TWI805702B - 封裝用薄片 - Google Patents

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土生剛志
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日商日東電工股份有限公司
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Abstract

封裝用薄片係含有熱硬化性成分與無機填料。無機填料之於封裝用薄片中之比例為50%以上且95%以下。作為封裝用薄片的硬化物之硬化體薄片的80℃下之蕭氏D硬度相對於硬化體薄片的25℃下之蕭氏D硬度的比為0.5以上且未滿1.0。

Description

封裝用薄片
本發明係有關於一種封裝用薄片。
向來週知有藉由封裝樹脂薄片包埋多個半導體晶片而予以封裝者。
舉例而言,有人提出包含環氧樹脂、酚樹脂、彈性體、無機填充劑及硬化促進劑的封裝樹脂薄片(例如參照日本特開2014-15490號公報)。
然而,封裝樹脂薄片係埋設多個半導體晶片,並藉由加熱硬化而形成硬化體薄片。其後,將硬化體薄片設置於具有吸引孔的吸附台,藉由連接於吸引孔之吸引裝置的驅動,使硬化體薄片固定(密接)於吸附台。接著切割硬化體薄片,而將多個半導體晶片單片化。此時,硬化體薄片係要求加熱時的柔軟性,此特性係藉由吸引孔吸引,同時透過與切割機接觸而加熱也不會發生斷裂者。
另一方面,硬化體薄片若過度柔軟,則有以下不良情形:發生對半導體晶片之封裝性劣化,而且具備半導體晶片及硬化體薄片之半導體裝置的可靠性降低。
再者,硬化體薄片亦要求優良的韌性。
本發明係提供一種加熱時的柔軟性及半導體晶片之封裝性及韌性優異的封裝用薄片。
本發明(1)係包含一種封裝用薄片,其中,含有熱硬化性成分與無機填料之封裝用薄片,前述無機填料之於前述封裝用薄片中之比例為50%以上且95%以下,並且作為前述封裝用薄片的硬化物之硬化體薄片的80℃下之蕭氏D硬度相對於前述硬化體薄片的25℃下之蕭氏D硬度的比為0.5以上且未滿1.0。
本發明(2)係包含如(1)之封裝用薄片,其中,前述無機填料之於前述封裝用薄片中之比例為未滿70%。
本發明(3)係包含如(1)或(2)之封裝用薄片,其中,前述硬化體薄片的25℃下之前述蕭氏D硬度為50以上且80以下。
本發明(4)係包含如(1)~(3)中任一項之封裝用薄片,其中,前述硬化體薄片的玻璃轉移溫度Tg為100℃以下。
本發明(5)係包含如(1)~(4)中任一項之封裝用薄片,其中,前述硬化體薄片的25℃下之拉伸儲存彈性模數E’相對於前述硬化體薄片的260℃下之拉伸儲存彈性模數E’的比為10以上且500以下。
就本發明之封裝用薄片,由於無機填料之於封裝用薄片中之比例高達50%以上且95%以下,因此韌性優良。
又,由於作為封裝用薄片的硬化物之硬化體薄片的80℃下之蕭氏D硬度相對於硬化體薄片的25℃下之蕭氏D硬度的比未滿1.0,因此硬化體薄片其加熱時的柔軟性優良。
另一方面,由於上述比為0.5以上,因此硬化體薄片其封裝性優良。
茲參照圖1~圖3來說明本發明之封裝用薄片之一實施形態的半導體元件封裝用薄片。
此半導體元件封裝用薄片1係用來封裝安裝於基板2之半導體元件3的封裝用薄片。
又,半導體元件封裝用薄片1係用來製造後述之半導體元件封裝體集合體35(參照圖2B)及半導體元件封裝體5(參照圖3)的零件,非為半導體元件封裝體集合體35及半導體元件封裝體5本身,半導體元件封裝用薄片1不包含半導體元件3及安裝半導體元件3之基板2,具體而言,係以單獨零件流通,為產業上可利用之裝置。
此外,半導體元件封裝用薄片1非為封裝半導體元件3後的硬化體薄片20,亦即,其為封裝半導體元件3前的薄片。
