JP2002201358A - 電子部品の封止材料、電子部品の封止方法、半導体パッケージ、および半導体パッケージの作製方法 - Google Patents
電子部品の封止材料、電子部品の封止方法、半導体パッケージ、および半導体パッケージの作製方法Info
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高周波回路などの電子部品の伝送損失を効果
的に低減することのできる封止材料と、これを用いた半
導体パッケージの作製方法を提供する。 【解決手段】 電子部品の封止材料は、ベース樹脂と、
このベース樹脂の比重の０．７倍以下または１．７倍以
上の比重を有し、かつ、誘電正接の値が０．００５以下
である充填剤とを含む。充填剤は、たとえばシリカ、テ
フロンパウダ、中空ガラス球である。この封止材料を用
いて半導体パッケージを作成するには、まず、基板上に
高周波集積回路を搭載する。一方で、上述した封止材料
を準備する。封止材料を基板上に注入して、高周波集積
回路を封じ込める。注入した封止材料を所定時間放置し
て、低い誘電正接の充填剤を高周波集積回路の表面近傍
に偏在させる。最後に封止材料を硬化させる。
的に低減することのできる封止材料と、これを用いた半
導体パッケージの作製方法を提供する。 【解決手段】 電子部品の封止材料は、ベース樹脂と、
このベース樹脂の比重の０．７倍以下または１．７倍以
上の比重を有し、かつ、誘電正接の値が０．００５以下
である充填剤とを含む。充填剤は、たとえばシリカ、テ
フロンパウダ、中空ガラス球である。この封止材料を用
いて半導体パッケージを作成するには、まず、基板上に
高周波集積回路を搭載する。一方で、上述した封止材料
を準備する。封止材料を基板上に注入して、高周波集積
回路を封じ込める。注入した封止材料を所定時間放置し
て、低い誘電正接の充填剤を高周波集積回路の表面近傍
に偏在させる。最後に封止材料を硬化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を封止す
るための封止材料と、電子部品の封止方法に関し、特
に、基板上に半導体チップを封止するための封止材料、
この封止材料を用いた半導体パッケージ、および半導体
パッケージの作製方法に関する。
るための封止材料と、電子部品の封止方法に関し、特
に、基板上に半導体チップを封止するための封止材料、
この封止材料を用いた半導体パッケージ、および半導体
パッケージの作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】基板
上に搭載される半導体チップ等の電子部品は、外部環境
からの保護と、電子部品動作時の熱エネルギーの放散を
目的として、樹脂等により封止され、パッケージングさ
れる。封止樹脂としては、通常、加工性にすぐれたエポ
キシ樹脂やポリイミド樹脂が用いられる。
上に搭載される半導体チップ等の電子部品は、外部環境
からの保護と、電子部品動作時の熱エネルギーの放散を
目的として、樹脂等により封止され、パッケージングさ
れる。封止樹脂としては、通常、加工性にすぐれたエポ
キシ樹脂やポリイミド樹脂が用いられる。
【０００３】しかし、基板上に高周波集積回路を搭載す
る場合、従来のエポキシ樹脂やポリイミド樹脂の封止材
料では、誘電損失が大きく、信号の伝送損失が大きくな
るという問題がある。誘電損失とは、誘電体に交流電場
を印加すると、分極Ｐが電場の変化に追随できず、電束
密度Ｄ（Ｄ＝ε0Ｅ＋Ｐ）が電場Ｅに対して位相の遅れ
を生じ、この結果、電気エネルギーの一部が熱となって
失われることを言う。誘電損失の量を表わすのに、誘電
正接（loss tangent）が用いられる。すなわち、高周波
印加時の位相の遅れをδとしたとき、位相角δのタンジ
ェント（正接値）を誘電正接と呼び、誘電損失特性を表
わす量として用いる。誘電正接が大きいほど（すなわち
位相の遅れが大きいほど）誘電損失が大きく、信号処理
速度の高速化に対応することができなくなり、伝送損失
が大きくなる。１００ＭＨｚ以上の高周波になると誘電
損失が大きく、発熱の原因にもなる。
る場合、従来のエポキシ樹脂やポリイミド樹脂の封止材
料では、誘電損失が大きく、信号の伝送損失が大きくな
るという問題がある。誘電損失とは、誘電体に交流電場
を印加すると、分極Ｐが電場の変化に追随できず、電束
密度Ｄ（Ｄ＝ε0Ｅ＋Ｐ）が電場Ｅに対して位相の遅れ
を生じ、この結果、電気エネルギーの一部が熱となって
失われることを言う。誘電損失の量を表わすのに、誘電
正接（loss tangent）が用いられる。すなわち、高周波
印加時の位相の遅れをδとしたとき、位相角δのタンジ
ェント（正接値）を誘電正接と呼び、誘電損失特性を表
わす量として用いる。誘電正接が大きいほど（すなわち
位相の遅れが大きいほど）誘電損失が大きく、信号処理
速度の高速化に対応することができなくなり、伝送損失
が大きくなる。１００ＭＨｚ以上の高周波になると誘電
損失が大きく、発熱の原因にもなる。
【０００４】通常の樹脂封止剤の誘電正接は、０．０２
〜０．０３と、一般に高い。そこで、樹脂中に低い誘電
率の充填剤を混合することが考えられる。この場合、充
填剤は樹脂中に均一に混合され、高周波集積回路を封止
していた。しかし、樹脂中への充填剤の混合にも限度が
あり、高周波集積回路で信号の伝送損失が十分に防止さ
れているとは言いがたかった。例えば、シリカ粉なら
ば、均一に樹脂中に分散させても７０vol％が限度であ
り、この場合、誘電正接は０．０１５程度にまでしか低
減できない。
〜０．０３と、一般に高い。そこで、樹脂中に低い誘電
率の充填剤を混合することが考えられる。この場合、充
填剤は樹脂中に均一に混合され、高周波集積回路を封止
していた。しかし、樹脂中への充填剤の混合にも限度が
あり、高周波集積回路で信号の伝送損失が十分に防止さ
れているとは言いがたかった。例えば、シリカ粉なら
ば、均一に樹脂中に分散させても７０vol％が限度であ
り、この場合、誘電正接は０．０１５程度にまでしか低
減できない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、ベ
ース樹脂と充填剤との比重の差を利用して、封止される
半導体チップなどの電子部品の表面近傍に、誘電正接値
