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JP7683597B2 - Adhesive for semiconductors, and semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description

本開示は、半導体用接着剤、並びに、半導体装置及びその製造方法に関する。 The present disclosure relates to an adhesive for semiconductors, as well as a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

従来、半導体チップと基板を接続するには金ワイヤ等の金属細線を用いるワイヤボンディング方式が広く適用されてきたが、半導体装置に対する高機能・高集積・高速化等の要求に対応するため、半導体チップ又は基板にバンプと呼ばれる導電性突起を形成して、半導体チップと基板間で直接接続するフリップチップ接続方式(FC接続方式)が広まりつつある。Traditionally, wire bonding, which uses thin metal wires such as gold wires, has been widely used to connect semiconductor chips and substrates. However, in order to meet the demands for higher performance, higher integration, and faster speeds for semiconductor devices, the flip-chip connection method (FC connection method), in which conductive protrusions called bumps are formed on the semiconductor chip or substrate to directly connect the semiconductor chip to the substrate, is becoming more widespread.

フリップチップ接続方式としては、はんだ、スズ、金、銀、銅等を用いて金属接合させる方法、超音波振動を印加して金属接合させる方法、樹脂の収縮力によって機械的接触を保持する方法などが知られているが、接続部の信頼性の観点から、はんだ、スズ、金、銀、銅等を用いて金属接合させる方法が一般的である。 Known flip chip connection methods include metal bonding using solder, tin, gold, silver, copper, etc., metal bonding by applying ultrasonic vibrations, and maintaining mechanical contact using the contraction force of resin. From the standpoint of reliability of the connection, however, metal bonding using solder, tin, gold, silver, copper, etc. is more commonly used.

例えば、半導体チップと基板間の接続においては、BGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Size Package)等に盛んに用いられているCOB(Chip On Board)型の接続方式もフリップチップ接続方式である。また、フリップチップ接続方式は、半導体チップ上にバンプ又は配線を形成して、半導体チップ間で接続するCOC(Chip On Chip)型の接続方式にも広く用いられている(例えば、下記特許文献1参照)。For example, in the connection between a semiconductor chip and a substrate, the COB (Chip On Board) type connection method that is widely used for BGA (Ball Grid Array) and CSP (Chip Size Package) is also a flip chip connection method. The flip chip connection method is also widely used in the COC (Chip On Chip) type connection method in which bumps or wiring are formed on a semiconductor chip to connect between semiconductor chips (for example, see Patent Document 1 below).

更なる小型化、薄型化、高機能化が強く要求されたパッケージでは、上述した接続方式を積層・多段化したチップスタック型パッケージやPOP(Package On Package)、TSV(Through-Silicon Via)等も広く普及し始めている。平面状でなく立体状に配置することでパッケージを小さくできることから、これらの技術は多用され、半導体の性能向上及びノイズ低減、実装面積の削減、省電力化にも有効であり、次世代の半導体配線技術として注目されている。 In the case of packages that are required to be even smaller, thinner, and more functional, chip-stack packages that use the above-mentioned connection methods in multiple layers, such as POP (Package On Package) and TSV (Through-Silicon Via), are becoming more widespread. These technologies are widely used because they can make packages smaller by arranging them in a three-dimensional rather than flat form. They are also effective in improving semiconductor performance, reducing noise, reducing mounting area, and saving power, and are attracting attention as the next-generation semiconductor wiring technology.

特開2008-294382号公報JP 2008-294382 A

ところで、上述したフリップチップ接続方式においては、接続部の金属接合を保護する等の目的で、半導体用接着剤を介してフリップチップ接続を行う場合がある。In the above-mentioned flip chip connection method, the flip chip connection may be performed via a semiconductor adhesive for the purpose of protecting the metal bond at the connection part, etc.

フリップチップパッケージでは、近年、高機能化及び高集積化が進んでいるが、高機能化及び高集積化するにつれて配線間のピッチが狭くなることから、パッケージ発熱量が大きくなる。パッケージに熱がこもると半導体チップが高温となり、誤作動を起こす可能性がある。そのため、半導体用接着剤に対して、従来に比べて優れた放熱性が求められる。 In recent years, flip chip packages have become more highly functional and integrated. However, as these packages become more highly integrated and integrated, the pitch between the wiring becomes narrower, which increases the amount of heat generated by the package. If heat builds up in the package, the semiconductor chip will become too hot, which can lead to malfunctions. For this reason, semiconductor adhesives are required to have better heat dissipation properties than ever before.

そこで、本開示は、放熱性に優れる半導体用接着剤を提供することを目的とする。また、本開示は、このような半導体用接着剤を用いた半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。Therefore, the present disclosure aims to provide a semiconductor adhesive with excellent heat dissipation properties. The present disclosure also aims to provide a semiconductor device using such a semiconductor adhesive and a method for manufacturing the same.

本開示の一側面は、半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造、及び/又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造を備える半導体装置において接続部の封止に用いられる半導体用接着剤であって、硬化性樹脂成分と、フラックス剤と、無機フィラと、を含有し、無機フィラの含有量が、半導体用接着剤の全量を基準として、60~95質量%であり、半導体用接着剤の硬化後の熱伝導率が1.5W/mK以上である、半導体用接着剤を提供する。One aspect of the present disclosure provides a semiconductor adhesive used to seal connections in a semiconductor device having a connection structure in which the respective connection portions of a semiconductor chip and a wiring circuit board are electrically connected to each other, and/or a connection structure in which the respective connection portions of a plurality of semiconductor chips are electrically connected to each other, the semiconductor adhesive comprising a curable resin component, a fluxing agent, and an inorganic filler, the content of the inorganic filler being 60 to 95 mass % based on the total amount of the semiconductor adhesive, and the semiconductor adhesive having a thermal conductivity of 1.5 W/mK or more after curing.

上記無機フィラは、多面体アルミナを含むものであってよい。The inorganic filler may include polyhedral alumina.

上記無機フィラは、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド、シリカ、及び窒化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも一種を含むものであってよい。The inorganic filler may contain at least one selected from the group consisting of silicon carbide, boron nitride, diamond, silica, and aluminum nitride.

上記無機フィラは、体積基準の粒子径分布において、0.1~4.5μm及び5~20μmのそれぞれの範囲にピークを有するものであってよい。The inorganic filler may have peaks in the ranges of 0.1 to 4.5 μm and 5 to 20 μm in the volume-based particle size distribution.

上記半導体用接着剤は、無機フィラとして、体積基準の平均粒子径rが5~20μmである多面体アルミナと、体積基準の平均粒子径rが0.1~4.5μmである多面体アルミナと、が配合されているものであってよい。 The semiconductor adhesive may contain, as an inorganic filler, polyhedral alumina having a volume-based average particle diameter r1 of 5 to 20 μm and polyhedral alumina having a volume-based average particle diameter r2 of 0.1 to 4.5 μm.

上記平均粒子径rと上記平均粒子径rとの差(r-r)は、4~10μmであってよい。 The difference (r 1 -r 2 ) between the average particle diameter r 1 and the average particle diameter r 2 may be 4 to 10 μm.

上記半導体用接着剤は、硬化後の熱伝導率が3.0W/mK以上であってよい。The above semiconductor adhesive may have a thermal conductivity of 3.0 W/mK or more after curing.

上記フラックス剤は、カルボン酸であってよい。The fluxing agent may be a carboxylic acid.

上記硬化性樹脂成分は、熱硬化性樹脂、硬化剤、及び熱可塑性樹脂を含むものであってよい。The curable resin component may include a thermosetting resin, a curing agent, and a thermoplastic resin.

本開示の別の側面は、半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造、及び/又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造を備える半導体装置の製造方法であって、接続部の少なくとも一部を、上記の半導体用接着剤を用いて封止する工程を備える、半導体装置の製造方法を提供する。Another aspect of the present disclosure provides a method for manufacturing a semiconductor device having a connection structure in which the respective connection portions of a semiconductor chip and a wiring circuit board are electrically connected to each other, and/or a connection structure in which the respective connection portions of a plurality of semiconductor chips are electrically connected to each other, the method comprising a step of sealing at least a portion of the connection portion using the above-mentioned semiconductor adhesive.

本開示の別の側面は、半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造、及び/又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造と、接続部の少なくとも一部を封止する封止材と、を備え、封止材は、上記の半導体用接着剤の硬化物を含む、半導体装置を提供する。Another aspect of the present disclosure provides a semiconductor device comprising a connection structure in which the connection portions of a semiconductor chip and a wiring circuit board are electrically connected to each other, and/or a connection structure in which the connection portions of a plurality of semiconductor chips are electrically connected to each other, and a sealing material that seals at least a portion of the connection portions, the sealing material including a cured product of the semiconductor adhesive described above.

本開示によれば、放熱性に優れる半導体用接着剤を提供することができる。また、本開示によれば、このような半導体用接着剤を用いた半導体装置及びその製造方法を提供することができる。According to the present disclosure, it is possible to provide a semiconductor adhesive having excellent heat dissipation properties. Furthermore, according to the present disclosure, it is possible to provide a semiconductor device using such a semiconductor adhesive and a method for manufacturing the same.

本開示に係る半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a semiconductor device according to the present disclosure. 本開示に係る半導体装置の他の一実施形態を示す模式断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a semiconductor device according to the present disclosure. 本開示に係る半導体装置の他の一実施形態を示す模式断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a semiconductor device according to the present disclosure. 図3に示す半導体装置の製造方法の一例を示す模式断面図である。4A to 4C are schematic cross-sectional views showing an example of a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 3. 本開示に係る半導体装置の他の一実施形態を示す模式断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a semiconductor device according to the present disclosure.

以下、場合により図面を参照しつつ、本開示を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸又はメタクリル酸を意味し、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート又はそれに対応するメタクリレートを意味する。「A又はB」とは、AとBのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。Hereinafter, the embodiments for carrying out the present disclosure will be described in detail, with reference to the drawings where necessary. However, the present disclosure is not limited to the following embodiments. In this specification, "(meth)acrylic acid" means acrylic acid or methacrylic acid, and "(meth)acrylate" means acrylate or the corresponding methacrylate. "A or B" may contain either A or B, or may contain both.

また、本明細書において、「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。更に、本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。In addition, in this specification, a numerical range indicated using "~" indicates a range that includes the numerical values before and after "~" as the minimum and maximum values, respectively. Furthermore, in a numerical range described in stages in this specification, the upper limit or lower limit of a numerical range of a certain stage may be replaced with the upper limit or lower limit of a numerical range of another stage. Furthermore, in a numerical range described in this specification, the upper limit or lower limit of the numerical range may be replaced with a value shown in an example.

<半導体用接着剤>
本実施形態に係る半導体用接着剤は、半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造、及び/又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造を備える半導体装置において接続部の封止に用いられる半導体用接着剤であって、硬化性樹脂成分と、フラックス剤と、無機フィラと、を含有し、無機フィラの含有量が、半導体用接着剤の全量を基準として、60~95質量%であり、半導体用接着剤の硬化後の熱伝導率が1.5W/mK以上である。
<Semiconductor adhesive>
The semiconductor adhesive of this embodiment is a semiconductor adhesive used to seal connections in a semiconductor device having a connection structure in which the respective connection portions of a semiconductor chip and a wiring circuit board are electrically connected to each other, and/or a connection structure in which the respective connection portions of a plurality of semiconductor chips are electrically connected to each other, and contains a curable resin component, a flux agent, and an inorganic filler, in which the content of the inorganic filler is 60 to 95 mass % based on the total amount of the semiconductor adhesive, and the thermal conductivity of the semiconductor adhesive after curing is 1.5 W/mK or more.

(硬化性樹脂成分)
硬化性樹脂成分は、(a)熱硬化性樹脂、(b)硬化剤、及び(c)熱可塑性樹脂を含有してもよい。
(Curable resin component)
The curable resin component may contain (a) a thermosetting resin, (b) a curing agent, and (c) a thermoplastic resin.

((a)熱硬化性樹脂)
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、良好な硬化性、接着性に優れる観点から、エポキシ樹脂であってよい。熱硬化性樹脂は、1種単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
((a) Thermosetting resin)
Examples of the thermosetting resin include epoxy resin, urea resin, melamine resin, and phenol resin. The thermosetting resin may be an epoxy resin from the viewpoint of good curability and excellent adhesiveness. The thermosetting resin may be used alone or in combination of two or more kinds.

エポキシ樹脂としては、例えば、分子内に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂が挙げられ、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、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、各種多官能エポキシ樹脂が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、1種単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 Epoxy resins include, for example, epoxy resins having two or more epoxy groups in the molecule, such as bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, naphthalene type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, phenol aralkyl type epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, triphenylmethane type epoxy resins, dicyclopentadiene type epoxy resins, and various polyfunctional epoxy resins. These epoxy resins can be used alone or in combination of two or more types.

