TWI674633B

TWI674633B - 倒裝晶片安裝體的製造方法、倒裝晶片安裝體及先供給型底部填充劑用樹脂組成物

Info

Publication number: TWI674633B
Application number: TW105108436A
Authority: TW
Inventors: 宗村真一; Shinichi Munemura; 池田行宏; Yukihiro Ikeda; 明道太樹; Hiroki Myoudou
Original assignee: 日商納美仕有限公司; Namics Corporation
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2019-10-11
Also published as: KR20170128224A; WO2016148121A1; TW201707096A; JPWO2016148121A1; JP6800140B2; CN107251209A; KR102455429B1; CN107251209B

Abstract

本發明之課題係提供一種倒裝晶片安裝體的製造方法，其可抑制在先供給型倒裝晶片接合製程中於底部填充劑用樹脂組成物中之空洞的產生。

上述課題之解決手段係包括下述步驟之倒裝晶片安裝體的製造方法：(1)在設置於半導體元件的連接用銅凸塊電極與設置於電路基板的連接用電極的至少一者設置焊料層的步驟；(2)將包含(A)環氧樹脂、(B)芳香族胺硬化劑、(C)無機填充劑、(D)矽烷偶合劑及(E)助焊劑的先供給型底部填充劑用樹脂組成物供給至電路基板上的步驟；(3)熱壓接半導體元件與電路基板，將連接用銅凸塊電極與連接用電極以焊料熔點溫度以上的溫度加熱1秒以上後樹脂組成物的反應率於特定範圍時進行焊料連接的步驟；以及(4)在特定的加壓下，使樹脂組成物硬化的步驟。

Description

倒裝晶片安裝體的製造方法、倒裝晶片安裝體及先供給型底部填充劑用樹脂組成物

本發明係關於倒裝晶片安裝體的製造方法、該製造方法所製造的倒裝晶片安裝體及用於該製造方法之先供給型底部填充劑用樹脂組成物。

近年來，利用倒裝晶片接合作為可對應電子機器的配線等的進一步高密度化、高頻化之半導體晶片的安裝方式。一般而言，倒裝晶片接合係以稱為底部填充劑(underfill)的材料密封半導體晶片與基板的間隙。

通常，於倒裝晶片接合，係將半導體晶片與基板以焊接等接合後，於半導體晶片與基板的間隙填充為熱硬化性的半導體樹脂密封組成物之底部填充劑(以下稱為「後供給型」)。然而，近年來，一種先供給型倒裝晶片接合製程係備受矚目，其係藉由先塗佈底部填充劑於基板，裝上半導體晶片後，同時進行底部填充劑的硬化及半導體晶片與基板的連接，而可縮短步驟及縮短硬化時間，結果係能以低成本且低能耗進行製作製程，對於該種製程用的密封材料樹脂組成物(以下稱為「先供給型底部填充劑用樹脂組成物」)的要求係變高。

更近年來，由於倒裝晶片的凸塊密度更進一步提高，係有於該先供給型倒裝晶片接合製程中，在先供給型底部填充劑用樹脂組成物中殘存空洞(氣泡)之問題。為了解決該問題，專利文獻1揭示一種半導體裝置的製造方法，其係具備：隔著接合材料使形成有具有焊料所構成的尖端部的突出電極之半導體晶片在基板上對位的對位步驟；加熱至焊料熔融點以上的溫度，使前述接合材料的硬化率成為40%以下，而使前述半導體晶片之突出電極與前述基板的電極部熔融接合的電極接合步驟；以及將硬化率為40%以下的前述接合材料在加壓環境下加熱而去除空洞之空洞去除步驟。

然而，上述半導體裝置的製造方法所使用的接合劑，由於實質上係使用酸酐作為硬化劑、使用咪唑化合物作為硬化促進劑(專利文獻1的第0052、0055、0060段)，因此有容易發生接合材料的凝膠化、無法充分抑制空洞的產生之問題。再者，由於接合材料欠缺安定性，因此於空洞去除步驟亦有不得不以複雜的程序操作加壓硬化烤箱(專利文獻1的第0054段)的問題。其中，記載接合材料可藉由含有搖變性賦予劑而達成所期望的黏度特性(專利文獻1的第0026段)，搖變性賦予劑為20重量%以上時，接合材料的排除性低(專利文獻1的第0028段)，另一方面，於實施例1、實施例2記載含有40.6%的搖變性賦予劑(專利文獻1的第0052、0055、0060段)。如所述，可推知傳統技術的接合材料若非具有非常不安定的排除性的組成，則無法通過電極接合後的硬化率和可靠性測試，而且隨之會產生不得不以複雜的程序操作加壓硬化烤箱的問題。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2013-123033號公報

