JP2021141244A - 半導体装置の製造方法、及び、樹脂シート - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、型のキャビティよりも小さい樹脂シートを用いた場合、圧縮成型後に得られる硬化体層に支持フィルムが食い込み、硬化体層の表面に凹凸が形成されうる。このような凹凸が形成された硬化体層を含む製品は出荷に適さないので、前記の凹凸は、歩留まりの低下の原因となりうる。また、硬化体層に支持フィルムが食い込むと、支持フィルムの剥離が難しくなる。
すなわち、本発明は、下記のものを含む。
前記製造方法が、
前記基板を用意する工程と、
支持フィルムと、前記支持フィルム上に熱硬化性の樹脂組成物で形成された樹脂組成物層と、を備える樹脂シートを用意する工程と、
前記樹脂組成物層を前記キャビティ内に収めて、前記第一型と前記第二型との間で、前記基板及び前記樹脂シートを加圧する工程と、を含み、
前記支持フィルムが、前記樹脂組成物層が形成された支持部分と、前記樹脂組成物層が形成されていない余白部分とを含み、
厚さ方向から見て、前記余白部分が、前記支持部分の全周にある、半導体装置の製造方法。
〔2〕 前記基板及び前記樹脂シートを加圧する工程において、前記キャビティの全周で、前記支持フィルムの前記余白部分が前記キャビティからはみ出る、〔1〕に記載の半導体装置の製造方法。
〔3〕 120℃における前記支持フィルムの弾性率E0が、6.0GPa以下である、〔1〕又は〔2〕に記載の半導体装置の製造方法。
〔4〕 前記樹脂組成物層が、前記基板及び前記樹脂シートを加圧する工程において前記樹脂組成物層が加圧されたときに、前記キャビティ内を満たせる容量を有する、〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
〔5〕 120℃における前記樹脂組成物の溶融粘度η0が、300ポイズ以上、20000ポイズ以下である、〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
〔6〕 前記樹脂組成物層の厚さが、10μm以上、500μm以下である、〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
〔7〕 支持フィルムと、前記支持フィルム上に熱硬化性の樹脂組成物で形成された樹脂組成物層と、を備え、
前記支持フィルムが、前記樹脂組成物層が形成された支持部分と、前記樹脂組成物層が形成されていない余白部分とを含み、
厚さ方向から見て、前記余白部分が、前記支持部分の全周にあり、
120℃における前記支持フィルムの弾性率E0が、6.0GPa以下である、樹脂シート。
〔8〕 120℃における前記樹脂組成物の溶融粘度η0が、300ポイズ以上、20000ポイズ以下である、〔7〕に記載の樹脂シート。
〔9〕 前記樹脂組成物の120℃における溶融粘度η0と、前記支持フィルムの前記弾性率E0との積(η0×E0)が、20.0×103[ポイズ・GPa]以下である、〔7〕又は〔8〕に記載の樹脂シート。
〔10〕 前記支持フィルムの厚さtと、前記支持フィルムの前記弾性率E0との積(t×E0)が、300[μm・GPa]以下である、〔7〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の樹脂シート。
〔11〕 前記樹脂組成物の120℃における溶融粘度η0と、前記支持フィルムの厚さtと、前記支持フィルムの前記弾性率E0との積(η0×t×E0)が、10.0×105[μm・ポイズ・GPa]以下である、〔7〕〜〔10〕のいずれか一項に記載の樹脂シート。
図1は、本発明の第一実施形態に係る半導体装置の製造方法で用いる圧縮成型装置100を模式的に示す断面図である。
図1に示すように、本発明の第一実施形態に係る製造方法で用いる圧縮成型装置100は、第一型110と第二型120とを備える。これらの第一型110及び第二型120は、互いに接近することで型閉じがなされ、また、互いに離れることによって型開きがなされるように設けられている。本実施形態では、第一型110及び第二型の厚さ方向が鉛直方向と平行になるように、第一型110を上方、第二型120を下方に設けた例を示して説明する。
基板200を用意する工程(I)と、
支持フィルムと、この支持フィルム上に熱硬化性の樹脂組成物で形成された樹脂組成物層と、を備える樹脂シート(図1では図示せず。)を用意する工程(II)と、
樹脂組成物層をキャビティ130内に収めて、第一型110と第二型120との間で、基板200及び樹脂シートを加圧する工程(III)と、を含む。
