JP2019042976A - 樹脂シート、半導体装置、および樹脂シートの使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
〔樹脂シート〕
図1には、本実施形態に係る樹脂シート1の断面図が示される。図1に示すように、本実施形態に係る樹脂シート1は、第1の支持シート11と、第1の支持シート11における片面に積層された硬化性樹脂組成物層10(以下、「樹脂組成物層10」ということがある。)とを備える。第1の支持シート11は、支持基材111と、支持基材111の片面側に積層された粘着剤層112とを備えており、樹脂組成物層10は、第1の支持シート11における粘着剤層112側の面上に積層されている。また、本実施形態に係る樹脂シート1は、図1に示されるように、樹脂組成物層10における第1の支持シート11とは反対側の面に積層された第2の支持シート12を備えることが好ましい。
本実施形態における樹脂組成物層10は、熱硬化性樹脂、および無機微粒子を含有する樹脂組成物から形成されたものである。ここで、無機微粒子の樹脂組成物中における含有量は、50質量%以上、90質量%以下であり、無機微粒子の平均粒径は、0.01μm以上、3.0μm以下である。また、樹脂組成物層10は、硬化性を有するものであり、樹脂組成物層10を硬化することで硬化層を形成することができる。また、樹脂組成物層10を硬化してなる硬化層は、絶縁性を示すことが好ましい。当該硬化層が絶縁性を示すことにより、得られる半導体装置では、短絡等の不具合が抑制され、優れた性能を得ることができる。
熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ナフトール系樹脂、活性エステル系樹脂、ベンゾオキサジン系樹脂、シアネートエステル系樹脂などが挙げられ、これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、本実施形態における樹脂組成物は、熱可塑性樹脂を含有していてもよい。熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステルウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、アミド系樹脂、スチレン−イソブチレン−スチレン共重合体(SIS)等のスチレン系樹脂、シラン系樹脂、ゴム系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられ、これらは、1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらの熱可塑性樹脂は、硬化性の官能基を有するものであってもよい。
本実施形態における樹脂組成物は、50質量%以上、90質量%以下で無機微粒子を含有する。これにより、樹脂組成物層10が硬化されてなる硬化層の熱膨張係数および吸水率が比較的小さいものとなり、それにより、樹脂組成物層10が優れた柔軟性、流動性および接着性を発揮するものとなる。このような観点から、樹脂組成物中における無機微粒子の含有量は、55質量%以上であることが好ましく、特に60質量%以上であることが好ましい。また、当該含有量は、85質量%以下であることが好ましく、特に80質量%以下であることが好ましい。なお、無機微粒子の上記含有量は、固形分換算値である。
本実施形態における樹脂組成物は、硬化触媒をさらに含有することが好ましい。これにより、熱硬化性樹脂の硬化反応を効果的に進行させることが可能となり、樹脂組成物層10を良好に硬化することが可能となる。硬化触媒としては、例えば、イミダゾール系硬化触媒、アミン系硬化触媒、リン系硬化触媒等が挙げられる。
本実施形態における樹脂組成物は、さらに、可塑剤、安定剤、粘着付与剤、着色剤、カップリング剤、帯電防止剤、酸化防止剤等を含有してもよい。
樹脂組成物層10の厚さは、20μm以上であることが好ましく、50μm以上であることがより好ましく、特に60μm以上であることが好ましく、さらには100μm以上であることが好ましい。また、当該厚さは、1000μm以下であることが好ましく、500μm以下であることが好ましく、さらには300μm以下であることが好ましい。樹脂組成物層10の厚さが上記範囲であれば、電子部品を封止して十分に埋め込むことができる。
本実施形態における第1の支持シート11は、支持基材111と、支持基材111の片面側に積層された粘着剤層112とを備える。