本發明的目的在於提供一種倒裝晶片安裝體的製造方法，以及使用於該倒裝晶片安裝體的製造方法之先供給型底部填充劑用樹脂組成物，前述倒裝晶片安裝體的製造方法可抑制在先供給型倒裝晶片接合製程中先供給型底部填充劑用樹脂組成物中之空洞的產生。

本發明係關於藉由具有以下的構成而解決上述問題之倒裝晶片安裝體的製造方法、倒裝晶片安裝體及先供給型底部填充劑用樹脂組成物。

〔1〕一種倒裝晶片安裝體的製造方法，在該倒裝晶片安裝體中，設置於半導體元件的連接用銅凸塊電極與設置於電路基板的連接用電極係相對向，並藉由設置於半導體元件的連接用銅凸塊電極與設置於電路基板的連接用電極的焊料連接，使半導體元件裝載於電路基板上，且電路基板與半導體元件的空隙經樹脂密封，該倒裝晶片安裝體的製造方法依序包括下述步驟：(1)於半導體元件的連接用銅凸塊電極與電路基板的連接用電極的至少一者處設置熔點為210至250℃的高熔點焊料層的步驟；(2)將包含(A)環氧樹脂、(B)芳香族胺硬化劑、(C)無機填充劑、(D)矽烷偶合劑及(E)助焊劑的先供給型底部填充劑用樹脂組成物供給至電路基板上的步驟；(3)熱壓接半導體元件與電路基板，將半導體元件的連接用銅凸塊電極與電路基板的連接用電極以焊料熔點溫度以上的溫度加熱1秒以上後，在先供給型底部填充劑用樹脂組成物的反應率為0.1以上25%以下時進行焊料連接的步驟；以及(4)在壓力：0.6MPa以上的加壓下，使所供給的先供給型底部填充劑用樹脂組成物硬化的步驟。

〔2〕如上述〔1〕記載的倒裝晶片安裝體的製造方法，其中，(B)成分為選自化學式(7)所示的芳香族胺硬化劑以及化學式(8)所示的芳香族胺硬化劑所成群的至少1種：

〔3〕如上述〔1〕或〔2〕記載的倒裝晶片安裝體的製造方法，其中，(A)成分為選自雙酚F型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、胺基酚型環氧樹脂及萘型環氧樹脂所成群的至少1種。

〔4〕一種倒裝晶片安裝體，其係以上述〔1〕至〔3〕中任一項記載的倒裝晶片安裝體的製造方法所製造的倒裝晶片安裝體。

〔5〕一種先供給型底部填充劑用樹脂組成物，其係包含(A)環氧樹脂、(B)芳香族胺硬化劑、(C)無機填充劑、(D)矽烷偶合劑及(E)助焊劑；於溫度：25℃的黏度為10至100Pa‧s；其係使用於如上述〔1〕至〔3〕中任一項記載的倒裝晶片安裝體的製造方法者。

〔6〕如上述〔5〕記載的先供給型底部填充劑用樹脂組成物，其中，(E)成分為8-羥基喹啉(8-quinolinol)，且相對於先供給型底部填充劑用樹脂組成物100質量份，(E)成分為0.5至3質量份。

