JP7078138B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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Description
特許文献1(特開2015-134903号公報)には、LDS添加剤を含む熱可塑性樹脂組成物を連続繊維に含浸させてなる繊維強化樹脂材料について記載されており、熱可塑性樹脂としてポリアミド樹脂が使用されている。
また、本発明者らは、成形回路部品(Molded Interconnect Device:MID)等の半導体装置の製造にLDSによる微細加工を用いることを検討した。
そこで、本発明は、LDSによる微細加工時のめっき付き特性に優れ、また、回路を形成する際に配線幅および配線間隔を小さくすることができる技術を提供する。
LASER DIRECT STRUCTURING(LDS)に用いるLDS用熱硬化性樹脂組成物であって、
(A)熱硬化性樹脂と、
(B)無機充填材と、
(C)活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物と、
(D)カップリング剤と、を含み、
前記成分(A)が、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含み、
以下の条件2を満たす、LDS用熱硬化性樹脂組成物を提供することもできる。
(条件2)当該LDS用熱硬化性樹脂組成物が顆粒状であり、当該LDS用熱硬化性樹脂組成物の崩壊角が35°以下である
半導体素子の表面を覆うように前記半導体素子をLDS(LASER DIRECT STRUCTURING)用熱硬化性樹脂組成物の硬化物により封止して封止材を形成する工程と、
前記封止材の表面の特定の部位に活性エネルギー線を照射する工程と、
前記封止材の前記表面を親水化処理する工程と、
前記封止材の前記表面の前記活性エネルギー線が照射された領域に金属層を選択的に形成する工程と、
を含み、
前記LDS用熱硬化性樹脂組成物が、前記本発明におけるLDS用熱硬化性樹脂組成物である、半導体装置の製造方法を提供することもできる。
半導体素子の表面を覆うように前記半導体素子をLDS(LASER DIRECT STRUCTURING)用熱硬化性樹脂組成物の硬化物により封止して封止材を形成する工程と、
前記封止材の表面の特定の部位に活性エネルギー線を照射する工程と、
前記封止材の前記活性エネルギー線が照射される領域を含む前記表面を親水化処理する工程と、
前記封止材の前記表面の前記活性エネルギー線が照射された領域に金属層を選択的に形成する工程と、
を含み、
親水化処理する前記工程が、
前記封止材の前記表面に、グリコールエーテルおよびグリコールエーテルアセテートからなる群から選択される少なくとも一種を含む処理液を適用する工程を含み、
前記LDS用熱硬化性樹脂組成物が、
(A)熱硬化性樹脂と、
(B)無機充填材と、
(C)活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物と、
(D)カップリング剤と、を含み、
前記成分(A)が、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含み、
前記成分(C)が、(i)スピネル型の金属酸化物から選択される1種以上であり、
前記LDS用熱硬化性樹脂組成物が以下の条件1をさらに満たす、半導体装置の製造方法が提供される。
(条件1)前記成分(B)中、1μm以上20μm以下の粒径を有する粒子の割合が前記成分(B)の全体に対して40体積%以上95体積%以下である
たとえば、本発明によれば、前記本発明におけるLDS用熱硬化性樹脂組成物の硬化物を備える、樹脂成形品が提供される。
三次元構造を有する前記本発明における樹脂成形品と、
前記樹脂成形品の表面に形成された三次元回路と、を備える、三次元成形回路部品が提供される。
LDSに適用される樹脂組成物について発明者が検討したところ、LDSによる微細加工時のめっき付き特性、および、回路形成時の微細化の点で改善の余地があることが明らかになった。
本実施形態は、成形性およびLDSによる微細加工時のめっき付き特性に優れ、また、回路を形成する際に配線幅および配線間隔を小さくすることができる樹脂組成物を提供する。
LASER DIRECT STRUCTURING(LDS)に用いるLDS用熱硬化性樹脂組成物であって、
(A)熱硬化性樹脂と、
(B)無機充填材と、
(C)活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物と、
(D)カップリング剤と、を含み、
前記成分(A)が、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含み、
前記成分(B)中、1μm以上20μm以下の粒径を有する粒子の割合が前記成分(B)の全体に対して40体積%以上95体積%以下である、LDS用熱硬化性樹脂組成物が提供される。
たとえば、本実施形態によれば、前記実施形態におけるLDS用熱硬化性樹脂組成物の硬化物を備える、樹脂成形品が提供される。
三次元構造を有する前記実施形態における樹脂成形品と、
前記樹脂成形品の表面に形成された三次元回路と、を備える、三次元成形回路部品が提供される。
(A)熱硬化性樹脂
(B)無機充填材
(C)活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物
(D)カップリング剤
そして、成分(A)が、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含み、成分(B)中、1μm以上20μm以下の粒径を有する粒子の割合が前記成分(B)の全体に対して40体積%以上95体積%以下である。
本実施形態においては、熱硬化性樹脂組成物において、成分(A)の種類および成分(B)の大きさを適切に選択することにより、熱硬化性樹脂組成物の成形性に優れるとともに熱硬化性樹脂組成物の硬化物をLDSにより微細加工した際のめっき付き特性を優れたものとし、また、回路を形成する際に配線幅および配線間隔を小さくすることができる。
以下、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物の各成分について説明する。
成分(A)は、熱硬化性樹脂である。成分(A)を特定の大きさの成分(B)と組み合わせて用いることにより、LDSによる微細加工時のめっき付き特性を向上し、また、回路を形成する際に配線幅および配線間隔を小さくする観点から、成分(A)は、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含む。
また、硬化性、保存性、耐熱性、耐湿性、および耐薬品性を向上させる観点から、成分(A)は好ましくはエポキシ樹脂を含み、より好ましくはエポキシ樹脂である。
一方、より優れる耐熱性を得る観点からは、成分(A)は好ましくはビスマレイミド樹脂を含み、より好ましくはビスマレイミド樹脂である。
エポキシ樹脂は、たとえばビフェニル型エポキシ樹脂;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、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;スチルベン型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等に例示されるトリスフェノール型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂;フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のフェノールアラルキル型エポキシ樹脂;ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレンの2量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂;トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等のトリアジン核含有エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂からなる群から選択される1種類または2種類以上を含む。
熱硬化性樹脂組成物を硬化して得られる成形体の反り抑制や、充填性、耐熱性、耐湿性等の諸特性のバランスを向上させる観点から、これらのうち、ノボラック型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、およびフェノールアラルキル型エポキシ樹脂を好ましく用いることができる。また、同様の観点から、エポキシ樹脂は、好ましくはオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂およびトリフェニルメタン型エポキシ樹脂からなる群から選択される1種以上を含み、より好ましくはオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂およびビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂からなる群から選択される1種以上を含む。
マレイミド基を2つ以上有する化合物は、たとえば下記一般式(1)に示す化合物および下記一般式(2)に示す化合物のうちの少なくとも一方を含む。これにより、熱硬化性樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度を高めることができ、硬化物の耐熱性をより効果的に向上させることができる。
