KR20190132401A - 봉지 필름, 전자 부품 장치의 제조 방법 및 전자 부품 장치 - Google Patents

봉지 필름, 전자 부품 장치의 제조 방법 및 전자 부품 장치 Download PDF

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KR20190132401A
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Abstract

제1 열경화성 수지 및 제1 무기충전제를 함유하는 제1 수지층, 및 제2 열경화성 수지 및 제2 무기충전제를 함유하는 제2 수지층을 가지는 봉지 수지층을 구비하고, 전자 부품을 봉지(封止)하기 위한 봉지 필름이 개시된다. 전자 부품을 봉지할 때 전자 부품 측으로 향해진 봉지면을 가지는 제2 수지층의 경화 수축율이, 제1 수지층의 경화 수축율보다 크다.

Description

봉지 필름, 전자 부품 장치의 제조 방법 및 전자 부품 장치
본 발명은, 봉지(封止) 필름, 특히, 반도체 칩 등의 반도체 디바이스의 봉지, 또는 프린트 배선 기판에 배치된 전자 부품의 매립 등에 사용되는 봉지 필름, 상기 봉지 필름을 사용한 반도체 장치 등의 전자 부품 장치의 제조 방법, 및 전자 부품 장치에 관한 것이다.
전자기기의 경박단소화(輕薄短小化)에 따라, 반도체 장치의 소형화 및 박형화가 진행되고 있다. 반도체 칩과 거의 동일한 크기의 반도체 장치, 또는, 반도체 장치의 위에 반도체 장치를 적층하는 패키지·온·패키지와 같은 실장 형태도 활발하게 채용되고 있다. 금후, 반도체 장치의 소형화 및 박형화가 더 한층 진행할 것으로 예상된다.
반도체 칩의 미세화가 진전되고, 단자수가 증가하면, 반도체 칩 상에 모든 외부접속용의 단자를 설치하는 것이 곤란하게 된다. 예를 들면, 다수의 외부접속용의 단자를 설치한 경우, 단자간의 피치가 좁아지고, 또한 단자 높이가 낮아져, 반도체 장치를 실장한 후의 접속 신뢰성의 확보가 곤란하다. 이에, 반도체 장치의 소형화 및 박형화를 실현하기 위하여, 새로운 실장 방식이 많이 제안되어 있다.
예를 들면, 반도체 웨이퍼로부터 제작되고, 개편화(個片化)된 반도체 칩을 적절한 간격으로 재배치한 후, 이것을 고형 또는 액상(液狀)의 봉지 수지를 사용하여 봉지하고, 얻어진 봉지 성형물의 봉지 수지 부분에 외부접속용의 단자를 더욱 설치하는 실장 방법, 및 이것을 사용하여 제작되는 반도체 장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1∼4 참조).
재배치한 반도체 칩의 봉지는, 통상, 액상 또는 고형의 수지 봉지재를 사용한 몰드 성형으로 행해진다. 상기한 실장 방식에 있어서는, 봉지에 의해 제작된 봉지 성형물에 대하여, 외부 접속 단자를 배치하기 위한 배선 형성 및 외부 접속 단자의 형성 등의 공정이 실시된다.
배선 및 외부 단자의 형성 공정은 봉지 성형물에 대하여 행해지므로, 재배치되는 반도체 칩이 많을수록, 1회의 공정에서 제작 가능한 반도체 장치가 증가한다. 이에, 봉지 성형물의 대형화가 검토되고 있다. 예를 들면, 배선 형성 시의 반도체 제조 장치의 사용에 대응하기 위하여, 웨이퍼 형상의 봉지 성형물을 성형하는 경우가 있다. 이 경우에, 웨이퍼를 대경화(大徑化)함으로써, 제조 공정의 간략화 및 비용의 삭감이 도모되고 있다(예를 들면, 특허문헌 5 및 6 참조). 한편, 보다 대판화(大判化)가 가능하며, 반도체 제조 장치보다 저렴한 프린트 배선판 제조 장치 등의 사용이 가능하도록, 봉지 성형물의 패널화도 검토되고 있다.
일본특허 제3616615호 공보 일본공개특허 제2001-244372호 공보 일본공개특허 제2001-127095호 공보 미국특허출원공개 제2007/205513호 명세서 일본특허 제5385247호 공보 일본공개특허 제2012-224062호 공보
그러나, 봉지 성형물이 대형화하면, 열경화한 봉지 수지를 실온까지 냉각했을 때 생기는 봉지 성형물의 휨의 문제가 현저하게 되는 경향이 있다. 봉지 성형물에 생긴 휨은, 다이싱 공정 및 재배선 공정에서의 위치 어긋남의 원인이 되어, 패키지의 신뢰성 저하를 초래할 수 있다. 또한, 휨이 크면, 예를 들면, 재배선용의 절연 수지가 액상(液狀) 재료일 때, 액상 재료를 도포하기 위한 코터 척(coater chuck)에 봉지 성형물을 고정할 수 없는 문제점이 생기는 등, 재배선을 위한 절연수지층을 형성하는 것이 곤란하게 될 가능성이 있다.
본 발명은, 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 봉지 성형물의 휨을 충분히 억제할 수 있는 봉지 필름, 및 상기 봉지 필름을 사용한 전자 부품 장치의 제조 방법, 및 및 전자 부품 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면은, 제1 열경화성 수지 및 제1 무기충전제를 함유하는 제1 수지층과, 제2 열경화성 수지 및 제2 무기충전제를 함유하는 제2 수지층을 가지는 봉지 수지층을 구비하고, 전자 부품을 봉지하기 위한 봉지 필름을 제공한다. 제2 수지층이, 전자 부품을 봉지할 때 전자 부품 측으로 향해진 봉지면을 가지고, 제2 수지층 및 제1 수지층이 봉지면 측으로부터 상기한 순서로 적층되어 있다. 제2 수지층에서의 경화 수축율이, 제1 수지층에서의 경화 수축율보다 크다.
본 발명의 일측면에 따른 봉지 필름은, 상기한 구성을 가지는 것에 의해, 봉지 성형물의 휨을 충분히 억제할 수 있다.
제1 수지층의 경화 수축율에 대한 제2 수지층의 경화 수축율의 비가, 1을 초과하고 10 미만이라도 된다.
제1 열경화성 수지 및 제2 열경화성 수지는, 서로 동일하거나 또는 상이한 에폭시 수지라도 된다.
본 발명의 다른 일측면은, 전술한 본 발명의 일측면에 따른 봉지 필름의 봉지 수지층, 및 그 봉지면과 대향 배치된 전자 부품을 가열 하에서 압압(押壓)하고, 이로써, 봉지 수지층에 전자 부품을 매립하는 것과, 봉지 수지층을 경화시키고, 봉지 수지층의 경화물이며 전자 부품을 봉지하는 봉지층을 형성하는 것을 구비하는, 전자 부품 장치를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일측면은, 전자 부품과, 전자 부품을 봉지하고 있는 봉지부를 구비하는, 전자 부품 장치를 제공한다. 봉지부가, 전술한 본 발명에 따른 봉지 필름의 봉지 수지층의 경화물이라도 된다. 전자 부품이, 봉지부 중 제2 수지층의 경화물에 둘러싸여 있어도 된다.
전자 부품 장치 및 그 제조 방법에 있어서, 전자 부품이 반도체 칩을 포함해도 된다. 이 경우에, 전자 부품 장치는 일반적으로 반도체 장치이다.
본 발명의 일측면에 의하면, 봉지 성형물의 휨을 충분히 억제할 수 있는 봉지 필름이 제공된다. 또한, 상기 봉지 필름을 사용한 반도체 장치 등의 전자 부품 장치의 제조 방법, 및 반도체 장치 등의 전자 부품 장치도 제공된다.
도 1은 일실시형태에 따른 봉지 필름을 나타내는 모식 단면도이다.
