CN110240782A - 密封用片 - Google Patents

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CN110240782A CN201910169251.5A CN201910169251A CN110240782A CN 110240782 A CN110240782 A CN 110240782A CN 201910169251 A CN201910169251 A CN 201910169251A CN 110240782 A CN110240782 A CN 110240782A
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Abstract

一种密封用片,其是包含密封树脂组合物、无机粒子和操作性提高成分的密封用片。在密封用片中,无机粒子的含有比例超过50质量%且为90质量%以下。操作性提高成分为聚合物粒子。在密封用片中,操作性提高成分的含有比例为1质量%以上且8质量%以下。

Description

密封用片
技术领域
本发明涉及一种密封用片。
背景技术
以往,已知包含热固化性树脂片的密封用片被用于将半导体芯片密封来制造半导体封装体。
例如,提出一种热固化性树脂片(密封用片),其包含环氧树脂、苯酚线型酚醛系固化剂、无机填充材料及固化促进剂(例如参照日本特开 2015-86359号公报。)。
日本特开2015-86359号公报中记载的热固化性树脂片能够在较低温下进行固化,因此,固化后的固化片抑制因加热引起的变形。
发明内容
然而,对于热固化树脂片要求的是:在利用加热将半导体元件密封后,进行操作时,即使与其他构件接触也不易收到损伤,具有优异的操作性。
另外,关于热固化性树脂片,将半导体元件密封后,在进行之后的进一步加热的情况(赋予热历程的情况)下,要求与基板的表面确保接触 (密接、粘接)等高可靠性。
另外,对于热固化性树脂片还要求韧性。
本发明提供具有韧性且、操作性及可靠性两者均优异的密封用片。
本发明(1)包含一种密封用片,其是包含密封树脂组合物、无机粒子和操作性提高成分的密封用片,在上述密封用片中,上述无机粒子的含有比例超过50质量%且为90质量%以下,上述操作性提高成分为聚合物粒子,在上述密封用片中,上述操作性提高成分的含有比例为1质量%以上且8质量%以下。
本发明(2)包含根据(1)所述的密封用片,其中,上述聚合物粒子的平均粒径为50μm以下。
本发明(3)包含根据(1)或(2)所述的密封用片,其中,上述无机粒子包含第1粒子、和具有比上述第1粒子的平均粒径小的平均粒径的第2粒子。
本发明(4)包含根据(1)~(3)中任一项所述的密封用片,其中,在上述密封用片中,上述无机粒子及上述操作性提高成分的总量的比例为 80质量%以上且95质量%以下。
本发明(5)包含根据(1)~(4)中任一项所述的密封用片,其中,上述密封树脂组合物还含有玻璃化转变温度调节剂。
本发明(6)包含根据(5)所述的密封用片,其中,上述玻璃化转变温度调节剂为丙烯酸系聚合物。
本发明(7)包含根据(1)~(6)中任一项所述的密封用片,其中,上述密封树脂组合物含有环氧树脂及环氧树脂固化剂,上述聚合物粒子含有与环氧树脂及环氧树脂固化剂中的至少一者反应的官能团。
本发明(8)包含根据(7)所述的密封用片,其中,官能团为选自由环氧基、羧基、羟基组成的组中的至少一者。
本发明(9)包含根据(1)~(8)中任一项所述的密封用片,其特征在于,上述聚合物粒子为有机硅系粒子。
本发明的密封用片含有无机粒子,在上述密封用片中,无机粒子的含有比例超过50质量%且为90质量%以下,因此韧性优异。
另外,本发明的密封用片含有作为聚合物粒子的操作性提高成分,在密封用片中,聚合物粒子的含有比例为1质量%以上且8质量%以下,因此操作性及可靠性两者均优异。
附图说明
图1示出本发明的密封用片的一个实施方式的半导体元件密封用片的剖视图。
图2A~图2C示出使用图1所示的半导体元件密封用片将半导体元件密封来制造半导体元件封装体的方法的工序图,图2A示出将半导体元件密封用片相对于半导体元件及基板而相对配置的工序,图2B示出利用半导体元件密封用片将半导体元件密封而得到半导体元件封装体的工序,图2C示出在将切割胶带贴附于半导体元件封装体后,将半导体元件封装单片化,并用拾取装置回收半导体元件封装体的工序。
图3A及图3B为表示具有玻璃化转变温度的一般的树脂的热膨胀系数的图表,图3A示出玻璃化转变温度较高的树脂的热膨胀系数的图表,图3B示出玻璃化转变温度较低的树脂的热膨胀系数的图表。
具体实施方式
参照图1及图2A、图2B对本发明的密封用片的一个实施方式的半导体元件密封用片进行说明。
该半导体元件密封用片1是用于将安装于基板2的半导体元件3进行密封的密封用片。
另外,半导体元件密封用片1是用于制造后述的半导体元件封装体5 的部件,并不是半导体元件封装体5本身,半导体元件密封用片1不包含半导体元件3、及用于安装半导体元件3的基板2,具体而言,其是作为部件而单独地流通、且在产业上可利用的器件。
