JP6041933B2 - 熱硬化性樹脂シート及び電子部品パッケージの製造方法 - Google Patents

熱硬化性樹脂シート及び電子部品パッケージの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、熱硬化性樹脂シート及び電子部品パッケージの製造方法に関する。
電子部品パッケージの作製には、代表的に、基板や仮止め材等に固定された電子部品を封止樹脂にて封止し、必要に応じて封止物を電子部品単位のパッケージとなるようにダイシングするという手順が採用されている。近年、低コストを目的としてウェハから電子部品を作製しそのままの状態で封止して電子部品パッケージを作製する技術、複数の電子部品をウェハ状に封止して封止パッケージとする技術、あるいは大面積の電子部品を封止し、その後ダイシングにより個片化する技術等が展開されている。このようなウェハ状の封止物を利用するウェハ封止加工における樹脂封止として、液状の熱硬化性樹脂組成物によるポッティング等によって行う技術が提案されている(特許文献1)。
特許第4403631号
今後、上述のようなウェハ封止加工では、コスト低減を目的としてウェハ状封止物の大面積化がますます進むと考えられる。しかしながら、液状樹脂を用いて大面積での一括封止を行う場合、その樹脂特性から成型時に樹脂が流動して樹脂組成の変動が生じ、安定した品質の半導体装置を作製することができないおそれがある。
本発明の目的は、大面積での樹脂封止の際にも樹脂組成の変動が生じず、高品質の電子部品パッケージを安定的に作製可能な熱硬化性樹脂シート及びこれを用いる電子部品パッケージの製造方法を提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の熱硬化性樹脂シートを採用することにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、
無機充填剤を含み、平面視投影面積が31400mm以上であるBステージ状態の熱硬化性樹脂シートである。
当該熱硬化性樹脂シートでは、平面視投影面積を31400mm以上としているので、大面積の電子部品(例えば、8インチウェハ等)の樹脂封止を容易に行うことができるとともに、複数の電子部品を大面積のウェハ状に一括して樹脂封止することも可能となる。また、当該熱硬化性樹脂シートはBステージ状態にあるので、樹脂封止の際にある程度軟化はするものの流動化はせず、その結果、無機充填剤の偏在化に代表される樹脂組成の変動を抑制することができ、安定した品質の電子部品パッケージを作製することができる。さらにBステージ状態にあるので取り扱い性が良好であり、例えば樹脂封止の際の特殊な金型やスペーサ等を用いることなく、簡易なプレス加工により樹脂封止を行うことができる。
なお、本明細書において「Bステージ」は、JIS K6800の規定に従い、熱硬化性樹脂の硬化中間状態をいい、樹脂を加熱すると軟化し、ある種の溶剤に触れると膨潤するが、完全に溶融・溶解することはない状態をいう。
当該熱硬化性樹脂シートでは、熱硬化前の弾性率が90〜130℃の温度範囲において1.5×10Pa以上3×10Pa以下であることが好ましい。熱硬化前の弾性率を上記範囲とすることにより、樹脂の流動化を防止しつつ、かつ電子部品や被着体の形状が複雑であってもそれに倣うように十分に軟化することができ、高品質の電子部品パッケージをより効率的に作製することができる。なお、熱硬化前の熱硬化性樹脂シートの弾性率の測定手順は、実施例の記載による。
当該熱硬化性樹脂シートでは、前記無機充填剤の平均粒径が54μm以下であることが好ましい。これにより、樹脂封止の際に軟化しても無機充填剤の分散状態を良好に維持することができ、樹脂組成の変動を抑制することができる。
当該熱硬化性樹脂シートでは、前記無機充填剤の含有量が70重量%以上95重量%以下であることが好ましい。無機充填剤の含有量を上記範囲とすることにより、大面積での樹脂封止に適したBステージ状態を簡便に得ることができるとともに、樹脂封止の際の適度な軟化性を得ることができる。
当該熱硬化性樹脂シートは、エラストマー、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂を含むことが好ましい。これにより、樹脂封止前の良好な取り扱い性及び軟化性、及び樹脂封止後
(熱硬化後)の高度な信頼性を確保することができる。
本発明には、当該熱硬化性樹脂シートの長尺体がロール状に巻き取られた熱硬化性樹脂シート巻回体も含まれる。
さらに、本発明には、電子部品パッケージの製造方法であって、
一又は複数の電子部品を覆うように当該熱硬化性樹脂シートを該電子部品上に積層する積層工程、及び
前記熱硬化性樹脂シートを熱硬化させて封止体を形成する封止体形成工程
を含み、
前記熱硬化性樹脂シートの平面視投影面積に占める前記電子部品の平面視投影面積の割合が50%以上である電子部品パッケージの製造方法も含まれる。
当該製造方法では、所定の熱硬化性樹脂シートを用いるので、電子部品の大面積での樹脂封止を容易かつ効率的に行うことができる。また、熱硬化性樹脂シートの平面視投影面積に占める電子部品の平面視投影面積の割合(以下、単に「面積占有率」ともいう。)を50%以上としているので、単位面積あたりの電子部品加工数を増加させることができ、より高効率かつ低コストでの製造が可能となる。
当該製造方法では、前記積層工程を熱プレス加工により行うことが好ましい。当該製造方法において、Bステージ状態にある所定の熱硬化性樹脂シートは、樹脂封止時に十分に軟化しつつも流動化することなく初期状態の形状を一定程度維持することができ、その結果、形状維持ないし成形のための特殊な金型等を用いることなく、簡易な熱プレス加工により熱硬化性樹脂シートを電子部品上に積層させることができる。
当該製造方法は、前記封止体をダイシングして電子部品モジュールを形成するダイシング工程をさらに含んでいてもよい。大面積での電子部品封止加工が可能となるので、製品設計の幅を広くすることができる。
当該製造方法では、前記電子部品が、半導体チップ又は半導体ウェハであってもよい。
本発明の一実施形態に係る熱硬化性樹脂シートを模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明の別の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明の別の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明の別の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明の別の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明の別の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明のさらに別の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明のさらに別の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明のさらに別の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明のさらに別の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明のさらに別の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明のさらに別の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本発明のさらに別の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。
<第1実施形態>
[熱硬化性樹脂シート]
本実施形態に係る熱硬化性樹脂シートについて図1を参照しつつ説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る熱硬化性樹脂シートを模式的に示す断面図である。Bステージ状態にある熱硬化性樹脂シート11は、代表的に、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等の支持体11a上に積層された状態で提供される。なお、支持体11aには熱硬化性樹脂シート11の剥離を容易に行うために離型処理が施されていてもよい。
熱硬化性樹脂シート11の平面視投影面積は、31400mm以上であればよく、好ましくは49063mm以上であり、より好ましくは70650mm以上である。なお、平面視投影面積の上限は特に限定されず、製造ライン設計に応じて適宜設定することができ、例えば70650mm以下(12インチウェハ相当)であってもよく、将来的には125600mm以下(16インチウェハ相当)であってもよい。もちろん、これ以上の平面視投影面積も好適に採用することができる。熱硬化性樹脂シート11の平面視投影面積を上記範囲とすることで、高生産性で大面積の電子部品封止加工を行うことができる。
