JP2002252221A - 配線保護膜の形成方法及び電子部品 - Google Patents

配線保護膜の形成方法及び電子部品

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JP2002252221A
JP2002252221A JP2001051123A JP2001051123A JP2002252221A JP 2002252221 A JP2002252221 A JP 2002252221A JP 2001051123 A JP2001051123 A JP 2001051123A JP 2001051123 A JP2001051123 A JP 2001051123A JP 2002252221 A JP2002252221 A JP 2002252221A
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JP
Japan
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viscous material
organic
nozzle
protective film
protruding electrode
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Pending
Application number
JP2001051123A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Nishizawa
廣 西澤
Toichi Sakata
淘一 坂田
Junko Imai
純子 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基材の表面に形成された突起状電極端子間
に、有機又は無機の粘性材料を塗布する際に、有機又は
無機の粘性材料の塗布効率が高く、連続塗布性に優れ、
簡略なプロセスかつ非接触の塗布でブリードや気泡の少
ない形状の安定した厚膜が得られる低コストな配線保護
膜の形成方法を提供する。 【解決手段】 基材上に形成された突起状電極端子の間
に、有機又は無機の粘性材料をノズルから吐出して塗布
し、配線保護膜を形成する方法であって、有機又は無機
の粘性材料のノズルからの吐出を気体の圧力を印加する
ことにより行ない、有機又は無機の粘性材料のノズルか
らの吐出速度を有機又は無機の粘性材料に印加する気体
の圧力を変化させることにより調整しつつ、非接触で突
起状電極端子間に有機又は無機の粘性材料を吐出して、
突起状電極端子先端の配線接続エリア以外の基板の突起
状電極端子間部分に塗布する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、配線保護膜の形成
方法及び電子部品に関する。
【0002】
【従来の技術】基材に形成された突起状電極端子間を絶
縁保護する方法としては、従来、有機又は無機の粘性材
料を基材全体に塗布、乾燥して突起状電極端子の先端を
完全に埋める高さまで絶縁保護膜を形成し、次いでこの
絶縁保護膜表面を研磨することによって突起状電極端子
先端を露出させる方法が用いられている。しかし、この
方法では、研磨プロセスが繁雑でありコスト面に問題が
ある。
【0003】また、感光性耐熱樹脂の溶液を基材の表面
にスピンコート法で塗布し、次いで突起状電極端子の先
端以外の部分を露光し、現像することにより突起状電極
端子の先端を被覆している樹脂を除去した後、加熱する
ことによって突起状電極端子の先端以外の突起状電極端
子間を絶縁保護する方法が知られている。しかし、この
方法では、感光性耐熱性樹脂溶液の塗布効率が、通常、
10%以下(90%以上は基材に塗られることなく失わ
れる)であること、厚膜に対応しにくい、プロセスが繁
雑であること等、環境面、性能面及びコスト面に問題が
ある。
【0004】また、メッシュ版を用いたスクリーン印刷
で耐熱性樹脂のペーストを突起状電極端子以外の部分に
印刷塗布し、1回の塗工で突起状電極端子の先端以外の
突起状電極端子間を絶縁保護する方法が知られている。
しかし、この方法では、ペーストの粘度が低過ぎると基
材表面にペーストが滲み出し、突起状電極端子の先端に
好ましくないブリードが発生し易い。また、ペーストの
粘度が高すぎると、版のメッシュを通過したペーストに
気泡が入って塗膜欠陥が生じ易いなどの問題がある。さ
らに、スクリーン印刷では版が突起状電極端子の先端に
接触し、印圧がかかるため、脆い突起状電極端子では破
壊してしまう不都合が生じ易い。
【0005】また、特開平9−131562号公報に
は、ノズルからレジストを吐出させ、ノズル又は被加工
材料を移動させてレジストを塗布する装置が開示されて
いる。しかし、この装置では、液状のレジスト液をプラ
ンジャーで押し出しており、レジスト液を基材上に塗布
する際に塗布開始及び塗布終了時点の吐出速度の調整が
液切れよくできないため、高密度に配置された突起状電
極端子間を精度よく塗布できにくい問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、基材の表面
に形成された突起状電極端子間に、有機又は無機の粘性
材料を塗布する際に、有機又は無機の粘性材料の塗布効
率が高く、連続塗布性に優れ、簡略なプロセスかつ非接
触の塗布でブリードや気泡の少ない形状の安定した厚膜
が得られる低コストな配線保護膜の形成方法を提供する
ものである。また、本発明は、上記の効果に加えて、さ
らにウェハのスクライブラインの切断が容易で、より生
産性に優れるという効果を有する配線保護膜の形成方法
を提供するものである。
【0007】また、本発明は、上記の効果に加えて、さ
らに厚膜形成性、生産性に優れる低コストな配線保護膜
の形成方法を提供するものである。また、本発明は、上
記の効果に加えて、さらに電子部品に好適であるという
効果を有する配線保護膜の形成方法を提供するものであ
る。また、本発明は、上記の効果に加えて、さらに解像
性と厚膜形成性に優れるという効果を有する配線保護膜
の形成方法を提供するものである。
【0008】また、本発明は、上記の効果に加えて、よ
り形状安定性に優れるという効果を有する配線保護膜の
形成方法を提供するものである。また、本発明は、上記
の効果に加えて、より吐出安定性と解像性に優れるとい
う効果を有する配線保護膜の形成方法を提供するもので
ある。また、本発明は、上記の効果に加えて、より耐熱
性に優れる配線保護膜を形成しうるという効果を有する
配線保護膜の形成方法を提供するものである。
【0009】また、本発明は、上記の効果に加えて、よ
り機械特性、絶縁耐圧性に優れる配線保護膜を形成しう
るという効果を有する配線保護膜の形成方法を提供する
ものである。また、本発明は、信頼性が高く、生産歩留
まりのよい低コストな電子部品を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、基材上に形成
された突起状電極端子の間に、有機又は無機の粘性材料
をノズルから吐出して塗布し、配線保護膜を形成する方
法において、有機又は無機の粘性材料のノズルからの吐
出を気体の圧力を印加することにより行ない、有機又は
無機の粘性材料のノズルからの吐出速度を有機又は無機
の粘性材料に印加する気体の圧力を変化させることによ
り調整しつつ、非接触で突起状電極端子間に有機又は無
機の粘性材料を吐出して、突起状電極端子先端の配線接
続エリア以外の基板の突起状電極端子間部分に塗布する
ことを特徴とする配線保護膜の形成方法に関する。
【0011】また、本発明は、有機又は無機の粘性材料
をウェハのスクライブライン以外の突起状電極端子間に
塗布する前記配線保護膜の形成方法に関する。また、本
発明は、有機又は無機の粘性材料を、ウェハのスクライ
ブラインと各チップの最外周に配置された突起状電極端
子との間に塗布してチップ周りにダムを形成し、次いで
有機又は無機の粘性材料をチップ内の突起状電極端子間
に塗布する前記配線保護膜の形成方法に関する。
【0012】また、本発明は、基材がウェハ、銅基材、
アルミ基材、セラミック基材、ガラス板又は配線板であ
る前記配線保護膜の形成方法に関する。また、本発明
は、ノズルが孔状ノズルであり、この孔状ノズルから吐
出された柱状の有機又は無機の粘性材料の直径(D1)
と孔状ノズルの内径(D2)の比[(D1)/(D
2)]が、4以下である前記配線保護膜の形成方法に関
する。また、本発明は、有機又は無機の粘性材料の粘度
が、1〜1000Pa・sである前記配線保護膜の形成
方法に関する。
【0013】また、本発明は、有機又は無機の粘性材料
が、チクソトロピック性を示すものである前記配線保護
膜の形成方法に関する。また、本発明は、有機の粘性材
料が、アミド結合、イミド結合、エステル結合又はエー
テル結合を有する耐熱性樹脂を含有するものである前記
配線保護膜の形成方法に関する。
【0014】また、本発明は、有機の粘性材料が、
(I)耐熱性樹脂A、(II)耐熱性樹脂B及び(II
I)溶剤を含み、粘性材料の加熱乾燥前には(II)耐
熱性樹脂Bは、(I)耐熱性樹脂A及び(III)溶剤
からなる均一相に対して不均一相として存在し、加熱乾
燥後には(I)耐熱性樹脂A、(II)耐熱性樹脂B及
び(III)溶剤が均一相として存在する耐熱性樹脂の
ペーストである前記配線保護膜の形成方法に関する。
【0015】また、本発明は、前記配線保護膜の形成方
法により、突起状電極端子先端の配線接続エリア以外の
突起状電極端子間部分に配線保護膜を形成した基材を用
いてなる電子部品に関する。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の配線保護膜の形成方法
は、基材上に形成された突起状電極端子の間に、有機又
は無機の粘性材料をノズルから吐出して塗布し、配線保
護膜を形成する方法において、有機又は無機の粘性材料
のノズルからの吐出を気体の圧力を印加することにより
行ない、有機又は無機の粘性材料のノズルからの吐出速
度を有機又は無機の粘性材料に印加する気体の圧力を変
化させることにより調整しつつ、非接触で突起状電極端