の小さい充填剤を集中的に偏在させる。これにより、電
子部品表面に形成された高周波伝送線路の伝送損失を効
果的に防止し、付随的な効果として、パッケージ内での
発熱を防止する。
ース樹脂と充填剤との比重の差を利用して、封止される
半導体チップなどの電子部品の表面近傍に、誘電正接値
の小さい充填剤を集中的に偏在させる。これにより、電
子部品表面に形成された高周波伝送線路の伝送損失を効
果的に防止し、付随的な効果として、パッケージ内での
発熱を防止する。
【０００６】具体的には、本発明の第１の目的として、
誘電損失を低減し、高周波伝送線路の伝送損失を防止す
ることのできる封止材料を提供する。この封止材料は、
ベース樹脂と、このベース樹脂の比重の０．７倍以下ま
たは１．７倍以上の比重を有し、かつ、誘電正接の値が
０．００５以下である充填剤とを含む。比重を０．７倍
以下または１．７倍以上に異ならせることによって、封
止材料の注入後に、低い誘電正接値の充填剤を効率的に
電子部品の表面近傍に集めることができる。
誘電損失を低減し、高周波伝送線路の伝送損失を防止す
ることのできる封止材料を提供する。この封止材料は、
ベース樹脂と、このベース樹脂の比重の０．７倍以下ま
たは１．７倍以上の比重を有し、かつ、誘電正接の値が
０．００５以下である充填剤とを含む。比重を０．７倍
以下または１．７倍以上に異ならせることによって、封
止材料の注入後に、低い誘電正接値の充填剤を効率的に
電子部品の表面近傍に集めることができる。
【０００７】ベース樹脂は、たとえば、フェノール樹
脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、アクリル
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹
脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、シクロペンタジエ
ンから合成した樹脂、トリス（２−ヒドロキシエチル）
イソシアヌラートを含む樹脂、芳香族ニトトリルから合
成した樹脂、３量化芳香族ジシアナミド樹脂、トリアリ
ルトリメタリレートを含む樹脂、フラン樹脂、ケトン樹
脂、キシレ樹脂、縮合多環芳香族を含む熱硬化性樹脂で
ある。好ましくは、エポキシ樹脂を用いるのがよく、こ
のようなエポキシ樹脂は、分子内にエポキシ基を有する
ものであればどのようなものでもよく、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Ｓ型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹
脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、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、
ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノ
ールのジグリシジリエーテル化物、ナフタレンジオール
のジグリシジリエーテル化物、フェノール類のジグリシ
ジリエーテル化物、アルコール類のジグリシジルエーテ
ル化物、及びこれらのアルキル置換体、ハロゲン化物、
水素添加物などがある。これらは併用してもよく、エポ
キシ樹脂以外の成分が不純物として含まれていてもよ
い。
脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、アクリル
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹
脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、シクロペンタジエ
ンから合成した樹脂、トリス（２−ヒドロキシエチル）
イソシアヌラートを含む樹脂、芳香族ニトトリルから合
成した樹脂、３量化芳香族ジシアナミド樹脂、トリアリ
ルトリメタリレートを含む樹脂、フラン樹脂、ケトン樹
脂、キシレ樹脂、縮合多環芳香族を含む熱硬化性樹脂で
ある。好ましくは、エポキシ樹脂を用いるのがよく、こ
のようなエポキシ樹脂は、分子内にエポキシ基を有する
ものであればどのようなものでもよく、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Ｓ型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹
脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、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、
ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノ
ールのジグリシジリエーテル化物、ナフタレンジオール
のジグリシジリエーテル化物、フェノール類のジグリシ
ジリエーテル化物、アルコール類のジグリシジルエーテ
ル化物、及びこれらのアルキル置換体、ハロゲン化物、
水素添加物などがある。これらは併用してもよく、エポ
キシ樹脂以外の成分が不純物として含まれていてもよ
い。
【０００８】本発明において、ハロゲン化ビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノールＦ型エ
ポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノールＳ型エポキシ樹
脂等のテトラブロモビスフェノールＡ等のハロゲン化ビ
スフェノール化合物とエピクロルヒドリンを反応させて
得られるべきエポキシ樹脂のようにエーテル基が結合し
ているベンゼン環のエーテル基に対してオルト位が塩
素、臭素等のハロゲン原子で置換されているエポキシ樹
脂を使用したときに、本発明の処理液によるエポキシ樹
脂硬化物の分解及び／又は溶解の効率が特によい。
ルＡ型エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノールＦ型エ
ポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノールＳ型エポキシ樹
