專利名稱：：半導體單元的封裝體、其封裝方法及其封裝材料的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種使用導電性粘著劑通過倒裝式結合法(flip-chipbonding)將半導體單元搭載到襯底上、并使用樹脂封裝層將襯底和半導體器件機械地連接在一起的半導體單元的封裝體及其封裝方法。以往，半導體器件等電子元件的連接端子和襯底上的電路圖案的端子電極之間的連接，一般使用焊錫連接。但是，最近隨著半導體封裝等的小型化及連接端子數的增加，連接端子之間變得更狹窄。因此，用現有的粘著部面積大的焊錫連接已經不能應付。因此，最近流行將芯片的有源元件面向下直接連接到襯底上的端子電極上(倒裝式結合)以實現封裝面積的高效化的嘗試。作為這種倒裝式封裝方式，提出和實施了各種方案，以下對其有代表性的例子進行介紹。(1)焊錫等低熔點金屬結合如圖8所示，半導體器件1的電極焊盤2上設有焊錫隆起電極8，在和襯底6上的端子電極5對準之后使焊錫熔化，使半導體器件1和襯底6電連接。作為與此類似的方法，也提出了下述方法如圖9所示，形成金的隆起電極3，在隆起電極3和襯底6上的端子電極5之間形成低熔點金屬的鍍層，例如形成銦鍍層9，使該銦鍍層9的低熔點金屬熔化并電連接后，將半導體器件和襯底6通過封裝層10機械結合在一起。(2)通過封裝樹脂的硬化收縮應力的結合如圖10所示，在半導體器件1的電極焊盤2上設有金的隆起電極3，將半導體器件1上的隆起電極3和襯底6上的端子電極5對準，在半導體器件1和襯底6之間的間隙填充封裝材料之后，使封裝材料硬化以形成封裝層12，通過封裝層12的硬化收縮力在隆起電極3和端子電極5之間產生壓縮應力，使兩者電連接，與此同時，使半導體器件1和襯底6機械結合。此外，為了提高連接可靠性，有時也有如圖10所示在端子電極5上形成鍍金層11的情況。(3)通過各向異性粘著劑的結合如圖11所示，在半導體器件1的電極焊盤2上設有由金構成的隆起電極3，在半導體器件1和襯底6之間的間隙中，填充使粘合劑中分散有導電粒子的各向異性導電粘著劑，在加壓的狀態(tài)下加熱，使各向異性粘著劑硬化，形成各向異性導電粘著層13，由此使隆起電極3和襯底6上的端子電極5電連接，與此同時，使半導體器件1和襯底6機械結合。(4)通過導電粘著劑的結合如圖12所示，在半導體器件1的電極焊盤2上設有由金構成的隆起電極3，在隆起電極3上轉印導電粘著劑，在將隆起電極3和襯底6上的端子電極5對準之后使導電粘著劑硬化，由此通過導電粘著層4使隆起電極3和端子電極5電連接。此后，在半導體器件1和襯底6之間的間隙中填充封裝材料，使其硬化并形成封裝層7，由此使半導體器件1和襯底6機械結合。作為這種封裝材料，一般使用以包含甲酚-可溶酚醛(CRESOLNOVOLAC)型環(huán)氧樹脂及可溶酚醛(NOVOLAC)型酚醛樹脂(硬化劑)的樹脂粘合劑和絕緣粒子構成的填充材料作為主要成份的混合物。但是，在上述各種封裝方式中，分別存在以下問題在封裝方式(1)及(2)中，由于其構造很難緩和由半導體器件和襯底的膨脹系數之差引起的熱應力，所以不宜用于要求很寬溫度范圍內的連接穩(wěn)定性的用途。在封裝方式(3)中，由于各向異性導電粘著劑中的樹脂粘合劑中使用了韌性高的樹脂材料，所以有可能緩和熱應力，但是在此情況下，由于粘合劑的吸濕性提高，所以存在高濕度環(huán)境下的連接穩(wěn)定性問題。此外，通過使粘合劑的熱膨脹率和半導體器件及襯底相符也可能緩和熱應力，但是在此情況下，由于包含大量的低膨脹率的填充材料，所以存在初始的連接可靠性惡化的擔憂。在封裝方式(4)中，通過使導電粘著劑具有韌性并且使封裝材料的熱膨脹率和半導體器件及襯底相符，可以緩和熱應力。因此，可以說，該封裝方式(4)是上述倒裝式封裝方式中的各種方式中最有希望的方式。但是，即使在上述封裝方式(4)中，也同上述一樣，由甲酚可溶酚醛型環(huán)氧樹脂和可溶酚醛型酚醛樹脂等混合的混合物構成的封裝材料粘度高，此外為了使熱膨脹率和半導體器件及襯底相符不得不提高封裝材料中的填充材料的比率，結果使封裝材料變?yōu)楦哒扯取Ｒ虼?，在將封裝材料填充到半導體器件和襯底之間時，需要將封裝材料加熱到70～80℃以使得粘度降低。其結果是，生產率降低，而且存在由于溫度上升時的熱膨脹率之差引起的熱應力在封裝材料封入時導電連接部會受到損傷、因此連接可靠性降低的問題。另一方面，也有人考慮使用在室溫下低粘度的聚環(huán)氧丙烷和酸酐為主要成份的樹脂粘合劑作為封裝材料。但是，當為了降低熱膨脹率而向這種樹脂粘合劑中添加大量的填充材料時，封裝材料的粘度很低，而觸變指數變高。其結果是，存在下述問題，即半導體器件和襯底之間不能封入，或者即使能夠封入，也會帶入大量的氣泡，由于該氣泡硬化的封裝材料的熱膨脹等因場所而異不均勻，使連接可靠性降低，因此，用聚環(huán)氧丙烷和酸酐構成的樹脂做成的封裝材料缺乏實用性。本發(fā)明的目的在于查明封裝材料獲得良好的封裝特性所需的粘度和觸變特性的極限值，通過使用滿足該粘度和觸變特性的封裝材料來提供連接可靠性及生產率高的半導體單元及其封裝方法。本發(fā)明的發(fā)明者查明，現有的材料難以用作封裝材料的原因在于，不僅是粘度、而且是封裝材料的觸變指數高。