JP5770662B2 - 繊維含有樹脂基板、封止後半導体素子搭載基板、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
繊維基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて、該熱硬化性樹脂組成物を半硬化又は硬化した樹脂含浸繊維基材と、該樹脂含浸繊維基材の片面上に200μmを超え2000μm以下の厚さで形成された未硬化の熱硬化性樹脂組成物からなる未硬化樹脂層とを有し、
前記繊維基材に含浸する熱硬化性樹脂組成物及び前記未硬化樹脂層を形成する熱硬化性樹脂組成物の少なくとも一方は、イオントラップ剤を含有するものであることを特徴とする繊維含有樹脂基板を提供する。
該未硬化樹脂層を加熱、硬化することで、前記半導体素子搭載面を一括封止し、封止後半導体素子搭載基板とする封止工程、及び
該封止後半導体素子搭載基板をダイシングし、個片化することで、半導体装置を製造する個片化工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
繊維基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて、該熱硬化性樹脂組成物を半硬化又は硬化した樹脂含浸繊維基材と、該樹脂含浸繊維基材の片面上に200μmを超え2000μm以下の厚さで形成された未硬化の熱硬化性樹脂組成物からなる未硬化樹脂層とを有し、
前記繊維基材に含浸する熱硬化性樹脂組成物及び前記未硬化樹脂層を形成する熱硬化性樹脂組成物の少なくとも一方は、イオントラップ剤を含有するものである。
本発明の繊維含有樹脂基板は樹脂含浸繊維基材を有する。樹脂含浸繊維基材は、繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させて、該熱硬化性樹脂を半硬化又は硬化したものである。樹脂含浸繊維基材は膨張係数が非常に小さく、後に詳述する未硬化樹脂層を硬化させた時の収縮応力を抑制することができるため、本発明の繊維含有樹脂基板により大型有機樹脂基板や金属等の大径基板を封止した場合であっても、基板の反り、基板からの半導体素子の剥離を抑制することができる。
前記繊維基材として使用することができるものとしては、Eガラス、Sガラス、TガラスまたはDガラスから選択されるガラス繊維を用いることが好ましい。また、一般的に、上記以外のガラス繊維を用いるとナトリウム等のアルカリイオン成分が多く含まれるために封止材としての信頼性が低下し、さらに不純物が多く含まれるために電気特性の劣化が懸念されるが、本発明では繊維基材に含浸する熱硬化性樹脂組成物及び未硬化樹脂層を形成する熱硬化性樹脂組成物の少なくとも一方にイオントラップ剤を含有するため、これら繊維基材も使用することができる。これにより、200μmを超える様な比較的厚い封止層を有する半導体装置であっても反りが少なく、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。また、必要に応じて、ガラス繊維以外には高純度の石英繊維等を使用することも可能である。
本発明の繊維含有樹脂基板においては、繊維基材に含浸する熱硬化性樹脂組成物及び未硬化樹脂層を形成する熱硬化性樹脂組成物の少なくとも一方がイオントラップ剤を含有するものであるが、特には、繊維基材に含浸する熱硬化性樹脂組成物及び未硬化樹脂層を形成する熱硬化性樹脂組成物の両方がイオントラップ剤を含有することが望ましい。
MgxAly(OH)2x+3y−2z(CO3)z・mH2O
(x,y,zはそれぞれ0<y/x≦1,0≦z/y<1.5なる関係を有し、mは整数を示す。)
繊維基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させる方法としては、溶剤法とホットメルト法のいずれの方法でも実施できる。溶剤法とは熱硬化性樹脂組成物を有機溶剤に溶解した樹脂ワニスを調整し、樹脂ワニスを繊維基材に含浸させた後、溶剤を加熱揮散させる方法であり、ホットメルト法とは固形の熱硬化性樹脂組成物を加熱して溶かし前記繊維基材に含浸させる方法である。
本発明の繊維含有樹脂基板は未硬化樹脂層を有する。この未硬化樹脂層は、樹脂含浸繊維基材の片面上に形成された未硬化の熱硬化性樹脂組成物からなるものである。未硬化樹脂層は、封止するための樹脂層となる。
