WO2016031521A1 - 封止用シート、セパレータ付き封止用シート、半導体装置、及び、半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a sealing sheet, a sealing sheet with a separator, a semiconductor device, and a method for manufacturing a semiconductor device.
- the sealing sheet as described above When the sealing sheet as described above is used, it may be lifted by a suction collet and conveyed. However, there is a possibility that the sealing sheet may fall from the suction collet at the time of lifting, transporting, or the like. On the other hand, if the sealing sheet is too hard, a problem that the semiconductor chip cannot be embedded properly occurs.
- the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a sealing sheet that can prevent falling from an adsorption collet during transportation and can suitably embed a semiconductor chip, And it is providing the sheet
- the present inventors diligently studied on the above problems. As a result, if the product of the thickness of the sealing sheet and the storage elastic modulus G ′ is within a certain range, the sealing sheet can be dropped from the adsorption collet at the time of transportation, and the semiconductor chip The inventors have found that the sealing sheet can be suitably embedded, and have completed the present invention.
- the sealing sheet according to the present invention is The product ⁇ of the thickness t [mm] and the storage elastic modulus G ′ [Pa] at 50 ° C. satisfies the following formula 1.
- Formula 1 300 ⁇ ⁇ ⁇ 1.5 ⁇ 10 5
- the thickness of the sealing sheet it is easy to bend, so that it is thin, but it is difficult to bend, so that it is thick.
- the storage elastic modulus the smaller the value, the softer and easier to bend, while the larger the value, the harder and less likely to bend. Therefore, when the thickness of the sealing sheet is thin, the sheet will bend unless the storage elastic modulus is increased to some extent. On the other hand, when the sealing sheet is thick, it does not bend even if the storage elastic modulus is not so large. Thus, the present inventors have found that the thickness of the sealing sheet and the storage elastic modulus are closely related with respect to bending.
- the inventors have found that if the product ⁇ of the thickness and the storage elastic modulus is 300 or more, it is possible to prevent the sealing sheet from being bent and dropped during transportation or the like. Moreover, if the storage elastic modulus is too high, the semiconductor chip cannot be embedded, although the bending can be suppressed. Therefore, in consideration of the thickness usually used as the sealing sheet, if the product ⁇ of the thickness and the storage elastic modulus is 1.5 ⁇ 10 5 or less, the semiconductor chip is preferably embedded in the sealing sheet. The inventors have found that this is possible. As described above, according to the sealing sheet of the present invention, the product ⁇ of the thickness t [mm] and the storage elastic modulus G ′ [Pa] at 50 ° C.
- the sealing sheet can fall from the adsorption collet, and the semiconductor chip can be suitably embedded in the sealing sheet.
- the measurement temperature of the storage elastic modulus G ′ was set to 50 ° C. instead of the temperature at the time of transportation, that is, room temperature (25 ° C.). By adopting a temperature close to.
- the sealing sheet with a separator according to the present invention is The sealing sheet, and a separator laminated on at least one surface of the sealing sheet,
- the product ⁇ of the flexural modulus E [N / mm 2 ] at 25 ° C. and the area A [mm 2 ] of the sealing sheet satisfies the following formula 2.
- the area the larger the area, the easier it is to bend, and the smaller it is, the more difficult it is to bend.
- the flexural modulus the smaller the value, the softer and more flexible it is, while the larger the value, the harder and less flexible. Therefore, when the area of the sealing sheet is large, the sheet is bent unless the bending elastic modulus is increased to some extent. On the other hand, when the area of the sealing sheet is small, it does not bend even if the flexural modulus is not so large. If the product ⁇ of the thickness and the flexural modulus is 4.0 ⁇ 10 6 or more, it is possible to prevent the sealing sheet from being bent and dropped during conveyance or the like.
- the semiconductor chip can be suitably embedded in the sealing sheet without deforming or bending the resin sheet.
- the semiconductor device according to the present invention is manufactured using the sealing sheet.
- the sealing sheet satisfies the above formula 1, it is suppressed from dropping from the adsorption collet during transportation. Moreover, since the sealing sheet is used, the semiconductor chip is suitably embedded in the sealing sheet. Therefore, the yield of the manufactured semiconductor device is improved.
- the semiconductor device according to the present invention is manufactured using the sealing sheet with a separator.
- the separator-equipped sealing sheet satisfies the above formula 1, it is suppressed from dropping from the adsorption collet during transportation. Moreover, since the said sealing sheet with a separator is used, the semiconductor chip is suitably embedded in the sealing sheet. Therefore, the yield of the manufactured semiconductor device is improved.
- the sealing sheet preferably has an area A of 40000 mm 2 or more.
- the said structure WHEREIN As for the said sheet
- a method for manufacturing a semiconductor device includes: Preparing a laminate in which a semiconductor chip is fixed on a support; and Step B for preparing the separator-attached sealing sheet; Step C for disposing the separator-equipped sealing sheet on the semiconductor chip of the laminate, A step D of embedding the semiconductor chip in the sealing sheet, and forming a sealing body in which the semiconductor chip is embedded in the sealing sheet.
- the sealing sheet is prevented from falling from the suction collet during transportation or the like in order to satisfy the above formula 1. Therefore, the yield of a semiconductor device manufactured using the separator-equipped sealing sheet can be improved.
- ADVANTAGE OF THE INVENTION it can prevent falling from an adsorption collet at the time of conveyance etc., and can provide the sealing sheet which can embed a semiconductor chip suitably, and the sealing sheet with a separator. it can.
- seat for sealing with a separator can be provided.
- seat for sealing with a separator can be provided.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a sealing sheet with a separator according to this embodiment.
- the sealing sheet with a separator 10 includes a sealing sheet 40, a separator 41 a laminated on one surface of the sealing sheet 40, and the other surface of the sealing sheet 40. And a separator 41b stacked.
- the separator 41a and the separator 41b correspond to the separator of the present invention.
- this embodiment demonstrates the sheet
- the attached sealing sheet is not limited to this example, and may be a sealing sheet with a single-sided separator when the separator is laminated only on one surface of the sealing sheet.
- this embodiment demonstrates the sealing sheet with a separator, this invention may be the single body of the sealing sheet in which the separator is not laminated
- the lower limit value of the product ⁇ is preferably 400, and more preferably 500.
- the upper limit value of the product ⁇ is preferably 1.4 ⁇ 10 5 , and more preferably 1.3 ⁇ 10 5 . Since the product ⁇ is in a range satisfying the above formula 1, it is possible to prevent the sealing sheet from falling from the adsorption collet at the time of transportation or the like, and to embed the semiconductor chip suitably in the sealing sheet. it can.
- the thickness t of the sealing sheet 40 is preferably 0.05 mm or greater and 1.3 mm or less, and more preferably 0.1 mm or greater and 1.0 mm or less.
- a semiconductor chip can be suitably embedded.
- the thickness of the semiconductor device to be manufactured can be reduced by setting the thickness t to 1.3 mm or less.
- seat for sealing means 25 places at random, and means the average value of the measured thickness.
- the storage elastic modulus G ′ of the sealing sheet 40 is preferably from 400 Pa to 180,000 Pa, and more preferably from 600 Pa to 170000 Pa. By setting the storage elastic modulus G ′ to 400 Pa or more, the resin flow can be suppressed and the thickness control at the time of embedding the semiconductor chip can be improved. On the other hand, by setting the storage elastic modulus G ′ to 180000 Pa or less, the semiconductor chip can be embedded well.
- the storage elastic modulus G ′ refers to the storage elastic modulus after molding of the sealing sheet and before thermosetting.
- the storage elastic modulus G ′ is measured by the method described in the examples.
- the storage elastic modulus G ′ [Pa] can be controlled by changing the composition of the sealing sheet 40, such as changing the filling amount of inorganic filler (filler) and the particle diameter.
- the product ⁇ of the thickness t [mm] before thermosetting and the storage elastic modulus E ′ [Pa] at 25 ° C. after thermosetting is preferably 1200000 or more and 1500000 or more. It is more preferable.
- the storage elastic modulus after thermosetting the smaller the value, the softer and weaker the impact from the outside, whereas the larger the value, the harder and stronger the impact from the outside. Therefore, when the thickness of the sealing sheet is thin, the semiconductor chip can be suitably protected from external impacts and the like even if the storage elastic modulus after thermosetting is small to some extent.
- the thickness of the sealing sheet is thin, the semiconductor chip cannot be suitably protected from external impact or the like unless the storage elastic modulus after thermosetting is increased to some extent.
- the present inventors have found that the thickness of the encapsulating sheet and the storage elastic modulus after thermosetting are closely related with respect to the semiconductor chip protecting property after encapsulating. If the product ⁇ is 1200000 or more, the sealing sheet 40 after thermosetting has a good hardness, and as a result, the semiconductor chip can be suitably protected from external impacts and the like. The inventors have found. From the above, if the product ⁇ is set to 1200000 or more, the semiconductor chip can be suitably protected from external impacts and the like.
- the area A in plan view of the sealing sheet 40 is preferably 40000 mm 2 or more. More preferably, it is 70650 mm ⁇ 2 > or more, More preferably, it is 90000 mm ⁇ 2 > or more. Since the sheet
- the said area A is so preferable that it is large, it is 562,500 mm ⁇ 2 > or less from the point which can be hard to fall from an adsorption
- the shape of the sealing sheet 40 in plan view is not particularly limited, but may be a rectangle or a circle. Especially, the rectangle whose length of each side is 200 mm or more and whose length of each side is 750 mm or less is preferable. When the length of all sides is 200 mm, the area A is 40000 mm 2, and when the length of all sides is 750 mm, the area A is 562,500 mm 2 .
- the constituent material of the sealing sheet 40 includes an epoxy resin and a phenol resin as a curing agent. Thereby, favorable thermosetting is obtained.
- the epoxy resin is not particularly limited.
- triphenylmethane type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, modified bisphenol A type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, modified bisphenol F type epoxy resin, dicyclopentadiene type Various epoxy resins such as an epoxy resin, a phenol novolac type epoxy resin, and a phenoxy resin can be used. These epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.
- the epoxy equivalent is 150 to 250 and the softening point or the melting point is 50 to 130 ° C., solid at room temperature. From the viewpoint, triphenylmethane type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, and biphenyl type epoxy resin are more preferable.
- the phenol resin is not particularly limited as long as it causes a curing reaction with the epoxy resin.
- a phenol novolac resin, a phenol aralkyl resin, a biphenyl aralkyl resin, a dicyclopentadiene type phenol resin, a cresol novolak resin, a resole resin, or the like is used.
- These phenolic resins may be used alone or in combination of two or more.
- phenol resin those having a hydroxyl equivalent weight of 70 to 250 and a softening point of 50 to 110 ° C. are preferably used from the viewpoint of reactivity with the epoxy resin, and phenol phenol is particularly preferable from the viewpoint of high curing reactivity.
- a novolac resin can be suitably used. From the viewpoint of reliability, low hygroscopic materials such as phenol aralkyl resins and biphenyl aralkyl resins can also be suitably used.
- the blending ratio of the epoxy resin and the phenol resin is blended so that the total of hydroxyl groups in the phenol resin is 0.7 to 1.5 equivalents with respect to 1 equivalent of the epoxy group in the epoxy resin from the viewpoint of curing reactivity. It is preferable to use 0.9 to 1.2 equivalents.
- the total content of the epoxy resin and the phenol resin in the sealing sheet 40 is preferably 2.5% by weight or more, and more preferably 3.0% by weight or more. Adhesive force with respect to the semiconductor chip 23, the semiconductor wafer 22, etc. is acquired favorably as it is 2.5 weight% or more.
- the total content of the epoxy resin and the phenol resin in the sealing sheet 40 is preferably 20% by weight or less, and more preferably 10% by weight or less. Hygroscopicity can be reduced as it is 20 weight% or less.
- the sealing sheet 40 may include a thermoplastic resin. Thereby, the handleability at the time of non-hardening and the low stress property of hardened
- thermoplastic resin examples include natural rubber, butyl rubber, isoprene rubber, chloroprene rubber, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-acrylic acid ester copolymer, polybutadiene resin, polycarbonate resin, heat Plastic polyimide resin, polyamide resin such as 6-nylon and 6,6-nylon, phenoxy resin, acrylic resin, saturated polyester resin such as PET and PBT, polyamideimide resin, fluororesin, styrene-isobutylene-styrene block copolymer, etc. Is mentioned. These thermoplastic resins can be used alone or in combination of two or more. Of these, a styrene-isobutylene-styrene block copolymer is preferable from the viewpoint of low stress and low water absorption.
