KR20150135206A

KR20150135206A - 밀봉 시트, 반도체 장치의 제조 방법 및 밀봉 시트 구비 기판

Info

Publication number: KR20150135206A
Application number: KR1020157019826A
Authority: KR
Inventors: 고스케 모리타; 나오히데 다카모토
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-12-02
Also published as: CN105074894A; TW201446522A; JP2014192237A; US20160056123A1; JP6321910B2; WO2014156883A1

Abstract

반도체 소자나 피착체의 요철에 대한 양호한 매립성에 의해 보이드의 발생을 억제할 수 있는 동시에, 피착체에 접착하기 전후를 통해 작업성이 양호한 밀봉 시트 및 이것을 이용하는 반도체 장치의 제조 방법, 그리고 상기 밀봉 시트를 접합시킨 기판을 제공한다. 본 발명의 밀봉 시트는, 기재와, 상기 기재 상에 형성된 이하의 특성을 갖는 언더필재를 구비한다. 상기 기재로부터의 90° 박리력: 1 mN/20 mm 이상 50 mN/20 mm 이하, 25℃에서의 파단 신도: 10% 이상, 40℃ 이상 100℃ 미만에서의 최저 점도: 20000 Pa·s 이하, 100℃ 이상 200℃ 이하에서의 최저 점도: 100 Pa·s 이상

Description

밀봉 시트, 반도체 장치의 제조 방법 및 밀봉 시트 구비 기판{SEALING SHEET, METHOD FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR DEVICE, AND SUBSTRATE PROVIDED WITH SEALING SHEET}

본 발명은 밀봉 시트, 반도체 장치의 제조 방법 및 밀봉 시트 구비 기판에 관한 것이다.

전자 기기의 소형·박형화에 의한 고밀도 실장의 요구가 최근 급격히 증가하고 있다. 이 요구에 부응하기 위해, 반도체 패키지는, 종래의 핀 삽입형 대신에, 고밀도 실장에 알맞은 표면 실장형이 주류로 되고 있다. 그 중에서도, 반도체 칩의 표면에 형성한 돌기형의 전극(단자)을 통해 반도체 칩과 기판을 전기적으로 접속하는 플립 칩 실장 기술이 전개되고 있다.

표면 실장할 때는, 반도체 소자 표면의 보호나 반도체 소자와 기판 사이의 접속 신뢰성을 확보하기 위해서, 반도체 소자와 기판 사이의 공간에 밀봉 수지를 충전하고 있다. 이러한 밀봉 수지로서는, 액상의 밀봉 수지가 널리 이용되고 있지만, 액상의 밀봉 수지라면 주입 위치나 주입량의 조절이 곤란하거나, 협피치화된 범프 주변을 충분히 충전할 수 없어 보이드가 발생하거나 한다. 그래서, 시트형의 밀봉 수지(언더필 시트)를 이용하여 반도체 소자와 기판 사이의 공간을 충전하는 기술도 제안되어 있다(특허문헌 1).

상기 기술에서는, 기판에 접착층(언더필 시트)을 배치해 두고서, 반도체 소자의 기판에 접속할 때에 이 기판에 배치해 둔 접착층에 의해 양자 사이의 공간을 충전한다고 하는 순서가 채용된다. 이 충전 프로세스에서는, 피착체와 반도체 소자 사이 공간의 충전이 용이하게 된다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 2010-45104호 공보

그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 언더필 시트로서의 접착층을 단층 형태로 이용하여, 단층의 접착층을 그대로 테이프 기판에 배치하고 있으므로, 배치 전의 접착층의 취급이 곤란하여, 의도하지 않는 부위에 부착되거나 접착층의 파단이 생기는 경우가 있다. 이에 대하여, 언더필 시트를 보강하기 위한 보강재를 접합시켜 밀봉용 시트로서 대응하는 것도 가능하다. 이 경우는 보강재의 존재에 의해 기판에 배치하기 전의 언더필 시트의 작업성은 양호하게 되지만, 언더필 시트에 더하여 보강재를 조합시켜 이용하므로, 배치할 때에 밀봉용 시트에는 그 조합에 기초한 새로운 특성이 요구된다.

본 발명은, 반도체 소자나 피착체의 요철에 대한 양호한 매립성에 의해 보이드의 발생을 억제할 수 있는 동시에, 피착체에 접착하기 전후를 통해 작업성이 양호한 밀봉 시트 및 이것을 이용하는 반도체 장치의 제조 방법, 그리고 이 밀봉 시트를 접합시킨 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 발명자들이 예의 검토한 바, 하기 구성을 채용함으로써 상기 목적을 달성할 수 있다는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

본 발명의 밀봉 시트는, 기재와, 상기 기재 상에 형성된 이하의 특성을 갖는 언더필재를 구비한다.

상기 기재로부터의 90° 박리력: 1 mN/20 mm 이상 50 mN/20 mm 이하

25℃에서의 파단 신도: 10% 이상

40℃ 이상 100℃ 미만에서의 최저 점도: 20000 Pa·s 이하

100℃ 이상 200℃ 이하에서의 최저 점도: 100 Pa·s 이상

언더필재를 기판 등의 피착체에 접합시킨 후, 기재를 언더필재로부터 박리할 필요가 있다. 상기 밀봉 시트에서는, 언더필재의 기재로부터의 90° 박리력을 1 mN/20 mm 이상 50 mN/20 mm 이하로 하고 있기 때문에, 과잉의 부하가 걸리는 일없이 원활하게 박리할 수 있다. 또한, 언더필재의 25℃에서의 파단 신도를 10% 이상으로 하고 있으므로, 피착체에의 접착 전에 신축 작용이 작용하여도 파단되지 않으며, 아울러, 박리할 때에 상기 박리력이 부하되더라도 언더필재 자체의 파단을 방지할 수 있다. 또한, 언더필재의 40℃ 이상 100℃ 미만에서의 최저 점도를 20000 Pa·s 이하로 하고 있기 때문에, 언더필재의 피착체의 요철에 대한 매립성이 양호하여, 언더필재와 피착체 사이에서의 보이드 발생을 방지할 수 있다. 또한, 언더필재의 100℃ 이상 200℃ 이하에서의 최저 점도를 100 Pa·s 이상으로 하고 있기 때문에, 언더필재로부터의 아웃 가스 성분(수분이나 유기 용매 등)에 기인하는 보이드의 발생을 억제할 수 있다. 이와 같이 상기 밀봉 시트에서는, 기재와 언더필재의 조합에 대응하도록 그 특성을 제어하고 있기 때문에, 보이드의 발생을 억제하면서, 피착체에 접합하기 전후를 통해 작업성을 양호한 것으로 할 수 있다. 한편, 본 명세서에서, 90° 박리력, 파단 신도, 최저 용융 점도 및 기재에 대한 박리력의 각 측정 방법은 실시예의 기재에 의한다.

상기 밀봉 시트에서는, 상기 언더필재가 열가소성 수지와 열경화성 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 상기 열가소성 수지가 아크릴 수지를 포함하고, 상기 열경화성 수지가 에폭시 수지와 페놀 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 언더필재가 이들 성분을 포함함으로써, 밀봉 시트에 요구되는 상기 특성을 적합하게 발휘할 수 있다.

상기 열경화성 수지는, 25℃에서 액상인 열경화성 수지(이하, 「액상 열경화성 수지」라고도 함)를 포함하고, 상기 열경화성 수지의 전체 중량에 대한 상기 액상 열경화성 수지의 중량 비율이 5 중량% 이상 40 중량% 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 특성을 밸런스 좋게 발휘할 수 있으며, 특히 점도 조정이 용이하게 되어 언더필재의 피착체의 요철에 대한 매립성을 양호한 것으로 할 수 있다.

상기 언더필재는 플럭스제를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 땜납 범프 등의 전극 표면의 산화막의 제거나 땜납의 습윤성 향상 등을 도모할 수 있어, 반도체 소자에 형성된 땜납 범프 등의 돌기 전극을 효율적으로 용융시켜 반도체 소자와 피착체의 전기적 접속을 보다 확실한 것으로 할 수 있다.