前記エポキシ樹脂としては、特に制限はされないが、例えば、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、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビフェノール型エポキシ樹脂又は4,4’−ビフェノール型エポキシ樹脂のようなビフェノール型エポキシ樹脂、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、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、トリスフェニロールメタン型エポキシ樹脂、テトラキスフェニロールエタン型エポキシ樹脂、及びフェノールジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂の芳香環を水素化したエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂など室温で液状や固体の公知のエポキシ樹脂が挙げられる。また、必要に応じて、上記以外のエポキシ樹脂を一定量併用することができる。
前記シリコーン樹脂としては、熱硬化性のシリコーン樹脂等が使用可能である。特に、シリコーン樹脂からなる未硬化樹脂層は付加硬化型シリコーン樹脂組成物を含むことが望ましい。付加硬化型シリコーン樹脂組成物としては、(A)非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物、(B)オルガノハイドロジェンポリシロキサン、及び(C)白金系触媒を必須成分とするものが特に好ましい。以下、これら(A)〜(C)成分について説明する。
前記(A)非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物としては、
一般式(1):R1R2R3SiO−(R4R5SiO)a−(R6R7SiO)b−SiR1R2R3
(式中、R1は非共役二重結合含有一価炭化水素基を示し、R2〜R7はそれぞれ同一又は異種の一価炭化水素基を示し、a及びbは0≦a≦500、0≦b≦250、かつ0≦a+b≦500を満たす整数である。)
で示されるオルガノポリシロキサンが例示される。
前記(B)成分としては、一分子中にケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を2個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンが好ましい。一分子中にケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を2個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンであれば、架橋剤として作用し、(B)成分中のSiH基と(A)成分のビニル基、アルケニル基等の非共役二重結合含有基とが付加反応することにより、硬化物を形成することができる。
前記(C)成分には、白金系触媒が用いられる。(C)白金系触媒としては、例えば塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、キレート構造を有する白金錯体等が挙げられる。これらは1種単独でも、2種以上の組み合わせでも使用することができる。
エポキシシリコーン混成樹脂はエポキシ樹脂とシリコーン樹脂からなり、これらエポキシ樹脂とシリコーン樹脂としては、前述のエポキシ樹脂と前述のシリコーン樹脂が挙げられる。
本発明に係る未硬化樹脂層には無機充填剤を配合することができる。配合される無機充填剤としては、例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ等のシリカ類、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミノシリケート、ボロンナイトライド、ガラス繊維、三酸化アンチモン等が挙げられる。これら無機充填剤の平均粒径や形状は特に限定されない。
本発明の繊維含有樹脂基板の断面図の一例を図1に示す。本発明の繊維含有樹脂基板10は、繊維基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて、該熱硬化性樹脂組成物を半硬化又は硬化した上述の樹脂含浸繊維基材1と、該樹脂含浸繊維基材1の片面上に形成された未硬化の熱硬化性樹脂組成物からなる上述の未硬化樹脂層2とを有するものである。