도 2의 (a)는 종래의 단층(單層) 봉지 필름으로 반도체 칩을 봉지한 경우의 봉지 성형물의 모식 단면도이며, (b)는 경화 수축율이 상이한 일실시형태에 따른 봉지 필름으로 반도체 칩을 봉지한 경우의 봉지 성형물의 모식 단면도이다.
도 3은 반도체 장치를 제조하는 방법의 일실시형태를 설명하기 위한 모식 단면도이다.
도 4는 반도체 장치를 제조하는 방법의 일실시형태를 설명하기 위한 모식 단면도이다.
이하, 도면을 적절하게 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
도 1은, 일실시형태에 따른 봉지 필름을 나타내는 모식 단면도이다. 본 실시형태에 따른 봉지 필름은, 전자 부품을 봉지하기 위한 봉지 필름이며, 제1 열경화성 수지 및 제1 무기충전제를 함유하는 제1 수지층(1)과, 제2 열경화성 수지 및 제2 무기충전제를 함유하는 제2 수지층(2)으로 이루어지는 2층 구성의 봉지 수지층(10)을 구비한다. 제2 수지층(2) 측의 주면(主面)이, 전자 부품을 봉지할 때 전자 부품 측으로 향해지는 봉지면(2S)이다.
제2 수지층(2)의 경화 수축율이, 제1 수지층(1)의 경화 수축율보다 크다. 이와 같은 봉지 필름을 사용하여 전자 부품을 봉지함으로써, 대형 봉지 성형물의 경우라도, 봉지 필름을 열경화한 후에 실온까지 되돌렸을 때의 봉지 성형물의 휨을 억제할 수 있다. 또한, 전자 부품을 양호한 매립성으로 봉지하는 것도 가능하다.
이와 같은 효과가 얻어지는 이유는, 특별히 한정되지 않지만, 본 발명자 등은 하기와 같이 생각하고 있다. 먼저, 통상, 수지 봉지 재료에 의한 봉지에서는, 반도체 칩 등의 피봉지체의 선팽창계수와 수지 봉지재의 선팽창계수에 차가 있기 때문에, 수지 봉지 재료를 열경화한 후에 실온까지 되돌렸을 경우에, 수지 봉지 재료의 수축량과 피봉지체의 수축량에 큰 차가 생긴다. 예를 들면, 실리콘 칩을 반도체 칩으로서 사용하고, 에폭시 수지 봉지재를 사용하여 봉지 성형물을 제작한 경우, 실리콘 칩의 선팽창계수가 3.4ppm/℃인 것에 대하여, 에폭시 수지 봉지재의 선팽창계수는, 무기충전제가 높은 비율로 충전되어 있는 경우라도 6ppm/℃ 정도이며, 선팽창계수의 차에 따라, 실리콘 칩과 에폭시 수지 봉지재에서 열수축량에 차이가 생긴다. 이 때문에, 예를 들면, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 반도체 칩(20)을 단층의 봉지 필름(3)으로 봉지하여 얻어지는 봉지 성형물(100)에 있어서, 통상, 수지 봉지재의 경화물(3a) 측, 즉 수축량이 작은 반도체 칩(20)이 매립되어 있지 않은 측이 오목하게 되는 방향으로의 휨이 생긴다.
이에 비해, 본 실시형태에 따른 봉지 필름의 경우, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제2 수지층(2) 측에 반도체 칩(20)이 매립되었을 때, 제1 수지층(1)보다 제2 수지층(2) 쪽이 열수축량이 크기 때문에, 제2 수지층(2)과 반도체 칩(20)의 열수축량의 총량이, 제1 수지층(1)의 열수축량에 가까운 값이 된다. 열경화한 후에 제1 수지층의 경화물(1a)의 열수축에 따른 휨과 제2 수지층의 경화물(2a)의 열수축에 따른 휨이 서로 상쇄되어, 결과로서 봉지 필름의 경화물인 봉지부(10a) 및 여기에 봉지된 반도체 칩(20)으로 이루어지는 봉지 성형물(100)의 휨을 억제할 수 있는 것으로 여겨진다.
또한, 본 실시형태에 따른 봉지 필름에 있어서, 경화 수축율이 높은 제2 수지층은, 경화 수축율이 낮은 제1 수지층과 비교하여, 가열에 의한 경화의 과정에서 상대적으로 높은 유동성(流動性)을 가지기 쉽다. 이 때문에, 제2 수지층 측에 전자 부품을 매립하는 것에 의해, 전자 부품을, 미충전의 발생이 억제된 양호한 매립성으로 봉지하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시형태에 따른 봉지 필름의 경우, 제1 및 제2 수지층의 탄성율의 제한을 받지 안되므로, 열경화성 수지로서 탄성율이 높은 재료를 적용할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 따른 봉지 필름은, 취급성이 우수한 동시에, 반도체 칩 등의 전자 부품의 위치 어긋남의 문제, 및 재배선층을 형성한 후의 재배선층의 응력에 의한 휨이 쉽게 생기지 않는 점에서도 우수하다.
제1 및 제2 수지층의 경화 수축율은, 예를 들면, 각 수지층의 가열 경화 전후에서의 비중의 변화에 기초하여, 하기 방법으로 결정할 수 있다. 가열 경화 전의 23℃에서의 수지층의 비중이 d0이며, 가열 경화 후, 23℃까지 냉각된 수지층의 비중이 d1일 때, 식: 경화 수축율(%)={(d1-d0)/d1}×100에 의해 경화 수축율을 구할 수 있다. 가열 경화는, 소정의 압력 하(예를 들면, 3MPa)에서 행해진다. 가열 경화를 위한 가열 조건은, 수지층이 충분히 경화하고, 경화에 의한 체적 변화가 실질적으로 생기지 않게 되도록 조정된다. 또한, 각 수지층의 가열 경화 전후에서의 체적의 변화로부터 경화 수축율을 구할 수도 있다. 구체적으로는, 각 수지층의 가열 경화 전의 체적에 대한, 가열 경화 전후에서의 체적 변화의 차의 비율에 기초하여 결정할 수 있다. 예를 들면, PVT 시험기를 사용하여, 금형에 충전된 수지층의 샘플 온도에 대한 체적 변화로부터 경화 수축율(수축량)을 구할 수 있다. 이 경우에, 샘플이 실질적으로 체적 변화하지 않게 될 때까지, 샘플을 경화 온도로 유지함으로써, 경화 수축율을 구할 수 있다. 경화 수축율은, 열경화 수지의 경화 반응에 따른 수축뿐만 아니라, 용제의 휘발 등, 경화 처리에 따른 구성 재료의 감소에 의한 수축을 포함해도 된다.
제1 수지층의 경화 수축율에 대한 제2 수지층의 경화 수축율의 비는, 1보다 크면 특별히 제한되지 않지만, 봉지 성형물의 휨을 보다 효과적으로 억제하는 관점에서, 1.05 이상, 1.10 이상, 또는 1.15 이상이라도 된다. 제1 수지층의 경화 수축율에 대한 제2 수지층의 경화 수축율의 비의 상한은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 10 미만이다.
제1 수지층의 경화 수축율은, 휨의 억제 및 성형물의 치수안정성의 관점에서, 예를 들면, 0.4% 이하, 0.3% 이하, 또는 0.2% 이하라도 된다.
제2 수지층의 경화 수축율은, 경화 수축을 이용하여 보다 효과적으로 휨을 교정하는 관점에서, 예를 들면, 0.2% 이상, 0.3% 이상, 또는 0.4% 이상이라도 된다. 제2 수지층의 경화 수축율은, 성형물의 치수안정성의 관점에서, 예를 들면, 2.0% 이하, 1.5% 이하, 또는 1.0% 이하라도 된다.
제1 및 제2 수지층의 경화 수축율을 조정하는 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 수지층이 함유하는 제1 열경화성 수지, 및 제2 수지층이 함유하는 제2 열경화성 수지로서, 서로 다른 종류의 것을 선택하는 방법, 경화제 또는 경화 촉매의 종류 및/또는 함유량을 변경하는 방법, 및 제1 수지층 및 제2 수지층을 형성하는 과정에서의 열이력의 정도를 변경함으로써 경화율을 조정하는 방법으로부터 선택되는 1개 이상의 방법에 의해, 제1 및 제2 수지층의 경화 수축율을 조정해도 된다.
