JP2016204453A - インクジェット用組成物、半導体装置の製造方法、電子部品及び電子部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記光硬化性化合物としては、(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物、ビニル基を有する硬化性化合物及びマレイミド基を有する硬化性化合物等が挙げられる。硬化した組成物層をより一層高精度に形成する観点からは、上記光硬化性化合物は、(メタ)アクリロイル基(1個以上)を有することが好ましい。上記光硬化性化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
組成物層の厚み精度をより一層高め、更に組成物層にボイドをより一層生じ難くする観点からは、上記組成物は、光及び熱硬化性化合物を含むことが好ましい。上記光及び熱硬化性化合物としては、各種の光硬化性官能基と各種の熱硬化性官能基とを有する化合物が挙げられる。硬化した組成物層をより一層高精度に形成する観点からは、上記光及び熱硬化性化合物は、(メタ)アクリロイル基を1個以上有し、かつ環状エーテル基を1個以上有することが好ましく、(メタ)アクリロイル基を1個以上有し、かつエポキシ基を1個以上有することが好ましい。上記光及び熱硬化性化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
熱硬化性化合物としては、環状エーテル基を有する熱硬化性化合物、及びチイラン基を有する熱硬化性化合物等が挙げられる。硬化した組成物層をより一層高精度に形成する観点から、熱硬化性化合物として、環状エーテル基を1個以上有する熱硬化性化合物が用いられる。環状エーテル基を有する熱硬化性化合物は、エポキシ基を有する熱硬化性化合物(エポキシ化合物)であることがより好ましい。上記熱硬化性化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤及び光カチオン重合開始剤等が挙げられる。本発明では、光重合開始剤として、光ラジカル重合開始剤が用いられる。上記光ラジカル開始剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記熱硬化剤としては、有機酸、アミン化合物、アミド化合物、ヒドラジド化合物、イミダゾール化合物、イミダゾリン化合物、フェノール化合物、ユリア化合物、ポリスルフィド化合物及び酸無水物等が挙げられる。上記熱硬化剤として、アミン−エポキシアダクトなどの変性ポリアミン化合物を用いてもよい。これら以外の熱硬化剤を用いてもよい。
上記硬化促進剤としては、第三級アミン、イミダゾール、第四級アンモニウム塩、第四級ホスホニウム塩、有機金属塩、リン化合物及び尿素系化合物等が挙げられる。
上記組成物は溶剤を含まないか又は含む。上記組成物は、溶剤を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。組成物層の厚み精度をより一層高め、更に組成物層にボイドをより一層生じ難くする観点からは、上記組成物における溶剤の含有量は少ないほどよい。
上記組成物はフィラーを含まないか又は含む。上記組成物は、フィラーを含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。組成物層の厚み精度をより一層高め、更に組成物層にボイドをより一層生じ難くする観点からは、上記組成物におけるフィラーの含有量は少ないほどよい。さらに、上記組成物におけるフィラーの含有量が少ないほど、インクジェット装置による吐出不良の発生が抑えられる。
上記組成物は、他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては特に限定されないが、カップリング剤等の接着助剤、顔料、染料、レベリング剤、消泡剤、及び重合禁止剤等が挙げられる。
以下、本発明の一実施形態に係るインクジェット用組成物を接着剤として用いて得られる電子部品の他の具体例について説明する。
攪拌器、温度計、滴下ロートを備えた3つ口フラスコに、メチルセロソルブ50g、ジシアンジアミド15g、及び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1gを加え、100℃に加熱してジシアンジアミドを溶解させた。溶解後、ブチルグリシジルエーテル130gを滴下ロートから20分かけて滴下し、1時間反応させた。その後60℃に温度を下げ、減圧にして溶媒を除去し、黄色及び半透明の反応粘稠物(ジシアンジアミド変性物)を得た。
光硬化性化合物としてトリシクロデカンジメタノールジアクリレート(IRR−214K、ダイセル・オルネクス社製)2重量部、オクチルアクリレート(NOAA、共栄社化学社製)12重量部、光及び熱硬化性化合物として4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル(4HBAGE、日本化成社製)40重量部、熱硬化性化合物としてビスフェノールA型エポキシ樹脂(YD−127、新日鐵住金化学社製)20重量部、熱硬化剤として液状フェノール樹脂(フェノール硬化剤、MEH8000H、明和化成社製)20重量部、硬化促進剤としてDBU−オクチル酸塩(UCAT SA−102、サンアプロ社製)1重量部、及び光重合開始剤として2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1(IRGACURE369、BASF社製)5重量部を均一に混合し、組成物Aを得た。