상기 밀봉 시트에서는, 상기 기재가 열가소성 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 상기 열가소성 수지는, 상기 밀봉 시트에 적절한 인장 강도, 신도 등의 기계 특성을 부여한다는 관점에서, 폴리에틸렌테레프탈레이트인 것이 바람직하다.

본 발명에는, 피착체와, 상기 피착체와 전기적으로 접속된 반도체 소자와, 상기 피착체와 상기 반도체 소자 사이의 공간을 충전하는 언더필재를 구비하는 반도체 장치의 제조 방법으로서,

상기 밀봉 시트를 준비하는 준비 공정과,

상기 피착체 상의 상기 반도체 소자와의 접속 위치를 덮도록 상기 밀봉 시트의 언더필재를 상기 피착체에 접합시키는 접합 공정과,

상기 피착체에 접합시킨 언더필재로부터 상기 기재를 박리하는 박리 공정과,

상기 피착체와 상기 반도체 소자 사이의 공간을 상기 언더필재로 충전하면서 상기 반도체 소자에 형성된 돌기 전극을 통해 상기 반도체 소자와 상기 피착체를 전기적으로 접속하는 접속 공정

을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법도 포함된다.

상기 제조 방법에서는, 상기 밀봉 시트의 언더필재를 피착체에 접합시켜 두고, 그 후 반도체 소자의 전기적 접속을 도모한다. 이에 따라, 언더필재로부터의 기재 박리시에 언더필재의 파괴 등이 일어나지 않고 반도체 소자와의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 접합할 때에 언더필재가 소정의 점도를 가지므로, 피착체나 반도체 소자의 요철에의 추종성도 향상시킬 수 있다. 이들 작용에 의해, 보이드의 발생이 억제된 높은 신뢰성의 반도체 장치를 제조할 수 있다.

본 발명에는, 기판과, 상기 기판에 접착된 상기 밀봉 시트를 구비하는 밀봉 시트 구비 기판도 포함된다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 밀봉 시트를 도시하는 단면모식도이다.
도 2A는 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 단면모식도이다.
도 2B는 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 단면모식도이다.
도 2C는 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 단면모식도이다.

상기 기재로부터의 90° 박리력: 1 mN/20 mm 이상 50 mN/20 mm 이하

25℃에서의 파단 신도: 10% 이상

40℃ 이상 100℃ 미만에서의 최저 점도: 20000 Pa·s 이하

100℃ 이상 200℃ 이하에서의 최저 점도: 100 Pa·s 이상

또한, 본 발명에는, 피착체와, 상기 피착체와 전기적으로 접속된 반도체 소자와, 상기 피착체와 상기 반도체 소자 사이의 공간을 충전하는 언더필재를 구비하는 반도체 장치의 제조 방법으로서,

상기 밀봉 시트를 준비하는 준비 공정과,

을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법도 포함된다.

이하, 본 발명의 일 실시형태로서, 상기 반도체 장치의 제조 방법에 있어서 상기 밀봉 시트를 이용하는 양태를 설명한다.

[준비 공정]

준비 공정에서는 밀봉 시트(10)를 준비한다(도 1 참조). 이 밀봉 시트(10)는, 기재(1)와, 상기 기재(1) 상에 형성된 이하의 특성을 갖는 언더필재(2)를 구비한다.

상기 기재로부터의 90° 박리력: 1 mN/20 mm 이상 50 mN/20 mm 이하

25℃에서의 파단 신도: 10% 이상

40℃ 이상 100℃ 미만에서의 최저 점도: 20000 Pa·s 이하

100℃ 이상 200℃ 이하에서의 최저 점도: 100 Pa·s 이상

(기재)

상기 기재(1)는 밀봉 시트(10)의 강도 모체가 되는 것이다. 예컨대, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄상 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 랜덤 공중합 폴리프로필렌, 블록 공중합 폴리프로필렌, 호모폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리메틸펜텐 등의 폴리올레핀, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 아이오노머 수지, 에틸렌-(메트)아크릴산 공중합체, 에틸렌-(메트)아크릴산에스테르(랜덤, 교대) 공중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체, 폴리우레탄, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 전방향족 폴리아미드, 폴리페닐술피드, 아라미드(종이), 유리, 글라스 클로스, 불소 수지, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 셀룰로오스계 수지, 실리콘 수지, 금속(박), 종이 등을 들 수 있다.

또한 기재(1)의 재료로서는, 상기 수지의 가교체 등의 폴리머를 들 수 있다. 상기 플라스틱 필름은, 무연신으로 이용하여도 좋고, 필요에 따라서 일축 또는 이축의 연신 처리를 실시한 것을 이용하여도 좋다.

기재(1)의 표면은, 인접하는 층과의 밀착성, 유지성 등을 높이기 위해서, 관용의 표면 처리, 예컨대, 크롬산 처리, 오존 폭로, 화염 폭로, 고압 전격 폭로, 이온화 방사선 처리 등의 화학적 또는 물리적 처리, 하도제(下塗劑)(예컨대, 후술하는 점착 물질)에 의한 코팅 처리를 실시할 수 있다.

상기 기재(1)는, 동종 또는 이종의 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라서 여러 종류를 블렌드한 것을 이용할 수 있다. 또한, 기재(1)에는, 대전방지능을 부여하기 위해서, 상기한 기재(1) 상에 금속, 합금, 이들의 산화물 등으로 이루어지는 두께가 30~500Å 정도인 도전성 물질의 증착층을 형성할 수 있다. 기재(1)는 단층 또는 2종 이상의 복층이라도 좋다.

기재(1)의 두께는 밀봉 시트(10)의 작업성 등을 고려하여 적절하게 결정할 수 있으며, 일반적으로는 5 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하 정도이고, 바람직하게는 35 ㎛ 이상 120 ㎛ 이하이다.

한편, 기재(1)에는, 본 발명의 효과 등을 해치지 않는 범위에서, 각종 첨가제(예컨대, 착색제, 충전제, 가소제, 노화방지제, 산화방지제, 계면활성제, 난연제 등)가 포함되어 있어도 좋다.

(언더필재)

본 실시형태에서의 언더필재(2)는, 표면 실장된 반도체 소자(5)와 피착체(6) 사이의 공간을 충전하는 밀봉용 필름으로서 이용할 수 있다(도 2C 참조).

언더필재(2)의 기재(1)로부터의 90° 박리력은, 1 mN/20 mm 이상 50 mN/20 mm 이하이다. 90° 박리력의 하한은 1 mN/20 mm 이상이라면 특별히 한정되지 않지만, 5 mN/20 mm 이상이 바람직하고, 10 mN/20 mm 이상이 보다 바람직하다. 한편, 90° 박리력의 상한은 50 mN/20 mm 이하라면 특별히 한정되지 않지만, 40 mN/20 mm 이하가 바람직하고, 30 mN/20 mm 이하가 보다 바람직하다. 이러한 90° 박리력을 채용함으로써, 언더필재(2)를 기판 등의 피착체(6)에 접합시킨 후, 기재(1)를 언더필재(2)로부터 박리할 때에, 밀봉 시트(10)에 과잉의 부하를 거는 일없이 원활하게 박리할 수 있는(도 2B 참조) 동시에, 밀봉 시트 취급시에 언더필재와 기재 사이의 부주의한 박리가 생기는 것도 방지할 수 있다.

언더필재(2)의 25℃에서의 파단 신도는 10% 이상이며, 바람직하게는 50% 이상이고, 보다 바람직하게는 100% 이상이다. 밀봉 시트(10)를 취급함에 있어서 피착체에의 접착 전에 신축 작용이 작용하여도 언더필재(2)가 파단되는 일이 없고, 아울러, 박리할 때에 상기 박리력이 부하되더라도 언더필재(2) 자체의 파단을 방지할 수 있다. 한편, 상기 파단 신도의 상한은 높을수록 바람직하지만, 물리적으로 1000% 정도가 한도이다.

언더필재(2)의 40℃ 이상 100℃ 미만에서의 점도는 20000 Pa·s 이하이며, 바람직하게는 15000 Pa·s 이하이고, 보다 바람직하게는 10000 Pa·s 이하이다. 이러한 점도에 의해, 언더필재(2)의 피착체(6)의 요철에 대한 매립성이 양호하여, 언더필재(2)와 피착체(6) 사이에서의 보이드 발생을 방지할 수 있다. 한편, 상기 점도의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 기판 등의 피착체에 접합할 때에 있어서의 형상 유지성이라는 관점에서, 1000 Pa·s 이상이면 좋다.