また、成分(A)は、後述するフェノール樹脂硬化剤等の樹脂硬化剤を含むことができる。
一方、耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させる観点、および、成形体の反りを抑制する観点から、成分(A)の含有量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、好ましくは15質量%以下であり、より好ましくは14質量%以下、さらに好ましくは13質量%以下である。
ここで、本実施形態において、熱硬化性樹脂組成物全体に対する含有量とは、熱硬化性樹脂組成物が溶媒を含む場合には、熱硬化性樹脂組成物のうちの溶媒を除く固形分全体に対する含有量を指す。熱硬化性樹脂組成物の固形分とは、熱硬化性樹脂組成物中における不揮発分を指し、水や溶媒等の揮発成分を除いた残部を指す。
成分(B)は、無機充填材である。成分(B)は、たとえば、溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ等の溶融シリカ;結晶シリカ、非晶質シリカ等のシリカ;二酸化ケイ素;アルミナ;水酸化アルミニウム;窒化珪素;および窒化アルミからなる群から選択される1種または2種以上の材料を含む。熱硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性または熱特性を好ましいものとする観点から、成分(B)は、好ましくは溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶シリカ等のシリカを含み、より好ましくはシリカである。
また、成分(B)中の1μm以上20μm以下の粒径を有する粒子の割合は、成形性を向上する観点から、95体積%以下である。
一方、レーザー加工後のメッキ配線幅を小さくする観点から、成分(B)のd10粒径は、好ましくは3μm以下であり、より好ましくは2.0μm以下、さらに好ましくは1.0μm以下、さらにより好ましくは0.8μm以下である。
一方、レーザー加工後のメッキ配線幅を小さくする観点から、成分(B)のd50粒径は、好ましくは10μm以下であり、より好ましくは7.0μm以下、さらに好ましくは5.0μm以下である。
一方、回路を形成する際に配線幅および配線間隔(ラインアンドスペース)を小さくする観点から、成分(B)の最大径dmaxは、好ましくは80μm以下であり、より好ましくは60μm以下、さらに好ましくは40μm以下である。また、同様の観点から、成分(B)の最大径dmaxを好ましくは15μm以下、より好ましくは12μm以下、さらに好ましくは10μm以下としてもよい。
一方、熱硬化性樹脂組成物の成形時における流動性や充填性をより効果的に向上させる観点から、成分(B)の含有量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、好ましくは95質量%以下であり、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは85質量%以下である。
成分(C)は、活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物である。かかる化合物は、LDS添加剤として作用する。成分(C)は、活性エネルギー線の照射により金属核を形成できるものであれば限定されない。詳細なメカニズムは定かでないが、このような非導電性金属化合物は、吸収可能な波長領域を有するYAGレーザー等の活性エネルギー線が照射されると、金属核が活性化して(たとえば、還元されて)、金属めっきが可能な金属核が生成される、と考えられる。そして、非導電性金属化合物が分散された熱硬化性樹脂組成物の硬化物の表面に対して活性エネルギー線を照射すると、その照射面に、金属めっきが可能な金属核を有するシード領域が形成される。得られたシード領域を利用することにより、熱硬化性樹脂組成物の硬化物の表面に、回路などのめっきパターンを形成することが可能になる。
以上のような遷移金属元素を有する金属酸化物の一例として、たとえば、特表2004-534408号公報に記載されているものが挙げられる。
また、錫含有酸化物は、上記(i)のスピネル型の金属酸化物または上記(ii)の遷移金属元素を有する金属酸化物と併用して使用してもよい。
一方、成形性を向上する観点から、成分(B)および成分(C)の含有量の合計は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して好ましくは98質量%以下であり、より好ましくは95質量%以下である。
成分(D)は、カップリング剤である。成分(D)は、熱硬化性樹脂組成物の粘度を最適にすることにより、金型成形性を向上させる観点から、好ましくはメルカプトシラン、アミノシランおよびエポキシシランからなる群から選択される1種以上を含む。連続成形性という観点では、メルカプトシランが好ましく、流動性の観点では、2級アミノシランが好ましく、密着性という観点ではエポキシシランが好ましい。
一方、熱硬化性樹脂組成物の硬化物の吸水性の増大を抑制し、良好な防錆性を得る観点から、成分(D)の含有量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、好ましくは1質量%以下であり、より好ましくは0.8質量%以下、さらに好ましくは0.6質量%以下である。
本実施形態において、熱硬化性樹脂組成物は、上述の成分(A)~(D)以外の成分を含んでもよい。
たとえば、熱硬化性樹脂組成物は、(E)硬化促進剤をさらに含んでもよい。
一方、成形時における流動性の向上を図る観点から、硬化促進剤の含有量は、熱硬化性樹脂組成物の全体に対して好ましくは1質量%以下であり、より好ましくは0.8質量%以下である。
フェノール樹脂系硬化剤は、たとえば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック等のノボラック型フェノール樹脂;ポリビニルフェノール、トリフェノールメタン型フェノール樹脂等の多官能型フェノール樹脂;テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂;フェニレン骨格及び/又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のフェノールアラルキル型フェノール樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール化合物からなる群から選択される1種または2種以上を含む。これらの中でも、成形体の反りを抑制する観点からは、ノボラック型フェノール樹脂、多官能型フェノール樹脂およびフェノールアラルキル型フェノール樹脂を含むことがより好ましい。また、フェノールノボラック樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、ホルムアルデヒドで変性したトリフェニルメタン型フェノール樹脂を好ましく使用することもできる。
一方、電子部品の耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させる観点、および、得られる成形体の反りを抑制する観点から、硬化剤の含有量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、好ましくは9質量%以下であり、より好ましくは8質量%以下、さらに好ましくは7質量%以下である。
熱硬化性樹脂組成物中のこれら各成分の量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、それぞれ、0.01~2質量%程度の量とすることができる。
難燃剤は、たとえば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスファゼンから選択される1種類または2種類以上を含むことができる。
イオン捕捉剤は、ハイドロタルサイト類またはマグネシウム、アルミニウム、ビスマス、チタン、ジルコニウムから選ばれる元素の含水酸化物から選択される1種類または2種類以上を含むことができる。
着色剤は、カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタンから選択される1種類または2種類以上を含むことができる。
低応力剤は、ポリブタジエン化合物;アクリロニトリルブタジエン共重合化合物;シリコーンオイル、シリコーンゴム等のシリコーン化合物から選択される1種類または2種類以上を含むことができる。
ここで、粉粒状の熱硬化性樹脂組成物とは、得られた混練物を粉砕した粉砕物であり、顆粒状の熱硬化性樹脂組成物とは、熱硬化性樹脂組成物の粉末(粉粒状の混練物)同士を固めた凝集体または公知の造粒法で得られた造粒物であり、タブレット状の熱硬化性樹脂組成物とは、熱硬化性樹脂組成物を高圧で打錠成形することによって所定形状を有するように造形された造形体であり、シート状の熱硬化性樹脂組成物とは、たとえば、枚葉状または巻き取り可能なロール状を有する熱硬化性樹脂組成物からなる樹脂膜であることを意味する。
本実施形態において、粉粒状、顆粒状、タブレット状またはシート状の、熱硬化性樹脂組成物は、半硬化状態(Bステージ状態)であってもよい。
樹脂成形品をLDSに供することにより、MIDを得ることができる。
MIDは、三次元形状、上記樹脂成形品、三次元回路の3要素を有するものであり、たとえば、三次元構造の樹脂成形品の表面に金属膜で回路形成された部品である。MIDは、具体的には、三次元構造を有する樹脂成形品と、この樹脂成形品の表面に形成された三次元回路と、を備えることができる。このようなMIDを使用することにより、空間を有効活用でき、部品点数の削減や軽薄短小化が可能である。