配合成分の種類及び配合量を以下の表1,2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、下記の表2に示す種類の組成物を得た。
インクジェット用組成物30mLをシャーレに入れて、自動表面張力計(協和界面科学社製、DY−300)を用い、平板法(Wilhelmy法)を用いて表面張力を測定した。測定条件に関しては、25℃又は60℃で、白金プレート(縦10mm×横24mm×厚さ0.15mm)を使用し、サンプリング間隔10秒で測定終了時間300秒、白金プレートの浸漬距離2.5mm、浸漬時間1秒、ステージ上昇速度0.7mm/秒、測定回数2回にて測定を行った。なお、表面張力値は、測定時間50〜300秒の間に得られた表面張力の平均値を採用した。
シリコンウエハ上に上記インクジェット用組成物を70℃で循環させながら、インクジェットで塗布する塗布工程と、上記第1の光照射工程(365nmを主波長とするUV−LEDランプ、100mW/cm2、0.1秒)とを繰り返し、縦10mm×横10mm×厚み25μmの層を形成し、上記第2の光照射工程(超高圧水銀ランプ、100mW/cm2、10秒)で光硬化させた。縦10mm×横10mmの周辺に1μm以上のミストの確認を光学顕微鏡(デジタルマイクロスコープVH−Z100、キーエンス社製)を用いて行った。
○:ミストが見られない
△:ミストが若干見られる
×:ミストが多数見られる
配線の段差が3μmあるBGA基板(厚み0.3mm、市販のソルダーレジストが塗布されている、縦10mm×横10mmの半導体チップが置かれる場所が5行×16列で80か所設けられている)を用意した。上述した本発明の一実施形態に係る電子部品の製造方法に従って、図2(a)〜(e)に示す各工程を経て、接着剤層を形成した。上記インクジェット用組成物を接着剤として70℃で循環させながら、塗布する上記塗布工程と、上記第1の光照射工程(365nmを主波長とするUV−LEDランプ、100mW/cm2、0.1秒)とを繰り返し、縦10mm×横10mm×厚み30μmの接着剤層を形成し、第2の光照射工程(超高圧水銀ランプ、100mW/cm2、10秒)で光硬化させた。その後、接着剤層上に、ダイボンド装置を用いて、半導体チップ(縦10mm×横10mm×厚み80μm)に見立てたシリコンベアチップを110℃で0.1MPaの条件で1秒間加圧して、積層体を得た。シリコンベアチップを積層した後、光学顕微鏡(デジタルマイクロスコープVH−Z100、キーエンス社製)を用いて接着剤層のはみ出しが100μm未満であることを確認した。得られた積層体を160℃のオーブン内に入れ、3時間加熱することで、熱硬化させることにより、80個の半導体装置(積層構造体)を得た。
○○:ボイドがほとんど観察されない
○:ボイドがわずかに観察される(使用上問題がない)
×:ボイドが観察される(使用上問題あり)
IPC−B−25のくし型テストパターンBを用意した。このくし型テストパターンBを80℃に加温して、くし型テストパターンBの表面の全体を覆うようにインクジェット用組成物を塗布した。上記インクジェット用組成物をソルダーレジストとして70℃で循環させながら、塗布する塗布工程と、上記第1の光照射工程(365nmを主波長とするUV−LEDランプ、100mW/cm2、0.1秒)とを繰り返し縦10mm×横10mm×厚み30μmの接着剤層を形成し、第2の光照射工程(超高圧水銀ランプ、100mW/cm2、10秒)で光硬化させた。160℃のオーブン内に入れ、1時間加熱することで、試験片を得た。得られたテストピースを、85℃及び相対湿度85%及び直流50Vを印加した条件で、500時間、1500時間の加湿試験を行った。加湿試験後の絶縁抵抗を測定した。ソルダーレジストの絶縁性を以下の基準で判定した。
○:絶縁抵抗が5×1010Ω以上
×:絶縁抵抗が5×1010Ω未満
1A…一次積層体
2…第1の電子部品本体
3…接着剤層(加熱後)
4…第2の電子部品本体
11,11X…インクジェット装置
12…接着剤層
12A…第1の光照射部により光が照射された接着剤層
12B…第2の光照射部により光が照射された接着剤層
13…第1の光照射部
14…第2の光照射部
21…インクタンク
22…吐出部
23,23X…循環流路部
23A…バッファタンク
23B…ポンプ
31…電子部品
32…多層の接着剤層(加熱後)
32A,32B,32C…接着剤層(加熱後)
51,71…半導体装置
52…積層構造体
53,53A…基板
53a…第1の接続端子
53b…第2の接続端子
54,61,72…接着剤層
55…第2の半導体ウェハ
55a,73a…接続端子
56,63,74…配線
62,73…第1の半導体ウェハ
62a…接続端子
Claims (22)
- インクジェット装置を用いて、50℃以上、100℃以下に加温した状態で塗布されて用いられる組成物であって、
光硬化性と熱硬化性とを有し、
25℃での表面張力が30mN/m以上、60mN/m以下であり、
60℃での表面張力が20mN/m以上、50mN/m以下である、インクジェット用組成物。 - 光硬化性化合物と、光ラジカル開始剤と、熱硬化性化合物と、熱硬化剤とを含む、請求項1に記載のインクジェット用組成物。
