JP2008285655A - 封止用フィルム及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)架橋性官能基を含む重量平均分子量が10万以上かつTgが−50〜50℃である高分子量成分及びエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性成分を含む樹脂、(B)平均粒子径が1〜30μmのフィラー及び(C)着色剤とを含有する樹脂層を備える封止用フィルムであって、そのBステージ状態のフィルムの熱硬化粘弾性測定における50℃〜100℃の粘度が10000〜100000Pa.sである封止用フィルム。
【選択図】図1
Description
1.(A)架橋性官能基を含む重量平均分子量が10万以上かつTgが−50〜50℃である高分子量成分と、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性成分とを含む樹脂、(B)平均粒子径が1〜30μmのフィラー、及び(C)着色剤を含有する樹脂層を備える封止用フィルムであって、そのBステージ状態の樹脂層の熱硬化粘弾性測定における50℃〜100℃の粘度が10000〜100000Pa.sであることを特徴とする封止用フィルム。
2.樹脂層において、(A)架橋性官能基を含む重量平均分子量が10万以上かつTgが−50〜50℃である高分子量成分5〜85重量%と、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性成分15〜95重量%とを含む樹脂10重量部に対し、(B)平均粒子径が1〜30μmのフィラーを1〜300重量部及び(C)着色剤を0.01〜10重量部含有する、項1記載の封止用フィルム。
3.前記樹脂層と基材層からなる項1または2記載の封止用フィルムであって、基材層の厚さが5〜300μmであり、樹脂層の厚さが10〜800μmである封止用フィルム。
4.前記樹脂層、基材層及び保護層からなる項1または2記載の封止用フィルムであって、基材層の厚さが5〜300μmであり、樹脂層の厚さが5〜500μmであり、保護層の厚さが5〜300μmであり、基材層/樹脂層/保護層の順で積層されていることを特徴とする封止用フィルム。
5.(B)平均粒子径が1〜30μmのフィラーが、無機フィラーである項1〜4のいずれか1項記載の封止用フィルム。
6.(C)着色剤が白色以外のものである項1〜5のいずれか1項記載の封止用フィルム。
7.硬化後の35℃での動的粘弾性測定装置における貯蔵弾性率が100〜20000MPaである項1〜6のいずれか1項記載の封止用フィルム。
8.項1〜7のいずれか1項記載の封止用フィルムを用いた半導体装置。
(A)架橋性官能基を含む重量平均分子量が10万以上かつTgが−50〜50℃である高分子量成分と、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性成分とを含む樹脂
(B)平均粒子径が1〜30μmのフィラー
(C)着色剤
<高分子量成分>
本発明の樹脂成分は、架橋性官能基を含む重量平均分子量が10万以上かつTgが−50〜50℃である高分子量成分を含む。このような高分子量成分は、架橋性官能基を有するモノマーを構成単位として含有することが好ましい。
エポキシ基含有(メタ)アクリル共重合体は、特に制限はなく、例えば、(メタ)アクリルエステル共重合体、アクリルゴムなどが挙げられるが、アクリルゴムがより好ましい。アクリルゴムは、アクリル酸エステルを主成分とし、主として、ブチルアクリレートとアクリロニトリルなどの共重合体や、エチルアクリレートとアクリロニトリルなどの共重合体などからなるゴムであってもよい。このようなエポキシ基含有(メタ)アクリル共重合体としては、例えば、ナガセケムテックス株式会社製HTR−860P−3DRなどが挙げられる。
また、上記エポキシ基含有(メタ)アクリル共重合体として、グリシジル(メタ)アクリレート等の架橋性官能基を有するエポキシ基含有モノマーを重合させた共重合体を用いることもでき、このエポキシ基含有モノマーにさらに、エチル(メタ)アクリレートやブチル(メタ)アクリレート等のモノマーを共重合させた共重合体を用いることもできる。
