半導体装置の製造方法及び半導体装置
【課題】ＢＧＡ等のエリア実装型半導体装置において、薄型化と高い信頼性の両立できる半導体装置を提供する。
【解決手段】基板１と半導体素子４と接続部材とを封止する封止樹脂硬化体６とを備え、下記１）〜３）及びａ）、ｂ）の要件を満たす半導体装置の製造方法である。１）半導体装置のサイズが２０ｍｍ×２０ｍｍ以下２）基板の厚みが３００μｍ以下３）基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚みが６００μｍ以下ａ）封止樹脂組成物が無機充填材を含むものであり、前記組成物中における無機充填材含有量が７４質量％以上、８６質量％以下ｂ）封止樹脂組成物における無機充填材含有量をｘ（質量％）とし、封止樹脂組成物を１７５℃、９０秒で成形した後、１７５℃、４時間後硬化した際の成形収縮率をｙ（％）としたとき、０．０３２ｘ＋ｙ−２．９６５の値が０．０００〜０．３００
【解決手段】基板１と半導体素子４と接続部材とを封止する封止樹脂硬化体６とを備え、下記１）〜３）及びａ）、ｂ）の要件を満たす半導体装置の製造方法である。１）半導体装置のサイズが２０ｍｍ×２０ｍｍ以下２）基板の厚みが３００μｍ以下３）基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚みが６００μｍ以下ａ）封止樹脂組成物が無機充填材を含むものであり、前記組成物中における無機充填材含有量が７４質量％以上、８６質量％以下ｂ）封止樹脂組成物における無機充填材含有量をｘ（質量％）とし、封止樹脂組成物を１７５℃、９０秒で成形した後、１７５℃、４時間後硬化した際の成形収縮率をｙ（％）としたとき、０．０３２ｘ＋ｙ−２．９６５の値が０．０００〜０．３００
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、軽量化、高機能化の市場動向において、半導体装置の高集積化、薄型化が年々進み、また、半導体装置の表面実装化が促進されるなかで、従来用いてきたリードフレームの代わりに、有機基板やセラミック基板等の基板に半導体素子を搭載し、基板と半導体素子とを接続部材で電気的に接続した後、半導体素子と接続部材とをモールド材により成形封止して得られるエリア実装型半導体装置への移行が進んでいる。エリア実装型半導体装置としては、ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）又は更に小型化を追求したＣＳＰ（チップスケールパッケージ）等が代表的なものとして挙げられる。また、エリア実装型半導体装置の製造においては、部材コストの低減と生産性の向上等を目的として、基板に複数の半導体装置に対応する半導体素子を搭載し、半導体素子と接続部材とをモールド材により一括で成形封止した後、切り離しを行って半導体装置とするＭＡＰ（モールド・アレイ・パッケージ）成形方式が確立され、成形方式の主流になりつつある。
【０００３】
さらに、高機能化の要求に対しては、ＩＯ端子の増加及び高速動作に対応するため、基板と半導体素子との電気的接続を、フェイスアップで搭載された半導体素子上の電極と基板上の電極とをボンディングワイヤを介して行うワイヤーボンディングから、フェイスダウンで搭載された半導体素子上の電極と基板上の電極とを半田バンプを介して行うフリップチップボンディングへの移行が進んできている。フリップチップボンディングした半導体装置の封止には、これまでキャピラリーアンダーフィル材の毛細管現象を利用した充填により、半田バンプ等の接続部材周辺を含む基板と半導体素子との間隙部分を封止した後、実装歩留まりや信頼性の向上等の必要に応じて、モールド材を用いたトランスファー成形により、半導体素子をカバーするオーバーモールドが施されてきた。特に半導体装置の薄型化のために３００μｍ以下の薄型の基板を用いる半導体装置においては、基板自体の剛性不足により半導体装置の反りが大きくなり、実装歩留まりや信頼性の低下を抑えるためにオーバーモールドを施すことが不可欠である。しかしながら、上記生産方式では、封止とオーバーモールドとを別の工程で行う必要があり、生産性が劣るため、モールドアンダーフィル材を用いたトランスファーモールド法により一工程で封止とオーバーモールドとを行う方法又はコンプレッションモールド法により一工程で封止とオーバーモールドとを行う方法が広まっている。この生産方式は、半田バンプ等の接続部材周辺を含む半導体素子と基板との間隙部分の封止とオーバーモールドとを同時に実施できるので、工程の簡略化による大きな生産性の向上が達成できる。
【０００４】
一方、小型化、軽量化の要求に対しては、半導体装置の薄型化の進展が目覚しく、特に携帯電話向けの半導体装置では多機能かつ省スペースである薄型ＢＧＡの開発が活発になっている。しかしながら、薄型ＢＧＡにおいては、パッケージ反りによる半導体素子への応力及び実装後の温度サイクル性の低下、あるいは、ＭＡＰ成形方式で製造した際のパネル反りによる生産性の低下等、新たな問題が顕在化してきている。
【０００５】
これまでのＢＧＡパッケージでは、基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の厚みが１ｍｍ前後と厚く、成形時の封止樹脂の収縮が大きいことによるＳｍｉｌｅ反り（封止面を上にした場合下に凸の反り）の低減が課題であった。このような課題に対しては、フリップチップ実装用のアンダーフィル材として好適な充填性を維持しながら、封止後の基板反り（ＭＡＰ成形方式で製造した際のパネル反り）及びパッケージ反り（パッケージ
単位に切り離し後の反り）を低減されることを目的として、エポキシ樹脂成形材料のガラス転移温度、曲げ弾性率及び成形収縮率を特定範囲とすることが提案されている（例えば、「特許文献１」参照。）。
【０００６】
しかしながら、ＢＡＧにおけるパッケージ反り及びパネル反りの方向は、主な構成要素である基板、半導体装置及び封止樹脂硬化体の厚み、平面上での面積、各要素の諸物性により変わり、基板の厚みが３００μｍ以下であり、かつ基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の厚みが６００μｍ以下となる薄型ＢＧＡにおいては、パッケージ反りの方向が逆になり、Ｃｒｙ反り（封止面を上にした場合上に凸の反り）の低減が課題となってくるため、上述のような従来技術では対応できないものとなっている。このため対応する封止用エポキシ樹脂組成物には、従来のＳｍｉｌｅ反り対応とは逆の方策となる高収縮化が必要となってくるが、単純に樹脂成分の配合量を増やすのみの方策では、耐湿性等の信頼性の低下を伴う弊害が発生することとなる。特に封止樹脂硬化体の厚みが２００μｍ以上、４００μｍ以下となる極薄型のＢＧＡでは上記弊害が顕著であり、反りと信頼性とを両立できる技術が必要になってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３０７６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ＢＧＡ等のエリア実装型半導体装置において、薄型化と高い信頼性の両立できる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体装置の製造方法は、基板と、前記基板上に搭載された１個以上の半導体素子と、前記基板と前記半導体素子とを電気的に接続する接続部材と、前記半導体素子と前記接続部材とを封止する封止樹脂硬化体とを備え、かつ下記１）〜３）の要件を満たす半導体装置の製造方法であって、前記封止樹脂硬化体が、下記ａ）、ｂ）の要件を満たす封止用エポキシ樹脂組成物をトランスファーモールド法、コンプレッションモールド法又はインジェクションモールド法で成形することにより得られることを特徴とする半導体装置の製造方法。
１）半導体装置のサイズが２０ｍｍ×２０ｍｍ以下である。
２）基板の厚みが３００μｍ以下である。
３）基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚みが６００μｍ以下である。ａ）封止用エポキシ樹脂組成物が無機充填材を含むものであり、前記組成物中における無機充填材含有量が７４質量％以上、８６質量％以下である。
ｂ）封止用エポキシ樹脂組成物における無機充填材含有量をｘ（質量％）とし、封止用エポキシ樹脂組成物を１７５℃、１２０秒で成形した際の成形収縮率をｙ（％）としたとき、０．０３２ｘ＋ｙ−２．９６５の値が０．０００〜０．３００である。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法は、前記封止用エポキシ樹脂組成物が下記一般式（１）：
【化１】
（ただし、上記一般式（１）において、Ａｒは炭素数６〜２０の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ１は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ２は炭素数１〜４の炭化水素基で、Ｗ１は酸素原子又は硫黄原子である。Ｒ３は水素、炭素数１〜４の炭化水素基又は炭素数６〜２０の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。ａは０〜１０の整数、ｂは１〜３の整数である。ｍ、ｎはモル比を表し、０≦ｍ＜１、０＜ｎ≦１で、ｍ＋ｎ＝１、かつ、ｍ／ｎの平均値は１／１０〜１／１である。）
で表される構造を有するエポキシ樹脂を含むものとすることができる。
【００１１】
本発明の半導体装置の製造方法は、前記封止用エポキシ樹脂組成物が硬化剤としてビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂を含むものとすることができる。
【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法は、前記封止用エポキシ樹脂組成物が平均粒径１〜２０μｍの無機充填材を含むものとすることができる。
【００１３】
本発明の半導体装置の製造方法は、前記接続部材が半田バンプであり、前記半田バンプが形成された前記半導体素子をフェイスダウンで前記基板上に搭載し、前記半田バンプと前記基板上の電極とを電気的に接続するものとすることができる。
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法は、前記基板に複数の半導体装置に対応する前記半導体素子を搭載し、前記半導体素子と前期接続部材とを前記封止樹脂硬化体により一括で封止した後、前記半導体装置単位に切り離しを行うことで得られるものとすることができる。
【００１５】
本発明の半導体装置は、上述の半導体装置の製造方法により得られることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＢＧＡ等のエリア実装型半導体装置において、薄型化と高い信頼性の両立ができる半導体装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態に係る半導体装置の一例について、断面構造を模式的に示した図である。
【図２】実施の形態に係る半導体装置の一例について、断面構造を模式的に示した図である。
【図３】実施の形態に係る半導体装置の一例について、断面構造を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１９】
以下、本発明の半導体装置の製造方法について、好適な実施形態に基づいて説明する。本発明の半導体装置の製造方法は、基板と、基板上に搭載された１個以上の半導体素子と、基板と半導体素子とを電気的に接続する接続部材と、半導体素子と接続部材とを封止する封止樹脂硬化体とを備え、かつ下記１）〜３）の要件を満たす半導体装置の製造方法であって、封止樹脂硬化体が、下記ａ）、ｂ）の要件を満たす封止用エポキシ樹脂組成物をトランスファーモールド法、コンプレッションモールド法又はインジェクションモールド法で成形することにより得られることを特徴とする。
１）半導体装置のサイズが２０ｍｍ×２０ｍｍ以下である。
２）基板の厚みが３００μｍ以下である。
３）基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚みが６００μｍ以下である。ａ）封止用エポキシ樹脂組成物が無機充填材を含むものであり、組成物中における無機充填材含有量が７４質量％以上、８６質量％以下である。
ｂ）封止用エポキシ樹脂組成物における無機充填材含有量をｘ（質量％）とし、封止用エポキシ樹脂組成物を１７５℃、１２０秒で成形した際の成形収縮率をｙ（％）としたとき、０．０３２ｘ＋ｙ−２．９６５の値が０．０００〜０．３００である。
【００２０】
ここで、要件ｂ）は、無機充填材含有量ｘとの関係において、成形収縮率ｙの範囲を規定したものである。封止用エポキシ樹脂組成物の成形収縮率ｙは、無機充填材含有量ｘにより変化するため、本パラメータでは無機充填材含有量ｘを式中に取り込んだうえで、封止用エポキシ樹脂組成物の成形収縮率ｙの範囲が特定範囲となるように規定を行っている。これにより、エポキシ樹脂−硬化剤の組合せの寄与がより明確に判断でき、反りと信頼性の両立を達成する樹脂系の選択を容易にすることができる。その値は０．０００〜０．３０００であり、より好ましくは０．０５９〜０．１５９である。この値が上記範囲内であれば、信頼性と反りのバランスが高いレベルで保たれ、反り改良に伴う信頼性の低下を最小限に抑えることができる。この値が上記下限値以上であれば、反りと信頼性の両立を図ることができ、上記上限値以下であれば、樹脂が柔らかくなることによるパッケージ強度の低下を生ずる恐れが少ない。
【００２１】
ａ）、ｂ）の要件を満たす封止用エポキシ樹脂組成物をトランスファーモールド法、コンプレッションモールド法又はインジェクションモールド法で成形して封止樹脂硬化体を得ることにより、半田バンプ等の接続部材周辺を含む基板と半導体素子との間隙部分の封止と、半導体素子をカバーするオーバーモールドとを一工程で行うことができる。また、半導体装置のサイズが２０ｍｍ×２０ｍｍ以下であり、基板の厚みが３００μｍ以下であり、かつ基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の厚みが６００μｍ以下となる薄型ＢＧＡにおいて、耐湿性等の信頼性の低下を来たすことなく、パッケージ反りや、ＭＡＰ成形方式で製造した際のパネル反りを低減することができ、ＢＧＡ等のエリア実装型半導体装置における薄型化と高い信頼性との両立を図ることができる。尚、封止用エポキシ樹脂組成物がｂ）の要件を満たすためには、封止用エポキシ樹脂組成物の構成成分であるエポキシ樹脂の種類や配合量、硬化剤の種類や配合量、硬化促進剤の種類や配合量、無機充填材の種類や配合量、ならびに、それらの配合比率を調整すること等によって達成することができる。