如圖1所示,半導體元件封裝用薄片1係具有朝與厚度方向正交之方向(面方向)延伸的略平板形狀(薄膜狀)。又,半導體元件封裝用薄片1係具備位於厚度方向其中一側的第1面6,及與第1面6於厚度方向相對向的第2面7。 第1面6及第2面7均具有平坦面,且彼此平行。
第2面7係位於半導體元件封裝用薄片1之厚度方向另一側的面(下表面),如圖2B所示,當半導體元件封裝用薄片1封裝半導體元件3時,係接觸半導體元件3及基板2的接觸面(厚度方向另一面)。
第1面6係半導體元件封裝用薄片1封裝半導體元件3時,與基板2之相向面8(後述)於厚度方向隔著間隔相向配置的相向面(厚度方向其中一面)(上表面)。又,如圖3所示,第1面6係將半導體元件封裝體5配置於吸附台30時,接觸吸附台30之吸引面(吸附面)31的面。
半導體元件封裝用薄片1之材料為包含熱硬化性成分與無機填料的封裝組成物。
熱硬化性成分係在半導體元件封裝用薄片1(封裝組成物)中,使無機填料彼此結合的黏著劑成分,可藉由熱硬化而提升封裝組成物的硬度。
熱硬化性成分係包含例如封裝樹脂(主劑)、硬化劑及硬化促進劑。
作為封裝樹脂,可舉出例如環氧樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、乙烯酯樹脂、氰基酯樹脂、馬來醯亞胺樹脂、聚矽氧樹脂等。作為封裝樹脂,基於耐熱性等觀點,較佳可舉出環氧樹脂。
作為環氧樹脂,可舉出例如雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、改質雙酚A型環氧樹脂、改質雙酚F型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂等2官能環氧樹脂,例如酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、參羥基苯基甲烷型環氧樹脂、四羥苯基乙烷型環氧樹脂、二環戊二烯型環氧樹脂等3官能以上之多官能環氧樹脂等。此等環氧樹脂可單獨使用或併用2種以上。
較佳可舉出單獨使用2官能環氧樹脂,具體而言,可舉出單獨使用雙酚F型環氧樹脂。
環氧樹脂的環氧當量例如為10g/eq.以上,較佳為100g/eq.以上;又,例如為300g/eq.以下,較佳為250g/eq.以下。
環氧樹脂的軟化點例如為50℃以上,較佳為70℃以上;又,例如為110℃以下,較佳為90℃以下。
環氧樹脂的比例,在封裝組成物中,例如為1質量%以上,較佳為2質量%以上;又,例如為30質量%以下,較佳為10質量%以下。此外,環氧樹脂的比例,在熱硬化性成分中,例如為50質量%以上,較佳為60質量%以上;又,例如為90質量%以下,較佳為80質量%以下。
硬化劑係藉由加熱而使上述封裝樹脂(主劑)硬化的成分(較佳為環氧樹脂硬化劑)。作為硬化劑,可舉出例如酚酚醛清漆樹脂等酚樹脂。
硬化劑的比例,若封裝樹脂為環氧樹脂、硬化劑為酚樹脂,係以相對於環氧樹脂中的環氧基1當量,酚樹脂中之羥基的合計例如為0.7當量以上,較佳為0.9當量以上,例如為1.5當量以下,較佳為1.2當量以下的方式來調整。具體而言,相對於封裝樹脂100質量份,硬化劑的摻混份數例如為30質量份以上,較佳為50質量份以上;又,例如為75質量份以下,較佳為60質量份以下。
硬化促進劑為藉由加熱而促進封裝樹脂之硬化的觸媒(熱硬化觸媒)(較佳為環氧樹脂硬化促進劑),可舉出例如有機磷系化合物;例如2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑(2P4MHZ)等咪唑化合物等。較佳可舉出咪唑化合物。相對於封裝樹脂100質量份,硬化促進劑的摻混份數例如為0.05質量份以上;又,例如為5質量份以下。
無機填料係用來提升半導體元件封裝用薄片1之強度的無機粒子。作為無機填料之材料,可舉出例如石英玻璃、滑石、二氧化矽、氧化鋁、氮化鋁、氮化矽、氮化硼等無機化合物。此等可單獨使用或併用2種以上。較佳可舉出二氧化矽。