上記支持基材111は、特に限定されないが、例えば、支持基材111としては、樹脂フィルム、不織布、紙等を使用することが好ましい。当該樹脂フィルムの例としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム等のポリエステルフィルム;ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等のポリオレフィンフィルム;ポリイミドフィルム等が挙げられる。上記不織布の例としては、レーヨン、アクリル、ポリエステル等の繊維を用いた不織布が挙げられる。上記紙の例としては、上質紙、グラシン紙、含浸紙、コート紙等が挙げられる。これらは、2種以上の積層体として使用してもよい。
上記粘着剤層112を構成する粘着剤は、第1の支持シート11が樹脂組成物層10に対して所望の粘着性を示すものであれば特に限定されない。粘着剤層112を構成する粘着剤の例としては、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ポリビニルエーテル系粘着剤等を使用することができる。
上記アクリル系粘着剤は、特に制限はないものの、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A)を含む粘着性組成物Pを用いて作製される粘着剤であることが好ましい。なお、本明細書において、(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの両方を意味する。他の類似用語も同様である。
上記粘着剤層112を構成する粘着剤には、所望により、通常使用されている各種添加剤、例えば屈折率調整剤、帯電防止剤、粘着付与剤、シランカップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、軟化剤、充填剤、光硬化剤、光重合開始剤などを添加することができる。
粘着剤層112の厚さは、1μm以上であることが好ましく、特に5μm以上であることが好ましく、さらには10μm以上であることが好ましい。また、当該厚さは、500μm以下であることが好ましく、特に100μm以下であることが好ましく、さらには50μm以下であることが好ましい。
本実施形態に係る樹脂シート1は、樹脂組成物層10における第1の支持シート11とは反対側の面に積層された第2の支持シート12を備えることが好ましい。本実施形態に係る樹脂シート1が第2の支持シート12を備えることにより、第1の支持シート11と第2の支持シート12とにより、樹脂組成物層10を両面から保護することができる。それにより、外観上の問題や樹脂組成物層10の欠けや割れの発生が効果的に抑制される。
第1の支持シート11を硬化前の樹脂組成物層10から剥離する際の剥離力(F11)は、0.1N/25mm以上であることが好ましく、特に0.2N/25mm以上であることが好ましく、さらには0.3N/25mm以上であることが好ましい。また、当該剥離力(F11)は、3.0N/25mm以下であることが好ましく、特に2.0N/25mm以下であることが好ましく、さらには0.5N/25mm以下であることが好ましい。上記剥離力(F11)が0.1N/25mm以上であることで、樹脂シート1の保管時(特に冷蔵保管時)や取り扱い時における第1の支持シート11と樹脂組成物層10との浮きの発生が効果的に抑制される。また、上記剥離力(F11)が3.0N/25mm以下であることで、第1の支持シート11を剥離する際に樹脂組成物層10の欠けや割れを効果的に抑制することが可能となる。なお、上述した剥離力(F11)の測定方法は、後述する試験例に示す通りである。
F11/F2>1 …(1)
を満たすものであることが好ましい。これにより、第1の支持シート11と樹脂組成物層10との間における浮きの発生を抑制しながら、第2の支持シート12を樹脂組成物層10から剥離し易いものとなる。なお、剥離力(F2)は、0.05N/100mm以上であることが好ましく、特に0.10N/100mm以上であることが好ましい。また、当該剥離力(F2)は、2.0N/100mm以下であることが好ましい。なお、上述した剥離力(F2)の測定方法は、後述する試験例に示す通りである。
本実施形態に係る樹脂シート1の製造方法は、特に限定されず、例えば、第2の支持シート12上に、上述した樹脂組成物、および所望によりさらに溶媒または分散媒を含有する塗工液を塗布し、乾燥させて(必要に応じて加熱架橋させて)、樹脂組成物層10を形成する。その後、当該樹脂組成物層10における第2の支持シート12とは反対側の面に、別途準備した第1の支持シート11における粘着剤層112側の面を貼り合わせることで製造することができる。なお、第1の支持シート11の製造方法も特に限定されず、公知の方法で製造することができる。
本実施形態に係る樹脂シート1は、電子部品の封止に利用することができる。より具体的には、ファンアウト型ウエハレベルパッケージやファンアウト型パネルレベルパッケージといった半導体パッケージ等の半導体装置の製造方法において、電子部品の封止等に好適に利用することができる。
