JP2017085171A - Selection method and production method of liquid epoxy resin composition, and electronic part device and production method of the same - Google Patents
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Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
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Abstract
Description
本発明は、液状エポキシ樹脂組成物の選択方法及び製造方法、並びに電子部品装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a method for selecting and manufacturing a liquid epoxy resin composition, an electronic component device, and a method for manufacturing the same.
半導体には、素子を外部環境から保護して各種信頼性を確保すると同時に基板への実装を容易にするためパッケージが必要である。パッケージには種々の形態があるが、一般的には金属製リードフレームに形成されたタブに素子を固着し、素子表面の電極とインナーリード間を金ワイヤで電気的に接続し、素子、金ワイヤ及びリードフレームの一部を、エポキシ樹脂組成物を用いて低圧トランスファ成形法で封止したパッケージが広く実用に供されている。このような樹脂封止型半導体装置は、素子サイズに比べてパッケージの外形がかなり大きく、高密度実装の観点からは極めて非効率的である。そのため、パッケージ形態はピン挿入型から表面実装型に移行するとともに小型・薄型化が積極的に行われた。しかし、金属製リードフレームに素子を搭載し、ワイヤボンディングしたものを樹脂封止する構造を採用する以上、実装効率を高めるには限界があった。これに対してCOB(Chip on Board)、ハイブリッドIC、モジュール、カードなどの分野では、一部の素子を高密度実装するためベアチップを、バンプを介して基板にフェイスダウンで実装するいわゆるフリップチップ実装を採用してきた。最近は素子の高集積化、高機能化、多ピン化、システム化、高速化、低コスト化などに対応するためCSP(Chip Scale Package)と呼ばれる種々の小型パッケージが開発され、パッケージ用基板に素子を搭載する方法として、実装効率のほか電気特性、多ピン化対応に優れるフリップチップ実装の採用が増えている。また、最近の表面実装型パッケージやCSPは、端子がエリアアレイ状に配置されたものが多く、この種のパッケージの実装形態はフリップチップ実装と同じである。 A semiconductor needs a package for protecting the element from the external environment and ensuring various reliability, and at the same time, facilitating mounting on a substrate. There are various types of packages, but in general, an element is fixed to a tab formed on a metal lead frame, and an electrode on the element surface and an inner lead are electrically connected by a gold wire, and the element, gold A package in which a part of a wire and a lead frame is sealed with an epoxy resin composition by a low-pressure transfer molding method has been widely put into practical use. Such a resin-encapsulated semiconductor device has a considerably larger package outer shape than the element size, and is extremely inefficient from the viewpoint of high-density mounting. For this reason, the package form has shifted from the pin insertion type to the surface mount type, and has been actively reduced in size and thickness. However, as long as a structure in which an element is mounted on a metal lead frame and a wire-bonded structure is sealed with resin is employed, there is a limit to increasing the mounting efficiency. On the other hand, in the fields of COB (Chip on Board), hybrid ICs, modules, cards, etc., so-called flip chip mounting in which bare chips are mounted face-down on a substrate via bumps for high-density mounting of some elements. Has been adopted. Recently, various small packages called CSP (Chip Scale Package) have been developed to cope with high integration, high functionality, high pin count, systemization, high speed, low cost, etc. As a method for mounting elements, flip chip mounting, which is excellent in mounting efficiency as well as electrical characteristics and high pin count, is increasing. Also, many recent surface mount packages and CSPs have terminals arranged in an area array, and the mounting form of this type of package is the same as flip chip mounting.
ところで、フリップチップ実装を行う場合、素子と基板あるいはCSPはそれぞれ熱膨張係数が異なり、接合部に熱応力が発生するため、接続信頼性の確保が重要な課題である。また、ベアチップは回路形成面が充分に保護されていないため、水分やイオン性不純物が浸入し易く耐湿信頼性の確保も重要な課題である。その対策として、通常素子と基板の間隙にアンダーフィル材としてエポキシ樹脂組成物を充填して介在させ、接合部の補強及び素子の保護を行っている。樹脂組成物を介在させる方法には種々の方式があるが、一般的には液状のエポキシ樹脂組成物を素子の周辺に滴下し、毛細管現象により素子と基板の間隙にしみ込ませる(含浸させる)方法が採用されている(例えば、特許文献1参照)。 By the way, when performing flip chip mounting, the thermal expansion coefficient differs between the element and the substrate or CSP, and thermal stress is generated at the joint, so ensuring connection reliability is an important issue. In addition, since the circuit forming surface of the bare chip is not sufficiently protected, moisture and ionic impurities are liable to enter, and ensuring moisture resistance reliability is also an important issue. As a countermeasure, an epoxy resin composition as an underfill material is usually filled in the gap between the element and the substrate to interpose the reinforcing portion and protect the element. There are various methods for interposing the resin composition. Generally, a liquid epoxy resin composition is dropped around the element and impregnated (impregnated) into the gap between the element and the substrate by a capillary phenomenon. Is adopted (see, for example, Patent Document 1).
アンダーフィル用エポキシ樹脂組成物は無加圧状態で素子と基板の間隙に含浸させた後加熱硬化するため、素子、基板及びバンプとの界面あるいは組成物内部にボイドが残存(または発生)し、これに熱ストレスが加わると界面剥離やクラックが発生することがあり、ボイドの低減が重要な課題になっている。最近は、素子の高集積度化、多機能化などによってチップサイズが大型化する一方、多ピン化によってバンプの小径化、狭ピッチ化が行われ、結果的に素子(チップ)と基板の間隙が狭まる方向にあり、上記課題の解決がますます難しくなっていた。また、環境問題の観点から、バンプ材質が鉛はんだから脱鉛はんだへ、更にはCuポストへと変更されつつあり、仕様が多様化してきている。また、はんだの脱鉛化に伴い、端子への濡れが悪くなる傾向にあり、結果的に、バンプ周辺に凹凸部や微細なソルダーレジストとの隙間などが発生しやすく、樹脂流入時に空気を巻き込みやすくなることで、ボイド発生の原因となっている。さらに、バンプのCu化に伴い、狭ピッチ化も加速する傾向にあり、ボイドの発生抑制がますます困難になってきている。 Since the epoxy resin composition for underfill is impregnated in the gap between the element and the substrate in a non-pressurized state and cured by heating, voids remain (or occur) at the interface between the element, the substrate and the bump or inside the composition, When thermal stress is applied to this, interface peeling and cracks may occur, and the reduction of voids is an important issue. Recently, the chip size has been increased due to higher integration and multi-functionality of elements, while the bump diameter has been reduced and the pitch has been reduced by increasing the number of pins, resulting in a gap between the element (chip) and the substrate. However, it has become increasingly difficult to solve the above problems. In addition, from the viewpoint of environmental problems, the bump material is being changed from lead solder to lead-free solder, and further to Cu post, and the specifications have been diversified. In addition, with lead-free soldering, wetting of terminals tends to worsen. As a result, bumps and bumps and gaps with fine solder resist are likely to occur around the bumps, and air is entrained when the resin flows in. It becomes the cause of void generation by becoming easy. Furthermore, as the bumps are made of Cu, the pitch tends to be narrowed, and the suppression of void generation is becoming increasingly difficult.
本発明はかかる状況を鑑みなされたもので、基板と半導体素子との間隙への含浸性に優れ、ボイドの発生が抑制された液状エポキシ樹脂組成物を選択する選択方法、該液状エポキシ樹脂組成物の製造方法、該液状エポキシ樹脂組成物を用いた信頼性に優れる電子部品装置及びその製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and a selection method for selecting a liquid epoxy resin composition excellent in impregnation into a gap between a substrate and a semiconductor element and suppressing generation of voids, and the liquid epoxy resin composition It is an object of the present invention to provide an electronic component device having excellent reliability using the liquid epoxy resin composition and a method for manufacturing the same.
ボイドを抑制するための手法として、液状エポキシ樹脂組成物(以下、単に「樹脂組成物」ともいう)の含浸時の粘度を下げることが考えられる。樹脂組成物を低粘度化する手法としては、無機充填剤の減量が効果的である。しかしながら、無機充填剤を減量した場合、硬化後の樹脂組成物の熱膨張率が大きくなる傾向があり、バンプやデバイスに大きな熱応力が発生し信頼性の確保が困難となる。また、弾性率も低下するため、バンプの補強効果も小さくなり、バンプに疲労破壊が生じやすくなる。これらのことから、無機充填剤を減量して樹脂組成物の低粘度化を行うことは、信頼性を低下させる場合がある。また、前述の通り、バンプの狭ピッチ化、微細化や狭ギャップ化に伴い、樹脂組成物が含浸される間隙は微細化してきており、大粒径の無機充填剤を使用することは困難である。このため、微細な粒径の無機充填剤を使用することが好ましい。しかし無機充填剤の粒径を微細化すると比表面積が増えるため、樹脂組成物としての粘度は上昇する傾向になり、含浸が難しくなる場合がある。 As a technique for suppressing voids, it is conceivable to lower the viscosity at the time of impregnation with a liquid epoxy resin composition (hereinafter also simply referred to as “resin composition”). As a technique for reducing the viscosity of the resin composition, reducing the amount of the inorganic filler is effective. However, when the amount of the inorganic filler is reduced, the thermal expansion coefficient of the cured resin composition tends to increase, and a large thermal stress is generated in the bumps and devices, making it difficult to ensure reliability. In addition, since the elastic modulus is lowered, the effect of reinforcing the bumps is reduced, and fatigue failure is likely to occur in the bumps. For these reasons, reducing the viscosity of the resin composition by reducing the amount of the inorganic filler may lower the reliability. In addition, as described above, the gaps impregnated with the resin composition are becoming finer as the bump pitch becomes narrower, finer and narrower, and it is difficult to use an inorganic filler having a large particle size. is there. For this reason, it is preferable to use an inorganic filler having a fine particle size. However, since the specific surface area increases when the particle size of the inorganic filler is reduced, the viscosity of the resin composition tends to increase, and impregnation may be difficult.