【００２２】
尚、封止用エポキシ樹脂組成物の成形収縮率は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて求めることができ、より具体的には下記のようにして求めることができる。トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で、直径９０ｍｍ、厚み５ｍｍの円盤状で、直径８０ｍｍ部にリブ（高さ３ｍｍ、幅２ｍｍ）
をもつ試験片を成形し、２０℃での金型キャビティのリブ部内径寸法と、２０℃での円盤状試験片のリブ部外径寸法とを測定し、下記式で算出する。
【００２３】
成形収縮率（％）＝｛（２０℃での金型キャビティのリブ部内径寸法）−（２０℃での円盤状試験片のリブ部外径寸法）｝／（２０℃での金型キャビティのリブ部内径寸法）×１００（％）
以下、封止用エポキシ樹脂組成物について詳細に説明する。本発明では、封止用エポキシ樹脂組成物が充填材として、無機充填材を用いる。無機充填材としては、一般に封止用エポキシ樹脂組成物に用いられているものを使用することができ、例えば、溶融シリカ、球状シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。無機充填材の平均粒径としては、１μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。平均粒径が上記上限値以下であれば、半田バンプ等の接続部材周辺を含む半導体素子と基板との間隙部分への充填性が低下する恐れが少ない。また、平均粒径が上記下限値以上であれば、増粘によって充填性が低下する恐れが少ない。
【００２４】
また、無機充填材の含有量としては、封止用エポキシ樹脂組成物全体の７４質量％以上、８６質量％以下が好ましく、より好ましくは７４質量％以上、８２質量％以下である。無機充填材の含有量の下限値が上記範囲内であると、封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸水量が増加して強度が低下することによる耐半田性の低下を引き起こす恐れが少ない。また、無機充填材の含有量の上限値が上記範囲内であると、半導体装置の反り特性が損なわれる不具合の恐れが少ない。
【００２５】
本発明では、封止用エポキシ樹脂組成物の樹脂成分として、エポキシ樹脂を用いることができる。本発明における封止用エポキシ樹脂組成物で用いることができるエポキシ樹脂としては、封止用エポキシ樹脂組成物がａ）の要件を満たしつつｂ）の要件をも満たすように調整できるものであれば、特に制限されるものではなく、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂；クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格含有ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のフェノールアラルキル型エポキシ樹脂；トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の３官能型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、テルペン変性フェノール型エポキシ樹脂等の変性フェノール型エポキシ樹脂；トリアジン核含有エポキシ樹脂等の複素環含有エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、１種類を単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
これらのなかでも、封止用エポキシ樹脂組成物がａ）の要件を満たしつつｂ）の要件をも容易に満たすことができるとの観点からは、下記一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂を用いることが好ましく、特に下記一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂を用いることが好ましい。これらのエポキシ樹脂は、樹脂自体の収縮が大きく、無機充填材の配合量を過度に減じることなしに封止用エポキシ樹脂組成物の収縮率を大きくすることができる。よって、薄型ＢＧＡにおいてＢＧＡの信頼性を保ちつつＣｒｙ反りへの対応が容易になる。
【００２７】
【化１】
（ただし、上記一般式（１）において、Ａｒは炭素数６〜２０の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ１は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ２は炭素数１〜４の炭化水素基で、Ｗ１は酸素原子又は硫黄原子である。Ｒ３は水素、炭素数１〜４の炭化水素基又は炭素数６〜２０の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。ａは０〜１０の整数、ｂは１〜３の整数である。ｍ、ｎはモル比を表し、０≦ｍ＜１、０＜ｎ≦１で、ｍ＋ｎ＝１、かつ、ｍ／ｎの平均値は１／１０〜１／１である。）
【００２８】
複数のエポキシ樹脂を併用する場合、上記５種の好ましいエポキシ樹脂の配合割合の下限値としては、全エポキシ樹脂に対して、３０質量％以上であることが好ましく、５０質量％以上であることがより好ましく、７０質量％以上であることが特に好ましい。配合割合の下限値が上記範囲内であると、無機充填材の配合量を過度に減じることなしに封止用エポキシ樹脂組成物の収縮率を大きくする効果を得ることができる。
【００２９】
エポキシ樹脂全体の配合割合の下限値は、封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して、好ましくは３質量％以上であり、より好ましくは５質量％以上である。下限値が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物は良好な流動性を有する。また、エポキシ樹脂全体の配合量の上限値は、封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して、好ましくは１５質量％以下であり、より好ましくは１３質量％以下である。上限値が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物は良好な耐半田性を有する。
【００３０】
本発明では、封止用エポキシ樹脂組成物のエポキシ樹脂を硬化させる成分として、硬化剤を用いることができる。本発明における封止用エポキシ樹脂組成物で用いることができる硬化剤としては、封止用エポキシ樹脂組成物がａ）の要件を満たしつつｂ）の要件をも満たすように調整できるものであれば特に制限されるものではなく、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の炭素数２〜２０の直鎖脂肪族ジアミン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、パラキシレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジシクロヘキサン、ビス（４−アミノフェニル）フェニルメタン、１，５−ジアミノナフタレン、メタキシレンジアミン、パラキシレンジアミン、１，１−ビス（４−アミノフェニル）シクロヘキサン、ジシアノジアミド等のアミノ類；アニリン変性レゾール樹脂やジメチルエーテルレゾール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂；フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂等のフェノールアラルキル樹脂；ナフタレン骨格やアントラセン骨格のような縮合多環構造を有するフェノール樹脂；ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチ
レン；ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）などの脂環族酸無水物、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）などの芳香族酸無水物などを含む酸無水物等；ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなどのポリメルカプタン化合物；イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物；カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類が例示される。これらは１種類を単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらのうち、耐湿性、信頼性等の点から、１分子内に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有する化合物が好ましく、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；レゾール型フェノール樹脂；ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂等が例示される。
【００３１】
さらにこれらのなかでも、封止用エポキシ樹脂組成物がａ）の要件を満たしつつｂ）の要件をも容易に満たすことができるとの観点からは、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格含有アラルキル樹脂を用いることが好ましく、特にビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂を用いることが好ましい。これらの硬化剤を一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂と組み合わせることにより、ＢＧＡの信頼性を保ちつつ薄型化への対応が容易となる。
【００３２】
複数の硬化剤を併用する場合、上記２種の好ましい硬化剤の配合割合の下限値としては、全硬化剤に対して、３０質量％以上であることが好ましく、５０質量％以上であることがより好ましく、７０質量％以上であることが特に好ましい。配合割合の下限値が上記範囲内であると、無機充填材の配合量を過度に減じることなしに封止用エポキシ樹脂組成物の収縮率を大きくする効果を得ることができる。
【００３３】
硬化剤全体の配合割合の下限値については、特に限定されないが、全樹脂組成物中に、１．５質量％以上であることが好ましく３質量％以上であることがより好ましい。配合割合の下限値が上記範囲内であると、充分な流動性を得ることができる。また、硬化剤全体の配合割合の上限値についても、特に限定されないが、全樹脂組成物中に、１２質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましい。配合割合の上限値が上記範囲内であると、良好な耐半田性を得ることができる。
【００３４】
なお、硬化剤としてフェノール樹脂系硬化剤のみを用いる場合におけるフェノール樹脂系硬化剤とエポキシ樹脂とは、全エポキシ樹脂のエポキシ基数（ＥＰ）と、全フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基数（ＯＨ）との当量比（ＥＰ）／（ＯＨ）が、０．５以上、１．５以下となるように配合することが好ましい。当量比が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物を成形する際、十分な硬化特性を得ることができる。さらにこれらのなかでも、封止用エポキシ樹脂組成物がａ）の要件を満たしつつｂ）の要件をも容易に満たすことができるとの観点からは、当量比（ＥＰ）／（ＯＨ）が１．０以上、１．３以下となるように配合することが好ましい。これにより、耐湿性等の信頼性の低下を来たすことが少なく、収縮率を大きくすることが可能となる。
【００３５】
本発明では、封止用エポキシ樹脂組成物に、更に硬化促進剤を用いることができる。硬化促進剤は、エポキシ樹脂と硬化剤との架橋反応を促進する作用を有するものであればよく、一般の封止用エポキシ樹脂組成物に使用されているものを利用することができる。具体例としては、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物；１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７
、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等の窒素原子含有化合物等が挙げられる。これらのうち、リン原子含有化合物が好ましく、特に封止用エポキシ樹脂組成物の粘度を低くすることにより流動性を向上させることができること、さらに硬化立ち上がり速度という点を考慮するとテトラ置換ホスホニウム化合物が好ましく、また封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の熱時低弾性率という点を考慮するとホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物が好ましく、また潜伏的硬化性という点を考慮すると、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が好ましい。また、封止用エポキシ樹脂組成物がａ）の要件を満たしつつｂ）の要件をも容易に満たすことができるとの観点からは、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、ポスフィン化合物とキノン化合物の付加物、有機ホスフィンを用いることが好ましく、特にホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物を用いることが好ましい。
【００３６】
ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物としては、下記一般式（２）で表される化合物等が挙げられる。
【００３７】
