JP2009177003A - 接着剤組成物、並びに、半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】チップ積層型の半導体装置において良好なワイヤボンディング接続信頼性を確保しながら、製造工程を簡素化し、製造コストを低減する方法を提供する。
【解決手段】支持部材上に半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置に用いる接着剤組成物であって、E型回転粘度計により、温度25℃、回転数0.5rpmで測定した粘度が40Pa・s以下であり、チクソ指数η0.5rpm/η5.0rpm(ここで、η0.5rpmはE型回転粘度計により、温度25℃、回転数0.5rpmで測定した粘度であり、η5.0rpmはE型回転粘度計により、温度25℃、回転数5.0rpmで測定した粘度である。)が3.0以下であり、かつ温度25℃で測定した前記支持部材に対する接触角が30°以下である接着剤組成物、並びに、そのような組成物を用いた半導体装置およびその製造方法である。
【選択図】図1
【解決手段】支持部材上に半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置に用いる接着剤組成物であって、E型回転粘度計により、温度25℃、回転数0.5rpmで測定した粘度が40Pa・s以下であり、チクソ指数η0.5rpm/η5.0rpm(ここで、η0.5rpmはE型回転粘度計により、温度25℃、回転数0.5rpmで測定した粘度であり、η5.0rpmはE型回転粘度計により、温度25℃、回転数5.0rpmで測定した粘度である。)が3.0以下であり、かつ温度25℃で測定した前記支持部材に対する接触角が30°以下である接着剤組成物、並びに、そのような組成物を用いた半導体装置およびその製造方法である。
【選択図】図1
Description
本発明は、チップ積層型の半導体装置(半導体パッケージ)に使用される接着剤組成物、さらには、そのような接着剤組成物を用いた半導体装置およびその製造方法に関する。
近年、電子機器の小型化に伴い、半導体パッケージは基板への高密度実装が要求されるようになった。この要求に応えるため、CSP(Chip Size Package(チップサイズパッケージ))やμBGA(Ball Grid Array(ボールグリッドアレイ))と称する小型パッケージが開発されている。
その中でも、特に注目されているものに、チップ積層型(スタックドタイプ)パッケージがある。チップ積層型パッケージは配線基板上に半導体チップ(以下、単にチップともいう。)を積層した構造を有しており、チップを積層できることから配線基板上の搭載面積の省スペース化を図ることができるという利点がある。
一方、半導体チップと基板との接合には、従来、銀ペーストなどのダイボンディングペーストを用いる方法が一般的であった。しかし、ペーストは、樹脂のフローおよび厚みのコントロールが難しく、上記構造のパッケージ、特にチップの厚さが200μm以下であるパッケージに適用した場合に、ワイヤボンディング接続の信頼性を確保することが困難であった。
このため、チップ積層型パッケージでは、フィルム状の接着材を用いる方法が一般に用いられている(例えば、特許文献1参照。)。しかし、この方法は、ダイボンディングペーストを用いる方法に比べ、工程数が多く、コスト高となる難点があった。
特開2004−43762号公報
本発明はこのような従来技術の課題に対処してなされたもので、支持部材上に厚さが200μm以下の半導体チップを積層するチップ積層型の半導体装置において良好なワイヤボンディング接続信頼性を確保することができ、しかも、製造工程が簡素で、製造コストを低減することができる接着剤組成物、並びに、そのような接着剤組成物を用いた半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、粘度、チクソ指数および支持部材に対する接触角が特定の範囲にある接着剤組成物、並びに、それを用いた半導体装置およびその製造方法により、上記の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、支持部材上に、厚さが200μm以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置に用いる接着剤組成物であって、E型回転粘度計により、温度25℃、回転数0.5rpmで測定した粘度が40Pa・s以下であり、チクソ指数η0.5rpm/η5.0rpm(ここで、η0.5rpmはE型回転粘度計により、温度25℃、回転数0.5rpmで測定した粘度であり、η5.0rpmはE型回転粘度計により、温度25℃、回転数5.0rpmで測定した粘度である。)が3.0以下であり、かつ温度25℃で測定した前記支持部材に対する接触角が30°以下であることを特徴とする接着剤組成物である。