一方で、樹脂組成物の含浸は毛細管現象を利用して行う。この推力としては、樹脂組成物の表面張力が考えられる。しかし表面張力を増加させると、基板やチップなどの被着体との濡れ性は悪化する傾向にある。このような濡れ性の低下に伴い、接着性が低下し、はく離やクラックなどの不良原因にもなりかねない。
従って、アンダーフィル用エポキシ樹脂組成物を選択する際には、良好な流動性を得るために、これら課題を同時に解決する必要があった。
そこで本発明者は、広い面積、狭い間隙への含浸性に優れ、ボイドの発生が少ない樹脂組成物の選択項目として、含浸処理する際における樹脂組成物の粘度と表面張力に着目し検討を行った。
On the other hand, the impregnation of the resin composition is performed using a capillary phenomenon. As this thrust, the surface tension of the resin composition can be considered. However, when the surface tension is increased, wettability with an adherend such as a substrate or a chip tends to deteriorate. With such a decrease in wettability, the adhesiveness decreases, which may cause defects such as peeling and cracking.
Therefore, when selecting an epoxy resin composition for underfill, it was necessary to solve these problems at the same time in order to obtain good fluidity.
Therefore, the present inventor conducted an investigation focusing on the viscosity and surface tension of the resin composition during the impregnation treatment as a selection item of the resin composition that is excellent in impregnation into a large area and narrow gap and has less voids. It was.
本発明者は上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を必須成分とする液状エポキシ樹脂組成物であって、含浸温度での粘度が0.13Pa・s以下であり、かつ表面張力が25mN/m以上である液状エポキシ樹脂組成物を選択することで、上記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は具体的には以下の通りである。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor is a liquid epoxy resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler as essential components, and has a viscosity at an impregnation temperature of 0. By selecting a liquid epoxy resin composition having a surface tension of 13 Pa · s or less and a surface tension of 25 mN / m or more, it has been found that the above problems can be solved, and the present invention has been completed. Specifically, the present invention is as follows.
本発明の第一の態様は、(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤及び(C)無機充填剤を含有する液状エポキシ樹脂組成物を複数種準備する工程と、前記液状エポキシ樹脂組成物のそれぞれについて、基板と半導体素子との間隙に含浸するときの温度における粘度及び表面張力を測定する工程と、測定された前記粘度が0.13Pa・s以下であり、測定された前記表面張力が25mN/m以上である液状エポキシ樹脂組成物を選択する工程とを有するフリップチップ封止用の液状エポキシ樹脂組成物の選択方法である。 The first aspect of the present invention includes a step of preparing a plurality of liquid epoxy resin compositions containing (A) an epoxy resin, (B) a curing agent and (C) an inorganic filler, and the liquid epoxy resin composition. For each, a step of measuring the viscosity and surface tension at a temperature when impregnating the gap between the substrate and the semiconductor element, the measured viscosity is 0.13 Pa · s or less, and the measured surface tension is 25 mN The method of selecting the liquid epoxy resin composition for flip chip sealing which has the process of selecting the liquid epoxy resin composition which is / m or more.
前記液状エポキシ樹脂組成物は、体積平均粒径が0.3μm以上2.0μm以下である無機充填剤を60質量%以上75質量%以下の範囲で含むことが好ましい。 The liquid epoxy resin composition preferably contains an inorganic filler having a volume average particle size of 0.3 μm or more and 2.0 μm or less in a range of 60 mass% or more and 75 mass% or less.
本発明の第二の態様は、前記選択方法で選択された液状エポキシ樹脂組成物の組成に基づいて、(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤及び(C)無機充填剤を混合する工程を有するフリップチップ封止用の液状エポキシ樹脂組成物の製造方法である。 The second aspect of the present invention comprises a step of mixing (A) an epoxy resin, (B) a curing agent and (C) an inorganic filler based on the composition of the liquid epoxy resin composition selected by the selection method. It is a manufacturing method of the liquid epoxy resin composition for flip chip sealing which has.
本発明の第三の態様は、前記選択方法で選択された液状エポキシ樹脂組成物を、粘度と表面張力を測定したときの温度で、基板と前記基板の回路形成面上に複数のバンプを介してフリップチップ実装された半導体素子との間隙に含浸する工程、及び含浸された前記液状エポキシ樹脂組成物を硬化する工程とを有する電子部品装置の製造方法である。
前記電子部品装置の製造方法は、前記基板と前記半導体素子との間隙が80μm以下であり、バンプ間隔が180μm以下であることが好ましい。
In a third aspect of the present invention, the liquid epoxy resin composition selected by the selection method is subjected to a plurality of bumps on the substrate and the circuit forming surface of the substrate at the temperature when the viscosity and the surface tension are measured. And a step of impregnating the gap between the flip chip mounted semiconductor element and a step of curing the impregnated liquid epoxy resin composition.
In the method for manufacturing the electronic component device, it is preferable that a gap between the substrate and the semiconductor element is 80 μm or less and a bump interval is 180 μm or less.
本発明の第四の態様は、
基板と、前記基板の回路形成面上に複数のバンプを介してフリップチップ実装された半導体素子と、前記基板と半導体素子との間隙に充填され、前記選択方法で選択された液状エポキシ樹脂組成物の硬化物とを有し、前記基板及び半導体素子の間隙が80μm以下であり、前記バンプの間隔が180μm以下である電子部品装置である。
前記液状エポキシ樹脂組成物は、体積平均粒径が0.3μm以上2.0μm以下である無機充填剤を60質量%以上75質量%以下の範囲で含むことが好ましい。
The fourth aspect of the present invention is:
A substrate, a semiconductor element flip-chip mounted on a circuit forming surface of the substrate via a plurality of bumps, and a liquid epoxy resin composition filled in a gap between the substrate and the semiconductor element and selected by the selection method The cured product is an electronic component device in which a gap between the substrate and the semiconductor element is 80 μm or less and a distance between the bumps is 180 μm or less.
The liquid epoxy resin composition preferably contains an inorganic filler having a volume average particle size of 0.3 μm or more and 2.0 μm or less in a range of 60 mass% or more and 75 mass% or less.
本発明によれば、基板と半導体素子との間隙への含浸性に優れ、ボイドの発生が抑制された液状エポキシ樹脂組成物を選択する選択方法、該液状エポキシ樹脂組成物の製造方法、該樹脂組成物を用いた信頼性に優れる電子部品装置及びその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, a selection method for selecting a liquid epoxy resin composition excellent in impregnation into a gap between a substrate and a semiconductor element and suppressing generation of voids, a method for producing the liquid epoxy resin composition, and the resin An electronic component device using the composition and excellent in reliability and a method for producing the same can be provided.
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。また本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。さらに本明細書において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。 In this specification, the term “process” is not limited to an independent process, and is included in the term if the intended action of the process is achieved even when it cannot be clearly distinguished from other processes. . In the present specification, a numerical range indicated by using “to” indicates a range including the numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively. Further, when referring to the amount of each component in the composition in the present specification, when there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition, the plurality of the components present in the composition unless otherwise specified. It means the total amount of substance.
<液状エポキシ樹脂組成物の選択方法>
本発明のフリップチップ封止用の液状エポキシ樹脂組成物の選択方法は、エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を含有する液状エポキシ樹脂組成物を複数種準備する工程と、前記液状エポキシ樹脂組成物のそれぞれについて、基板と半導体素子との間隙に含浸するときの温度(以下、「含浸温度」ともいう)における粘度及び表面張力をそれぞれ測定する工程と、測定された前記粘度が0.13Pa・s以下であり、測定された前記表面張力が25mN/m以上である液状エポキシ樹脂組成物を選択する工程とを有する。
<Selection method of liquid epoxy resin composition>
The method for selecting a liquid epoxy resin composition for flip chip sealing according to the present invention includes a step of preparing a plurality of liquid epoxy resin compositions containing an epoxy resin, a curing agent and an inorganic filler, and the liquid epoxy resin composition. For each of the above, a step of measuring a viscosity and a surface tension at a temperature at which the gap between the substrate and the semiconductor element is impregnated (hereinafter also referred to as “impregnation temperature”), and the measured viscosity is 0.13 Pa · s. And a step of selecting a liquid epoxy resin composition having a measured surface tension of 25 mN / m or more.
含浸温度における粘度及び表面張力が特定の範囲である液状エポキシ樹脂組成物は、狭ピッチ且つ大型パッケージに含浸処理した場合でもボイドなどの欠陥発生が抑制された良好な成形性を示す。さらにこれによって得られた電子部品装置は、ボイドの発生が抑制されるため、耐リフロー性、耐温度サイクル性などの信頼性に優れる。 A liquid epoxy resin composition having a specific range of viscosity and surface tension at the impregnation temperature exhibits good moldability in which defects such as voids are suppressed even when impregnating a narrow-pitch and large package. Furthermore, since the electronic component device obtained thereby suppresses the generation of voids, it is excellent in reliability such as reflow resistance and temperature cycle resistance.
本発明の選択方法によって選択される液状エポキシ樹脂組成物は、常温(25℃)において液状である。具体的には、25℃において、E型粘度計で測定される粘度が1000Pa・s以下である。
また前記液状エポキシ樹脂組成物は、半導体素子等の実装部品を、基板の回路形成面にフェイスダウンで実装した後、アンダーフィルを形成するフリップチップ封止用に用いられる。半導体素子のフリップチップ封止は具体的には以下のようにして行なわれる。
The liquid epoxy resin composition selected by the selection method of the present invention is liquid at normal temperature (25 ° C.). Specifically, at 25 ° C., the viscosity measured with an E-type viscometer is 1000 Pa · s or less.
The liquid epoxy resin composition is used for flip chip sealing in which a mounting component such as a semiconductor element is mounted face-down on a circuit forming surface of a substrate and then an underfill is formed. Specifically, the flip-chip sealing of the semiconductor element is performed as follows.
例えばまずバンプが形成された半導体素子等の実装部品の回路形成面と基板の回路形成面とを対向させ、実装部品のバンプと基板の電極との位置合わせを行い、双方を接触させる。この状態で、リフロー加熱を行う。ここで、実装部品のバンプと基板の回路形成面上の電極との接合には、一般にはんだが用いられるが、このリフロー加熱は、バンプと電極とのいずれか低い方の溶融温度以上となるように加温して行う。このときの、リフロー温度は、バンプや電極を構成する金属の種類や組成に応じて適宜選択される。例えば、バンプにSn−Ag−Cu系はんだを使用する際には、250℃以上に加熱して、はんだバンプを溶融させ接続を取ってフリップチップ実装することが好ましい。 For example, first, the circuit forming surface of a mounting component such as a semiconductor element on which bumps are formed and the circuit forming surface of the substrate are opposed to each other, and the bumps of the mounting component and the electrodes of the substrate are aligned, and both are brought into contact. In this state, reflow heating is performed. Here, solder is generally used to join the bumps of the mounted component and the electrodes on the circuit forming surface of the substrate, but this reflow heating is performed so that the melting temperature of the lower of the bumps and the electrodes is higher. To warm. The reflow temperature at this time is appropriately selected according to the type and composition of the metal constituting the bump or electrode. For example, when using Sn—Ag—Cu solder for bumps, it is preferable to heat the solder bumps to 250 ° C. or higher to melt and connect the solder bumps for flip chip mounting.