〔7〕一種先供給型倒裝晶片安裝體，其係具有上述〔5〕或〔6〕記載的先供給型底部填充劑用樹脂組成物的硬化物。

根據本發明〔1〕，可提供在一種倒裝晶片安裝體的製造方法，其可抑制於先供給型倒裝晶片接合製程中先供給型底部填充劑用樹脂組成物中之空洞的產生。

根據本發明〔4〕、〔7〕，可提供倒裝晶片安裝體，其係在先供給型倒裝晶片接合製程所製造的底部填充劑用樹脂組成物中，空洞的產生被抑制者。

根據本發明〔5〕，可提供一種先供給型底部填充劑用樹脂組成物，其可抑制在先供給型倒裝晶片接合製程中先供給型底部填充劑用樹脂組成物中之空洞的產生者。

第1圖係表示熱壓接合(TCB；Thermal-Compression-Bonding)曲線A的溫度曲線的圖。

第2圖係表示TCB曲線B的溫度曲線的圖。

第3圖係表示TCB曲線C的溫度曲線的圖。

第4圖係表示TCB曲線D的溫度曲線的圖。

第5圖係表示TCB曲線E的溫度曲線的圖。

第6圖係表示TCB曲線F的溫度曲線的圖。

第7圖係剖面處形成有合金層的樣品的照片。

第8圖係用以說明(1)步驟的概略圖的一例。

第9圖係用以說明(1)至(4)步驟的概略圖的一例。

第10圖係用以說明(1)至(4)步驟的概略圖的一例。

第11圖係用以說明(1)至(4)步驟的概略圖的一例。

〔倒裝晶片安裝體的製造方法〕

本發明的倒裝晶片安裝體的製造方法，在該倒裝晶片安裝體中，設置於半導體元件的連接用銅凸塊電極與設置於電路基板的連接用電極係相對向，並藉由設置於半導體元件的連接用銅凸塊電極與設置於電路基板的連接用電極的焊料連接，使半導體元件裝載於電路基板上，且電路基板與半導體元件的空隙經樹脂密封，該倒裝晶片安裝體的製造方法依序包括下述步驟：(1)在半導體元件的連接用銅凸塊電極與電路基板的連接用電極的至少一者設置熔點為210至250℃的焊料層的步驟；(2)將包含(A)環氧樹脂、(B)芳香族胺硬化劑、(C)無機填充劑、(D)矽烷偶合劑及(E)助焊劑的先供給型底部填充劑用樹脂組成物供給至電路基板上的步驟；(3)熱壓接半導體元件與電路基板，將半導體元件的連接用銅凸塊電極與電路基板的連接用電極以焊料熔點溫度以上的溫度加熱1秒以上後，在先供給型底部填充劑用樹脂組成物的反應率為0.1以上25%以下時進行焊料連接的步驟；以及(4)在壓力：0.6MPa以上的加壓下，使所供給的先供給型底部填充劑用樹脂組成物硬化的步驟。

本發明係使設置於半導體元件的連接用銅凸塊電極與設置於電路基板的連接用電極相對向，並藉由設置於半導體元件的連接用銅凸塊電極與設置於電路基板的連接用電極的焊料連接而使半導體元件裝載於電路基板上，且電路基板與半導體元件的空隙經樹脂密封之倒裝晶片安裝體的製造方法，特別是於半導體元件使用連接用銅凸塊電極之先供給型倒裝晶片接合製程所使用的製造方法。

(1)在半導體元件的連接用銅凸塊電極與電路基板的連接用電極的至少一者設置熔點為210至250℃的焊料層的步驟中，當焊料的熔點太低時，則會因零件動作時的發熱造成焊料熔融，而有產生誤動作的情形，故使用環境變得容易受限制，而且，過於高溫時，則安裝時對零件的熱負擔變高，可使用的構件變得受限制，因此只要是熔點為210至250℃即無特別限制，惟從無鉛(Pb free)的觀點來看，係以Sn-Ag系、Sn-Cu系或Sn-Ag-Cu系較佳。而且，就基板而言，可列舉環氧樹脂、玻璃-環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂等，但不限於該等。

關於(2)將包含(A)環氧樹脂、(B)芳香族胺硬化劑、(C)無機填充劑、(D)矽烷偶合劑及(E)助焊劑的先供給型底部填充劑用樹脂組成物(以下稱為底部填充劑用樹脂組成物)供給至電路基板上的步驟所使用的先供給型底部填充劑用樹脂組成物，係敘述於後。

將先供給型底部填充劑用樹脂組成物供給至電路基板上的方法，可列舉分配器(dispenser)、網版印刷等。

(3)熱壓接半導體元件與電路基板，將半導體元件的連接用銅凸塊電極與電路基板的連接用電極以焊料熔點溫度以上的溫度加熱1秒以上後，在先供給型底部填充劑用樹脂組成物的反應率為0.1以上25%以下時進行焊料連接的步驟中之熱壓接，從溫度、壓力的調控性、量產性的觀點來看，係以使用倒裝晶片接合機較佳。而且，從良好的焊料接合性的觀點來看，以「焊料熔點溫度以上的溫度」比熔點高20至50℃較佳。先供給型底部填充劑用樹脂組成物的反應率，係使用TCB前後的底部填充劑用樹脂組成物的示差掃描熱分析(DSC)測定(升溫速度：10℃/分鐘)，藉由加熱前後的放熱譜峰面積，依下式求得；式：{1-(TCB後的放熱量)/(TCB前的放熱量)}×100(%)。

