JP7243186B2 - 封止用樹脂組成物、中空パッケージおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
基板と、
前記基板に搭載された、半導体素子、MEMSおよび電子部品からなる群から選択される1種以上の素子と、
前記基板の上部に前記素子の外周を取り囲むように設けられた隔壁と、
前記隔壁の上面に接して設けられるとともに前記素子の上部を覆う天板と、
を備え、
前記基板、前記隔壁および前記天板で覆われた一つ以上の閉じられた中空部が設けられている中空パッケージの前記基板、前記隔壁および前記天板の封止に用いられる封止用樹脂組成物であって、
(A)エポキシ樹脂、および
(B)無機充填材
を含み、
以下の条件1により測定される当該封止用樹脂組成物のゲルタイムが、60秒以上120秒以下である、封止用樹脂組成物が提供される。
(条件1)キュラストメーターを用いて、金型温度175℃にて当該封止用樹脂組成物の硬化トルクを経時的に測定した際の最大トルク値をTとしたとき、測定を開始してから、前記硬化トルクの値が0.1Tに到達するまでの所要時間を前記ゲルタイムとする。
以下の工程1および工程2:
(工程1)基板上に、少なくとも1種の有機材料により構成された隔壁と天板とを形成することで、一つ以上の閉じられた中空部を設ける工程
(工程2)請求項1乃至3いずれか1項に記載の封止用樹脂組成物を0.1MPa以上、5.0MPa未満の低圧で圧縮成形し、前記基板、前記隔壁および前記天板を樹脂封止する工程
を含む、中空パッケージの製造方法であって、
前記工程1が、半導体素子、MEMSおよび電子部品からなる群から選択される1種以上の素子が前記中空部内に配置されるように前記素子を前記基板上に搭載する工程を含む、中空パッケージの製造方法が提供される。
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、中空パッケージの基板、隔壁および天板の封止に用いられるものであり、以下の成分(A)および(B)を含む。
(A)エポキシ樹脂
(B)無機充填材
上記中空パッケージは、基板と、基板に搭載された、半導体素子、MEMSおよび電子部品からなる群から選択される1種以上の素子と、基板の上部に素子の外周を取り囲むように設けられた隔壁と、隔壁の上面に接して設けられるとともに素子の上部を覆う天板と、を備える。また、中空パッケージには、基板、隔壁および天板で覆われた一つ以上の閉じられた中空部が設けられている。
そして、以下の条件1により測定される封止用樹脂組成物のゲルタイムが、60秒以上120秒以下である。
(条件1)キュラストメーターを用いて、金型温度175℃にて封止用樹脂組成物の硬化トルクを経時的に測定した際の最大トルク値をTとしたとき、測定を開始してから、硬化トルクの値が0.1Tに到達するまでの所要時間をゲルタイムとする。
成分(A)のエポキシ樹脂は、具体的には、分子内にエポキシ基を2つ含むエポキシ樹脂および分子内にエポキシ基を3つ以上含むエポキシ樹脂からなる群から選択される1種または2種以上を含む。
封止用樹脂組成物の充填特性を向上する観点、および、中空パッケージの耐成形性を向上する観点から、成分(A)は、好ましくはビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂;トリフェニルメタン型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂;およびビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂からなる群から選択される1種または2種以上を含み、より好ましくはビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂およびビスフェノールA型エポキシ樹脂からなる群から選択される1種または2種以上を含む。
中空パッケージ103の耐成形性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物中の成分(A)の含有量は、封止用樹脂組成物全体を100質量%としたとき、好ましくは40質量%以下であり、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは15質量%以下、さらにより好ましくは10質量%以下である。
