JP2019050253A - 樹脂シートおよび半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂組成物層と支持シートとの界面における浮きが発生し難く、加工時や運搬時におけるハンドリング性に優れる樹脂シートを提供する。【解決手段】パネルレベルパッケージングによる半導体装置の製造方法において電子部品の封止または絶縁膜の形成に用いられる樹脂シート1であって、樹脂シート1が第1の支持シート11と樹脂組成物層10と第2の支持シート12とを備え、樹脂組成物層10が、熱硬化性樹脂、30質量%以下の熱可塑性樹脂および50質量%以上の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、第1の支持シート11における樹脂組成物層10との接触面がシリコーン系剥離剤によって剥離処理されておらず、ガスクロマトグラフィー質量分析法で測定される樹脂組成物層10を120℃で30分間加熱した際に発生する揮発成分の濃度が100〜45000ppmである樹脂シート1。【選択図】図1

Description

本発明は、樹脂シートおよび当該樹脂シートを使用して製造された半導体装置に関する。
近年、半導体パッケージの小型・薄型化の要求が非常に高まっている。このような要求を満たすため、ファンアウト型の半導体パッケージが提案されている。ファンアウト型の半導体パッケージの製造方法として、300〜700mm程度の角型の基板サイズで製造するパネルレベルのファンアウトパッケージング技術(FOPLP)が注目されている。
FOPLPの半導体装置の製造方法では、例えば、支持体上に設けられた電子部品に対し、シート状に形成された樹脂組成物層が積層された後、樹脂組成物層の加圧により、電子部品が樹脂組成物層に埋め込まれる。その後、当該樹脂組成物層を硬化させることで、電子部品が封止され、その後、再配線層が形成される。
上述のような樹脂組成物層を備える樹脂シートとしては、通常、その加工時や運搬時における取り扱い性を向上するために、樹脂組成物層に支持シートが積層された構成を有する樹脂シートが使用されることがある。例えば、特許文献1には、樹脂組成物層と、当該樹脂組成物層の両面に積層された支持シートとを備える樹脂シートが開示されている。当該支持シートは、樹脂組成物層と接する面がシリコーン系剥離剤により剥離処理されている。
また、上述のような樹脂シートは、通常、樹脂組成物層にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や硬化促進剤を含有するため、貯蔵安定性が低いものとなり易く、そのため冷蔵保管が必要になる場合がある。
特開2015−126133号公報
ところで、上述した樹脂シートには、樹脂組成物層の表面における粘着性(タック)が小さいか、ほとんど無いため、支持シートで保護した状態で保管する場合、樹脂組成物層と支持シートとの界面において浮きが発生するという問題があった。さらに、加工時や運搬時に樹脂組成物層において欠けや割れが発生するなど、ハンドリング性に問題が生じる場合があった。特に、これらの問題は、樹脂シートを5℃以下で冷蔵保管した場合、無機充填材含有量の高い樹脂組成物層を使用する場合、造膜性を付与するための樹脂成分としてフェノキシ樹脂を用いる場合等に顕著となる。
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、樹脂組成物層と支持シートとの界面における浮きが発生し難く、加工時や運搬時におけるハンドリング性に優れる樹脂シートを提供することを目的とする。また、本発明は、そのような樹脂シートを使用した、良好な品質を有する半導体装置を提供する。
上記目的を達成するために、第1に本発明は、パネルレベルパッケージングによる半導体装置の製造方法において、電子部品の封止または絶縁膜の形成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樹脂組成物層と、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の支持シートとを備え、前記樹脂組成物層が、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、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%以上であり、前記熱可塑性樹脂の前記樹脂組成物中における含有量が、30質量%以下であり、前記第1の支持シートにおける前記樹脂組成物層との接触面が、シリコーン系剥離剤によって剥離処理されておらず、ガスクロマトグラフィー質量分析法で測定される、前記樹脂組成物層を120℃で30分間加熱した際に発生する揮発成分の濃度が、100ppm以上、45000ppm以下であることを特徴とする樹脂シートを提供する(発明1)。
上記発明(発明1)に係る樹脂シートでは、樹脂組成物層の両面に支持シートを備えるとともに、第1の支持シートにおける樹脂組成物層との接触面がシリコーン系剥離剤によって剥離処理されていないものであることにより、樹脂組成物層と支持シートとの界面における浮きが発生し難い。また、樹脂組成物層中における揮発成分の濃度が上記範囲であることにより、樹脂組成物層の表面が良好なタックを有するものとなり、このことによっても、樹脂組成物層と支持シートとの界面における浮きが発生し難い。さらに、樹脂組成物層中における揮発成分の濃度が上記範囲であることにより、樹脂組成物層の脆弱性が改善される。以上のように、浮きの発生が抑制されるとともに、樹脂組成物層の脆弱性が改善されることにより、加工時や運搬時における樹脂組成物層に欠けや割れが発生し難くなり、優れたハンドリング性が達成される。
