。
【００７７】
（付記８）
半導体チップ又は半導体パッケージと回路基板とを、付記１〜７のいずれか１項に記載のフラックスを用い、ＳｎＡｇ系はんだをリフローさせて接合する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記９）
前記半導体チップ又は前記半導体パッケージと前記回路基板との接合部分の複数の端子の間隔が１００μｍ以下であることを特徴とする、付記８に記載の半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【００７８】
１  回路基板
１Ａ  電極
２  フラックス
２Ｘ  フラックス残渣
３  ＳｎＡｇ系はんだ
４  半導体チップ（又は半導体パッケージ）
４Ａ  端子
５  絶縁膜
【図５】
2016221563.tif 000003
【図６】
2016221563.tif 000004
【図７】
2016221563.tif 000005
【図１】
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【図２】
2016221563.tif 000007
【図３】
2016221563.tif 000008
【図４】
2016221563.tif 000009