成分(B)の無機充填材としては、一般的に封止用樹脂組成物に使用されているものを用いることができる。無機充填材の具体例として、溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ;アルミナ;タルク;酸化チタン;窒化珪素;窒化アルミニウムが挙げられる。これらの無機充填材は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、汎用性に優れている観点から、無機充填材がシリカを含むことが好ましく、溶融シリカを用いることがより好ましい。
また、封止用樹脂組成物の成形時における流動性や充填性をより効果的に向上させる観点から、封止用樹脂組成物中の無機充填材全体の含有量は、封止用樹脂組成物全体を100質量%としたとき、好ましくは95質量%以下であり、より好ましくは93質量%以下、さらに好ましくは90質量%以下である。
たとえば、封止用樹脂組成物は、硬化剤をさらに含んでもよい。
硬化剤は、たとえば重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、および縮合型の硬化剤の3タイプに大別することができ、これらの1種または2種以上を用いることができる。
また、封止用樹脂組成物の硬化物を封止材とする半導体装置について、耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させる観点から、封止用樹脂組成物中の硬化剤の含有量は、封止用樹脂組成物全体を100質量%としたとき、好ましくは25質量%以下であり、より好ましくは15質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。
このうち、カップリング剤は、たとえば、エポキシシラン、メルカプトシラン、2級アミノシラン等のアミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン、メタクリルシラン等の各種シラン化合物、チタン化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム/ジルコニウム化合物等の公知のカップリング剤から選択される1種類または2種類以上を含むことができる。
硬化促進剤は、たとえば、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物;1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7、ベンジルジメチルアミン、2-メチルイミダゾール等が例示されるアミジンや3級アミン、上記アミジンやアミンの4級塩等の窒素原子含有化合物から選択される1種類または2種類以上を含むことができる。これらの中でも、硬化性を向上させる観点からはリン原子含有化合物を含むことがより好ましい。また、成形性と硬化性のバランスを向上させる観点からは、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等の潜伏性を有するものを含むことがより好ましい。
流動性付与剤の具体例として、2,3-ジヒドロキシナフタレンが挙げられる。
離型剤は、たとえばカルナバワックス等の天然ワックス、モンタン酸エステルワックス等の合成ワックス、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸およびその金属塩類、ならびにパラフィンから選択される1種類または2種類以上を含むことができる。
イオン捕捉剤の具体例として、ハイドロタルサイトが挙げられる。
低応力成分の具体例として、シリコーンオイル、シリコーンゴムが挙げられる。
難燃剤の具体例として、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスファゼンが挙げられる。
着色剤の具体例として、カーボンブラック、ベンガラが挙げられる。
酸化防止剤の具体例として、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、チオエーテル化合物が挙げられる。
また、同様の観点から、封止用樹脂組成物の上記ゲルタイムは、120秒以下であり、好ましくは110秒以下、より好ましくは100秒以下である。
(条件1)キュラストメーターを用いて、金型温度175℃にて封止用樹脂組成物の硬化トルクを経時的に測定した際の最大トルク値をTとしたとき、測定を開始してから、硬化トルクの値が0.1Tに到達するまでの所要時間をゲルタイムとする。
また、同様の観点から、封止用樹脂組成物の上記スパイラルフロー長は、好ましくは220cm以下であり、より好ましくは215cm以下、さらに好ましくは210cm以下である。