上記発明(発明1)において、前記熱可塑性樹脂は、アクリル系樹脂を含まないことが好ましい(発明2)。
上記発明(発明1,2)において、前記第1の支持シートにおける前記樹脂組成物層側の面は、アルキド系剥離剤により剥離処理されていることが好ましい(発明3)。
上記発明(発明1〜3)において、前記第1の支持シートは、ガラス転移温度(Tg)が50℃以上である樹脂製の支持基材を備えることが好ましい(発明4)。
上記発明(発明1〜4)において、前記第2の支持シートにおける前記樹脂組成物層側の面は、剥離剤により剥離処理されていることが好ましい(発明5)。
第2に本発明は、上記樹脂シート(発明1〜5)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を提供する(発明6)。
本発明の樹脂シートによれば、樹脂組成物層と支持シートとの界面における浮きが発生し難く、加工時や運搬時におけるハンドリング性に優れる。また、本発明の製造方法によれば、そのような樹脂シートを使用して、良好な品質を有する半導体装置を製造することができる。
本発明の一実施形態に係る樹脂シートの断面図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。
〔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樹脂組成物層10と、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とを備える。
さらに、本実施形態における第1の支持シート11における樹脂組成物層10との接触面は、シリコーン系剥離剤によって剥離処理されていないものである。なお、本明細書において、「シリコーン系剥離剤によって剥離処理されていない」とは、第1の支持シート11が、シリコーン系剥離剤以外の剥離剤によって剥離処理されたものであるか、または、剥離剤による剥離処理が行われていないものであることを意味する。
本実施形態に係る樹脂シート1は、上述の通り、樹脂組成物層10の両面にそれぞれ第1の支持シート11および第2の支持シート12が積層された構成を有することにより、樹脂組成物層10が、その両面から支持シートにより良好に保護されるものとなる。さらに、本実施形態に係る樹脂シート1は、第1の支持シート11における樹脂組成物層との接触面がシリコーン系剥離剤によって剥離処理されていないものであることにより、樹脂組成物層10と、第1の支持シート11との界面において所望の密着性が達成される。このように、第1の支持シート11によって、樹脂組成物層10の一方の面側を保護するとともに、他方の面側も、第2の支持シート12で保護することにより、本実施形態に係る樹脂シート1では、樹脂組成物層10と支持シートとの界面における浮きが発生し難いものとなる。
また、本実施形態に係る樹脂シート1では、ガスクロマトグラフィー質量分析法で測定される、樹脂組成物層10を120℃で30分間加熱した際に発生する揮発成分の濃度が、100ppm以上、45000ppm以下である。これにより、樹脂組成物層10がその表面において良好なタックを有するものとなり、樹脂組成物層10と支持シートとの界面における浮きが発生し難いものとなる。さらに、揮発成分の濃度が上記範囲であることにより、樹脂組成物層10の脆弱性も改善される。
以上のように、本実施形態に係る樹脂シート1では、樹脂組成物層10と支持シートとの界面における浮きの発生が抑制されるとともに、樹脂組成物層10の脆弱性が改善されることにより、加工時や運搬時における樹脂組成物層に欠けや割れが発生し難くなり、優れたハンドリング性が達成される。
1.樹脂組成物層
本実施形態における樹脂組成物層10は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、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。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。なお、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。
(1)熱硬化性樹脂
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。
上記エポキシ樹脂は、公知の種々のエポキシ樹脂が用いることができ、具体的には、ビスフェノールA、ビスフェノールF、レゾルシノール、フェニルノボラック、クレゾールノボラック等のフェノール類のグリシジルエーテル;ブタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のアルコール類のグリシジルエーテル;フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸等のカルボン酸のグリシジルエーテル;アニリンイソシアヌレート等の窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で置換したグリシジル型もしくはアルキルグリシジル型のエポキシ樹脂;ビニルシクロヘキサンジエポキシド、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−ジシクロヘキサンカルボキシレート、2−(3,4−エポキシ)シクロヘキシル−5,5−スピロ(3,4−エポキシ)シクロヘキサン−m−ジオキサン等のように、分子内の炭素−炭素二重結合を例えば酸化することによりエポキシが導入された、いわゆる脂環型エポキシドを挙げることができる。その他、ビフェニル骨格、トリフェニルメタン骨格、ジシクロヘキサジエン骨格、ナフタレン骨格等を有するエポキシ樹脂を用いることもできる。これらエポキシ樹脂は、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。上述したエポキシ樹脂の中でも、ビスフェノールAのグリシジルエーテル(ビスフェノールA型エポキシ樹脂)、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂(ビフェニル型エポキシ樹脂)、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂(ナフタレン型エポキシ樹脂)またはこれらの組み合わせを使用することが好ましい。
