JP2014229769A - 電子部品装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 封止用シートの電子部品への追従性を高めることが可能な電子部品装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】 複数の電子部品が被実装体に実装された積層体を準備する工程Ａと、外周の長さが５００ｍｍ以上である熱硬化性の封止用シートを準備する工程Ｂと、加熱板上に積層体を電子部品が実装された面を上にして配置するとともに、積層体の電子部品が実装された面上に封止用シートを配置する工程Ｃと、工程Ｃの後、熱プレスして、電子部品を封止シートに埋め込んで封止する工程Ｄとを具備する半導体装置の製造方法。
【選択図】 図４
【解決手段】 複数の電子部品が被実装体に実装された積層体を準備する工程Ａと、外周の長さが５００ｍｍ以上である熱硬化性の封止用シートを準備する工程Ｂと、加熱板上に積層体を電子部品が実装された面を上にして配置するとともに、積層体の電子部品が実装された面上に封止用シートを配置する工程Ｃと、工程Ｃの後、熱プレスして、電子部品を封止シートに埋め込んで封止する工程Ｄとを具備する半導体装置の製造方法。
【選択図】 図４
Description
本発明は、電子部品装置の製造方法に関する。
近年、実装基板上に実装された電子部品の封止に使用される封止用シートが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、実装基板上に実装された電子部品上に封止用シートを配置し、封止用シートを所定条件でプレスすることにより、電子部品を封止用シートに埋め込み、その後、封止用シートを硬化させることにより、電子部品が封止された電子部品装置が作製されることが記載されている。
電子部品を封止用シートに埋め込む場合、その後のプロセスでの不具合を軽減させる観点から、封止用シートの電子部品への追従性が高いことが望まれる。
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、封止用シートの電子部品への追従性を高めることが可能な電子部品装置の製造方法を提供することにある。
本願発明者等は、下記の構成を採用することにより、前記の課題を解決できることを見出して本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、電子部品装置の製造方法であって、
複数の電子部品が被実装体に実装された積層体を準備する工程Ａと、
外周の長さが５００ｍｍ以上である熱硬化性の封止用シートを準備する工程Ｂと、
加熱板上に前記積層体を前記電子部品が実装された面を上にして配置するとともに、前記積層体の前記電子部品が実装された面上に前記封止用シートを配置する工程Ｃと、
前記工程Ｃの後、熱プレスして、前記電子部品を前記封止用シートに埋め込む工程Ｄとを具備することを特徴とする。
複数の電子部品が被実装体に実装された積層体を準備する工程Ａと、
外周の長さが５００ｍｍ以上である熱硬化性の封止用シートを準備する工程Ｂと、
加熱板上に前記積層体を前記電子部品が実装された面を上にして配置するとともに、前記積層体の前記電子部品が実装された面上に前記封止用シートを配置する工程Ｃと、
前記工程Ｃの後、熱プレスして、前記電子部品を前記封止用シートに埋め込む工程Ｄとを具備することを特徴とする。
本発明に係る電子部品装置の製造方法によれば、加熱板上に前記積層体を前記電子部品が実装された面を上にして配置するとともに、前記積層体の前記電子部品が実装された面上に前記封止用シートを配置する（工程Ｃ）。その後、熱プレスして、前記電子部品を前記封止用シートに埋め込む（工程Ｄ）。従って、加熱板と封止用シートとの間に積層体を介在させた状態で電子部品を封止用シートに埋め込む工程が行なわれる。加熱板と封止用シートとの間に積層体が介在しているため、加熱板の熱は、封止用シートに伝わり難くなっている。その結果、封止用シートは熱硬化しにくい状態となり、低粘度の状態、すなわち、流動性の高い状態を維持することができる。そして、この状態で埋め込み工程が行なわれる。その結果、封止用シートの電子部品への追従性を高めることができる。
特に、複数の電子部品を外周の長さが５００ｍｍ以上という大面積の封止用シートにて封止する場合、封止用シートの電子部品への追従性は、より高いことが要望される。
本発明では、加熱板と封止用シートとの間に積層体が介在しているため、複数の電子部品を外周の長さが５００ｍｍ以上という大面積の封止用シートにて封止する場合にも、封止用シートの電子部品への充分な追従性を確保することが可能となる。
なお、封止用シートの外周の長さとは、封止用シートにおける外側の周りの長さ全体をいい、例えば、封止用シートが矩形の場合は、［（縦の長さ）×２＋（横の長さ）×２］のことをいい、封止用シートが円形の場合は、円周全体の長さ［２×π×（半径）］を言う。
特に、複数の電子部品を外周の長さが５００ｍｍ以上という大面積の封止用シートにて封止する場合、封止用シートの電子部品への追従性は、より高いことが要望される。
本発明では、加熱板と封止用シートとの間に積層体が介在しているため、複数の電子部品を外周の長さが５００ｍｍ以上という大面積の封止用シートにて封止する場合にも、封止用シートの電子部品への充分な追従性を確保することが可能となる。
なお、封止用シートの外周の長さとは、封止用シートにおける外側の周りの長さ全体をいい、例えば、封止用シートが矩形の場合は、［（縦の長さ）×２＋（横の長さ）×２］のことをいい、封止用シートが円形の場合は、円周全体の長さ［２×π×（半径）］を言う。
