JP2012188555A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体封止用樹脂組成物は、基材上に熱剥離性粘着層を形成する工程と、前記熱剥離性粘着層の主面上に、複数の半導体素子106を配置する工程と、当該半導体封止用樹脂組成物を用いて、熱剥離性粘着層の主面上の複数の半導体素子106を封止する封止材層108を形成することにより、封止材層108および半導体素子106で構成された構造体を得る工程と、熱剥離性粘着層を剥離することにより、基材から構造体を分離する工程と、を含む、半導体装置の製造方法に用いる半導体封止用樹脂組成物であって、1分子内に3個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(A)と、1分子内に3個以上のフェノール性水酸基を有する硬化剤(B)と、無機充填剤(C)と、を含む。
【選択図】図1
Description
[1]
基材上に熱剥離性粘着層を形成する工程と、
前記熱剥離性粘着層の主面上に、複数の半導体素子を配置する工程と、
半導体封止用樹脂組成物を用いて、前記熱剥離性粘着層の前記主面上の複数の前記半導体素子を封止する封止材層を形成することにより、前記封止材層および前記半導体素子で構成された構造体を得る工程と、
前記熱剥離性粘着層を剥離することにより、前記基材から前記構造体を分離する工程と、を含む、半導体装置の製造方法に用いる前記半導体封止用樹脂組成物であって、
1分子内に3個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(A)と、
1分子内に3個以上のフェノール性水酸基を有する硬化剤(B)と、
無機充填剤(C)と、を含む、半導体封止用樹脂組成物。
[2]
前記無機充填剤(C)の含有量が、80質量%以上、93質量%以下である、[1]に記載の半導体封止用樹脂組成物。
[3]
誘電分析装置を用いて、測定温度125℃、測定周波数100Hzの条件で測定した際の、前記半導体封止用樹脂組成物の飽和イオン粘度に到達する時刻が、測定開始から100秒以上、900秒以下にある、[1]または[2]に記載の半導体封止用樹脂組成物。
[4]
誘電分析装置を用いて、測定温度125℃、測定周波数100Hzの条件で測定した際の、前記半導体封止用樹脂組成物の最低イオン粘度が、6以上8以下であり、かつ、測定開始からの経過時間が600秒後のイオン粘度が、9以上11以下である、[1]から[3]のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
[5]
高化式粘度測定装置を用いて、測定温度125℃、荷重40kgで測定した際の、前記半導体封止用樹脂組成物の高化式粘度が、20Pa・s以上200Pa・s以下である、[1]から[4]のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
[6]
125℃、10分の条件で硬化させた後の前記封止材層のショアD硬度が70以上である、[1]から[5]のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
[7]
260℃における、前記封止材層の曲げ強度が、10MPa以上、100MPa以下である、[1]から[6]のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
[8]
260℃における、前記封止材層の曲げ弾性率が、5×102MPa以上、3×103MPa以下である、[1]から[7]のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
[9]
前記封止材層のガラス転移温度(Tg)が、100℃以上、250℃以下である、[1]から[8]のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
[10]
25℃以上、ガラス転移温度(Tg)以下の領域における、前記封止材層のxy平面方向の線膨張係数(α1)が、3ppm/℃以上、15ppm/℃以下である、[1]から[9]のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
[11]
動的粘弾性測定器を用い、三点曲げモード、周波数10Hz、測定温度260℃で測定した際の、前記封止材層の貯蔵弾性率(E')が、5×102MPa以上、5×103MPa以下である、[1]から[10]のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
