CN110447097A - 翘曲矫正材料和扇出型晶片级封装的制造方法 - Google Patents
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Abstract
[课题]提供一种翘曲矫正材料,其在扇出型的晶片级封装(FO‑WLP)的安装时的温度下和晶片传送等的室温下均能调整翘曲量,减小WLP的翘曲。[解决手段]一种扇出型晶片级封装用的翘曲矫正材料,其特征在于,其由包含能够利用活性能量射线和热而固化的成分的固化性树脂组合物构成,在利用活性能量射线和热使上述翘曲矫正材料固化而制成平膜状的固化物时,该固化物的25℃的线膨胀系数α(ppm/℃)、25℃的弹性模量β(GPa)和厚度γ(μm)满足下述关系式:2000≤α×β×γ≤10000。
Description
技术领域
本发明涉及外部连接用电极的配置区域大于半导体的平面尺寸的扇出(Fan-out)型的晶片级封装用翘曲矫正材料。
背景技术
近年来,在半导体电路等领域中小型化的要求逐渐提高,为了应对该要求,半导体电路有时被安装为接近其芯片尺寸的封装(Chip Size Package,芯片尺寸封装)。作为实现芯片尺寸封装的手段之一,提出了以晶片级接合并进行片断化的被称为晶片级封装(WaferLevel Package,以下有时简称为WLP)的封装方法。WLP能有助于低成本化、小型化,因此受到关注。WLP以倒装方式安装在形成有电极的电路基板上。
另外,伴随着半导体芯片的小型化、高集成化,半导体芯片的外部连接用的电极(端子、凸块)的数量具有增多的趋势,因此,半导体芯片的外部连接用的电极的间距具有减小的趋势。但是,将以微细间距形成有凸块的半导体芯片直接安装到电路基板上未必容易。
对于上述课题,提出了以下方案:在半导体芯片的外周形成半导体用密封材料的区域,还在半导体用密封材料的区域设置有与电极连接的再布线层或引线框架(下文中也一并称为“再布线层等”),增大凸块的间距。这种WLP由于使凸块的配置区域的尺寸大于半导体芯片的尺寸,因此被称为扇出型晶片级封装(以下,有时简称为FO-WLP)。
在FO-WLP中,半导体芯片被半导体用密封材料埋入。半导体芯片的电路面露在外侧,形成半导体芯片与半导体用密封材料的边界。在埋入半导体芯片的半导体用密封材料的区域也设置与半导体芯片的电极连接的再布线层等,凸块藉由再布线层等而与半导体芯片的电极电连接。该凸块的间距可以设定成大于半导体芯片的电极的间距。
另外,还考虑了不仅是半导体芯片、还将由同种或不同种构成的多个电子部件收纳于一个封装内,或者将多个半导体芯片埋入半导体用密封材料中而形成一个半导体部件。在这种封装中,多个电子部件被半导体用密封材料埋入。在埋入多个电子部件的半导体用密封材料设置与电子部件的电极连接的再布线层等,凸块藉由再布线层等而与电子部件的电极电连接。该情况下,也是凸块的配置区域的尺寸大于半导体芯片的尺寸,因此能够称为FO-WLP。
在这种封装中,通常在支撑体上设置一定的间隔配置半导体芯片或电子部件,并利用半导体用密封材料埋入,使密封材料加热固化后,从支撑体剥离,制作模拟晶片。接着,从模拟晶片的半导体芯片电路面到扩张后的半导体用密封材料区域,形成再布线层等。如此,能够使凸块的间距设定成大于半导体芯片的电极的间距。
在再布线层的形成中,通常,将正型的感应性树脂涂布到模拟晶片的半导体芯片电路面并进行预烘,隔着光掩模等对欲开口的区域照射UV光线等活性光线,接着利用TMAH(四甲基氢氧化铵)等显影液进行显影,进行加热固化、氧等离子体处理等,进行金属电极的溅射,进而形成光致抗蚀层并将布线图案化,形成再布线层(例如日本特开2013-38270号公报等)。另一方面,在引线框架的形成中,通过蚀刻技术、冲切加工等对薄金属板进行模切,并通过压制弯曲一并形成。
在WLP或FO-WLP中,若在半导体芯片电路面形成再布线层,主要由于布线间的感光性聚酰亚胺等绝缘膜的固化时的收缩,产生电路面(即,形成有绝缘膜的面)凹陷的翘曲变形。另外,在与再布线层、引线框架相反的面上,由于密封的密封材料的固化时的收缩,产生电路面凸出的翘曲变形。为了减小该翘曲量,提出了下述方案:在由晶片状半导体构成的基板的一面形成树脂层,按照其树脂层的整个区域以球面状膨胀的方式使其弯曲并保持后,使树脂层固化(例如日本特开2012-178422号公报)。另外,关于FO-WLP的翘曲,例如在美国专利公开第2010/0252919号中记载了一种半导体装置,其中,在FO-WLP中由于会产生半导体芯片面侧凹陷的翘曲,因此预先预测其翘曲量,将以相同翘曲量反向翘曲的高分子膜设置于与半导体芯片面相反的面侧,由此来消除翘曲。此外,还提出了下述方案:在倒装芯片方式的半导体装置中着眼于底充胶的线膨胀系数与弹性模量之积(应力指数),改善半导体装置的可靠性(例如日本特开2013-8896号公报)。
发明内容
发明所要解决的课题
在FO-WLP的情况下,与现有的WLP相比封装的厚度薄,因此容易受到再布线层形成时产生的应力的影响。因此,与现有的情况相比封装容易翘曲。另外,如日本特开2012-178422号公报中提出的那样,即便将仅在单面设有再布线层的WLP加热而抑制了翘曲量,若加热至WLP的安装温度(例如260℃),则再布线层、密封材料也会膨胀,封装会产生翘曲。其结果,存在封装内部的层间发生剥离、或安装时一部分端子难以连接的问题。另一方面,为了抑制WLP安装时的封装的翘曲,若调整成在WLP的安装温度下翘曲量、密封材料受到抑制,则将封装冷却至室温时包含绝缘膜的再布线层发生收缩,晶片产生翘曲。其结果,存在晶片传送变得困难,或者应力施加到晶片、因微小冲击而破裂的风险提高的问题。另外,在美国专利公开第2010/0252919号中记载的方法中,若为能够预测的翘曲量则能进行翘曲矫正,但如上所述不仅在模拟晶片的制造阶段、而且在WLP安装时的加热中也会产生翘曲,因此无法应对翘曲程度发生变化的情况。另外,美国专利公开第2010/0252919号中记载的方法由于在模拟晶片制作时预先赋予了相反的翘曲,因此设置再布线层时的微细加工有时变得困难。此外,在日本特开2013-8896号公报中着眼于底充胶,对于WLP的翘曲完全没有考虑。
因此,本发明的目的在于提供一种翘曲矫正材料,其在扇出型的晶片级封装(FO-WLP)的安装时的温度下和晶片传送等的室温下均能调整翘曲量,减小WLP的翘曲。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,可以说希望在将翘曲矫正层设置于FO-WLP时在半导体封装材料安装时的温度下和晶片传送等的室温均能抑制翘曲量。并且,本发明人研究的结果可知,作为能够调整翘曲矫正材料的翘曲应力的参数,翘曲矫正材料的固化物的线膨胀系数、弹性模量和膜厚存在密切的关系。另外,进一步研究发现,若线膨胀系数、弹性模量和膜厚存在一定关系,不管在半导体封装材料安装时的温度下还是晶片传送等的室温下均能抑制翘曲量,并且能够在调整FO-WLP的翘曲量的同时减小晶片或封装的翘曲。本发明基于上述技术思想。
另外,本发明人发现,使用了能够利用活性能量射线和热两者而固化的固化性树脂组合物的翘曲矫正材料能够有效地产生翘曲应力。此外可知,利用使固化性树脂组合物固化时的固化程度能够控制翘曲应力,其固化程度和制成固化膜时的表面与界面的光泽度之差的绝对值有关。并且发现,若该光泽度差在一定范围内,则能够利用翘曲矫正材料产生适度的翘曲应力。
即,本发明的翘曲矫正材料为扇出型晶片级封装用的翘曲矫正材料,其特征在于,
上述翘曲矫正材料由包含能够利用活性能量射线和热而固化的成分的固化性树脂组合物构成,
在利用活性能量射线和热使上述翘曲矫正材料固化而制成平膜状的固化物时,该固化物的25℃的线膨胀系数α(ppm/℃)、25℃的弹性模量β(GPa)和厚度γ(μm)满足下述关系式:
2000≤α×β×γ≤10000。
本发明的方式中,上述γ(μm)优选为15~50的范围。
本发明的方式中,将上述翘曲矫正材料应用到JEITA标准的硅晶片上并利用活性能量射线和热使其固化而制成平膜状的固化物,此时,固化物表面的60°镜面反射率与固化物和硅晶片的界面处的60°镜面反射率之差的绝对值优选为10%以下。