本実施形態においては、熱硬化性樹脂組成物が成分(A)~(D)を含み、成分(A)の種類および成分(B)の大きさが適切に選択されているため、硬化物から構成される樹脂成形品にレーザー照射により回路を形成する際の配線幅および配線間隔を小さくすることができる。
本実施形態においては、熱硬化性樹脂組成物が成分(A)~(D)を含み、成分(A)の種類および成分(B)の大きさが適切に選択されているため、熱硬化性樹脂組成物の成形性に優れるとともに硬化物から構成される樹脂成形品のめっき付き特性に優れる。
LDSに適用される樹脂組成物について発明者が検討したところ、樹脂組成物の硬化物の製造安定性、LDSによる微細加工時のめっき付き特性、および、回路形成時の微細化の点で改善の余地があることが明らかになった。
本実施形態は、樹脂組成物の硬化物の製造安定性およびLDSによる微細加工時のめっき付き特性に優れ、また、回路を形成する際に配線幅および配線間隔を小さくすることができる樹脂組成物を提供する。
LASER DIRECT STRUCTURING(LDS)に用いる顆粒状のLDS用熱硬化性樹脂組成物であって、
熱硬化性樹脂と、
無機充填材と、
活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物と、
カップリング剤と、を含み、
前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含み、
当該LDS用熱硬化性樹脂組成物の崩壊角が35°以下である、LDS用熱硬化性樹脂組成物が提供される。
たとえば、本実施形態によれば、前記本実施形態におけるLDS用熱硬化性樹脂組成物の硬化物を備える、樹脂成形品を得ることもできる。
三次元構造を有する前記本実施形態における樹脂成形品と、
前記樹脂成形品の表面に形成された三次元回路と、を備える、三次元成形回路部品を得ることもできる。
(A)熱硬化性樹脂
(B)無機充填材
(C)活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物
(D)カップリング剤
成分(A)は、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含む。また、熱硬化性樹脂組成物の崩壊角が35°以下である。
また、崩壊角の下限値については限定されるものではないが、上記崩壊角は、低いほど固着や目詰まり等を起こし難くなるための、たとえば1°以上であり、好ましくは10°以上である。
崩壊角、安息角の測定装置としては、パウダーテスター(ホソカワミクロン社製)が挙げられる。
また、熱硬化性樹脂組成物の取り扱い性をより好ましいものとする観点から、熱硬化性樹脂組成物のd50粒径は、たとえば100μm以上であり、好ましくは200μm以上である。
次に、熱硬化性樹脂組成物に含まれる成分について説明する。
成分(A)は、熱硬化性樹脂である。LDSによる微細加工時のめっき付き特性を向上し、また、回路を形成する際に配線幅および配線間隔を小さくする観点から、成分(A)は、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含む。
また、硬化性、保存性、耐熱性、耐湿性、および耐薬品性を向上させる観点から、成分(A)は好ましくはエポキシ樹脂を含み、より好ましくはエポキシ樹脂である。
一方、より優れる耐熱性を得る観点からは、成分(A)は好ましくはビスマレイミド樹脂を含み、より好ましくはビスマレイミド樹脂である。
エポキシ樹脂は、たとえば第1の実施形態にて前述した各種エポキシ樹脂からなる群から選択される1種類または2種類以上を含む。
熱硬化性樹脂組成物を硬化して得られる成形体の反り抑制や、充填性、耐熱性、耐湿性等の諸特性のバランスを向上させる観点から、これらのうち、ノボラック型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、およびフェノールアラルキル型エポキシ樹脂を好ましく用いることができる。また、同様の観点から、エポキシ樹脂は、好ましくはオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂およびトリフェニルメタン型エポキシ樹脂からなる群から選択される1種以上を含み、より好ましくはオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂およびビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂からなる群から選択される1種以上を含む。
マレイミド基を2つ以上有する化合物は、たとえば第1の実施形態にて前述した一般式(1)に示す化合物および一般式(2)に示す化合物のうちの少なくとも一方を含む。これにより、熱硬化性樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度を高めることができ、硬化物の耐熱性をより効果的に向上させることができる。
また、成分(A)は、後述するフェノール樹脂硬化剤等の樹脂硬化剤を含むことができる。
一方、耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させる観点、および、成形体の反りを抑制する観点から、成分(A)の含有量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、好ましくは15質量%以下であり、より好ましくは14質量%以下、さらに好ましくは13質量%以下である。
ここで、本実施形態において、熱硬化性樹脂組成物全体に対する含有量とは、熱硬化性樹脂組成物が溶媒を含む場合には、熱硬化性樹脂組成物のうちの溶媒を除く固形分全体に対する含有量を指す。熱硬化性樹脂組成物の固形分とは、熱硬化性樹脂組成物中における不揮発分を指し、水や溶媒等の揮発成分を除いた残部を指す。
熱硬化性樹脂組成物は、硬化剤を含んでもよい。硬化剤としては、たとえば重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、および縮合型の硬化剤の3タイプに大別することができる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
フェノール樹脂系硬化剤は、成形体の反りを抑制する観点からは、ノボラック型フェノール樹脂、多官能型フェノール樹脂およびフェノールアラルキル型フェノール樹脂を含むことがより好ましい。また、フェノールノボラック樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、ホルムアルデヒドで変性したトリフェニルメタン型フェノール樹脂を好ましく使用することもできる。
一方、電子部品の耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させる観点、および、得られる成形体の反りを抑制する観点から、硬化剤の含有量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、好ましくは9質量%以下であり、より好ましくは8質量%以下、さらに好ましくは7質量%以下である。
成分(B)は、無機充填材である。成分(B)は、たとえば、第1の実施形態にて前述した各種からなる群から選択される1種または2種以上の材料を含む。熱硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性または熱特性を好ましいものとする観点から、成分(B)は、好ましくは溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶シリカ等のシリカを含み、より好ましくはシリカである。
一方、成形性を向上する観点から、成分(B)のd50粒径は、たとえば0.1μm以上であり、より好ましくは0.5μm以上である。
一方、熱硬化性樹脂組成物の成形時における流動性や充填性をより効果的に向上させる観点から、成分(B)の含有量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、好ましくは95質量%以下であり、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは85質量%以下である。
成分(C)は、活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物である。かかる化合物は、LDS添加剤として作用する。成分(C)について、具体的には、第1の実施形態にて前述した構成を適用することができる。
一方、成形性を向上する観点から、成分(B)および成分(C)の含有量の合計は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して好ましくは98質量%以下であり、より好ましくは95質量%以下である。
成分(D)は、カップリング剤である。成分(D)について、具体的には、第1の実施形態にて前述した構成を適用することができる。
一方、熱硬化性樹脂組成物の硬化物の吸水性の増大を抑制し、良好な防錆性を得る観点から、成分(D)の含有量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、好ましくは1質量%以下であり、より好ましくは0.8質量%以下、さらに好ましくは0.6質量%以下である。
本実施形態において、熱硬化性樹脂組成物は、上述の成分以外の成分を含んでもよい。