[12]
前記熱剥離性粘着層を剥離する前記工程の後における、前記半導体素子が露出している前記封止材層の一面の接触角が、ホルムアミドを用いた測定時において、70度以下である、[1]から[11]のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
[13]
[1]から[12]のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物の硬化物により封止された半導体素子を備える、半導体装置。
本実施の形態における半導体装置の製造方法は、以下の工程を含む。
(チップマウント工程):基材(キャリア102)上に、熱剥離性粘着層(マウントフィルム104)を形成する工程、及び熱剥離性粘着層(マウントフィルム104)の主面10上に、複数の半導体素子106を配置する工程。
(封止材層108形成工程):半導体封止用樹脂組成物を用いて、マウントフィルム104の主面10上の複数の半導体素子106を封止する封止材層108を形成する工程。この封止材層108を形成することにより、半導体素子106及び封止材層108から構成される構造体(再配線用疑似ウエハ200)を形成する。
(再配線用疑似ウエハ200形成工程):マウントフィルム104を剥離することにより、キャリア102から再配線用疑似ウエハ200を分離する工程。これにより、封止材層108の下面30および半導体素子106の下面20が露出する。
また、本実施の形態における半導体装置の製造方法は、以下の工程を含む。
(再配線工程):熱剥離性粘着層(マウントフィルム104)を剥離する工程の後、封止材層108の下面上および半導体素子の下面上に、再配線用絶縁樹脂層110を形成する工程、及び再配線用絶縁樹脂層110上に、再配線回路116を形成する工程。
まず、図2(a)に示すように、板状のキャリア102上に、熱剥離性粘着層(マウントフィルム104)を配置する。例えば、キャリア102の表面上に、フィルム状のマウントフィルム104を載置することができる。
キャリア102の形状および材料としては、特に限定されないが、例えば、上面視において円形形状または多角形形状の金属板またはシリコン基板を用いることができる。
また、マウントフィルム104は、好ましくは主剤と発泡剤とを含む。この主剤としては、特に制限はなく、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、スチレン・共役ジエンブロック共重合体であり、好ましくはアクリル系粘着剤である。また、発泡剤としては、特に制限はなく、例えば、無機系、有機系等の各種発泡剤である。マウントフィルム104の熱剥離性は、例えば粘着剤を発泡性のものとすることによって得られており、この粘着剤が発泡する温度まで加熱すると、粘着剤の接着力が実質的になくなるため、マウントフィルム104を被着体から容易に剥離することができる。
続いて、図3(a)に示すように、マウントフィルム104の主面10上に載置された複数の半導体素子106を、封止材層108で封止する。すなわち、半導体素子106の側壁上および上面上に封止材層108を形成するとともに、半導体素子106の離間部を埋め込むように封止材層108を形成する。このため、半導体素子106の下面20(接続面)と封止材層108の下面30(マウントフィルム104剥離面)とは同一面を構成している。本実施の形態において、同一面とは、連続した面であり、かつ凹凸の高低差が好ましくは1mm以下、より好ましくは100μm以下のものを指す。このような封止材層108は、本発明に係る半導体封止用樹脂組成物を硬化することにより形成している。例えば、封止材層108は、顆粒の半導体封止用樹脂組成物を用い、圧縮成形を行うことによって形成することができる。
ここで、本発明に係る半導体封止用樹脂組成物の各成分等について説明する。
本発明に係る半導体封止用樹脂組成物は、少なくともエポキシ樹脂(A)と、硬化剤(B)と、無機充填剤(C)と、を含む。
