JP3819148B2 - エポキシ封止用樹脂組成物、それを用いた半導体装置、半導体チップモジュール、および半導体チップパッケージ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体チップなどのエポキシ封止用樹脂組成物、特にフリップチップの封止に使用されるアンダーフィル材と、それを用いた半導体装置、半導体チップモジュール、および半導体チップパッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子部品の実装方式であるチップオンボードは、ピングリッドアレイ、ボールグリッドアレイなどを含むものであって、チップを基板に接着し、チップと基板をワイヤボンドで導通させ、チップの上を樹脂で封止するものである。
【０００３】
従来のチップオンボード用樹脂には、基板と樹脂の熱膨張係数の差から生ずる応力ひずみを少なくするために、シリカ粉末で代表される無機質充填剤が配合されているが、封止する場所がチップ上であるため、シリカの粒径について特に規定しなくても問題がなかった。
【０００４】
これに対して、フリップチップはチップと基板とをバンプで導通させ、チップと基板の間を樹脂で封止する実装方式である。
【０００５】
フリップチップを封止する場合には、チップと基板の間がおよそ１００μｍと狭いため、粒径５０μｍ以上のシリカを使用した従来のチップオンボード用樹脂は、フリップチップと基板の間への樹脂の充填性が悪いため、使用できない。また硬化剤に酸無水物を使用するには耐湿性に関して問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、フリップチップのチップと基板の間への充填性、即ちアンダーフィル性を向上させ、しかも作業性を損なうことなく耐湿性を一段と向上させた一液性エポキシ封止用樹脂組成物と、それを用いた半導体装置、半導体チップモジュール、および半導体チップパッケージを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一液性エポキシ封止用樹脂組成物は、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、イミダゾール系カプセル型硬化剤、および平均粒径１〜５μｍ且つ最大粒径２０μｍ以下の球状シリカ粉末を含有する一液性エポキシ封止用樹脂組成物であって、硬化剤が上記イミダゾール系カプセル型硬化剤のみであることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明において、充填材として平均粒径１〜５μｍ且つ最大粒径２０μｍ以下の球状シリカ粉末を用いることによって、フリップチップのチップと基板の間への充填性、即ちアンダーフィル性を向上させることができる。
【００１０】
本発明において、硬化剤としてイミダゾール系カプセル型硬化剤を用いることによって、封止工程における作業性を損なうことなく封止された製品の耐湿性を向上させることができる。
【００１１】
また本発明の一液性エポキシ封止用樹脂組成物は、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリジシルアミン型エポキシ樹脂、イミダゾール系カプセル型硬化剤、および平均粒径１〜５μｍ且つ最大粒径２０μｍ以下の球状シリカ粉末を含有する一液性エポキシ封止用樹脂組成物であって、硬化剤が上記イミダゾール系カプセル型硬化剤のみであることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明において、グリジシルアミン型エポキシ樹脂を用いることにより、硬化前の樹脂組成物の低粘性により、アンダーフィル性を向上させるとともに、樹脂の硬化性を高めて封止された製品の耐湿性を向上させることができる。
【００１３】
また本発明の一液性エポキシ封止用樹脂組成物は、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ｐ−アミノフェノール型エポキシ樹脂、イミダゾール系カプセル型硬化剤、および平均粒径１〜５μｍ且つ最大粒径２０μｍ以下の球状シリカ粉末を含有する一液性エポキシ封止用樹脂組成物であって、硬化剤が上記イミダゾール系カプセル型硬化剤のみであることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明において、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ｐ−アミノフェノール型エポキシ樹脂、イミダゾール系カプセル型硬化剤硬化前の樹脂組成物の粘性を低めてアンダーフィル性を向上させるとともに、封止工程における作業性を損なうことなく、しかも封止された製品の硬化性を高め、耐湿性を含めた信頼性を向上させることができる。
【００１５】
また本発明のエポキシ封止用樹脂組成物は、球状シリカ粉末が溶融シリカ粉末であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明により、球状シリカ粉末として溶融シリカ粉末を用いることによって、組成物の硬化前の粘性を低めて充填性を向上するとともに、硬化後の熱膨張率を低くして熱応力を低減することができる。