(条件2)ANSI/ASTM D 3123-72に準じたスパイラルフロー測定用金型に、金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、保圧時間120秒の条件で封止用樹脂組成物を注入して測定した流動長をスパイラルフロー長とする。
また、硬化物のTgの上限に制限はないが、硬化物の靭性を向上する観点から、好ましくは200℃以下であり、より好ましくは180℃以下、さらに好ましくは160℃以下である。
ここで、硬化物のガラス転移温度は、熱機械分析(Thermal Mechanical Analysis:TMA)装置(セイコーインスツル社製、TMA100)を用いて測定温度範囲0℃~320℃、昇温速度5℃/分の条件で測定される。
本実施形態において、封止用樹脂組成物は、たとえば、上述した各成分を、公知の手段で混合し、さらにロール、ニーダーまたは押出機等の混練機で溶融混練し、冷却した後に粉砕する方法により得ることができる。また得られた封止用樹脂組成物について、適宜分散度や流動性等を調整してもよい。
そして、本実施形態においては、封止用樹脂組成物に含まれる成分、配合および製造条件を調整することにより、ゲルタイムが上述した特定の範囲にある封止用樹脂組成物を得ることができる。
次に、中空パッケージおよびこれを備える構造体について説明する。本実施形態において、中空パッケージは、上述した本実施形態における封止用樹脂組成物の硬化物により、基板、隔壁および天板を封止してなる。
また、本実施形態において、構造体は、基板上に搭載された中空パッケージを有する。構造体は、基板上に中空パッケージのみが搭載されたものであってもよいし、中空パッケージと中空部を有しない素子とが混載されていてもよい。また、構造体が複数のパッケージを含むとき、複数のパッケージは後工程で個片化されてもよい。
中空パッケージ103およびパッケージ105はいずれも封止材107により封止されている。封止材107は、前述した本実施形態における封止用樹脂組成物の硬化物からなる。図1においては、封止材107は、基板101の素子搭載面全面にわたって設けられている。
以下、中空パッケージ103およびパッケージ105をそれぞれ説明する。
中空パッケージ103は、天板115の上部に設けられたバンプ119により基板101にフリップチップ接続されている。また、バンプ119と基板101上の導電体とを接続する配線(不図示)が、天板115の上面および側面、隔壁113の側面ならびに基板101の上面にわたって設けられていてもよい。
隔壁113の厚さは、素子111の周囲に中空部117を確保する観点から、好ましくは5μm以上であり、より好ましくは7μm以上である。また、中空パッケージ103の薄型化の観点から、隔壁113の厚さは、好ましくは30μm以下であり、より好ましくは20μm以下である。
隔壁113の幅は、耐成形性を向上する観点から、好ましくは5μm以上であり、より好ましくは20μm以上である。また、中空パッケージ103の小型化の観点から、隔壁113の幅は、好ましくは200μm以下であり、より好ましくは100μm以下である。
ここで、隔壁113の厚さは、基板109に垂直方向の隔壁113の長さをいい、隔壁113の幅は、基板109の面内方向の隔壁113の長さをいう。
ここで、天板115の厚さは、基板109に垂直方向の天板115の長さをいう。
中空部117の断面形状として、たとえば矩形が挙げられる。また、中空部117の平面形状として、たとえば正方形、矩形、多角形、円形、楕円形、またはそれらが結合した形状が挙げられる。
隔壁113および天板115の少なくとも一方が有機材料であるとき、かかる有機材料は、隔壁113および天板115を簡便な工程で安定的に形成する観点から、好ましくは感光性ドライフィルムレジストであり、より好ましくはネガ型感光性ドライフィルムレジストであり、さらに好ましくは光酸発生剤とエポキシ樹脂とを含有するネガ型感光性ドライフィルムレジストである。
また、同様の観点から、隔壁113および天板115は、好ましくは感光性樹脂組成物の硬化物により構成される。以下、感光性樹脂組成物の構成を具体的に説明する。
隔壁113または天板115の形成に用いられる感光性樹脂組成物として、ポリイミド、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、ポリベンゾオキサゾール、マレイミド、アクリレート樹脂、フェノール樹脂またはエポキシ樹脂等を主成分とする各種感光性樹脂組成物が使用可能であるが、たとえば国際公開第2012/008472号に記載のものを用いることができる。このとき、感光性樹脂組成物は、好ましくは光酸発生剤およびエポキシ樹脂を含む。
ここで、エポキシ当量は、JIS K7236に準拠した方法で測定される。