本実施形態に係る半導体装置は、本実施形態に係る樹脂シート1における樹脂組成物層10を硬化してなる硬化層を備える。特に、本実施形態に係る半導体装置は、当該硬化層によって封止されてなる電子部品を備える。このような半導体装置の例としては、ファンアウト型ウエハレベルパッケージやファンアウト型パネルレベルパッケージといった半導体パッケージが挙げられる。これらの半導体装置は、本実施形態に係る樹脂シート1を用いて、後述する方法により製造することができる。
本実施形態に係る樹脂シート1は、例えば、半導体装置の製造に使用することができる。以下には、実施形態に係る樹脂シート1によって封止されてなる電子部品を備える半導体装置の製造方法について説明する。図2および図3には、当該製造方法の一例を説明する断面図が示される。最初に、図2(a)に示されるように、準備工程として、仮固定材8の片面上に電子部品2を設ける。仮固定材8上に電子部品2を設ける手法は特に限定されず、一般的な手法を採用することができる。仮固定材8としては、当該仮固定材8上に電子部品2を仮固定できるものであれば特に限定されず、基材と当該基材に積層された粘着剤層とからなる粘着シートであってよく、自己粘着性を有する基材であってもよく、硬質支持板であってもよく、または、硬質支持板と当該硬質支持板上に積層された粘着剤層とからなる積層部材であってもよい。
(1)第1の支持シートの作製
アクリル酸エステル共重合体(アクリル酸2−エチルヘキシル92.8質量%と、アクリル酸2−ヒドロキシエチル7.0質量%と、アクリル酸0.2質量%との共重合体)40質量部と、粘着付与剤としての両末端水酸基水素化ポリブタジエン(日本曹達社製,製品名「GI−1000」)5質量部と、架橋剤としてのヘキサメチレンジイソシアネートを有する脂肪族系イソシアネート(日本ポリウレタン工業社製,製品名「コロネートHX」)3.5質量部とを、メチルエチルケトン中にて混合し、固形分濃度が30質量%である粘着剤組成物の塗工液を調製した。
厚さの合計が3mmとなるまで積層した粘着剤層について、直径8mmの円柱体(厚さ3mm)を打ち抜き、これをサンプルとした。当該サンプルについて、JIS K7244−6:1999に準拠し、粘弾性測定器(REOMETRIC社製,製品名「DYNAMIC ANALYZER」)を用いてねじりせん断法により、測定周波数:1Hzおよび測定温度:100℃の条件で貯蔵弾性率(Pa)を測定した。
第1の支持シートを長さ100mm、幅25mmに裁断し、剥離フィルムを剥離したものを試験片とし、銅箔に対し0.5MPa、50℃で20分加圧して貼付した後、100℃及び30分間の条件で加熱し、続いて180℃及び60分間の条件で加熱し、その後、標準環境下(23℃,50%RH)にて24時間放置した。その後、標準環境下(23℃,50%RH)にて、引張試験機(島津製作所社製,製品名「オートグラフAG−IS」)を用いて180°の剥離角度、300mm/分の剥離速度で第1の支持シートを銅箔から剥離し、粘着力(mN/25mm)を測定した。また、上述したポリイミドフィルムに対する粘着力は、第1の支持シートの貼付する対象を、銅箔からポリイミドフィルムに変更する以外、上記と同様の粘着力の測定方法により測定した。
粘着剤層について、示差熱・熱重量同時測定装置(島津製作所社製,製品名「DTG−60」)を用い、流入ガスを窒素として、ガス流入速度100ml/min、昇温速度20℃/minで、40℃から550℃まで昇温させて熱重量測定を行った(JIS K7120「プラスチックの熱重量測定方法」に準拠)。得られた熱重量曲線に基づいて、温度100℃での質量に対して質量が5%減少する温度(5%重量減少温度)を求めた。
熱可塑性樹脂としてのビスフェノールA型フェノキシ樹脂(三菱化学社製,製品名「jER1256」)5.1質量部(固形分換算,以下同じ)と、熱硬化性樹脂としてのビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製,製品名「jER828」)5.7質量部と、熱硬化性樹脂としてのビフェニル型エポキシ樹脂(日本化薬社製,製品名「NC−3000−L」)5.7質量部と、熱硬化性樹脂としてのナフタレン型エポキシ樹脂(DIC社製,製品名「HP−4700」)4.1質量部と、熱硬化性樹脂としてのビフェニル型フェノール(明和化成社製,製品名「MEHC−7851−SS」)14.1質量部と、イミダゾール系硬化触媒としての2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成社製,製品名「2E4MZ」)0.1質量部と、無機微粒子としてのエポキシシラン処理シリカフィラー〔シリカフィラー(アドマテックス社製,製品名「SO−C2」,平均粒径:0.5μm,最大粒径:2μm,形状:球状)を3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学社製,製品名「KBM−403」,最小被覆面積:330m2/g)を用いて表面処理したもの〕65質量部とを、メチルエチルケトン中にて混合して、固形分濃度が40質量%である樹脂組成物の塗工液を得た。