本発明の第一実施形態に係る製造方法は、基板を用意する工程(I)を含む。基板としては、例えば、シリコンウェハー;ガラスウェハー;ガラス基板;銅、チタン、ステンレス、冷間圧延鋼板(SPCC)等の金属基板;FR−4基板等のガラスエポキシ基板;ポリエステル基板;ポリイミド基板;BTレジン基板;熱硬化型ポリフェニレンエーテル基板;等が挙げられる。また、基板は、半導体チップを剥離可能に仮固定することができる仮固定フィルムを備えていてもよい。さらに、仮固定フィルム自体を基板として用いてもよい。仮固定フィルムの市販品としては、例えば、日東電工社製「リヴァアルファ」が挙げられる。また、基板は、当該基板の一部として表面に銅箔等の金属層を有していてもよい。例えば、両方の表面に剥離可能な第一金属層及び第二金属層を有する基板を用いてもよい。このような基板を用いる場合、通常、回路配線として機能できる配線層としての導体層が、第二金属層の第一金属層とは反対側の面に形成される。このような金属層を有する基板としては、例えば、三井金属鉱業社製のキャリア銅箔付極薄銅箔「Micro Thin」が挙げられる。
図3は、本発明の第一実施形態に係る半導体装置の製造方法で用意される樹脂シート300を厚さ方向から見た様子を模式的に示す平面図である。また、図4は、本発明の第一実施形態に係る半導体装置の製造方法で用意される樹脂シート300を、厚さ方向に平行な平面で切った断面を模式的に示す断面図である。
図7は、本発明の第一実施形態に係る半導体装置の製造方法で用いる圧縮成型装置100を用いて、圧縮成型を行っている様子を模式的に示す断面図である。
本発明の第一実施形態に係る製造方法は、上述した工程(I)及び工程(II)の後で、図7に示すように、樹脂組成物層320をキャビティ130内に収めて、第一型110と第二型120との間で、基板200及び樹脂シート300を加圧する工程(III)を含む。この工程(III)により、樹脂組成物層320を圧縮成型して、樹脂組成物の硬化体で形成された硬化体層330を得ることができる。
例えば、成型時の型の温度は、樹脂組成物が優れた圧縮成型性を発揮できる温度が好ましく、好ましくは80℃以上、より好ましくは100℃以上、特に好ましくは120℃以上であり、好ましくは200℃以下、より好ましくは170℃以下、特に好ましくは150℃以下である。
また、例えば、成型時に加える圧力は、好ましくは1MPa以上、より好ましくは3MPa以上、特に好ましくは5MPa以上であり、好ましくは50MPa以下、より好ましくは30MPa以下、特に好ましくは20MPa以下である。
さらに、例えば、キュアタイムは、好ましくは1分以上、より好ましくは2分以上、特に好ましくは5分以上であり、好ましくは60分以下、より好ましくは30分以下、特に好ましくは20分以下である。
本発明の第一実施形態に係る製造方法は、上述した工程(I)、工程(II)及び工程(III)に組み合わせて、任意の工程を含みうる。
通常、本実施形態に係る製造方法は、工程(III)の後で、型開きする工程を含む。このように型開きすることにより、基板200、硬化体層330及び支持フィルム310を圧縮成型装置100から取り外すことができる。このように取り外すことにより、基板200、硬化体層330及び支持フィルム310を厚さ方向においてこの順に備える成型体を得ることができる。
第一実施形態に係る製造方法によれば、硬化体層330における凹凸の形成を抑制できる。また、こうして得られた硬化体層330からは、通常、支持フィルム310の剥離が容易である。以下、これらの利点について、別の製造方法と対比させて説明する。
第一実施形態では、第一型110に基板200を設置し、第二型120に樹脂シート300を設置した後で、圧縮成型を実施した例を用いて半導体装置の製造方法を説明した。しかし、基板200及び樹脂シート300の設置態様は第一実施形態に限定されない。例えば、第一型110及び第二型120の一方に基板200及び樹脂シート300の両方を設置して、圧縮成型を実施してもよい。以下、その方法を、第二実施形態を示して説明する。
基板200を用意する工程(I)と、
樹脂シート300を用意する工程(II)と、
樹脂組成物層320をキャビティ130内に収めて、第一型110と第二型120との間で、基板200及び樹脂シート300を加圧する工程(III)と、を含む。
本発明の第二実施形態に係る製造方法は、上述した工程(I)及び工程(II)の後で、図11に示すように、樹脂組成物層320をキャビティ130内に収めて、第一型110と第二型120との間で、基板200及び樹脂シート300を加圧する工程(III)を含む。この工程(III)は、第一実施形態と同じく行いうる。よって、具体的には、工程(III)では、第一型110及び第二型120が型閉じされ、樹脂組成物層320の全体が、基板200と樹脂シート300の支持フィルム310とに囲まれたキャビティ130内の閉空間に収められる。そして、この状態で、基板200及び樹脂シート300が加圧されて、樹脂組成物層320が基板200に接合されるとともに、樹脂組成物層320が圧縮成型される。したがって、必要に応じて加熱して樹脂組成物層320を硬化させることにより、硬化体層330を得ることができる。