열이력에 의한 방법의 경우, 수지층의 성막의 과정에서의 열이력을 크게 함으로써, 경화율을 높게 할 수 있다. 일반적으로, 경화율이 높아지면, 그 상태로부터의 가열 경화에 의한 경화 수축율이 작아지는 경향이 있다. 열이력의 크기는, 예를 들면, 제1 및 제2 수지층을 형성하기 위한 건조 온도, 및 건조 시간에 의해 조정할 수 있다. 제1 수지층 상에, 제2 수지층을 형성하기 위한 바니쉬상(狀) 수지 조성물을 도포하고, 도포된 바니쉬상 수지 조성물을 제1 수지층과 함께 가열함으로써, 제1 수지층이 받는 열이력을 제2 수지층이 받는 열이력보다 크게 하고, 이에 의해 제1 수지층의 경화율을 상대적으로 높여도 된다. 경화율은, 예를 들면, 시차주사열량측정으로 측정되는 경화 발열량에 기초하여 평가할 수 있다. 수지층 형성에 사용되는 수지 조성물(무용제 또는 바니쉬)에서의 경화 발열량을 기준(경화율 0%)으로 삼고, 그것에 대한 수지층에서의 경화 발열량의 비로부터, 경화율을 구할 수 있다.
제1 수지층 및 제2 수지층의 두께는, 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 각각 30∼800 ㎛, 50∼500 ㎛, 또는 80∼300 ㎛이면 된다. 두께가 30㎛ 이상이면, 전자 부품이 양호한 매립성이 특히 얻기 쉽다. 두께가 800㎛ 이하이면, 본 발명의 효과를 보다 높은 수준으로 얻을 수 있다. 제1 수지층 및 제2 수지층의 두께는, 각각 거의 동일해도 상이해도 되지만, 상이한 경우에는, 휨의 억제 및 전자 부품의 박형화의 관점에서, 제1 수지층의 두께가 제2 수지층의 두께보다 작아도 된다. 제1 수지층 및 제2 수지층의 합계 두께(봉지 수지층의 두께)는, 특별히 제한되지 않지만, 50∼1000 ㎛라도 된다.
제1 수지층은 제1 열경화성 수지 및 제1 무기충전제를 함유하고, 제2 수지층은 제2 열경화성 수지 및 제2 무기충전제를 함유한다. 제1 열경화성 수지 및 제2 열경화성 수지는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되지만, 상이한 열경화성 수지를 조합하는 것이, 제1 수지층 및 제2 수지층의 경화 수축율을 상이하게 하기 위한 방법이 될 수 있다. 제1 열경화성 수지 및 제2 열경화성 수지는, 각각 이하에서 설명하는 열경화성 수지이면 된다. 여기서, 「동일」이란, 열경화성 수지로서의 화합물의 구조가 실질적으로 동일한 것을 의미한다.
열경화성 수지는, 열경화 반응에 의해 가교 구조체를 형성할 수 있는 화합물이면 되고, 그 예로서는, 에폭시 수지, 페놀 수지, 불포화 이미드 수지, 시아네이트 수지, 이소시아네이트 수지, 벤즈옥사진 수지, 옥세탄 수지, 아미노 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알릴 수지, 디시클로펜타디엔 수지, 실리콘 수지, 트리아진 수지, 및 멜라민 수지를 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 이들 열경화성 수지는, 필요에 따라 경화제 및/또는 경화 촉매와 조합할 수 있다. 유동성이 우수하고, 전자 부품의 매립에 바람직한 관점에서, 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
에폭시 수지는, 특별히 한정되지 않지만, 1분자 중에 2개 이상의 에폭시기(또는 글리시딜기)를 가지는 화합물이라도 된다. 에폭시 수지로서는, 예를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 AP형 에폭시 수지( 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-페닐에탄디글리시딜에테르), 비스페놀 A)형 에폭시 수지(2,2-비스(4-하이드록시페닐)헥사플루오로프로판디글리시딜에테르), 비스페놀 B형 에폭시 수지(2,2-비스(4-하이드록시페닐)부탄디글리시딜에테르), 비스페놀 BP형 에폭시 수지(비스(4-하이드록시페닐)디페닐메탄디글리시딜에테르), 비스페놀 C형 에폭시 수지(2,2-비스(3-메틸-4-하이드록시페닐)프로판디글리시딜에테르), 비스페놀 E형 에폭시 수지( 1,1-비스(4-하이드록시페닐)에탄디글리시딜에테르), 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 G형 에폭시 수지(2,2-비스(4-하이드록시-3-이소프로필페닐)프로판디글리시딜에테르), 비스페놀 M형 에폭시 수지(1,3-비스[2-(4-하이드록시페닐)-2-프로필]벤젠디글리시딜에테르), 비스페놀 P형 에폭시 수지(1,4-비스(2-(4-하이드록시페닐)-2-프로필)벤젠디글리시딜에테르), 비스페놀 PH형 에폭시 수지(5,5'-(1-메틸에틸리덴)-비스[1,1'-(비스페닐)-2-올]프로판디글리시딜에테르), 비스페놀 TMC형 에폭시 수지(1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산디글리시딜에테르), 비스페놀 Z형 에폭시 수지(1,1-비스(4-하이드록시페닐)시클로헥산디글리시딜에테르), 헥산디올 비스페놀 S 디글리시딜에테르 등의 비스페놀 S형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지(페놀 노볼락형 에폭시 수지 등), 비페닐형 에폭시 수지, 비페닐아랄킬형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 페놀류와 페놀성 수산기를 가지는 방향족 알데히드와의 축합물의 에폭시화물, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔아랄킬형 에폭시 수지, 비크실레놀디글리시딜에테르 등의 비크실레놀형 에폭시 수지, 수첨(水添) 비스페놀 A 글리시딜에테르 등의 수첨 비스페놀 A형 에폭시 수지, 및 이들의 이염기산 변성 디글리시딜에테르형 에폭시 수지, 트리스(2,3-에폭시프로필)이소시아누레이트, 및 지방족 에폭시 수지가 있다.