【００１７】
また本発明のエポキシ封止用樹脂組成物は、前記エポキシ封止用樹脂組成物が球状シリカ以外の無機充填材、カップリング材、消泡材、顔料および染料の各添加剤のうち少なくとも１種を含有することを特徴とするものである。
【００１８】
本発明により、添加剤を選択して添加することによって、硬化前および硬化後の物性を適宜制御することができる。
【００１９】
また本発明の半導体装置は、上記いずれかのエポキシ封止用樹脂組成物をフリップチップのアンダーフィル材として用いてなることを特徴とするものである。また本発明の半導体チップパッケージは、上記いずれかのエポキシ封止用樹脂組成物をフリップチップのアンダーフィル材として用いてなることを特徴とするものである。そして本発明の半導体チップモジュールは、上記いずれかのエポキシ封止用樹脂組成物をフリップチップのアンダーフィル材として用いてなることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明により、半導体装置、半導体チップパッケージや半導体チップモジュールにおいて、半導体チップと基板の間への樹脂の充填性が向上して良好に封止されるので、耐湿性を向上させることができ、信頼性の向上が得られる。
【００２１】
本発明に使用する平均粒径１〜５μｍ且つ最大粒径２０μｍ以下の球状シリカ粉末はとくに制限されないが、平均粒径と最大粒径がこれら条件を満たすシリカ粉末が好適に使用でき、２種以上を任意の量混合して用いることもできる。例えば溶融シリカが好適に使用できる。
【００２２】
本発明に用いる平均粒径１〜５μｍ、最大粒径２０μｍ以下の球状シリカ粉末は、溶融シリカの具体的銘柄として、例えばＭＫ−０４（日本化学工業社製、商品名）、ＳＥ−５（トクヤマ社製、商品名）、ＳＰ−３Ｂ（扶桑シルテックス社製、商品名）、Ａ．Ｆ ＳＯ−２５Ｒ（龍森社製、商品名）などが挙げられる。
本発明に用いるイミダゾール系カプセル型硬化剤は、特に制限されずいずれも使用でき、単独または２種以上を混合して使用することができる。
【００２３】
本発明に用いるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、特に制限されないが、低粘度かつ硬化性が良好であることが望ましく、例えばエポキシビスフェノールＦジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂が好ましく用いられる。
【００２４】
本発明に用いるエポキシビスフェノールＦジグリシジルエーテル型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し、硬化可能であればよく、液状、固形など特に制限なく使用することができる。具体的銘柄として、例えばＲＥ３０３Ｓ（日本化薬社製、商品名）が挙げられる。
【００２５】
また、本発明に用いるｐ−アミノフェノール型エポキシ樹脂も同様であって、液状、固形など特に制限なく使用することができる。具体的銘柄として、例えばエピコート６３０（油化シェルエポキシ社製、商品名）が挙げられる。
【００２６】
そしてこれらのエポキシ樹脂に、必要に応じて例えば液状のモノエポキシ樹脂などを併用することができる。
【００２７】
本発明のエポキシ封止用樹脂組成物には、本発明の目的に反しない範囲において、その他無機充填剤、カップリング剤、消泡剤、顔料、その他の成分を添加配合することができる。そして無機充填剤としては、例えばタルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウムなどを単独または２種以上混合して使用することができる。
【００２８】
本発明の一液性エポキシ封止用樹脂組成物は、上記各エポキシ樹脂、イミダゾール系カプセル型硬化剤および球状シリカ粉末を含む各成分を、常法により混合し、撹拌することによって容易に製造することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、以下の組成比において、「部」とあるのはいずれも「重量部」を意味している。
【００３０】
（実施例１）
次の組成により、一液性エポキシ封止用樹脂組成物を製造した。
【００３１】
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂
ＲＥ３０３Ｓ（日本化薬社製、商品名） ７０部
ｐ−アミノフェノール型エポキシ樹脂
エピコート６３０（油化シェルエポキシ社製、商品名） ３０部
溶融シリカ 平均粒径３μｍ
ＳＰ−３Ｂ（フソウシルテックス社製、商品名） ２２０部
Ａ．Ｆ ＳＯ−２５Ｒ（龍森社製、商品名） ９０部
イミダゾール系カプセル型硬化剤
ＨＸ−３９２１ＨＰ（旭化成工業社製、商品名） ５０部
添加剤
カップリング剤Ａ−１８７（日本ユニカー社製、商品名） ３．０部
（実施例２）
次の組成により、一液性エポキシ封止用樹脂組成物を製造した。
【００３２】
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂
ＲＥ３０３Ｓ（日本化薬社製、商品名） ８０部
ｐ−アミノフェノール型エポキシ樹脂
エピコート６３０（油化シェルエポキシ社製、商品名） ２０部