例如，當TCB前的底部填充劑用樹脂組成物的放熱量為100J/g、TCB後的放熱量為80J/g時，係成為(1-80/100)×100=20%的反應率。以解析軟體(例如NETZSCH公司製DSC附屬的軟體名稱：Proteus series)，可簡單地表示放熱量。

(4)在壓力：0.6MPa以上的加壓下，使所供給的先供給型底部填充劑用樹脂組成物硬化的步驟中的壓力，從減少底部填充劑用樹脂組成物的空洞的觀點來看，較佳為0.6mPa以上，從構造上的安全方面的觀點來看，較佳為1.0MPa以下。

於第8至11圖，表示用以說明本發明的倒裝晶片安裝體的製造方法的概略圖的一例。於第8圖，表示用以說明(1)步驟的概略圖的一例。第8圖的上圖，係於半導體元件(Die)的連接用銅凸塊電極(Copper bump)設置焊料層(Solder)的步驟，第8圖的下圖係於電路基板(Substrate)的連接用電極(Electrode)設置焊料層(Solder)的步驟。

於第9圖，表示用以說明(1)至(4)步驟的概略圖的一例。第9圖係於半導體元件(Die)的連接用銅凸塊電極(Copper bump)設置焊料層(Solder)之例。首先，如第9圖的1，(1)於半導體元件(Die)的連接用銅凸塊電極(Copper bump)設置焊料層(Solder)。然後，如第9圖的2，將先供給型底部填充劑用樹脂組成物(Pre-applied underfill)供給至電路基板(Substrate)上。之後，如第9圖的3，(3)將半導體元件(Die)與電路基板(Substrate)，使用倒裝晶片接合機(flip chip bonder)進行熱壓接，將半導體元件(Die)的連接用銅凸塊電極(Copper bump)與電路基板(Substrate)的連接用電極(Electrode)以焊料熔點溫度以上的溫度加熱1秒以上後，在先供給型底部填充劑用樹脂組成物的反應率為0.1以上25%以下時連接焊料(Solder)。此時，會產生空洞(void)。最後，如第9圖的4，(4)在壓力：0.6MPa以上的加壓(Pressure) 下，使所供給的先供給型底部填充劑用樹脂組成物(Pre-applied underfill)硬化(Curing)。藉由該加壓，即使在(C)步驟產生空洞，也可將空洞從先供給型底部填充劑用樹脂組成物(Pre-applied underfill)排出。

於第10圖，表示用以說明(1)至(4)步驟的概略圖的一例。第10圖係於電路基板(Substrate)的連接用電極(Electrode)設置焊料層(Solder)之例。除此之外，與第9圖相同。

於第11圖，表示用以說明(1)至(4)步驟的概略圖的一例。第11圖係於半導體元件(Die)的連接用銅凸塊電極(Copper bump)設置焊料層(Solder)，且於電路基板(Substrate)的連接用電極(Electrode)亦設置焊料層(Solder)之例。除此之外，與第9圖相同。

〔先供給型底部填充劑用樹脂組成物〕

本發明的底部填充劑用樹脂組成物，包含(A)環氧樹脂、(B)芳香族胺硬化劑、(C)無機填充劑、(D)矽烷偶合劑及(E)助焊劑，於溫度：25℃的黏度為10至100Pa‧s，係使用於上述的倒裝晶片安裝體的製造方法。

(A)成分，係賦予底部填充劑用樹脂組成物接著性、硬化後的耐久性。作為(A)成分，可列舉：雙酚A型環氧樹脂、溴化雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、酚醛清漆型環氧樹脂、脂環式環氧樹脂、醚系或聚醚系環氧樹脂、含有氧雜環丙烷環的化合物等，從底部填充劑用樹脂組成物的黏度的觀點來看，以選自雙酚F型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、胺基酚型環氧樹脂以及萘型環氧樹脂所成群的至少1種為較佳。

作為雙酚F型環氧樹脂，較佳為式(1)所示者：式中，n表示平均值，較佳為0至10，特佳為0至4。環氧當量以160至900g/eq為較佳。

作為雙酚A型環氧樹脂，較佳為式(2)所示者：式中，m表示平均值，較佳為0至10，特佳為0至4。環氧當量以165至900g/eq為較佳。

胺基酚型環氧樹脂較佳為式(3)所示者：作為(A)成分的市售品，可列舉：DIC製雙酚F型環氧樹脂(品名：EXA-830CRP)、DIC製雙酚A型環氧樹脂(品名：EXA-850CRP)、DIC製萘型環氧樹脂(品名：HP-4032D)、三菱化學製胺基酚型環氧樹脂(品名：JER630)等。(A)成分，可單獨使用或將2種以上併用。