前記構成において、前記封止用シートは、混練物を塗工して形成されたものであることが好ましい。混練物を塗工して封止用シートを形成すると、厚みの調整が容易となる。また、封止用シート形成時に空気の噛み込みが抑制される。特に、外周の長さが５００ｍｍ以上という大面積の封止用シートとする場合には、空気の噛み込みの抑制が顕著となる。このように、前記構成によれば、厚み調整が容易であり且つ歩留りの高い封止用シートが得られる。その結果、当該封止用シートを使用して製造される電子部品装置の信頼性を向上させることができる。
前記構成において、前記封止用シートの０〜２００℃における最低溶融粘度が１０００００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。前記封止用シートの０〜２００℃における最低溶融粘度が１０００００Ｐａ・ｓ以下であると、電子部品の封止用シートへの埋め込み性を向上させることができる。
本発明によれば、封止用シートの電子部品への追従性を高めることが可能な電子部品装置の製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
本実施形態に係る電子部品装置の製造方法は、
複数の電子部品が被実装体に実装された積層体を準備する工程Ａと、
外周の長さが５００ｍｍ以上である熱硬化性の封止用シートを準備する工程Ｂと、
加熱板上に前記積層体を前記電子部品が実装された面を上にして配置するとともに、前記積層体の前記電子部品が実装された面上に前記封止用シートを配置する工程Ｃと、
前記工程Ｃの後、熱プレスして、前記電子部品を前記封止シートに埋め込んで封止する工程Ｄととを少なくとも具備する。
複数の電子部品が被実装体に実装された積層体を準備する工程Ａと、
外周の長さが５００ｍｍ以上である熱硬化性の封止用シートを準備する工程Ｂと、
加熱板上に前記積層体を前記電子部品が実装された面を上にして配置するとともに、前記積層体の前記電子部品が実装された面上に前記封止用シートを配置する工程Ｃと、
前記工程Ｃの後、熱プレスして、前記電子部品を前記封止シートに埋め込んで封止する工程Ｄととを少なくとも具備する。
前記電子部品としては、被実装体に実装され、電子部品としての機能を発揮するものであれば、特に限定されないが、例えば、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタ；圧力センサ、振動センサなどのＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）；ＬＳＩなどのＩＣ、トランジスタなどの半導体素子；コンデンサ；抵抗などの電子デバイスを挙げることできる。
前記被実装体としては、特に限定されないが、プリント配線基板、半導体ウエハ等を挙げることができる。
前記積層体の具体例としては、前記電子部品として半導体素子（例えば、半導体チップ）を用いるとともに前記被実装体として半導体ウエハを用い、ＣｏＷ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｗａｆｅｒ）接続を施したものを挙げることができる。
以下、前記電子部品として半導体チップ、前記被実装体として半導体ウエハを使用した場合について説明する。
図１〜図６は、本発明の一実施形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための断面模式図である。
［積層体を準備する工程］
図１に示すように、本実施形態に係る電子部品装置の製造方法では、まず、複数の半導体チップ２３が半導体ウエハ２２に実装された積層体２０を準備する（工程Ａ）。半導体チップ２３は、回路が形成された半導体ウエハを公知の方法でダイシングして個片化することにより形成できる。半導体チップ２３の半導体ウエハ２２への搭載には、フリップチップボンダーやダイボンダーなどの公知の装置を用いることができる。半導体チップ２３と半導体ウエハ２２とはバンプ（図示せず）などの突起電極を介して電気的に接続されている。また、半導体チップ２３と半導体ウエハ２２との間の距離は適宜設定でき、一般的には１５〜５０μｍ程度である。この間隙には、封止樹脂（アンダーフィル）を充填してもよい。
図１に示すように、本実施形態に係る電子部品装置の製造方法では、まず、複数の半導体チップ２３が半導体ウエハ２２に実装された積層体２０を準備する（工程Ａ）。半導体チップ２３は、回路が形成された半導体ウエハを公知の方法でダイシングして個片化することにより形成できる。半導体チップ２３の半導体ウエハ２２への搭載には、フリップチップボンダーやダイボンダーなどの公知の装置を用いることができる。半導体チップ２３と半導体ウエハ２２とはバンプ（図示せず）などの突起電極を介して電気的に接続されている。また、半導体チップ２３と半導体ウエハ２２との間の距離は適宜設定でき、一般的には１５〜５０μｍ程度である。この間隙には、封止樹脂（アンダーフィル）を充填してもよい。
［封止用シートを準備する工程］
また、本実施形態に係る電子部品装置の製造方法では、図２に示すように、外周の長さが５００ｍｍ以上である熱硬化性の封止用シート１０を準備する（工程Ｂ）。封止用シート１０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどの支持体上に積層された状態で準備してもよい。この場合、支持体には封止用シート１０の剥離を容易に行うために離型処理が施されていてもよい。