【化２】
（ただし、上記一般式（２）において、Ａ１は窒素原子又はリン原子である。Ｓｉは珪素原子である。Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ、芳香環もしくは複素環を有する有機基、又は脂肪族基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｘ１は、Ｙ１及びＹ２と結合する有機基である。Ｘ２は、Ｙ３及びＹ４と結合する有機基である。Ｙ１及びＹ２は、プロトン供与性置換基がプロトンを放出してなる基であり、それらは互いに同一であっても異なっていてもよく、同一分子内のＹ１及びＹ２が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。Ｙ３及びＹ４は、プロトン供与性置換基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内のＹ３及びＹ４が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。Ｘ１及びＸ２は互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３及びＹ４は互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｚ１は芳香環又は複素環を有する有機基或いは脂肪族基である。）
【００３８】
一般式（２）において、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７としては、例えば、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ナフチル基、ヒドロキシナフチル基、ベンジル基、メチル基、エチル基、ｎ−ブチル基、ｎ−オクチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられ、これらの中でも、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基等の置換基を有する芳香族基もしくは無置換の芳香族基がより好ましい。
また、一般式（２）において、Ｘ１は、Ｙ１及びＹ２と結合する有機基である。同様に、Ｘ２は、Ｙ３及びＹ４と結合する有機基である。Ｙ１及びＹ２はプロトン供与性置換基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内のＹ１及びＹ２が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。同様にＹ３及びＹ４はプロトン供与性置換基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内のＹ３及びＹ４が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。Ｘ１及びＸ２は互いに同一でも異なっていてもよく、Ｙ１、Ｙ
２、Ｙ３及びＹ４は互いに同一であっても異なっていてもよい。
【００３９】
このような一般式（２）中の−Ｙ１−Ｘ１−Ｙ２−及び−Ｙ３−Ｘ２−Ｙ４−で表される基は、プロトン供与体が、プロトンを２個放出してなる基で構成されるものであり、プロトン供与体としては、例えば、カテコール、ピロガロール、１，２−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレン、２，２’−ビフェノール、１，１’−ビ−２−ナフトール、サリチル酸、１−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、クロラニル酸、タンニン酸、２−ヒドロキシベンジルアルコール、１，２−シクロヘキサンジオール、１，２−プロパンジオール及びグリセリン等が挙げられるが、これらの中でも、カテコール、１，２−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレンがより好ましい。
【００４０】
また、一般式（２）中のＺ１は、芳香環又は複素環を有する有機基又は脂肪族基を表し、これらの具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基及びオクチル基等の脂肪族基；フェニル基、ベンジル基、ナフチル基及びビフェニル基等の芳香族基；グリシジルオキシプロピル基、メルカプトプロピル基、アミノプロピル基及びビニル基等の反応性置換基を有する有機基などが挙げられるが、これらの中でも、メチル基、エチル基、フェニル基、ナフチル基及びビフェニル基が熱安定性の面からより好ましい。
【００４１】
ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物の製造方法としては、メタノールを入れたフラスコに、フェニルトリメトキシシラン等のシラン化合物、２，３−ジヒドロキシナフタレン等のプロトン供与体を加えて溶かし、次に室温攪拌下ナトリウムメトキシド−メタノール溶液を滴下する。さらにそこへ予め用意したテトラフェニルホスホニウムブロマイド等のテトラ置換ホスホニウムハライドをメタノールに溶かした溶液を室温攪拌下滴下すると結晶が析出する。析出した結晶を濾過、水洗、真空乾燥すると、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が得られる。しかし、これに限定されるものではない。
【００４２】
本発明に用いることができる硬化促進剤の配合量は、全封止用エポキシ樹脂組成物中０．１質量％以上、１質量％以下が好ましい。硬化促進剤の配合量の下限値が上記範囲内であると、硬化性の低下を引き起こす恐れが少ない。また、硬化促進剤の配合量の上限値が上記範囲内であると、流動性の低下を引き起こす恐れが少ない。
【００４３】
本発明では、封止用エポキシ樹脂組成物に、更にシランカップリング剤を用いることができる。シランカップリング剤は、エポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン等が好ましいが、特にこれらに限定されず、エポキシ樹脂と無機充填材との間で反応し、エポキシ樹脂と無機充填材の界面強度を向上させるものであればよい。エポキシシランとしては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等が挙げられ、アミノシランとしては、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−６−（アミノヘキシル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（３−（トリメトキシシリルプロピル）−１，３−ベンゼンジメタナン等が挙げられ、ウレイドシランとしては、例えば、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられ、メルカプトシランとしては、例えば、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらのシランカップリング剤は１種類を単独で用いても２種類以上を併
用してもよい。
【００４４】
本発明に用いることができるシランカップリング剤の配合量は、全封止用エポキシ樹脂組成物中０．０１質量％以上、１質量％以下が好ましく、より好ましくは０．０５質量％以上、０．８質量％以下、特に好ましくは０．１質量％以上、０．６質量％以下である。シランカップリング剤の配合量の下限値が上記範囲内であれば、エポキシ樹脂と無機充填材との界面強度が低下することによる半導体装置における耐半田性の低下を引き起こす恐れが少ない。また、シランカップリング剤の配合量の上限値が上記範囲内であれば、封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸水性が増大することによる耐半田性の低下も引き起こす恐れが少ない。
【００４５】
本発明では、封止用エポキシ樹脂組成物に、上述の各成分を用いることができるが、更にこれ以外に必要に応じて、カルナバワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩類若しくはパラフィン等の離型剤；カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤；シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力添加剤；ハイドロタルサイト、酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤等の添加剤を適宜配合してもよい。
【００４６】
本発明では、封止用エポキシ樹脂組成物は、上述の各成分及びその他の添加剤等を、例えば、ミキサー等を用いて常温で均一に混合したもの、更にその後、加熱ロール、ニーダー又は押出機等の混練機を用いて溶融混練し、続いて冷却、粉砕したものなど、必要に応じて適宜分散度や流動性等を調整したものを用いることができる。
【００４７】
本発明では、半導体素子を搭載する基板の厚みが３００μｍ以下のものを対象とする。本発明で用いられる基板は、その厚みが３００μｍ以下のものであれば特に限定されるものではなく、例えば、有機基板やセラミック基板等を用いることができる。有機基板としては、例えば、ＢＴ樹脂／銅箔回路基板（ビスマレイミド・トリアジン樹脂／ガラスクロス基板）に代表される硬質回路基板、あるいは、ポリイミド樹脂フィルム／銅箔回路基板に代表されるフレキシブル回路基板等が挙げられる。基板の厚みの上限値については、半導体装置の薄型化という観点から、２５０μｍ以下であることがより好ましく、２００μｍ以下であることが特に好ましい。また、基板の厚みの下限値については、基板自体の反りによるチップ実装の歩留まりという観点から、５０μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上であることがより好ましい。
【００４８】
本発明で基板に搭載される半導体素子としては、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４９】
本発明における半導体装置の形態としては、例えば、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）、マトリクス・アレイ・パッケージ・ボール・グリッド・アレイ（ＭＡＰＢＧＡ）、チップ・スタックド・チップ・サイズ・パッケージ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５０】
封止用エポキシ樹脂組成物をトランスファーモールド法、コンプレッションモールド法又はインジェクションモールド法で成形して封止樹脂硬化体とし、半導体素子と接続部材とを封止した半導体装置は、そのまま、あるいは必要に応じて、８０℃から２００℃程度の温度で、１０分から１０時間程度の時間をかけて封止樹脂硬化体の硬化度を更に高めた後に、電子機器などに搭載される。
【００５１】
図１は、実施の形態に係る片面封止型の半導体装置の一例であるＢＧＡパッケージについて、断面構造を模式的に示した図である。基板１の表面に、ソルダーレジスト２の層が形成された積層体のソルダーレジスト２上に、ダイボンド材硬化体３を介して半導体素子４がフェイスアップで固定されている。半導体素子４の電極パッドと基板１上の電極パッドとの間はボンディングワイヤ５によって電気的に接続されている。図示していないが、導通をとるため、基板１の電極パッドが露出するよう、電極パッド上のソルダーレジスト２は現像法により除去されている。封止用エポキシ樹脂組成物を成形することで形成される封止樹脂硬化体６によって、半導体素子４とボンディングワイヤ５とを含む、基板１の半導体素子４が搭載された片面側のみが封止されている。基板１上の電極パッドは基板１上の非封止面側の半田ボール７と内部で電気的に接続されている。図１では、半導体装置において、基板１上に半導体素子４が１個搭載されたものを示したが、２個以上が並列又は積層されて搭載されていてもよい。かかる半導体装置は、１）〜３）の要件を満たすものであり、かつ、ａ）、ｂ）の要件を満たす封止用エポキシ樹脂組成物を成形することにより得られる封止樹脂硬化体６により、半導体素子４とボンディングワイヤ５とが封止されているため、耐湿性等の信頼性の低下を来たすことなく、パッケージ反りを低減することができ、薄型化と高い信頼性の両立ができる半導体装置を経済的に得ることができる。
【００５２】
図２は、実施の形態に係る片面封止型の半導体装置の一例であるＦＣ（フリップチップ）−ＢＧＡパッケージについて、断面構造を模式的に示した図である。基板１の表面に、ソルダーレジスト２の層が形成された積層体のソルダーレジスト２上に、半田バンプ８を介して半導体素子４がフェイスダウンで搭載されている。半導体素子４の電極パッドと基板１上の電極パッドとの間は半田バンプ８によって電気的に接続されている。図示していないが、導通をとるため、基板１の電極パッドが露出するよう、電極パッド上のソルダーレジスト２は現像法により除去されている。封止用エポキシ樹脂組成物を成形することで形成される封止樹脂硬化体６によって、半田バンプ周辺を含む基板と半導体素子との間隙部分と、半導体素子４の周辺部分とを含む、基板１の半導体素子４が搭載された片面側のみが封止されている。基板１上の電極パッドは基板１上の非封止面側の半田ボール７と内部で電気的に接続されている。図２では、半導体装置において、基板１上に半導体素子４が１個搭載されたものを示したが、２個以上が並列又は積層されて搭載されていてもよい。かかる半導体装置は、１）〜３）の要件を満たすものであり、かつ、ａ）、ｂ）の要件を満たす封止用エポキシ樹脂組成物を成形することにより得られる封止樹脂硬化体６により、半田バンプ周辺を含む基板と半導体素子との間隙部分の封止と、半導体素子４のオーバーモールドが形成されているため、耐湿性等の信頼性の低下を来たすことなく、パッケージ反りを低減することができ、薄型化と高い信頼性の両立ができる半導体装置を経済的に得ることができる。
【００５３】