また、バンプ、電極、及びはんだ等の金属表面の酸化膜を除去するために、フラックス材を使用しても良い。フラックス材に含まれる溶剤は、残渣として残った場合には、ボイドの原因となりやすいため、除去することが好ましい。フラックス材としては、溶剤洗浄フラックス、水溶性フラックス、無洗浄フラックス等を使用しても良い。実装部品の金属バンプと基板の電極との接合した後、フラックスの洗浄を行うが、洗浄後には、液状エポキシ樹脂組成物材の硬化温度以上の温度で乾燥を行うことが好ましい。基板が吸湿した水分や、基板に形成されたソルダーレジスト中に残存する未反応低分子量成分が気化し、ボイドが発生するおそれがあるためである。 Further, a flux material may be used to remove oxide films on metal surfaces such as bumps, electrodes, and solder. If the solvent contained in the flux material remains as a residue, it tends to cause voids, so it is preferable to remove it. As the flux material, a solvent cleaning flux, a water-soluble flux, a non-cleaning flux or the like may be used. The flux is washed after the metal bumps of the mounting component are bonded to the electrodes of the substrate, and after the washing, drying is preferably performed at a temperature equal to or higher than the curing temperature of the liquid epoxy resin composition material. This is because moisture absorbed by the substrate and unreacted low molecular weight components remaining in the solder resist formed on the substrate may be vaporized to generate voids.
ここで上記の実装部品としては、樹脂などによってパッケージングされていないダイ(チップ)そのものや、CSPやBGAと呼ばれている半導体パッケージを用いることができる。この実装部品の一面に設けられたバンプは、はんだ等にて形成することができ、環境問題の観点から、Cu、Au、脱鉛はんだ等を使用してもよい。バンプと回路電極との接続は、Ag−Cu系、Sn−Cu系、Sn−Bi系などのはんだ等を使用してもよい。
一方、回路が形成される基板としては、FR4やFR5などの繊維基材を含む有機基板、あるいは繊維基材を含まないビルドアップ型の有機基板、さらにポリイミドやポリエステルなどの有機フィルム、アルミナやガラスやシリコンなどの無機基板等の基材に、接続用の電極を含む導体配線が形成された配線板を挙げることができる。
Here, as the mounting component, a die (chip) that is not packaged with a resin or the like, or a semiconductor package called CSP or BGA can be used. The bumps provided on one surface of the mounted component can be formed of solder or the like, and Cu, Au, lead-free solder, or the like may be used from the viewpoint of environmental problems. For the connection between the bump and the circuit electrode, solder such as Ag—Cu, Sn—Cu, or Sn—Bi may be used.
On the other hand, as a substrate on which a circuit is formed, an organic substrate including a fiber base material such as FR4 or FR5, a build-up type organic substrate not including a fiber base material, an organic film such as polyimide or polyester, alumina or glass Examples thereof include a wiring board in which a conductor wiring including an electrode for connection is formed on a base material such as an inorganic substrate such as silicon or silicon.
このようにして接続された半導体素子等の実装部品と基板との間隙に、所定の含浸温度で、液状エポキシ樹脂組成物を含浸させる。液状エポキシ樹脂組成物の含浸処理は、通常ディスペンス方式によって行われる。ディスペンスの方式は特に限定されないが、エアーディスペンサー、ジェットディスペンサー、スクリュー型ディスペンサー等の使用が挙げられる。
次いで半導体素子と基板との間隙に含浸された液状エポキシ樹脂組成物を硬化して半導体素子を樹脂封止する。液状エポキシ樹脂組成物の硬化方法は、液状エポキシ樹脂組成物の構成に応じて適宜選択することができる。例えば100℃〜180℃で0.1時間〜5.0時間、熱処理する方法を挙げることができる。
The liquid epoxy resin composition is impregnated at a predetermined impregnation temperature in the gap between the mounting component such as the semiconductor element and the substrate thus connected. The impregnation treatment with the liquid epoxy resin composition is usually performed by a dispensing method. The dispensing method is not particularly limited, and examples thereof include use of an air dispenser, a jet dispenser, and a screw type dispenser.
Next, the liquid epoxy resin composition impregnated in the gap between the semiconductor element and the substrate is cured to resin-seal the semiconductor element. The hardening method of a liquid epoxy resin composition can be suitably selected according to the structure of a liquid epoxy resin composition. For example, the method of heat-processing at 100 to 180 degreeC for 0.1 hour-5.0 hours can be mentioned.
本発明の液状エポキシ樹脂組成物の選択方法は、エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を含有する液状エポキシ樹脂組成物を複数種準備する準備工程を含む。準備される液状エポキシ樹脂組成物の数は特に制限されず目的に応じて適宜選択できる。準備されるエポキシ樹脂組成物は、適宜調製したものであっても、市販の液状エポキシ樹脂組成物であってもよい。また準備される液状エポキシ樹脂組成物の構成の詳細については後述する。 The method for selecting a liquid epoxy resin composition of the present invention includes a preparation step of preparing a plurality of types of liquid epoxy resin compositions containing an epoxy resin, a curing agent and an inorganic filler. The number of the liquid epoxy resin composition to be prepared is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. The prepared epoxy resin composition may be appropriately prepared or a commercially available liquid epoxy resin composition. Details of the composition of the liquid epoxy resin composition to be prepared will be described later.
本発明の選択方法は、前記準備工程で準備された液状エポキシ樹脂組成物について、液状エポキシ樹脂組成物を基板と半導体素子の間隙に含浸処理する際の含浸温度における液状エポキシ樹脂組成物の粘度と表面張力を測定する測定工程を含む。液状エポキシ樹脂組成物の粘度と表面張力のそれぞれを含浸温度において測定することで、基板と半導体素子との間隙への含浸性に優れ、狭ピッチ且つ大型パッケージでもボイドの発生が抑制される液状エポキシ樹脂組成物を効率的に選択することができる。 According to the selection method of the present invention, for the liquid epoxy resin composition prepared in the preparation step, the viscosity of the liquid epoxy resin composition at the impregnation temperature when the liquid epoxy resin composition is impregnated in the gap between the substrate and the semiconductor element It includes a measurement process for measuring the surface tension. A liquid epoxy resin that is excellent in impregnation into the gap between the substrate and the semiconductor element by measuring the viscosity and surface tension of the liquid epoxy resin composition at the impregnation temperature. A resin composition can be selected efficiently.
前記測定工程における含浸温度は特に制限されず、液状エポキシ樹脂組成物の構成等に応じて適宜選択することができる。なかでも樹脂組成物の粘度が低く、含浸処理中に樹脂組成物の硬化反応の進行に伴う樹脂組成物の粘度上昇が少ない温度であることが好ましい。具体的には例えば、25℃〜150℃とすることができ、50℃〜130℃であることが好ましく、80℃〜120℃であることがより好ましい。
ここで含浸温度とは、液状エポキシ樹脂組成物を基板と半導体素子との間隙に含浸処理する際に、基板及び半導体素子を予備加熱する温度であり、含浸処理中における液状エポキシ樹脂組成物の温度を意味する。
The impregnation temperature in the measurement step is not particularly limited and can be appropriately selected according to the configuration of the liquid epoxy resin composition. In particular, the temperature of the resin composition is preferably low, and the temperature is such that the viscosity increase of the resin composition accompanying the progress of the curing reaction of the resin composition during the impregnation treatment is small. Specifically, for example, the temperature can be 25 ° C to 150 ° C, preferably 50 ° C to 130 ° C, and more preferably 80 ° C to 120 ° C.
Here, the impregnation temperature is a temperature at which the substrate and the semiconductor element are preheated when the liquid epoxy resin composition is impregnated in the gap between the substrate and the semiconductor element, and the temperature of the liquid epoxy resin composition during the impregnation process. Means.
前記含浸温度における粘度の測定方法は特に制限されず、通常用いられる測定方法から適宜選択することができる。例えば、レオメータを用いてせん断応力2Pa、前記含浸温度条件下で測定される。 The method for measuring the viscosity at the impregnation temperature is not particularly limited, and can be appropriately selected from commonly used measurement methods. For example, it is measured using a rheometer under a shear stress of 2 Pa and the impregnation temperature.
また前記含浸温度における表面張力の測定方法は特に制限されず、通常用いられる測定方法から適宜選択することができる。例えば、表面張力測定計を用いて、白金イリジウムプレート法により、前記含浸温度条件下で測定される。 The method for measuring the surface tension at the impregnation temperature is not particularly limited, and can be appropriately selected from commonly used measurement methods. For example, it is measured under the impregnation temperature condition by a platinum iridium plate method using a surface tension meter.
本発明の選択方法は、前記測定工程において粘度と表面張力が測定された複数種の液状エポキシ樹脂組成物から、粘度が0.13Pa・s以下で、且つ表面張力が25mN/m以上である液状エポキシ樹脂組成物を選択する選択工程を含む。
本発明において選択される液状エポキシ樹脂組成物は、前記含浸温度における粘度が0.13Pa・s以下である。含浸温度における粘度が1.3Pa・sを超えると、含浸処理の際にバンプ周辺に空気の巻き込みが発生する場合があり、これによりボイドの発生を充分に抑制するができない。さらに含浸処理に要する時間が増加する傾向がある。
The selection method of the present invention is a liquid having a viscosity of 0.13 Pa · s or less and a surface tension of 25 mN / m or more from a plurality of types of liquid epoxy resin compositions whose viscosity and surface tension have been measured in the measurement step. A selection step of selecting an epoxy resin composition is included.
The liquid epoxy resin composition selected in the present invention has a viscosity at the impregnation temperature of 0.13 Pa · s or less. If the viscosity at the impregnation temperature exceeds 1.3 Pa · s, air may be entrained around the bumps during the impregnation treatment, and the generation of voids cannot be sufficiently suppressed. Furthermore, the time required for the impregnation treatment tends to increase.