また、本実施形態に係る電子部品装置の製造方法では、図２に示すように、外周の長さが５００ｍｍ以上である熱硬化性の封止用シート１０を準備する（工程Ｂ）。封止用シート１０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどの支持体上に積層された状態で準備してもよい。この場合、支持体には封止用シート１０の剥離を容易に行うために離型処理が施されていてもよい。
（封止用シート）
封止用シート１０は、外周の長さが５００ｍｍ以上であり、８００ｍｍ以上であることが好ましい。また、封止用シート１０の外周の長さの上限は特に限定されないが、実用的な範囲を考慮して、例えば３０００ｍｍ以下とすることができる。複数の半導体チップ２３を外周の長さが５００ｍｍ以上という大面積の封止用シート１０にて封止する場合、封止用シート１０の半導体チップ２３への追従性は、より高いことが要望される。本実施形態では、後述するように、加熱板３２と封止用シート１０との間に積層体２０が介在しているため（図３参照）、複数の半導体チップ２３を外周の長さが５００ｍｍ以上という大面積の封止用シート１０にて封止する場合にも、封止用シート１０の半導体チップ２３への充分な追従性を確保することが可能となる。
封止用シート１０は、外周の長さが５００ｍｍ以上であり、８００ｍｍ以上であることが好ましい。また、封止用シート１０の外周の長さの上限は特に限定されないが、実用的な範囲を考慮して、例えば３０００ｍｍ以下とすることができる。複数の半導体チップ２３を外周の長さが５００ｍｍ以上という大面積の封止用シート１０にて封止する場合、封止用シート１０の半導体チップ２３への追従性は、より高いことが要望される。本実施形態では、後述するように、加熱板３２と封止用シート１０との間に積層体２０が介在しているため（図３参照）、複数の半導体チップ２３を外周の長さが５００ｍｍ以上という大面積の封止用シート１０にて封止する場合にも、封止用シート１０の半導体チップ２３への充分な追従性を確保することが可能となる。
封止用シート１０は、エポキシ樹脂、及び、硬化剤としてのフェノール樹脂を含むことが好ましい。これにより、良好な熱硬化性が得られる。
前記エポキシ樹脂としては、特に限定されるものではない。例えば、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、変性ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、変性ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂などの各種のエポキシ樹脂を用いることができる。これらエポキシ樹脂は単独で用いてもよいし２種以上併用してもよい。
エポキシ樹脂の硬化後の靭性及びエポキシ樹脂の反応性を確保する観点からは、エポキシ当量１５０〜２５０、軟化点もしくは融点が５０〜１３０℃の常温で固形のものが好ましく、なかでも、信頼性の観点から、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂がより好ましい。
前記フェノール樹脂は、エポキシ樹脂との間で硬化反応を生起するものであれば特に限定されるものではない。例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、クレゾールノボラック樹脂、レゾール樹脂などが用いられる。これらフェノール樹脂は単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
前記フェノール樹脂としては、エポキシ樹脂との反応性の観点から、水酸基当量が７０〜２５０、軟化点が５０〜１１０℃のものを用いることが好ましく、なかでも硬化反応性が高いという観点から、フェノールノボラック樹脂を好適に用いることができる。また、信頼性の観点から、フェノールアラルキル樹脂やビフェニルアラルキル樹脂のような低吸湿性のものも好適に用いることができる。
エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合は、硬化反応性という観点から、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量に対して、フェノール樹脂中の水酸基の合計が０．７〜１．５当量となるように配合することが好ましく、より好ましくは０．９〜１．２当量である。
封止用シート１０中のエポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計含有量は、２．５重量％以上が好ましく、３．０重量％以上がより好ましい。２．５重量％以上であると、電子部品、被実装体などに対する接着力が良好に得られる。封止用シート１０中のエポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計含有量は、２０重量％以下が好ましく、１０重量％以下がより好ましい。２０重量％以下であると、吸湿性を低減できる。
封止用シート１０は、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。これにより、未硬化時のハンドリング性や、硬化物の低応力性が得られる。
前記熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、６−ナイロンや６，６−ナイロンなどのポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ＰＥＴやＰＢＴなどの飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体などが挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。なかでも、低応力性、低吸水性という観点から、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体が好ましい。