たとえば、熱硬化性樹脂組成物は、(E)硬化促進剤をさらに含んでもよい。
成分(E)は、硬化促進剤である。硬化促進剤として、具体的には、第1の実施形態にて前述した構成を適用することができる。
一方、成形時における流動性の向上を図る観点から、硬化促進剤の含有量は、熱硬化性樹脂組成物の全体に対して好ましくは1質量%以下であり、より好ましくは0.8質量%以下である。
熱硬化性樹脂組成物中のこれら各成分の量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、それぞれ、0.01~2質量%程度の量とすることができる。
そして、本実施形態においては、混練物を造粒する際に、得られた粉末、造粒物を篩分することにより、崩壊角が所定の範囲にある顆粒状の熱硬化性樹脂組成物を得ることができる。
顆粒形状とした熱硬化性樹脂組成物を作製する成形工程としては、たとえば、溶融混練後、冷却した混合物を粉砕する工程が挙げられる。なお、たとえば、顆粒形状とした熱硬化性樹脂組成物をふるい分けして、顆粒の大きさを調節してもよい。また、たとえば、顆粒形状とした熱硬化性樹脂組成物を、遠心製粉法またはホットカット法などの方法で処理し、分散度または流動性などを調製してもよい。
また、粉砕形状とした熱硬化性樹脂組成物を作製する成形工程としては、たとえば、混合物を粉砕し顆粒形状の熱硬化性樹脂組成物とした後、該顆粒形状の熱硬化性樹脂組成物をさらに粉砕する工程が挙げられる。
また、熱硬化性樹脂組成物の硬化物から構成される樹脂成形品は、最終製品に限らず、複合材料や各種部品も含むことができる。樹脂成形品は、携帯電子機器、車両および医療機器の部品や、その他の電気回路を含む電子部品、半導体封止材ならびに、これらを形成するための複合材料として用いることができる。
MIDは、三次元形状、上記樹脂成形品、三次元回路の3要素を有するものであり、たとえば、三次元構造の樹脂成形品の表面に金属膜で回路形成された部品である。MIDは、具体的には、三次元構造を有する樹脂成形品と、この樹脂成形品の表面に形成された三次元回路と、を備えることができる。このようなMIDを使用することにより、空間を有効活用でき、部品点数の削減や軽薄短小化が可能である。MIDとしては、携帯電話やスマートフォンと内臓アンテナ、センサー、半導体装置に適用することもできる。
本実施形態においては、LDS用の樹脂組成物が成分(A)~(D)を含む熱硬化性樹脂組成物であり、その形状が、所定の崩壊角を示す顆粒状であるため、硬化物から構成される樹脂成形品にレーザー照射により回路を形成する際の配線幅および配線間隔を小さくすることができる。
本実施形態においては、LDS用の樹脂組成物が成分(A)~(D)を含む熱硬化性樹脂組成物であり、その形状が、所定の崩壊角を示す顆粒状であるため、熱硬化性樹脂組成物の供給安定性や成形性に優れる等、樹脂組成物の硬化物の製造安定性に優れるとともに硬化物から構成される樹脂成形品のめっき付き特性に優れる。
本発明者らは、MID等の半導体装置の製造にLDSによる微細加工を用いることを検討した。
本実施形態は、封止材の成形性およびLDSによる微細加工時のめっき付き特性に優れ、また、回路を形成する際に配線幅および配線間隔を小さくすることができる半導体装置の製造方法を提供する。
半導体素子の表面を覆うように前記半導体素子をLDS(LASER DIRECT STRUCTURING)用熱硬化性樹脂組成物の硬化物により封止して封止材を形成する工程と、
前記封止材の表面の特定の部位に活性エネルギー線を照射する工程と、
前記封止材の前記表面を親水化処理する工程と、
前記封止材の表面の前記活性エネルギー線が照射された領域に金属層を選択的に形成する工程と、
を含み、
前記LDS用熱硬化性樹脂組成物が、
(A)熱硬化性樹脂と、
(B)無機充填材と、
(C)活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物と、
(D)カップリング剤と、を含み、
前記成分(A)が、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含む、半導体装置の製造方法が提供される。
たとえば、本実施形態によれば、前記本実施形態における半導体装置の製造方法により得られる半導体装置を提供することもできる。
図1(a)~図1(d)および図2は、本実施形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。図2には、かかる製造方法で得られる半導体装置100の構成があわせて示されている。
成形回路部品の具体例として、自動車用の部材に用いられるものなどが挙げられる。
また、半導体パッケージの具体例として、MAP(Mold Array Package)、QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)、CSP(Chip Size Package)、QFN(Quad Flat Non-leaded Package)、SON(Small Outline Non-leaded Package)、BGA(Ball Grid Array)、LF-BGA(Lead Flame BGA)、FCBGA(Flip Chip BGA)、MAPBGA(Molded Array Process BGA)、eWLB(Embedded Wafer-Level BGA)、Fan-In型eWLB、Fan-Out型eWLBなどの半導体パッケージ;SIP(System In package)などが挙げられる。
(工程1)半導体素子103の表面を覆うように半導体素子103をLDS(LASER DIRECT STRUCTURING)用熱硬化性樹脂組成物の硬化物により封止して封止材105を形成する工程
(工程2)封止材105の表面の特定の部位に活性エネルギー線(レーザー109)を照射する工程
(工程3)封止材105の表面を親水化処理する工程
(工程4)封止材105の表面のレーザー109が照射された領域に金属層111を選択的に形成する工程
ここで、LDS用熱硬化性樹脂組成物(以下、単に「熱硬化性樹脂組成物」とも呼ぶ。)は、(A)熱硬化性樹脂と、(B)無機充填材と、(C)活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物と、(D)カップリング剤と、を含む。そして、成分(A)は、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含む。
以下、はじめに各工程を具体的に説明し、LDS用熱硬化性樹脂組成物の構成については後述する。
工程1においては、半導体素子103を封止する封止材105を形成する(図1(a))。
ここで、工程1に先立ち、基板101に半導体素子103を搭載することができる。基板101は、たとえば、インターポーザ等の配線基板、またはリードフレームである。また、半導体素子103は、ワイヤボンディングまたはフリップチップ接続等により、基板101に電気的に接続される。
封止材105の成形方法は、熱硬化性樹脂組成物に含まれる成分、熱硬化性樹脂組成物の形状等に応じて選択することができ、具体例として、圧縮成形、トランスファー成形が挙げられる。
工程2においては、封止材105の表面の特定の部位にレーザー109等の活性エネルギー線を選択的に照射する(図1(b))。
レーザー109照射により、たとえば、封止材105のレーザー照射部に凹部113を形成することができる(図1(c))。
レーザー109は、たとえば、YAGレーザー、エキシマレーザー、電磁線等の公知のレーザーから適宜選択することができ、YGAレーザーが好ましい。また、レーザー109の波長も定めるものではないが、たとえば、200nm以上2000nm以下であり、細線化の観点から、好ましくは240nm以上1100nm以下である。この中でも、好ましくは248nm、308nm、355nm、515nm、532nm、1064nmまたは1060nmのものがレーザー109として挙げられる。
工程3においては、封止材105の表面の少なくとも一部を親水化処理して親水化面107を形成する(図1(d))。
親水化面107は、封止材105の表面の一部であってもよいし全体であってもよい。また、親水化面107は、平面、曲面のいずれでもよく、これらの両方を含んでもよい。また、親水化面107は、LDSによる微細加工時のめっき付き特性を向上する観点、および、回路を形成する際に配線幅および配線間隔を小さくする観点から、好ましくは、工程2においてレーザー109が照射される領域全体を含む。
工程2で生じた残渣を除去し、工程4において金属層111をさらに安定的に形成する観点から、工程3は、好ましくは、工程2の後、封止材105の表面のレーザー照射部位、具体的には凹部113の内表面を親水化する工程である。
処理液として、たとえば、グルコール系有機溶剤、アルコール系有機溶媒、ラクトン系有機溶剤が挙げられる。
グルコール系有機溶剤の具体例として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類;ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルアセテート類が挙げられる。
アルコール系有機溶媒の具体例として、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール等の炭素数3以上8以下のアルコールエーテルが挙げられる。
ラクトン系有機溶剤としてはγ-ブチロラクトン、α-メチル-γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、γ-ラウロラクトン、δ-バレロラクトン、ヘキサノラクトン等が挙げられる。