まず、エポキシ樹脂(A)について説明する。このエポキシ樹脂(A)としては、1分子内に3個以上のエポキシ基を有するものであれば、特に分子量や構造は限定されるものではない。例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、アミノフェノール型グリシジルアミンのような芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ヒドロキシナフタレン又はジヒドロキシナフタレン等のナフトール類と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド化合物と、を酸触媒下において反応させて得られるノボラック型ナフトール樹脂をエポキシ化して得られる樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂、フェニレンおよび/またはビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレンおよび/またはビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、脂環式エポキシ等の脂肪族エポキシ樹脂が挙げられる。具体的には、メトキシナフタレン・クレゾール・ホルムアルデヒド共縮合型エポキシ樹脂(例えば、DIC株式会社製、EXA−7320)、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂、サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂(例えば、JER株式会社製、E−1032H60)、1,1−ビス(2,7−ジグリシジルオキシ−1−ナフチル)メタン等のナフトール型エポキシ樹脂(例えば、DIC株式会社製、HP−4700)、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(例えば、日本化薬株式会社製、NC−3000)が挙げられる。これらは単独でも2種以上混合して使用しても良い。
エポキシ樹脂(A)全体に占める、化合物(A−1)の含有量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)の面積法により求められる含有量で、50面積%以下が好ましく、より好ましくは40面積%以下である。1〜2核体の合計量を上記上限値以下とすることにより、本発明の半導体封止用樹脂組成物の耐熱性の低下を抑制することができる。
また、エポキシ樹脂(A)と化合物(A−1)は、それぞれを個別に本発明の半導体封止用樹脂組成物の配合時に混合しても、あらかじめエポキシ樹脂(A)と化合物(A−1)を溶融混合、粉体での混合、溶媒による混合等を施して配合してもよい。
本発明におけるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定は次のように行なわれる。GPC装置は、ポンプ、インジェクター、ガードカラム、カラム及び検出器から構成され、溶媒にはテトラヒドロフラン(THF)を用いる。ポンプの流速は0.5ml/分にて測定を行なう。これよりも高い流速では目的の分子量の検出精度が低くなるため好ましくない。また、上記の流速で精度よく測定を行なうためには流量精度のよいポンプを使用することが必要であり、流量精度は0.10%以下が好ましい。ガードカラムには市販のガードカラム(例えば、東ソー(株)製TSK GUARDCOLUMN HHR−L:径6.0mm、管長40mm)、カラムには市販のポリスチレンジェルカラム(東ソー(株)製TSK−GEL GMHHR−L:径7.8mm、管長30mm)を複数本直列接続させる。検出器には示差屈折率計(RI検出器。例えば、WATERS社製示差屈折率(RI)検出器W2414)を用いる。測定に先立ち、ガードカラム、カラム及び検出器内部は40℃に安定させておく。試料には、濃度3〜4mg/mlに調整したエポキシ樹脂(A)のTHF溶液を用意し、これを約50〜150μlインジェクターより注入して測定を行なう。試料の解析にあたっては、単分散ポリスチレン(以下PS)標準試料により作成した検量線を用いる。検量線はPSの分子量の対数値とPSのピーク検出時間(保持時間)をプロットし、3次式に回帰したものを用いる。検量線作成用の標準PS試料としては、昭和電工(株)製ShodexスタンダードSL−105シリーズの品番S−1.0(ピーク分子量1060)、S−1.3(ピーク分子量1310)、S−2.0(ピーク分子量1990)、S−3.0(ピーク分子量2970)、S−4.5(ピーク分子量4490)、S−5.0(ピーク分子量5030)、S−6.9(ピーク分子量6930)、S−11(ピーク分子量10700)、S−20(ピーク分子量19900)を使用する。