また、本発明は、支持部材上に、厚さが200μm以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してチップ積層型半導体装置を製造する方法であって、上記の接着剤組成物を用いて前記半導体素子を前記支持部材上に接着することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
また、本発明は、支持部材上に、厚さが200μm以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置であって、上記の接着剤組成物を用いて前記半導体素子が前記支持部材上に接着されていることを特徴とする半導体装置である。
本発明によれば、支持部材上に厚さが200μm以下の半導体チップを積層するチップ積層型の半導体装置において良好なワイヤボンディング接続信頼性を確保することができ、しかも、製造工程が簡素で、製造コストを低減することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の接着剤組成物は、支持部材上に、厚さが200μm以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置に用いる接着剤組成物であって、(1)E型回転粘度計により、温度25℃、回転数0.5rpmで測定した粘度が40Pa・s以下であり、(2)チクソ指数η0.5rpm/η5.0rpm(ここで、η0.5rpmはE型回転粘度計により、温度25℃、回転数0.5rpmで測定した粘度であり、η5.0rpmはE型回転粘度計により、温度25℃、回転数5.0rpmで測定した粘度である。)が3.0以下であり、かつ(3)温度25℃で測定した前記支持部材に対する接触角が30°以下のものである。
(1)E型回転粘度計により、温度25℃、回転数0.5rpmで測定した粘度が40Pa・sを超えると、接着剤組成物の拡がり性が不良となり、半導体チップの密着性が低下する。E型回転粘度計により、温度25℃、回転数0.5rpmで測定した粘度は、5〜40Pa・sであることが好ましく、10〜30Pa・sであることがより好ましい。
(2)チクソ指数η0.5rpm/η5.0rpmが3.0を超えると、接着剤組成物の形状保持性が増大し、拡がり性が不良となって、上記と同様の問題が生じる。チクソ指数η0.5rpm/η5.0rpmは、1.0〜3.0であることが好ましく、1.5〜3.0であることがより好ましい。
(3)温度25℃で測定した支持部材に対する接触角が30°を超えると、支持部材に対する接着剤組成物の濡れ性が小さくなり、拡がり性が不良となって、上記と同様の問題が生じる。温度25℃で測定した支持部材に対する接触角は、10〜30°であることが好ましく、10〜25°であることがより好ましい。
本発明の接着剤組成物は、さらに、(4)拡がり率S(ここで、拡がり率Sは、接着剤組成物をリードフレームに塗付し半導体チップを実装した直後の接着剤組成物の塗付面積をA、硬化後の接着剤組成物の塗付面積をA′としたとき、S=(A′/A)×100により求められる値である。)が、100〜400%であることが好ましい。拡がり率Sが100%に満たないと、半導体チップの接着面積を十分に確保することができず、接着不良を生ずるおそれがある。また、パッケージした後のはんだリフローや環境試験(高温高湿保管試験など)などにおいて、チップ剥離やクラックを誘発するおそれがある。一方、拡がり率Sが400%を超えると、半導体チップ端から接着剤組成物がはみ出し、ワイヤボンディング時に不具合を生ずるおそれがある。拡がり率Sは、120〜300%であることがより好ましい。
本発明の接着剤組成物は、また、(5)E型回転粘度計により、温度50℃、回転数0.5rpmで測定した粘度が25Pa・s以下であることが好ましい。E型回転粘度計により、温度50℃、回転数0.5rpmで測定した粘度が25Pa・sを超えると、接着剤組成物が十分に濡れ拡がる前に硬化してしまい、接着不良や、パッケージした後のはんだリフローや環境試験(高温高湿保管試験など)などにおいて、チップ剥離やクラックを誘発するおそれがある。E型回転粘度計により、温度50℃、回転数0.5rpmで測定した粘度は、5〜20Pa・sであることがより好ましい。
本発明の接着剤組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤および(C)絶縁性粉末を含有することが好ましい。