脂等のテトラブロモビスフェノールＡ等のハロゲン化ビ
スフェノール化合物とエピクロルヒドリンを反応させて
得られるべきエポキシ樹脂のようにエーテル基が結合し
ているベンゼン環のエーテル基に対してオルト位が塩
素、臭素等のハロゲン原子で置換されているエポキシ樹
脂を使用したときに、本発明の処理液によるエポキシ樹
脂硬化物の分解及び／又は溶解の効率が特によい。
【０００９】本発明で使用するエポキシ樹脂用硬化剤
は、エポキシ樹脂を硬化させるものであれば、限定する
ことなく使用でき、例えば、多官能フェノール類、アミ
ン類、イミダゾール化合物、酸無水物、有機リン化合物
およびこれらのハロゲン化物などがある。
は、エポキシ樹脂を硬化させるものであれば、限定する
ことなく使用でき、例えば、多官能フェノール類、アミ
ン類、イミダゾール化合物、酸無水物、有機リン化合物
およびこれらのハロゲン化物などがある。
【００１０】多官能フェノール類の例として、単環二官
能フェノールであるヒドロキノン、レゾルシノール、カ
テコール,多環二官能フェノールであるビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＦ、ナフタレンジオール類、ビフェ
ノール類、及びこれらのハロゲン化物、アルキル基置換
体などがある。更に、これらのフェノール類とアルデヒ
ド類との重縮合物であるノボラック、レゾールがある。
能フェノールであるヒドロキノン、レゾルシノール、カ
テコール,多環二官能フェノールであるビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＦ、ナフタレンジオール類、ビフェ
ノール類、及びこれらのハロゲン化物、アルキル基置換
体などがある。更に、これらのフェノール類とアルデヒ
ド類との重縮合物であるノボラック、レゾールがある。
【００１１】アミン類の例としては、脂肪族あるいは芳
香族の第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、第
四級アンモニウム塩及び脂肪族環状アミン類、グアニジ
ン類、尿素誘導体等がある。
香族の第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、第
四級アンモニウム塩及び脂肪族環状アミン類、グアニジ
ン類、尿素誘導体等がある。
【００１２】これらの化合物の一例としては、Ｎ、Ｎ−
ベンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミノメチ
ル）フェノール、２、４、６−トリス（ジメチルアミノ
メチル）フェノール、テトラメチルグアニジン、トリエ
タノールアミン、Ｎ、Ｎ’−ジメチルピペラジン、１、
４−ジアザビシクロ［２、２、２］オクタン、１、８−
ジアザビシクロ［５、４、０］−７−ウンデセン、１、
５−ジアザビシクロ［４、４、０］−５−ノネン、ヘキ
サメチレンテトラミン、ピリジン、ピコリン、ピペリジ
ン、ピロリジン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメ
チルヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ジイソブ
チルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ジフェニルアミ
ン、Ｎ−メチルアニリン、トリ−ｎ−プロピルアミン、
トリ−ｎ−オクチルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、
トリフェニルアミン、テトラメチルアンモニウムクロラ
イド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、テトラメ
チルアンモニウムアイオダイド、トリエチレンテトラミ
ン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエ
ーテル、ジシアンジアミド、トリルビグアニド、グアニ
ル尿素、ジメチル尿素等がある。
ベンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミノメチ
ル）フェノール、２、４、６−トリス（ジメチルアミノ
メチル）フェノール、テトラメチルグアニジン、トリエ
タノールアミン、Ｎ、Ｎ’−ジメチルピペラジン、１、
４−ジアザビシクロ［２、２、２］オクタン、１、８−
ジアザビシクロ［５、４、０］−７−ウンデセン、１、
５−ジアザビシクロ［４、４、０］−５−ノネン、ヘキ
サメチレンテトラミン、ピリジン、ピコリン、ピペリジ
ン、ピロリジン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメ
チルヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ジイソブ
チルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ジフェニルアミ
ン、Ｎ−メチルアニリン、トリ−ｎ−プロピルアミン、
トリ−ｎ−オクチルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、
トリフェニルアミン、テトラメチルアンモニウムクロラ
イド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、テトラメ
チルアンモニウムアイオダイド、トリエチレンテトラミ
ン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエ
ーテル、ジシアンジアミド、トリルビグアニド、グアニ
ル尿素、ジメチル尿素等がある。
【００１３】イミダゾール化合物の例としては、イミダ
ゾール、２−エチルイミダゾール、２−エチル−４−メ
チルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−フェ
ニルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１−
ベンジル−２−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシル
イミダゾール、４、５−ジフェニルイミダゾール、２−