次に、硬化剤(B)について説明する。硬化剤(B)は、特に限定されないが、1分子内に3個以上のフェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂等のノボラック型樹脂;トリフェノールメタン型フェノール樹脂等の多官能型フェノール樹脂;テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂;フェニレン骨格及び/又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂が挙げられる。これらは、1種類を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。具体的には、2−ヒドロキシベンズアルデヒドとホルムアルデヒドとフェノールの反応生成物(例えば、エア・ウォーター株式会社製、HE910−20)、トリフェニルメタン型硬化剤(例えば、明和化成株式会社製、MEH−7500シリーズ)、1−ナフトール・1,4−ベンゼンジメタノール(又は1,4−ビス(メトキシメチル)ベンゼン)の重縮合物(例えば、新日鐵化学株式会社製、SN−485)、ビフェニレン骨格フェノールアラルキル型硬化剤、ビフェニルアラルキル型硬化剤(例えば、明和化成株式会社製、MEH−7851シリーズ/又は、日本化薬株式会社製、GPH−65)、フェノールノボラック型硬化剤(例えば、住友ベークライト株式会社製、PRシリーズ:PR−HF−3)が挙げられる。このようなフェノール樹脂系硬化剤により、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、保存安定性等のバランスが良好となる。特に、硬化性の点から、たとえばフェノール樹脂系硬化剤の水酸基当量は、90g/eq以上、250g/eq以下とすることができる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物に用いられる無機充填剤(C)としては、半導体封止用樹脂組成物の技術分野で一般的に用いられる無機充填剤を使用することができる。例えば、溶融シリカ、球状シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。無機充填剤の粒径は、金型キャビティへの充填性の観点から、0.01μm以上、150μm以下であることが望ましい。
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、硬化促進剤(D)を含んでもよい。硬化促進剤(D)は、エポキシ樹脂のエポキシ基とフェノール樹脂系硬化剤(B)の水酸基との反応を促進するものであればよく、一般に使用される硬化促進剤(D)を用いることができる。
次に、本発明の顆粒状の半導体封止用樹脂組成物を得る方法について説明する。
本発明に係る顆粒状の半導体封止用樹脂組成物を得る方法としては、本発明の粒度分布や顆粒密度を満足すれば特に限定されるものではないが、例えば、複数の小孔を有する円筒状外周部と円盤状の底面から構成される回転子の内側に、溶融混練された樹脂組成物を供給し、その半導体封止用樹脂組成物を、回転子を回転させて得られる遠心力によって小孔を通過させて得る方法(以下、「遠心製粉法」とも言う。);各原料成分をミキサーで予備混合後、ロール、ニーダー又は押出機等の混練機により加熱混練後、冷却、粉砕工程を経て粉砕物としたものを、篩を用いて粗粒と微紛の除去を行って得る方法(以下、「粉砕篩分法」とも言う。);各原料成分をミキサーで予備混合後、スクリュー先端部に小径を複数配置したダイを設置した押出機を用いて、加熱混練を行うとともに、ダイに配置された小孔からストランド状に押し出されてくる溶融樹脂をダイ面に略平行に摺動回転するカッターで切断して得る方法(以下、「ホットカット法」とも言う。)等が挙げられる。いずれの方法でも混練条件、遠心条件、篩分条件、切断条件等を選ぶことにより本発明の粒度分布や顆粒密度を得ることができる。特に好ましい製法としては、遠心製粉法であり、これにより得られる顆粒状の半導体封止用樹脂組成物は、本発明の粒度分布や顆粒密度を安定して発現させることができるため、搬送路上での搬送性や固着防止に対して好ましい。また、遠心製粉法では、粒子表面をある程度滑らかにすることができるため、粒子同士が引っかかったり、搬送路面との摩擦抵抗が大きくなったりすることもなく、搬送路への供給口でのブリッジ(詰まり)の防止、搬送路上での滞留の防止に対しても好ましい。また、遠心製粉法では、溶融した状態から遠心力を用いて形成させるため、粒子内に空隙がある程度含まれた状態となり、顆粒密度をある程度低くできるため、圧縮成形における搬送性に関して有利である。