에폭시 수지로서 시판품을 사용할 수 있다. 시판하고 있는 에폭시 수지로서는, DIC가부시키가이샤에서 제조한 EXA4700(4관능 나프탈렌형 에폭시 수지), 니혼카야쿠(日本化藥)가부시키가이샤에서 제조한 NC-7000(나프탈렌 골격 함유 다관능 고형 에폭시 수지) 등의 나프탈렌형 에폭시 수지, 니혼카야쿠가부시키가이샤의 EPPN-502H(트리스페놀에폭시 수지) 등의 페놀류와 페놀성 수산기를 가지는 방향족 알데히드의 축합물의 에폭시화물, DIC가부시키가이샤에서 제조한 에피클론(epiclon) HP-7200H(디시클로펜타디엔 골격 함유 다관능고형 에폭시 수지) 등의 디시클로펜타디엔아랄킬형 에폭시 수지, 니혼카야쿠가부시키가이샤에서 제조한 NC-3000H(비페닐 골격 함유 다관능 고형 에폭시 수지) 등의 비페닐아랄킬형 에폭시 수지, DIC가부시키가이샤에서 제조한 에피클론 N660, 및 에피클론 N690, 니혼카야쿠가부시키가이샤에서 제조한 EOCN-104S 등의 노볼락형 에폭시 수지, 닛산화학공업(日産化學工業)가부시키가이샤에서 제조한 TEPIC 등의 트리스(2,3-에폭시프로필)이소시아누레이트, DIC가부시키가이샤에서 제조한 에피클론 860, 에피클론 900-IM, 에피클론 EXA-4816, 및 에피클론 EXA-4822, 아사히(旭)지바가부시키가이샤에서 제조한 아랄다이트(araldite) AER280, 도토화성(東都化成)가부시키가이샤에서 제조한 에포토토(epotohto) YD-134, 미쓰비시가가쿠가부시키가이샤에서 제조한 JER834, 및 JER872, 스미토모화학가부시키가이샤에서 제조한 ELA-134, 유화쉘에폭시가부시키가이샤에서 제조한 에피코트(Epikote) 807, 815, 825, 827, 828, 834, 1001, 1004, 1007, 및 1009, 다우케미칼사에서 제조한 DER-330, 301, 및 361, 및 도토화성가부시키가이샤에서 제조한 YD8125, 및 YDF8170 등의 비스페놀 A형 에폭시 수지, 미쓰비시가가쿠가부시키가이샤에서 제조한 JER806 등의 비스페놀 F형 에폭시 수지, DIC가부시키가이샤에서 제조한 에피클론 HP-4032 등의 나프탈렌형 에폭시 수지, DIC가부시키가이샤에서 제조한 에피클론 HP-4032 등의 나프탈렌형 에폭시 수지, DIC가부시키가이샤에서 제조한 에피클론 N-740 등의 페놀노볼락형 에폭시 수지, 나가세켐텍스가부시키가이샤에서 제조한 나데콜 DLC301 등의 지방족 에폭시 수지를 예로 들 수 있다. 이들 에폭시 수지는, 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
제1 수지층에서의 제1 열경화성 수지의 함유량은, 후술하는 무기충전제의 존재 하에서도 필름 형성성을 충분히 확보하는 관점에서, 제1 수지층의 전량 기준으로 5질량% 이상, 10질량% 이상, 또는 15질량% 이상이라도 된다. 경화 수축을 보다 저감시키는 관점에서, 제1 수지층에서의 제1 열경화성 수지의 함유량은, 제1 수지층의 전량 기준으로 40질량% 이하, 30질량% 이하, 또는 20질량% 이하라도 된다.
제2 수지층에서의 제2 열경화성 수지의 함유량은, 경화 수축에 의해 보다 효과적으로 휨을 교정하는 관점에서, 제2 수지층의 전량 기준으로 10질량% 이상, 15질량% 이상, 또는 20질량% 이상이라도 된다. 봉지 성형물의 치수안정성의 관점에서, 제2 수지층에서의 제2 열경화성 수지의 함유량은, 제2 수지층의 전량 기준 45질량% 이하, 35질량% 이하, 또는 30질량% 이하라도 된다.
열경화성 수지와 조합할 수 있는 경화제는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 열경화성 수지로서 에폭시 수지를 사용하는 경우, 경화제는, 에폭시기(글리시딜기)와의 반응기를 1분자 중에 2개 이상 가지는 화합물이라도 된다. 경화제는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
경화제로서는, 예를 들면, 페놀 수지, 산무수물, 이미다졸 화합물, 지방족 아민, 및 지환족 아민이 있다.
페놀 수지로서는, 1분자 중에 2개 이상의 페놀성 수산기를 가지는 화합물이면, 특별히 제한되는 것은 아니다. 페놀 수지로서는, 예를 들면, 페놀, 크레졸, 크실레놀, 레조르시놀, 카테콜, 비스페놀 A 및 비스페놀 F 등의 페놀 화합물, 또는 α-나프톨, β-나프톨 및 디하이드록시나프탈렌 등의 나프톨 화합물과, 포름알데히드, 아세트알데하이드, 프로피온알데히드, 벤즈알데히드 및 살리실알데히드 등의 알데히드 화합물을 산성촉매 하에서 축합 혹은 공축합시켜 얻어지는 수지, 비페닐골격형 페놀 수지, 파라크실릴렌 변성 페놀 수지, 메타크실릴렌·파라크실릴렌 변성 페놀 수지, 멜라민 변성 페놀 수지, 테르펜 변성 페놀 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀 수지, 시클로펜타디엔 변성 페놀 수지, 다환 방향환 변성 페놀 수지, 및 크실릴렌 변성 나프톨 수지가 있다.
페놀 수지로서 시판품을 사용할 수 있다. 시판하고 있는 페놀 수지로서는, 예를 들면, 다이니폰잉크가가쿠고교가부시키가이샤에서 제조한 페노라이트(phenolite) LF2882, 페노라이트 LF2822, 페노라이트 TD-2090, 페노라이트 TD-2149, 페노라이트 VH-4150, 및 페노라이트 VH4170, 아사히유기재공업(旭有機材工業)가부시키가이샤에서 제조한 PAPS-PN2, 미쓰이가가쿠가부시키가이샤에서 제조한 XLC-LL, 및 XLC-4L, 신닛테츠스미킨(新日鐵住金)화학가부시키가이샤에서 제조한 SN-100, SN-180, SN-300, SN-395, 및 SN-400, 혼슈화학공업(本州化學工業)가부시키가이샤에서 제조한 TrisP-HAP, TrisP-PA, TriP-PHBA, CyRS-PRD4, 및 MTPC, 에어·워터가부시키가이샤에서 제조한 SK레진HE910-10이 있다.
경화제의 함유량은, 특별히 한정은 없다. 예를 들면, 열경화성 수지로서 에폭시 수지를 사용하고, 경화제로서 페놀 수지를 사용하는 경우, 에폭시기와 페놀성 수산기의 당량비(에폭시기/페놀성 수산기)가, 0.5∼3.0 또는 1.0∼1.5이면 된다. 그 외의 경화제의 경우, 에폭시기와, 에폭시기와의 반응기의 당량비(에폭시기/에폭시기와의 반응기)가, 0.5∼3.0 또는 1.0∼1.5이면 된다.
에폭시 수지와 조합할 수 있는 경화 촉매는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 아민계, 이미다졸계, 요소계 또는 인계의 경화 촉매가 바람직하다. 아민계의 경화 촉매로서는, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데센-7,1,5-디아자비시클로[4.3.0]노넨-5 등을 예로 들 수 있다. 이미다졸계의 경화 촉매로서는, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸 등을 예로 들 수 있다. 요소계의 경화 촉매로서는, 3-페닐-1,1-디메틸우레아 등을 예로 들 수 있다. 인계의 경화 촉매로서는, 트리페닐포스핀 및 그의 부가 반응물, (4-하이드록시페닐)디페닐포스핀, 비스(4-하이드록시페닐)페닐포스핀, 트리스(4-하이드록시페닐)포스핀 등을 예로 들 수 있다. 이들 중에서도, 특히 이미다졸계의 경화촉진제는 유도체가 풍부하며, 원하는 활성 온도를 얻기 쉽다. 이미다졸계의 경화촉진제의 시판품으로서는, 예를 들면, 시코쿠화성공업(四國化成工業)가부시키가이샤에서 제조한 2PHZ-PW, 및 2P4MZ가 있다.
경화 촉매의 함유량은, 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 열경화성 수지의 합계량 100질량부에 대하여, 0.05∼1.0 질량부, 또는 0.1∼0.5 질량부이면 된다.
제1 무기충전제 및 제2 무기충전제는, 서로 동종이라도 되고 이종(異種)이라도 된다.
무기충전제로서는, 예를 들면, 황산 바륨, 티탄산 바륨, 무정형 실리카, 결정성 실리카, 용융 실리카, 구상(球狀) 실리카, 탈크, 클레이, 탄산 마그네슘, 탄산 칼슘, 산화 알루미늄, 수산화 알루미늄, 질화 규소, 질화 알루미늄 등의 입자가 있다. 비교적 작은 열팽창율을 가지므로, 원하는 경화 막 특성이 얻기 쉬운 관점에서, 무기충전제로서는 실리카 입자가 바람직하다. 무기충전제는, 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 무기충전제의 형상은, 구형상으로 한정되지 않고, 플레이크상(판형)또는 섬유상이라도 된다. 제2 수지층에 포함되는 제2 무기충전제는, 전자 부품의 매립성의 관점에서, 유동성이 얻기 쉬운 구형상의 무기충전제라도 된다.