本发明的方式中,上述固化性树脂组合物优选至少包含具有羟基的化合物和具有异氰酸酯基的化合物。
本发明的方式中,上述具有羟基的化合物中的羟基相对于上述具有异氰酸酯基的化合物的异氰酸酯基的摩尔比(羟基/异氰酸酯基)优选为0.1~0.9。
本发明的方式中,上述具有羟基的化合物优选在一分子中具有2个以上的羟基,羟值为100(mgKOH/g)以上。
本发明的方式中,上述具有羟基的化合物或上述具有异氰酸酯基的化合物优选具有异氰脲酸基或苯环中的至少1者。
另外,本发明的另一方式的扇出型晶片级封装的制造方法包括:
将上述翘曲矫正材料涂布到模拟晶片的与形成有再布线层的面相同的面或相反侧的面上而形成涂膜,
利用活性能量射线和热使上述涂膜固化而形成翘曲矫正层。
本发明的方式中,优选上述涂布通过喷墨方式进行。
本发明的方式中,翘曲矫正层的厚度优选为15μm~50μm的范围。
本发明的方式中,上述利用活性能量射线和热进行的固化优选按照下述方式进行:将上述翘曲矫正材料涂布到JEITA标准的硅晶片上并利用活性能量射线和热使其固化而制成平膜状的固化物,此时,固化物表面的60°镜面反射率与固化物和硅晶片的界面处的60°镜面反射率之差的绝对值为10%以下。
发明的效果
根据本发明,通过使用由制成固化物时的线膨胀系数、弹性模量和厚度具有规定关系的固化性树脂组合物构成的翘曲矫正材料,在半导体封装材料安装时的温度下和晶片传送等的室温下均能抑制翘曲量,并且能够在调整晶片或封装的翘曲量的同时减小晶片或封装的翘曲。其结果,能够得到品质可靠性高的半导体封装材料。
具体实施方式
<翘曲矫正材料>
本发明的翘曲矫正材料为用于形成翘曲矫正层的材料,其由包含能够利用活性能量射线和热而固化的成分的固化性树脂组合物构成。在FO-WLP的制造时,在模拟晶片的电路形成面设置再布线层等和绝缘层,不仅是再布线层,模拟晶片的翘曲量也会根据绝缘膜的材料、厚度、图案、密封材料的材料、厚度发生变化。因此认为,若能通过翘曲矫正层产生与通过再布线层的收缩应力、绝缘层的收缩应力、密封材料的收缩应力而作用于FO-WLP的应力相同程度的收缩应力,则能够抑制FO-WLP的翘曲。本发明中,发现:对于上述由能够利用活性能量射线和热而固化的固化性树脂组合物构成的翘曲矫正材料而言,在利用活性能量射线和热使翘曲矫正材料固化而制成平膜状的固化物时,通过调整为该固化物的25℃的线膨胀系数α(ppm/℃)、25℃的弹性模量β(GPa)和厚度γ(μm)满足下述关系式:
2000≤α×β×γ≤10000,
在半导体封装材料安装时的温度下和晶片传送等的室温下均能抑制翘曲量。即,能够按照消除再布线层、绝缘层、密封材料的收缩应力的方式使收缩应力作用于翘曲矫正层,其结果,在半导体封装材料安装时的温度下和晶片传送等的室温下均能抑制翘曲量,并且能够在调整晶片或封装的翘曲量的同时减小晶片或封装的翘曲,能够得到品质可靠性高的半导体封装材料。这仅仅是本发明人的推测,本发明不限定于该逻辑。需要说明的是,本发明的翘曲矫正材料也可以设置于FO-WLP的设有再布线层等的面的相反面,还可以根据平衡设置于相同面。下面,对构成本发明的固化性树脂组合物的各成分进行说明。
作为构成翘曲矫正材料的固化性树脂组合物中包含的必要成分、即能够利用活性能量射线而固化的成分,可以举出能够利用自由基性的加聚反应而固化的固化性成分。作为分子中具有一个以上烯键式不饱和基团的自由基性的加聚反应性成分的具体例,例如,可以举出公知惯用的聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、碳酸酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯等。具体而言,可以举出:乙二醇、甲氧基四乙二醇、聚乙二醇、丙二醇等二醇的二丙烯酸酯类;N,N-二甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺等丙烯酰胺类;N,N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酸酯等氨基烷基丙烯酸酯类;己二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三羟基乙基异氰脲酸酯等多元醇或它们的环氧乙烷加成物、环氧丙烷加成物、或者ε-己内酯加成物等多元丙烯酸酯类;苯氧基丙烯酸酯、双酚A二丙烯酸酯、和这些酚类的环氧乙烷加成物或环氧丙烷加成物等多元丙烯酸酯类;甘油二缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、三缩水甘油基异氰脲酸酯等缩水甘油醚的多元丙烯酸酯类;不限于上述物质,将聚醚多元醇、聚碳酸酯二醇、羟基末端聚丁二烯、聚酯多元醇等多元醇直接被丙烯酸酯化、或者通过二异氰酸酯进行了氨基甲酸酯丙烯酸酯化的丙烯酸酯类和三聚氰胺丙烯酸酯、以及与上述丙烯酸酯对应的各甲基丙烯酸酯类的至少任一种等。
除了上述物质以外,作为能够通过自由基性的加聚反应而固化的固化性成分,也可以使用下述(1)~(11)的化合物。
(1)使一分子中具有两个以上酚性羟基的化合物与环氧烷烃反应,使所得到的反应产物与含不饱和基团的一元羧酸反应,使所得到的反应产物与多元酸酐反应而得到的含不饱和基团的聚合物;
(2)使2官能或其以上的多官能环氧树脂与(甲基)丙烯酸反应,在侧链存在的羟基上加成2元酸酐而成的含丙烯酰基的聚合物;
(3)将2官能环氧树脂的羟基进一步用环氧氯丙烷环氧化,使所得到的多官能环氧树脂与(甲基)丙烯酸反应,在生成的羟基上加成2元酸酐而得到的含丙烯酰基的聚合物;
(4)使一分子中具有两个以上酚性羟基的化合物与环状碳酸酯化合物反应,使所得到的反应产物与含不饱和基团的一元羧酸反应,使所得到的反应产物与多元酸酐反应而得到的含不饱和基团的聚合物;
(5)由二异氰酸酯与2官能环氧树脂的(甲基)丙烯酸酯或其部分酸酐改性物、含羧基的二醇化合物和二醇化合物的聚加成反应得到的含丙烯酰基的氨基甲酸酯树脂;
(6)由不饱和羧酸与含不饱和基团的化合物的共聚得到的含不饱和基团的聚合物;
(7)在由二异氰酸酯与含羧基的二醇化合物和二醇化合物的聚加成反应得到的树脂的合成中,加入分子内具有一个羟基和一个以上(甲基)丙烯酰基的化合物,从而发生了末端(甲基)丙烯酰化的含丙烯酰基的氨基甲酸酯树脂;
(8)在由二异氰酸酯与含羧基的二醇化合物和二醇化合物的聚加成反应得到的树脂的合成中,加入分子内具有一个异氰酸酯基和一个以上(甲基)丙烯酰基的化合物,从而发生了末端(甲基)丙烯酰化的含丙烯酰基的氨基甲酸酯树脂;
(9)在上述(5)的树脂的合成中,加入分子内具有一个羟基和一个以上(甲基)丙烯酰基的化合物,从而发生了末端(甲基)丙烯酰化的含丙烯酰基的氨基甲酸酯树脂;
(10)在上述(5)的树脂的合成中,加入分子内具有一个异氰酸酯基和一个以上(甲基)丙烯酰基的化合物,从而发生了末端(甲基)丙烯酰化的含丙烯酰基的氨基甲酸酯树脂;和
(11)对上述(1)~(10)的树脂进一步加成一分子内具有一个环氧基和一个以上(甲基)丙烯酰基的化合物而成的含丙烯酰基的聚合物;等,
它们可以单独使用或将两种以上组合使用,或者与上述分子中具有一个以上烯键式不饱和基团的单体合用来使用。