また本発明において選択される液状エポキシ樹脂組成物は、前記含浸温度における表面張力が25mN/m以上である。含浸温度における表面張力が25mN/m未満であると、含浸処理の際にバンプ周辺に空気の巻き込みが発生する場合があり、これによりボイドの発生を充分に抑制するができない。さらに含浸処理に要する時間が増加する傾向がある。 The liquid epoxy resin composition selected in the present invention has a surface tension at the impregnation temperature of 25 mN / m or more. If the surface tension at the impregnation temperature is less than 25 mN / m, air may be entrained around the bumps during the impregnation treatment, so that generation of voids cannot be sufficiently suppressed. Furthermore, the time required for the impregnation treatment tends to increase.
本発明の選択方法は、選択された前記液状エポキシ樹脂組成物の組成を決定する工程をさらに有していてもよい。選択された液状エポキシ樹脂組成物が調製されたものである場合は、調製時の組成により決定することができる。また選択された液状エポキシ樹脂組成物が市販品である場合には、通常用いられる分析方法により組成を決定することができる。 The selection method of the present invention may further include a step of determining the composition of the selected liquid epoxy resin composition. When the selected liquid epoxy resin composition is prepared, it can be determined by the composition at the time of preparation. Moreover, when the selected liquid epoxy resin composition is a commercial item, a composition can be determined by the analysis method used normally.
前記液状エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂の少なくとも1種と、硬化剤の少なくとも1種と、無機充填材の少なくとも1種とを含み、必要に応じてその他の成分を含んで構成される。前記液状エポキシ樹脂組成物を構成する成分の種類と含有量を適宜調整することで、含浸温度における粘度及び表面張力を所望の範囲に調整することができる。 The liquid epoxy resin composition includes at least one epoxy resin, at least one curing agent, and at least one inorganic filler, and includes other components as necessary. The viscosity and surface tension at the impregnation temperature can be adjusted to a desired range by appropriately adjusting the type and content of the components constituting the liquid epoxy resin composition.
(A)エポキシ樹脂
前記エポキシ樹脂としては特に制限はなく、通常用いられるエポキシ樹脂から適宜選択することができる。中でも常温で液状のエポキシ樹脂の少なくとも1種を含むことが好ましい。エポキシ樹脂としては例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、ナフタレンジオール、水添ビスフェノールA等とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめとするフェノール類とアルデヒド類とを縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したノボラック型エポキシ樹脂、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、及び脂環族エポキシ樹脂などを挙げることができる。なかでも、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、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、及び水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、並びにグリシジルアミン型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましく、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種を用いることがより好ましい。これらのエポキシ樹脂は1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A) Epoxy resin There is no restriction | limiting in particular as said epoxy resin, It can select suitably from the epoxy resin used normally. Among these, it is preferable to contain at least one epoxy resin that is liquid at room temperature. Examples of the epoxy resin include phenols such as glycidyl ether type epoxy resins and orthocresol novolac type epoxy resins obtained by reaction of bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AD, bisphenol S, naphthalene diol, hydrogenated bisphenol A and the like with epichlorohydrin. Type epoxy resins obtained by epoxidizing novolak resins obtained by condensation or cocondensation of aldehydes with aldehydes, glycidyl ester type epoxy resins obtained by reaction of polybasic acids such as phthalic acid and dimer acid and epichlorohydrin, diaminodiphenylmethane Glycidylamine type epoxy resin obtained by reaction of polyamine such as isocyanuric acid and epichlorohydrin, obtained by oxidizing olefin bond with peracid such as peracetic acid , And the like Jo aliphatic epoxy resins, and alicyclic epoxy resins. Among them, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, naphthalenediol type epoxy resin, hydrogenated bisphenol A type epoxy resin glycidyl ether type epoxy resin, and glycidyl It is preferable to use at least one selected from amine-type epoxy resins, and it is more preferable to use at least one selected from bisphenol F-type epoxy resins, naphthalenediol-type epoxy resins, and glycidylamine-type epoxy resins. These epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.
またエポキシ樹脂として、発明の目的を損なわない範囲であれば固形のエポキシ樹脂を併用してもよい。
さらには粘度調整のためエポキシ基を有する反応性希釈剤を混合してもよい。エポキシ基を有する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、バーサティック酸グリシジルエーテル、スチレンオキサイド、エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、ブチルフェニルグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルが挙げられる。これらの内の1種類あるいは複数種を併用してもよい。
前記液状エポキシ樹脂組成物に用いるこれらのエポキシ樹脂は、十分に精製されたもので、イオン性不純物が少ないものが好ましい。例えば、遊離Naイオン、遊離Clイオンは500ppm以下であることが好ましい。
Further, as an epoxy resin, a solid epoxy resin may be used in combination as long as the object of the invention is not impaired.
Furthermore, you may mix the reactive diluent which has an epoxy group for viscosity adjustment. Examples of the reactive diluent having an epoxy group include n-butyl glycidyl ether, versatic acid glycidyl ether, styrene oxide, ethylhexyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, butylphenyl glycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, neodymium Examples include pentyl glycol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, and trimethylolpropane triglycidyl ether. One or more of these may be used in combination.
These epoxy resins used in the liquid epoxy resin composition are preferably sufficiently purified and have few ionic impurities. For example, free Na ions and free Cl ions are preferably 500 ppm or less.
前記液状エポキシ樹脂組成物におけるエポキシ樹脂の含有率は特に制限されない。なかでも粘度の観点から、液状エポキシ樹脂組成物の総量中に15質量%〜50質量%であることが好ましく、20質量%〜30質量%であることがより好ましい。 The content rate of the epoxy resin in the liquid epoxy resin composition is not particularly limited. Especially, from a viewpoint of a viscosity, it is preferable that it is 15 mass%-50 mass% in the total amount of a liquid epoxy resin composition, and it is more preferable that it is 20 mass%-30 mass%.
前記液状エポキシ樹脂組成物は、含浸性、保存安定性およびハンドリングの観点から、エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂の少なくとも1種を含み、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂及びグリシジルアミン型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種をさらに含むことが好ましく、ビスフェノールF型エポキシ樹脂をエポキシ樹脂の総量の50質量%以上含み、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂及びグリシジルアミン型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種を50質量%以下でさらに含むことがより好ましい。 The liquid epoxy resin composition contains at least one bisphenol F type epoxy resin as an epoxy resin from the viewpoint of impregnation property, storage stability and handling, and is at least selected from naphthalenediol type epoxy resin and glycidylamine type epoxy resin. It is preferable to further include one type, including 50% by mass or more of bisphenol F-type epoxy resin with respect to the total amount of epoxy resin, and further containing at least one type selected from naphthalenediol type epoxy resin and glycidylamine type epoxy resin at 50% by mass or less. More preferably.
(B)硬化剤
前記液状エポキシ樹脂組成物は、硬化剤の少なくとも1種を含む。前記硬化剤としては特に制限はなく、エポキシ樹脂の硬化剤として一般に使用されている酸無水物、フェノール樹脂、芳香族アミン、各種イミダゾール誘導体などから適宜選択することができる。なかでも、低粘度化の観点からは酸無水物が好ましい。また保存安定性の観点からはフェノール樹脂及びイミダゾール誘導体が好ましい。また耐湿接着性の観点からは芳香族アミンが好ましい。
またエポキシ樹脂組成物が液状であれば、硬化剤は固形の化合物を使用してもよいし液状及び固形の化合物を併用してもよい。
(B) Curing agent The liquid epoxy resin composition contains at least one curing agent. There is no restriction | limiting in particular as said hardening | curing agent, It can select suitably from the acid anhydride generally used as a hardening | curing agent of an epoxy resin, a phenol resin, an aromatic amine, various imidazole derivatives, etc. Of these, acid anhydrides are preferred from the viewpoint of reducing the viscosity. From the viewpoint of storage stability, phenol resins and imidazole derivatives are preferred. An aromatic amine is preferable from the viewpoint of moisture-resistant adhesion.
If the epoxy resin composition is liquid, the curing agent may be a solid compound, or a liquid and a solid compound may be used in combination.
前記酸無水物としては例えば、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、3−メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水ハイミック酸、無水コハク酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記フェノール樹脂としては、分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有するものであれば特に制限はなく、例えば、フェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェニルフェノール、アミノフェノール等のフェノール類及びα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類からなる群より選ばれる少なくとも1種と、ホルムアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック型フェノール樹脂、アリル化ビスフェノールA、アリル化ビスフェノールF、アリル化ナフタレンジオール、フェノールノボラック、フェノール等のフェノール類及びナフトール類からなる群より選ばれる少なくとも1種と、ジメトキシパラキシレン又はビス(メトキシメチル)ビフェニルとから合成されるフェノール・アラルキル樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂などが挙げられる。これらは1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the acid anhydride include phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, 3-methyltetrahydrophthalic anhydride, hymic anhydride, succinic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
The phenol resin is not particularly limited as long as it has two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule. For example, phenol, cresol, resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F, phenylphenol, aminophenol, etc. Obtained by condensation or cocondensation of at least one selected from the group consisting of phenols and naphthols such as α-naphthol, β-naphthol, and dihydroxynaphthalene with a compound having an aldehyde group such as formaldehyde under an acidic catalyst. At least one selected from the group consisting of novolak-type phenolic resins, allylated bisphenol A, allylated bisphenol F, allylated naphthalene diol, phenol novolak, phenol and the like, and naphthols; Examples thereof include phenol / aralkyl resins and naphthol / aralkyl resins synthesized from cyparaxylene or bis (methoxymethyl) biphenyl. These may be used alone or in combination of two or more.