上記フェノール樹脂としては、例えば、ビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールA、ジアリルビスフェノールA、ビフェノール、ビスフェノールF、ジアリルビスフェノールF、トリフェニルメタン型フェノール、テトラキスフェノール、ノボラック型フェノール、クレゾールノボラック樹脂、ビフェニルアラルキル骨格を有するフェノール(ビフェニル型フェノール)等が挙げられ、これらの中でも、ビフェニル型フェノールを使用することが好ましい。これらのフェノール樹脂は、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。なお、硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用する場合には、エポキシ樹脂との反応性等の観点から、フェノール樹脂を併用することが好ましい。
樹脂組成物中における熱硬化性樹脂の含有量は、10質量%以上であることが好ましく、特に15質量%以上であることが好ましく、さらには、20質量%以上であることが好ましい。また、当該含有量は、60質量%以下であることが好ましく、特に50質量%以下であることが好ましく、さらには40質量%以下であることが好ましい。当該含有量が10質量%以上であることで、樹脂組成物層10の硬化がより十分なものとなり、電子部品をより強固に封止することができる。また、当該含有量が60質量%以下であることで、樹脂組成物層10の意図しない段階での硬化をより抑制することができ、保存安定性がより優れたものとなる。なお、熱硬化性樹脂の上記含有量は、固形分換算値である。
(2)熱可塑性樹脂
本実施形態における樹脂組成物は、30質量%以下で熱可塑性樹脂を含有する。これにより、樹脂組成物に優れた造膜性が付与され、得られる樹脂シート1のハンドリング性が効果的に向上する。このような観点から、樹脂組成物中における熱可塑性樹脂の含有量は、20質量%以下であることが好ましく、特に10質量%以下であることが好ましい。なお、熱可塑性樹脂の含有量の下限値については、特に限定されないものの、例えば、1.0質量%以上であることが好ましく、特に3.0質量%以上であることが好ましく、さらには5.0質量%以上であることが好ましい。なお、熱可塑性樹脂の上記含有量は、固形分換算値である。
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。
ここで、半導体装置の小型化や配線の微細化のために、本実施形態に係る樹脂シート1を使用して半導体装置を製造する際には、樹脂組成物層10が硬化してなる硬化層上に電極を形成することにより、再配線層を設ける場合がある。特に、後述するセミアディティブ法により再配線層を設ける場合、デスミア処理のプロセスにおいて、硬化層は、アルカリ性溶液に晒される等の過酷な条件で処理されることとなる。この場合、熱可塑性樹脂の種類によっては、硬化層が溶解し、めっきのピール強度が低くなる等の配線形成性が悪い場合がある。そのため、硬化層への配線形成性の観点から、熱可塑性樹脂はアクリル系樹脂を含有しないことが好ましい。熱可塑性樹脂としては、上述した熱可塑性樹脂の中でもフェノキシ系樹脂、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からなる群から選択される少なくとも1種を使用することが好ましい。
フェノキシ系樹脂としては、特に限定されないものの、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールA/ビスフェノールF共重合型、ビスフェノールS型、ビスフェノールアセトフェノン型、ノボラック型、フルオレン型、ジシクロペンタジエン型、ノルボルネン型、ナフタレン型、アントラセン型、アダマンタン型、テルペン型、トリメチルシクロヘキサン型、ビフェノール型、ビフェニル型のフェノキシ系樹脂等が例示され、これらの中でもビスフェノールA型フェノキシ樹脂を使用することが好ましい。フェノキシ系樹脂の末端は、フェノール性水酸基、エポキシ基等のいずれの官能基であってもよい。フェノキシ系樹脂は1種を単独で用いてもよく、又は2種以上を併用してもよい。
なお、熱可塑性樹脂としてフェノキシ系樹脂を使用した場合には、樹脂組成物層10の表面におけるタックが小さくなる傾向がある。しかしながら、本実施形態に係る樹脂シート1は、熱可塑性樹脂としてフェノキシ系樹脂を使用する場合でも、樹脂組成物層10と支持シートとの界面における浮きを効果的に抑制することができる。
熱可塑性樹脂の重量平均分子量(Mw)は、100以上であることが好ましく、特に1000以上であることが好ましく、さらには1万以上であることが好ましい。また、熱可塑性樹脂の重量平均分子量(Mw)は、100万以下であることが好ましく、特に80万以下であることが好ましく、さらには10万以下であることが好ましい。熱可塑性樹脂の重量平均分子量(Mw)が上記範囲であれば、樹脂組成物層10をシート状に形成することがより容易となる。なお、本明細書における重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(Gel Permeation Chromatography;GPC)法により測定される標準ポリスチレン換算値である。
