JP5252698B2 - Resin bump composition - Google Patents
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Description
本発明は、フリップチップ実装法で使用される樹脂バンプ用の組成物に関し、詳細には、所定の熱可塑性樹脂粒子とシリコーン変性樹脂を含有し、印刷性が良く、安定なBステージ状態を形成し、且つ、低弾性率の硬化物を与える樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a resin bump composition used in a flip chip mounting method. Specifically, it contains predetermined thermoplastic resin particles and a silicone-modified resin, and has a good printability and forms a stable B-stage state. And a resin composition that gives a cured product having a low elastic modulus.
フリップチップ実装法は、半導体チップを、該チップ上の電極パッド上に形成された半田バンプ等を介して、基板上の電極に接続する方法であり、回路を小型化するために多用されている。該接続された半導体チップと配線基板との隙間にアンダーフィルを充填することにより、半田バンプと配線基板に設けられた電極パッドとの接続信頼性の向上を達成することができる(特許文献1)。 The flip chip mounting method is a method in which a semiconductor chip is connected to an electrode on a substrate via a solder bump formed on an electrode pad on the chip, and is often used for miniaturizing a circuit. . By filling an underfill in the gap between the connected semiconductor chip and the wiring board, it is possible to improve the connection reliability between the solder bump and the electrode pad provided on the wiring board (Patent Document 1). .
半田バンプに代えて、導電性樹脂バンプを回路に印刷し、仮硬化させたものを用いることが知られている(特許文献2)。導電性樹脂としては、エポキシ樹脂等のバインダ中に平均粒子径10μm以下のAg粉末等の金属粒子が配合されたものが使用される。
しかし、エポキシ樹脂組成物の仮硬化の度合いを制御するのは容易ではない。硬化が進みすぎると、フリップチップ接続を形成することができなくなる。また、エポキシ樹脂硬化物は、一般に、半田バンプよりも熱衝撃に弱く、例えば回路からの熱、ワイヤボンディング、樹脂封止工程等での加熱によりクラック等を生じ易い。特に、半導体チップが層間低誘電率膜(以下「Low−k膜」という)を有する場合には、半導体チップと基板上の電極パッドとの双方に対して信頼性の高い接続を形成するのは困難である。アンダーフィル剤をバンプ間に充填することによって、クラック等をある程度抑制することはできるが、十分とは言えない。そこで、本発明は、B−ステージ化の制御が容易で、且つ、耐熱衝撃性に優れたバンプを形成することができる樹脂バンプ形成用の組成物を提供することを目的とする。 However, it is not easy to control the degree of temporary curing of the epoxy resin composition. If curing proceeds too much, a flip chip connection cannot be formed. In addition, the cured epoxy resin is generally less susceptible to thermal shock than the solder bump, and is likely to be cracked by heat from the circuit, wire bonding, resin sealing process, or the like. In particular, when the semiconductor chip has an interlayer low dielectric constant film (hereinafter referred to as “Low-k film”), it is possible to form a reliable connection to both the semiconductor chip and the electrode pad on the substrate. Have difficulty. By filling the underfill agent between the bumps, cracks and the like can be suppressed to some extent, but it is not sufficient. Therefore, an object of the present invention is to provide a composition for forming a resin bump that can easily form a B-stage and can form a bump excellent in thermal shock resistance.
即ち本発明は、下記のものである。
下記(i)〜(v)の工程を含む、樹脂バンプ用組成物を用いて半導体装置を製造する方法であって、
(i)該樹脂バンプ用組成物を、シリコンウエハーの電極パッド上に印刷してバンプを形成する工程、
(ii)60℃から200℃で、3時間から1分間加熱することにより、前記バンプをBステージ化する工程、
(iii)前記バンプを備えたシリコンウエハーを複数の個片に切断する工程、
(iv)前記個片を、前記バンプを介してフリップチップ接続する工程、及び
(v)前記バンプを熱硬化させる工程、
前記樹脂バンプ用組成物が、
(A)エポキシ樹脂 100質量部
(B)硬化剤 成分(A)中のエポキシ基1当量に対する該成分(B)中の、エポキシ基と反応性の基の量が0.8〜1.25当量となる量
(C)硬化促進剤 成分(A)と成分(B)の合計100質量部に対して0.1〜10質量部
(D)導電性フィラー 成分(A)と成分(B)の合計100質量部に対して400〜2000質量部、及び
(E)25℃において固体状の熱可塑性樹脂の粒子 成分(A)と成分(B)の合計100質量部に対して5〜50質量部、
を含み、成分(A)及び成分(B)の少なくともいずれかが、シリコーン変性樹脂を含み、熱可塑性樹脂の粒子が最大粒径10μm以下及び平均粒径0.1〜5μmを有する、方法。
さらに、本発明は、下記のものである。
下記(1)〜(4)の工程を含む、樹脂バンプ用組成物を用いて半導体装置を製造する方法であって、
(1)該樹脂バンプ用組成物を、基板上の電極パッド上に印刷してバンプを形成する工程、
(2)60℃から200℃で、3時間から1分間加熱することにより、前記バンプをBステージ化する工程、
(3)前記バンプを備えた基板上に、前記バンプを介してシリコンチップをフリップチップ接続する工程、及び
(4)前記バンプを熱硬化させる工程、
前記樹脂バンプ用組成物が、
(A)エポキシ樹脂 100質量部
(B)硬化剤 成分(A)中のエポキシ基1当量に対する該成分(B)中の、エポキシ基と反応性の基の量が0.8〜1.25当量となる量
(C)硬化促進剤 成分(A)と成分(B)の合計100質量部に対して0.1〜10質量部
(D)導電性フィラー 成分(A)と成分(B)の合計100質量部に対して400〜2000質量部、及び
(E)25℃において固体状の熱可塑性樹脂の粒子 成分(A)と成分(B)の合計100質量部に対して5〜50質量部、
を含み、成分(A)及び成分(B)の少なくともいずれかが、シリコーン変性樹脂を含み、熱可塑性樹脂の粒子が最大粒径10μm以下及び平均粒径0.1〜5μmを有する、方法。
That is, the present invention is as follows.
A method for producing a semiconductor device using a resin bump composition, comprising the following steps (i) to (v):
(I) a step of printing the resin bump composition on an electrode pad of a silicon wafer to form a bump;
(Ii) B-stage the bump by heating at 60 to 200 ° C. for 3 to 1 minute;
(Iii) cutting the silicon wafer provided with the bumps into a plurality of pieces;
(Iv) flip chip connecting the pieces through the bumps; and
(V) a step of thermosetting the bumps;
The resin bump composition is
(A) Epoxy resin 100 parts by mass (B) Curing agent The amount of the epoxy group and reactive group in the component (B) relative to 1 equivalent of the epoxy group in the component (A) is 0.8 to 1.25 equivalents. (C) Curing Accelerator 0.1 to 10 parts by mass (D) conductive filler with respect to 100 parts by mass in total of component (A) and component (B) Total of component (A) and component (B) 400 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass, and (E) particles of thermoplastic resin solid at 25 ° C. 5 to 50 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of component (A) and component (B),
And at least one of component (A) and component (B) contains a silicone-modified resin, and the thermoplastic resin particles have a maximum particle size of 10 μm or less and an average particle size of 0.1 to 5 μm .