熱硬化性樹脂シート11の平面視形状は特に限定されず、円形、楕円形、レーストラック形、矩形、正方形、菱形、平行四辺形や、任意の内角を有する三角形、四角形、五角形、六角形等、直線、曲線又はこれらの組み合わせで形成された輪郭を有する任意の形状を採用することができる。
熱硬化前の熱硬化性樹脂シート11の弾性率は、90〜130℃の温度範囲においてその下限が1.5×10Pa以上であることが好ましく、1.7×10Pa以上であることがより好ましく、2.5×10Pa以上であることがさらに好ましい。一方、熱硬化前の弾性率の上限は3×10Pa以下であることが好ましく、2×10Pa以下であることがより好ましく、1.5×10Pa以下であることがさらに好ましい。熱硬化前の弾性率を上記範囲とすることにより、樹脂の流動化を防止しつつ、かつ電子部品の形状が複雑であってもそれに倣うように十分に軟化することができ、高品質の電子部品パッケージをより効率的に作製することができる。
熱硬化性樹脂シートを形成する樹脂組成物は、上述のような特性を有し、半導体チップ等の電子部品の樹脂封止に利用可能なものであれば、特に限定されないが、例えば以下のA成分からE成分を含有するエポキシ樹脂組成物が好ましいものとして挙げられる。なお、C成分は必要に応じて添加しても添加しなくてもよい。
A成分:エポキシ樹脂
B成分:フェノール樹脂
C成分:エラストマー
D成分:無機充填剤
E成分:硬化促進剤
(A成分)
エポキシ樹脂(A成分)としては、特に限定されるものではない。例えば、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、変性ビスフェノールA型エポキシ樹脂、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、変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂等の各種のエポキシ樹脂を用いることができる。これらエポキシ樹脂は単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。
エポキシ樹脂の硬化後の靭性及びエポキシ樹脂の反応性を確保する観点からは、エポキシ当量150〜250、軟化点もしくは融点が50〜130℃の常温で固形のものが好ましく、中でも、信頼性の観点から、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂が好ましい。
また、低応力性の観点から、アセタール基やポリオキシアルキレン基等の柔軟性骨格を有する変性ビスフェノールA型エポキシ樹脂が好ましく、アセタール基を有する変性ビスフェノールA型エポキシ樹脂は、液体状で取り扱いが良好であることから、特に好適に用いることができる。
エポキシ樹脂(A成分)の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して1〜10重量%の範囲に設定することが好ましい。
(B成分)
フェノール樹脂(B成分)は、エポキシ樹脂(A成分)との間で硬化反応を生起するものであれば特に限定されるものではない。例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、クレゾールノボラック樹脂、レゾール樹脂、等が用いられる。これらフェノール樹脂は単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
フェノール樹脂としては、エポキシ樹脂(A成分)との反応性の観点から、水酸基当量が70〜250、軟化点が50〜110℃のものを用いることが好ましく、中でも硬化反応性が高いという観点から、フェノールノボラック樹脂を好適に用いることができる。また、信頼性の観点から、フェノールアラルキル樹脂やビフェニルアラルキル樹脂のような低吸湿性のものも好適に用いることができる。
エポキシ樹脂(A成分)とフェノール樹脂(B成分)の配合割合は、硬化反応性という観点から、エポキシ樹脂(A成分)中のエポキシ基1当量に対して、フェノール樹脂(B成分)中の水酸基の合計が0.7〜1.5当量となるように配合することが好ましく、より好ましくは0.9〜1.2当量である。
(C成分)
エポキシ樹脂(A成分)及びフェノール樹脂(B成分)とともに用いられるエラストマー(C成分)は、熱硬化性樹脂シートによる電子部品の封止に必要な可撓性をエポキシ樹脂組成物に付与するものであり、このような作用を奏するものであれば特にその構造を限定するものではない。例えば、ポリアクリル酸エステル等の各種アクリル系共重合体、スチレンアクリレート系共重合体、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、エチレン−酢酸ビニルコポリマー(EVA)、イソプレンゴム、アクリロニトリルゴム等のゴム質重合体を用いることができる。中でも、エポキシ樹脂(A成分)へ分散させやすく、またエポキシ樹脂(A成分)との反応性も高いために、得られる熱硬化性樹脂シートの耐熱性や強度を向上させることができるという観点から、アクリル系共重合体を用いることが好ましい。これらは単独で用いてもよいし、2種以上併せて用いてもよい。
なお、アクリル系共重合体は、例えば、所定の混合比にしたアクリルモノマー混合物を、定法によってラジカル重合することにより合成することができる。ラジカル重合の方法としては、有機溶剤を溶媒に行う溶液重合法や、水中に原料モノマーを分散させながら重合を行う懸濁重合法が用いられる。その際に用いる重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、その他のアゾ系又はジアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド及びメチルエチルケトンパーオキサイド等の過酸化物系重合開始剤等が用いられる。なお、懸濁重合の場合は、例えばポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールのような分散剤を加えることが望ましい。
エラストマー(C成分)の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体の15〜30重量%である。エラストマー(C成分)の含有量が15重量%未満では、熱硬化性樹脂シート11の柔軟性及び可撓性を得るのが困難となり、さらには熱硬化性樹脂シートの反りを抑えた樹脂封止も困難となる。逆に上記含有量が30重量%を超えると、熱硬化性樹脂シート11の溶融粘度が高くなって電子部品の埋まり込み性が低下するとともに、熱硬化性樹脂シート11の硬化体の強度及び耐熱性が低下する傾向がみられる。
また、エラストマー(C成分)のエポキシ樹脂(A成分)に対する重量比率(C成分の重量/A成分の重量)は、3〜4.7の範囲に設定することが好ましい。上記重量比率が3未満の場合は、熱硬化性樹脂シート11の流動性をコントロールすることが困難となり、4.7を超えると熱硬化性樹脂シート11の電子部品への接着性が劣る傾向がみられるためである。
(D成分)
無機質充填剤(D成分)は、特に限定されるものではなく、従来公知の各種充填剤を用いることができ、例えば、石英ガラス、タルク、シリカ(溶融シリカや結晶性シリカ等)、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ホウ素の粉末が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
中でも、エポキシ樹脂組成物の硬化体の熱線膨張係数が低減することにより内部応力を低減し、その結果、電子部品の封止後の熱硬化性樹脂シート11の反りを抑制できるという点から、シリカ粉末を用いることが好ましく、シリカ粉末の中でも溶融シリカ粉末を用いることがより好ましい。溶融シリカ粉末としては、球状溶融シリカ粉末、破砕溶融シリカ粉末が挙げられるが、流動性という観点から、球状溶融シリカ粉末を用いることが特に好ましい。中でも、平均粒径が54μm以下の範囲のものを用いることが好ましく、0.1〜30μmの範囲のものを用いることがより好ましく、0.3〜15μmの範囲のものを用いることが特に好ましい。
なお、平均粒径は、母集団から任意に抽出される試料を用い、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することにより導き出すことができる。