(3)無機微粒子
本実施形態における樹脂組成物は、50質量%以上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る。また、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、無機微粒子の含有量の上限値については、特に限定されないものの、例えば、90質量%以下であることが好ましく、特に85質量%以下であることが好ましく、さらには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。
無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、ガラス、酸化チタン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ほう素、結晶性シリカ、非晶性シリカ、ムライト、コージェライト等の複合酸化物、モンモリロナイト、スメクタイト、ベーマイト、タルク、酸化鉄、炭化珪素、酸化ジルコニウム等を材料とする微粒子を例示することができ、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。これらの中でもシリカ微粒子、アルミナ微粒子を使用することが好ましく、特にシリカ微粒子を使用することが好ましい。
上記無機微粒子は、表面処理剤により表面処理されていることが好ましい。これにより、樹脂組成物中における無機微粒子の分散性や充填性が優れたものとなる。上記表面処理剤としては、エポキシシラン、ビニルシラン、シラザン化合物、アルコキシシラン、シランカップリング剤等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、組み合わせて使用してもよい。
上記表面処理剤の最小被覆面積は、550m/g未満であることが好ましく、特に520m/g以下であることが好ましく、さらには450m/g以下であることが好ましい。一方、表面処理剤の最小被覆面積の下限値については、100m/g以上であることが好ましく、特に200m/g以上であることが好ましく、さらには300m/g以上であることが好ましい。最小被覆面積が上記範囲であることで、樹脂組成物中における無機微粒子の分散性や充填性が向上するとともに、樹脂組成物層10が硬化してなる硬化層に対する電極の形成性が向上する。
なお、表面処理剤における最小被覆面積(m/g)とは、1gの表面処理剤を用いて単分子膜を形成した際の当該単分子膜の面積(m)をいう。最小被覆面積は、表面処理剤の構造等から理論的に算出することができる。
表面処理剤の好適な例としては、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシシランおよびビニルトリメトキシシラン等のビニルシランが挙げられる。
上記無機微粒子の平均粒径は、0.01μm以上であることが好ましく、特に0.1μm以上であることが好ましく、さらには0.3μm以上であることが好ましい。また、上記無機微粒子の平均粒径は、100μm以下であることが好ましく、特に3.0μm以下であることが好ましく、さらには1.0μm以下であることが好ましい。上記無機微粒子の平均粒径がこのような範囲であれば、樹脂組成物層10の可撓性および柔軟性が優れたものとなり易くなるとともに、無機微粒子の含有量を、上述の範囲のような高い充填率に調整し易くなる。また、上記無機微粒子の平均粒径が1.0μm以下であることで、前述したように樹脂組成物層10が硬化してなる硬化層に再配線層を形成する場合に、電極の形成性が向上しやすくなる。
また、上記無機微粒子の最大粒径は、0.05μm以上であることが好ましく、特に0.5μm以上であることが好ましい。また、当該最大粒径は、5μm以下であることが好ましく、特に3μm以下であることが好ましい。無機微粒子の最大粒径が上記範囲であることで、樹脂組成物中に無機微粒子を充填し易くなり、硬化時の熱膨張率を低く抑え易いものとなる。また、前述したように樹脂組成物層10が硬化してなる硬化層に再配線層を形成する場合に、微細な配線を形成しやすくなる。なお、本明細書における無機微粒子の平均粒径および最大粒径は、粒度分布測定装置(日機装社製,製品名「ナノトラックWave−UT151」)を使用して、動的光散乱法により測定した値とする。
(4)硬化触媒
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。
イミダゾール系硬化触媒の具体例としては、2−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジ(ヒドロキシメチル)イミダゾールなどが挙げられる。
アミン系硬化触媒の具体例としては、2,4−ジアミノ−6−〔2’―メチルイミダゾリル−(1’)〕エチル−s−トリアジン等のトリアジン化合物、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7(DBU)、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン等の第三級アミン化合物が挙げられる。中でも、2,4−ジアミノ−6−〔2’―メチルイミダゾリル−(1’)〕エチル−s−トリアジンが好ましい。
また、リン系硬化触媒の具体例としては、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン等が挙げられる。