Furthermore, the present invention is as follows.
A method for producing a semiconductor device using a resin bump composition, comprising the following steps (1) to (4):
(1) A step of printing the resin bump composition on an electrode pad on a substrate to form a bump;
(2) Bumping the bumps by heating at 60 to 200 ° C. for 3 to 1 minute;
(3) a step of flip-chip connecting a silicon chip on the substrate provided with the bump via the bump; and
(4) a step of thermosetting the bumps;
The resin bump composition is
(A) Epoxy resin 100 parts by mass
(B) Curing agent The amount of the epoxy group and reactive group in the component (B) relative to 1 equivalent of the epoxy group in the component (A) is 0.8 to 1.25 equivalents.
(C) Curing accelerator 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of component (A) and component (B)
(D) Conductive filler 400 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of component (A) and component (B), and
(E) particles of thermoplastic resin solid at 25 ° C. 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of component (A) and component (B),
And at least one of component (A) and component (B) contains a silicone-modified resin, and the thermoplastic resin particles have a maximum particle size of 10 μm or less and an average particle size of 0.1 to 5 μm.
上記本発明の組成物は、スクリーン印刷性に優れ、ウエハーもしくは基板上にバンプを形成することができる。印刷されたバンプは、再現性よくBステージ化できる。さらに、加熱硬化後は、導電性に優れ、Low−k膜を備える半導体チップとの間においても、耐熱衝撃性に優れた接続を形成する。 The composition of the present invention is excellent in screen printability, and can form bumps on a wafer or a substrate. Printed bumps can be B-staged with good reproducibility. Furthermore, after heat-curing, a connection having excellent thermal shock resistance is formed between the semiconductor chip having excellent conductivity and a low-k film.
以下、本発明の組成物を成分ごとに説明する。 Hereinafter, the composition of this invention is demonstrated for every component.
(A)エポキシ樹脂
本発明において、(A)エポキシ樹脂としては、例えばノボラック型、ビスフェノール型、ビフェニル型、フェノールアラルキル型、ジシクロペンタジエン型、ナフタレン型、アミノ基含有型、後述するシリコーン変性エポキシ樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。なかでも、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ノボラック型エポキシ樹脂及びシリコーン変性エポキシ樹脂が好ましい。シリコーン変性エポキシ樹脂については、シリコーン変性フェノール樹脂と共に、下記(B)硬化剤の項で述べる。
(A) Epoxy resin In the present invention, examples of the (A) epoxy resin include novolak type, bisphenol type, biphenyl type, phenol aralkyl type, dicyclopentadiene type, naphthalene type, amino group-containing type, which will be described later. Examples include silicone-modified epoxy resins and mixtures thereof. Of these, bisphenol A type, bisphenol F type, novolac type epoxy resin and silicone-modified epoxy resin are preferable. The silicone-modified epoxy resin is described in the section (B) Curing Agent below together with the silicone-modified phenol resin.
(B)硬化剤
硬化剤としては、エポキシ樹脂用硬化剤として公知のものを使用することができ、例えばフェノール樹脂(後述するシリコーン変性フェノール樹脂を含む)、酸無水物、及びアミン類が挙げられる。この中でも硬化性とBステージ状態の安定性のバランスを考慮すると、フェノール樹脂及びシリコーン変性フェノール樹脂が好ましい。該フェノール樹脂としては、ノボラック型、ビスフェノール型、トリスヒドロキシフェニルメタン型、ナフタレン型、シクロペンタジエン型、フェノールアラルキル型等が挙げられ、これらを単独、あるいは2種類以上を混合して用いても良い。なかでもノボラック型、ビスフェノール型が好ましい。
(B) Curing agent As the curing agent, known curing agents for epoxy resins can be used, such as phenol resins (including silicone-modified phenol resins described later), acid anhydrides, and amines. Kind. Of these, phenol resins and silicone-modified phenol resins are preferred in consideration of the balance between curability and stability in the B-stage state. Examples of the phenol resin include novolak type, bisphenol type, trishydroxyphenylmethane type, naphthalene type, cyclopentadiene type, phenol aralkyl type and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. Of these, the novolac type and the bisphenol type are preferable.
シリコーン変性フェノール樹脂としては、芳香族重合体とオルガノポリシロキサンとを反応させて得られる共重合体が挙げられる。該芳香族重合体としては、下式(3)或いは(4)の化合物が例示される。
他の芳香族重合体としては、下式(5)〜(8)のアルケニル基含有化合物が挙げられ る。
既に(A)エポキシ樹脂において例示した、シリコーン変性エポキシ樹脂は、上記式(3)〜(8)において、R11が下記式で表されるオキシラン基含有基のものと、オルガノポリシロキサンとを反応させて得られる共重合体が挙げられる。
The silicone-modified epoxy resin already exemplified in (A) the epoxy resin is obtained by reacting an organopolysiloxane with one having an oxirane group-containing group in which R 11 is represented by the following formula in the above formulas (3) to (8). The copolymer obtained by making it contain is mentioned.
上記芳香族重合体と反応させるオルガノポリシロキサンは式(9)で示される。
(R3)a(R4)bSiO (4-a-b)/2 (9)
但し、R3は水素原子、或いは、アミノ基、エポキシ基、ヒドロキシ基もしくはカルボキシ基を含有する有機基、或いはアルコキシ基であり、R4は置換、或いは非置換の1価炭化水素基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、或いはアルケニルオキシ基であり、a、bは0.001≦a≦1、1≦b≦3、1≦a+b≦4を満足する数である。1分子中のケイ素原子数は1〜1000であり、1分子中のケイ素原子に直結したR3は1以上含まれる。
The organopolysiloxane to be reacted with the aromatic polymer is represented by the formula (9).
(R 3 ) a (R 4 ) b SiO (4-ab) / 2 (9)
R 3 is a hydrogen atom, an organic group containing an amino group, an epoxy group, a hydroxy group or a carboxy group, or an alkoxy group, and R 4 is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group or hydroxy group. , An alkoxy group or an alkenyloxy group, and a and b are numbers satisfying 0.001 ≦ a ≦ 1, 1 ≦ b ≦ 3, and 1 ≦ a + b ≦ 4. The number of silicon atoms in one molecule is 1-1000, and 1 or more of R 3 directly bonded to the silicon atom in one molecule is included.
ここでR3のアミノ基含有有機基としては、下記のものが例示され、ここで、cは1、2、又は3である。
Here, examples of the amino group-containing organic group represented by R 3 include the following, wherein c is 1, 2, or 3.
エポキシ基含有有機基としては、下記のものが例示され、ここでcは1、2、又は3である。
Examples of the epoxy group-containing organic group include the following, where c is 1, 2, or 3.