予以说明,半导体元件密封用片1并不是将半导体元件3密封后的固化体片20(图2B及图2C),即其为将半导体元件3密封前的片材。
如图1所示,半导体元件密封用片1具有在与厚度方向正交的方向 (面方向)上延伸的大致板形状(膜形状)。另外,半导体元件密封用片 1具备平坦的厚度方向一个面(上表面)6和厚度方向另一个面(下表面) 7。厚度方向一个面6及厚度方向另一个面7在厚度方向上被相对配置并且相互平行。
厚度方向另一个面7是在半导体元件密封用片1密封半导体元件3 (参照图2B)时与半导体元件3及基板2接触的接触面。
厚度方向一个面6是在半导体元件密封用片1密封半导体元件3(参照图2B)时与基板2的厚度方向一个面(上表面)的厚度方向一侧隔开间隔地相对配置的相对面。
半导体元件密封用片1的材料是因加热而固化的密封组合物(热固化性组合物)。密封组合物包含密封树脂组合物、无机粒子和操作性提高成分。
密封树脂组合物是在半导体元件密封用片1(密封组合物)中使无机粒子与操作性提高成分结合的粘合剂成分。密封树脂组合物包含密封树脂 (主剂)。作为密封树脂,可列举例如环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、乙烯酯树脂、氰基酯树脂、马来酰亚胺树脂、有机硅树脂等。作为密封树脂,从耐热性等观点出发,优选列举环氧树脂。
作为环氧树脂,可列举:例如双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、改性双酚A型环氧树脂、改性双酚F型环氧树脂、联苯型环氧树脂等2官能环氧树脂;例如苯酚酚醛型环氧树脂、甲酚酚醛型环氧树脂、三羟基苯基甲烷型环氧树脂、四羟苯基乙烷型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂等3官能以上的多官能环氧树脂等。这些环氧树脂可以单独使用或并用2种以上。
优选可列举并用2官能环氧树脂(第1环氧树脂)及多官能环氧树脂(第2环氧树脂),具体可列举并用双酚F型环氧树脂及苯酚酚醛型环氧树脂。
环氧树脂的环氧当量例如为250g/eq.以下,另外,例如为10g/eq.以上。如果并用第1环氧树脂及第2环氧树脂,则第1环氧树脂的环氧当量例如为175g/eq.以上,优选为180g/eq.以上,另外,例如为250g/eq.以下,优选为230g/eq.以下。第1环氧树脂的环氧当量例如为不足175/eq.,优选为 170g/eq.以下,另外,例如为10g/eq.以上,优选为100g/eq.以上。
密封树脂的软化点例如为50℃以上,另外,例如为110℃以下。如果并用第1环氧树脂及第2环氧树脂,则第1环氧树脂的软化点例如为70℃以上,优选为75℃以上,另外,例如为110℃以下,优选为100℃以下。第2环氧树脂的软化点例如为不足70℃,优选为65℃以下,另外,例如为50℃以上,优选为55℃以上。
环氧树脂的含有份数相对于无机粒子及操作性提高成分的总量100 质量份例如为1质量份以上,优选为3质量份以上,另外,例如为20质量份以下,优选为10质量份以下。如果并用第1环氧树脂及第2环氧树脂,则第1环氧树脂的含有份数相对于无机粒子及操作性提高成分的总量100质量份例如为0.5质量份以上,优选为2质量份以上,另外,例如为 10质量份以下,优选为5质量份以下。第2环氧树脂的含有份数相对于第1环氧树脂的总量100质量份例如为75质量份以上,优选为90质量份以上,另外,例如为125质量份以下,优选为110质量份以下。
另外,环氧树脂在密封组合物中的含有比例例如为1质量%以上,优选为4质量%以上,另外,例如为10质量%以下,优选为7质量%以下。此外,如果并用第1环氧树脂及第2环氧树脂,则第1环氧树脂的含有比例在密封组合物中例如为0.5质量%以上,优选为2质量%以上,另外,例如为8质量%以下,优选为4质量%以下。第2环氧树脂的含有比例在密封组合物中例如为0.5质量%以上,优选为2质量%以上,另外,例如为8质量%以下,优选为4质量%以下。
密封树脂组合物优选除上述的密封树脂外还含有固化剂及固化促进剂。具体而言,可以制备成含有密封树脂、固化剂及固化促进剂的密封树脂组合物。优选制备成含有环氧树脂、环氧树脂固化剂及环氧树脂固化促进剂的环氧树脂组合物。
固化剂是利用加热使上述的密封树脂固化的成分(优选为环氧树脂固化剂)。作为固化剂,可列举例如苯酚线型酚醛树脂等酚醛树脂。
关于固化剂的含有比例,如果密封树脂为环氧树脂、固化剂为酚醛树脂,则以相对于环氧树脂中的环氧基1当量而使酚醛树脂中的羟基的合计例如为0.7当量以上、优选为0.9当量以上并且例如为1.5当量以下、优选为1.2当量以下的方式来调整。具体而言,固化剂的含有份数相对于密封树脂100质量份例如为30质量份以上,优选为55质量份以上,另外,例如为75质量份以下,优选为60质量份以下。