繊維基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて、該熱硬化性樹脂組成物を半硬化した樹脂含浸繊維基材を使用して本発明の繊維含有樹脂基板を作製する場合は、樹脂含浸繊維基材の片面上に、減圧又は真空下で、印刷やディスペンス等で熱硬化性の液状エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂組成物を更に塗布し、加熱することで、50℃以下で固形な未硬化樹脂層を形成し、繊維含有樹脂基板を作製することができる。
本発明の繊維含有樹脂基板は半導体素子搭載面を一括封止するための繊維含有樹脂基板である。半導体素子を搭載した基板としては、例えば図2中の一個以上の半導体素子3を接着剤4で無機、金属あるいは有機の基板5上に搭載した基板が挙げられる。なお、前記半導体素子を搭載した基板とは、半導体素子を搭載し配列等した半導体素子アレイを含むものである。
本発明の繊維含有樹脂基板により封止された封止後半導体素子搭載基板の断面図の一例を図2に示す。本発明の封止後半導体素子搭載基板11は、前記繊維含有樹脂基板10の未硬化樹脂層2(図1参照)により半導体素子3を搭載した基板5の半導体素子搭載面を被覆し、該未硬化樹脂層2(図1参照)を加熱、硬化することで硬化後の樹脂層2’とし、前記繊維含有樹脂基板10により一括封止されたものである(図2)。
本発明により製造される半導体装置の一例を図3に示す。本発明により製造される半導体装置12は前記封止後半導体素子搭載基板11(図2参照)をダイシングして、個片化したものである。このように、耐熱性や耐湿性等の封止性能に優れる繊維含有樹脂基板により封止され、かつ基板の反り、基板からの半導体素子3の剥離が抑制された封止後半導体素子搭載基板11(図2参照)をダイシングし、個片化して作製された半導体装置12は高品質な半導体装置となる。前記封止後半導体素子搭載基板11(図2参照)をダイシングして個片化した場合、半導体装置12は基板5上に接着剤4を介して半導体素子3が搭載され、その上から硬化後の樹脂層2’と樹脂含浸繊維基材1からなる繊維含有樹脂基板10により封止された半導体装置となる(図3)。
本発明の半導体装置の製造方法は、前記繊維含有樹脂基板の未硬化樹脂層により半導体素子を搭載した基板の半導体素子搭載面を被覆する被覆工程、
該未硬化樹脂層を加熱、硬化することで、前記半導体素子搭載面を一括封止し、封止後半導体素子搭載基板とする封止工程、及び
該封止後半導体素子搭載基板をダイシングし、個片化することで、半導体装置を製造する個片化工程を有する。以下、図4を用いて本発明の半導体装置の製造方法について説明する。
前記被覆工程は、樹脂含浸繊維基材1と未硬化樹脂層2を有する繊維含有樹脂基板10の未硬化樹脂層2により、接着剤4を介して半導体素子3を搭載した基板5の半導体素子搭載面を被覆する工程である(図4(A))。
前記封止工程は、前記繊維含有樹脂基板10の未硬化樹脂層2を加熱、硬化して硬化後の樹脂層2’とすることで、前記半導体素子3を搭載した基板5の半導体素子搭載面を一括封止し、封止後半導体素子搭載基板11とする工程である(図4(B))。
前記個片化工程は、前記封止後半導体素子搭載基板11をダイシングし、個片化することで、半導体装置12を製造する工程である(図4(C)、(D))。
<合成例1>
−非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物(A1)−
PhSiCl3で示されるオルガノシラン:27mol、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1mol、MeViSiCl2:3molをトルエン溶媒に溶解後、水中に滴下し、共加水分解し、更に水洗、アルカリ洗浄にて中和、脱水後、溶剤をストリップし、非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物(A1)を合成した。この化合物は、構成する単位の構成比が式:[PhSiO3/2]0.27[−SiMe2O−(Me2SiO)33−SiMe2O−]0.01[MeViSiO2/2]0.03で示される。この化合物の重量平均分子量は62,000、融点は60℃であった。なお、ここで組成式中のViは(−CH=CH2)で示されるビニル基を示し、Me、Phはそれぞれメチル基、フェニル基を示す(以下、同様)。
<合成例2>
−オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)−
PhSiCl3で示されるオルガノシラン:27mol、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1mol、MeHSiCl2:3molをトルエン溶媒に溶解後、水中に滴下し、共加水分解し、更に水洗、アルカリ洗浄にて中和、脱水後、溶剤をストリップし、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)を合成した。この樹脂は、構成する単位の構成比が式:[PhSiO3/2]0.27[−SiMe2O−(Me2SiO)33−SiMe2O−]0.01[MeHSiO2/2]0.03で示される。この樹脂の重量平均分子量は58,000、融点は58℃であった。
[樹脂含浸繊維基材の作製]
合成例1で得られた非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物(A1):189g、合成例2で得られたオルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1):189g、反応抑制剤としてアセチレンアルコール系のエチニルシクロヘキサノール:0.2g、塩化白金酸の1質量%オクチルアルコール溶液:0.1gを加え、60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌してベース組成物を得た。このベース組成物に、溶剤としてトルエンを400g加え、さらに無機充填剤としてシリカ(商品名:アドマファインE5/24C、平均粒子径:約3μm、(株)アドマテックス製)を378g、ハイドロタルサイト化合物(協和化成(株)製 Mg4.5Al2(OH)13CO3・3.5H2O 商品名DHT−4A−2)を12g、モリブデン酸亜鉛(日本シャーウィン・ウイリアムス(株)製、商品名:911B)を40g、酸化ランタン(信越化学工業(株)製)を2g加えて、シリコーン樹脂組成物のトルエン分散液を調製した。
前述の非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物(A1):50質量部、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1):50質量部、反応抑制剤としてアセチレンアルコール系のエチニルシクロヘキサノール:0.2質量部、塩化白金酸のオクチルアルコール変性溶液:0.1質量部を加えた組成物に対して、さらに平均粒径5μmの球状シリカを350質量部、ハイドロタルサイト化合物(協和化成(株)製 Mg4.5Al2(OH)13CO3・3.5H2O 商品名DHT−4A−2)を3質量部、モリブデン酸亜鉛(日本シャーウィン・ウイリアムス(株)製、商品名:911B)を10質量部、酸化ランタン(信越化学工業(株)製)を0.5質量部を加え60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物(I−b)を調製した。この組成物は、室温(25℃)で固体であった。
該シリコーン樹脂組成物(I−b)を、シリコーン樹脂含浸繊維基材(I−a)(膨張係数:x−y軸方向 20ppm)とフッ素樹脂コートしたPETフィルム(剥離フィルム)との間に挟み、熱プレス機を用いて80℃で5tの圧力下で5分間圧縮成型を行い、厚さ250μmの未硬化の熱硬化性樹脂組成物からなる未硬化樹脂層をシリコーン樹脂含浸繊維基材(I−a)の片面上に形成した繊維含有樹脂基板(I−c)を作製した。その後、60×220mmの長方形に切断した。
次に、プレート温度を130℃に設定した真空ラミネーション装置(ニチゴーモートン社製)を用いて被覆、封止した。まず、下側プレートに厚みが125μmで14×14mmのSiチップ(半導体素子、厚み150μm)を搭載したBT(ビスマレイミドトリアジン)樹脂製の有機基板をセットし、その上に剥離フィルムを除去した繊維含有樹脂基板(I−c)の未硬化樹脂層であるシリコーン樹脂組成物(I−b)面を上記BT基板の半導体素子搭載面に合わせて被覆した。その後、プレートを閉じ5分間真空圧縮成形することで硬化封止した。硬化封止後、繊維含有樹脂基板(I−c)により封止された基板を更に150℃で2時間ポストキュアして、封止後半導体素子搭載基板(I−d)を得た。
[未硬化の熱硬化性樹脂からなる未硬化樹脂層を形成するための組成物の作製]