作为能够利用活性能量射线使上述固化性成分发生自由基性的加聚反应的光聚合引发剂,可以举出例如双(2,6-二氯苯甲酰基)苯基氧化膦、双-(2,6-二氯苯甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、双-(2,6-二氯苯甲酰基)-4-丙基苯基氧化膦、双-(2,6-二氯苯甲酰基)-1-萘基氧化膦、双-(2,6-二甲氧基苯甲酰基)苯基氧化膦、双-(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、双-(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、双-(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(IGM Resins公司制造的Omnirad 819)、2,6-二甲氧基苯甲酰基二苯基氧化膦、2,6-二氯苯甲酰基二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸甲酯、2-甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、新戊酰基苯基次膦酸异丙酯、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(IGM Resins公司制造的Omnirad TPO)等酰基氧化膦类;1-羟基-环己基苯基酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苄基]苯基}-2-甲基-丙烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮等羟基苯乙酮类;苯偶姻、苯偶酰、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻正丙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻正丁醚等苯偶姻类;苯偶姻烷基醚类;二苯甲酮、对甲基二苯甲酮、米希勒酮、甲基二苯甲酮、4,4’-二氯二苯甲酮、4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮等二苯甲酮类;苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮、1,1-二氯苯乙酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、2-(二甲基氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、N,N-二甲基氨基苯乙酮等苯乙酮类;噻吨酮、2-乙基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2,4-二异丙基噻吨酮等噻吨酮类;蒽醌、氯蒽醌、2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、1-氯蒽醌、2-戊基蒽醌、2-氨基蒽醌等蒽醌类;苯乙酮二甲基缩酮、苯偶酰二甲缩酮等缩酮类;乙基-4-二甲基氨基苯甲酸酯、2-(二甲基氨基)乙基苯甲酸酯、对二甲基苯甲酸乙酯等苯甲酸酯类;1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)-,2-(O-苯甲酰基肟)]、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟)等肟酯类;双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基)钛、双(环戊二烯基)-双[2,6-二氟-3-(2-(1-吡咯-1-基)乙基)苯基]钛等环戊二烯钛类;苯基二硫化物2-硝基芴、丁偶姻、茴香偶姻乙醚、偶氮二异丁腈、四甲基秋兰姆二硫化物等。这些光聚合引发剂可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
在上述光聚合引发剂中,优选使用选自由肟酯类(下文中称为“肟酯系光聚合引发剂”)、作为苯乙酮类之一的α-氨基苯乙酮类(下文中称为“α-氨基苯乙酮系光聚合引发剂”)和酰基氧化膦类(下文中称为“酰基氧化膦系光聚合引发剂”)组成的组中的一种以上的光聚合引发剂。
作为肟酯系光聚合引发剂,市售品可以举出BASF Japan株式会社制造的CGI-325、IRGACURE OXE01、IRGACURE OXE02、株式会社ADEKA制造的N-1919等。另外,也可以适当使用分子内具有两个肟酯基的光聚合引发剂,相对于分子中具有一个以上烯键式不饱和基团的自由基性的加聚反应性成分100质量份,肟酯系光聚合引发剂的混配量优选为0.01质量份~5质量份。
作为α-氨基苯乙酮系光聚合引发剂,具体而言,可以举出2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙酮-1、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁烷-1-酮、2-(二甲基氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、N,N-二甲基氨基苯乙酮等。作为市售品,可以举出IGM Resins公司制造的Omnirad 907、Omnirad 369、Omnirad379等。
作为酰基氧化膦系光聚合引发剂,可以举出上述的化合物。作为市售品,可以举出IGM Resins公司制造的Omnirad TPO、Omnirad 819等。
关于除肟酯系光聚合引发剂以外的光聚合引发剂的混配量,相对于分子中具有一个以上烯键式不饱和基团的自由基性的加聚反应性成分100质量份,优选为0.1质量份~30质量份。在为0.1质量份以上的情况下,固化性树脂组合物的光固化性变得良好,涂膜难以剥离,耐化学药品性等涂膜特性也变得良好。另一方面,为30质量份以下的情况下,可得到减少释气的效果,进而阻焊剂涂膜表面的光吸收变得良好,深部固化性难以降低。更优选为0.5质量份~15质量份。
若使用肟酯系光聚合引发剂作为能够利用活性能量射线进行自由基性的加聚反应的光聚合引发剂,不仅以少量即可得到充分的灵敏度,而且混配热固性成分时的热固化时、以及安装时的后热工序中的光聚合引发剂的挥发少,因此能够减少干燥炉等装置的污染。
另外,若使用酰基氧化膦系光聚合引发剂,则可提高光反应时的深部固化性,因此得到分辨率良好的开口形状。
无论使用肟酯系光聚合引发剂、酰基氧化膦系光聚合引发剂中的哪种均有效,但从上述抗蚀剂的线形状和开口的平衡、光固化性的方面考虑,进一步优选肟酯系光聚合引发剂与酰基氧化膦系光聚合引发剂的合用。
另外,作为能够利用活性能量射线进行自由基性的加聚反应的光聚合引发剂,也可以使用市售的物质,例如,可以适当地使用岳阳市金茂泰科技有限公司株式会社制造的JMT-784。
作为固化性树脂组合物中包含的能够利用热而固化的成分,可以使用三聚氰胺树脂、苯并胍胺树脂等胺树脂、异氰酸酯化合物、封端异氰酸酯化合物、环碳酸酯化合物、多官能环氧化合物、多官能氧杂环丁烷化合物、环硫树脂、三聚氰胺衍生物等公知惯用的热固性树脂。在本发明的一个方式中,优选分子中具有2个以上选自环状醚基和环状硫醚基中的至少任一种(下文中简称为环状(硫)醚基)的热固性成分。
这种分子中具有2个以上环状(硫)醚基的热固性成分是分子中具有2个以上3、4或5元环的环状醚基、或环状硫醚基中的任意一种或两种基团的化合物,可以举出例如分子内具有至少2个以上环氧基的化合物、即多官能环氧化合物;分子内具有至少2个以上氧杂环丁基的化合物、即多官能氧杂环丁烷化合物;分子内具有2个以上硫醚基的化合物、即环硫树脂等。
作为上述多官能环氧化合物,可以举出例如三菱化学株式会社制造的jER828、jER834、jER1001、jER1004、DIC株式会社制造的EPICLON 840、EPICLON 850、EPICLON 1050、EPICLON 2055、新日铁住金化学株式会社制造的EPOTOHTO YD-011、YD-013、YD-127、YD-128、陶氏化学公司制造的D.E.R.317、D.E.R.331、D.E.R.661、D.E.R.664、住友化学工业株式会社制造的Sumiepoxy ESA-011、ESA-014、ELA-115、ELA-128、旭化成工业株式会社制造的A.E.R.330、A.E.R.331、A.E.R.661、A.E.R.664等(均为商品名)双酚A型环氧树脂;三菱化学株式会社制造的jERYL903、DIC株式会社制造的EPICLON 152、EPICLON 165、新日铁住金化学株式会社制造的EPOTOHTO YDB-400、YDB-500、陶氏化学公司制造的D.E.R.542、住友化学工业株式会社制造的Sumiepoxy ESB-400、ESB-700、旭化成工业株式会社制造的A.E.R.711、A.E.R.714等(均为商品名)溴化环氧树脂;三菱化学株式会社制造的jER152、jER154、陶氏化学公司制造的D.E.N.431、D.E.N.438、DIC株式会社制造的EPICLON