本発明の樹脂成分は、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性成分を含む。このような熱硬化性成分としては、硬化して接着作用を有するものであれば特に制限は無く、例えば、ビスフェノールA型エポキシなどの二官能エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂などを使用することができる。また、多官能エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環含有エポキシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂など、一般に知られているものを使用することができる。
熱硬化性成分の使用量は、(A)成分の総量100重量部に対して好ましくは15〜95重量部であり、より好ましくは20〜95重量部であり、さらに好ましくは20〜90重量部であり、特に好ましくは25〜90重量部である。架橋性官能基を含む重量平均分子量の使用量が15重量部未満だと、得られる樹脂層の耐熱性及び流動性が低下する傾向が有り、95重量部を超えると得られる樹脂層の可とう性が低下する傾向がある。
本発明の樹脂成分には、上記高分子量成分及び上記熱硬化性成分の他に、必要に応じて上記以外の樹脂成分を配合することもできる。上記以外の樹脂成分としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂/あるいはその前駆体、ポリイミド樹脂/あるいはその前駆体等の樹脂成分を用いることができる。
硬化促進剤としては、特に制限はないが、例えば、4級ホスホニウム塩系、4級アンモニウム塩系、イミダゾール系、DBU脂肪酸塩系、金属キレート系、金属塩系、トリフェニルフォスフィン系等を用いることができる。
本発明のフィラーとしては、特に制限が無いが、無機フィラーであることが好ましく、例えば、結晶性シリカ、非晶性シリカ、酸化アルミニウム、酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素等を使用することができる。
本発明の着色剤としては、特に制限が無く、例えば、カーボンブラック、黒鉛、チタンカーボン、二酸化マンガン、フタロシアニン系等の顔料あるいは染料を使用することができる。分散性、レーザーマーキング性を考慮すると、カーボンブラック等の白色以外の着色剤が好ましい。
着色剤の使用量は、(A)樹脂の全総量100重量部に対して好ましくは0.01〜10重量部であり、より好ましくは0.02〜8重量部であり、さらに好ましくは0.03〜6重量部であり、特に好ましくは0.05〜5重量部である。着色剤の使用量が0.01重量部未満だとフィルムへの着色が十分で無く、レーザーマーキング後の視認性が低下する傾向があり、着色剤の使用量が10重量部を超えると得られる封止用フィルムと半導体基板との密着性が低下する傾向がある。
本発明の樹脂層は、さらに、カップリング剤等の添加剤を含んでいてもよい。カップリング剤としては、シラン系、チタン系、アルミニウム系などが挙げられるが、シラン系カップリング剤が最も好ましい。
本発明の封止フィルムは、図1に示すように、基材層1の上に樹脂層2を備えていてもよく、また、図2に示すように、基材層1の上に樹脂層2を備え、さらに、樹脂層2の上に保護層を備えていてもよい。
樹脂層用ワニスに用いられる溶剤は、特に制限が無いが、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル系溶媒;ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、ジメチルスルホン、スルホラン等の含硫黄系溶媒;γ−ブチロラクトン、酢酸セロソルブ等のエステル系溶媒;シクロヘキサノン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;N−メチルピロリドン、ジメチルアセトアセド、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)−ピリミジノン等の含窒素系溶媒;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;等が挙げられ、これらは単独で又は2種類以上組み合わせて使用することができる。
