アンダーフィル樹脂組成物
【課題】 隙間への浸入性が良好で、ヒートサイクル試験後のクラックや剥離の抑制に効果的なアンダーフィル樹脂組成物、及び、それを使用した半導体装置を提供する。
【解決の手段】 エポキシ樹脂（Ａ）、アミン化合物又はフェノール化合物の硬化剤（Ｂ）、有機ポリマーからなるシェル部と、ガラス転移温度が０℃以下のシリコーン化合物からなるコア部とを有するゴム粒子（Ｃ）、及び、最大粒径が０．１〜１０μｍで比表面積が３．２ｍ２／ｇより大きく１０ｍ２／ｇ以下である無機充填材（Ｄ）を含有してなり、前記エポキシ樹脂（Ａ）と前記硬化剤（Ｂ）との混合物の２５℃における粘度が３００〜１００００ｍＰａ・ｓであるアンダーフィル樹脂組成物、並びにそれを使用したフリップチップデバイス。
【解決の手段】 エポキシ樹脂（Ａ）、アミン化合物又はフェノール化合物の硬化剤（Ｂ）、有機ポリマーからなるシェル部と、ガラス転移温度が０℃以下のシリコーン化合物からなるコア部とを有するゴム粒子（Ｃ）、及び、最大粒径が０．１〜１０μｍで比表面積が３．２ｍ２／ｇより大きく１０ｍ２／ｇ以下である無機充填材（Ｄ）を含有してなり、前記エポキシ樹脂（Ａ）と前記硬化剤（Ｂ）との混合物の２５℃における粘度が３００〜１００００ｍＰａ・ｓであるアンダーフィル樹脂組成物、並びにそれを使用したフリップチップデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子のアンダーフィル封止に用いるアンダーフィル樹脂組成物に関し、さらに詳しくは、エポキシ樹脂、硬化剤、有機ポリマーのシェル部とシリコーン化合物のコア部とを有するゴム粒子及び無機充填材からなるアンダーフィル樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化、軽量化、高集積化の動向を反映して、半導体素子のサイズは大きくなり、配線は微細化している。このような半導体素子を配線基板に電気的に接続して高速で動作させるために、半導体素子に半球状の突起電極（バンプともいう。ハンダ等の金属製。）を形成して、このバンプによって配線基板と一括接合するフリップチップ接続と呼ばれる実装方法が採用されている。この場合に、フリップチップ接続の微細な接続部であるバンプを保護するために、半導体素子と配線基板との隙間（通常数十μｍ程度）に、毛管現象を利用して半導体素子の側部からアンダーフィル樹脂を充填し、硬化させることにより封止するアンダーフィル封止技術が使用されている。同様に、ハンダボールをグリッド状に並べたＩＣのパッケージであるＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙの略。）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅの略。ＢＧＡの狭ピッチのもので、チップと同サイズ又はわずかに大きいパッケージの総称。）の実装においても、ハンダボールの接続強度の補強のためにアンダーフィル樹脂が使用されている。
【０００３】
このフリップチップ接続やＢＧＡやＣＳＰの実装において、バンプやボールを形成するハンダが共晶ハンダから鉛フリーハンダに移行するに伴い、リフロー温度がより高くなり、半導体素子のパッケージにかかる熱応力が増大し、その結果、従来のアンダーフィル樹脂組成物では封止部にクラック、剥離及びハンダバンプのクラック、変形等が発生することが問題となってきた。また、ハンダフラックスに関しても、ノンクリーンフラックスの採用や、またはフラックス洗浄工程をとる場合であっても、ハンダバンプピッチの微細化などが原因で、フラックス残渣が発生し、そのために半導体パッケージの信頼性が低下することが指摘されてきた。
【０００４】
こうした問題を防ぐためにアンダーフィル樹脂組成物の低応力化、高接着力化、高靱性化等が試みられてきた。このような技術としては、例えば、液状エポキシ樹脂に無機充填材とアクリル系微粒子を添加した組成物（特許文献１参照。）、液状エポキシ樹脂にエラストマーと界面活性剤を添加した組成物（特許文献２参照。）、充填材として比表面積１．４〜３．２ｍ２／ｇの粒子を添加した組成物（特許文献３参照。）等が開示されている。しかしながら、従来の方法では、隙間への浸入性が悪かったり、ヒートサイクル試験後のクラックや剥離の抑制効果が充分ではなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１４６１６０号公報
【特許文献２】特開２００４−７５８３５号公報
【特許文献３】特開２００１−１２７２１５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の現状に鑑み、本発明は、隙間への浸入性が良好で、ヒートサイクル試験後のクラックや剥離の抑制に効果的なアンダーフィル樹脂組成物、及び、それを使用した半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、有機ポリマーからなるシェル部と、ガラス転移温度が０℃以下のシリコーン化合物からなるコア部とを有するゴム粒子（Ｃ）、及び、最大粒径が０．１〜１０μｍで比表面積が３．２ｍ２／ｇより大きく１０ｍ２／ｇ以下である無機充填材（Ｄ）を含有してなり、前記エポキシ樹脂（Ａ）と前記硬化剤（Ｂ）との混合物の２５℃における粘度が３００〜１００００ｍＰａ・ｓであるアンダーフィル樹脂組成物である。
【発明の効果】
【０００８】
（１）本発明のアンダーフィル樹脂組成物は、上述の構成により、隙間への浸入性、接着性において良好な結果を与える。
（２）本発明のアンダーフィル樹脂組成物は、上述の構成により、ゴム粒子の分離を生じることがなく、安定した性能を発揮する。
（３）本発明のアンダーフィル樹脂組成物は、上述の構成により、充填材とエポキシ樹脂との分離を生じることがない。
（４）本発明のアンダーフィル樹脂組成物は、上述の構成により、ヒートサイクル試験後のクラックや剥離の抑制に効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の組成物におけるエポキシ樹脂（Ａ）としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー又はポリマーであれば特に限定されない。上記エポキシ樹脂（Ａ）は、常温で液状でないものでもよいが、常温で液状のものが好ましい。上記エポキシ樹脂（Ａ）としては、具体的には、例えば、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、ナフトール型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、イソシアヌル酸型エポキシ樹脂等を挙げることができる。