前述の非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物(A1):50質量部、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1):50質量部、反応抑制剤としてアセチレンアルコール系のエチニルシクロヘキサノール:0.2質量部、塩化白金酸のオクチルアルコール変性溶液:0.1質量部を加えた組成物に対して、さらに平均粒径5μmの球状シリカを350質量部、ハイドロタルサイト化合物(協和化成(株)製 Mg4.5Al2(OH)13CO3・3.5H2O 商品名DHT−4A−2)を3質量部、モリブデン酸亜鉛(日本シャーウィン・ウイリアムス(株)製、商品名:911B)を10質量部、酸化ランタン(信越化学工業(株)製)を0.5質量部加え60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物(II−b)を調製した。この組成物は、室温(25℃)で固体であった。
該シリコーン樹脂組成物(II−b)を、前記シリコーン樹脂含浸繊維基材(II−a)(膨張係数:x−y軸方向 20ppm)とフッ素樹脂コートしたPETフィルム(剥離フィルム)との間に挟み、熱プレス機を用いて80℃で5tの圧力下で5分間圧縮成型を行い、厚さ250μmの未硬化の熱硬化性樹脂からなる未硬化樹脂層をシリコーン樹脂含浸繊維基材(II−a)の片面上に形成した繊維含有樹脂基板(II−c)を作製した。成形後、60×220mmの長方形に切断した。
次に、プレート温度を130℃に設定した真空ラミネーション装置(ニチゴーモートン社製)を用いて被覆、封止した。まず、下側プレートに14×14mm角のSiチップ(半導体素子、厚み150μm)を搭載し、厚みが125μmのBT基板をセットし、その上に剥離フィルムを除去した繊維含有樹脂基板(II−c)の未硬化樹脂層であるシリコーン樹脂組成物(II−b)面を上記BT基板上の半導体素子搭載面に合わせて被覆した。その後、プレートを閉じ5分間真空圧縮成形することで硬化封止した。硬化封止後、繊維含有樹脂基板(II−c)により封止された基板を150℃で2時間ポストキュアして、封止後半導体素子搭載基板(II−d)を得た。
[樹脂含浸繊維基材の作製]
繊維基材としてEガラスクロスを含み、粒径が0.3μmの球状シリカを添加し膨張係数(x、y軸)を15ppmに調整した厚み70μmのエポキシ樹脂基板を樹脂含浸繊維基材(III−a)として準備した。
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(EOCN1020 日本化薬製)60質量部、フェノールノボラック樹脂(H−4 群栄化学製)30質量部、球状シリカ(龍森製平均粒径7μm)400質量部、ハイドロタルサイト化合物(協和化成(株)製 Mg4.5Al2(OH)13CO3・3.5H2O 商品名DHT−4A−2)を3質量部、モリブデン酸亜鉛(日本シャーウィン・ウイリアムス(株)製、商品名:911B)を10質量部、酸化ランタン(信越化学工業(株)製)を0.5質量部、触媒TPP(トリフェニルホスフィン 北興化学工業製)0.2質量部、シランカップリング剤(KBM403 信越化学工業製)0.5質量部を高速混合装置で十分混合した後、連続混練装置で加熱混練してシート化し冷却した。シートを粉砕し顆粒状の粉末としてエポキシ樹脂組成物(III−b)を得た。
樹脂含浸繊維基材(III−a)を減圧下で加熱圧縮できる圧縮成形装置の下金型上にセットし、その上にエポキシ樹脂組成物(III−b)の顆粒粉末を均一に分散させた。上下の金型温度を80℃にし、上金型にはフッ素樹脂コートしたPETフィルム(剥離フィルム)をセットして金型内を真空レベルまで減圧し、未硬化樹脂層の厚みが250μmになるように3分間圧縮成形して繊維含有樹脂基板(III−c)を作製した。成形後、60×220mmの長方形に切断した。
次に、プレート温度を170℃に設定した真空ラミネーション装置(ニチゴーモートン社製)を用いて被覆、封止した。まず、下側プレートに14×14mm角のSiチップ(半導体素子、厚み150μm)を搭載した厚みが125μmのエポキシ樹脂基板をセットし、その上に剥離フィルムを除去した繊維含有樹脂基板(III−c)の未硬化樹脂層であるエポキシ樹脂組成物(III−b)面を上記エポキシ樹脂基板の半導体素子搭載面に合わせて被覆した。その後、プレートを閉じ5分間真空圧縮成形することで硬化封止した。硬化封止後、170℃で4時間ポストキュアして、封止後半導体素子搭載基板(III−d)を得た。