上記工程(1)において作製した第1の支持シートから剥離フィルムを剥離し、露出した粘着剤層の露出面と、上記工程(2)において作製した積層体における硬化性樹脂組成物層側の面とを貼り合わせることで、第1の支持シートと、硬化性樹脂組成物層と、第2の支持シートとが順に積層されてなる樹脂シートを得た。
第2の支持シートとして、ポリエチレンテレフタレートフィルムの一方の面を非シリコーン系剥離層により剥離処理した剥離フィルム(リンテック社製,製品名「SP−PET38X」,厚さ:38μm)を使用した以外は、実施例1と同様にして樹脂シートを得た。
第1の支持シートとして、ポリエチレンテレフタレートフィルムの一方の面をシリコーン系剥離剤により剥離処理した剥離フィルム(リンテック社製,製品名「SP−PET3811」,厚さ:38μm)を使用し、第2の支持シートとして、ポリエチレンテレフタレートフィルムの一方の面をシリコーン系剥離剤により剥離処理した剥離フィルム(リンテック社製,製品名「SP−PET381031」,厚さ:38μm)を使用した以外は、実施例1と同様にして樹脂シートを得た。
第1の支持シートとして、両面が剥離剤により剥離処理されていないポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ:38μm)を使用するとともに、第2の支持シートとして、ポリエチレンテレフタレートフィルムの一方の面をシリコーン系剥離剤により剥離処理した剥離フィルム(リンテック社製,製品名「SP−PET381031」,厚さ:38μm)を使用した以外は、実施例1と同様にして樹脂シートを得た。
実施例および比較例で製造した樹脂シートを、500mm×400mmのサイズに裁断した。その後、樹脂シートから第2の支持シートを剥離し、露出した硬化性樹脂組成物層を、銅板に積層した後、100℃で30分間加熱し、さらに180℃で60分間加熱することで硬化性樹脂組成物層を硬化した。その後、硬化性樹脂組成物層が硬化してなる硬化層を室温まで冷却した後、当該硬化層から第1の支持シートを剥離した。このときの剥離の状況について、以下の基準に基づいて熱硬化後の剥離性を評価した。結果を、表1に示す。
A:第1の支持シートを剥離できた。
B:第1の支持シートを剥離できなかった。
実施例および比較例で製造した樹脂シートを、500mm×400mmのサイズに裁断し、5℃の環境下で1週間保管した後、硬化性樹脂組成物層と第1の支持シートとの界面における浮きの発生、および硬化性樹脂組成物層と第2の支持シートとの界面における浮きの発生を確認し、以下の基準に基づいて保管時の浮きを評価した。結果を、表1に示す。
A:硬化性樹脂組成物層と第1の支持シートとの界面、および硬化性樹脂組成物層と第2の支持シートとの界面の両方において浮きが発生していない。
AB:硬化性樹脂組成物層と第1の支持シートとの界面における浮きは発生していないが、硬化性樹脂組成物層と第2の支持シートとの界面に浮きが発生している。
B:硬化性樹脂組成物層と第1の支持シートとの界面、および硬化性樹脂組成物層と第2の支持シートとの界面の両方に浮きが発生している。
実施例1および2で製造した樹脂シートについて、下記の方法で、第1の支持シートを硬化前の樹脂組成物層から剥離する際の剥離力(F11)、第1の支持シートを、樹脂組成物層を熱硬化してなる硬化層から剥離する際の剥離力(F12)、および第2の支持シートを硬化前の樹脂組成物層から剥離する際の剥離力(F2)を測定した。結果を表1に示す。
実施例1および2で製造した樹脂シートを幅25mm、長さ250mmにカットした。次いで、第2の支持シートを剥離し、露出した硬化性樹脂組成物層の露出面をステンレススチール板に両面テープで貼り合わせて測定サンプルを作製した。次いで、JIS Z 0237;2009に基づき、万能引張試験機(島津製作所社製オートグラフ)を用いて、23℃、相対湿度50%の環境下において、剥離速度300mm/分、剥離角度180°にて第1の支持シートを硬化性樹脂組成物層から剥離して、その剥離力(N/25mm)を測定し、剥離力(F11)とした。
上記(1)と同様にして作製した測定サンプルを、100℃で30分間加熱し、さらに180℃で60分間加熱することで硬化性樹脂組成物層を硬化した。その後、硬化性樹脂組成物層が硬化してなる硬化層を室温まで冷却した。冷却後の測定サンプルについて、上記(1)と同様にして剥離力(N/25mm)を測定し、剥離力(F12)とした。