무기충전제는, 표면 개질(改質)되어 있어도 된다. 표면 개질의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 실란커플링제에 의한 방법은, 간편하며, 풍부한 종류의 관능기를 가지는 실란커플링제가 사용 가능하며, 원하는 특성을 부여하기 쉽다. 실란커플링제로서는, 예를 들면, 알킬실란, 알콕시실란, 비닐실란, 에폭시실란, 아미노실란, 아크릴실란, 메타크릴실란, 머캅토실란, 술피드실란, 이소시아네이트실란, 술퍼실란, 스티릴실란, 및 알킬클로로실란이 있다.
실란커플링제의 구체예로서는, 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 트리메틸메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리페녹시실란, 에틸트리메톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, 디이소프로필디메톡시실란, 이소부틸트리메톡시실란, 디이소부틸디메톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, n-헥실트리메톡시실란, n-헥실트리에톡시실란, 시클로헥실메틸디메톡시실란, n-옥틸트리에톡시실란, n-도데실메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 트리페닐실라놀, 메틸트리클로로실란, 디메틸디클로로실란, 트리메틸클로로실란, n-옥틸디메틸클로로실란, 테트라에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필트리메톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필메틸디메톡시실란, 3-페닐아미노프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 비스(3-(트리에톡시실릴)프로필)디술피드, 비스(3-(트리에톡시실릴)프로필)테트라술피드, 비닐트리아세톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리이소프로폭시실란, 알릴트리메톡시실란, 디아릴디메틸실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란, N-(1,3-디메틸부틸리덴)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 및 아미노실란을 들 수 있다. 이들은, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
무기충전제의 평균 입자 직경은, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 0.01∼50 ㎛이면 된다. 무기충전제의 평균 입자 직경은, 예를 들면, 레이저 회절법에 의해 측정된다.
제1 수지층에서의 제1 무기충전제의 함유량은, 열수축량 저감의 관점에서, 제1 수지층의 전량 기준으로 60질량% 이상, 70질량% 이상, 또는 80질량% 이상이라도 된다. 필름 형성성을 충분히 확보하는 관점에서, 제1 수지층에서의 제1 무기충전제의 함유량은, 제1 수지층의 전량 기준으로 95질량% 이하, 90질량% 이하, 또는 85질량% 이하라도 된다.
제2 수지층에서의 제2 무기충전제의 함유량은, 봉지 성형물의 치수안정성의 관점에서, 제2 수지층의 전량 기준으로 55질량% 이상, 65질량% 이상, 또는 70질량% 이상이라도 된다. 필름 형성성을 충분히 확보하는 관점에서, 제2 수지층에서의 제2 무기충전제의 함유량은, 제2 수지층의 전량 기준으로 95질량% 이하, 90질량% 이하, 또는 85질량% 이하라도 된다.
제1 수지층 및 제2 수지층은, 상기한 것 이외의 성분을 포함해도 된다. 이와 같은 성분은, 봉지 필름에 일반적으로 사용되는 성분이라도 된다. 그 예로서는, 산화방지제, 난연제, 이온 포착제, 안료, 염료, 실란커플링제, 및 엘라스토머를 들 수 있다.
봉지 필름은, 필름형의 지지체를 더욱 구비하고 있어도 된다. 이 경우에, 통상, 제1 수지층 및 제2 수지층이 지지체 측으로부터 이 순서대로 설치된다. 지지체는, 봉지 후에 제거할 수 있으면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 고분자 필름, 또는 금속박인 것이 가능하다.
지지체로서 사용할 수 있을 수 있는 고분자 필름으로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름 등의 폴리올레핀 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 등의 폴리에스테르 필름, 폴리염화비닐 필름, 폴리카보네이트 필름, 아세틸셀룰로오스 필름, 폴리이미드 필름, 폴리아미드 필름, 및 테트라플루오로에틸렌 필름이 있다. 지지체로서 사용될 수 있는 금속박으로서는, 예를 들면, 동박(銅箔), 및 알루미늄박이 있다.
필름형의 지지체는, 박리하기 쉽게 하기 위하여, 이형(離型) 처리되어 있어도 된다. 이형 처리의 방법으로서는, 예를 들면, 이형제를 지지체의 표면에 도포하고, 건조시키는 방법이 있다. 이형제로서는, 예를 들면, 실록산계, 불소계, 및 올레핀계의 이형제가 있다. 금속박은, 그 표면이 산 등으로 에칭되어 있어도 된다.
필름형의 지지체 두께는 특별히 제한되지 않지만, 수지층을 도포에 의해 형성하는 경우의 작업성 및 건조성의 관점에서, 2∼200 ㎛라도 된다. 지지체의 두께가 2㎛ 이상이면, 수지층을 형성하기 위해 바니쉬상 수지 조성물을 도포할 때 지지체가 파손되거나, 바니쉬상 수지 조성물의 무게에 의해 지지체가 변형될 우려가 적다. 지지체의 두께가 200㎛ 이하이면, 주로 도포면 및 이면(裏面)의 양면으로부터 열풍을 분출하여 건조시키는 건조기를 사용하는 경우라도, 바니쉬상 수지 조성물의 건조(유기용매의 제거)를 효율적으로 행할 수 있다.
봉지 필름은, 제1 수지층 및 제2 수지층의 보호를 목적으로 하여, 봉지 수지층(또는 제2 수지층)의 지지체와는 반대측의 주면을 피복하는 보호층(예를 들면, 보호 필름)을 더욱 구비하고 있어도 된다. 보호층을 형성함으로써, 봉지 필름의 취급성이 향상되는 동시에, 봉지 필름이 권취된 경우에 지지체의 이면에 수지층이 달라붙는 문제점을 회피할 수 있다.
보호층으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 상기 필름형의 지지체로서 예시한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
보호층의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 충분한 보호 효과와, 봉지 필름을 롤형으로 권취했을 때의 두께를 저감하는 관점에서, 예를 들면, 12∼100 ㎛라도 된다.
본 실시형태에 따른 봉지 필름은, 예를 들면, 제1 수지층 및 제2 수지층을 각각 형성하고, 이들을 부착하는 것, 또는 필름형의 지지체 상에 제1 수지층 및 제2 수지층을 순서대로 형성함으로써, 제조할 수 있다.
제1 수지층 및 제2 수지층은, 각각을 구성하는 성분을 혼합하고, 얻어진 수지 조성물을 성막함으로써 형성할 수 있다. 성막되는 수지 조성물에 유기용매를 가하여 바니쉬상 수지 조성물을 조제하고, 이것을 지지체 상에 도포하고, 도막(塗膜)을 건조함으로써 제1 수지층 및 제2 수지층을 형성해도 된다. 바니쉬상 수지 조성물의 지지체 상으로의 도포, 및 도막의 건조는, 예를 들면, 지지체의 롤로부터 지지체를 풀어내면서, 연속적으로 행해도 된다. 이 때의 건조 조건에 의해, 제1 수지층 및 제2 수지층의 경화 수축율을 조정해도 된다.