- the content of the thermoplastic resin in the sealing sheet 40 can be 1.5% by weight or more and 2.0% by weight or more. A softness
- the content of the thermoplastic resin in the sealing sheet 40 is preferably 6% by weight or less, and more preferably 4% by weight or less. Adhesiveness with the semiconductor chip 23 and the semiconductor wafer 22 is favorable as it is 4 weight% or less.
- the sealing sheet 40 preferably contains an inorganic filler.
- the inorganic filler is not particularly limited, and various conventionally known fillers can be used.
- quartz glass, talc, silica such as fused silica and crystalline silica
- alumina aluminum nitride
- nitriding Examples thereof include silicon and boron nitride powders. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, silica and alumina are preferable, and silica is more preferable because the linear expansion coefficient can be satisfactorily reduced.
- silica powder is preferable, and fused silica powder is more preferable.
- fused silica powder examples include spherical fused silica powder and crushed fused silica powder. From the viewpoint of fluidity, spherical fused silica powder is preferable. Among these, those having an average particle diameter in the range of 10 to 30 ⁇ m are preferable, and those having a mean particle diameter in the range of 15 to 25 ⁇ m are more preferable.
- the average particle diameter can be derived, for example, by using a sample arbitrarily extracted from the population and measuring it using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus.
- the content of the inorganic filler in the sealing sheet 40 is preferably 75 to 95% by weight, and more preferably 78 to 95% by weight with respect to the entire sealing sheet 40.
- the thermal expansion coefficient can be suppressed to be low, so that mechanical breakdown due to thermal shock can be suppressed.
- the content of the inorganic filler is 95% by weight or less with respect to the entire sealing sheet 40, flexibility, fluidity, and adhesiveness are improved.
- the sealing sheet 40 includes a curing accelerator.
- the curing accelerator is not particularly limited as long as it can cure the epoxy resin and the phenol resin, and examples thereof include organophosphorus compounds such as triphenylphosphine and tetraphenylphosphonium tetraphenylborate; 2-phenyl-4, And imidazole compounds such as 5-dihydroxymethylimidazole and 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole.
- organophosphorus compounds such as triphenylphosphine and tetraphenylphosphonium tetraphenylborate
- 2-phenyl-4, And imidazole compounds such as 5-dihydroxymethylimidazole and 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole.
- 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole is preferred because the curing reaction does not proceed rapidly even when the temperature during kneading increases, and the sealing sheet 40 can be satisfactorily produced.
- the content of the curing accelerator is preferably 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total of the epoxy resin and the phenol resin.
- the sealing sheet 40 contains a flame retardant component. This can reduce the expansion of combustion when ignition occurs due to component short-circuiting or heat generation.
- a flame retardant composition for example, various metal hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, iron hydroxide, calcium hydroxide, tin hydroxide, complex metal hydroxides; phosphazene flame retardants, etc. should be used. Can do.
- the content of the phosphorus element contained in the phosphazene flame retardant is preferably 12% by weight or more.
- the content of the flame retardant component in the sealing sheet 40 is preferably 10% by weight or more, and more preferably 15% by weight or more in the total organic components (excluding inorganic fillers). A flame retardance is favorably acquired as it is 10 weight% or more.
- the content of the thermoplastic resin in the sealing sheet 40 is preferably 30% by weight or less, and more preferably 25% by weight or less. When the content is 30% by weight or less, there is a tendency that there is little decrease in physical properties of the cured product (specifically, physical properties such as glass transition temperature and high-temperature resin strength).
- the sealing sheet 40 preferably contains a silane coupling agent.
- the silane coupling agent is not particularly limited, and examples thereof include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane.
- the content of the silane coupling agent in the sealing sheet 40 is preferably 0.1 to 3% by weight. When the content is 0.1% by weight or more, sufficient strength of the cured product can be obtained and the water absorption rate can be lowered. If it is 3% by weight or less, the outgas amount can be lowered.
- the sealing sheet 40 is preferably colored. Thereby, excellent marking properties and appearance can be exhibited, and a semiconductor device having an added-value appearance can be obtained. Since the colored sealing sheet 40 has excellent marking properties, it can be marked to give various information such as character information and graphic information. In particular, by controlling the coloring color, it is possible to visually recognize information (character information, graphic information, etc.) given by marking with excellent visibility. Furthermore, the sealing sheet 40 can be color-coded for each product. When the sealing sheet 40 is colored (when it is colorless and not transparent), it is not particularly limited as a color exhibited by coloring, but is preferably a dark color such as black, blue, red, etc. It is suitable that it is black.
- a coloring material (coloring agent) can be used according to the target color.
- a color material various dark color materials such as a black color material, a blue color material, and a red color material can be suitably used, and a black color material is particularly suitable.
- the color material any of a pigment, a dye and the like may be used. Color materials can be used alone or in combination of two or more.
- the dye any form of dyes such as acid dyes, reactive dyes, direct dyes, disperse dyes, and cationic dyes can be used.
- the form of the pigment is not particularly limited, and can be appropriately selected from known pigments.
- the manufacturing method of the sealing sheet 40 is not particularly limited, a method of preparing a kneaded product of the resin composition for forming the sealing sheet 40 and coating the obtained kneaded product, or the obtained kneading A method of plastically processing an object into a sheet is preferable. Thereby, since the sheet
- a kneaded product is prepared by melt-kneading each component described below with a known kneader such as a mixing roll, a pressure kneader, or an extruder, and the obtained kneaded product is coated or plastically processed into a sheet. Shape.
- the temperature is preferably equal to or higher than the softening point of each component described above, for example, 30 to 150 ° C., and preferably 40 to 140 ° C., more preferably 60 to 120 in consideration of the thermosetting property of the epoxy resin. ° C.
- the time is, for example, 1 to 30 minutes, preferably 5 to 15 minutes.
- the kneading is preferably performed under reduced pressure conditions (under reduced pressure atmosphere). Thereby, while being able to deaerate, the penetration
- the pressure under reduced pressure is preferably 0.1 kg / cm 2 or less, more preferably 0.05 kg / cm 2 or less.
- the lower limit of the pressure under reduced pressure is not particularly limited, but is, for example, 1 ⁇ 10 ⁇ 4 kg / cm 2 or more.
- the kneaded material after melt-kneading is preferably applied in a high temperature state without cooling.
- the coating method is not particularly limited, and examples thereof include a bar coating method, a knife coating method, and a slot die method.
- the temperature at the time of coating is preferably not less than the softening point of each component described above, and considering the thermosetting property and moldability of the epoxy resin, for example, 40 to 150 ° C., preferably 50 to 140 ° C., more preferably 70 to 120 ° C.
- the kneaded material after melt-kneading is plastically processed in a high temperature state without cooling.
- the plastic working method is not particularly limited, and examples thereof include a flat plate pressing method, a T-die extrusion method, a screw die extrusion method, a roll rolling method, a roll kneading method, an inflation extrusion method, a coextrusion method, and a calendar molding method.
- the plastic working temperature is preferably not less than the softening point of each component described above, and is 40 to 150 ° C., preferably 50 to 140 ° C., more preferably 70 to 120 ° C. in consideration of the thermosetting property and moldability of the epoxy resin. is there.
- the sealing sheet 40 can be obtained by dissolving and dispersing a resin or the like for forming the sealing sheet 40 in an appropriate solvent to adjust the varnish and coating the varnish.
- the product ⁇ of the bending elastic modulus E [N / mm 2 ] at 25 ° C. of the sealing sheet 10 with a double-sided separator and the area A [mm 2 ] of the sealing sheet 40 is satisfied.
- the lower limit of the product ⁇ is preferably 1.0 ⁇ 10 7 and more preferably 5.0 ⁇ 10 7 . Further, the upper limit value of the product ⁇ is preferably 1.5 ⁇ 10 9 , and more preferably 1.0 ⁇ 10 9 .
- the resin embedding property in the semiconductor chip is improved while suppressing the bending of the sealing sheet 10 with a double-sided separator.
- the bending elastic modulus E at 25 ° C. of the sealing sheet 10 with a double-sided separator is preferably 100 N / mm 2 or more and 3000 N / mm 2 or less, and more preferably 200 N / mm 2 or more and 500 N / mm 2 or less. .
- the flexural modulus E refers to the flexural modulus after molding the sealing sheet and before thermosetting.
- the method for measuring the flexural modulus is the method described in the examples.
- the bending elastic modulus E [Pa] can be controlled by changing the composition of the sealing sheet 40, such as changing the filling amount and particle diameter of the inorganic filler (filler).
- the separator 41a and the separator 41b are preferably selected so as to be integrated with the sealing sheet 40 and the product ⁇ as the sealing sheet with a separator 10 satisfies the formula 2.
- the sealing elastic sheet is integrated with the sealing sheet 40 so that the bending elastic modulus E at 25 ° C. is within the numerical range as the sealing sheet 10 with a separator.
- the sealing sheet 10 with a separator of this invention is a sealing sheet with a double-sided separator is demonstrated. Therefore, the “bending elastic modulus E at 25 ° C.
- the sealing sheet with separator of the present invention is the total of the sealing sheet with separator 10 in which the separator 41a, the separator 41b, and the sealing sheet 40 are integrated. It is described as corresponding to the flexural modulus at 25 ° C.
- the “bending elastic modulus E at 25 ° C. of the sealing sheet with a separator” of the present invention is the same as that of the sealing sheet. This corresponds to the bending elastic modulus at 25 ° C. of the whole sealing sheet with a single-sided separator integrated with a separator laminated on either side of the sealing sheet.
- Specific materials constituting the separator 41a and the separator 41b include, for example, paper-based substrates such as paper; fiber-based substrates such as cloth, nonwoven fabric, felt, and net; metal-based substrates such as metal foil and metal plate Plastic base materials such as plastic sheets; rubber base materials such as rubber sheets; foams such as foam sheets and laminates thereof [particularly, laminates of plastic base materials and other base materials, plastics; An appropriate thin leaf body such as a laminate of sheets] can be used.
- a plastic base material can be suitably used.
- plastic base material examples include olefin resins such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), and ethylene-propylene copolymer; ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), ionomer resin, ethylene- Copolymers containing ethylene as a monomer component such as (meth) acrylic acid copolymers and ethylene- (meth) acrylic acid ester (random, alternating) copolymers; polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), Polyester such as polybutylene terephthalate (PBT); Acrylic resin; Polyvinyl chloride (PVC); Polyurethane; Polycarbonate; Polyphenylene sulfide (PPS); Amide resin such as polyamide (nylon) and wholly aromatic polyamide (aramid); Teruketon (PEEK); polyimides; polyetherimides; polyvinylidene chloride; ABS (acrylonitrile - butadiene - stylene
- the separator 41a and the separator 41b may be peeled or may not be released.
- mold release agent used in the mold release treatment examples include a fluorine type mold release agent, a long-chain alkyl acrylate type mold release agent, and a silicone type mold release agent. Of these, silicone release agents are preferred.
- the thickness of the separator 41a and the separator 41b is not particularly limited, but is preferably 50 ⁇ m or more, and more preferably 75 ⁇ m or more from the viewpoint of preventing bending which is likely to occur when the area is large. Moreover, from a viewpoint of the ease of peeling of a separator, it is preferable that it is 300 micrometers or less, and it is more preferable that it is 200 micrometers or less.
- the thickness of the separator 41b is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m or more, and more preferably 25 ⁇ m or more from the viewpoint of handling properties when the separator is peeled off. Moreover, it is preferable that it is 200 micrometers or less from a viewpoint of the ease of peeling of a separator, and it is more preferable that it is 100 micrometers or less.
- FIGS. 2 to 10 are schematic cross-sectional views for explaining the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.
- a method of manufacturing a semiconductor device called a so-called Fan-out (fan-out) wafer level package (WLP) will be described first.
- the manufacturing method of the semiconductor device is as follows: Preparing a laminate in which a semiconductor chip is temporarily fixed on a temporary fixing material; and Step B for preparing a sealing sheet with a separator; Step C for disposing the sealing sheet with a separator on the semiconductor chip of the laminate, And a step D of embedding the semiconductor chip in the sealing sheet and forming a sealing body in which the semiconductor chip is embedded in the sealing sheet.