ヒドロキシ基含有有機基としては、下記のものが例示され、ここで、dは0、1、2、又は3であり、eは1、2又は3である。
Examples of the hydroxy group-containing organic group include the following, wherein d is 0, 1, 2, or 3, and e is 1, 2, or 3.
カルボキシ基含有有機基としては、下記が例示され、ここで、fは1〜10の整数である。
またアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基等の炭素数1〜4のものが挙げられる。
Examples of the carboxy group-containing organic group include the following, where f is an integer of 1 to 10.
Moreover, as an alkoxy group, C1-C4 things, such as a methoxy group, an ethoxy group, and n-propoxy group, are mentioned.
また、R4の置換または非置換の1価炭化水素基としては、炭素数1〜10のものが好ましく、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基や、これらの炭化水素基の水素原子の一部または全部をハロゲン原子等で置換したハロゲン置換1価炭化水素基が挙げられる。 The substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group for R 4 is preferably one having 1 to 10 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, or an isobutyl group. Tert-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, octyl group, decyl group and other alkyl groups, vinyl group, allyl group, propenyl group, butenyl group and other alkenyl groups, phenyl group, tolyl group and the like Aralkyl groups such as aryl groups, benzyl groups and phenylethyl groups, and halogen-substituted monovalent hydrocarbon groups in which some or all of the hydrogen atoms of these hydrocarbon groups are substituted with halogen atoms or the like.
更にa、bは上述した値であるが、好ましくは0.01≦a≦0.1、1.8≦b≦2、1.85≦a+b≦2.1、ケイ素原子数は2〜400であることが望ましく、特に5〜200であることが望ましい。該オルガノポリシロキサンとしては、式(10)或いは(11)の化合物が挙げられる。
斯かるオルガノポリシロキサンの例としては下記を挙げることができる。
式(10)のオルガノポリシロキサンの分子量は、100〜100,000が望ましい。オルガノポリシロキサンの分子量が前記範囲内である場合、該オルガノポリシロキサンと反応させる芳香族重合体の構造或いは分子量により、オルガノポリシロキサンがマトリクスに均一に分散した均一構造、或いはオルガノポリシロキサンがマトリクスに微細な層分離を形成する海島構造が出現する。 The molecular weight of the organopolysiloxane of formula (10) is preferably 100 to 100,000. When the molecular weight of the organopolysiloxane is within the above range, the homogeneous structure in which the organopolysiloxane is uniformly dispersed in the matrix or the organopolysiloxane is included in the matrix depending on the structure or molecular weight of the aromatic polymer to be reacted with the organopolysiloxane. Sea-island structures that form fine layer separation appear.
オルガノポリシロキサンの分子量が比較的小さい場合、特に100〜10,000である場合は均一構造、一方、オルガノポリシロキサンの分子量が比較的大きい場合、特に10,000〜100,000である場合は海島構造が形成される。均一構造と海島構造の何れが選択されるかは用途に応じて選択される。ここでオルガノポリシロキサンの分子量が100未満であれば硬化物は剛直で脆くなり、一方分子量が100,000より大きければ、海島が大きくなり、局所的な応力が発生し、何れの場合でもシリコーン骨格をエポキシ樹脂或いは硬化剤分子中に導入する主旨に沿うものではない。 When the molecular weight of the organopolysiloxane is relatively small, in particular when it is 100 to 10,000, it has a uniform structure, whereas when the molecular weight of the organopolysiloxane is relatively large, especially when it is 10,000 to 100,000, sea islands. A structure is formed. Whether a uniform structure or a sea-island structure is selected is selected according to the application. Here, if the molecular weight of the organopolysiloxane is less than 100, the cured product becomes rigid and brittle. On the other hand, if the molecular weight is greater than 100,000, the sea islands become large and local stress is generated. This is not in line with the main point of introducing the epoxy resin or the curing agent into the molecule.
上記の芳香族重合体とオルガノポリシロキサンとを反応させる方法としては公知の方法を用いることができ、例えば、白金系触媒の存在下で、芳香族重合体とオルガノポリシロキサンとを付加反応に付する。 A known method can be used as a method for reacting the aromatic polymer with the organopolysiloxane. For example, the aromatic polymer and the organopolysiloxane are subjected to an addition reaction in the presence of a platinum-based catalyst. To do.
本発明の組成物において、成分(A)と成分(B)の配合比は、エポキシ基の当量と硬化剤中のエポキシ基と反応性の基の当量比、(エポキシ基)/(硬化剤中の反応性基)が、0.8〜1.25であることが望ましく、特に0.9〜1.1であることが望ましい。当量比がこの範囲にない場合、一部未反応になり、硬化物の性能、更にはこれを用いる半導体装置の性能に支障をきたす恐れがある。 In the composition of the present invention, the compounding ratio of the component (A) and the component (B) is the equivalent ratio of the epoxy group and the epoxy group in the curing agent to the reactive group, (epoxy group) / (in the curing agent). Is preferably 0.8 to 1.25, more preferably 0.9 to 1.1. When the equivalence ratio is not within this range, the reaction is partially unreacted, which may hinder the performance of the cured product and the performance of the semiconductor device using the cured product.
なお、成分(B)がシリコーン変性フェノール樹脂を含まない場合、成分(A)が、シリコーン変性エポキシ樹脂である。即ち、成分(A)と成分(B)の少なくとも一方が、シリコーン変性樹脂を含む。 In addition, when a component (B) does not contain a silicone modified phenol resin, a component (A) is a silicone modified epoxy resin. That is, at least one of the component (A) and the component (B) contains a silicone-modified resin.
(C)硬化促進剤
(C)硬化促進剤としては、例えば有機リン、イミダゾール、3級アミン等の塩基性有機化合物が挙げられる。有機リンの例としては、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p−トルイル)ホスフィン、トリ(p−メトキシフェニル)ホスフィン、トリ(p−エトキシフェニル)ホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボレート誘導体、テトラフェニルホスフィン・テトラフェニルボレート誘導体等が挙げられる。イミダゾールの例としては、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、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、2−フェニル-4-メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール等が挙げられ、3級アミンの例としてはトリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等が挙げられる。
(C) Curing accelerator (C) Examples of the curing accelerator include basic organic compounds such as organic phosphorus, imidazole, and tertiary amine. Examples of organic phosphorus include triphenylphosphine, tributylphosphine, tri (p-toluyl) phosphine, tri (p-methoxyphenyl) phosphine, tri (p-ethoxyphenyl) phosphine, triphenylphosphine / triphenylborate derivatives, tetra Examples thereof include phenylphosphine and tetraphenylborate derivatives. Examples of imidazole include 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxy Examples thereof include triethylamine, benzyldimethylamine, α-methylbenzyldimethylamine, 1,8-diazabicyclo (5,4,0). ) Undecene-7 and the like.