(A)成分のエポキシ樹脂としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するものであれば、分子構造、分子量などに制限されることなく一般に使用されているものを広く用いることができる。具体的には、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、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、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロヘキサン誘導体などのエポキシ化によって得られる脂環式エポキシ樹脂、特殊多官能型エポキシ樹脂、ダイマー酸エポキシ樹脂などが挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。なお、必要に応じて、液状のモノエポキシ樹脂を併用成分として使用することができる。
本発明においては、必要に応じて(A)成分以外の樹脂成分を配合してもよい。(A)成分と併用可能な樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、キシレン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
(B)成分の硬化剤は、(A)成分のエポキシ樹脂と反応し、硬化させることができるものであれば、特に制限されることなく使用することができる。具体的には、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどの脂肪族アミン;芳香族アミン;ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸などの酸無水物、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂などのフェノール樹脂;ジシアンジアミド、アジピン酸ジヒドラジド、ドデカン酸、イソフタル酸、p−オキシ安息香酸などの潜在性硬化剤;イミダゾール類;イソシアネート化合物;カチオン系硬化剤などが挙げられる。これらの硬化剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
この(B)成分の配合量は、(A)成分のエポキシ樹脂1当量に対して0.2〜1.5当量の範囲であることが好ましい。0.2当量未満では、十分に硬化が進行せず、硬化の不十分な硬化物が得られ、1.5当量を超えると、吸湿性が高くなって、半導体装チップの剥離が生ずるおそれがある。
(C)成分の絶縁性粉末としては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニアなどの酸化物、シリコンナイトライド、アルミニウムナイトライドなどの窒化物、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの粉末が挙げられる。これらの絶縁性粉末は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
絶縁性粉末の平均粒径は、20μm以下であることが好ましく、0.1〜10μmであることがより好ましい。絶縁性粉末の平均粒径が20μmを超えると、接着剤組成物の均一性や各種物性が低下する。また、絶縁性粉末の形状は特に限定されるものではなく、鱗片状、フレーク状、球状など、任意の形状であってよい。
この(C)成分の配合量は、(A)成分のエポキシ樹脂100質量部に対して、10〜150質量部の範囲が好ましく、10〜100質量部の範囲がより好ましく、10〜50質量部の範囲がよりいっそう好ましい。10質量部未満では、接着強度が低下する傾向があり、また、150質量部を超えると、粘度が増加し、調製時の作業性や使用時の塗布性が低下する傾向がある。
本接着剤組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で、この種の組成物に一般に配合される、硬化促進剤、カップリング剤、粘度調整用溶剤、反応性希釈剤、チクソ性付与剤、消泡剤、顔料およびその他の添加剤を配合することができる。