封止材105の表面の好適な親水化の観点から、処理液は好ましくはグルコール系有機溶剤を含み、より好ましくはグリコール系親水性有機溶剤を含む。
工程4では、封止材105の表面のレーザー照射部位、具体的には凹部113に金属層111を選択的に形成する(図2)。金属層111は、具体的にはめっき膜である。
また、工程4は、具体的には、凹部113に金属を適用する工程と、凹部113に金属のめっき層を成長させる工程と、を含む。
次に、LDS用熱硬化性樹脂組成物の構成を説明する。本実施形態において、LDS用熱硬化性樹脂組成物は、前述した成分(A)~(D)を含む。
本実施形態においては、封止材105を親水化処理するとともに、熱硬化性樹脂組成物に含まれる成分の種類を適切に選択することにより、熱硬化性樹脂組成物の成形性、および、熱硬化性樹脂組成物の硬化物をLDSにより微細加工した際のめっき付き特性を優れたものとし、また、回路を形成する際に配線幅および配線間隔を小さくすることができる。
熱硬化性樹脂組成物の成形性をさらに向上する観点では、好ましくは熱硬化性樹脂組成物を第1の実施形態に記載の構成とする。
また、熱硬化性樹脂組成物の成形時の製造安定性をさらに向上する観点では、好ましくは熱硬化性樹脂組成物を第2の実施形態に記載の構成とする。
成分(A)は、熱硬化性樹脂である。LDSによる微細加工時のめっき付き特性を向上し、また、回路を形成する際に配線幅および配線間隔を小さくする観点から、成分(A)は、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含む。
また、硬化性、保存性、耐熱性、耐湿性、および耐薬品性を向上させる観点から、成分(A)は好ましくはエポキシ樹脂を含み、より好ましくはエポキシ樹脂である。
一方、より優れる耐熱性を得る観点からは、成分(A)は好ましくはビスマレイミド樹脂を含み、より好ましくはビスマレイミド樹脂である。
エポキシ樹脂は、たとえば第1の実施形態にて前述した各種エポキシ樹脂からなる群から選択される1種類または2種類以上を含む。
熱硬化性樹脂組成物を硬化して得られる成形体の反り抑制や、充填性、耐熱性、耐湿性等の諸特性のバランスを向上させる観点から、これらのうち、ノボラック型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、およびフェノールアラルキル型エポキシ樹脂を好ましく用いることができる。また、同様の観点から、エポキシ樹脂は、好ましくはオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂およびトリフェニルメタン型エポキシ樹脂からなる群から選択される1種以上を含み、より好ましくはオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂およびビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂からなる群から選択される1種以上を含む。
マレイミド基を2つ以上有する化合物は、たとえば第1の実施形態にて前述した一般式(1)に示す化合物および一般式(2)に示す化合物のうちの少なくとも一方を含む。これにより、熱硬化性樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度を高めることができ、硬化物の耐熱性をより効果的に向上させることができる。
また、成分(A)は、後述するフェノール樹脂硬化剤等の樹脂硬化剤を含むことができる。
一方、耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させる観点、および、成形体の反りを抑制する観点から、成分(A)の含有量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、好ましくは15質量%以下であり、より好ましくは14質量%以下、さらに好ましくは13質量%以下である。
ここで、本実施形態において、熱硬化性樹脂組成物全体に対する含有量とは、熱硬化性樹脂組成物が溶媒を含む場合には、熱硬化性樹脂組成物のうちの溶媒を除く固形分全体に対する含有量を指す。熱硬化性樹脂組成物の固形分とは、熱硬化性樹脂組成物中における不揮発分を指し、水や溶媒等の揮発成分を除いた残部を指す。
熱硬化性樹脂組成物は、硬化剤を含んでもよい。硬化剤としては、たとえば重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、および縮合型の硬化剤の3タイプに大別することができる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
フェノール樹脂系硬化剤は、成形体の反りを抑制する観点からは、ノボラック型フェノール樹脂、多官能型フェノール樹脂およびフェノールアラルキル型フェノール樹脂を含むことがより好ましい。また、フェノールノボラック樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、ホルムアルデヒドで変性したトリフェニルメタン型フェノール樹脂を好ましく使用することもできる。
一方、電子部品の耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させる観点、および、得られる成形体の反りを抑制する観点から、硬化剤の含有量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、好ましくは9質量%以下であり、より好ましくは8質量%以下、さらに好ましくは7質量%以下である。
成分(B)は、無機充填材である。成分(B)は、たとえば、第1の実施形態にて前述した各種からなる群から選択される1種または2種以上の材料を含む。熱硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性または熱特性を好ましいものとする観点から、成分(B)は、好ましくは溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶シリカ等のシリカを含み、より好ましくはシリカである。
一方、成形性を向上する観点から、成分(B)のd50粒径は、たとえば0.1μm以上であり、より好ましくは0.5μm以上である。
一方、熱硬化性樹脂組成物の成形時における流動性や充填性をより効果的に向上させる観点から、成分(B)の含有量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、好ましくは95質量%以下であり、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは85質量%以下である。
成分(C)は、活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物である。かかる化合物は、LDS添加剤として作用する。成分(C)について、具体的には、第1の実施形態にて前述した構成を適用することができる。
一方、成形性を向上する観点から、成分(B)および成分(C)の含有量の合計は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して好ましくは98質量%以下であり、より好ましくは95質量%以下である。
成分(D)は、カップリング剤である。成分(D)について、具体的には、第1の実施形態にて前述した構成を適用することができる。
一方、熱硬化性樹脂組成物の硬化物の吸水性の増大を抑制し、良好な防錆性を得る観点から、成分(D)の含有量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、好ましくは1質量%以下であり、より好ましくは0.8質量%以下、さらに好ましくは0.6質量%以下である。
熱硬化性樹脂組成物は、上述の成分以外の成分を含んでもよい。
たとえば、熱硬化性樹脂組成物は、(E)硬化促進剤をさらに含んでもよい。
成分(E)は、硬化促進剤である。硬化促進剤として、具体的には、第1の実施形態にて前述した構成を適用することができる。
一方、成形時における流動性の向上を図る観点から、硬化促進剤の含有量は、熱硬化性樹脂組成物の全体に対して好ましくは1質量%以下であり、より好ましくは0.8質量%以下である。
熱硬化性樹脂組成物中のこれら各成分の量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、それぞれ、0.01~2質量%程度の量とすることができる。
ここで、粉粒状の熱硬化性樹脂組成物とは、得られた混練物を粉砕した粉砕物であり、顆粒状の熱硬化性樹脂組成物とは、熱硬化性樹脂組成物の粉末(粉粒状の混練物)同士を固めた凝集体または公知の造粒法で得られた造粒物であり、タブレット状の熱硬化性樹脂組成物とは、熱硬化性樹脂組成物を高圧で打錠成形することによって所定形状を有するように造形された造形体であり、シート状の熱硬化性樹脂組成物とは、たとえば、枚葉状または巻き取り可能なロール状を有する熱硬化性樹脂組成物からなる樹脂膜であることを意味する。
本実施形態において、粉粒状、顆粒状、タブレット状またはシート状の、熱硬化性樹脂組成物は、半硬化状態(Bステージ状態)であってもよい。
以下、参考形態の例を付記する。
1. LASER DIRECT STRUCTURING(LDS)に用いるLDS用熱硬化性樹脂組成物であって、
(A)熱硬化性樹脂と、
(B)無機充填材と、
(C)活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物と、
(D)カップリング剤と、を含み、