- a stacked body 50 in which a semiconductor chip 53 is temporarily fixed on a temporary fixing material 60 is prepared (Step A).
- the laminated body 50 is obtained, for example, by the following temporary fixing material preparation step and semiconductor chip temporary fixing step.
- a temporary fixing material 60 in which a thermally expandable pressure-sensitive adhesive layer 60a is laminated on a support base material 60b is prepared (see FIG. 2). In addition, it can replace with a thermally expansible adhesive layer, and can also use a radiation curing type adhesive layer.
- a temporary fixing material 60 including a thermally expandable pressure-sensitive adhesive layer will be described.
- the temporary fixing material in which the heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer is laminated on the support base material is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-015490, etc., and will be briefly described below. .
- the thermally expandable pressure-sensitive adhesive layer 60a can be formed of a pressure-sensitive adhesive composition containing a polymer component and a foaming agent.
- a polymer component particularly the base polymer
- an acrylic polymer sometimes referred to as “acrylic polymer A”
- acrylic polymer A examples include those using (meth) acrylic acid ester as a main monomer component.
- Examples of the (meth) acrylic acid ester include (meth) acrylic acid alkyl esters (for example, methyl ester, ethyl ester, propyl ester, isopropyl ester, butyl ester, isobutyl ester, sec-butyl ester, t-butyl ester, Pentyl ester, isopentyl ester, hexyl ester, heptyl ester, octyl ester, 2-ethylhexyl ester, isooctyl ester, nonyl ester, decyl ester, isodecyl ester, undecyl ester, dodecyl ester, tridecyl ester, tetradecyl ester, Linear or branched alkyl ester having 1 to 30 carbon atoms, particularly 4 to 18 carbon atoms, of an alkyl group such as hexadecyl ester, oct
- the acrylic polymer A corresponds to other monomer components that can be copolymerized with the (meth) acrylic acid ester, if necessary, for the purpose of modifying cohesive strength, heat resistance, crosslinkability, and the like. Units may be included.
- the weight average molecular weight of the acrylic polymer A is not particularly limited, but is preferably 350,000 to 1,000,000, more preferably about 450,000 to 800,000.
- the heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer 60a contains a foaming agent for imparting heat-expandability. Therefore, with the sealing body 58 formed on the thermally expandable pressure-sensitive adhesive layer 60a of the temporary fixing material 60 (see FIG. 6), the temporary fixing material 60 is at least partially heated at any time, and the heating is performed.
- the heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer 60a is at least partially expanded, and this heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer Due to at least partial expansion of 60a, the pressure-sensitive adhesive surface (interface with the sealing body 58) corresponding to the expanded portion is deformed into an uneven shape, and the thermally expandable pressure-sensitive adhesive layer 60a and the sealing body 58 are deformed.
- the adhesion area is reduced, whereby the adhesion force between the two is reduced, and the sealing body 58 can be peeled from the temporary fixing material 60 (see FIG. 7).
- the foaming agent used in the heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer 60a is not particularly limited, and can be appropriately selected from known foaming agents.
- a foaming agent can be used individually or in combination of 2 or more types.
- thermally expandable microspheres can be suitably used.
- the heat-expandable microsphere is not particularly limited, and can be appropriately selected from known heat-expandable microspheres (such as various inorganic heat-expandable microspheres and organic heat-expandable microspheres).
- a microencapsulated foaming agent can be suitably used from the viewpoint of easy mixing operation.
- thermally expandable microspheres include microspheres in which substances such as isobutane, propane, and pentane that are easily gasified and expanded by heating are encapsulated in an elastic shell.
- the shell is often formed of a hot-melt material or a material that is destroyed by thermal expansion.
- Examples of the substance forming the shell include vinylidene chloride-acrylonitrile copolymer, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylidene chloride, and polysulfone.
- the thickness of the heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the reduction in adhesive strength, and is, for example, about 5 ⁇ m to 300 ⁇ m (preferably 20 ⁇ m to 150 ⁇ m).
- the thermally expandable pressure-sensitive adhesive layer may be either a single layer or multiple layers.
- the heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer has various additives (for example, a colorant, a thickener, a bulking agent, a filler, a tackifier, a plasticizer, an anti-aging agent, an antioxidant, and a surfactant. Agent, cross-linking agent, etc.).
- additives for example, a colorant, a thickener, a bulking agent, a filler, a tackifier, a plasticizer, an anti-aging agent, an antioxidant, and a surfactant. Agent, cross-linking agent, etc.).
- the support base material 60 b is a thin plate member that serves as a strength matrix of the temporary fixing material 60. What is necessary is just to select suitably considering the handleability, heat resistance, etc. as a material of the support base material 60b, for example, plastic materials, such as metal materials, such as SUS, polyimide, polyamide imide, polyether ether ketone, polyether sulfone, Glass, a silicon wafer, or the like can be used. Among these, a SUS plate is preferable from the viewpoints of heat resistance, strength, reusability, and the like.
- the thickness of the support substrate 60b can be appropriately selected in consideration of the intended strength and handleability, and is preferably 100 to 5000 ⁇ m, more preferably 300 to 2000 ⁇ m.
- the temporary fixing material 60 is obtained by forming the thermally expandable pressure-sensitive adhesive layer 60a on the support base material 60b.
- the heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer is formed into a sheet-like layer by mixing, for example, a pressure-sensitive adhesive, a foaming agent (such as heat-expandable microspheres), and a solvent or other additives as necessary. It can be formed using conventional methods.
- the heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer is formed by, for example, a method of applying the mixture on a release paper or the like to form a heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer and transferring (transferring) the mixture onto the support substrate 60b. be able to.
- the thermally expandable pressure-sensitive adhesive layer can be thermally expanded by heating.
- an appropriate heating means such as a hot plate, a hot air dryer, a near infrared lamp, an air dryer or the like can be used.
- the heating temperature during the heat treatment may be equal to or higher than the foaming start temperature (thermal expansion start temperature) of the foaming agent (thermally expansible microspheres, etc.) in the heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer.
- Typical heat treatment conditions are a temperature of 100 ° C. to 250 ° C., and a time of 1 second to 90 seconds (hot plate or the like) or 5 minutes to 15 minutes (hot air dryer or the like). Note that the heat treatment can be performed at an appropriate stage depending on the purpose of use. In some cases, an infrared lamp or heated water can be used as the heat source during the heat treatment.
- a plurality of semiconductor chips 53 are arranged on the prepared temporary fixing material 60 so that the circuit forming surface 53a faces the temporary fixing material 60 and temporarily fixed (see FIG. 2).
- a known device such as a flip chip bonder or a die bonder can be used for temporarily fixing the semiconductor chip 53.
- the layout and the number of arrangement of the semiconductor chips 53 can be appropriately set according to the shape and size of the temporary fixing material 60, the number of target packages produced, and the like. Can be arranged in a line. Although it does not specifically limit as a shape and size in planar view of the laminated body 50 (temporary fixing material 60), It can be made the same as the sealing sheet 10 with a separator. Heretofore, an example of the laminate preparation process has been shown.
- Step of preparing a sealing sheet with a double-sided separator Moreover, in the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this embodiment, the sheet
- Step of lifting sealing sheet with double-sided separator After the process B, as shown in FIG. 3, the double-sided separator-equipped sheet 10 is lifted by the adsorption collet 19 through the separator 41a. It should be noted that the interface between the separator 41a and the sealing sheet 11 of the sealing sheet with double-sided separator 10 and the interface between the sealing sheet 11 and the separator 41b are attached with a peeling force that does not peel off due to their own weight. Yes.
- the sealing sheet 40 is bent and adsorbed because the product ⁇ of the thickness t [mm] and the storage elastic modulus G ′ [Pa] at 50 ° C. satisfies the above formula 1. It can suppress that a clearance gap is made between the collet 19 and the sealing sheet 10 with a double-sided separator. As a result, the sealing sheet 10 with a double-sided separator is prevented from falling from the adsorption collet 19.
- Step of separating the separator from the sealing sheet with a double-sided separator Next, the separator 41b is peeled from the sealing sheet 10 with a double-sided separator. Note that the peeling force at the interface between the separator 41a and the sealing sheet 40 of the sealing sheet 10 with a double-sided separator is attached with a peeling force that does not peel when the separator 41b is peeled off.
- the stacked body 50 is disposed on the lower heating plate 62 with the surface on which the semiconductor chip 53 is temporarily fixed facing upward, and the semiconductor chip 53 of the stacked body 50 is temporarily fixed.
- seat 40 for sealing with the separator 41a is arrange
- the laminated body 50 may be first disposed on the lower heating plate 62, and then the sealing sheet 40 with the separator 41 a may be disposed on the laminated body 50, and the separator 41 a may be disposed on the laminated body 50.
- the attached sealing sheet 40 may be laminated first, and then a laminate in which the laminated body 50 and the sealing sheet 40 with the separator 41 a are laminated may be disposed on the lower heating plate 62.
- Step D heat pressing is performed by the lower heating plate 62 and the upper heating plate 64 so that the semiconductor chip 53 is embedded in the sealing sheet 40, and the semiconductor chip 53 is embedded in the sealing sheet 40.
- the sealed body 58 is formed (step D).
- the sealing sheet 40 functions as a sealing resin for protecting the semiconductor chip 53 and its accompanying elements from the external environment. Thereby, the sealing body 58 in which the semiconductor chip 53 temporarily fixed on the temporary fixing material 60 is embedded in the sealing sheet 40 is obtained.
- the temperature is preferably 40 to 150 ° C., more preferably 60 to 120 ° C., and the pressure is, for example, 0.
- the pressure is 1 to 10 MPa, preferably 0.5 to 8 MPa, and the time is, for example, 0.3 to 10 minutes, preferably 0.5 to 5 minutes.
- Examples of the hot pressing method include a parallel plate press and a roll press. Of these, a parallel plate press is preferable.
- the pressure reducing conditions the pressure is, for example, 0.1 to 5 kPa, preferably 0.1 to 100 Pa, and the reduced pressure holding time (the time from the start of pressure reduction to the start of pressing) is, for example, 5 to 600 seconds. Yes, preferably 10 to 300 seconds.
- the sealing sheet 40 is thermally cured. Specifically, for example, the entire sealing body 58 in which the semiconductor chip 53 temporarily fixed on the temporary fixing material 60 is embedded in the sealing sheet 40 is heated.
- the heating temperature is preferably 100 ° C or higher, more preferably 120 ° C or higher.
- the upper limit of the heating temperature is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or lower.
- the heating time is preferably 10 minutes or more, more preferably 30 minutes or more.
- the upper limit of the heating time is preferably 180 minutes or less, more preferably 120 minutes or less.
- you may pressurize as needed Preferably it is 0.1 Mpa or more, More preferably, it is 0.5 Mpa or more.
- the upper limit is preferably 10 MPa or less, more preferably 5 MPa or less.
- the temporary fixing material 60 is heated to thermally expand the thermally expandable pressure-sensitive adhesive layer 60 a, thereby peeling between the thermally expandable pressure-sensitive adhesive layer 60 a and the sealing body 58.
- a procedure in which peeling is performed at the interface between the support base 60b and the thermally expandable pressure-sensitive adhesive layer 60a and then peeling is performed by thermal expansion at the interface between the thermally expandable pressure-sensitive adhesive layer 60a and the sealing body 58 is also suitable. Can be adopted.
- the heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer 60a is heated and thermally expanded to reduce the adhesive force, thereby easily peeling at the interface between the heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer 60a and the sealing body 58. Can be done.
- the conditions for thermal expansion the conditions in the above-mentioned column “Thermal expansion method for thermally expandable pressure-sensitive adhesive layer” can be preferably employed.
- the heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer has a structure that does not peel off by heating in the thermosetting step but peels off by heating in the heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer peeling step.
- the sealing sheet 40 of the sealing body 58 is ground to expose the back surface 53 c of the semiconductor chip 53.
- the method for grinding the sealing sheet 40 is not particularly limited, and examples thereof include a grinding method using a grindstone that rotates at high speed.
- a rewiring 69 connected to the exposed semiconductor chip 53 is formed on the sealing body 58 (see FIG. 9).