図３は、実施の形態に係る片面封止型の半導体装置の一例であるＭＡＰ−ＢＧＡパッケージについて、一括封止成形後（個片化前）のパネルの断面構造を模式的に示した図である。基板１の表面に、ソルダーレジスト２の層が形成された積層体のソルダーレジスト２上に、半田バンプ８を介して半導体素子４が複数個（例えば、３×３＝９個）、フェイスダウンで搭載されている。半導体素子４の電極パッドと基板１上の電極パッドとの間は半田バンプ８によって電気的に接続されている。図示していないが、導通をとるため、基板１の電極パッドが露出するよう、電極パッド上のソルダーレジスト２は現像法により除去されている。封止用エポキシ樹脂組成物を成形することで形成される封止樹脂硬化体６によって、半田バンプ周辺を含む基板と半導体素子との間隙部分と、半導体素子４の周辺部分とを含む、基板１の半導体素子４が搭載された片面側のみが封止されている。尚、ダイシングライン９に沿ってダイシングすることで、それぞれの半導体装置に個片化される。個片化後、基板１上の非封止面側に半田ボール７を接合する。これにより、基板１上の電極パッドは基板１上の非封止面側の半田ボール７と内部で電気的に接続される。図３では、個片化された後の半導体装置において、基板１上に半導体素子４が１個搭載された形態
のものを示したが、２個以上が並列又は積層されて搭載された形態のものであってもよい。かかる半導体装置は、１）〜３）の要件を満たすものであり、かつ、ａ）、ｂ）の要件を満たす封止用エポキシ樹脂組成物を成形することにより得られる封止樹脂硬化体６により、半田バンプ周辺を含む基板と半導体素子との間隙部分の封止と、半導体素子４のオーバーモールドが形成されているため、耐湿性等の信頼性の低下を来たすことなく、パネル反りやパッケージ反りを低減することができ、薄型化と高い信頼性の両立ができる半導体装置を経済的に得ることができる。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明を実験例にて具体的に説明するが、本発明はこれらの実験例によりなんら限定されるものではない。配合割合は質量部とする。
【００５５】
実験例で用いた封止用エポキシ樹脂組成物の構成成分を以下に示す。
（無機充填材）
無機充填材１：溶融球状シリカ（（株）龍森製、ＭＵＦ−６。篩により２４μｍ以上の粒子を除去したもの。平均粒径６μｍ、比表面積３．４ｍ２／ｇ。）
【００５６】
（エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂１：下記式（３）で表される構造を有するエポキシ樹脂（大日本インキ（株）製、ＥＸＡ−７３２０。ｏ−クレゾールとホルムアルデヒドと２−メトキシナフタレンを共縮合して得られたフェノール樹脂をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂。エポキシ当量２５１ｇ／ｅｑ、軟化点５８℃。下記式（３）において、ｍ、ｎはモル比を表し、ｍ／ｎの平均値は１／４。）
【化３】
【００５７】
エポキシ樹脂２：テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂（三菱化学（株）製、ＹＸ４０００Ｈ。エポキシ当量１８５ｇ／ｅｑ、融点１０７℃。）
エポキシ樹脂３：トリス（ヒドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹脂（三菱化学（株）製、１０３２Ｈ６０。エポキシ当量１７０ｇ／ｅｑ、軟化点６０℃。）
【００５８】
（硬化剤）
硬化剤１：ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂（日本化薬（株）製、ＧＰＨ−６５、水酸基当量１９６ｇ／ｅｑ、軟化点６５℃。）
硬化剤２：フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂（三井化学（株）製、ＸＬＣ−４Ｌ。水酸基当量１６５ｇ／ｅｑ、軟化点６５℃。）
硬化剤３：フェノールノボラック樹脂（住友ベークライト（株）製、ＰＲ−ＨＦ−３。水酸基当量１０４ｇ／ｅｑ、軟化点８０℃。）
【００５９】
（硬化促進剤）
硬化促進剤１：下記式（４）で表される硬化促進剤
【化４】
【００６０】
（シランカップリング剤）
シランカップリング剤１：Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング（株）製、商品名ＣＦ−４０８３）
【００６１】
（その他の添加剤）
離型剤１：カルナバワックス（日興リカ（株）製、ニッコウカルナバ）
着色剤１：カーボンブラック（三菱化学（株）製、ＭＡ６００）
【００６２】
（エポキシ樹脂組成物の製造）
表１及び表２の配合に従い、各原料をミキサーで混合した後、表面温度が９０℃と４５℃の２本ロールを用いて混練し、冷却後粉砕してエポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を以下の方法で評価した。結果を表１及び表２に示した。
【００６３】
評価方法
スパイラルフロー：低圧トランスファー成形機（コータキ精機（株）製、ＫＴＳ−１５）を用いて、ＡＮＳＩ／ＡＳＴＭ Ｄ ３１２３−７２に準じたスパイラルフロー測定用金型に、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰa、保圧時間１２０秒の条件でエポキシ
樹脂組成物を注入し、流動長を測定した。単位はｃｍ。スパイラルフローは、流動性のパラメータであり、数値が大きい方が良好な流動性を示す。判定基準は１００ｃｍ未満を不合格、１００ｃｍ以上を合格とした。
【００６４】
成形収縮率：低圧トランスファー成形機（コータキ精機（株）製、ＫＴＳ−１５）を用いて、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で、直径９０ｍｍ、厚み５ｍｍの円盤状で、直径８０ｍｍ部にリブ（高さ３ｍｍ、幅２ｍｍ）をもつ試験片を成形し、２０℃での金型キャビティのリブ部内径寸法と、２０℃での円盤状試験片のリブ部外径寸法とを測定し、下記式で算出した。
成形収縮率（％）＝｛（２０℃での金型キャビティのリブ部内径寸法）−（２０℃での円盤状試験片のリブ部外径寸法）｝／（２０℃での金型キャビティのリブ部内径寸法）×１００（％）
【００６５】
パネル反り量（Ａ ＰＫＧ）：低圧トランスファー成形機（ＴＯＷＡ（株）製、Ｙｓｅｒｉeｓ）を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間９０秒、注入
時間１５秒の条件で脱気成形（１７ｔｏｒｒ）にて５０ｍｍ×５５ｍｍ×３５０μｍ厚（基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚み）のサイズのパネルを成形した。成形に用いた基板（コア：三菱瓦斯化学（株）製、ＣＣＬ−ＨＬ８３２ＨＳ、１００μｍ厚。Ｃｕ：１２μ厚。レジスト：太陽インキ製造（株）製、ＰＳＲ−ＡＵＳ３０８、１２μ厚。）のサイズは５５ｍｍ×６２ｍｍで、あらかじめ１０ｍｍ×１０ｍｍ×１５０μｍ厚（半田バンプを除く）のフリップチップ（ＳＩＮ表面、搭載半田バンプ：φ１００μｍの鉛フリー半田、２００μｍピッチのフルグリッド）を３×３＝９個搭載してある。成
形後、ポストキュアとして１７５℃で４時間加熱処理し、個片化前のパネルについて、シャドーモアレ方式の反り測定装置（Ａｃｒｏｍｅｔｒｉｘ社製、ＰＳ−２００）を用いて高さ方向の変位を測定し、変位差の最も大きい値をパネル反り量とした。測定温度は２５℃。判定基準は、１．２ｍｍ以上を不合格、１．２ｍｍ未満を合格とした。
パネル反り量（Ｂ ＰＫＧ）：基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚みを上記パネル反り量（Ａ ＰＫＧ）より１００μｍ薄くして２５０μｍとした以外は、上記パネル反り量（Ａ ＰＫＧ）と同様の処理、測定を行った。判定基準は、１．２ｍｍ以上を不合格、１．２ｍｍ未満を合格とした。
【００６６】
パッケージ反り量（Ａ ＰＫＧ）：低圧トランスファー成形機（ＴＯＷＡ（株）製、Ｙｓｅｒｉeｓ）を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間９０秒、
注入時間１５秒の条件で脱気成形（１７ｔｏｒｒ）にて５０ｍｍ×５５ｍｍ×３５０μｍ厚（基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚み）のサイズのパネルを成形した。成形に用いた基板（コア：三菱瓦斯化学（株）製、ＣＣＬ−ＨＬ８３２ＨＳ、１００μｍ厚。Ｃｕ：１２μ厚。レジスト：太陽インキ製造（株）製、ＰＳＲ−ＡＵＳ３０８、１２μ厚。）のサイズは５５ｍｍ×６２ｍｍで、あらかじめ１０ｍｍ×１０ｍｍ×１５０μｍ厚（半田バンプを除く）のフリップチップ（ＳＩＮ表面、搭載半田バンプ：φ１００μｍの鉛フリー半田、２００μｍピッチのフルグリッド）を３×３＝９個搭載してある。成形後、ポストキュアとして１７５℃で４時間加熱処理し、１４×１４ｍｍのサイズに９個切り出し、テスト用のＢＧＡパッケージを得た。得られたパッケージ９個について、シャドーモアレ方式の反り測定装置（Ａｃｒｏｍｅｔｒｉｘ社製、ＰＳ−２００）を用いて高さ方向の変位を測定し、変位差の最も大きい値をパッケージ反り量とした。測定温度は２５℃。判定基準は、５０μｍ以上を不合格、５０μｍ未満を合格とした。
パッケージ反り量（Ｂ ＰＫＧ）：基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚みを上記パッケージ反り量（Ａ ＰＫＧ）より１００μｍ薄くして２５０μｍとした以外は、上記パッケージ反り量（Ａ ＰＫＧ）と同様の処理、測定を行った。判定基準は、同様に、５０μｍ以上を不合格、５０μｍ未満を合格とした。
【００６７】
耐半田リフロー性（Ａ ＰＫＧ、Ｂ ＰＫＧ）：上記パッケージ反り量の評価において作製した、ポストキュア、切断後の１４×１４ｍｍＢＧＡ（Ａ ＰＫＧ、Ｂ ＰＫＧ）を、処理条件８５℃、相対湿度６０％で１６８時間加湿処理した後、ＩＲリフロー処理（２６０℃、ＪＥＤＥＣ・Ｌｅ１ｅｌ２条件に従う）を行った。処理後のパッケージ各６個について、内部の剥離及びクラックの有無を超音波探傷機（日立建機ファインテック（株）製、ｍｉ−ｓｃｏｐｅ１０）で観察し、剥離発生率［（剥離発生パッケージ数）／（全パッケージ数）×１００］を算出した。単位は％。耐半田性の判断基準は、剥離が発生しなかったものを◎、剥離発生率が２０％未満のものを○、剥離発生率が２０％以上、４０％未満のものを△、剥離発生率が４０％以上のものを×とした。
【００６８】
【表１】
【００６９】
【表２】
【００７０】
実施例１〜６は、要件ａ）（無機充填材含有量が７４質量％以上、８６質量％以下）、及び要件ｂ）（無機充填材含有量ｘと成形収縮率ｙとの関係が特定範囲）をともに満たすものであり、エポキシ樹脂の種類、硬化剤の種類、全エポキシ樹脂のエポキシ基数と全フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基数との当量比、ならびに、無機充填材の含有量等を変えたものを含むものであるが、いずれにおいても、薄型のＢＧＡパッケージ及びパネルにおける低反り性と耐半田リフロー性がともに優れる結果が得られた。
【００７１】
一方、比較例１〜７は、要件ａ）は満たすものの、要件ｂ）を満たさないものであり、薄型のＢＧＡパッケージ及びパネルにおける低反り性及び耐半田リフロー性のいずれか、又は両方において劣る結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に従うと、ＢＧＡ等のエリア実装型半導体装置において、薄型化と高い信頼性の両立ができるので、基板の厚みが３００μｍ以下、基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚みが６００μｍ以下の半導体装置、とりわけ、封止樹脂硬化体の厚みが２００μｍ以上、４００μｍ以下となる極薄型のＢＧＡパッケージに好適である。
【符号の説明】
【００７３】
１ 基板
２ ソルダーレジスト
３ ダイボンド材硬化体
４ 半導体素子
５ ボンディングワイヤ
６ 封止樹脂硬化体
７ 半田ボール
８ 半田バンプ
９ ダイシングライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、軽量化、高機能化の市場動向において、半導体装置の高集積化、薄型化が年々進み、また、半導体装置の表面実装化が促進されるなかで、従来用いてきたリードフレームの代わりに、有機基板やセラミック基板等の基板に半導体素子を搭載し、基板と半導体素子とを接続部材で電気的に接続した後、半導体素子と接続部材とをモールド材により成形封止して得られるエリア実装型半導体装置への移行が進んでいる。エリア実装型半導体装置としては、ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）又は更に小型化を追求したＣＳＰ（チップスケールパッケージ）等が代表的なものとして挙げられる。また、エリア実装型半導体装置の製造においては、部材コストの低減と生産性の向上等を目的として、基板に複数の半導体装置に対応する半導体素子を搭載し、半導体素子と接続部材とをモールド材により一括で成形封止した後、切り離しを行って半導体装置とするＭＡＰ（モールド・アレイ・パッケージ）成形方式が確立され、成形方式の主流になりつつある。
【０００３】
さらに、高機能化の要求に対しては、ＩＯ端子の増加及び高速動作に対応するため、基板と半導体素子との電気的接続を、フェイスアップで搭載された半導体素子上の電極と基板上の電極とをボンディングワイヤを介して行うワイヤーボンディングから、フェイスダウンで搭載された半導体素子上の電極と基板上の電極とを半田バンプを介して行うフリップチップボンディングへの移行が進んできている。フリップチップボンディングした半導体装置の封止には、これまでキャピラリーアンダーフィル材の毛細管現象を利用した充填により、半田バンプ等の接続部材周辺を含む基板と半導体素子との間隙部分を封止した後、実装歩留まりや信頼性の向上等の必要に応じて、モールド材を用いたトランスファー成形により、半導体素子をカバーするオーバーモールドが施されてきた。特に半導体装置の薄型化のために３００μｍ以下の薄型の基板を用いる半導体装置においては、基板自体の剛性不足により半導体装置の反りが大きくなり、実装歩留まりや信頼性の低下を抑えるためにオーバーモールドを施すことが不可欠である。しかしながら、上記生産方式では、封止とオーバーモールドとを別の工程で行う必要があり、生産性が劣るため、モールドアンダーフィル材を用いたトランスファーモールド法により一工程で封止とオーバーモールドとを行う方法又はコンプレッションモールド法により一工程で封止とオーバーモールドとを行う方法が広まっている。この生産方式は、半田バンプ等の接続部材周辺を含む半導体素子と基板との間隙部分の封止とオーバーモールドとを同時に実施できるので、工程の簡略化による大きな生産性の向上が達成できる。