- 前記光硬化性化合物が、(メタ)アクリロイル基を1個以上有する光硬化性化合物を含む、請求項1又は2に記載のインクジェット用組成物。
- JIS K2283に準拠して測定された25℃及び10rpmでの粘度が160mPa・s以上、1600mPa・s以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェット用組成物。
- 25℃で、365nmでの照度が100mW/cm2になるように積算光量1000mJ/cm2の光をインクジェット用組成物に照射してBステージ化物を得たときに、前記Bステージ化物の25℃での弾性率が5.0×102Pa以上、8.0×104Pa以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェット用組成物。
- 前記光硬化性化合物が、(メタ)アクリロイル基を1個有する第1の光硬化性化合物と、(メタ)アクリロイル基を2個以上有する第2の光硬化性化合物とを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のインクジェット用組成物。
- 前記光硬化性化合物の全体100重量%中、前記第1の光硬化性化合物の含有量が70重量%以上、99.9重量%以下であり、前記第2の光硬化性化合物の含有量が0.1重量%以上、30重量%以下である、請求項6に記載のインクジェット用組成物。
- 光及び熱硬化性化合物を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載のインクジェット用組成物。
- 前記光及び熱硬化性化合物が、(メタ)アクリロイル基を1個以上有し、かつ環状エーテル基を1個以上有する光及び熱硬化性化合物を含む、請求項8に記載のインクジェット用組成物。
- 前記光及び熱硬化性化合物が、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテルを含む、請求項8又は9に記載のインクジェット用組成物。
- 接着剤である、請求項1〜10のいずれか1項に記載のインクジェット用組成物。
- 半導体の接着に用いられる接着剤である、請求項11に記載のインクジェット用組成物。
- 第1の電子部品本体と、第2の電子部品本体とを接着して、電子部品を得るために用いられる接着剤である、請求項11又は12に記載のインクジェット用組成物。
- ソルダーレジスト用組成物である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のインクジェット用組成物。
- 光及び熱硬化性化合物を含まないか又は含み、
インクジェット用組成物100重量%中、前記光硬化性化合物及び前記光及び熱硬化性化合物の合計の含有量が40重量%以上、90重量%以下である、請求項14又は15に記載のインクジェット用組成物。 - 光半導体素子搭載用の支持部材又は半導体素子の表面上に、インクジェット装置を用いて、50℃以上、100℃以下に加温した状態で、請求項11に記載のインクジェット用組成物を塗布して、接着剤層を形成する塗布工程と、
光の照射により前記接着剤層の硬化を進行させて、Bステージ化接着剤層を形成する工程と、
前記Bステージ化接着剤層の前記支持部材又は前記半導体素子側とは反対の表面上に、半導体素子を積層する工程と、
前記半導体素子の積層後に、前記Bステージ化接着剤層を熱硬化させる工程とを備える、半導体装置の製造方法。 - 半導体ウェハの表面上に、インクジェット装置を用いて、50℃以上、100℃以下に加温した状態で、請求項11に記載のインクジェット用組成物を吐出して、接着剤層を形成する塗布工程と、
光の照射により前記接着剤層の硬化を進行させて、Bステージ化接着剤層を形成する工程と、
前記Bステージ化接着剤層の前記半導体ウェハ側とは反対の表面上に、カバーガラスを積層して、積層体を得る工程と、
前記積層体における前記Bステージ化接着剤層を熱硬化させる工程と、
熱硬化後に前記積層体を切断する工程とを備える、半導体装置の製造方法。 - 第1の電子部品本体と、第2の電子部品本体と、前記第1の電子部品本体と前記第2の電子部品本体とを接続している接着剤層とを備え、
前記接着剤層が、請求項11に記載のインクジェット用組成物を、インクジェット装置を用いて塗布し、かつ硬化させて形成されている、電子部品。 - 前記第1の電子部品本体が光半導体素子搭載用の支持部材又は半導体素子であり、
前記第2の電子部品本体が半導体素子である、請求項19に記載の電子部品。 - 電子部品本体の表面上に、インクジェット装置を用いて、50℃以上、100℃以下に加温した状態で、請求項14〜16のいずれか1項に記載のインクジェット用組成物を塗布して、パターン状に描画する工程と、
パターン状に描画された前記インクジェット用組成物に光を照射及び熱を付与し、硬化させて、ソルダーレジストパターンを形成する工程とを備える、電子部品の製造方法。 - 電子部品本体と、
前記電子部品本体の表面上に形成されたソルダーレジストパターンとを備え、
前記ソルダーレジストパターンが、インクジェット装置を用いて、50℃以上、100℃以下に加温した状態で、請求項14〜16のいずれか1項に記載のインクジェット用組成物を塗布して、パターン状に描画した後、パターン状に描画された前記インクジェット用組成物に光を照射及び熱を付与し、硬化させて形成されている、電子部品。
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