언더필재(2)의 100℃ 이상 200℃ 이하에서의 최저 점도는 100 Pa·s 이상이며, 바람직하게는 500 Pa·s 이상이고, 보다 바람직하게는 1000 Pa·s 이상이다. 상기 최저 점도의 채용에 의해, 언더필재로부터의 아웃 가스(수분이나 유기 용매 등)에 기인하는 보이드의 발생을 억제할 수 있다. 한편, 상기 최저 점도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 반도체 소자가 갖는 요철에 대한 매립성의 관점에서, 10000 Pa·s 이하가 바람직하고, 5000 Pa·s 이하가 보다 바람직하다.

언더필재의 구성 재료로서는, 열가소성 수지와 열경화성 수지를 병용한 것을 들 수 있다. 또, 열가소성 수지나 열경화성 수지 단독으로도 사용할 수 있다.

상기 열가소성 수지로서는, 천연 고무, 부틸 고무, 이소프렌 고무, 클로로프렌 고무, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-아크릴산에스테르 공중합체, 폴리부타디엔 수지, 폴리카보네이트 수지, 열가소성 폴리이미드 수지, 6-나일론이나 6,6-나일론 등의 폴리아미드 수지, 페녹시 수지, 아크릴 수지, PET나 PBT 등의 포화 폴리에스테르 수지, 폴리아미드이미드 수지 또는 불소 수지 등을 들 수 있다. 이들 열가소성 수지는 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 이들 열가소성 수지 중, 이온성 불순물이 적고 내열성이 높아, 반도체 소자의 신뢰성을 확보할 수 있는 아크릴 수지가 특히 바람직하다.

상기 아크릴 수지로서는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 탄소수 30 이하, 특히 탄소수 4~18의 직쇄 혹은 분기의 알킬기를 갖는 아크릴산 또는 메타크릴산의 에스테르의 1종 또는 2종 이상을 성분으로 하는 중합체 등을 들 수 있다. 상기 알킬기로서는, 예컨대 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, t-부틸기, 이소부틸기, 아밀기, 이소아밀기, 헥실기, 헵틸기, 시클로헥실기, 2-에틸헥실기, 옥틸기, 이소옥틸기, 노닐기, 이소노닐기, 데실기, 이소데실기, 운데실기, 라우릴기, 트리데실기, 테트라데실기, 스테아릴기, 옥타데실기 또는 도데실기 등을 들 수 있다.

또한, 상기 중합체를 형성하는 다른 모노머로서는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대 아크릴산, 메타크릴산, 카르복시에틸아크릴레이트, 카르복시펜틸아크릴레이트, 이타콘산, 말레산, 푸마르산 혹은 크로톤산 등과 같은 카르복실기 함유 모노머, 무수말레산 혹은 무수이타콘산 등과 같은 산무수물 모노머, (메트)아크릴산2-히드록시에틸, (메트)아크릴산2-히드록시프로필, (메트)아크릴산4-히드록시부틸, (메트)아크릴산6-히드록시헥실, (메트)아크릴산8-히드록시옥틸, (메트)아크릴산10-히드록시데실, (메트)아크릴산12-히드록시라우릴 혹은 (4-히드록시메틸시클로헥실)-메틸아크릴레이트 등과 같은 히드록실기 함유 모노머, 스티렌술폰산, 알릴술폰산, 2-(메트)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, (메트)아크릴아미드프로판술폰산, 술포프로필(메트)아크릴레이트 혹은 (메트)아크릴로일옥시나프탈렌술폰산 등과 같은 술폰산기 함유 모노머, 또는 2-히드록시에틸아크릴로일포스페이트 등과 같은 인산기 함유 모노머, 아크릴로니트릴 등과 같은 시아노기 함유 모노머 등을 들 수 있다.

상기 열경화성 수지로서는, 페놀 수지, 아미노 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지 또는 열경화성 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 이들 수지는 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 특히, 반도체 소자를 부식시키는 이온성 불순물 등의 함유가 적은 에폭시 수지가 바람직하다. 또한, 에폭시 수지의 경화제로서는 페놀 수지가 바람직하다.

상기 에폭시 수지는, 접착제 조성물로서 일반적으로 이용되는 것이라면 특별히 한정은 없고, 예컨대 비스페놀A형, 비스페놀F형, 비스페놀S형, 브롬화비스페놀A형, 수첨 비스페놀A형, 비스페놀AF형, 비페닐형, 나프탈렌형, 플루오렌형, 페놀노볼락형, 오르토크레졸노볼락형, 트리스히드록시페닐메탄형, 테트라페닐올에탄형 등의 이관능 에폭시 수지나 다관능 에폭시 수지, 또는 히단토인형, 트리스글리시딜이소시아누레이트형 혹은 글리시딜아민형 등의 에폭시 수지가 이용된다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 이들 에폭시 수지 중, 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 트리스히드록시페닐메탄형 수지 또는 테트라페닐올에탄형 에폭시 수지가 특히 바람직하다. 이들 에폭시 수지는, 경화제로서의 페놀 수지와의 반응성이 풍부하고, 내열성 등이 우수하기 때문이다.

또한, 상기 페놀 수지는, 상기 에폭시 수지의 경화제로서 작용하는 것이며, 예컨대, 페놀노볼락 수지, 페놀아랄킬 수지, 크레졸노볼락 수지, tert-부틸페놀노볼락 수지, 노닐페놀노볼락 수지 등의 노볼락형 페놀 수지, 레졸형 페놀 수지, 폴리파라옥시스티렌 등의 폴리옥시스티렌 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 이들 페놀 수지 중 페놀노볼락 수지, 페놀아랄킬 수지가 특히 바람직하다. 반도체 장치의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있기 때문이다.

상기 에폭시 수지와 페놀 수지의 배합 비율은, 예컨대, 상기 에폭시 수지 성분 중의 에폭시기 1 당량당 페놀 수지 중의 수산기가 0.5~2.0 당량이 되도록 배합하는 것이 적합하다. 보다 적합한 것은 0.8~1.2 당량이다. 즉, 양자의 배합 비율이 상기 범위를 벗어나면, 충분한 경화 반응이 진행되지 않고, 에폭시 수지 경화물의 특성이 열화되기 쉽게 되기 때문이다.

한편, 본 실시형태에서는, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 아크릴 수지를 이용한 언더필재가 특히 바람직하다. 이들 수지는, 이온성 불순물이 적고 내열성이 높기 때문에, 반도체 소자의 신뢰성을 확보할 수 있다. 이 경우의 배합비는, 아크릴 수지 성분 100 중량부에 대하여, 에폭시 수지와 페놀 수지의 혼합량이 10~200 중량부이다.

상기 열경화성 수지는 액상 열경화성 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 열경화성 수지의 전체 중량에 대한 상기 액상 열경화성 수지의 중량 비율은 5 중량% 이상 40 중량% 이하가 바람직하고, 10 중량% 이상 35 중량% 이하가 보다 바람직하다. 이에 따라 상기 언더필재(2)의 소요 특성을 밸런스 좋게 발휘할 수 있으며, 특히 언더필재(2)의 피착체(6)의 요철에 대한 매립성을 양호한 것으로 할 수 있다. 액상 열경화성 수지로서는, 상술한 열경화성 수지 중, 중량 평균 분자량이 1000 이하인 것을 적합하게 이용할 수 있다. 한편, 중량 평균 분자량의 측정 방법은 이하의 방법으로 측정할 수 있다. 시료를 THF에 0.1 wt%로 용해시켜, GPC(Gel Permeation Chromatography)를 이용하여 폴리스티렌 환산에 의해 중량 평균 분자량을 측정한다. 상세한 측정 조건은 다음과 같다.