上述した硬化触媒は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上述した硬化触媒は、硬化性の観点から、融点が180℃以下であることが好ましく、特に100℃以下であることが好ましく、さらには60℃以下であることが好ましい。硬化触媒の融点が180℃以下であると、樹脂組成物層10を良好に硬化することが容易となる。一方、硬化触媒の融点の下限値については、貯蔵安定性の観点から、常温(23℃)以上であることが好ましい。
樹脂組成物中における硬化触媒の含有量は、0.01質量%以上であることが好ましく、特に0.05質量%以上であることが好ましく、さらには、0.1質量%以上であることが好ましい。また、当該含有量は、2.0質量%以下であることが好ましく、特に1.5質量%以下であることが好ましく、さらには1.0質量%以下であることが好ましい。当該含有量が上記範囲であることで、樹脂組成物層10をより良好に硬化することが可能となる。なお、硬化触媒の上記含有量は、固形分換算値である。
(5)その他の成分
本実施形態における樹脂組成物は、さらに、可塑剤、安定剤、粘着付与材、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。
(6)樹脂組成物層の物性等
本実施形態に係る樹脂シート1では、ガスクロマトグラフィー質量分析(GC−MS)法で測定される、樹脂組成物層10を120℃で30分間加熱した際に発生する揮発成分の濃度が、100ppm以上である。ここで揮発成分とは、具体的には、樹脂組成物層10を形成するための塗工液に使用された有機溶媒成分の残留分である。
上記揮発成分の濃度が100ppm以上であることにより、樹脂組成物層10の表面が良好なタックを有するものとなり、樹脂組成物層10と、第1の支持シート11および第2の支持シート12との界面における浮きが発生し難いものとなる。また、上記揮発成分の濃度が100ppm以上であることにより、樹脂組成物層10の脆弱性が改善されて、加工時や運搬時に樹脂組成物層10に欠けや割れが発生しにくくなり、ハンドリング性が向上する。このような観点から、上記の揮発成分の濃度は、1000ppm以上であることが好ましく、特に5000ppm以上であることが好ましい。
一方、上記揮発成分の濃度の上限値については、45000pp以下であり、特に35000pp以下であることが好ましく、さらには30000ppm以下であることが好ましい。上記揮発成分の濃度が45000ppmを超えると、樹脂組成物層10の表面が過度にべたついたり、樹脂組成物層10の熱硬化の際に、揮発成分に起因して膨れが発生し、得られる半導体装置の信頼性が低下するといった問題の原因となる。
本実施形態に係る樹脂シート1では、樹脂組成物層10中に上述した有機溶媒成分が特定の濃度で残存することで、樹脂組成物層10の表面に良好なタックが付与されたものとなり、樹脂組成物層10と、第1の支持シート11および第2の支持シート12との界面における浮きの発生が抑制されるとともに、樹脂組成物層10の脆弱性が改善され、加工時や運搬時における樹脂組成物層10に欠けや割れの発生が抑制される。
上述揮発成分の濃度は、樹脂組成物層10を形成する条件によって、調整することができる。例えば、樹脂組成物層10を形成する際の乾燥温度、乾燥時間、有機溶媒の種類等を調整することで、樹脂組成物層10の揮発成分の濃度を上記範囲に調整することができる。
樹脂組成物層10の厚さは、用途等を考慮して設定することができる。例えば、本実施形態に係る樹脂シート1を、半導体装置の製造方法において、電子部品の封止に用いる場合、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以上であることが特に好ましい。また、当該厚さは、1000μm以下であることが好ましく、500μm以下であることがより好ましく、特に300μm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。
また、本実施形態に係る樹脂シート1を、半導体装置の製造方法において、絶縁膜の形成に用いる場合、樹脂組成物層10の厚さは、特に制限されないが、5μm以上であることが好ましく、特に10μm以上であることが好ましく、さらには15μm以上であることが好ましい。また、当該厚さは、80μm以下であることが好ましく、特に60μm以下であることが好ましく、さらには40μm以下であることが好ましい。
2.第1の支持シート
第1の支持シート11は、樹脂組成物層との接触面がシリコーン系剥離剤によって剥離処理されていないことを満たすものである限り、特に限定されない。
第1の支持シート11を構成する支持基材としては、それぞれ、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。また、第1の支持シート11を構成する支持基材は、所望により片面または両面に、プライマー処理、コロナ処理、プラズマ処理、酸化処理等の表面処理が施されていてもよい。
上記樹脂フィルムを構成する材料は、ガラス転移温度(Tg)が50℃以上であることが好ましく、特にガラス転移温度(Tg)が55℃以上であることが好ましく、さらにはガラス転移温度(Tg)が60℃以上であることが好ましい。当該材料のガラス転移温度(Tg)が50℃以上であることで、樹脂組成物層10に第1の支持シート11が積層された状態で、樹脂組成物層10を熱硬化した場合であっても、第1の支持シート11が熱変形し難いものとなり、硬化層からの第1の支持シート11の剥離が容易となる。なお、上記ガラス転移温度(Tg)の上限については、特に限定されないものの、通常500℃以下であることが好ましく、特に400℃以下であることが好ましい。なお、上記ガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量分析計を用いて測定した値である。