メチルイミダゾリン、２−フェニルイミダゾリン、２−
ウンデシルイミダゾリン、２−ヘプタデシルイミダゾリ
ン、２−イソプロピルイミダゾール、２、４−ジメチル
イミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾー
ル、２−エチルイミダゾリン、２−フェニル−４−メチ
ルイミダゾリン、ベンズイミダゾール、１−シアノエチ
ルイミダゾールなどがある。
ゾール、２−エチルイミダゾール、２−エチル−４−メ
チルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−フェ
ニルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１−
ベンジル−２−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシル
イミダゾール、４、５−ジフェニルイミダゾール、２−
メチルイミダゾリン、２−フェニルイミダゾリン、２−
ウンデシルイミダゾリン、２−ヘプタデシルイミダゾリ
ン、２−イソプロピルイミダゾール、２、４−ジメチル
イミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾー
ル、２−エチルイミダゾリン、２−フェニル−４−メチ
ルイミダゾリン、ベンズイミダゾール、１−シアノエチ
ルイミダゾールなどがある。
【００１４】酸無水物の例としては、無水フタル酸、ヘ
キサヒドロ無水フタル酸、ピロメリット酸二無水物、ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等がある。
キサヒドロ無水フタル酸、ピロメリット酸二無水物、ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等がある。
【００１５】有機リン化合物としては、有機基を有する
リン化合物であれば特に限定せれずに使用でき、例え
ば、ヘキサメチルリン酸トリアミド、リン酸トリ（ジク
ロロプロピル）、リン酸トリ（クロロプロピル）、亜リ
ン酸トリフェニル、リン酸トリメチル、フェニルフォス
フォン酸、トリフェニルフォスフィン、トリ−ｎ−ブチ
ルフォスフィン、ジフェニルフォスフィンなどがある。
リン化合物であれば特に限定せれずに使用でき、例え
ば、ヘキサメチルリン酸トリアミド、リン酸トリ（ジク
ロロプロピル）、リン酸トリ（クロロプロピル）、亜リ
ン酸トリフェニル、リン酸トリメチル、フェニルフォス
フォン酸、トリフェニルフォスフィン、トリ−ｎ−ブチ
ルフォスフィン、ジフェニルフォスフィンなどがある。
【００１６】これらの硬化剤は、単独、或いは、組み合
わせて用いることもできる。
わせて用いることもできる。
【００１７】これらエポキシ樹脂用硬化剤の配合量は、
エポキシ基の硬化反応を進行させることができれば、特
に限定することなく使用できるが、好ましくは、エポキ
シ基１モルに対して、０．０１〜５．０当量の範囲で、
特に好ましくは０．８〜１．２当量の範囲で使用する。
エポキシ基の硬化反応を進行させることができれば、特
に限定することなく使用できるが、好ましくは、エポキ
シ基１モルに対して、０．０１〜５．０当量の範囲で、
特に好ましくは０．８〜１．２当量の範囲で使用する。
【００１８】また、本発明の熱硬化性エポキシ樹脂組成
物には、必要に応じて硬化促進剤を配合してもよい。代
表的な硬化促進剤として、第三級アミン、イミダゾール
類、第四級アンモニウム塩等があるが、これに限定され
るものではない。
物には、必要に応じて硬化促進剤を配合してもよい。代
表的な硬化促進剤として、第三級アミン、イミダゾール
類、第四級アンモニウム塩等があるが、これに限定され
るものではない。
【００１９】一方、充填剤は、シリカ、テフロンパウ
ダ、中空ガラス球の中の１種または複数種類を組み合わ
せたものである。複数種類を組み合わせた場合、ベース
樹脂内での充填剤の分布制御が容易になり、より効果的
にチップ表面の誘電損失を低減できる。たとえば、ベー
ス樹脂としてエポキシ樹脂を用い、充填剤としてシリカ
を用いた場合、これらの比重はそれぞれ、ベース樹脂が
約１．１、充填剤が２．２であり、比重が約２倍とな
る。
ダ、中空ガラス球の中の１種または複数種類を組み合わ
せたものである。複数種類を組み合わせた場合、ベース
樹脂内での充填剤の分布制御が容易になり、より効果的
にチップ表面の誘電損失を低減できる。たとえば、ベー
ス樹脂としてエポキシ樹脂を用い、充填剤としてシリカ
を用いた場合、これらの比重はそれぞれ、ベース樹脂が
約１．１、充填剤が２．２であり、比重が約２倍とな
る。
【００２０】封止材料はまた、ベース樹脂と、このベー
ス樹脂の比重の０．７倍以下または１．７倍以上の比重
を有し、かつ、誘電正接の値が０．００５以下である充
填剤と、溶剤とを含む。揮発性の溶剤と混合することに
よって、封止材料を樹脂ワニスとすることができ、取り
扱いが容易になり、封止後の外観にも優れる。ベース樹
脂と充填剤の混合物に対する溶剤の割合は、ベース樹脂
と充填剤の混合物１００重量部に対して４０から９００
重量部の範囲であるのが好ましい。溶剤の割合が４０重
量部未満であると粘度が高く樹脂中で充填剤が偏在する
ようにならないという問題があり、９００重量部を超え
ると粘度が低く成形性が低下するおそれがあるという問
題があるからである。
ス樹脂の比重の０．７倍以下または１．７倍以上の比重
を有し、かつ、誘電正接の値が０．００５以下である充
填剤と、溶剤とを含む。揮発性の溶剤と混合することに
よって、封止材料を樹脂ワニスとすることができ、取り
扱いが容易になり、封止後の外観にも優れる。ベース樹
脂と充填剤の混合物に対する溶剤の割合は、ベース樹脂
と充填剤の混合物１００重量部に対して４０から９００
重量部の範囲であるのが好ましい。溶剤の割合が４０重
量部未満であると粘度が高く樹脂中で充填剤が偏在する
ようにならないという問題があり、９００重量部を超え
ると粘度が低く成形性が低下するおそれがあるという問
題があるからである。
【００２１】本発明の第２の目的として、上述した封止
材料を用いた電子部品の封止方法を提供する。この封止
方法は、まず、基板上に電子部品を搭載する。一方で、