例如，查明在包含聚環(huán)氧丙烷和酸酐的樹脂粘合劑中，酸酐中的游離酸和填充材料表面上的極性基之間的相互作用阻礙了流動性。因此，鑒于該查明的事實，為了實現上述目的，采用以下手段。本發(fā)明采用的手段在于，在倒裝式封裝方式中，作為封裝材料，使用粘度在100Pa·s以下、觸變指數在1.1以下的混合物，通過使其硬化而得到的封裝層使半導體單元和襯底機械連接。本發(fā)明的半導體單元的封裝體包括具有電極焊盤的半導體單元、具有端子電極的襯底、設在上述半導體單元的電極焊盤上的隆起電極、由具有韌性的導電粘著劑構成并使上述隆起電極和襯底上的端子電極電連接的導電粘著層、使粘度在100Pa·s以下且觸變指數在1.1以下的混合物硬化而構成并填充上述半導體單元和上述襯底之間的間隙以使兩者機械結合的封裝層。通過這種構成，在將半導體單元搭載到襯底上構成的半導體單元中，使半導體單元和襯底機械結合的封裝層，在液態(tài)封裝工序中具有低粘度(100Pa·s以下)、低觸變指數(1.1以下)，因此在封裝工序中封裝材料注入時迅速而且不產生氣泡，即使很小的間隙也能充分浸透，此外也能降低注入溫度。由于這些性質，提高了半導體單元-襯底間的粘合性及耐熱沖擊性等電連接可靠性，同時提高了生產率?？梢允股鲜龌旌衔锇率鲋饕煞葜辽侔郗h(huán)氧丙烷、碳酸酐、流變改性劑及潛在性硬化觸媒的樹脂粘合劑和由絕緣物質構成的填充材料；并使上述流變改性劑具有阻礙上述碳酸酐中的游離酸和上述填充材料表面上的極性基之間的相互作用的功能。在上述流變改性劑中，最好包含選擇性地吸附碳酸酐中的游離酸的物質。上述流變改性劑最好由路易斯鹽基化合物構成。此外，上述流變改性劑最好由叔胺化合物、叔膦化合物、季銨鹽、季鏻鹽及環(huán)內包含氮原子的雜環(huán)化合物之中的至少一個構成。在這些構成中，封裝材料的主要成份使用了酸酐硬化型環(huán)氧樹脂和絕緣物質等熱膨脹率小的物質，因此作用到封裝層上的熱應力減少。而且，作為流變改性劑，采用具有阻礙酸酐中的游離酸和填充材料的表面上的極性基之間的相互作用的功能的物質，因此實現了低粘度和低觸變指數。在上述樹脂粘合劑中的碳酸酐中，最好至少包含環(huán)狀脂肪族酸酐。在此情況下，上述環(huán)狀脂肪族酸酐中，可以至少包含三烷基四氫酞酸酐。通過這些構成，利用吸水性低的環(huán)狀脂肪族酸酐的特性可以確保樹脂粘合劑的良好的耐濕性。此外，在半導體單元的封裝工序中液態(tài)的樹脂粘合劑的粘度也低，因此封裝材料的封入可以短時間完成，從而可以降低半導體單元的造價。上述半導體單元的隆起電極最好由兩級突起狀的柱栓隆起電極構成。通過這種構成，可以高密度地設置半導體單元的隆起電極數。而且，在將半導體單元搭載到襯底上時，在使高密度設置的隆起電極和襯底上的端子電極電連接后將封裝材料注入兩者間的間隙時，使用低粘度、低觸變指數的封裝材料，因此即使是小的間隙也能充分注入封裝材料。因此，在通過高密度封裝而形成的半導體單元中，提高了半導體單元和襯底之間的電連接及機械結合的可靠性。本發(fā)明的半導體單元的封裝方法，是在具有端子電極的襯底上搭載具有電極焊盤的半導體單元的半導體單元的封裝方法，包括下述工序在上述半導體單元的電極焊盤上形成隆起電極的第一工序；在上述隆起電極的末端附近附著導電粘著劑的第二工序；使上述隆起電極和襯底的端子電極對準，并將半導體單元設置在襯底上，通過上述導電粘著劑使半導體單元的隆起電極和襯底的端子電極電連接的第三工序；調整由粘度為100Pa·s以下、觸變指數為1.1以下的混合物構成的封裝材料的第四工序；將上述封裝材料填充到上述半導體單元和襯底之間的間隙中的第五工序；以及使上述封裝材料硬化，使上述半導體單元和襯底機械結合的第六工序。通過這種方法，由于使用了低粘度(100Pa·s以下)、低觸變指數(1.1以下)的封裝材料，所以在封裝工序中封裝材料的注入時，可以迅速而且不產生氣泡地充分浸透很小的間隙，此外也可以降低注入溫度。因此，提高了封裝的半導體器件-襯底間的粘合性及耐熱沖擊性等電連接可靠性，同時縮短了封裝所需的時間。在上述第四工序中，作為上述混合物，可以使用以下述物質為主要成份的混合物，即至少包含聚環(huán)氧丙烷、碳酸酐、流變改性劑及潛在性硬化觸媒的樹脂粘合劑和由絕緣物質構成的填充材料，上述流變改性劑最好具有阻礙上述碳酸酐中的游離酸和上述填充材料表面上的極性基之間的相互作用的功能。通過這種方法，在第五工序中可以降低封裝材料的粘度和觸變指數。此外，作為封裝材料的主要成份使用了酸酐硬化型環(huán)氧樹脂和絕緣物質等熱膨脹率小的物質，所以減小了作用到封裝后的封裝層的熱應力。在上述流變改性劑中，僅包含微量的作為二液性封裝材料的硬化觸媒使用的物質，使其不能發(fā)揮硬化觸媒功能。通過這種方法，在第四工序之后進行第五工序之前不用開始使封裝材料硬化，在第六工序中使封裝材料硬化時將流變改性劑加入構成封裝樹脂層的網絡結構內。因此，通過添加流變改性劑，可以防止有可能發(fā)生的耐熱性和耐濕性降低等不良影響。在上述第四工序中，作為上述樹脂粘合劑中的碳酸酐，最好至少包含環(huán)狀脂肪族酸酐。在此情況下，作為上述環(huán)狀脂肪族酸酐，可以至少包含三烷基四氫酞酸酐。通過這些方法，環(huán)狀脂肪族酸酐粘度低、而且吸水率低，因此縮短了第六工序中的封裝材料的封入時間，提高了耐濕性。