第1の支持シート11が、シリコーン系剥離剤以外の剥離剤によって剥離処理されたものである場合、当該剥離剤としては、アルキド系剥離剤、フッ素系剥離剤、長鎖アルキル系剥離剤、オレフィン樹脂系剥離剤、アクリル系剥離剤およびゴム系剥離剤から選択される少なくとも一種が使用されることが好ましく、これらの中でアルキド系剥離剤が使用されることが特に好ましい。
第1の支持シート11の厚さは、通常10μm以上、250μm以下である。
3.第2の支持シート
第2の支持シート12を構成する支持基材としては、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。また、第2の支持シート12を構成する支持基材は、所望により片面または両面に、プライマー処理、コロナ処理、プラズマ処理、酸化処理等の表面処理が施されていてもよい。
第2の支持シート12における樹脂組成物層10との接触面は、剥離剤によって剥離処理されていてもよく、剥離処理されていなくてもよい。
上記剥離剤としては、シリコーン系剥離剤、アルキド系剥離剤、フッ素系剥離剤、長鎖アルキル系剥離剤、オレフィン樹脂系剥離剤、アクリル系剥離剤およびゴム系剥離剤から選択される少なくとも一種が使用されることが好ましい。
また、第2の支持シート12と樹脂組成物層10との界面における浮きの発生を抑制し、樹脂シート1の保管時や取り扱い時におけるハンドリング性を向上させるという観点から、第2の支持シート12は、樹脂組成物層10との接触面がシリコーン系剥離剤によって剥離処理されていないものであることが好ましい。
第2の支持シート12の厚さは、特に制限はないが、通常20μm以上、250μm以下である。
4.樹脂シートの物性
本実施形態に係る樹脂シート1では、第1の支持シート11を樹脂組成物層10から剥離する際の剥離力をF1とし、第2の支持シート12を樹脂組成物層10から剥離する際の剥離力をF2とした場合、当該F1および当該F2が、下式(1)
F1/F2>1 …(1)
を満たすことが好ましい。これにより、第1の支持シート11を樹脂組成物層10に残した状態で、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。それにより、当該剥離操作に伴う樹脂組成物層10の欠けや割れの発生を効果的に抑制することが可能となる。
上述した、第1の支持シート11を樹脂組成物層10から剥離する際の剥離力F1は、0.05N/100mm以上であることが好ましく、特に0.1N/100mm以上であることが好ましい。また、当該剥離力F1は、2.0N/100以下であることが好ましく、特に1.5N/100mm以下であることが好ましい。
また、上述した、第2の支持シート12を樹脂組成物層10から剥離する際の剥離力F2は、0.05N/100mm以上であることが好ましく、特に0.1N/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く、特に1.5N/100mm以下であることが好ましい。
上述の剥離力F1およびF2がそれぞれ上記範囲であることにより、樹脂組成物層10と第1の支持シート11との界面、または、脂組成物層10と第2の支持シート12との界面における浮きの発生を効果的に抑制することができる。
なお、上述した剥離力は、次の通り測定したものである。すなわち、樹脂シート1を幅100mmで長さ100mmにカットしてなる試験片について、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1の支持シート11または第2の支持シート12を引き剥がし、その際に測定される剥離力(N/100mm)として、剥離力F1またはF2を得ることができる。
5.樹脂シートの製造方法
本実施形態に係る樹脂シート1は、特に限定されず、例えば、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調製し、上述した第2の支持シート12上に、スピンコート法、スプレーコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ロールナイフコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法等の公知の塗布方法によりその塗工液を塗布して塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥させることにより樹脂組成物層10を形成する。
ここで、樹脂組成物層10中における前述した揮発成分の濃度を上述した範囲に調整する観点から、当該塗膜の乾燥温度は、50℃以上とすることが好ましく、特に60℃以上とすることが好ましく、さらには70℃以上とすることが好ましい。また、当該乾燥温度は、150℃以下とすることが好ましく、特に140℃以下とすることが好ましく、さらには130℃以下とすることが好ましい。また、当該塗膜の乾燥時間は、同様の観点から、30秒以上とすることが好ましい。また、当該乾燥時間は、30分以下とすることが好ましい。また、塗工液の固形分濃度は、例えば、30質量%以上とすることが好ましく、特に35質量%以上とすることが好ましい。また、当該固形分濃度は、60質量%以下とすることが好ましく、特に50質量%以下とすることが好ましい。
次いで、形成された樹脂組成物層10における第2の支持シート12とは反対側の面と、第1の支持シート11の片面(剥離剤により処理されている場合には、その剥離処理面)とを貼り合わせることにより、樹脂シート1を製造することができる。