実施例1および2で製造した樹脂シートを幅100mm、長さ100mmにカットした。次いで、JIS K6854−3:1999に基づき、23℃、相対湿度50%の環境下において、剥離速度300mm/分でT形剥離にて、第2の支持シートを硬化性樹脂組成物層から剥離し、その際の剥離力(N/100mm)を測定し、剥離力(F2)とした。
10…硬化性樹脂組成物層
10’…硬化層
11…第1の支持シート
111…支持基材
112…粘着剤層
12…第2の支持シート
2…電子部品
4…封止体
5…孔
6…電極
8…仮固定材
9…絶縁膜
Claims (11)
- 電子部品の封止に用いられる樹脂シートであって、
前記樹脂シートが、第1の支持シートと、前記第1の支持シートにおける片面に積層された硬化性樹脂組成物層とを備え、
前記樹脂組成物層が、熱硬化性樹脂および無機微粒子を含有する樹脂組成物から形成されたものであり、
前記無機微粒子の前記樹脂組成物中における含有量が、50質量%以上、90質量%以下であり、
前記無機微粒子の平均粒径が、0.01μm以上、3.0μm以下であり、
前記第1の支持シートが、支持基材と、前記支持基材の片面側に積層された粘着剤層とを備え、
前記樹脂組成物層が、前記第1の支持シートにおける前記粘着剤層側の面上に積層されている
ことを特徴とする樹脂シート。 - 前記樹脂組成物層は、熱可塑性樹脂を含有し、
前記熱可塑性樹脂の前記樹脂組成物中における含有量は、1.0質量%以上、30質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂シート。 - 前記粘着剤層は、アクリル系粘着剤から構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の樹脂シート。
- 前記樹脂シートを100℃で30分間加熱し、さらに180℃で60分間加熱した樹脂シートにおいて、前記樹脂組成物層が硬化してなる硬化層から前記第1の支持シートを剥離する際の剥離力(F12)は、0.5N/25mm以上、3.0N/25mm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂シート。
- 前記第1の支持シートにおける前記粘着剤層は、100℃における、測定周波数を1Hzとしたときの貯蔵弾性率が1×105Pa以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の樹脂シート。
- 前記第1の支持シートは、
前記粘着剤層面を銅箔に貼着させ、100℃及び30分間の条件で加熱し、続いて180℃及び60分間の条件で加熱した後における、前記銅箔に対する室温での粘着力が、0.7N/25mm以上、2.0N/25mm以下であり、
前記粘着剤層面をポリイミドフィルムに貼着させ、100℃及び30分間の条件で加熱し、続いて180℃及び60分間の条件で加熱した後における、前記ポリイミドフィルムに対する室温での粘着力が、0.7N/25mm以上、2.0N/25mm以下である
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂シート。 - 前記第1の支持シートにおける前記粘着剤層は、5%重量減少温度が250℃以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂シート。
- 前記支持基材は、ガラス転移温度(Tg)が50℃以上である樹脂製の支持基材であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の樹脂シート。
- 前記樹脂シートは、前記樹脂組成物層における前記第1の支持シートとは反対側の面に積層された第2の支持シートを備えることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の樹脂シート。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の樹脂シートにおける樹脂組成物層を硬化してなる硬化層を備えることを特徴とする半導体装置。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の樹脂シートの使用方法であって、
前記樹脂組成物層を硬化して、硬化層を得る工程と、
前記樹脂組成物層の硬化の後に、前記硬化層から前記第1の支持シートを剥離する工程と
を備えることを特徴とする樹脂シートの使用方法。
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