硬化促進剤としては、イミダゾール類、第3級アミン類またはその塩、有機ボロン塩化合物などが挙げられ、なかでもイミダゾール類が好ましい。イミダゾール類の具体例としては、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、2−n−プロピルイミダゾール、2−ウンデシル−1H−イミダゾール、2−ヘプタデシル−1H−イミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−1H−イミダゾール、4−メチル−2−フェニル−1H−イミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾリウムトリメリテイト、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4−ジアミノ−6−[2′−メチルイミダゾリル−(1′)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2′−ウンデシルイミダゾリル−(1′)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2′−エチル−4−メチルイミダゾリル−(1′)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2′−メチルイミダゾリル−(1′)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−メチルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニル−4,5−ジ(2−シアノエトキシ)メチルイミダゾール、1−ドデシル−2−メチル−3−ベンジルイミダゾリウムクロライド、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール塩酸塩、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイトなどが挙げられる。また、好ましいイミダゾール類の市販品を例示すると、キュアゾールC17Z、キュアゾール2MZ、キュアゾール1B2MZ、キュアゾール2E4MZ、キュアゾール2E4MZ−CN、キュアゾール2MZ
−AZINE、キュアゾール2MZ−OK(以上、四国化成工業(株)製 商品名)などが挙げられる。
−AZINE、キュアゾール2MZ−OK(以上、四国化成工業(株)製 商品名)などが挙げられる。
硬化促進剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。また、その配合量は、(A)成分のエポキシ樹脂100質量部に対して、20質量部以下とすることが好ましく、0.2〜7.0質量部の範囲がより好ましい。20質量部を超えると、硬化促進効果はさほど変わらずに、常温での保存安定性が低下する。
カップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤の他、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコート系カップリング剤、ジルコアルミネート系カップリング剤などが挙げられる。これらのカップリング剤のなかでも、シランカップリング剤が好ましく、特に、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
カップリング剤は1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。また、その配合量は、(A)成分のエポキシ樹脂100質量部に対して、0.1〜10質量部の範囲が好ましく、0.5〜5質量部の範囲がより好ましい。配合量が0.1質量部未満では、接着性を改善する効果が小さく、逆に、10質量部を超えると、揮発分が多くなり、硬化物中にボイドが生じやすくなる傾向がある。
粘度調整用溶剤としては、例えば、酢酸セロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジアセトンアルコール、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、γ−ブチルラクトン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジドンなどが挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
反応性希釈剤としては、例えば、n−ブチルグリシジルエーテル、t−ブチルフェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、スチレンオキシド、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテルなどが挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。反応性希釈剤としては、特に、エポキシ基を含有するクレジルグリシジルエーテルの使用が好ましい。この反応性希釈剤の配合量は、接着剤組成物全体の0.1〜10質量%となる範囲が好ましい。