これらのなかでも、下記式(1)に表されるテトラフェニルホスフィン・テトラフェニルボレート誘導体、又は下記式(2)で表されるメチロールイミダゾール誘導体が好ましく、より好ましくは、後述する(B)硬化剤のフェノール樹脂またはシリコーン変性フェノール樹脂と、これらを組合せて使用する。
(C)硬化促進剤の添加量は、(A)エポキシ樹脂と(B)硬化剤との合計の100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが望ましく、特に0.2〜5質量部であることが望ましい。硬化促進剤が前記下限値未満である場合は、接着剤組成物が硬化不十分になる恐れがあり、また前記上限値より多い場合は接着剤組成物の保存性、或いはBステージ状態の安定性に支障をきたす恐れがある。 The addition amount of the (C) curing accelerator is desirably 0.1 to 10 parts by mass, particularly 0.2 with respect to 100 parts by mass in total of the (A) epoxy resin and the (B) curing agent. It is desirable that it is -5 mass parts. If the curing accelerator is less than the lower limit, the adhesive composition may be insufficiently cured, and if it is greater than the upper limit, the storage stability of the adhesive composition or the stability of the B stage state May cause trouble.
(D)導電性フィラー
導電性フィラーとしては、金、銀、銅、錫、亜鉛、ニッケル、コバルト、鉄、マンガン、アルミニウム、モリブデン、タングステン等の各種の金属及びこれらの合金が挙げられ、形状は、球状、粒状、鱗片状、及び針状等が挙げられる。またシリカ、アルミナ、有機樹脂、シリコーンゴム等の絶縁性粉末の表面を上記の各種の金属で蒸着、或いはメッキした粉末を用いても良い。平均粒径は0.1〜30μm、特に0.5〜10μmであることが望ましい。
(D) Conductive filler Examples of the conductive filler include various metals such as gold, silver, copper, tin, zinc, nickel, cobalt, iron, manganese, aluminum, molybdenum, tungsten, and alloys thereof. Examples of the shape include a spherical shape, a granular shape, a scale shape, and a needle shape. Moreover, you may use the powder which vapor-deposited or plated the surface of insulating powders, such as a silica, an alumina, organic resin, and silicone rubber, with said various metals. The average particle size is preferably from 0.1 to 30 μm, particularly preferably from 0.5 to 10 μm.
(D)導電性フィラーの添加量は、(A)エポキシ樹脂と(B)硬化剤との合計の100質量部に対して、300〜2000質量部、特に600〜1500質量部であることが望ましい。前記下限値未満である場合は導電性が不十分となり、前記上限値を超える場合は硬化物が剛直になり、柔軟性・耐熱衝撃性を損なう恐れがある。尚、硬化物の体積抵抗率は室温において10−2Ω・cm以下、特に10−3Ω・cm以下であることが望ましい。 (D) The addition amount of the conductive filler is preferably 300 to 2000 parts by mass, particularly 600 to 1500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total of (A) epoxy resin and (B) curing agent. . When it is less than the lower limit, the conductivity is insufficient, and when it exceeds the upper limit, the cured product becomes rigid, which may impair flexibility and thermal shock resistance. The volume resistivity of the cured product is desirably 10 −2 Ω · cm or less, particularly 10 −3 Ω · cm or less at room temperature.
(E)25℃において固体状の熱可塑性樹脂粒子
25℃で固体状の熱可塑性樹脂粒子としては、公知の樹脂の粒子であってよく、例えばAAS樹脂、AES樹脂、AS樹脂、ABS樹脂、MBS樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、メタクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、各種のフッ素樹脂、各種のシリコーン樹脂、ポリアセタール、各種のポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポニフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等が挙げられる。これらの中でもメタクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ブタジエン樹脂、ポリスチレン樹脂もしくはこれらの共重合体が望ましい。或いは粒子の内核(コア)部と外皮(シェル)部で樹脂が異なるコア・シェル構造ものであっても良い。その場合コアはシリコーン樹脂、フッ素樹脂、又はブタジエン樹脂等からなるゴム粒子であり、シェルは線形分子鎖からなる上記各種の熱可塑性樹脂であることが望ましい。
(E) Thermoplastic resin particles that are solid at 25 ° C. The thermoplastic resin particles that are solid at 25 ° C. may be known resin particles, for example, AAS resin, AES resin, AS resin, ABS resin, MBS. Resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, methacrylic resin, phenoxy resin, polybutadiene resin, various fluororesins, various silicone resins, polyacetal, various polyamides, polyamideimide, polyimide, polyetherimide, polyetheretherketone, polyethylene , Polyethylene oxide, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polystyrene, polysulfone, polyethersulfone, polyvinyl alcohol, polyvinyl ether, polyvinyl butyral, polyvinyl formal, poniphenylene ether, polyphenylene Two sulfide, polybutylene terephthalate, polypropylene, polymethylpentene and the like. Among these, methacrylic resin, phenoxy resin, butadiene resin, polystyrene resin or a copolymer thereof is desirable. Alternatively, a core / shell structure in which the resin is different between the inner core (core) portion and the outer shell (shell) portion of the particle may be used. In that case, it is desirable that the core is rubber particles made of silicone resin, fluororesin, butadiene resin or the like, and the shell is the above-mentioned various thermoplastic resins made of linear molecular chains.
該熱可塑性樹脂粒子は略球状、円柱もしくは角柱状、不定形状、破砕状、及び燐片状等であってよく、ダイボンド剤用途には略球状、及び鋭角部を有しない不定形状が好ましい。
該熱可塑性樹脂粒子の平均粒径は、用途に応じて適宜選択されるが、通常は最大粒径が10μm以下、特に5μm以下であることが望ましく、平均粒径は0.1〜5μm、特に0.1〜2μmであることが望ましい。最大粒径が前記上限値より大きい、或いは平均粒径が5μmより大きい場合は、Bステージ化段階或いは硬化段階において、粒子熱可塑性樹脂の一部が十分に膨潤或いは溶解せずに残り、硬化後の組成物の特性を損なう恐れがある。一方、平均粒径が前記下限値よりも小さい場合、組成物の粘度が大きくなり、作業性が著しく悪くなる恐れがある。なお粒径の測定は、電子顕微鏡観察により行うことができる。
The thermoplastic resin particles may be substantially spherical, cylindrical or prismatic, indeterminate, crushed, and flake-like, and are preferably substantially spherical and indeterminate with no sharp corners for die bond applications.
The average particle size of the thermoplastic resin particles is appropriately selected depending on the application, but it is usually desirable that the maximum particle size is 10 μm or less, particularly 5 μm or less, and the average particle size is 0.1 to 5 μm, particularly It is desirable that it is 0.1-2 micrometers. When the maximum particle size is larger than the above upper limit value or the average particle size is larger than 5 μm, a part of the particle thermoplastic resin remains not sufficiently swollen or dissolved in the B-stage stage or the curing stage, and after the curing The properties of the composition may be impaired. On the other hand, when the average particle size is smaller than the lower limit, the viscosity of the composition is increased, and workability may be significantly deteriorated. The particle size can be measured by observation with an electron microscope.