【００１０】
また、上記エポキシ樹脂（Ａ）に加えて、１分子中に１個以上のエポキシ基を有し、常温で低粘度の化合物を使用してもよい。このような化合物としては、例えば、ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールジ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、１，９−ノナンジオールジグリシジルエーテル等を挙げることができる。
【００１１】
上記１分子中に１個以上のエポキシ基を有し、常温で低粘度の化合物の配合量は、上記エポキシ樹脂（Ａ）との合計量に対して５０重量％未満であることが好ましい。より好ましくは５〜３０重量％である。
【００１２】
なお、上記エポキシ樹脂、及び、上記１分子中に１個以上のエポキシ基を有し、常温で低粘度の化合物としては、不純物イオン濃度の低いものが好ましい。
【００１３】
本発明の組成物における硬化剤（Ｂ）としては、エポキシ樹脂の硬化に使用される化合物であれば使用可能であるが、なかでも、アミン系化合物、フェノール系化合物が好ましい。
【００１４】
上記アミン系化合物としては、１分子中に２個以上のアミノ基を有するモノマー、オリゴマー又はポリマーであってよく、常温で液状でないものでもよいが、常温で液状のものが好ましい。上記アミン系化合物の具体例としては、例えば、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′−ジエチル−４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′，５，５′−テトラメチル−４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，５−ジエチル−２，４−ジアミノトルエン、３，５−ジエチル−１，３−フェニレンジアミン等を挙げることができる。
【００１５】
上記フェノール系化合物としては、１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー又はポリマーであってよく、常温で液状でないものでもよいが、常温で液状のものが好ましい。上記フェノール系化合物としては、例えば、フェノールノボラック系化合物、クレゾールノボラック系化合物、ナフトール系化合物、ビスフェノール系化合物、ハイドロキノン系化合物等を挙げることができ、なかでも、３−（２−プロペニル）−４−ヒドロキシ−３′−（２−プロペニル）−４′−ヒドロキシジフェニルメタン等の室温で液状のものが好ましい。
【００１６】
本発明の組成物中、上記硬化剤（Ｂ）の配合量は、上記エポキシ樹脂（Ａ）１００重量部に対して、１０〜１００重量部が好ましく、より好ましくは３０〜８０重量部である。
【００１７】
本発明の組成物においては、上記エポキシ樹脂（Ａ）及び上記硬化剤（Ｂ）の混合物の２５℃における粘度が３００〜１００００ｍＰａ・ｓである。２５℃における粘度が３００ｍＰａ・ｓより小さいと、一旦分散したゴム粒子（Ｃ）（ゴム粒子（Ｃ）については以下に詳述する。）が硬化中に分離してしまい、硬化物の安定した機械特性が得られず、１００００ｍＰａ・ｓを超えると、隙間への浸入性が悪化して使用が困難となる。より好ましくは６００〜５０００ｍＰａ・ｓであり、さらに好ましくは１０００〜３０００ｍＰａ・ｓである。上記混合物の粘度の調節は、例えば、上記１分子中に１個以上のエポキシ基を有し、常温で低粘度の化合物を使用して行うことができる。なお、粘度はＥ型回転粘度計で測定することができる。
【００１８】
本発明の組成物におけるゴム粒子（Ｃ）は、有機ポリマーからなるシェル部と、ガラス転移温度が０℃以下のシリコーン化合物からなるコア部とを有する。コア部となるシリコーン化合物は、２官能性シロキサンであるジオルガノシロキサンを主原料とし、［ＲＲ′ＳｉＯ２／２］を主たる構成単位とするオリゴマー又はポリマーである。
【００１９】
上記シリコーン化合物は、架橋成分として３官能性シロキサン及び／又は４官能性シロキサンが使用されて［Ｒ′′ＳｉＯ３／２］単位及び／又は［ＳｉＯ４／２］単位を含有することが好ましい。これらの式中、Ｒ、Ｒ′、Ｒ′′は、独立して、アルキル基又はアリール基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数６個以下のアルキル基又はフェニル基が好ましい。また、コア部の重合後にシェル部を形成する際にコア部とシェル部とをより強固に結合させるために、これらの基の少なくとも一部において、末端不飽和エチレン基を持つ置換基を有していてもよい。
【００２０】
上記３官能性シロキサン又は４官能性シロキサンの配合量、該当する場合は３官能性シロキサン及び４官能性シロキサンの配合量、は、シリコーン化合物中、１〜１０モル％が好ましく、２〜８モル％がより好ましい。シリコーン化合物の柔軟性を保持し、エポキシ樹脂組成物の機械強度の向上、発生応力の低減の観点から、３官能性シロキサン又は４官能性シロキサンの配合量が１０モル％以下が好ましく、架橋密度を確保しつつ未反応のシロキサンが残留して硬化後にしみ出すおそれを防止する観点から、１モル％以上が好ましい。
【００２１】
上記シリコーン化合物のガラス転移温度は０℃以下である。ガラス転移温度が０℃を超えると充分な柔軟性が発揮できず、エポキシ樹脂組成物の機械強度の向上、発生応力の低減効果が発揮されない。
【００２２】
上記シェル部をなす有機ポリマーとしてはその種類を特に限定するものではないが、エポキシ樹脂及び硬化剤との相溶性がよいものが好ましい。このようなものとしては、例えば、不飽和エチレン基含有モノマーの重合体を使用することができる。上記不飽和エチレン基含有モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、メタクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリロニトリル、アクリルアミド、スチレン、ビニルブチラール、酢酸ビニル等を挙げることができる。また、エポキシ樹脂との界面の強化のために、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基と不飽和エチレン基との両方を有する化合物を使用してもよい。