本発明の半導体装置の製造方法は、上述した実施形態から更に変更して実施してもよい。例えば、基板を収納できるキャビティが形成された型を備える圧縮成型装置を用いて、半導体装置の製造を行ってもよい。以下、その方法の例を、図面を参照して説明する。
基板200を用意する工程(I)と、
樹脂シート300を用意する工程(II)と、
樹脂組成物層320をキャビティ630内に収めて、第一型610と第二型620との間で、基板200及び樹脂シート300を加圧する工程(III)と、を含む。
本発明の第三実施形態に係る製造方法は、上述した工程(I)及び工程(II)の後で、図13に示すように、樹脂組成物層320をキャビティ630内に収めて、第一型610と第二型620との間で、基板200及び樹脂シート300を加圧する工程(III)を含む。この工程(III)は、第一実施形態と同じく行いうる。よって、具体的には、工程(III)では、第一型610及び第二型620が型閉じされ、樹脂組成物層320の全体が、第一型610、基板200、及び、樹脂シート300の支持フィルム310に囲まれたキャビティ630内の閉空間に収められる。そして、この状態で、基板200及び樹脂シート300が加圧されて、樹脂組成物層320が基板200に接合されるとともに、樹脂組成物層320が圧縮成型される。したがって、必要に応じて加熱して樹脂組成物層320を硬化させることにより、硬化体層330を得ることができる。
樹脂組成物の組成は、当該樹脂組成物が熱硬化性を有する範囲であれば、特段の制限は無い。
支持フィルムとしては、例えば、プラスチック材料からなるフィルム、金属箔、離型紙が挙げられ、プラスチック材料からなるフィルム及び金属箔が好ましい。
上述した製造方法によれば、硬化体層を含む半導体装置を製造できる。このように硬化体層を含む半導体装置としては、例えば、プリント配線板、半導体チップパッケージ、マルチチップパッケージ、パッケージオンパッケージ、ウェハレベルパッケージ、パネルレベルパッケージ、システムインパッケージ等が挙げられる。これらの半導体装置において、硬化体層は、例えば、絶縁層又は封止層として機能できる。
後述する実施例及び比較例で用いた樹脂組成物の溶融粘度は、動的粘弾性測定装置(ユー・ビー・エム社製「Rheosol−G3000」)を使用して測定した。具体的には、試料である樹脂組成物1gについて、直径18mmの円形のパラレルプレートを使用して、開始温度60℃から200℃まで昇温速度5℃/分にて昇温し、測定温度間隔2.5℃、振動数1Hz、ひずみ5degの条件にて溶融粘度を測定した。こうして得られた測定結果から、後述する圧縮成型時の温度(120℃)での溶融粘度を読み取った。
後述する実施例及び比較例で用いた支持フィルムの弾性率は、DMAにより貯蔵弾性率として測定した。測定は、後述する圧縮成型時の温度(120℃)で行った。
反応容器に、2官能性ヒドロキシ基末端ポリブタジエン(日本曹達社製「G−3000」、数平均分子量=3000、ヒドロキシ基当量=1800g/eq.)69gと、芳香族炭化水素系混合溶剤(出光石油化学社製「イプゾール150」)40gと、ジブチル錫ラウレート0.005gとを入れ、混合して均一に溶解させた。均一になったところで60℃に昇温し、更に撹拌しながらイソホロンジイソシアネート(エボニックデグサジャパン社製「IPDI」、イソシアネート基当量=113g/eq.)8gを添加し、約3時間反応を行った。
ビフェニル型エポキシ樹脂(日本化薬社製「NC3000」、エポキシ当量276g/eq.)1部、ビスフェノール型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学社製「ZX1059」、ビスフェノールA型とビスフェノールF型の1:1混合品、エポキシ当量169g/eq.)5部、アミノシラン系カップリング剤(信越化学工業社製「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径0.5μm、比表面積5.8m2/g、アドマテックス社製「SO−C2」)65部、エラストマーAを20部、マレイミド化合物(デザイナーモレキュールズ社製「BMI−689」)4部、クレゾールノボラック樹脂(DIC社製「KA−1160」、フェノール性水酸基当量:117g/eq)3部、硬化促進剤(四国化成工業社製、「1B2PZ」)0.05部、及びメチルエチルケトン15部を混合し、高速回転ミキサーで均一に分散して、樹脂ワニスを作製した。