<중량 평균 분자량의 측정 조건>

GPC 장치: 도소 제조, HLC-8120GPC

컬럼: 도소 제조, (GMHHR-H)+(GMHHR-H)+(G2000HHR)

유량: 0.8 mL/min

농도: 0.1 wt%

주입량: 100 μL

컬럼 온도: 40℃

용리액: THF

에폭시 수지와 페놀 수지의 열경화 촉진 촉매로서는, 특별히 제한되지 않고, 공지된 열경화 촉진 촉매 중에서 적절하게 선택하여 이용할 수 있다. 열경화 촉진 촉매는 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜 이용할 수 있다. 열경화 촉진 촉매로서는, 예컨대, 아민계 경화촉진제, 인계 경화촉진제, 이미다졸계 경화촉진제, 붕소계 경화촉진제, 인-붕소계 경화촉진제 등을 이용할 수 있다.

언더필재(2)에는, 땜납 범프 표면의 산화막을 제거하여 반도체 소자의 실장을 용이하게 하기 위해서, 플럭스를 첨가하여도 좋다. 플럭스로서는 특별히 한정되지 않으며, 종래 공지된 플럭스 작용을 갖는 화합물을 이용할 수 있지만, pKa가 3.5 이상인 카르복실기 함유 화합물(이하, 「카르복실기 함유 화합물」이라고도 함)이 바람직하다. 이에 따라, 카르복실산 이온의 발생을 억제할 수 있고, 에폭시기 등의 반응성 관능기를 갖는 열경화성 수지 등과의 반응성을 억제할 수 있다. 그 결과, 상기 카르복실기 함유 화합물은, 반도체 실장시의 열에 의해서도 즉시 열경화성 수지와 반응하지 않으며, 그 후 경시적으로 부여되는 열에 의해서 플럭스 기능을 충분히 발휘할 수 있다.

(pKa가 3.5 이상인 카르복실기 함유 화합물)

본 실시형태에 따른 카르복실기 함유 화합물로서는, 분자 내에 카르복실기를 적어도 하나 가지고, 산 해리 상수(pKa)가 3.5 이상이며 플럭스 기능을 갖는 화합물이라면 특별히 한정되지 않는다. 카르복실기 함유 화합물의 pKa는 3.5 이상이면 좋지만, 에폭시 수지와의 반응 억제와 함께, 가요성의 경시적 안정성 및 플럭스 기능의 발현이라는 관점에서, 3.5 이상 7.0 이하가 바람직하고, 4.0 이상 6.0 이하가 보다 바람직하다. 한편, 카르복실기가 2개 이상 있는 경우는 제1 해리 상수 pKa₁를 산 해리 상수로 하고, 이 제1 해리 상수 pKa₁가 상기 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한, pKa는, 카르복실기 함유 화합물의 희박 수용액 조건 하에서, 산 해리 상수 Ka=[H₃O⁺][B^-]/[BH]를 측정하여, pKa=-logKa에 의해 구한다. 여기서 BH는, 카르복실기 함유 화합물을 나타내고, B^-는 카르복실기 함유 화합물의 공역 염기를 나타낸다. pKa의 측정 방법은, pH 미터를 이용하여 수소 이온 농도를 측정하여, 상기 물질의 농도와 수소 이온 농도로부터 산출할 수 있다.

상기 카르복실기 함유 화합물로서는, 분자 내에 알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아릴기 및 알킬아미노기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 치환기를 갖는 방향족 카르복실산(이하, 단순히 「방향족 카르복실산」이라고 부르는 경우가 있음), 그리고 분자 내에 카르복실기를 하나 이상 갖는 탄소수가 8 이상인 지방족 카르복실산(이하, 단순히 「지방족 카르복실산」이라고 부르는 경우가 있음)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.

(방향족 카르복실산)

상기 방향족 카르복실산은, 분자 내에 알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아릴기 및 알킬아미노기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 치환기를 갖고 있으면 특별히 한정되지 않는다. 방향족 카르복실산의 상기 치환기를 제외한 모체 골격으로서는, 특별히 한정되지 않고, 안식향산, 나프탈렌카르복실산 등을 들 수 있다. 방향족 카르복실산은, 이들 모체 골격의 방향환 상에 상기 치환기를 갖고 있다. 이 중, 시트형 밀봉 조성물 중에서의 안정성이나 에폭시 수지와의 낮은 반응성의 관점에서, 방향족 카르복실산의 모체 골격으로서는 안식향산이 바람직하다.

상기 방향족 카르복실산은, 구체적으로 2위, 4위 및 6위 중 적어도 하나의 수소 원자가 독립적으로 알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아릴기 또는 알킬아미노기로 치환된 안식향산 유도체(이하, 단순히 「안식향산 유도체」라고 부르는 경우가 있음)인 것이 바람직하다. 이러한 상기 안식향산 유도체에서는, 소정의 치환기가, 안식향산의 2위, 4위 및 6위 중 적어도 하나의 위치에서 단독으로 또는 조합하여 존재한다. 상기 안식향산 유도체의 치환기의 구체적인 치환 위치로서는, 2위, 4위, 2위와 4위, 2위와 6위, 2위와 4위와 6위를 들 수 있다. 이 중, 에폭시 수지와의 반응을 억제하여, 가요성의 경시적 안정성을 유지하는 동시에, 플럭스 기능을 특히 효율적으로 발현시키기 위해서는, 2위 또는 4위에 치환기를 갖는 것이 바람직하다.

상기 방향족 카르복실산에 있어서의 상기 알킬기로서는, 예컨대 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, i-부틸기, sec-부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기 등의 탄소수 1~10의 알킬기를 들 수 있다. 이 중에서도, pKa의 조정이나 플럭스 기능 발현성의 관점에서, 메틸기 또는 에틸기가 바람직하다.

상기 알콕시기로서는, 예컨대 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, n-부톡시기, n-헥산옥시기, i-프로폭시기, n-부톡시기, 2-메틸프로폭시기, t-부톡시기 등의 탄소수 1~10의 알콕시기를 들 수 있지만, 이 중에서도, 상기와 같은 관점에서, 탄소수 1~4의 알콕시기가 바람직하고, 메톡시기 및 에톡시기가 보다 바람직하고, 메톡시기가 특히 바람직하다.

상기 아릴옥시기로서는, 예컨대 페녹시기, p-톨릴옥시기 등을 들 수 있고, 상기와 같은 관점에서 페녹시기가 바람직하다.

상기 아릴기로서는, 예컨대 페닐기, 톨루일기, 벤질기, 메틸벤질기, 크실릴기, 메시틸기, 나프틸기, 안트릴기 등의 탄소수 6~20의 아릴기를 들 수 있고, 상기와 같은 관점에서 페닐기가 바람직하다.

상기 알킬아미노기로서는, 탄소수 1~10의 알킬기를 치환기로서 갖는 아미노기를 적합하게 이용할 수 있다. 알킬아미노기의 구체예로서, 예컨대 메틸아미노기, 에틸아미노기, 프로필아미노기, 디메틸아미노기, 디에틸아미노기, 디프로필아미노기 등을 들 수 있으며, 상기와 같은 관점에서, 디메틸아미노기가 바람직하다.

상기 알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아릴기 또는 알킬아미노기에서는, 하나 이상의 수소 원자가 각각 독립적으로 치환되어 있어도 좋다. 그와 같은 부가적인 치환기로서는, 예컨대 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, i-프로폭시기, n-부톡시기, 2-메틸프로폭시기, 1-메틸프로폭시기, t-부톡시기 등의 탄소수 1~4의 알콕시기, 시아노기, 시아노메틸기, 2-시아노에틸기, 3-시아노프로필기, 4-시아노부틸기 등의 탄소수 2~5의 시아노알킬기, 메톡시카르보닐기, 에톡시카르보닐기, t-부톡시카르보닐기 등의 탄소수 2~5의 알콕시카르보닐기, 메톡시카르보닐메톡시기, 에톡시카르보닐메톡시기, t-부톡시카르보닐메톡시기 등의 탄소수 3~6의 알콕시카르보닐알콕시기, 불소, 염소 등의 할로겐 원자, 플루오로메틸기, 트리플루오로메틸기, 펜타플루오로에틸기 등의 플루오로알킬기 등을 들 수 있다.

구체적인 치환 위치와 치환기의 조합을 갖는 안식향산 유도체로서는, 2-아릴옥시안식향산, 2-아릴안식향산, 4-알콕시안식향산, 4-알킬아미노안식향산이 바람직하다.