封止用シート１０中の熱可塑性樹脂の含有量は、１．５重量％以上が好ましく、２．０重量％以上がより好ましい。１．５重量％以上であると、柔軟性、可撓性が得られる。封止用シート１０中の熱可塑性樹脂の含有量は、６重量％以下が好ましく、４重量％以下がより好ましい。４重量％以下であると、電子部品や被実装体との接着性が良好である。
封止用シート１０は、無機充填剤を含むことが好ましい。
前記無機充填剤は、特に限定されるものではなく、従来公知の各種充填剤を用いることができ、例えば、石英ガラス、タルク、シリカ（溶融シリカや結晶性シリカなど）、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ホウ素の粉末が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。なかでも、線膨張係数を良好に低減できるという理由から、シリカ、アルミナが好ましく、シリカがより好ましい。
シリカとしては、シリカ粉末が好ましく、溶融シリカ粉末がより好ましい。溶融シリカ粉末としては、球状溶融シリカ粉末、破砕溶融シリカ粉末が挙げられるが、流動性という観点から、球状溶融シリカ粉末が好ましい。なかでも、平均粒径が１０〜３０μｍの範囲のものが好ましく、１５〜２５μｍの範囲のものがより好ましい。
なお、平均粒径は、例えば、母集団から任意に抽出される試料を用い、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することにより導き出すことができる。
なお、平均粒径は、例えば、母集団から任意に抽出される試料を用い、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することにより導き出すことができる。
封止用シート１０中の前記無機充填剤の含有量は、封止用シート１０全体に対して、８５〜９５重量％であることが好ましく、より好ましくは、８８〜９５重量％である。前記無機充填剤の含有量が封止用シート１０全体に対して８５重量％以上であると、熱膨張率を低く抑えられることにより，熱衝撃よる機械的な破壊を抑制することができる。その結果、一方、前記無機充填剤の含有量が封止用シート１０全体に対して９５量％以下であると、柔軟性、流動性、接着性がより良好となる。
封止用シート１０は、硬化促進剤を含むことが好ましい。
硬化促進剤としては、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の硬化を進行させるものであれば特に限定されず、例えば、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートなどの有機リン系化合物；２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールなどのイミダゾール系化合物；などが挙げられる。なかでも、混練時の温度上昇によっても硬化反応が急激に進まず、封止用シート１０を良好に作製できるという理由から、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾールが好ましい。
硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計１００重量部に対して０．１〜５重量部が好ましい。
封止用シート１０は、難燃剤成分を含むことが好ましい。これにより、部品ショートや発熱などにより発火した際の、燃焼拡大を低減できる。難燃剤組成分としては、例えば水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化鉄、水酸化カルシウム、水酸化スズ、複合化金属水酸化物などの各種金属水酸化物；ホスファゼン系難燃剤などを用いることができる。
少量でも難燃効果を発揮するという観点から、ホスファゼン系難燃剤に含まれるリン元素の含有率は、１２重量％以上であることが好ましい。
封止用シート１０中の難燃剤成分の含有量は、全有機成分（無機フィラーを除く）中、１０重量％以上が好ましく、１５重量％以上がより好ましい。１０重量％以上であると、難燃性が良好に得られる。封止用シート１０中の熱可塑性樹脂の含有量は、３０重量％以下が好ましく、２５重量％以下がより好ましい。３０重量％以下であると、硬化物の物性低下（具体的には、ガラス転移温度や高温樹脂強度などの物性の低下）が少ない傾向がある。
封止用シート１０は、シランカップリング剤を含むことが好ましい。シランカップリング剤としては特に限定されず、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
封止用シート１０中のシランカップリング剤の含有量は、０．１〜３重量％が好ましい。０．１重量％以上であると、硬化物の強度が十分得られ吸水率を低くできる。３重量％以下であると、アウトガス量を低くできる。
封止用シート１０は、顔料を含むことが好ましい。顔料としては特に限定されず、カーボンブラックなどが挙げられる。
封止用シート１０中の顔料の含有量は、０．１〜２重量％が好ましい。０．１重量％以上であると、レーザーマーキング等によるマーキングをした際の良好なマーキング性が得られる。２重量％以下であると、硬化物強度が十分得られる。