上記加熱乾燥条件は、樹脂層の成分や溶剤の種類によって異なるが、一般的には60〜200℃の温度で3〜30分間加熱するものである。上記加熱乾燥条件は、本発明の封止フィルムの樹脂層の「粘度」の値に影響を与えるものであるため、粘度が小さすぎる場合は、加熱乾燥温度を上げる、加熱乾燥時間を長くする、又は加熱乾燥回数を増やす等の熱履歴を増やして適宜調製する。
また、ワニスの塗布方法は、特に制限が無いが、作業性等を考慮すると、マルチコーターを使用して塗工するのが好ましい。
<半導体装置>
本発明の半導体装置は、本発明の封止フィルムを用いてなることをその特徴とするものである。以下、その製造例と形態に関して図を用いて説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではない。
上記突起状電極を有する半導体基板4としては、特に制限はないが、例えば、シリコンウエハ等が挙げられる。また、このような方法で半導体素子を作製した後、封止フィルム側からYAGレーザー等を照射し、製品を識別するための識別情報を表示することもできる。
<封止フィルムの作製>
ビスフェノールF型エポキシ樹脂(東都化成株式会社製商品名:YD−8170C、エポキシ当量:160)33.6重量部、フェノール・p−キシリレングリコールジメチルエーテル共重合樹脂(三井化学株式会社製商品名:ミレックス XLC−LL、水酸基当量174)33.8重量部、エポキシ基含有アクリルゴム(ナガセケムテックス株式会社製商品名:HTR−860P−3DR、重量平均分子量:80万、Tg:−7℃)33.4重量部、1−シアノ−1−フェニルイミダゾール(四国化成工業株式会社製商品名:キュアゾール2PZ−CN)0.5重量部、シリカフィラー(株式会社龍森製商品名:TFC−12、平均粒径:約4μm)152.6重量部、樹脂系加工顔料(山陽色素株式会社製商品名:FP BLACK J308、カーボンブラック含有率:29.0重量%)2.5重量部からなる組成物にシクロヘキサノンを加えて攪拌混合し、真空脱気して不揮発分(以降NVと略記する)約60重量%のワニスを得た。なおNVの測定方法は下記の通りとした。
NV(重量%)=(加熱乾燥後のワニス量(g)/加熱乾燥前のワニス量(g))×100
乾燥条件:170℃−1時間
・フィルム粘度
得られたフィルムAの樹脂層のみを直径8mmの円盤状に打ち抜き、粘度・粘弾性測定装置(サーモハーケ社製、レオストレス RS 600型)を用いて、歪一定モード、周波数:1Hz、印加歪:1%、昇温速度:5℃/minで50℃及び100℃にてフィルム粘度を測定した。
得られたフィルムAの樹脂層のみを170℃で1時間硬化後、動的粘弾性スペクトロメーター(レオロジー社製、DVE−4型)により、引張り弾性率(35℃、10Hz)及びガラス転移温度(周波数10Hz、昇温速度2℃/min)を測定した。
示差熱天秤(セイコーインスツルメント株式会社製、SSC5200型)により下記条件で熱分解開始温度を測定した。
昇温速度:10℃/min,雰囲気:空気
得られたフィルムAを、配線及び銅ポストが形成された半導体基板((ピッチ寸法5.3mm×6.3mm、スクライブライン100μm、銅ポスト径:300μm、銅ポスト高さ:100μm)上にホットロールラミネータ(大成ラミネータ株式会社製商品名、VA−400III型)を使用して貼付けた。
○:埋め込み不足によるボイドの発生無し
△:埋め込み不足によるボイドの発生が実用上問題ない程度に僅かに有り
(ボイドの発生率:銅ポスト総数の10%未満)
×:埋め込み不足によるボイドの発生若干有り
(ボイドの発生率:銅ポスト総数の10〜50%)
××:埋め込み不足によるボイドの発生ほぼ全面に有り
(ボイドの発生率:銅ポスト総数の50%以上)
上記で得られた封止フィルムAを、300μm厚のシリコンウエハ鏡面にホットロールラミネータ(大成ラミネータ株式会社製、商品名VA−400III型)を使用して貼付け(ラミネート条件:80℃、0.2MPa、0.5m/min)、封止フィルム付きシリコンウエハを得た後、基材層をはく離して170℃で1時間硬化した樹脂層付きシリコンウエハの樹脂層側に、出力5.0J/パルスのYAGレーザーによってレーザーマーキングを行い、その視認性を確認した(サンプル数:各100個)。