상기 안식향산 유도체는 히드록실기를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 대표적인 열경화성 수지인 에폭시 수지와의 반응점으로 될 수 있는 히드록실기를 배제함으로써, 언더필재(2)는 가요성을 경시적으로 유지하여, 플럭스 기능을 적합하게 발휘할 수 있다.

(지방족 카르복실산)

상기 지방족 카르복실산으로서는, 특별히 한정되지 않고, 쇄상 지방족 (모노)카르복실산, 지환식 (모노)카르복실산, 쇄상 지방족 다가 카르복실산 또는 지환식 다가 카르복실산의 어느 것이라도 좋다. 또한, 각각의 양태를 조합시켜 이용하여도 좋다.

쇄상 지방족 (모노)카르복실산으로서는, 예컨대 옥탄산, 노난산, 데칸산, 도데칸산, 테트라데칸산, 헥사데칸산, 헵타데칸산, 옥타데칸산 등의 포화 지방산, 올레인산, 엘라이드산, 에루스산, 네르본산, 리놀렌산, 스테아리돈산, 에이코사펜타엔산, 리놀레산, 리놀렌산 등의 불포화 지방산 등을 들 수 있다.

지환식 (모노)카르복실산으로서는, 시클로헵탄카르복실산, 시클로옥탄카르복실산 등의 단환식 카르복실산, 노르보르난카르복실산, 트리시클로데칸카르복실산, 테트라시클로도데칸카르복실산, 아다만탄카르복실산, 메틸아다만탄카르복실산, 에틸아다만탄카르복실산, 부틸아다만탄카르복실산 등의 탄소수 8~20의 다환식 또는 유교(有橋) 지환식 카르복실산 등을 들 수 있다.

상기 쇄상 지방족 다가 카르복실산으로서는, 상기 쇄상 지방족 (모노)카르복실산에 카르복실기가 하나 이상 더 부가된 카르복실산을 들 수 있고, 이 중에서도 쇄상 지방족 디카르복실산이 에폭시 수지와의 반응성이 낮고, 플럭스 기능을 적합하게 발휘한다는 점에서 바람직하다. 쇄상 지방족 디카르복실산으로서는, 예컨대 옥탄이산, 노난이산, 데칸이산, 도데칸이산, 테트라데칸이산, 헥사데칸이산, 헵타데칸이산, 옥타데칸이산 등을 들 수 있고, 이 중에서도 탄소수가 8~12인 쇄상 지방족 디카르복실산이 바람직하다.

상기 지환식 다가 카르복실산으로서는, 상기 지환식 (모노)카르복실산에 카르복실기가 하나 이상 더 부가된 카르복실산을 들 수 있고, 이 중에서도 지환식 디카르복실산이 에폭시 수지에 대한 저반응성 및 플럭스 기능 발현성의 관점에서 바람직하다. 지환식 디카르복실산으로서는, 예컨대 시클로헥산디카르복실산, 시클로헵탄디카르복실산, 시클로옥탄디카르복실산 등의 단환식 디카르복실산, 노르보르난디카르복실산, 아다만탄디카르복실산 등의 다환식 또는 유교 지환식 디카르복실산 등을 들 수 있다.

이상의 탄소수 8 이상의 지방족 카르복실산에 있어서도, 하나 이상의 수소 원자가 상기 부가적인 치환기에 의해 치환되어 있어도 좋다.

플럭스제로서의 카르복실기 함유 화합물의 첨가량은 상기 플럭스 기능이 발휘되는 정도면 되며, 언더필재(2) 중 유기 수지 성분의 합계 중량에 대하여 0.1~20 중량%가 바람직하고, 0.5~10 중량%가 보다 바람직하다.

본 실시형태에서는, 언더필재(2)는 필요에 따라서 착색하여도 좋다. 언더필재(2)에 있어서, 착색에 의해 띠고 있는 색으로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예컨대, 흑색, 청색, 적색, 녹색 등이 바람직하다. 착색할 때는, 안료, 염료 등의 공지된 착색제 중에서 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.

또한, 언더필재(2)에는 무기 충전제를 적절하게 배합할 수 있다. 무기 충전제의 배합은, 도전성의 부여나 열전도성의 향상, 저장 탄성율의 조절 등을 가능하게 한다.

상기 무기 충전제로서는, 예컨대, 실리카, 클레이, 석고, 탄산칼슘, 황산바륨, 산화알루미나, 산화베릴륨, 탄화규소, 질화규소 등의 세라믹류, 알루미늄, 구리, 은, 금, 니켈, 크롬, 납, 주석, 아연, 팔라듐, 땜납 등의 금속 또는 합금류, 기타 카본 등으로 이루어지는 여러 가지 무기 분말을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 그 중에서도 실리카, 특히 용융 실리카가 적합하게 이용된다.

무기 충전제의 평균 입경은 특별히 한정되지 않지만, 0.005~10 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.01~5 ㎛의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.05~2.0 ㎛이다. 무기 충전제의 평균 입경이 0.005 ㎛ 미만이면, 언더필재의 가요성이 저하되는 원인이 된다. 그 한편, 상기 평균 입경이 10 ㎛를 넘으면, 언더필재가 밀봉하는 갭에 대하여 입경이 커서 밀봉성이 저하되는 요인이 된다. 또, 본 발명에서는, 평균 입경이 서로 다른 무기 충전제끼리 조합시켜 사용하여도 좋다. 또한, 평균 입경은, 광도식의 입도분포계(HORIBA 제조, 장치명; LA-910)에 의해 구한 값이다.

상기 무기 충전제의 배합량은, 언더필재의 유기 수지 성분 100 중량부에 대하여 10~400 중량부인 것이 바람직하고, 50~250 중량부가 보다 바람직하다. 무기 충전제의 배합량이 10 중량부 미만이면, 저장 탄성율이 저하되어 패키지의 응력 신뢰성이 크게 손상되는 경우가 있다. 한편, 400 중량부를 넘으면, 언더필재(2)의 유동성이 저하되어 기판이나 반도체 소자의 요철에 충분히 매립되지 않아 보이드나 크랙의 원인이 되는 경우가 있다.

한편, 언더필재(2)에는, 상기 무기 충전제 이외에, 필요에 따라서 다른 첨가제를 적절하게 배합할 수 있다. 다른 첨가제로서는, 예컨대 난연제, 실란 커플링제 또는 이온 트랩제 등을 들 수 있다. 상기 난연제로서는, 예컨대, 삼산화안티몬, 오산화안티몬, 브롬화에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 상기 실란 커플링제로서는, 예컨대, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란 등을 들 수 있다. 이들 화합물은 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 상기 이온 트랩제로서는, 예컨대 하이드로탈사이트류, 수산화비스무트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다.

또한, 열경화 전의 상기 언더필재(2)의 온도 23℃, 습도 70% 조건 하에서의 흡수율은, 1 중량% 이하인 것이 바람직하고, 0.5 중량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 언더필재(2)가 상기와 같은 흡수율을 가짐으로써, 언더필재(2)에의 수분 흡수가 억제되어, 반도체 소자(5) 실장시의 보이드 발생을 보다 효율적으로 억제할 수 있다. 한편, 상기 흡수율의 하한은 작을수록 바람직하며, 실질적으로 0 중량%가 바람직하고, 0 중량%인 것이 보다 바람직하다.

언더필재(2)의 두께(복층인 경우는 총 두께)는 특별히 한정되지 않지만, 언더필재(2)의 강도나 반도체 소자(5)와 피착체(6) 사이의 공간 충전성을 고려하면 10 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하 정도라도 좋다. 또, 언더필재(2)의 두께는, 반도체 소자(5)와 피착체(6) 사이의 갭이나 돌기 전극의 높이를 고려하여 적절하게 설정하면 된다.

밀봉 시트(10)의 언더필재(2)는 세퍼레이터에 의해 보호되어 있는 것이 바람직하다(도시하지 않음). 세퍼레이터는, 실용에 제공될 때까지 언더필재(2)를 보호하는 보호재로서의 기능을 갖고 있다. 세퍼레이터는 밀봉 시트의 언더필재(2)를 피착체(6)에 점착할 때에 벗겨진다. 세퍼레이터로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌이나, 불소계 박리제, 장쇄 알킬아크릴레이트계 박리제 등의 박리제에 의해 표면 코트된 플라스틱 필름이나 종이 등도 사용 가능하다.