なお、樹脂組成物には、上記の各成分以外に必要に応じて、他の添加剤を適宜配合できる。
封止用シート１０の０〜２００℃における最低溶融粘度は、１０００００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、５００００Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましい。封止用シート１０の０〜２００℃における最低溶融粘度が１０００００Ｐａ・ｓ以下であると、半導体チップ２３（電子部品）の封止用シート１０への埋め込み性を向上させることができる。
また、封止用シート１０の０〜２００℃における最低溶融粘度は、１０００Ｐａ・ｓ以上であることが好ましく、１００００Ｐａ・ｓ以上であることがより好ましく、２００００Ｐａ・ｓより大きいことがさらに好ましく、２５０００Ｐａ・ｓより大きいことが特にに好ましい。封止用シート１０の０〜２００℃における最低溶融粘度が１０００Ｐａ・ｓ以上であると、積層体２０の上に封止用シート１０を配置した際、封止用シート１０の外周部分（直下に電子部品がない部分）が垂れ下がることを抑制し、封止用シートと実装基板との間に空気が閉じ込められた状態でプレスされるのを抑制することができる。その結果、プレス後に得られる電子部品装置にボイドの発生が起りにくくなる。
封止用シート１０の０〜２００℃における最低溶融粘度は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、無機充填剤等の添加量によりコントロールすることができる。
また、封止用シート１０の０〜２００℃における最低溶融粘度は、１０００Ｐａ・ｓ以上であることが好ましく、１００００Ｐａ・ｓ以上であることがより好ましく、２００００Ｐａ・ｓより大きいことがさらに好ましく、２５０００Ｐａ・ｓより大きいことが特にに好ましい。封止用シート１０の０〜２００℃における最低溶融粘度が１０００Ｐａ・ｓ以上であると、積層体２０の上に封止用シート１０を配置した際、封止用シート１０の外周部分（直下に電子部品がない部分）が垂れ下がることを抑制し、封止用シートと実装基板との間に空気が閉じ込められた状態でプレスされるのを抑制することができる。その結果、プレス後に得られる電子部品装置にボイドの発生が起りにくくなる。
封止用シート１０の０〜２００℃における最低溶融粘度は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、無機充填剤等の添加量によりコントロールすることができる。
封止用シート１０は、単層構造であってもよいし、２以上の封止用シートを積層した多層構造であってもよいが、層間剥離のおそれがなく、シート厚の均一性が高くし易いという理由から、単層構造が好ましい。
封止用シート１０の厚さは、特に限定されないが、封止用シートとして使用する観点から、例えば、５０μｍ〜２０００μｍである。
封止用シート１０の製造方法は特に限定されないが、封止用シート１０を形成するための樹脂組成物の混練物を調製し、得られた混練物を塗工する方法や、得られた混練物をシート状に塑性加工する方法が好ましい。これにより、溶剤を使用せずに封止用シート１０を作製できるので、電子部品（半導体チップ２３）が揮発した溶剤により影響を受けることを抑制することができる。
具体的には、後述の各成分をミキシングロール、加圧式ニーダー、押出機などの公知の混練機で溶融混練することにより混練物を調製し、得られた混練物を塗工又は塑性加工によりシート状にする。混練条件として、温度は、上述の各成分の軟化点以上であることが好ましく、例えば３０〜１５０℃、エポキシ樹脂の熱硬化性を考慮すると、好ましくは４０〜１４０℃、さらに好ましくは６０〜１２０℃である。時間は、例えば１〜３０分間、好ましくは５〜１５分間である。
混練は、減圧条件下（減圧雰囲気下）で行うことが好ましい。これにより、脱気できるとともに、混練物への気体の侵入を防止できる。減圧条件下の圧力は、好ましくは０．１ｋｇ／ｃｍ２以下、より好ましくは０．０５ｋｇ／ｃｍ２以下である。減圧下の圧力の下限は特に限定されないが、例えば、１×１０−４ｋｇ／ｃｍ２以上である。
混練物を塗工して封止用シート１０を形成する場合、溶融混練後の混練物は、冷却することなく高温状態のままで塗工することが好ましい。塗工方法としては特に制限されず、バーコート法、ナイフコート法，スロットダイ法等を挙げることができる。塗工時の温度としては、上述の各成分の軟化点以上が好ましく、エポキシ樹脂の熱硬化性および成形性を考慮すると、例えば４０〜１５０℃、好ましくは５０〜１４０℃、さらに好ましくは７０〜１２０℃である。
混練物を塑性加工して封止用シート１０を形成する場合、溶融混練後の混練物は、冷却することなく高温状態のままで塑性加工することが好ましい。塑性加工方法としては特に制限されず、平板プレス法、Ｔダイ押出法、スクリューダイ押出法、ロール圧延法、ロール混練法、インフレーション押出法、共押出法、カレンダー成形法などなどが挙げられる。塑性加工温度としては上述の各成分の軟化点以上が好ましく、エポキシ樹脂の熱硬化性および成形性を考慮すると、例えば４０〜１５０℃、好ましくは５０〜１４０℃、さらに好ましくは７０〜１２０℃である。
なお、封止用シート１０は、適当な溶剤に封止用シート１０を形成するための樹脂等を溶解、分散させてワニスを調整し、このワニスを塗工して得ることもできる。
［封止用シートと積層体とを配置する工程］