【００２３】
上記ゴム粒子（Ｃ）において、上記コア部と上記シェル部との割合は、ゴム粒子中、コア部の割合が５０〜９５重量％であることが好ましい。コア部の割合が５０重量％未満であるとゴム粒子の柔軟性が損なわれ、硬化エポキシ樹脂組成物の機械強度の向上、発生応力の低減効果が薄れてしまう。コア部の割合が９５重量％を超えると、ゴム粒子とエポキシ樹脂との濡れ性が悪化し、隙間への浸入性が悪化し、機械強度の不均一等を誘発する。コア部の割合が６０〜８５重量％がより好ましい。
【００２４】
上記ゴム粒子（Ｃ）は、１次粒子の平均粒径が１０〜５００ｎｍであることが好ましい。平均粒径が１０ｎｍ未満であると、ゴム粒子の凝集が激しくて均一に分散できないおそれがあり、５００ｎｍを超えると硬化物の機械強度の向上、発生応力の低減効果が充分に発揮できないおそれがある。１次粒子の平均粒径は３０〜３００ｎｍがより好ましい。
【００２５】
上記ゴム粒子の製造は、公知の方法によることができ、例えば、まずコア部のシリコーン化合物を重合し、つぎに、上記シリコーン化合物の重合体の存在下に、不飽和エチレン基含有モノマーの重合を行う方法で得ることができる。シリコーン化合物の重合は、例えば、乳化重合等の公知の手法を採用することができる。不飽和エチレン基含有モノマーの重合は、公知の開始剤の存在下に行うことができ、上記シリコーン化合物の重合に引き続いて、上記不飽和エチレン基含有モノマー及び開始剤を添加し、重合反応を行えばよい。
【００２６】
本発明の組成物中、上記ゴム粒子（Ｃ）の添加量は、エポキシ樹脂（Ａ）１００重量部に対して５〜４０重量部が好ましい。５重量部未満であると添加の効果が充分でない場合があり、４０重量部を超えると隙間への浸入性が悪化するおそれがある。より好ましくは１０〜２５重量部である。
【００２７】
本発明の組成物における無機充填材（Ｄ）は、最大粒径が０．１〜１０μｍである。最大粒径が０．１μｍ未満であると組成物の粘度が増大してチキソトロピーが発生し、浸入速度が著しく低下する。最大粒径が１０μｍを超えると、アンダーフィル時に半導体素子と基板との間の隙間が目詰まりする。好ましくは２〜１０μｍであり、より好ましくは４〜８μｍである。なお、最大粒径は、粒径分布における最大粒径であるが、造粒時にそれ以上の粒径の粒子をカットするように設定することにより得られる粒子の場合においては、そのような上限カットの設定値として与えられる。
【００２８】
また、無機充填材（Ｄ）の比表面積は３．２ｍ２／ｇより大きく１０ｍ２／ｇ以下である。比表面積が３．２ｍ２／ｇ以下であると、浸入速度は速くなるものの、充填材と液状成分との分離が発生し、硬化物の機械強度の向上、発生応力の低減効果が安定に発揮できない。比表面積が１０ｍ２／ｇを超えると、チキソトロピーが発生し、浸入速度が著しく低下する。従って、本発明における無機充填材（Ｄ）の比表面積は、上記範囲に限定される。好ましくは４〜９ｍ２／ｇであり、より好ましくは５〜８ｍ２／ｇである。
【００２９】
上記無機充填材（Ｄ）としては、具体的には、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ（例えば、気相法、ゾルゲル法、ナトナウムシリケート法等の方法によるもの。）、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等を挙げることができる。これらのうち、合成シリカが純度の点で好ましく、さらに、球状のものが、添加時の粘度が低いので、優れた隙間への浸入性を得る観点から、好ましい。
【００３０】
本発明の組成物中、上記無機充填材（Ｄ）の添加量は、組成物中、４０〜７０重量％であることが好ましい。４０重量％未満であると熱膨張係数が大きくなり、半導体素子やバンプ、ボールとアンダーフィル材との界面での応力が大きくなって、剥離、クラックのおそれが増す。７０重量％を超えると組成物の粘度が増加し、浸入速度が低下するおそれがある。より好ましくは５０〜６５重量％である。
【００３１】
本発明の組成物には、本発明の目的を阻害しないかぎり、必要に応じてその他の添加物を使用することができる。上記その他の添加物としては、例えば、シランカップリング剤、カーボンブラック（着色剤）、消泡剤、界面活性剤、硬化促進剤（例えば、イミダゾール系化合物等、例えば、２−メチルイミダゾール等）等を挙げることができる。
【００３２】
上記その他の添加物の配合量は、添加物の種類にもよるが、概ね、本発明の組成物中、０．５〜５重量％が好ましい。
【００３３】
本発明の組成物は、上述の各成分を、所定量において、混合機で充分混合することにより好適に製造することができる。上記混合機としては、例えば、３本ロールミル、２軸ミキサー、回転式混合機、ポットミル等を挙げることができる。その際、ゴム粒子（Ｃ）はマスターバッチ化し、できるだけ１次粒子に近い状態で組成物中に分散させてから使用することが好ましく、例えば、（１）ゴム粒子をエポキシ樹脂に添加し、３本ロールで分散させた後、ミキサーにて１２０℃で加熱混合する方法、又は、（２）ゴム粒子を溶剤（例えば、メチルイソブチルケトン等）に分散させた状態でエポキシ樹脂を加え、混合した後、加熱減圧混合により溶剤を除去する方法等を使用することができる。上記方法によりゴム粒子とエポキシ樹脂との濡れ性が向上する。
【００３４】
本発明の組成物は、フリップチップ接続の微細な接続部であるバンプを保護するために、半導体素子と配線基板との隙間に充填して封止するフリップチップ用アンダーフィル樹脂として使用することにより、フリップチップを使用した半導体装置を製造することができる。また、ハンダボールをグリッド状に並べたＩＣのパッケージであるＢＧＡやＣＳＰの実装においても、ハンダボールの接続強度の補強のためのアンダーフィル樹脂として使用してＢＧＡやＣＳＰを実装した半導体装置を製造することができる。図１は、本発明の組成物を使用した半導体装置の模式図である。本発明の組成物は、常温で液状とすることができるので、アンダーフィル樹脂１１はディスペンサーを使用して常温（２５℃程度）で充填を行うことができるが、一般には、樹脂の充填は、常温〜１２０℃程度で行うことができる。この際、チップの周囲の側部がスカート状に広がり、いわゆるフィレット１３が形成されることが好ましい。硬化条件としては、例えば、１２０〜１７０℃、１〜１０時間が好ましい。