固化促进剂是利用加热来促进密封树脂的固化的催化剂(热固化催化剂)(优选为环氧树脂固化促进剂),可列举:例如有机磷系化合物;例如2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑(2P4MHZ)等咪唑化合物等。优选列举咪唑化合物。固化促进剂的含有份数相对于密封树脂100质量份例如为0.05质量份以上,另外,例如为5质量份以下。
另外,密封树脂组合物可以在上述的热固化性树脂的基础上进一步含有玻璃化转变温度调节剂。
玻璃化转变温度调节剂是用于对固化后的半导体元件密封用片1(固化体片20)的玻璃化转变温度Tg进行调整的成分(具体为用于使其适度降低的成分),可列举例如热塑性树脂。
作为热塑性树脂,可列举例如:天然橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丁二烯树脂、聚碳酸酯树脂、热塑性聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂(6-尼龙、6,6-尼龙等)、苯氧基树脂、丙烯酸类树脂、饱和聚酯树脂(PET等)、聚酰胺酰亚胺树脂、氟树脂、苯乙烯-异丁烯-苯乙烯嵌段共聚物等。这些热塑性树脂可以单独使用或并用2种以上。
作为热塑性树脂,优选的是,从提高与密封树脂(优选为环氧树脂) 的分散性的观点出发,可列举丙烯酸类树脂。
作为丙烯酸类树脂,可列举例如:以1种或2种以上的具有直链或支链的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯作为单体成分并将单体成分进行聚合而得到的丙烯酸系聚合物等。予以说明,“(甲基)丙烯酸”表示“丙烯酸和/或甲基丙烯酸”。
作为烷基,可列举例如:甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、戊基、异戊基、己基、庚基、环己基、2-乙基己基、辛基、异辛基、壬基、异壬基、癸基、异癸基、十一烷基、月桂基、十三烷基、十四烷基、硬脂基、十八烷基、十二烷基等碳原子数1~20的烷基。优选列举碳原子数1~6的烷基。
丙烯酸系聚合物可以是(甲基)丙烯酸烷基酯与其他单体(共聚性单体)的共聚物。
作为其他单体(共聚性单体),可列举:例如丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等含缩水甘油基单体;例如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羧基乙酯、丙烯酸羧基戊酯、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸等含羧基单体;例如马来酸酐、衣康酸酐等酸酐单体;例如(甲基)丙烯酸2 -羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、 (甲基)丙烯酸6-羟基己酯、(甲基)丙烯酸8-羟基辛酯、(甲基)丙烯酸10-羟基癸酯、(甲基)丙烯酸12-羟基月桂酯或(4-羟基甲基环己基)-甲基丙烯酸酯等含羟基单体;例如苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、2 -(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰胺丙磺酸、(甲基)丙烯酸磺丙酯、(甲基)丙烯酰氧基萘磺酸等含磺酸基单体;例如2-羟基乙基丙烯酰基磷酸酯等含磷酸基单体;例如苯乙烯单体;例如丙烯腈等。这些单体可以单独使用或并用2种以上。其中,优选列举含羧基单体。
玻璃化转变温度调节剂的重均分子量例如为10万以上,优选为30 万以上,另外,例如为100万以下,优选为80万以下。予以说明,重均分子量利用凝胶渗透色谱(GPC)并基于标准聚苯乙烯换算值来测定。
玻璃化转变温度调节剂的玻璃化转变温度(Tg)例如为20℃以下,优选为10℃以下,更优选为0℃以下,进一步优选为-10℃以下,特别优选为-25℃以下,另外,例如为-70℃以上,优选为-50℃以上。
如果玻璃化转变温度为上述的上限以下,则能够可靠地调整(适度地降低)固化后的半导体元件密封用片1(固化体片20)的玻璃化转变温度Tg,从而能够充分提高固化后的半导体元件密封用片1(固化体片20) 的操作性。如果玻璃化转变温度Tg为上述的下限以上,则能够对固化后的半导体元件密封用片1(固化体片20)赋予充分的韧性。
热塑性树脂的含有份数(固体成分部数)以能够将固化后的半导体元件密封用片1(固化体片20)的玻璃化转变温度Tg设定为所期望范围的方式进行适当调整,具体而言,相对于密封树脂(优选为环氧树脂)100 质量份,例如为1质量份以上,优选为2质量份以上,更优选为5质量份以上,进一步优选为8质量份以上,另外,例如为30质量份以下,优选为20质量份以下,更优选为15质量份以下。另外,热塑性树脂的含有比例相对于密封组合物例如为0.1质量%以上,优选为0.2质量%以上,更优选为0.3质量%以上,进一步优选为0.45质量%以上,另外,例如为15 质量%以下,优选为10质量%以下,更优选为8质量%以下,进一步优选为7质量%以下。如果热塑性树脂的含有份数和/或含有比例为上述的下限以上,则能够充分地调整(适度地降低)固化后的半导体元件密封用片 1(具体为固化体片20)的玻璃化转变温度Tg,因此,能够如后所述那样抑制固化体片20对基板2的界面剥离,能够提高可靠性。