N-730、EPICLON N-770、EPICLON N-865、新日铁住金化学株式会社公司制造的EPOTOHTO YDCN-701、YDCN-704、日本化药株式会社制造的EPPN-201、EOCN-1025、EOCN-1020、EOCN-104S、RE-306、住友化学工业株式会社制造的Sumiepoxy ESCN-195X、ESCN-220、旭化成工业株式会社制造的A.E.R.ECN-235、ECN-299等(均为商品名)酚醛清漆型环氧树脂;DIC株式会社制造的EPICLON 830、三菱化学株式会社制造的jER807、新日铁住金化学株式会社制造的EPOTOHTOYDF-170、YDF-175、YDF-2004等(均为商品名)双酚F型环氧树脂;新日铁住金化学株式会社制造的EPOTOHTO ST-2004、ST-2007、ST-3000(商品名)等氢化双酚A型环氧树脂;三菱化学株式会社制造的jER604、新日铁住金化学株式会社制造的EPOTOHTO YH-434、住友化学工业株式会社制造的Sumiepoxy ELM-120等(均为商品名)缩水甘油基胺型环氧树脂;乙内酰脲型环氧树脂;株式会社大赛璐制造的Celloxide 2021P等(商品名)脂环式环氧树脂;三菱化学株式会社制造的YL-933、陶氏化学公司制造的T.E.N.、EPPN-501、EPPN-502等(均为商品名)三羟基苯基甲烷型环氧树脂;三菱化学株式会社制造的YL-6056、YX-4000、YL-6121(均为商品名)等联二甲苯酚型或者联苯酚型环氧树脂或它们的混合物;日本化药株式会社制造EBPS-200、旭电化工业株式会社制造EPX-30、DIC株式会社制造的EXA-1514(商品名)等双酚S型环氧树脂;三菱化学株式会社制造的jER157S(商品名)等双酚A酚醛清漆型环氧树脂;三菱化学株式会社制造的jERYL-931等(均为商品名)四羟苯基乙烷型环氧树脂;日产化学工业株式会社制造的TEPIC等(商品名)杂环式环氧树脂;日本油脂株式会社制造BlemmerDGT等邻苯二甲酸二缩水甘油酯树脂;新日铁住金化学株式会社制造ZX-1063等四缩水甘油基二甲苯酰基乙烷树脂;新日铁化学株式会社制造的ESN-190、ESN-360、DIC株式会社制造的HP-4032、EXA-4750、EXA-4700等含萘基的环氧树脂;DIC株式会社制造的HP-7200、HP-7200H等具有双环戊二烯骨架的环氧树脂;日本油脂株式会社制造CP-50S、CP-50M等甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚系环氧树脂;以及环己基马来酰亚胺与甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚环氧树脂;环氧改性的聚丁二烯橡胶衍生物(例如大赛璐化学工业制造PB-3600等)、CTBN改性环氧树脂(例如东都化成株式会社制造的YR-102、YR-450等)等,但不限于这些。这些环氧树脂可以单独使用或将两种以上组合使用。这些之中,特别优选酚醛清漆型环氧树脂、杂环式环氧树脂、双酚A型环氧树脂或它们的混合物。
作为上述多官能氧杂环丁烷化合物,除了双[(3-甲基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]醚、双[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]醚、1,4-双[(3-甲基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、1,4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、丙烯酸(3-甲基-3-氧杂环丁烷基)甲酯、丙烯酸(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲酯、甲基丙烯酸(3-甲基-3-氧杂环丁烷基)甲酯、甲基丙烯酸(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲酯、它们的低聚物或共聚物等多官能氧杂环丁烷类以外,还可以举出氧杂环丁醇与酚醛清漆树脂、聚(对羟基苯乙烯)、cardo型双酚类、杯芳烃类、间苯二酚杯芳烃(calixresorcinarene)类、或倍半硅氧烷等具有羟基的树脂的醚化物等。另外,还可以举出具有氧杂环丁烷环的不饱和单体与(甲基)丙烯酸烷基酯的共聚物等。
作为上述环硫树脂,可以举出例如三菱化学株式会社制造的双酚A型环硫树脂YL7000等。另外,也可以使用采用同样的合成方法将酚醛清漆型环氧树脂的环氧基的氧原子替换成硫原子而成的环硫树脂等。
在使用分子中具有2个以上环状(硫)醚基的热固性成分时,优选混配热固化催化剂。作为这样的热固化催化剂,可以举出例如咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、4-苯基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-(2-氰乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑等咪唑衍生物;双氰胺、苄基二甲胺、4-(二甲基氨基)-N,N-二甲基苄基胺、4-甲氧基-N,N-二甲基苄基胺、4-甲基-N,N-二甲基苄基胺等胺化合物、己二酸二酰肼、癸二酸二酰肼等肼化合物;三苯基膦等磷化合物等。另外,作为市售品,可以举出例如四国化成工业株式会社制造的2MZ-A、2MZ-OK、2PHZ、2P4BHZ、P4MHZ(均为咪唑系化合物的商品名)、San-Apro株式会社制造的U-CAT(注册商标)3503N、U-CAT3502T(均为二甲胺的封端异氰酸酯化合物的商品名)、DBU、DBN、U-CATSA102、U-CAT5002(均为二环式脒化合物及其盐)等。
另外,为了提高使翘曲矫正材料固化而制成翘曲矫正层时的固化膜的强韧性,本发明中,作为热固性成分,可以加入1分子内具有2个以上异氰酸酯基、或封端异氰酸酯基的化合物。这种1分子内具有2个以上异氰酸酯基、或封端异氰酸酯基的化合物可以举出1分子内具有2个以上异氰酸酯基的化合物、即多异氰酸酯化合物;或1分子内具有2个以上封端异氰酸酯基的化合物、即封端异氰酸酯化合物等。
作为多异氰酸酯化合物,使用例如芳香族多异氰酸酯、脂肪族多异氰酸酯或脂环式多异氰酸酯。作为芳香族多异氰酸酯的具体例,可以举出例如4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、邻苯二亚甲基二异氰酸酯、间苯二亚甲基二异氰酸酯和2,4-苄撑二聚物。作为脂肪族多异氰酸酯的具体例,可以举出四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、4,4-亚甲基双(环己基异氰酸酯)和异佛尔酮二异氰酸酯。作为脂环式多异氰酸酯的具体例,可以举出双环庚烷三异氰酸酯。以及可以举出之前列举的异氰酸酯化合物的加合物、缩二脲体和异氰脲酸酯体等。
封端异氰酸酯化合物中包含的封端异氰酸酯基是指异氰酸酯基通过与封端剂的反应而被保护、暂时失活的基团。在加热到规定温度时该封端剂解离而生成异氰酸酯基。
作为封端异氰酸酯化合物,使用异氰酸酯化合物与异氰酸酯封端剂的加成反应产物。作为能够与封端剂反应的异氰酸酯化合物,可以举出异氰脲酸酯型、缩二脲型、加合物型等。作为该异氰酸酯化合物,例如,使用与上述同样的芳香族多异氰酸酯、脂肪族多异氰酸酯或脂环式多异氰酸酯。
作为异氰酸酯封端剂,可以举出例如苯酚、甲酚、二甲苯酚、氯酚和乙基苯酚等酚系封端剂;ε-己内酰胺、δ-戊内酰胺、γ-丁内酰胺和β-丙内酰胺等内酰胺系封端剂;乙酰乙酸乙酯和乙酰丙酮等活性亚甲基系封端剂;甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、苄基醚、乙醇酸甲酯、乙醇酸丁酯、二丙酮醇、乳酸甲酯和乳酸乙酯等醇系封端剂;甲醛肟、乙醛肟、丙酮肟、甲乙酮肟、二乙酰单肟、环己肟等肟系封端剂;丁硫醇、己硫醇、叔丁基硫醇、苯硫酚、甲基苯硫酚、乙基苯硫酚等硫醇系封端剂;乙酰胺、苯甲酰胺等酰胺系封端剂;琥珀酰亚胺和马来酰亚胺等酰亚胺系封端剂;二甲基苯胺、苯胺、丁胺、二丁胺等胺系封端剂;咪唑、2-乙基咪唑等咪唑系封端剂;亚甲基亚胺和亚丙基亚胺等亚胺系封端剂等。