積層体を準備する工程（工程Ａ）、及び、封止用シートを準備する工程（工程Ｂ）の後、図３に示すように、下側加熱板３２上に積層体２０を半導体チップ２３が実装された面を上にして配置するとともに、積層体２０の半導体チップ２３が実装された面上に封止用シート１０を配置する（工程Ｃ）。この工程Ｃにおいては、下側加熱板３２上にまず積層体２０を配置し、その後、積層体２０上に封止用シート１０を配置してもよく、積層体２０上に封止用シート１０を先に積層し、その後、積層体２０と封止用シート１０とが積層された積層物を下側加熱板３２上に配置してもよい。
積層体を準備する工程（工程Ａ）、及び、封止用シートを準備する工程（工程Ｂ）の後、図３に示すように、下側加熱板３２上に積層体２０を半導体チップ２３が実装された面を上にして配置するとともに、積層体２０の半導体チップ２３が実装された面上に封止用シート１０を配置する（工程Ｃ）。この工程Ｃにおいては、下側加熱板３２上にまず積層体２０を配置し、その後、積層体２０上に封止用シート１０を配置してもよく、積層体２０上に封止用シート１０を先に積層し、その後、積層体２０と封止用シート１０とが積層された積層物を下側加熱板３２上に配置してもよい。
［電子部品を封止用シートに埋め込む工程］
前記工程Ｃの後、図４に示すように、下側加熱板３２と上側加熱板３４とにより熱プレスして、半導体チップ２３（電子部品）を封止用シート１０に埋め込む（工程Ｄ）。封止用シート１０は、半導体チップ２３及びそれに付随する要素を外部環境から保護するための封止樹脂として機能することとなる。これにより、半導体ウエハ２２上に実装されている半導体チップ２３が封止用シート１０に埋め込まれた構造体２６が得られる。
前記工程Ｃの後、図４に示すように、下側加熱板３２と上側加熱板３４とにより熱プレスして、半導体チップ２３（電子部品）を封止用シート１０に埋め込む（工程Ｄ）。封止用シート１０は、半導体チップ２３及びそれに付随する要素を外部環境から保護するための封止樹脂として機能することとなる。これにより、半導体ウエハ２２上に実装されている半導体チップ２３が封止用シート１０に埋め込まれた構造体２６が得られる。
半導体チップ２３を封止用シート１０に埋め込む際の熱プレス条件としては、温度が、例えば、４０〜１００℃、好ましくは５０〜９０℃であり、圧力が、例えば、０．１〜１０ＭＰａ、好ましくは０．５〜８ＭＰａであり、時間が、例えば０．３〜１０分間、好ましくは０．５〜５分間である。これにより、半導体チップ２３が封止用シート１０に埋め込まれた電子部品装置を得ることができる。また、封止用シート１０の半導体チップ２３及び半導体ウエハ２２への密着性および追従性の向上を考慮すると、減圧条件下においてプレスすることが好ましい。
前記減圧条件としては、圧力が、例えば、０．１〜５ｋＰａ、好ましくは、０．１〜１００Ｐａであり、減圧保持時間（減圧開始からプレス開始までの時間）が、例えば、５〜６００秒であり、好ましくは、１０〜３００秒である。
前記減圧条件としては、圧力が、例えば、０．１〜５ｋＰａ、好ましくは、０．１〜１００Ｐａであり、減圧保持時間（減圧開始からプレス開始までの時間）が、例えば、５〜６００秒であり、好ましくは、１０〜３００秒である。
［熱硬化工程］
次に、封止用シート１０を熱硬化処理して電子部品装置２８を形成する（図５参照）。具体的には、例えば、半導体ウエハ２２上に実装されている半導体チップ２３が封止用シート１０に埋め込まれた構造体２６全体を加熱することにより封止体２８を得る。
次に、封止用シート１０を熱硬化処理して電子部品装置２８を形成する（図５参照）。具体的には、例えば、半導体ウエハ２２上に実装されている半導体チップ２３が封止用シート１０に埋め込まれた構造体２６全体を加熱することにより封止体２８を得る。
熱硬化処理の条件として、加熱温度が好ましくは１００℃以上、より好ましくは１２０℃以上である。一方、加熱温度の上限が、好ましくは２００℃以下、より好ましくは１８０℃以下である。加熱時間が、好ましくは１０分以上、より好ましくは３０分以上である。一方、加熱時間の上限が、好ましくは１８０分以下、より好ましくは１２０分以下である。また、必要に応じて加圧してもよく、好ましくは０．１ＭＰａ以上、より好ましくは０．５ＭＰａ以上である。一方、上限は好ましくは１０ＭＰａ以下、より好ましくは５ＭＰａ以下である。
［ダイシング工程］
続いて、封止体２８のダイシングを行ってもよい（図６参照）。これにより、半導体チップ２３単位での電子部品装置２９を得ることができる。
続いて、封止体２８のダイシングを行ってもよい（図６参照）。これにより、半導体チップ２３単位での電子部品装置２９を得ることができる。
［基板実装工程］
必要に応じて、電子部品装置２９に対して（半導体ウエハ２２の半導体チップ２３とは反対側の面に対して）再配線及びバンプを形成し、これを別途の基板（図示せず）に実装する基板実装工程を行うことができる。電子部品装置２９の前記別途の基板への実装には、フリップチップボンダーやダイボンダーなどの公知の装置を用いることができる。この基板実装工程を行なった場合、ＦＯＷＬＰ（ファンアウト型ウエハレベルパッケージ）を得ることができる。
必要に応じて、電子部品装置２９に対して（半導体ウエハ２２の半導体チップ２３とは反対側の面に対して）再配線及びバンプを形成し、これを別途の基板（図示せず）に実装する基板実装工程を行うことができる。電子部品装置２９の前記別途の基板への実装には、フリップチップボンダーやダイボンダーなどの公知の装置を用いることができる。この基板実装工程を行なった場合、ＦＯＷＬＰ（ファンアウト型ウエハレベルパッケージ）を得ることができる。