本接着剤組成物は、前記した(A)成分のエポキシ樹脂、(B)成分の硬化剤、(C)成分の絶縁性粉末、および、必要に応じて配合される硬化促進剤、シランカップリング剤、粘度調整用溶剤などを、高速混合機などを用いて十分に混合した後、ディスパース、ニーダ、三本ロールなどにより混練し、次いで、減圧脱泡することにより、容易に調製することができる。
このようにして得られた接着剤組成物は、半導体装置の製造や各種電子部品の接着に好適に用いることができる。例えば、半導体装置の製造に用いる場合、接着剤組成物をディスペンサなどを用いて配線基板などの支持部材上または半導体チップ上に吐出し、接着剤組成物を介して半導体チップを支持部材上にマウントした後、接着剤組成物を加熱硬化させる。加熱は、通常、100〜200℃で1〜3時間程度行われる。その後、支持部材上の電極と半導体チップ上の電極とをワイヤボンディングにより接続し、次いで、これらを封止樹脂を用いて封止することにより、半導体装置が製造される。
上記接着剤組成物は、半導体装置のなかでも、配線基板などの支持部材上に、厚さが200μm以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着して構成されるチップ積層型半導体装置の製造に特に好適である。
図1に、上記接着剤組成物を用いて製造されたチップ積層型半導体装置の一例を示す。配線基板1上に、上記接着剤組成物の硬化物である接着剤層2を介して、厚さが200μm以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する第1の半導体チップ3aが実装され、さらに、その上に第2の半導体チップ3bが市販のフィルム状接着材からなる接着剤層4を介して積層されている。接着剤層2の厚さは10〜40μm程度である。そして、第1の半導体チップ3aおよび第2の半導体チップ3bの各電極と、配線基板1の電極とが、それぞれボンディングワイヤ5により電気的に接続されている。
このように構成されるチップ積層型半導体装置においては、配線基板1と第1の半導体チップ3aの接着に上記接着剤組成物を使用したことにより、ワイヤボンディング接続に信頼性を十分に確保することができるとともに、配線基板1と第1の半導体チップ3aの接着にフィルム状接着材を使用した従来のものに比べ、工程数を削減し、製造コストを低減することができる。
なお、この例では、第1の半導体チップ3aと第2の半導体チップ3bの接合にフィルム状接着材を使用しているが、フィルム状接着材に代えて上記接着剤組成物を使用して接着するようにしてもよい。これにより、品質を確保しながら、製造工程をより簡素化し、かつ、製造コストを低減することができる。
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
実施例1〜3、比較例1〜3
下記に示す材料を用い、表1に示す配合割合で各成分を十分に混合し、さらに三本ロールで混練して接着剤組成物を調製した。
・エポキシ樹脂(a):ビスフェノールA型エポキシ樹脂
ジャパンエポキシレジン(株)製 商品名 jer−828
エポキシ樹脂(b):ビスフェノールF型エポキシ樹脂
・ ジャパンエポキシレジン(株)製 商品名jer−YL983U
エポキシ樹脂(c):特殊液状エポキシ樹脂
旭電化工業(株)製 商品名 Ep−4000S
・硬化剤(a):テトラヒドロ無水フタル酸
新日本理化(株)製 商品名 リカシッドTH
・硬化剤(b):ジシアンジアミド
ジャパンエポキシレジン(株)製 商品名 DICY7
・硬化促進剤:2−エチル−4−メチルイミダゾール
四国化成工業(株)製 商品名 キュアゾール2E4MZ
・絶縁性粉末:球状シリカ粉(平均粒径2μm)
アドマテックス製 商品名 SO−E6
・シランカップリング剤:ビニルトリエトキシシラン
信越化学工業(株)製 商品名 KBE1003
・顔料:カーボンブラック
三菱化学(株)製 商品名 MA11
・チクソ付与剤:シリカ微粉末
アエロジル社製 商品名 アエロジル200
・溶剤:ブチルカルビトール
下記に示す材料を用い、表1に示す配合割合で各成分を十分に混合し、さらに三本ロールで混練して接着剤組成物を調製した。
・エポキシ樹脂(a):ビスフェノールA型エポキシ樹脂
ジャパンエポキシレジン(株)製 商品名 jer−828
エポキシ樹脂(b):ビスフェノールF型エポキシ樹脂
・ ジャパンエポキシレジン(株)製 商品名jer−YL983U
エポキシ樹脂(c):特殊液状エポキシ樹脂
旭電化工業(株)製 商品名 Ep−4000S
・硬化剤(a):テトラヒドロ無水フタル酸
新日本理化(株)製 商品名 リカシッドTH
・硬化剤(b):ジシアンジアミド
ジャパンエポキシレジン(株)製 商品名 DICY7
・硬化促進剤:2−エチル−4−メチルイミダゾール
四国化成工業(株)製 商品名 キュアゾール2E4MZ