(밀봉 시트의 제조 방법)

우선, 기재(1)는 종래 공지된 제막 방법에 의해 제막할 수 있다. 이 제막 방법으로서는, 예컨대 카렌더 제막법, 유기 용매 중에서의 캐스팅법, 밀폐계에서의 인플레이션 압출법, T다이 압출법, 공압출법, 드라이 라미네이트법 등을 예시할 수 있다.

언더필재(2)는, 예컨대 다음과 같이 하여 제작된다. 우선, 언더필재(2)의 형성 재료인 접착제 조성물을 조제한다. 상기 접착제 조성물에는, 언더필재의 항에서 설명한 것과 같이, 열가소성 성분이나 열경화성 수지, 각종 첨가제 등이 배합되어 있다.

이어서, 조제한 접착제 조성물을 기재 세퍼레이터 상에 소정 두께가 되도록 도포하여 도포막을 형성한 후, 상기 도포막을 소정 조건 하에서 건조시켜, 언더필재를 형성한다. 도포 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 롤 도공, 스크린 도공, 그라비아 도공 등을 들 수 있다. 또한, 건조 조건으로서는, 예컨대 건조 온도 70~160℃, 건조 시간 1~5분간의 범위 내에서 행해진다. 또한, 세퍼레이터 상에 접착제 조성물을 도포하여 도포막을 형성한 후, 상기 건조 조건으로 도포막을 건조시켜 언더필재를 형성하여도 좋다. 그 후, 기재 세퍼레이터 상에 언더필재를 세퍼레이터와 함께 접합시킨다.

이어서, 언더필재(2)로부터 세퍼레이터를 박리하여, 언더필재와 기재를 접합시킨다. 접합은 예컨대 압착에 의해 행할 수 있다. 이 때, 라미네이트 온도는 특별히 한정되지 않고, 예컨대 30~100℃가 바람직하고, 40~80℃가 보다 바람직하다. 또한, 선압은 특별히 한정되지 않고, 예컨대 0.98~196 N/cm가 바람직하고, 9.8~98 N/cm가 보다 바람직하다. 이어서, 언더필재 상의 기재 세퍼레이터를 박리하여, 본 실시형태에 따른 밀봉 시트를 얻을 수 있다.

[접합 공정]

접합 공정에서는, 피착체(6) 상의 상기 반도체 소자와의 접속 위치를 덮도록 상기 밀봉 시트의 언더필재(2)를 상기 피착체(6)에 접합시킨다(도 2A 참조). 우선, 밀봉 시트(10)의 언더필재(2) 상에 임의로 마련된 세퍼레이터를 적절히 박리하고, 상기 피착체(6)의 도전재(7)가 형성된 회로면과 언더필재(2)를 대향시켜, 상기 언더필재(2)와 상기 피착체(6)를 압착에 의해 접합시킨다.

피착체(6)로서는, 리드 프레임이나 회로 기판(배선 회로 기판 등) 등의 각종 기판, 다른 반도체 소자를 이용할 수 있다. 기판의 재질로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 세라믹 기판이나, 플라스틱 기판을 들 수 있다. 플라스틱 기판으로서는, 예컨대, 에폭시 기판, 비스말레이미드트리아진 기판, 폴리이미드 기판, 유리 에폭시 기판 등을 들 수 있다.

본 실시형태에서는, 피착체와 언더필재를 열압착에 의해 접합하는 것이 바람직하다. 열압착은, 통상, 압착 롤 등의 공지된 압압 수단에 의해 행할 수 있다. 압압 조건으로서는 0.2 MPa 이상이면 되고, 바람직하게는 0.2 MPa 이상 1 MPa 이하이며, 보다 바람직하게는 0.4 Pa 이상 0.8 Pa 이하이다. 또한, 열압착 온도 조건으로서는, 40℃ 이상이면 되며, 바람직하게는 40℃ 이상 120℃ 이하, 보다 바람직하게는 60℃ 이상 100℃ 이하이다. 또한, 압착을 감압 하에서 행하더라도 좋다. 감압 조건으로서는, 10000 Pa 이하면 되며, 바람직하게는 5000 Pa 이하, 보다 바람직하게는 1000 Pa 이하이다. 한편, 감압 조건의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 생산성의 관점에서 10 Pa 이상이면 된다. 소정의 열압착 조건 하에서 접합을 행함으로써, 언더필재가 피착체 표면의 요철을 충분히 추종할 수 있어, 피착체와 언더필재와의 계면에서의 기포를 대폭 저감하여 밀착성을 높일 수 있다. 이에 따라 상기 계면에서의 보이드 발생을 억제할 수 있고, 그 결과, 반도체 소자와 피착체의 접속 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 효율적으로 제조할 수 있다.

또한, 이 접합 공정을 완료한 단계에서, 피착체(6)에 밀봉 시트(10)가 접착된 밀봉 시트 구비 기판(20)을 얻을 수 있다. 밀봉 시트 구비 기판(20)이라면, 기재(1)가 언더필재(2)의 보호재로서 기능하기 때문에, 밀봉 시트 구비 기판(20)을, 예컨대 생산 조정을 위해 반도체 장치의 제조를 위한 중간 제품으로서 대기시켜 두는 것이 가능하게 된다.

[박리 공정]

박리 공정에서는, 상기 피착체(6)에 접합시킨 언더필재(2)로부터 상기 기재(1)를 박리한다(도 2B 참조). 기재(1)의 박리는 사람의 손에 의하여도 좋고, 기계적으로 박리하여도 좋다. 상술한 것과 같이, 언더필재(2)의 기재에 대한 90° 박리력을 소정 범위로 하고 있기 때문에, 언더필재(2)의 파단이나 변형, 언더필재(2)의 피착체(6)로부터의 박리를 생기게 하는 일없이 원활하게 기재(1)를 박리할 수 있다.

[접속 공정]

접속 공정에서는, 상기 피착체(6)와 상기 반도체 소자(5) 사이의 공간을 상기 언더필재(2)로 충전하면서 상기 반도체 소자(5)에 형성된 돌기 전극(4)을 통해 상기 반도체 소자(5)와 상기 피착체(6)를 전기적으로 접속한다(도 2C 참조).

(반도체 소자)

반도체 소자(5)로서는, 한쪽의 회로면에 복수의 돌기 전극(4)이 형성되어 있어도 좋고(도 2C 참조), 반도체 소자(5)의 양쪽의 회로면에 돌기 전극이 형성되어 있어도 좋다(도시하지 않음). 범프나 도전재 등의 돌기 전극의 재질로서는, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 주석-납계 금속재, 주석-은계 금속재, 주석-은-구리계 금속재, 주석-아연계 금속재, 주석-아연-비스무트계 금속재 등의 땜납류(합금)나, 금계 금속재, 구리계 금속재 등을 들 수 있다. 돌기 전극의 높이도 용도에 따라서 정해지며, 일반적으로는 15~100 ㎛ 정도이다. 물론, 반도체 소자(5)에 있어서의 개개의 돌기 전극의 높이는 동일하더라도 다르더라도 좋다.

반도체 소자의 양면에 돌기 전극이 형성되어 있는 경우, 돌기 전극끼리는 전기적으로 접속되어 있어도 좋고, 접속되어 있지 않아도 좋다. 돌기 전극끼리의 전기적 접속에는, TSV(Through Silicon Via) 형식이라고 불리는 비어를 통한 접속 등을 들 수 있다.

한편, 반도체 소자(5)는 공지된 방법에 의해 작성할 수 있으며, 대표적으로는, 소정의 회로 및 돌기 전극이 형성된 반도체 웨이퍼를 다이싱하여 개편화하고, 이것을 픽업함으로써 개개의 반도체 소자를 얻을 수 있다.