続いて、図3(b)に示すように、封止材層108の下面30および半導体素子106の下面20から、マウントフィルム104を剥離する。例えば、加熱処理によりマウントフィルム104を熱分解することにより、かかるマウントフィルム104を分離することができる。また、加熱処理の他に、電子線や紫外線などの照射処理を実施してもよい。このようにして、キャリア102、マウントフィルム104、半導体素子106及び封止材層108から構成される構造体から、マウントフィルム104及びキャリア102を分離できる。これにより、図3(b)に示す再配線用疑似ウエハ200が得られる。再配線用疑似ウエハ200は、半導体素子106及び封止材層108を有する。封止材層108の下面30と同一面上において、複数の半導体素子106の下面20(接続面)が露出している。一方、複数の半導体素子106の上面を連続して覆うように、封止材層108が形成されている。言い換えると、断面視において、再配線用疑似ウエハ200の一面(再配線形成面)側には、封止材層108及び半導体素子106が形成され、一方、他面(封止面)側には封止材層108のみが形成される。再配線用疑似ウエハ200は、例えば、板状である。再配線用疑似ウエハ200は、平面視において、円形状でもよく、矩形形状でもよい。
ピール強度の測定条件としては、測定温度180℃、引き剥がし速度50mm/minである。ピール強度を上記範囲にすることにより、マウントフィルム104のノリ残りを低減させることができる。このため、液状の再配線材料が封止材層108面上に形成されにくくなることを抑制することができる。ピール強度の低減は、例えば、半導体封止用樹脂組成物の材料や硬化温度を適切に選択することにより実現できる。
上記実験事実に基づき、次の仮説を立てた。
(i)再配線材料の濡れ性の傾向を示す、接触角を測定する測定標準物質が存在すること。
(ii)(i)の測定標準物質により、かかる再配線材料の濡れ性を定性的に評価できること。
(iii)(i)の測定標準物質により測定された接触角を適切に制御することにより、再配線材料の濡れ性を改善できること。
こうした仮説に基づき、本発明者らは、再配線材料の濡れ性の傾向を示す測定標準物質を見出し、その測定標準物質による接触角を適切な値に制御することを検討した。
ここで、本実施の形態において、接触角としては、例えば、測定開始から所定の測定時間後における平均値、最小値または最大値のいずれでもよいが、平均値がより好ましい。所定時間としては、特に限定されないが、例えば、10秒間とする。具体的にはマウントフィルム104を剥離した後、25℃において液滴を静置し、10秒後の値を計測することを3回繰り返し、その平均値を取る方法が挙げられる。
本実施の形態においては、測定温度:25℃、測定装置:Dropmaster500(協和科学(株)製)により測定する。
マウントフィルム104を剥離する前、及び/又は、マウントフィルム104を剥離した後に、再配線用疑似ウエハ200中の封止材層108に対してポストキュアを実施してもよい。ポストキュアとしては、例えば、150℃以上200℃以下、より好ましくは160℃以上190℃以下の温度範囲で、10分から8時間行う。ポストキュアの実施をマウントフィルム104の剥離後に行うことにより、マウントフィルム104のノリ残りを抑制することができる。
続いて、マウントフィルム104を剥離する工程後、図4(a)に示すように、封止材層108の下面30上および半導体素子106の下面20上に再配線用絶縁樹脂層110を形成する。言い換えると、再配線用疑似ウエハ200の一面(半導体素子106の接続面を有する面)上に、再配線用絶縁樹脂層110を形成する。
この後、ダイシング等の方法により、ウエハレベルパッケージ210を、例えば半導体素子106毎に個片化する。これにより、本実施の形態の半導体装置100を得ることができる。なお、複数の半導体チップ108単位で分割することにより、一つの半導体装置100に複数の機能を有する半導体素子106を配置することができる。このようにして得られた半導体装置100は、基板(インターポーザ132)に実装してもよい。実装をするには、例えば、半導体装置100の半田ボール120とインターポーザの上に形成された配線回路とバンプを介して電気的に接続する。積層パッケージが得られる。
<半導体封止用樹脂組成物の配合(質量部)>
エポキシ樹脂1:下記式(1)で表されるトリフェニルメタン骨格を有するエポキシ樹脂を主成分とするエポキシ樹脂(JER(株)製、商品名YL6677、エポキシ当量163)