봉지 필름을 사용하여 얻어지는 봉지 성형물의 휨은, 예를 들면, 웨이퍼 레벨 패키지를 모방한 평가용 기판을 제작함으로써 평가할 수 있다. 이 때, 반도체 칩의 매립성도 동시에 평가할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태의 봉지 필름을 사용한 전자 부품 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 이하에서는, 전자 부품의 대표예로서의 반도체 칩을 가지는 반도체 장치를 제조하는 방법의 일실시형태에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 3 및 도 4는, 반도체 장치를 제조하는 방법의 일실시형태를 나타내는 모식 단면도다. 본 실시형태에 따른 방법은, 기판(30) 상에 가고정재(40)를 부착하고, 가고정재(40) 상에 복수의 반도체 칩(20)을 가고정시키는 공정(도 3의 (a))과, 가고정된 반도체 칩(20)과, 제1 수지층(1) 및 제1 수지층(1) 상에 설치된 제2 수지층(2)을 가지는 봉지 필름(봉지 수지층)(10)을, 반도체 칩(20)이 봉지 수지층(10)의 봉지면(2S)과 대향 배치되는 방향(제2 수지층(2)의 봉지면(2S)이 반도체 칩과 접하는 방향)에서 중첩하고, 그 상태에서 이들을 가열 하에서 압압하고, 봉지 수지층(10)에 반도체 칩(20)을 매립하고 공정(도 3의 (b) 및 (c))과, 반도체 칩(20)이 매립된 봉지 필름(10)을 경화시키는 공정(도 3의 (c))을 구비한다. 경화에 의해, 제1 수지층의 경화물(1a) 및 제2 수지층의 경화물(2a)로 이루어지고, 반도체 칩(20)을 봉지하는 봉지부(10a)가 형성된다. 봉지부(10a)에 있어서, 제1 수지층의 경화물(1a)과 제2 수지층의 경화물(2a)의 경계는, 반드시 명료하지 않아도 된다.
본 실시형태의 방법에서는, 봉지 필름의 압압을 위하여 라미네이트법을 사용해도 되고, 콤프레션 몰드를 사용할 수도 있다.
라미네이트법에 있어서 사용하는 라미네이터로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 롤식, 벌룬식 등의 라미네이터가 있다. 이들 중에서도, 매립성을 보다 향상시키는 관점에서는, 진공 가압이 가능한 벌룬식을 채용해도 된다.
반도체 칩의 매립을 위한 온도(예를 들면, 라미네이트 온도)는, 봉지 수지층(10)(특히 제2 수지층(2))이 유동하여 반도체 칩이 매립되도록, 조정된다. 이 온도는, 지지체가 있을 때에는 그 연화점 이하로 된다. 또한, 이 온도는 제2 수지층이 최저 용융 점도를 나타내는 온도 또는 그 근방의 온도라도 된다. 반도체 칩의 매립을 위한 압력은, 반도체 칩(또는 전자 부품)의 사이즈, 밀집도에 따라 변경되지만 , 예를 들면, 0.2∼1.5 MPa, 또는 0.3∼1.0 MPa라도 된다. 압압의 시간은, 특별히 한정되지 않지만, 20∼600 초, 30∼300 초, 또는 40∼120 초이면 된다.
봉지 수지층(제1 수지층 및 제2 수지층)의 경화는, 예를 들면, 대기 하 또는 불활성 가스 하에서 행할 수 있다. 경화 온도는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 80∼280 ℃, 100∼240 ℃, 또는 120∼200 ℃이면 된다. 경화 온도가 80℃ 이상이면, 봉지 필름의 경화가 충분히 진행되어, 문제점의 발생을 특히 효과적으로 억제할 수 있다. 경화 온도가 280℃ 이하인 경우에는, 다른 재료로의 열해의 발생을 억제할 수 있다. 경화 시간은, 특별히 한정되지 않지만, 30∼600 분, 45∼300 분, 또는 60∼240 분이면 된다. 경화 시간이 이 범위이면, 봉지 수지층의 경화가 충분히 진행되어, 양호한 생산 효율이 얻어진다. 경화 조건은, 온도 및/또는 시간이 상이한 복수의 조건의 조합이라도 된다.
봉지 수지층(10)에 전자 부품(반도체 칩(20))을 매립하는 것과, 봉지 수지층(10)를 경화시켜 봉지부(10a)를 형성하는 것은, 분리된 별도의 공정이라도 되고, 동시에 또는 연속적으로 행하는 공정이라도 된다. 예를 들면, 봉지 수지층 및 전자 부품을 가열하면서 압압함으로써, 봉지 수지층에 전자 부품을 매립하고 또한 봉지 수지층을 경화하여, 전자 부품을 봉지하는 봉지부를 형성시켜도 된다.
본 실시형태에 있어서는, 이하의 절연층 형성, 배선 패턴 형성, 볼 마운트, 및 다이싱의 각 공정을 거쳐, 반도체 장치를 얻을 수 있다. 이들 공정을 높은 정밀도로 효율적으로 행하기 위하여, 봉지 성형물(100)의 휨이 작은 것이 바람직하다.
먼저, 가고정재(40)를 기판(30)과 함께 박리하여, 반도체 칩(20) 및 이것을 봉지하는 봉지부(10a)로 이루어지는 봉지 성형물(100)을 얻는다(도 4의 (a)). 봉지 성형물(100)의 한쪽 주면 내에서 반도체 칩(20)이 노출되어 있다. 반도체 칩(20)이 노출되어 있는 측의 봉지 성형물의 주면 상에, 절연층(50)이 설치된다(도 4의 (b)). 다음으로, 절연층(50)을 패턴화함으로써 배선(54)을 형성하고, 패턴화된 절연층(52) 상에 볼(56)을 마운트한다(도 4의 (c)).
다음으로, 다이싱 커터(60)에 의해, 봉지 성형물을 개편화(個片化)한다(도 4의 (d) 및 (e)). 이로써, 반도체 칩(20)과, 본 실시형태에 따른 봉지 필름의 봉지 수지층의 경화물인 봉지부(10a)를 구비하는 반도체 장치(200)가 얻어진다. 반도체 장치(200)에 있어서, 반도체 칩(20)은, 봉지부(10a) 중 제2 수지층의 경화물(2a)에 둘러싸이도록, 봉지부(10a) 내에 매립되어 있다.
이상, 본 발명에 따른 봉지 필름, 및 반도체 장치 및 전자 부품 장치의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 반드시 전술한 실시형태로 한정되지 않고, 그 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적절하게 변경을 행해도 된다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
봉지 필름의 제작
봉지 필름을 구성하는 성분으로서 이하의 재료를 준비했다.
[열경화성 수지]
A1: 비스페놀 F형 에폭시 수지(미쓰비시가가쿠가부시키가이샤 제조, JER806/에폭시 당량: 160)
[경화제]
B1: 페놀 노볼락 수지(아사히유기재공업(旭有機材工業)가부시키가이샤 제조, PAPS-PN2/수산기 당량: 104)
B2: 트리스메탄형 페놀 수지(혼슈화학공업가부시키가이샤 제조, TrisP-HAP/수산기 당량: 102)
[무기충전제]
C1: 실리카(가부시키가이샤아드마테크스 제조, SX-E2, 페닐아미노실란 처리/평균 입경(粒徑) 5.8㎛)
[경화 촉매]
D1: 이미다졸(시코쿠화성공업가부시키가이샤 제조, 2PHZ-PW)
[유기용제]
E1: 메틸에틸케톤
(실시예 1)
10L의 플라스틱 용기에 유기용제(E1)를 497.5g 넣고, 여기에 무기충전제(C1)를 3500g 가하고, 교반 블레이드로 무기충전제(C1)를 유기용제 중에 분산하였다. 이 분산액에, 열경화성 수지(A1)를 300g, 경화제(B1)를 460g 가하고 분산액을 교반했다. 열경화성 수지(A1) 및 경화제(B1)가 용해한 것을 육안에 의해 확인한 후, 경화 촉매(D1)를 2.5g 가하고, 분산액을 1시간 더 교반했다. 분산액을 나일론제 #200메쉬(개구 75㎛)로 여과하고, 여과액을 바니쉬상 수지 조성물로서 얻었다.
얻어진 바니쉬상 수지 조성물을, 도공기를 사용하여, 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 제1 수지층 또는 제2 수지층(두께 100㎛)을 각각 지지체 상에 형성했다. 도포 및 건조 속도는, 지지체의 이동 속도를 의미한다. 건조 조건의 온도 및 로(爐) 길이는, 각각, 건조로 내의 온도, 및 건조로 내에서의 지지체의 이동 거리를 의미한다. 이러한 것은 다른 실시예 및 비교예에서도 동일하다.