エポキシ樹脂の含有量は、硬化剤樹脂成分100質量部に対して、40質量部以上又は50質量部以上であってよい。エポキシ樹脂の含有量は、硬化剤樹脂成分100質量部に対して、90質量部以下又は80質量部以下であってよい。The epoxy resin content may be 40 parts by mass or more or 50 parts by mass or more per 100 parts by mass of the hardener resin component. The epoxy resin content may be 90 parts by mass or less or 80 parts by mass or less per 100 parts by mass of the hardener resin component.

エポキシ樹脂の含有量は、半導体用接着剤100質量部に対して、10質量部以上又は20質量部以上であってよい。エポキシ樹脂の含有量は、半導体用接着剤100質量部に対して、50質量部以下又は40質量部以下であってよい。エポキシ樹脂の含有量は、半導体用接着剤100質量部に対して、10~50質量部であってよい。The epoxy resin content may be 10 parts by mass or more, or 20 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the semiconductor adhesive. The epoxy resin content may be 50 parts by mass or less, or 40 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the semiconductor adhesive. The epoxy resin content may be 10 to 50 parts by mass, per 100 parts by mass of the semiconductor adhesive.

((b)硬化剤)
硬化剤としては、例えば、フェノール樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤及びホスフィン系硬化剤が挙げられる。硬化剤がフェノール性水酸基、酸無水物、アミン類又はイミダゾール類を含むと、接続部に酸化膜が生じることを抑制するフラックス活性を示しやすく、接続信頼性・絶縁信頼性を容易に向上させることができる。
((b) Curing Agent)
Examples of the curing agent include phenolic resin-based curing agents, acid anhydride-based curing agents, amine-based curing agents, imidazole-based curing agents, and phosphine-based curing agents. When the curing agent contains a phenolic hydroxyl group, acid anhydride, amines, or imidazoles, it is likely to exhibit flux activity that suppresses the generation of an oxide film at the connection portion, and connection reliability and insulation reliability can be easily improved.

フェノール樹脂系硬化剤としては、例えば、分子内に2個以上のフェノール性水酸基を有する硬化剤が挙げられ、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールナフトールホルムアルデヒド重縮合物、トリフェニルメタン型多官能フェノール、各種多官能フェノール樹脂等を使用することができる。フェノール樹脂系硬化剤は、1種単独で又は2種以上を併用して用いることができる。Examples of phenolic resin-based hardeners include hardeners having two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule, such as phenol novolac, cresol novolac, phenol aralkyl resin, cresol naphthol formaldehyde polycondensate, triphenylmethane-type polyfunctional phenol, and various polyfunctional phenol resins. The phenolic resin-based hardeners can be used alone or in combination of two or more.

硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂を含む場合、エポキシ樹脂に対するフェノール樹脂系硬化剤の当量比(フェノール性水酸基/エポキシ基、モル比)は、良好な硬化性、接着性及び保存安定性に優れる観点から、0.3~1.5、0.4~1.0、又は0.5~1.0であってよい。当量比が0.3以上であることで、硬化性が向上し接着力が向上する傾向があり、1.5以下であることで、未反応のフェノール性水酸基が過剰に残存することがなく、吸水率が低く抑えられ、絶縁信頼性が更に向上する傾向がある。When the curable resin component contains an epoxy resin, the equivalent ratio of the phenolic resin-based curing agent to the epoxy resin (phenolic hydroxyl group/epoxy group, molar ratio) may be 0.3 to 1.5, 0.4 to 1.0, or 0.5 to 1.0, from the viewpoint of good curability, excellent adhesion, and storage stability. An equivalent ratio of 0.3 or more tends to improve curability and adhesion, and an equivalent ratio of 1.5 or less tends to prevent excessive unreacted phenolic hydroxyl groups from remaining, suppress water absorption to a low level, and further improve insulation reliability.

酸無水物系硬化剤としては、例えば、メチルシクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテートが挙げられる。酸無水物系硬化剤は、1種単独で又は2種以上を併用して用いることができる。Examples of acid anhydride curing agents include methylcyclohexanetetracarboxylic dianhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic dianhydride, and ethylene glycol bisanhydrotrimellitate. The acid anhydride curing agents can be used alone or in combination of two or more.

硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂を含む場合、エポキシ樹脂に対する酸無水物系硬化剤の当量比(酸無水物基/エポキシ基、モル比)は、良好な硬化性、接着性及び保存安定性に優れる観点から、0.3~1.5、0.4~1.0、又は0.5~1.0であってよい。当量比が0.3以上であることで、硬化性が向上し接着力が向上する傾向があり、1.5以下であることで、未反応の酸無水物が過剰に残存することがなく、吸水率が低く抑えられ、絶縁信頼性が更に向上する傾向がある。When the curable resin component contains an epoxy resin, the equivalent ratio of the acid anhydride curing agent to the epoxy resin (acid anhydride group/epoxy group, molar ratio) may be 0.3 to 1.5, 0.4 to 1.0, or 0.5 to 1.0, from the viewpoint of good curability, excellent adhesion, and storage stability. An equivalent ratio of 0.3 or more tends to improve curability and adhesion, and an equivalent ratio of 1.5 or less tends to prevent excess unreacted acid anhydride from remaining, suppress water absorption to a low level, and further improve insulation reliability.

アミン系硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミドが挙げられる。 An example of an amine-based curing agent is dicyandiamide.

硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂を含む場合、エポキシ樹脂に対するアミン系硬化剤の当量比(アミン/エポキシ基、モル比)は、良好な硬化性、接着性及び保存安定性に優れる観点から、0.3~1.5、0.4~1.0、又は0.5~1.0であってよい。当量比が0.3以上であることで、硬化性が向上し接着力が向上する傾向があり、1.5以下であることで、未反応のアミンが過剰に残存することがなく、絶縁信頼性が更に向上する傾向がある。When the curable resin component contains an epoxy resin, the equivalent ratio of the amine-based curing agent to the epoxy resin (amine/epoxy group, molar ratio) may be 0.3 to 1.5, 0.4 to 1.0, or 0.5 to 1.0, from the viewpoint of good curability, excellent adhesion, and storage stability. An equivalent ratio of 0.3 or more tends to improve curability and adhesion, and an equivalent ratio of 1.5 or less tends to prevent excessive unreacted amine from remaining, further improving insulation reliability.

イミダゾール系硬化剤としては、例えば、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、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノ-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾールトリメリテイト、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、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’-ウンデシルイミダゾリル-(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ル酸付加体、2-フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加体、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-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、エポキシ樹脂とイミダゾール類の付加体が挙げられる。イミダゾール系硬化剤は、これらの中でも、硬化性、保存安定性及び接続信頼性に更に優れる観点から、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノ-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾールトリメリテイト、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、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ル酸付加体、2-フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加体、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール及び2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾールであってよい。イミダゾール系硬化剤は、1種単独で又は2種以上を併用して用いることができる。また、これらをマイクロカプセル化した潜在性硬化剤としてもよい。 Examples of imidazole-based curing agents include 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyano-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole trimellitate, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimellitate, 2,4-diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino- Examples of the compound include 6-[2'-undecylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-[2'-ethyl-4'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct, 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, and adducts of epoxy resins and imidazoles. Among these, from the viewpoint of being more excellent in curing property, storage stability and connection reliability, the imidazole-based curing agent is preferably 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyano-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole trimellitate, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimellitate, 2,4-diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine. , 2,4-diamino-6-[2'-ethyl-4'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct, 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, and 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole. The imidazole-based curing agent may be used alone or in combination of two or more. These may also be microencapsulated to form a latent curing agent.

イミダゾール系硬化剤の含有量は、硬化性樹脂成分100質量部に対して、0.1~20質量部、0.1~10質量部、0.1~5質量部、又は0.5~5質量部であってよい。イミダゾール系硬化剤の含有量が0.1質量部以上であることで、硬化性が向上する傾向があり、20質量部以下であることで、金属接合が形成される前に接着剤組成物が硬化することがなく、接続不良が発生しにくい傾向がある。The content of the imidazole-based curing agent may be 0.1 to 20 parts by mass, 0.1 to 10 parts by mass, 0.1 to 5 parts by mass, or 0.5 to 5 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the curable resin component. When the content of the imidazole-based curing agent is 0.1 parts by mass or more, the curability tends to be improved, and when the content is 20 parts by mass or less, the adhesive composition does not harden before a metal bond is formed, and connection failures tend not to occur.

ホスフィン系硬化剤としては、例えば、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウムテトラ(4-メチルフェニル)ボレート及びテトラフェニルホスホニウム(4-フルオロフェニル)ボレートが挙げられる。Examples of phosphine-based curing agents include triphenylphosphine, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, tetraphenylphosphonium tetra(4-methylphenyl)borate, and tetraphenylphosphonium(4-fluorophenyl)borate.

ホスフィン系硬化剤の含有量は、硬化性樹脂成分100質量部に対して、0.1~10質量部、又は0.1~5質量部であってよい。ホスフィン系硬化剤の含有量が0.1質量部以上であることで、硬化性が向上する傾向があり、10質量部以下であることで、金属接合が形成される前に半導体用接着剤が硬化することがなく、接続不良が発生しにくい傾向がある。The content of the phosphine-based curing agent may be 0.1 to 10 parts by mass, or 0.1 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the curable resin component. When the content of the phosphine-based curing agent is 0.1 parts by mass or more, the curability tends to be improved, and when the content is 10 parts by mass or less, the semiconductor adhesive does not harden before the metal bond is formed, and connection failures tend to be less likely to occur.

フェノール樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤及びアミン系硬化剤は、それぞれ1種単独で又は2種以上を併用して用いることができる。イミダゾール系硬化剤及びホスフィン系硬化剤はそれぞれ単独で用いてもよく、フェノール樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤又はアミン系硬化剤と共に用いてもよい。The phenolic resin-based hardener, the acid anhydride-based hardener, and the amine-based hardener can each be used alone or in combination of two or more. The imidazole-based hardener and the phosphine-based hardener can each be used alone or together with the phenolic resin-based hardener, the acid anhydride-based hardener, or the amine-based hardener.

硬化剤としては、硬化性に優れる観点から、フェノール樹脂系硬化剤とイミダゾール系硬化剤の併用、酸無水物系硬化剤とイミダゾール系硬化剤の併用、アミン系硬化剤とイミダゾール系硬化剤の併用、又はイミダゾール系硬化剤の単独使用であってよい。短時間で接続すると生産性が向上することから、速硬化性に優れたイミダゾール系硬化剤の単独使用であってよい。この場合、短時間で硬化すると低分子成分等の揮発分が抑制できることから、ボイドの発生を容易に抑制することもできる。As for the hardener, from the viewpoint of excellent hardening properties, a combination of a phenol resin hardener and an imidazole hardener, a combination of an acid anhydride hardener and an imidazole hardener, a combination of an amine hardener and an imidazole hardener, or an imidazole hardener alone may be used. Since productivity improves when connecting in a short time, an imidazole hardener with excellent fast hardening properties may be used alone. In this case, since hardening in a short time can suppress volatile components such as low molecular weight components, the occurrence of voids can also be easily suppressed.

硬化剤の含有量は、硬化性樹脂成分100質量部に対して、0.1~20質量部、又は0.1~10質量部であってよい。The content of the curing agent may be 0.1 to 20 parts by mass, or 0.1 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the curable resin component.

((c)熱可塑性樹脂)
熱可塑性樹脂としては、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂、アクリルゴム等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、耐熱性及びフィルム形成性に優れる観点から、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、(メタ)アクリル樹脂、アクリルゴム、シアネートエステル樹脂、ポリカルボジイミド樹脂等であってよく、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、(メタ)アクリル樹脂、アクリルゴムであってよい。熱可塑性樹脂は、1種単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
((c) Thermoplastic resin)
Examples of the thermoplastic resin include phenoxy resin, polyimide resin, polyamide resin, polycarbodiimide resin, cyanate ester resin, (meth)acrylic resin, polyester resin, polyethylene resin, polyethersulfone resin, polyetherimide resin, polyvinyl acetal resin, urethane resin, acrylic rubber, etc. From the viewpoint of excellent heat resistance and film formability, the thermoplastic resin may be phenoxy resin, polyimide resin, (meth)acrylic resin, acrylic rubber, cyanate ester resin, polycarbodiimide resin, etc., or may be phenoxy resin, polyimide resin, (meth)acrylic resin, or acrylic rubber. The thermoplastic resin may be used alone or in combination of two or more kinds.