前記成分(A)が、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含み、
以下の条件1または条件2の少なくとも1つを満たす、LDS用熱硬化性樹脂組成物。
(条件1)前記成分(B)中、1μm以上20μm以下の粒径を有する粒子の割合が前記成分(B)の全体に対して40体積%以上95体積%以下である
(条件2)当該LDS用熱硬化性樹脂組成物が顆粒状であり、当該LDS用熱硬化性樹脂組成物の崩壊角が35°以下である
2. 当該LDS用熱硬化性樹脂組成物が前記条件1を満たす、1.に記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
3. 前記成分(B)のd 10 粒径が0.05μm以上3μm以下である、2.に記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
4. (E)硬化促進剤をさらに含む、2.または3.に記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
5. 前記成分(B)がシリカを含む、2.乃至4.いずれか1つに記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
6. 当該LDS用熱硬化性樹脂組成物中の前記成分(B)および前記成分(C)の含有量の合計が、当該LDS用熱硬化性樹脂組成物全体に対して70質量%以上98質量%以下である、2.乃至5.いずれか1つに記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
7. 当該LDS用熱硬化性樹脂組成物が前記条件2を満たす、1.に記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
8. 当該LDS用熱硬化性樹脂組成物の差角が5°以上である、7.に記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
9. 当該LDS用熱硬化性樹脂組成物の平均粒径d 50 が1.0mm以下である、7.または8.に記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
10. 前記成分(B)の平均粒径d 50 が10μm以下である、7.乃至9.いずれか1つに記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
11. 当該LDS用熱硬化性樹脂組成物中の前記成分(B)および前記成分(C)の含有量の合計が、当該LDS用熱硬化性樹脂組成物全体に対して80質量%以上98質量%以下である、7.乃至10.いずれか1つに記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
12. 半導体素子の表面を覆うように前記半導体素子をLDS(LASER DIRECT STRUCTURING)用熱硬化性樹脂組成物の硬化物により封止して封止材を形成する工程と、
前記封止材の表面の特定の部位に活性エネルギー線を照射する工程と、
前記封止材の前記表面を親水化処理する工程と、
前記封止材の前記表面の前記活性エネルギー線が照射された領域に金属層を選択的に形成する工程と、
を含み、
前記LDS用熱硬化性樹脂組成物が、1.乃至11.いずれか1つに記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物である、半導体装置の製造方法。
13. 半導体素子の表面を覆うように前記半導体素子をLDS(LASER DIRECT STRUCTURING)用熱硬化性樹脂組成物の硬化物により封止して封止材を形成する工程と、
前記封止材の表面の特定の部位に活性エネルギー線を照射する工程と、
前記封止材の前記表面を親水化処理する工程と、
前記封止材の前記表面の前記活性エネルギー線が照射された領域に金属層を選択的に形成する工程と、
を含み、
前記LDS用熱硬化性樹脂組成物が、
(A)熱硬化性樹脂と、
(B)無機充填材と、
(C)活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物と、
(D)カップリング剤と、を含み、
前記成分(A)が、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含む、半導体装置の製造方法。
14. 前記封止材の表面を親水化処理する前記工程が、活性エネルギー線を照射する前記工程の後、前記封止材の表面の前記特定の部位を親水化する工程である、12.または13.に記載の半導体装置の製造方法。
15. 親水化処理する前記工程が、
前記封止材の前記表面に、グリコール系有機溶剤を含む処理液を適用する工程を含む、12.乃至14.いずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
16. 金属層を選択的に形成する前記工程が、
前記領域に金属を適用する工程と、
前記領域に前記金属のめっき層を成長させる工程と、
を含む、12.乃至15.いずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
17. 前記活性エネルギー線の波長が240nm以上1100nm以下である、12.乃至16.いずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
表1に記載の配合にて各例のLDS用熱硬化性樹脂組成物を調製し、評価した。各例で用いた成分は以下のとおりである。
無機充填材A1:非晶質シリカ/結晶質シリカ、MUF-4V、龍森社製、平均粒子径3.8μm、比表面積4.0m2/g
無機充填材A2:二酸化珪素、SC-2500-SQ、アドマテックス社製、平均粒子径0.6μm、比表面積6.4m2/g
無機充填材A3:二酸化珪素、SC-5500-SQ、アドマテックス社製、平均粒子径1.6μm、比表面積4.4m2/g
無機充填材A4:二酸化珪素、TS-6026、マイクロンカンパニー社製 平均粒子径9.0μm、比表面積3.4m2/g
無機充填材A5:二酸化珪素、TS-6021、マイクロンカンパニー社製 平均粒子径10.0μm、比表面積3.5m2/g
無機充填材A6:シリカ、FB-560、デンカ社製 平均粒子径27.2μm、比表面積1.5m2/g
無機充填材A7:シリカ、UF-305、トクヤマ社製 平均粒子径2.7μm、比表面積2.1m2/g
(着色剤)
着色剤A1:カーボンブラック、カーボン#5、三菱化学社製
(カップリング剤)
カップリング剤A1:3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、S810、チッソ社製
カップリング剤A2:3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、S510、チッソ社製
カップリング剤A3:N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、CF-4083、東レダウコーニング社製
(熱硬化性樹脂)
エポキシ樹脂A1:オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、EOCN-1020、日本化薬社製
エポキシ樹脂A2:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、NC3000、日本化薬社製
(硬化剤)
硬化剤A1:ノボラック型フェノール樹脂、PR-HF-3、住友ベークライト社製
硬化剤A2:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型樹脂、MEH-7851SS、明和化成社製
(硬化促進剤)
硬化促進剤A1:テトラフェニルホスホニウムビス(ナフタレン-2,3-ジオキシ)フェニルシリケート
硬化促進剤A2:テトラフェニルホスホニウム-4,4'-スルフォニルジフェノラート
(離型剤)
離型剤A1:グリセリントリモンタン酸エステル、リコルブ-WE-4、クラリアント・ジャパン社製
(添加剤:非導電性金属化合物)
添加剤A1:無機複合酸化物、30C965、シェファードカラー社製
(シリコーン)
シリコーンA1:ポリオキシアルキレンエポキシ変性ジメチルポリシロキサン、FZ-3730、東レダウコーニング社製
(低応力剤)
低応力剤A1:エポキシ化ポリブタジエン、JP-200、日本曹達社製
表1に示す配合量の各原材料を、常温でミキサーを用いて混合した後、70~100℃でロール混練した。次いで、得られた混練物を冷却した後、これを粉砕して、粉粒状の熱硬化性樹脂組成物を得た。次いで、一部の例については、篩を用いて粗粒と微紛の除去を行って粉粒状の熱硬化性樹脂組成物を得た。
各例で用いた無機充填材全体の粒度分布、d10、d50およびdmaxをレーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所社製、SALD-7000)により測定した。
図3(a)および図3(b)を参照して後述する方法でおこなった。
(成形性)
各例で得られた樹脂組成物を175℃の条件で、トランスファー成形機を用いて、50mm×50mm×厚さ2μmの成形物を得た。得られた成形物のサンプルを観察し、以下の判断基準で評価した。
◎:内部ボイド、外部ボイドともになし
△:外部ボイドが観察される
×:未充填がある
各例で得られた樹脂組成物を175℃の条件で成形硬化し硬化物を得た。得られた硬化物の表面に、YAGレーザーを照射し、そのレーザー照射領域におけるメッキ付き性について、以下の判断基準で評価した。
◎:めっき表面にムラなし
