JP3959364B2 - Semiconductor mounting method and resin sealing material used in the method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体の実装方法および該方法に用いる樹脂封止材料、更に詳しくは、いわゆる圧接型の実装方法において加熱処理による、有機樹脂系配線基板からの揮散ガスによる該基板と樹脂封止材料の接着界面乃至樹脂封止材料におけるボイド発生を防止もしくは抑制することを目的とした実装方法、並びに該方法によって得られる半導体実装装置および該方法に用いるガス捕捉剤を含有する樹脂封止材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体実装の技術革新は目覚ましく、小型コンパクト化、高密度化、高機能化、大容量化、高信頼化、軽量化、低コスト化が図られている。
従来より行なわれてきた半導体の実装方法は、配線基板上に半導体素子または電子部品をフェースダウン方式で配し、両部材の電極を鉛合金半田、銀合金半田、金合金バンプまたは導電性接着剤などを用いて電気接続した後、両部材の接合間隙部にアンダーフィル材を注入し、加熱処理で熱硬化させることによって実施されている。ここで、アンダーフィル材は、両部材の電極面の保護や接合強度の向上を図り、両部材の熱膨張率の差異に基づく熱サイクル時の伸縮変化による電極の接合不良の発生を抑制し、熱疲労寿命など信頼性の向上に寄与する。
【０００３】
しかし、この実装方法では、両部材の接合間隙が狭いため、アンダーフィル材の注入に時間を要し、しかも注入が全体に行渡らずに気泡を巻込むなどの問題があった。
この問題は、近時の小型コンパクト化の傾向により、導体回路の繊細化の方向、かつ上記接合間隙が極小化しつつあり、これに伴なってますます深刻化の状況にあった。さらに、上記電極の電気接続とアンダーフィル材の加熱硬化に、それぞれ加熱工程が必要であった。
【０００４】
そこで、かかる注入型に代わる方法として、配線基板の導体回路を形成した表面に、加熱硬化型樹脂封止材料を塗布した後、半導体素子または電子部品をフェースダウン方式で圧接し、かつ加熱処理に付して、上記配線基板の電極と半導体素子または電子部品の電極の電気接続と、上記樹脂封止材料の加熱硬化を同時に行なう、いわゆる圧接型の実装方法の検討がなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この圧接型の実装方法において、有機樹脂系の配線基板を用いた場合、上記加熱処理によって、かかる有機樹脂系配線基板から多量のガス（主に水蒸気を含む）が揮散し、これによって樹脂封止材料が発泡し、該配線基板と樹脂封止材料との接着界面乃至樹脂封止材料にフクレ、気泡、発泡等（これらを合せて、ボイドと称す）が発生することが少なくなく、このため、電気回路の欠損あるいは導体回路の欠損などが起こり、熱疲労寿命など信頼性に問題があった。
なお、従来の注入型では、電気接続時の加熱処理で、配線基板が加熱乾燥され、この時に前記配線基板からガスが揮散するので、上述のようなガス揮散は回避されるものと思われる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記圧接型の実装方法において有機樹脂系配線基板を用いた場合のボイド発生を防止もしくは抑制すべきため鋭意検討を進めたところ、熱硬化型樹脂封止材料にガス捕捉剤（たとえば水蒸気捕捉剤）を加えておけば、所期目的が達成しうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、有機樹脂系配線基板の導体回路を形成した表面に、ガス捕捉剤を含有する加熱硬化型樹脂封止材料を塗布した後、半導体素子または電子部品をフェースダウン方式で圧接し、かつ加熱処理に付して、上記有機樹脂系配線基板の電極と半導体素子または電子部品の電極の電気接続と、上記樹脂封止材料の加熱硬化を同時に行なうことを特徴とする半導体の実装方法；
該実装方法によって得られる、有機樹脂系配線基板、半導体素子または電子部品、および両部材の間隙に介在されるガス捕捉剤を含有する加熱硬化型樹脂封止材料から成ることを特徴とする半導体実装装置；
該実装方法に用いる、エポキシ樹脂、硬化剤およびガス捕捉剤から成る加熱硬化型樹脂封止材料；および
有機樹脂系配線基板の導体回路を形成した表面に、加熱硬化型樹脂封止材料を塗布した後、半導体素子または電子部品をフェースダウン方式で圧接し、かつ加熱処理に付して、上記有機樹脂系配線基板の電極と半導体素子または電子部品の電極の電気接続と、上記樹脂封止材料の加熱硬化を同時に行なう半導体の実装方法において、上記樹脂封止材料にガス捕捉剤を加えておくことにより、加熱処理によって有機樹脂系配線基板から揮散するガスを捕捉することにより、該基板と樹脂封止材料の接着界面乃至樹脂封止材料におけるボイド発生を防止することを特徴とする半導体実装方法およびボイド発生の防止方法を提供するものである。
【０００８】
本発明における有機樹脂系配線基板は一般に、水分（湿分）や低分子の揮発成分が存在および／または吸着しており、前述の通り、電気接続や加熱硬化時の加熱処理で、特に１２０℃以上になったとき多量のガス（主に水蒸気を含む）を揮散する。
かかる配線基板としては、たとえばガラス繊維織布または不織布にエポキシ樹脂、ポリイミド、ポリエステル、アクリロニトリル−ブタジェン−スチレン共重合体、フェノール樹脂等を含浸せしめ、適当厚みに積層し、表面に導体回路を形成したものが使用されてよい。特に一般汎用的な用途には、ガラスエポキシ基板が多用される。
【０００９】
本発明で用いる、ガス捕捉剤を含有する加熱硬化型樹脂封止材料（以下、当該封止材料と称す）は、エポキシ樹脂、硬化剤およびガス捕捉剤で構成される。
上記エポキシ樹脂としては、通常のたとえばビスフェノール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、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、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、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジェン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂等、さらに各種変性エポキシ樹脂、たとえば植物油変性エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂、ダイマー酸変性エポキシ樹脂等が挙げられ、これらの１種または２種以上の混合物を適量範囲で使用する。
【００１０】
上記硬化剤としては、たとえばメチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、トリアルキル系無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ドデシルコハク酸、無水メチルナジック酸、無水マレイン酸、無水ピロメリット酸、無水クロレンディック酸などの酸無水物；
フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジェン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂などのフェノール樹脂類；
【００１１】
アミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルスルフィド、フェニレンジアミン、トルイレンジアミン、メタキシレンジアミン、メタアミノベンジルアミン、ベンジジン、ルコロフェニレンジアミン、ビスジアミノフェニルスルホン、ジアミノピリジン、イソフタル酸ジヒドラジドなどの芳香族ポリアミン；
ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、ジエチレンテトラミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジブチルアミノプロピルアミン、ヘキサメチレンジアミン、アミノエチルピペラジン、ビスアミノプロピルピペラジン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ビスヘキサメチレントリアミン、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、ジシアンジアミドなどの脂肪族ポリアミン；
【００１２】
アジピン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、ブタンテトラカルボン酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、マレイン酸、ドデセニルコハク酸、クロレンデック酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、ピロメリット酸、トリメリット酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、アゼライン酸、イカホロン酸、９，１０−エポキシステアリン酸、カンホロン酸、グルタル酸、シクロプロパンジカルボン酸、シクロペンタンジカルボン酸、シトラコン酸、ジメチルコハク酸、フェニルコハク酸、ジメトキシフタル酸、シュウ酸、スベリン酸、テトラメチルコハク酸、ナフタレンジカルボン酸、１，２，３−プロパントリカルボン酸、マロン酸、メサコン酸、メソシュウ酸、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、５−（２，５−ジオキソテトラヒドロキシフリル）−３−メチル−３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸、メチルナジック酸、３，３’，４，４’−テトラカルボキシベンゾフェノン、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ジメチルシラン、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸、ビス（エキソ−ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，３−ジカルボン酸）スルホン、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，３−ビス（２−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル）ベンゼンビス（トリメリット酸）、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、２，３，３’，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、２，３，６，７−テトラカルボキシナフタレン、２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸、ベンゼン−１，２，３，４−テトラカルボン酸、２，６−ジクロルナフタレン−１，４，５，８−テトラカルボン酸、ピロリジン−２，３，４，５−テトラカルボン酸などのポリカルボン酸化合物等
が挙げられ、これらの１種または２種以上の混合物を適量範囲で使用する。
【００１３】
さらに、必要に応じて硬化促進触媒として、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１）’］−エチル−Ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１）’］−エチル−Ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１）’］−エチル−Ｓ−トリアジンイソシアヌール酸付加物、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、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−アリール−４，５−ジフェニルイミダゾール、２，４，５−トリフェニルイミダゾール等を適量配合してもよい。
【００１４】
上記ガス捕捉剤は、有機樹脂系配線基板から揮散するガス成分を捕捉しうるものであって、特に該ガス成分に主として含まれる水蒸気の捕捉剤、具体的には、水分子と反応する化合物、たとえばケチミン化合物、アルコキシシリル基含有ケチミン化合物、アルコキシシラン化合物、金属酸化物、無水硫酸金属塩および金属アルコキシド化合物が挙げられ、これらの群から選ばれる１種または２種以上の混合物を使用する。使用量は通常、当該封止材料全量中０．０５〜１０％（重量％、以下同様）、好ましくは０．１〜５％の範囲で選定すればよい。０．０５％未満では、ガスを十分には捕捉することができず、この結果ボイド発生の開始温度が高くならず、また１０％を越えると、加熱処理中の硬化挙動に影響したり、物性上脆弱になる傾向にある。
【００１５】
上記ケチミン化合物は一般に、ＮＨ２もしくはＮＨ基含有アミノ化合物に対しほぼ当量乃至過剰量のカルボニル化合物またはアルデヒド化合物を適当な有機溶媒（トルエン、キシレンなど）中、吸水剤の存在下または加熱還流下で脱水縮合反応させることによって製造され、水分の存在下で水を捕捉して加水分解し、該加水分解によって生成するアミノ化合物のＮＨ２もしくはＮＨ基は、該封止材料中のエポキシ樹脂と反応を起こし、硬化機能を付加したり、硬化反応を促進する。
【００１６】
上記アミノ化合物としては、たとえばメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、２−アミノ−２−メチルプロパノール、エチレンジアミン、ジアミノプロパン、ジアミノヘキサン、ジアミノオクタン、ジアミノシクロヘキサン、ダイマー酸アミド、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アミノエチル）エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アミノプロピル）エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルジアミノプロパン、ジシアンジアミド、１，２，３−トリアミノプロパン、１，２，３−トリアミノ−２−メチルプロパン、１，３−ジアミノ−２−アミノメチルプロパン、１，２−ジアミノ−２−アミノメチルブタン、１，３−ジアミノ−２−アミノメチルプロパン、１，２−ジアミノ−２−アミノメチルブタン、１，３−ジアミノ−２−メチル−２−アミノメチルプロパン、トリス（２−アミノエチル）エタン、トリス（６−アミノヘキシル）イソシアヌレート、１，３−ジアミノ−２−メチルアミノプロパン、２−アミノ−１，３−ビス（イソプロピルアミノ）−２−メチルプロパン、２−アミノ−１−イソプロピルアミノ−２−イソプロピルアミノメチルブタン、テトラキス（アミノメチル）メタン、テトラキス（メチルアミノメチル）メタン、テトラキス（２−アミノエチルアミノメチル）メタン、１，１，１−トリス（２−アミノエチルアミノメチル）エタン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ヘキサエチレンオクタミン、ノナエチレンデカミン、１，３−ビス（２−アミノエチル）プロパン、トリエチレン−ビス（トリメチレン）ヘキサミン、ビス（３−アミノプロピル）アミン、１，３−ビス（３−アミノプロピルアミノ）プロパン、スペルミジン、ホモスペルルミジン、Ｎ−（４−アミノブチル）カダベリン、ビス（５−アミノペンチル）アミン、スペルミン、１，６−ビス（２−アミノエチルアミノ）ヘキサン、１，１０−ビス（２−アミノエチルアミノ）デカン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、チオモルホリン、リジン、オルニチン、アルギニン、アニリン、ジフェニルアミン、ベンジルアミン、ピロール、イミダゾール、トリアゾール、（メタ）アクリル酸モノヒドラジド、２−アミノエチル（メタ）アクリレート、アリルアミン、Ｎ−メチルアリルアミン、ジアリルアミン、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド等、さらに、前記硬化剤として例示した芳香族ポリアミンや脂肪族ポリアミンが挙げられる。