予以说明,玻璃化转变温度调节剂可以用适宜的溶剂进行稀释来制备。
无机粒子是用于提高半导体元件密封用片1的强度的填料。作为无机粒子的材料,可列举例如:石英玻璃、滑石、二氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮化硅、氮化硼等无机化合物。它们可以单独使用或并用2种以上。优选列举二氧化硅。
无机粒子的形状并无特别限定,可列举例如大致球形状、大致板形状、大致针形状、不定形状等。优选列举大致球形状。
无机粒子的最大长度的平均值(如果是大致球形状,则为平均粒径) M例如为50μm以下,优选为20μm以下,更优选为10μm以下,另外,例如为0.1μm以上,优选为0.5μm以上。予以说明,平均粒径M例如基于利用激光散射法中的粒度分布测定法求得的粒度分布而以D50值(累积50%中值粒径)的形式求得。
如果无机粒子的最大长度的平均值为上述的上限以下,则能够可靠地使厚度方向一个面6及厚度方向另一个面7平坦。
另外,无机粒子可以包含第1粒子、和具有比第1粒子的最大长度的平均值M1小的最大长度的平均值M2的第2粒子。
第1粒子的最大长度的平均值(如果是大致球形状,则为平均粒径) M1例如为1μm以上,优选为3μm以上,另外,例如为50μm以下,优选为30μm以下。
第2粒子的最大长度的平均值(如果是大致球形状,则为平均粒径) M2例如为不足1μm,优选为0.8μm以下,另外,例如为0.01μm以上,优选为0.1μm以上。
第1粒子的最大长度的平均值相对于第2粒子的最大长度的平均值之比(M1/M2)例如为2以上,优选为5以上,另外,例如为50以下,优选为20以下。
第1粒子及第2粒子的材料双方可以相同或相异。优选使第1粒子及第2粒子的材料双方相同,具体为二氧化硅。
此外,关于无机粒子,可以将其表面部分或全部地用硅烷偶联剂等进行表面处理。优选列举并用未经表面处理的第1粒子和经过表面处理的第2粒子。
无机粒子(如果是并用第1粒子及第2粒子,则为它们的总量)的含有比例在半导体元件密封用片1(密封组合物)中为超过50质量%,优选为70质量%以上,更优选为80质量%以上,另外,为90质量%以下,优选为87质量%以下。若无机粒子的含有比例低于上述的下限,则无法确保半导体元件密封用片1的韧性,操作性降低。若无机粒子的含有比例超出上述的上限,则半导体元件密封用片1具有脆性,无法可靠地密封半导体元件3。
如果无机粒子包含上述的第1粒子和第2粒子,则第1粒子和第2 粒子在半导体元件密封用片1中相对密封树脂组合物有效地分散,可以提高半导体元件密封用片1的韧性。
操作性提高成分是降低固化后的半导体元件密封用片1(固化体片 20)在25℃下的拉伸储能模量E’、抑制固化后的半导体元件密封用片1 (固化体片20)的操作性时的损伤的成分。
操作性提高成分具体为聚合物粒子。
聚合物粒子是被分散到半导体元件密封用片1的密封组合物中的分散粒子,另一方面,其是在无机粒子及聚合物粒子这2种粒子成分中引入聚合物的畴(日文:ドメイン)的弹性体成分(橡胶成分)。
具体而言,作为聚合物粒子的材料,可列举例如:有机硅系聚合物 (有机硅橡胶)、丙烯酸系聚合物、环氧系聚合物、苯乙烯系聚合物等。优选列举有机硅系聚合物。
聚合物粒子的形状并无特别限定,可列举例如大致球形状、大致板形状、大致针形状、不定形状等。优选列举大致球形状。
聚合物粒子的最大长度的平均值(如果是大致球形状,则为平均粒径)例如为0.5μm以上,优选为1μm以上,另外,例如为20μm以下,优选为10μm以下。如果聚合物粒子的最大长度的平均值为上述的上限以下,则能够可靠地使半导体元件密封用片1的厚度方向一个面6及厚度方向另一个面7平坦。
另外,聚合物粒子可以在其表面含有与环氧树脂及环氧树脂固化剂中的至少一者反应的官能团。
作为官能团,可列举例如环氧基、羧基、羟基等。官能团可以为单独1种或两种以上。优选列举环氧基。
或者,聚合物粒子也可以在其表面不含有上述的官能团。
优选的是,聚合物粒子在其表面含有官能团。如果聚合物粒子在其表面含有官能团,则在将半导体元件密封用片1加热时,上述的官能团与环氧树脂及环氧树脂固化剂中的至少一者能够进行化学反应而形成两者的化学键,能够将聚合物粒子可靠地限制在密封树脂组合物中。因此,能够提高固化(密封)后的半导体元件密封用片1的强度。
操作性提高成分的含有比例在半导体元件密封用片1(密封组合物) 中为1质量%以上,优选为2质量%以上,更优选为3质量%以上,进一步优选为4质量%以上,另外,为8质量%以下,优选为7质量%以下,更优选为6质量%以下,进一步优选为5质量%以下。