上記溶媒としては、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、イソブチルアルコール、メチルイソブチルケトン、n−ブタノール、酢酸ブチル、2−メトキシプロパノール、酢酸イソブチル、テトラクロロエチレン、エチレングリコールモノメチルエーテル、メチルブチルケトン、イソペンチルアルコール、エチレングリコールモノエチルエーテル、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、テレビン油、シクロヘキサノン、エチレングリコールモノブチルエーテル等の有機溶媒等が挙げられる。これらの中でも、揮発成分の濃度を前述した範囲に調整し易いという観点から、シクロヘキサノン、エチレングリコールモノブチルエーテル等の高沸点溶媒を使用することが好ましく、特に、汎用性、溶解性等の観点からシクロヘキサノンを使用することが好ましい。
〔半導体装置〕
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。樹脂組成物層10を硬化する条件は、従来公知の条件にて行うことができる。通常、加熱温度は100℃以上、240℃以下であることが好ましく、加熱時間は、15分以上、300分以下であることが好ましい。また、樹脂組成物層10の硬化は、複数回の加熱処理により段階的に行ってもよい。ここで、本実施形態に係る半導体装置は、電子部品を封止する層として硬化層を備えていてもよく、または、絶縁膜として硬化層を備えていてもよい。本実施形態に係る半導体装置は、パネルレベルパッケージングにより製造される半導体装置であり、その具体例としては、パネルレベルのファンアウトパッケージング技術(FOPLP)により製造された半導体パッケージ等が挙げられる。
本実施形態に係る樹脂シート1は、前述した通り、樹脂組成物層10と第1の支持シート11との界面における浮きが発生し難くいとともに、樹脂組成物層の脆弱性が改善されたものとなっている。これにより、当該樹脂シート1は、加工時や運搬時における樹脂組成物層に欠けや割れが発生し難くなり、優れたハンドリング性が達成される。そのため、本実施形態に係る樹脂シート1を用いて製造される、本実施形態に係る半導体装置は、当該樹脂シート1を用いて製造されたものであることにより、良好な品質を有するものとなる。
また、本実施形態に係る樹脂シート1は、パネルレベルパッケージングによる半導体装置の製造方法において、電子部品を封止するためのシート(封止用樹脂シート)として、または絶縁膜を形成するためのシート(層間絶縁層用樹脂シート)として好適に使用することができる。また、本実施形態に係る樹脂シート1は、支持シートで保護した状態で冷蔵保管される場合に好適に使用することができ、より具体的には、5℃以下で冷蔵保管される場合に好適に使用することができる。また、本実施形態に係る樹脂シート1は、樹脂組成物層10が硬化してなる硬化層上に再配線層が形成される半導体装置の製造方法に好適に使用することができる。
また、本実施形態に係る樹脂シート1は、ファンアウトパッケージ技術(FOPLP)により半導体パッケージ等を製造する場合のように、樹脂シート1のサイズが比較的大面積となる場合であっても、樹脂組成物層10と支持シートとの界面における浮きの発生が効果的に抑制することができる。
以上のような観点からも、本実施形態に係る樹脂シート1を用いて製造される、本実施形態に係る半導体装置は、当該樹脂シート1を用いて製造されたものであることにより、良好な品質を有するものとなる。
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
以下、実施例および試験例等を示すことにより本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の試験例等に何ら限定されるものではない。
〔実施例1〕
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」,融点約40℃)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:330m/g)を用いて表面処理したもの〕65質量部とを、シクロヘキサノンとメチルエチルケトンの1:1の混合溶媒中にて混合して、固形分濃度が40質量%である樹脂組成物の塗工液を得た。
上述の通り得られた塗工液を、第1の支持シートとしての、ポリエチレンテレフタレートフィルム(Tg:67℃)の一方の面をアルキド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「PET38AL−5」,厚さ:38μm)の剥離処理面に塗布し、得られた塗膜を100℃で90秒間乾燥することで、厚さ50μmの樹脂組成物層と第1の支持シートとの積層体を得た。
次に、第2の支持シートとしての、ポリエチレンテレフタレートフィルムの一方の面をアルキド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「PET38X」,厚さ:38μm)の剥離処理面と、上述の通り得られた積層体における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、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。
なお、得られた樹脂シートでは、第1の支持シートを樹脂組成物層から剥離する際の剥離力F1と、第2の支持シートを樹脂組成物層から剥離する際の剥離力F2とが、下式(1)
F1/F2>1 …(1)
の関係を満たすものであった。
〔実施例2〜4〕
前述した塗膜の乾燥条件を表1のように変更する以外、実施例1と同様にして樹脂シートを得た。
〔比較例1〕