(B)成分係賦予底部填充劑用樹脂組成物硬化能力。作為(B)成分，可列舉酚系硬化劑、酸酐硬化劑、咪唑系硬化劑等，就反應調控方面而言，以胺系硬化劑為較佳。就在焊料連接步驟的熱壓接時、其後的加熱壓接時之焊料連接性、空洞的抑制而言，係以芳香族胺系硬化劑為特佳。而且，作為芳香族胺系硬化劑，就接著性、可靠性方面而言，以分子構造中具有1級或2級胺基為佳。芳香族胺化合物，以包括具有1個芳香族環的芳香族胺化合物及/或具有複數個芳香族環的芳香族胺化合物為較佳。

具有1個芳香族環的芳香族胺化合物，可列舉間伸苯二胺等。

作為具有複數個芳香族環的芳香族胺化合物，可列舉二胺基二苯基甲烷、二胺基二苯基碸等，較佳為式(4)或式(5)所示者：

(式中，R表示氫或碳數1至5個的烷基)，更佳為式(4)或式(5)的R之碳數2的烷基者。

(B)成分包含具有1個芳香族環的芳香族胺化合物及/或具有複數個芳香族環的芳香族胺化合物，從TCB時的反應率調控性、加熱加壓時的空洞抑制效果高的觀點來看，更佳為相對於前述芳香族胺化合物的合計100質量份，具有複數個苯環的芳香族胺化合物為20至100質量份者。又更佳係(B)成分為選自化學式(7)所示的4,4’-亞甲基雙(2-乙基苯胺)及化學式(8)所示的二乙基甲苯二胺所成群的至少1種：

作為(B)成分的市售品，可列舉日本化藥製之芳香族胺硬化劑(4,4’-亞甲基雙(2-乙基苯胺)、品名：KAYAHARD A-A)、(Albemarle製二乙基甲苯二胺硬化劑(品名：ETHACURE100)等。(B)成分，可單獨使用或將2種以上併用。

(C)成分，係使底部填充劑用樹脂組成物的熱膨脹係數降低。作為(C)成分，可列舉：氧化矽、氧化鋁、氮化矽、氮化鋁、雲母、白碳等，從硬化後的底部填充劑用樹脂組成物的熱膨脹係數之降低以及成本的觀點來看，以氧化矽較佳。氧化矽，可使用非晶質氧化矽、結晶性氧化矽、熔融氧化矽、粉碎氧化矽等本技術領域所使用的各種氧化矽，就硬化後的底部填充劑用樹脂組成物的熱膨脹係數降低之點而言，以非晶質氧化矽為較佳。從對半導體晶片與基板的間隙之填充性的觀點來看，(C)成分的粒徑以平均粒徑：0.1至2.0μm為較佳，以0.1至1.0μm為更佳。而且，(C)成分的形狀並無特別限制，可列舉球狀、鱗片狀、不定形等，從底部填充劑用樹脂組成物的流動性的觀點來看，以球狀為較佳。(C)成分的市售品，可列舉Admatechs製氧化矽粒子(品名：SOE2)等。(C)成分，可單獨使用或將2種以上併用。

(D)成分，係使底部填充劑用樹脂組成物的黏合性提高。作為(D)成分，可列舉：3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、對-苯乙烯基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、雙(三乙氧基矽基丙基)四硫化物、3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷等，從黏合性的觀點來看，以3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷為較佳。(D)成分的市售品，可列舉信越化學工業製之KBM403、KBE903、KBE9103等。(D)成分可單獨使用或將2種以上併用。

(E)成分係使底部填充劑用樹脂組成物的焊料濕潤性提高。作為(E)成分，可列舉：式(6)所示的8-羥基喹啉

和6-羥基喹啉、4-羥基喹啉等，以8-羥基喹啉為較佳。(E)成分可單獨使用或將2種以上併用。

本發明的底部填充劑用樹脂組成物，從底部填充劑用樹脂組成物的接著性、硬化後的耐久性的觀點來看，以相對於底部填充劑用樹脂組成物100質量份，包含(A)成分10至35質量份為較佳。