無機質充填剤(D成分)の含有量は、好ましくはエポキシ樹脂組成物全体の70〜95重量%であり、より好ましくは75〜92重量%であり、さらに好ましくは80〜90重量%である。無機質充填剤(D成分)の含有量が50重量%未満では、エポキシ樹脂組成物の硬化体の線膨張係数が大きくなるために、熱硬化性樹脂シート11の反りが大きくなる傾向がみられる。一方、上記含有量が90重量%を超えると、熱硬化性樹脂シート11の柔軟性や流動性が悪くなるために、電子部品との接着性が低下する傾向がみられる。
(E成分)
硬化促進剤(E成分)は、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の硬化を進行させるものであれば特に限定されるものではないが、硬化性と保存性の観点から、トリフェニルホスフィンやテトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート等の有機リン系化合物や、イミダゾール系化合物が好適に用いられる。これら硬化促進剤は、単独で用いても良いし、他の硬化促進剤と併用しても構わない。
硬化促進剤(E成分)の含有量は、エポキシ樹脂(A成分)及びフェノール樹脂(B成分)の合計100重量部に対して0.1〜5重量部であることが好ましい。
(その他の成分)
また、エポキシ樹脂組成物には、A成分からE成分に加えて、難燃剤成分を加えてもよい。難燃剤組成分としては、例えば水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化鉄、水酸化カルシウム、水酸化スズ、複合化金属水酸化物等の各種金属水酸化物を用いることができる。
金属水酸化物の平均粒径としては、エポキシ樹脂組成物を加熱した際に適当な流動性を確保するという観点から、平均粒径が1〜10μmであることが好ましく、さらに好ましくは2〜5μmである。金属水酸化物の平均粒径が1μm未満では、エポキシ樹脂組成物中に均一に分散させることが困難となるとともに、エポキシ樹脂組成物の加熱時における流動性が十分に得られない傾向がある。また、平均粒径が10μmを超えると、金属水酸化物(E成分)の添加量あたりの表面積が小さくなるため、難燃効果が低下する傾向がみられる。
また、難燃剤成分としては上記金属水酸化物のほか、ホスファゼン化合物を用いることができる。ホスファゼン化合物としては、例えばSPR−100、SA−100、SP−100(以上、大塚化学株式会社)、FP−100、FP−110(以上、株式会社伏見製薬所)等が市販品として入手可能である。
少量でも難燃効果を発揮するという観点から、式(1)又は式(2)で表されるホスファゼン化合物が好ましく、これらホスファンゼン化合物に含まれるリン元素の含有率は、12重量%以上であることが好ましい。

(式(1)中、nは3〜25の整数であり、R及びRは同一又は異なって、アルコキシ基、フェノキシ基、アミノ基、水酸基及びアリル基からなる群より選択される官能基を有する1価の有機基である。)

(式(2)中、n及びmは、それぞれ独立して3〜25の整数である。R及びRは同一又は異なって、アルコキシ基、フェノキシ基、アミノ基、水酸基及びアリル基からなる群より選択される官能基を有する1価の有機基である。Rは、アルコキシ基、フェノキシ基、アミノ基、水酸基及びアリル基からなる群より選択される官能基を有する2価の有機基である。)
また、安定性及びボイドの生成抑制という観点から、式(3)で表される環状ホスファゼンオリゴマーを用いることが好ましい。

(式(3)中、nは3〜25の整数であり、R及びRは同一又は異なって、水素、水酸基、アルキル基、アルコキシ基又はグリシジル基である。)
上記式(3)で表される環状ホスファゼンオリゴマーは、例えばFP−100、FP−110(以上、株式会社伏見製薬所)等が市販品として入手可能である。
ホスファゼン化合物の含有量は、エポキシ樹脂組成物中に含まれるエポキシ樹脂(A成分)、フェノール樹脂(B成分)、エラストマー(D成分)、硬化促進剤(E成分)及びホスファゼン化合物(その他の成分)を含む有機成分全体の10〜30重量%であることが好ましい。すなわち、ホスファゼン化合物の含有量が、有機成分全体の10重量%未満では、熱硬化性樹脂シート11の難燃性が低下するとともに、被着体(例えば、電子部品を搭載した基板等)に対する凹凸追従性が低下し、ボイドが発生する傾向がみられる。上記含有量が有機成分全体の30重量%を超えると、熱硬化性樹脂シート11の表面にタックが生じやすくなり、被着体に対する位置合わせをしにくくなる等作業性が低下する傾向がみられる。
また、上記金属水酸化物及びホスファゼン化合物を併用し、シート封止に必要な可撓性を確保しつつ、難燃性に優れた熱硬化性樹脂シート11を得ることもできる。両者を併用することにより、金属水酸化物のみを用いた場合の十分な難燃性と、ホスファゼン化合物のみを用いた場合は、十分な可撓性を得ることができる。
上記難燃剤のうち、樹脂封止の成型時における熱硬化性樹脂シートの変形性、電子部品や被着体の凹凸への追従性、電子部品や被着体への密着性の点から有機系難燃剤を用いるのが望ましく、特にホスファゼン系難燃剤が好適に用いられる。
なお、エポキシ樹脂組成物は、上記の各成分以外に必要に応じて、カーボンブラックをはじめとする顔料等、他の添加剤を適宜配合することができる。
(熱硬化性樹脂シートの作製方法)
熱硬化性樹脂シートの作製方法を以下に説明する。まず、上述の各成分を混合することによりエポキシ樹脂組成物を調製する。混合方法は、各成分が均一に分散混合される方法であれば特に限定するものではない。その後、例えば、各成分を有機溶剤等に溶解又は分散したワニスを塗工してシート状に形成する。あるいは、各配合成分を直接ニーダー等で混練することにより混練物を調製し、このようにして得られた混練物を押し出してシート状に形成してもよい。
ワニスを用いる具体的な作製手順としては、上記A〜E成分及び必要に応じて他の添加剤を常法に準じて適宜混合し、有機溶剤に均一に溶解あるいは分散させ、ワニスを調製する。ついで、上記ワニスをポリエステル等の支持体上に塗布し乾燥させることによりBステージ状態の熱硬化性樹脂シート11を得ることができる。そして必要により、熱硬化性樹脂シートの表面を保護するためにポリエステルフィルム等の剥離シートを貼り合わせてもよい。剥離シートは封止時に剥離する。
上記有機溶剤としては、特に限定されるものではなく従来公知の各種有機溶剤、例えばメチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジエチルケトン、トルエン、酢酸エチル等を用いることができる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上併せて用いてもよい。また通常、ワニスの固形分濃度が30〜60重量%の範囲となるように有機溶剤を用いることが好ましい。
有機溶剤乾燥後のシートの厚みは、特に制限されるものではないが、厚みの均一性と残存溶剤量の観点から、通常、5〜100μmに設定することが好ましく、より好ましくは20〜70μmである。
一方、混練を用いる場合には、上記A〜E成分及び必要に応じて他の添加剤の各成分をミキサーなど公知の方法を用いて混合し、その後、溶融混練することにより混練物を調製する。溶融混練する方法としては、特に限定されないが、例えば、ミキシングロール、加圧式ニーダー、押出機などの公知の混練機により、溶融混練する方法などが挙げられる。このようなニーダーとしては、例えば、軸方向の一部においてスクリュー羽のスクリュー軸からの突出量が他の部分のスクリュー羽のスクリュー軸からの突出量よりも小さい部分を有する混練用スクリュー、又は軸方向の一部においてスクリュー羽がない混練用スクリューを備えたニーダーを好適に用いることができる。スクリュー羽の突出量が小さい部分又はスクリュー羽がない部分では低せん断力かつ低攪拌となり、これにより混練物の圧縮率が高まって噛みこんだエアを排除可能となり、得られる混練物における気孔の発生を抑制することができる。
混練条件としては、温度が、上記した各成分の軟化点以上であれば特に制限されず、例えば30〜150℃、エポキン樹脂の熱硬化性を考慮すると、好ましくは40〜140℃、さらに好ましくは60〜120℃であり、時間が、例えば1〜30分間、好ましくは5〜15分間である。これによって、混練物を調製することができる。
得られる混練物を押出成形により成形することにより、Bステージ状態の熱硬化性樹脂シート11を得ることができる。具体的には、溶融混練後の混練物を冷却することなく高温状態のままで、押出成形することで、熱硬化性樹脂シート11を形成することができる。このような押出方法としては、特に制限されず、Tダイ押出法、ロール圧延法、ロール混練法、共押出法、カレンダー成形法などが挙げられる。押出温度としては、上記した各成分の軟化点以上であれば、特に制限されないが、エポキシ樹脂の熱硬化性および成形性を考慮すると、例えば40〜150℃、好ましくは、50〜140℃、さらに好ましくは70〜120℃である。以上により、熱硬化性樹脂シート11を形成することができる。