ここで、軟化点は、JIS K7234に準拠した方法で測定される。
また、硬化物の耐薬品性、プラズマ耐性および透明性が高く、さらに硬化物が低吸湿であるという点から、好ましいエポキシ樹脂の具体例として、エピコート157(三菱化学社製、エポキシ当量180~250g/eq.、軟化点80~90℃)、EPON SU-8(商品名、レゾリューション・パフォーマンス・プロダクツ社製、エポキシ当量195~230g/eq.、軟化点80~90℃)等のビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂;
NC-3000(商品名、日本化薬社製、エポキシ当量270~300g/eq.、軟化点55~75℃)等のビフェニル-フェノールノボラック型エポキシ樹脂;
NER-7604およびNER-7403(いずれも商品名、アルコール性水酸基の一部がエポキシ化されたビスフェノールF型エポキシ樹脂、日本化薬社製、エポキシ当量200~500g/eq.、軟化点55~75℃)、NER-1302およびNER-7516(いずれも商品名、アルコール性水酸基の一部がエポキシ化されたビスフェノールA型エポキシ樹脂、日本化薬社製、エポキシ当量200~500g/eq.、軟化点55~75℃)等のアルコール性水酸基の一部がエポキシ化されたビスフェノールA型もしくはF型エポキシ樹脂;
EOCN-1020(商品名、日本化薬社製、エポキシ当量190~210g/eq.、軟化点55~85℃)等のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂;
NC-6300(商品名、日本化薬社製、エポキシ当量230~235g/eq.、軟化点70~72℃)等の多官能エポキシ樹脂;
特開平10-97070号公報に製法が記載されたポリカルボン酸エポキシ樹脂(エポキシ当量は通常300~900g/eq.)等の、1分子中に少なくとも2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂と、1分子中に少なくとも1個以上の水酸基および1個のカルボキシル基を有する化合物との反応物に、多塩基酸無水物を反応させることにより得られるエポキシ樹脂;
EPPN-201(商品名、日本化薬社製、エポキシ当量180~200g/eq.、軟化点65~78℃)等のトリスフェノールメタン型エポキシ樹脂;
EPPN-501H(商品名、日本化薬社製、エポキシ当量162~172g/eq.、軟化点51~57℃)、EPPN-501HY(商品名、日本化薬社製、エポキシ当量163~175g/eq.、軟化点57~63℃)、EPPN-502H(商品名、日本化薬社製、エポキシ当量158~178g/eq.、軟化点60~72℃)等のトリフェニルメタン型エポキシ樹脂;
EHPE3150(商品名、ダイセル化学工業社製、エポキシ当量170~190g/eq.、軟化点70~85℃)等の脂環式エポキシ樹脂;
XD-1000(商品名、日本化薬社製、エポキシ当量245~260g/eq.、軟化点68~78℃)等のジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂;ならびに
特開2007-291263号公報に記載の方法により得られる共縮合物であるエポキシ樹脂(エポキシ当量は、通常400~900g/eq.)が挙げられる。
感光性樹脂組成物が反応性エポキシモノマーを含むことにより、パターンの性能を改良することができる。反応性エポキシモノマーの具体例として、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ジメチロールプロパンジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル(ADEKA製、ED506)、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(ADEKA製、ED505)、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(低塩素タイプ、ナガセケムテックス社製、EX321L)、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル等が挙げられ、好ましくはこれらのうち低塩素製造法または精製工程を経た低塩素タイプのものである。
反応性エポキシモノマーの含有量は、光酸発生剤、エポキシ樹脂および適宜反応性エポキシモノマーの合計をレジストの固形分とした場合、マスクスティッキングを抑制する観点から、上記固形分中に好ましくは10質量%以下であり、より好ましくは7質量%以下である。