본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법에서, 언더필재의 두께는, 반도체 소자 표면에 형성된 돌기 전극의 높이 X(㎛)와 상기 언더필재의 두께 Y(㎛)가 하기의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

0.5≤Y/X≤2

상기 돌기 전극의 높이 X(㎛)와 상기 언더필재의 두께 Y(㎛)가 상기 관계를 만족함으로써, 반도체 소자와 피착체 사이의 공간을 충분히 충전할 수 있는 동시에, 상기 공간으로부터 언더필재가 과잉으로 비어져 나오는 것을 방지할 수 있어, 언더필재에 의한 반도체 소자의 오염 등을 방지할 수 있다. 한편, 각 돌기 전극의 높이가 다른 경우는, 가장 높은 돌기 전극의 높이를 기준으로 한다.

(전기적 접속)

반도체 소자(5)와 피착체(6)의 전기적 접속 순서로서는, 반도체 소자(5)를, 반도체 소자(5)의 회로면이 피착체(6)와 대향하는 형태로, 피착체(6)에 통상의 방법에 따라서 고정시킨다. 예컨대, 반도체 소자(5)에 형성되어 있는 범프(돌기 전극)(4)를, 피착체(6)의 접속 패드에 피착된 접합용의 도전재(7)(땜납 등)에 접촉시켜 압압하면서 도전재를 용융시킴으로써, 반도체 소자(5)와 피착체(6)의 전기적 접속을 확보하여, 반도체 소자(5)를 피착체(6)에 고정시킬 수 있다. 피착체(6)의 회로면에는 언더필재(2)가 접착되어 있기 때문에, 반도체 소자(5)와 피착체(6)의 전기적 접속과 동시에, 반도체 소자(5)와 피착체(6) 사이의 공간이 언더필재(2)에 의해 충전되게 된다.

일반적으로, 접속 공정에서의 가열 조건은, 100~300℃이며, 가압 조건은 0.5~500 N이다. 또한, 접속 공정에서의 가열 가압 처리를 다단계로 행하더라도 좋다. 예컨대, 150℃, 100 N에서 10초간 처리한 후, 300℃, 100~200 N에서 10초간 처리한다고 하는 순서를 채용할 수 있다. 다단계로 가열 가압 처리를 행함으로써, 돌기 전극과 패드 사이의 수지를 효율적으로 제거하여, 보다 양호한 금속간 접합을 얻을 수 있다.

한편, 접속 공정에서는, 돌기 전극 및 도전재의 한쪽 또는 양쪽을 용융시켜, 반도체 소자(5)의 회로면의 범프(4)와, 피착체(6) 표면의 도전재(7)를 접속시키고 있는데, 이 범프(4) 및 도전재(7)의 용융시의 온도는, 통상 260℃ 정도(예컨대, 250℃~300℃)가 된다. 본 실시형태에 따른 밀봉 시트는, 언더필재(2)를 에폭시 수지 등에 의해 형성함으로써, 이 접속 공정에서의 고온에도 견디는 내열성을 갖는 것으로 할 수 있다.

이상의 순서에 의해, 피착체(6) 상에 반도체 소자(5)가 실장된 반도체 장치(30)를 제작할 수 있다. 반도체 장치(30)의 제조에 상기 소정의 특성을 갖는 언더필재를 이용하고 있기 때문에, 피착체와 언더필재 사이 및 언더필재와 반도체 소자 사이에서의 보이드의 발생을 방지할 수 있어, 고신뢰성의 반도체 장치를 얻을 수 있다.

[언더필재 경화 공정]

한편, 접속 공정에서의 가열 처리에 의해 언더필재(2)가 미경화인 경우, 언더필재(2)를 가열에 의해 경화시킨다. 이에 따라, 반도체 소자(5)의 회로면을 보호할 수 있는 동시에, 반도체 소자(5)와 피착체(6) 사이의 접속 신뢰성을 확보할 수 있다. 가열 조건은 특별히 한정되지 않고, 150~200℃ 정도에서 10~120분 가열하면 된다. 한편, 상기 접속 공정에서 가해지는 열에 의해 언더필재가 경화되는 경우는, 본 공정을 생략할 수 있다.

[밀봉 공정]

이어서, 실장된 반도체 소자(5)를 갖추는 반도체 장치(30) 전체를 보호하기 위해서 밀봉 공정을 행하여도 좋다. 밀봉 공정은 밀봉 수지를 이용하여 행해진다. 이 때의 밀봉 조건으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 통상 175℃에서 60초간~90초간 가열함으로써, 밀봉 수지의 열경화가 행해지지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예컨대 165℃~185℃에서 수분간 경화할 수 있다.

상기 밀봉 수지로서는, 절연성을 갖는 수지(절연 수지)라면 특별히 제한되지 않으며, 공지된 밀봉 수지 등의 밀봉재에서 적절하게 선택하여 이용할 수 있지만, 탄성을 갖는 절연 수지가 보다 바람직하다. 밀봉 수지로서는, 예컨대, 에폭시 수지를 포함하는 수지 조성물 등을 들 수 있다. 에폭시 수지로서는, 상기에 예시한 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 또한, 에폭시 수지를 포함하는 수지 조성물에 의한 밀봉 수지로서는, 수지 성분으로서, 에폭시 수지 이외에, 에폭시 수지 이외의 열경화성 수지(페놀 수지 등)나 열가소성 수지 등이 포함되어 있어도 좋다. 한편, 페놀 수지는, 에폭시 수지의 경화제로서도 이용할 수 있으며, 이러한 페놀 수지로서는, 상기에 예시한 페놀 수지 등을 들 수 있다.

[반도체 장치]

이어서, 상기 밀봉 시트를 이용하여 얻어지는 반도체 장치에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다(도 2C 참조). 본 실시형태에 따른 반도체 장치(30)에서는, 반도체 소자(5)와 피착체(6)가, 반도체 소자(5) 상에 형성된 범프(돌기 전극)(4) 및 피착체(6) 상에 마련된 도전재(7)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 반도체 소자(5)와 피착체(6) 사이에는, 그 공간을 충전하도록 언더필재(2)가 배치되어 있다. 반도체 장치(30)는, 밀봉 시트(10)를 이용하는 상기 제조 방법으로 얻어지기 때문에, 반도체 소자(5)와 언더필재(2) 사이에서 보이드의 발생이 억제되고 있다. 따라서, 반도체 소자(5)의 표면 보호 및 반도체 소자(5)와 피착체(6) 사이 공간의 충전이 충분한 레벨로 되어, 반도체 장치(30)로서 높은 신뢰성을 발휘할 수 있다.

실시예

이하에, 본 발명의 적합한 실시예를 예시적으로 상세히 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 재료나 배합량 등은, 특별히 한정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 이들에만 한정한다는 취지의 것이 아니다. 또한, '부'라고 되어 있는 것은 중량부를 의미한다.

[실시예 1~4 및 비교예 1~3]

(밀봉 시트의 제작)

이하의 성분을 표 1에 기재하는 비율로 메틸에틸케톤에 용해하여, 고형분 농도가 23.6~60.6 중량%가 되는 접착제 조성물의 용액을 조제했다.

에폭시 수지 1(25℃에서 액상): 상품명 「에피코트 828」, JER가부시키가이샤 제조

에폭시 수지 2: 상품명 「에피코트 1004」, JER가부시키가이샤 제조

페놀 수지 1: 상품명 「미렉스 XLC-4L」, 미쓰이가가쿠가부시키가이샤 제조

페놀 수지 2(25℃에서 액상): 상품명 「MEH-8005」, 메이와가세이가부시키가이샤 제조

엘라스토머 1: 아크릴산에틸-메틸메타크릴레이트를 주성분으로 하는 아크릴산에스테르계 폴리머(상품명 「파라클론 W-197CM」, 네가미고교가부시키가이샤 제조)

엘라스토머 2: 아크릴산부틸-아크릴로니트릴을 주성분으로 하는 아크릴산에스테르계 폴리머(상품명 「SG-P3」, 나가세켐텍스가부시키가이샤 제조)

필러: 구형 실리카(상품명 「SO-25R」, 가부시키가이샤애드마텍스 제조)

유기산: 「2-페닐안식향산」, (도쿄가세이가부시키가이샤 제조)

경화제: 이미다졸 촉매(상품명 「2MA-OK」, 시코쿠가세이가부시키가이샤 제조)

각 접착제 조성물의 용액을, 기재로서의 다이야호일 MRA50(미쓰비시쥬시 제조) 상에 도포하고, 130℃에서 2분간 건조하여 두께 30 ㎛의 언더필재 A~G를 형성함으로써, 실시예 및 비교예의 밀봉 시트를 제작했다.