以上、本実施形態に係る電子部品装置の製造方法によれば、下側加熱板３２上に積層体２０を半導体チップ２３が実装された面を上にして配置するとともに、積層体２０の半導体チップ２３が実装された面上に封止用シート１０を配置する（工程Ｃ）。その後、熱プレスして、半導体チップ２３を封止用シート１０に埋め込む（工程Ｄ）。従って、下側加熱板３２と封止用シート１０との間に積層体２０を介在させた状態で半導体チップ２３を封止用シート１０に埋め込む工程が行なわれる。下側加熱板３２と封止用シート１０との間に積層体２０が介在しているため、下側加熱板３２の熱は、封止用シート１０に伝わり難くなっている。その結果、封止用シート１０は熱硬化しにくい状態となり、低粘度の状態、すなわち、流動性の高い状態を維持することができる。そして、この状態で埋め込み工程が行なわれる。その結果、封止用シート１０の半導体チップ２３への追従性を高めることができる。
特に、複数の半導体チップ２３を外周の長さが５００ｍｍ以上という大面積の封止用シート１０にて封止する場合、封止用シート１０の半導体チップ２３への追従性は、より高いことが要望される。
本実施形態では、下側加熱板３２と封止用シート１０との間に積層体２０が介在しているため、複数の半導体チップ２３を外周の長さが５００ｍｍ以上という大面積の封止用シート１０にて封止する場合にも、封止用シート１０の半導体チップ２３への充分な追従性を確保することが可能となる。
特に、複数の半導体チップ２３を外周の長さが５００ｍｍ以上という大面積の封止用シート１０にて封止する場合、封止用シート１０の半導体チップ２３への追従性は、より高いことが要望される。
本実施形態では、下側加熱板３２と封止用シート１０との間に積層体２０が介在しているため、複数の半導体チップ２３を外周の長さが５００ｍｍ以上という大面積の封止用シート１０にて封止する場合にも、封止用シート１０の半導体チップ２３への充分な追従性を確保することが可能となる。
上述した実施形態では、本発明の電子部品として半導体チップ２３、被実装体として半導体ウエハ２２を使用した場合について説明したが、本発明はこの例に限定されず、前記電子部品として半導体チップ以外のものを使用し、前記被実装体として半導体ウエハ以外のものを使用した場合にも上記電子部品装置の製造方法を適用することができる。
以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている材料や配合量などは、特に限定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
実施例で使用した成分について説明する。
エポキシ樹脂ａ：新日鐵化学（株）製のＹＳＬＶ−８０ＸＹ（ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキン当量２００ｇ／ｅｑ、軟化点８０℃）
フェノール樹脂ａ：明和化成社製のＭＥＨ−７８５１−ＳＳ（ビフェニルアラルキル骨格を有するフェノール樹脂、水酸基当量２０３ｇ／ｅｑ、軟化点６７℃）
無機充填剤ａ：電気化学工業社製のＦＢ−９４５４ＦＣ（溶融球状シリカ、平均粒子径２０μｍ）
硬化促進剤ａ：四国化成工業社製の２ＰＨＺ−ＰＷ（２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール）
熱可塑性樹脂ａ：カネカ社製のＳＩＢＳＴＥＲ ０７２Ｔ（スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体）
エポキシ樹脂ａ：新日鐵化学（株）製のＹＳＬＶ−８０ＸＹ（ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキン当量２００ｇ／ｅｑ、軟化点８０℃）
フェノール樹脂ａ：明和化成社製のＭＥＨ−７８５１−ＳＳ（ビフェニルアラルキル骨格を有するフェノール樹脂、水酸基当量２０３ｇ／ｅｑ、軟化点６７℃）
無機充填剤ａ：電気化学工業社製のＦＢ−９４５４ＦＣ（溶融球状シリカ、平均粒子径２０μｍ）
硬化促進剤ａ：四国化成工業社製の２ＰＨＺ−ＰＷ（２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール）
熱可塑性樹脂ａ：カネカ社製のＳＩＢＳＴＥＲ ０７２Ｔ（スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体）
（封止用シートの作成）
実施例１〜２、比較例１
表１に記載の配合比に従い、各成分を配合し、ロール混練機により６０〜１２０℃、１０分間、減圧条件下（０．０１ｋｇ／ｃｍ２）で溶融混練し、混練物を調製した。次いで、得られた混練物を、１２０℃の条件下、スロットダイ法により塗工してシート状に形成し、表１に示す厚さの封止用シートを作製した。なお、実施例、比較例の封止用シートの外周の長さは、いずれも１４００ｍｍ（縦３５０ｍｍ×横３５０ｍｍ）とした。
実施例１〜２、比較例１
表１に記載の配合比に従い、各成分を配合し、ロール混練機により６０〜１２０℃、１０分間、減圧条件下（０．０１ｋｇ／ｃｍ２）で溶融混練し、混練物を調製した。次いで、得られた混練物を、１２０℃の条件下、スロットダイ法により塗工してシート状に形成し、表１に示す厚さの封止用シートを作製した。なお、実施例、比較例の封止用シートの外周の長さは、いずれも１４００ｍｍ（縦３５０ｍｍ×横３５０ｍｍ）とした。
（最低溶融粘度の測定）
粘弾性測定装置ＡＲＥＳ（レオメトリックス・サイエンティフィック社製）を用いて各サンプルを測定したときの０〜２００℃における溶融粘度の最低値を最低溶融粘度とした。測定条件は、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、ひずみ：２０％、周波数：０．１Ｈｚとした。結果を表１に示す。