尚、本明細書における反応性エポキシモノマーとは、GPCの測定結果に基づいて、ポリスチレン換算で算出した重量平均分子量が1,000以下の室温で液状のエポキシ化合物を意味する。
溶剤の含有量は、主成分の溶解性や成分の揮発性、組成物の液粘度等を適正に保持する観点から、感光性樹脂組成物全体に対して好ましくは10質量%以上であり、また、好ましくは95質量%以下であり、より好ましくは90質量%以下である。
密着性付与剤の含有量は、硬化膜の物性低下を抑制する観点から、感光性樹脂組成物全体に対して好ましくは15質量%以下であり、より好ましくは5質量%以下である。
増感剤の具体例として、2,4-ジエチルチオキサントン等のチオキサントン類、9,10-ジメトキシ-2-エチルアントラセン等の9位と10位にC1~C4アルコキシ基を有するアントラセン化合物(9,10-ジアルコキシアントラセン誘導体)が挙げられる。9,10-ジアルコキシアントラセン誘導体は、さらに置換基を有していてもよい。
増感剤は、より好ましくは2,4-ジエチルチオキサントンおよび9,10-ジメトキシ-2-エチルアントラセンである。
増感剤は少量でも効果が発揮されることから、その含有量は、光酸発生剤に対してたとえば0質量%超であり、また、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは20質量%以下である。
イオン捕捉剤の配合量は、光酸発生剤およびエポキシ樹脂および適宜反応性エポキシモノマーの合計をレジストの固形分とした場合、かかる固形分に対してたとえば0質量%超であり、また、好ましくは10質量%以下である。
熱可塑性樹脂としては、たとえばポリエーテルスルホン、ポリスチレン、ポリカーボネートが挙げられる。
着色剤としては、たとえばフタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、アイオジン・グリーン、クリスタルバイオレット、酸化チタン、カーボンブラック、ナフタレンブラックが挙げられる。
増粘剤としては、たとえばオルベン、ベントン、モンモリロナイトが挙げられる。
消泡剤としては、たとえばシリコーン系、フッ素系および高分子系等の消泡剤が挙げられる。
これらの添加剤の配合量は、使用目的に応じ適宜することができるが、感光性樹脂組成物全体に対して、たとえばそれぞれ0.1質量%以上であり、また、30質量%以下である。
無機充填材の配合比率は、たとえば感光性樹脂組成物中0質量%超であり、また、たとえば60質量%以下である。
本実施形態において、感光性樹脂組成物は、たとえば所定の配合量の原料成分を、通常の方法で混合、攪拌することにより得られ、必要に応じてディゾルバー、ホモジナイザー、3本ロールミルなどの分散機を用いて分散、混合してもよい。また、混合後、さらにメッシュ、メンブレンフィルターなどを用いてろ過してもよい。
また、感光性樹脂組成物は好ましくはドライフィルムレジストである。ドライフィルムレジストは、ベースフィルム上に、ロールコーター、ダイコーター、ナイフコーター、バーコーター、グラビアコーター等を用いて感光性樹脂組成物を塗布した後、たとえば45℃以上100℃以下に設定した乾燥炉で乾燥し、所定量の溶剤を除去して得られる。また、レジスト上に適宜カバーフィルム等を積層してもよい。レジストの基材となるベースフィルムおよびカバーフィルムの具体例として、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、TAC、ポリイミド等のフィルムが挙げられる。これらフィルムはシリコーン系離型処理剤や非シリコーン系離型処理剤等により離型処理されていてもよい。
(工程1)基板109上に、少なくとも1種の有機材料により構成された隔壁113と天板115とを形成することで、一つ以上の閉じられた中空部117を設ける工程
(工程2)前述した本実施形態における封止用樹脂組成物を0.1MPa以上、5.0MPa未満の低圧で圧縮成形し、基板109、隔壁113および天板115を樹脂封止する工程
以下、図2(a)~図2(d)を参照してさらに具体的に説明する。図2(a)~図2(d)は、構造体100の製造工程を示す断面図である。
次に、図2(b)に示したように、基板109の素子搭載面に、素子111の外周を取り囲む隔壁113を素子111から離隔して形成し、隔壁113上に隔壁113の上部を覆う天板115を形成するとともに、中空部117を設ける。但し、図3(a)~図3(e)を参照して後述するように、場合によっては隔壁形成後に素子111を搭載し、最後に天板115を形成することもあり得る。