【０００４】
一方、小型化、軽量化の要求に対しては、半導体装置の薄型化の進展が目覚しく、特に携帯電話向けの半導体装置では多機能かつ省スペースである薄型ＢＧＡの開発が活発になっている。しかしながら、薄型ＢＧＡにおいては、パッケージ反りによる半導体素子への応力及び実装後の温度サイクル性の低下、あるいは、ＭＡＰ成形方式で製造した際のパネル反りによる生産性の低下等、新たな問題が顕在化してきている。
【０００５】
これまでのＢＧＡパッケージでは、基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の厚みが１ｍｍ前後と厚く、成形時の封止樹脂の収縮が大きいことによるＳｍｉｌｅ反り（封止面を上にした場合下に凸の反り）の低減が課題であった。このような課題に対しては、フリップチップ実装用のアンダーフィル材として好適な充填性を維持しながら、封止後の基板反り（ＭＡＰ成形方式で製造した際のパネル反り）及びパッケージ反り（パッケージ
単位に切り離し後の反り）を低減されることを目的として、エポキシ樹脂成形材料のガラス転移温度、曲げ弾性率及び成形収縮率を特定範囲とすることが提案されている（例えば、「特許文献１」参照。）。
【０００６】
しかしながら、ＢＡＧにおけるパッケージ反り及びパネル反りの方向は、主な構成要素である基板、半導体装置及び封止樹脂硬化体の厚み、平面上での面積、各要素の諸物性により変わり、基板の厚みが３００μｍ以下であり、かつ基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の厚みが６００μｍ以下となる薄型ＢＧＡにおいては、パッケージ反りの方向が逆になり、Ｃｒｙ反り（封止面を上にした場合上に凸の反り）の低減が課題となってくるため、上述のような従来技術では対応できないものとなっている。このため対応する封止用エポキシ樹脂組成物には、従来のＳｍｉｌｅ反り対応とは逆の方策となる高収縮化が必要となってくるが、単純に樹脂成分の配合量を増やすのみの方策では、耐湿性等の信頼性の低下を伴う弊害が発生することとなる。特に封止樹脂硬化体の厚みが２００μｍ以上、４００μｍ以下となる極薄型のＢＧＡでは上記弊害が顕著であり、反りと信頼性とを両立できる技術が必要になってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３０７６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ＢＧＡ等のエリア実装型半導体装置において、薄型化と高い信頼性の両立できる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体装置の製造方法は、基板と、前記基板上に搭載された１個以上の半導体素子と、前記基板と前記半導体素子とを電気的に接続する接続部材と、前記半導体素子と前記接続部材とを封止する封止樹脂硬化体とを備え、かつ下記１）〜３）の要件を満たす半導体装置の製造方法であって、前記封止樹脂硬化体が、下記ａ）、ｂ）の要件を満たす封止用エポキシ樹脂組成物をトランスファーモールド法、コンプレッションモールド法又はインジェクションモールド法で成形することにより得られることを特徴とする半導体装置の製造方法。
１）半導体装置のサイズが２０ｍｍ×２０ｍｍ以下である。
２）基板の厚みが３００μｍ以下である。
３）基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚みが６００μｍ以下である。ａ）封止用エポキシ樹脂組成物が無機充填材を含むものであり、前記組成物中における無機充填材含有量が７４質量％以上、８６質量％以下である。
ｂ）封止用エポキシ樹脂組成物における無機充填材含有量をｘ（質量％）とし、封止用エポキシ樹脂組成物を１７５℃、１２０秒で成形した際の成形収縮率をｙ（％）としたとき、０．０３２ｘ＋ｙ−２．９６５の値が０．０００〜０．３００である。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法は、前記封止用エポキシ樹脂組成物が下記一般式（１）：
【化１】
（ただし、上記一般式（１）において、Ａｒは炭素数６〜２０の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ１は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ２は炭素数１〜４の炭化水素基で、Ｗ１は酸素原子又は硫黄原子である。Ｒ３は水素、炭素数１〜４の炭化水素基又は炭素数６〜２０の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。ａは０〜１０の整数、ｂは１〜３の整数である。ｍ、ｎはモル比を表し、０≦ｍ＜１、０＜ｎ≦１で、ｍ＋ｎ＝１、かつ、ｍ／ｎの平均値は１／１０〜１／１である。）
で表される構造を有するエポキシ樹脂を含むものとすることができる。
【００１１】
本発明の半導体装置の製造方法は、前記封止用エポキシ樹脂組成物が硬化剤としてビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂を含むものとすることができる。
【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法は、前記封止用エポキシ樹脂組成物が平均粒径１〜２０μｍの無機充填材を含むものとすることができる。
【００１３】
本発明の半導体装置の製造方法は、前記接続部材が半田バンプであり、前記半田バンプが形成された前記半導体素子をフェイスダウンで前記基板上に搭載し、前記半田バンプと前記基板上の電極とを電気的に接続するものとすることができる。
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法は、前記基板に複数の半導体装置に対応する前記半導体素子を搭載し、前記半導体素子と前期接続部材とを前記封止樹脂硬化体により一括で封止した後、前記半導体装置単位に切り離しを行うことで得られるものとすることができる。
【００１５】
本発明の半導体装置は、上述の半導体装置の製造方法により得られることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＢＧＡ等のエリア実装型半導体装置において、薄型化と高い信頼性の両立ができる半導体装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態に係る半導体装置の一例について、断面構造を模式的に示した図である。
【図２】実施の形態に係る半導体装置の一例について、断面構造を模式的に示した図である。
【図３】実施の形態に係る半導体装置の一例について、断面構造を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１９】
以下、本発明の半導体装置の製造方法について、好適な実施形態に基づいて説明する。本発明の半導体装置の製造方法は、基板と、基板上に搭載された１個以上の半導体素子と、基板と半導体素子とを電気的に接続する接続部材と、半導体素子と接続部材とを封止する封止樹脂硬化体とを備え、かつ下記１）〜３）の要件を満たす半導体装置の製造方法であって、封止樹脂硬化体が、下記ａ）、ｂ）の要件を満たす封止用エポキシ樹脂組成物をトランスファーモールド法、コンプレッションモールド法又はインジェクションモールド法で成形することにより得られることを特徴とする。
１）半導体装置のサイズが２０ｍｍ×２０ｍｍ以下である。
２）基板の厚みが３００μｍ以下である。
３）基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚みが６００μｍ以下である。ａ）封止用エポキシ樹脂組成物が無機充填材を含むものであり、組成物中における無機充填材含有量が７４質量％以上、８６質量％以下である。
ｂ）封止用エポキシ樹脂組成物における無機充填材含有量をｘ（質量％）とし、封止用エポキシ樹脂組成物を１７５℃、１２０秒で成形した際の成形収縮率をｙ（％）としたとき、０．０３２ｘ＋ｙ−２．９６５の値が０．０００〜０．３００である。
【００２０】
ここで、要件ｂ）は、無機充填材含有量ｘとの関係において、成形収縮率ｙの範囲を規定したものである。封止用エポキシ樹脂組成物の成形収縮率ｙは、無機充填材含有量ｘにより変化するため、本パラメータでは無機充填材含有量ｘを式中に取り込んだうえで、封止用エポキシ樹脂組成物の成形収縮率ｙの範囲が特定範囲となるように規定を行っている。これにより、エポキシ樹脂−硬化剤の組合せの寄与がより明確に判断でき、反りと信頼性の両立を達成する樹脂系の選択を容易にすることができる。その値は０．０００〜０．３０００であり、より好ましくは０．０５９〜０．１５９である。この値が上記範囲内であれば、信頼性と反りのバランスが高いレベルで保たれ、反り改良に伴う信頼性の低下を最小限に抑えることができる。この値が上記下限値以上であれば、反りと信頼性の両立を図ることができ、上記上限値以下であれば、樹脂が柔らかくなることによるパッケージ強度の低下を生ずる恐れが少ない。
【００２１】
ａ）、ｂ）の要件を満たす封止用エポキシ樹脂組成物をトランスファーモールド法、コンプレッションモールド法又はインジェクションモールド法で成形して封止樹脂硬化体を得ることにより、半田バンプ等の接続部材周辺を含む基板と半導体素子との間隙部分の封止と、半導体素子をカバーするオーバーモールドとを一工程で行うことができる。また、半導体装置のサイズが２０ｍｍ×２０ｍｍ以下であり、基板の厚みが３００μｍ以下であり、かつ基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の厚みが６００μｍ以下となる薄型ＢＧＡにおいて、耐湿性等の信頼性の低下を来たすことなく、パッケージ反りや、ＭＡＰ成形方式で製造した際のパネル反りを低減することができ、ＢＧＡ等のエリア実装型半導体装置における薄型化と高い信頼性との両立を図ることができる。尚、封止用エポキシ樹脂組成物がｂ）の要件を満たすためには、封止用エポキシ樹脂組成物の構成成分であるエポキシ樹脂の種類や配合量、硬化剤の種類や配合量、硬化促進剤の種類や配合量、無機充填材の種類や配合量、ならびに、それらの配合比率を調整すること等によって達成することができる。
【００２２】
尚、封止用エポキシ樹脂組成物の成形収縮率は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて求めることができ、より具体的には下記のようにして求めることができる。トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で、直径９０ｍｍ、厚み５ｍｍの円盤状で、直径８０ｍｍ部にリブ（高さ３ｍｍ、幅２ｍｍ）
をもつ試験片を成形し、２０℃での金型キャビティのリブ部内径寸法と、２０℃での円盤状試験片のリブ部外径寸法とを測定し、下記式で算出する。
【００２３】
成形収縮率（％）＝｛（２０℃での金型キャビティのリブ部内径寸法）−（２０℃での円盤状試験片のリブ部外径寸法）｝／（２０℃での金型キャビティのリブ部内径寸法）×１００（％）
以下、封止用エポキシ樹脂組成物について詳細に説明する。本発明では、封止用エポキシ樹脂組成物が充填材として、無機充填材を用いる。無機充填材としては、一般に封止用エポキシ樹脂組成物に用いられているものを使用することができ、例えば、溶融シリカ、球状シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。無機充填材の平均粒径としては、１μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。平均粒径が上記上限値以下であれば、半田バンプ等の接続部材周辺を含む半導体素子と基板との間隙部分への充填性が低下する恐れが少ない。また、平均粒径が上記下限値以上であれば、増粘によって充填性が低下する恐れが少ない。
【００２４】
また、無機充填材の含有量としては、封止用エポキシ樹脂組成物全体の７４質量％以上、８６質量％以下が好ましく、より好ましくは７４質量％以上、８２質量％以下である。無機充填材の含有量の下限値が上記範囲内であると、封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸水量が増加して強度が低下することによる耐半田性の低下を引き起こす恐れが少ない。また、無機充填材の含有量の上限値が上記範囲内であると、半導体装置の反り特性が損なわれる不具合の恐れが少ない。
【００２５】
本発明では、封止用エポキシ樹脂組成物の樹脂成分として、エポキシ樹脂を用いることができる。本発明における封止用エポキシ樹脂組成物で用いることができるエポキシ樹脂としては、封止用エポキシ樹脂組成物がａ）の要件を満たしつつｂ）の要件をも満たすように調整できるものであれば、特に制限されるものではなく、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂；クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格含有ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のフェノールアラルキル型エポキシ樹脂；トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の３官能型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、テルペン変性フェノール型エポキシ樹脂等の変性フェノール型エポキシ樹脂；トリアジン核含有エポキシ樹脂等の複素環含有エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、１種類を単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
これらのなかでも、封止用エポキシ樹脂組成物がａ）の要件を満たしつつｂ）の要件をも容易に満たすことができるとの観点からは、下記一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂を用いることが好ましく、特に下記一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂を用いることが好ましい。これらのエポキシ樹脂は、樹脂自体の収縮が大きく、無機充填材の配合量を過度に減じることなしに封止用エポキシ樹脂組成物の収縮率を大きくすることができる。よって、薄型ＢＧＡにおいてＢＧＡの信頼性を保ちつつＣｒｙ反りへの対応が容易になる。