該熱可塑性樹脂粒子は架橋構造を有していてもよい。しかし熱可塑性樹脂(C)がエポキシ樹脂網目構造中に均一に分散された構造を形成することが好ましいと考えられることから、架橋度は低い方が好ましく、より好ましくは架橋の無い線状分子鎖である。 The thermoplastic resin particles may have a crosslinked structure. However, since it is considered preferable to form a structure in which the thermoplastic resin (C) is uniformly dispersed in the epoxy resin network structure, the degree of crosslinking is preferably low, and more preferably linear molecular chains without crosslinking. It is.
該熱可塑性樹脂粒子の分子量は、樹脂の種類に依存して適宜選択される。典型的には、ポリスチレン換算の数平均分子量が1,000〜10,000,000、好ましくは10,000〜100,000、重量平均分子量が10,000〜100,000,000、好ましくは100,000〜1,000,000である。数平均分子量が上記下限値より小さい、或いは重量平均分子量が上記下限値より小さい場合は、膨潤する温度が低温になりすぎ、Bステージが早期に出現するためにAステージ状態が不安定になる恐れがある。また十分なBステージ状態の硬度が得られず、特にダイボンド材用途ではボイドや流出、或いはダイシフト等の不良が発生する恐れがある。一方、数平均分子量が上記上限値より大きい、或いは重量平均分子量が上記上限値より大きい場合は膨潤する温度が高くなって、Cステージの出現温度との差が小さくなり、Bステージ状態が不安定になる恐れがある。またBステージ化後、或いはCステージ化後に粒子熱可塑性樹脂の一部がエポキシ樹脂網目構造の形成を阻害する恐れがある。 The molecular weight of the thermoplastic resin particles is appropriately selected depending on the type of resin. Typically, the polystyrene-equivalent number average molecular weight is 1,000 to 10,000,000, preferably 10,000 to 100,000, and the weight average molecular weight is 10,000 to 100,000,000, preferably 100,000. 000 to 1,000,000. If the number average molecular weight is smaller than the lower limit value or the weight average molecular weight is smaller than the lower limit value, the swelling temperature becomes too low, and the B stage appears early, so the A stage state may become unstable. There is. In addition, sufficient B-stage hardness cannot be obtained, and there is a risk that defects such as voids, outflow, or die shift may occur, particularly in die bond material applications. On the other hand, when the number average molecular weight is larger than the above upper limit value or the weight average molecular weight is larger than the above upper limit value, the swelling temperature becomes high, the difference from the appearance temperature of the C stage becomes small, and the B stage state is unstable. There is a risk of becoming. Moreover, there is a possibility that a part of the particle thermoplastic resin may inhibit the formation of the epoxy resin network structure after the B-stage or the C-stage.
熱可塑性樹脂粒子の含有量は、安定なBステージ状態を得るために、成分(A)と成分(B)との合計の100質量部に対して、好ましくは5質量部〜50質量部、より好ましくは10〜30質量部である。含有量が前記下限値より少ない場合は、十分なBステージ状態の硬度が得られず、半導体チップの外側に樹脂が流れ出して、フィレットが発生する恐れがある。一方含有量が前記上限値よりも多い場合は、Bステージ状態が硬くなりすぎ、接着不足等の不良が発生する恐れがある。 The content of the thermoplastic resin particles is preferably 5 parts by mass to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total of the component (A) and the component (B) in order to obtain a stable B stage state. Preferably it is 10-30 mass parts. When the content is less than the lower limit, sufficient B-stage hardness cannot be obtained, and the resin may flow out to the outside of the semiconductor chip, which may generate fillets. On the other hand, when the content is larger than the upper limit, the B stage state becomes too hard, and there is a possibility that defects such as insufficient adhesion may occur.
(F)希釈剤
本発明の樹脂組成物で粘度を調整する目的で希釈剤を添加してよい。この希釈剤の種類は特に限定されるものではないが、成分(A)エポキシ樹脂(B)硬化剤は希釈剤に可溶であり、一方成分(C)の硬化促進剤は不溶であることが望ましい。例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、ジアセトンアルコール等のケトン、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール等のグリコールエーテル、メチルセルソルブアセテート、エチルセルソルブアセテート、カルビトールアセテート等のグリコールエステル等が挙げられる。更に後述する本発明の方法における印刷工程(工程(i)または工程(1))において作業性の良い粘度にする為に、希釈剤は、ある程度高沸点、例えば180℃〜230℃ものであることが望ましく、上述の希釈剤の中でも、該範囲に沸点を有するイソホロン、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、カルビトールアセテート等が特に好ましい。
(F) Diluent A diluent may be added for the purpose of adjusting the viscosity of the resin composition of the present invention. The type of the diluent is not particularly limited, but the component (A) epoxy resin (B) curing agent is soluble in the diluent, while the component (C) curing accelerator is insoluble. desirable. For example, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, ketones such as methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, isophorone, diacetone alcohol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl carbitol, ethyl carbitol, butyl carbitol Glycol ethers such as methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, carbitol acetate, and the like. Further, in order to obtain a viscosity with good workability in the printing step (step (i) or step (1)) in the method of the present invention described later, the diluent has a certain high boiling point, for example, 180 ° C to 230 ° C. Among the above-mentioned diluents, isophorone, methyl carbitol, ethyl carbitol, butyl carbitol, carbitol acetate and the like having a boiling point in this range are particularly preferable.
この希釈剤の含有量は特に制限されないが、(A)エポキシ樹脂(B)硬化剤の合計100質量部に対して40質量部以下とすることが望ましい。ここで希釈剤の含有量が40質量部より多い場合は、樹脂組成物が低粘度になりすぎて後述する(D)導電性フィラーが長期保存中に沈降する恐れがある。 The content of the diluent is not particularly limited, but is preferably 40 parts by mass or less with respect to a total of 100 parts by mass of the (A) epoxy resin (B) curing agent. Here, when there is more content of a diluent than 40 mass parts, there exists a possibility that a resin composition may become low viscosity too much and (D) electroconductive filler mentioned later may settle during long-term storage.
上記成分の他、本発明の組成物には用途に応じて、絶縁性充填材、例えばシリカ、アルミナ、タルク、マイカ、窒化ケイ素、窒化ホウ素等、シランカップリング剤、難燃剤、イオントラップ剤、ワックス、着色剤、接着助剤等を、本発明の目的を阻害しない量で、添加することができる。 In addition to the above components, the composition of the present invention has an insulating filler, such as silica, alumina, talc, mica, silicon nitride, boron nitride, etc., silane coupling agent, flame retardant, ion trap agent, Waxes, colorants, adhesion aids, and the like can be added in amounts that do not impair the purpose of the present invention.
上記シランカップリング剤としては、例えば、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エトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロキシ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−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、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、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシプロピル)テトラスルフィド、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらは1種単独でも2種以上組み合わせても使用することができる。これらの中でもγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを使用することが好ましい。上記カップリング剤を用いる場合、その使用量は、上記(A)〜(F)成分100質量部に対して、通常0.1〜5.0質量部であり、好ましくは0.3〜3.0質量部である。 Examples of the silane coupling agent include γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, γ- Methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-β (aminoethyl) ) Γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-amino Propyltriethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, bis (triethoxypropyl) tetrasulfide, γ-isocyanatopropyltriethoxysilane, etc. Is mentioned. These can be used singly or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane. When using the said coupling agent, the usage-amount is 0.1-5.0 mass parts normally with respect to 100 mass parts of said (A)-(F) component, Preferably 0.3-3. 0 parts by mass.