子間に有機又は無機の粘性材料を吐出して、突起状電極
端子先端の配線接続エリア以外の基板の突起状電極端子
間部分に塗布することを特徴とするものである。
【0017】本発明において、「非接触」とは、基材及
び基材上に形成された突起状電極端子とノズル先端部分
が接触していない状態を意味する。
【0018】本発明に使用しうる基材としては、例え
ば、シリコンウェハ、銅又はアルミなどの金属基材、熱
可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等の樹脂基材、無機材料/
樹脂複合基材、セラミック基材、パッケージ用基板、ガ
ラス板、配線板などが挙げられる。これらの基材の中で
も、特に、電子部品として取り扱われるもの、例えば、
ウェハ、銅基材、アルミ基材、セラミック基材、ガラス
板又は配線板等が好ましく用いられる。
【0019】本発明における突起状電極端子としては、
例えば、はんだバンプ、銅バンプ、金バンプなどの金属
バンプ、銀ペーストや銅ペーストなどの金属粒子を含有
する導電性樹脂ペーストをスクリーン印刷法等で塗布
し、次いで加熱して得られたバンプ、金線、銅線、アル
ミ線などの金属線、樹脂ペーストをスクリーン印刷法又
はディスペンス法等で塗布し、次いで加熱して得られた
樹脂ポストの表層に金属層を形成させたバンプなどが挙
げられる。突起状の形状としては、例えば、点状、線
状、半球状、円柱状、角柱状、面状、ロノ字型等が挙げ
られる。これらの突起状電極端子は、配線が形成された
半導体用シリコンウェハや配線板のような電子部品用基
材の配線層上に形成されていることが好ましい。基材上
に形成される突起状電極端子の配置は、例えば、ランダ
ムエリア配置、グリッドアレイ配置、周辺配置(ペリフ
ェラル配置)などが挙げられる。突起状電極端子の寸
法、ピッチは、目的に応じて任意のものが用いられる。
通常、寸法が底辺直径20〜1000μm×高さ10〜
1000μm、ピッチが40〜2000μmのものが用
いられる。
【0020】本発明において有機又は無機の粘性材料を
塗布するに際し、好ましい雰囲気は、乾燥ガス雰囲気、
例えば乾燥空気雰囲気である。この乾燥ガス雰囲気の好
ましい相対湿度は50%以下、より好ましくは30%以
下、特に好ましくは10%以下である。相対湿度が50
%を超えると特に吸湿性が強い有機又は無機の粘性材料
の場合には大気中からの吸湿によって有機又は無機の粘
性材料の粘度変化や固化が生じ易くなる傾向がある。本
発明において、有機又は無機の粘性材料は、気体の圧力
の印加により適当なノズルから吐出されるが、このとき
印加される気体の圧力は、ノズルの開口部の形状及び大
きさ、粘性材料の粘度、塗布速度、膜厚等を考慮して決
定されるが、通常、0.001〜1MPa(ゲージ圧)
の範囲から選択されることが好ましく、0.05〜0.
5MPaの範囲から選択されることがより好ましい。ま
た、使用される気体としては、空気、窒素ガス等が使用
される。
【0021】本発明においては、有機又は無機の粘性材
料を基材の突起状電極端子間に塗布して、必要により加
熱又は乾燥させて膜とさせる。また、基材が、シリコン
ウェハ等のウェハのように、基材を複数のチップ等の小
片に分割するためのスクライブラインを必要とする場合
には、スクライブライン以外の部分に有機又は無機の粘
性材料を塗布することが好ましい。スクライブラインを
粘性材料を塗布せずに残すことにより、ダイシングブレ
ードの刃の寿命を向上できるとともに、柔らかい厚膜の
樹脂をダイシングする際の樹脂引き千切り現象がなく寸
法精度の良い配線保護膜を形成でき、コストを低減し膜
特性を向上させることができる。
【0022】また、有機又は無機の粘性材料を、ウェハ
のスクライブラインと各チップの最外周に配置された突
起状電極端子との間に塗布してチップ周りにダムを形成
し、次いで有機又は無機の粘性材料をチップ内の突起状
電極端子間に塗布することが好ましい。このようにする
ことにより、前記したダイシングブレードの刃の寿命を
向上できるとともに、厚膜形成性、生産性を向上させる
ことができる。本発明により有機又は無機の粘性材料を
塗布して形成される配線保護膜は、基材表面の突起状電
極端子間の保護膜兼絶縁膜、ソルダーレジスト、バッフ
ァコート膜等として機能し、半導体装置、配線板等の電
子部品に好適である。。
【0023】本発明において、有機の粘性材料とは、粘
性材料の塗布後の加熱又は乾燥によって形成される膜の
連続層が有機材料からなるものとなる材料を意味し、無
機の粘性材料とは、上記の膜の連続層が無機材料からな
るものとなる材料を意味する。
【0024】本発明において必要に応じて行なわれる有
機又は無機の粘性材料の加熱又は乾燥時の温度は、有機
の粘性材料では400℃以下とすることが好ましく、例
えば40〜400℃とすることが好ましい。250℃以
下であることが突起状電極端子の熱溶融や熱劣化抑制及
び半導体素子の歩留まり向上の観点から好ましい。40
0℃を超えると、有機の粘性材料の熱分解が生じ易くな
る傾向がある。また、無機の粘性材料では、焼成して膜
とする場合には、バインダーとして含まれている有機物
質の熱分解温度以上で行うことが好ましい。通常500
〜1500℃の温度範囲が用いられる。また、無機の粘
性材料を加熱して溶剤の乾燥のみを行う場合は、通常5
0〜500℃の温度範囲で加熱する。
【0025】本発明に用いられる有機又は無機の有機又
は無機の粘性材料としては、好ましくは1〜1000P
a・s(25℃)の有機又は無機の材料であればよく、
特に制限はない。より好ましくは10〜800Pa・
s、さらに好ましくは50〜500Pa・sである。粘
度が1Pa・s未満であると、有機又は無機の粘性材料
がノズルの吐出口から自然流出し易いため、吐出口径を
小さくしなくてはならず厚膜が得にくくなる傾向があ
り、また、厚膜、高解像度が得にくくなる傾向がある。
1000Pa・sを超えると、有機又は無機の粘性材料
に混入した泡が抜けにくいため、有機又は無機の粘性材
料を吐出する際の圧損が生じ易く、連続的な欠損のない
膜の形成がしにくくなる傾向があり、また、粘度が高す
ぎるため作業性が劣る傾向がある。本発明において、有
機又は無機の粘性材料の粘度は、E型粘度計((株)ト
キメック製、EHD−U型)を用いて、試料量0.4
g、測定温度25℃、回転数0.5回転/分の条件で測
定する。
【0026】本発明の有機又は無機の粘性材料として、
溶剤を含む溶液を使用する場合は、塗布する際の作業性
と膜厚をある程度厚くすることを考慮すると、粘性材料
の粘度を10〜1000Pa・sとすることが好まし
く、50〜500Pa・sとすることがより好ましい。
【0027】また、本発明における有機又は無機の有機
又は無機の粘性材料としては、好ましくはチクソトロピ
ック性を示すものが用いられる。本発明の有機又は無機
の粘性材料としてペーストを使用する場合は、塗布する
際の作業性と塗布した有機又は無機の粘性材料の膜厚を
考慮するとチクソトロピー係数が1.5以上であること
が好ましく、2.0〜10であることがより好ましい。
また、粘度は10Pa・s〜800Pa・sであること
が好ましく、50Pa・s〜500Pa・sであること
がより好ましい。
【0028】高粘度、高チクソトロピー係数をもつペー
ストは、ノズルから吐出される際に受ける高せん断力に
よって大幅な粘度低下を起こし塗布性に優れるととも
に、突起状電極端子間に塗布されたペーストはすぐに粘
度が回復して形状を保持できるので、解像度のよい厚膜
形成に好ましく用いられる。ノズルとして内径が0.3
mm以下、特に0.2mm以下のものを用いる場合に
は、高チクソトロピー係数をもつペーストが、吐出性に
優れる点で好ましく用いられる。
【0029】また、前記ダム材形成には、解像度のよい
厚膜形成に優れる高粘度、高チクソトロピー係数をもつ
ペーストを使用し、次いでチップ内の突起状電極端子間
をポッティング塗布するには、流動性に優れる低粘度、
低チクソトロピー係数をもつペースト又はワニスを使用
することが好ましい。ここで、チクソトロピー係数はE
型粘度計((株)トキメック製、EHD−U型)を用い
て、試料量0.4g、測定温度25℃で測定した、回転
数1min と10min−1のみかけ粘度ηとη
10の比、η/η10として表される。
【0030】また、厚膜形成には、固形分濃度の高い粘
性材料を用いることが好ましい。溶剤を含む有機の粘性
材料(例えば、ポリイミド樹脂又はその前駆体と溶剤を
含む粘性材料)では、通常10〜50重量%のものが用
いられる。
【0031】本発明においてノズルとして孔状ノズルを
使用する場合、この孔状ノズルから吐出された柱状の有
機又は無機の粘性材料の直径(D1)と孔状ノズルの内
径(D2)の比(D1)/(D2)は、4以下となるよ
うに塗布することが好ましく、1〜3となるように塗布
することがより好ましい。ここで、孔状ノズルとは、図
4又は図7に例示されるノズル中で分岐した各ノズルの
ような形状を有すものであり、その断面形状としては、
通常、円形のものが用いられるが、特に制限はない。
(D1)/(D2)が4を超えると、ノズルから吐出さ
れた有機又は無機の粘性材料がノズルの先端で玉状にな
り易く、安定した塗布量と解像度が得られにくい傾向が
ある。特に、孔状ノズルの内径が0.3mm以下の場合
には、(D1)/(D2)は、3以下とすることが好ま
しく、2.5以下とすることが特に好ましい。隣接する
突起状電極端子の距離が狭い狭ピッチ構造の突起状電極
端子間を塗布するためには、内径の小さい孔状ノズルを
使用し、(D1)/(D2)をより小さくすることが好
ましい。
【0032】なお、(D1)/(D2)は、有機又は無
機の粘性材料の特性(粘度、チクソトロピー係数等)、
塗布条件(塗布速度、ノズルと基材表面間の距離、塗布
圧力等)を適正化することによって制御される。
【0033】本発明に用いられる有機の有機又は無機の
粘性材料としては、耐熱性樹脂を含む有機の粘性材料が
好ましく用いられるが、その耐熱性樹脂としては、例え
ば、1%重量減少開始温度が250℃以上であるものが
好ましく、300℃以上のものがより好ましく、350
℃以上のものが特に好ましい。1%重量減少開始温度が