封端异氰酸酯化合物可以为市售品,可以举出例如7950、7951、7960、7961、7982、7990、7991、7992(以上为Baxenden公司制造、商品名)Sumidur BL-3175、BL-4165、BL-1100、BL-1265、Desmodur TPLS-2957、TPLS-2062、TPLS-2078、TPLS-2117、Desmotherm 2170、Desmotherm 2265(以上为Sumika Bayer Urethane Co.,Ltd.制造、商品名)、CORONATE2512、CORONATE 2513、CORONATE 2520(以上为日本聚氨酯工业株式会社制造、商品名)、B-830、B-815、B-846、B-870、B-874、B-882(Mitsui Takeda Chemicals株式会社制造、商品名)、TPA-B80E、17B-60PX、E402-B80T、MF-B60B、MF-K60B、SBN-70D(旭化成化学株式会社制造、商品名)等。需要说明的是,Sumidur BL-3175、BL-4265是使用甲基乙基肟作为封端剂而得到的。
另外,也可以使用Karenz MOI-BM、Karenz MOI-BP(昭和电工公司制造、商品名)这样利用活性能量照射通过具有烯键式不饱和基团的自由基性的加聚反应而在分子内具有2个以上封端异氰酸酯的化合物。
上述在1分子内具有2个以上异氰酸酯基、或封端异氰酸酯基的化合物可以单独使用一种或将两种以上组合使用。
固化性树脂组合物中也可以包含封端异氰酸酯的反应催化剂。作为反应催化剂没有特别限定,优选封端异氰酸酯的反应催化剂为有机铵盐、有机脒盐或咪唑。具体而言,有机铵盐可以使用四烷基卤化铵、四烷基氢氧化铵、四烷基铵有机酸盐等,有机脒盐可以使用1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(以下DBU)、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯(以下DBN)的苯酚盐、辛酸盐、油酸盐、对甲苯磺酸盐、甲酸盐。其中,优选使用DBU-辛酸盐、DBN-辛酸盐等。作为市售品,有机铵盐可以举出TOYOCAT-TR20、TOYOCAT-TRX(东曹株式会社制造),有机脒盐可以举出U-CAT SA1、U-CAT SA102、U-CAT SA106、U-CAT SA506、U-CAT SA603、U-CAT SA1102(San-Apro株式会社制造),咪唑可以举出TOYOCAT-DMI(东曹株式会社制造)。这些反应催化剂可以单独使用一种或将两种以上组合使用。
构成本发明的翘曲矫正材料的固化性树脂组合物中可以包含能够与具有异氰酸酯基或封端异氰酸酯基的化合物反应的具有2个以上羟基的化合物。作为具有2个以上羟基的化合物,可以举出多元醇树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩乙醛树脂、聚碳酸酯二醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇、1,2-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-己二醇、2,5-己二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇、3-甲基-1,5-戊二醇等脂肪族多元醇、双酚A或双酚F等双酚化合物和它们的环氧烷加成物、G700(株式会社ADEKA制造商品名)、AM-302(株式会社ADEKA商品名)、THEIC、THEIC-G、THEIC-EP、THEIC-LP(四国化成工业株式会社制造商品名)等。
此外,与异氰酸酯反应的具有羟基的化合物只要在利用热进行固化反应前分子内存在2个以上羟基即可,也包括通过活性能量的照射变化为具有2个以上羟基的化合物。例如,具有2个以上羟基的化合物也可以为对上述分子中具有1个以上烯键式不饱和基团的自由基性的加聚反应性成分照射活性能量射线时产生的、分子内具有2个以上羟基的化合物。具体而言,可以举出季戊四醇三丙烯酸酯、1,4-环己烷二甲醇单丙烯酸酯、丙烯酸-4-羟丁酯等。通过包含这种具有2个以上羟基的化合物,热固化时的交联充分,因此涂膜(翘曲矫正层)的强度提高。
另外,具有羟基的化合物若羟值为100(mgKOH/g)以上,则热固化时的交联充分,因此涂膜(翘曲矫正层)的强度提高。
上述具有羟基的化合物中的羟基相对于具有异氰酸酯基的化合物的异氰酸酯基的摩尔比(羟基/异氰酸酯基)优选为0.1~0.9。若羟基/异氰酸酯基为0.1以上,则异氰酸酯的反应充分地进行,并且若为0.9以下,则涂膜成为适当的硬度,能够确保充分的强度。
构成本发明的翘曲矫正材料的固化性树脂组合物中也可以包含无机填料成分。作为无机填料成分,可以没有限制地使用现有公知的无机填料成分,可以举出例如二氧化硅、氧化铝、滑石、氢氧化铝、碳酸钙、诺易堡(Neuburg)硅土、玻璃粉末、粘土、碳酸镁、天然云母、合成云母、硫酸钡、钛酸钡、水滑石、矿棉、铝硅酸盐、钙硅酸盐、锌白、二氧化钛、氧化铁、碳化硅、氮化硼等的粉末、将它们球形化而成的珠、单晶纤维和玻璃纤维等,可以单独使用一种或将两种以上混合使用。这些之中,为了控制膜中的介电常数,优选二氧化硅、氧化铝、二氧化钛。
无机填料成分优选使用平均粒径优选为0.01μm~15μm、更优选为0.02μm~12μm、特别优选为0.03μm~10μm的无机填料成分。需要说明的是,本说明书中,对于平均粒径,利用电子显微镜测定随机选择的20个无机填料的长轴径,作为其算术平均值计算出的个数平均粒径即为该平均粒径。
构成本发明的翘曲矫正材料的固化性树脂组合物中也可以包含着色剂成分。通过包含着色剂成分,在将配置有固化性树脂组合物的半导体芯片组装到设备中时,能够防止由周围装置产生的红外线等导致的半导体装置的运转失误。另外,通过激光标记等手段对固化性树脂组合物刻上印记的情况下,文字、符号等标记容易识别。即,在形成有固化性树脂组合物的半导体芯片中,在保护膜的表面通常利用激光标记法(利用激光削去保护膜表面而进行印字的方法)印有件号等,通过使固化性树脂组合物含有着色剂,保护膜的被激光削去的部分与非该部分可充分得到对比度差,可见性提高。
作为着色剂成分,可以将有机或无机的颜料和染料单独使用一种或将两种以上组合使用,这些之中,从电磁波或红外线屏蔽性的方面考虑,优选黑色颜料。作为黑色颜料,使用炭黑、苝黑、氧化铁、二氧化锰、苯胺黑、活性炭等,但不限定于这些。从防止半导体装置的运转失误的方面出发,特别优选炭黑。另外,代替炭黑,也可以混合红、蓝、绿、黄色等的颜料或染料,形成黑色或接近黑色的黑色系的颜色。
作为红色着色剂,有单偶氮系、双偶氮系、偶氮色淀系、苯并咪唑酮系、苝系、二酮基吡咯并吡咯系、缩合偶氮系、蒽醌系、喹吖啶酮系等,具体而言,可以举出下述物质。可以举出颜料红1、2、3、4、5、6、8、9、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、112、114、146、147、151、170、184、187、188、193、210、245、253、258、266、267、268、269等单偶氮系红色着色剂、颜料红37、38、41等双偶氮系红色着色剂、颜料红48:1、48:2、48:3、48:4、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53:1、53:2、57:1、58:4、63:1、63:2、64:1、68等单偶氮色淀系红色着色剂、颜料红171、颜料红175、颜料红176、颜料红185、颜料红208等苯并咪唑酮系红色着色剂、溶剂红135、溶剂红179、颜料红123、颜料红149、颜料红166、颜料红178、颜料红179、颜料红190、颜料红194、颜料红224等苝系红色着色剂、颜料红254、颜料红255、颜料红264、颜料红270、颜料红272等二酮基吡咯并吡咯系红色着色剂、颜料红220、颜料红144、颜料红166、颜料红214、颜料红220、颜料红221、颜料红242等缩合偶氮系红色着色剂、颜料红168、颜料红177、颜料红216、溶剂红149、溶剂红150、溶剂红52、溶剂红207等蒽醌系红色着色剂、颜料红122、颜料红202、颜料红206、颜料红207、颜料红209等喹吖啶酮系红色着色剂。