このようにして得られた熱硬化性樹脂シートは、必要により所望の厚みとなるように積層して使用してもよい。すなわち、熱硬化性樹脂シートは、単層構造にて使用してもよいし、2層以上の多層構造に積層してなる積層体として使用してもよい。
[電子部品パッケージの製造方法]
次に、上記熱硬化性樹脂シートを用いる本実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法について図2A〜2Eを参照しつつ説明する。図2A〜2Eはそれぞれ、本発明の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。第1実施形態では、基板上に搭載された半導体チップを熱硬化性樹脂シートにより樹脂封止して電子部品パッケージを作製する。なお、本実施形態では、電子部品として半導体チップを用い、被着体としてプリント配線基板を用いているが、これら以外の要素を用いてもよい。例えば、電子部品としてコンデンサやセンサデバイス、発光素子、振動素子等、被着体としてリードフレーム、テープキャリア等を用いることができる。また、被着体を用いずに、仮固定材上に電子部品を仮固定しておき、これらを樹脂封止することもできる。いずれの要素を用いても、電子部品の樹脂封止による高度な保護を達成することができる。第1実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法は、フリップチップ型実装基板の製造に好適である。
(半導体チップ搭載基板準備工程)
半導体チップ搭載基板準備工程では、複数の半導体チップ13が搭載されたプリント配線基板12を準備する(図2A参照)。半導体チップ13は、所定の回路が形成された半導体ウェハを公知の方法でダイシングして個片化することにより形成することができる。半導体チップ13のプリント配線基板12への搭載には、フリップチップボンダーやダイボンダーなどの公知の装置を用いることができる。半導体チップ13とプリント配線基板12とはバンプ等の突起電極13aを介して電気的に接続されている。また、半導体チップ13とプリント配線基板12との間には両者の熱膨張率の差を緩和して特に接続部位におけるクラック等の発生を防止するためのアンダーフィル材14が充填されている。アンダーフィル材14としては公知のものを用いればよい。アンダーフィル材14の配置は、半導体チップ13のプリント配線基板12への搭載後、両者間に液状のアンダーフィル材14を注入させることにより行ってもよく、シート状のアンダーフィル材14付きの半導体チップ13又はプリント配線基板12を用意した上で、半導体チップ13とプリント配線基板12とを接続することにより行ってもよい。
(封止工程)
封止工程では、半導体チップ13を覆うようにプリント配線基板12へ熱硬化性樹脂シート11を積層し、半導体チップ13を上記熱硬化性樹脂シートで樹脂封止する(図2B参照)。この熱硬化性樹脂シート11は、半導体チップ13及びそれに付随する要素を外部環境から保護するための封止樹脂として機能する。
熱硬化性樹脂シート11の積層方法としては特に限定されず、熱硬化性樹脂シートを形成するための樹脂組成物の溶融混練物を押出成形し、押出成形物をプリント配線基板12上に載置してプレスすることにより熱硬化性樹脂シート11の形成と積層とを一括にて行う方法や、熱硬化性樹脂シート11を形成するための樹脂組成物を離型処理シート上に塗布し、塗布膜を乾燥させて熱硬化性樹脂シート11を形成した上で、この熱硬化性樹脂シート11をプリント配線基板12上に転写する方法などが挙げられる。
本実施形態では、上記熱硬化性樹脂シート11を採用することにより、半導体チップ13の被覆にプリント配線基板12上に貼り付けるだけで半導体チップ13を埋め込むことができ、半導体パッケージの生産効率を向上させることができる。この場合、熱プレスやラミネータなど公知の方法により熱硬化性樹脂シート11をプリント配線基板12上に積層することができる。熱プレス条件としては、温度が、例えば、40〜120℃、好ましくは、50〜100℃であり、圧力が、例えば、50〜2500kPa、好ましくは、100〜2000kPaであり、時間が、例えば、0.3〜10分間、好ましくは、0.5〜5分間である。また、熱硬化性樹脂シート11の半導体チップ13及びプリント配線基板12への密着性および追従性の向上を考慮すると、好ましくは、減圧条件下(例えば10〜2000Pa)において、プレスすることが好ましい。
熱硬化性樹脂シートの平面視投影面積に占める前記電子部品の平面視投影面積の割合は50%以上であればよく、80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましい。電子部品の面積占有率を上記範囲とすることで、高生産性かつ低コストで電子部品パッケージを製造することができる。なお、面積占有率の上限は100%以下が好ましいが、それより低い値(例えば、98%以下)であってもよい。面積占有率が100%の場合として、例えば第2実施形態に説明するような、ウェハと同じ平面視投影面積を有する熱硬化性樹脂シートによりウェハを封止する態様が挙げられるが、これに限定されず、電子部品と熱硬化性樹脂シートとの平面視投影面積が同じである態様が挙げられる。
(封止体形成工程)
封止体形成工程では、上記熱硬化性樹脂シートを熱硬化処理して封止体15を形成する
(図2B参照)。熱硬化性樹脂シートの熱硬化処理の条件は、加熱温度として好ましくは100℃から200℃、より好ましくは120℃から180℃、加熱時間として好ましくは10分から180分、より好ましくは30分から120分の間、必要に応じて加圧しても良い。加圧の際は、好ましくは0.1MPaから10MPa、より好ましくは0.5MPaから5MPaを採用することができる。
(研削工程)
研削工程では、上記封止体15の表面を研削して研削体16を形成する(図2C参照)。研削の際、図2Cに示すように熱硬化性樹脂シート11とともに半導体チップ13も研削してもよく、熱硬化性樹脂シート11のみを研削してもよい。研削は公知の研削装置を用いて行えばよい。ダイアモンドバイト等の研削バイトを回転させながら、そこに封止体15を送りつつ封止体表面を研削し、所定の厚さを有する研削体16を形成する手順を好適に採用することができる。
(バンプ形成工程)
次いで、プリント配線基板12の半導体チップ搭載面とは反対側の面にバンプ17を形成するバンピング加工を行ってもよい(図2D参照)。バンピング加工は、半田ボールや半田メッキなど公知の方法で行うことができる。バンプの材質は特に限定されず、例えば、錫−鉛系金属材、錫−銀系金属材、錫−銀−銅系金属材、錫−亜鉛系金属材、錫−亜鉛−ビスマス系金属材等の半田類(合金)や、金系金属材、銅系金属材などが挙げられる。
(ダイシング工程)
続いて、熱硬化性樹脂シート11、プリント配線基板12、及び半導体チップ13などの要素からなる研削体16のダイシングを行ってもよい(図2E参照)。これにより、半導体チップ13単位での電子モジュール18を得ることができる。ダイシングは、通常、従来公知のダイシングシートにより上記研削体16を固定した上で行う。切断箇所の位置合わせは直接照明又は間接照明を用いた画像認識により行ってもよい。
本工程では、例えば、ダイシングシートまで切込みを行うフルカットと呼ばれる切断方式等を採用できる。本工程で用いるダイシング装置としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。
なお、ダイシング工程に続いて研削体のエキスパンドを行う場合、該エキスパンドは従来公知のエキスパンド装置を用いて行うことができる。エキスパンド装置は、ダイシングリングを介してダイシングシートを下方へ押し下げることが可能なドーナッツ状の外リングと、外リングよりも径が小さくダイシングシートを支持する内リングとを有している。このエキスパンド工程により、隣り合う電子モジュール18同士が接触して破損するのを防ぐことができる。
(基板実装工程)
必要に応じて、上記で得られた電子モジュール18を別途の基板(図示せず)に実装する基板実装工程を行うことができる。電子モジュール18の基板への実装には、フリップチップボンダーやダイボンダーなどの公知の装置を用いることができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の一実施形態である第2実施形態について説明する。第1実施形態では、フリップチップ型実装基板の製造に好適な製造方法について説明したが、第2実施形態では、いわゆるFan−in(ファンイン)型ウェハレベルパッケージ(WLP)と呼称される電子部品パッケージの製造に好適な製造方法について説明する。図3A〜Eはそれぞれ、本発明の別の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。
(半導体ウェハ準備工程)