【００２７】
【化１】
（ただし、上記一般式（１）において、Ａｒは炭素数６〜２０の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ１は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ２は炭素数１〜４の炭化水素基で、Ｗ１は酸素原子又は硫黄原子である。Ｒ３は水素、炭素数１〜４の炭化水素基又は炭素数６〜２０の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。ａは０〜１０の整数、ｂは１〜３の整数である。ｍ、ｎはモル比を表し、０≦ｍ＜１、０＜ｎ≦１で、ｍ＋ｎ＝１、かつ、ｍ／ｎの平均値は１／１０〜１／１である。）
【００２８】
複数のエポキシ樹脂を併用する場合、上記５種の好ましいエポキシ樹脂の配合割合の下限値としては、全エポキシ樹脂に対して、３０質量％以上であることが好ましく、５０質量％以上であることがより好ましく、７０質量％以上であることが特に好ましい。配合割合の下限値が上記範囲内であると、無機充填材の配合量を過度に減じることなしに封止用エポキシ樹脂組成物の収縮率を大きくする効果を得ることができる。
【００２９】
エポキシ樹脂全体の配合割合の下限値は、封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して、好ましくは３質量％以上であり、より好ましくは５質量％以上である。下限値が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物は良好な流動性を有する。また、エポキシ樹脂全体の配合量の上限値は、封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して、好ましくは１５質量％以下であり、より好ましくは１３質量％以下である。上限値が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物は良好な耐半田性を有する。
【００３０】
本発明では、封止用エポキシ樹脂組成物のエポキシ樹脂を硬化させる成分として、硬化剤を用いることができる。本発明における封止用エポキシ樹脂組成物で用いることができる硬化剤としては、封止用エポキシ樹脂組成物がａ）の要件を満たしつつｂ）の要件をも満たすように調整できるものであれば特に制限されるものではなく、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の炭素数２〜２０の直鎖脂肪族ジアミン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、パラキシレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジシクロヘキサン、ビス（４−アミノフェニル）フェニルメタン、１，５−ジアミノナフタレン、メタキシレンジアミン、パラキシレンジアミン、１，１−ビス（４−アミノフェニル）シクロヘキサン、ジシアノジアミド等のアミノ類；アニリン変性レゾール樹脂やジメチルエーテルレゾール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂；フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂等のフェノールアラルキル樹脂；ナフタレン骨格やアントラセン骨格のような縮合多環構造を有するフェノール樹脂；ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチ
レン；ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）などの脂環族酸無水物、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）などの芳香族酸無水物などを含む酸無水物等；ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなどのポリメルカプタン化合物；イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物；カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類が例示される。これらは１種類を単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらのうち、耐湿性、信頼性等の点から、１分子内に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有する化合物が好ましく、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；レゾール型フェノール樹脂；ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂等が例示される。
【００３１】
さらにこれらのなかでも、封止用エポキシ樹脂組成物がａ）の要件を満たしつつｂ）の要件をも容易に満たすことができるとの観点からは、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格含有アラルキル樹脂を用いることが好ましく、特にビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂を用いることが好ましい。これらの硬化剤を一般式（１）で表される構造を有するエポキシ樹脂と組み合わせることにより、ＢＧＡの信頼性を保ちつつ薄型化への対応が容易となる。
【００３２】
複数の硬化剤を併用する場合、上記２種の好ましい硬化剤の配合割合の下限値としては、全硬化剤に対して、３０質量％以上であることが好ましく、５０質量％以上であることがより好ましく、７０質量％以上であることが特に好ましい。配合割合の下限値が上記範囲内であると、無機充填材の配合量を過度に減じることなしに封止用エポキシ樹脂組成物の収縮率を大きくする効果を得ることができる。
【００３３】
硬化剤全体の配合割合の下限値については、特に限定されないが、全樹脂組成物中に、１．５質量％以上であることが好ましく３質量％以上であることがより好ましい。配合割合の下限値が上記範囲内であると、充分な流動性を得ることができる。また、硬化剤全体の配合割合の上限値についても、特に限定されないが、全樹脂組成物中に、１２質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましい。配合割合の上限値が上記範囲内であると、良好な耐半田性を得ることができる。
【００３４】
なお、硬化剤としてフェノール樹脂系硬化剤のみを用いる場合におけるフェノール樹脂系硬化剤とエポキシ樹脂とは、全エポキシ樹脂のエポキシ基数（ＥＰ）と、全フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基数（ＯＨ）との当量比（ＥＰ）／（ＯＨ）が、０．５以上、１．５以下となるように配合することが好ましい。当量比が上記範囲内であると、得られる樹脂組成物を成形する際、十分な硬化特性を得ることができる。さらにこれらのなかでも、封止用エポキシ樹脂組成物がａ）の要件を満たしつつｂ）の要件をも容易に満たすことができるとの観点からは、当量比（ＥＰ）／（ＯＨ）が１．０以上、１．３以下となるように配合することが好ましい。これにより、耐湿性等の信頼性の低下を来たすことが少なく、収縮率を大きくすることが可能となる。
【００３５】
本発明では、封止用エポキシ樹脂組成物に、更に硬化促進剤を用いることができる。硬化促進剤は、エポキシ樹脂と硬化剤との架橋反応を促進する作用を有するものであればよく、一般の封止用エポキシ樹脂組成物に使用されているものを利用することができる。具体例としては、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物；１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７
、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等の窒素原子含有化合物等が挙げられる。これらのうち、リン原子含有化合物が好ましく、特に封止用エポキシ樹脂組成物の粘度を低くすることにより流動性を向上させることができること、さらに硬化立ち上がり速度という点を考慮するとテトラ置換ホスホニウム化合物が好ましく、また封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の熱時低弾性率という点を考慮するとホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物が好ましく、また潜伏的硬化性という点を考慮すると、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が好ましい。また、封止用エポキシ樹脂組成物がａ）の要件を満たしつつｂ）の要件をも容易に満たすことができるとの観点からは、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、ポスフィン化合物とキノン化合物の付加物、有機ホスフィンを用いることが好ましく、特にホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物を用いることが好ましい。
【００３６】
ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物としては、下記一般式（２）で表される化合物等が挙げられる。
【００３７】
【化２】
（ただし、上記一般式（２）において、Ａ１は窒素原子又はリン原子である。Ｓｉは珪素原子である。Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ、芳香環もしくは複素環を有する有機基、又は脂肪族基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｘ１は、Ｙ１及びＹ２と結合する有機基である。Ｘ２は、Ｙ３及びＹ４と結合する有機基である。Ｙ１及びＹ２は、プロトン供与性置換基がプロトンを放出してなる基であり、それらは互いに同一であっても異なっていてもよく、同一分子内のＹ１及びＹ２が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。Ｙ３及びＹ４は、プロトン供与性置換基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内のＹ３及びＹ４が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。Ｘ１及びＸ２は互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３及びＹ４は互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｚ１は芳香環又は複素環を有する有機基或いは脂肪族基である。）
【００３８】
一般式（２）において、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７としては、例えば、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ナフチル基、ヒドロキシナフチル基、ベンジル基、メチル基、エチル基、ｎ−ブチル基、ｎ−オクチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられ、これらの中でも、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基等の置換基を有する芳香族基もしくは無置換の芳香族基がより好ましい。
また、一般式（２）において、Ｘ１は、Ｙ１及びＹ２と結合する有機基である。同様に、Ｘ２は、Ｙ３及びＹ４と結合する有機基である。Ｙ１及びＹ２はプロトン供与性置換基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内のＹ１及びＹ２が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。同様にＹ３及びＹ４はプロトン供与性置換基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内のＹ３及びＹ４が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。Ｘ１及びＸ２は互いに同一でも異なっていてもよく、Ｙ１、Ｙ
２、Ｙ３及びＹ４は互いに同一であっても異なっていてもよい。
【００３９】
このような一般式（２）中の−Ｙ１−Ｘ１−Ｙ２−及び−Ｙ３−Ｘ２−Ｙ４−で表される基は、プロトン供与体が、プロトンを２個放出してなる基で構成されるものであり、プロトン供与体としては、例えば、カテコール、ピロガロール、１，２−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレン、２，２’−ビフェノール、１，１’−ビ−２−ナフトール、サリチル酸、１−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、クロラニル酸、タンニン酸、２−ヒドロキシベンジルアルコール、１，２−シクロヘキサンジオール、１，２−プロパンジオール及びグリセリン等が挙げられるが、これらの中でも、カテコール、１，２−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレンがより好ましい。
【００４０】
また、一般式（２）中のＺ１は、芳香環又は複素環を有する有機基又は脂肪族基を表し、これらの具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基及びオクチル基等の脂肪族基；フェニル基、ベンジル基、ナフチル基及びビフェニル基等の芳香族基；グリシジルオキシプロピル基、メルカプトプロピル基、アミノプロピル基及びビニル基等の反応性置換基を有する有機基などが挙げられるが、これらの中でも、メチル基、エチル基、フェニル基、ナフチル基及びビフェニル基が熱安定性の面からより好ましい。