6.95質量部
4.30質量部
溶融球状シリカ2:(平均粒径0.5μm、比表面積5.9m2/g) 15質量部
硬化促進剤1:トリフェニルホスフィン(ケイ・アイ化成(株)製、商品名PP−360)
0.1質量部
着色剤:カーボンブラック(比表面積29m2/g、DBP吸収量71cm3/100g)
0.3質量部
カップリング剤:N−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学(株)製、商品名KBM−573)
0.2質量部
離型剤:モンタン酸エステル系ワックス(クラリアントジャパン(株)製、商品名リコルブWE−4)
0.15質量部
上記配合の樹脂組成物の原材料をスーパーミキサーにより5分間粉砕混合したのち、この混合原料を準備した。
図6に示す円筒状外周部302の素材として孔径2.5mmの小孔を有している鉄製の打ち抜き金網を使用した。直径20cmの回転子301の外周上に円筒状に加工した高さ25mm、厚さ1.5mmの打ち抜き金網を取り付け、円筒状外周部302を形成した。回転子301を3000RPMで回転させ、円筒状外周部302を励磁コイルで115℃に加熱した。回転子301の回転数と、円筒状外周部302の温度が定常状態になった後、脱気装置により脱気しつつ二軸押出機309により上記マスターバッチを溶融混練して得られた溶融物を、回転子301の上方より2重管式円筒体305を通して2kg/hrの割合で回転子301の内側に供給して、回転子301を回転させて得られる遠心力によって円筒状外周部302の複数の小孔を通過させることで、顆粒状の半導体封止用樹脂組成物を得た。
マウントフィルム(日東電工(株)製:リバアルファ(登録商標))上に、25個の半導体素子(アルテクス社製、製品番号AS8R、縦10mm×横10mm、厚み0.725mm)を、互いに平行、かつ0.5cm離間して配置した。これらの正方形の半導体素子は、平面視において、縦に5つ、横に5つ配置されている。続いて、上記顆粒状の半導体封止用樹脂組成物を用いて圧縮成形を行い、マウントフィルム上の半導体素子を封止した。圧縮成形の条件としては、成形温度125℃、硬化時間7分であった。この後、ポストキュアを150℃、1時間で行った後、マウントフィルムを剥離し、更にポストキュアを175℃、4時間で行った。このようにして、正方形の再配線用疑似ウエハ(縦10cm×横10cm、厚み0.15cm)を得た。
表1及び表2の配合に従い、実施例1と同様にして顆粒状の樹脂組成物を製造したのち、実施例1と同様にして半導体装置を製造した。
実施例1以外で用いた原材料を以下に示す。
エポキシ樹脂2:下記式(3)で表されるビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、商品名NC3000P、軟化点58℃、エポキシ当量273)
フェノール樹脂系硬化剤2:下記式(4)で表されるビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂(明和化成(株)製、商品名MEH−7851SS、軟化点107℃、水酸基当量204)
硬化促進剤3:テトラフェニルホスホニウム・ビス(ナフタレン−2,3−ジオキシ)フェニルシリケート(住友ベークライト(株)製)
硬化促進剤4:テトラフェニルホスホニウム・4,4'−スルフォニルジフェノラート(住友ベークライト(株)製)
硬化促進剤5:テトラフェニルホスホニウム・2,3'−ジヒドロキシナフタレート(住友ベークライト(株)製)
硬化促進剤6:2−(トリフェニルホスホニウム)フェノラート(エア・ウオーター(株)製、商品名PB−7)
硬化促進剤7:2−メチルイミダゾール(四国化成工業(株)製、キュアゾール2MZ−P)
各評価については、下記の条件に従って行った。
実施例および参考例の半導体装置の製造工程において、マウントフィルムを剥離した後、かつポストキュア前の構造体について、接触式表面粗さ計(株式会社東京精密社製Surfcom−480A)を用いて、反り量の測定を実施した。結果を表1に示す。
以下、条件を列記する。
測定長さ:90mm
測定位置:平面視において、正方形の構造体は、2つの直交する中心線を有している。これらの縦方向の中心線(1カ所目)および横方向の中心線(2カ所目)のそれぞれに沿って測定した。
測定面:半導体素子が露出している面
なお、反り量の値(μm)は、2か所の平均値(縦方向の反り量と横方向の反り量の合計値を測定箇所数2で割ったもの)を示す。また、反り量の測定は、マウントフィルム剥離後、常温になった構造体に対して行った。