半導体ウェハ29としては、片面に複数の突起電極23aが形成されていてもよく(図3A参照)、半導体ウェハ29の両面に突起電極が形成されていてもよい(図示せず)。バンプや導電材等の突起電極の材質としては、特に限定されず、例えば、錫−鉛系金属材、錫−銀系金属材、錫−銀−銅系金属材、錫−亜鉛系金属材、錫−亜鉛−ビスマス系金属材等の半田類(合金)や、金系金属材、銅系金属材などが挙げられる。突起電極の高さも用途に応じて定められ、一般的には20〜200μm程度である。
半導体ウェハ29の両面に突起電極が形成されている場合、両面における突起電極同士は電気的に接続されていてもよく、接続されていなくてもよい。突起電極同士の電気的接続には、TSV形式と呼ばれるビアを介しての接続等が挙げられる。
(封止工程)
封止工程では、突起電極23aを覆うように熱硬化性樹脂シート21を半導体ウェハ29へ積層し、半導体ウェハ29の片面を上記熱硬化性樹脂シートで樹脂封止する(図3B参照)。この熱硬化性樹脂シート21は、半導体ウェハ29及びそれに付随する要素を外部環境から保護するための封止樹脂として機能する。熱硬化性樹脂シート21の半導体ウェハ29への積層方法は、第1実施形態と同様の条件を採用することができる。
(封止体形成工程)
封止体形成工程では、上記熱硬化性樹脂シート21に熱硬化処理を施して封止体25を形成する(図3B参照)。熱硬化性樹脂シート21の熱硬化処理の条件は、第1実施形態と同様の条件を採用することができる。
(研削工程)
研削工程では、上記封止体25の表面を研削して研削体26を形成する(図3C参照)。研削の際、図3Cに示すように突起電極23aが露出するように研削する。研削は公知の研削装置を用いて行えばよい。
(バンプ形成工程)
次いで、露出させた突起電極23a上にバンプ27を形成するバンピング加工を行う(図3D参照)。バンピング加工方法及びバンプの材質は、第1実施形態と同様のものを採用することができる。
(ダイシング工程)
続いて、熱硬化性樹脂シート21、半導体ウェハ29及びバンプ27などの要素からなる研削体26のダイシングを行ってもよい(図3E参照)。これにより、半導体チップ23単位での電子モジュール28を得ることができる。ダイシング方法は、第1実施形態と同様の方法を採用することができる。
(基板実装工程)
必要に応じて、上記で得られた電子モジュール28を別途の基板(図示せず)に実装する基板実装工程を行うことができる。電子モジュール28の基板への実装には、フリップチップボンダーやダイボンダーなどの公知の装置を用いることができる。
<第3実施形態>
以下、本発明の一実施形態である第3実施形態について説明する。図4A〜図4Gはそれぞれ、本発明のさらに別の一実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。第1実施形態では、プリント配線基板に搭載された半導体チップを熱硬化性樹脂シートにて樹脂封止しているが、第3実施形態では、半導体チップを基板等の被着体ではなく仮固定材に仮固定した状態で樹脂封止を行う。この第3実施形態は、いわゆるFan−out(ファンアウト)型ウェハレベルパッケージ(WLP)と呼称される電子部品パッケージの製造に好適である。
[仮固定材準備工程]
仮固定材準備工程では、支持体3b上に熱膨張性粘着剤層3aが積層された仮固定材3を準備する(図4A参照)。なお、熱膨張性粘着剤層に代えて、放射線硬化型粘着剤層を用いることもできる。本実施形態では、熱膨張性粘着剤層を備える仮固定材3について説明する。
(熱膨張性粘着剤層)
熱膨張性粘着剤層3aは、ポリマー成分と、発泡剤とを含む粘着剤組成物により形成することができる。ポリマー成分(特にベースポリマー)としては、アクリル系ポリマー(「アクリルポリマーA」と称する場合がある)を好適に用いることができる。アクリルポリマーAとしては、(メタ)アクリル酸エステルを主モノマー成分として用いたものが挙げられる。前記(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(例えば、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、イソプロピルエステル、ブチルエステル、イソブチルエステル、sec−ブチルエステル、t−ブチルエステル、ペンチルエステル、イソペンチルエステル、ヘキシルエステル、ヘプチルエステル、オクチルエステル、2−エチルヘキシルエステル、イソオクチルエステル、ノニルエステル、デシルエステル、イソデシルエステル、ウンデシルエステル、ドデシルエステル、トリデシルエステル、テトラデシルエステル、ヘキサデシルエステル、オクタデシルエステル、エイコシルエステル等のアルキル基の炭素数1〜30、特に炭素数4〜18の直鎖状又は分岐鎖状のアルキルエステル等)及び(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル(例えば、シクロペンチルエステル、シクロヘキシルエステル等)などが挙げられる。これらの(メタ)アクリル酸エステルは単独で又は2種以上を併用してもよい。
なお、前記アクリルポリマーAは、凝集力、耐熱性、架橋性などの改質を目的として、必要に応じて、前記(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能な他の単量体成分に対応する単位を含んでいてもよい。このような単量体成分として、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、カルボキシエチルアクリレートなどのカルボキシル基含有モノマー;無水マレイン酸、無水イコタン酸などの酸無水物基含有モノマー;(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチルなどのヒドロキシル基含有モノマー;(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−メチロールプロパン(メタ)アクリルアミドなどの(N−置換又は無置換)アミド系モノマー;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル系モノマー;スチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン系モノマー;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテルなどのビニルエーテル系モノマー;アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアノアクリレート系モノマー;(メタ)アクリル酸グリシジルなどのエポキシ基含有アクリル系モノマー;エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジエン、イソブチレンなどのオレフィン又はジエン系モノマー;(メタ)アクリル酸アミノエチル、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸t−ブチルアミノエチルなどの(置換又は無置換)アミノ基含有モノマー;(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチルなどの(メタ)アクリル酸アルコキシアルキル系モノマー;N−ビニルピロリドン、N−メチルビニルピロリドン、N−ビニルピリジン、N−ビニルピペリドン、N−ビニルピリミジン、N−ビニルピペラジン、N−ビニルピラジン、N−ビニルピロール、N−ビニルイミダゾール、N−ビニルオキサゾール、N−ビニルモルホリン、N−ビニルカプロラクタムなどの窒素原子含有環を有するモノマー;N−ビニルカルボン酸アミド類;スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレートなどのスルホン酸基含有モノマー;2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェートなどのリン酸基含有モノマー;N−シクロヘキシルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド、N−ラウリルマレイミド、N−フェニルマレイミドなどのマレイミド系モノマー;N−メチルイタコンイミド、N−エチルイタコンイミド、N−ブチルイタコンイミド、N−オクチルイタコンイミド、N−2−エチルヘキシルイタコンイミド、N−シクロヘキシルイタコンイミド、N−ラウリルイタコンイミドなどのイタコンイミド系モノマー;N−(メタ)アクリロイルオキシメチレンスクシンイミド、N−(メタ)アクルロイル−6−オキシヘキサメチレンスクシンイミド、N−(メタ)アクリロイル−8−オキシオクタメチレンスクシンイミドなどのスクシンイミド系モノマー;(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコールなどのグリコール系アクリルエステルモノマー;(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリルなどの酸素原子含有複素環を有するモノマー;フッ素系(メタ)アクリレートなどのフッ素原子を含有するアクリル酸エステル系モノマー;シリコーン系(メタ)アクリレートなどのケイ素原子を含有するアクリル酸エステル系モノマー;ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、ジビニルベンゼン、ブチルジ(メタ)アクリレート、ヘキシルジ(メタ)アクリレートなどの多官能モノマー等が挙げられる。