フェノキシ樹脂としては、例えば、日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製のZX1356-2、FX-293が挙げられる。ウレタン樹脂としては、例えば、ポリウレタンであるディーアイシーコベストロポリマー株式会社製のT-8175Nを使用することができる。(メタ)アクリル樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル等の(メタ)アクリル酸エステルなどの(メタ)アクリレート化合物の少なくとも1種の化合物のブロック共重合であるアクリル系ブロック共重合体を使用することができる。アクリル系ブロック共重合体としては、例えば、メタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルのブロック共重合体である、LA4285、LA2330、LA2140(全て株式会社クラレ製)を使用することができる。熱可塑性樹脂は、高放熱性により優れる観点から、結晶構造を取りやすい構造(芳香環を多い構造)を有するフェノキシ樹脂であってよい。Examples of phenoxy resins include ZX1356-2 and FX-293 manufactured by Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd. Examples of urethane resins include T-8175N manufactured by DIC Covestro Polymer Co., Ltd., which is a polyurethane. Examples of (meth)acrylic resins include acrylic block copolymers, which are block copolymers of at least one compound of (meth)acrylate compounds, such as (meth)acrylic acid and (meth)acrylic acid esters such as methyl (meth)acrylate. Examples of acrylic block copolymers include LA4285, LA2330, and LA2140 (all manufactured by Kuraray Co., Ltd.), which are block copolymers of methyl methacrylate and butyl acrylate. The thermoplastic resin may be a phenoxy resin having a structure that is likely to form a crystalline structure (a structure with many aromatic rings) from the viewpoint of excellent high heat dissipation.

熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)は、半導体用接着剤の基板及びチップへの貼付性に優れる観点から、120℃以下、100℃以下、又は85℃以下であってよい。半導体用接着剤が、120℃以下のTgを有する熱可塑性樹脂を含有することで、硬化反応を抑制することができるため、半導体チップに形成されたバンプ、基板に形成された電極、及び配線パターン等の凹凸に埋め込まれやすくなるため、気泡が残存しにくくなり、ボイドの発生を抑制しやすい傾向がある。また、半導体用接着剤が室温(25℃)以上のTgを有する熱可塑性樹脂を含有することで、半導体用接着剤をフィルム状又は膜状に形成しやすくなる。The glass transition temperature (Tg) of the thermoplastic resin may be 120°C or less, 100°C or less, or 85°C or less, from the viewpoint of excellent adhesion of the semiconductor adhesive to the substrate and chip. When the semiconductor adhesive contains a thermoplastic resin having a Tg of 120°C or less, the curing reaction can be suppressed, and the adhesive is easily embedded in the bumps formed on the semiconductor chip, the electrodes formed on the substrate, and the unevenness of the wiring pattern, etc., so that air bubbles are less likely to remain and the occurrence of voids tends to be easily suppressed. In addition, when the semiconductor adhesive contains a thermoplastic resin having a Tg of room temperature (25°C) or more, the semiconductor adhesive is easily formed into a film or membrane.

本明細書において熱可塑性樹脂のTgは、示差走査熱量測定(DSC、パーキンエルマー社製DSC-7型)を用いて、サンプル量10mg、昇温速度10℃/分、測定雰囲気:空気の条件で測定したときのTgを意味する。In this specification, the Tg of a thermoplastic resin means the Tg measured using differential scanning calorimetry (DSC, PerkinElmer DSC-7 model) under the following conditions: a sample weight of 10 mg, a heating rate of 10°C/min, and a measurement atmosphere of air.

熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、半導体用接着剤のフィルム形成性が優れる観点から、10000以上、30000以上、40000以上、50000以上であってよい。熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、半導体用接着剤のフィルム加工性が優れる観点から、1000000以下、又は500000以下であってよい。The weight average molecular weight of the thermoplastic resin may be 10,000 or more, 30,000 or more, 40,000 or more, or 50,000 or more, from the viewpoint of excellent film-forming properties of the semiconductor adhesive. The weight average molecular weight of the thermoplastic resin may be 1,000,000 or less, or 500,000 or less, from the viewpoint of excellent film processability of the semiconductor adhesive.

本明細書において、重量平均分子量とは、高速液体クロマトグラフィー(島津製作所製C-R4A)を用いて、ポリスチレン換算で測定したときの重量平均分子量を意味する。In this specification, weight average molecular weight means the weight average molecular weight measured in polystyrene equivalent terms using high performance liquid chromatography (Shimadzu Corporation C-R4A).

硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂と熱可塑性樹脂とを含有する場合、エポキシ樹脂の含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、1質量部以上、5質量部以上、又は10質量部以上であってよく、500質量部以下、400質量部以下、又は300質量部以下であってよい。エポキシ樹脂の含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、1~500質量部、5~400質量部、又は10~300質量部であってよい。エポキシ樹脂の含有量が、これらの範囲であることで、半導体用接着剤が充分な硬化性を有し、接着力が優れるとともに、半導体用接着剤をフィルム状又は膜状に形成しやすくなる。When the curable resin component contains an epoxy resin and a thermoplastic resin, the content of the epoxy resin may be 1 part by mass or more, 5 parts by mass or more, or 10 parts by mass or more, and may be 500 parts by mass or less, 400 parts by mass or less, or 300 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the thermoplastic resin. The content of the epoxy resin may be 1 to 500 parts by mass, 5 to 400 parts by mass, or 10 to 300 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the thermoplastic resin. When the content of the epoxy resin is within these ranges, the semiconductor adhesive has sufficient curability, excellent adhesive strength, and the semiconductor adhesive can be easily formed into a film or membrane.

熱可塑性樹脂の含有量は、硬化性樹脂成分100質量部に対して、0.1質量部以上、1質量部以上、又は10質量部以上であってよく、50質量部以下又は40質量部以下であってよい。熱可塑性樹脂の含有量は、硬化性樹脂成分100質量部に対して、0.1~50質量部、1~50質量部、又は10~40質量部であってよい。The content of the thermoplastic resin may be 0.1 parts by mass or more, 1 part by mass or more, or 10 parts by mass or more, and may be 50 parts by mass or less, or 40 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the curable resin component. The content of the thermoplastic resin may be 0.1 to 50 parts by mass, 1 to 50 parts by mass, or 10 to 40 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the curable resin component.

硬化性樹脂成分の含有量は、半導体用接着剤の全量を基準として、10質量%以上又は30質量%以上であってよく、70質量%以下又は50質量%以下であってよい。硬化性樹脂成分の含有量は、半導体用接着剤の全量を基準として、10~70質量%、10~50質量%、又は30~50質量%であってよい。The content of the curable resin component may be 10% by mass or more or 30% by mass or more, and may be 70% by mass or less or 50% by mass or less, based on the total amount of the semiconductor adhesive. The content of the curable resin component may be 10 to 70% by mass, 10 to 50% by mass, or 30 to 50% by mass, based on the total amount of the semiconductor adhesive.

(フラックス剤)
本実施形態に係る半導体用接着剤は、フラックス剤(すなわち、フラックス活性(酸化物、不純物等を除去する活性)を示すフラックス活性剤)を更に含有してもよい。フラックス剤としては、非共有電子対を有する含窒素化合物(イミダゾール類、アミン類等)、カルボン酸類、フェノール類、アルコール類等が挙げられる。
(Flux agent)
The semiconductor adhesive according to this embodiment may further contain a fluxing agent (i.e., a flux activator exhibiting flux activity (activity to remove oxides, impurities, etc.)). Examples of fluxing agents include nitrogen-containing compounds having unshared electron pairs (imidazoles, amines, etc.), carboxylic acids, phenols, alcohols, etc.

フラックス剤は、アルコール類に比べてフラックス活性を強く発現し、接続性を向上させ易い観点から、エポキシ樹脂と反応する有機酸を含んでよい。The flux agent may contain an organic acid that reacts with the epoxy resin, as this has stronger flux activity than alcohols and makes it easier to improve connectivity.

硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂を含む場合、エポキシ樹脂と反応し、半導体用接着剤の硬化物中に遊離した状態で存在しないため絶縁信頼性の低下を防ぐことができることから、有機酸を含んでいてもよく、カルボン酸を含んでいてもよい。 When the curable resin component contains an epoxy resin, it may contain an organic acid or a carboxylic acid, since it reacts with the epoxy resin and does not exist in a free state in the cured semiconductor adhesive, thereby preventing a decrease in insulation reliability.

カルボン酸としては、エタン酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸等の脂式飽和カルボン酸;オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ドコサヘサエン酸、エイコサペンタエン酸等の脂式不飽和カルボン酸;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸等の脂式ジカルボン酸;安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ヘミメリット酸、ピロメリット酸、ペンタンカルボン酸、メシン酸等の芳香族カルボン酸;マレイン酸及びフマル酸が挙げられる。また、ヒドロキシル基を有するカルボン酸としては、乳酸、りんご酸、クエン酸、サリチル酸等が挙げられる。Examples of carboxylic acids include saturated fatty carboxylic acids such as ethanoic acid, propanoic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, dodecanoic acid, tetradecanoic acid, hexadecanoic acid, heptadecanoic acid, and octadecanoic acid; unsaturated fatty carboxylic acids such as oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, docosahexaenoic acid, and eicosapentaenoic acid; dicarboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, and adipic acid; aromatic carboxylic acids such as benzoic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, trimesic acid, hemimellitic acid, pyromellitic acid, pentanecarboxylic acid, and mesic acid; maleic acid, and fumaric acid. Examples of carboxylic acids having a hydroxyl group include lactic acid, malic acid, citric acid, and salicylic acid.

カルボン酸は、ジカルボン酸であってよい。ジカルボン酸は、モノカルボン酸よりも比較的揮発しにくいことから、ボイドを抑制することができる傾向がある。また、ジカルボン酸は、トリカルボン酸よりも、フィルム形成、ラミネート、プレヒート等において低温(ボンディング以下の温度、例えば100℃以下)で反応しにくいことから、粘度が大きくなりすぎず、接続不良を抑制することができる傾向がある。The carboxylic acid may be a dicarboxylic acid. Dicarboxylic acids tend to be less volatile than monocarboxylic acids, and therefore tend to be able to suppress voids. Also, dicarboxylic acids tend to be less reactive than tricarboxylic acids at low temperatures (below bonding temperatures, e.g., 100°C or lower) during film formation, lamination, preheating, etc., and therefore tend not to cause excessive viscosity and to suppress poor connections.

カルボン酸は、カルボキシル基から2位又は3位の位置にアルキル基を1つ以上有するカルボン酸であってよい。このようなアルキル基を有するカルボン酸としては、2-メチルグルタル酸、3-メチルグルタル酸等が挙げられる。The carboxylic acid may be a carboxylic acid having one or more alkyl groups at the second or third position from the carboxyl group. Examples of carboxylic acids having such alkyl groups include 2-methylglutaric acid and 3-methylglutaric acid.

フラックス剤の含有量は、半導体用接着剤100質量部に対して、0.5質量部以上、1質量部以上、又は1.5質量部以上であってよい。フラックス剤の含有量は、半導体用接着剤100質量部に対して、10質量部以下、又は5質量部以下であってよい。フラックス剤の含有量は、半導体用接着剤100質量部に対して、0.5~10質量部、又は0.5~5質量部であってよい。The fluxing agent content may be 0.5 parts by mass or more, 1 part by mass or more, or 1.5 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the semiconductor adhesive. The fluxing agent content may be 10 parts by mass or less, or 5 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the semiconductor adhesive. The fluxing agent content may be 0.5 to 10 parts by mass, or 0.5 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the semiconductor adhesive.

(無機フィラ)
本実施形態の半導体用接着剤は、無機フィラを含有する。無機フィラの含有量は、半導体用接着剤の全量を基準として、60~95質量%である。無機フィラの含有量が、上記の範囲内であれば、半導体用接着剤に優れた放熱性を付与することができる。
(Inorganic filler)
The adhesive for semiconductors of the present embodiment contains an inorganic filler. The content of the inorganic filler is 60 to 95 mass% based on the total amount of the adhesive for semiconductors. If the content of the inorganic filler is within the above range, it is possible to impart excellent heat dissipation properties to the adhesive for semiconductors.

無機フィラとしては、例えば、アルミナ(Al)、酸化マグネシウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド、窒化アルミニウムが挙げられる。無機フィラは、半導体用接着剤の熱伝導性の観点から、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド、及び窒化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも一種を含んでよい。 Examples of inorganic fillers include alumina (Al 2 O 3 ), magnesium oxide, silicon carbide, boron nitride, diamond, and aluminum nitride. From the viewpoint of thermal conductivity of the semiconductor adhesive, the inorganic filler may contain at least one selected from the group consisting of alumina, silicon carbide, boron nitride, diamond, and aluminum nitride.

無機フィラがアルミナを含む粒子である場合(以下、「アルミナフィラ」ともいう。)、アルミナはα-アルミナであってもよい。アルミナフィラのアルミナの純度は、半導体用接着剤の放熱性が優れる観点から、99.0質量%以上、99.5質量%以上、又は99.9質量%以上であってよい。アルミナフィラの純度は、実質的にアルミナからなる(アルミナフィラの100質量%が実質的にアルミナである)態様であってもよい。When the inorganic filler is a particle containing alumina (hereinafter also referred to as "alumina filler"), the alumina may be α-alumina. From the viewpoint of excellent heat dissipation properties of the semiconductor adhesive, the purity of the alumina in the alumina filler may be 99.0 mass% or more, 99.5 mass% or more, or 99.9 mass% or more. The purity of the alumina filler may be such that it is substantially composed of alumina (100 mass% of the alumina filler is substantially alumina).