【００１７】
なお、上記脱水縮合反応でアミノ化合物として、アミノアルコキシシラン化合物、たとえばアミノメチルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）アミノメチルトリメトキシシラン、アミノメチルジエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）アミノメチルトリブトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノイソブチルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、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−（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−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、Ｎ−ビス（β−ヒドロキシエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノ−β−メチルプロピルトリメトキシシラン等を用いれば、アルコキシシリル基含有ケチミン化合物が得られる。
ここで、アミノアルコキシシラン化合物の他の例として、上記アミノアルコキシシラン化合物と後述のエポキシアルコキシシラン化合物やメルカプトアルコキシシラン化合物の反応生成物（但し、アルコキシ基とＮＨ２もしくはＮＨ基を含有する場合）も好適に使用することもできる。
このようにして得られるアルコキシシリル基含有ケチミン化合物は、加水分解性のアルコキシ基とケチミン基を有することから、水分捕捉の点でより有利である。
【００１８】
上記カルボニル化合物としては、たとえばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、ジブチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、トリメチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、トリメチルシクロヘキサノン、アセトニルアセトン、アセチルアセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸メチルエチル、ジベンゾインメタン、アセトフェノン、プロピオフェノン、ベンゾフェノン等が挙げられ；
また上記アルデヒド化合物としては、たとえばアセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、イソブチルアルデヒド、オクチルアルデヒド、エチルヘキシルアルデヒド、グリオキサール、ベンズアルデヒド、トルアルデヒド、エチルベンズアルデヒド、プロピルベンズアルデヒド、ブチルベンズアルデヒド、ジメチルベンズアルデヒド、トリメチルベンズアルデヒド、アニスアルデヒド、エトキシベンズアルデヒド等が挙げられる。
かかるカルボニル化合物あるいはアルデヒド化合物にあって、ケチミン化合物の加水分解後に加熱条件下で揮発しないことが望ましく、この点で、沸点１５０℃以上、好ましくは２００℃以上のものが望ましい。
【００１９】
上記アルコキシシラン化合物としては、たとえばγ−グリシドキシプロピルジメチルエトキシシラン、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、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルメチルジメトキシシランなどのエポキシアルコキシシラン化合物；γ−メルカプト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、β−メルカプトエチルトリメトキシシランなどのメルカプトアルコキシシラン化合物；ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシランなどのビニルアルコキシシラン化合物等が挙げられる。
かかるアルコキシシラン化合物は、加水分解性のアルコキシ基を有することから、水蒸気捕捉剤として機能することができる。なお、該化合物に含まれるアルコキシシリル基は、基板に対する接着性の向上効果もある。
【００２０】
上記金属酸化物としては、たとえば酸化カルシウム、酸化リン、酸化ホウ素、シリカ、さらに合成シリカ、活性アルミナ、ゼオライト等が挙げられ、また上記無水硫酸金属塩としては、たとえば無水硫酸マグネシウム、無水硫酸カルシウム等が挙げられる。
【００２１】
上記金属アルコキシド化合物としては、たとえばアルミニウムイソプロピレート、アルミニウム−sec−ブチレート、テトライソプロピルチタネート、テトラ−ｎ−ブチルチタネート、ジルコニウム−ｎ−ブチレート、ジルコニウム−エチルシリケートなどが挙げられる。さらにオルトギ酸メチル、オルトギ酸エチル、ジメトキシプロパン等も用いることができる。
【００２２】
かかるエポキシ樹脂、硬化剤およびガス捕捉剤以外に、必要に応じて通常の添加剤、たとえば反応性希釈剤（ブチルグリシジルエーテル、Ｎ，Ｎ’−ジグリシジル−ｏ−トルイジン、フェニルグリシジルエーテル、スチレンオキサイド、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコ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など）、非反応性希釈剤（ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチルアジペート、石油系溶剤など）等を適量配合されてよい。
また必要に応じて、通常の無機質充填剤（溶融シリカ、結晶シリカ、球状シリカ、アルミナ、ボロンナイトライド、窒化アルミニウム、窒化珪素、マグネシア、マグネシウムシリケート、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウムなど）、消泡剤、レベリング剤、染料、顔料、防錆剤等を適量加えてもよい。
さらにまた、有機有機樹脂系配線基板に対する接着性、流動性を向上させるためにオルガノシリコーン化合物、たとえば上述のアミノアルコキシシラン化合物、エポキシアルコキシシラン化合物、メルカプトアルコキシシラン化合物、ビニルアルコキシシラン化合物や、その他末端シラノール基含有オルガノポリシリコーン、ポリエーテル変成シリコーン等を用いることもできるが、樹脂封止材料の放置安定性などを損なわない範囲で用いる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る半導体の実装方法は、上述の有機樹脂系配線基板（以下、単に基板と称す）および当該封止材料を用い、以下の手順に従って実施することができる。
先ず、半導体素子または電子部品の電極に、たとえば鉛合金半田や銀合金半田による電気接続部分を形成する。
一方、基板の導体回路を形成した表面に、当該封止材料を塗布する。塗布は、液体精密定量吐出装置を用いて微量塗布とする。この場合、半導体素子または電子部品の電極面にも微量塗布してもよい。
この状態で、塗布した基板の電極に対して、半導体素子または電子部品をその電極が所定位置となるようフェースダウン方式で圧接し、位置合せをする。