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−PET382150」,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)を使用するとともに、前述した塗膜の乾燥条件を表1のように変更する以外、実施例1と同様にして樹脂シートを得た。
〔比較例2および3〕
前述した塗膜の乾燥条件を表1のように変更する以外、実施例1と同様にして樹脂シートを得た。
〔試験例1〕(揮発成分の濃度の測定)
実施例および比較例で製造した樹脂シートを、10mm×50mmのサイズに裁断した後、第1の支持シートおよび第2の支持シートを剥離して得られた樹脂組成物層を測定サンプルとした。当該測定サンプルを、測定用バイアルに封入し、120℃で30分間加熱し、発生したガスをガスクロマトグラフ質量分析計(島津製作所社製,製品名「GCMS−QP2010」)に導入し、発生したガスの量を測定した。当該量を、揮発成分の濃度(ppm)とした。結果を表1に示す。
〔試験例2〕(タック性の評価)
実施例および比較例で製造した樹脂シートから第2の支持シートを剥離し、露出した樹脂組成物層の露出面を指触し、以下の基準で、樹脂組成物層の表面におけるタック性を評価した。結果を表1示す。
タック有り:樹脂組成物層の表面が指に貼り付く感触があった。
タック無し:樹脂組成物層の表面が指に貼り付く感触がなかった。
〔試験例3〕(保管時の浮きの評価)
実施例および比較例で製造した樹脂シートを、5℃の環境下で1週間保管した後、樹脂組成物層と支持シートとの界面における浮きの発生を評価した。結果を表1に示す。
A:樹脂組成物層と第1の支持シートとの界面、および樹脂組成物層と第2の支持シートとの界面の両方において浮きが発生しなかった。
B:樹脂組成物層と第1の支持シートとの界面、および樹脂組成物層と第2の支持シートとの界面のいずれか一方において若干の浮きが発生したが、実用上問題ないレベルだった。
C:樹脂組成物層と第1の支持シートとの界面、および樹脂組成物層と第2の支持シートとの界面の両方において、実用上問題となる浮きが発生した。
〔試験例4〕(ハンドリング性の評価)
実施例および比較例で製造した樹脂シートから第2の支持シートを剥離し、露出した樹脂組成物層の露出面を、ダミー基板(500mm×400mm)に積層した後、樹脂組成物層から第1の支持シートを剥離した。次いで、当該樹脂組成物層を100℃で60分間加熱した後、さらに170℃で60分間加熱することで樹脂組成物層を硬化し、硬化層を形成した。この一連の流れにおける樹脂シートのハンドリング性を、以下の基準に基づいて評価した。結果を表1示す。
A:樹脂組成物層に欠けおよび割れのいずれも発生しなかった。
B:樹脂組成物層に欠けおよび割れがわずかに発生した。
C:樹脂組成物層に欠けおよび割れは発生しなかったものの、樹脂組成物層の表面が過度にべたつくとともに、硬化層に膨れが発生した。
D:樹脂組成物層に実用上問題となるレベルの欠けおよび割れの少なくとも一方が発生した。
Figure 2019050253
表1に示されるように、実施例に係る樹脂シートでは、保管時における浮きの発生が抑制され、優れた保管適性が達成されるとともに、樹脂組成物層における欠けおよび割れの発生が抑制され、ハンドリング性に優れていた。
本発明に係る樹脂シートは、パネルレベルパッケージングによる半導体装置の製造方法おいて、電子部品の封止するためのシートまたは絶縁膜を形成するためのシートとして好適に利用することができる。
1…樹脂シート
10…樹脂組成物層
11…第1の支持シート
12…第2の支持シート

Claims (6)

  1. パネルレベルパッケージングによる半導体装置の製造方法において、電子部品の封止または絶縁膜の形成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樹脂組成物層と、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の支持シートとを備え、
    前記樹脂組成物層が、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、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%以上であり、
    前記熱可塑性樹脂の前記樹脂組成物中における含有量が、30質量%以下であり、
    前記第1の支持シートにおける前記樹脂組成物層との接触面が、シリコーン系剥離剤によって剥離処理されておらず、
    ガスクロマトグラフィー質量分析法で測定される、前記樹脂組成物層を120℃で30分間加熱した際に発生する揮発成分の濃度が、100ppm以上、45000ppm以下である
    ことを特徴とする樹脂シート。
  2. 前記熱可塑性樹脂は、アクリル系樹脂を含まないことを特徴とする請求項1に記載の樹脂シート。
  3. 前記第1の支持シートにおける前記樹脂組成物層側の面は、アルキド系剥離剤により剥離処理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。
  4. 前記第1の支持シートは、ガラス転移温度(Tg)が50℃以上である樹脂製の支持基材を備え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。
  5. 前記第2の支持シートにおける前記樹脂組成物層側の面は、剥離剤により剥離処理されてい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。
  6. 請求項1〜5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。
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