○:めっき表面に多少のムラが見えるがめっき未着部分はなし
△:めっき表面にムラが見えるがめっき未着部分はなし
×:めっき表面にひどいムラが見えめっき未着部あり
上述のめっき付き性評価と同様にして、成形物を作成し、得られた樹脂成形物の表面に対して、UVレーザーを照射し、それぞれのライン幅の回路を作成し、導通のとれたもので最も狭ピッチのものを表1中に、それぞれの例の結果として記載した。
評価水準は、L/S=20、30、40、50、75、100および200μmの7水準とした。
表2に記載の配合にて各例のLDS用熱硬化性樹脂組成物を調製し、評価した。各例で用いた成分は以下のとおりである。
(無機充填材)
無機充填材B1:非晶質シリカ/結晶質シリカ、MUF-4V、龍森社製、平均粒子径3.8μm
無機充填材B2:二酸化珪素、SC-2500-SQ、アドマテックス社製、平均粒子径0.6μm
無機充填材B3:二酸化珪素、SC-5500-SQ、アドマテックス社製、平均粒子径1.6μm
無機充填材B4:二酸化珪素、TS-6026、マイクロンカンパニー社製、平均粒子径9.0μm
(カップリング剤)
カップリング剤B1:3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、S510、チッソ社製
カップリング剤B2:N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、CF-4083、東レダウコーニング社製
(熱硬化性樹脂)
エポキシ樹脂B1:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、NC3000、日本化薬社製
(硬化剤)
硬化剤B1:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型樹脂、MEH-7851SS、明和化成社製
(硬化促進剤)
硬化促進剤B1:テトラフェニルホスホニウムビス(ナフタレン-2,3-ジオキシ)フェニルシリケート
硬化促進剤B2:テトラフェニルホスホニウム-4,4'-スルフォニルジフェノラート
(離型剤)
離型剤B1:グリセリントリモンタン酸エステル、リコルブ-WE-4、クラリアント・ジャパン社製
(添加剤:非導電性金属化合物)
添加剤B1:無機複合酸化物、30C965、シェファードカラー社製
(シリコーン)
シリコーンB1:ポリオキシアルキレンエポキシ変性ジメチルポリシロキサン、FZ-3730、東レダウコーニング社製
表2に示す配合量の各原材料を、常温でミキサーを用いて混合した後、70~100℃でロール混練した。次いで、得られた混練物を冷却した後、これを粉砕して、粉粒状の熱硬化性樹脂組成物を得た。次いで、一部の例については、篩を用いて粗粒と微紛の除去を行って粉粒状の熱硬化性樹脂組成物を得た。
図3(a)に示したとおり、パウダーテスター(ホソカワミクロン社製、型式PT-E)に備え付けた直径80mmの円板状である水平板505の中心に向けて、漏斗501を用いて垂直方向から、顆粒状の熱硬化性樹脂組成物502を投入し、水平板505上に円錐状の顆粒体504を形成した。顆粒状の熱硬化性樹脂組成物の投入は円錐が一定形状を保つまで行い、分度器を用いて図3(a)のように仰角(φ)を求め安息角とした。次に、図3(b)に示すように、水平板505と同じ台座506上にある109gの分銅503を高さ160mmのところから三回落下させ、衝撃によって一部の顆粒状の熱硬化性樹脂組成物が崩壊して脱落した後、分度器を用いて図3(b)のように、顆粒体507の仰角(θ)を求め崩壊角を測定した。そして、安息角と崩壊角との差を差角とした。
各例で得られた熱硬化性樹脂組成物のd50をレーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所社製、SALD-7000)により測定した。
各例で用いた無機充填材全体の粒度分布、d50をレーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所社製、SALD-7000)により測定した。
(樹脂組成物の供給安定性)
各例で得られた樹脂組成物について、圧縮成形機(TOWA社製)を用いて、自動樹脂供給モードで、樹脂を供試させ、キャビティ内を減圧しながら、金型温度175℃、クランプ圧力9.6MPa、注入(圧縮)時間20秒、硬化時間120秒で、MapBGA(回路やビア配線を有しないBT樹脂基板、PKG外寸:234mm×71mm×0.2mm、チップマウント無し)を、離型フィルムを使用して成形した。連続して10枚成形できた場合は◎、樹脂供給部でのエラーが発生して成形が中断した場合は×とした。
各例で得られた樹脂組成物を175℃の条件で、トランスファー成形機を用いて、50mm×50mm×厚さ2μmの成形物を得た。得られた成形物のサンプルを観察し、以下の判断基準で評価した。
◎:内部ボイド、外部ボイドともになし
△:外部ボイドが観察される
×:未充填がある
各例で得られた樹脂組成物を175℃の条件で成形硬化し硬化物を得た。得られた硬化物の表面に、YAGレーザーを照射し、そのレーザー照射領域におけるメッキ付き性について、以下の判断基準で評価した。
◎:めっき表面にムラなし
○:めっき表面に多少のムラが見えるがめっき未着部分はなし
△:めっき表面にムラが見えるがめっき未着部分はなし
×:めっき表面にひどいムラが見えめっき未着部あり
上述のめっき付き性評価と同様にして、成形物を作成し、得られた樹脂成形物の表面に対して、UVレーザーを照射し、それぞれのライン幅の回路を作成し、導通のとれたもので最も狭ピッチのものを表2中に、それぞれの例の結果として記載した。
評価水準は、L/S=20、30、40、50、75、100および200μmの7水準とした。
表3に記載の配合にて各例の熱硬化性樹脂組成物を調製し、得られた熱硬化性樹脂組成物を用いて封止材の作製および評価をおこなった。各例で用いた原料成分は以下のとおりである。
(無機充填材)
無機充填材C1:非晶質シリカ/結晶質シリカ、MUF-4V、龍森社製、平均粒子径3.8μm
無機充填材C2:二酸化珪素、SC-2500-SQ、アドマテックス社製、平均粒子径0.6μm
無機充填材C3:二酸化珪素、SC-5500-SQ、アドマテックス社製、平均粒子径1.6μm
無機充填材C4:二酸化珪素、TS-6026、マイクロンカンパニー社製 平均粒子径9.0μm
無機充填材C5:二酸化珪素、TS-6021、マイクロンカンパニー社製 平均粒子径10.0μm
(着色剤)
着色剤C1:カーボンブラック、カーボン#5、三菱化学社製
(カップリング剤)
カップリング剤C1:3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、S810、チッソ社製
カップリング剤C2:3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、S510、チッソ社製
カップリング剤C3:N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、CF-4083、東レダウコーニング社製
(熱硬化性樹脂)
エポキシ樹脂C1:オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、EOCN-1020、日本化薬社製
エポキシ樹脂C2:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、NC3000、日本化薬社製
(硬化剤)
硬化剤C1:ノボラック型フェノール樹脂、PR-HF-3、住友ベークライト社製
硬化剤C2:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型樹脂、MEH-7851SS、明和化成社製
(硬化促進剤)
硬化促進剤C1:テトラフェニルホスホニウムビス(ナフタレン-2,3-ジオキシ)フェニルシリケート
硬化促進剤C2:テトラフェニルホスホニウム-4,4'-スルフォニルジフェノラート
(離型剤)
離型剤C1:グリセリントリモンタン酸エステル、リコルブ-WE-4、クラリアント・ジャパン社製
(添加剤:非導電性金属化合物)
添加剤C1:無機複合酸化物、30C965、シェファードカラー社製
(シリコーン)
シリコーンC1:ポリオキシアルキレンエポキシ変性ジメチルポリシロキサン、FZ-3730、東レダウコーニング社製
(低応力剤)
低応力剤C1:エポキシ化ポリブタジエン、JP-200、日本曹達社製
各例で用いた無機充填材全体の粒度分布をレーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所社製、SALD-7000)により測定した。
表3に示す配合量の各原材料を、常温でミキサーを用いて混合した後、70~100℃でロール混練した。次いで、得られた混練物を冷却した後、これを粉砕して、粉粒状の熱硬化性樹脂組成物を得た。次いで、一部の例については、篩を用いて粗粒と微紛の除去を行って粉粒状の熱硬化性樹脂組成物を得た。
図3(a)および図3(b)を参照して前述した方法でおこなった。
各例で得られた樹脂組成物を175℃の条件で、トランスファー成形機を用いて、50mm×50mm×厚さ2μmの成形物を得た。
(成形性)
「封止材の作製」により得られた各例の成形物のサンプルを観察し、以下の判断基準で評価した。
◎:内部ボイド、外部ボイドともになし
△:外部ボイドが観察される
×:未充填がある
各例で得られた樹脂組成物を175℃の条件で成形硬化し硬化物を得た。
得られた硬化物を親水化処理した例においては、硬化物を得た後、レーザー照射前に、処理液としてジプロピレングリコールモノメチルエーテルを用いて50℃に加熱しながら超音波洗浄(周波数40kHz、出力110W)を5分間おこない、硬化物の表面全体をリンスした。