【００３５】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３６】
以下における略号の意味は以下のとおり。
エポキシ樹脂：ビスフェノールＦ型ジグリシジルエーテル（エポキシ当量１６０、粘度２０００ｍＰａ・ｓ（２５℃））
硬化剤Ａ：３，３′−ジエチル−４，４′−ジアミノジフェニルメタン
硬化剤Ｂ：３，５−ジエチル−２，４−ジアミノトルエン
硬化剤Ｃ：メチルヘキサヒドロフタル酸無水物（日立化成社製ＨＮ５５００）
硬化剤Ｄ：メチルテトラヒドロフタル酸無水物（日本ゼオン社製クインハード２００）
硬化剤Ｅ：３−（２−プロペニル）−４−ヒドロキシ−３′−（２−プロペニル）−４′−ヒドロキシジフェニルメタン（粘度２５００ｍＰａ・ｓ（２５℃）、水酸基当量１４１ｇ／ｅｑ）
シリカＡ：合成球状シリカ（最大粒径６μｍ、比表面積５ｍ２／ｇ）
シリカＢ：合成球状シリカ（最大粒径６μｍ、比表面積２ｍ２／ｇ）
シリカＣ：合成球状シリカ（最大粒径２０μｍ、比表面積１ｍ２／ｇ）
シランカップリング剤：γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
ゴム粒子：ジメチルジメトキシシラン９７ｍｏｌ％、メチルトリメトキシシラン３ｍｏｌ％から合成されたコア（Ｔｇは０℃以下）部と、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のシェル部を有し、平均１次粒子径が７０ｎｍのゴム粒子（コア部がゴム粒子全体に占める重量割合は約７０％）
ＣＴＢＮ：カルボキシル基末端ブタジエン−アクリロニトリル共重合物（アクリロニトリル１８重量％、数平均分子量９０００）
ブタジエンゴム粒子：ブタジエンゴムをコア部にもち、ＰＭＭＡをシェル部にもち、１次粒子径が１５０ｎｍのゴム粒子）
【００３７】
実施例１〜４、比較例１〜７
表１の配合（重量部）により各成分を混合した。ゴム粒子は、エポキシ樹脂に添加して３本ロールで分散させた後、ミキサーにて１２０℃で加熱混合してマスターバッチとした。得られた樹脂組成物について、以下の項目を評価した。なお、粘度は、エポキシ樹脂と硬化剤との混合物の２５℃における粘度をＥ型回転粘度計で測定した。
評価方法
分離の有無：組成物を１６０℃、５時間の条件で、８０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍのサイズにて硬化後、ゴム成分の分離の有無を目視にて観察した。分離が生じていないものを○、分離が生じているものを×とした。なお、分離が生じたものについては、以下の項目の評価を実施しなかった。
接着強度：ＳｉＮ膜を形成したＳｉチップ（２ｍｍ×５ｍｍ）を得られた組成物で貼り合わせてから硬化させ、チップの長さ方向に並行に押し、破壊したときの強度をチップ面積で割った値で表した。
隙間への浸入性：２枚のガラス板の間に、ハンダバンプで５０μｍのギャップを作成し、このギャップに得られた組成物を１００℃で浸入させた。浸入後に目視で観察し、分離やボイドがない場合を○とし、分離やボイドが発生した場合を×とした。
ヒートサイクル試験：模擬フリップチップパッケージ（Ｓｉチップ１５ｍｍ角、ハンダバンプ中央間ピッチ２００μｍ）を得られた組成物でアンダーフィル封止したものを、−５５℃と＋１２５℃に交互に１５分間ずつ放置するサイクルを２５０回繰り返すごとに顕微鏡及びＳＡＴにてクラック、剥離を観察し、不良が出るまで（クラック及び／又は剥離が観察されたか否かで判定した。）のサイクル数を測定した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
実施例及び比較例から、以下のことがわかる。
実施例１〜４では、充分に液状粘度が高いために、ゴム粒子の分離がなく、隙間への浸入性、接着性、ヒートサイクル試験の全てに良好な結果を示した。このため、硬化物の機械強度の向上、発生応力の低減効果が充分であり、しかも、ヒートサイクル試験にも良好な結果を発揮することができた。
比較例１、２では、液状粘度が低いため、ゴム粒子の分離が生じた。このため、接着強度やヒートサイクル試験の対象としなかった。
比較例３は、実施例１の配合からゴム粒子を除いた配合に相当するが、接着強度が低く、ヒートサイクル試験も結果がよくない。
比較例５、６は、実施例１の配合におけるゴム粒子の代わりに、別のゴム粒子を使用した配合に相当するが、接着強度やヒートサイクル試験の結果が実施例１に比べて悪化した。
比較例４、７は、実施例１の配合から充填材の粒径を変化させた配合に相当するが、隙間への浸入性試験時に充填材と液状成分との分離が観察された。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のアンダーフィル樹脂組成物は、隙間への浸入性が良好で、ヒートサイクル試験後のクラックや剥離の抑制に効果的であるので、鉛フリーハンダを使用したフリップチップ接続やＢＧＡやＣＳＰの実装に使用することにより、高信頼性の半導体装置を製造することができるので、歩留りよく良好な半導体装置を製造することができる。また、フラックス残渣の発生に対しても効果的に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】アンダーフィル封止をした半導体装置の概念図。
【符号の説明】
【００４２】
１０．半導体素子
１１．アンダーフィル樹脂
１２．バンプ又はハンダボール
１３．フィレット
１４．基板
１５．電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子のアンダーフィル封止に用いるアンダーフィル樹脂組成物に関し、さらに詳しくは、エポキシ樹脂、硬化剤、有機ポリマーのシェル部とシリコーン化合物のコア部とを有するゴム粒子及び無機充填材からなるアンダーフィル樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化、軽量化、高集積化の動向を反映して、半導体素子のサイズは大きくなり、配線は微細化している。このような半導体素子を配線基板に電気的に接続して高速で動作させるために、半導体素子に半球状の突起電極（バンプともいう。ハンダ等の金属製。）を形成して、このバンプによって配線基板と一括接合するフリップチップ接続と呼ばれる実装方法が採用されている。この場合に、フリップチップ接続の微細な接続部であるバンプを保護するために、半導体素子と配線基板との隙間（通常数十μｍ程度）に、毛管現象を利用して半導体素子の側部からアンダーフィル樹脂を充填し、硬化させることにより封止するアンダーフィル封止技術が使用されている。同様に、ハンダボールをグリッド状に並べたＩＣのパッケージであるＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙの略。）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅの略。ＢＧＡの狭ピッチのもので、チップと同サイズ又はわずかに大きいパッケージの総称。）の実装においても、ハンダボールの接続強度の補強のためにアンダーフィル樹脂が使用されている。