- a metal seed layer is formed on the exposed semiconductor chip 53 by using a known method such as a vacuum film forming method, and the rewiring is performed by a known method such as a semi-additive method.
- Wiring 69 can be formed.
- an insulating layer such as polyimide or PBO may be formed on the rewiring 69 and the sealing body 58.
- bumping processing for forming bumps 67 on the formed rewiring 69 may be performed (see FIG. 9).
- the bumping process can be performed by a known method such as a solder ball or solder plating.
- the “laminate” of the present invention is the “laminate 50 in which the semiconductor chip 53 is temporarily fixed on the temporary fixing material 60”
- the “laminate” in the present invention is not limited to this example, and any semiconductor chip may be fixed to a support having a certain degree of strength. That is, the “laminate” may be “a laminate in which a semiconductor chip is fixed on a support”.
- Other examples of the “laminated body” in the present invention include, for example, “a laminated body in which a semiconductor chip is flip-chip bonded to a circuit forming surface of a semiconductor wafer” (so-called chip-on-wafer), and “a semiconductor chip is an organic substrate. Can be mentioned.
- Epoxy resin YSLV-80XY manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd. (bisphenol F type epoxy resin, epkin equivalent 200 g / ep. Softening point 80 ° C.)
- Phenolic resin MEH-7851-SS (phenol resin having a biphenylaralkyl skeleton, hydroxyl group equivalent 203 g / eq. Softening point 67 ° C.) manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.
- Silane coupling agent KBM-403 (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
- Curing accelerator 2PHZ-PW (2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole) manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.
- Thermoplastic resin J-5800 manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. (acrylic rubber-based stress relaxation agent)
- Filler FB-9454FC manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. (fused spherical silica powder, average particle size 17.6 ⁇ m)
- Carbon black # 20 (particle size 50 nm) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
- sealing sheet (Examples 1 to 12, Comparative Examples 1 to 8) According to the blending ratio shown in Table 1, each component is blended and melt-kneaded in a roll kneader at 60 to 120 ° C. for 10 minutes under reduced pressure conditions (0.01 kg / cm 2 ). Kneaded materials (resin compositions A to E) were prepared. Next, the obtained resin composition was formed into a sheet shape by a flat plate pressing method. Table 2 shows combinations of resin composition types, sheet thicknesses, and areas. Thus, sealing sheets according to Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 8 were obtained. In this embodiment, the area 250,000 mm 2 is 500 mm long ⁇ 500 mm wide, and the area 40000 mm 2 is 200 mm long ⁇ 200 mm wide.
- sealing sheet with double-sided separator MRU-50 (Mitsubishi Resin Co., Ltd. silicone-removed MRU-50 (corresponding to the separator of the present invention, thickness 50 ⁇ m)) was pasted on both surfaces of each sealing sheet produced above.
- sealing sheets with double-sided separators according to Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 8 were obtained.
- a glass plate having a length of 200 mm, a width of 200 mm, and a thickness of 1.1 mm was prepared.
- a temporary fixing material (REVALPHA No. 3195V manufactured by Nitto Denko Corporation) was pasted on this glass plate with a laminator.
- chips of length 7 mm ⁇ width 7 mm ⁇ thickness 0.4 mm were arranged in a matrix of 13 ⁇ length ⁇ 13 width.
- the chip mounting interval (interval between the end of the chip and the end of the chip) was 16 mm.
- a sealing sheet formed into a sheet having a thickness of 0.6 mm was laminated on the glass carrier and hot-pressed using a vacuum press apparatus (device name: VACUUM ACE, manufactured by Mikado Technos). Next, trimming was performed to remove unnecessary resin on a 60 ° C. hot plate. Thereafter, heat treatment was performed at 150 ° C. for 1 hour to cure the resin. Then, the temporary fix
- Microscope observation (device name: VHX-2000, manufactured by Keyence Corporation) of the boundary between the chip and the resin on the chip exposed surface of the obtained sealing body, and observation of unfilled area or air entrapment traces at the end of the chip The case where it was made was evaluated as embeddability x and the case where it was not observed was evaluated as embeddability ⁇ . The results are shown in Table 2.
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Abstract
搬送時等に吸着コレットから落下することを防止でき、且つ、半導体チップを好適に埋め込むことが可能な封止用シートを提供すること。 厚みt[mm]と50℃における貯蔵弾性率G'[Pa]との積αが、300≦α≦1.5×105を満たす封止用シート。
Description
本発明は、封止用シート、セパレータ付き封止用シート、半導体装置、及び、半導体装置の製造方法に関する。
従来、基板などに固定された1又は複数の半導体チップ上に封止用シートを配置し、その後、加熱下で加圧することにより半導体チップを封止用シートに埋め込む半導体装置の製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
上述したような封止用シートは、使用される際には、吸着コレットにより持ち上げられ、搬送されることがある。しかしながら、持ち上げ時、搬送時等において、吸着コレットから封止用シートが落下するおそれがあった。一方で、封止用シートが硬すぎると半導体チップを好適に埋め込むことができないといった問題が発生する。
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、搬送時等に吸着コレットから落下することを防止でき、且つ、半導体チップを好適に埋め込むことが可能な封止用シート、及び、セパレータ付き封止用シートを提供することにある。また、当該封止用シート、及び、当該セパレータ付き封止用シートを用いて製造された半導体装置を提供することにある。また、当該セパレータ付き封止用シートを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明者らは、前記課題について鋭意研究した。その結果、封止用シートの厚みと貯蔵弾性率G’との積が一定の範囲内にあれば、搬送時等に吸着コレットから封止用シートが落下することができ、且つ、半導体チップを封止用シートの好適に埋め込むことができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明に係る封止用シートは、
厚みt[mm]と50℃における貯蔵弾性率G’[Pa]との積αが、下記式1を満たすことを特徴とする。
式1 : 300≦α≦1.5×105
厚みt[mm]と50℃における貯蔵弾性率G’[Pa]との積αが、下記式1を満たすことを特徴とする。
式1 : 300≦α≦1.5×105
まず、厚みに関しては、薄いほど撓み易い一方、厚いほど撓み難い。また、貯蔵弾性率に関しては、値が小さいほど軟らかく撓み易い一方、値が大きいほど硬く撓み難い。従って、封止用シートの厚みが薄い場合には、ある程度、貯蔵弾性率を大きくしなければ、撓んでしまう。一方、封止用シートの厚みが厚い場合には、貯蔵弾性率があまり大きくなくても、撓まない。このように、封止用シートの厚みと貯蔵弾性率とは、撓みに関して密接に関連していることを本発明者らは見出した。そして、厚みと貯蔵弾性率との積αを300以上とすれば、搬送時等に封止用シートが撓んで落下することを防止することが可能であることを本発明者らは見出した。
また、貯蔵弾性率が高すぎると撓みを抑制することはできるものの、半導体チップを埋め込むことができない。そこで、通常、封止用シートとして使用される厚みを考慮して、厚みと貯蔵弾性率との積αを1.5×105以下とすれば、好適に半導体チップを封止用シートに埋め込むことができることを本発明者らは見出した。
以上より、本発明の封止用シートによれば、厚みt[mm]と50℃における貯蔵弾性率G’[Pa]との積αが、上記式1を満たす範囲内にあるため、搬送時等に吸着コレットから封止用シートが落下することができ、且つ、半導体チップを封止用シートの好適に埋め込むことができる。
なお、貯蔵弾性率G’の測定温度について、搬送時の温度、すなわち、室温(25℃)ではなく、50℃としたのは、25℃では測定誤差が大きくなるため、測定誤差が少なく且つ室温に近い温度を採用したことによる。
また、貯蔵弾性率が高すぎると撓みを抑制することはできるものの、半導体チップを埋め込むことができない。そこで、通常、封止用シートとして使用される厚みを考慮して、厚みと貯蔵弾性率との積αを1.5×105以下とすれば、好適に半導体チップを封止用シートに埋め込むことができることを本発明者らは見出した。
以上より、本発明の封止用シートによれば、厚みt[mm]と50℃における貯蔵弾性率G’[Pa]との積αが、上記式1を満たす範囲内にあるため、搬送時等に吸着コレットから封止用シートが落下することができ、且つ、半導体チップを封止用シートの好適に埋め込むことができる。
なお、貯蔵弾性率G’の測定温度について、搬送時の温度、すなわち、室温(25℃)ではなく、50℃としたのは、25℃では測定誤差が大きくなるため、測定誤差が少なく且つ室温に近い温度を採用したことによる。
また、本発明に係るセパレータ付き封止用シートは、
前記封止用シートと、前記封止用シートの少なくとも一方の面に積層されたセパレータとを備え、
25℃における曲げ弾性率E[N/mm2]と前記封止用シートの面積A[mm2]との積βが、下記式2を満たすことを特徴とする。
式2 : 4.0×106≦β≦1.7×109
前記封止用シートと、前記封止用シートの少なくとも一方の面に積層されたセパレータとを備え、
25℃における曲げ弾性率E[N/mm2]と前記封止用シートの面積A[mm2]との積βが、下記式2を満たすことを特徴とする。
式2 : 4.0×106≦β≦1.7×109