組成物の調製法
本発明の組成物は、上記各成分を、公知の混合方法、例えば、ミキサー、ロール等を用いて混合することによって、調製することができる。
Method for preparing composition The composition of the present invention can be prepared by mixing the above-described components using a known mixing method, for example, a mixer, a roll, or the like.
組成物の使用方法
本発明の樹脂バンプ用組成物は、下記(i)〜(v)の工程、
(i)該樹脂バンプ用組成物を、シリコンウエハーの電極パッド上に印刷してバンプを形成する工程、
(ii)60℃から200℃で、3時間から1分間加熱することにより、前記バンプをBステージ化する工程、
(iii)前記バンプを備えたシリコンウエハーを複数の個片に切断する工程、
(iv)前記個片を、前記バンプを介してフリップチップ接続する工程、及び
(v)前記バンプを熱硬化させる工程;
または、下記(1)〜(4)の工程、
(1)該樹脂バンプ用組成物を、基板上の電極パッド上に印刷してバンプを形成する工程、
(2)60℃から200℃で、3時間から1分間加熱することにより、前記バンプをBステージ化する工程、
(3)前記バンプを備えた基板上に、前記バンプを介してシリコンチップをフリップチップ接続する工程、及び
(4)前記バンプを熱硬化させる工程、
を含む方法で、半導体装置を製造するために使用される。
Method of using the composition The resin bump composition of the present invention comprises the following steps (i) to (v):
(I) a step of printing the resin bump composition on an electrode pad of a silicon wafer to form a bump;
(Ii) B-stage the bump by heating at 60 to 200 ° C. for 3 to 1 minute;
(Iii) cutting the silicon wafer provided with the bumps into a plurality of pieces;
(Iv) a step of flip-chip connecting the individual pieces via the bumps, and (v) a step of thermosetting the bumps;
Or the following steps (1) to (4):
(1) A step of printing the resin bump composition on an electrode pad on a substrate to form a bump;
(2) Bumping the bumps by heating at 60 to 200 ° C. for 3 to 1 minute;
(3) a step of flip-chip connecting a silicon chip via the bump on the substrate provided with the bump, and (4) a step of thermosetting the bump.
Used to manufacture a semiconductor device.
工程(1)又は(i)において直径数100μm〜数mmのバンプをスクリーン印刷により形成できる。
工程(2)又は(ii)では開閉式や連続式のオーブンで加熱によりBステージ、即ち、流動性の無い状態にし、工程(iii)ではダイサーを使用し、工程(3)又は(iv)ではダイボンダーで樹脂バンプを介してチップを搭載し、工程(4)又は(v)では開閉式や連続式のオーブンで接着剤組成物を硬化させる。以下、各工程について詳細に説明する。
In the step (1) or (i), bumps having a diameter of several hundred μm to several mm can be formed by screen printing.
In step (2) or (ii), it is heated in an open / closed or continuous oven to make it a B stage, that is, in a non-fluid state, in step (iii), a dicer is used, and in step (3) or (iv) A chip is mounted via a resin bump with a die bonder, and in step (4) or (v), the adhesive composition is cured in an open / close or continuous oven. Hereinafter, each step will be described in detail.
個片化法
ウエハーの切断(ダイシング)は通常ダイヤモンドブレードを高速回転させることでウエハーを切削するダイシングと、レーザーによるレーザーダイシングがあり、用途に応じて適宜選択される。
Separation method Wafer cutting (dicing) usually includes dicing for cutting a wafer by rotating a diamond blade at high speed and laser dicing using a laser, and is appropriately selected according to the application.
フリップチップ接続条件
フリップチップ接続条件にはプレヒートの温度、時間、フリップチップ接続時のチップ及び基板の温度、時間、圧力等がある。プレヒートの目的はフリップチップ或いは基板に塗布された樹脂組成物と半導体チップの密着性向上である。プレヒートの温度は50℃〜150℃で10分〜2秒加熱することが望ましい。またフリップチップ接続の温度は半導体チップが25℃〜250℃、基板が25℃〜200℃、時間が0.1秒〜10秒、圧力が0.01MPa〜10MPaであることが望ましい。
Flip chip connection conditions Flip chip connection conditions include preheat temperature and time, chip and substrate temperature, time, and pressure during flip chip connection. The purpose of the preheating is to improve the adhesion between the flip chip or the resin composition applied to the substrate and the semiconductor chip. The preheating temperature is desirably 50 ° C. to 150 ° C. for 10 minutes to 2 seconds. The flip-chip connection temperature is preferably 25 ° C. to 250 ° C. for the semiconductor chip, 25 ° C. to 200 ° C. for the substrate, 0.1 seconds to 10 seconds for the time, and 0.01 MPa to 10 MPa for the pressure.
硬化条件
樹脂組成物の典型的な硬化条件は、100℃〜200℃の温度で、8時間〜1時間である。後続の、半導体装置の封止工程において、硬化を同時に行ってもよい。
Curing conditions Typical curing conditions for the resin composition are 8 hours to 1 hour at a temperature of 100C to 200C. In the subsequent step of sealing the semiconductor device, curing may be performed simultaneously.
実施例
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例1〜5、比較例1及び2
表1に示す各成分を、25℃のプラネタリーミキサーで混合し、25℃の3本ロールを通過させた後、25℃においてプラネタリーミキサーで再度混合して、各組成物を調製した。各組成物について、後述の(a)〜(d)の諸試験を行った。結果を、表1に示す。なお、試験(b)〜(d)において、各組成物を、125℃で1時間加熱後165℃で2時間加熱して硬化させた。
Examples Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples.
Examples 1-5, Comparative Examples 1 and 2
Each component shown in Table 1 was mixed with a planetary mixer at 25 ° C., passed through three rolls at 25 ° C., and then mixed again at 25 ° C. with a planetary mixer to prepare each composition. Each composition was subjected to the following tests (a) to (d). The results are shown in Table 1. In the tests (b) to (d), each composition was heated at 125 ° C. for 1 hour and then heated at 165 ° C. for 2 hours to be cured.