上記で得られた封止フィルムAを、配線及び銅ポストが形成された半導体基板(ピッチ寸法:5.3mm×6.3mm、スクライブライン:100μm、銅ポスト径:300μm、銅ポスト高さ:100μm)上にホットロールラミネータ(大成ラミネータ株式会社製、商品名VA−400III型)を使用して貼付け(ラミネート条件:80℃、0.2MPa、0.5m/min)、基材層をはく離した後、170℃で1時間加熱して樹脂層を硬化させる工程、樹脂層を研削して銅ポストを表面に露出させる工程、銅ポスト上に外部端子を形成する工程、ダイシングする工程、得られた半導体素子をピックアップして有機基板に実装する工程を行い、半導体装置を作製した。
シリカフィラー(株式会社龍森製商品名:TFC−12、平均粒径:約4μm)を、シリカフィラー(株式会社龍森製商品名:TFC−24、平均粒径:約8μm)に変更した以外は、実施例1と同様にフィルムを作製しフィルムBとした。
得られたフィルムBの特性を実施例1と全く同様の条件で評価した。結果をまとめて表1に示す。
1−シアノ−1−フェニルイミダゾール(四国化成工業株式会社製商品名:キュアゾール2PZ−CN)を0.5重量部から0.3重量部に変更し、シリカフィラー(株式会社龍森製商品名:TFC−12、平均粒径:約4μm)をシリカフィラー(株式会社龍森製商品名:TFC−24、平均粒径:約8μm)に変更した以外は実施例1と同様にフィルムを作製し、フィルムCとした。
得られたフィルムCの特性を実施例1と全く同様な条件で評価した。結果をまとめて表1に示す。
シリカフィラー(株式会社龍森製商品名:TFC−12、平均粒径:約4μm)152.6重量部を、シリカフィラー(株式会社龍森製商品名:TFC−24、平均粒径:約8μm)105.2重量部に変更した以外は、実施例1と同様にフィルムを作製し、フィルムDとした。
得られたフィルムDの特性を実施例1と全く同様の条件で評価した。結果をまとめて表1に示す。
シリカフィラー(株式会社龍森製商品名:TFC−12、平均粒径:約4μm)152.6重量部を、シリカフィラー(株式会社龍森製商品名:TFC−24、平均粒径:約8μm)209.8重量部に変更した以外は、実施例1と同様にフィルムを作製し、フィルムEとした。
得られたフィルムEの特性を実施例1と全く同様の条件で評価した。結果をまとめて表1に示す。
シリカフィラー(株式会社龍森製商品名:TFC−12、平均粒径:約4μm)152.6重量部を、シリカフィラー(電気化学工業株式会社製商品名:FB−35、平均粒径:約10μm)152.6重量部に変更した以外は、実施例1と同様にフィルムを作製し、フィルムFとした。
得られたフィルムFの特性を実施例1と全く同様の条件で評価した。結果をまとめて表1に示す。
シリカフィラー(株式会社龍森製商品名:TFC−12、平均粒径:約4μm)152.6重量部を、シリカフィラー(アドマファイン株式会社商品名:SO−C2、平均粒径:約1.3〜2.0μm)152.6重量部に変更した以外は、実施例1と同様にフィルムを作製し、フィルムGとした。
得られたフィルムGの特性を実施例1と全く同様の条件で評価した。結果をまとめて表1に示す。
シリカフィラー(株式会社龍森製商品名:TFC−12、平均粒径:約4μm)152.6重量部を、シリカフィラー(アドマファイン株式会社商品名:SO−C5、平均粒径:約0.4〜0.6μm)152.6重量部に変更した以外は、実施例1と同様にフィルムを作製し、フィルムHとした。
得られたフィルムHの特性を実施例1と全く同様の条件で評価した。結果をまとめて表2に示す。
実施例1において、乾燥条件を90℃、5分及び140℃、5分から、90℃、15分及び140℃、15分にした以外は実施例1と全く同様の操作を行い、Bステージ状態のフィルムIを得た。
得られたフィルムIの特性を実施例1と全く同様な条件で評価した。結果をまとめて表2に示す。