(基板の用意)
幅32cm、長さ32cmのFR−4基板を用意した。
ポリエチレンテレフタレートフィルムと、このポリエチレンテレフタレートフィルムの表面に設けられた離型層とを備えた長尺の支持フィルム(リンテック社製「AL5」、弾性率4.6GPa、厚さ38μm、幅40cm)を用意した。この支持フィルムの片面の複数の正方形のエリア(幅29cm、長さ29cm、面積841cm2)に、製造例2で製造した樹脂ワニスをアプリケーターを用いて間欠的に塗布し、80℃〜120℃(平均100℃)で乾燥して、均一な厚さ(300μm)を有する樹脂組成物層を形成した。厚さ方向から見て、各樹脂組成物層の全周には、樹脂組成物層の無い余白エリアが形成されていた。その後、支持フィルムを縦40cm、幅40cm(面積1600cm2)の正方形にカットして、樹脂シートを得た。前記のカットは、得られる樹脂シートを厚さ方向から見て、支持フィルムの中央に樹脂組成物層が位置するように行った。よって、支持フィルムの余白部分の幅は、樹脂組成物層のいずれの位置でも5.5cmであった。
図1に示すように、金型としての第一型110及び第二型120を備える圧縮成型装置100を用意した。第二型120の第一型110に対向する側には、正方形の開口部(縦30cm、横30cm、開口面積900cm2)を有するキャビティ130が形成されていた。図6に示すように、第一型110にFR−4基板200を設置し、第二型120に、樹脂シート300を設置した。その後、第一型110及び第二型120を型閉じし、キャビティ130内を加圧して、圧縮成型を実施した。前記の圧縮成型は、金型温度120℃、圧力7MPa、キュアタイム5分の条件で行った。
樹脂組成物層が形成された長尺の支持フィルムのカットを、カット後に得られる正方形の支持フィルムのサイズが縦37.5cm、幅37.5cm(面積1406cm2)となるように行った。以上の事項以外は、実施例1と同じ方法により、樹脂シートの製造、及び、圧縮成型による成型体の製造を行った。
長尺の支持フィルムの種類を、ポリスチレン系フィルム(クラボウ社製「オイディス CA−F10」、弾性率3.1GPa、厚さ50μm)に変更した。また、樹脂組成物層が形成された長尺の支持フィルムのカットを、カット後に得られる正方形の支持フィルムのサイズが縦33cm、幅33cm(面積1089cm2)となるように行った。以上の事項以外は、実施例1と同じ方法により、樹脂シートの製造、及び、圧縮成型による成型体の製造を行った。
長尺の支持フィルムの種類を、フッ素樹脂フィルム(AGC社製「アフレックス50MW」、弾性率0.8GPa、厚さ50μm)に変更した。また、支持フィルム上に形成される樹脂組成物層の厚みを、500μmに変更した。さらに、樹脂組成物層が形成された長尺の支持フィルムのカットを、カット後に得られる正方形の支持フィルムのサイズが縦37.5cm、幅37.5cm(面積1406cm2)となるように行った。以上の事項以外は、実施例1と同じ方法により、樹脂シートの製造、及び、圧縮成型による成型体の製造を行った。
長尺の支持フィルムの種類を、ポリエチレンナフタレートフィルム(帝人社製「テオネックス」、弾性率6.1GPa、厚さ50μm)に変更した。また、支持フィルム上に形成される樹脂組成物層の厚みを、100μmに変更した。さらに、樹脂組成物層が形成された長尺の支持フィルムのカットを、カット後に得られる正方形の支持フィルムのサイズが縦37.5cm、幅37.5cm(面積1406cm2)となるように行った。以上の事項以外は、実施例1と同じ方法により、樹脂シートの製造、及び、圧縮成型による成型体の製造を行った。
支持フィルム上に形成される樹脂組成物層の厚みを、150μmに変更した。また、樹脂組成物層が形成された長尺の支持フィルムのカットを、カット後に得られる正方形の支持フィルムのサイズが樹脂組成物層と同じ(縦29cm、幅29cm、面積841cm2)となるように行った。こうして得られた樹脂フィルムが備える支持フィルムには、余白部分は無かった。以上の事項以外は、実施例1と同じ方法により、樹脂シートの製造、及び、圧縮成型による成型体の製造を行った。
<硬化体層の凹凸の評価>
実施例及び比較例で得られた成型体(即ち、FR−4基板、樹脂組成物の硬化体で形成された硬化体層、及び、支持フィルムをこの順に備える成型体)から、支持フィルムを剥がした。その後、硬化体層の表面を観察して、支持フィルムが食い込むことにより形成された凹凸の有無を調べた。凹凸がない場合は「良」と判定し、凹凸がある場合は「不良」と判定した。
圧縮成型後、金型を観察して、樹脂組成物の付着の有無を調べた。樹脂組成物の付着がない場合は「良」と判定し、樹脂組成物の付着がある場合は「不良」と判定した。