作为蓝色着色剂,有酞菁系、蒽醌系等,颜料系为被分类为颜料(Pigment)的化合物,具体而言,可以举出颜料蓝15、颜料蓝15:1、颜料蓝15:2、颜料蓝15:3、颜料蓝15:4、颜料蓝15:6、颜料蓝16、颜料蓝60等。作为染料系,可以使用溶剂蓝35、溶剂蓝63、溶剂蓝68、溶剂蓝70、溶剂蓝83、溶剂蓝87、溶剂蓝94、溶剂蓝97、溶剂蓝122、溶剂蓝136、溶剂蓝67、溶剂蓝70等。另外,除了这些以外,还可以使用金属取代或者未取代的酞菁化合物。
作为绿色着色剂,同样有酞菁系、蒽醌系、苝系等,具体而言,可以使用颜料绿7、颜料绿36、溶剂绿3、溶剂绿5、溶剂绿20、溶剂绿28等。除了上述物质以外,还可以使用金属取代或者未取代的酞菁化合物。
作为绿色着色剂,同样有酞菁系、蒽醌系、苝系等,具体而言,可以使用颜料绿7、颜料绿36、溶剂绿3、溶剂绿5、溶剂绿20、溶剂绿28等。除了上述物质以外,还可以使用金属取代或者未取代的酞菁化合物。
作为黄色着色剂,有单偶氮系、双偶氮系、缩合偶氮系、苯并咪唑酮系、异吲哚啉酮系、蒽醌系等,具体而言,可以举出下述物质。可以使用溶剂黄163、颜料黄24、颜料黄108、颜料黄193、颜料黄147、颜料黄199、颜料黄202等蒽醌系黄色着色剂、颜料黄110、颜料黄109、颜料黄139、颜料黄179、颜料黄185等异吲哚啉酮系黄色着色剂、颜料黄93、颜料黄94、颜料黄95、颜料黄128、颜料黄155、颜料黄166、颜料黄180等缩合偶氮系黄色着色剂、颜料黄120、颜料黄151、颜料黄154、颜料黄156、颜料黄175、颜料黄181等苯并咪唑酮系黄色着色剂、颜料黄1、2、3、4、5、6、9、10、12、61、62、62:1、65、73、74、75、97、100、104、105、111、116、167、168、169、182、183等单偶氮系黄色着色剂、颜料黄12、13、14、16、17、55、63、81、83、87、126、127、152、170、172、174、176、188、198等双偶氮系黄色着色剂等。
另外,出于调整色调的目的,也可以加入紫、橙、棕色、黑等的着色剂。若具体示例,可以举出颜料紫19、23、29、32、36、38、42、溶剂紫13、36、C.I.颜料橙1、C.I.颜料橙5、C.I.颜料橙13、C.I.颜料橙14、C.I.颜料橙16、C.I.颜料橙17、C.I.颜料橙24、C.I.颜料橙34、C.I.颜料橙36、C.I.颜料橙38、C.I.颜料橙40、C.I.颜料橙43、C.I.颜料橙46、C.I.颜料橙49、C.I.颜料橙51、C.I.颜料橙61、C.I.颜料橙63、C.I.颜料橙64、C.I.颜料橙71、C.I.颜料橙73、C.I.颜料棕23、C.I.颜料棕25、C.I.颜料黑1、C.I.颜料黑7等。
需要说明的是,在FO-WLP的扇出区域形成贯通电极的情况下,由于需要同时对扇出区域和FO-WLP用翘曲矫正层进行激光加工,因此,在对准用中翘曲矫正层也优选具有透光性。这种情况下也可以适当考虑,选择着色剂成分。
为了提高在FO-WLP设置翘曲矫正层时的翘曲矫正层对于被粘物(模拟晶片)的粘接性、密合性和翘曲矫正层的凝集性中的至少任一者,构成本发明的翘曲矫正材料的固化性树脂组合物中可以包含具有与无机物反应的官能团和与有机官能团反应的官能团的偶联剂成分。另外,通过包含偶联剂成分,在FO-WLP形成固化性树脂组合物的涂膜并使该固化性树脂组合物固化而形成翘曲矫正层时,不会损害翘曲矫正层的耐热性,能够提高其耐水性。作为这样的偶联剂,可以举出钛酸酯系偶联剂、铝酸盐系偶联剂、硅烷偶联剂等。这些之中,优选硅烷偶联剂。
作为硅烷偶联剂中含有的有机基团,可以举出例如乙烯基、环氧基、苯乙烯基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基、氨基、脲基、氯丙基、巯基、多硫化物基、异氰酸酯基等。作为硅烷偶联剂,可以使用市售的物质,可以举出例如KA-1003、KBM-1003、KBE-1003、KBM-303、KBM-403、KBE-402、KBE-403、KBM-1403、KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103、KBM-602、KBM-603、KBE-603、KBM-903、KBE-903、KBE-9103、KBM-9103、KBM-573、KBM-575、KBM-6123、KBE-585、KBM-703、KBM-802、KBM-803、KBE-846、KBE-9007(均为商品名;信越化学工业株式会社制造)等。它们可以单独使用一种,也可以合用两种以上。
除了上述成分以外,在构成本发明的翘曲矫正材料的固化性树脂组合物中可以根据需要混配各种添加剂。作为各种添加剂,可以含有流平剂、增塑剂、抗氧化剂、离子捕捉剂、吸气剂、链转移剂、剥离剂、防锈剂、密合促进剂、紫外线吸收剂、热聚合抑制剂、增稠剂、消泡剂等在电子材料的领域中公知惯用的添加剂。
在构成本发明的翘曲矫正材料的固化性树脂组合物中也可以含有有机溶剂。有机溶剂是为了在分子中含有烯键式不饱和基团的聚醚化合物的合成、各成分的混合、以及将所得到的固化性树脂组合物涂布到基板或支撑体膜上时调整粘度而使用的。
作为有机溶剂,可以举出酮类、芳香族烃类、二醇醚类、二醇醚乙酸酯类、酯类、醇类、脂肪族烃、石油系溶剂等。更具体而言,可以举出甲基乙基酮、环己酮等酮类、甲苯、二甲苯、四甲苯等芳香族烃类、溶纤剂、甲基溶纤剂、丁基溶纤剂、卡必醇、甲基卡必醇、丁基卡必醇、丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇二乙醚、三乙二醇单乙醚等二醇醚类、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇乙醚乙酸酯、丙二醇丁醚乙酸酯等酯类、乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇等醇类、辛烷、癸烷等脂肪族烃、石油醚、石脑油、氢化石脑油、溶剂石脑油等石油系溶剂等。有机溶剂可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
<扇出型晶片级封装的制造方法>
本发明的矫正材料被用作FO-WLP的翘曲矫正层。以下,对设有翘曲矫正层的FO-WLP的模拟晶片进行说明。
首先,准备半导体晶片,在一个面进行电路形成。半导体晶片可以为硅晶片,或者也可以为镓·砷(GaAs)等的化合物半导体晶片。在晶片表面形成电路可以通过包括蚀刻法、剥离(lift-off)法等通用方法的各种方法来进行。半导体晶片可以经切割工序切开成各个半导体芯片。
将如上所述得到的半导体芯片藉由粘合层载置于表面平滑的板状的载体上。作为载体没有特别限定,可以使用圆形、四边形的硅晶片或金属板。另外,作为粘合层,使用能够临时固定半导体芯片、并且在模拟晶片制作后能够剥离的粘合层。作为这样的粘合层材料,可以使用丙烯酸系粘合剂、橡胶系粘合剂、苯乙烯/共轭二烯嵌段共聚物等。另外,作为粘合层材料,也可以含有具有烯键式不饱和基团的含羧基树脂和上述的自由基聚合引发剂,通过含有这样的树脂,还能够利用加热或活性能量射线的照射而使粘合层的粘合性发生变化。
在粘合层上载置半导体芯片时,将两个以上的半导体芯片间隔开而载置。所载置的半导体芯片在俯视图中纵横方向的配置数可以相同,也可以不同,另外,从提高密度、确保单位半导体芯片的端子面积等各种方面出发,也可以配置成点对称或格子状等。相邻的半导体芯片间的间隔部的距离没有特别限定,优选按照可得到为了形成最终得到的FO-WLP的连接端子所需要的扇出(FO)区域的方式进行配置。