在上述第一工序中，作為上述半導體單元的隆起電極，最好形成兩級突起狀的柱栓隆起電極。通過這種方法，可以高密度地設置半導體單元的隆起電極數，在第五工序中，在高密度設置的隆起電極和襯底上的端子電極之間低粘度、低觸變指數的封裝材料不會產生氣泡，即使是很小的間隙也能充分注入。因此，提高了高密度封裝的半導體單元和襯底之間的電連接及機械結合的可靠性。在上述第五工序中，最好將封裝材料在室溫條件下注入。通過這種方法，可以得到由于熱應力減少而耐熱沖擊性提高等、電連接可靠性極高的封裝體。在上述第五工序中，封裝材料最好在減壓條件下注入。通過這種方法，在提高生產率的同時，可以得到電連接可靠性極高的半導體單元。在上述第四工序中，可以首先將碳酸酐和填充材料的一部分混合，在使該混合物老化后，再加入聚環(huán)氧丙烷及填充材料的其余部分。通過這種方法，酸酐中的游離酸和填充材料表面上的極性基之間的相互作用被緩和，因此實現了封裝材料的低粘度特性和低觸變特性。在上述流變改性劑中，可以包含選擇性地吸附碳酸酐中的游離酸的物質。通過這種方法，由流變改性劑選擇性地吸附酸酐中的游離酸，從而阻礙了游離酸和填充材料表面上的極性基之間的相互作用，因此實現了封裝材料的低粘度特性和低觸變特性。上述流變改性劑最好是路易斯鹽基化合物。此外，上述流變改性劑可以是叔胺化合物、叔膦化合物、季銨鹽、季鏻鹽及環(huán)內包含氮原子的雜環(huán)化合物中的至少一個。通過這些方法，由流變改性劑阻礙了游離酸和填充材料表面上的極性基之間的相互作用，因此實現了封裝材料的低粘度特性和低觸變特性。本發(fā)明的第一半導體單元的封裝材料，是填充半導體單元和襯底之間的間隙并使兩者連接的封裝材料，包括至少包含聚環(huán)氧丙烷、碳酸酐、流變改性劑及潛在性硬化觸媒的重量比為80～25％的樹脂粘合劑和由絕緣物質構成的重量比為20～75％的填充材料。而且，上述流變改性劑具有阻礙上述碳酸酐中的游離酸和上述填充材料表面上的極性基之間的相互作用的功能。通過這種構成，具有低粘度(100Pa·s以下)、低觸變指數(1.1以下)，因此，在封裝工序中封裝材料的注入時迅速而且不產生氣泡，即使是小的間隙也能充分浸透，此外可以降低注入溫度。而且，通過潛在性硬化觸媒確保了封裝材料的保存狀態(tài)下的穩(wěn)定性和實用的硬化促進功能。因此，提高了封裝體中半導體單元-襯底間的粘合性及耐熱沖擊性等電連接可靠性，同時提高了生產率。在上述流變改性劑中，最好包含選擇性地吸附碳酸酐中的游離酸的物質。此外，上述流變改性劑最好由路易斯鹽基化合物構成。上述流變改性劑可以是叔胺化合物、叔膦化合物、季銨鹽、季鏻鹽及環(huán)內包含氮原子的雜環(huán)化合物中的至少一個。通過這些構成，作為封裝材料的主要成份使用酸酐硬化型環(huán)氧樹脂和絕緣物質等熱膨脹率小的物質，所以降低了作用到形成的封裝體中的封裝層上的熱應力。而且，作為流變改性劑，采用了具有阻礙酸酐中的游離酸和填充材料的表面上的極性基之間的相互作用的功能的物質，所以實現了低粘度和低觸變指數。上述樹脂粘合劑中的碳酸酐中，可以至少包含環(huán)狀脂肪族酸酐。在此情況下，可以至少包含三烷基四氫酞酸酐。通過這些構成，利用吸水性低的環(huán)狀脂肪族酸酐的特性可以確保樹脂粘合劑的良好的耐濕性。此外，在半導體單元的封裝工序中液態(tài)的樹脂粘合劑的粘度低，因此短時間可以完成封裝材料的封入，從而降低了封裝成本。上述樹脂粘合劑及上述填充材料最好是一液性。通過這種構成，容易使填充材料均勻分散，成為適合LSI制造的封裝材料。上述樹脂粘合劑最好具有下述構成上述碳酸酐和上述聚環(huán)氧丙烷的當量比為0.8～1.1、上述硬化觸媒對樹脂粘合劑整體的重量比為0.3～3％、所述流變改性劑對樹脂粘合劑整體的重量比為0.02～0.3％。本發(fā)明的第二半導體單元的封裝材料，是填充半導體單元和襯底之間的間隙并使兩者連接的封裝材料，包括至少包含聚環(huán)氧丙烷、碳酸酐、流變改性劑及潛在性硬化觸媒的重量比為80～25％的樹脂粘合劑和由絕緣物質構成的重量比為20～75％的填充材料。而且，可以通過首先將碳酸酐和填充材料的一部分混合，在使該混合物老化后，再加入聚環(huán)氧丙烷及填充材料的其余部分來調整。通過這種構成，抑制了碳酸酐中的游離酸和填充材料表面上的極性基之間的相互作用，因此降低了封裝材料的觸變指數。附圖的簡要說明圖1是說明實施例的半導體單元的構造的剖面圖。圖2是圖1所示的半導體單元的連接部的放大的部分剖面圖。圖3是說明通過實施例的柱栓隆起方式形成的半導體單元的構造的剖面圖。圖4(a)～(e)是實施例的半導體單元的倒裝式封裝工序中的構造的變化的剖面圖。圖5是說明實施例的半導體單元的倒裝式封裝工序的順序的流程圖。圖6是說明實施例中使用的樹脂粘合劑中的雙酚型環(huán)氧樹脂的一般的結構式的圖。圖7是說明實施例中使用的樹脂粘合劑中的三烷基四氫酞酸酐酸的一般結構式的圖。圖8是說明通過焊錫隆起電極連接的現有的半導體單元的構造的剖面圖。圖9是說明通過低熔點金屬層連接的現有的半導體單元的構造的剖面圖。圖10是說明通過封裝樹脂的硬化收縮應力連接的現有的半導體單元的構造的剖面圖。圖11是說明通過各向異性導電粘著劑連接的現有的半導體單元的構造的剖面圖。