ベース樹脂と、このベース樹脂の比重の０．７倍以下ま
たは１．７倍以上の比重を有し、かつ、誘電正接の値が
０．００５以下である充填剤とを含む封止材料を準備す
る。次に、この封止材料を基板上に注入して、電子部品
を封じ込める。注入した封止材料を所定時間放置して、
充填剤とベース樹脂の比重の差を利用して、充填剤を電
子部品の表面近傍に偏在させる。最後に、封止材料を硬
化させる。
材料を用いた電子部品の封止方法を提供する。この封止
方法は、まず、基板上に電子部品を搭載する。一方で、
ベース樹脂と、このベース樹脂の比重の０．７倍以下ま
たは１．７倍以上の比重を有し、かつ、誘電正接の値が
０．００５以下である充填剤とを含む封止材料を準備す
る。次に、この封止材料を基板上に注入して、電子部品
を封じ込める。注入した封止材料を所定時間放置して、
充填剤とベース樹脂の比重の差を利用して、充填剤を電
子部品の表面近傍に偏在させる。最後に、封止材料を硬
化させる。
【００２２】封止材料に溶剤を混合する場合は、封止材
料を注入して所定時間放置した後に、溶剤を蒸散させて
から、あるいは蒸散させながら硬化させる。
料を注入して所定時間放置した後に、溶剤を蒸散させて
から、あるいは蒸散させながら硬化させる。
【００２３】ベース樹脂の比重よりも比重の小さい充填
剤、たとえば中空ガラス球を用いる場合は、基板上に搭
載した電子部品の表面を下側に向け（フェイスダウンの
状態で）、封止材料を所定時間放置する。充填剤は、時
間の経過とともに上方に浮上し、電子部品の表面に集中
する。また、ベース樹脂の比重よりも比重の大きい充填
剤、たとえばシリカやテフロンパウダを用いる場合は、
基板上に搭載した電子部品の表面を上側に向けて、封止
材料を所定時間放置する。この場合は、時間の経過とと
もに、誘電正接の小さい充填剤が沈下し、同じく、電子
部品の表面近傍に集中することになる。したがって、電
子部品表面に形成された高周波の伝送線路における位相
遅延、電気エネルギーの損失、発熱といった問題が解決
される。
剤、たとえば中空ガラス球を用いる場合は、基板上に搭
載した電子部品の表面を下側に向け（フェイスダウンの
状態で）、封止材料を所定時間放置する。充填剤は、時
間の経過とともに上方に浮上し、電子部品の表面に集中
する。また、ベース樹脂の比重よりも比重の大きい充填
剤、たとえばシリカやテフロンパウダを用いる場合は、
基板上に搭載した電子部品の表面を上側に向けて、封止
材料を所定時間放置する。この場合は、時間の経過とと
もに、誘電正接の小さい充填剤が沈下し、同じく、電子
部品の表面近傍に集中することになる。したがって、電
子部品表面に形成された高周波の伝送線路における位相
遅延、電気エネルギーの損失、発熱といった問題が解決
される。
【００２４】本発明の第３の目的として、高周波集積回
路を搭載してパッケージにした半導体パッケージを提供
する。半導体パッケージは、基板と、基板上に搭載され
る半導体チップと、基板上に半導体チップを封止する封
止材料とを含み、封止材料は、ベース樹脂と、このベー
ス樹脂に混合された誘電正接値が０．００５以下の充填
剤とを含む。この半導体パッケージの特徴として、誘電
正接の小さい充填剤が半導体チップの表面近傍に集中し
て偏在する。充填剤は、ベース樹脂の比重の０．７倍以
下または１．７倍以上の比重を有し、たとえば、シリ
カ、テフロンパウダ、中空ガラス球から選択される１種
以上を含む。これにより、伝送損失が少なく、高周波の
応答特性にすぐれた半導体パッケージが提供される。
路を搭載してパッケージにした半導体パッケージを提供
する。半導体パッケージは、基板と、基板上に搭載され
る半導体チップと、基板上に半導体チップを封止する封
止材料とを含み、封止材料は、ベース樹脂と、このベー
ス樹脂に混合された誘電正接値が０．００５以下の充填
剤とを含む。この半導体パッケージの特徴として、誘電
正接の小さい充填剤が半導体チップの表面近傍に集中し
て偏在する。充填剤は、ベース樹脂の比重の０．７倍以
下または１．７倍以上の比重を有し、たとえば、シリ
カ、テフロンパウダ、中空ガラス球から選択される１種
以上を含む。これにより、伝送損失が少なく、高周波の
応答特性にすぐれた半導体パッケージが提供される。
【００２５】本発明の第４の目的として、高周波回路を
搭載する半導体パッケージの作製方法を提供する。半導
体パッケージの作製方法では、まず基板上に半導体チッ
プを搭載する。一方で、ベース樹脂と、このベース樹脂
の比重の０．７倍以下又は１．７倍以上の比重を有し、
かつ、誘電正接の値が０．００５以下である充填剤とを
含む封止材料を準備する。次に、準備した封止材料を基
板上に注入して、半導体チップを封じ込める。封止材料
を所定時間放置して、ベース樹脂と充填剤の比重の差を
利用して、低い誘電正接値の充填剤を半導体チップの表
面近傍に集中させる。最後に、封止材料を硬化させる。
搭載する半導体パッケージの作製方法を提供する。半導
体パッケージの作製方法では、まず基板上に半導体チッ
プを搭載する。一方で、ベース樹脂と、このベース樹脂
の比重の０．７倍以下又は１．７倍以上の比重を有し、
かつ、誘電正接の値が０．００５以下である充填剤とを
含む封止材料を準備する。次に、準備した封止材料を基
板上に注入して、半導体チップを封じ込める。封止材料
を所定時間放置して、ベース樹脂と充填剤の比重の差を
利用して、低い誘電正接値の充填剤を半導体チップの表
面近傍に集中させる。最後に、封止材料を硬化させる。
【００２６】このような半導体パッケージの作製方法
は、充填剤とベース樹脂の比重の差を利用しているの
で、充填剤の濃度を過度に高めなくとも、簡単な方法
で、高周波回路の表面近傍に低い誘電正接値を有する充
填剤を集中的に偏在させることが可能になる。
は、充填剤とベース樹脂の比重の差を利用しているの
で、充填剤の濃度を過度に高めなくとも、簡単な方法
で、高周波回路の表面近傍に低い誘電正接値を有する充
填剤を集中的に偏在させることが可能になる。
【００２７】上記封止材料に溶剤を混合して用いる場合
は、封止材料を注入して所定時間放置した後に、溶剤を
蒸散させる。溶剤を混合して樹脂ワニスとして用いるこ
とにより、粘度の調整が容易になり、充填剤の偏在する
速度や偏在の度合いを制御するのが容易となる上、封止
材料の保存、注入、取り扱いがより簡便になる。