接着,对于藉由粘合层载置于板状的载体上的半导体芯片,利用密封材料进行密封。按照半导体芯片的侧壁面和上表面被密封材料密封的方式,在载置有半导体芯片的载体上涂布或贴合密封材料。此时,按照在半导体芯片间的间隔部也埋入密封材料的方式进行成型。关于这种使用密封材料的密封工序,可以利用为液态、颗粒、片状的公知的半导体密封用树脂组合物,通过进行挤压成型来形成。公知的半导体密封用树脂组合物中主要使用环氧树脂、环氧树脂的固化剂、固化促进剂、球状填料等。
使密封材料固化后,将板状的载体剥离。剥离在密封材料和半导体芯片与粘合层之间进行。作为剥离方法,可以举出:进行加热处理使粘合层的粘合力变化(降低)而剥离的方法;首先在板状的载体与粘合层之间进行剥离,之后对粘合层实施加热处理或电子射线、紫外线等的照射处理后进行剥离的方法;等等。
如此得到的模拟晶片也可以实施后固化。作为后固化,例如,在150℃~200℃的温度范围、在10分钟~8小时的范围进行。接着,对所得到的模拟晶片的半导体被埋入的面的相反侧进行研磨,也可以使模拟晶片变薄。磨削的方法没有特别限定,可以通过使用研磨机等的公知手段进行磨削。模拟晶片的磨削后的厚度没有特别限定,通常为50μm~500μm左右。
接着,在模拟晶片的半导体芯片的电路露出的面侧形成再布线层或引线框架。在再布线层的形成中,首先,在模拟晶片的半导体芯片的电路露出的面的整个面,利用旋涂法等涂布再布线用绝缘树脂,以100℃左右进行预烘,形成再布线用绝缘树脂层。接着,为了使半导体芯片的连接垫开口,利用光刻法等在再布线用绝缘树脂层形成图案,并进行加热处理(固化)。作为加热处理的条件,例如,在150℃~250℃的温度范围、在10分钟~5小时的范围进行。作为再布线用绝缘树脂,没有特别限定,从耐热性和可靠性的方面出发,使用聚酰亚胺树脂、聚苯并氧化物树脂、苯并环丁烯树脂等。如上所述,在对再布线用绝缘树脂进行加热处理时,有时因绝缘树脂的加热收缩而使模拟晶片产生翘曲。另一方面,在引线框架的形成中,通过蚀刻技术、冲切加工等对薄金属板进行模切,并通过压制弯曲一并形成。
在模拟晶片的再布线层等的整个面利用溅射等方法形成供电层,接下来,在供电层上形成抗蚀层,以规定的图案曝光、显影后,通过电解镀铜形成过孔和再布线电路。在形成再布线电路后,将抗蚀层剥离,对供电层进行蚀刻。
接着,对设置于再布线电路上的焊盘涂布熔剂,搭载焊球后加热熔融,由此将焊球安装到焊盘上。另外,也可以按照覆盖再布线电路和焊球的一部分的方式形成阻焊剂层。所涂布的熔剂可以使用树脂系或水溶系的熔剂。作为加热熔融方法,可以使用回焊、热板等。如此得到FO-WLP的模拟晶片。
之后,通过切割等方法将FO-WLP的模拟晶片单片化,由此得到FO-WLP。
在如此得到的模拟晶片的与形成有再布线层等的面相同的面或相反侧的面上,涂布翘曲矫正材料,形成涂膜。翘曲矫正材料的涂布可以通过丝网印刷、喷墨、浸涂、流涂、辊涂、棒涂机、幕涂等印刷方式来进行。翘曲矫正材料的粘度只要是与各印刷方式对应的粘度就可以适宜调整。特别是,喷墨方式能够进行微细且部分的印刷,能够柔软地对应封装的翘曲的部位及尺寸,故优选。在喷墨的情况下,翘曲矫正材料的50℃时的粘度优选为5mPa·s~50mPa·s、更优选为5mPa·s~20mPa·s。由此,不会对喷墨打印机施加不需要的负荷,能够顺利地印刷。
翘曲矫正材料的涂布量优选调整为使其固化而形成翘曲矫正层时的翘曲矫正层的厚度为15μm~50μm的范围。若翘曲矫正层的厚度为15μm以上,容易使翘曲平滑化。另外若超过50μm,则不会损害作为FOWLP的优点之一的薄度。
活性能量射线的照射也可以在利用喷墨打印机的图案描绘后进行,优选与利用喷墨打印机的图案描绘平行地从例如侧部或低部等照射活性能量射线等而同时进行。作为活性能量射线的照射光源,LED、低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、氙灯、金属卤化物灯等是合适的。除此以外,也可以利用电子射线、α射线、β射线、γ射线、X射线、中子束等。
活性能量射线的照射量还根据翘曲矫正层的膜厚而不同,通常可以为10mJ/cm2~10000mJ/cm2、优选可以为20mJ/cm2~2000mJ/cm2的范围内。
本发明中,通过翘曲矫正材料的涂布量、即使翘曲矫正材料固化后的翘曲矫正层的膜厚的调整、活性能量射线的照射量、进而全面照射与部分照射的选择对模拟晶片的翘曲矫正层的固化度适当调整,由此可以根据FO-WLP的翘曲情况简便地调整矫正量。
本发明中,对利用热进行固化时的温度或时间进行调整,或以一个阶段将温度升高至目标温度;或者进行经中间温度而加热至最终温度的阶段加热,由此适当调整模拟晶片的翘曲矫正层的固化度,根据FO-WLP的翘曲情况可以简便地调整矫正量。利用加热使其固化的时间优选为30秒~3小时。优选为30分钟~2小时。
上述利用活性能量射线和热的固化优选按照下述方式进行:将上述翘曲矫正材料涂布到JEITA标准的硅晶片上并利用活性能量射线和热使其固化而制成平膜状的固化物,此时,固化物表面的60°镜面反射率与固化物和硅晶片的界面处的60°镜面反射率之差的绝对值为10%以下。本发明人发现,在使翘曲矫正材料固化而形成翘曲矫正层时,通过以满足上述关系的方式进行翘曲矫正材料的固化,能够使翘曲矫正材料产生适度的翘曲应力。虽然理由尚未确定,但认为可能是利用活性能量射线进行固化时的深部固化性参与固化收缩。这仅仅是本发明人的推测,本发明不限定于该逻辑。
实施例
接着,举出实施例来更详细地说明本发明,但本发明并不限于这些实施例。
<模拟晶片的准备>
对于Canosis株式会社制造的单面形成有100nm的SiO2膜的4英寸、厚度150μm的P型硅晶片,利用切割装置进行切割,得到10mm×10mm见方的半导体芯片。在SUS制平面基板上配置临时固定膜,按照SiO2面与临时固定膜接触、半导体芯片之间在上下左右为10mm间隔的方式,配置纵横5×5个上述半导体芯片。在其上按照中心位置大致一致的方式层积100mm×100mm见方的片状的半导体用密封材料,利用加热式压接机以150℃挤压成型1小时。作为半导体用密封材料,使用下述材料:将具有下述组成的混炼物夹入两片50μm的保护膜(帝人Purex膜)中而配置,利用平板压制法将混炼物形成为片状,形成为厚度200μm的片状而使用。
<半导体用密封材料组合物的制备>
混配下述成分,利用辊混炼机以70℃加热4分钟,接着以120℃加热6分钟,合计10分钟在减压(0.01kg/cm2)下熔融混炼,制作出混炼物。
接下来,将临时固定膜从所得到的层积体剥离,对背面侧进行研磨,得到100mm×100mm见方、厚度200μm的模拟晶片。
在所得到的模拟晶片的半导体电路面侧,通过旋涂涂布具有下述组成的正型的再布线形成用树脂组合物,在100℃加热20分钟,进行预烘。预烘后的模拟晶片上所形成的感光性再布线形成用树脂层的厚度为10μm。
<再布线形成用树脂组合物的制备>
首先,将2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)-丙烷溶解于N-甲基吡咯烷酮中,一边滴加4,4’-二苯基醚二羧酰氯的N-甲基吡咯烷酮一边在0~5℃使其反应,合成重均分子量为1.3×104的多羟基酰胺(聚苯并噁唑前体)树脂。
接下来,混配包含多羟基酰胺树脂的下述成分,利用孔3μm的特氟龙(注册商标)过滤器对该混合溶液进行加压过滤,制备出再布线用树脂组合物。
接着,隔着100μm的圆形开口图案以400μm间距纵横连续形成的光掩模,使用ORC公司制造的HMW680GW(金属卤化物灯),以500mJ/cm2的曝光量、以正型的图案状进行光照射,利用TMAH 2.38wt%水溶液,在25℃进行2分钟显影,得到形成有圆形开口图案的再布线树脂层。之后,在200℃进行1小时烘烤处理,并冷却至室温。如此得到的模拟晶片产生了再布线树脂层侧凹陷的翘曲。翘曲量为以100mm×100mm见方的周边部为基准、中央部凹陷6mm的状态。
<翘曲矫正材料的制备>