面積に関しては、面積が大きいほど撓みやすくなり小さくなるほど撓みにくい。曲げ弾性率に関しては、値が小さいほど軟らかく撓み易い一方、値が大きいほど硬く撓み難い。従って、封止用シートの面積が大きい場合には、ある程度、曲げ弾性率を大きくしなければ、撓んでしまう。一方、封止用シートの面積が小さい場合には、曲げ弾性率があまり大きくなくても、撓まない。そして、厚みと曲げ弾性率との積βを4.0×106以上とすれば、搬送時等に封止用シートが撓んで落下することを防止することが可能である。また、面積が大きな場合には曲げ弾性率をある程度大きくする必要があるが、適切な範囲を超えた高い曲げ弾性率の時には埋まり込み性に問題が発生する。よってβの範囲を1.7×109以下にすることによって樹脂シートを変形、撓ませることなく好適に半導体チップを封止用シートに埋め込むことができる。
また、本発明に係る半導体装置は、前記封止用シートを用いて製造されたことを特徴とする。
前記封止用シートは、上記式1を満たすため、搬送時等に吸着コレットから落下することが抑制されている。また、前記封止用シートを用いているため、半導体チップが好適に封止用シートに埋め込まれている。そのため、製造される半導体装置は、歩留りが向上している。
また、本発明に係る半導体装置は、前記セパレータ付き封止用シートを用いて製造されたことを特徴とする。
前記セパレータ付き封止用シートは、上記式1を満たすため、搬送時等に吸着コレットから落下することが抑制されている。また、前記セパレータ付き封止用シートを用いているため、半導体チップが好適に封止用シートに埋め込まれている。そのため、製造される半導体装置は、歩留りが向上している。
前記構成において、前記封止用シートは、面積Aが40000mm2以上であることが好ましい。
また、前記構成において、前記セパレータ付き封止用シートは、前記封止用シートの面積Aが40000mm2以上であることが好ましい。
前記封止用シートは、上記式1を満たすため、撓みが抑制されている。従って、前記封止用シートの面積Aを40000mm2以上という大面積としても搬送時等に吸着コレットから落下することが抑制できる。
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、
半導体チップが支持体上に固定された積層体を準備する工程Aと、
前記セパレータ付き封止用シートを準備する工程Bと、
前記セパレータ付き封止用シートを、前記積層体の前記半導体チップ上に配置する工程Cと、
前記半導体チップを前記封止用シートに埋め込み、前記半導体チップが前記封止用シートに埋め込まれた封止体を形成する工程Dとを有することを特徴とする。
半導体チップが支持体上に固定された積層体を準備する工程Aと、
前記セパレータ付き封止用シートを準備する工程Bと、
前記セパレータ付き封止用シートを、前記積層体の前記半導体チップ上に配置する工程Cと、
前記半導体チップを前記封止用シートに埋め込み、前記半導体チップが前記封止用シートに埋め込まれた封止体を形成する工程Dとを有することを特徴とする。
前記構成によれば、前記封止用シートは、上記式1を満たすため、搬送時等に吸着コレットから落下することが抑制されている。従って、当該セパレータ付き封止用シートを用いて製造される半導体装置の歩留りを向上させることができる。
本発明によれば、搬送時等に吸着コレットから落下することを防止でき、且つ、半導体チップを好適に埋め込むことが可能な封止用シート、及び、セパレータ付き封止用シートを提供することができる。また、当該封止用シート、及び、当該セパレータ付き封止用シートを用いて製造された半導体装置を提供することができる。また、当該セパレータ付き封止用シートを用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
(セパレータ付き封止用シート)
図1は、本実施形態に係るセパレータ付き封止用シートの断面模式図である。図1に示すように、セパレータ付き封止用シート10は、封止用シート40と、封止用シート40の一方の面に積層されたセパレータ41aと、封止用シート40の他方の面に積層されたセパレータ41bとを備える。セパレータ41a及びセパレータ41bは、本発明のセパレータに相当する。
なお、本実施形態では、本発明のセパレータ付き封止用シートが、封止用シートの両面にセパレータが積層された場合、すなわち、両面セパレータ付き封止用シートについて説明するが、本発明のセパレータ付き封止用シートは、この例に限定されず、封止用シートの一方の面にのみセパレータが積層された場合、すなわち、片面セパレータ付き封止用シートであってもよい。
また、本実施形態では、セパレータ付き封止用シートについて説明するが、本発明は、セパレータが積層されていない封止用シートの単体であってもよい。なお、セパレータが積層されていない封止用シートとしては、例えば、セパレータ付き封止用シート10においてセパレータ41a及びセパレータ41bが積層されていない形態(封止用シート40の単体)を挙げることができる。
図1は、本実施形態に係るセパレータ付き封止用シートの断面模式図である。図1に示すように、セパレータ付き封止用シート10は、封止用シート40と、封止用シート40の一方の面に積層されたセパレータ41aと、封止用シート40の他方の面に積層されたセパレータ41bとを備える。セパレータ41a及びセパレータ41bは、本発明のセパレータに相当する。
なお、本実施形態では、本発明のセパレータ付き封止用シートが、封止用シートの両面にセパレータが積層された場合、すなわち、両面セパレータ付き封止用シートについて説明するが、本発明のセパレータ付き封止用シートは、この例に限定されず、封止用シートの一方の面にのみセパレータが積層された場合、すなわち、片面セパレータ付き封止用シートであってもよい。
また、本実施形態では、セパレータ付き封止用シートについて説明するが、本発明は、セパレータが積層されていない封止用シートの単体であってもよい。なお、セパレータが積層されていない封止用シートとしては、例えば、セパレータ付き封止用シート10においてセパレータ41a及びセパレータ41bが積層されていない形態(封止用シート40の単体)を挙げることができる。
(封止用シート)
封止用シート40は、厚みt[mm]と50℃における貯蔵弾性率G’[Pa]との積αが、下記式1を満たす。
封止用シート40は、厚みt[mm]と50℃における貯蔵弾性率G’[Pa]との積αが、下記式1を満たす。
式1 : 300≦α≦1.5×105
前記積αの下限値は、400が好ましく、500がより好ましい。また、前記積αの上限値は、1.4×105が好ましく、1.3×105がより好ましい。前記積αが、上記式1を満たす範囲内にあるため、搬送時等に吸着コレットから封止用シートが落下することを抑制でき、且つ、半導体チップを封止用シートの好適に埋め込むことができる。
封止用シート40の前記厚みtは、0.05mm以上1.3mm以下であることが好ましく、0.1mm以上1.0mm以下であることがより好ましい。前記厚みtを0.05mm以上とすることにより半導体チップを好適に埋め込むことができる。一方、前記厚みtを1.3mm以下とすることにより、製造される半導体装置の厚みを薄くすることができる。
なお、封止用シートの厚みとは、25箇所をランダムに測定し、その測定厚さの平均値をいう。
なお、封止用シートの厚みとは、25箇所をランダムに測定し、その測定厚さの平均値をいう。
封止用シート40の前記貯蔵弾性率G’は、400Pa以上180000Pa以下であることが好ましく、600Pa以上170000Pa以下であることがより好ましい。前記貯蔵弾性率G’を400Pa以上とすることにより、樹脂流れを抑制し、半導体チップの埋め込み時の厚みコントロールを良好とすることができる。一方、前記貯蔵弾性率G’を180000Pa以下とすることにより、良好に半導体チップを埋め込むことができる。
なお、前記貯蔵弾性率G’は、封止用シート成型後、且つ、熱硬化前の貯蔵弾性率をいう。前記貯蔵弾性率G’の測定方法は実施例記載の方法による。前記貯蔵弾性率G’[Pa]は、無機充填剤(フィラー)の充填量、粒子径を変更するなど、封止用シート40を構成する組成を変えることによりコントロールすることができる。
なお、前記貯蔵弾性率G’は、封止用シート成型後、且つ、熱硬化前の貯蔵弾性率をいう。前記貯蔵弾性率G’の測定方法は実施例記載の方法による。前記貯蔵弾性率G’[Pa]は、無機充填剤(フィラー)の充填量、粒子径を変更するなど、封止用シート40を構成する組成を変えることによりコントロールすることができる。
封止用シート40は、熱硬化前の厚みt[mm]と熱硬化後の25℃における貯蔵弾性率E’[Pa]との積γが、1200000以上であることが好ましく、1500000以上であることがより好ましい。厚みに関して、薄いほど外部からの衝撃に弱い一方、厚いほど外部からの衝撃に強い。また、熱硬化後の貯蔵弾性率に関しては、値が小さいほど軟らかく外部からの衝撃に弱い一方、一方、値が大きいほど硬く外部からの衝撃に強い。従って、封止用シートの厚みが薄い場合には、ある程度、熱硬化後の貯蔵弾性率が小さくても、外部からの衝撃等から好適に半導体チップを保護することができる。一方、封止用シートの厚みが薄い場合には、熱硬化後の貯蔵弾性率をある程度大きくしなければ、外部からの衝撃等から好適に半導体チップを保護することができない。このように、封止用シートの厚みと熱硬化後の貯蔵弾性率とは、封止後の半導体チップ保護性に関して、密接に関連していることを本発明者らは見出した。そして、前記積γを1200000以上とすれば、熱硬化後の封止用シート40は良好な硬さを有し、その結果、外部からの衝撃等から好適に半導体チップを保護することができることを本発明者らは見出した。
以上より、前記積γを1200000以上とすれば、外部からの衝撃等から好適に半導体チップを保護することができる。
以上より、前記積γを1200000以上とすれば、外部からの衝撃等から好適に半導体チップを保護することができる。
封止用シート40の平面視での面積Aは、40000mm2以上であることが好ましい。より好ましくは、70650mm2以上であり、さらに好ましくは、90000mm2以上である。封止用シート40は、上記式1を満たすため、撓みが抑制されている。従って、封止用シート40の面積Aを40000mm2以上という大面積としても搬送時等に吸着コレットから落下することが抑制できる。また、大面積で使用できれば生産効率が向上する点で優れる。また、前記面積Aは、大きいほど好ましいが、搬送時等に吸着コレットから落下し難くできる点で、例えば、562500mm2以下であり、好ましくは、500000mm2以下である。
また、封止用シート40の平面視での形状は、特に限定されないが、矩形や円形とすることができる。なかでも、各辺の長さが200mm以上且つ各辺の長さが750mm以下の矩形が好ましい。なお、全ての辺の長さが200mmの場合、前記面積Aは、40000mm2となり全ての辺の長さが750mmの場合、前記面積Aは、562500mm2となる。
また、封止用シート40の平面視での形状は、特に限定されないが、矩形や円形とすることができる。なかでも、各辺の長さが200mm以上且つ各辺の長さが750mm以下の矩形が好ましい。なお、全ての辺の長さが200mmの場合、前記面積Aは、40000mm2となり全ての辺の長さが750mmの場合、前記面積Aは、562500mm2となる。
封止用シート40の構成材料は、エポキシ樹脂、及び、硬化剤としてのフェノール樹脂を含むことが好ましい。これにより、良好な熱硬化性が得られる。
前記エポキシ樹脂としては、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、フェノキシ樹脂など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、なかでも、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より好ましい。
前記フェノール樹脂は、エポキシ樹脂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、レゾール樹脂などが用いられる。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。
前記フェノール樹脂としては、エポキシ樹脂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、なか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。
エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合は、硬化反応性という観点から、エポキシ樹脂中のエポキシ基1当量に対して、フェノール樹脂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。
封止用シート40中のエポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計含有量は、2.5重量%以上が好ましく、3.0重量%以上がより好ましい。2.5重量%以上であると、半導体チップ23、半導体ウエハ22などに対する接着力が良好に得られる。封止用シート40中のエポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計含有量は、20重量%以下が好ましく、10重量%以下がより好ましい。20重量%以下であると、吸湿性を低減できる。
封止用シート40は、熱可塑性樹脂を含んでもよい。これにより、未硬化時のハンドリング性や、硬化物の低応力性が得られる。
前記熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-アクリル酸共重合体、エチレン-アクリル酸エステル共重合体、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、6-ナイロンや6,6-ナイロンなどのポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、PETやPBTなどの飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、スチレン-イソブチレン-スチレンブロック共重合体などが挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。なかでも、低応力性、低吸水性という観点から、スチレン-イソブチレン-スチレンブロック共重合体が好ましい。
封止用シート40中の熱可塑性樹脂の含有量は、1.5重量%以上、2.0重量%以上とすることができる。1.5重量%以上であると、柔軟性、可撓性が得られる。封止用シート40中の熱可塑性樹脂の含有量は、6重量%以下が好ましく、4重量%以下がより好ましい。4重量%以下であると、半導体チップ23や半導体ウエハ22との接着性が良好である。
封止用シート40は、無機充填剤を含むことが好ましい。
前記無機充填剤は、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など)、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。なかでも、線膨張係数を良好に低減できるという理由から、シリカ、アルミナが好ましく、シリカがより好ましい。
シリカとしては、シリカ粉末が好ましく、溶融シリカ粉末がより好ましい。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が好ましい。なかでも、平均粒径が10~30μmの範囲のものが好ましく、15~25μmの範囲のものがより好ましい。
なお、平均粒径は、例えば、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。
なお、平均粒径は、例えば、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。