【０００３】
このフリップチップ接続やＢＧＡやＣＳＰの実装において、バンプやボールを形成するハンダが共晶ハンダから鉛フリーハンダに移行するに伴い、リフロー温度がより高くなり、半導体素子のパッケージにかかる熱応力が増大し、その結果、従来のアンダーフィル樹脂組成物では封止部にクラック、剥離及びハンダバンプのクラック、変形等が発生することが問題となってきた。また、ハンダフラックスに関しても、ノンクリーンフラックスの採用や、またはフラックス洗浄工程をとる場合であっても、ハンダバンプピッチの微細化などが原因で、フラックス残渣が発生し、そのために半導体パッケージの信頼性が低下することが指摘されてきた。
【０００４】
こうした問題を防ぐためにアンダーフィル樹脂組成物の低応力化、高接着力化、高靱性化等が試みられてきた。このような技術としては、例えば、液状エポキシ樹脂に無機充填材とアクリル系微粒子を添加した組成物（特許文献１参照。）、液状エポキシ樹脂にエラストマーと界面活性剤を添加した組成物（特許文献２参照。）、充填材として比表面積１．４〜３．２ｍ２／ｇの粒子を添加した組成物（特許文献３参照。）等が開示されている。しかしながら、従来の方法では、隙間への浸入性が悪かったり、ヒートサイクル試験後のクラックや剥離の抑制効果が充分ではなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１４６１６０号公報
【特許文献２】特開２００４−７５８３５号公報
【特許文献３】特開２００１−１２７２１５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の現状に鑑み、本発明は、隙間への浸入性が良好で、ヒートサイクル試験後のクラックや剥離の抑制に効果的なアンダーフィル樹脂組成物、及び、それを使用した半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、有機ポリマーからなるシェル部と、ガラス転移温度が０℃以下のシリコーン化合物からなるコア部とを有するゴム粒子（Ｃ）、及び、最大粒径が０．１〜１０μｍで比表面積が３．２ｍ２／ｇより大きく１０ｍ２／ｇ以下である無機充填材（Ｄ）を含有してなり、前記エポキシ樹脂（Ａ）と前記硬化剤（Ｂ）との混合物の２５℃における粘度が３００〜１００００ｍＰａ・ｓであるアンダーフィル樹脂組成物である。
【発明の効果】
【０００８】
（１）本発明のアンダーフィル樹脂組成物は、上述の構成により、隙間への浸入性、接着性において良好な結果を与える。
（２）本発明のアンダーフィル樹脂組成物は、上述の構成により、ゴム粒子の分離を生じることがなく、安定した性能を発揮する。
（３）本発明のアンダーフィル樹脂組成物は、上述の構成により、充填材とエポキシ樹脂との分離を生じることがない。
（４）本発明のアンダーフィル樹脂組成物は、上述の構成により、ヒートサイクル試験後のクラックや剥離の抑制に効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の組成物におけるエポキシ樹脂（Ａ）としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー又はポリマーであれば特に限定されない。上記エポキシ樹脂（Ａ）は、常温で液状でないものでもよいが、常温で液状のものが好ましい。上記エポキシ樹脂（Ａ）としては、具体的には、例えば、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、ナフトール型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、イソシアヌル酸型エポキシ樹脂等を挙げることができる。
【００１０】
また、上記エポキシ樹脂（Ａ）に加えて、１分子中に１個以上のエポキシ基を有し、常温で低粘度の化合物を使用してもよい。このような化合物としては、例えば、ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールジ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、１，９−ノナンジオールジグリシジルエーテル等を挙げることができる。
【００１１】
上記１分子中に１個以上のエポキシ基を有し、常温で低粘度の化合物の配合量は、上記エポキシ樹脂（Ａ）との合計量に対して５０重量％未満であることが好ましい。より好ましくは５〜３０重量％である。
【００１２】
なお、上記エポキシ樹脂、及び、上記１分子中に１個以上のエポキシ基を有し、常温で低粘度の化合物としては、不純物イオン濃度の低いものが好ましい。
【００１３】
本発明の組成物における硬化剤（Ｂ）としては、エポキシ樹脂の硬化に使用される化合物であれば使用可能であるが、なかでも、アミン系化合物、フェノール系化合物が好ましい。
【００１４】
上記アミン系化合物としては、１分子中に２個以上のアミノ基を有するモノマー、オリゴマー又はポリマーであってよく、常温で液状でないものでもよいが、常温で液状のものが好ましい。上記アミン系化合物の具体例としては、例えば、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′−ジエチル−４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′，５，５′−テトラメチル−４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，５−ジエチル−２，４−ジアミノトルエン、３，５−ジエチル−１，３−フェニレンジアミン等を挙げることができる。
【００１５】