粘弾性測定装置ＡＲＥＳ（レオメトリックス・サイエンティフィック社製）を用いて各サンプルを測定したときの０〜２００℃における溶融粘度の最低値を最低溶融粘度とした。測定条件は、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、ひずみ：２０％、周波数：０．１Ｈｚとした。結果を表１に示す。
（電子部品が実装された基板の準備）
電子部品が実装された基板を準備した。基板には、直径３００ｍｍ、厚さ７００μｍの半導体ウェハを用いた。電子部品は、縦１０ｍｍ、１０ｍｍ、厚さ５００μｍの半導体チップを用い、前記基板上に１０ｍｍの間隔（１の電子部品の端部と隣の電子部品の端部との距離）をあけて、縦１４個×横１４個に実装した。なお、パンプの高さは、５０μｍである。
電子部品が実装された基板を準備した。基板には、直径３００ｍｍ、厚さ７００μｍの半導体ウェハを用いた。電子部品は、縦１０ｍｍ、１０ｍｍ、厚さ５００μｍの半導体チップを用い、前記基板上に１０ｍｍの間隔（１の電子部品の端部と隣の電子部品の端部との距離）をあけて、縦１４個×横１４個に実装した。なお、パンプの高さは、５０μｍである。
（評価用サンプルの作成）
実施例１〜２については、瞬時真空積層装置ＶＳ００８−１５１５（ミカドテクノス（株）製）の下側加熱板上に、電子部品が実装された面を上にして前記基板を配置し、その上に、封止用シートを配置した。その後、減圧下で熱プレスした。
比較例１については、瞬時真空積層装置ＶＳ００８−１５１５（ミカドテクノス（株）製）の下側加熱板上に、封止用シートを配置し、その上に、電子部品が実装された面を下にして前記基板を配置した。その後、減圧下で熱プレスした。熱プレス条件は、表１の通りである。
熱プレスの後、１５０℃のオーブンにて１時間加熱した。その後、室温（２３℃）にまで自然冷却し、評価用サンプルとした。
実施例１〜２については、瞬時真空積層装置ＶＳ００８−１５１５（ミカドテクノス（株）製）の下側加熱板上に、電子部品が実装された面を上にして前記基板を配置し、その上に、封止用シートを配置した。その後、減圧下で熱プレスした。
比較例１については、瞬時真空積層装置ＶＳ００８−１５１５（ミカドテクノス（株）製）の下側加熱板上に、封止用シートを配置し、その上に、電子部品が実装された面を下にして前記基板を配置した。その後、減圧下で熱プレスした。熱プレス条件は、表１の通りである。
熱プレスの後、１５０℃のオーブンにて１時間加熱した。その後、室温（２３℃）にまで自然冷却し、評価用サンプルとした。
（凹凸追従性評価）
測定顕微鏡システム（ＣＣＳ−ＣＯＲＥ ＰＬＵＳ、イノテック社製）を用い、各サンプルについて、基板の下面から封止用シートの上面までの厚さをランダムで３０点、測定した。その際の最大値と最小値の差を算出し、この差が５０μｍ未満である場合を○、５０μｍ以上１００μｍ未満の場合を△、１００μｍ以上の場合を×として評価した。結果を表１に示す。
測定顕微鏡システム（ＣＣＳ−ＣＯＲＥ ＰＬＵＳ、イノテック社製）を用い、各サンプルについて、基板の下面から封止用シートの上面までの厚さをランダムで３０点、測定した。その際の最大値と最小値の差を算出し、この差が５０μｍ未満である場合を○、５０μｍ以上１００μｍ未満の場合を△、１００μｍ以上の場合を×として評価した。結果を表１に示す。
（埋め込み性の評価）
自動研磨装置（ＢＵＥＨＬＥＲ製、Ａｕｔｏｍｅｔ２５０ Ｅｃｏｍｅｔ２５０）を用い、各サンプルを研磨して断面を観察した。図７は、実施例における埋め込み性評価の方法を説明するための正面模式図である。断面観察において、チップ端部から空隙の距離Ｚ（図７参照）が２００μｍ未満の場合を○、２００μｍ以上５００μｍ未満の場合を△、５００μｍ以上の場合を×として評価した。結果を表１に示す。
自動研磨装置（ＢＵＥＨＬＥＲ製、Ａｕｔｏｍｅｔ２５０ Ｅｃｏｍｅｔ２５０）を用い、各サンプルを研磨して断面を観察した。図７は、実施例における埋め込み性評価の方法を説明するための正面模式図である。断面観察において、チップ端部から空隙の距離Ｚ（図７参照）が２００μｍ未満の場合を○、２００μｍ以上５００μｍ未満の場合を△、５００μｍ以上の場合を×として評価した。結果を表１に示す。
１０ 封止用シート
２０ 積層体
２２ 半導体ウエハ（被実装体）
２３ 半導体チップ（電子部品）
２８ 電子部品装置
３２ 下側加熱板
２０ 積層体
２２ 半導体ウエハ（被実装体）
２３ 半導体チップ（電子部品）
２８ 電子部品装置
３２ 下側加熱板
Claims (3)
- 複数の電子部品が被実装体に実装された積層体を準備する工程Ａと、
外周の長さが５００ｍｍ以上である熱硬化性の封止用シートを準備する工程Ｂと、
加熱板上に前記積層体を前記電子部品が実装された面を上にして配置するとともに、前記積層体の前記電子部品が実装された面上に前記封止用シートを配置する工程Ｃと、
前記工程Ｃの後、熱プレスして、前記電子部品を前記封止シートに埋め込んで封止する工程Ｄとを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記封止用シートは、混練物を塗工して形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記封止用シートの０〜２００℃における最低溶融粘度が１０００００Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品装置の製造方法。
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