底部填充劑用樹脂組成物，從TCB時的反應率調控性、加熱加壓時的空洞抑制效果高的觀點來看，以相對於成分(A)100質量份，包含成分(B)30至120質量份為較佳。

底部填充劑用樹脂組成物，從底部填充劑用樹脂組成物的流動性以及硬化後底部填充劑用樹脂組成物的熱膨脹係數降低的觀點來看，以相對於成分(A)100質量份，包含成分(C)160至400質量份為較佳。

底部填充劑用樹脂組成物，從底部填充劑用樹脂組成物的黏合性的觀點來看，以相對於成分(A)100質量份，包含成分(D)0.05至2質量份為較佳。

底部填充劑用樹脂組成物，從底部填充劑用樹脂組成物的焊料濕潤性的觀點來看，以相對於底部填充劑用樹脂組成物100質量份，包含成分(E)0.5至3質量份為較佳。

於本發明的底部填充劑用樹脂組成物中，在無損本發明的目的之範圍內，可視所需而進一步調配碳黑等顏料、染料、消泡劑、抗氧化劑、其他添加劑等，還有有機溶劑等。但是，從在加熱環境下塗佈時抑制底部填充劑用樹脂組成物的起泡的觀點來看，以於本發明中，不含低沸點的有機溶劑為較佳。

本發明的底部填充劑用樹脂組成物，例如可藉由將(A)成分至(E)成分及其他添加劑等，同時地或分別地視所需施予加熱處理，同時進行攪拌、熔融、混合、分散而得到。特別是成分(B)為固體時，由於若是直接調配則樹脂黏度會上升、處理性會顯著變差，故以藉由預先加熱而液化，再與成分(A)混合為較佳。該等混合、攪拌、分散等的裝置並無特別限制，可使用具備攪拌、加熱裝置的擂潰機、3輥研磨機、球磨機、行星式混合機、珠磨機等。而且，亦可適當地組合該等裝置使用。

本發明的底部填充劑用樹脂組成物，於溫度：25℃的黏度為10至100Pa‧s。其中，黏度係用東機產業製黏度計(型號：TV-20型)進行測定。

本發明的底部填充劑用樹脂組成物的加壓加熱硬化，係以在0.6MPa以上、以150至200℃進行30至240分鐘為較佳。

〔倒裝晶片安裝體〕

本發明的倒裝晶片安裝體，係以上述倒裝晶片安裝體的製造方法製造。而且，本發明的倒裝晶片安裝體具有上述先供給型底部填充劑用樹脂組成物的硬化物。

[實施例]

本發明雖係藉由實施例進行說明，但本發明不限於該等實施例。又，於以下的實施例中，若無特別註明，則份、%即表示重量份、重量%。

〔實施例1至28、比較例1至24〕

以表1至4表示的調配，使用3輥研磨機，調製底部填充劑用樹脂組成物。

〔黏度的評估〕

所調製的底部填充劑用樹脂組成物的黏度，係使用東機產業製黏度計(型號：TV-20型)，以25℃測定。結果表示於表1至4。

〔試片製造條件〕

製作用以評估所調製的底部填充劑用樹脂組成物的測試用晶片。首先，於測試用晶片[Si大小：7.3mm(寬度)×7.3mm(長度)×0.125mm(厚度)]，準備連接用銅凸塊電極[對凸塊：30μm(寬度)×30μm(長度)×30μm(高度)的Cu柱上形成焊料層，凸塊數目：1048，配置為區域矩陣]以及用以裝載測試晶片的有機樹脂基板[基板大小：187.5mm(寬度)×64.0mm(長度)×0.36mm(厚度]，連接用電極：Cu/OSP(有機可焊性保護劑)處理)。對Cu柱上形成的焊料為Sn-Ag系焊料(熔點：約223℃)。

使用武藏engineering公司製分配器(型號：Super Σ CM II V5)，以23G大小的針頭，將所調製的底部填充劑用樹脂組成物於有機樹脂基板上塗佈成X圖案。

然後，使用Panasonic Factory Solutions公司製倒裝晶片接合機(型號：FCB3)，加熱壓接(TCB：Thermal-Compression-Bonding)測試用晶片與有機樹脂基板，進行測試用晶片的連接用銅凸塊電極與有機樹脂基板的連接用電極之連接。此時，係將倒裝晶片接合機的檯面溫度設定為60℃，TCB溫度曲線設定為A、B、C、D、E、F的6種條件。於第1圖至6表示該6種條件的TCB溫度曲線。該TCB曲線，係於測試用晶片與有機樹脂基板之間放入熱電偶(50μm)進行測定。曲線A至E的最高溫度為262℃，曲線F的最高溫度為155℃。於曲線A係以焊料熔點以上的溫度加熱1.2秒，於曲線B係以焊料熔點以上的溫度加熱3.8秒，於曲線C係以焊料熔點以上的溫度加熱6.9秒，於曲線D係以焊料熔點以上的溫度加熱10.9秒，於曲線E係以焊料熔點以上的溫度加熱15.8秒，於曲線F係未達到焊料熔點以上的溫度。該6個條件的TCB溫度曲線的壓力為40N。