【００２４】
次いで両部材の電極の電気接続には、たとえば鉛合金半田の場合、数十秒から数分間を要して１８０〜２５０℃の半田温度に加熱昇温させる条件下において、はんだ付けによる電気接続を行い、同時に当該封止材料を加熱硬化させる。急速加熱によるため１００℃以上になったとき、特に約１２０℃前後で急激に基板からガス（水蒸気）が揮散するが、このガスは当該封止材料中のガス捕捉剤によって取込まれ、基板と当該封止材料の接着界面乃至当該封止材料のボイド発生が防止もしくは抑制される。
このようにして、基板、半導体素子または電子部品および両部材の間隙に介在される当該封止材料から成る、電気回路の欠損や回路基板の欠損のない信頼性の高い半導体実装装置が得られる。
【００２５】
なお、かかる半導体実装装置は、たとえばＢＧＡ（ball grid array）、ＣＳＰ（chip size package）、ＦＣ（flip chip）、ＬＧＡ（land grip array）、ＳＯＮ（small outline nonleaded package）、ＱＦＮ（quad flat nonleaded package）、ＢＣＣ（bump chip carrier package）等に適用される。
【００２６】
【実施例】
次に実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
実施例１
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ(株)製「エピコート８２８」）１００部（重量部、以下同様）に、硬化剤として無水メチルハイミック酸３０部とコハク酸３０部、およびガス捕捉剤としてアルコキシシリル基含有ケチミン化合物０．５部を加え、混合して加熱硬化型樹脂封止材料を得る。
【００２７】
実施例２（参考例）
実施例１において、ガス捕捉剤として酸化ホウ素３部を用いる以外は、同様にして加熱硬化型樹脂封止材料を得る。
比較例１
実施例１において、ガス捕捉剤を省略する以外は、同様にして加熱硬化型樹脂封止材料を得る。
【００２８】
ボイド発生の評価方法
１２ｍｍ四角形体の半導体素子の面に対向する、有機樹脂系配線基板の導体回路を形成した部分に、実施例１，２または比較例１の樹脂封止材料０．１ｇを塗布し、これに半導体素子を圧接した状態で、約２４０秒間を要して最高温度２５０℃となるように加熱せしめ、両部材の電極の電気接続と同時に樹脂封止材料の加熱硬化を行い、圧接界面または樹脂封止材料のボイド発生の有無、及び電気接続の状態を電気抵抗で観察する。
【００２９】
評価結果
実施例１：約１２０℃ではボイド発生が目視で観察されなかった。しかし、１４５℃の加熱温度でボイドの発生が観察された。そして、最高温度２５０℃に加熱硬化せしめた後、電気接続試験では一部ショートしていた。
実施例２：約１２０℃で樹脂封止材料の表面にはボイドが発生しなかったが、１７０℃でボイドが観察され、しかし電気接続試験ではショート現象は見られなかった。硬化した樹脂封止材料にボイド発生はあるが、小さいボイドであり、導体回路に対する影響はなかった。
これに対し、比較例１では、１２０℃で著しくボイドが発生し、また導体回路をショートさせ、大きいボイドが発生した。
【００３０】
【発明の効果】
以上の結果から、ガス捕捉剤を省略した比較例１に比し、実施例１，２では樹脂封止材料のボイドの発生温度の上昇が観察され、基板からの揮散ガスの取込みによって、ボイド発生の防止もしくは抑制が認められる。
本発明の主たる態様および好ましい態様は、以下を包含する。
〔１〕 有機樹脂系配線基板の導体回路を形成した表面に、ガス捕捉剤を含有する加熱硬化型樹脂封止材料を塗布した後、半導体素子または電子部品をフェースダウン方式で圧接し、かつ加熱処理に付して、上記有機樹脂系配線基板の電極と半導体素子または電子部品の電極の電気接続と、上記樹脂封止材料の加熱硬化を同時に行なうことを特徴とする半導体の実装方法。
〔２〕 両電極の電気接続を、鉛合金半田または銀合金半田のはんだ付けで行なう上記〔１〕に記載の実装方法。
〔３〕 ガス捕捉剤を含有する加熱硬化型樹脂封止材料が、エポキシ樹脂、硬化剤およびガス捕捉剤から成る上記〔１〕または〔２〕に記載の実装方法。
〔４〕 加熱硬化型樹脂封止材料が、ガス捕捉剤０．０５〜１０重量％を含有する上記〔１〕乃至〔３〕のいずれか１つに記載の実装方法。
〔５〕 ガス捕捉剤が水蒸気捕捉剤である上記〔１〕乃至〔４〕のいずれか１つに記載の実装方法。
〔６〕 水蒸気捕捉剤が水分子と反応する化合物である上記〔５〕に記載の実装方法。
〔７〕 水分子と反応する化合物が、ケチミン化合物、アルコキシシリル基含有ケチミン化合物、アルコキシシラン化合物、金属酸化物、無水硫酸金属塩および金属アルコキシド化合物の群から選ばれる上記〔６〕に記載の実装方法。
〔８〕 金属酸化物が酸化カルシウム、酸化リン、酸化ホウ素または酸化シリカである上記〔７〕に記載の実装方法。
〔９〕 上記〔１〕乃至〔８〕のいずれか１つに記載の実装方法によって得られる、有機樹脂系配線基板、半導体素子または電子部品、および両部材の間隙に介在されるガス捕捉剤を含有する加熱硬化型樹脂封止材料から成ることを特徴とする半導体実装装置。
〔１０〕 上記〔１〕乃至〔８〕のいずれか１つに記載の実装方法に用いる、エポキシ樹脂、硬化剤およびガス捕捉剤から成る加熱硬化型樹脂封止材料。
〔１１〕 ガス捕捉剤０．０５〜１０重量％を含有する上記〔１０〕に記載の加熱硬化型樹脂封止材料。
〔１２〕 有機樹脂系配線基板の導体回路を形成した表面に、加熱硬化型樹脂封止材料を塗布した後、半導体素子または電子部品をフェースダウン方式で圧接し、かつ加熱処理に付して、上記有機樹脂系配線基板の電極と半導体素子または電子部品の電極の電気接続と、上記樹脂封止材料の加熱硬化を同時に行なう半導体の実装方法において、上記樹脂封止材料にガス捕捉剤を加えておくことにより、加熱処理によって有機樹脂系配線基板から揮散するガスを捕捉することにより、該基板と樹脂封止材料の接着界面乃至樹脂封止材料におけるボイド発生を防止することを特徴とする半導体実装方法におけるボイド発生の防止方法。
〔１３〕 ガス捕捉剤が水蒸気捕捉剤である上記〔１２〕に記載の防止方法。
〔１４〕 水蒸気捕捉剤が水分子と反応する化合物である上記〔１３〕に記載の防止方法。
〔１５〕 水分子と反応する化合物が、ケチミン化合物、アルコキシシリル基含有ケチミン化合物、アルコキシシラン化合物、金属酸化物、無水硫酸金属塩および金属アルコキシド化合物の群から選ばれる上記〔１４〕に記載の防止方法。
〔１６〕 金属酸化物が酸化カルシウム、酸化リン、酸化ホウ素または酸化シリカである上記〔１５〕に記載の防止方法。 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor mounting method and a resin sealing material used for the method, and more specifically, the substrate and the resin sealing material by volatilization gas from an organic resin wiring board by heat treatment in a so-called pressure welding mounting method. The present invention relates to a mounting method aimed at preventing or suppressing the generation of voids in the adhesive interface or resin sealing material, a semiconductor mounting device obtained by the method, and a resin sealing material containing a gas scavenger used in the method.