圖12是說明通過導電粘著劑連接的現有的半導體單元的構造的剖面圖。以下參照本發(fā)明的實施例。圖1是說明實施例的半導體單元的封裝體的剖面圖，圖2是說明其連接部附近的放大的部分剖面圖，該半導體單元的封裝體，是通過上述的倒裝式封裝方式形成的。在圖1及圖2中，符號1表示LSI芯片等半導體器件，符號2表示半導體器件1的一部分上設置的電極焊盤。符號3表示由金構成的隆起電極，符號4表示由特殊環(huán)氧樹脂和銀鈀(AgPd)合金等導電粉為主要成份的混合物(導電粘著劑)構成的導電粘著層。符號6表示用于搭載半導體器件1的陶瓷襯底，符號5表示襯底6上的端子電極。符號7表示由酸酐硬化型環(huán)氧樹脂為主要成份的封裝材料構成的封裝層。該封裝層7為，采用在硬化前的流動狀態(tài)下觸變指數為1.1以下、粘度為100Pa·s的物質，在半導體器件1-襯底6間利用毛細現象注入該封裝材料后，使其硬化的物質。所謂觸變指數，是指剪切速度為ε、粘度為η時，用Δη/Δε表示的指標，在此，示出剪切速度為2(l/ec)～20(l/sec)時的值。此外，圖3是說明通過使用所謂的柱栓隆起電極的倒裝式封裝方式形成的半導體單元的封裝體的剖面圖。圖3所示的半導體單元的封裝體，基本上與上述圖1所示的半導體單元的封裝體大致相同，但是在圖3所示的半導體單元的封裝體中，唯一的不同點是用兩級突起狀柱栓隆起電極14取代了圖1所示的隆起電極3。這樣，通過采用由柱栓隆起電極14形成的倒裝式封裝體，如后面所詳述的那樣，具有能應付高密度設置更多電極焊盤的半導體器件的優(yōu)點。其次，參照圖4(a)～(e)及圖5來說明使用圖3所示的柱栓隆起電極14倒裝式封裝工序。圖4(a)～(e)是說明倒裝式封裝工序中半導體單元的封裝體的變化的剖面圖，圖5是說明倒裝式封裝工序的流程的流程圖。以下，沿圖5所示的各個步驟，說明封裝工序。首先，在步驟ST1中，使用Au線在半導體器件1(LSI芯片)的各電極焊盤2上形成柱栓隆起電極14，在步驟ST2中，進行在各柱栓隆起電極14上壓出平坦面的平整工序，使各柱栓隆起電極14的末端面對準。其次，在步驟ST3中，如圖4(a)～(e)所示，在將柱栓隆起電極14側向下的狀態(tài)，使該半導體器件1位于涂敷導電粘著劑4a的襯底20的上方，使其從該狀態(tài)下降，將柱栓隆起電極14在導電粘著劑4a中浸漬之后，將半導體器件向上方提起，將導電粘著劑4a一次轉印到各柱栓隆起電極14上。其次，在步驟ST4、ST5中，如圖4(d)所示，將半導體器件1搭載到設有多個端子電極5的陶瓷襯底6上。此時，使半導體器件1的各柱栓隆起電極14和襯底6上的各端子電極5分別對準，通過加熱使導電粘著劑硬化，形成導電粘著層4。由此，使半導體器件1的柱栓隆起電極14和襯底6的端子電極5電連接。其次，在步驟ST6中，進行連接狀態(tài)的檢查，如果電連接狀態(tài)不良(NG時)，則在步驟ST7中進行芯片(半導體器件)的交換之后返回步驟ST4，另一方面，如果電連接狀態(tài)良好(OK時)，則進至步驟ST8。其次，在步驟ST8中，將由低粘度(100Pa·s以下)、低觸變指數(1.1以下)的混合物構成的封裝材料在室溫下注入半導體器件1和襯底6之間的間隙進行連接部的樹脂封裝，此后，在步驟ST9中，加熱并使封裝材料中的樹脂粘合劑硬化。此時，如圖4(e)所示，形成封裝層7，通過該封裝層7使半導體器件1和襯底6機械結合。此后，在步驟ST10中，進行最終檢查，結束倒裝式封裝工序。在上述倒裝式封裝工序中使用的封裝材料，是低粘度、低觸變指數的，因此，即使在室溫左右的低溫時也能迅速進行注入，同時，即使是小的間隙封裝材料也能充分注入。因此，縮短了封裝所需的時間，同時可以保持通過導電粘著劑4連接的接合部的連接可靠性。此外，封裝材料是以對流動性進行改性的酸酐硬化型環(huán)氧樹脂和熔融二氧化硅等填充材料為主要成份的混合物，所以具有硬化后熱膨脹率低的特性。這樣，由于封裝層7的熱膨脹率低，所以可以抑制由構成半導體器件1的硅襯底和構成襯底6的例如氧化鋁襯底之間的熱膨脹率之差引發(fā)的熱應力。此外，由這樣的環(huán)氧樹脂構成的封裝材料耐熱性高，而且粘著強度高，因此即使在高溫高濕環(huán)境下也能實現穩(wěn)定的連接可靠性。此外，由于導電粘著劑4具有高韌性，所以可以緩和熱應力，提高連接穩(wěn)定性。如上所述，通過上述的倒裝式封裝工序，可以極可靠地、穩(wěn)定地連接半導體器件1和襯底6。此外，在實施例中隆起電極是金的，但是該材料并不局限于金，例如也可以由銅等其它金屬來形成。此外，隆起電極的形狀也不一定非要局限于上述的柱栓隆起電極，只要是一般用于倒裝式封裝的都可以使用。而通過使用圖3及圖4(a)～(e)所示的柱栓隆起電極，可以抑制向導電粘著層的橫向上的擴展，因此可以實現封裝密度的大幅度提高。此外，導電粘著劑4的材料，不局限于環(huán)氧類，只要是有韌性的材料都可以。例如，可以使用SBR、NBR、IR、BR、CR等橡膠類、丙烯酸類、聚酯類、聚酰胺類、聚醚類、聚氨基甲酸酯類、聚酰亞胺類、硅類等。作為導電粘著劑包含的導電粉，只要是一般使用的都可以，例如，銀、金、鈀等貴金屬粉，鎳、銅等賤金屬粉，焊錫、銀鈀等合金粉，鍍銀的銅粉等混合粉，此外也可以使用石墨等具有導電性的非金屬粉。這些導電粉可以單獨使用，也可以兩種以上混合使用。