は、封止材料を注入して所定時間放置した後に、溶剤を
蒸散させる。溶剤を混合して樹脂ワニスとして用いるこ
とにより、粘度の調整が容易になり、充填剤の偏在する
速度や偏在の度合いを制御するのが容易となる上、封止
材料の保存、注入、取り扱いがより簡便になる。
【００２８】
【発明の実施の形態】上述したように、本発明の封止材
料は、ベース樹脂と、このベース樹脂との比重が０．７
倍以下または１．７倍以上異なり、かつ誘電正接が０．
００５以下である充填剤とを含む。表１は、本発明の封
止材料において、ベース樹脂にエポキシ樹脂を用いた場
合の、充填剤の種類と誘電正接値、およびエポキシ樹脂
との比重の差を示す。また、エポキシ樹脂のみを封止材
料として用いた場合と比較した伝送損失の低減率を示
す。
料は、ベース樹脂と、このベース樹脂との比重が０．７
倍以下または１．７倍以上異なり、かつ誘電正接が０．
００５以下である充填剤とを含む。表１は、本発明の封
止材料において、ベース樹脂にエポキシ樹脂を用いた場
合の、充填剤の種類と誘電正接値、およびエポキシ樹脂
との比重の差を示す。また、エポキシ樹脂のみを封止材
料として用いた場合と比較した伝送損失の低減率を示
す。
【００２９】伝送損失の測定は、高周波集積回路の伝送
線路幅が８００μｍ、線路長が２００ｍｍの回路に、
０．１Ｖの交流電圧を印加して測定したものである。
線路幅が８００μｍ、線路長が２００ｍｍの回路に、
０．１Ｖの交流電圧を印加して測定したものである。
【００３０】
【表１】 表１の充填剤のうち、中空ガラス球の比重は、エポキシ
樹脂よりも軽く、シリカとテフロンパウダの比重はエポ
キシ樹脂よりも重い。また、いずれの充填剤もその誘電
正接値は０．００５以下である。充填剤を２種類以上混
合した場合は、平均誘電正接値および平均比重差を示し
ている。いずれの充填剤も、その粒径は１μｍ〜２０μ
ｍの範囲内にある。
樹脂よりも軽く、シリカとテフロンパウダの比重はエポ
キシ樹脂よりも重い。また、いずれの充填剤もその誘電
正接値は０．００５以下である。充填剤を２種類以上混
合した場合は、平均誘電正接値および平均比重差を示し
ている。いずれの充填剤も、その粒径は１μｍ〜２０μ
ｍの範囲内にある。
【００３１】表１の充填剤をベース樹脂に混合して封止
材料とすると、ベース樹脂と充填剤との比重の差によっ
て、時間の経過とともに充填剤が沈下または浮上する。
このような特質を利用して、高周波集積回路を半導体基
板上に封止する場合に、低い誘電正接値の（すなわち、
低い誘電損失率の）充填剤を故意に集積回路の表面近傍
に偏在させることができる。この結果、表１に示すよう
に、従来の樹脂に比較して、伝送損失を６０％〜７０％
も低減することが可能となる。
材料とすると、ベース樹脂と充填剤との比重の差によっ
て、時間の経過とともに充填剤が沈下または浮上する。
このような特質を利用して、高周波集積回路を半導体基
板上に封止する場合に、低い誘電正接値の（すなわち、
低い誘電損失率の）充填剤を故意に集積回路の表面近傍
に偏在させることができる。この結果、表１に示すよう
に、従来の樹脂に比較して、伝送損失を６０％〜７０％
も低減することが可能となる。
【００３２】ベース樹脂と充填剤に加えて揮発性の溶剤
を混合して封止材料としてもよい。この場合、樹脂ワニ
スを構成し、保存や取り扱いが容易になる。樹脂ワニス
は、通常容器内に保存され、使用直前に均一に攪拌され
る。樹脂ワニスの塗布後は、溶剤の揮発（蒸散）により
乾燥する。
を混合して封止材料としてもよい。この場合、樹脂ワニ
スを構成し、保存や取り扱いが容易になる。樹脂ワニス
は、通常容器内に保存され、使用直前に均一に攪拌され
る。樹脂ワニスの塗布後は、溶剤の揮発（蒸散）により
乾燥する。
【００３３】図１は、上述した封止材料を用いた半導体
パッケージ１０の断面図である。半導体パッケージ１０
は、基板１１と、基板上に搭載される半導体チップ（高
周波集積回路）１３と、基板１１上に半導体チップ１３
を封止する封止材料１５を含む。封止材料は、ベース樹
脂と、ベース樹脂に混合された充填剤１６を含む。充填
剤１６は、たとえばシリカであり、その誘電正接値は
０．０００１である。半導体パッケージ１０において、
充填剤１６は、半導体チップ１３の表面近傍に集中して
偏在する。図１の例では、充填剤１６の比重は１．１で
あり、ベース樹脂としてのエポキシ樹脂の比重と約２倍
比重が異なる。
パッケージ１０の断面図である。半導体パッケージ１０
は、基板１１と、基板上に搭載される半導体チップ（高
周波集積回路）１３と、基板１１上に半導体チップ１３
を封止する封止材料１５を含む。封止材料は、ベース樹
脂と、ベース樹脂に混合された充填剤１６を含む。充填
剤１６は、たとえばシリカであり、その誘電正接値は
０．０００１である。半導体パッケージ１０において、
充填剤１６は、半導体チップ１３の表面近傍に集中して
偏在する。図１の例では、充填剤１６の比重は１．１で
あり、ベース樹脂としてのエポキシ樹脂の比重と約２倍
比重が異なる。
【００３４】半導体パッケージ１０を作製するには、ま
ず、まず基板１１上に半導体チップ１３を搭載する。一
方で、ベース樹脂と、このベース樹脂の比重の０．７倍
以下又は１．７倍以上の比重を有し、かつ、誘電正接の
値が０．００５以下である充填剤とを含む封止材料を準
備する。
ず、まず基板１１上に半導体チップ１３を搭載する。一
方で、ベース樹脂と、このベース樹脂の比重の０．７倍
以下又は１．７倍以上の比重を有し、かつ、誘電正接の
値が０．００５以下である充填剤とを含む封止材料を準
備する。
【００３５】次に、半導体チップ１３を搭載した半導体
基板１１を、図示しない金型の中に設置し、準備した封
止材料を金型の内部の基板上に注入して、半導体チップ
を封じ込める。封止材料に含まれる充填剤の比重によっ
て、半導体基板を金型の内部に上向きに配置するか下向
きに配置するかが決まる。たとえば充填剤がテフロンパ
ウダなどベース樹脂に比べて比重が高い充填剤である場
合は、半導体チップ１３の表面が上を向くように金型の
内部に配置され、充填剤がシリカや中空ガラス球など、
比重の低いものである場合は、半導体チップ１３の表面
が下を向くように金型の中に設置する。
基板１１を、図示しない金型の中に設置し、準備した封