封止用シート40中の前記無機充填剤の含有量は、封止用シート40全体に対して、75~95重量%であることが好ましく、より好ましくは、78~95重量%である。前記無機充填剤の含有量が封止用シート40全体に対して75重量%以上であると、熱膨張率を低く抑えられることにより,熱衝撃よる機械的な破壊を抑制することができる。一方、前記無機充填剤の含有量が封止用シート40全体に対して95重量%以下であると、柔軟性、流動性、接着性がより良好となる。
封止用シート40は、硬化促進剤を含むことが好ましい。
硬化促進剤としては、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ず、例えば、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートなどの有機リン系化合物;2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾールなどのイミダゾール系化合物;などが挙げられる。なかでも、混練時の温度上昇によっても硬化反応が急激に進まず、封止用シート40を良好に作製できるという理由から、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾールが好ましい。
硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計100重量部に対して0.1~5重量部が好ましい。
封止用シート40は、難燃剤成分を含むことが好ましい。これにより、部品ショートや発熱などにより発火した際の、燃焼拡大を低減できる。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などの各種金属水酸化物;ホスファゼン系難燃剤などを用いることができる。
少量でも難燃効果を発揮するという観点から、ホスファゼン系難燃剤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。
封止用シート40中の難燃剤成分の含有量は、全有機成分(無機フィラーを除く)中、10重量%以上が好ましく、15重量%以上がより好ましい。10重量%以上であると、難燃性が良好に得られる。封止用シート40中の熱可塑性樹脂の含有量は、30重量%以下が好ましく、25重量%以下がより好ましい。30重量%以下であると、硬化物の物性低下(具体的には、ガラス転移温度や高温樹脂強度などの物性の低下)が少ない傾向がある。
封止用シート40は、シランカップリング剤を含むことが好ましい。シランカップリング剤としては特に限定されず、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
封止用シート40中のシランカップリング剤の含有量は、0.1~3重量%が好ましい。0.1重量%以上であると、硬化物の強度が十分得られ吸水率を低くできる。3重量%以下であると、アウトガス量を低くできる。
封止用シート40は、着色されていることが好ましい。これにより、優れたマーキング性及び外観性を発揮させることができ、付加価値のある外観の半導体装置とすることが可能になる。着色された封止用シート40は、優れたマーキング性を有しているので、マーキングを施し、文字情報や図形情報などの各種情報を付与させることができる。特に、着色の色をコントロールすることにより、マーキングにより付与された情報(文字情報、図形情報など)を、優れた視認性で視認することが可能になる。更に、封止用シート40は、製品別に色分けすることも可能である。封止用シート40を有色にする場合(無色・透明ではない場合)、着色により呈している色としては特に制限されないが、例えば、黒色、青色、赤色などの濃色であることが好ましく、特に黒色であることが好適である。
封止用シート40を着色する際には、目的とする色に応じて、色材(着色剤)を用いることができる。このような色材としては、黒系色材、青系色材、赤系色材などの各種濃色系色材を好適に用いることができ、特に黒系色材が好適である。色材としては、顔料、染料などいずれであってもよい。色材は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、染料としては、酸性染料、反応染料、直接染料、分散染料、カチオン染料等のいずれの形態の染料であっても用いることが可能である。また、顔料も、その形態は特に制限されず、公知の顔料から適宜選択して用いることができる。
なお、封止用シート40には、上記の各成分以外に必要に応じて、他の添加剤を適宜配合できる。
封止用シート40の製造方法は特に限定されないが、封止用シート40を形成するための樹脂組成物の混練物を調製し、得られた混練物を塗工する方法や、得られた混練物をシート状に塑性加工する方法が好ましい。これにより、溶剤を使用せずに封止用シート40を作製できるので、半導体チップ23が揮発した溶剤により影響を受けることを抑制することができる。
具体的には、後述の各成分をミキシングロール、加圧式ニーダー、押出機などの公知の混練機で溶融混練することにより混練物を調製し、得られた混練物を塗工又は塑性加工によりシート状にする。混練条件として、温度は、上述の各成分の軟化点以上であることが好ましく、例えば30~150℃、エポキシ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℃である。時間は、例えば1~30分間、好ましくは5~15分間である。
混練は、減圧条件下(減圧雰囲気下)で行うことが好ましい。これにより、脱気できるとともに、混練物への気体の侵入を防止できる。減圧条件下の圧力は、好ましくは0.1kg/cm2以下、より好ましくは0.05kg/cm2以下である。減圧下の圧力の下限は特に限定されないが、例えば、1×10-4kg/cm2以上である。
混練物を塗工して封止用シート40を形成する場合、溶融混練後の混練物は、冷却することなく高温状態のままで塗工することが好ましい。塗工方法としては特に制限されず、バーコート法、ナイフコート法,スロットダイ法等を挙げることができる。塗工時の温度としては、上述の各成分の軟化点以上が好ましく、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。
混練物を塑性加工して封止用シート40を形成する場合、溶融混練後の混練物は、冷却することなく高温状態のままで塑性加工することが好ましい。塑性加工方法としては特に制限されず、平板プレス法、Tダイ押出法、スクリューダイ押出法、ロール圧延法、ロール混練法、インフレーション押出法、共押出法、カレンダー成形法などなどが挙げられる。塑性加工温度としては上述の各成分の軟化点以上が好ましく、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。
なお、封止用シート40は、適当な溶剤に封止用シート40を形成するための樹脂等を溶解、分散させてワニスを調整し、このワニスを塗工して得ることもできる。
両面セパレータ付き封止用シート10においては、両面セパレータ付き封止用シート10の25℃における曲げ弾性率E[N/mm2]と封止用シート40の面積A[mm2]との積βが、下記式2を満たすことが好ましい。
式2 : 4.0×106≦β≦1.7×109
前記積βの下限値は、1.0×107が好ましく、5.0×107がより好ましい。また、前記積βの上限値は、1.5×109が好ましく、1.0×109がより好ましい。前記積βが、上記式2を満たす範囲内にあると、両面セパレータ付き封止用シート10の撓みを抑制しつつ、半導体チップへの樹脂の埋まり込み性も良好となる。
両面セパレータ付き封止用シート10の25℃における曲げ弾性率Eは、100N/mm2以上3000N/mm2以下であることが好ましく、200N/mm2以上500N/mm2以下であることがより好ましい。前記曲げ弾性率Eを100N/mm2以上とすることにより、樹脂流れを抑制し、半導体チップの埋め込み時の厚みコントロールを良好とすることができる。一方、前記曲げ弾性率Eを3000N/mm2以下とすることにより、良好に半導体チップを埋め込むことができる。
なお、前記曲げ弾性率Eは、封止用シート成型後、且つ、熱硬化前の曲げ弾性率をいう。前記曲げ弾性率の測定方法は実施例記載の方法による。前記曲げ弾性率E[Pa]は、無機充填剤(フィラー)の充填量、粒子径を変更するなど、封止用シート40を構成する組成を変えることによりコントロールすることができる。
なお、前記曲げ弾性率Eは、封止用シート成型後、且つ、熱硬化前の曲げ弾性率をいう。前記曲げ弾性率の測定方法は実施例記載の方法による。前記曲げ弾性率E[Pa]は、無機充填剤(フィラー)の充填量、粒子径を変更するなど、封止用シート40を構成する組成を変えることによりコントロールすることができる。
(セパレータ)
セパレータ41a及びセパレータ41bとしては、封止用シート40と一体となり、セパレータ付き封止用シート10として前記積βが前記式2を満たすように選択されることが好ましい。特に、封止用シート40と一体となり、セパレータ付き封止用シート10として25℃における前記曲げ弾性率Eが前記数値範囲内となるように選択されることが好ましい。
なお、本実施形態では、本発明のセパレータ付き封止用シート10が両面セパレータ付き封止用シートである場合について説明している。そのため、本発明の「セパレータ付き封止用シートの25℃における曲げ弾性率E」は、セパレータ41a、セパレータ41b、及び、封止用シート40が一体となったセパレータ付き封止用シート10全体の25℃における曲げ弾性率に相当するものとして説明している。ただし、本発明のセパレータ付き封止用シートが、片面セパレータ付き封止用シートである場合、本発明の「セパレータ付き封止用シートの25℃における曲げ弾性率E」は、封止用シートと、前記封止用シートのいずれか一方の面に積層されたセパレータとが一体となった片面セパレータ付き封止用シート全体の25℃における曲げ弾性率に相当する。
セパレータ41a及びセパレータ41bとしては、封止用シート40と一体となり、セパレータ付き封止用シート10として前記積βが前記式2を満たすように選択されることが好ましい。特に、封止用シート40と一体となり、セパレータ付き封止用シート10として25℃における前記曲げ弾性率Eが前記数値範囲内となるように選択されることが好ましい。
なお、本実施形態では、本発明のセパレータ付き封止用シート10が両面セパレータ付き封止用シートである場合について説明している。そのため、本発明の「セパレータ付き封止用シートの25℃における曲げ弾性率E」は、セパレータ41a、セパレータ41b、及び、封止用シート40が一体となったセパレータ付き封止用シート10全体の25℃における曲げ弾性率に相当するものとして説明している。ただし、本発明のセパレータ付き封止用シートが、片面セパレータ付き封止用シートである場合、本発明の「セパレータ付き封止用シートの25℃における曲げ弾性率E」は、封止用シートと、前記封止用シートのいずれか一方の面に積層されたセパレータとが一体となった片面セパレータ付き封止用シート全体の25℃における曲げ弾性率に相当する。
セパレータ41a及びセパレータ41bを構成する具体的な材料としては、例えば、紙などの紙系基材;布、不織布、フェルト、ネットなどの繊維系基材;金属箔、金属板などの金属系基材;プラスチックシートなどのプラスチック系基材;ゴムシートなどのゴム系基材;発泡シートなどの発泡体や、これらの積層体[特に、プラスチック系基材と他の基材との積層体や、プラスチックシート同士の積層体など]等の適宜な薄葉体を用いることができる。本発明では、プラスチック系基材を好適に用いることができる。前記プラスチック系基材の素材としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン-プロピレン共重合体等のオレフィン系樹脂;エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、アイオノマー樹脂、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸エステル(ランダム、交互)共重合体等のエチレンをモノマー成分とする共重合体;ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等のポリエステル;アクリル系樹脂;ポリ塩化ビニル(PVC);ポリウレタン;ポリカーボネート;ポリフェニレンスルフィド(PPS);ポリアミド(ナイロン)、全芳香族ポリアミド(アラミド)等のアミド系樹脂;ポリエーテルエーテルケトン(PEEK);ポリイミド;ポリエーテルイミド;ポリ塩化ビニリデン;ABS(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体);セルロース系樹脂;シリコーン樹脂;フッ素樹脂などが挙げられる。セパレータ41aは単層であってもよく2種以上の複層でもよい。なお、セパレータ41aの製造方法としては、従来公知の方法により形成することができる。
セパレータ41a及びセパレータ41bは、剥離処理されてもよく、離型処理されてなくてもよい。
前記離型処理に用いられる離型剤としては、フッ素系離型剤、長鎖アルキルアクリレート系離型剤、シリコーン系離型剤等を挙げることができる。なかでも、シリコーン系離型剤が好ましい。
セパレータ41a及びセパレータ41bの厚さは、特に限定されないが、大面積になった場合に生じやすいと思われる撓み防止の観点から50μm以上が好ましく、75μm以上であることがより好ましい。また、セパレータの剥離し易さの観点から、300μm以下であることが好ましく、200μm以下であることがより好ましい。
セパレータ41bの厚さは、特に限定されないが、セパレータ剥離時のハンドリング性の観点から10μm以上が好ましく、25μm以上であることがより好ましい。また、セパレータの剥離し易さの観点から、200μm以下であることが好ましく、100μm以下であることがより好ましい。
次に、両面セパレータ付き封止用シート10を用いた半導体装置の製造方法について説明する。
(半導体装置の製造方法)
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について、図2~図10を参照しながら以下に説明する。図2~図10は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図である。以下ではまず、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)と呼称される半導体装置の製造方法について説明する。
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について、図2~図10を参照しながら以下に説明する。図2~図10は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図である。以下ではまず、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)と呼称される半導体装置の製造方法について説明する。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、
半導体チップが仮固定材上に仮固定された積層体を準備する工程Aと、
セパレータ付き封止用シートを準備する工程Bと、
前記セパレータ付き封止用シートを前記積層体の前記半導体チップ上に配置する工程Cと、
前記半導体チップを前記封止用シートに埋め込み、前記半導体チップが前記封止用シートに埋め込まれた封止体を形成する工程Dとを少なくとも含む。
半導体チップが仮固定材上に仮固定された積層体を準備する工程Aと、
セパレータ付き封止用シートを準備する工程Bと、
前記セパレータ付き封止用シートを前記積層体の前記半導体チップ上に配置する工程Cと、
前記半導体チップを前記封止用シートに埋め込み、前記半導体チップが前記封止用シートに埋め込まれた封止体を形成する工程Dとを少なくとも含む。
[積層体準備工程]
図2に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、まず、半導体チップ53が仮固定材60上に仮固定された積層体50を準備する(工程A)。積層体50は、例えば、以下の仮固定材準備工程と半導体チップ仮固定工程とにより得られる。