此外這些導電粉的粒徑、形狀也沒有特殊的限定。另一方面，封裝材料主要由樹脂粘合劑和填充材料構成，但是作為樹脂粘合劑，聚環(huán)氧丙烷、酸酐、和流變改性劑是必要成份。這里使用的樹脂粘合劑中的聚環(huán)氧丙烷的成份沒有特殊的限定，通常使用稱為環(huán)氧化合物、環(huán)氧樹脂的物質。例如由圖6所示的一般結構式表示的雙酚型環(huán)氧樹脂可溶酚醛型環(huán)氧樹脂、縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯型環(huán)氧樹脂、縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂、脂環(huán)型環(huán)氧樹脂、聯苯型環(huán)氧樹脂、萘型環(huán)氧樹脂、氧化苯乙烯、烷基縮水甘油醚、烷基縮水甘油酯等。這些物質可以單獨使用，也可以使用兩種以上的混合物。此外，作為這里使用的酸酐，通?？梢允褂米鳛榄h(huán)氧化合物、環(huán)氧樹脂的硬化劑的物質。作為最優(yōu)選的例子，有具有由圖7所示的一般結構式表示的結構的三烷基四氫酞酸酐。此外，作為另一個優(yōu)選的例子，可以舉出甲基四氫苯二甲酸、甲基六氫苯二甲酸、甲基hymic等環(huán)脂類且在25℃時為液體的物質，但是并不局限于此。這些物質可以單獨使用，也可以使用兩種以上的混合物。特別地，通過將上述物質用作樹脂粘合劑的主要成份，可以得到低粘度而且高耐熱性、高耐濕性、高粘合性的封裝材料。作為封裝材料的樹脂粘合劑，除了上述必要成份以外，還可以根據需要為了提高耐熱性、提高耐濕性、提高粘合強度、調整熱膨脹率、調整流變、調整反應性等目的而添加第三粘合劑成份。作為封裝材料中的填充材料，只要是平均粒徑1～50μm的粉體都可以，但是作為優(yōu)選的例子，最好選用二氧化硅、氧化鋁等氧化化合物，或氮化鋁等氮化化合物，碳化硅等碳化化合物，硅化化合物等熱穩(wěn)定性好、而且熱膨脹率低的物質。這些填充材料成份也可以兩種以上任意組合使用。作為填充材料的量沒有特殊的限制，最好與封裝材料總重量的比為20～80％。通過使用這些填充材料成份，可以實現絕緣性好、而且熱應力的發(fā)生小的封裝材料。此外，作為對封裝材料的流動性進行改性的流變改性劑，只要是具有切斷酸酐中的游離酸和填充材料表面上的極性基之間的相互作用、降低封裝材料的觸變指數的作用的物質都可以，作為方法沒有特殊的限制。作為優(yōu)選的例子，可以舉出以下方法(1)預先混合酸酐的一部分和填充材料，老化(可以是加熱到100℃以下的老化)之后，加入聚環(huán)氧化合物和其余的填充材料以及其它添加劑來得到封裝材料的方法(2)向封裝材料中添加選擇性地吸附酸酐中的游離酸的物質的方法(3)向封裝材料中添加比填充材料表面上的極性基更強地產生與游離酸的相互作用的物質(不包含N-H基、O-H基的路易斯鹽基化合物等)的方法而在這里所說的路易斯鹽基化合物中，有叔胺化合物、叔膦化合物、溴化四丁基銨等的季銨鹽、四丁基磷鎓苯并三唑(tetrabutylphosphoniumbenzotriazolate)等季鏻鹽、1-氰基-2-乙基-4-甲基咪唑等環(huán)內包含氮原子的雜環(huán)化合物。而這些是例示，路易斯鹽基化合物中有非常多的物質，可以單獨使用或多種混合使用這些路易斯鹽基化合物。作為封裝材料的構成成份，此外還可以根據需要使用溶劑、分散劑、平整劑等流變調整劑、或者耦合劑等粘合改良劑、硬化觸媒等反應調整劑。本發(fā)明使用的由胺化合物等路易斯鹽基化合物構成的流變改性劑，通常也可以作為將聚環(huán)氧丙烷與碳酸酐硬化時的硬化觸媒。而在將該流變變性劑用作封裝材料的硬化觸媒的情況下，為了在低溫保管中也能進行反應并膠化，封裝材料必須是在臨使用時混合使用的二液型。另一方面，LSI用封裝材料由于必須使填充材料大量地均勻分散，所以必須采用一液型。即，本發(fā)明所說的流變改性劑可以用作二液性封裝材料的硬化觸媒，但不能用于一液性封裝材料。另一方面，在保管中減少添加量，使得不會膠化，則并不是不能用作一液性封裝材料的硬化觸媒，但是由于在此情況下硬化促進功能過低，所以在實用的硬化條件下不能得到高度的封裝材料硬化特性。本發(fā)明的特征在于，為了兼有作為一液性的保存穩(wěn)定性和實用的硬化促進功能，使用潛在性硬化觸媒作為硬化觸媒，將胺等通常作為二液性封裝材料使用的物質用作流變變性劑。這樣的流變變性劑是微量的，以使其不能發(fā)揮硬化功能，僅添加具有改善界面特性的功能的量。而所謂潛在性硬化觸媒，是指通過給予熱等能量來急劇地提高觸媒活性的觸媒，通常通過施加能量后即溶融(液化)、或者反應解離(reaction-dissociated)來提高活性。從以上的觀點出發(fā)，封裝材料的組成及封裝材料中的樹脂粘合劑，最好具有下述的組成比樹脂粘合劑80～25重量％填充材料成份20～75重量％而作為樹脂粘合劑中的成份的聚環(huán)氧丙烷、碳酸酐、硬化觸媒及流變改性劑，最好具有以下成份比碳酸酐/聚環(huán)氧丙烷0.8～1.1當量比硬化觸媒/樹脂粘合劑0.3～3重量％流變改性劑/樹脂粘合劑0.02～0.3重量％另一方面，就襯底6來說，除了氧化鋁等陶瓷襯底以外，還可以使用金屬釉襯底、玻璃襯底、玻璃環(huán)氧等樹脂襯底、聚合物膜等材料的襯底。