使用樹脂等
(A)エポキシ樹脂
エポキシ樹脂(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量180、日本化薬社製RE310S)
シリコーン変性エポキシ樹脂(合成例1)
(B)硬化剤
硬化剤(フェノールノボラック、当量110、明和化成製DL92)
シリコーン変性フェノール樹脂硬化剤(合成例2)
(C)硬化促進剤
硬化促進剤(テトラフェニルホスフィン・テトラフェニルボレート、北興化学製TPP-K)
(D)導電性フィラー
銀粉f(フレーク粉、平均粒径2.5μm、最大粒径14μm、福田金属箔粉工業製Ag C-239)
(E)熱可塑性樹脂粒子
粒子状熱可塑性樹脂(ポリメタクリル酸メチル製、数平均分子量50,000、重量平均分子量150,000、平均粒径1ミクロン、最大粒径3ミクロン)
(F)希釈剤
カルビトールアセテート
接着助剤 KBM−403(信越化学工業(株)製)
Resin used, etc. (A) Epoxy resin Epoxy resin (bisphenol A type epoxy resin, epoxy equivalent 180, Nippon Kayaku Co., Ltd. RE310S)
Silicone-modified epoxy resin (Synthesis example 1)
(B) Curing agent curing agent (phenol novolak, equivalent 110, Meiwa Kasei DL92)
Silicone-modified phenolic resin curing agent (Synthesis Example 2)
(C) Curing accelerator Curing accelerator (tetraphenylphosphine / tetraphenylborate, TPP-K manufactured by Hokuko Chemical)
(D) Conductive filler silver powder f (flake powder, average particle size 2.5 μm, maximum particle size 14 μm, Fukuda Metal Foil Powder Industry Ag C-239)
(E) Thermoplastic resin particulate thermoplastic resin (manufactured by polymethyl methacrylate, number average molecular weight 50,000, weight average molecular weight 150,000,
(F) Diluent carbitol acetate adhesion aid KBM-403 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
合成例1:シリコーン変性エポキシ樹脂の合成
攪拌羽、滴下漏斗、温度計、エステルアダプターと環流管を取り付けたフラスコに、式(12)のエポキシ樹脂42.0g(0.10mol)とトルエン168.0gを入れ、130℃/2時間で共沸脱水を行った。これを100℃に冷却し、触媒(信越化学製CAT−PL−50T)0.5gを滴下し、直ちに式(14)のオルガノポリシロキサン36.3g(0.05mol)とトルエン145.2gの混合物を30分程度で滴下し、更に100℃/6時間で熟成した。これからトルエンを除去し、黄色透明液体(η=5Pa・s/25℃、エポキシ当量400、オルガノポリシロキサン含有量46.4質量%)を得た。
Synthesis Example 1: Synthesis of silicone-modified epoxy resin 42.0 g (0.10 mol) of epoxy resin of formula (12) and 168.0 g of toluene were placed in a flask equipped with a stirring blade, a dropping funnel, a thermometer, an ester adapter and a reflux tube. And azeotropic dehydration was performed at 130 ° C./2 hours. This was cooled to 100 ° C., 0.5 g of a catalyst (CAT-PL-50T manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was dropped, and immediately a mixture of 36.3 g (0.05 mol) of organopolysiloxane of formula (14) and 145.2 g of toluene. Was added dropwise in about 30 minutes and further aged at 100 ° C./6 hours. From this, toluene was removed to obtain a yellow transparent liquid (η = 5 Pa · s / 25 ° C., epoxy equivalent 400, organopolysiloxane content 46.4% by mass).
合成例2:シリコーン変性フェノール樹脂の合成
攪拌羽、滴下漏斗、温度計、エステルアダプターと環流管を取り付けたフラスコに、式(13)のフェノール樹脂30.8g(0.10mol)とトルエン123.2gを入れ、130℃/2時間で共沸脱水を行った。これを100℃に冷却し、触媒(信越化学製CAT−PL−50T)0.5gを滴下し、直ちに式(14)のオルガノポリシロキサン36.3g(0.05mol)とトルエン145.2gの混合物を30分程度で滴下し、更に100℃/6時間で熟成した。これからトルエンを除去し、褐色透明液体(η=20Pa・s/25℃、フェノール当量340、オルガノポリシロキサン含有量54.1質量%)を得た。
試験方法
(a)粘度
各組成物について、JIS Z−8803に準じ、E型粘度計(HBDV−III、ブルックフィールド社製)を用いて、測定温度25℃、ずり速度2.00(sec−1)、回転開始後2分における粘度を測定した。
Test method
(A) Viscosity For each composition, according to JIS Z-8803, using an E-type viscometer (HBDV-III, manufactured by Brookfield), measurement temperature 25 ° C., shear rate 2.00 (sec −1 ), The viscosity at 2 minutes after the start of rotation was measured.
(b)硬化物の体積抵抗率
日本ゴム協会標準規(SRIS) 2301に基づき、各組成物の硬化物について、測定温度25℃における、体積抵抗率を測定した。
(B) Volume resistivity of cured product Based on the Japan Rubber Association Standard (SRIS) 2301, the volume resistivity at a measurement temperature of 25C was measured for the cured product of each composition.
(c)硬化物の引張弾性率
JIS K 7113に基づき、各組成物の硬化物について、測定温度25℃における引張弾性率を測定した。
(C) Tensile modulus of cured product Based on JIS K 7113, the cured product of each composition was measured for tensile modulus at a measurement temperature of 25 ° C.
(d)硬化物の引張破壊伸び
JIS K 7113に基づき、各組成物の硬化物について、測定温度25℃における引張破壊伸びを測定した。
(e)温度サイクル試験
実施例1の組成物と、比較例1の組成物を夫々用いて、図1に示すような試験片各20個を作成し、作成直後と、温度サイクル試験後に超音波観察(SAT)を行い、クラック等が見られた試験片の数を数えた。
試験片の作成方法は以下の通りである:
半導体ウェハー(200mmφ、200ミクロン厚)の電極パッド上に各組成物をスクリーン印刷して、樹脂バンプを形成した。該バンプを100℃、10分加熱して、B−ステージ化した。次いで、半導体ウェハーをダイサーにより、ダイシングし、バンプを1600個備えた15mm×15mmの半導体チップを得た。
得られたチップを、BT基板(200ミクロン厚、35mm×35mm)上に、150℃(チップ)/100℃(基板)/1Mpa/1秒でボンディングした。次いで、チップと基板の間にアンダーフィル剤(SMC378S(信越化学工業(株)製))をディスペンスし、150℃で2時間加熱して、樹脂バンプとアンダーフィル剤をCステージ化した。
得られたチップ各20個を温度サイクル試験機にて、−55℃/30分維持+(−55℃から125℃へ)/5分+125℃/30分維持+(125℃から−55℃へ)/5分を1サイクルとし、全部で1000サイクルの温度試験に付した。
(D) Tensile Breaking Elongation of Cured Product Based on JIS K 7113, the tensile breaking elongation at a measurement temperature of 25 ° C. was measured for the cured product of each composition.
(E) Temperature cycle test Using the composition of Example 1 and the composition of Comparative Example 1 respectively, 20 test pieces as shown in FIG. 1 were prepared. Observation (SAT) was performed, and the number of test pieces in which cracks or the like were observed was counted.
The method of making the specimen is as follows:
Each composition was screen printed on an electrode pad of a semiconductor wafer (200 mmφ, 200 μm thick) to form resin bumps. The bump was heated at 100 ° C. for 10 minutes to form a B-stage. Next, the semiconductor wafer was diced with a dicer to obtain a 15 mm × 15 mm semiconductor chip having 1600 bumps.