前記芳香族アミンとしては、例えば、エピキュアW、エピキュアZ(いずれも三菱化学社製、商品名)、カヤハードA−A、カヤハードA−B、カヤハードA−S(いずれも日本化薬社製、商品名)、トートアミンHM−205(東都化成社製、商品名)、アデカハードナーEH−101(旭電化工業社製、商品名)、エポミックQ−640、エポミックQ−643(いずれも三井化学社製、商品名)、DETDA80(Lonza社製、商品名)等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the aromatic amine include EpiCure W, EpiCure Z (all trade names, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), Kayahard A-A, Kayahard AB, and Kayahard AS (all manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., products). Name), Totoamine HM-205 (manufactured by Toto Kasei Co., Ltd., trade name), Adeka Hardener EH-101 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd., trade name), Epomic Q-640, Epomic Q-643 (all manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) , Product name), DETDA80 (manufactured by Lonza, product name), and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
前記イミダゾール誘導体としては、2−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、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−フェノルイミダゾール、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)−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−ジヒドロキシジ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などが挙げられる。これら1種を単独で用いても2種以上併用しても良い。 Examples of the imidazole derivatives include 2-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4- Methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyanoethyl-2- Phenol imidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazolium trimellitate, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazolium trimellitate, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimellitate, 2, 4 Diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- (2′-undecylimidazolyl) -ethyl-s-triazine, 2,4- Diamino-6- [2'-ethyl-4-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1')]-ethyl -S-triazine isocyanuric acid adduct, 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct, 2-methylimidazole isocyanuric acid adduct, 2-phenyl-4,5-dihydroxydimethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxy Examples include methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenyl-4,5-di (2-cyanoethoxy) methylimidazole, and the like. It is. These 1 type may be used independently or may be used together 2 or more types.
前記液状エポキシ樹脂組成物における(A)エポキシ樹脂と(B)硬化剤との含有比率は特に制限されない。それぞれの未反応分を少なくするため、当量基準でエポキシ樹脂に対して硬化剤を0.6当量〜1.6当量の範囲に設定することが好ましく、0.7当量〜1.4当量がより好ましく、0.8当量〜1.2当量がさらに好ましい。0.6当量〜1.6当量の範囲内であると、未反応分が多くなることを抑制し、信頼性が向上する傾向がある。 The content ratio of (A) epoxy resin and (B) curing agent in the liquid epoxy resin composition is not particularly limited. In order to reduce each unreacted component, it is preferable to set the curing agent in the range of 0.6 equivalent to 1.6 equivalent with respect to the epoxy resin on an equivalent basis, and 0.7 equivalent to 1.4 equivalent is more preferable. Preferably, 0.8 equivalent-1.2 equivalent is more preferable. When the amount is in the range of 0.6 equivalents to 1.6 equivalents, an increase in the amount of unreacted components is suppressed, and the reliability tends to be improved.
ここで硬化剤の当量は、フェノール樹脂の場合、エポキシ基1個に対しフェノール性水酸基1個が反応するものとして計算される。また芳香族アミンの場合、硬化剤の当量はエポキシ基1個に対しアミノ基の活性水素1個が反応するものとして計算される。さらに酸無水物の場合、硬化剤の当量はエポキシ基1個に対し酸無水物基1個が反応するものとして計算される。
一方、イミダゾール誘導体はエポキシ樹脂の重合触媒として働くため、その含有量は組成物の硬化速度及びポットライフを考慮して決められる。
Here, the equivalent of the curing agent is calculated as one phenolic hydroxyl group reacts with one epoxy group in the case of a phenol resin. In the case of an aromatic amine, the equivalent of the curing agent is calculated on the assumption that one active hydrogen of an amino group reacts with one epoxy group. Further, in the case of an acid anhydride, the equivalent of the curing agent is calculated as one acid anhydride group reacts with one epoxy group.
On the other hand, since the imidazole derivative works as a polymerization catalyst for the epoxy resin, its content is determined in consideration of the curing speed and pot life of the composition.
(C)無機充填剤
前記液状エポキシ樹脂組成物は、無機充填剤の少なくとも1種を含む。前記無機充填剤としては、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ、炭酸カルシウム、クレー、酸化アルミナ等のアルミナ、窒化珪素、炭化珪素、窒化ホウ素、珪酸カルシウム、チタン酸カリウム、窒化アルミ、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア等の粉体、及びこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維などが挙げられる。これらの無機充填剤は1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
無機充填材としては、なかでもシリカが好ましく、流動性の観点からは球形シリカがより好ましい。
(C) Inorganic filler The liquid epoxy resin composition contains at least one inorganic filler. Examples of the inorganic filler include silica such as fused silica and crystalline silica, alumina such as calcium carbonate, clay and alumina oxide, silicon nitride, silicon carbide, boron nitride, calcium silicate, potassium titanate, aluminum nitride, beryllia, Examples thereof include powders such as zirconia, zircon, fosterite, steatite, spinel, mullite, and titania, and beads and glass fibers formed by spheroidizing these. These inorganic fillers may be used alone or in combination of two or more.
As the inorganic filler, silica is preferable, and spherical silica is more preferable from the viewpoint of fluidity.
無機充填剤の平均粒径は、0.1μm〜5.0μmの範囲が好ましく、0.3μm〜2.0μmの範囲がより好ましい。平均粒径が0.1μm以上であると、無機充填剤の比表面積の増大が抑制され、液状エポキシ樹脂組成物の粘度上昇やチキソトロピック性の発現が抑制され、無機充填剤の増量が容易になる。また5.0μm以下であると、狭い間隙への含浸性が向上し、また無機充填剤が沈降することを抑制できる。
無機充填剤の平均粒径は、平均粒子径としてレーザー散乱回折法粒度分布測定装置等により測定することができる。
The average particle size of the inorganic filler is preferably in the range of 0.1 μm to 5.0 μm, and more preferably in the range of 0.3 μm to 2.0 μm. When the average particle size is 0.1 μm or more, the increase in the specific surface area of the inorganic filler is suppressed, the increase in the viscosity of the liquid epoxy resin composition and the expression of thixotropic properties are suppressed, and the inorganic filler can be easily increased. Become. Moreover, the impregnation property to a narrow gap | interval improves that it is 5.0 micrometers or less, and it can suppress that an inorganic filler settles.
The average particle diameter of the inorganic filler can be measured as a mean particle diameter by a laser scattering diffraction particle size distribution measuring device or the like.
前記液状エポキシ樹脂組成物における無機充填剤の含有率は、液状エポキシ樹脂組成物の総量中に50質量%〜75質量%の範囲に設定されることが好ましく、60質量%〜70質量%の範囲に設定されることがより好ましい。無機充填剤の含有率が50質量%以上であると、熱膨張係数の低減効果がより大きくなり温度サイクル性が向上する傾向、及び耐湿信頼性が向上する傾向にある。また75質量%以下であると、液状エポキシ樹脂組成物の粘度が低下することで、流動性、浸透性及びディスペンス性が向上する傾向がある。 The content of the inorganic filler in the liquid epoxy resin composition is preferably set in the range of 50% by mass to 75% by mass in the total amount of the liquid epoxy resin composition, and in the range of 60% by mass to 70% by mass. More preferably, it is set to. When the content of the inorganic filler is 50% by mass or more, the effect of reducing the thermal expansion coefficient becomes larger, the temperature cycle property tends to be improved, and the moisture resistance reliability tends to be improved. Moreover, when it is 75 mass% or less, there exists a tendency for fluidity | liquidity, permeability, and dispensing property to improve because the viscosity of a liquid epoxy resin composition falls.
本発明の選択方法が適用される液状エポキシ樹脂は、含浸性と温度サイクル性の観点から、体積平均粒径が0.1μm〜5.0μmの範囲の無機充填剤を50質量%〜75質量%含有することが好ましく、体積平均粒径が0.3μm〜2.0μmの範囲の無機充填剤を50質量%〜75質量%含有することがより好ましく、体積平均粒径が0.3μm〜2.0μmの範囲の球形シリカを60質量%〜70質量%含有することがさらに好ましい。 The liquid epoxy resin to which the selection method of the present invention is applied is 50% by mass to 75% by mass of an inorganic filler having a volume average particle size in the range of 0.1 μm to 5.0 μm from the viewpoint of impregnation and temperature cycleability. It is preferable to contain, it is more preferable to contain 50 mass%-75 mass% of inorganic fillers whose volume average particle diameter is in the range of 0.3 μm to 2.0 μm, and the volume average particle diameter is 0.3 μm to 2. More preferably, 60% by mass to 70% by mass of spherical silica in the range of 0 μm is contained.
前記液状エポキシ樹脂組成物は必要に応じて、可撓化剤、硬化促進剤、カップリング剤、着色剤、溶剤、界面活性剤、イオントラップ剤などを含むことができる。 The liquid epoxy resin composition may contain a flexibilizer, a curing accelerator, a coupling agent, a colorant, a solvent, a surfactant, an ion trapping agent, and the like as necessary.
前記可撓化剤は特に限定されるものではなく、通常用いられる可撓化剤から適宜選択することができる。可撓化剤は液状であっても粒状であってもよい。なかでも含浸性と流動性の観点から、粒状の可撓化剤が好ましい。可撓化剤として具体的には、シリコーン系、アクリル系及びブタジエン系の粒状粉末を挙げることができる。なかでも弾性率の調整及び流動性の向上上最も低弾性なシリコーン系の可撓化剤が好ましい。 The said flexibilizer is not specifically limited, It can select suitably from the normally used flexibilizer. The flexibilizer may be liquid or granular. Of these, granular flexible agents are preferred from the viewpoints of impregnation and fluidity. Specific examples of the flexibilizer include silicone-based, acrylic-based, and butadiene-based granular powders. Of these, the most flexible silicone-based flexibilizer is preferred in terms of adjusting the elastic modulus and improving fluidity.
前記可撓化剤として粒状可撓化剤を用いる場合、粒状可撓化剤の平均粒径は0.1μm〜5.0μmの範囲が好ましい。粒状可撓化剤の平均粒径が0.1μm以上であると、液状エポキシ樹脂組成物の粘度上昇やチキソトロピック性発現が抑制され、粒状可撓化剤の増量が容易になる。また5.0μm以下であると狭い間隙への含浸性が向上する傾向にある。 When using a granular flexible agent as the said flexible agent, the average particle diameter of a granular flexible agent has the preferable range of 0.1 micrometer-5.0 micrometers. When the average particle diameter of the granular flexibilizer is 0.1 μm or more, an increase in the viscosity of the liquid epoxy resin composition and expression of thixotropic properties are suppressed, and the amount of the granular flexibilizer is easily increased. Moreover, when it is 5.0 μm or less, the impregnation property into a narrow gap tends to be improved.