具体的には、液状の感光性樹脂組成物を使用する場合、たとえばスピンコーター等を用いて、素子111が設けられた基板109上に感光性樹脂組成物をたとえば0.1μm以上1000μm以下の厚さで塗布し、たとえば60℃以上130℃以下で5分間以上60分間以下の時間熱処理して溶剤を除去し、感光性樹脂組成物層を形成する。その後、隔壁113の平面形状に応じたパターンを有するマスクを載置して、紫外線を照射し、たとえば50℃以上130℃以下で1分間以上50分間以下の加熱処理をおこなう。その後、未露光部分を、現像液を用い、たとえば15℃以上50℃以下で1分間以上180分間以下現像してパターンを形成する。
これをたとえば130℃以上200℃以下の温度で加熱処理して、永久保護膜が得られる。現像液としては、たとえばγ-ブチロラクトン、トリエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の有機溶剤、あるいは、これらの有機溶剤と水の混合液等を用いることができる。現像にはパドル型、スプレー型、シャワー型等の現像装置を用いてもよく、適宜超音波照射をおこなってもよい。
天板115についても、隔壁113の形成後、上述の方法に準じて形成することができる。
天板115については隔壁113の形成後、上述のドライフィルムレジストを使用する場合の方法に準じて形成することができる。
フィルム状の感光性樹脂組成物(ドライフィルムレジスト)を用いることにより、基板109への塗布、および乾燥の工程を省略することができるため、隔壁113および天板115の製造工程を簡素化することができる。
同様の観点から、圧縮成形における成形圧力は、好ましくは0.1MPa以上であり、より好ましくは0.5MPa以上であり、また、好ましくは5.0MPa未満であり、より好ましくは3.0MPa以下、さらに好ましくは2.0MPa以下、さらにより好ましくは1.0MPa以下である。
次いで、隔壁113上に隔壁113の上部を覆う天板115を形成するとともに、中空部117を設ける(図3(c))。
これらの各工程は、たとえば、図2(a)および図2(b)を参照して前述した工程に準じておこなうことができる。
以下、参考形態の例を付記する。
1. 基板と、
前記基板に搭載された、半導体素子、MEMSおよび電子部品からなる群から選択される1種以上の素子と、
前記基板の上部に前記素子の外周を取り囲むように設けられた隔壁と、
前記隔壁の上面に接して設けられるとともに前記素子の上部を覆う天板と、
を備え、
前記基板、前記隔壁および前記天板で覆われた一つ以上の閉じられた中空部が設けられている中空パッケージの前記基板、前記隔壁および前記天板の封止に用いられる封止用樹脂組成物であって、
(A)エポキシ樹脂、および
(B)無機充填材
を含み、
以下の条件1により測定される当該封止用樹脂組成物のゲルタイムが、60秒以上120秒以下である、封止用樹脂組成物。
(条件1)キュラストメーターを用いて、金型温度175℃にて当該封止用樹脂組成物の硬化トルクを経時的に測定した際の最大トルク値をTとしたとき、測定を開始してから、前記硬化トルクの値が0.1Tに到達するまでの所要時間を前記ゲルタイムとする。
2. 以下の条件2により測定される当該封止用樹脂組成物のスパイラルフロー長が、100cm以上220cm以下である、1.に記載の封止用樹脂組成物。
(条件2)ANSI/ASTM D 3123-72に準じたスパイラルフロー測定用金型に、金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、保圧時間120秒の条件で当該封止用樹脂組成物を注入して測定した流動長を前記スパイラルフロー長とする。
3. 前記成分(A)が、分子内にエポキシ基を2つ含むエポキシ樹脂および分子内にエポキシ基を3つ以上含むエポキシ樹脂からなる群から選択される1種または2種以上を含むエポキシ樹脂を含む、1.または2.に記載の封止用樹脂組成物。
4. 1.乃至3.いずれか1つに記載の封止用樹脂組成物の硬化物により前記基板、前記隔壁および前記天板を封止してなる、中空パッケージ。
5. 前記天板および前記隔壁がいずれも有機材料により構成されており、
前記天板の厚さが10μm以上50μm以下であり、
前記隔壁の厚さが5μm以上30μm以下であり、前記隔壁の幅が5μm以上200μm以下であり、
前記基板の素子搭載面に垂直な断面における前記中空部の最長幅が60μm以上1000μm以下である、4.に記載の中空パッケージ。
6. 以下の工程1および工程2:
(工程1)基板上に、少なくとも1種の有機材料により構成された隔壁と天板とを形成することで、一つ以上の閉じられた中空部を設ける工程