[半導体素子が搭載された基板]
60×220mm長方形のエポキシ樹脂基板上に、高温で接着力が低下する接着剤を介して、個片化した半導体素子である20個のシリコンチップ(形状:14mm×14mm 厚み150μm)を整列し搭載した。
この基板をプレート温度を170℃に設定した真空ラミネーション装置(ニチゴーモートン社製)を用いて被覆、封止した。まず、下側プレートに上記半導体素子搭載のエポキシ樹脂基板をセットし、その上に未硬化樹脂層の厚みを210μmとした以外は実施例3と同様にして作製した封止樹脂付繊維含有樹脂基板(IV−c)を60×220mmの長方形に切断したものをセットした。剥離フィルムを除去し、該繊維含有樹脂基板(IV−c)の未硬化樹脂層であるエポキシ樹脂組成物(IV−b)面を上記エポキシ樹脂基板上の半導体素子搭載面に合わせて被覆した。その後、プレートを閉じ5分間真空圧縮成形することでシリコンチップ上の樹脂厚みが60μm厚み(封止樹脂層の厚みが210μm)になるように硬化封止した。硬化封止後、170℃で4時間ポストキュアして、封止後半導体素子搭載基板(IV−d)を得た。
前述の非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物(A1):50質量部、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1):50質量部、反応抑制剤としてアセチレンアルコール系のエチニルシクロヘキサノール:0.2質量部、塩化白金酸のオクチルアルコール変性溶液:0.1質量部を加えた組成物に対して、さらに平均粒径5μmの球状シリカを350質量部加え60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物(V−b)を調製した。この組成物は、25℃で固体であった。
該シリコーン樹脂組成物(V−b)を、前記シリコーン樹脂含浸繊維基材(I−a)(膨張係数:x−y軸方向 20ppm)とフッ素樹脂コートしたPETフィルム(剥離フィルム)との間に挟み、熱プレス機を用いて80℃で5tの圧力下で5分間圧縮成型を行い、厚さ2000μmの未硬化の熱硬化性樹脂からなる未硬化樹脂層をシリコーン樹脂含浸繊維基材(I−a)の片面上に形成した繊維含有樹脂基板(V−c)を作製した。成形後、60×220mmの長方形に切断した。
次に、プレート温度を130℃に設定した真空ラミネーション装置(ニチゴーモートン社製)を用いて被覆、封止した。まず、下側プレートに14×14mm角のSiチップ(半導体素子、厚み725μm)を搭載し、厚みが125μmのBT基板をセットし、その上に剥離フィルムを除去した繊維含有樹脂基板(V−c)の未硬化樹脂層であるシリコーン樹脂組成物(V−b)面を上記BT基板上の半導体素子搭載面に合わせて被覆した。その後、プレートを閉じ5分間真空圧縮成形することで硬化封止した。硬化封止後、繊維含有樹脂基板(V−c)により封止された基板を150℃で2時間ポストキュアして、封止後半導体素子搭載基板(V−d)を得た。
前述の非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物(A1):50質量部、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1):50質量部、反応抑制剤としてアセチレンアルコール系のエチニルシクロヘキサノール:0.2質量部、塩化白金酸のオクチルアルコール変性溶液:0.1質量部を加えた組成物に対して、さらに平均粒径5μmの球状シリカを350質量部加え60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物(VI−b)を調製した。この組成物は、25℃で固体であった。
上記シリコーン樹脂組成物(VI−b)を、PETフィルム(加圧用ベースフィルム)とフッ素樹脂コートしたPETフィルム(剥離フィルム)との間に挟み、熱プレス機を用いて80℃で5tの圧力下で5分間圧縮成型を行い、厚さ250μmのフィルム状に成形し、シリコーン樹脂組成物(VI−b)のみからなる封止用シート(VI−c)を作製した。成形後、60×220mmの長方形に切断した。