【００４１】
ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物の製造方法としては、メタノールを入れたフラスコに、フェニルトリメトキシシラン等のシラン化合物、２，３−ジヒドロキシナフタレン等のプロトン供与体を加えて溶かし、次に室温攪拌下ナトリウムメトキシド−メタノール溶液を滴下する。さらにそこへ予め用意したテトラフェニルホスホニウムブロマイド等のテトラ置換ホスホニウムハライドをメタノールに溶かした溶液を室温攪拌下滴下すると結晶が析出する。析出した結晶を濾過、水洗、真空乾燥すると、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が得られる。しかし、これに限定されるものではない。
【００４２】
本発明に用いることができる硬化促進剤の配合量は、全封止用エポキシ樹脂組成物中０．１質量％以上、１質量％以下が好ましい。硬化促進剤の配合量の下限値が上記範囲内であると、硬化性の低下を引き起こす恐れが少ない。また、硬化促進剤の配合量の上限値が上記範囲内であると、流動性の低下を引き起こす恐れが少ない。
【００４３】
本発明では、封止用エポキシ樹脂組成物に、更にシランカップリング剤を用いることができる。シランカップリング剤は、エポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン等が好ましいが、特にこれらに限定されず、エポキシ樹脂と無機充填材との間で反応し、エポキシ樹脂と無機充填材の界面強度を向上させるものであればよい。エポキシシランとしては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等が挙げられ、アミノシランとしては、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−６−（アミノヘキシル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（３−（トリメトキシシリルプロピル）−１，３−ベンゼンジメタナン等が挙げられ、ウレイドシランとしては、例えば、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられ、メルカプトシランとしては、例えば、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらのシランカップリング剤は１種類を単独で用いても２種類以上を併
用してもよい。
【００４４】
本発明に用いることができるシランカップリング剤の配合量は、全封止用エポキシ樹脂組成物中０．０１質量％以上、１質量％以下が好ましく、より好ましくは０．０５質量％以上、０．８質量％以下、特に好ましくは０．１質量％以上、０．６質量％以下である。シランカップリング剤の配合量の下限値が上記範囲内であれば、エポキシ樹脂と無機充填材との界面強度が低下することによる半導体装置における耐半田性の低下を引き起こす恐れが少ない。また、シランカップリング剤の配合量の上限値が上記範囲内であれば、封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸水性が増大することによる耐半田性の低下も引き起こす恐れが少ない。
【００４５】
本発明では、封止用エポキシ樹脂組成物に、上述の各成分を用いることができるが、更にこれ以外に必要に応じて、カルナバワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩類若しくはパラフィン等の離型剤；カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤；シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力添加剤；ハイドロタルサイト、酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤等の添加剤を適宜配合してもよい。
【００４６】
本発明では、封止用エポキシ樹脂組成物は、上述の各成分及びその他の添加剤等を、例えば、ミキサー等を用いて常温で均一に混合したもの、更にその後、加熱ロール、ニーダー又は押出機等の混練機を用いて溶融混練し、続いて冷却、粉砕したものなど、必要に応じて適宜分散度や流動性等を調整したものを用いることができる。
【００４７】
本発明では、半導体素子を搭載する基板の厚みが３００μｍ以下のものを対象とする。本発明で用いられる基板は、その厚みが３００μｍ以下のものであれば特に限定されるものではなく、例えば、有機基板やセラミック基板等を用いることができる。有機基板としては、例えば、ＢＴ樹脂／銅箔回路基板（ビスマレイミド・トリアジン樹脂／ガラスクロス基板）に代表される硬質回路基板、あるいは、ポリイミド樹脂フィルム／銅箔回路基板に代表されるフレキシブル回路基板等が挙げられる。基板の厚みの上限値については、半導体装置の薄型化という観点から、２５０μｍ以下であることがより好ましく、２００μｍ以下であることが特に好ましい。また、基板の厚みの下限値については、基板自体の反りによるチップ実装の歩留まりという観点から、５０μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上であることがより好ましい。
【００４８】
本発明で基板に搭載される半導体素子としては、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４９】
本発明における半導体装置の形態としては、例えば、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）、マトリクス・アレイ・パッケージ・ボール・グリッド・アレイ（ＭＡＰＢＧＡ）、チップ・スタックド・チップ・サイズ・パッケージ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５０】
封止用エポキシ樹脂組成物をトランスファーモールド法、コンプレッションモールド法又はインジェクションモールド法で成形して封止樹脂硬化体とし、半導体素子と接続部材とを封止した半導体装置は、そのまま、あるいは必要に応じて、８０℃から２００℃程度の温度で、１０分から１０時間程度の時間をかけて封止樹脂硬化体の硬化度を更に高めた後に、電子機器などに搭載される。
【００５１】
図１は、実施の形態に係る片面封止型の半導体装置の一例であるＢＧＡパッケージについて、断面構造を模式的に示した図である。基板１の表面に、ソルダーレジスト２の層が形成された積層体のソルダーレジスト２上に、ダイボンド材硬化体３を介して半導体素子４がフェイスアップで固定されている。半導体素子４の電極パッドと基板１上の電極パッドとの間はボンディングワイヤ５によって電気的に接続されている。図示していないが、導通をとるため、基板１の電極パッドが露出するよう、電極パッド上のソルダーレジスト２は現像法により除去されている。封止用エポキシ樹脂組成物を成形することで形成される封止樹脂硬化体６によって、半導体素子４とボンディングワイヤ５とを含む、基板１の半導体素子４が搭載された片面側のみが封止されている。基板１上の電極パッドは基板１上の非封止面側の半田ボール７と内部で電気的に接続されている。図１では、半導体装置において、基板１上に半導体素子４が１個搭載されたものを示したが、２個以上が並列又は積層されて搭載されていてもよい。かかる半導体装置は、１）〜３）の要件を満たすものであり、かつ、ａ）、ｂ）の要件を満たす封止用エポキシ樹脂組成物を成形することにより得られる封止樹脂硬化体６により、半導体素子４とボンディングワイヤ５とが封止されているため、耐湿性等の信頼性の低下を来たすことなく、パッケージ反りを低減することができ、薄型化と高い信頼性の両立ができる半導体装置を経済的に得ることができる。
【００５２】
図２は、実施の形態に係る片面封止型の半導体装置の一例であるＦＣ（フリップチップ）−ＢＧＡパッケージについて、断面構造を模式的に示した図である。基板１の表面に、ソルダーレジスト２の層が形成された積層体のソルダーレジスト２上に、半田バンプ８を介して半導体素子４がフェイスダウンで搭載されている。半導体素子４の電極パッドと基板１上の電極パッドとの間は半田バンプ８によって電気的に接続されている。図示していないが、導通をとるため、基板１の電極パッドが露出するよう、電極パッド上のソルダーレジスト２は現像法により除去されている。封止用エポキシ樹脂組成物を成形することで形成される封止樹脂硬化体６によって、半田バンプ周辺を含む基板と半導体素子との間隙部分と、半導体素子４の周辺部分とを含む、基板１の半導体素子４が搭載された片面側のみが封止されている。基板１上の電極パッドは基板１上の非封止面側の半田ボール７と内部で電気的に接続されている。図２では、半導体装置において、基板１上に半導体素子４が１個搭載されたものを示したが、２個以上が並列又は積層されて搭載されていてもよい。かかる半導体装置は、１）〜３）の要件を満たすものであり、かつ、ａ）、ｂ）の要件を満たす封止用エポキシ樹脂組成物を成形することにより得られる封止樹脂硬化体６により、半田バンプ周辺を含む基板と半導体素子との間隙部分の封止と、半導体素子４のオーバーモールドが形成されているため、耐湿性等の信頼性の低下を来たすことなく、パッケージ反りを低減することができ、薄型化と高い信頼性の両立ができる半導体装置を経済的に得ることができる。
【００５３】
図３は、実施の形態に係る片面封止型の半導体装置の一例であるＭＡＰ−ＢＧＡパッケージについて、一括封止成形後（個片化前）のパネルの断面構造を模式的に示した図である。基板１の表面に、ソルダーレジスト２の層が形成された積層体のソルダーレジスト２上に、半田バンプ８を介して半導体素子４が複数個（例えば、３×３＝９個）、フェイスダウンで搭載されている。半導体素子４の電極パッドと基板１上の電極パッドとの間は半田バンプ８によって電気的に接続されている。図示していないが、導通をとるため、基板１の電極パッドが露出するよう、電極パッド上のソルダーレジスト２は現像法により除去されている。封止用エポキシ樹脂組成物を成形することで形成される封止樹脂硬化体６によって、半田バンプ周辺を含む基板と半導体素子との間隙部分と、半導体素子４の周辺部分とを含む、基板１の半導体素子４が搭載された片面側のみが封止されている。尚、ダイシングライン９に沿ってダイシングすることで、それぞれの半導体装置に個片化される。個片化後、基板１上の非封止面側に半田ボール７を接合する。これにより、基板１上の電極パッドは基板１上の非封止面側の半田ボール７と内部で電気的に接続される。図３では、個片化された後の半導体装置において、基板１上に半導体素子４が１個搭載された形態
のものを示したが、２個以上が並列又は積層されて搭載された形態のものであってもよい。かかる半導体装置は、１）〜３）の要件を満たすものであり、かつ、ａ）、ｂ）の要件を満たす封止用エポキシ樹脂組成物を成形することにより得られる封止樹脂硬化体６により、半田バンプ周辺を含む基板と半導体素子との間隙部分の封止と、半導体素子４のオーバーモールドが形成されているため、耐湿性等の信頼性の低下を来たすことなく、パネル反りやパッケージ反りを低減することができ、薄型化と高い信頼性の両立ができる半導体装置を経済的に得ることができる。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明を実験例にて具体的に説明するが、本発明はこれらの実験例によりなんら限定されるものではない。配合割合は質量部とする。
【００５５】
実験例で用いた封止用エポキシ樹脂組成物の構成成分を以下に示す。
（無機充填材）
無機充填材１：溶融球状シリカ（（株）龍森製、ＭＵＦ−６。篩により２４μｍ以上の粒子を除去したもの。平均粒径６μｍ、比表面積３．４ｍ２／ｇ。）
【００５６】
（エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂１：下記式（３）で表される構造を有するエポキシ樹脂（大日本インキ（株）製、ＥＸＡ−７３２０。ｏ−クレゾールとホルムアルデヒドと２−メトキシナフタレンを共縮合して得られたフェノール樹脂をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂。エポキシ当量２５１ｇ／ｅｑ、軟化点５８℃。下記式（３）において、ｍ、ｎはモル比を表し、ｍ／ｎの平均値は１／４。）
【化３】
【００５７】
エポキシ樹脂２：テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂（三菱化学（株）製、ＹＸ４０００Ｈ。エポキシ当量１８５ｇ／ｅｑ、融点１０７℃。）
エポキシ樹脂３：トリス（ヒドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹脂（三菱化学（株）製、１０３２Ｈ６０。エポキシ当量１７０ｇ／ｅｑ、軟化点６０℃。）
【００５８】
（硬化剤）
硬化剤１：ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂（日本化薬（株）製、ＧＰＨ−６５、水酸基当量１９６ｇ／ｅｑ、軟化点６５℃。）
硬化剤２：フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂（三井化学（株）製、ＸＬＣ−４Ｌ。水酸基当量１６５ｇ／ｅｑ、軟化点６５℃。）
硬化剤３：フェノールノボラック樹脂（住友ベークライト（株）製、ＰＲ−ＨＦ−３。水酸基当量１０４ｇ／ｅｑ、軟化点８０℃。）
【００５９】
（硬化促進剤）
硬化促進剤１：下記式（４）で表される硬化促進剤
【化４】
【００６０】
（シランカップリング剤）
シランカップリング剤１：Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング（株）製、商品名ＣＦ−４０８３）
【００６１】
（その他の添加剤）
離型剤１：カルナバワックス（日興リカ（株）製、ニッコウカルナバ）
着色剤１：カーボンブラック（三菱化学（株）製、ＭＡ６００）
【００６２】
（エポキシ樹脂組成物の製造）
表１及び表２の配合に従い、各原料をミキサーで混合した後、表面温度が９０℃と４５℃の２本ロールを用いて混練し、冷却後粉砕してエポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を以下の方法で評価した。結果を表１及び表２に示した。
【００６３】