[0002]
[Prior art]
The technological innovation of semiconductor mounting is remarkable, and miniaturization, compactness, high density, high functionality, large capacity, high reliability, light weight, and low cost are achieved.
Conventionally, semiconductor mounting methods include semiconductor elements or electronic components arranged on a wiring board in a face-down manner, and the electrodes of both members are lead alloy solder, silver alloy solder, gold alloy bump or conductive adhesive. After an electrical connection is made by using, for example, an underfill material is injected into the joint gap between the two members, and heat curing is performed. Here, the underfill material is intended to protect the electrode surfaces of both members and improve the bonding strength, and suppress the occurrence of poor bonding of the electrodes due to expansion and contraction during thermal cycling based on the difference in the thermal expansion coefficient of both members, Contributes to improved reliability such as thermal fatigue life.
[0003]
However, in this mounting method, since the joint gap between the two members is narrow, it takes time to inject the underfill material, and there is a problem that air bubbles are involved without injecting the entire material.
Due to the recent trend toward miniaturization and miniaturization, the problem is that the direction of finer conductor circuits and the above-mentioned joint gaps are becoming extremely small. Furthermore, a heating step is required for the electrical connection of the electrodes and the heat curing of the underfill material.
[0004]
Therefore, as an alternative to such an injection mold, after applying a thermosetting resin sealing material to the surface of the wiring board on which the conductor circuit is formed, the semiconductor element or electronic component is pressed in a face-down manner and subjected to heat treatment. In addition, a so-called press-contact type mounting method in which the electrical connection between the electrode of the wiring board and the electrode of the semiconductor element or electronic component and the heat curing of the resin sealing material are simultaneously studied.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an organic resin-based wiring board is used in this pressure-contact type mounting method, a large amount of gas (mainly containing water vapor) is volatilized from the organic resin-based wiring board due to the above heat treatment, whereby the resin The sealing material foams, and there are not a few cases where blisters, bubbles, foaming, etc. (collectively referred to as voids) occur in the adhesive interface between the wiring board and the resin sealing material or the resin sealing material. For this reason, an electrical circuit defect or a conductor circuit defect occurs, and there is a problem in reliability such as a thermal fatigue life.
In the conventional injection mold, the wiring board is heated and dried by the heat treatment at the time of electrical connection, and gas is volatilized from the wiring board at this time. Therefore, it is considered that the above gas volatilization is avoided.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have made extensive studies to prevent or suppress the generation of voids in the case of using an organic resin wiring board in the above-described pressure contact type mounting method. As a result, a gas scavenger is used as a thermosetting resin sealing material. It has been found that the intended purpose can be achieved by adding (for example, a water vapor scavenger), and the present invention has been completed.
[0007]
That is, according to the present invention, after applying a thermosetting resin sealing material containing a gas scavenger to the surface of the organic resin wiring board on which the conductor circuit is formed, the semiconductor element or the electronic component is pressed in a face-down manner. And a method of mounting a semiconductor, wherein the electrical connection between the electrode of the organic resin wiring substrate and the electrode of the semiconductor element or electronic component and the heat curing of the resin sealing material are simultaneously performed by heat treatment ;
A semiconductor mounting comprising an organic resin wiring board, a semiconductor element or an electronic component, and a thermosetting resin sealing material containing a gas scavenger interposed in the gap between the two members obtained by the mounting method apparatus;
A thermosetting resin sealing material comprising an epoxy resin, a curing agent and a gas scavenger used in the mounting method; and
After applying a thermosetting resin sealing material to the surface of the organic resin wiring board on which the conductor circuit is formed, the semiconductor element or electronic component is pressed in a face-down manner and subjected to heat treatment, and the organic resin is applied. In a semiconductor mounting method in which electrical connection between an electrode of a system wiring board and an electrode of a semiconductor element or an electronic component and heat curing of the resin sealing material are performed simultaneously, a gas scavenger is added to the resin sealing material. A semiconductor mounting method and a void characterized in that, by capturing a gas volatilized from an organic resin-based wiring substrate by heat treatment, generation of voids in an adhesive interface between the substrate and the resin sealing material or in the resin sealing material is prevented. A method for preventing the occurrence is provided.
[0008]
In general, the organic resin wiring board in the present invention contains and / or adsorbs moisture (moisture) and low-molecular volatile components. As described above, the heat treatment at the time of electrical connection and heat curing is particularly 120 ° C. When this happens, a large amount of gas (mainly containing water vapor) is volatilized.
As such a wiring board, for example, a glass fiber woven or non-woven fabric is impregnated with epoxy resin, polyimide, polyester, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, phenol resin, etc., laminated to an appropriate thickness, and a conductor circuit is formed on the surface. Things may be used. In particular, glass epoxy substrates are frequently used for general-purpose applications.
[0009]
The thermosetting resin sealing material containing a gas scavenger used in the present invention (hereinafter referred to as the sealing material) is composed of an epoxy resin, a curing agent, and a gas scavenger.
Examples of the epoxy resin include ordinary bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, bisphenol AD type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, stilbene type epoxy resins, hydroquinone type epoxy resins, phenol aralkyl type epoxy resins, Cyclopentagen type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, triphenolmethane type epoxy resin, naphthol type epoxy resin, etc., and various modified epoxy resins such as vegetable oil modified epoxy resin, rubber modified epoxy resin, dimer acid modified An epoxy resin etc. are mentioned, These 1 type, or 2 or more types of mixtures are used in a suitable amount range.