図2に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、まず、半導体チップ53が仮固定材60上に仮固定された積層体50を準備する(工程A)。積層体50は、例えば、以下の仮固定材準備工程と半導体チップ仮固定工程とにより得られる。
<仮固定材準備工程>
仮固定材準備工程では、支持基材60b上に熱膨張性粘着剤層60aが積層された仮固定材60を準備する(図2参照)。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60について説明する。ただし、支持基材上に熱膨張性粘着剤層が積層された仮固定材については、特開2014-015490号公報等に詳細に記載されているので、以下では、簡単に説明することとする。
仮固定材準備工程では、支持基材60b上に熱膨張性粘着剤層60aが積層された仮固定材60を準備する(図2参照)。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60について説明する。ただし、支持基材上に熱膨張性粘着剤層が積層された仮固定材については、特開2014-015490号公報等に詳細に記載されているので、以下では、簡単に説明することとする。
(熱膨張性粘着剤層)
熱膨張性粘着剤層60a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。
熱膨張性粘着剤層60a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。
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。
熱膨張性粘着剤層60a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60の熱膨張性粘着剤層60a上に封止体58が形成された状態で(図6参照)、任意な時に仮固定材60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60a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60aが少なくとも部分的に膨張し、この熱膨張性粘着剤層60a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(封止体58との界面)が凹凸状に変形して、該熱膨張性粘着剤層60aと封止体58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、封止体58を仮固定材60から剥離させることができる(図7参照)。
(発泡剤)
熱膨張性粘着剤層60a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。
熱膨張性粘着剤層60a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。
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。
(支持基材)
支持基材60bは、仮固定材60の強度母体となる薄板状部材である。支持基材60b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、ガラスやシリコンウェハ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。
支持基材60bは、仮固定材60の強度母体となる薄板状部材である。支持基材60b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、ガラスやシリコンウェハ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。
支持基材60b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60は、支持基材60b上に熱膨張性粘着剤層60a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、支持基材60b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、これを支持基材60b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。
仮固定材60は、支持基材60b上に熱膨張性粘着剤層60a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、支持基材60b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、これを支持基材60b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、支持基材、半導体チップを含む封止体等の耐熱性、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。
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、支持基材、半導体チップを含む封止体等の耐熱性、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。
<半導体チップ仮固定工程>
半導体チップ仮固定工程では、準備した仮固定材60上に複数の半導体チップ53をその回路形成面53aが仮固定材60に対向するように配置し、仮固定する(図2参照)。半導体チップ53の仮固定には、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。
半導体チップ仮固定工程では、準備した仮固定材60上に複数の半導体チップ53をその回路形成面53aが仮固定材60に対向するように配置し、仮固定する(図2参照)。半導体チップ53の仮固定には、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53の配置のレイアウトや配置数は、仮固定材60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。積層体50(仮固定材60)の平面視での形状及びサイズとしては、特に限定されないが、セパレータ付き封止用シート10と同じとすることができる。以上、積層体準備工程の一例を示した。
[両面セパレータ付き封止用シートを準備する工程]
また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、両面セパレータ付き封止用シート10(図1参照)を準備する(工程B)。
また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、両面セパレータ付き封止用シート10(図1参照)を準備する(工程B)。
[両面セパレータ付き封止用シートを持ち上げる工程]
工程Bの後、図3に示すように、両面セパレータ付き封止用シート10を、セパレータ41aを介して吸着コレット19により持ち上げる。なお、両面セパレータ付き封止用シート10のセパレータ41aと封止用シート11との界面、及び、封止用シート11とセパレータ41bとの界面は、自重によって剥離しない程度の剥離力で貼り付いている。
本実施形態において、封止用シート40は、厚みt[mm]と50℃における貯蔵弾性率G’[Pa]との積αが上記式1を満たすため、封止用シート40が撓んで吸着コレット19と両面セパレータ付き封止用シート10との間に隙間ができることが抑制できる。その結果、吸着コレット19から両面セパレータ付き封止用シート10が落下することが抑制されている。
工程Bの後、図3に示すように、両面セパレータ付き封止用シート10を、セパレータ41aを介して吸着コレット19により持ち上げる。なお、両面セパレータ付き封止用シート10のセパレータ41aと封止用シート11との界面、及び、封止用シート11とセパレータ41bとの界面は、自重によって剥離しない程度の剥離力で貼り付いている。
本実施形態において、封止用シート40は、厚みt[mm]と50℃における貯蔵弾性率G’[Pa]との積αが上記式1を満たすため、封止用シート40が撓んで吸着コレット19と両面セパレータ付き封止用シート10との間に隙間ができることが抑制できる。その結果、吸着コレット19から両面セパレータ付き封止用シート10が落下することが抑制されている。
[両面セパレータ付き封止用シートからセパレータを剥離する工程]
次に、両面セパレータ付き封止用シート10からセパレータ41bを剥離する。なお、両面セパレータ付き封止用シート10のセパレータ41aと封止用シート40との界面での剥離力は、セパレータ41bの剥離の際に剥離しない程度の剥離力で貼り付いている。
次に、両面セパレータ付き封止用シート10からセパレータ41bを剥離する。なお、両面セパレータ付き封止用シート10のセパレータ41aと封止用シート40との界面での剥離力は、セパレータ41bの剥離の際に剥離しない程度の剥離力で貼り付いている。
[封止用シートと積層体とを配置する工程]
次に、図4に示すように、下側加熱板62上に積層体50を半導体チップ53が仮固定された面を上にして配置するとともに、積層体50の半導体チップ53が仮固定された面上にセパレータ41a付きの封止用シート40を配置する(工程C)。この工程においては、下側加熱板62上にまず積層体50を配置し、その後、積層体50上にセパレータ41a付きの封止用シート40を配置してもよく、積層体50上にセパレータ41a付きの封止用シート40を先に積層し、その後、積層体50とセパレータ41a付きの封止用シート40とが積層された積層物を下側加熱板62上に配置してもよい。
次に、図4に示すように、下側加熱板62上に積層体50を半導体チップ53が仮固定された面を上にして配置するとともに、積層体50の半導体チップ53が仮固定された面上にセパレータ41a付きの封止用シート40を配置する(工程C)。この工程においては、下側加熱板62上にまず積層体50を配置し、その後、積層体50上にセパレータ41a付きの封止用シート40を配置してもよく、積層体50上にセパレータ41a付きの封止用シート40を先に積層し、その後、積層体50とセパレータ41a付きの封止用シート40とが積層された積層物を下側加熱板62上に配置してもよい。
[封止体を形成する工程]
次に、図5に示すように、下側加熱板62と上側加熱板64とにより熱プレスして、半導体チップ53を封止用シート40に埋め込み、半導体チップ53が封止用シート40に埋め込まれた封止体58を形成する(工程D)。封止用シート40は、半導体チップ53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こととなる。これにより、仮固定材60上に仮固定されている半導体チップ53が封止用シート40に埋め込まれた封止体58が得られる。
次に、図5に示すように、下側加熱板62と上側加熱板64とにより熱プレスして、半導体チップ53を封止用シート40に埋め込み、半導体チップ53が封止用シート40に埋め込まれた封止体58を形成する(工程D)。封止用シート40は、半導体チップ53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こととなる。これにより、仮固定材60上に仮固定されている半導体チップ53が封止用シート40に埋め込まれた封止体58が得られる。
具体的に、半導体チップ53を封止用シート40に埋め込む際の熱プレス条件としては、温度が、好ましくは40~150℃、より好ましくは60~120℃であり、圧力が、例えば、0.1~10MPa、好ましくは0.5~8MPa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、熱プレス方法としては、平行平板プレスやロールプレスが挙げられる。なかでも、平行平板プレスが好ましい。
これにより、半導体チップ53が封止用シート40に埋め込まれた半導体装置を得ることができる。また、封止用シート40の半導体チップ53及び仮固定材60への密着性および追従性の向上を考慮すると、減圧条件下においてプレスすることが好ましい。
前記減圧条件としては、圧力が、例えば、0.1~5kPa、好ましくは、0.1~100Paであり、減圧保持時間(減圧開始からプレス開始までの時間)が、例えば、5~600秒であり、好ましくは、10~300秒である。
前記減圧条件としては、圧力が、例えば、0.1~5kPa、好ましくは、0.1~100Paであり、減圧保持時間(減圧開始からプレス開始までの時間)が、例えば、5~600秒であり、好ましくは、10~300秒である。
[他のセパレータ剥離工程]
次に、もう一方のセパレータ41aを剥離する(図6参照)。
次に、もう一方のセパレータ41aを剥離する(図6参照)。
[熱硬化工程]
次に、封止用シート40を熱硬化させる。具体的には、例えば、仮固定材60上に仮固定されている半導体チップ53が封止用シート40に埋め込まれた封止体58全体を加熱する。
次に、封止用シート40を熱硬化させる。具体的には、例えば、仮固定材60上に仮固定されている半導体チップ53が封止用シート40に埋め込まれた封止体58全体を加熱する。
熱硬化処理の条件として、加熱温度が好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上である。一方、加熱温度の上限が、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下である。加熱時間が、好ましくは10分以上、より好ましくは30分以上である。一方、加熱時間の上限が、好ましくは180分以下、より好ましくは120分以下である。また、必要に応じて加圧してもよく、好ましくは0.1MPa以上、より好ましくは0.5MPa以上である。一方、上限は好ましくは10MPa以下、より好ましくは5MPa以下である。
[熱膨張性粘着剤層剥離工程]
次に、図7に示すように、仮固定材60を加熱して熱膨張性粘着剤層60aを熱膨張させることにより、熱膨張性粘着剤層60aと封止体58との間で剥離を行う。あるいは、支持基材60bと熱膨張性粘着剤層60aとの界面で剥離を行い、その後、熱膨張性粘着剤層60aと封止体58との界面で熱膨張による剥離を行うという手順も好適に採用することができる。いずれも場合であっても、熱膨張性粘着剤層60a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60aと封止体58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。特に、熱膨張性粘着剤層は、前記熱硬化工程における加熱では剥離せず、この熱膨張性粘着剤層剥離工程における加熱において剥離する構成であることが好ましい。
次に、図7に示すように、仮固定材60を加熱して熱膨張性粘着剤層60aを熱膨張させることにより、熱膨張性粘着剤層60aと封止体58との間で剥離を行う。あるいは、支持基材60bと熱膨張性粘着剤層60aとの界面で剥離を行い、その後、熱膨張性粘着剤層60aと封止体58との界面で熱膨張による剥離を行うという手順も好適に採用することができる。いずれも場合であっても、熱膨張性粘着剤層60a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60aと封止体58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。特に、熱膨張性粘着剤層は、前記熱硬化工程における加熱では剥離せず、この熱膨張性粘着剤層剥離工程における加熱において剥離する構成であることが好ましい。
[封止用シートを研削する工程]
次に、必要に応じて、図8に示すように、封止体58の封止用シート40を研削して半導体チップ53の裏面53cを表出させる。封止用シート40を研削する方法としては、特に限定されず、例えば、高速回転する砥石を用いるグラインディング法を挙げることができる。