將經TCB的試片放入至下述溫度曲線A至C、壓力曲線A至D的組合之壓力烤箱(加熱加壓烤箱)中，使底部填充劑用樹脂組成物硬化。

溫度曲線A：以30分鐘從室溫升溫至165℃，於165℃保持90分鐘後，降溫至室溫。

溫度曲線B：以30分鐘從室溫升溫至165℃，於165℃保持60分鐘後，降溫至室溫。

溫度曲線C：以30分鐘從室溫升溫至165℃，於165℃保持30分鐘後，降溫至室溫。

壓力曲線A：於開始升溫的同時從常壓開始升壓，於5分鐘內使烤箱的壓力上升至0.7MPa，於加熱時間結束的同時開始降壓，使壓力降至常壓。

壓力曲線B：於開始升溫的同時從常壓開始升壓，於5分鐘內使烤箱的壓力上升至0.6MPa，於加熱時間結束的同時開始降壓，使壓力降至常壓。

壓力曲線C：於開始升溫的同時從常壓開始升壓，於5分鐘內使烤箱的壓力上升至0.5MPa，於加熱時間結束的同時開始降壓，使壓力降至常壓。

壓力曲線D：於開始升溫的同時從常壓開始升壓，於5分鐘內使烤箱的壓力上升至0.3MPa，於加熱時間結束的同時開始降壓，使壓力降至常壓。

〔反應率的測定〕

測定底部填充劑用樹脂組成物的反應率(單位：%)。使用TCB前後的底部填充劑用樹脂組成物的示差掃描熱分析(DSC)測定(升溫速度：10℃/分鐘)，由加熱前後的放熱譜峰面積，依式：{1-(TCB後的放熱量)/(TCB前的放熱量)}×100(%)求得。

〔初期評估〕

對於各實施例、比較例，係製作7片試片。

《C-SAM試驗》

在各實施例、比較例所製作的試片，使用超音波探傷裝置，用反射法確認空洞、層間剝離的產生狀態。該測定係對所製作的全部試片實施。在C-SAM圖像上看見白影者，是為不良品。

《平面研磨試驗》

由所製作的7片試片中取出2片試片，只研磨去除晶片部分。然後，將經去除晶片的有機樹脂基板之經取除晶片的部分用光學顯微鏡(×100、×200)觀察，確認空洞的存在狀態。觀察到1處以上空洞者為不良。再者，用C-SAM試驗確認為良品、不良品的兩個模式時，係逐個觀察試片為良品、不良品。

《焊料濕潤試驗》

由所製作的7片試片中取出2片試片，以可觀察晶片與基板的接合部之方式切斷後，進行研磨，使晶片與基板的接合部露出。然後，使用掃描型電子顯微鏡(SEM)，用1000倍觀察露出的接合部。此時，將於接合部沒有形成合金層者視為不良。再者，用C-SAM試驗確認良品、不良品的兩個模式時，係逐個觀察良品、不良品。於第7圖，表示於剖面形成有合金層的試片的相片。由第7圖得知，合金層係形成於焊料中，特別是形成於銅凸塊電極(第7圖的下部)與焊料的界面附近以及連接用電極(第7圖的上部)與焊料的界面附近。