誘電分析装置本体としてNETZSCH社製のDEA231/1 cure analyzerを使用し、プレスとしてNETZSCH社製のMP235 Mini−Pressを使用して、ASTM E2039に準拠して、測定温度125℃、測定周波数100Hzの条件にて、実施例および参考例で得られた顆粒状の樹脂組成物を粉末状にした試料約3gをプレス内の電極部上面に導入した後、プレスして測定した。得られた粘度プロファイルから、最低イオン粘度、600秒経過後のイオン粘度、及び飽和イオン粘度に達した時間を求めた。最低イオン粘度、600秒経過後のイオン粘度の単位は無し、飽和イオン粘度に達した時間の単位は秒(sec.)。測定結果を表3に示す。
実施例および参考例で得られた顆粒状の樹脂組成物について、高化式フローテスター((株)島津製作所・製CFT−500)を用いて、125℃、圧力40kgf/cm2、キャピラリー径0.5mmの条件で高化式粘度を測定した。単位はPa・s。測定結果を表3に示す。
実施例および参考例で得られた顆粒状の樹脂組成物を用いてトランスファー成形を行い、長さ800mm、幅10mm、厚さ4mmの試験片を成形した。トランスファー成形の条件は、成形温度125℃、硬化時間10分とした。成形時、型開き10秒後、ショアD硬度計を用いて試験片のショアD硬度を測定した。測定結果を表3に示す。
実施例および参考例で得られた顆粒状の樹脂組成物を用いてトランスファー成形を行い、JIS曲げ試験片を得た。トランスファー成形の条件は、成形温度125℃、硬化時間7分とした。得られた試験片の260℃における曲げ強度および曲げ弾性率を、JIS K 6911に準じて測定した。単位はppm/℃。測定結果を表3に示す。
実施例および参考例で得られた顆粒状の樹脂組成物を用いてトランスファー成形を行い、長さ15mm、幅4mm、厚さ3mmの試験片を得た。トランスファー成形の条件は、成形温度125℃、硬化時間7分とした。得られた試験片を、熱膨張計(セイコーインスツルメント社製TMA−120)を用い、室温(25℃)から5℃/分の昇温速度で昇温して、試験片の伸び率が急激に変化する温度をガラス転移温度として求めた。単位は℃である。また、室温(25℃)からTg−30℃の間での平均の線膨張係数を求め、α1とした。単位はMPa。測定結果を表3に示す。
実施例および参考例で得られた顆粒状の樹脂組成物を用いてトランスファー成形を行い、幅4mm、長さ20mm、厚み0.1mmの試験片を得た。トランスファー成形の条件は、成形温度125℃、硬化時間7分とした。得られた試験片を、三点曲げモード、周波数10Hz、測定温度260℃の条件で、DMA(Dynamic mechanical analysis/動的粘弾性測定器)を用いて測定した際の、260℃における貯蔵弾性率(E')を求めた。単位はMPa。測定結果を表3に示す。
実施例および参考例の半導体装置の製造工程において、マウントフィルムを剥離する際に、測定温度180℃、引き剥がし速度50mm/minの条件で、封止材層とマウントフィルムとを引き剥がし、ピール強度を求めた。単位はN/m。測定結果を表3に示す。
実施例および参考例の半導体装置の製造工程において、マウントを剥離した後の封止材層下面とホルムアミドとの接触角を、Dropmaster500(協和科学(株)製)を用いて、25℃において液滴を静置し、10秒後の値を計測することを3回繰り返し、その平均値を取った。単位は°(度)。結果を表3に示す。
実施例および参考例の半導体装置の製造工程において、マウントフィルムを剥離した後の封止材層下面と再配線材料(住友ベークライト(株)製、CRC−8902)との接触角を、Dropmaster500(協和科学(株)製)を用いて、25℃において液滴を静置し、10秒後の値を計測することを3回繰り返し、その平均値を取った。単位は°(度)。結果を表3に示す。
実施例1〜6については、ホルムアミドの接触角が、参考例1〜4より低減しているため、ノリ残りが抑制されていることが分かった。このため、実施例1〜6については、再配線材料の接触角も、参考例より低減しており、問題なく塗布できることが分かった。
20 下面
30 下面
40 上面
50 一面
60 他面
100 半導体装置
102 キャリア
104 マウントフィルム
106 半導体素子
108 封止材層
110 再配線用絶縁樹脂層
112 開口部
114 ビア
116 再配線回路
118 ソルダーレジスト層
120 半田ボール
122 パッド
200 再配線用疑似ウエハ