The obtained chip was bonded onto a BT substrate (thickness of 200 microns, 35 mm × 35 mm) at 150 ° C. (chip) / 100 ° C. (substrate) / 1 Mpa / 1 second. Next, an underfill agent (SMC378S (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)) was dispensed between the chip and the substrate, and heated at 150 ° C. for 2 hours to make the resin bump and the underfill agent C-staged.
20 chips obtained were each maintained at −55 ° C./30 minutes + (from −55 ° C. to 125 ° C.) / 5 minutes + 125 ° C./30 minutes maintained + (from 125 ° C. to −55 ° C.) in a temperature cycle tester ) / 5 minutes as one cycle, and subjected to a temperature test of 1000 cycles in total.
表1に示すように、本発明の実施例の組成物は、導電性に優れた接続を形成する。また、低弾性率で伸びも十分であることから耐熱衝撃性に強く、特に、アンダーフィル剤を併用することによって、耐熱衝撃性の優れた装置を構成することができる。比較例1の組成物は、シリコーン変性樹脂を欠くため、その硬化物の弾性率が高く、伸びも不十分である。また、比較例2は熱可塑性樹脂粒子を欠き、Bステージ化はエポキシ樹脂をある程度硬化させて行うが、硬化の程度を制御することが困難であった。 As shown in Table 1, the compositions of the examples of the present invention form connections with excellent electrical conductivity. In addition, since it has a low elastic modulus and sufficient elongation, it is highly resistant to thermal shock. In particular, by using an underfill agent in combination, an apparatus having excellent thermal shock resistance can be constructed. Since the composition of Comparative Example 1 lacks a silicone-modified resin, the cured product has a high elastic modulus and insufficient elongation. Further, Comparative Example 2 lacks thermoplastic resin particles, and the B-stage is performed by curing the epoxy resin to some extent, but it is difficult to control the degree of curing.
本発明の組成物は、B−ステージ化の制御が容易で、耐熱衝撃性に優れた導電性接続を形成することができるため、小型化が要求される半導体装置の製造に好適である。 The composition of the present invention is suitable for the manufacture of a semiconductor device that is required to be miniaturized because it is easy to control the B-stage and can form a conductive connection excellent in thermal shock resistance.
1 半導体チップ
2 樹脂バンプ
3 アンダーフィル剤
4 基板
1 Semiconductor chip 2 Resin bump 3
Claims (6)
(i)該樹脂バンプ用組成物を、シリコンウエハーの電極パッド上に印刷してバンプを形成する工程、
(ii)60℃から200℃で、3時間から1分間加熱することにより、前記バンプをBステージ化する工程、
(iii)前記バンプを備えたシリコンウエハーを複数の個片に切断する工程、
(iv)前記個片を、前記バンプを介してフリップチップ接続する工程、及び
(v)前記バンプを熱硬化させる工程、
前記樹脂バンプ用組成物が、
(A)エポキシ樹脂 100質量部
(B)硬化剤 成分(A)中のエポキシ基1当量に対する該成分(B)中の、エポキシ基と反応性の基の量が0.8〜1.25当量となる量
(C)硬化促進剤 成分(A)と成分(B)の合計100質量部に対して0.1〜10質量部
(D)導電性フィラー 成分(A)と成分(B)の合計100質量部に対して400〜2000質量部、及び
(E)25℃において固体状の熱可塑性樹脂の粒子 成分(A)と成分(B)の合計100質量部に対して5〜50質量部、
を含み、成分(A)及び成分(B)の少なくともいずれかが、シリコーン変性樹脂を含み、熱可塑性樹脂の粒子が最大粒径10μm以下及び平均粒径0.1〜5μmを有する、方法。 Comprising the step of following (i) ~ (v), a method of manufacturing a semiconductor device using a tree fat bump composition,
(I) a step of printing the resin bump composition on an electrode pad of a silicon wafer to form a bump;
(Ii) B-stage the bump by heating at 60 to 200 ° C. for 3 to 1 minute;
(Iii) cutting the silicon wafer provided with the bumps into a plurality of pieces;
(Iv) a step of flip-chip connecting the individual pieces via the bumps, and (v) a step of thermosetting the bumps ;
The resin bump composition is
(A) Epoxy resin 100 parts by mass
(B) Curing agent The amount of the epoxy group and reactive group in the component (B) relative to 1 equivalent of the epoxy group in the component (A) is 0.8 to 1.25 equivalents.
(C) Curing accelerator 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of component (A) and component (B)
(D) Conductive filler 400 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of component (A) and component (B), and
(E) particles of thermoplastic resin solid at 25 ° C. 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of component (A) and component (B),
And at least one of component (A) and component (B) contains a silicone-modified resin, and the thermoplastic resin particles have a maximum particle size of 10 μm or less and an average particle size of 0.1 to 5 μm.
(1)該樹脂バンプ用組成物を、基板上の電極パッド上に印刷してバンプを形成する工程、
(2)60℃から200℃で、3時間から1分間加熱することにより、前記バンプをBステージ化する工程、
(3)前記バンプを備えた基板上に、前記バンプを介してシリコンチップをフリップチップ接続する工程、及び
(4)前記バンプを熱硬化させる工程、
前記樹脂バンプ用組成物が、
(A)エポキシ樹脂 100質量部
(B)硬化剤 成分(A)中のエポキシ基1当量に対する該成分(B)中の、エポキシ基と反応性の基の量が0.8〜1.25当量となる量
(C)硬化促進剤 成分(A)と成分(B)の合計100質量部に対して0.1〜10質量部
(D)導電性フィラー 成分(A)と成分(B)の合計100質量部に対して400〜2000質量部、及び
(E)25℃において固体状の熱可塑性樹脂の粒子 成分(A)と成分(B)の合計100質量部に対して5〜50質量部、
を含み、成分(A)及び成分(B)の少なくともいずれかが、シリコーン変性樹脂を含み、熱可塑性樹脂の粒子が最大粒径10μm以下及び平均粒径0.1〜5μmを有する、方法。 Comprising the following steps (1) to (4), a method of manufacturing a semiconductor device using a tree fat bump composition,
(1) A step of printing the resin bump composition on an electrode pad on a substrate to form a bump;
(2) Bumping the bumps by heating at 60 to 200 ° C. for 3 to 1 minute;
(3) a step of flip-chip connecting a silicon chip via the bump on the substrate provided with the bump, and (4) a step of thermosetting the bump .
The resin bump composition is
(A) Epoxy resin 100 parts by mass
(B) Curing agent The amount of the epoxy group and reactive group in the component (B) relative to 1 equivalent of the epoxy group in the component (A) is 0.8 to 1.25 equivalents.
(C) Curing accelerator 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of component (A) and component (B)
(D) Conductive filler 400 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of component (A) and component (B), and
(E) particles of thermoplastic resin solid at 25 ° C. 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of component (A) and component (B),
And at least one of component (A) and component (B) contains a silicone-modified resin, and the thermoplastic resin particles have a maximum particle size of 10 μm or less and an average particle size of 0.1 to 5 μm.
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