溶融シリカ 平均粒径４μｍ
ＳＰ−４Ｂ（フソウシルテックス社製、商品名） ２１０部
Ａ．Ｆ ＳＯ−２５Ｒ（龍森社製、商品名） １００部
イミダゾール系カプセル型硬化剤
ＨＸ−３９２１ＨＰ（旭化成工業社製、商品名） ４０部
添加剤
カップリング剤Ａ−１８７（日本ユニカー社製、商品名） ３．０部
（比較例１）
次の組成を配合し、この配合組成に、硬化促進剤ノバキュアＨＸ−３１４１（旭化成社製、商品名）６部を加え、均一に混合し、減圧脱泡処理して一液性エポキシ封止用樹脂組成物を製造した。
【００３３】
ビスフェノールＦタイプ型エポキシ樹脂
エピコートＲＥ３０３Ｓ（油化シェルエポキシ社製、商品名） ８０部
ノボラック型エポキシ樹脂
ＥＰＰＮ５０１ＨＹ（大日本インキ社製、商品名） ２０部
シリカ粉末
ＦＢ−６Ｓ（電気化学工業社製、商品名）
（平均粒径１０μｍ、最大粒子径１３０μｍ） ２８５部
硬化剤（メチルテトラヒドロ無機フタル酸）
ＱＨ２００（日本ゼオン社製、商品名） ９０部
（比較例２）
次の組成を配合し、この配合組成に、硬化促進剤ノバキュアＨＸ−３１４１（旭化成社製、商品名）６部を加え、均一に混合し、減圧脱泡処理して一液性エポキシ封止用樹脂組成物を製造した。
【００３４】
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂
エピコートＲＥ３０３Ｓ（油化シェルエポキシ社製、商品名） ７０部
ノボラック型エポキシ樹脂
ＥＰＰＮ５０１ＨＹ（大日本インキ社製、商品名） ８０部
シリカ粉末
ＦＢ−６Ｓ（電気化学工業社製、商品名）
（平均粒径１０μｍ、最大粒子径１３０μｍ） ２８５部
硬化剤（メチルテトラヒドロ無水フタル酸）
ＱＨ２００（日本ゼオン社製、商品名） ９０部
実施例１〜２および比較例１〜２によって製造した一液性エポキシ封止用樹脂組成物について、液状特性および硬化物特性を調べた。結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【発明の効果】
以上によって明かなように、本発明の封止用樹脂組成物を使用すれば、半導体などのチップと基板との間への充填性すなわちアンダーフィル性が良好であり、しかも耐湿性が良好であって、さらには封止の作業性の向上が得られる。
【００３７】
そして本発明の封止用樹脂組成物を半導体装置、半導体チップモジュールや半導体チップパッケージに使用することにより、耐湿性が向上してより高い信頼性が得られる。
【００３８】
Claims (8)
- グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、イミダゾール系カプセル型硬化剤、および平均粒径１〜５μｍ且つ最大粒径２０μｍ以下の球状シリカ粉末を含有する一液性エポキシ封止用樹脂組成物であって、硬化剤が前記イミダゾール系カプセル型硬化剤のみであることを特徴とする一液性エポキシ封止用樹脂組成物。
- グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリジシルアミン型エポキシ樹脂、イミダゾール系カプセル型硬化剤、および平均粒径１〜５μｍ且つ最大粒径２０μｍ以下の球状シリカ粉末を含有する一液性エポキシ封止用樹脂組成物であって、硬化剤が前記イミダゾール系カプセル型硬化剤のみであることを特徴とする一液性エポキシ封止用樹脂組成物。
- ビスフェノールＦジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ｐ−アミノフェノール型エポキシ樹脂、イミダゾール系カプセル型硬化剤、および平均粒径１〜５μｍ且つ最大粒径２０μｍ以下の球状シリカ粉末を含有する一液性エポキシ封止用樹脂組成物であって、硬化剤が前記イミダゾール系カプセル型硬化剤のみであることを特徴とする一液性エポキシ封止用樹脂組成物。
- 前記球状シリカ粉末が溶融シリカ粉末であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の一液性エポキシ封止用樹脂組成物。
- 前記エポキシ封止用樹脂組成物が球状シリカ以外の無機充填材、カップリング材、消泡材、顔料および染料の各添加剤のうち少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の一液性エポキシ封止用樹脂組成物。
- 請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の一液性エポキシ封止用樹脂組成物をフリップチップのアンダーフィル材として用いてなることを特徴とする半導体装置。
- 請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の一液性エポキシ封止用樹脂組成物をフリップチップのアンダーフィル材として用いてなることを特徴とする半導体チップモジュール。
- 請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の一液性エポキシ封止用樹脂組成物をフリップチップのアンダーフィル材として用いてなることを特徴とする半導体チップパッケージ。
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