如果操作性提高成分的含有比例低于上述的下限(具体为1质量%),则无法提高半导体元件密封用片1、尤其是固化后的半导体元件密封用片 1(具体为后述的固化体片20)的操作性(具体为因与其他构件的接触所致的损伤的抑制性)。
另一方面,如果操作性提高成分的含有比例超过上述的上限,则半导体元件密封用片1、尤其是固化后的半导体元件密封用片1(具体为后述的固化体片20)与基板2的密接力降低,在它们之间,产生界面剥离,因此作为半导体元件密封用片1的可靠性降低。
详细而言,如果操作性提高成分的含有比例超过上述的上限(具体为8质量%),则固化后的半导体元件密封用片1(具体为固化体片20) (后述)的玻璃化转变温度Tg变得过低,因此,如图3B所示,不能确保玻璃化转变温度Tg以下的第1热膨胀系数α1及超过玻璃化转变温度 Tg的第2热膨胀系数α2中的、数值低的第1热膨胀系数α1的区域充分广。因此,在之后的加热等中,固化体片20的热膨胀系数采用第2热膨胀系数α2,在该情况下,基板2和固化体片20的热膨胀系数之差变大,因此,无法抑制固化体片20的厚度方向另一个面7与基板2的露出区域 12的界面上的剥离。
无机粒子及操作性提高成分的总量的比例在半导体元件密封用片1 (密封组合物)中例如为80质量%以上,优选为82质量%以上,另外,例如为95质量%以下,优选为90质量%以下。如果无机粒子及操作性提高成分的总量的比例为上述的下限以上,则能够可靠地确保半导体元件密封用片1的韧性。如果无机粒子及操作性提高成分的总量的比例为上述的上限以下,则能够抑制半导体元件密封用片1的脆性。
予以说明,也可以在密封组合物中以适当的比例添加颜料、硅烷偶联剂等添加剂。
作为颜料,可列举例如炭黑等黑色颜料。颜料的平均粒径例如为 0.001μm以上,另外,例如为1μm以下。颜料的比例相对于密封组合物例如为0.1质量%以上,另外,例如为2质量%以下。
为了对无机粒子的表面进行处理(表面处理)而配合硅烷偶联剂。作为硅烷偶联剂,可列举例如含有环氧基的硅烷偶联剂。作为含有环氧基的硅烷偶联剂,可列举:例如3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3 -环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷等3-环氧丙氧基二烷基二烷氧基硅烷;例如3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷等3-环氧丙氧基烷基三烷氧基硅烷。优选列举3-环氧丙氧基烷基三烷氧基硅烷。硅烷偶联剂的配合比例相对于无机粒子100质量份例如为0.1质量份以上,优选为1质量份以上,另外,例如为10质量份以下,优选为5质量份以下。
接下来,对半导体元件密封用片1的制造方法进行说明。
在制造半导体元件密封用片1时,例如使密封组合物溶解和/或分散于溶剂(例如甲乙酮、甲苯、乙酸乙酯等),制备清漆,将其涂布于剥离片15,使其干燥。由此,以被剥离片15支撑的状态制造半导体元件密封用片1。之后,根据需要将第2剥离片25配置于半导体元件密封用片1 的剥离片15的相反侧。即,以用剥离片15及第2剥离片25在厚度方向夹入半导体元件密封用片1的状态来进行制造。
另一方面,也可以不制备清漆而利用混炼挤出由密封组合物一次性地制造半导体元件密封用片1。予以说明,混炼挤出的加热条件为密封树脂组合物不完全固化的条件。
半导体元件密封用片1中的密封树脂组合物例如为B阶(未完全固化的半固化)。B阶是在密封树脂组合物为液状的A阶和完全固化的C阶之间的状态,是略微进行固化及凝胶化且压缩弹性模量小于C阶的弹性模量的状态。
由此,制造半导体元件密封用片1。
半导体元件密封用片1的厚度并无特别限定,例如为100μm以上,另外,例如为2000μm以下。
接下来,对使用该半导体元件密封用片1密封半导体元件3来制造半导体元件封装体5的方法进行说明。
制造半导体元件封装体5的方法具备:准备半导体元件3的工序;准备半导体元件密封用片1的工序;利用半导体元件密封用片1密封半导体元件3而由半导体元件密封用片1制备固化体片20,并且得到半导体元件封装体5的工序;以及用拾取装置回收半导体元件封装体5的工序。
在该方法中,如图2A所示,首先,准备半导体元件3及基板2。
半导体元件3例如为半导体芯片,其具有在面方向上延伸的大致平板形状。作为半导体元件3,并无特别限定。在半导体元件3的厚度方向另一个面(下表面)设有端子4。在面方向上隔开间隔地配置有两个以上的端子4。
半导体元件3安装于基板2的厚度方向一个面(上表面)。具体而言,例如对基板2倒装芯片式安装半导体元件3。
另外,在基板2中,在面方向上相互隔开间隔地配置两个以上半导体元件3。
基板2具有在面方向上延伸的大致平坦形状。另外,基板2具有与半导体元件3相对的相对面8(上表面)。相对面8具有沿着面方向的平面。