[0010]
Examples of the curing agent include methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexaphthalic anhydride, methylhymic anhydride, trialkyl phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, dodecyl succinic anhydride, methyl nadic anhydride Acid anhydrides such as maleic anhydride, pyromellitic anhydride, and chlorendic anhydride;
Phenolic resins such as phenol novolac resin, cresol novolac resin, terpene modified phenol resin, dicyclopentagen modified phenol resin, triphenolmethane resin, phenol aralkyl resin having biphenylene skeleton;
[0011]
Aminodiphenylmethane, diaminodiphenyl ether, diaminodiphenylsulfone, diaminodiphenyl sulfide, phenylenediamine, toluylenediamine, metaxylenediamine, metaaminobenzylamine, benzidine, lucorophenylenediamine, bisdiaminophenylsulfone, diaminopyridine, isophthalic acid dihydrazide, etc. Aromatic polyamines;
Diethylenetriamine, dipropylenetriamine, diethylenetetramine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, dimethylaminopropylamine, diethylaminopropylamine, dibutylaminopropylamine, hexamethylenediamine, aminoethylpiperazine, bisaminopropylpiperazine, trimethylhexamethylenediamine, Aliphatic polyamines such as bishexamethylenetriamine, adipic acid dihydrazide, sebacic acid dihydrazide, dicyandiamide;
[0012]
Adipic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, butanetetracarboxylic acid, tetrahydrophthalic acid, methyltetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, methylhexahydrophthalic acid, maleic acid, dodecenyl succinic acid, chlorendecic acid, Sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid, pyromellitic acid, trimellitic acid, cyclopentanetetracarboxylic acid, azelaic acid, icaholonic acid, 9,10-epoxystearic acid, camphoric acid, glutaric acid, cyclopropanedicarboxylic acid, cyclopentanedicarboxylic acid Citraconic acid, dimethyl succinic acid, phenyl succinic acid, dimethoxyphthalic acid, oxalic acid, suberic acid, tetramethyl succinic acid, naphthalenedicarboxylic acid, 1,2,3-propanetricarboxylic acid, Ronic acid, mesaconic acid, mesooxalic acid, endomethylenetetrahydrophthalic acid, 5- (2,5-dioxotetrahydroxyfuryl) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid, methylnadic acid, 3, 3 ′, 4,4′-tetracarboxybenzophenone, bis (3,4-dicarboxyphenyl) dimethylsilane, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, bis (exo-bicyclo [2.2.1] Heptane-2,3-dicarboxylic acid) sulfone, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenoxyphenyl) hexafluoropropane, 1,3-bis (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) benzenebis (trimellitic acid) 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid, 2,3,3 ′, 4′-benzophenone tet Carboxylic acid, 2,3,6,7-tetracarboxynaphthalene, 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid, benzene-1,2 , 3,4-tetracarboxylic acid, 2,6-dichloronaphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid, pyrrolidine-2,3,4,5-tetracarboxylic acid, etc.
And a mixture of one or more of these in an appropriate amount range.
[0013]
Further, 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1) ′]-ethyl-S-triazine, 2,4-diamino-6- [2′-) is used as a curing accelerating catalyst as necessary. Ethyl-4′-methylimidazolyl- (1) ′]-ethyl-S-triazine, 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1) ′]-ethyl-S-triazine isocyanuric acid addition 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-aryl-4,5-diphenylimidazole 2,4,5-triphenylimidazole and the like may be blended in an appropriate amount.
[0014]
The gas scavenger is capable of capturing a gas component volatilized from the organic resin wiring board, and in particular, a water vapor scavenger mainly contained in the gas component, specifically, a compound that reacts with water molecules, Examples thereof include ketimine compounds, alkoxysilyl group-containing ketimine compounds, alkoxysilane compounds, metal oxides, anhydrous metal sulfates, and metal alkoxide compounds, and one or a mixture of two or more selected from these groups is used. The amount used may be generally selected in the range of 0.05 to 10% (% by weight, the same applies hereinafter), preferably 0.1 to 5% of the total amount of the sealing material. If it is less than 0.05%, the gas cannot be sufficiently trapped. As a result, the starting temperature of void generation does not increase, and if it exceeds 10%, the curing behavior during heat treatment is affected, and the physical properties Tends to become more vulnerable.
[0015]
The ketimine compound is generally NH.2Alternatively, it is produced by subjecting an approximately equivalent to excess amount of a carbonyl compound or aldehyde compound to an NH group-containing amino compound by a dehydration condensation reaction in a suitable organic solvent (toluene, xylene, etc.) in the presence of a water-absorbing agent or with heating under reflux. NH, which is an amino compound produced by hydrolyzing and hydrolyzing water in the presence of water2Alternatively, the NH group reacts with the epoxy resin in the sealing material to add a curing function or accelerate the curing reaction.
[0016]
Examples of the amino compound include methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, hexylamine, octylamine, monoethanolamine, diethanolamine, dimethylamine, diethylamine, diisopropylamine, dibutylamine, 2-amino-2-methylpropanol, and ethylenediamine. , Diaminopropane, diaminohexane, diaminooctane, diaminocyclohexane, dimer amide, N, N-bis (2-aminoethyl) ethylenediamine, N, N-bis (2-aminopropyl) ethylenediamine, N, N′-dimethyldiamino Propane, dicyandiamide, 1,2,3-triaminopropane, 1,2,3-triamino-2-methylpropane, 1,3-diamino-2-aminomethylpropane, 1, -Diamino-2-aminomethylbutane, 1,3-diamino-2-aminomethylpropane, 1,2-diamino-2-aminomethylbutane, 1,3-diamino-2-methyl-2-aminomethylpropane, tris (2-aminoethyl) ethane, tris (6-aminohexyl) isocyanurate, 1,3-diamino-2-methylaminopropane, 2-amino-1,3-bis (isopropylamino) -2-methylpropane, 2 -Amino-1-isopropylamino-2-isopropylaminomethylbutane, tetrakis (aminomethyl) methane, tetrakis (methylaminomethyl) methane, tetrakis (2-aminoethylaminomethyl) methane, 1,1,1-tris (2 -Aminoethylaminomethyl) ethane, diethylenetriamine, triethylenetetra , Tetraethylenepentamine, hexaethyleneoctamine, nonaethylenedecamine, 1,3-bis (2-aminoethyl) propane, triethylene-bis (trimethylene) hexamine, bis (3-aminopropyl) amine, 1, 3-bis (3-aminopropylamino) propane, spermidine, homosperlumidine, N- (4-aminobutyl) cadaverine, bis (5-aminopentyl) amine, spermine, 1,6-bis (2-aminoethyl) Amino) hexane, 1,10-bis (2-aminoethylamino) decane, pyrrolidine, piperidine, piperazine, morpholine, thiomorpholine, lysine, ornithine, arginine, aniline, diphenylamine, benzylamine, pyrrole, imidazole, triazole, (meta ) Acrylic acid monohydride Examples include razide, 2-aminoethyl (meth) acrylate, allylamine, N-methylallylamine, diallylamine, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, and the aromatic polyamines and aliphatic polyamines exemplified as the curing agent.