次に、プレート温度を130℃に設定した真空ラミネーション装置(ニチゴーモートン社製)を用いて被覆、封止した。まず、下側プレートに60×220mmで14×14mm角のSiチップ(半導体素子、厚み150μm)を搭載した厚みが125μmのBT基板をセットし、その上に剥離フィルムを除去したシリコーン樹脂組成物(VI−b)のみからなる封止用シート(VI−c)を積層した。その後、PETフィルム(加圧用ベースフィルム)も剥離した後、プレートを閉じ5分間真空圧縮成形することで硬化封止した。硬化封止後、150℃で2時間ポストキュアして、封止後半導体素子搭載基板(VI−d)を得た。
前述の非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物(A1):189g、前述のオルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1):189g、反応抑制剤としてアセチレンアルコール系のエチニルシクロヘキサノール:0.2g、塩化白金酸の1質量%オクチルアルコール溶液:0.1gを加え、60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌してベース組成物を得た。このベース組成物に、溶剤としてトルエンを400g加え、さらに無機充填剤としてシリカ(商品名:アドマファインE5/24C、平均粒子径:約3μm、(株)アドマテックス製)を378g加えて、シリコーン樹脂組成物のトルエン分散液を調製した。
前述の非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物(A1):50質量部、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1):50質量部、反応抑制剤としてアセチレンアルコール系のエチニルシクロヘキサノール:0.2質量部、塩化白金酸のオクチルアルコール変性溶液:0.1質量部を加えた組成物に対して、さらに平均粒径5μmの球状シリカを350質量部を加え60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物(VII−b)を調製した。この組成物は、室温(25℃)で固体であった。
該シリコーン樹脂組成物(VII−b)を、上記の、含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させたシリコーン樹脂含浸繊維基材(VII−a)(膨張係数:x−y軸方向 20ppm)とフッ素樹脂コートしたPETフィルム(剥離フィルム)との間に挟み、熱プレス機を用いて80℃で5tの圧力下で5分間圧縮成型を行い、厚さ250μmの未硬化の熱硬化性樹脂からなる未硬化樹脂層をシリコーン樹脂含浸繊維基材(VII−a)の片面上に形成した繊維含有樹脂基板(VII−c)を作製した。成形後、60×220mmの長方形に切断した。
次に、プレート温度を130℃に設定した真空ラミネーション装置(ニチゴーモートン社製)を用いて被覆、封止した。まず、下側プレートに14×14mm角のSiチップ(半導体素子、厚み150μm)を搭載し、厚みが125μmのBT基板をセットし、その上に剥離フィルムを除去した繊維含有樹脂基板(VII−c)の未硬化樹脂層であるシリコーン樹脂組成物(VII−b)面を上記BT基板上の半導体素子搭載面に合わせて被覆した。その後、プレートを閉じ5分間真空圧縮成形することで硬化封止した。硬化封止後、繊維含有樹脂基板(VII−c)により封止された基板を150℃で2時間ポストキュアして、封止後半導体素子搭載基板(VII−d)を得た。
[半導体素子が搭載された基板]
60×220mmで厚みが300μmのBT樹脂基板上に、高温で接着力が低下する接着剤を介して、個片化した半導体素子である20個のシリコンチップ(形状:14mm×14mm 厚み150μm)を整列し搭載した。
この半導体素子が搭載された基板を減圧下で加熱圧縮できる圧縮成形装置の下金型上にセットし、その上に実施例3と同様にして作製したエポキシ樹脂組成物(VIII−b)の顆粒粉末を均一に分散させた。上下の金型温度を170℃にし、上金型にはフッ素樹脂コートしたPETフィルム(剥離フィルム)をセットして金型内を真空レベルまで減圧し、未硬化樹脂層の厚みが250μmになるように3分間圧縮成形し、硬化封止した。硬化封止後、170℃で4時間ポストキュアして、封止後半導体素子搭載基板(VIII−d)を得た。
[樹脂含浸繊維基材の作製]
繊維基材としてAガラスクロスを含み、粒径が0.3μmの球状シリカを添加し膨張係数(x、y軸)を15ppmに調整した厚み70μmのエポキシ樹脂基板を樹脂含浸繊維基材(IX−a)として準備した。