前記アクリルポリマーAは、単一モノマー又は2種以上のモノマー混合物を重合に付すことにより得られる。重合は、溶液重合(例えば、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合など)、乳化重合、塊状重合、懸濁重合、光重合(例えば、紫外線(UV)重合など)等の何れの方式で行うこともできる。
アクリルポリマーAの重量平均分子量は、特に制限されないが、好ましくは35万〜100万、更に好ましくは45万〜80万程度である。
また、熱膨張性粘着剤には、粘着力を調整するため、外部架橋剤を適宜に用いることもできる。外部架橋方法の具体的手段としては、ポリイソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物、メラミン系架橋剤等のいわゆる架橋剤を添加し反応させる方法が挙げられる。外部架橋剤を使用する場合、その使用量は、架橋すべきベースポリマーとのバランスにより、さらには、粘着剤としての使用用途によって適宜決定される。外部架橋剤の使用量は、一般的には、前記ベースポリマー100重量部に対して、20重量部以下
(好ましくは0.1重量部〜10重量部)である。
熱膨張性粘着剤層3aは、前述のように、熱膨張性を付与するための発泡剤を含有している。そのため、仮固定材3の熱膨張性粘着剤層3a上に研削された半導体チップ33を含む研削体36が形成された状態で(図4D参照)、任意な時に仮固定材3を少なくとも部分的に加熱して、該加熱された熱膨張性粘着剤層3aの部分に含有されている発泡剤を発泡及び/又は膨張させることにより、熱膨張性粘着剤層3aが少なくとも部分的に膨張し、この熱膨張性粘着剤層3aの少なくとも部分的な膨張により、該膨張した部分に対応した粘着面(研削体36との界面)が凹凸状に変形して、該熱膨張性粘着剤層3aと研削体36との接着面積が減少し、これにより、両者間の接着力が減少し、研削体36を仮固定材3から剥離させることができる。
(発泡剤)
熱膨張性粘着剤層3aにおいて用いられている発泡剤としては、特に制限されず、公知の発泡剤から適宜選択することができる。発泡剤は単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。発泡剤としては、熱膨張性微小球を好適に用いることができる。
(熱膨張性微小球)
熱膨張性微小球としては、特に制限されず、公知の熱膨張性微小球(種々の無機系熱膨張性微小球や、有機系熱膨張性微小球など)から適宜選択することができる。熱膨張性微小球としては、混合操作が容易である観点などより、マイクロカプセル化されている発泡剤を好適に用いることができる。このような熱膨張性微小球としては、例えば、イソブタン、プロパン、ペンタンなどの加熱により容易にガス化して膨張する物質を、弾性を有する殻内に内包させた微小球などが挙げられる。前記殻は、熱溶融性物質や熱膨張により破壊する物質で形成される場合が多い。前記殻を形成する物質として、例えば、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスルホンなどが挙げられる。
熱膨張性微小球は、慣用の方法、例えば、コアセルベーション法や、界面重合法などにより製造できる。なお、熱膨張性微小球には、例えば、松本油脂製薬株式会社製の商品名「マツモトマイクロスフェアー」のシリーズ(例えば、商品名「マツモトマイクロスフェアーF30」、同「マツモトマイクロスフェアーF301D」、同「マツモトマイクロスフェアーF50D」、同「マツモトマイクロスフェアーF501D」、同「マツモトマイクロスフェアーF80SD」、同「マツモトマイクロスフェアーF80VSD」など)の他、エクスパンセル社製の商品名「051DU」、同「053DU」、同「551DU」、同「551−20DU」、同「551−80DU」などの市販品を使用することができる。
なお、発泡剤として熱膨張性微小球を用いた場合、該熱膨張性微小球の粒径(平均粒子径)としては、熱膨張性粘着剤層の厚みなどに応じて適宜選択することができる。熱膨張性微小球の平均粒子径としては、例えば、100μm以下(好ましくは80μm以下、さらに好ましくは1μm〜50μm、特に1μm〜30μm)の範囲から選択することができる。なお、熱膨張性微小球の粒径の調整は、熱膨張性微小球の生成過程で行われていてもよく、生成後、分級などの手段により行われてもよい。熱膨張性微小球としては、粒径が揃えられていることが好ましい。
(その他の発泡剤)
本実施形態では、発泡剤としては、熱膨張性微小球以外の発泡剤も用いることもできる。このような発泡剤としては、種々の無機系発泡剤や有機系発泡剤などの各種発泡剤を適宜選択して使用することができる。無機系発泡剤の代表的な例としては、例えば、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、亜硝酸アンモニウム、水酸化ホウ素ナトリウム、各種アジド類などが挙げられる。
また、有機系発泡剤の代表的な例としては、例えば、水;トリクロロモノフルオロメタン、ジクロロモノフルオロメタンなどの塩フッ化アルカン系化合物;アゾビスイソブチロニトリル、アゾジカルボンアミド、バリウムアゾジカルボキシレートなどのアゾ系化合物;パラトルエンスルホニルヒドラジド、ジフェニルスルホン−3,3´−ジスルホニルヒドラジド、4,4´−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)、アリルビス(スルホニルヒドラジド)などのヒドラジン系化合物;p−トルイレンスルホニルセミカルバジド、4,4´−オキシビス(ベンゼンスルホニルセミカルバジド)などのセミカルバジド系化合物;5−モルホリル−1,2,3,4−チアトリアゾールなどのトリアゾール系化合物;N,N´−ジニトロソペンタメチレンテロラミン、N,N´−ジメチル−N,N´−ジニトロソテレフタルアミドなどのN−ニトロソ系化合物などが挙げられる。
本実施形態では、加熱処理により、熱膨張性粘着剤層の接着力を効率よく且つ安定して低下させるため、体積膨張率が5倍以上、なかでも7倍以上、特に10倍以上となるまで破裂しない適度な強度を有する発泡剤が好ましい。
発泡剤(熱膨張性微小球など)の配合量は、熱膨張性粘着剤層の膨張倍率や接着力の低下性などに応じて適宜設定しうるが、一般には熱膨張性粘着剤層を形成するベースポリマー100重量部に対して、例えば1重量部〜150重量部(好ましくは10重量部〜130重量部、さらに好ましくは25重量部〜100重量部)である。
本実施形態では、発泡剤としては、発泡開始温度(熱膨張開始温度)(T)が80℃〜210℃の範囲のものを好適に用いることができ、好ましくは90℃〜200℃(より好ましくは95℃〜200℃、特に好ましくは100℃〜170℃)の発泡開始温度を有するものである。発泡剤の発泡開始温度が80℃より低いと、封止体ないし研削体の製造時や使用時の熱により発泡剤が発泡してしまう場合があり、取り扱い性や生産性が低下する。一方、発泡剤の発泡開始温度が210℃を超える場合には、仮固定材の支持体や封止樹脂に過度の耐熱性が必要となり、取り扱い性、生産性やコスト面で好ましくない。なお、発泡剤の発泡開始温度(T)は、熱膨張性粘着剤層の発泡開始温度(T)に相当する。
なお、発泡剤を発泡させる方法(すなわち、熱膨張性粘着剤層を熱膨張させる方法)としては、公知の加熱発泡方法から適宜選択して採用することができる。
本実施形態では、熱膨張性粘着剤層は、加熱処理前の適度な接着力と加熱処理後の接着力の低下性のバランスの点から、発泡剤を含有しない形態での弾性率が23℃〜150℃において5×10Pa〜1×10Paであることが好ましく、さらに好ましくは5×10Pa〜8×10Paであり、特に5×10Pa〜5×10Paであることが好適である。熱膨張性粘着剤層の発泡剤を含有しない形態での弾性率(温度:23℃〜150℃)が5×10Pa未満であると熱膨張性が劣り、剥離性が低下する場合がある。また、熱膨張性粘着剤層の発泡剤を含有しない形態での弾性率(温度:23℃〜150℃)が1×10Paより大きい場合、初期接着性が劣る場合がある。
なお、発泡剤を含有しない形態の熱膨張性粘着剤層は、粘着剤(発泡剤は含まれていない)により形成された粘着剤層に相当する。従って、熱膨張性粘着剤層の発泡剤を含有していない形態での弾性率は、粘着剤(発泡剤は含まれていない)を用いて測定することができる。なお、熱膨張性粘着剤層は、23℃〜150℃における弾性率が5×10Pa〜1×10Paである粘着剤層を形成可能な粘着剤と、発泡剤とを含む熱膨張性粘着剤により形成することができる。