止材料を金型の内部の基板上に注入して、半導体チップ
を封じ込める。封止材料に含まれる充填剤の比重によっ
て、半導体基板を金型の内部に上向きに配置するか下向
きに配置するかが決まる。たとえば充填剤がテフロンパ
ウダなどベース樹脂に比べて比重が高い充填剤である場
合は、半導体チップ１３の表面が上を向くように金型の
内部に配置され、充填剤がシリカや中空ガラス球など、
比重の低いものである場合は、半導体チップ１３の表面
が下を向くように金型の中に設置する。
【００３６】次に、注入した封止材料を所定時間放置し
て、充填剤を半導体チップ１３の表面近傍に偏在させ
る。比重の高い充填剤を含む封止材料の場合は、低い誘
電正接値の充填剤が沈下して、上向きに配置した半導体
チップ１３の表面近傍に集まる。比重の低い充填剤を含
む封止材料を用いた場合は、充填剤が浮上して、下向き
に配置した半導体チップ１３の表面近傍に集まる。
て、充填剤を半導体チップ１３の表面近傍に偏在させ
る。比重の高い充填剤を含む封止材料の場合は、低い誘
電正接値の充填剤が沈下して、上向きに配置した半導体
チップ１３の表面近傍に集まる。比重の低い充填剤を含
む封止材料を用いた場合は、充填剤が浮上して、下向き
に配置した半導体チップ１３の表面近傍に集まる。
【００３７】最後に、封止材料を硬化させ、金型から取
り出して半導体パッケージ１０が完成する。
り出して半導体パッケージ１０が完成する。
【００３８】このような半導体パッケージの作製方法に
よれば、簡単な方法で、効果的に高周波回路の表面近傍
に誘電正接値の低い成分を集中させ、伝送損失を低減す
ることが可能になる。
よれば、簡単な方法で、効果的に高周波回路の表面近傍
に誘電正接値の低い成分を集中させ、伝送損失を低減す
ることが可能になる。
【００３９】また、上記のような金型を用いずに、基板
の上に半導体チップを搭載した箇所に、ポッティングに
より封止することもあり、封止材料として、上述したベ
ース樹脂に充填剤の混合物に溶剤を加えて樹脂ワニスの
形態で用いる場合は、所定時間放置後、あるいは放置の
際に、溶剤を蒸散させる。この方法によれば、表面がな
めらかで光沢のある樹脂封止を形成することができる。
の上に半導体チップを搭載した箇所に、ポッティングに
より封止することもあり、封止材料として、上述したベ
ース樹脂に充填剤の混合物に溶剤を加えて樹脂ワニスの
形態で用いる場合は、所定時間放置後、あるいは放置の
際に、溶剤を蒸散させる。この方法によれば、表面がな
めらかで光沢のある樹脂封止を形成することができる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の封止材料
は調整が容易であり、高周波集積回路の封止に最適に用
いられて効果的に伝送損失を低減することができる。
は調整が容易であり、高周波集積回路の封止に最適に用
いられて効果的に伝送損失を低減することができる。
【００４１】本発明の電子部品の封止方法は、ベース樹
脂と充填剤の比重の差を利用するので、簡便かつ効率的
に電子部品を封止し、かつ、電子部品の誘電損失を低減
することができる。
脂と充填剤の比重の差を利用するので、簡便かつ効率的
に電子部品を封止し、かつ、電子部品の誘電損失を低減
することができる。
【００４２】本発明の半導体パッケージは、基板に搭載
した高周波集積回路の表面近傍に誘電正接値の低い充填
剤が集中して偏在するので、高周波集積回路の伝送損失
を効果的に低減し、かつパッケージ内での発熱を防止す
ることが可能になる。
した高周波集積回路の表面近傍に誘電正接値の低い充填
剤が集中して偏在するので、高周波集積回路の伝送損失
を効果的に低減し、かつパッケージ内での発熱を防止す
ることが可能になる。
【００４３】本発明の半導体パッケージの作製方法は、
従来のパッケージ作製方法と工程的には同じ程度で、基
板上の高周波集積回路の伝送損失と発熱を大幅に低減す
ることが可能になる。
従来のパッケージ作製方法と工程的には同じ程度で、基
板上の高周波集積回路の伝送損失と発熱を大幅に低減す
ることが可能になる。
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体パッケージの
断面図である。
断面図である。
１０ 半導体パッケージ １１ 基板 １３ ＬＳＩチップ １５ 封止材料 １６ 充填剤 １７ ボンディングワイヤ １８ ハンダボール １９ メタルワイヤ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/56 Ｈ０１Ｌ 21/56 Ｔ 23/29 Ｂ２９Ｋ 101:10 23/31 105:16 // Ｂ２９Ｋ 101:10 Ｂ２９Ｌ 31:34 105:16 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ Ｂ２９Ｌ 31:34 (72)発明者 島田 靖 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社総合研究所内 (72)発明者 大塚 和久 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社総合研究所内 (72)発明者 平田 善毅 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社総合研究所内 (72)発明者 山本 和徳 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 4F204 AA39 AB17 AB19 AH37 EA03 EA06 EB01 EE22 EF02 4J002 AA021 BD152 BF051 BG001 BK001 CC031 CC161 CC181 CD001 CD011 CD021 CD041 CD051 CD061 CF011 CF211 CP031 DJ016 DL006 FA082 FA086 FA106 FD012 FD016 FD140 GQ05 4M109 AA01 BA03 CA04 CA21 EA11 EB03 EB04 EB12 EB13 EB14 5F061 AA01 BA03 CA04 CA21 CB02
Claims (16)
- 【請求項１】 ベース樹脂と、 前記ベース樹脂の比重の０．７倍以下または１．７倍以