250℃未満では、電子部品の高温での熱処理工程時、
例えばはんだリフロー時やワイヤーボンディング時に、
アウトガスが発生し易く、電子部品の信頼性が低下する
傾向がある。なお、1%重量減少開始温度は、例えば、
セイコー電子工業株式会社製TG−DTA300型を用
いて、空気中、昇温速度10℃/minで測定すること
ができる。サンプル量は10mgとすることが好まし
い。
【0034】前記耐熱性樹脂としては、例えばアミド結
合、イミド結合、エステル結合又はエーテル結合を有す
るものがある。具体的には、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂、フェノキシ樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、
ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド
樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
【0035】ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂
については、その前駆体であるポリアミド酸樹脂又はそ
の一部イミド化樹脂を使用してもよい。耐熱性樹脂を含
有する粘性材料は熱可塑性でも熱硬化性でも良い。半導
体材料として用いるための耐熱性、絶縁耐圧性、コスト
を考慮すると、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香
族ジアミン化合物とを反応させて得られるポリイミド樹
脂(前駆体であるポリアミド酸樹脂を含む)を用いるこ
とが好ましい。
【0036】芳香族テトラカルボン酸二無水物として
は、例えば、ピロメリット酸二無水物、3,3′,4,
4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,
2′,3,3′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水
物、2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニ
ル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカル
ボキシフェニル)プロパン二無水物、1,1−ビス
(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、
1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン
二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタ
ン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メ
タン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)
スルホン二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラ
カルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェ
ニル)エーテル二無水物、ベンゼン−1,2,3,4−
テトラカルボン酸二無水物、3,4,3′,4′−ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,2′,
3′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,
3,3′,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二
無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸
二無水物、1,2,4,5−ナフタレンテトラカルボン
酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボ
ン酸二無水物、2,6−ジクロルナフタレン−1,4,
5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,7−ジクロル
ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水
物、2,3,6,7−テトラクロルナフタレン−1,
4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、フェナンスレ
ン−1,8,9,10−テトラカルボン酸二無水物、ビ
ス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジメチルシラン二
無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メチル
フェニルシラン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシ
フェニル)ジフェニルシラン二無水物、1,4−ビス
(3,4−ジカルボキシフェニルジメチルシリル)ベン
ゼン二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフ
ェニル)−1,1,3,3−テトラメチルジシクロヘキ
サン二無水物、p−フェニレンビス(トリメリット酸モ
ノエステル酸無水物)、2,2−ビス(3,4−ジカル
ボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、
2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキ
シ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,
2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フ
ェニル]プロパン二無水物、4,4′−ビス(3,4−
ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフィド二無水
物、1,4−ビス(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソ
プロピル)ベンゼンビス(トリメリテート無水物)、
1,3−ビス(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロ
ピル)ベンゼンビス(トリメリテート無水物)、1,2
−(エチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,3
−(トリメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、
1,4−(テトラメチレン)ビス(トリメリテート無水
物)、1,5−(ペンタメチレン)ビス(トリメリテー
ト無水物)、1,6−(ヘキサメチレン)ビス(トリメ
リテート無水物)、1,7−(ヘプタメチレン)ビス
(トリメリテート無水物)、1,8−(オクタメチレ
ン)ビス(トリメリテート無水物)、1,9−(ノナメ
チレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,10−
(デカメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,
12−(ドデカメチレン)ビス(トリメリテート無水
物)、1,16−(ヘキサデカメチレン)ビス(トリメ
リテート無水物)、1,18−(オクタデカメチレン)
ビス(トリメリテート無水物)等が挙げられ、これらは
単独で又は2種類以上を組合せて使用される。
【0037】上記芳香族テトラカルボン酸二無水物に
は、目的に応じて芳香族テトラカルボン酸二無水物以外
のテトラカルボン酸二無水物を芳香族テトラカルボン酸
二無水物の50モル%を超えない範囲で用いることがで
きる。
【0038】このようなテトラカルボン酸二無水物とし
ては、例えば、エチレンテトラカルボン酸二無水物、
1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、ピ
ラジン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、
チオフェン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水
物、デカヒドロナフタレン−1,4,5,8−テトラカ
ルボン酸二無水物、4,8−ジメチル−1,2,3,
5,6,7−ヘキサヒドロナフタレン−1,2,5,6
−テトラカルボン酸二無水物、シクロペンタン−1,
2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、ピロリジン−
2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物、1,2,
3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、ビス
(エキソ−ビシクロ[2,2,1]ヘプタン−2,3−
ジカルボン酸無水物)スルホン、ビシクロ−(2,2,
2)−オクト(7)−エン−2,3,5,6−テトラカ
ルボン酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒド
ロフリル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2
−ジカルボン酸無水物、テトラヒドロフラン−2,3,
4,5−テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
【0039】芳香族ジアミン化合物としては、例えば、
o−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p
−フェニレンジアミン、3,3′−ジアミノジフェニル