上記フェノール系化合物としては、１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー又はポリマーであってよく、常温で液状でないものでもよいが、常温で液状のものが好ましい。上記フェノール系化合物としては、例えば、フェノールノボラック系化合物、クレゾールノボラック系化合物、ナフトール系化合物、ビスフェノール系化合物、ハイドロキノン系化合物等を挙げることができ、なかでも、３−（２−プロペニル）−４−ヒドロキシ−３′−（２−プロペニル）−４′−ヒドロキシジフェニルメタン等の室温で液状のものが好ましい。
【００１６】
本発明の組成物中、上記硬化剤（Ｂ）の配合量は、上記エポキシ樹脂（Ａ）１００重量部に対して、１０〜１００重量部が好ましく、より好ましくは３０〜８０重量部である。
【００１７】
本発明の組成物においては、上記エポキシ樹脂（Ａ）及び上記硬化剤（Ｂ）の混合物の２５℃における粘度が３００〜１００００ｍＰａ・ｓである。２５℃における粘度が３００ｍＰａ・ｓより小さいと、一旦分散したゴム粒子（Ｃ）（ゴム粒子（Ｃ）については以下に詳述する。）が硬化中に分離してしまい、硬化物の安定した機械特性が得られず、１００００ｍＰａ・ｓを超えると、隙間への浸入性が悪化して使用が困難となる。より好ましくは６００〜５０００ｍＰａ・ｓであり、さらに好ましくは１０００〜３０００ｍＰａ・ｓである。上記混合物の粘度の調節は、例えば、上記１分子中に１個以上のエポキシ基を有し、常温で低粘度の化合物を使用して行うことができる。なお、粘度はＥ型回転粘度計で測定することができる。
【００１８】
本発明の組成物におけるゴム粒子（Ｃ）は、有機ポリマーからなるシェル部と、ガラス転移温度が０℃以下のシリコーン化合物からなるコア部とを有する。コア部となるシリコーン化合物は、２官能性シロキサンであるジオルガノシロキサンを主原料とし、［ＲＲ′ＳｉＯ２／２］を主たる構成単位とするオリゴマー又はポリマーである。
【００１９】
上記シリコーン化合物は、架橋成分として３官能性シロキサン及び／又は４官能性シロキサンが使用されて［Ｒ′′ＳｉＯ３／２］単位及び／又は［ＳｉＯ４／２］単位を含有することが好ましい。これらの式中、Ｒ、Ｒ′、Ｒ′′は、独立して、アルキル基又はアリール基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数６個以下のアルキル基又はフェニル基が好ましい。また、コア部の重合後にシェル部を形成する際にコア部とシェル部とをより強固に結合させるために、これらの基の少なくとも一部において、末端不飽和エチレン基を持つ置換基を有していてもよい。
【００２０】
上記３官能性シロキサン又は４官能性シロキサンの配合量、該当する場合は３官能性シロキサン及び４官能性シロキサンの配合量、は、シリコーン化合物中、１〜１０モル％が好ましく、２〜８モル％がより好ましい。シリコーン化合物の柔軟性を保持し、エポキシ樹脂組成物の機械強度の向上、発生応力の低減の観点から、３官能性シロキサン又は４官能性シロキサンの配合量が１０モル％以下が好ましく、架橋密度を確保しつつ未反応のシロキサンが残留して硬化後にしみ出すおそれを防止する観点から、１モル％以上が好ましい。
【００２１】
上記シリコーン化合物のガラス転移温度は０℃以下である。ガラス転移温度が０℃を超えると充分な柔軟性が発揮できず、エポキシ樹脂組成物の機械強度の向上、発生応力の低減効果が発揮されない。
【００２２】
上記シェル部をなす有機ポリマーとしてはその種類を特に限定するものではないが、エポキシ樹脂及び硬化剤との相溶性がよいものが好ましい。このようなものとしては、例えば、不飽和エチレン基含有モノマーの重合体を使用することができる。上記不飽和エチレン基含有モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、メタクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリロニトリル、アクリルアミド、スチレン、ビニルブチラール、酢酸ビニル等を挙げることができる。また、エポキシ樹脂との界面の強化のために、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基と不飽和エチレン基との両方を有する化合物を使用してもよい。
【００２３】
上記ゴム粒子（Ｃ）において、上記コア部と上記シェル部との割合は、ゴム粒子中、コア部の割合が５０〜９５重量％であることが好ましい。コア部の割合が５０重量％未満であるとゴム粒子の柔軟性が損なわれ、硬化エポキシ樹脂組成物の機械強度の向上、発生応力の低減効果が薄れてしまう。コア部の割合が９５重量％を超えると、ゴム粒子とエポキシ樹脂との濡れ性が悪化し、隙間への浸入性が悪化し、機械強度の不均一等を誘発する。コア部の割合が６０〜８５重量％がより好ましい。
【００２４】
上記ゴム粒子（Ｃ）は、１次粒子の平均粒径が１０〜５００ｎｍであることが好ましい。平均粒径が１０ｎｍ未満であると、ゴム粒子の凝集が激しくて均一に分散できないおそれがあり、５００ｎｍを超えると硬化物の機械強度の向上、発生応力の低減効果が充分に発揮できないおそれがある。１次粒子の平均粒径は３０〜３００ｎｍがより好ましい。
【００２５】
上記ゴム粒子の製造は、公知の方法によることができ、例えば、まずコア部のシリコーン化合物を重合し、つぎに、上記シリコーン化合物の重合体の存在下に、不飽和エチレン基含有モノマーの重合を行う方法で得ることができる。シリコーン化合物の重合は、例えば、乳化重合等の公知の手法を採用することができる。不飽和エチレン基含有モノマーの重合は、公知の開始剤の存在下に行うことができ、上記シリコーン化合物の重合に引き続いて、上記不飽和エチレン基含有モノマー及び開始剤を添加し、重合反応を行えばよい。
【００２６】
本発明の組成物中、上記ゴム粒子（Ｃ）の添加量は、エポキシ樹脂（Ａ）１００重量部に対して５〜４０重量部が好ましい。５重量部未満であると添加の効果が充分でない場合があり、４０重量部を超えると隙間への浸入性が悪化するおそれがある。より好ましくは１０〜２５重量部である。
【００２７】
本発明の組成物における無機充填材（Ｄ）は、最大粒径が０．１〜１０μｍである。最大粒径が０．１μｍ未満であると組成物の粘度が増大してチキソトロピーが発生し、浸入速度が著しく低下する。最大粒径が１０μｍを超えると、アンダーフィル時に半導体素子と基板との間の隙間が目詰まりする。好ましくは２〜１０μｍであり、より好ましくは４〜８μｍである。なお、最大粒径は、粒径分布における最大粒径であるが、造粒時にそれ以上の粒径の粒子をカットするように設定することにより得られる粒子の場合においては、そのような上限カットの設定値として与えられる。