・絶縁性粉末:球状シリカ粉(平均粒径2μm)
アドマテックス製 商品名 SO−E6
・シランカップリング剤:ビニルトリエトキシシラン
信越化学工業(株)製 商品名 KBE1003
・顔料:カーボンブラック
三菱化学(株)製 商品名 MA11
・チクソ付与剤:シリカ微粉末
アエロジル社製 商品名 アエロジル200
・溶剤:ブチルカルビトール
上記各実施例および各比較例で得られた接着剤組成物について、下記に示す方法で各種特性を評価した。
(1)粘度
東機産業(株)製のE型回転粘度計(3°コーン)を用い、温度25℃、回転数0.5rpmおよび温度50℃、回転数0.5rpmの各条件で測定した。
(2)チクソ指数η0.5rpm/η5.0rpm
東機産業社製のE型回転粘度計(3°コーン)を用い、温度25℃、回転数5rpmの条件で粘度(η5rpm)を測定し、上記(1)で温度25℃、回転数0.5rpmの条件で測定された粘度(η0.5rpm)との比η0.5rpm/η5rpmを算出した。
(3)接触角
25℃において、協和界面科学(株)製の接触角測定計を用い、3種の基材(ガラス板、ソルダーレジスト、ポリイミドウエハ)に対する接触角を測定した。
(4)接着強度
得られた接着剤組成物をAgめっき/Cuフレーム上に20μm厚に塗布し、その上に2mm×2mmの半導体チップをマウントし、120℃で120分間加熱硬化させて、接続サンプルを作製し、この接続サンプルについて、沖エンジニアリング社製のダイシェア強度測定装置を用い、25℃で測定した。
(5)ボイド(空隙)
上記(4)の測定前の接続サンプルについて、軟X線透過法により接着剤組成物の硬化物内のボイドの有無を調べた。
(6)拡がり性
得られた接着剤組成物をガラス板上に2.0mL吐出し、その上に18mm×18mm×0.15mmの半導体チップをマウントし、その直後および120℃で120分間加熱硬化後の接着剤組成物の占有面積を測定し、下記の基準で評価した。
良好:半導体チップの四隅まで拡がり、かつチップ端からのはみ出し200μm未満
不良:半導体チップの四隅まで拡がらない、または、チップ端からのはみ出し200μm以上
(7)這い上がり
上記(6)の加熱硬化後のサンプルについて、接着剤組成物の半導体チップ端からのはみ出し距離(最大値)を光学顕微鏡を用いて測定した。
(8)耐はんだリフロー性
得られた接着剤組成物を用いて2層チップ積層型パッケージ(35mm×35mm×1.4mm;基材(1層目:ポリイミドウエハ、2層目:ソルダーレジスト);半導体チップ(1層目:15mm×15mm×0.15mm、2層目:10mm×10mm×0.10mm)を作製し、このパッケージに260℃のIRリフローを3回行い、冷却後、半導体チップのフレームからの剥離の有無を調べた(試料数10)。
(9)温度サイクル試験
上記(8)の場合と同様にして2層チップ積層型パッケージを作製し、このパッケージに500回の冷熱サイクル(−60℃〜150℃)を加えた後、半導体チップのフレームからの剥離の有無を調べた(試料数10)。
(10)高温高湿保管試験
上記(8)の場合と同様にして2層チップ積層型パッケージを作製し、このパッケージを30℃、90%RHの雰囲気下、192時間保管した後、半導体チップのフレームからの剥離の有無を調べた(試料数10)。
(1)粘度
東機産業(株)製のE型回転粘度計(3°コーン)を用い、温度25℃、回転数0.5rpmおよび温度50℃、回転数0.5rpmの各条件で測定した。
(2)チクソ指数η0.5rpm/η5.0rpm
東機産業社製のE型回転粘度計(3°コーン)を用い、温度25℃、回転数5rpmの条件で粘度(η5rpm)を測定し、上記(1)で温度25℃、回転数0.5rpmの条件で測定された粘度(η0.5rpm)との比η0.5rpm/η5rpmを算出した。
(3)接触角
25℃において、協和界面科学(株)製の接触角測定計を用い、3種の基材(ガラス板、ソルダーレジスト、ポリイミドウエハ)に対する接触角を測定した。
(4)接着強度
得られた接着剤組成物をAgめっき/Cuフレーム上に20μm厚に塗布し、その上に2mm×2mmの半導体チップをマウントし、120℃で120分間加熱硬化させて、接続サンプルを作製し、この接続サンプルについて、沖エンジニアリング社製のダイシェア強度測定装置を用い、25℃で測定した。
(5)ボイド(空隙)
上記(4)の測定前の接続サンプルについて、軟X線透過法により接着剤組成物の硬化物内のボイドの有無を調べた。
(6)拡がり性
得られた接着剤組成物をガラス板上に2.0mL吐出し、その上に18mm×18mm×0.15mmの半導体チップをマウントし、その直後および120℃で120分間加熱硬化後の接着剤組成物の占有面積を測定し、下記の基準で評価した。