[0017]
As the amino compound in the dehydration condensation reaction, an aminoalkoxysilane compound such as aminomethyltriethoxysilane, N- (β-aminoethyl) aminomethyltrimethoxysilane, aminomethyldiethoxysilane, N- (β-aminoethyl) is used. ) Aminomethyltributoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminoisobutyltrimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropyltriethoxysilane, N -(Β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyltrimethoxysilane, N-bis (β-hydroxyethyl) -γ-aminopropyltriethoxy Silane, N- (β-aminoethyl)- If γ-amino-β-methylpropyltrimethoxysilane or the like is used, an alkoxysilyl group-containing ketimine compound can be obtained.
Here, as another example of the aminoalkoxysilane compound, a reaction product of the aminoalkoxysilane compound and an epoxyalkoxysilane compound or mercaptoalkoxysilane compound described later (however, an alkoxy group and NH2Alternatively, when an NH group is contained, it can also be suitably used.
The alkoxysilyl group-containing ketimine compound thus obtained has a hydrolyzable alkoxy group and ketimine group, and thus is more advantageous in terms of moisture trapping.
[0018]
Examples of the carbonyl compound include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl isobutyl ketone, diethyl ketone, dibutyl ketone, dipropyl ketone, diisobutyl ketone, trimethylcyclopentanone, cyclohexanone, cyclopentanone, trimethylcyclohexanone, acetonyl acetone, Acetylacetone, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl ethyl malonate, dibenzoinmethane, acetophenone, propiophenone, benzophenone and the like;
Examples of the aldehyde compound include acetaldehyde, propionaldehyde, isobutyraldehyde, octylaldehyde, ethylhexylaldehyde, glyoxal, benzaldehyde, tolualdehyde, ethylbenzaldehyde, propylbenzaldehyde, butylbenzaldehyde, dimethylbenzaldehyde, trimethylbenzaldehyde, anisaldehyde, ethoxybenzaldehyde and the like. Is mentioned.
In such a carbonyl compound or aldehyde compound, it is desirable that the ketimine compound does not volatilize under heating conditions after hydrolysis, and in this respect, a boiling point of 150 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher is desirable.
[0019]
Examples of the alkoxysilane compound include γ-glycidoxypropyldimethylethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl. Epoxy alkoxysilane compounds such as trimethoxysilane and β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethylmethyldimethoxysilane; γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, β-mercaptoethyltrimethoxysilane and the like Mercaptoalkoxysilane compounds; vinylalkoxysilane compounds such as vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyldimethylmethoxysilane, etc. It is.
Since this alkoxysilane compound has a hydrolyzable alkoxy group, it can function as a water vapor scavenger. The alkoxysilyl group contained in the compound also has an effect of improving the adhesion to the substrate.
[0020]
Examples of the metal oxide include calcium oxide, phosphorus oxide, and boron oxide.,Examples include Rica, further synthetic silica, activated alumina, zeolite, and the like, and examples of the anhydrous metal sulfate include anhydrous magnesium sulfate and anhydrous calcium sulfate.
[0021]
Examples of the metal alkoxide compound include aluminum isopropylate, aluminum-sec-butyrate, tetraisopropyl titanate, tetra-n-butyl titanate, zirconium-n-butyrate, zirconium-ethyl silicate and the like. Further, methyl orthoformate, ethyl orthoformate, dimethoxypropane and the like can be used.
[0022]
In addition to such epoxy resins, curing agents and gas scavengers, conventional additives such as reactive diluents (butyl glycidyl ether, N, N′-diglycidyl-o-toluidine, phenyl glycidyl ether, styrene oxide, Ethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, etc.), non-reactive diluent (dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, dioctyl adipate, petroleum solvent, etc.) Good.
If necessary, normal inorganic fillers (fused silica, crystalline silica, spherical silica, alumina, boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride, magnesia, magnesium silicate, talc, calcium carbonate, aluminum hydroxide, etc.) An appropriate amount of foaming agent, leveling agent, dye, pigment, rust inhibitor and the like may be added.
Furthermore, organosilicon compounds such as the above-mentioned aminoalkoxysilane compounds, epoxyalkoxysilane compounds, mercaptoalkoxysilane compounds, vinylalkoxysilane compounds, and other terminals are used to improve adhesion and fluidity to organic organic resin wiring boards. Silanol group-containing organopolysilicone, polyether-modified silicone, and the like can be used, but they are used as long as the standing stability of the resin sealing material is not impaired.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The semiconductor mounting method according to the present invention can be performed according to the following procedure using the above-mentioned organic resin wiring board (hereinafter simply referred to as a substrate) and the sealing material.
First, an electrical connection portion made of, for example, lead alloy solder or silver alloy solder is formed on an electrode of a semiconductor element or electronic component.
On the other hand, the sealing material is applied to the surface of the substrate on which the conductor circuit is formed. The application is performed in a minute amount using a liquid precision quantitative discharge device. In this case, you may apply | coat a trace amount also to the electrode surface of a semiconductor element or an electronic component.
In this state, a semiconductor element or an electronic component is pressed against the applied electrode of the substrate by a face-down method so that the electrode is in a predetermined position and aligned.
[0024]
Next, for the electrical connection of the electrodes of both members, for example, in the case of lead alloy solder, it takes several tens of seconds to several minutes, and the electrical connection by soldering is performed under the condition of heating to a solder temperature of 180 to 250 ° C. At the same time, the sealing material is heat-cured. When heated to 100 ° C or higher due to rapid heating, gas (water vapor) is volatilized rapidly from the substrate, especially at around 120 ° C. This gas is taken in by the gas scavenger in the sealing material, and the substrate and The adhesion interface of the sealing material or void generation of the sealing material is prevented or suppressed.