その後、硬化物の表面に、YAGレーザー(波長1064nm)を照射し、そのレーザー照射領域におけるメッキ付き性について、以下の判断基準で評価した。
◎:めっき表面にムラなし
○:めっき表面に多少のムラが見えるがめっき未着部分はなし
△:めっき表面にムラが見えるがめっき未着部分はなし
×:めっき表面にひどいムラが見えめっき未着部あり
メッキ性の評価結果が「×」であった例以外の例について、上述のめっき付き性評価と同様にして、成形物を作成し、得られた樹脂成形物の表面に対して、UVレーザーを照射し、それぞれのライン幅の回路を作成し、導通のとれたもので最も狭ピッチのものを表3中に、それぞれの例の結果として記載した。
評価水準は、L/S=20、30、40、50、75、100および200μmの7水準とした。
A1. LASER DIRECT STRUCTURING(LDS)に用いるLDS用熱硬化性樹脂組成物であって、
(A)熱硬化性樹脂と、
(B)無機充填材と、
(C)活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物と、
(D)カップリング剤と、を含み、
前記成分(A)が、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含み、
前記成分(B)中、1μm以上20μm以下の粒径を有する粒子の割合が前記成分(B)の全体に対して40体積%以上95体積%以下である、LDS用熱硬化性樹脂組成物。
A2. 前記成分(B)のd10粒径が0.05μm以上3μm以下である、A1.に記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
A3. (E)硬化促進剤をさらに含む、A1.またはA2.に記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
A4. 前記成分(B)がシリカを含む、A1.乃至A3.いずれか1項に記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
A5. 当該LDS用熱硬化性樹脂組成物中の前記成分(B)および前記成分(C)の含有量の合計が、当該LDS用熱硬化性樹脂組成物全体に対して70質量%以上98質量%以下である、A1.乃至A4.いずれか1項に記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
熱硬化性樹脂と、
無機充填材と、
活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物と、
カップリング剤と、を含み、
前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含み、
当該LDS用熱硬化性樹脂組成物の崩壊角が35°以下である、LDS用熱硬化性樹脂組成物。
B2. 当該LDS用熱硬化性樹脂組成物の差角が5°以上である、B1.に記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
B3. 当該LDS用熱硬化性樹脂組成物の平均粒径d50が1.0mm以下である、B1.またはB2.に記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
B4. 前記無機充填材の平均粒径d50が10μm以下である、B1.乃至B3.いずれか1項に記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
B5. 当該LDS用熱硬化性樹脂組成物中の前記無機充填材および前記非導電性金属化合物の含有量の合計が、当該LDS用熱硬化性樹脂組成物全体に対して80質量%以上98質量%以下である、B1.乃至B4.いずれか1項に記載のLDS用熱硬化性樹脂組成物。
前記封止材の表面の特定の部位に活性エネルギー線を照射する工程と、
前記封止材の前記表面を親水化処理する工程と、
前記封止材の表面の前記活性エネルギー線が照射された領域に金属層を選択的に形成する工程と、
を含み、
前記LDS用熱硬化性樹脂組成物が、
(A)熱硬化性樹脂と、
(B)無機充填材と、
(C)活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物と、
(D)カップリング剤と、を含み、
前記成分(A)が、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含む、半導体装置の製造方法。
C2. 前記封止材の表面を親水化処理する前記工程が、活性エネルギー線を照射する前記工程の後、前記封止材の表面の前記特定の部位を親水化する工程である、C1.に記載の半導体装置の製造方法。
C3. 親水化処理する前記工程が、
前記封止材の前記表面に、グリコール系有機溶剤を含む処理液を適用する工程を含む、C1.またはC2.に記載の半導体装置の製造方法。
C4. 金属層を選択的に形成する前記工程が、
前記領域に金属を適用する工程と、
前記領域に前記金属のめっき層を成長させる工程と、
を含む、C1.乃至C3.いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
C5. 前記活性エネルギー線の波長が240nm以上1100nm以下である、C1.乃至C4.いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
Claims (12)
- 半導体素子の表面を覆うように前記半導体素子をLDS(LASER DIRECT STRUCTURING)用熱硬化性樹脂組成物の硬化物により封止して封止材を形成する工程と、
前記封止材の表面の特定の部位に活性エネルギー線を照射する工程と、
前記封止材の前記活性エネルギー線が照射される領域を含む前記表面を親水化処理する工程と、
前記封止材の前記表面の前記活性エネルギー線が照射された領域に金属層を選択的に形成する工程と、
を含み、
親水化処理する前記工程が、
前記封止材の前記表面に、グリコールエーテルおよびグリコールエーテルアセテートからなる群から選択される少なくとも一種を含む処理液を適用する工程を含み、
前記LDS用熱硬化性樹脂組成物が、
(A)熱硬化性樹脂と、
(B)無機充填材と、
(C)活性エネルギー線の照射により金属核を形成する非導電性金属化合物と、
(D)カップリング剤と、を含み、
前記成分(A)が、エポキシ樹脂およびビスマレイミド樹脂からなる群から選択される1種以上を含み、
前記成分(C)が、(i)スピネル型の金属酸化物から選択される1種以上であり、
前記LDS用熱硬化性樹脂組成物が以下の条件1をさらに満たす、半導体装置の製造方法。
(条件1)前記成分(B)中、1μm以上20μm以下の粒径を有する粒子の割合が前記成分(B)の全体に対して40体積%以上95体積%以下である - 親水化処理する前記工程が、活性エネルギー線を照射する前記工程の後、前記封止材の表面の前記特定の部位を親水化する工程である、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 金属層を選択的に形成する前記工程が、
前記領域に金属を適用する工程と、
前記領域に前記金属のめっき層を成長させる工程と、
を含む、請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記活性エネルギー線の波長が240nm以上1100nm以下である、請求項1乃至3いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記成分(B)のd10粒径が0.05μm以上3μm以下である、請求項1乃至4いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記LDS用熱硬化性樹脂組成物が(E)硬化促進剤をさらに含む、請求項1乃至5いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記成分(B)がシリカを含む、請求項1乃至6いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記LDS用熱硬化性樹脂組成物中の前記成分(B)および前記成分(C)の含有量の合計が、前記LDS用熱硬化性樹脂組成物全体に対して70質量%以上98質量%以下である、請求項1乃至7いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記LDS用熱硬化性樹脂組成物がカーボンブラックを含有しない、請求項1乃至8いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記LDS用熱硬化性樹脂組成物の平均粒径d50が1.0mm以下である、請求項1乃至9いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記成分(B)の平均粒径d50が10μm以下である、請求項1乃至10いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記LDS用熱硬化性樹脂組成物中の前記成分(B)および前記成分(C)の含有量の合計が、前記LDS用熱硬化性樹脂組成物全体に対して80質量%以上98質量%以下である、請求項1乃至11いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
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