上の比重を有し、かつ、誘電正接の値が０．００５以下
である充填剤とを含む電子部品の封止材料。 - 【請求項２】 前記ベース樹脂は、熱硬化性樹脂である
ことを特徴とする請求項１に記載の封止材料。 - 【請求項３】 前記充填剤の粒径は、１μｍ〜２０μｍ
であることを特徴とする請求項１に記載の封止材料。 - 【請求項４】 前記充填剤は、シリカ、テフロンパウ
ダ、中空ガラス球から選択された１種類以上を含むこと
をを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の封止材
料。 - 【請求項５】 ベース樹脂と、 前記ベース樹脂の比重の０．７倍以下または１．７倍以
上の比重を有し、かつ、誘電正接の値が０．００５以下
である充填剤と、 溶剤と、を含む電子部品の封止材料。 - 【請求項６】前記充填剤が、２０〜８０vol％である請
求項１〜５のうちいずれかに記載の封止材料。 - 【請求項７】前記溶剤の、前記ベース樹脂と充填剤の混
合物に対する割合は、ベース樹脂と充填剤の混合物１０
０重量部に対して４０から９００重量部の範囲であるこ
とを特徴とする請求項５に記載の封止材料。 - 【請求項８】 基板上に電子部品を搭載するステップ
と、 ベース樹脂と、このベース樹脂の比重の０．７倍以下ま
たは１．７倍以上の比重を有し、かつ、誘電正接の値が
０．００５以下である充填剤とを含む封止材料を準備す
るステップと、 前記封止材料を前記基板上に注入して、前記電子部品を
封じ込めるステップと、 前記注入した封止材料を所定時間放置して、前記充填剤
を前記電子部品の表面近傍に偏在させるステップと、 前記封止材料を硬化させるステップと、を含む、電子部
品の封止方法。 - 【請求項９】 前記封止材料を準備するステップは、前
記ベース樹脂および充填剤に溶剤を混合するステップを
さらに含み、 前記方法は、前記封止材料を所定時間放置後に前記溶剤
を蒸散させるステップをさらに含むことを特徴とする請
求項８に記載の電子部品の封止方法。 - 【請求項１０】 前記充填材料の比重は前記ベース樹脂
の比重よりも軽く、前記基板上に搭載した電子部品の表
面を下側に向けて前記封止材料を所定時間放置すること
を特徴とする請求項８または９に記載の電子部品の封止
方法。 - 【請求項１１】 前記充填剤の比重は前記ベース樹脂の
比重よりも重く、前記基板上に搭載した電子部品の表面
を上側に向けて前記封止材料を所定時間放置することを
特徴とする請求項８または９に記載の電子部品の封止方
法。 - 【請求項１２】 基板と、 前記基板上に搭載される半導体チップと、 前記基板上に前記半導体チップを封止する封止材料とを
含み、前記封止材料は、ベース樹脂と、このベース樹脂
に混合された誘電正接値が０．００５以下の充填剤とを
含み、前記半導体チップの表面近傍に前記充填剤が集中
して偏在することを特徴とする半導体パッケージ。 - 【請求項１３】 前記充填剤は、前記ベース樹脂の比重
の０．７倍以下または１．７倍以上の比重を有すること
を特徴とする請求項１２に記載の半導体パッケージ。 - 【請求項１４】 前記充填剤はシリカ、テフロンパウ
ダ、中空ガラス球から選択される１種以上であることを
特徴とする請求項１２または１３に記載の半導体パッケ
ージ。 - 【請求項１５】 基板上に半導体チップを搭載するステ
ップと、 ベース樹脂と、このベース樹脂の比重の０．７倍以下ま
たは１．７倍以上の比重を有し、かつ、誘電正接の値が
０．００５以下である充填剤とを含む封止材料を準備す
るステップと、 前記封止材料を前記基板上に注入して、前記半導体チッ
プを封じ込めるステップと、 前記注入した封止材料を所定時間放置して、前記充填剤
を前記半導体チップの表面近傍に偏在させるステップ
と、 前記封止材料を硬化させるステップと、を含む半導体パ
ッケージの作製方法。 - 【請求項１６】 前記封止材料を準備するステップは、
前記ベース樹脂および充填剤に溶剤を混合するステップ
をさらに含み、 前記方法は、前記封止材料を所定時間放置後に、前記溶
剤を蒸散させるステップをさらに含むことを特徴とする
請求項１５に記載の半導体パッケージの作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000398728A JP2002201358A (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 電子部品の封止材料、電子部品の封止方法、半導体パッケージ、および半導体パッケージの作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000398728A JP2002201358A (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 電子部品の封止材料、電子部品の封止方法、半導体パッケージ、および半導体パッケージの作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002201358A true JP2002201358A (ja) | 2002-07-19 |
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|---|---|---|---|
| JP2000398728A Pending JP2002201358A (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 電子部品の封止材料、電子部品の封止方法、半導体パッケージ、および半導体パッケージの作製方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002201358A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2007523967A (ja) * | 2003-05-23 | 2007-08-23 | ナショナル スターチ アンド ケミカル インベストメント ホールディング コーポレーション | 発泡性アンダーフィル封入剤 |
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