熱膨張性粘着剤層の発泡剤を含有しない形態での弾性率は、発泡剤が添加されていない形態の熱膨張性粘着剤層(すなわち、発泡剤が含まれていない粘着剤による粘着剤層)(サンプル)を作製し、レオメトリック社製動的粘弾性測定装置「ARES」を用いて、サンプル厚さ:約1.5mmで、φ7.9mmパラレルプレートの治具を用い、剪断モードにて、周波数:1Hz、昇温速度:5℃/分、歪み:0.1%(23℃)、0.3%(150℃)にて測定し、23℃および150℃で得られた剪断貯蔵弾性率G´の値とした。
熱膨張性粘着剤層の弾性率は、粘着剤のベースポリマーの種類、架橋剤、添加剤などを調節することによりコントロールすることができる。
熱膨張性粘着剤層の厚さは、特に制限されず、接着力の低減性などにより適宜に選択することができ、例えば、5μm〜300μm(好ましくは20μm〜150μm)程度である。ただし、発泡剤として熱膨張性微小球が用いられている場合、熱膨張性粘着剤層の厚さは、含まれている熱膨張性微小球の最大粒径よりも厚いことが好ましい。熱膨張性粘着剤層の厚さが薄すぎると、熱膨張性微小球の凹凸により表面平滑性が損なわれ、加熱前
(未発泡状態)の接着性が低下する。また、加熱処理による熱膨張性粘着剤層の変形度が小さく、接着力が円滑に低下しにくくなる。一方、熱膨張性粘着剤層の厚さが厚すぎると、加熱処理による膨張乃至発泡後に、熱膨張性粘着剤層に凝集破壊が生じやすくなり、研削体36に糊残りが発生する場合がある。
なお、熱膨張性粘着剤層は単層、複層の何れであってもよい。
本実施形態では、熱膨張性粘着剤層には、各種添加剤(例えば、着色剤、増粘剤、増量剤、充填剤、粘着付与剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、界面活性剤、架橋剤など)が含まれていても良い。
(支持体)
支持体3bは、仮固定材3の強度母体となる薄板状部材である。支持体3bの材料としては取り扱い性や耐熱性等を考慮して適宜選択すればよく、例えばSUS等の金属材料、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン等のプラスチック材料等を用いることができる。これらの中でも、耐熱性や強度、再利用可能性等の観点から、SUSプレートが好ましい。
支持体3bの厚さは目的とする強度や取り扱い性を考慮して適宜選択することができ、好ましくは100〜5000μmであり、より好ましくは300〜2000μmである。
(仮固定材の形成方法)
仮固定材3は、支持体3b上に熱膨張性粘着剤層3aを形成することにより得られる。熱膨張性粘着剤層は、例えば、粘着剤(感圧接着剤)と、発泡剤(熱膨張性微小球など)と、必要に応じて溶媒やその他の添加剤などとを混合して、シート状の層に形成する慣用の方法を利用し形成することができる。具体的には、例えば、粘着剤、発泡剤(熱膨張性微小球など)、および必要に応じて溶媒やその他の添加剤を含む混合物を、支持体3b上に塗布する方法、適当なセパレータ(剥離紙など)上に前記混合物を塗布して熱膨張性粘着剤層を形成し、これを支持体3b上に転写(移着)する方法などにより、熱膨張性粘着剤層を形成することができる。
(熱膨張性粘着剤層の熱膨張方法)
本実施形態では、熱膨張性粘着剤層は、加熱により熱膨張させることができる。加熱処理方法としては、例えば、ホットプレート、熱風乾燥機、近赤外線ランプ、エアードライヤーなどの適宜な加熱手段を利用して行うことができる。加熱処理時の加熱温度は、熱膨張性粘着剤層中の発泡剤(熱膨張性微小球など)の発泡開始温度(熱膨張開始温度)以上であればよいが、加熱処理の条件は、発泡剤(熱膨張性微小球など)の種類等による接着面積の減少性、支持体、半導体チップを含む研削体等の耐熱性、加熱方法(熱容量、加熱手段等)などにより適宜設定できる。一般的な加熱処理条件としては、温度100℃〜250℃で、1秒間〜90秒間(ホットプレートなど)または5分間〜15分間(熱風乾燥機など)である。なお、加熱処理は使用目的に応じて適宜な段階で行うことができる。また、加熱処理時の熱源としては、赤外線ランプや加熱水を用いることができる場合もある。
(中間層)
本実施形態では、熱膨張性粘着剤層3aと支持体3bとの間に、密着力の向上や加熱後の剥離性の向上等を目的とした中間層が設けられていても良い(図示せず)。中でも、中間層としてゴム状有機弾性中間層が設けられていることが好ましい。このように、ゴム状有機弾性中間層を設けることにより、半導体チップ33を仮固定材3に接着する際に(図4A参照)、熱膨張性粘着剤層3aの表面を半導体チップ33の表面形状に良好に追従させて、接着面積を大きくすることができるとともに、仮固定材3から研削加工後の研削体36を加熱剥離させる際に、熱膨張性粘着剤層3aの加熱膨張を高度に(精度よく)コントロールし、熱膨張性粘着剤層3aを厚さ方向へ優先的に且つ均一に膨張させることができる。
なお、ゴム状有機弾性中間層は、支持体3bの片面又は両面に介在させることができる。
ゴム状有機弾性中間層は、例えば、ASTM D−2240に基づくD型シュアーD型硬度が、50以下、特に40以下の天然ゴム、合成ゴム又はゴム弾性を有する合成樹脂により形成することが好ましい。なお、ポリ塩化ビニルなどのように本質的には硬質系ポリマーであっても、可塑剤や柔軟剤等の配合剤との組み合わせによりゴム弾性が発現しうる。このような組成物も、前記ゴム状有機弾性中間層の構成材料として使用できる。
ゴム状有機弾性中間層は、例えば、前記天然ゴム、合成ゴム又はゴム弾性を有する合成樹脂などのゴム状有機弾性層形成材を含むコーティング液を基材上に塗布する方式(コーティング法)、前記ゴム状有機弾性層形成材からなるフィルム、又は予め1層以上の熱膨張性粘着剤層上に前記ゴム状有機弾性層形成材からなる層を形成した積層フィルムを基材と接着する方式(ドライラミネート法)、基材の構成材料を含む樹脂組成物と前記ゴム状有機弾性層形成材を含む樹脂組成物とを共押出しする方式(共押出し法)などの形成方法により形成することができる。
なお、ゴム状有機弾性中間層は、天然ゴムや合成ゴム又はゴム弾性を有する合成樹脂を主成分とする粘着性物質で形成されていてもよく、また、かかる成分を主体とする発泡フィルム等で形成されていてもよい。発泡は、慣用の方法、例えば、機械的な攪拌による方法、反応生成ガスを利用する方法、発泡剤を使用する方法、可溶性物質を除去する方法、スプレーによる方法、シンタクチックフォームを形成する方法、焼結法などにより行うことができる。
ゴム状有機弾性中間層等の中間層の厚さは、例えば、5μm〜300μm、好ましくは20μm〜150μm程度である。なお、中間層が、例えば、ゴム状有機弾性中間層である場合、ゴム状有機弾性中間層の厚さが薄すぎると、加熱発泡後の3次元的構造変化を形成することができず、剥離性が悪化する場合がある。
ゴム状有機弾性中間層等の中間層は単層であってもよく、2以上の層で構成されていてもよい。
なお、中間層には、仮固定材の作用効果を損なわない範囲で、各種添加剤(例えば、着色剤、増粘剤、増量剤、充填剤、粘着付与剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、界面活性剤、架橋剤など)が含まれていても良い。
(半導体チップ配置工程)
半導体チップ配置工程では、上記仮固定材3上に複数の半導体チップ33を配置する(図4A参照)。半導体チップ33の配置には、フリップチップボンダーやダイボンダーなどの公知の装置を用いることができる。
半導体チップ33の配置のレイアウトや配置数は、仮固定材3の形状やサイズ、目的とするパッケージの生産数などに応じて適宜設定することができ、例えば、複数行で、かつ複数列のマトリックス状に整列させて配置することができる。
(封止工程)
封止工程では、複数の半導体チップ33を覆うように熱硬化性樹脂シート31を仮固定材3上へ積層して樹脂封止する(図4B参照)。熱硬化性樹脂シート31の仮固定材3上への積層方法は、第1実施形態と同様の条件を採用することができる。
(封止体形成工程)
封止体形成工程では、上記熱硬化性樹脂シート31に熱硬化処理を施して封止体35を形成する(図4B参照)。熱硬化性樹脂シート31の熱硬化処理の条件は、第1実施形態と同様の条件を採用することができる。
(研削工程)
研削工程では、上記封止体35の表面を研削して研削体36を形成する(図4C参照)。研削の際、図4Cに示すように半導体チップ33が露出するように研削する。研削は公知の研削装置を用いて行えばよい。
(熱膨張性粘着剤層剥離工程)
熱膨張性粘着剤層剥離工程では、仮固定材3を加熱して熱膨張性粘着剤層3aを熱膨張させることにより、熱膨張性粘着剤層3aと研削体36との間で剥離を行う(図4D参照)。熱膨張性粘着剤層3aを加熱して熱膨張させその粘着力を低下させることで、熱膨張性粘着剤層3aと研削体36との界面での剥離を容易に行うことができる。熱膨張の条件としては、上述の「熱膨張性粘着剤層の熱膨張方法」の欄の条件を好適に採用することができる。