[평가]

실시예 및 비교예의 밀봉 시트(언더필재의 열경화 전)를 이용하여 이하의 평가를 했다. 각 결과를 표 1에 기재한다.

(90° 박리력의 측정)

언더필재를 기재로부터 박리할 때의 박리력(mN/20 mm)을 측정했다. 구체적으로는, 밀봉 시트를 길이 100 mm×폭 20 mm로 잘라내어 시험편으로 했다. 시험편을 인장 시험기(상품명 「오토그래프 AGS-H」, (주)시마즈세이사쿠쇼 제조)에 셋트하여, 온도 25±2℃, 박리 각도 90°, 박리 속도 300 mm/min, 척 사이 거리 100 mm의 조건 하에서 T형 박리 시험(JIS K6854-3)을 행했다.

(파단 신도의 측정)

롤 라미네이터(장치명 「MRK-600」, 가부시키가이샤엠시케이 제조)를 이용하여, 70℃, 0.2 MPa에서 언더필재를 적층함으로써 두께 120 ㎛의 측정용 언더필재를 얻었다. 측정용 언더필재를 폭 10 mm×길이 30 mm로 절단하여 시험편으로 한 후, 인장 시험기로서 「오토그래프 ASG-50D형」(시마즈세이사쿠쇼 제조)를 이용하여, 인장 속도 50 mm/min, 척 사이 거리 10 mm, 25℃에서 인장 시험을 행했다. 시험 전의 척 사이 거리에 대한 시험편이 파단되었을 때의 척 사이 거리의 비를 구하여 파단 신도(%)로 했다.

(최저 용융 점도의 측정)

언더필재의 최저 용융 점도의 측정은, 레오미터(HAAKE사 제조, RS-1)를 이용하여, 병렬 플레이트법에 의해 측정한 값이다. 보다 상세하게는, 갭 100 ㎛, 회전 플레이트 직경 20 mm, 회전 속도 5 s^-1, 승온 속도 10℃/분의 조건으로, 40℃부터 200℃의 범위에서 용융 점도를 측정하여, 그 때에 얻어지는 40℃ 이상 100℃ 미만의 범위 및 100℃ 이상 200℃ 이하의 범위에서의 용융 점도의 최저치를 각각의 온도 범위에서의 최저 용융 점도로 했다.

(언더필재의 작업성 및 기재에 대한 박리성의 평가)

밀봉 시트를 길이 7.5 mm×폭 7.5 mm로 잘라내고, 언더필재 측을 BGA 기판에 대향시켜 양자를 접합시켰다. 접합은, 70℃, 1000 Pa의 감압 하에, 롤 라미네이터를 이용하여 선압 0.2 MPa로 행했다. 그 후, 언더필재로부터 기재를 박리하여, 언더필재 구비 기판을 제작했다. 언더필재의 작업성에 관해서, 언더필재의 잘라내기에서부터 접합시키기까지를 행할 때, 문제없이 행할 수 있었던 경우를 「○」, 언더필재의 변형이나 파단, 언더필재의 기재로부터의 박리 등이 생긴 경우를 「×」로 평가했다. 또한, 기재에 대한 박리성에 관해서, 언더필재로부터 기재를 박리할 때에, 문제없이 기재를 박리할 수 있었던 경우를 「○」, 언더필재가 기재에 이행하거나, 언더필재가 기판으로부터 박리되거나 한 경우를 「×」로 평가했다.

(실장시의 보이드 발생의 평가)

하기의 열압착 조건에 의해, 가로세로 7.3 mm 정사각형, 두께 500 ㎛의 반도체 칩의 범프 형성면과 BGA 기판을 대향시킨 상태에서 반도체 칩을 BGA 기판에 열압착하여 반도체 칩을 실장했다. 이에 따라, 반도체 칩이 BGA 기판에 실장된 반도체 장치를 얻었다.

<열압착 조건>

픽업 장치: 상품명 「FCB-3」 파나소닉 제조

가열 온도: 260℃

하중: 30 N

유지 시간: 10초

보이드 발생의 평가는, 상기 순서로 제작한 반도체 장치의 반도체 칩과 언더필재 사이에서 절단 및 연마하고, 연마면을 화상 인식 장치(하마마츠호토닉스사 제조, 상품명 「C9597-11」, 1000배)를 이용하여 관찰하여, 언더필재의 면적에 대한 보이드 부분의 합계 면적의 비율을 산출함으로써 행했다. 연마면의 관찰상에 있어서의 언더필재의 면적에 대하여, 보이드 부분의 합계 면적이 0~5%인 경우를 「○」, 5%를 넘는 경우를 「×」로서 평가했다.

실시예의 언더필재에서는, 언더필재의 작업성 및 기재로부터의 박리성이 양호하며, 실장시의 보이드도 충분히 억제되고 있었다. 한편, 비교예 1의 언더필재에서는 파단 신도가 지나치게 작아, 작업시에 파단이 생겼다. 비교예 2의 언더필재에서는 최저 용융 점도가 너무 높았기 때문에, 작업시에 기재의 박리가 생긴 데 더하여, 반도체 칩의 실장시에는 반도체 칩의 요철에 대한 언더필재의 매립성이 충분하지 않아 보이드가 발생하고 있었다. 또한, 비교예 3의 언더필재에서는 최저 용융 점도가 지나치게 낮고 점착성이 높아졌기 때문에, 작업성이 저하한 데 더하여, 실장시에는 언더필재로부터의 아웃 가스 성분에 의해 보이드가 발생하고 있었다.

1: 기재, 2: 언더필재, 3: 반도체 웨이퍼, 4: 돌기 전극, 5: 반도체 소자, 6: 피착체, 7: 도전재, 10: 밀봉 시트, 20: 밀봉 시트 구비 기판, 30: 반도체 장치

Claims

기재와, 상기 기재 상에 형성된 이하의 특성을 갖는 언더필재를 구비하는 밀봉 시트.
상기 기재로부터의 90° 박리력: 1 mN/20 mm 이상 50 mN/20 mm 이하
25℃에서의 파단 신도: 10% 이상
40℃ 이상 100℃ 미만에서의 최저 점도: 20000 Pa·s 이하
100℃ 이상 200℃ 이하에서의 최저 점도: 100 Pa·s 이상
제1항에 있어서, 상기 언더필재가 열가소성 수지와 열경화성 수지를 포함하는 밀봉 시트.
제2항에 있어서, 상기 열경화성 수지는, 25℃에서 액상의 열경화성 수지를 포함하고,
상기 열경화성 수지의 전체 중량에 대한 상기 25℃에서 액상인 열경화성 수지의 중량 비율이 5 중량% 이상 40 중량% 이하인 밀봉 시트.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 아크릴 수지를 포함하고, 상기 열경화성 수지가 에폭시 수지와 페놀 수지를 포함하는 밀봉 시트.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 언더필재는 플럭스제를 포함하는 밀봉 시트.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재가 열가소성 수지를 포함하는 밀봉 시트.
제6항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트인 밀봉 시트.
피착체와, 상기 피착체와 전기적으로 접속된 반도체 소자와, 상기 피착체와 상기 반도체 소자 사이의 공간을 충전하는 언더필재를 구비하는 반도체 장치의 제조 방법으로서,
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재한 밀봉 시트를 준비하는 준비 공정과,
상기 피착체 상의 상기 반도체 소자와의 접속 위치를 덮도록 상기 밀봉 시트의 언더필재를 상기 피착체에 접합시키는 접합 공정과,
상기 피착체에 접합시킨 언더필재로부터 상기 기재를 박리하는 박리 공정과,
상기 피착체와 상기 반도체 소자 사이의 공간을 상기 언더필재로 충전하면서 상기 반도체 소자에 형성된 돌기 전극을 통해 상기 반도체 소자와 상기 피착체를 전기적으로 접속하는 접속 공정
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
기판과, 상기 기판에 접착된 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재한 밀봉 시트를 구비하는 밀봉 시트 구비 기판.