《電阻值試驗》

測定所製作的7片試片之電阻值測定墊間的電阻值。試片為菊鏈(daisy chain)構造，以顯示28至32Ω的電阻值者為合格。

《X射線觀察》

將各實施例、比較例所製作的試片使用X射線檢查裝置，確認端子間有無焊料橋接。該測定係對所製作的全部試片實施。X射線圖像上，焊料在端子間連接者為不良品。

〔MRT評估〕

初期評估，係將所製作的試片(n=3)放置於恆溫恆濕槽(30℃/60%RH)中192小時後，重複通過260℃的回焊爐3次。

與初期評估以相同操作，進行C-SAM試驗、電阻值試驗、X射線觀察。再者，對於初期評估的結果差的試片，係不進行MRT評估。

從表1至6得知，實施例1至28全部之初期評估的空洞試驗、連接性試驗、MRT評估的空洞試驗、連接性試驗的結果係良好。相對於此，TCB曲線結束時的反應率過高之比較例1至4、15至20，係在初期評估觀察到空洞。在加熱加壓烤箱的壓力過低之比較例5至14，亦在初期評估觀察到空洞。不含(E)成分的比較例21，在初期評估的連接性差。在TCB曲線的溫度過低(最高溫度為155℃)之比較例22，在初期評估的連接性亦差。不含(D)成分的比較例23，在初期評估的電阻值及X-射線觀察的結果差。不含(C)成分的比較例24，在初期評估觀察到空洞。

如上所述，可提供一種倒裝晶片安裝體的製造方法，以及使用於該倒裝晶片安裝體的製造方法之先供給型底部填充劑用樹脂組成物，前述倒裝晶片安裝體的製造方法係在先供給型倒裝晶片接合製程可抑制先供給型底部填充劑用樹脂組成物中空洞的產生之者，而非常地有用。

Claims

一種倒裝晶片安裝體的製造方法，在該倒裝晶片安裝體中，設置於半導體元件的連接用銅凸塊電極與設置於電路基板的連接用電極係相對向，並藉由設置於半導體元件的連接用銅凸塊電極與設置於電路基板的連接用電極的焊料連接，使半導體元件裝載於電路基板上，且電路基板與半導體元件的空隙經樹脂密封，該倒裝晶片安裝體的製造方法依序包括下述步驟：(1)於半導體元件的連接用銅凸塊電極與電路基板的連接用電極的至少一者設置熔點為210至250℃的焊料層的步驟；(2)將包含(A)環氧樹脂、(B)芳香族胺硬化劑、(C)無機填充劑、(D)矽烷偶合劑及(E)助焊劑的先供給型底部填充劑用樹脂組成物供給至電路基板上的步驟；(3)熱壓接半導體元件與電路基板，將半導體元件的連接用銅凸塊電極與電路基板的連接用電極以焊料熔點溫度以上的溫度加熱1秒以上後，在先供給型底部填充劑用樹脂組成物的反應率為0.1以上25%以下時進行焊料連接的步驟；以及(4)在壓力：0.6MPa以上的加壓下，使所供給的先供給型底部填充劑用樹脂組成物硬化的步驟；上述反應率係使用TCB前後的底部填充劑用樹脂組成物的示差掃描熱分析(DSC)測定(升溫速度：10℃/分鐘)，藉由加熱前後的放熱譜峰面積，依下式求得者：式：{1-(TCB後的放熱量)/(TCB前的放熱量)}×100(%)。
如申請專利範圍第1項所述之倒裝晶片安裝體的製造方法，其中，(B)成分為選自化學式(7)所示的芳香族胺硬化劑以及化學式(8)所示的芳香族胺硬化劑所成群的至少1種：
如申請專利範圍第1或2項所述之倒裝晶片安裝體的製造方法，其中，(A)成分為選自雙酚F型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、胺基酚型環氧樹脂以及萘型環氧樹脂所成群的至少1種。
一種倒裝晶片安裝體，其係以申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之倒裝晶片安裝體的製造方法所製造者。
一種先供給型底部填充劑用樹脂組成物，其係包含(A)環氧樹脂、(B)芳香族胺硬化劑、(C)無機填充劑、(D)矽烷偶合劑及(E)助焊劑；於溫度：25℃的黏度為10至100Pa‧s；其為使用於申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之倒裝晶片安裝體的製造方法者，其中，上述先供給型底部填充劑用樹脂組成物在焊料熔點溫度以上的溫度加熱1秒以上後的反應率為0.1以上25%以下，上述反應率係使用TCB前後的底部填充劑用樹脂組成物的示差掃描熱分析(DSC)測定(升溫速度：10℃/分鐘)，藉由加熱前後的放熱譜峰面積，依下式求得者；式：{1-(TCB後的放熱量)/(TCB前的放熱量)}×100(%)。
如申請專利範圍第5項所述之先供給型底部填充劑用樹脂組成物，其中，(E)成分為8-羥基喹啉，且相對於先供給型底部填充劑用樹脂組成物100質量份，(E)成分為0.5至3質量份。
一種先供給型倒裝晶片安裝體，其係具有申請專利範圍第5或6項所述之先供給型底部填充劑用樹脂組成物的硬化物。