実施例及び比較例で得られた成型体(即ち、FR−4基板、樹脂組成物の硬化体で形成された硬化体層、及び、支持フィルムをこの順に備える成型体)を、支持フィルムを剥離する前に観察した。金型の加工エリア内で支持フィルムにシワが無い場合は「良」と判定した。支持フィルムにシワがあり、且つ、硬化体層の表面に前記のシワに由来する跡がわずかに発生するものを「可」と判定した。
前記の実施例及び比較例の結果を、下記の表に示す。
110 第一型
120 第二型
121 底部ブロック
122 側部ブロック
130 キャビティ
130U キャビティの開口部
140 第二型及び基板の間の間隙
200 基板
200D 基板の表面
300 樹脂シート
310 支持フィルム
310U 支持フィルムの片面
310E 支持フィルムの端部
311 支持部分
312 余白部分
320 樹脂組成物層
330 硬化体層
340 複層体
400 長尺の樹脂シート
410 樹脂シートの製造装置
420 長尺の支持フィルム
421 長尺の支持フィルムの支持部分
422 長尺の支持フィルムの余白部分
430 塗布装置
440 樹脂ワニス
450 乾燥装置
500 圧縮成型装置
600 圧縮成型装置
610 第一型
611 底部ブロック
612 側部ブロック
620 第二型
630 キャビティ
W130 キャビティの幅
W200 基板の幅
W310 支持フィルムの幅
W312 余白部分の幅
W320 樹脂組成物層の幅
Claims (11)
- 基板を支持できる第一型と、前記第一型に対向して設けられた第二型とを備え、前記第一型及び前記第二型の少なくとも一方にキャビティが形成された圧縮成型装置を用いて、半導体装置を製造する、半導体装置の製造方法であって、
前記製造方法が、
前記基板を用意する工程と、
支持フィルムと、前記支持フィルム上に熱硬化性の樹脂組成物で形成された樹脂組成物層と、を備える樹脂シートを用意する工程と、
前記樹脂組成物層を前記キャビティ内に収めて、前記第一型と前記第二型との間で、前記基板及び前記樹脂シートを加圧する工程と、を含み、
前記支持フィルムが、前記樹脂組成物層が形成された支持部分と、前記樹脂組成物層が形成されていない余白部分とを含み、
厚さ方向から見て、前記余白部分が、前記支持部分の全周にある、半導体装置の製造方法。 - 前記基板及び前記樹脂シートを加圧する工程において、前記キャビティの全周で、前記支持フィルムの前記余白部分が前記キャビティからはみ出る、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 120℃における前記支持フィルムの弾性率E0が、6.0GPa以下である、請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記樹脂組成物層が、前記基板及び前記樹脂シートを加圧する工程において前記樹脂組成物層が加圧されたときに、前記キャビティ内を満たせる容量を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- 120℃における前記樹脂組成物の溶融粘度η0が、300ポイズ以上、20000ポイズ以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記樹脂組成物層の厚さが、10μm以上、500μm以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- 支持フィルムと、前記支持フィルム上に熱硬化性の樹脂組成物で形成された樹脂組成物層と、を備え、
前記支持フィルムが、前記樹脂組成物層が形成された支持部分と、前記樹脂組成物層が形成されていない余白部分とを含み、
厚さ方向から見て、前記余白部分が、前記支持部分の全周にあり、
120℃における前記支持フィルムの弾性率E0が、6.0GPa以下である、樹脂シート。 - 120℃における前記樹脂組成物の溶融粘度η0が、300ポイズ以上、20000ポイズ以下である、請求項7に記載の樹脂シート。
- 前記樹脂組成物の120℃における溶融粘度η0と、前記支持フィルムの前記弾性率E0との積(η0×E0)が、20.0×103[ポイズ・GPa]以下である、請求項7又は8に記載の樹脂シート。
- 前記支持フィルムの厚さtと、前記支持フィルムの前記弾性率E0との積(t×E0)が、300[μm・GPa]以下である、請求項7〜9のいずれか一項に記載の樹脂シート。
- 前記樹脂組成物の120℃における溶融粘度η0と、前記支持フィルムの厚さtと、前記支持フィルムの前記弾性率E0との積(η0×t×E0)が、10.0×105[μm・ポイズ・GPa]以下である、請求項7〜10のいずれか一項に記載の樹脂シート。
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