【００２８】
また、無機充填材（Ｄ）の比表面積は３．２ｍ２／ｇより大きく１０ｍ２／ｇ以下である。比表面積が３．２ｍ２／ｇ以下であると、浸入速度は速くなるものの、充填材と液状成分との分離が発生し、硬化物の機械強度の向上、発生応力の低減効果が安定に発揮できない。比表面積が１０ｍ２／ｇを超えると、チキソトロピーが発生し、浸入速度が著しく低下する。従って、本発明における無機充填材（Ｄ）の比表面積は、上記範囲に限定される。好ましくは４〜９ｍ２／ｇであり、より好ましくは５〜８ｍ２／ｇである。
【００２９】
上記無機充填材（Ｄ）としては、具体的には、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ（例えば、気相法、ゾルゲル法、ナトナウムシリケート法等の方法によるもの。）、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等を挙げることができる。これらのうち、合成シリカが純度の点で好ましく、さらに、球状のものが、添加時の粘度が低いので、優れた隙間への浸入性を得る観点から、好ましい。
【００３０】
本発明の組成物中、上記無機充填材（Ｄ）の添加量は、組成物中、４０〜７０重量％であることが好ましい。４０重量％未満であると熱膨張係数が大きくなり、半導体素子やバンプ、ボールとアンダーフィル材との界面での応力が大きくなって、剥離、クラックのおそれが増す。７０重量％を超えると組成物の粘度が増加し、浸入速度が低下するおそれがある。より好ましくは５０〜６５重量％である。
【００３１】
本発明の組成物には、本発明の目的を阻害しないかぎり、必要に応じてその他の添加物を使用することができる。上記その他の添加物としては、例えば、シランカップリング剤、カーボンブラック（着色剤）、消泡剤、界面活性剤、硬化促進剤（例えば、イミダゾール系化合物等、例えば、２−メチルイミダゾール等）等を挙げることができる。
【００３２】
上記その他の添加物の配合量は、添加物の種類にもよるが、概ね、本発明の組成物中、０．５〜５重量％が好ましい。
【００３３】
本発明の組成物は、上述の各成分を、所定量において、混合機で充分混合することにより好適に製造することができる。上記混合機としては、例えば、３本ロールミル、２軸ミキサー、回転式混合機、ポットミル等を挙げることができる。その際、ゴム粒子（Ｃ）はマスターバッチ化し、できるだけ１次粒子に近い状態で組成物中に分散させてから使用することが好ましく、例えば、（１）ゴム粒子をエポキシ樹脂に添加し、３本ロールで分散させた後、ミキサーにて１２０℃で加熱混合する方法、又は、（２）ゴム粒子を溶剤（例えば、メチルイソブチルケトン等）に分散させた状態でエポキシ樹脂を加え、混合した後、加熱減圧混合により溶剤を除去する方法等を使用することができる。上記方法によりゴム粒子とエポキシ樹脂との濡れ性が向上する。
【００３４】
本発明の組成物は、フリップチップ接続の微細な接続部であるバンプを保護するために、半導体素子と配線基板との隙間に充填して封止するフリップチップ用アンダーフィル樹脂として使用することにより、フリップチップを使用した半導体装置を製造することができる。また、ハンダボールをグリッド状に並べたＩＣのパッケージであるＢＧＡやＣＳＰの実装においても、ハンダボールの接続強度の補強のためのアンダーフィル樹脂として使用してＢＧＡやＣＳＰを実装した半導体装置を製造することができる。図１は、本発明の組成物を使用した半導体装置の模式図である。本発明の組成物は、常温で液状とすることができるので、アンダーフィル樹脂１１はディスペンサーを使用して常温（２５℃程度）で充填を行うことができるが、一般には、樹脂の充填は、常温〜１２０℃程度で行うことができる。この際、チップの周囲の側部がスカート状に広がり、いわゆるフィレット１３が形成されることが好ましい。硬化条件としては、例えば、１２０〜１７０℃、１〜１０時間が好ましい。
【００３５】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３６】
以下における略号の意味は以下のとおり。
エポキシ樹脂：ビスフェノールＦ型ジグリシジルエーテル（エポキシ当量１６０、粘度２０００ｍＰａ・ｓ（２５℃））
硬化剤Ａ：３，３′−ジエチル−４，４′−ジアミノジフェニルメタン
硬化剤Ｂ：３，５−ジエチル−２，４−ジアミノトルエン
硬化剤Ｃ：メチルヘキサヒドロフタル酸無水物（日立化成社製ＨＮ５５００）
硬化剤Ｄ：メチルテトラヒドロフタル酸無水物（日本ゼオン社製クインハード２００）
硬化剤Ｅ：３−（２−プロペニル）−４−ヒドロキシ−３′−（２−プロペニル）−４′−ヒドロキシジフェニルメタン（粘度２５００ｍＰａ・ｓ（２５℃）、水酸基当量１４１ｇ／ｅｑ）
シリカＡ：合成球状シリカ（最大粒径６μｍ、比表面積５ｍ２／ｇ）
シリカＢ：合成球状シリカ（最大粒径６μｍ、比表面積２ｍ２／ｇ）
シリカＣ：合成球状シリカ（最大粒径２０μｍ、比表面積１ｍ２／ｇ）
シランカップリング剤：γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
ゴム粒子：ジメチルジメトキシシラン９７ｍｏｌ％、メチルトリメトキシシラン３ｍｏｌ％から合成されたコア（Ｔｇは０℃以下）部と、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のシェル部を有し、平均１次粒子径が７０ｎｍのゴム粒子（コア部がゴム粒子全体に占める重量割合は約７０％）
ＣＴＢＮ：カルボキシル基末端ブタジエン−アクリロニトリル共重合物（アクリロニトリル１８重量％、数平均分子量９０００）
ブタジエンゴム粒子：ブタジエンゴムをコア部にもち、ＰＭＭＡをシェル部にもち、１次粒子径が１５０ｎｍのゴム粒子）
【００３７】
実施例１〜４、比較例１〜７
表１の配合（重量部）により各成分を混合した。ゴム粒子は、エポキシ樹脂に添加して３本ロールで分散させた後、ミキサーにて１２０℃で加熱混合してマスターバッチとした。得られた樹脂組成物について、以下の項目を評価した。なお、粘度は、エポキシ樹脂と硬化剤との混合物の２５℃における粘度をＥ型回転粘度計で測定した。
評価方法