此外，關于端子電極5的材料沒有特別的限制。下面，對為了研究由上述倒裝式封裝工序得到的半導體單元的特性所作的具體實施例進行說明。(實施例1)具有上述圖1所示的構造的半導體單元，由上述圖4(a)～(e)所示的工序形成。此時，隆起電極由鍍金形成。導電粘著劑4a由以銀鈀粉和韌性環(huán)氧樹脂為主要成份的混合物構成，加熱到120℃使其硬化。接著，使用下表1所示配方a的封裝材料，在150℃使封裝材料硬化。(實施例2)圖3所示的柱栓隆起電極14，在半導體器件1的電極焊盤2上由使用金的線連接器形成。其后的工序，以與上述實施例1相同的工序及條件進行。(實施例3)除了封裝材料的注入在減壓下進行以外，在和上述實施例1相同的條件下，將半導體器件1封裝到襯底6上。(實施例4)除了封裝材料的組成采用表1所示的配方b以外，在和上述實施例2相同的條件下，將半導體器件1封裝到襯底6上。(實施例5)除了襯底6采用玻璃環(huán)氧襯底、封裝材料的組成采用表1的配方c以外，在和上述實施例2相同的條件下將半導體器件1封裝到襯底6上。(實施例6)除了襯底6采用玻璃襯底、導電粘著劑4中的導電粉采用銀粉、封裝材料的組成采用表1的配方d以外，在和上述實施例2相同的條件下將半導體器件1封裝到襯底6上。(實施例7)除了襯底6采用玻璃襯底、導電粘著劑4采用以銀粉和尿脘樹脂作為主要成份的物質、封裝材料的組成采用表1的配方e以外，在和上述實施例2相同的條件下將半導體器件1封裝到襯底6上。(實施例8)圖1所示的隆起電極3，在半導體器件1的電極焊盤2上由鍍金形成。其后的工序，是在和實施例7相同的工序和條件下將半導體器件1封裝到襯底6上。(比較例1)除了封裝材料的組成采用表1的配方f以外，在其余和實施例2相同的條件下，將半導體器件1封裝到襯底6上。(比較例2)除了封裝材料的組成采用表1的配方g以外，在其余和實施例2相同的條件下，將半導體器件1封裝到襯底6上。下表1示出了上述配方a～g的內容。表1★(比較例3)以現有技術例的圖9所示的方式將半導體器件1封裝到襯底6上。此時，作為襯底6采用氧化鋁襯底，隆起電極3由金形成，在端子電極5上鍍銦。將隆起電極3和端子電極5對準后，用夾具對半導體器件1加壓，同時加熱到170℃，使隆起電極3和端子電極5連接。接著，向半導體器件1和襯底6之間的間隙注入硅封裝材料(無應力類型)并使其硬化，形成封裝層10。(比較例4)以現有技術例的圖10所示的方式將半導體器件1封裝到襯底6上。此時，隆起電極3由金形成，在端子電極5上形成鍍金層11，在其上涂敷丙烯酸類封裝材料。將隆起電極3和端子電極5對準后，用夾具對半導體器件1加壓，同時通過紫外線照射或加熱使封裝材料硬化，形成封裝層12。(比較例5)以現有技術例的圖11所示的方式將半導體器件1封裝到襯底6上。此時，隆起電極3由金形成，襯底6由氧化鋁構成。在襯底6上涂敷在環(huán)氧類粘合劑中使金粒子分散的各向異性粘著劑。將隆起電極3和端子電極5對準后，用夾具對半導體器件1加壓，同時通過紫外線照射或加熱使各向異性導電粘著劑硬化，形成各向異性導電粘著層13，使隆起電極3和端子電極5電和機械連接。實施例1～8、比較例1～5所示的半導體器件使用的封裝材料的粘度和觸變指數及封裝材料注入所需的時間如下表2所示。表2★在實施例1～8中，注入時間短至數分以內，可知適合于實用化。與此相反，在比較例1、2中，注入時間長達數十分以上，不適合于實用化。此外，示出了這些注入時間和粘度以及觸變指數之間有相關性。即，在實施例1～8中，均有低粘度(100Pa·s以下)和低觸變指數(1.1以下)，因此封裝材料的封裝時間也短。另一方面，另外如果象比較例2那樣粘度超過100Pa·s、或者象比較例1那樣觸變指數超過1.1，則注入時間將極大。因此，封裝材料的粘度在100Pa·s以下、觸變指數在1.1以下時，可知封裝材料的流動性上升到可以實用化的程度。此外，為了評價實施例1～8、比較例1～5所示的半導體器件的連接穩(wěn)定性而進行耐環(huán)境性試驗的結果、以及環(huán)境試驗的方法、條件分別示于下表3、表4。表3★表4★以下，就上述各表所示的評價結果進行說明。在實施例1～8中，每一個在各可靠性試驗中都沒有發(fā)生連接穩(wěn)定性的問題。此外，其中使用的封裝材料都具有低粘度(100Pa·s以下)和低觸變指數(1.1以下)，封裝材料的封裝時間也短。即，表明了不管隆起電極的構造、襯底的種類、各種添加劑、導電粘著劑的種類等如何，通過使用具有低粘度(100Pa·s以下)、低觸變指數(1.1以下)的封裝材料，可以得到耐熱沖擊性等耐環(huán)境性優(yōu)良、生產率也高的半導體單元的封裝體。此外，在實施例1～8中，作為流變改性劑，使用了具有比填充材料表面上的極性基和游離酸進行相互作用的功能更強的和游離酸進行相互作用的功能的路易斯鹽基化合物，它們不僅對流變作了改性，而且還有聚環(huán)氧丙烷和酸酐的反應觸媒的作用，因此提高了封裝材料的耐熱性等耐環(huán)境性。另一方面，即使在比較例1那樣使用低粘度的封裝材料的情況下，在觸變指數高的情況下，封裝材料的注入也需要時間，在進行其后的各可靠性試驗時，在焊錫耐熱試驗及熱沖擊試驗中，發(fā)生有的連接部斷線的現象。