In this way, a highly reliable semiconductor mounting apparatus can be obtained that is made of the sealing material interposed between the substrate, the semiconductor element or the electronic component, and the gap between the two members, and that is free from defects in the electric circuit and the circuit board.
[0025]
Such semiconductor mounting apparatuses include, for example, BGA (ball grid array), CSP (chip size package), FC (flip chip), LGA (land grip array), SON (small outline nonleaded package), QFN (quad flat nonleaded package). ), BCC (bump chip carrier package) and the like.
[0026]
【Example】
Next, an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated more concretely.
Example 1
100 parts (parts by weight, the same applies hereinafter) of bisphenol A type epoxy resin (“Epicoat 828” manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), 30 parts of methyl hymic anhydride and 30 parts of succinic acid as a curing agent, and a gas scavenger As described above, 0.5 part of an alkoxysilyl group-containing ketimine compound is added and mixed to obtain a thermosetting resin sealing material.
[0027]
Example 2(Reference example)
In Example 1, a thermosetting resin sealing material is obtained in the same manner except that 3 parts of boron oxide is used as the gas scavenger.
Comparative Example 1
In Example 1, a thermosetting resin sealing material is obtained in the same manner except that the gas scavenger is omitted.
[0028]
Evaluation method of void generation
The resin sealing material 0.1g of Examples 1 and 2 or Comparative Example 1 was applied to the portion where the conductor circuit of the organic resin wiring board facing the surface of the 12 mm rectangular semiconductor element was formed. In a state where the element is in pressure contact, heating is performed so that the maximum temperature is 250 ° C. in about 240 seconds, and the resin sealing material is heat-cured simultaneously with the electrical connection of the electrodes of both members, and the pressure contact interface or resin sealing The presence or absence of voids in the material and the state of electrical connection are observed with electrical resistance.
[0029]
Evaluation results
Example 1: Void generation was not visually observed at about 120 ° C. However, generation of voids was observed at a heating temperature of 145 ° C. And after heat-hardening to the maximum temperature of 250 degreeC, it was partly short-circuited in the electrical connection test.
Example 2: Although no void was generated on the surface of the resin sealing material at about 120 ° C, a void was observed at 170 ° C, but no short-circuit phenomenon was observed in the electrical connection test. Although voids were generated in the cured resin sealing material, they were small voids and had no effect on the conductor circuit.
On the other hand, in Comparative Example 1, a significant void was generated at 120 ° C., and the conductor circuit was short-circuited to generate a large void.
[0030]
【The invention's effect】
From the above results, compared with Comparative Example 1 in which the gas scavenger was omitted, in Examples 1 and 2, an increase in the generation temperature of the voids in the resin sealing material was observed, and the generation of voids by taking in the volatilized gas from the substrate. Prevention or suppression is observed.
The main and preferred embodiments of the present invention include the following.
[1] After applying a thermosetting resin sealing material containing a gas scavenger to the surface of the organic resin wiring board on which the conductor circuit is formed, the semiconductor element or electronic component is pressed in a face-down manner and heated. A method for mounting a semiconductor, characterized in that, in connection with the treatment, an electrical connection between an electrode of the organic resin wiring board and an electrode of a semiconductor element or an electronic component and heat curing of the resin sealing material are simultaneously performed.
[2] The mounting method according to the above [1], wherein both electrodes are electrically connected by lead alloy solder or silver alloy solder.
[3] The mounting method according to the above [1] or [2], wherein the thermosetting resin sealing material containing a gas scavenger comprises an epoxy resin, a curing agent and a gas scavenger.
[4] The mounting method according to any one of [1] to [3], wherein the thermosetting resin sealing material contains 0.05 to 10% by weight of a gas scavenger.
[5] The mounting method according to any one of [1] to [4], wherein the gas scavenger is a water vapor scavenger.
[6] The mounting method according to [5], wherein the water vapor scavenger is a compound that reacts with water molecules.
[7] The mounting according to [6], wherein the compound that reacts with water molecules is selected from the group consisting of a ketimine compound, an alkoxysilyl group-containing ketimine compound, an alkoxysilane compound, a metal oxide, a metal sulfate anhydride, and a metal alkoxide compound. Method.
[8] The mounting method according to [7], wherein the metal oxide is calcium oxide, phosphorus oxide, boron oxide, or silica.
[9] An organic resin wiring board, a semiconductor element or an electronic component obtained by the mounting method according to any one of [1] to [8], and a gas scavenger interposed in a gap between both members. A semiconductor mounting device comprising a thermosetting resin sealing material contained therein.
[10] A thermosetting resin sealing material comprising an epoxy resin, a curing agent, and a gas scavenger used for the mounting method according to any one of [1] to [8].
[11] The thermosetting resin sealing material according to [10] above, containing 0.05 to 10% by weight of a gas scavenger.
[12] After applying a thermosetting resin sealing material to the surface on which the conductive circuit of the organic resin wiring board is formed, the semiconductor element or the electronic component is pressed in a face-down manner and subjected to heat treatment, In a semiconductor mounting method in which the electrical connection between the electrode of the organic resin wiring board and the electrode of the semiconductor element or electronic component and the heat curing of the resin sealing material are performed simultaneously, a gas scavenger is added to the resin sealing material. The semiconductor mounting is characterized in that gas generated from the organic resin wiring board is captured by heat treatment, thereby preventing the occurrence of voids in the bonding interface between the substrate and the resin sealing material or in the resin sealing material. Method for preventing void generation in the method.
[13] The prevention method according to [12], wherein the gas scavenger is a water vapor scavenger.
[14] The prevention method according to [13], wherein the water vapor scavenger is a compound that reacts with water molecules.
[15] The prevention according to [14], wherein the compound that reacts with water molecules is selected from the group consisting of a ketimine compound, an alkoxysilyl group-containing ketimine compound, an alkoxysilane compound, a metal oxide, a metal sulfate anhydride, and a metal alkoxide compound. Method.
[16] The prevention method according to [15], wherein the metal oxide is calcium oxide, phosphorus oxide, boron oxide, or silica.
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