本工程では、半導体チップ33が露出した状態で、再配線形成工程に先だってプラズマ処理などにより研削体36の表面をクリーニングしてもよい。
(再配線形成工程)
本実施形態ではさらに再配線形成工程を含むことが好ましい。再配線形成工程では、上記熱膨張性粘着剤層3aの剥離後、上記露出した半導体チップ33と接続する再配線39を研削体36上に形成する(図4E参照)。
再配線の形成方法としては、例えば、露出している半導体チップ33上へ真空成膜法などの公知の方法を利用して金属シード層を形成し、セミアディティブ法などの公知の方法により、再配線39を形成することができる。
かかる後に、再配線39及び研削体36上へポリイミドやPBOなどの絶縁層を形成してもよい。
(バンプ形成工程)
次いで、形成した再配線39上にバンプ37を形成するバンピング加工を行ってもよい
(図4F参照)。バンピング加工は、半田ボールや半田メッキなど公知の方法で行うことができる。バンプ37の材質は、第1実施形態と同様の材質を好適に用いることができる。
(ダイシング工程)
最後に、半導体チップ33、熱硬化性樹脂シート31及び再配線39などの要素からなる積層体のダイシングを行う(図4G参照)。これにより、チップ領域の外側に配線を引き出した電子部品モジュール38を得ることができる。ダイシング方法は、第1実施形態と同様の方法を採用することができる。
以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている材料や配合量等は、特に限定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、部とあるのは、重量部を意味する。
[実施例1]
(熱硬化性樹脂シートの作製)
以下の成分をミキサーにてブレンドし、2軸混練機により120℃で2分間溶融混練し、続いてTダイから押出しすることにより、厚さ500μmの押出成形物を作製した。この押出成形物を平面視投影面積が17663mmで、平面視形状が円状となるようにカットし、熱硬化性樹脂シートAを得た。
エポキシ樹脂:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(新日鐵化学(株)製、YSLV−80XY(エポキン当量200g/eq.軟化点80℃)) 286部
フェノール樹脂:ビフェニルアラルキル骨格を有するフェノール樹脂(明和化成社製、MEH−7851−SS(水酸基当量203g/eq.、軟化点67℃))
303部
硬化促進剤:硬化触媒としてのイミダゾール系触媒(四国化成工業(株)製、2PHZ−PW) 6部
無機充填剤:球状溶融シリカ粉末(電気化学工業社製、FB−9454、平均粒子径20μm) 3695部
シランカップリング剤:エポキシ基含有シランカップリング剤(信越化学工業(株)製、KBM−403) 5部
カーボンブラック(三菱化学(株)製、#20) 5部
[実施例2]
(熱硬化性樹脂シートの作製)
以下の成分をミキサーにてブレンドし、2軸混練機により120℃で2分間溶融混練し、続いてTダイから押出しすることにより、厚さ500μmの押出成形物を作製した。この押出成形物を平面視投影面積が17663mmで、平面視形状が円状となるようにカットし、熱硬化性樹脂シートBを得た。
エポキシ樹脂:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(新日鐵化学(株)製、YSLV−80XY(エポキン当量200g/eq.軟化点80℃)) 169部
フェノール樹脂:ビフェニルアラルキル骨格を有するフェノール樹脂(明和化成社製、MEH−7851−SS(水酸基当量203g/eq.、軟化点67℃))
179部
硬化促進剤:硬化触媒としてのイミダゾール系触媒(四国化成工業(株)製、2PHZ−PW) 6部
エラストマー:スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体((株)カネカ製、SIBSTAR 072T) 152部
無機充填剤:球状溶融シリカ粉末(電気化学工業社製、FB−9454、平均粒子径20μm) 4400部
シランカップリング剤:エポキシ基含有シランカップリング剤(信越化学工業(株)製、KBM−403) 5部
カーボンブラック(三菱化学(株)製、#20) 5部
難燃剤:ホスファゼン化合物((株)伏見製薬所製、FP−100) 89部
(熱硬化前の熱硬化性樹脂シートの弾性率の測定)
作製した熱硬化前の熱硬化性樹脂シート(サンプル)について、TAインスツルメント社製の動的粘弾性測定装置「ARES」を用いて、サンプルを重ねて厚さ:約1.5mmで、φ8mmパラレルプレートの治具を用い、剪断モードにて、周波数:1Hz、昇温速度:10℃/分、歪み:5%(90℃〜130℃)にて測定し、90℃〜130℃の範囲で得られた剪断貯蔵弾性率G´の最小値及び最大値を求めた。結果を表1に示す。
(半導体パッケージの作製)
以下の仕様の半導体チップを下記ボンディング条件にてBT基板に実装した半導体チップ実装基板を作製した。
<半導体チップ>
半導体チップサイズ:7.3mm□(厚さ400μm)
バンプ材質:Cu 30μm、Sn−Ag 15μm厚み
バンプ数:544バンプ
バンプピッチ:50μm
チップ数:16個(4個×4個)
<ボンディング条件>
装置:パナソニック電工(株)製
ボンディング条件:150℃、49N、10sec
得られた半導体チップ実装基板上に、以下に示す加熱加圧条件下、熱硬化性樹脂シートA〜Bのそれぞれを真空プレスにより貼付けた。このときの熱硬化性樹脂シートに対する半導体チップの面積占有率は55%であった。
<貼り付け条件>
温度:90℃
加圧力:0.5MPa
真空度:2000Pa
プレス時間:3分
大気圧に開放した後、熱風乾燥機中、180℃、1時間の条件で熱硬化性樹脂シートを熱硬化させ、封止体を得た。次いで、切削装置((株)DISCO製、サーフェスプレーナー「DFS8910」)を用いた研削により、封止体を半導体チップ共々厚さ150μmまで薄化することで、半導体パッケージを作製した。
(半導体パッケージの封止樹脂の断面評価)
電子顕微鏡(KEYENCE社製、商品名「デジタルマイクロスコープ」、200倍)により、半導体パッケージの封止樹脂の断面における無機充填剤の偏在の有無を観察し、無機充填剤の偏在が認められなかった場合を「○」、認められた場合を「×」として評価した。
表1からも明らかなように、実施例1及び2では、熱硬化性樹脂シートにより作製した半導体パッケージでは無機充填剤の偏在が認められず、高品質の半導体パッケージを作製可能であることが分かる。
11、21、31 熱硬化性樹脂シート
11a 支持体
13、33 半導体チップ
15、25、35 封止体
16、26、36 研削体
18、28、38 電子モジュール
29 半導体ウェハ

Claims (9)

  1. 無機充填剤、軟化点が50〜130℃であるエポキシ樹脂及びフェノール樹脂を含み、かつ液状のエポキシ樹脂を含まず、平面視投影面積が17663mm以上であり、
    熱硬化前の弾性率が90〜130℃の温度範囲において2.5×10Pa以上3×10Pa以下であるBステージ状態の熱硬化性樹脂シート。
  2. 前記無機充填剤の平均粒径が54μm以下である請求項1に記載の熱硬化性樹脂シート。
  3. 前記無機充填剤の含有量が70重量%以上95重量%以下である請求項1又は2に記載の熱硬化性樹脂シート。
  4. エラストマーを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂シート。
  5. 請求項1〜4に記載の熱硬化性樹脂シートの長尺体がロール状に巻き取られた熱硬化性樹脂シート巻回体。
  6. 電子部品パッケージの製造方法であって、
    一又は複数の電子部品を覆うように請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂シートを該電子部品上に積層する積層工程、及び
    前記熱硬化性樹脂シートを熱硬化させて封止体を形成する封止体形成工程
    を含み、
    前記熱硬化性樹脂シートの平面視投影面積に占める前記電子部品の平面視投影面積の割合が50%以上である電子部品パッケージの製造方法。
  7. 前記積層工程を熱プレス加工により行う請求項6に記載の電子部品パッケージの製造方法。
  8. 前記封止体をダイシングして電子部品モジュールを形成するダイシング工程をさらに含む請求項6又は7に記載の電子部品パッケージの製造方法。
  9. 前記電子部品が、半導体チップ又は半導体ウェハである請求項6〜8のいずれか1項に記載の電子部品パッケージの製造方法。
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