這被認為是由于封裝材料注入時將氣泡帶入封裝材料層，試驗時封裝層負荷的熱應力不均勻，給導電連接部帶來損傷。此外，即使在導電粘著劑采用高韌性的物質的情況下，在封裝材料采用苯酚硬化型環(huán)氧樹脂類等高粘度的樹脂的比較例2中，不得不加熱注入封裝材料，注入時，出現連接阻值高的連接部。接著，進行其后的各可靠性試驗時，在熱沖擊試驗中，連接部不穩(wěn)定的地方發(fā)生斷線。這被認為是由于封裝材料的粘度高，由于封裝材料注入時的應力導電粘著劑的接合部受到損傷。在比較例3、4中，在熱沖擊試驗中比較短的時間內發(fā)生連接斷線。此外，在比較例4中，在高濕度試驗中和焊錫耐熱性試驗中，連接阻值都變化很大。其理由被認為是，在比較例3中，接合部不能緩和熱應力，因此發(fā)生斷線。此外，在比較例4中，被認為是由于封裝材料發(fā)生的熱應力大，并且封裝材料的吸水率高。在比較例5中，在高溫放置試驗、高濕度放置試驗及焊錫耐熱試驗中，連接阻值明顯上升。這被認為是由于各向異性導電粘著劑的粘合劑的耐濕性低，并且在高溫時的粘合性低。此外，在使用由耐濕性高的粘合劑構成的各向異性導電粘著劑的情況下，在熱沖擊試驗中發(fā)生了連接部的斷線。從這些評價結果可知，本發(fā)明的半導體單元的封裝體，在任何環(huán)境下都能得到高的可靠性。但是，以往，作為樹脂粘合劑包含聚環(huán)氧丙烷和酸酐(硬化劑)的物質，一般沒有用作以往由導電粘著劑進行的倒裝式封裝工序中的封裝材料。其理由是因為，如果將由聚環(huán)氧丙烷和酸酐(硬化劑)構成的樹脂粘合劑用作半導體單元封裝時的封裝材料，則封裝材料的觸變指數變高，因此發(fā)生只有半導體器件和襯底之間的間隙的一部分能注入的問題。因此，在本發(fā)明中，查明觸變指數高這一問題是由于酸酐包含的游離酸和絕緣填充物(filler)表面上的極性基間的相互作用，發(fā)現通過采用阻礙該相互作用的手段即可消除此問題。此外，作為樹脂粘合劑，以往沒有使用包含聚環(huán)氧丙烷和酸酐(硬化劑)作為封裝材料的另一個理由被認為是，一般知道由聚環(huán)氧丙烷和酸酐(硬化劑)構成的樹脂粘合劑在高濕度環(huán)境中，會引起加水分解，因此如果將其用作封裝材料，則會發(fā)生由導電粘著劑引起的連接的耐濕性、可靠性的問題。因此，在本發(fā)明中，如上述各實施例所示，確認了即使將以酸酐(特別是以三烷基四氫酞酸酐為主要成份的物質)為硬化劑使用的樹脂粘合劑用作半導體單元的倒裝式封裝工序中的封裝材料，形成的封裝層也具有可充分實用的耐濕性。此外還發(fā)現，以具有這樣的組成的樹脂粘合劑為主要成份的封裝材料，粘度低，觸變指數也低，因此即使在室溫左右的低溫狀態(tài)注入也會具有能迅速滲透到小的間隙這一良好的特性。此外，由于這些特性，能夠發(fā)揮高耐熱沖擊性等各種優(yōu)良特性。與此相反，在將由表1的配方f構成的樹脂粘合劑用于倒裝式封裝工序的現有的半導體單元的封裝體中，被認為由于封裝材料具有高觸變指數，因此將氣泡帶入封裝層，在焊錫耐熱試驗及熱沖擊試驗時，使導電連接部受到損傷。此外，在將由表1的配方g構成的樹脂粘合劑用于倒裝式封裝工序的現有的半導體單元的封裝體中，被認為由于具有高粘度，因此需要在70～80℃左右以加熱的狀態(tài)注入樹脂粘合劑，因此導電連接部受到損傷，耐沖擊性惡化。表1※UCC公司制造※※味之素公司制造※※※富士化成公司制造表2粘度用E型粘度計測定25℃10rpm觸變指數用E型粘度計測定25℃1rpm/10rpm注入時間在25℃封裝5mm角芯片的半導體所需的時間表3</tables>表4</tables>權利要求1.一種半導體單元的封裝體，其特征在于包括具有電極焊盤的半導體單元；具有端子電極的襯底；設在所述半導體單元的電極焊盤上的隆起電極；使由具有韌性的導電粘著劑構成的所述隆起電極和襯底上的端子電極電連接的導電粘著層；使粘度為100Pa·s以下且觸變指數為1.1以下的混合物硬化而構成、并填充所述半導體單元和所述襯底之間的間隙以使兩者機械結合的封裝層。2.如權利要求1所述的半導體單元的封裝體，其特征在于，所述混合物的主要成份包含至少包含聚環(huán)氧丙烷、碳酸酐、流變改性劑及潛在性硬化觸媒的樹脂粘合劑和由絕緣物質構成的填充材料，所述流變改性劑具有阻礙所述碳酸酐中的游離酸和所述填充材料表面上的極性基之間的相互作用的功能。3.如權利要求2所述的半導體單元的封裝體，其特征在于，所述流變改性劑包含選擇性地吸附碳酸酐中的游離酸的物質。4.如權利要求2所述的半導體單元的封裝體，其特征在于，所述流變改性劑是路易斯鹽基化合物。5.如權利要求2所述的半導體單元的封裝體，其特征在于，所述流變改性劑是叔胺化合物、叔膦化合物、季銨鹽、季鏻鹽及環(huán)內包含氮原子的雜環(huán)化合物中的至少一種。6.如權利要求2所述的半導體單元的封裝體，其特征在于，所述樹脂粘合劑中的碳酸酐至少包含環(huán)狀脂肪族酸酐。7.如權利要求6所述的半導體單元的封裝體，其特征在于，所述環(huán)狀脂肪族酸酐至少包含三烷基四氫酞酸酐。8.如權利要求1所述的半導體單元的封裝體，其特征在于，所述半導體單元的隆起電極是兩級突起狀的柱栓隆起電極。9.