アルミナフィラの形状としては、特に制限されないが、例えば、球形、略球形、多面体、針状、板状が挙げられる。これらの中でも、半導体用接着剤の放熱性が優れる観点から、球形又は多面体であってよく、多面体であってよい。なお、本明細書において、「多面体」とは、表面の構成部分として複数の平面を有する立体をいう。複数存在する平面は、それぞれ曲面を介して交わっていてもよい(角部が丸くなった形状であってよい)。多面体は、例えば、表面の構成部分として4~100の平面を有してよい。The shape of the alumina filler is not particularly limited, but examples include a sphere, an approximately sphere, a polyhedron, a needle, and a plate. Among these, from the viewpoint of excellent heat dissipation of the semiconductor adhesive, a sphere or a polyhedron may be used, and a polyhedron may also be used. In this specification, a "polyhedron" refers to a solid having multiple planes as constituent parts of the surface. The multiple planes may each intersect via a curved surface (the corners may be rounded). A polyhedron may have, for example, 4 to 100 planes as constituent parts of the surface.

アルミナフィラとして多面体アルミナを用いることにより、半導体用接着剤の放熱性が優れる理由は、必ずしも定かではないが、本発明者らは、アルミナフィラが多面体であることで、フィラ同士が面で接触するようになり、伝熱面積が大きくなることで、熱伝達が向上していると考える。 It is not entirely clear why the use of polyhedral alumina as the alumina filler gives the semiconductor adhesive excellent heat dissipation properties, but the inventors believe that because the alumina filler is polyhedral, the fillers come into contact with each other through their faces, increasing the heat transfer area and improving heat transfer.

無機フィラの平均粒子径は、半導体用接着剤をフィルム状にした際の成膜性を向上させる観点から、20μm以下、15μm以下、又は10μm以下であってよい。無機フィラの平均粒子径は、無機フィラの分散性の観点から、0.1μm以上、0.5μm以上、又は1μm以上であってよい。The average particle diameter of the inorganic filler may be 20 μm or less, 15 μm or less, or 10 μm or less from the viewpoint of improving the film-forming properties when the semiconductor adhesive is formed into a film. The average particle diameter of the inorganic filler may be 0.1 μm or more, 0.5 μm or more, or 1 μm or more from the viewpoint of dispersibility of the inorganic filler.

本明細書において、「平均粒子径」とは、粒子の全体積を100%として粒子径による累積度数分布曲線を求めたとき、体積50%に相当する点の粒子径であり、レーザー回折散乱法を用いた粒度分布測定装置等で測定することができる。In this specification, "average particle size" refers to the particle size at the point corresponding to 50% volume when the cumulative frequency distribution curve of particle size is calculated assuming the total volume of the particles to be 100%, and can be measured using a particle size distribution measuring device using a laser diffraction scattering method.

アルミナフィラは、視認性、分散性、及び接着力がより向上する観点から、アルミナ表面を処理したものであってよい。表面処理剤としては、グリシジル系(エポキシ系)化合物、アミン系化合物、フェニル系化合物、フェニルアミノ系化合物、(メタ)アクリル系化合物(例えば、下記一般式(1)で表される構造を有する化合物)、下記一般式(2)で表される構造を有するビニル系化合物等が挙げられる。The alumina filler may be alumina whose surface has been treated in order to improve visibility, dispersibility, and adhesive strength. Examples of surface treatment agents include glycidyl (epoxy) compounds, amine compounds, phenyl compounds, phenylamino compounds, (meth)acrylic compounds (e.g., compounds having a structure represented by the following general formula (1)), vinyl compounds having a structure represented by the following general formula (2), etc.

Figure 0007683597000001
[R11は、水素原子又はアルキル基を示し、R12は、アルキレン基を示す。]
Figure 0007683597000001
[R 11 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and R 12 represents an alkylene group.]

式(1)で表される構造を有する化合物により表面処理されたフィラとしては、R11が水素原子であるアクリル表面処理フィラ、R11がメチル基であるメタクリル表面処理フィラ、R11がエチル基であるエタクリル表面処理フィラ等が挙げられる。半導体用接着剤に含まれる樹脂及び半導体基板の表面との反応性、並びに結合形成の観点から、R11は嵩高くない置換基である水素原子又はメチル基であってよい。表面処理されたフィラは、アクリル表面処理フィラ、又はメタクリル表面処理フィラであってよい。R12のアルキレン基には特に制限はないが、揮発成分が少なくなる観点から、重量平均分子量が高いものであってよい。 Examples of the filler surface-treated with a compound having a structure represented by formula (1) include an acrylic surface-treated filler in which R 11 is a hydrogen atom, a methacrylic surface-treated filler in which R 11 is a methyl group, and an ethacrylic surface-treated filler in which R 11 is an ethyl group. From the viewpoint of reactivity with the resin contained in the semiconductor adhesive and the surface of the semiconductor substrate, and bond formation, R 11 may be a hydrogen atom or a methyl group that is a non-bulky substituent. The surface-treated filler may be an acrylic surface-treated filler or a methacrylic surface-treated filler. There is no particular restriction on the alkylene group of R 12 , but from the viewpoint of reducing volatile components, it may be one with a high weight average molecular weight.

Figure 0007683597000002
[R21、R22及びR23は、それぞれ独立に水素原子又はアルキル基を示し、R24は、アルキレン基を示す。]
Figure 0007683597000002
[R 21 , R 22 and R 23 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group, and R 24 represents an alkylene group.]

21、R22及びR23は、反応性が低下しない観点から、嵩高くない置換基であってよい。また、式(2)中のビニル基の反応性が向上する置換基であってよい。R24は特に制限はないが、揮発しにくくしボイドを低減させる観点から、重量平均分子量が高いものであってよい。また、R21、R22、R23及びR24は、表面処理の容易さで選定してもよい。例えば、R21、R22及びR23は、水素原子、メチル基であってもよい。 R 21 , R 22 and R 23 may be a non-bulky substituent from the viewpoint of not lowering reactivity. Also, it may be a substituent that improves the reactivity of the vinyl group in formula (2). R 24 is not particularly limited, but may be a high weight average molecular weight from the viewpoint of making it difficult to volatilize and reducing voids. Also, R 21 , R 22 , R 23 and R 24 may be selected based on the ease of surface treatment. For example, R 21 , R 22 and R 23 may be a hydrogen atom or a methyl group.

表面処理剤としては、表面処理のしやすさから、エポキシ系シラン、アミノ系シラン、(メタ)アクリル系シラン、ビニル系シラン等のシラン化合物であってよい。また、半導体用接着剤の透明性がより優れる観点から、アルミナフィラはアルミナ表面をシラン処理したものであってよい。表面処理剤としては、分散性、流動性、接着力に優れる観点から、グリシジル系、フェニルアミノ系、(メタ)アクリル、ビニル系のシラン化合物であってよい。表面処理剤としては、保存安定性に優れる観点から、ビニル系、フェニルアミノ系、(メタ)アクリル系のシラン化合物であってよい。The surface treatment agent may be a silane compound such as an epoxy silane, an amino silane, a (meth)acrylic silane, or a vinyl silane, from the viewpoint of ease of surface treatment. In addition, from the viewpoint of more excellent transparency of the semiconductor adhesive, the alumina filler may be an alumina surface that has been silane-treated. The surface treatment agent may be a glycidyl-, phenylamino-, (meth)acrylic, or vinyl-based silane compound, from the viewpoint of excellent dispersibility, fluidity, and adhesive strength. The surface treatment agent may be a vinyl-, phenylamino-, or (meth)acrylic-based silane compound, from the viewpoint of excellent storage stability.

無機フィラは、1種単独で、又は異なる2種以上を併用して用いることができる。併用する無機フィラは、例えば、アルミナフィラと炭化ケイ素の併用のように種類が異なる2種類以上の無機フィラであってよい。また、併用する無機フィラは、形状、平均粒子径、表面処理等が異なる2種類以上の同じ種類の無機フィラであってもよい。The inorganic filler may be used alone or in combination of two or more different types. The inorganic fillers used in combination may be two or more different types of inorganic fillers, such as a combination of alumina filler and silicon carbide. The inorganic fillers used in combination may also be two or more types of the same type of inorganic filler that are different in shape, average particle size, surface treatment, etc.

併用する無機フィラは、放熱性がより優れる観点から、2種類以上の同じ種類の無機フィラ、2種類以上のアルミナフィラ、2種類以上の多面体アルミナ、又は2種類以上の平均粒子径が異なる多面体アルミナであってよい。The inorganic fillers used in combination may be two or more of the same type of inorganic fillers, two or more types of alumina fillers, two or more types of polyhedral alumina, or two or more types of polyhedral alumina with different average particle sizes, from the viewpoint of better heat dissipation properties.

2種類以上の無機フィラを用いる場合、放熱性がより優れる観点から、無機フィラが体積基準の粒子径分布において複数のピークを有するものであってよく、0.1~4.5μm及び5~20μmのそれぞれの範囲にピークを有するものであってよい。なお、本明細書において、「ピーク」とは、体積基準の粒子径分布における個数頻度の極大値を意味する。When two or more types of inorganic fillers are used, from the viewpoint of better heat dissipation, the inorganic fillers may have multiple peaks in the volumetric particle size distribution, and may have peaks in the ranges of 0.1 to 4.5 μm and 5 to 20 μm. In this specification, "peak" means the maximum value of the number frequency in the volumetric particle size distribution.

複数のピークのうちの一つのピーク(第一のピーク)は、放熱性がより優れる観点から、5~15μm、5~10μm、又は5~8μmにあってよい。複数のピークのうちの一つのピーク(第二のピーク)は、放熱性がより優れる観点から、0.1~3.0μm、0.1~2.0μm、又は0.1~1.5μmにあってよい。 One of the multiple peaks (first peak) may be at 5 to 15 μm, 5 to 10 μm, or 5 to 8 μm, from the viewpoint of better heat dissipation. One of the multiple peaks (second peak) may be at 0.1 to 3.0 μm, 0.1 to 2.0 μm, or 0.1 to 1.5 μm, from the viewpoint of better heat dissipation.

第一のピークと第二のピークとのピーク位置の差は、放熱性がより優れる観点から、4μm以上又は5μm以上であってよく、10μm以下、8μm以下、又は7μm以下であってよい。第一のピークと第二のピークとのピーク位置の差は、4~10μm、4~8μm、又は5~7μmであってよい。From the viewpoint of better heat dissipation, the difference in peak position between the first peak and the second peak may be 4 μm or more or 5 μm or more, and may be 10 μm or less, 8 μm or less, or 7 μm or less. The difference in peak position between the first peak and the second peak may be 4 to 10 μm, 4 to 8 μm, or 5 to 7 μm.

体積基準の粒子径分布において複数のピークを有する無機フィラは、モード径又は平均粒子径が異なる2種類以上の無機フィラを併用することにより得ることができる。併用する無機フィラは、例えば、モード径又は平均粒子径が5~20μmである無機フィラと、モード径又は平均粒子径が0.1~4.5μmである無機フィラと、であってよい。An inorganic filler having multiple peaks in the volumetric particle size distribution can be obtained by using two or more types of inorganic fillers with different mode diameters or average particle diameters in combination. The inorganic fillers used in combination may be, for example, an inorganic filler with a mode diameter or average particle diameter of 5 to 20 μm and an inorganic filler with a mode diameter or average particle diameter of 0.1 to 4.5 μm.

半導体用接着剤は、放熱性がより優れる観点から、モード径又は平均粒子径が5~20μmである第一の無機フィラと、モード径又は平均粒子径が0.1~4.5μmである第二の無機フィラと、が配合されていてよい。第一の無機フィラのモード径又は平均粒子径は、5~15μm、5~10μm、又は5~8μmであってよい。第二の無機フィラのモード径又は平均粒子径は、0.1~3.0μm、0.1~2.0μm、又は0.1~1.5μmであってよい。From the viewpoint of achieving better heat dissipation, the semiconductor adhesive may be blended with a first inorganic filler having a mode diameter or average particle diameter of 5 to 20 μm and a second inorganic filler having a mode diameter or average particle diameter of 0.1 to 4.5 μm. The mode diameter or average particle diameter of the first inorganic filler may be 5 to 15 μm, 5 to 10 μm, or 5 to 8 μm. The mode diameter or average particle diameter of the second inorganic filler may be 0.1 to 3.0 μm, 0.1 to 2.0 μm, or 0.1 to 1.5 μm.