基板2的相对面8在俯视下具有包围两个以上半导体元件3的大小。即,基板2的相对面8在俯视下具有与两个以上半导体元件3重复的重复区域11、和不与两个以上半导体元件3重复而从基板2露出的露出区域 12。相对面8在重复区域11中具备与端子4对应的基板端子9。
在该方法中,接下来,准备半导体元件密封用片1。将剥离片15从半导体元件密封用片1的厚度方向另一个面7剥离。
之后,将半导体元件密封用片1以使其厚度方向另一个面7与半导体元件3的厚度方向一个面(上表面)接触的方式配置于半导体元件3 上。
如图2B所示,接着,利用半导体元件密封用片1密封半导体元件3。
例如,使用具备下板及上板的平板压机(未图示),将半导体元件密封用片1进行加热及加压,用半导体元件密封用片1将两个以上半导体元件3密封。
另外,利用上述的加热,半导体元件密封用片1热固化。具体而言,暂时软化后,半导体元件密封用片1的密封组合物完全固化(C阶化)。
加热条件是密封组合物完全固化的条件。具体而言,加热温度例如为85℃以上,优选为100℃以上,另外,例如为200℃以下,优选为180℃以下。加热时间例如为20分钟以上,优选为30分钟以上,另外,例如为 300分钟以下,优选为180分钟以下。压力并无特别限定,例如为0.1MPa 以上,优选为0.5MPa以上,另外,例如为10MPa以下,优选为5MPa 以下。
半导体元件密封用片1暂时软化,将两个以上半导体元件3埋设。换言之,半导体元件3被埋入半导体元件密封用片1中。
接下来,半导体元件密封用片1覆盖半导体元件3的周侧面,并且与相对面8的露出区域12接触。予以说明,半导体元件密封用片1也可以与重复区域11的一部分接触。具体而言,半导体元件密封用片1被允许进入至重复区域11、与厚度方向一个面6中比端子4更靠外侧(面方向外侧)的区域之间。另一方面,半导体元件密封用片1优选不被允许侵入至比端子4更靠内侧的区域。
由此,利用半导体元件密封用片1将半导体元件3密封。另外,利用半导体元件密封用片1接触(密接)基板2的露出区域12。
予以说明,将半导体元件3密封且与基板2的露出区域12接触的半导体元件密封用片1已经因加热而成为热固化(完全固化)(C阶)状态。因此,半导体元件密封用片1成为固化体片20。
之后,将第2剥离片25从固化体片20的厚度方向另一个面7剥离。
之后,半导体元件密封用片1(或固化体片20)在想要更进一步进行热固化的情况下,将其从平板压机卸下,投入到另外的加热炉中。
固化体片20在25℃下的拉伸储能模量E’例如为17GPa以下,优选为15GPa以下,更优选为不足15GPa,进一步优选为14.5GPa以下,进一步优选为14GPa以下,进一步为13GPa以下,进一步为12GPa以下,另外,例如为5GPa以上,优选为9GPa以上。
固化体片20的拉伸储能模量E’通过在扫描温度:0~260℃、频率: 1Hz、升温速度:10℃/分钟的条件下实施动态粘弹性测定来求得。
如果固化体片20的拉伸储能模量E’为上述的上限以下,则即使固化体片20与其他构件接触,也能抑制损伤。另一方面,如果固化体片20 的拉伸储能模量E’为上述的下限以上,则能够确保固化体片20的强度。
固化体片20的玻璃化转变温度Tg例如为110℃以上,优选为120℃以上,更优选为130℃以上,进一步优选为135℃以上,另外,例如为160℃以下,优选为150℃以下,更优选为不足150℃,进一步优选为145℃以下。
在扫描温度:0~260℃、频率:1Hz、升温速度:10℃/分钟的条件下实施动态粘弹性测定,得到拉伸储能模量E’及拉伸损耗模量E”,由它们求得tanδ(=E”/E’)的曲线,并且以tanδ的峰值的形式求得固化体片20的玻璃化转变温度Tg。
如果固化体片20的玻璃化转变温度Tg为上述的下限以上,则如图 3A所示,能够确保玻璃化转变温度Tg以下的第1热膨胀系数α1(后述) 及超过玻璃化转变温度Tg的第2热膨胀系数α2中的、数值低的第1热膨胀系数α1的区域充分广。即,能够在广范围的温度区域内确保数值低的第1热膨胀系数α1。因此,能够减小基板2与固化体片20的热膨胀系数之差,能够抑制固化体片20的厚度方向另一个面7与基板2的露出区域12的界面的剥离(后述)。
固化体片20的第1热膨胀系数α1例如为20ppm/K以下,另外,为 5ppm/K以上。固化体片20的第1热膨胀系数α1是玻璃化转变温度Tg 以下的低温区域的热膨胀系数,其比超过玻璃化转变温度Tg的高温区域的第2热膨胀系数α2的温度低。
由此,可以得到具备基板2、两个以上半导体元件3及固化体片20 的半导体元件封装体5。
之后,将切割胶带16贴附于半导体元件封装体5的固化体片20,之后,如图2C所示,将它们上下翻转。接着,对应于半导体元件3而将半导体元件封装体5单片化。具体而言,将半导体元件3的周围的固化体片 20及基板2利用例如切割锯等进行切断。
在该方法中,之后,关于被单片化而具备1个半导体元件3的半导体元件封装体5,使用具备推压部10及回收部(未图示)等的拾取装置 (回收装置的一例)从切割胶带16被剥离并被回收。