エーテル、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、
3,4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,3′−ジ
アミノジフェニルメタン、3,4′−ジアミノジフェニ
ルメタン、4,4′−ジアミノジフェニルメタン、3,
3′−ジアミノジフェニルジフルオロメタン、4,4′
−ジアミノジフェニルジフルオロメタン、3,3′−ジ
アミノジフェニルスルホン、3,4′−ジアミノジフェ
ニルスルホン、4,4′−ジアミノジフェニルスルホ
ン、3,3′−ジアミノジフェニルスルフィド、3,
4′−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4′−ジア
ミノジフェニルスルフィド、3,3′−ジアミノジフェ
ニルケトン、3,4′−ジアミノジフェニルケトン、
4,4′−ジアミノジフェニルケトン、2,2−ビス
(3−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,
4′−ジアミノジフェニル)プロパン、2,2−ビス
(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−
アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビ
ス(3,4′−ジアミノジフェニル)ヘキサフルオロプ
ロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフ
ルオロプロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノキ
シ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)
ベンゼン、3,3′−[1,4−フェニレンビス(1−
メチルエチリデン)]ビスアニリン、3,4′−[1,
4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスア
ニリン、4,4′−[1,4−フェニレンビス(1−メ
チルエチリデン)]ビスアニリン、2,2−ビス[4−
(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2
−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロ
パン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フ
ェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−
(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプ
ロパン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニ
ル]スルフィド、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)
フェニル]スルフィド、ビス[4−(3−アミノフェノ
キシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフ
ェノキシ)フェニル]スルホン等が挙げられ、これらは
単独で又は2種類以上を組合せて使用される。
【0040】上記芳香族ジアミン化合物には、目的に応
じて芳香族ジアミン化合物以外のジアミン化合物を、芳
香族ジアミン化合物の50モル%を超えない範囲で用い
ることができる。このようなジアミン化合物としては、
例えば、1,2−ジアミノエタン、1,3−ジアミノプ
ロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペ
ンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノ
ヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミ
ノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,11−ジア
ミノウンデカン、1,3−ビス(3−アミノプロピル)
テトラメチルジシロキサン、1,3−ビス(3−アミノ
プロピル)テトラメチルポリシロキサン、イソフタル酸
ジヒドラジド等が挙げられる。
【0041】本発明においては、芳香族テトラカルボン
酸二無水物と芳香族ジアミン化合物とは、ほぼ等モルで
反応させることが膜特性の点で好ましい。
【0042】芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族
ジアミン化合物の反応は、通常、有機溶媒中で行う。有
機溶媒としては、例えば、N−メチルピロリドン、ジメ
チルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、1,3−ジ
メチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)−
ピリミジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノ
ン等の含窒素化合物、スルホラン、ジメチルスルホキシ
ド等の硫黄化合物、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラ
クトン、γ−カプロラクトン、γ−ヘプタラクトン、α
−アセチル−γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトン
等のラクトン類、ジオキサン、1,2−ジメトキシエタ
ン、ジエチレングリコールジメチル(又はジエチル、ジ
プロピル、ジブチル)エーテル、トリエチレングリコー
ル(又はジエチル、ジプロピル、ジブチル)エーテル、
テトラエチレングリコールジメチル(又はジエチル、ジ
プロピル、ジブチル)エーテル等のエーテル類、メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサ
ノン、アセトフェノン等のケトン類、ブタノール、オク
チルアルコール、エチレングリコール、グリセリン、ジ
エチレングリコールモノメチル(又はモノエチル)エー
テル、トリエチレングリコールモノメチル(又はモノエ
チル)エーテル、テトラエチレングリコールモノメチル
(又はモノエチル)エーテル等のアルコール類、フェノ
ール、クレゾール、キシレノール等のフェノール類、酢
酸エチル、酢酸ブチル、エチルセロソルブアセテート、
ブチルセロソルブアセテート等のエステル類、トルエ
ン、キシレン、ジエチルベンゼン、シクロヘキサン等の
炭化水素類、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、
モノクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類などが用
いられる。これらは単独で又は2種類以上を組合せて使
用される。
【0043】溶解性、低吸湿性、低温硬化性、環境安全
性等を考慮するとラクトン類、エーテル類、ケトン類等
を用いることが好ましい。芳香族テトラカルボン酸二無
水物と芳香族ジアミン化合物の反応は、80℃以下で行
うことが好ましく、0〜60℃で行うことがより好まし
い。反応が進行するにつれ、反応液は徐々に増粘する。
この場合、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミド酸
樹脂が生成する。このポリアミド酸樹脂を部分的にイミ
ド化してもよく、これもポリイミド樹脂の前駆体に含ま
れる。
【0044】ポリイミド樹脂は、上記反応物(ポリアミ
ド酸樹脂)を脱水閉環して得られる。脱水閉環は、12
0℃〜250℃で熱処理する方法(熱イミド化)や脱水
剤を用いて行う方法(化学イミド化)で行うことができ
る。120℃〜250℃で熱処理する方法の場合、脱水
反応で生じる水を系外に除去しながら行うことが好まし
い。この際、ベンゼン、トルエン、キシレン等を用いて
水を共沸除去してもよい。
【0045】脱水剤を用いて脱水閉環を行う方法は、脱
水剤として無水酢酸、無水プロピオン酸、無水安息香酸
等の酸無水物、ジシクロヘキシルカルボジイミド等のカ
ルボジイミド化合物等を用いることが好ましい。このと
き必要に応じてピリジン、イソキノリン、トリメチルア
ミン、アミノピリジン、イミダゾール等の脱水触媒を用
いてもよい。脱水剤又は脱水触媒は、芳香族テトラカル
ボン酸二無水物1モルに対し、それぞれ1〜8モルの範
囲で用いることが好ましい。
【0046】ポリアミドイミド樹脂又はその前駆体は、
前記ポリイミド又はその前駆体の製造において、芳香族
テトラカルボン酸二無水物の代わりに、トリメリット酸
無水物又はトリメリット酸無水物のクロライド等のトリ
メリット酸無水物誘導体などの3価のトリカルボン酸無
水物又はその誘導体を使用することにより製造すること
ができる。また、芳香族ジアミン化合物及びその他のジ
アミン化合物の代わりに、アミノ基以外の残基がそのジ
アミン化合物に対応するジイソシアネート化合物を使用
して製造することもできる。使用できるジイソシアネー
ト化合物としては、前記芳香族ジアミン化合物又はその
他のジアミン化合物とホスゲン又は塩化チオニルを反応
させて得られるものがある。
【0047】ポリアミド樹脂は、テレフタル酸、イソフ
タル酸、フタル酸等の芳香族ジカルボン酸、これらのジ
クロライド、酸無水物等の誘導体と前記した芳香族ジア
ミン化合物又はこれと他のジアミン化合物を反応させる
ことにより製造することができる。本発明において、耐
熱性樹脂は、有機溶剤に溶解して粘性材料とすることが
好ましい。有機溶剤として、例えば「溶剤ハンドブッ
ク」(講談社、1976年刊行)の143〜852頁に
掲載されている溶剤が用いられる。
【0048】例えば、N−メチルピロリドン、ジメチル
アセトアミド、ジメチルホルムアミド、1,3−ジメチ
ル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)−ピリ
ミジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等
の含窒素化合物、スルホラン、ジメチルスルホキシド等
の硫黄化合物、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクト
ン、γ−カプロラクトン、γ−ヘプタラクトン、α−ア
セチル−γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトン等の
ラクトン類、ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、
ジエチレングリコールジメチル(又はジエチル、ジプロ
ピル、ジブチル)エーテル、トリエチレングリコールジ
メチル(又はジエチル、ジプロピル、ジブチル)エーテ
ル、テトラエチレングリコールジメチル(又はジエチ
ル、ジプロピル、ジブチル)エーテル等のエーテル類、
メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロ
ヘキサノン、アセトフェノン等のケトン類、ブタノー
ル、オクチルアルコール、エチレングリコール、グリセ
リン、ジエチレングリコールモノメチル(又はモノエチ
ル)エーテル、トリエチレングリコールモノメチル(又
はモノエチル)エーテル、テトラエチレングリコールモ
ノメチル(又はモノエチル)エーテル等のアルコール
類、フェノール、クレゾール、キシレノール等のフェノ
ール類、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセロソルブア
セテート、ブチルセロソルブアセテート等のエステル
類、トルエン、キシレン、ジエチルベンゼン、シクロヘ
キサン等の炭化水素類、トリクロロエタン、テトラクロ
ロエタン、モノクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素
類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等
のカーボネート類などが用いられる。
【0049】また、本発明における有機又は無機の粘性
材料には、適度なチクソトロピック性を付与することが
好ましい。適度なチクソトロピック性が付与された有機
又は無機の粘性材料としては、有機溶剤、これに溶解さ
れている耐熱性樹脂、及び、溶液中に分散している無機
微粒子又は有機微粒子を含有させた耐熱樹脂ペーストか
らなるものがある。無機微粒子又は有機微粒子を含有さ
せることにより、チクソトロピック性を付与することが
できる。有機溶剤としては、前記したものが使用でき
る。
【0050】無機微粒子又は有機微粒子は、耐熱性樹脂
30〜99重量部に対し、無機微粒子又は有機微粒子1
〜70重量部を両者の合計量が100重量部になるよう
配合することが好ましい。耐熱性樹脂40〜80重量部
に対し、無機微粒子又は有機微粒子20〜60重量部を
両者の合計量が100重量部になるよう配合することが
より好ましい。無機微粒子又は有機微粒子が1重量部未
満ではチクソトロピック性が不十分となり、解像性が得
られにくくなる傾向がある。70重量部を超えると塗布
性と作業性が低下する傾向がある。
【0051】無機微粒子としては、例えば、シリカ、ア
ルミナ、チタニア、酸化タンタル、ジルコニア、窒化珪
素、チタン酸バリウム、炭酸バリウム、チタン酸鉛、チ
タン酸ジルコン酸鉛、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛、
酸化ガリウム、スピネル、ムライト、コーディエライ
ト、タルク、チタン酸アルミニウム、イットリア含有ジ
ルコニア、硫酸バリウム、珪酸バリウム等の絶縁性無機
微粒子などが挙げられる。耐熱樹脂ペーストの主成分の
耐熱性樹脂は、有機溶剤に可溶性のものが使用される
が、これに対して、前記有機微粒子は、その有機溶剤に
加熱乾燥前には不溶性のものが使用される。
【0052】有機微粒子としては、アミド結合、イミド
結合、エステル結合又はエーテル結合を有する耐熱性樹
脂の微粒子、シリコンゴムの微粒子が好ましい。耐熱性
樹脂の微粒子としては、耐熱性と機械特性の観点から、
好ましくはポリイミド樹脂若しくはその前駆体、ポリア
ミドイミド樹脂若しくはその前駆体又はポリアミド樹脂
の微粒子が用いられる。シリコンゴムの微粒子の使用割
合を調整することにより、配線保護膜の弾性率を0.0
5〜4Gpaの範囲で制御できる。無機微粒子、有機微
粒子は、それぞれ必要に応じて、単独で又は2種類以上
を組合せて使用される。また、無機微粒子と有機微粒子
とを混合して用いても構わない。
【0053】無機微粒子、有機微粒子は、それぞれ平均
粒子径が40μm以下のものが、例えば0.005〜4
0μmのものが好ましく用いられる。チクソトロピック
性を有する耐熱樹脂ペーストを塗布する際の基材へのダ
メージが少なく、かつイオン性不純物濃度を低くできる
点から、平均粒子径が20μm以下の前記アミド結合、
イミド結合、エステル結合又はエーテル結合を有する耐
熱性樹脂の微粒子がより好ましく用いられる。これらの
平均粒子径は、好ましくは0.005〜10μmのもの
が用いられる。無機微粒子を含むペーストは、繰り返し
塗布する際に無機微粒子によるノズル先端の摩耗が生じ
易く、ノズル寿命が短くなる欠点があることから、有機
の微粒子をチクソトロピック性付与剤として用いること
が好ましい。
【0054】有機微粒子を含む耐熱樹脂ペーストとして
は、(I)耐熱性樹脂A、(II)耐熱性樹脂B及び
(III)溶剤を含み、加熱乾燥前には(II)耐熱性
樹脂Bは、(I)耐熱性樹脂A及び(III)溶剤から
なる均一相に対して、不均一相として存在し、加熱乾燥
後には(I)耐熱性樹脂A、(II)耐熱性樹脂B及び
(III)溶剤が均一相として存在するようにした耐熱
性樹脂ペーストが好ましく用いられる。このペースト
は、加熱乾燥後に均一膜を形成し、膜中にフィラ微粒子
が存在しないため、機械強度、絶縁耐圧性に優れるもの
であり、ウェハ等の半導体用又は配線板用の突起状電極
端子間の保護膜、絶縁膜、バッファコート膜、ソルダー
レジストとして有用である。
【0055】ここで、加熱乾燥とは、前記した基材への
膜作製時における塗布後の乾燥を意味し、乾燥温度は5
0〜350℃が好ましい。また、加熱乾燥後には(I)
耐熱性樹脂A、(II)耐熱性樹脂Bを必須成分として
含む均一相が形成されるようにするために、(I)耐熱
性樹脂A、(II)耐熱性樹脂Bとは相溶する性質をも
つものが好ましく用いられる。具体的には、好ましくは
(I)耐熱性樹脂Aの(III)溶剤への溶解性パラメ
ーターと、(II)耐熱性樹脂Bの(III)溶剤への
溶解性パラメータとの差が2.0以下(例えば0.1〜
2.0)、より好ましくは1.5以下である組合せのも
のが用いられる。ここで、溶解性パラメータは、Polym.
Eng.Sci.,Vol.14の147〜154頁に記載されているFedors
の方法に準じて計算される値[単位:(MJ/m3)1
/2]である。
【0056】このような耐熱性樹脂ペーストは、例えば
特開平2−289646号公報、特開平4−24887
1号公報、特開平4−85379号公報に記載されてい
るものを用いることができる。前記したいずれの均一相
においても、加熱乾燥後に残存する有機溶剤を含んでい
てもよい。
【0057】本発明に用いることのできる無機の粘性材
料としては、例えば、亜鉛、珪素、硼素、セリウム、
鉛、アルミニウム、アンチモン等の酸化物の絶縁性無機
微粒子を、ポリブチラール樹脂溶液などの樹脂溶液に分
散させたものが挙げられる。
【0058】次に、本発明の有機又は無機の粘性材料を
塗布する方法として好ましく用いられる、有機又は無機
の粘性材料のノズルからの吐出速度を、有機又は無機の
粘性材料に印加する気体の圧力を変化させることにより
調整しつつ、非接触で塗布することができる装置につい
て図面を用いて詳述する。図1は、本発明において好ま
しく用いられる塗布装置の一例を示す概略図である。ま
た、図2は、この塗布装置における圧力弁制御チャート
である。
【0059】基材1はウェハであり、θ軸回転テーブル
2上に固定される。θ軸回転テーブル2はX軸移動装置
3とY軸移動装置4の上に配置し、θ軸回転テーブル
2、X軸移動装置3及びY軸移動装置4はコンピュータ
制御されている。塗布される位置のX−Y−θの座標は
予めプログラミングしておくことにより、任意に決める
ことができる。1つの基材上に粘性材料のパターンを複
数形成する場合には、それぞれのパターンの形状を座標
データとして予めプログラミングしておく。複数のパタ
ーンの寸法、形状、膜厚は全く任意に設定することがで
きる。また、いくつものパターン群の記録を例えばフロ
ッピー(登録商標)ディスク等の補助記憶装置を用い
て、事前に作成しておけば品種変え等が簡便に行える。
【0060】この移動装置(θ軸回転テーブル2、X軸
移動装置3及びY軸移動装置4)を精度が、例えば、1
ミクロンで、移動速度が、例えば20mm/秒である性
能のものとすることにより、高速高精度で吐出位置の移
動を行うことができる。上記基材1上に少なくとも1つ
のディスペンサーノズル5を配置し、粘性材料Aを充填
した少なくとも1つの円筒容器6とパイプを介して接続
し、このノズル5と円筒容器6をZ軸昇降機7に固定す
る。このZ軸昇降機7を精度が、例えば1ミクロンで、
移動速度が、例えば100mm/秒以上である性能のも
のとすることにより、高速高精度で吐出高さの制御を行
うことができる。用途によって粘性材料の吐出するノズ
ルか又は基材のいずれか一方又は両方を平行又は回転移
動させる塗布装置を用いることができる。
【0061】円筒容器6を加圧源、真空源及び大気開放
口にパイプを介して接続する3つの圧力制御弁、すなわ
ち、加圧源接続制御弁8、真空源接続制御弁9及び大気
開放制御弁10と接続し、これらの弁を操作して図2に
示すような気体Bの圧力制御を高速で行うことで、粘性
材料の吐出開始時及び終了時に圧力を調整する。このよ
うにして粘性材料Aに印加される気体の圧力を調整し、
粘性材料のノズルからの吐出速度を昇降動作とのタイミ