将甲酚酚醛清漆型环氧树脂(日本化药株式会社制造、EOCN-104S、环氧当量220g/eq)220份(1当量)、卡必醇乙酸酯140.1份和溶剂石脑油60.3份投入烧瓶中,加热到90℃并搅拌,进行溶解。将所得到的溶液暂时冷却到60℃,加入丙烯酸72份(1摩尔)、甲基氢醌0.5份、三苯基膦2份,加热到100℃,使其反应约12小时,得到酸值为0.2mgKOH/g的反应物。向其中加入四氢邻苯二甲酸酐80.6份(0.53摩尔),加热到90℃,使其反应约6小时,得到固体成分的酸值为85mgKOH/g、固体成分为64.9%的作为固化性成分的含丙烯酰基的聚醚化合物溶液。将其作为固化成分1。
使用如上所述得到的固化成分1,根据下述表1所示的组成制备翘曲矫正材料1~5。
[表1]
表1中,各成分的详细情况如下所述。
·7982:封端异氰酸酯(Baxenden公司制造)
·4HBA:丙烯酸-4-羟丁酯(日本化成株式会社制造)
·THEIC-G:三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯(四国化成工业株式会社制造)3官能含羟基化合物(羟值644mgKOH/g)
·HDDA:1,6-己二醇二丙烯酸酯(Daicel Allnex株式会社制造)
·DPGDA:二丙二醇二丙烯酸酯(BASF Japan株式会社制造)
·PE-3A:季戊四醇三丙烯酸酯(共荣公司化学株式会社制造)
·TMPTA:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(Daicel Allnex株式会社制造)
·Omnirad 369:2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮(IGM Resins公司制造)
·MA-100:炭黑(三菱化学株式会社制造)
·BYK-307:硅系添加剂(毕克化学(日本)株式会社制造)
·BYK-350:丙烯酸酯系添加剂(毕克化学(日本)株式会社制造)
·N-770:苯酚酚醛清漆型环氧树脂EPICLON N-770(DIC株式会社制造)
·DICY7:双氰胺(三菱化学株式会社制造)
·B-30:硫酸钡(堺化学工业株式会社制造)
·SO-E2:球状二氧化硅(株式会社Admatechs制造)
<翘曲矫正材料的物性的测定>
在JEITA规格的硅晶片镜面上涂布上述得到的各翘曲矫正材料,形成涂膜,利用高压汞灯以600mJ/cm2的照射量照射紫外线,进行临时固化。接着,剥离临时固化膜,使照射面为上而固定于特氟龙片上,利用BOX式干燥炉,在150℃加热60分钟,由此得到平膜状的固化物。
通过热机械分析(TMA/SS6000、Seiko Instruments株式会社制造)测定所得到的固化物的50℃的线膨胀系数。另外,利用动态粘弹性测定装置(DMS6100、SeikoInstruments株式会社制造)测定所得到的固化物的50℃的弹性模量。此外,利用微卡尺测定平膜状的固化物的厚度。测定结果如下述表2和3所示。
另外,对于各平膜状的固化物,利用光泽度计(micro-tri-gross、BYK Gardener公司制造)测定平膜状的固化物的表面侧(紫外线照射侧)和与硅晶片镜面接触的面侧(界面侧)的光泽度,测定60°镜面反射率。由表面侧和界面侧的镜面反射率的测定结果求出两者差的绝对值。结果如下述表4所示。
<模拟晶片的翘曲测定>
在所准备的模拟晶片上的凸侧的表面,分别使用压电型喷墨印刷机通过喷墨印刷涂布翘曲矫正材料1、2、3、5,形成涂膜。此时,印刷后立即用喷墨头附带的高压汞灯以600mJ/cm2的照射量照射紫外线,进行涂膜的临时固化。
另外,在所准备的模拟晶片上的凸侧的表面,利用翘曲矫正材料4通过丝网印刷进行涂布,形成涂膜,将涂膜利用BOX式干燥炉在80℃干燥30分钟后,利用高压汞灯以600mJ/cm2的照射量照射紫外线。
将如上所述固化后的5种涂膜利用BOX式干燥炉在150℃加热60分钟(固化方法A)。
另外,在所准备的模拟晶片上的凸侧的表面,利用压电型喷墨印刷机通过喷墨印刷涂布翘曲矫正材料2,形成涂膜。此时,未进行紫外线照射。之后,将涂膜利用BOX式干燥炉在150℃加热60分钟(固化方法B)。
对于通过上述固化方法使翘曲矫正材料固化而形成了翘曲矫正层的模拟晶片,测定翘曲量。翘曲量在25℃下利用长爪游标卡尺进行测定。以模拟晶片的周边部的2点为基准,若中心部的翘曲为±2mm以下,则视为良好(〇)。为±2~3mm时判定为Δ,超过±3mm时判定为不良(×)。评价结果如表2和3所示。
[表2]
表2
[表3]
表3
※涂膜未成为无粘性,无法测定物性
[表4]
由表2、3可知,线膨胀系数(α)×弹性模量(β)×膜厚(γ)为2000以上的实施例1和实施例2的翘曲良好,与此相对,比较例1和比较例2的线膨胀系数(α)×弹性模量(β)×膜厚(γ)小于2000,因此翘曲矫正不良好。另外,线膨胀系数(α)×弹性模量(β)×膜厚(γ)为10000以下的实施例6和实施例7的翘曲良好,与此相对,比较例3、4和比较例6的线膨胀系数(α)×弹性模量(β)×膜厚(γ)超过10000,因此翘曲矫正材料的翘曲不良。
另外,若对实施例1和比较例1进行比较,虽然线膨胀系数(α)和弹性模量(β)一定,但膜厚(γ)不同。该情况下,若线膨胀系数(α)×弹性模量(β)×膜厚(γ)为2000以上,则翘曲矫正材料的翘曲良好;若小于2000,则翘曲矫正材料的翘曲不良。另一方面,若对实施例2和比较例1进行比较,虽然线膨胀系数(α)和膜厚(γ)一定,但弹性模量(β)不同。该情况下,也是若线膨胀系数(α)×弹性模量(β)×膜厚(γ)为10000以下,则翘曲矫正材料的翘曲良好;若超过10000,则翘曲矫正材料的翘曲不良。
另外,如表4所示,使用了翘曲矫正材料1~4的固化物的反射率差的绝对值为10%以下,推测表面与界面的固化良好地进行。另一方面,使用了翘曲矫正材料5的固化物的反射率差的绝对值超过10%,但翘曲矫正材料5中包含的含羟基化合物是具有2个以上羟基、羟值为100(mgKOH/g)以上的化合物,因此推测,使用了翘曲矫正材料5的模拟晶片的翘曲测定评价(实施例7)发挥出与使用翘曲矫正材料1~4时(实施例1~6)同样的效果。
Claims (10)
1.一种翘曲矫正材料,其为扇出型晶片级封装用的翘曲矫正材料,其特征在于,所述翘曲矫正材料由包含能够利用活性能量射线和热而固化的成分的固化性树脂组合物构成,
在利用活性能量射线和热使所述翘曲矫正材料固化而制成平膜状的固化物时,该固化物的25℃的线膨胀系数α、25℃的弹性模量β和厚度γ满足下述关系式:
2000≤α×β×γ≤10000
其中,线膨胀系数α的单位为ppm/℃,弹性模量β的单位为GPa,厚度γ的单位为μm。
2.如权利要求1所述的翘曲矫正材料,其中,所述γ为15μm~50μm的范围。
3.如权利要求1或2所述的翘曲矫正材料,其中,所述固化性树脂组合物至少包含具有羟基的化合物和具有异氰酸酯基的化合物。
4.如权利要求3所述的翘曲矫正材料,其中,所述具有羟基的化合物中的羟基相对于所述具有异氰酸酯基的化合物的异氰酸酯基的摩尔比、即羟基/异氰酸酯基为0.1~0.9。
5.如权利要求3或4所述的翘曲矫正材料,其中,所述具有羟基的化合物在一分子中具有2个以上的羟基,羟值为100mgKOH/g以上。
6.如权利要求3~5中任一项所述的翘曲矫正材料,其中,所述具有羟基的化合物或所述具有异氰酸酯基的化合物具有异氰脲酸基或苯环中的至少1者。
7.一种扇出型晶片级封装的制造方法,其为使用了权利要求1~6中任一项所述的翘曲矫正材料的扇出型晶片级封装的制造方法,所述制造方法包括:
将所述翘曲矫正材料涂布到模拟晶片的与形成有再布线层的面相同的面或相反侧的面上而形成涂膜,
利用活性能量射线和热使所述涂膜固化而形成翘曲矫正层。
8.如权利要求7所述的方法,其中,所述涂布通过喷墨方式进行。
9.如权利要求7或8所述的方法,其中,翘曲矫正层的厚度为15μm~50μm的范围。
10.如权利要求7~9中任一项所述的方法,其中,所述利用活性能量射线和热进行的固化按照下述方式进行:将所述翘曲矫正材料涂布到JEITA标准的硅晶片上并利用活性能量射线和热使其固化而制成平膜状的固化物,此时,固化物表面的60°镜面反射率与固化物和硅晶片的界面处的60°镜面反射率之差的绝对值为10%以下。
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