(工程2)1.乃至3.いずれか1つに記載の封止用樹脂組成物を0.1MPa以上、5.0MPa未満の低圧で圧縮成形し、前記基板、前記隔壁および前記天板を樹脂封止する工程
を含む、中空パッケージの製造方法であって、
前記工程1が、半導体素子、MEMSおよび電子部品からなる群から選択される1種以上の素子が前記中空部内に配置されるように前記素子を前記基板上に搭載する工程を含む、中空パッケージの製造方法。
7. 前記有機材料が、感光性ドライフィルムレジストである、6.に記載の中空パッケージの製造方法。
8. 前記有機材料が、ネガ型感光性ドライフィルムレジストである、7.に記載の中空パッケージの製造方法。
9. 前記有機材料が、光酸発生剤とエポキシ化合物とを含有するネガ型感光性ドライフィルムレジストである、8.に記載の中空パッケージの製造方法。
表1に示す配合で各例の封止用樹脂組成物を調製した。そして、得られた組成物の硬化物により素子を封止したときの充填特性を評価するとともに、実施例における中空部の耐成形性を評価した。
(エポキシ樹脂)
エポキシ樹脂1:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬社製、NC3000L)及びビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャバンエポキシレジン社製、jER(登録商標)YL6810)の混合樹脂
エポキシ樹脂2:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬社製、NC3000L)
(硬化剤)
硬化剤1:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型樹脂(明和化成社製、MEH-7851SS)
(触媒)
触媒1:テトラフェニルホスホニウムビス(ナフタレン-2,3-ジオキシ)フェニルシリケート及びテトラフェニルホスホニウム-4,4'-スルフォニルジフェノラート
(無機充填材)
無機充填材1:溶融球状シリカ(マイクロン社製、TS-6021)目開き20μmの篩を通過した画分:100質量%
表1に記載の配合に基づき、2軸型混練押出機を用いて110℃、7分の条件で各例の原材料を混練した。得られた混練物を、脱気、冷却を行った後に粉砕機で粉砕し、粒状の封止用樹脂組成物を得た。
(ゲルタイム)
キュラストメーター(オリエンテック社製、JSRキュラストメーターIVPS型)を用い、金型温度175℃にて樹脂組成物の硬化トルクを経時的に測定した。得られた測定結果から、該測定結果における最大トルク値をTとしたとき、測定を開始してから、硬化トルクの値が0.1Tに到達するまでの所要時間(秒)をゲルタイムとして算出した。
低圧トランスファー成形機(コータキ精機社製、KTS-15)を用いて、ANSI/ASTM D 3123-72に準じたスパイラルフロー測定用金型に、金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、保圧時間120秒の条件にて樹脂組成物を注入し、流動長(cm)を測定した。スパイラルフローは、流動性のパラメータであり、数値が大きい方が、流動性が良好である。
圧縮成形機(TOWA社製、PMC1040)を用いて、金型に、金型温度175℃、成形圧力9.8MPa、硬化時間300秒の条件で、各例で得られた封止用樹脂組成物を圧縮成形することにより硬化物を得た。この硬化物は、長さ10mm、幅4mm、厚さ4mmであった。
次いで、得られた硬化物を175℃、4時間で後硬化した後、熱機械分析装置(セイコー電子工業社製、TMA100)を用いて、測定温度範囲0℃~320℃、昇温速度5℃/分の条件下で測定をおこない、Tgを算出した。
(充填特性)
基板(銅回路を備えるプリント配線基板)上に、厚さ100μm、5mm×5mm各の半導体素子をバンプでフリップチップ接続した。バンプの材料はCu、バンプ高さ50μm、バンプ径90μm、バンプ間のピッチは90μmとした。1つの基板上に、上記半導体素子を6つ接着し、半導体素子を搭載した面が下向きになるようにして、基板固定手段により上型に固定した。次いで、各例の封止用樹脂組成物からなる樹脂粒状体を下型キャビティ内に供給したのち、キャビティ内を減圧にしながら、圧縮成形機(TOWA社製)によりパネル成形し、成形品を得た。この際の成形条件は、金型温度150℃または175℃、成形圧力1.0MPaまたは2.0MPa、硬化時間300秒とした。
得られた成形品を個片化せず、そのまま、keyence社製マイクロスコープ用いて充填性を評価した。6つの半導体素子について、バンプ間の領域において未充填、ボイド等の充填不良の有無を確認し、6つの素子数のうち充填不良が生じた素子の数を充填不良発生率(%)とした。