ングも合わせて調整することにより、液切れの良い塗布
を行うことができる。
【0062】加圧源接続制御弁8はパイプを介して加圧
源(コンプレッサー、ガスボンベ等)に接続され、真空
源接続制御弁9はパイプを介して減圧源(真空ポンプ
等)を接続され、大気開放制御弁10はパイプを介して
又は介せず大気に開放されるようになっている。また、
好ましくはそれぞれの円筒容器6に3つの圧力制御弁を
独立に設け、ノズルの開口部毎に吐出タイミングを変え
ることができ、様々なパターンの形成が可能になる。円
筒容器6に粘性材料Aを入れた後、好ましくは、減圧下
に粘性材料Aを脱泡する。
【0063】3つの圧力制御弁の制御は、例えば、次の
ように行われる。すなわち、最初は、3つの圧力制御弁
を閉じておき、次いで加圧源接続制御弁8を開いて粘性
材料Aに圧力を印加し、一定量速度で粘性材料Aを吐出
しながらθ軸回転テーブル2を移動させて塗膜を形成す
る。印加圧は、通常、瞬時に所定圧に達する。塗布の停
止、中止又は中断時には、加圧源接続制御弁8を閉じ、
真空源接続制御弁9を短時間(例えば1〜50ミリ秒
間)開いた後閉じると同時に大気開放制御弁10を開い
て、円筒容器6内の気圧が大気圧となった時点で大気開
放制御弁10を閉じる。この操作は、いわゆるサックバ
ックである。サックバックの時間は非常に短く、通常、
1〜50ミリ秒、例えば10ミリ秒程度の時間である。
真空源の真空度は、通常、130〜52000Pa(1
〜400Torr)であることが好ましい。
【0064】図3は、単一制御単一ノズルの一例を示
し、(a)は正面図、(b)は底面図を示す。このノズ
ル51aは平筆のようなスリット状のノズルで、1つの
入口51bと1つのスリット状の吐出口を有し、1本の
太線の描画ができる。スリット状のノズル51aの吐出
口の大きさは奥行き0.01〜1mm、幅0.1〜50
mmが好ましい。奥行き又は幅が小さすぎると、吐出時
の印加圧力が大きくなりすぎ、また、塗装速度が遅くな
る。奥行きが大きくなりすぎると、粘性材料のタレが生
じやすくなり、また、液切れが悪くなる。幅が大きすぎ
ると、全幅にわたって粘性材料の吐出速度が均一になり
にくくなる傾向がある。
【0065】図4は、単一制御多点ノズルの一例を示
し、(a)は正面図、(b)は底面図を示す。このノズ
ル52aは櫛型のノズルで、1つの入口52bを有し、
先端近くでノズル内部は複数の円形断面の孔に分岐して
複数の孔状ノズル52cを形成しており、複数のパター
ンを同時に描画できる。分岐した孔状ノズル52cの孔
の径は、目的に応じて適宜決定され、0.01〜1mm
が好ましい。孔の径が小さすぎると、吐出時の印加圧力
が大きくなりすぎ、また、塗装速度が遅くなる傾向があ
る。また、孔の径が大きくなりすぎると、粘性材料のタ
レが生じやすくなり、また、液切れが悪くなる傾向があ
る。孔の間隔は目的に応じて適宜決定される。櫛型のノ
ズルの先端の形状は、目的に応じて任意のものが用いら
れる。ラインパターンを塗布する場合は、分岐した孔状
ノズル52cの先端がそれぞれノズル52aの先端から
突出していることが好ましく、また、孔状ノズル52c
の外径は内径の3倍以下であることが好ましく、1.1
〜2倍であることがより好ましい。このタイプのノズル
は、複数のラインパターンを一度に塗布するのに適して
いる。なお、孔状ノズル52cの数に特に制限はない。
【0066】図5は、単一制御多点ノズルの他の一例を
示し(a)は正面図、(b)は底面図を示す。このノズ
ル53aは、1つの入口53cを有し、ノズル内部は先
端付近で分岐して3つの平筆のような孔を有するスリッ
ト状ノズル53dを形成している。このノズル53aを
用いることにより、一回の塗布動作で3本の太線の描画
ができる。塗膜が一つにならずに3つになるようにする
ためには、スリット状ノズル53dの孔の間隔を0.0
1mm以上にすることが好ましい。なお、スリット状ノ
ズル53dの数に特に制限はない。
【0067】図6は、多点制御多点ノズルの一例を示
し、(a)は正面図、(b)は底面図を示す。このノズ
ル54aは、例えば図5に示すの3点ノズルの各スリッ
ト状ノズルを個々に圧力制御できる型としたものであ
り、内部が完全に分割されて3つのスリット状ノズル5
4dを形成しており、各スリット状ノズル54dが各々
独立した入口54bを有する。このタイプのノズルを用
いることにより、丸型のウェハを効率よく塗布できる。
個々のスリット状ノズル54dの大きさは、図3の単一
制御単一ノズルのときと同様である。また、スリット状
ノズル54dの数に特に制限はない。
【0068】図7は、多点制御多点ノズルの他の一例を
示し、(a)は正面図、(b)は底面図、(c)は右側
面図を示す。このノズル55aは、例えば、図4の多点
ノズルを個々に圧力制御できる型にしたものであり、内
部が完全に分割されて複数の孔状ノズル55cを形成し
ており、各孔状ノズル55cが各々2つの入口55bを
有する。この型のノズルを用いると、個々の孔状ノズル
55cからの吐出量を個々に制御することができるの
で、複雑なパターンを描画できる。各孔状ノズル55c
の孔の断面は、四角形をしており、その大きさは一片の
長さがが0.01〜1mmであることが好ましく、0.
05〜0.5mmであることがより好ましい。孔が小さ
すぎると、吐出時の印加圧力が大きくなりすぎ、また、
塗装速度が遅くなる傾向がある。また、孔が大きくなり
すぎると、粘性材料のタレが生じやすくなり、また、液
切れが悪くなる傾向がある。孔の間隔は目的に応じて適
宜決定される。個々の孔の間隔を非常に小さくすると上
記の単一制御単一ノズルと同じ機能を有するようにな
り、また、充分大きくすると、一度の操作で、孔状ノズ
ル55cの数の線を一度に塗布できる。孔状ノズル55
cの数に特に制限はない。
【0069】図8は、多点制御多点ノズルの他の一例を
示し、(a)は正面図、(b)は底面図を示す。このノ
ズル56aは、例えば図6の3点ノズルの各スリット状
ノズルの幅を変えたもので、分割された1つの孔状ノズ
ル56cと2つのスリット状ノズル56dを有する。分
割されたノズル間のギャップや粘性材料の粘性を調整す
ることで、一回の塗布動作で、丸型のウェハに形成され
た複数のパターンを効率よく塗布することができる。
【0070】このように、様々なノズルを装着すること
により、様々のパターンの描画が可能になる。このディ
スペンサーノズル部を複数にすることで、さらに高速処
理も可能である。塗布された膜厚はノズルと基材間のギ
ャップと走行速度で決まるため、ディスペンサーノズル
部にギャップを測定する距離センサを備えることによ
り、凹凸のあるウェハへの適用も可能である。また、位
置決めのセンシング機能を付加すれば、位置決めがより
簡便にできる。また、ノズル先端部に加熱機能を付加す
れば、高粘度のワニス又はペースト状の粘性材料を高速
で塗布することができる。
【0071】ノズルとして、多点ノズルを用い、突起状
電極端子間を塗布する部分のノズルとノズルとの間隔
(ピッチ)(分岐又は分割された孔状ノズル間の間隔)
がすべて等しいものを用いて、粘性材料を基材表面にX
方向とY方向塗布することにより、格子状の突起状電極
端子間を生産性よく塗布できる。この方法は、エリアア
レイ配置された直径が0.1〜0.5mmの突起状電極
端子の間を塗布する方法として好ましく用いられる。特
に、エリアアレイ型パッケージ(例えば、BGA、CS
P、FCP、ウェハレベルCSPなど)に好適である。
【0072】図9は、前記の方法により得られる配線保
護膜の一例を示す概略図であり、(a)は平面図であ
り、(b)はA−A′断面図である。図9において、1
1は配線保護膜が形成された基材、12は突起状電極端
子、13は配線保護膜である。基材11上に複数の突起
状電極端子12が格子状に形成されており、基材11の
表面には、突起状電極端子12の間、及び、最外周の突
起状電極端子12から基材11の端部まで、配線保護膜
13が形成されており、突起状電極端子12の先端のみ
が露出している。
【0073】図10は、前記の方法により得られる配線
保護膜の他の一例を示す概略図であり、(a)は部分平
面図であり、(b)は(a)のB−B′断面図である。
図10において、14は配線保護膜が形成された基材、
15はスクライブライン、16は突起状電極端子、17
は配線保護膜、18はダム材兼配線保護膜、19はチッ
プである。図10の塗布工程としては、例えば、基材1
4(シリコンウェハ)に形成されたスクライブライン1
5と各チップ19の最外周に配列された突起状電極端子
16との間に、有機又は無機の粘性材料を塗布して、チ
ップ19の周りにまずダム材兼保護膜18を形成し、次
いで有機又は無機の粘性材料をチップ19内の突起状電
極端子16間にポッティング塗布することによって、配
線保護膜17が形成される。
【0074】上記の装置は一例に過ぎず、本発明を制約
するものではない。また、本発明により有機又は無機の
粘性材料を塗布して、突起状電極端子間に配線保護膜を
形成させた基材は、保護膜、絶縁膜、バッファコート
膜、ソルダーレジストを必要とするエリアアレイ型パッ
ケージ(例えば、BGA、CSP、FCP、ウェハレベ
ルCSP等)などの電子部品に幅広く利用でき、工業的
に極めて有用である。
【0075】本発明の電子部品は、本発明の方法により
配線保護膜を形成した基材を用いたものであって、特に
制限はなく、例えば、上記のエリアアレイ型パッケージ
等の半導体パッケージ、3次元実装パッケージ等を挙げ
ることができる。
【0076】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 実施例1 (1)ポリイミド樹脂(ポリイミド−A)溶液の合成 攪拌機、温度計、窒素ガス導入管及び油水分離器付き冷
却管を備えた1,000mlの四つ口フラスコに、2,
2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プ
ロパン65.69g(0.16モル)、ビス(3,4−
ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物143.22
g(0.40モル)、イソフタル酸ジヒドラジド38.