半導体用接着剤は、放熱性がより優れる観点から、平均粒子径rが5~20μmである第一の多面体アルミナと、平均粒子径rが0.1~4.5μmである第二の多面体アルミナと、が配合されていてよい。第一の多面体アルミナの平均粒子径rは、5~15μm、5~10μm、又は5~8μmであってよい。第二の多面体アルミナの平均粒子径rは、0.1~3.0μm、0.1~2.0μm、又は0.1~1.5μmであってよい。 From the viewpoint of more excellent heat dissipation, the adhesive for semiconductors may be blended with a first polyhedral alumina having an average particle size r1 of 5 to 20 μm and a second polyhedral alumina having an average particle size r2 of 0.1 to 4.5 μm. The average particle size r1 of the first polyhedral alumina may be 5 to 15 μm, 5 to 10 μm, or 5 to 8 μm. The average particle size r2 of the second polyhedral alumina may be 0.1 to 3.0 μm, 0.1 to 2.0 μm, or 0.1 to 1.5 μm.

第一の多面体アルミナの平均粒子径rと第二の多面体アルミナの平均粒子径rとの差(r-r)は、放熱性がより優れる観点から、4~10μm、4~8μm、又は5~7μmであってよい。 From the viewpoint of more excellent heat dissipation properties, the difference (r 1 -r 2 ) between the average particle size r 1 of the first polyhedral alumina and the average particle size r 2 of the second polyhedral alumina may be 4 to 10 μm, 4 to 8 μm, or 5 to 7 μm.

第一の多面体アルミナ及び第二の多面体アルミナの配合量は、第一の多面体アルミナ100質量部に対して、第二の多面体アルミナが10~70質量部、10~50質量部、又は10~30質量部であってよい。The blending amount of the first polyhedral alumina and the second polyhedral alumina may be 10 to 70 parts by mass, 10 to 50 parts by mass, or 10 to 30 parts by mass of the second polyhedral alumina per 100 parts by mass of the first polyhedral alumina.

半導体用接着剤における第一の多面体アルミナの含有量は、放熱性がより優れる観点から、半導体用接着剤の全量を基準として、60質量%以上又は70質量%以上であってよく、90質量%以下又は85質量%以下であってよい。半導体用接着剤における第一の多面体アルミナの含有量は、半導体用接着剤の全量を基準として、60~90質量%、又は70~85質量%であってよい。From the viewpoint of achieving better heat dissipation, the content of the first polyhedral alumina in the semiconductor adhesive may be 60% by mass or more or 70% by mass or more, and may be 90% by mass or less or 85% by mass or less, based on the total amount of the semiconductor adhesive. The content of the first polyhedral alumina in the semiconductor adhesive may be 60 to 90% by mass, or 70 to 85% by mass, based on the total amount of the semiconductor adhesive.

半導体用接着剤における第二の多面体アルミナの含有量は、放熱性がより優れる観点から、半導体用接着剤の全量を基準として、10質量%以上又は15質量%以上であってよく、30質量%以下又は20質量%以下であってよい。半導体用接着剤における第二の多面体アルミナの含有量は、半導体用接着剤の全量を基準として、10~30質量%、又は15~20質量%であってよい。From the viewpoint of achieving better heat dissipation, the content of the second polyhedral alumina in the semiconductor adhesive may be 10 mass% or more or 15 mass% or more, and may be 30 mass% or less or 20 mass% or less, based on the total amount of the semiconductor adhesive. The content of the second polyhedral alumina in the semiconductor adhesive may be 10 to 30 mass%, or 15 to 20 mass%, based on the total amount of the semiconductor adhesive.

無機フィラの含有量は、放熱性がより優れる観点から、半導体用接着剤の全量を基準として、75質量%以上又は85質量%以上であってよい。なお、無機フィラが2種類以上の無機フィラである場合、無機フィラの含有量は、全ての無機フィラの合計量を意味する。From the viewpoint of achieving better heat dissipation, the content of the inorganic filler may be 75% by mass or more or 85% by mass or more based on the total amount of the semiconductor adhesive. When the inorganic filler is two or more types of inorganic filler, the content of the inorganic filler means the total amount of all the inorganic fillers.

無機フィラがアルミナフィラである場合、アルミナフィラの含有量は、放熱性がより優れる観点から、半導体用接着剤の全量を基準として、75質量%以上又は85質量%以上であってよい。なお、無機フィラが2種類以上のアルミナフィラである場合、アルミナフィラの含有量は、全てのアルミナフィラの合計量を意味する。When the inorganic filler is an alumina filler, the content of the alumina filler may be 75% by mass or more or 85% by mass or more based on the total amount of the semiconductor adhesive, from the viewpoint of better heat dissipation. When the inorganic filler is two or more types of alumina filler, the content of the alumina filler means the total amount of all the alumina fillers.

無機フィラが平均粒子径又はモード径の異なる2種類以上のアルミナフィラの混合物である場合、平均粒子径又はモード径が最も大きいアルミナフィラの含有量は、放熱性がより優れる観点から、半導体用接着剤の全量を基準として、60~90質量%又は70~85質量%であってよい。When the inorganic filler is a mixture of two or more types of alumina filler having different average particle diameters or mode diameters, the content of the alumina filler having the largest average particle diameter or mode diameter may be 60 to 90 mass % or 70 to 85 mass % based on the total amount of the semiconductor adhesive, from the viewpoint of better heat dissipation properties.

(その他)
本実施形態の半導体用接着剤は、有機フィラ(樹脂フィラ)、酸化防止剤、シランカップリング剤(フラックス剤に該当する化合物を除く)、チタンカップリング剤、レベリング剤等の添加剤を更に含有してもよい。これらの添加剤は、1種単独で又は2種以上を併用して用いることができる。これらの添加剤の含有量は、各添加剤の効果が発現するように適宜調整すればよい。
(others)
The semiconductor adhesive of this embodiment may further contain additives such as organic filler (resin filler), antioxidant, silane coupling agent (excluding compounds corresponding to fluxing agents), titanium coupling agent, leveling agent, etc. These additives may be used alone or in combination of two or more. The content of these additives may be appropriately adjusted so that the effect of each additive is exerted.

有機フィラの材質としては、ポリウレタン、ポリイミド等を用いることができる。樹脂フィラは、無機フィラに比べて、260℃等の高温で柔軟性を付与することができるため、フィルム形成性向上に効果がある。 Polyurethane, polyimide, etc. can be used as the material for the organic filler. Compared to inorganic fillers, resin fillers can impart flexibility at high temperatures such as 260°C, which is effective in improving film formability.

(熱伝導率)
本実施形態に係る半導体用接着剤は、硬化後の熱伝導率が1.5W/mK以上である。半導体用接着剤の硬化後の熱伝導率が1.5W/mK以上であることで、放熱性が優れた半導体用接着剤を提供することができる。
(Thermal Conductivity)
The adhesive for a semiconductor according to this embodiment has a thermal conductivity of 1.5 W/mK or more after curing. When the adhesive for a semiconductor has a thermal conductivity of 1.5 W/mK or more after curing, an adhesive for a semiconductor having excellent heat dissipation properties can be provided.

半導体用接着剤の硬化後の熱伝導率は、放熱性がより優れる観点から、2.0W/mK以上、2.5W/mK以上、3.0W/mK以上、3.5W/mK以上、又は4.0W/mK以上であってよい。The thermal conductivity of the semiconductor adhesive after curing may be 2.0 W/mK or more, 2.5 W/mK or more, 3.0 W/mK or more, 3.5 W/mK or more, or 4.0 W/mK or more, in order to provide better heat dissipation properties.

半導体用接着剤の硬化後の熱伝導率は、レーザーフラッシュ法(Xe-flash法)により熱拡散率を測定し、比熱及び密度を熱拡散率に乗算することで算出することができ、具体的には、後述の実施例に記載の方法により熱伝導率を得ることができる。The thermal conductivity of the semiconductor adhesive after curing can be calculated by measuring the thermal diffusivity using the laser flash method (Xe-flash method) and multiplying the thermal diffusivity by the specific heat and density. Specifically, the thermal conductivity can be obtained by the method described in the examples below.

半導体用接着剤は、240℃で1時間の加熱により硬化させることができ、具体的には、後述の実施例に記載の方法により硬化後の半導体用接着剤を得ることができる。The semiconductor adhesive can be cured by heating at 240°C for 1 hour, and specifically, the cured semiconductor adhesive can be obtained by the method described in the examples below.

本実施形態の半導体用接着剤は、フィルム状又は膜状に形成することが可能である。フィルム状又は膜状の半導体用接着剤(フィルム状接着剤)の厚さとしては、例えば、100μm以下、80μm以下、又は50μm以下であってよい。フィルム状接着剤の厚さの下限については特に制限はないが、1μm以上又は5μm以上であってよい。The semiconductor adhesive of this embodiment can be formed into a film or membrane. The thickness of the film or membrane semiconductor adhesive (film adhesive) may be, for example, 100 μm or less, 80 μm or less, or 50 μm or less. There is no particular limit to the lower limit of the thickness of the film adhesive, but it may be 1 μm or more or 5 μm or more.

<半導体用接着剤の作製方法>
フィルム状又は膜状の半導体用接着剤は以下の方法によって得ることができる。まず、上述した硬化性樹脂成分、フラックス剤、無機フィラ、及びその他の成分を有機溶媒中に加えた後に撹拌混合、混錬等により溶解又は分散させて樹脂ワニスを調製する。その後、離型処理を施した基材フィルム上に、ナイフコーター、ロールコーター、アプリケーター、ダイコーター、コンマコーター等を用いて樹脂ワニスを塗布した後、加熱により有機溶媒を減少させて、基材フィルム上に半導体用接着剤を形成する。また、加熱により有機溶媒を減少させる前に、樹脂ワニスをウエハ等にスピンコートして膜を形成した後、溶媒乾燥を行う方法によりウエハ上に半導体用接着剤を形成してもよい。
<Method of producing semiconductor adhesive>
A film-like or membrane-like semiconductor adhesive can be obtained by the following method. First, the above-mentioned curable resin component, fluxing agent, inorganic filler, and other components are added to an organic solvent, and then dissolved or dispersed by stirring, mixing, kneading, etc. to prepare a resin varnish. Then, the resin varnish is applied to a substrate film that has been subjected to a release treatment using a knife coater, roll coater, applicator, die coater, comma coater, etc., and the organic solvent is reduced by heating to form a semiconductor adhesive on the substrate film. In addition, before reducing the organic solvent by heating, the resin varnish may be spin-coated on a wafer or the like to form a film, and then the solvent may be dried to form a semiconductor adhesive on the wafer.

基材フィルムとしては、有機溶媒を揮発させる際の加熱条件に耐え得る耐熱性を有するものであれば特に制限はなく、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエーテルナフタレートフィルム、メチルペンテンフィルム等が挙げられる。基材フィルムとしては、これらのフィルムのうちの1種からなる単層のものに限られず、2種以上のフィルムからなる多層フィルムであってよい。There are no particular limitations on the substrate film, so long as it has heat resistance sufficient to withstand the heating conditions used when volatilizing the organic solvent, and examples of the substrate film include polyester film, polypropylene film, polyethylene terephthalate film, polyimide film, polyetherimide film, polyether naphthalate film, methylpentene film, etc. The substrate film is not limited to a single layer film made of one of these films, but may be a multilayer film made of two or more types of films.

塗布後の樹脂ワニスから有機溶媒を揮発させる際の条件としては、具体的には、50~200℃、0.1~90分間の加熱を行うことであってよい。実装後のボイド、粘度調整等に影響がなければ、有機溶媒が1.5%以下まで揮発する条件としてもよい。 Specific conditions for volatilizing the organic solvent from the applied resin varnish may include heating at 50 to 200°C for 0.1 to 90 minutes. Conditions may be such that the organic solvent volatilizes to 1.5% or less, provided that this does not affect voids or viscosity adjustment after mounting.

<半導体装置>
本実施形態に係る半導体用接着剤を用いて製造される半導体装置について説明する。本実施形態に係る半導体装置は、半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造、及び/又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造と、接続部の少なくとも一部を封止する封止材と、を備え、封止材は、本実施形態に係る半導体用接着剤の硬化物を含む。半導体装置における接続部は、バンプと配線との金属接合、及び、バンプとバンプとの金属接合のいずれでもよい。本実施形態に係る半導体装置では、例えば、半導体用接着剤を介して電気的な接続を得るフリップチップ接続を用いることができる。
<Semiconductor Device>
A semiconductor device manufactured using the semiconductor adhesive according to this embodiment will be described. The semiconductor device according to this embodiment includes a connection structure in which the connection parts of a semiconductor chip and a wiring circuit board are electrically connected to each other, and/or a connection structure in which the connection parts of a plurality of semiconductor chips are electrically connected to each other, and a sealant that seals at least a part of the connection parts, and the sealant includes a cured product of the semiconductor adhesive according to this embodiment. The connection parts in the semiconductor device may be either a metal bond between a bump and a wiring, or a metal bond between a bump and another bump. In the semiconductor device according to this embodiment, for example, a flip chip connection that obtains an electrical connection via the semiconductor adhesive can be used.