また液状エポキシ樹脂組成物が可撓化剤を含む場合、その含有率はエポキシ樹脂に対して1質量%〜10質量%の範囲に設定されることが好ましい。含有率が1質量%以上であると、破壊靭性の向上効果がより効果的に得られ、また可撓化剤の沈降が抑制され、さらに温度サイクル時の耐フィレットクラック性が向上する傾向にある。含有率が10質量%以下であるとエポキシ樹脂組成物の粘度上昇やチキソトロピック性発現が抑制され、流動性、浸透性及びディスペンス性が向上する傾向がある。 Moreover, when a liquid epoxy resin composition contains a flexible agent, it is preferable that the content rate is set to the range of 1 mass%-10 mass% with respect to an epoxy resin. When the content is 1% by mass or more, the effect of improving fracture toughness can be obtained more effectively, the settling of the flexing agent is suppressed, and the fillet crack resistance during temperature cycling tends to be improved. . When the content is 10% by mass or less, an increase in viscosity and expression of thixotropic properties of the epoxy resin composition are suppressed, and fluidity, permeability, and dispensing properties tend to be improved.
前記硬化促進剤としては特に制限されず、通常用いられる硬化促進剤から適宜選択して用いることができる。具体的に硬化促進剤としては、各種アミン系化合物、イミダゾール系化合物、オルガノホスフィン系化合物、四級アンモニウムまたはホスホニウム系化合物などを挙げることができる。
前記液状エポキシ樹脂組成物が硬化促進剤を含む場合、その含有率はエポキシ樹脂に対して0.1質量%〜10質量%とすることができる。
The curing accelerator is not particularly limited, and can be appropriately selected from commonly used curing accelerators. Specific examples of the curing accelerator include various amine compounds, imidazole compounds, organophosphine compounds, quaternary ammonium and phosphonium compounds.
When the said liquid epoxy resin composition contains a hardening accelerator, the content rate can be 0.1 mass%-10 mass% with respect to an epoxy resin.
前記カップリング剤としては特に制限されず、通常用いられるカップリング剤から適宜選択して用いることができる。カップリング剤を含むことで無機充填剤とエポキシ樹脂との濡れ性が向上し、基板や半導体素子への接着性が向上する。具体的にカップリング剤としては、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドトリメトキシシラン、γ−ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、イミダゾールシランなどを挙げることができる。
前記液状エポキシ樹脂組成物がカップリング剤を含む場合、その含有率は無機充填剤に対して0.1質量%〜5質量%とすることができる。
The coupling agent is not particularly limited, and can be appropriately selected from commonly used coupling agents. By including the coupling agent, the wettability between the inorganic filler and the epoxy resin is improved, and the adhesion to the substrate and the semiconductor element is improved. Specific coupling agents include γ- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) aminopropyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and γ-mercaptopropyl. Examples include trimethoxysilane, γ-anilinopropyltrimethoxysilane, γ-ureidotrimethoxysilane, γ-dibutylaminopropyltrimethoxysilane, and imidazolesilane.
When the said liquid epoxy resin composition contains a coupling agent, the content rate can be 0.1 mass%-5 mass% with respect to an inorganic filler.
着色剤としてはカーボンブラック、有機染料、有機顔料、酸化チタン、鉛丹、ベンガラなどを用いることができる。 As the colorant, carbon black, organic dyes, organic pigments, titanium oxide, red lead, bengara and the like can be used.
前記液状エポキシ樹脂組成物は、必要に応じて有機溶剤の少なくとも1種を含んでいてもよい。有機溶剤を含むことで含浸温度における粘度と表面張力を所望の範囲に容易に調整できる場合がある。
有機溶剤としては例えば、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル等を挙げることができる。
前記液状エポキシ樹脂組成物が有機溶剤を含む場合、有機溶剤の含有率は特に制限されない。例えば液状エポキシ樹脂組成物の総量中に0.1質量%〜5質量%とすることができ、0.1質量%〜1質量%であることが好ましい。
The liquid epoxy resin composition may contain at least one organic solvent as required. By including an organic solvent, the viscosity and surface tension at the impregnation temperature may be easily adjusted to a desired range.
Examples of the organic solvent include ethylene glycol mono-n-butyl ether.
When the liquid epoxy resin composition contains an organic solvent, the content of the organic solvent is not particularly limited. For example, it can be 0.1 mass%-5 mass% in the total amount of a liquid epoxy resin composition, and it is preferable that it is 0.1 mass%-1 mass%.
前記液状エポキシ樹脂組成物は、必要に応じて、非イオン性の界面活性剤の少なくとも1種を含むことができる。非イオン性の界面活性剤としては特に制限はなく、通常用いられる非イオン性界面活性剤から適宜選択することができる。 The liquid epoxy resin composition may contain at least one nonionic surfactant as required. There is no restriction | limiting in particular as a nonionic surfactant, It can select suitably from the nonionic surfactant used normally.
例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル系、ソルビタン脂肪酸エステル系、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル系、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル系、グリセリン脂肪酸エステル系、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル系、ポリオキシエチレンアルキルアミン系、アルキルアルカノールアミド系、ポリエーテル変性シリコーン系、アラルキル変性シリコーン系、ポリエステル変性シリコーン系、ポリアクリル系などの界面活性剤が挙げられる。 For example, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyalkylene alkyl ether, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitol fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester, Examples include surfactants such as oxyethylene alkylamine, alkyl alkanolamide, polyether-modified silicone, aralkyl-modified silicone, polyester-modified silicone, and polyacryl.
前記液状エポキシ樹脂組成物における界面活性剤の含有率は、含浸温度における粘度と表面張力を所望の範囲とする観点から、液状エポキシ樹脂組成物の総量中に1質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがより好ましく、実質的に含まないことがさらに好ましい。
ここで界面活性剤を実質的に含まないとは、界面活性剤の含有量が、前記含浸温度における表面張力に対する常温における表面張力の比(常温/含浸温度)が1.25以下となるような含有量未満であることを意味する。
The content of the surfactant in the liquid epoxy resin composition is preferably 1% by mass or less in the total amount of the liquid epoxy resin composition, from the viewpoint of setting the viscosity and surface tension at the impregnation temperature to a desired range, It is more preferable that it is 0.5 mass% or less, and it is still more preferable that it does not contain substantially.
Here, the term “substantially free of surfactant” means that the surfactant content is such that the ratio of the surface tension at room temperature to the surface tension at the impregnation temperature (room temperature / impregnation temperature) is 1.25 or less. It means less than the content.
前記液状エポキシ樹脂組成物は、必要に応じてイオントラップ剤の少なくとも1種を含むことができる。イオントラップ剤を含むことでIC等の半導体素子の耐マイグレーション性、耐湿性及び高温放置特性を向上させることができる。
イオントラップ剤としては特に制限されず、通常用いられるものから適宜選択して用いることができる。中でもイオンとラップ剤は、下記組成式(1)で表される化合物及び組成式(2)で表される化合物の少なくとも1種であることが好ましい。
Mg1−XAlX(OH)2(CO3)X/2・mH2O ・・・(1)
(0<X≦0.5、mは正の数)
BiOx(OH)y(NO3)z ・・・(2)
(0.9≦x≦1.1、 0.6≦y≦0.8、 0.2≦z≦0.4)
The liquid epoxy resin composition may contain at least one ion trapping agent as necessary. By including the ion trapping agent, it is possible to improve the migration resistance, moisture resistance and high temperature storage characteristics of a semiconductor element such as an IC.
The ion trapping agent is not particularly limited and can be appropriately selected from those usually used. Among them, the ion and the wrapping agent are preferably at least one of a compound represented by the following composition formula (1) and a compound represented by the composition formula (2).
Mg 1-X Al X (OH) 2 (CO 3 ) X / 2 · mH 2 O (1)
(0 <X ≦ 0.5, m is a positive number)
BiO x (OH) y (NO 3 ) z (2)
(0.9 ≦ x ≦ 1.1, 0.6 ≦ y ≦ 0.8, 0.2 ≦ z ≦ 0.4)
これらイオントラップ剤の含有率としては、無機充填剤を除く液状エポキシ樹脂組成物の総量中に0.1質量%以上5.0質量%以下が好ましく、さらに好ましくは1.0質量%以上3.0質量%以下である。
またイオントラップ剤の体積平均粒径は0.1μm以上3.0μm以下が好ましく、最大粒径は10μm以下が好ましい。
The content of these ion trapping agents is preferably 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or more and 3.% by mass or more in the total amount of the liquid epoxy resin composition excluding the inorganic filler. 0% by mass or less.
The volume average particle size of the ion trapping agent is preferably 0.1 μm or more and 3.0 μm or less, and the maximum particle size is preferably 10 μm or less.
本発明の選択方法が適用される液状エポキシ樹脂組成物の調製方法は特に限定されず、エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を少なくとも含む混合物を均一に分散混合できる方法であればよい。一般的な方法としては、三本ロール、らいかい機、プラネタリミキサー等による分散混練を挙げることができる。また混合の間、必要に応じて減圧してもよい。 The preparation method of the liquid epoxy resin composition to which the selection method of the present invention is applied is not particularly limited as long as it can uniformly disperse and mix a mixture containing at least an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler. As a general method, dispersion kneading with a three-roll, a raking machine, a planetary mixer or the like can be mentioned. Moreover, you may reduce pressure during mixing as needed.
<液状エポキシ樹脂組成物の製造方法>
本発明の液状エポキシ樹脂組成物の製造方法は、前記選択方法により選択された液状エポキシ樹脂組成物の組成に基づいて、エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を混合する混合工程を有し、必要に応じてその他の工程を有して構成される。本発明の製造方法で製造される液状エポキシ樹脂組成物は、含浸温度における粘度と表面張力が所定の範囲となる。そのためフリップチップ封止用に用いる場合に、広い面積、狭い間隙への含浸性に優れ、ボイドの発生が少なく、硬化後の耐リフロー性及び耐温度サイクル性に優れる。
<Method for producing liquid epoxy resin composition>
The manufacturing method of the liquid epoxy resin composition of the present invention has a mixing step of mixing an epoxy resin, a curing agent and an inorganic filler based on the composition of the liquid epoxy resin composition selected by the selection method, and is necessary. Depending on the configuration, it has other processes. In the liquid epoxy resin composition produced by the production method of the present invention, the viscosity and surface tension at the impregnation temperature are in a predetermined range. For this reason, when used for flip chip sealing, it has excellent impregnation into a large area and narrow gap, generates less voids, and is excellent in reflow resistance and temperature cycle resistance after curing.