ビスフェノールF型エポキシ樹脂(東都化成株式会社製商品名:YD−8170C、エポキシ当量:160)47.04重量部、フェノール・p−キシリレングリコールジメチルエーテル共重合樹脂(三井化学株式会社製商品名:ミレックス XLC−LL、水酸基当量174)47.32重量部、エポキシ基含有アクリルゴム(ナガセケムテックス株式会社製商品名:HTR−860P−3DR、重量平均分子量:80万、Tg:−7℃)4.72重量部、1−シアノ−1−フェニルイミダゾール(四国化成工業株式会社製商品名:キュアゾール2PZ−CN)0.5重量部、シリカフィラー(株式会社龍森製商品名:TFC−24、平均粒径:約8μm)152.6重量部、樹脂系加工顔料(山陽色素株式会社製商品名:FP BLACK J308、カーボンブラック含有率:29.0重量%)2.5重量部からなる組成物にシクロヘキサノンを加えて攪拌混合し、真空脱気して不揮発分(以降NVと略記する)約60重量%のワニスを得た。
得られたフィルムJの特性を実施例1と全く同様の条件で評価した。結果をまとめて表2に示す。
シリカフィラーを加えなかったこと以外は、比較例3と同様にフィルムを作製し、フィルムKとした。
得られたフィルムKの特性を実施例1と全く同様の条件で評価した。結果をまとめて表2に示す。
シリカフィラー及び樹脂系加工顔料を加えなかったこと以外は、比較例3と同様にフィルムを作製し、フィルムLとした。
得られたフィルムLの特性を実施例1と全く同様の条件で評価した。結果をまとめて表2に示す。
本発明の封止用フィルムは、保護機能と充てん性を有し、半導体チップの保護及び充てんに用いられ、充てん時の流動性を制御することによってより充てん性に優れるため、種々の半導体装置、電子部品等に適用できるものである。
2;樹脂層
3;保護層
4;突起状電極を有する半導体基板
5;突起状電極
6;はんだボール
7;突起状電極を有する半導体素子
Claims (8)
- (A)架橋性官能基を含む重量平均分子量が10万以上かつTgが−50〜50℃である高分子量成分と、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性成分とを含む樹脂、
(B)平均粒子径が1〜30μmのフィラー、及び
(C)着色剤を含有し、
Bステージ状態の熱硬化粘弾性測定における50℃〜100℃の粘度が10000〜100000Pa.sである樹脂層を備える封止用フィルム。 - 前記樹脂層において、
(A)架橋性官能基を含む重量平均分子量が10万以上かつTgが−50〜50℃である高分子量成分5〜85重量%と、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性成分15〜95重量%とを含む樹脂10重量部に対し、
(B)平均粒子径が1〜30μmのフィラーを1〜300重量部、及び
(C)着色剤を0.01〜10重量部含有する請求項1記載の封止用フィルム。 - さらに基材層を備え、前記基材層の厚さが5〜300μmであり、前記樹脂層の厚さが10〜800μmである請求項1又は2に記載の封止用フィルム。
- さらに基材層及び保護層を備え、前記基材層の厚さが5〜300μmであり、前記樹脂層の厚さが5〜500μmであり、前記保護層の厚さが5〜300μmであり、基材層/樹脂層/保護層の順で積層される請求項1又は2に記載の封止用フィルム。
- 前記フィラーが無機フィラーである請求項1〜4のいずれかに記載の封止用フィルム。
- 前記着色剤が白色以外のものである請求項1〜5のいずれかに記載の封止用フィルム。
- 前記樹脂層の硬化後の35℃での動的粘弾性測定装置における貯蔵弾性率が100〜20000MPaである請求項1〜6のいずれかに記載の封止用フィルム。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の封止用フィルムを用いた半導体装置。
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JP2014179593A (ja) * | 2013-02-15 | 2014-09-25 | Nitto Denko Corp | 半導体素子用封止シート、半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
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JP5401819B2 (ja) | 2014-01-29 |
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