中空部が設けられた構造体を実施例1の封止用樹脂組成物で封止した際の中空部の耐成形性を評価した。
次に、隔壁が形成されたウェハ上に、感光性ドライフィルムレジストのカバーフィルムを剥離して、ロール温度40℃、エアー圧力0.1MPa、速度1.0m/minで所定の回数ラミネートし、所定の厚さの感光性樹脂組成物層を得た。そして、隔壁の形成方法に準じてパターン露光、露光後ベーク、現像処理およびハードベークをおこない、隣接する隔壁間の上部を覆う樹脂パターンを所定の幅および厚さで形成し、これを天板とした。
隔壁および天板のサイズを以下に示す。
隔壁の厚さ(空隙の高さ):20μm
隔壁の間隔(空隙の幅):10~500μm(10μm毎に作製)
隔壁の幅:30μm
天板の厚さ:20μm、30μmまたは45μm
天板の幅:上記隔壁の間隔それぞれに両隔壁の幅の和(60μm)を加えたもの。70~560μm
δmax=隔壁上の天板表面高さ-隔壁の間隔の中点における天板表面の高さ
101 基板
103 中空パッケージ
105 パッケージ
107 封止材
109 基板
111 素子
113 隔壁
115 天板
117 中空部
119 バンプ
121 半導体素子
123 バンプ
Claims (6)
- 基板と、
前記基板に搭載された、半導体素子、MEMSおよび電子部品からなる群から選択される1種以上の素子と、
前記基板の上部に前記素子の外周を取り囲むように設けられた隔壁と、
前記隔壁の上面に接して設けられるとともに前記素子の上部を覆う天板と、
を備え、
前記基板、前記隔壁および前記天板で覆われた一つ以上の閉じられた中空部が設けられている中空パッケージの前記基板、前記隔壁および前記天板の封止に用いられる封止用樹脂組成物であって、
(A)エポキシ樹脂、および
(B)無機充填材
を含み、
以下の条件1により測定される当該封止用樹脂組成物のゲルタイムが、60秒以上120秒以下であり、
以下の条件2により測定される当該封止用樹脂組成物のスパイラルフロー長が、100cm以上220cm以下である、封止用樹脂組成物。
(条件1)キュラストメーターを用いて、金型温度175℃にて当該封止用樹脂組成物の硬化トルクを経時的に測定した際の最大トルク値をTとしたとき、測定を開始してから、前記硬化トルクの値が0.1Tに到達するまでの所要時間を前記ゲルタイムとする。
(条件2)ANSI/ASTM D 3123-72に準じたスパイラルフロー測定用金型に、金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、保圧時間120秒の条件で当該封止用樹脂組成物を注入して測定した流動長を前記スパイラルフロー長とする。 - 前記成分(A)が、分子内にエポキシ基を2つ含むエポキシ樹脂および分子内にエポキシ基を3つ以上含むエポキシ樹脂からなる群から選択される1種または2種以上を含むエポキシ樹脂を含む、請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
- 請求項1または2に記載の封止用樹脂組成物の硬化物により前記基板、前記隔壁および前記天板を封止してなる、中空パッケージ。
- 前記天板および前記隔壁がいずれも有機材料により構成されており、
前記天板の厚さが10μm以上50μm以下であり、
前記隔壁の厚さが5μm以上30μm以下であり、前記隔壁の幅が5μm以上200μm以下であり、
前記基板の素子搭載面に垂直な断面における前記中空部の最長幅が60μm以上1000μm以下である、請求項3に記載の中空パッケージ。 - 以下の工程1および工程2:
(工程1)基板上に、少なくとも1種の有機材料により構成された隔壁と天板とを形成することで、一つ以上の閉じられた中空部を設ける工程
(工程2)請求項1または2に記載の封止用樹脂組成物を0.1MPa以上、5.0MPa未満の低圧で圧縮成形し、前記基板、前記隔壁および前記天板を樹脂封止する工程
を含む、中空パッケージの製造方法であって、
前記有機材料が、ネガ型感光性ドライフィルムレジストであり、
前記工程1が、半導体素子、MEMSおよび電子部品からなる群から選択される1種以上の素子が前記中空部内に配置されるように前記素子を前記基板上に搭載する工程を含む、中空パッケージの製造方法。 - 前記有機材料が、光酸発生剤とエポキシ化合物とを含有する前記ネガ型感光性ドライフィルムレジストである、請求項5に記載の中空パッケージの製造方法。
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