図1は、半導体装置の実施形態(半導体チップ及び基板のCOB型の接続態様)を示す模式断面図である。図1(a)に示すように、半導体装置100は、互いに対向する半導体チップ10及び基板(回路配線基板)20と、半導体チップ10及び基板20の互いに対向する面にそれぞれ配置された配線15と、半導体チップ10及び基板20の配線15を互いに接続する接続バンプ30と、半導体チップ10及び基板20間の空隙に隙間なく充填された封止材40とを有している。半導体チップ10及び基板20は、配線15及び接続バンプ30によりフリップチップ接続されている。配線15及び接続バンプ30は、封止材40により封止されており外部環境から遮断されている。封止材40は、本実施形態に係る半導体用接着剤の硬化物を含む。1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a semiconductor device (a COB-type connection between a semiconductor chip and a substrate). As shown in FIG. 1(a), the semiconductor device 100 has a semiconductor chip 10 and a substrate (circuit wiring substrate) 20 facing each other, wiring 15 arranged on the facing surfaces of the semiconductor chip 10 and the substrate 20, connection bumps 30 connecting the wiring 15 of the semiconductor chip 10 and the substrate 20 to each other, and a sealant 40 filled without gaps in the gap between the semiconductor chip 10 and the substrate 20. The semiconductor chip 10 and the substrate 20 are flip-chip connected by the wiring 15 and the connection bumps 30. The wiring 15 and the connection bumps 30 are sealed by the sealant 40 and are isolated from the external environment. The sealant 40 contains a cured product of the semiconductor adhesive according to this embodiment.

図1(b)に示すように、半導体装置200は、互いに対向する半導体チップ10及び基板20と、半導体チップ10及び基板20の互いに対向する面にそれぞれ配置されたバンプ32と、半導体チップ10及び基板20間の空隙に隙間なく充填された封止材40とを有している。半導体チップ10及び基板20は、対向するバンプ32が互いに接続されることによりフリップチップ接続されている。バンプ32は、封止材40により封止されており外部環境から遮断されている。 As shown in Figure 1 (b), the semiconductor device 200 has a semiconductor chip 10 and a substrate 20 facing each other, bumps 32 arranged on the facing surfaces of the semiconductor chip 10 and the substrate 20, respectively, and a sealing material 40 that fills the gap between the semiconductor chip 10 and the substrate 20 without any gaps. The semiconductor chip 10 and the substrate 20 are flip-chip connected by connecting the facing bumps 32 to each other. The bumps 32 are sealed by the sealing material 40 and are isolated from the external environment.

図2は、半導体装置の他の実施形態(半導体チップ同士のCOC型の接続態様)を示す模式断面図である。図2(a)に示すように、半導体装置300は、2つの半導体チップ10が配線15及び接続バンプ30によりフリップチップ接続されている点を除き、半導体装置100と同様である。図2(b)に示すように、半導体装置400は、2つの半導体チップ10がバンプ32によりフリップチップ接続されている点を除き、半導体装置200と同様である。 Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a semiconductor device (COC type connection between semiconductor chips). As shown in Figure 2(a), semiconductor device 300 is similar to semiconductor device 100 except that two semiconductor chips 10 are flip-chip connected by wiring 15 and connection bumps 30. As shown in Figure 2(b), semiconductor device 400 is similar to semiconductor device 200 except that two semiconductor chips 10 are flip-chip connected by bumps 32.

半導体チップ10としては、特に制限はなく、シリコン、ゲルマニウム等の同一種類の元素から構成される元素半導体、ガリウムヒ素、インジウムリン等の化合物半導体などの各種半導体を用いることができる。There are no particular limitations on the semiconductor chip 10, and various types of semiconductors can be used, such as elemental semiconductors composed of the same type of element, such as silicon and germanium, and compound semiconductors, such as gallium arsenide and indium phosphide.

基板20としては、配線回路基板であれば特に制限はなく、ガラスエポキシ、ポリイミド、ポリエステル、セラミック、エポキシ、ビスマレイミドトリアジン、ポリイミド等を主な成分とする絶縁基板の表面に形成された金属層の不要な個所をエッチング除去して配線(配線パターン)が形成された回路基板、上記絶縁基板の表面に金属めっき等によって配線(配線パターン)が形成された回路基板、上記絶縁基板の表面に導電性物質を印刷して配線(配線パターン)が形成された回路基板などを用いることができる。The substrate 20 is not particularly limited as long as it is a wired circuit board, and examples thereof include a circuit board in which wiring (wiring pattern) is formed by etching away unnecessary parts of a metal layer formed on the surface of an insulating substrate whose main components are glass epoxy, polyimide, polyester, ceramic, epoxy, bismaleimide triazine, polyimide, etc., a circuit board in which wiring (wiring pattern) is formed on the surface of the insulating substrate by metal plating, etc., and a circuit board in which wiring (wiring pattern) is formed by printing a conductive material on the surface of the insulating substrate.

配線15、バンプ32等の接続部は、主成分として金、銀、銅、はんだ(主成分は、例えばスズ-銀、スズ-鉛、スズ-ビスマス、スズ-銅)、ニッケル、スズ、鉛等を含有しており、複数の金属を含有していてもよい。The connection parts such as wiring 15 and bumps 32 contain gold, silver, copper, solder (the main components are, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper), nickel, tin, lead, etc. as main components, and may contain multiple metals.

配線(配線パターン)の表面には、金、銀、銅、はんだ(主成分は、例えばスズ-銀、スズ-鉛、スズ-ビスマス、スズ-銅)、スズ、ニッケル等を主な成分とする金属層が形成されていてもよい。この金属層は単一の成分のみで構成されていてもよく、複数の成分から構成されていてもよい。また、複数の金属層が積層された構造をしていてもよい。安価であり、一般的に使用されていることから金属層は銅、はんだであってよいが、酸化物や不純物があるため、フラックス活性が必要となる。 A metal layer mainly composed of gold, silver, copper, solder (main components are, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper), tin, nickel, etc. may be formed on the surface of the wiring (wiring pattern). This metal layer may be composed of only a single component, or may be composed of multiple components. It may also have a structure in which multiple metal layers are laminated. The metal layer may be copper or solder, which are inexpensive and commonly used, but flux activation is required due to the presence of oxides and impurities.

バンプと呼ばれる導電性突起の材質としては、主な成分として、金、銀、銅、はんだ(主成分は例えば、スズ-銀、スズ-鉛、スズ-ビスマス、スズ-銅)、スズ、ニッケル等が用いられ、単一の成分のみで構成されていてもよく、複数の成分から構成されていてもよい。また、これらの金属が積層された構造をなすように形成されていてもよい。バンプは半導体チップ又は基板に形成されていてもよい。安価であり、一般的に使用されていることからバンプは銅、はんだであってよいが、酸化物や不純物があるため、フラックス活性が必要となる。 The materials used for the conductive protrusions called bumps are mainly gold, silver, copper, solder (main components are, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper), tin, nickel, etc., and may be composed of only a single component or multiple components. These metals may also be formed to form a laminated structure. The bumps may be formed on a semiconductor chip or substrate. The bumps may be copper or solder, as they are inexpensive and commonly used, but flux activation is required due to the presence of oxides and impurities.

また、図1又は図2に示すような半導体装置(パッケージ)を積層して金、銀、銅、はんだ(主成分は、例えばスズ-銀、スズ-鉛、スズ-ビスマス、スズ-銅)、スズ、ニッケル等で電気的に接続してもよい。安価であり、一般的に使用されていることから接続は銅、はんだであってよいが、酸化物や不純物があるため、フラックス活性が必要となる。例えば、TSV技術で見られるような、半導体用接着剤を半導体チップ間に介して、フリップチップ接続又は積層し、半導体チップを貫通する孔を形成し、パターン面の電極とつなげてもよい。 Also, semiconductor devices (packages) such as those shown in Figure 1 or Figure 2 may be stacked and electrically connected with gold, silver, copper, solder (main components are, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper), tin, nickel, etc. The connections may be with copper or solder, as these are inexpensive and commonly used, but flux activation is required due to the presence of oxides and impurities. For example, as seen in TSV technology, semiconductor adhesive may be interposed between semiconductor chips, for flip-chip connection or stacking, and holes that penetrate the semiconductor chips may be formed to connect to the electrodes on the pattern surface.

図3は、半導体装置の他の実施形態(半導体チップ積層型の態様(TSV))を示す模式断面図である。図3に示す半導体装置500では、インターポーザ50上に形成された配線15が半導体チップ10の配線15と接続バンプ30を介して接続されることにより、半導体チップ10とインターポーザ50とはフリップチップ接続されている。半導体チップ10とインターポーザ50との間の空隙には封止材40が隙間なく充填されている。上記半導体チップ10におけるインターポーザ50と反対側の表面上には、配線15、接続バンプ30及び封止材40を介して半導体チップ10が繰り返し積層されている。半導体チップ10の表裏におけるパターン面の配線15は、半導体チップ10の内部を貫通する孔内に充填された貫通電極34により互いに接続されている。なお、貫通電極34の材質としては、銅、アルミニウム等を用いることができる。3 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the semiconductor device (semiconductor chip stacking type embodiment (TSV)). In the semiconductor device 500 shown in FIG. 3, the wiring 15 formed on the interposer 50 is connected to the wiring 15 of the semiconductor chip 10 via the connection bump 30, so that the semiconductor chip 10 and the interposer 50 are flip-chip connected. The gap between the semiconductor chip 10 and the interposer 50 is filled with the sealing material 40 without any gaps. On the surface of the semiconductor chip 10 opposite the interposer 50, the semiconductor chips 10 are repeatedly stacked via the wiring 15, the connection bump 30 and the sealing material 40. The wiring 15 on the pattern surfaces on the front and back of the semiconductor chip 10 are connected to each other by the through electrodes 34 filled in the holes that penetrate the inside of the semiconductor chip 10. The material of the through electrodes 34 can be copper, aluminum, etc.

このようなTSV技術により、通常は使用されない半導体チップの裏面からも信号を取得することができる。更には、半導体チップ10内に貫通電極34を垂直に通すため、対向する半導体チップ10間、又は半導体チップ10及びインターポーザ50間の距離を短くし、柔軟な接続が可能である。本実施形態に係る半導体用接着剤は、このようなTSV技術において、対向する半導体チップ10間、又は半導体チップ10及びインターポーザ50間の封止材料として適用することができる。Such TSV technology makes it possible to obtain signals from the back surface of the semiconductor chip, which is not normally used. Furthermore, because the through electrodes 34 are passed vertically through the semiconductor chip 10, the distance between opposing semiconductor chips 10 or between the semiconductor chip 10 and the interposer 50 can be shortened, allowing for flexible connections. The semiconductor adhesive according to this embodiment can be used as a sealing material between opposing semiconductor chips 10 or between the semiconductor chip 10 and the interposer 50 in such TSV technology.

また、エリアバンプチップ技術等の自由度の高いバンプ形成方法では、インターポーザを介さないでそのまま半導体チップをマザーボードに直接実装することができる。本実施形態に係る半導体用接着剤は、このような半導体チップをマザーボードに直接実装する場合にも適用することができる。なお、本実施形態に係る半導体用接着剤は、2つの配線回路基板を積層する場合に、基板間の空隙を封止する際にも適用することができる。 In addition, with highly flexible bump formation methods such as area bump chip technology, a semiconductor chip can be mounted directly to a motherboard without using an interposer. The semiconductor adhesive of this embodiment can also be applied when mounting such a semiconductor chip directly to a motherboard. The semiconductor adhesive of this embodiment can also be applied when sealing the gap between two wiring circuit boards when stacking the boards.

図5は、半導体装置の他の実施形態(半導体チップ及び基板のCOB型の接続態様)を示す模式断面図である。図5に示す半導体装置600では、配線(銅配線)15を有する基板(ガラスエポキシ基板)60と、配線(銅ピラー、銅ポスト)15を有する半導体チップ10とが封止材40を介して互いに接続されている。半導体チップ10の配線15と基板60の配線15とは、接続バンプ(はんだバンプ)30により電気的に接続されている。基板60における配線15が形成された表面には、接続バンプ30の形成位置を除いてソルダーレジスト70が配置されている。半導体チップ10は、貫通電極を有するものであってよい。 Figure 5 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a semiconductor device (a COB-type connection between a semiconductor chip and a substrate). In the semiconductor device 600 shown in Figure 5, a substrate (glass epoxy substrate) 60 having wiring (copper wiring) 15 and a semiconductor chip 10 having wiring (copper pillar, copper post) 15 are connected to each other via a sealing material 40. The wiring 15 of the semiconductor chip 10 and the wiring 15 of the substrate 60 are electrically connected by a connection bump (solder bump) 30. A solder resist 70 is arranged on the surface of the substrate 60 on which the wiring 15 is formed, except for the position where the connection bump 30 is formed. The semiconductor chip 10 may have a through electrode.