一種半導體單元的封裝方法，在具有端子電極的襯底上搭載具有電極焊盤的半導體單元，其特征在于，所述封裝方法包括下列工序在所述半導體單元的電極焊盤上形成隆起電極的第一工序；在所述隆起電極的末端附近附著導電粘著劑的第二工序；將所述隆起電極和襯底的端子電極對準，將半導體單元設置到襯底上，通過所述導電粘著劑使半導體單元的隆起電極和襯底的端子電極電連接的第三工序；調整由粘度為100Pa·s以下、觸變指數為1.1以下的混合物構成的封裝材料的第四工序；將所述封裝材料填充到所述半導體單元和襯底之間的間隙中的第五工序；使所述封裝材料硬化，使所述半導體單元和襯底之間機械結合的第六工序。10.如權利要求9所述的半導體單元的封裝方法，其特征在于，在所述第四工序中，作為所述混合物，使用以至少包含聚環(huán)氧丙烷、碳酸酐、流變改性劑及潛在性硬化觸媒的樹脂粘合劑和由絕緣物質構成的填充材料為主要成份的混合物，所述流變改性劑具有阻礙所述碳酸酐中的游離酸和所述填充材料表面上的極性基之間的相互作用的功能。11.如權利要求9所述的半導體單元的封裝方法，其特征在于，所述流變改性劑僅包含微量的作為二液性封裝材料的硬化觸媒使用的物質，使其不能發(fā)揮硬化觸媒功能。12.如權利要求10所述的半導體單元的封裝方法，其特征在于，在所述第四工序中，作為所述樹脂粘合劑中的碳酸酐，至少包含環(huán)狀脂肪族酸酐。13.如權利要求12所述的半導體單元的封裝方法，其特征在于，在所述第四工序中，作為所述環(huán)狀脂肪族酸酐，至少包含三烷基四氫酞酸酐。14.如權利要求9所述的半導體單元的封裝方法，其特征在于，在所述第一工序中，作為所述半導體單元的隆起電極，形成兩級突起狀的柱栓隆起電極。15.如權利要求9所述的半導體單元的封裝方法，其特征在于，在所述第五工序中，在室溫條件下注入封裝材料。16.如權利要求9所述的半導體單元的封裝方法，其特征在于，在所述第五工序中，在減壓條件下注入封裝材料。17.如權利要求9所述的半導體單元的封裝方法，其特征在于，在所述第四工序中，首先混合碳酸酐和填充材料的一部分，在老化該混合物后，加入聚環(huán)氧丙烷及填充材料的其余部分。18.如權利要求10所述的半導體單元的封裝方法，其特征在于，所述流變改性劑包含選擇性地吸附碳酸酐中的游離酸的物質。19.如權利要求10所述的半導體單元的封裝方法，其特征在于，所述流變改性劑是路易斯鹽基化合物。20.如權利要求所述的半導體單元的封裝方法，其特征在于，所述流變改性劑是叔胺化合物、叔膦化合物、季銨鹽、季鏻鹽及環(huán)內包含氮原子的雜環(huán)化合物中的一種。21.一種半導體單元的封裝材料，用于填充半導體單元和襯底之間的間隙以使兩者連接，其特征在于，包括至少包含聚環(huán)氧丙烷、碳酸酐、流變改性劑、及潛在性硬化觸媒的重量比為80-25％的樹脂粘合劑，和由絕緣物質構成的重量比為20～75％的填充材料；所述流變改性劑具有阻礙所述碳酸酐中的游離酸和所述填充材料表面上的極性基之間的相互作用的功能。22.如權利要求21所述的半導體單元的封裝材料，其特征在于，所述流變改性劑包含選擇性地吸附碳酸酐中的游離酸的物質。23.如權利要求21所述的半導體單元的封裝材料，其特征在于，所述流變變性劑是路易斯鹽基化合物。24.如權利要求21所述的半導體單元的封裝材料，其特征在于，所述流變變性劑是叔胺化合物、叔膦化合物、季銨鹽、季鏻鹽及環(huán)內包含氮原子的雜環(huán)化合物中的至少一種。25.如權利要求21所述的半導體單元的封裝材料，其特征在于，所述樹脂粘合劑中的碳酸酐至少包含環(huán)狀脂肪族酸酐。26.如權利要求25所述的半導體單元的封裝材料，其特征在于，所述環(huán)狀脂肪族酸酐至少包含三烷基四氫酞酸酐。27.如權利要求21所述的半導體單元的封裝材料，其特征在于，所述樹脂粘合劑及所述填充材料被一液化。28.如權利要求21所述的半導體單元的封裝材料，其特征在于，所述樹脂粘合劑具有下述組成所述碳酸酐和所述聚環(huán)氧丙烷的當量比為0.8～1.1，所述硬化觸媒對樹脂粘合劑整體的重量比為0.3～3％，所述流變改性劑對樹脂粘合劑整體的重量比為0.02～0.3％。29.一種半導體單元的封裝材料，一液填充半導體單元和襯底之間的間隙以使兩者連接，其特征在于，包括至少包含聚環(huán)氧丙烷、碳酸酐、流變變性劑及潛在性硬化觸媒的重量比為80～25％的樹脂粘合劑，和由絕緣物質構成的重量比為20～75％的填充材料，通過首先混合碳酸酐和填充材料的一部分，老化該混合物后，再加入聚環(huán)氧丙烷及填充材料的其余部分來調整。全文摘要一種半導體單元的封裝體,包括:具有電極焊盤的半導體單元、具有端子電極的襯底、設在電極焊盤的一部分上的隆起電極、具有韌性的導電粘著層、使粘度為100Pa·s以下且觸變指數為1.1以下的混合物硬化而構成的封裝層。作為混合物,使用例如以包含聚環(huán)氧丙烷、酸酐及流變改性劑的樹脂粘合劑和填充材料為主要成分的物質,而作為流變改性劑使用具有阻礙酸酐中的游離酸和填充材料的表面上的極性基之間的相互作用的功能的物質。文檔編號H01L21/60GK1185231SQ96194158公開日1998年6月17日申請日期1996年6月12日優(yōu)先權日1995年6月12日發(fā)明者面屋和則,大林孝志,櫻井渡,原田充,別所芳宏申請人:松下電器產業(yè)株式會社