評価方法
スパイラルフロー：低圧トランスファー成形機（コータキ精機（株）製、ＫＴＳ−１５）を用いて、ＡＮＳＩ／ＡＳＴＭ Ｄ ３１２３−７２に準じたスパイラルフロー測定用金型に、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰa、保圧時間１２０秒の条件でエポキシ
樹脂組成物を注入し、流動長を測定した。単位はｃｍ。スパイラルフローは、流動性のパラメータであり、数値が大きい方が良好な流動性を示す。判定基準は１００ｃｍ未満を不合格、１００ｃｍ以上を合格とした。
【００６４】
成形収縮率：低圧トランスファー成形機（コータキ精機（株）製、ＫＴＳ−１５）を用いて、金型温度１７５℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件下で、直径９０ｍｍ、厚み５ｍｍの円盤状で、直径８０ｍｍ部にリブ（高さ３ｍｍ、幅２ｍｍ）をもつ試験片を成形し、２０℃での金型キャビティのリブ部内径寸法と、２０℃での円盤状試験片のリブ部外径寸法とを測定し、下記式で算出した。
成形収縮率（％）＝｛（２０℃での金型キャビティのリブ部内径寸法）−（２０℃での円盤状試験片のリブ部外径寸法）｝／（２０℃での金型キャビティのリブ部内径寸法）×１００（％）
【００６５】
パネル反り量（Ａ ＰＫＧ）：低圧トランスファー成形機（ＴＯＷＡ（株）製、Ｙｓｅｒｉeｓ）を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間９０秒、注入
時間１５秒の条件で脱気成形（１７ｔｏｒｒ）にて５０ｍｍ×５５ｍｍ×３５０μｍ厚（基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚み）のサイズのパネルを成形した。成形に用いた基板（コア：三菱瓦斯化学（株）製、ＣＣＬ−ＨＬ８３２ＨＳ、１００μｍ厚。Ｃｕ：１２μ厚。レジスト：太陽インキ製造（株）製、ＰＳＲ−ＡＵＳ３０８、１２μ厚。）のサイズは５５ｍｍ×６２ｍｍで、あらかじめ１０ｍｍ×１０ｍｍ×１５０μｍ厚（半田バンプを除く）のフリップチップ（ＳＩＮ表面、搭載半田バンプ：φ１００μｍの鉛フリー半田、２００μｍピッチのフルグリッド）を３×３＝９個搭載してある。成
形後、ポストキュアとして１７５℃で４時間加熱処理し、個片化前のパネルについて、シャドーモアレ方式の反り測定装置（Ａｃｒｏｍｅｔｒｉｘ社製、ＰＳ−２００）を用いて高さ方向の変位を測定し、変位差の最も大きい値をパネル反り量とした。測定温度は２５℃。判定基準は、１．２ｍｍ以上を不合格、１．２ｍｍ未満を合格とした。
パネル反り量（Ｂ ＰＫＧ）：基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚みを上記パネル反り量（Ａ ＰＫＧ）より１００μｍ薄くして２５０μｍとした以外は、上記パネル反り量（Ａ ＰＫＧ）と同様の処理、測定を行った。判定基準は、１．２ｍｍ以上を不合格、１．２ｍｍ未満を合格とした。
【００６６】
パッケージ反り量（Ａ ＰＫＧ）：低圧トランスファー成形機（ＴＯＷＡ（株）製、Ｙｓｅｒｉeｓ）を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間９０秒、
注入時間１５秒の条件で脱気成形（１７ｔｏｒｒ）にて５０ｍｍ×５５ｍｍ×３５０μｍ厚（基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚み）のサイズのパネルを成形した。成形に用いた基板（コア：三菱瓦斯化学（株）製、ＣＣＬ−ＨＬ８３２ＨＳ、１００μｍ厚。Ｃｕ：１２μ厚。レジスト：太陽インキ製造（株）製、ＰＳＲ−ＡＵＳ３０８、１２μ厚。）のサイズは５５ｍｍ×６２ｍｍで、あらかじめ１０ｍｍ×１０ｍｍ×１５０μｍ厚（半田バンプを除く）のフリップチップ（ＳＩＮ表面、搭載半田バンプ：φ１００μｍの鉛フリー半田、２００μｍピッチのフルグリッド）を３×３＝９個搭載してある。成形後、ポストキュアとして１７５℃で４時間加熱処理し、１４×１４ｍｍのサイズに９個切り出し、テスト用のＢＧＡパッケージを得た。得られたパッケージ９個について、シャドーモアレ方式の反り測定装置（Ａｃｒｏｍｅｔｒｉｘ社製、ＰＳ−２００）を用いて高さ方向の変位を測定し、変位差の最も大きい値をパッケージ反り量とした。測定温度は２５℃。判定基準は、５０μｍ以上を不合格、５０μｍ未満を合格とした。
パッケージ反り量（Ｂ ＰＫＧ）：基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚みを上記パッケージ反り量（Ａ ＰＫＧ）より１００μｍ薄くして２５０μｍとした以外は、上記パッケージ反り量（Ａ ＰＫＧ）と同様の処理、測定を行った。判定基準は、同様に、５０μｍ以上を不合格、５０μｍ未満を合格とした。
【００６７】
耐半田リフロー性（Ａ ＰＫＧ、Ｂ ＰＫＧ）：上記パッケージ反り量の評価において作製した、ポストキュア、切断後の１４×１４ｍｍＢＧＡ（Ａ ＰＫＧ、Ｂ ＰＫＧ）を、処理条件８５℃、相対湿度６０％で１６８時間加湿処理した後、ＩＲリフロー処理（２６０℃、ＪＥＤＥＣ・Ｌｅ１ｅｌ２条件に従う）を行った。処理後のパッケージ各６個について、内部の剥離及びクラックの有無を超音波探傷機（日立建機ファインテック（株）製、ｍｉ−ｓｃｏｐｅ１０）で観察し、剥離発生率［（剥離発生パッケージ数）／（全パッケージ数）×１００］を算出した。単位は％。耐半田性の判断基準は、剥離が発生しなかったものを◎、剥離発生率が２０％未満のものを○、剥離発生率が２０％以上、４０％未満のものを△、剥離発生率が４０％以上のものを×とした。
【００６８】
【表１】
【００６９】
【表２】
【００７０】
実施例１〜６は、要件ａ）（無機充填材含有量が７４質量％以上、８６質量％以下）、及び要件ｂ）（無機充填材含有量ｘと成形収縮率ｙとの関係が特定範囲）をともに満たすものであり、エポキシ樹脂の種類、硬化剤の種類、全エポキシ樹脂のエポキシ基数と全フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基数との当量比、ならびに、無機充填材の含有量等を変えたものを含むものであるが、いずれにおいても、薄型のＢＧＡパッケージ及びパネルにおける低反り性と耐半田リフロー性がともに優れる結果が得られた。
【００７１】
一方、比較例１〜７は、要件ａ）は満たすものの、要件ｂ）を満たさないものであり、薄型のＢＧＡパッケージ及びパネルにおける低反り性及び耐半田リフロー性のいずれか、又は両方において劣る結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に従うと、ＢＧＡ等のエリア実装型半導体装置において、薄型化と高い信頼性の両立ができるので、基板の厚みが３００μｍ以下、基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚みが６００μｍ以下の半導体装置、とりわけ、封止樹脂硬化体の厚みが２００μｍ以上、４００μｍ以下となる極薄型のＢＧＡパッケージに好適である。
【符号の説明】
【００７３】
１ 基板
２ ソルダーレジスト
３ ダイボンド材硬化体
４ 半導体素子
５ ボンディングワイヤ
６ 封止樹脂硬化体
７ 半田ボール
８ 半田バンプ
９ ダイシングライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に搭載された１個以上の半導体素子と、前記基板と前記半導体素子とを電気的に接続する接続部材と、前記半導体素子と前記接続部材とを封止する封止樹脂硬化体とを備え、かつ下記１）〜３）の要件を満たす半導体装置の製造方法であって、前記封止樹脂硬化体が、下記ａ）、ｂ）の要件を満たす封止用エポキシ樹脂組成物をトランスファーモールド法、コンプレッションモールド法又はインジェクションモールド法で成形することにより得られることを特徴とする半導体装置の製造方法。
１）半導体装置のサイズが２０ｍｍ×２０ｍｍ以下である。
２）基板の厚みが３００μｍ以下である。
３）基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚みが６００μｍ以下である。ａ）封止用エポキシ樹脂組成物が無機充填材を含むものであり、前記組成物中における無機充填材含有量が７４質量％以上、８６質量％以下である。
ｂ）封止用エポキシ樹脂組成物における無機充填材含有量をｘ（質量％）とし、封止用エポキシ樹脂組成物を１７５℃、１２０秒で成形した際の成形収縮率をｙ（％）としたとき、０．０３２ｘ＋ｙ−２．９６５の値が０．０００〜０．３００である。
【請求項２】
前記封止用エポキシ樹脂組成物が下記一般式（１）：
【化１】
（ただし、上記一般式（１）において、Ａｒは炭素数６〜２０の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ１は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ２は炭素数１〜４の炭化水素基で、Ｗ１は酸素原子又は硫黄原子である。Ｒ３は水素、炭素数１〜４の炭化水素基又は炭素数６〜２０の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。ａは０〜１０の整数、ｂは１〜３の整数である。ｍ、ｎはモル比を表し、０≦ｍ＜１、０＜ｎ≦１で、ｍ＋ｎ＝１、かつ、ｍ／ｎの平均値は１／１０〜１／１である。）
で表される構造を有するエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記封止用エポキシ樹脂組成物が硬化剤としてビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記封止用エポキシ樹脂組成物が平均粒径１〜２０μｍの無機充填材を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載された半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記接続部材が半田バンプであり、前記半田バンプが形成された前記半導体素子をフェイスダウンで前記基板上に搭載し、前記半田バンプと前記基板上の電極とを電気的に接続することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記基板に複数の半導体装置に対応する前記半導体素子を搭載し、前記半導体素子と前期接続部材とを前記封止樹脂硬化体により一括で封止した後、前記半導体装置単位に切り離しを行うことで得られることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法により得られることを特徴とする半導体装置。
【請求項１】
基板と、前記基板上に搭載された１個以上の半導体素子と、前記基板と前記半導体素子とを電気的に接続する接続部材と、前記半導体素子と前記接続部材とを封止する封止樹脂硬化体とを備え、かつ下記１）〜３）の要件を満たす半導体装置の製造方法であって、前記封止樹脂硬化体が、下記ａ）、ｂ）の要件を満たす封止用エポキシ樹脂組成物をトランスファーモールド法、コンプレッションモールド法又はインジェクションモールド法で成形することにより得られることを特徴とする半導体装置の製造方法。
１）半導体装置のサイズが２０ｍｍ×２０ｍｍ以下である。
２）基板の厚みが３００μｍ以下である。
３）基板の半導体素子搭載面からの封止樹脂硬化体の最大厚みが６００μｍ以下である。ａ）封止用エポキシ樹脂組成物が無機充填材を含むものであり、前記組成物中における無機充填材含有量が７４質量％以上、８６質量％以下である。
ｂ）封止用エポキシ樹脂組成物における無機充填材含有量をｘ（質量％）とし、封止用エポキシ樹脂組成物を１７５℃、１２０秒で成形した際の成形収縮率をｙ（％）としたとき、０．０３２ｘ＋ｙ−２．９６５の値が０．０００〜０．３００である。
【請求項２】
前記封止用エポキシ樹脂組成物が下記一般式（１）：
【化１】
（ただし、上記一般式（１）において、Ａｒは炭素数６〜２０の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ１は炭素数１〜６の炭化水素基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。Ｒ２は炭素数１〜４の炭化水素基で、Ｗ１は酸素原子又は硫黄原子である。Ｒ３は水素、炭素数１〜４の炭化水素基又は炭素数６〜２０の芳香族基であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。ａは０〜１０の整数、ｂは１〜３の整数である。ｍ、ｎはモル比を表し、０≦ｍ＜１、０＜ｎ≦１で、ｍ＋ｎ＝１、かつ、ｍ／ｎの平均値は１／１０〜１／１である。）
で表される構造を有するエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記封止用エポキシ樹脂組成物が硬化剤としてビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記封止用エポキシ樹脂組成物が平均粒径１〜２０μｍの無機充填材を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載された半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記接続部材が半田バンプであり、前記半田バンプが形成された前記半導体素子をフェイスダウンで前記基板上に搭載し、前記半田バンプと前記基板上の電極とを電気的に接続することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記基板に複数の半導体装置に対応する前記半導体素子を搭載し、前記半導体素子と前期接続部材とを前記封止樹脂硬化体により一括で封止した後、前記半導体装置単位に切り離しを行うことで得られることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法により得られることを特徴とする半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−７４６１３（Ｐ２０１２−７４６１３Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１９５７０（Ｐ２０１０−２１９５７０）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]