次に、必要に応じて、図8に示すように、封止体58の封止用シート40を研削して半導体チップ53の裏面53cを表出させる。封止用シート40を研削する方法としては、特に限定されず、例えば、高速回転する砥石を用いるグラインディング法を挙げることができる。
(再配線形成工程)
本実施形態ではさらに、封止体58の半導体チップ53の回路形成面53aに再配線69を形成する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、上記仮固定材60の剥離後、上記露出した半導体チップ53と接続する再配線69を封止体58上に形成する(図9参照)。
本実施形態ではさらに、封止体58の半導体チップ53の回路形成面53aに再配線69を形成する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、上記仮固定材60の剥離後、上記露出した半導体チップ53と接続する再配線69を封止体58上に形成する(図9参照)。
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53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69を形成することができる。
かかる後に、再配線69及び封止体58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69上にバンプ67を形成するバンピング加工を行ってもよい(図9参照)。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。
次いで、形成した再配線69上にバンプ67を形成するバンピング加工を行ってもよい(図9参照)。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。
(ダイシング工程)
最後に、半導体チップ53、封止用シート40及び再配線69などの要素からなる積層体のダイシングを行う(図10参照)。これにより、チップ領域の外側に配線を引き出した半導体装置59を得ることができる。
最後に、半導体チップ53、封止用シート40及び再配線69などの要素からなる積層体のダイシングを行う(図10参照)。これにより、チップ領域の外側に配線を引き出した半導体装置59を得ることができる。
上述した実施形態では、本発明の「積層体」が、「半導体チップ53が仮固定材60上に仮固定された積層体50」である場合について説明した。しかしながら、本発明における「積層体」は、この例に限定されず、ある程度の強度を有する支持体に半導体チップが固定されたものであればよい。すなわち、「積層体」が、「半導体チップが支持体上に固定された積層体」であればよい。本発明における「積層体」の他の例としては、例えば、「半導体チップが半導体ウエハの回路形成面にフリップチップボンディングされた積層体」(いわゆる、チップオンウエハ)や、「半導体チップが有機基板に搭載された積層体」を挙げることができる。
以下、本発明に関し実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。また、各例中、部は特記がない限りいずれも重量基準である。
実施例で使用した成分について説明する。
エポキシ樹脂:新日鐵化学(株)製のYSLV-80XY(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキン当量200g/ep.軟化点80℃)
フェノール樹脂:明和化成社製のMEH-7851-SS(ビフェニルアラルキル骨格を有するフェノール樹脂、水酸基当量203g/eq.軟化点67℃)
シランカップリング剤:信越化学社製のKBM-403(3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)
硬化促進剤:四国化成工業社製の2PHZ-PW(2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール)
熱可塑性樹脂:三菱レイヨン株式会社製のJ-5800(アクリルゴム系応力緩和剤)
フィラー:電気化学工業社製のFB-9454FC(溶融球状シリカ粉末、平均粒子径17.6μm)
カーボンブラック:三菱化学社製の#20(粒子径50nm)
エポキシ樹脂:新日鐵化学(株)製のYSLV-80XY(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキン当量200g/ep.軟化点80℃)
フェノール樹脂:明和化成社製のMEH-7851-SS(ビフェニルアラルキル骨格を有するフェノール樹脂、水酸基当量203g/eq.軟化点67℃)
シランカップリング剤:信越化学社製のKBM-403(3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)
硬化促進剤:四国化成工業社製の2PHZ-PW(2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール)
熱可塑性樹脂:三菱レイヨン株式会社製のJ-5800(アクリルゴム系応力緩和剤)
フィラー:電気化学工業社製のFB-9454FC(溶融球状シリカ粉末、平均粒子径17.6μm)
カーボンブラック:三菱化学社製の#20(粒子径50nm)
[封止用シートの作製]
(実施例1~12、比較例1~8)
表1に記載の配合比に従い、各成分を配合し、ロール混練機により60~120℃、10分間、減圧条件下(0.01kg/cm2)で溶融混練し、製造例1~5に係る混練物(樹脂組成物A~E)を調製した。
次いで、得られた樹脂組成物を、平板プレス法により、シート状に形成した。樹脂組成物の種類、シートの厚さ、及び、面積の組み合わせは、表2の通りとした。以上により、実施例1~12、比較例1~8に係る封止用シートを得た。なお、本実施例では、面積250000mm2は、縦500mm×横500mmとし、面積40000mm2は、縦200mm×横200mmとしている。
(実施例1~12、比較例1~8)
表1に記載の配合比に従い、各成分を配合し、ロール混練機により60~120℃、10分間、減圧条件下(0.01kg/cm2)で溶融混練し、製造例1~5に係る混練物(樹脂組成物A~E)を調製した。
次いで、得られた樹脂組成物を、平板プレス法により、シート状に形成した。樹脂組成物の種類、シートの厚さ、及び、面積の組み合わせは、表2の通りとした。以上により、実施例1~12、比較例1~8に係る封止用シートを得た。なお、本実施例では、面積250000mm2は、縦500mm×横500mmとし、面積40000mm2は、縦200mm×横200mmとしている。
[両面セパレータ付き封止用シートの作製]
上記にて作製した各封止用シートの両面に、三菱樹脂株式会社製のシリコーン離形処理済みMRU-50(本発明のセパレータに相当、厚さ50μm)を貼り付けた。これにより、実施例1~12、比較例1~8に係る両面セパレータ付き封止用シートを得た。
上記にて作製した各封止用シートの両面に、三菱樹脂株式会社製のシリコーン離形処理済みMRU-50(本発明のセパレータに相当、厚さ50μm)を貼り付けた。これにより、実施例1~12、比較例1~8に係る両面セパレータ付き封止用シートを得た。
[封止用シートの50℃における貯蔵弾性率G’の測定]
粘弾性測定装置ARES(レオメトリックス・サイエンティフィック社製)を用い、実施例1~12、比較例1~8に係る封止用シートの50℃における貯蔵弾性率G’を測定した。測定条件は、以下の通りとした。その際の50℃の値を50℃における貯蔵弾性率G’とした。結果を表2に示す。なお、測定は、実施例1~12、比較例1~8と組成を同じとし、厚さを1mmとした封止用シートを平板プレスにて作成した後、25mmφの形状に加工して行なった。
<貯蔵弾性率G’の測定条件>
測定温度:40~130℃
昇温速度:10℃/min
プレートタイプ:パラレルプレート、25mmφ
周波数:1Hz
ひずみ量:10%
サンプルサイズ:25mmφ×厚さ1mm
粘弾性測定装置ARES(レオメトリックス・サイエンティフィック社製)を用い、実施例1~12、比較例1~8に係る封止用シートの50℃における貯蔵弾性率G’を測定した。測定条件は、以下の通りとした。その際の50℃の値を50℃における貯蔵弾性率G’とした。結果を表2に示す。なお、測定は、実施例1~12、比較例1~8と組成を同じとし、厚さを1mmとした封止用シートを平板プレスにて作成した後、25mmφの形状に加工して行なった。
<貯蔵弾性率G’の測定条件>
測定温度:40~130℃
昇温速度:10℃/min
プレートタイプ:パラレルプレート、25mmφ
周波数:1Hz
ひずみ量:10%
サンプルサイズ:25mmφ×厚さ1mm
[セパレータ付き封止用シートの25℃における曲げ弾性率Eの測定]
測定オートグラフ(島津製作所製)を用い、実施例1~12、比較例1~8に係るセパレータ付き封止用シートの25℃における曲げ弾性率Eを測定した。測定条件は、以下の通りとした。結果を表2に示す。なお、測定は、封止用シートに両面にセパレータをつけたままの状態で行なった。
<曲げ弾性率Eの測定条件>
測定温度:25℃
サンプルサイズ:10mm幅×厚み5mm
ストローク:5mm/min
測定オートグラフ(島津製作所製)を用い、実施例1~12、比較例1~8に係るセパレータ付き封止用シートの25℃における曲げ弾性率Eを測定した。測定条件は、以下の通りとした。結果を表2に示す。なお、測定は、封止用シートに両面にセパレータをつけたままの状態で行なった。
<曲げ弾性率Eの測定条件>
測定温度:25℃
サンプルサイズ:10mm幅×厚み5mm
ストローク:5mm/min
[封止用シートの熱硬化後の25℃における貯蔵弾性率E’の測定]
実施例、比較例に係る封止用シートを150℃で1時間加熱し、熱硬化させた。次に、フィルム粘弾性測定装置RSA-3(ティー・エイ・インスツルメンツ社製)を用い、実施例1~12、比較例1~8に係る封止用シートの熱硬化後の25℃における貯蔵弾性率E’を測定した。測定条件は、以下の通りとした。結果を表2に示す。
<貯蔵弾性率E’の測定条件>
測定温度:-20~300℃
昇温速度:10℃/min
測定モード:引張
周波数:1Hz
ひずみ量:0.05%
サンプルサイズ:縦20mm×横1mm×厚さ0.05mm
実施例、比較例に係る封止用シートを150℃で1時間加熱し、熱硬化させた。次に、フィルム粘弾性測定装置RSA-3(ティー・エイ・インスツルメンツ社製)を用い、実施例1~12、比較例1~8に係る封止用シートの熱硬化後の25℃における貯蔵弾性率E’を測定した。測定条件は、以下の通りとした。結果を表2に示す。
<貯蔵弾性率E’の測定条件>
測定温度:-20~300℃
昇温速度:10℃/min
測定モード:引張
周波数:1Hz
ひずみ量:0.05%
サンプルサイズ:縦20mm×横1mm×厚さ0.05mm
[ハンドリング性評価]
実施例1~12、比較例1~8の両面セパレータ付き封止用シートを、片側の離型処理フィルムを介して吸着コレットにより持ち上げ、もう片側の離型処理フィルムを剥離した時の封止用シートの落下の有無を確認した。落下せず、且つ、目視にて樹脂の変形や割れが無い場合を○、落下したり、樹脂変形や割れ・ひびが発見された場合を×とした。結果を表2に示す。
なお、吸着コレットとしては、以下のものを用いた。また吸着条件は、以下の通りとした。
<吸着条件>
吸着パッド30mmφ×8個
真空度-60kPa
実施例1~12、比較例1~8の両面セパレータ付き封止用シートを、片側の離型処理フィルムを介して吸着コレットにより持ち上げ、もう片側の離型処理フィルムを剥離した時の封止用シートの落下の有無を確認した。落下せず、且つ、目視にて樹脂の変形や割れが無い場合を○、落下したり、樹脂変形や割れ・ひびが発見された場合を×とした。結果を表2に示す。
なお、吸着コレットとしては、以下のものを用いた。また吸着条件は、以下の通りとした。
<吸着条件>
吸着パッド30mmφ×8個
真空度-60kPa
[埋め込み性評価]
まず、縦200mm×横200mm×厚さ1.1mmのガラスプレートを準備した。このガラスプレート上に仮固定材(日東電工株式会社製REVALPHA No.3195V)をラミネーターにて貼付た。さらに、その上に縦7mm×横7mm×厚さ0.4mmのチップを縦13個×横13個のマトリックス状に配置した。チップ実装間隔(チップの端とチップの端との間隔)は、16mmとした。このガラスキャリアに厚み0.6mmに予めシート化した封止用シートを積層し真空プレス装置(装置名:VACUUM ACE、ミカドテクノス社製)を用いて熱プレスした。次に、60℃のホットプレート上にて不要樹脂を取り除くトリミングを行った。その後、150℃1時間の加熱処理を行い、樹脂を硬化させた。その後、185℃の熱板上で仮止め材を剥離し封止体を得た。
得られた封止体のチップ露出面のチップと樹脂の境界部分の顕微鏡観察(装置名:VHX-2000、キーエンス社製)を行い、チップ端部に未充填領域もしくは空気の噛み込み痕が観察された場合を埋め込み性×、観察されなかった場合を埋め込み性○として評価した。結果を表2に示す。
まず、縦200mm×横200mm×厚さ1.1mmのガラスプレートを準備した。このガラスプレート上に仮固定材(日東電工株式会社製REVALPHA No.3195V)をラミネーターにて貼付た。さらに、その上に縦7mm×横7mm×厚さ0.4mmのチップを縦13個×横13個のマトリックス状に配置した。チップ実装間隔(チップの端とチップの端との間隔)は、16mmとした。このガラスキャリアに厚み0.6mmに予めシート化した封止用シートを積層し真空プレス装置(装置名:VACUUM ACE、ミカドテクノス社製)を用いて熱プレスした。次に、60℃のホットプレート上にて不要樹脂を取り除くトリミングを行った。その後、150℃1時間の加熱処理を行い、樹脂を硬化させた。その後、185℃の熱板上で仮止め材を剥離し封止体を得た。
得られた封止体のチップ露出面のチップと樹脂の境界部分の顕微鏡観察(装置名:VHX-2000、キーエンス社製)を行い、チップ端部に未充填領域もしくは空気の噛み込み痕が観察された場合を埋め込み性×、観察されなかった場合を埋め込み性○として評価した。結果を表2に示す。
10 両面セパレータ付き封止用シート
40 封止用シート
41a、41b セパレータ
50 積層体
53 半導体チップ
58 封止体
59 半導体装置
60 仮固定材
40 封止用シート
41a、41b セパレータ
50 積層体
53 半導体チップ
58 封止体
59 半導体装置
60 仮固定材
Claims (7)
- 厚みt[mm]と50℃における貯蔵弾性率G’[Pa]との積αが、下記式1を満たすことを特徴とする封止用シート。
式1 : 300≦α≦1.5×105 - 請求項1に記載の封止用シートと、前記封止用シートの少なくとも一方の面に積層されたセパレータとを備えたセパレータ付き封止用シートであって、
25℃における曲げ弾性率E[N/mm2]と前記封止用シートの面積A[mm2]との積βが、下記式2を満たすことを特徴とするセパレータ付き封止用シート。
式2 : 4.0×106≦β≦1.7×109 - 請求項1に記載の封止用シートを用いて製造された半導体装置。
- 請求項2に記載のセパレータ付き封止用シートを用いて製造された半導体装置。
- 前記封止用シートの面積Aが40000mm2以上であることを特徴とする請求項1に記載の封止用シート。
- 前記封止用シートの面積Aが40000mm2以上であることを特徴とする請求項2に記載のセパレータ付き封止用シート。
- 半導体チップが支持体上に固定された積層体を準備する工程Aと、
請求項2に記載のセパレータ付き封止用シートを準備する工程Bと、
前記セパレータ付き封止用シートを、前記積層体の前記半導体チップ上に配置する工程Cと、
前記半導体チップを前記封止用シートに埋め込み、前記半導体チップが前記封止用シートに埋め込まれた封止体を形成する工程Dとを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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