84g(0.20モル)、1,3−ビス(3−アミノプ
ロピル)テトラメチルジシロキサン9.93g(0.0
4モル)及びγ−ブチロラクトン478gを乾燥した窒
素ガスを通しながら仕込んだ。攪拌下、50〜60℃で
1時間反応を進めた後、195℃に昇温し、同温度で反
応を進め、数平均分子量が28,000(ポリスチレン
換算値)になった時点で冷却して反応を止めた。途中、
留出する水を反応系外にすみやかに除去した。得られた
溶液をγ−ブチロラクトンで希釈して樹脂分濃度30重
量%のポリイミド樹脂(ポリイミド−A)溶液を得た。
ポリイミド−Aの1%重量減少開始温度は395℃であ
った。
【0077】(2)ポリイミド樹脂(ポリイミド−B)
の合成 攪拌機、温度計、窒素ガス導入管及び油水分離器付き冷
却管を備えた1,000mlの四つ口フラスコに、2,
2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プ
ロパン102.64g(0.25モル)、ビス(3,4
−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物77.55
g(0.25モル)及びγ−ブチロラクトン335gを
乾燥した窒素ガスを通しながら仕込んだ。攪拌下、50
〜60℃で1時間反応を進めた後、195℃に昇温し、
同温度で反応を進め、数平均分子量が20,000(ポ
リスチレン換算値)になった時点で冷却して反応を止め
た。途中、留出する水を反応系外にすみやかに除去し
た。得られた溶液をγ−ブチロラクトンで希釈して樹脂
分濃度30重量%のフィラ用のポリイミド樹脂(ポリイ
ミド−B)溶液を得た。ポリイミド−Bの1%重量減少
開始温度は415℃であり、溶解性パラメーターは2
5.3であった
【0078】(3)ポリイミド樹脂ペーストの製造 攪拌機、温度計、窒素ガス導入管及び冷却管を備えた
1,000mlの四つ口フラスコに、合成直後の上記フ
ィラ用のポリイミド樹脂(ポリイミド−B)溶液(樹脂
分濃度30重量%)200gと上記ポリイミド樹脂(ポ
リイミド−A)溶液300g(樹脂分濃度30重量%)
を加えて混合し、180℃で1時間攪拌を続け均一透明
な溶液とした。約1時間で23℃に冷却したものをその
まま23℃で1ヶ月放置したところ溶液中にポリイミド
樹脂(ポリイミド−B)の微粒子が析出、分散した。こ
のものをγ−ブチロラクトンで希釈して粘度330Pa
・s、チクソトロピー係数4.9のポリイミド樹脂ペー
ストを得た。このペーストは、室温ではポリイミド樹脂
(ポリイミド−B)の微粒子が分散した不均一、不透明
な外観を示すが、100℃以上に加熱するとほぼ均一透
明な膜を形成した。
【0079】上記ポリイミド樹脂ペーストを、図1で示
すような精密塗布装置により、ノズルとして図4で示す
ような単一制御多点ノズルを用いて、8インチシリコン
ウェハ上に形成された直径0.35mmのはんだバンプ
間を塗布した。はんだバンプは、各チップにピッチ0.
7mmで格子状に49個配置されたものである。単一制
御多点ノズルは、内径0.20mm、外径0.3mmの
孔状ノズル10個がピッチ0.7mmで連続して形成さ
れているものである。塗布条件は、塗布速度30mm/
s、ノズルとウェハ間の距離70μm、気体(空気)の
印加圧力0.25MPa(ゲージ圧)で行った。塗布
は、バンプ間の中心線に各孔状ノズルの中心を合せてま
ずX方向を塗布した後、すぐにX方向と直角方向のY方
向を塗布した。ノズルから吐出されたペーストは柱状で
あり、その直径(D1)と孔状ノズルの内径(D2)の
比、(D1)/(D2)は約1.4であった。
【0080】ペーストが塗布されたパターンを光学顕微
鏡で観察した結果、糸引き及びだれは観察されなかっ
た。また、ペーストが塗布されたウェハを100℃で3
0分間、150℃で30分間、200℃で15分間、更
に窒素雰囲気下230℃で60分間加熱処理して、格子
状のはんだバンプ間にポリイミド樹脂膜が形成されたシ
リコンウェハを得た。ポリイミド樹脂膜の厚さは25±
2μmであり、図9に示すようなものであった。ポリイ
ミド樹脂の膜中にボイドは観察されなかった。
【0081】実施例2 実施例1に記載のポリイミド樹脂ペーストを、図1で示
すような精密塗布装置により、ノズルとして図11に示
す単一制御一点孔ノズル(1つの入口57bを有すると
1本の孔状ノズル57aのみからなるノズル)を用い
て、8インチシリコンウェハ上に無電解めっきで形成さ
れた銅ポスト(寸法:底辺直径0.1mm、高さ0.0
7mm)とスクライブラインの間を塗布してダムを形成
した。銅ポストは、各チップ(チップ寸法:8.8mm
×13.6mm)にピッチ0.5mmで一列に周辺配置
されたものであり、銅ポストとスクライブラインの間隔
は0.4mmである。単一制御一点孔ノズルは、内径
0.20mm、外径0.30mmの孔状ノズルを用い
た。塗布条件は、塗布速度30mm/s、ノズルとウェ
ハ間の距離200μm、気体(空気)の印加圧力0.4
9MPa(ゲージ圧)、サックバック0.02ミリ秒で
行った。塗布は、銅ポストとスクライブラインの間隔の
中心線にノズルの中心を合せてチップの周辺を四角形に
塗布した。ノズルから吐出されたペーストは柱状であ
り、その直径(D1)と孔状ノズルの内径(D2)の
比、(D1)/(D2)は約1.4であった。
【0082】ペーストが塗布されたパターンを光学顕微
鏡で観察した結果、糸引き及びだれは観察されず、スク
ライブラインには塗布されていなかった。また、ペース
トが塗布されたウェハを窒素雰囲気下、35℃で30分
間、100℃で5分間、150℃で5分間、200℃で
15分間、更に230℃で60分間加熱処理して、チッ
プ周辺の銅ポストとスクライブラインの間にポリイミド
樹脂のダムが形成されたシリコンウェハを得た。ダムの
ライン寸法は、底辺幅0.25mm、厚さ70±3μm
であり、図10に示すようなものであった。ダムのポリ
イミド樹脂中にボイドは観察されなかった。
【0083】次いで、得られたダム形成ウェハに、実施
例1に記載のポリイミド樹脂(ポリイミド−A)溶液を
γ−ブチロラクトンで希釈して粘度20Pa・sに調整
した溶液をポッティング塗布した。ポッティングには、
ノズル内径1mm、ノズル外径1.2mmの単一制御一
点孔ノズルを用い、ノズルとウェハ間の距離1.5m
m、気体(空気)の印加圧力0.3MPa(ゲージ圧)
の条件でポッティングした。塗布は各チップのダム内の
みに行い、ダム内が満たされるまで塗布した。これを1
00℃で5分間乾燥した後、同様なポッティング塗布と
乾燥操作を2回繰り返し行った。これを窒素雰囲気下、
100℃で5分間、150℃で5分間、200℃で15
分間、更に230℃で60分間加熱処理して、銅ポスト
間にポリイミド樹脂膜が形成されたシリコンウェハを得
た。ポリイミド樹脂膜の厚さは60±4μmであった。
銅ポストの先端の平坦部にポリイミド樹脂は塗布されて
いなかった。ポリイミド樹脂の膜中にボイドは観察され
なかった。
【0084】比較例1 実施例1に記載の精密塗布装置による塗布に代えてスク
リーン印刷機による塗布を行った以外は実施例1と同様
にして行った。印刷用の版はメッシュ版(紗の線径20
μm、乳剤厚60μm)を用い、メッシュ版は、8イン
チシリコンウェハ上に形成された直径0.35mmのは
んだバンプ以外のエリアを塗布できるように直径0.5
5mmの乳剤膜をはんだバンプエリアに残したパターン
としたものを用いた。スキージは硬度80度のシリコン
ゴムスキージを用い、アライメント装置付きスクリーン
印刷機を用いて印刷した(印刷条件:クリアランス1.