ここで「組成に基づいて」とは、予め選択された液状エポキシ樹脂組成物を構成する成分の種類及び含有量と、製造される液状エポキシ樹脂組成物を構成する成分の種類及び含有量とが一致するようにすることを意味する。これにより含浸温度における粘度及び表面張力が所望の範囲となる液状エポキシ樹脂組成物を製造することができる。 Here, “based on composition” means that the kind and content of components constituting the liquid epoxy resin composition selected in advance and the kind and content of components constituting the liquid epoxy resin composition to be produced are Means to match. Thereby, the liquid epoxy resin composition from which the viscosity and surface tension in an impregnation temperature become a desired range can be manufactured.
前記混合工程では、少なくともエポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を混合するが、選択された液状エポキシ樹脂組成物に含まれるその他の成分を同時に混合してもよい。混合方法としては各成分を均一に分散混合することができれば特に制限されず、通常用いられる混合方法から適宜選択することができる。一般的な方法としては、三本ロール、らいかい機、プラネタリミキサー等による分散混練を挙げることができる。また混合の間、必要に応じて減圧してもよい。 In the mixing step, at least the epoxy resin, the curing agent and the inorganic filler are mixed, but other components contained in the selected liquid epoxy resin composition may be mixed at the same time. The mixing method is not particularly limited as long as each component can be uniformly dispersed and mixed, and can be appropriately selected from commonly used mixing methods. As a general method, dispersion kneading with a three-roll, a raking machine, a planetary mixer or the like can be mentioned. Moreover, you may reduce pressure during mixing as needed.
<電子部品の製造方法>
本発明の電子部品の製造方法は、前記液状エポキシ樹脂組成物の選択方法で選択された液状エポキシ樹脂組成物を、前記含浸温度で、基板と前記基板の回路形成面上にバンプを介してフリップチップ実装された半導体素子との間隙に含浸する含浸工程、及び含浸された前記液状エポキシ樹脂組成物を硬化する硬化工程を有し、必要に応じてその他の工程を含んで構成される。
前記液状エポキシ樹脂組成物の選択方法で選択された液状エポキシ樹脂組成物を用いることで、半導体素子が広い面積を有していたり、基板と半導体素子の間隙やバンプ間隔が狭い場合であったりしても、優れた含浸性を示し、ボイドの発生が抑制される。これにより封止後の電子部品装置の耐リフロー性及び耐温度サイクル性に優れる
<Method for manufacturing electronic parts>
The method of manufacturing an electronic component according to the present invention includes flipping a liquid epoxy resin composition selected by the method for selecting a liquid epoxy resin composition onto a circuit forming surface of a substrate and the substrate via a bump at the impregnation temperature. It has an impregnation step of impregnating a gap with a chip-mounted semiconductor element, and a curing step of curing the impregnated liquid epoxy resin composition, and includes other steps as necessary.
By using the liquid epoxy resin composition selected by the method for selecting the liquid epoxy resin composition, the semiconductor element may have a large area, or the gap between the substrate and the semiconductor element and the bump interval may be narrow. Even so, it exhibits excellent impregnation properties and suppresses the generation of voids. As a result, the electronic component device after sealing is excellent in reflow resistance and temperature cycle resistance.
前記含浸工程では、基板と半導体素子との間隙に、前記含浸温度において前記液状エポキシ樹脂組成物を含浸処理する。含浸処理の方法は特に制限されず、通常用いられるディスペンス方式から適宜選択することができる。具体的にはエアーディスペンサー、ジェットディスペンサー、スクリュー型ディスペンサー等を用いて含浸処理を行うことができる。 In the impregnation step, the liquid epoxy resin composition is impregnated in the gap between the substrate and the semiconductor element at the impregnation temperature. The impregnation method is not particularly limited, and can be appropriately selected from commonly used dispensing methods. Specifically, the impregnation treatment can be performed using an air dispenser, jet dispenser, screw-type dispenser, or the like.
前記基板と半導体素子との間隙は特に制限されないが、80μm以下であることが好ましい。またバンプ間隔は180μm以下であることが好ましい。前記液状エポキシ樹脂組成物を用いることで、基板と半導体素子の間隙及びバンプ間隔が前記範囲であっても、優れた含浸性を示し、ボイドの発生が抑制される。 The gap between the substrate and the semiconductor element is not particularly limited, but is preferably 80 μm or less. The bump interval is preferably 180 μm or less. By using the liquid epoxy resin composition, even when the gap between the substrate and the semiconductor element and the bump interval are within the above ranges, excellent impregnation properties are exhibited and generation of voids is suppressed.
前記硬化工程では、基板と半導体素子との間隙に含浸させた液状エポキシ樹脂組成物を硬化処理して半導体素子をフリップチップ封止する。硬化処理の方法は特に制限されず、通常用いられる液状エポキシ樹脂組成物の硬化方法から適宜選択することができる。なかでも加熱処理により液状エポキシ樹脂組成物を硬化処理することが好ましい。加熱処理の条件は、液状エポキシ樹脂組成物の構成に応じて適宜選択することができる。例えば、100℃〜200℃で0.5時間〜4時間、加熱処理することで液状エポキシ樹脂組成物を硬化することができる。 In the curing step, the liquid epoxy resin composition impregnated in the gap between the substrate and the semiconductor element is cured and the semiconductor element is flip-chip sealed. The method for the curing treatment is not particularly limited, and can be appropriately selected from the curing methods for commonly used liquid epoxy resin compositions. Among these, it is preferable to cure the liquid epoxy resin composition by heat treatment. The conditions of heat processing can be suitably selected according to the structure of a liquid epoxy resin composition. For example, the liquid epoxy resin composition can be cured by heat treatment at 100 to 200 ° C. for 0.5 to 4 hours.
<電子部品装置>
本発明の電子部品装置は、基板と、前記基板の回路形成面上にバンプを介してフリップチップ実装された半導体素子と、前記基板及び半導体素子の間隙に充填され、前記液状エポキシ樹脂組成物の選択方法で選択された液状エポキシ樹脂組成物の硬化物と、を有し、前記基板及び半導体素子の間隙が80μm以下であり、前記バンプの間隔が180μm以下である。
基板と半導体素子との間隙に前記液状エポキシ樹脂組成物の選択方法で選択された液状エポキシ樹脂組成物が含浸されることでボイドの発生が抑制される。またこれが硬化物として充填されていることで、耐リフロー性及び耐温度サイクル性に優れた電子部品装置が構成される。
<Electronic component device>
The electronic component device of the present invention includes a substrate, a semiconductor element flip-chip mounted on the circuit forming surface of the substrate via a bump, and a gap between the substrate and the semiconductor element, and the liquid epoxy resin composition A cured product of the liquid epoxy resin composition selected by a selection method, wherein a gap between the substrate and the semiconductor element is 80 μm or less, and a distance between the bumps is 180 μm or less.
Generation | occurrence | production of a void is suppressed by impregnating the liquid epoxy resin composition selected by the selection method of the said liquid epoxy resin composition in the clearance gap between a board | substrate and a semiconductor element. Moreover, the electronic component apparatus excellent in reflow resistance and temperature cycle resistance is comprised because this is filled as hardened | cured material.
前記電子部品装置を構成する基板、バンプ及び半導体素子は特に制限されず、当業界で通常用いられるものから適宜選択して用いることができる。特にバンプについては環境問題の観点から、無鉛バンプが用いられることがある。その場合、無鉛はんだの濡れ不良に起因してバンプ周辺に微細な隙間が生じやすいが、前記液状エポキシ樹脂組成物を用いることでボイドの発生がより効果的に抑制される。但し、前記液状エポキシ樹脂組成物の適用は、無鉛バンプに限定されるものではない。 The substrate, bumps, and semiconductor elements constituting the electronic component device are not particularly limited, and can be appropriately selected from those normally used in the industry. Especially for bumps, lead-free bumps may be used from the viewpoint of environmental problems. In that case, fine gaps are likely to be generated around the bumps due to poor wetting of lead-free solder, but the occurrence of voids is more effectively suppressed by using the liquid epoxy resin composition. However, application of the liquid epoxy resin composition is not limited to lead-free bumps.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” and “%” are based on mass.
(A)エポキシ樹脂として以下のエポキシ樹脂を用いた
エポキシ1:東都化成社製、商品名「YDF−8170C」
エポキシ2:三菱化学社製、商品名[E630」
エポキシ3:DIC社製、商品名「HP4032D」
(B)硬化剤としては、液状アミン:三菱化学社製、商品名「エピキュアW」を用いた。
(C)無機充填剤としては、球状溶融シリカ(体積平均粒子径1μm)を用いた。
また可撓化剤としては、シリコーン微粒子:東レ社製、商品名「トレフィルE601」を用い、界面活性剤として以下の界面活性剤を用いた。
界面活性剤1:東レ社製、商品名「SH8400」
界面活性剤2:信越化学工業社製、商品名「KF6012」
(A) The following epoxy resin was used as an epoxy resin. Epoxy 1: manufactured by Toto Kasei Co., Ltd., trade name “YDF-8170C”
Epoxy 2: manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name [E630]
Epoxy 3: manufactured by DIC, trade name “HP4032D”
(B) As a hardening | curing agent, liquid amine: Mitsubishi Chemical Corporation make and brand name "Epicure W" were used.
(C) As the inorganic filler, spherical fused silica (volume average particle diameter 1 μm) was used.
Further, as the flexibilizing agent, silicone fine particles: manufactured by Toray Industries, Inc., trade name “Trefil E601” was used, and the following surfactants were used as the surfactants.
Surfactant 1: Product name “SH8400” manufactured by Toray Industries, Inc.
Surfactant 2: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name “KF6012”
[実施例1〜7]
表1に示す配合部数で計量した各素材を真空擂潰機に入れ、混練して液状エポキシ樹脂組成物をそれぞれ得た。なお、無機充填剤の括弧内の数値は、樹脂組成物の総量中における無機充填剤の含有率(質量%)である。
得られた液状エポキシ樹脂組成物について、以下のようにして含浸温度における粘度と表面張力を測定した。評価結果を表1に示した。
[Examples 1-7]
Each raw material weighed in the number of parts shown in Table 1 was put into a vacuum crusher and kneaded to obtain a liquid epoxy resin composition. In addition, the numerical value in the bracket | parenthesis of an inorganic filler is the content rate (mass%) of the inorganic filler in the total amount of a resin composition.
About the obtained liquid epoxy resin composition, the viscosity and surface tension at the impregnation temperature were measured as follows. The evaluation results are shown in Table 1.