<半導体装置の製造方法>
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造、及び/又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造を備える半導体装置の製造方法であって、接続部の少なくとも一部を、本実施形態に係る半導体用接着剤を用いて封止する工程を備える。
<Method of Manufacturing Semiconductor Device>
The method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment is a method for manufacturing a semiconductor device having a connection structure in which the respective connection portions of a semiconductor chip and a wiring circuit board are electrically connected to each other, and/or a connection structure in which the respective connection portions of a plurality of semiconductor chips are electrically connected to each other, and includes a step of sealing at least a portion of the connection portion using a semiconductor adhesive according to this embodiment.

上記工程は、本実施形態に係る半導体用接着剤を用いて、半導体チップ及び配線回路基板、又は、複数の半導体チップ同士を接続することにより行うことができる。この場合、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、例えば、半導体用接着剤を介して半導体チップ及び配線回路基板を互いに接続すると共に当該半導体チップ及び当該配線回路基板のそれぞれの接続部を互いに電気的に接続するステップ、及び/又は、半導体用接着剤を介して複数の半導体チップを互いに接続すると共に当該複数の半導体チップのそれぞれの接続部を互いに電気的に接続するステップを備えるものであってもよい。The above process can be carried out by connecting a semiconductor chip and a wiring circuit board, or multiple semiconductor chips together, using the semiconductor adhesive according to this embodiment. In this case, the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment may include, for example, a step of connecting a semiconductor chip and a wiring circuit board together via a semiconductor adhesive and electrically connecting the respective connection portions of the semiconductor chip and the wiring circuit board together, and/or a step of connecting multiple semiconductor chips together via a semiconductor adhesive and electrically connecting the respective connection portions of the multiple semiconductor chips together.

本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、接続部を互いに金属接合によって接続することができる。すなわち、上記半導体チップ及び上記配線回路基板のそれぞれの上記接続部を互いに金属接合によって接続する、又は、上記複数の半導体チップのそれぞれの上記接続部を互いに金属接合によって接続することができる。In the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment, the connection parts can be connected to each other by metal bonding. That is, the connection parts of the semiconductor chip and the wiring circuit board can be connected to each other by metal bonding, or the connection parts of the multiple semiconductor chips can be connected to each other by metal bonding.

本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例として、図3に示す半導体装置500の製造方法について説明する。半導体装置500は、インターポーザ50上に形成された配線(銅配線)15が半導体チップ10の配線(銅ピラー、銅ポスト)15と接続バンプ(はんだバンプ)30を介して接続されることにより、半導体チップ10とインターポーザ50とはフリップチップ接続されている。半導体チップ10とインターポーザ50との間の空隙には封止材40が隙間なく充填されている。上記半導体チップ10におけるインターポーザ50と反対側の表面上には、配線15、接続バンプ30及び封止材40を介して半導体チップ10が繰り返し積層されている。半導体チップ10の表裏におけるパターン面の配線15は、半導体チップ10の内部を貫通する孔内に充填された貫通電極34により互いに接続されている。As an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device 500 shown in FIG. 3 will be described. In the semiconductor device 500, the wiring (copper wiring) 15 formed on the interposer 50 is connected to the wiring (copper pillar, copper post) 15 of the semiconductor chip 10 via the connection bump (solder bump) 30, so that the semiconductor chip 10 and the interposer 50 are flip-chip connected. The gap between the semiconductor chip 10 and the interposer 50 is filled with the sealing material 40 without any gaps. On the surface of the semiconductor chip 10 opposite the interposer 50, the semiconductor chip 10 is repeatedly stacked via the wiring 15, the connection bump 30, and the sealing material 40. The wiring 15 on the pattern surfaces on the front and back of the semiconductor chip 10 are connected to each other by the through electrodes 34 filled in the holes that penetrate the inside of the semiconductor chip 10.

図4は、図3に示す半導体装置の製造方法の一例を説明するための図である。図4の(a)は、半導体チップの主面上に半導体用接着剤が設けられている積層チップと、別の半導体チップとを、半導体用接着剤を介して圧着するステップを示す。積層チップ(積層する半導体チップ)700は、半導体チップ10と、半導体チップ10の主面上に設けられた半導体用接着剤42とを備え、半導体チップ10には、半導体チップ10の内部を貫通する孔内に充填された貫通電極34と、半導体チップ10の一方の面上に配置された配線15と、配線15上に配置された接続バンプ30とが設けられている。半導体用接着剤42は、配線15及び接続バンプ30を埋め込むように設けられているが、半導体チップ10の表面、配線15、及び接続バンプ30の少なくとも一部を覆うものであってよい。4 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 3. FIG. 4(a) shows a step of pressing a stacked chip having a semiconductor adhesive on the main surface of the semiconductor chip and another semiconductor chip via a semiconductor adhesive. The stacked chip (semiconductor chips to be stacked) 700 includes a semiconductor chip 10 and a semiconductor adhesive 42 provided on the main surface of the semiconductor chip 10. The semiconductor chip 10 includes a through electrode 34 filled in a hole penetrating the inside of the semiconductor chip 10, a wiring 15 arranged on one surface of the semiconductor chip 10, and a connection bump 30 arranged on the wiring 15. The semiconductor adhesive 42 is provided so as to embed the wiring 15 and the connection bump 30, but may cover at least a part of the surface of the semiconductor chip 10, the wiring 15, and the connection bump 30.

積層チップ700は、配線15、及び接続バンプ30を有する半導体ウエハに半導体用接着剤42を塗布した後、又は半導体用接着剤42をフィルム状にして貼付した後にダイシングして半導体チップ10に個片化することによって作製することができる。フィルム状の半導体用接着剤の貼付は、加熱プレス、ロールラミネート、真空ラミネート等によって行うことができる。The laminated chip 700 can be produced by applying a semiconductor adhesive 42 to a semiconductor wafer having wiring 15 and connection bumps 30, or by applying the semiconductor adhesive 42 in the form of a film, and then dicing the semiconductor wafer into individual semiconductor chips 10. The film-like semiconductor adhesive can be applied by hot pressing, roll lamination, vacuum lamination, or the like.

積層チップ700と、別の半導体チップとの圧着は、例えば、積層チップ700の接続バンプ30を、他の半導体チップ10の内部を貫通する孔内に充填された貫通電極34と電気的に接続するように位置合わせをし、積層チップ700と半導体チップ10を接続バンプ30の融点以上の温度で加熱しながら圧着ツール90を用いて行うことができる(接続部にはんだを用いる場合、はんだ部分にかける温度は、240℃以上であってよい)。これにより、積層チップ700と半導体チップ10とを接続するとともに、接続部を半導体用接着剤の硬化物によって封止することができる。The bonding of the stacked chip 700 to another semiconductor chip can be performed, for example, by aligning the connection bumps 30 of the stacked chip 700 so as to electrically connect with the through electrodes 34 filled in the holes penetrating the interior of the other semiconductor chip 10, and by using a bonding tool 90 while heating the stacked chip 700 and the semiconductor chip 10 at a temperature equal to or higher than the melting point of the connection bumps 30 (if solder is used for the connection, the temperature applied to the solder portion may be 240°C or higher). This allows the stacked chip 700 and the semiconductor chip 10 to be connected, and the connection portion to be sealed with a hardened product of the semiconductor adhesive.

接続荷重は、バンプ数に依存するが、バンプの高さばらつき吸収、バンプ変形量の制御等を考慮して設定される。接続時間は、生産性向上の観点から、短時間であってよい。接続時間は、はんだを溶融させ、酸化膜、表面の不純物等を除去し、金属接合を接続部に形成することができる時間であってよい。短時間の接続時間(圧着時間)とは、接続形成(本圧着)中に接続部に240℃以上の温度がかかる時間(例えば、はんだ使用時の時間)が10秒以下であることをいう。接続時間は、5秒以下又は3秒以下であってよい。配線15を有するインターポーザ50と積層チップ700の接続についても、同様の方法を適用することができる。The connection load depends on the number of bumps, but is set taking into consideration the absorption of bump height variations and the control of bump deformation amount. The connection time may be short from the viewpoint of improving productivity. The connection time may be the time required to melt the solder, remove the oxide film and surface impurities, and form a metal bond at the connection. A short connection time (pressure bonding time) means that the time during which the connection is subjected to a temperature of 240°C or higher during connection formation (main pressure bonding) (for example, the time when solder is used) is 10 seconds or less. The connection time may be 5 seconds or less or 3 seconds or less. A similar method can be applied to the connection between the interposer 50 having the wiring 15 and the stacked chip 700.

上記のステップを繰り返すことによって、図4(b)に示す半導体装置500を製造することができる。また、半導体装置500は、積層チップ700と半導体チップ10とを位置合わせして積層(仮固定)することを繰り返し、仮固定された多段の積層体を得た後に、リフロー炉で加熱処理することによって、はんだバンプを溶融させて半導体チップ同士を一括して接続することによって製造してもよい。仮固定は、金属接合を形成する必要性が顕著に要求されないため、上述の本圧着に比べて低荷重、短時間、低温度でもよく、生産性向上、接続部の劣化防止等のメリットが生じる。半導体チップと基板を接続した後、オーブン等で加熱処理を行って、半導体用接着剤を硬化させてもよい。加熱温度は、半導体封止用接着剤の硬化が進行し、完全に硬化する温度であってよい。加熱温度及び加熱時間は適宜設定すればよい。 By repeating the above steps, the semiconductor device 500 shown in FIG. 4(b) can be manufactured. The semiconductor device 500 may also be manufactured by repeatedly aligning and stacking (temporarily fixing) the stacked chip 700 and the semiconductor chip 10, obtaining a temporarily fixed multi-stage stack, and then performing a heat treatment in a reflow furnace to melt the solder bumps and connect the semiconductor chips together. Since the temporary fixing does not require a significant need to form a metal bond, it may be performed with a lower load, in a shorter time, and at a lower temperature than the above-mentioned full pressure bonding, and has the advantages of improved productivity and prevention of deterioration of the connection. After connecting the semiconductor chip and the substrate, the semiconductor adhesive may be hardened by performing a heat treatment in an oven or the like. The heating temperature may be a temperature at which the semiconductor sealing adhesive hardens and is completely hardened. The heating temperature and heating time may be set appropriately.

以下、実施例を用いて本開示を説明するが、本開示はこれらによって制限されるものではない。 The present disclosure will be explained below using examples, but the present disclosure is not limited to these.

<半導体用接着剤の作製>
半導体用接着剤の作製に使用した化合物を以下に示す。
<Preparation of semiconductor adhesive>
The compounds used in the preparation of the semiconductor adhesive are shown below.

(硬化性樹脂成分)
((a)エポキシ樹脂)
・トリフェノールメタン骨格含有多官能固形エポキシ(ジャパンエポキシレジン株式会社製、製品名「EP1032H60」)
・ビスフェノールF型液状エポキシ(ジャパンエポキシレジン株式会社製、製品名「YL983U」)
・柔軟性エポキシ(ジャパンエポキシレジン株式会社製、製品名「YL7175」)
(Curable resin component)
((a) Epoxy Resin)
- Triphenolmethane skeleton-containing multifunctional solid epoxy (manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd., product name "EP1032H60")
- Bisphenol F type liquid epoxy (manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd., product name "YL983U")
- Flexible epoxy (product name "YL7175" manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.)