(제1 수지층)
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 2m/분
건조 조건(온도/로 길이): 110℃/3.3m, 130℃/3.3m, 140℃/3.3m
(제2 수지층)
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 3m/분
건조 조건(온도/로 길이): 90℃/3.3m, 110℃/3.3m, 120℃/3.3m
제1 수지층과 제2 수지층을 진공 라미네이트로 접합하여, 제1 수지층과 제2 수지층을 구비하는 2층 구성의 봉지 수지층을 가지는 봉지 필름을 얻었다.
(실시예 2)
경화 촉매(D1)의 양을 2.5g으로부터 7.5g으로 변경한 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 바니쉬상 수지 조성물을 제작했다. 얻어진 바니쉬상 수지 조성물을, 도공기를 사용하여, 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 제1 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 2m/분
건조 조건(온도/로 길이): 110℃/3.3m, 130℃/3.3m, 140℃/3.3m
실시예 1과 동일한 방법에 의해 바니쉬상 수지 조성물을 제작했다. 얻어진 바니쉬상 수지 조성물을, 도공기를 사용하여 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 제2 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 2m/분
건조 조건(온도/로 길이): 90℃/3.3m, 110℃/3.3m, 120℃/3.3m
제1 수지층과 제2 수지층을 진공 라미네이트로 접합하여, 제1 수지층과 제2 수지층을 구비하는 2층 구성의 봉지 수지층을 가지는 봉지 필름을 얻었다.
(실시예 3)
경화 촉매(D1)의 양을 2.5g으로부터 7.5g으로 변경한 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 바니쉬상 수지 조성물을 제작했다. 얻어진 바니쉬상 수지 조성물을, 도공기를 사용하여, 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 제1 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 3m/분
건조 조건(온도/로 길이): 110℃/3.3m, 130℃/3.3m, 140℃/3.3m
실시예 1과 동일한 방법에 의해 바니쉬상 수지 조성물을 제작했다. 도공기를 사용하여 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 제2 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 2m/분
건조 조건(온도/로 길이): 90℃/3.3m, 110℃/3.3m, 120℃/3.3m
제1 수지층과 제2 수지층을 진공 라미네이트로 접합하여, 제1 수지층과 제2 수지층을 구비하는 2층 구성의 봉지 수지층을 가지는 봉지 필름을 얻었다.
(실시예 4)
실시예 1과 동일한 방법에 의해 바니쉬상 수지 조성물을 제작했다. 도공기를 사용하여 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 도막을 건조하여, 제1 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 2m/분
건조 조건(온도/로 길이): 90℃/3.3m, 110℃/3.3m, 120℃/3.3m
실시예 1과 동일한 방법에 의해 바니쉬상 수지 조성물을 제작했다. 도공기를 사용하여 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 제2 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 2.5m/분
건조 조건(온도/로 길이): 90℃/3.3m, 110℃/3.3m, 120℃/3.3m
(실시예 5)
실시예 1과 동일한 방법에 의해 바니쉬상 수지 조성물을 제작했다. 도공기를 사용하여 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 제1 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 2m/분
건조 조건(온도/로 길이): 90℃/3.3m, 110℃/3.3m, 120℃/3.3m
10L의 플라스틱 용기에 유기용제(E1)를 497.5g 넣고, 여기에 무기충전제(C1)를 3500g 가하고, 교반날개로 무기충전제(C1)를 유기용제 중에 분산하였다. 이 분산액에, 열경화성 수지(A1)를 296g, 경화제(B2)를 464g 가하고 분산액을 교반했다. 열경화성 수지(A1) 및 경화제(B2)가 용해한 것을 육안으로 확인한 후, 경화 촉매(D1)를 2.5g 가하고 분산액을 1시간 더 교반했다. 분산액을 나일론제 #200메쉬(개구 75㎛)로 여과하여, 여과액을 바니쉬상 수지 조성물로서 얻었다.
얻어진 바니쉬상 수지 조성물을, 도공기를 사용하여, 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 제2 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 3m/분
건조 조건(온도/로 길이): 90℃/3.3m, 110℃/3.3m, 120℃/3.3m
(실시예 6)
10L의 플라스틱 용기에 유기용제(E1)를 497.5g 넣고, 여기에 무기충전제(C1)를 3350g 가하고, 교반날개로 무기충전제(C1)를 유기용제 중에 분산하였다. 이 분산액에, 열경화성 수지(A1)를 360g, 경화제(B1)를 550g 가하고 분산액을 교반했다. 열경화성 수지(A1) 및 경화제(B1)가 용해한 것을 육안으로 확인한 후, 경화 촉매(D1)를 3.0g 가하고 분산액을 1시간 더 교반했다. 분산액을 나일론제 #200메쉬(개구 75㎛)로 여과하여, 여과액을 바니쉬상 수지 조성물로서 얻었다.
얻어진 바니쉬상 수지 조성물을, 도공기를 사용하여, 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 제1 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 3m/분
건조 조건(온도/로 길이): 90℃/3.3m, 110℃/3.3m, 120℃/3.3m
10L의 플라스틱 용기에 유기용제(E1)를 497.5g 넣고, 여기에 무기충전제(C1)를 3200g 가하고, 교반날개로 무기충전제(C1)를 유기용제 중에 분산하였다. 이 분산액에, 열경화성 수지(A1)를 419g, 경화제(B1)를 641g 가하고 분산액을 교반했다. 열경화성 수지(A1) 및 경화제(B1)가 용해한 것을 육안으로 확인한 후, 경화 촉매(D1)를 3.5g 가하고 분산액을 1시간 더 교반했다. 분산액을 나일론제 #200메쉬(개구 75㎛)로 여과하여, 여과액을 바니쉬상 수지 조성물로서 얻었다.
얻어진 바니쉬상 수지 조성물을, 도공기를 사용하여, 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 제2 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 3m/분
건조 조건(온도/로 길이): 90℃/3.3m, 110℃/3.3m, 120℃/3.3m
(비교예 1)
실시예 1과 동일한 바니쉬상 수지 조성물을, 도공기를 사용하여 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 제1 수지층 및 제2 수지층(두께 100㎛)을 각각 지지체 상에 형성했다.
(제1 수지층)
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 3m/분
건조 조건(온도/로 길이): 90℃/3.3m, 110℃/3.3m, 120℃/3.3m
(제2 수지층)
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 2m/분
건조 조건(온도/로 길이): 110℃/3.3m, 130℃/3.3m, 140℃/3.3m
제1 수지층과 제2 수지층을 진공 라미네이트로 접합하여, 제1 수지층과 제2 수지층을 구비하는 2층 구성의 봉지 수지층을 가지는 봉지 필름을 얻었다.
(비교예 2)
실시예 1과 동일한 바니쉬상 수지 조성물을, 도공기를 사용하여 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 제1 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 2m/분
건조 조건(온도/로 길이): 90℃/3.3m, 110℃/3.3m, 120℃/3.3m
경화 촉매(D1)의 양을 2.5g으로부터 7.5g으로 변경한 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 바니쉬상 수지 조성물을 제작했다. 얻어진 바니쉬상 수지 조성물을, 도공기를 사용하여, 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 제2 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 2m/분
건조 조건(온도/로 길이): 110℃/3.3m, 130℃/3.3m, 140℃/3.3m
제1 수지층과 제2 수지층을 진공 라미네이트로 접합하여, 제1 수지층과 제2 수지층을 구비하는 2층 구성의 봉지 수지층을 가지는 봉지 필름을 얻었다.
(비교예 3)
실시예 1과 동일한 바니쉬상 수지 조성물을, 도공기를 사용하여 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 제1 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 2m/분
건조 조건(온도/로 길이): 90℃/3.3m, 110℃/3.3m, 120℃/3.3m
실시예 1과 동일한 바니쉬상 수지 조성물을, 도공기를 사용하여 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 제2 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 1.5m/분
건조 조건(온도/로 길이): 90℃/3.3m, 110℃/3.3m, 120℃/3.3m
제1 수지층과 제2 수지층을 진공 라미네이트로 접합하여, 제1 수지층과 제2 수지층을 구비하는 2층 구성의 봉지 수지층을 가지는 봉지 필름을 얻었다.