210 ウエハレベルパッケージ
301 回転子
302 円筒状外周部
303 磁性材料
304 励磁コイル
305 2重管式円筒体
306 交流電源発生装置
307 冷却ジャケット
308 外槽
309 二軸押出機
310 モーター
Claims (13)
- 基材上に熱剥離性粘着層を形成する工程と、
前記熱剥離性粘着層の主面上に、複数の半導体素子を配置する工程と、
半導体封止用樹脂組成物を用いて、前記熱剥離性粘着層の前記主面上の複数の前記半導体素子を封止する封止材層を形成することにより、前記封止材層および前記半導体素子で構成された構造体を得る工程と、
前記熱剥離性粘着層を剥離することにより、前記基材から前記構造体を分離する工程と、を含む、半導体装置の製造方法に用いる前記半導体封止用樹脂組成物であって、
1分子内に3個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(A)と、
1分子内に3個以上のフェノール性水酸基を有する硬化剤(B)と、
無機充填剤(C)と、を含む、半導体封止用樹脂組成物。 - 前記無機充填剤(C)の含有量が、80質量%以上、93質量%以下である、請求項1に記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 誘電分析装置を用いて、測定温度125℃、測定周波数100Hzの条件で測定した際の、前記半導体封止用樹脂組成物の飽和イオン粘度に到達する時刻が、測定開始から100秒以上、900秒以下にある、請求項1または2に記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 誘電分析装置を用いて、測定温度125℃、測定周波数100Hzの条件で測定した際の、前記半導体封止用樹脂組成物の最低イオン粘度が、6以上8以下であり、かつ、測定開始からの経過時間が600秒後のイオン粘度が、9以上11以下である、請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 高化式粘度測定装置を用いて、測定温度125℃、荷重40kgで測定した際の、前記半導体封止用樹脂組成物の高化式粘度が、20Pa・s以上200Pa・s以下である、請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 125℃、10分の条件で硬化させた後の前記封止材層のショアD硬度が70以上である、請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 260℃における、前記封止材層の曲げ強度が、10MPa以上、100MPa以下である、請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 260℃における、前記封止材層の曲げ弾性率が、5×102MPa以上、3×103MPa以下である、請求項1から7のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 前記封止材層のガラス転移温度(Tg)が、100℃以上、250℃以下である、請求項1から8のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 25℃以上、ガラス転移温度(Tg)以下の領域における、前記封止材層のxy平面方向の線膨張係数(α1)が、3ppm/℃以上、15ppm/℃以下である、請求項1から9のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 動的粘弾性測定器を用い、三点曲げモード、周波数10Hz、測定温度260℃で測定した際の、前記封止材層の貯蔵弾性率(E')が、5×102MPa以上、5×103MPa以下である、請求項1から10のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 前記熱剥離性粘着層を剥離する前記工程の後における、前記半導体素子が露出している前記封止材層の一面の接触角が、ホルムアミドを用いた測定時において、70度以下である、請求項1から11のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 請求項1から12のいずれか1項に記載の半導体封止用樹脂組成物の硬化物により封止された半導体素子を備える、半導体装置。
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