((b)硬化剤)
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ル酸付加体(四国化成株式会社製、製品名「2MAOK-PW」)
((b) Curing Agent)
2,4-Diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd., product name "2MAOK-PW")

((c)熱可塑性樹脂)
フェノキシ樹脂(日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製、製品名「ZX1356-2」、Tg:約71℃、Mw:約63000)
((c) Thermoplastic resin)
Phenoxy resin (manufactured by Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd., product name "ZX1356-2", Tg: about 71°C, Mw: about 63,000)

(無機フィラ)
・多面体アルミナ1(住友化学株式会社、AA-04、平均粒子径:0.41μm)
・多面体アルミナ2(住友化学株式会社、AA-07、平均粒子径:0.83μm)
・多面体アルミナ3(住友化学株式会社、AA-1.5、平均粒子径:1.6μm)
・多面体アルミナ4(住友化学株式会社、AA-3、平均粒子径:3.7μm)
・多面体アルミナ5(住友化学株式会社、AA-5、平均粒子径:6.6μm)
・多面体アルミナ6(住友化学株式会社、AA-10、平均粒子径:14.5μm)
・炭化ケイ素1(巴工業株式会社、αSiC2500N、平均粒子径:0.87μm)
・炭化ケイ素2(巴工業株式会社、βSiC2500N、平均粒子径:0.82μm)
・窒化ホウ素1(モメンティブ、PT132、平均粒子径:5.1μm)
・窒化ホウ素2(モメンティブ、AC6041、平均粒子径:5.4μm)
・窒化ホウ素3(モメンティブ、TECO20191251、平均粒子径:4.5μm)
・ダイヤモンド(トーメイダイヤ、CMM2-4、平均粒子径:2.4μm)
(Inorganic filler)
Polyhedral Alumina 1 (Sumitomo Chemical Co., Ltd., AA-04, average particle size: 0.41 μm)
Polyhedral alumina 2 (Sumitomo Chemical Co., Ltd., AA-07, average particle size: 0.83 μm)
Polyhedral Alumina 3 (Sumitomo Chemical Co., Ltd., AA-1.5, average particle size: 1.6 μm)
Polyhedral Alumina 4 (Sumitomo Chemical Co., Ltd., AA-3, average particle size: 3.7 μm)
Polyhedral Alumina 5 (Sumitomo Chemical Co., Ltd., AA-5, average particle size: 6.6 μm)
Polyhedral Alumina 6 (Sumitomo Chemical Co., Ltd., AA-10, average particle size: 14.5 μm)
Silicon carbide 1 (Tomoe Engineering Co., Ltd., αSiC2500N, average particle size: 0.87 μm)
Silicon carbide 2 (Tomoe Engineering Co., Ltd., βSiC2500N, average particle size: 0.82 μm)
Boron nitride 1 (Momentive, PT132, average particle size: 5.1 μm)
Boron nitride 2 (Momentive, AC6041, average particle size: 5.4 μm)
Boron nitride 3 (Momentive, TECO20191251, average particle size: 4.5 μm)
・Diamond (Tomei Diamond, CMM2-4, average particle size: 2.4 μm)

(フィラ)
・無機シリカフィラ(株式会社アドマテックス、SE2050、平均粒子径:500nm)
(Fila)
Inorganic silica filler (Admatechs Co., Ltd., SE2050, average particle size: 500 nm)

(フラックス剤)
グルタル酸(和光純薬社製、和光特級、融点:約95℃)
(Flux agent)
Glutaric acid (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Wako special grade, melting point: about 95°C)

(実施例1)
熱硬化性樹脂(「EP1032H60」45質量部、「YL983U」15質量部、「YL7175」5質量部)、硬化剤2質量部、無機フィラ(表1に記載の量、単位:質量%(半導体用接着剤の全量を基準))、有機フィラ10質量部、フラックス剤4質量部をNV(不揮発分濃度)が55質量%になるように有機溶媒(シクロヘキサノン)に添加した。その後、Φ1.0mmのビーズ及びΦ2.0mmのビーズを固形分と同質量加え、ビーズミル(フリッチュ・ジャパン株式会社製、遊星型微粉砕機P-7)で30分撹拌した。その後、熱可塑性樹脂として、フェノキシ樹脂30質量部を加え、再度、ビーズミルで30分撹拌した。撹拌に用いたビーズをろ過によって除去した。作製したワニスを小型精密塗工装置(株式会社廉井精機製)で塗工し、クリーンオーブン(ESPEC株式会社製)で乾燥(100℃/10分)し、厚さ400μmのフィルム状接着剤(半導体用接着剤)を得た。
Example 1
Thermosetting resin ("EP1032H60" 45 parts by mass, "YL983U" 15 parts by mass, "YL7175" 5 parts by mass), 2 parts by mass of curing agent, inorganic filler (amount listed in Table 1, unit: mass% (based on the total amount of semiconductor adhesive)), 10 parts by mass of organic filler, and 4 parts by mass of fluxing agent were added to an organic solvent (cyclohexanone) so that the NV (non-volatile content concentration) was 55% by mass. Then, Φ1.0 mm beads and Φ2.0 mm beads were added in the same mass as the solid content, and the mixture was stirred for 30 minutes with a bead mill (Fritsch Japan Co., Ltd., planetary fine grinder P-7). Then, 30 parts by mass of phenoxy resin was added as a thermoplastic resin, and the mixture was stirred again with a bead mill for 30 minutes. The beads used for stirring were removed by filtration. The prepared varnish was coated using a small precision coating device (manufactured by Yasui Seiki Co., Ltd.) and dried (100°C/10 minutes) in a clean oven (manufactured by ESPEC Corporation) to obtain a film-like adhesive (semiconductor adhesive) with a thickness of 400 µm.

(実施例2~21、比較例1)
無機フィラの種類及び含有量を表1~4に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、フィルム状接着剤(半導体用接着剤)を得た。なお、表3及び4の平均粒子径の差は、併用した無機フィラの平均粒子径の差の絶対値から算出した。
(Examples 2 to 21, Comparative Example 1)
A film-like adhesive (semiconductor adhesive) was obtained in the same manner as in Example 1, except that the type and content of the inorganic filler were changed as shown in Tables 1 to 4. The difference in average particle size between Tables 3 and 4 was calculated from the absolute value of the difference in average particle size of the inorganic filler used in combination.

<評価>
(1)熱伝導率測定
作製したフィルム状接着剤を1cm×1cmに切り出し、これをクリーンオーブン(ESPEC株式会社製)中で240℃、1時間で硬化させて硬化物を得た。得られた硬化物を、両面をグラファイトスプレーで黒化処理し、厚さ方向の熱拡散率を測定した。レーザーフラッシュ法(Xe-flash法)(NETZSCH社製、LFA447 nanoflash)にて熱拡散率を測定した。パルス光照射は、パルス幅0.1(ms)、印加電圧 236Vの条件で行った。測定は雰囲気温度25℃±1℃で行った。次いで、下記式(I)を用いて比熱及び密度を熱拡散率に乗算することによって、熱伝導率の値を得た。結果を表1~4に示す。
λ = α×Cp×ρ ・・・式(I)
[式(I)中、λは熱伝導率(W/mK)、αは熱拡散率(m/s)、Cpは比熱(J/kg・K)、ρは密度(g/cm)をそれぞれ示す。]
なお、比熱(J/kg・K)は、示差走査熱量測定(DSC)を用い、以下の手順で測定した。アルミパン中に半導体用接着剤を量りとり、示差走査熱量計(株式会社パーキン-エルマージャパン製、Pyris1)を用い、10℃/min、室温(25℃)~60℃まで測定した。リファレンスとしてサファイヤを用いた。サファイヤの既知の比熱を用いて試料の25℃の比熱を算出した。
密度(g/cm)は、電子比重計(アルファーミラージュ株式会社製、SD-200L)を用いて水温25℃で測定した。
<Evaluation>
(1) Thermal Conductivity Measurement The prepared film-like adhesive was cut into 1 cm x 1 cm pieces, which were cured in a clean oven (manufactured by ESPEC Corporation) at 240 ° C for 1 hour to obtain a cured product. Both sides of the obtained cured product were blackened with graphite spray, and the thermal diffusivity in the thickness direction was measured. The thermal diffusivity was measured by the laser flash method (Xe-flash method) (manufactured by NETZSCH, LFA447 nanoflash). Pulse light irradiation was performed under conditions of a pulse width of 0.1 (ms) and an applied voltage of 236 V. The measurement was performed at an ambient temperature of 25 ° C ± 1 ° C. Next, the thermal conductivity value was obtained by multiplying the specific heat and density by the thermal diffusivity using the following formula (I). The results are shown in Tables 1 to 4.
λ = α × Cp × ρ Formula (I)
[In formula (I), λ is thermal conductivity (W/mK), α is thermal diffusivity (m 2 /s), Cp is specific heat (J/kg·K), and ρ is density (g/cm 3 ).]
The specific heat (J/kg·K) was measured using differential scanning calorimetry (DSC) according to the following procedure. The semiconductor adhesive was weighed out into an aluminum pan, and measured at 10° C./min from room temperature (25° C.) to 60° C. using a differential scanning calorimeter (Pyris1, manufactured by Perkin-Elmer Japan Co., Ltd.). Sapphire was used as a reference. The specific heat of the sample at 25° C. was calculated using the known specific heat of sapphire.
The density (g/cm 3 ) was measured at a water temperature of 25° C. using an electronic specific gravity meter (SD-200L, manufactured by Alpha Mirage Co., Ltd.).

Figure 0007683597000003
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Figure 0007683597000004
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Figure 0007683597000005
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Figure 0007683597000006
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実施例では、優れた放熱性が得られることが確認された。比較例1では十分な放熱性が得られないことが確認された。 In the examples, it was confirmed that excellent heat dissipation was achieved. In the comparative example 1, it was confirmed that sufficient heat dissipation was not achieved.

10…半導体チップ、15…配線、20,60…基板、30…接続バンプ、32…バンプ、34…貫通電極、40…封止材、42…半導体用接着剤、50…インターポーザ、70…ソルダーレジスト、90…圧着ツール、100,200,300,400,500,600…半導体装置、700…積層チップ。

10...semiconductor chip, 15...wiring, 20, 60...substrate, 30...connection bump, 32...bump, 34...through electrode, 40...sealant, 42...semiconductor adhesive, 50...interposer, 70...solder resist, 90...compression tool, 100, 200, 300, 400, 500, 600...semiconductor device, 700...laminated chip.

Claims (9)

半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造、及び/又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造を備える半導体装置において前記接続部の封止に用いられる半導体用接着剤であって、
硬化性樹脂成分と、フラックス剤と、無機フィラと、を含有し、
前記無機フィラの含有量が、当該半導体用接着剤の全量を基準として、60~95質量%であり、
前記無機フィラとして、体積基準の平均粒子径r が5~20μmである多面体アルミナと、体積基準の平均粒子径r が0.1~4.5μmである多面体アルミナと、が配合されており、
前記平均粒子径r と前記平均粒子径r との差(r -r )が4~10μmであり、
当該半導体用接着剤の硬化後の熱伝導率が1.5W/mK以上である、半導体用接着剤。
A semiconductor adhesive used to seal a connection portion in a semiconductor device having a connection structure in which connection portions of a semiconductor chip and a wiring circuit board are electrically connected to each other, and/or a connection structure in which connection portions of a plurality of semiconductor chips are electrically connected to each other,
Contains a curable resin component, a flux agent, and an inorganic filler;
The content of the inorganic filler is 60 to 95 mass% based on the total amount of the adhesive for semiconductors,
The inorganic filler is a mixture of polyhedral alumina having a volume-based average particle size r1 of 5 to 20 μm and polyhedral alumina having a volume-based average particle size r2 of 0.1 to 4.5 μm ,
the difference (r 1 -r 2 ) between the average particle diameter r 1 and the average particle diameter r 2 is 4 to 10 μm;
The adhesive for semiconductors has a thermal conductivity of 1.5 W/mK or more after curing.
前記無機フィラが多面体アルミナを含む、請求項1に記載の半導体用接着剤。 The semiconductor adhesive according to claim 1, wherein the inorganic filler comprises polyhedral alumina. 前記無機フィラが炭化ケイ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド、及び窒化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項1又は2に記載の半導体用接着剤。 The semiconductor adhesive according to claim 1 or 2, wherein the inorganic filler contains at least one selected from the group consisting of silicon carbide, boron nitride, diamond, and aluminum nitride. 前記無機フィラが、体積基準の粒子径分布において、0.1~4.5μm及び5~20μmのそれぞれの範囲にピークを有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。 The adhesive for semiconductors according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic filler has peaks in the ranges of 0.1 to 4.5 μm and 5 to 20 μm in the volume-based particle size distribution. 硬化後の熱伝導率が3.0W/mK以上である、請求項1~のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。 The adhesive for semiconductors according to any one of claims 1 to 4 , which has a thermal conductivity after curing of 3.0 W/mK or more. 前記フラックス剤がカルボン酸である、請求項1~のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。 The adhesive for semiconductors according to any one of claims 1 to 5 , wherein the fluxing agent is a carboxylic acid. 前記硬化性樹脂成分が、熱硬化性樹脂、硬化剤、及び熱可塑性樹脂を含む、請求項1~のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。 The adhesive for a semiconductor according to claim 1 , wherein the curable resin component comprises a thermosetting resin, a curing agent, and a thermoplastic resin. 半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造、及び/又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造を備える半導体装置の製造方法であって、
前記接続部の少なくとも一部を、請求項1~のいずれか一項に記載の半導体用接着剤を用いて封止する工程を備える、半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device having a connection structure in which connection portions of a semiconductor chip and a wiring circuit board are electrically connected to each other, and/or a connection structure in which connection portions of a plurality of semiconductor chips are electrically connected to each other, comprising:
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of sealing at least a part of the connection portion with the adhesive for semiconductor according to any one of claims 1 to 7 .
半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造、及び/又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された接続構造と、
前記接続部の少なくとも一部を封止する封止材と、を備え、
前記封止材は、請求項1~のいずれか一項に記載の半導体用接着剤の硬化物を含む、半導体装置。
a connection structure in which connection portions of a semiconductor chip and a wiring circuit board are electrically connected to each other, and/or a connection structure in which connection portions of a plurality of semiconductor chips are electrically connected to each other;
a sealant that seals at least a portion of the connection portion,
A semiconductor device, wherein the sealing material comprises a cured product of the adhesive for semiconductors according to any one of claims 1 to 7 .
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