良好:半導体チップの四隅まで拡がり、かつチップ端からのはみ出し200μm未満
不良:半導体チップの四隅まで拡がらない、または、チップ端からのはみ出し200μm以上
(7)這い上がり
上記(6)の加熱硬化後のサンプルについて、接着剤組成物の半導体チップ端からのはみ出し距離(最大値)を光学顕微鏡を用いて測定した。
(8)耐はんだリフロー性
得られた接着剤組成物を用いて2層チップ積層型パッケージ(35mm×35mm×1.4mm;基材(1層目:ポリイミドウエハ、2層目:ソルダーレジスト);半導体チップ(1層目:15mm×15mm×0.15mm、2層目:10mm×10mm×0.10mm)を作製し、このパッケージに260℃のIRリフローを3回行い、冷却後、半導体チップのフレームからの剥離の有無を調べた(試料数10)。
(9)温度サイクル試験
上記(8)の場合と同様にして2層チップ積層型パッケージを作製し、このパッケージに500回の冷熱サイクル(−60℃〜150℃)を加えた後、半導体チップのフレームからの剥離の有無を調べた(試料数10)。
(10)高温高湿保管試験
上記(8)の場合と同様にして2層チップ積層型パッケージを作製し、このパッケージを30℃、90%RHの雰囲気下、192時間保管した後、半導体チップのフレームからの剥離の有無を調べた(試料数10)。
これらの結果を表1に併せ示す。
表1からも明らかなように、実施例に係る接着剤組成物は、拡がり性および這い上がり性がいずれも良好で、また、パッケージ性能を評価する試験結果も比較例に比べはるかに良好であった。
1…配線基板、2…接着剤層、3a…第1の半導体チップ、3b…第2の半導体チップ、5…ボンディングワイヤ。
Claims (6)
- 支持部材上に、厚さが200μm以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置に用いる接着剤組成物であって、
E型回転粘度計により、温度25℃、回転数0.5rpmで測定した粘度が40Pa・s以下であり、チクソ指数η0.5rpm/η5.0rpm(ここで、η0.5rpmはE型回転粘度計により、温度25℃、回転数0.5rpmで測定した粘度であり、η5.0rpmはE型回転粘度計により、温度25℃、回転数5.0rpmで測定した粘度である。)が3.0以下であり、かつ温度25℃で測定した前記支持部材に対する接触角が30°以下であることを特徴とする接着剤組成物。 - 拡がり率S(ここで、拡がり率Sは、接着剤組成物をリードフレームに塗付し半導体チップを実装した直後の接着剤組成物の塗付面積をA、硬化後の接着剤組成物の塗付面積をA′としたとき、S=(A′/A)×100により求められる値である。)が、100〜400%であることを特徴とする請求項1記載の接着剤組成物。
- E型回転粘度計により、温度50℃、回転数0.5rpmで測定した粘度が25Pa・s以下であることを特徴とする請求項1または2記載の接着剤組成物。
- (A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤および(C)絶縁性粉末を含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の接着剤組成物。
- 支持部材上に、厚さが200μm以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してチップ積層型半導体装置を製造する方法であって、
請求項1乃至4のいずれか1項記載の接着剤組成物を用いて前記半導体素子を前記支持部材上に接着することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 支持部材上に、厚さが200μm以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置であって、
請求項1乃至4のいずれか1項記載の接着剤組成物を用いて前記半導体素子が前記支持部材上に接着されていることを特徴とする半導体装置。
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---|---|---|---|---|
JP2007110099A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-04-26 | Hitachi Chem Co Ltd | ダイボンディング材及びダイボンディング材用樹脂ペースト |
-
2008
- 2008-01-25 JP JP2008014951A patent/JP2009177003A/ja active Pending
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