5mm、印刷速度:35mm/s)。ペーストを印刷塗
布したシリコンウェハを実施例1に記載したと同様な条
件で加熱乾燥して、格子状のはんだバンプ間にポリイミ
ド樹脂膜が形成されたシリコンウェハを得た。ポリイミ
ド樹脂膜の厚さは18±5μmであり、図9に示すよう
なものであった。ペーストが塗布されたパターンを光学
顕微鏡で観察した結果、糸引きはなかったが、はんだバ
ンプの内側に一部にじみが観察された。ポリイミド樹脂
の膜中に若干のボイドが観察された。また、はんだバン
プの一部にひび割れが観察された。
【0085】
【発明の効果】本発明の配線保護膜の形成方法は、基材
の表面に形成された突起状電極端子間に、有機又は無機
の粘性材料を塗布する際に、有機又は無機の粘性材料の
塗布効率が高く、連続塗布性に優れ、簡略なプロセスか
つ非接触の塗布でブリードや気泡の少ない形状の安定し
た厚膜が得られる低コストな配線保護膜を形成すること
ができる。本発明の電子部品は、信頼性が高く、生産歩
留まりのよい低コストな電子部品であり、本発明におけ
る有機又は無機の粘性材料を塗布して、突起状電極端子
間に配線保護膜を形成させた基材は、保護膜、絶縁膜、
バッファコート膜、ソルダーレジストを必要とするエリ
アアレイ型パッケージ(例えば、BGA、CSP、FC
P、ウェハレベルCSP等)などの電子部品として幅広
く利用でき、工業的に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いる塗布装置の一例を示す概略図で
ある。
【図2】図1の塗布装置における圧力弁制御チャートで
ある。
【図3】単一制御単一ノズルの一例を示す概略図であ
り、(a)は正面図、(b)は底面図である。
【図4】単一制御多点ノズルの一例を示す概略図であ
り、(a)は正面図、(b)は底面図である。
【図5】単一制御多点ノズルの他の一例を示す概略図で
あり、(a)は正面図、(b)は底面図である。
【図6】多点制御多点ノズルの一例を示す概略図であ
り、(a)は正面図、(b)は底面図である。
【図7】多点制御多点ノズルの他の一例を示す概略図で
あり、(a)は正面図、(b)は底面図、(c)は側面
図である。
【図8】多点制御多点ノズルの他の一例を示す概略図で
あり、(a)は正面図、(b)は底面図である。
【図9】配線保護膜の一例を示す概略図であり、(a)
は平面図であり、(b)は(a)のA−A′断面図であ
る。
【図10】配線保護膜の一例を示す概略図であり、
(c)は部分平面図であり、(d)は(a)のB−B′
断面図である。
【図11】単一制御単一孔ノズルを示す概略正面図であ
る。
【符号の説明】
1 基材 2 θ軸回転テーブル 3 X軸移動装置 4 Y軸移動装置 5 ディスペンサーノズル A 粘性材料 B 気体 6 円筒容器 7 Z軸昇降機 8 加圧源接続制御弁 9 真空源接続制御弁 10 大気開放制御弁 51a ノズル 51b 入口 52a ノズル 52b 入口 52c 孔状ノズル 53a ノズル 53b 入口 53d スリット状ノズル 54a ノズル 54b 入口 54d スリット状ノズル 55a ノズル 55b 入口 55c 孔状ノズル 56a ノズル 56b 入口 56c 孔状ノズル 56d スリット状ノズル 57a 孔状ノズル 57b 入口 11 基材 12 突起状電極端子 13 配線保護膜 14 基材 15 スクライブライン 16 突起状電極端子 17 配線保護膜 18 ダム材兼配線保護膜 19 チップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 純子 茨城県日立市東町四丁目13番1号 日立化 成工業株式会社総合研究所内 Fターム(参考) 5F033 HH07 HH08 HH11 HH13 HH14 PP26 RR01 RR02 RR03 RR04 RR06 RR21 RR22 SS22 VV07 5F045 AB31 AB39 EB19 EF02 EF08 HA16 5F058 AC01 AC02 AC10 AF04 AG01 BD04 BD05 BF46 BH01 BJ03

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基材上に形成された突起状電極端子の間
    に、有機又は無機の粘性材料をノズルから吐出して塗布
    し、配線保護膜を形成する方法において、有機又は無機
    の粘性材料のノズルからの吐出を気体の圧力を印加する
    ことにより行ない、有機又は無機の粘性材料のノズルか
    らの吐出速度を有機又は無機の粘性材料に印加する気体
    の圧力を変化させることにより調整しつつ、非接触で突
    起状電極端子間に有機又は無機の粘性材料を吐出して、
    突起状電極端子先端の配線接続エリア以外の基板の突起
    状電極端子間部分に塗布することを特徴とする配線保護
    膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 有機又は無機の粘性材料をウェハのスク
    ライブライン以外の突起状電極端子間に塗布する請求項
    1記載の配線保護膜の形成方法。
  3. 【請求項3】 有機又は無機の粘性材料を、ウェハのス
    クライブラインと各チップの最外周に配置された突起状
    電極端子との間に塗布してチップ周りにダムを形成し、
    次いで有機又は無機の粘性材料をチップ内の突起状電極
    端子間に塗布する請求項1記載の配線保護膜の形成方
    法。
  4. 【請求項4】 基材がウェハ、銅基材、アルミ基材、セ
    ラミック基材、ガラス板又は配線板である請求項1記載
    の配線保護膜の形成方法。
  5. 【請求項5】 ノズルが孔状ノズルであり、この孔状ノ
    ズルから吐出された柱状の有機又は無機の粘性材料の直
    径(D1)と孔状ノズルの内径(D2)の比[(D1)
    /(D2)]が、4以下である請求項1、2、3又は4
    記載の配線保護膜の形成方法。
  6. 【請求項6】 有機又は無機の粘性材料の粘度が、1〜
    1000Pa・sである請求項1、2、3、4又は5記
    載の配線保護膜の形成方法。
  7. 【請求項7】 有機又は無機の粘性材料が、チクソトロ
    ピック性を示すものである請求項1、2、3、4、5又
    は6記載の配線保護膜の形成方法。
  8. 【請求項8】 有機の粘性材料が、アミド結合、イミド
    結合、エステル結合又はエーテル結合を有する耐熱性樹
    脂を含有するものである請求項1、2、3、4、5、6
    又は7記載の配線保護膜の形成方法。
  9. 【請求項9】有機の粘性材料が、(I)耐熱性樹脂A、
    (II)耐熱性樹脂B及び(III)溶剤を含み、粘性
    材料の加熱乾燥前には(II)耐熱性樹脂Bは、(I)
    耐熱性樹脂A及び(III)溶剤からなる均一相に対し
    て不均一相として存在し、加熱乾燥後には(I)耐熱性
    樹脂A、(II)耐熱性樹脂B及び(III)溶剤が均
    一相として存在する耐熱性樹脂のペーストである請求項
    8記載の配線保護膜の形成方法。
  10. 【請求項10】 請求項1〜9のいずれかに記載の配線
    保護膜の形成方法により、突起状電極端子先端の配線接
    続エリア以外の突起状電極端子間部分に配線保護膜を形
    成した基材を用いてなる電子部品。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005322902A (ja) * 2004-05-04 2005-11-17 Semikron Elektronik Gmbh & Co Kg パワー半導体モジュール用の基板を内部電気絶縁するための方法

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