作为推压部10,可列举在厚度方向上延伸的针构件(具体为上顶针) 等。推压部10能够在厚度方向上移动(能够上顶)。另外,推压部10的前端可以锐利。
然后,在用拾取装置将半导体元件封装体5从切割胶带16剥离并回收时,首先,推压部10将各半导体元件封装体5从厚度方向一侧朝向另一侧(从切割胶带16朝向半导体元件封装体5的方向)上推,之后,将被上推的半导体元件封装体5用回收部(未图示)进行回收。
予以说明,在上述的推压部10隔着切割胶带16上推半导体元件封装体5时,允许推压部10的前端刺破切割胶带16而与半导体元件封装体 5(具体为固化体片20)接触。
而且,该半导体元件密封用片1含有无机粒子,无机粒子的含有比例在半导体元件密封用片1中超过50质量%且为90质量%以下,因此韧性优异。
另外,该半导体元件密封用片1含有作为聚合物粒子的操作性提高成分,操作性提高成分的含有比例在半导体元件密封用片中为1质量%以上且8质量%以下,因此操作性及可靠性两者优异。
详细而言,由于操作性提高成分的含有比例为上述的下限以上,因此能够提高半导体元件密封用片1、尤其是固化后的半导体元件密封用片 1(具体为后述的固化体片20)的操作性、具体为因与具有锐利的前端的推压部10接触所致的损伤的抑制性。
然而,固化体片20的厚度方向一个面6因与推压部10的前端的接触而容易损伤。但是,由于操作性提高成分的含有比例为上述的下限以上,因此抑制上述的损伤,可以得到优异的操作性。予以说明,与固化体片 20接触的构件并不限定于推压部10,也可列举例如收集机(日文:集積機)等。
另一方面,如果操作性提高成分的含有比例低于上述的上限,则抑制半导体元件密封用片1、尤其是固化后的半导体元件密封用片1(具体为后述的固化体片20)与基板2的密接力的降低,在它们之间不易产生界面剥离,因此,作为半导体元件密封用片1的可靠性提高。
详细而言,如果操作性提高成分的含有比例超过上述的上限,则固化后的半导体元件密封用片1(具体为固化体片20)(后述)的玻璃化转变温度Tg变得过低,因此,如图3B所示,不能确保玻璃化转变温度Tg 以下的第1热膨胀系数α1及超过玻璃化转变温度Tg的第2热膨胀系数α2 中的、数值低的第1热膨胀系数α1的区域充分广。即,仅以较窄的范围在温度区域确保数值低的第1热膨胀系数α1。因此,在之后的加热等中,固化体片20的热膨胀系数采用第2热膨胀系数α2,在该情况下,基板2 和固化体片20的热膨胀系数之差变大,因此,不能抑制固化体片20的厚度方向另一个面7与基板2的露出区域12的界面的剥离。
<变形例>
在以下的各变形例中,对于与上述的一个实施方式同样的构件标记同一参照符号,并省略其详细的说明。另外,各变形例除特别记载以外均能发挥与一个实施方式同样的作用效果。此外,也可以将一个实施方式及各变形例适当组合。
在图1中,由单层形成半导体元件密封用片1,例如,虽然没有图示,但是也可以为多层的层叠体。
在利用半导体元件密封用片1进行半导体元件3的密封后,可以根据需要如图2B的右侧图中的单点虚线所示,将半固化体片20的厚度方向一端部利用例如研磨等除去,使固化体片20的厚度方向一个面6与半导体元件3的厚度方向一个面对齐(连续)。即,使半导体元件3的厚度方向一个面从固化体片20露出。
另外,也可以利用半导体元件密封用片1将单个的半导体元件3密封。
另外,也可以不切割固化体片20而得到半导体元件封装体5。
另外,在一个实施方式中,作为密封用片的一例,可列举半导体元件密封用片1,将半导体元件3密封,但是并不限定于此,例如,虽然未图示,但是也可以为将其他电子元件密封的电子元件密封用片。在该情况下,可以使用电子元件密封用片将电子元件密封而制造电子元件封装体。
实施例
以下示出实施例及比较例,对本发明进行更具体地说明。予以说明,本发明不受实施例及比较例的任何限定。另外,在以下的记载中所使用的配合比例(含有比例)、物性值、参数等具体数值可以代替为在上述的“具体实施方式”中记载的、与它们对应的配合比例(含有比例)、物性值、参数等相应记载的上限(以“以下”、“不足”的形式所定义的数值)或下限(以“以上”、“超过”的形式所定义的数值)。
实施例及比较例中使用的各成分如以下所示。
环氧树脂A:新日铁化学公司制的YSLV-80XY(双酚F型环氧树脂、环氧当量200g/eq.软化点80℃)
环氧树脂B:日本化药公司制的EPPN501-HY(环氧当量169g/eq. 软化点60℃)
固化剂:群荣化学公司制的LVR-8210DL(线型酚醛型酚醛树脂、环氧树脂固化剂、羟基当量:104g/eq.、软化点:60℃)
固化促进剂:四国化成工业公司制的2PHZ-PW(2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑)、环氧树脂固化促进剂
玻璃化转变温度调节剂:根上工业公司制的HME-2006M、含羧基的丙烯酸酯共聚物(丙烯酸系聚合物)、重均分子量:60万、玻璃化转变温度(Tg):-35℃、固体成分浓度为20质量%的甲乙酮溶液