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(EOCN1020 日本化薬製)60質量部、フェノールノボラック樹脂(H−4 群栄化学製)30質量部、球状シリカ(龍森製平均粒径7μm)400質量部、ハイドロタルサイト化合物(協和化成(株)製 Mg4.5Al2(OH)13CO3・3.5H2O 商品名DHT−4A−2)を3質量部、モリブデン酸亜鉛(日本シャーウィン・ウイリアムス(株)製、商品名:911B)を10質量部、酸化ランタン(信越化学工業(株)製)を0.5質量部、触媒TPP(トリフェニルホスフィン 北興化学工業製)0.2質量部、シランカップリング材(KBM403 信越化学工業製)0.5質量部を高速混合装置で十分混合した後、連続混練装置で加熱混練してシート化し冷却した。シートを粉砕し顆粒状の粉末としてエポキシ樹脂組成物(IX−b)を得た。
樹脂含浸繊維基材(IX−a)を減圧下で加熱圧縮できる圧縮成形装置の下金型上にセットし、その上に実施例3と同様のエポキシ樹脂組成物(III−b)の顆粒粉末を均一に分散させた。上下の金型温度を80℃にし、上金型にはフッ素樹脂コートしたPETフィルム(剥離フィルム)をセットして金型内を真空レベルまで減圧し、未硬化樹脂層の厚みが3000μmになるように3分間圧縮成形して繊維含有樹脂基板(IX−c)を作製した。成形後、60×220mmの長方形に切断した。
次に、プレート温度を170℃に設定した真空ラミネーション装置(ニチゴーモートン社製)を用いて被覆、封止した。まず、下側プレートに14×14mm角のSiチップ(半導体素子、厚み725μm)を接着剤を介して2枚スタックして搭載した厚みが125μmのエポキシ樹脂基板をセットし、その上に剥離フィルムを除去した繊維含有樹脂基板(IX−c)の未硬化樹脂層であるエポキシ樹脂組成物(III−b)面を上記エポキシ樹脂基板の半導体素子搭載面に合わせて被覆した。その後、プレートを閉じ5分間真空圧縮成形することで硬化封止した。硬化封止後、170℃で4時間ポストキュアして、封止後半導体素子搭載基板(IX−d)を得た。
ヒートサイクル試験(−25℃で10分保持、125℃で10分保持を1000サイクル繰り返す)を行い、試験後にも導通がとれるかを評価した。
温度85℃、相対湿度85%の条件下で回路の両極に10Vの直流電圧を印加し、マイグレーションテスター(IMV社製、MIG−86)を用いて250時間後の短絡不良数を測定した。
Claims (4)
- 半導体素子を搭載した基板の半導体素子搭載面を一括封止するための繊維含有樹脂基板であって、
繊維基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて、該熱硬化性樹脂組成物を半硬化又は硬化した樹脂含浸繊維基材と、該樹脂含浸繊維基材の片面上に200μmを超え2000μm以下の厚さで形成された未硬化の熱硬化性樹脂組成物からなる未硬化樹脂層とを有し、
前記繊維基材に含浸する熱硬化性樹脂組成物及び前記未硬化樹脂層を形成する熱硬化性樹脂組成物の少なくとも一方は、イオントラップ剤を含有するものであることを特徴とする繊維含有樹脂基板。 - 前記繊維基材に含浸する熱硬化性樹脂組成物及び前記未硬化樹脂層を形成する熱硬化性樹脂組成物の両方が、前記イオントラップ剤を含有するものであることを特徴とする請求項1に記載の繊維含有樹脂基板。
- 封止後半導体素子搭載基板であって、請求項1又は請求項2に記載の繊維含有樹脂基板の未硬化樹脂層により半導体素子を搭載した基板の半導体素子搭載面を被覆し、該未硬化樹脂層を加熱、硬化することで、前記繊維含有樹脂基板により一括封止されたものであることを特徴とする封止後半導体素子搭載基板。
- 半導体装置を製造する方法であって、
請求項1又は請求項2に記載の繊維含有樹脂基板の未硬化樹脂層により半導体素子を搭載した基板の半導体素子搭載面を被覆する被覆工程、
該未硬化樹脂層を加熱、硬化することで、前記半導体素子搭載面を一括封止し、封止後半導体素子搭載基板とする封止工程、及び
該封止後半導体素子搭載基板をダイシングし、個片化することで、半導体装置を製造する個片化工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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