(비교예 4)
실시예 1과 동일한 바니쉬상 수지 조성물을, 도공기를 사용하여 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 지지체 및 도막을, 건조로 내를 소정의 건조 속도로 통과시킴으로써 도막을 건조하여, 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 2m/분
건조 조건(온도/로 길이): 90℃/3.3m, 110℃/3.3m, 120℃/3.3m
얻어진 수지층 2장을 진공 라미네이트로 접합하여, 두께가 200㎛의 1층 구성의 봉지 수지층을 가지는 봉지 필름을 얻었다.
(비교예 5)
10L의 플라스틱 용기에 유기용제(E1)를 497.5g 넣고, 여기에 무기충전제(C1)를 3500g 가하고, 교반날개로 무기충전제(C1)를 유기용제 중에 분산하였다. 이 분산액에, 열경화성 수지(A1)를 296g, 경화제(B2)를 464g 가하고 분산액을 교반했다. 열경화성 수지(A1) 및 경화제(B2)가 용해한 것을 육안으로 확인한 후, 경화 촉매(D1)를 2.5g 가하고 분산액을 1시간 더 교반했다. 분산액을 나일론제 #200메쉬(개구 75㎛)로 여과하여, 여과액을 바니쉬상 수지 조성물로서 얻었다.
얻어진 바니쉬상 수지 조성물을, 도공기를 사용하여, 이하의 조건으로 필름형의 지지체(38㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 도포하고, 도막을 건조하여, 수지층(두께 100㎛)을 지지체 상에 형성했다.
도포 헤드 방식: 콤마
도포 및 건조 속도: 3m/분
건조 조건(온도/로 길이): 90℃/3.3m, 110℃/3.3m, 120℃/3.3m
얻어진 수지층 2장을 진공 라미네이트로 접합하여, 두께가 200㎛의 1층 구성의 봉지 수지층을 가지는 봉지 필름을 얻었다.
각 실시예에서의 수지 조성물의 배합량, 두께, 건조 속도, 건조 조건, 및 경화 수축율을 표 1에 정리하여 나타내었다.
[표 1]
Figure pct00001
평가 시험
(경화 수축율)
상기한 각 실시예 및 비교예에서 제작한 봉지 필름의 지지체를 박리하여, 경화 수축율을 측정하기 위한 평가 샘플을 얻었다. 경화 수축율(%)은, PVT 시험기(가부시키가이샤도요정기제작소(東洋精機製作所) 제조)를 사용하여, 하기 조건으로 측정했다.
결과를 표 1 및 표 2에 나타내었다.
평가 샘플 질량: 8g
가열 조건: 40℃로부터 140℃까지 승온하고, 140℃에서 2시간 유지한 후, 실온(23℃)까지 냉각
압력: 3MPa
실린더 직경: 11.284mm(면적: 1.0cm2)
(휨 및 칩 매립성)
지지체로서 직경 220mm, 두께 1.5mm의 SUS판을 준비했다. SUS판의 한쪽에 가고정용 필름을, 라미네이터를 사용하여 부착하였다. SUS판으로부터 비어져 나온 가고정용 필름을 커터 나이프로 잘라내었다.
다음으로, 7.3mm×7.3mm, 두께 150㎛의 실리콘 칩을 상기 가고정용 필름 상에 격자형으로 배치하여, 평가용 기판을 얻었다. 실리콘 칩의 탑재수는 193개, 실리콘 칩의 간격(피치)은 세로 방향, 가로 방향 모두 9.6mm로 했다. 실리콘 칩의 배치에는 다이소터(캐논머시너리가부시키가이샤 제조 CAP3500)를 사용했다. 배치 시의 하중은, 실리콘 칩 1개당 1kgf로 했다.
제작한 평가용 기판에, 실시예 및 비교예에서 제작한 각 봉지 필름의 봉지 수지층을, 제2 수지층이 실리콘 칩 측이 되는 방향으로 중첩하고, 그 상태에서 진공 라미네이터를 사용하여 가열하면서 봉지 수지층 및 실리콘 칩을 압압함으로써, 봉지 수지층에 실리콘 칩을 매립하고 또한 봉지 수지층을 열경화하고, 실리콘 칩을 봉지하는 봉지부를 형성시켰다. 얻어진 봉지 성형물로부터 가고정용 필름을 박리하고, 실리콘 칩 측의 면을 아래로 하여, 봉지 성형물의 휨의 방향과, 바닥면으로부터 가장 휨이 큰 부분까지의 휨의 양을 자(ruler)로 측정했다. 휨의 방향의 「볼록부」는, 봉지부 측으로 볼록하게 되는 방향으로 휨이 발생한 것을 의미한다.
가고정용 필름으로부터 박리한 봉지 성형물의 실리콘 칩 측의 면을 육안으로 확인하고, 실리콘 칩 사이에 수지가 충전되어 있는 지의 여부에 기초하여, 칩 매립성을 판단했다. 미충전의 개소(箇所)가 없는 경우를 「양호」로 판정했다. 비교예 1에 대해서는, 매립성에 문제가 있었으므로, 휨의 평가를 행하지 않았다.
[표 2]
Figure pct00002
[표 3]
Figure pct00003
표 2 및 표 3에 평가 결과를 나타내었다. 제2 수지층의 경화 수축율이 제1 수지층의 경화 수축율보다 큰 실시예의 봉지 필름에 의하면, 양호한 매립성으로 실리콘 칩을 봉지할 수 있고, 또한 봉지 성형물의 휨이 충분히 억제되었다.
1…제1 수지층 1a…제1 수지층의 경화물
2…제2 수지층 2a…제2 수지층의 경화물
3…수지　봉지재 3a…수지　봉지재의 경화물
10…봉지 필름(봉지 수지층) 10a…봉지 수지층의 경화물
20…반도체 칩 30…기판
40…가고정재 50…절연층
52…패턴화된 절연층 54…배선
56…볼 60…다이싱 커터
100…봉지 성형물 200…반도체 장치

Claims (8)

  1. 전자 부품을 봉지(封止)하기 위한 봉지 필름으로서,
    제1 열경화성 수지 및 제1 무기충전제를 함유하는 제1 수지층, 및 제2 열경화성 수지 및 제2 무기충전제를 함유하는 제2 수지층을 가지는 봉지 수지층을 포함하고,
    상기 제2 수지층이, 상기 전자 부품을 봉지할 때 상기 전자 부품 측으로 향해지는 봉지면을 가지고, 상기 제2 수지층 및 상기 제1 수지층이 상기 봉지면 측으로부터 이 순서로 적층되어 있고,
    상기 제2 수지층의 경화 수축율이, 상기 제1 수지층의 경화 수축율보다 큰, 봉지 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수지층의 경화 수축율에 대한 상기 제2 수지층의 경화 수축율의 비가, 1을 초과하고 10 미만인, 봉지 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 열경화성 수지 및 상기 제2 열경화성 수지가, 서로 동일하거나 또는 상이한 에폭시 수지인, 봉지 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 봉지 필름의 봉지 수지층, 및 그의 봉지면과 대향 배치된 전자 부품을 가열 하에서 압압(押壓)하고, 이로써 상기 봉지 수지층에 상기 전자 부품을 매립하는 공정, 및
    상기 봉지 수지층을 경화시키고, 상기 봉지 수지층의 경화물이며 상기 전자 부품을 봉지하는 봉지부를 형성하는 공정을 포함하는,
    전자 부품 장치를 제조하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전자 부품이 반도체 칩을 포함하는, 방법.
  6. 전자 부품과, 상기 전자 부품을 봉지하고 있는 봉지부를 포함하고,
    상기 봉지부가, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 봉지 필름의 봉지 수지층의 경화물인,
    전자 부품 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전자 부품이 반도체 칩을 포함하는, 전자 부품 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 전자 부품이, 상기 봉지부 중 상기 제2 수지층의 경화물에 둘러싸여 있는, 전자 부품 장치.
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