硅烷偶联剂:信越化学公司制的KBM-403(3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷)
颜料:三菱化学公司制的#20(炭黑)
第1粒子:FB-5SDC(球状熔融二氧化硅粉末(无机粒子)、平均粒径5μm)
第2粒子:将Admatechs公司制的SC220G-SMJ(平均粒径0.5μm) 用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学公司制的制品名:KBM-503)进行表面处理后的无机粒子。用相对于无机粒子100重量份为1质量份的硅烷偶联剂进行表面处理后的无机粒子。
操作性提高成分:东丽-道康宁公司制的EP-2601(具有环氧基且平均粒径为2μm的球状的有机硅系粒子)
实施例1~6及比较例1~3
按照表1记载的配合配方,使各成分溶解并分散于甲乙酮中,得到清漆。清漆的固体成分浓度为80质量%。
将清漆涂布于剥离片15的表面后,使其在120℃下干燥2分钟。由此制造厚度100μm的半导体元件密封用片1。
(评价1)
对半导体元件密封用片1评价了下述的项目。将其结果记载于表1 中。
(拉伸储能模量E’)
将半导体元件密封用片1在150℃下加热1小时,制备固化体片20。接着,关于固化体片20,使用固体粘弹性测定装置(TA Instruments公司制、形式:RSA-G2)测定了拉伸储能模量E’。
具体而言,从固化体片20采集长度20mm×宽度3mm×厚度100μm 的样品,将其在下述的条件下实施动态粘弹性测定,求得在25℃下的拉伸储能模量E。
模式:拉伸
扫描温度:0~260℃
频率:1Hz
升温速度:10℃/分钟
(第1热膨胀系数α1的测定)
将半导体元件密封用片1在150℃下加热1小时,制备固化体片20。接着,从固化体片20采集长度15mm×宽度4.5mm×厚度100μm的样品,将其设置于热机械测定装置(Rigaku公司制:型号TMA8310)的膜拉伸测定用夹具后,置于25~260℃的温度区域、拉伸载荷2g、升温速度5℃ /分的条件下,由30℃~50℃下的膨胀率求得第1热膨胀系数α1(玻璃化转变温度Tg以下的热膨胀系数α)。
(玻璃化转变温度Tg)
将半导体元件密封用片1在150℃下加热1小时,制备固化体片20。接着,关于固化体片20,使用固体粘弹性测定装置(TA Instruments公司制、形式:RSA-G2)测定了拉伸储能模量E’。
具体而言,从固化体片20采集长度20mm×宽度3mm×厚度100μm 的样品,将其在下述的条件下实施动态粘弹性测定,得到拉伸储能模量E’及拉伸损耗模量E”,由它们求得tanδ(=E”/E’)的曲线,并且以tanδ的峰值的形式求得玻璃化转变温度Tg。
模式:拉伸
扫描温度:0~260℃
频率:1Hz
升温速度:10℃/分钟
(评价2)
基于评价1,按照下述的基准评价了可靠性及操作性。将其结果记载于表1中。
(可靠性)
○:玻璃化转变温度Tg为110℃以上。
×:玻璃化转变温度Tg不足110℃。
(操作性)
○:在25℃下的拉伸储能模量E’为15GPa以下。
×:在25℃下的拉伸储能模量E’超过15GPa。
[表1]
予以说明,上述发明以本发明的例示的实施方式的形式来提供,但是这只是简单的例示,并非进行限定性解释。对于本技术领域的技术人员而言显而易见的本发明的变形例包含在技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种密封用片,其特征在于,其是包含密封树脂组合物、无机粒子和操作性提高成分的密封用片,
在所述密封用片中,所述无机粒子的含有比例超过50质量%且为90质量%以下,
所述操作性提高成分为聚合物粒子,
在所述密封用片中,所述操作性提高成分的含有比例为1质量%以上且8质量%以下。
2.根据权利要求1所述的密封用片,其特征在于,所述聚合物粒子的平均粒径为50μm以下。
3.根据权利要求1所述的密封用片,其特征在于,所述无机粒子含有第1粒子、和具有比所述第1粒子的平均粒径小的平均粒径的第2粒子。
4.根据权利要求1所述的密封用片,其特征在于,在所述密封用片中,所述无机粒子及所述操作性提高成分的总量的比例为80质量%以上且95质量%以下。
5.根据权利要求1所述的密封用片,其特征在于,所述密封树脂组合物还含有玻璃化转变温度调节剂。
6.根据权利要求5所述的密封用片,其特征在于,所述玻璃化转变温度调节剂为丙烯酸系聚合物。
7.根据权利要求1所述的密封用片,其特征在于,所述密封树脂组合物含有环氧树脂及环氧树脂固化剂,
所述聚合物粒子含有与环氧树脂及环氧树脂固化剂中的至少一者反应的官能团。
8.根据权利要求7所述的密封用片,其特征在于,官能团为选自由环氧基、羧基、羟基组成的组中的至少一者。
9.根据权利要求1所述的密封用片,其特征在于,所述聚合物粒子为有机硅系粒子。
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