分離の有無：組成物を１６０℃、５時間の条件で、８０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍのサイズにて硬化後、ゴム成分の分離の有無を目視にて観察した。分離が生じていないものを○、分離が生じているものを×とした。なお、分離が生じたものについては、以下の項目の評価を実施しなかった。
接着強度：ＳｉＮ膜を形成したＳｉチップ（２ｍｍ×５ｍｍ）を得られた組成物で貼り合わせてから硬化させ、チップの長さ方向に並行に押し、破壊したときの強度をチップ面積で割った値で表した。
隙間への浸入性：２枚のガラス板の間に、ハンダバンプで５０μｍのギャップを作成し、このギャップに得られた組成物を１００℃で浸入させた。浸入後に目視で観察し、分離やボイドがない場合を○とし、分離やボイドが発生した場合を×とした。
ヒートサイクル試験：模擬フリップチップパッケージ（Ｓｉチップ１５ｍｍ角、ハンダバンプ中央間ピッチ２００μｍ）を得られた組成物でアンダーフィル封止したものを、−５５℃と＋１２５℃に交互に１５分間ずつ放置するサイクルを２５０回繰り返すごとに顕微鏡及びＳＡＴにてクラック、剥離を観察し、不良が出るまで（クラック及び／又は剥離が観察されたか否かで判定した。）のサイクル数を測定した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
実施例及び比較例から、以下のことがわかる。
実施例１〜４では、充分に液状粘度が高いために、ゴム粒子の分離がなく、隙間への浸入性、接着性、ヒートサイクル試験の全てに良好な結果を示した。このため、硬化物の機械強度の向上、発生応力の低減効果が充分であり、しかも、ヒートサイクル試験にも良好な結果を発揮することができた。
比較例１、２では、液状粘度が低いため、ゴム粒子の分離が生じた。このため、接着強度やヒートサイクル試験の対象としなかった。
比較例３は、実施例１の配合からゴム粒子を除いた配合に相当するが、接着強度が低く、ヒートサイクル試験も結果がよくない。
比較例５、６は、実施例１の配合におけるゴム粒子の代わりに、別のゴム粒子を使用した配合に相当するが、接着強度やヒートサイクル試験の結果が実施例１に比べて悪化した。
比較例４、７は、実施例１の配合から充填材の粒径を変化させた配合に相当するが、隙間への浸入性試験時に充填材と液状成分との分離が観察された。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のアンダーフィル樹脂組成物は、隙間への浸入性が良好で、ヒートサイクル試験後のクラックや剥離の抑制に効果的であるので、鉛フリーハンダを使用したフリップチップ接続やＢＧＡやＣＳＰの実装に使用することにより、高信頼性の半導体装置を製造することができるので、歩留りよく良好な半導体装置を製造することができる。また、フラックス残渣の発生に対しても効果的に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】アンダーフィル封止をした半導体装置の概念図。
【符号の説明】
【００４２】
１０．半導体素子
１１．アンダーフィル樹脂
１２．バンプ又はハンダボール
１３．フィレット
１４．基板
１５．電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、有機ポリマーからなるシェル部と、ガラス転移温度が０℃以下のシリコーン化合物からなるコア部とを有するゴム粒子（Ｃ）、及び、最大粒径が０．１〜１０μｍで比表面積が３．２ｍ２／ｇより大きく１０ｍ２／ｇ以下である無機充填材（Ｄ）を含有してなり、前記エポキシ樹脂（Ａ）と前記硬化剤（Ｂ）との混合物の２５℃における粘度が３００〜１００００ｍＰａ・ｓであるアンダーフィル樹脂組成物。
【請求項２】
前記ゴム粒子（Ｃ）は、不飽和エチレン基含有モノマーの重合体からなるシェル部と、３官能性シロキサン及び／又は４官能性シロキサン１〜１０モル％と２官能性シロキサン９９〜９０モル％との重合体からなるコア部とを有し、１次粒子の平均粒径が１０〜５００ｎｍのゴム粒子である請求項１記載のアンダーフィル樹脂組成物。
【請求項３】
前記硬化剤（Ｂ）は、アミン化合物又はフェノール化合物である請求項１又は２記載のアンダーフィル樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載のアンダーフィル樹脂組成物を用いて封止された半導体装置。
【請求項１】
エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、有機ポリマーからなるシェル部と、ガラス転移温度が０℃以下のシリコーン化合物からなるコア部とを有するゴム粒子（Ｃ）、及び、最大粒径が０．１〜１０μｍで比表面積が３．２ｍ２／ｇより大きく１０ｍ２／ｇ以下である無機充填材（Ｄ）を含有してなり、前記エポキシ樹脂（Ａ）と前記硬化剤（Ｂ）との混合物の２５℃における粘度が３００〜１００００ｍＰａ・ｓであるアンダーフィル樹脂組成物。
【請求項２】
前記ゴム粒子（Ｃ）は、不飽和エチレン基含有モノマーの重合体からなるシェル部と、３官能性シロキサン及び／又は４官能性シロキサン１〜１０モル％と２官能性シロキサン９９〜９０モル％との重合体からなるコア部とを有し、１次粒子の平均粒径が１０〜５００ｎｍのゴム粒子である請求項１記載のアンダーフィル樹脂組成物。
【請求項３】
前記硬化剤（Ｂ）は、アミン化合物又はフェノール化合物である請求項１又は２記載のアンダーフィル樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載のアンダーフィル樹脂組成物を用いて封止された半導体装置。
【図１】
【公開番号】特開２００６−１６９３９５（Ｐ２００６−１６９３９５Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６４４８６（Ｐ２００４−３６４４８６）
【出願日】平成１６年１２月１６日（２００４．１２．１６）
【出願人】（０００２１４２５０）ナガセケムテックス株式会社 (173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１６日（２００４．１２．１６）
【出願人】（０００２１４２５０）ナガセケムテックス株式会社 (173)
【Ｆターム（参考）】
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