(1)粘度測定
レオメータAR2000(TA−インスツルメンツ製)を用いて、液状エポキシ樹脂組成物の含浸温度での粘度を、φ60mmのパラレルプレートを用いてせん断応力2Paの条件で測定した。
(1) Viscosity measurement Using a rheometer AR2000 (manufactured by TA-Instruments), the viscosity at the impregnation temperature of the liquid epoxy resin composition was measured using a φ60 mm parallel plate under a shear stress of 2 Pa.
(2)表面張力測定
表面張力測定計DCAT11(営弘精機製)を用いて、白金イリジウムプレート法で液状エポキシ樹脂組成物の含浸温度での表面張力を測定した。
(2) Surface tension measurement The surface tension at the impregnation temperature of the liquid epoxy resin composition was measured by a platinum iridium plate method using a surface tension meter DCAT11 (manufactured by Yinghiro Seiki).
次にチップサイズ20mm×20mm×0.725mmのシリコンチップ(アルミ配線を有する半導体素子)を、35mm×35mm×1.0mmの回路基板上に、Sn−Ag−Cu系のはんだバンプを用いて接続し、評価用パッケージを得た。ここで、バンプ間隔(バンプピッチ)は150μmであり、シリコンチップと回路基板の間隙(ギャップ)は60μmであった。また14884バンプのデージィチェーンとなっており、電気的に導通を確認できる仕様である。 Next, a silicon chip (semiconductor element having aluminum wiring) having a chip size of 20 mm × 20 mm × 0.725 mm is connected to a circuit board of 35 mm × 35 mm × 1.0 mm using Sn—Ag—Cu based solder bumps. And an evaluation package was obtained. Here, the bump interval (bump pitch) was 150 μm, and the gap (gap) between the silicon chip and the circuit board was 60 μm. Moreover, it is a daisy chain of 14884 bumps, and it is a specification which can confirm electrical continuity.
次に上記で得られた液状エポキシ樹脂組成物を、ディスペンサーを用いて、表1に記載の含浸温度に予熱した評価用パッケージのシリコンチップの側面(1辺)に滴下し、シリコンチップと回路基板の間隙に含浸させた。
液状エポキシ樹脂組成物が含浸された評価用パッケージを165℃に加熱した高温槽中で2時間加熱して液状エポキシ樹脂組成物を硬化させ、目的とする樹脂封止型半導体装置である電子部品装置を得た。
得られた電子部品装置について、以下のようにしてボイド観察及び信頼性評価を行なった。評価結果を表1に示した。
Next, the liquid epoxy resin composition obtained above is dropped onto the side surface (one side) of the silicon chip of the evaluation package preheated to the impregnation temperature shown in Table 1 using a dispenser, and the silicon chip and the circuit board are dropped. The gap was impregnated.
An evaluation package impregnated with a liquid epoxy resin composition is heated in a high temperature bath heated to 165 ° C. for 2 hours to cure the liquid epoxy resin composition, and an electronic component device which is a target resin-encapsulated semiconductor device Got.
About the obtained electronic component apparatus, void observation and reliability evaluation were performed as follows. The evaluation results are shown in Table 1.
(4)ボイド観察
上記で得られた電子部品装置の内部を超音波探傷装置Insight300(インサイト製)で観察し、ボイドの有無を調べ、以下の評価基準に従って評価した。
−評価基準−
A:ボイドが観察されなかった。
B:観察されたボイドの直径が100μm未満で、且つ観察されたボイドの回路基板上への投影面積が、シリコンチップ面積の1%未満であった。
C:観察されたボイドの直径が100μm以上で、又は観察されたボイドの回路基板上への投影面積が、シリコンチップ面積の1%以上であった。
(4) Void observation The inside of the electronic component device obtained above was observed with an ultrasonic flaw detector Insight 300 (manufactured by Insight), the presence or absence of voids was examined, and evaluated according to the following evaluation criteria.
-Evaluation criteria-
A: No void was observed.
B: The diameter of the observed void was less than 100 μm, and the projected area of the observed void on the circuit board was less than 1% of the silicon chip area.
C: The diameter of the observed void was 100 μm or more, or the projected area of the observed void on the circuit board was 1% or more of the silicon chip area.
(5)信頼性評価
(a)耐リフロー性
上記で得られた電子部品装置を120℃で12時間加熱乾燥した後、30℃、60%RH下で192時間吸湿させた。次いで遠赤外線加熱方式のリフロー炉(265℃加熱時間10秒)中を5回通した。その後、電子部品装置の内部を超音波探傷装置で観察し、液状エポキシ樹脂組成物の硬化物とシリコンチップ及び回路基板との剥離の有無と、液状エポキシ樹脂組成物の硬化物におけるクラックの有無とを調べた。
硬化物の剥離又は硬化物のクラックが観察されたパッケージを不良パッケージとし、不良パッケージ数/評価パッケージ数として耐リフロー性を評価した
(5) Reliability Evaluation (a) Reflow Resistance The electronic component device obtained above was heat-dried at 120 ° C. for 12 hours and then allowed to absorb moisture at 30 ° C. and 60% RH for 192 hours. Next, it was passed five times through a far-infrared heating type reflow oven (265 ° C. heating time 10 seconds). Thereafter, the inside of the electronic component device is observed with an ultrasonic flaw detector, the presence or absence of peeling between the cured product of the liquid epoxy resin composition and the silicon chip and the circuit board, and the presence or absence of cracks in the cured product of the liquid epoxy resin composition I investigated.
Reflow resistance was evaluated as the number of defective packages / evaluation number of packages.
(b)耐温度サイクル性
上記で得られた電子部品装置を−55℃〜125℃、各30分のヒートサイクルで1000サイクル処理した。その後、導通試験を行ってアルミ配線及びバンプの断線不良の発生の有無を調べるとともに、シリコンチップのクラック有無及びシリコンチップと液状エポキシ樹脂組成物の硬化物との剥離の有無を超音波探傷装置で観察した。
断線不良又はシリコンチップのクラック若しくは剥離が観察されたパッケージを不良パッケージとし、不良パッケージ数/評価パッケージ数として耐温度サイクル性を評価した。
(B) Thermal cycle resistance The electronic component device obtained above was subjected to 1000 cycles at −55 ° C. to 125 ° C. with a heat cycle of 30 minutes each. After that, a continuity test is conducted to examine the occurrence of defective disconnection of the aluminum wiring and bumps, and the presence or absence of cracks in the silicon chip and the presence or absence of peeling between the silicon chip and the cured liquid epoxy resin composition is detected with an ultrasonic flaw detector. Observed.
A package in which disconnection failure or cracking or peeling of a silicon chip was observed was defined as a defective package, and the temperature cycle resistance was evaluated as the number of defective packages / the number of evaluation packages.
[比較例1〜11]
液状エポキシ樹脂組成物の組成を表2に示したように変更したこと以外は、上記と同様にして、液状エポキシ樹脂組成物を作製した。得られた液状エポキシ樹脂組成物の含浸温度における粘度及び表面張力を表2に示した。
また得られた液状エポキシ樹脂組成物を用いて、上記と同様にして電子部品装置を作製し、同様にして評価した。結果を表2に示した。
[Comparative Examples 1 to 11]
A liquid epoxy resin composition was prepared in the same manner as described above except that the composition of the liquid epoxy resin composition was changed as shown in Table 2. Table 2 shows the viscosity and surface tension at the impregnation temperature of the obtained liquid epoxy resin composition.
Further, using the obtained liquid epoxy resin composition, an electronic component device was produced in the same manner as described above, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 2.
表1及び表2から明らかなように、本発明の液状エポキシ樹脂組成物の選択方法で選択された液状エポキシ樹脂組成物は、狭ピッチ且つ大型パッケージでもボイドなどの欠陥がない優れた成形性を示した。またこれを用いて作製された電子部品装置は、ボイドなどがないため耐リフロー性、耐温度サイクル性などの信頼性に優れる。 As is apparent from Tables 1 and 2, the liquid epoxy resin composition selected by the method for selecting the liquid epoxy resin composition of the present invention has excellent moldability with no defects such as voids even in a narrow pitch and large package. Indicated. In addition, an electronic component device manufactured using this is excellent in reliability such as reflow resistance and temperature cycle resistance because there is no void.
Claims (7)
前記液状エポキシ樹脂組成物のそれぞれについて、基板と半導体素子との間隙に含浸するときの温度における粘度及び表面張力を測定する工程と、
測定された前記粘度が0.13Pa・s以下であり、測定された前記表面張力が25mN/m以上である液状エポキシ樹脂組成物を選択する工程と、
を有するフリップチップ封止用の液状エポキシ樹脂組成物の選択方法。 (A) a step of preparing a plurality of liquid epoxy resin compositions containing an epoxy resin, (B) a curing agent and (C) an inorganic filler;
For each of the liquid epoxy resin compositions, measuring the viscosity and surface tension at a temperature when impregnating the gap between the substrate and the semiconductor element;
A step of selecting a liquid epoxy resin composition having a measured viscosity of 0.13 Pa · s or less and a measured surface tension of 25 mN / m or more;
A method for selecting a liquid epoxy resin composition for flip chip sealing having
含浸された前記液状エポキシ樹脂組成物を硬化する工程
を有する電子部品装置の製造方法。 The liquid epoxy resin composition selected by the selection method according to claim 1 or 2 is subjected to a plurality of bumps on a substrate and a circuit forming surface of the substrate at a temperature when viscosity and surface tension are measured. A method of manufacturing an electronic component device, comprising: impregnating a gap with a flip-chip mounted semiconductor element; and curing the impregnated liquid epoxy resin composition.
前記基板の回路形成面上に複数のバンプを介してフリップチップ実装された半導体素子と、
前記基板と半導体素子との間隙に充填され、請求項1又は請求項2に記載の選択方法で選択された液状エポキシ樹脂組成物の硬化物と、
を有し、前記基板及び半導体素子の間隙が80μm以下であり、前記バンプの間隔が180μm以下である電子部品装置。 A substrate,
A semiconductor element flip-chip mounted on the circuit forming surface of the substrate via a plurality of bumps;
Filled in the gap between the substrate and the semiconductor element, and a cured product of the liquid epoxy resin composition selected by the selection method according to claim 1 or 2,
An electronic component device in which a gap between the substrate and the semiconductor element is 80 μm or less, and an interval between the bumps is 180 μm or less.
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