無機填料的形狀不特別限定,可舉出例如略球狀、略板狀、略針狀、不定形狀等。較佳可舉出略球狀。
無機填料之最大長度的平均值(若為略球狀則為平均粒徑)M例如為50μm以下,較佳為20μm以下,更佳為10μm以下;又,例如為0.1μm以上,較佳為0.5μm以上。此外,平均粒徑M係基於例如藉由雷射散射法中之粒度分布測定法所求得的粒度分布,以D50值(累積50%中值徑)求得。
又,無機填料可包含第1填料,與具有小於第1填料之最大長度的平均值M1之最大長度的平均值M2的第2填料。
第1填料之最大長度的平均值(若為略球狀則為平均粒徑)M1例如為1μm以上,較佳為3μm以上;又,例如為50μm以下,較佳為30μm以下。
第2填料之最大長度的平均值(若為略球狀則為平均粒徑)M2例如為未滿1μm,較佳為0.8μm以下;又,例如為0.01μm以上,較佳為0.1μm以上。
第1填料之最大長度的平均值相對於第2填料之最大長度的平均值的比(M1/M2)例如為2以上,較佳為5以上;又,例如為50以下,較佳為20以下。
第1填料及第2填料之材料可均為相同或相異。較佳的是第1填料及第2填料之材料皆相同,具體而言為二氧化矽。
再者,無機填料其表面亦可部分或全部以矽烷偶合劑等進行表面處理。較佳可舉出併用未經表面處理之第1填料與經表面處理之第2填料。
無機填料(若併用第1填料及第2填料則為彼等的總量)的比例,在半導體元件封裝用薄片1(封裝組成物)中為50質量%以上,較佳為超過50質量%,更佳為55質量%以上,再更佳為60質量%以上;又,為95質量%以下,例如為90質量%以下,較佳為85質量%以下,更佳為75質量%以下,再更佳為70質量%以下,尤佳為未滿70質量%。
無機填料的比例若低於上述之下限,則無法確保半導體元件封裝用薄片1的韌性。
另一方面,無機填料的比例若高於上述之上限,則半導體元件封裝用薄片1具有脆性,而無法確實地封裝半導體元件3。
當無機填料包含上述第1無機填料與第2無機填料時,第1無機填料的比例,在封裝組成物中例如為40質量%以上,較佳為超過50質量%;又,例如為80質量%以下,較佳為70質量%以下。
當無機填料包含上述第1無機填料與第2無機填料時,相對於第1無機填料100質量份,第2無機填料的摻混份數例如為30質量份以上,較佳為50質量份以上,更佳為超過50質量份;又,例如為未滿100質量份,較佳為80質量份以下,更佳為70質量份以下。
此外,亦可對封裝組成物以適宜的比例添加熱塑性樹脂、顏料、矽烷偶合劑等添加劑。
熱塑性樹脂為提升加熱時的硬化體薄片20之柔軟性的成分。
作為熱塑性樹脂,可舉出例如天然橡膠、丁基橡膠、異戊二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丁二烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、熱塑性聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂(6-尼龍或6,6-尼龍等)、苯氧基樹脂、丙烯酸樹脂、飽和聚酯樹脂(PET等)、聚醯胺醯亞胺樹脂、氟樹脂、苯乙烯-異丁烯-苯乙烯嵌段共聚物等。此等熱塑性樹脂可單獨使用或併用2種以上。
作為熱塑性樹脂,較佳的是,基於提升與封裝樹脂(較佳為環氧樹脂)之分散性的觀點,可舉出丙烯酸樹脂。
作為丙烯酸樹脂,可舉出例如以具有直鏈或分支之烷基之(甲基)丙烯酸烷基酯的1種或2種以上為單體成分,藉由將該單體成分聚合而得的丙烯酸系聚合物等。此外,「(甲基)丙烯酸」係表示「丙烯酸及/或甲基丙烯酸」。
作為烷基,可舉出例如甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、三級丁基、異丁基、戊基、異戊基、己基、庚基、環己基、2-乙基己基、辛基、異辛基、壬基、異壬基、癸基、異癸基、十一基、月桂基、十三基、十四基、硬脂基、十八基、十二基等碳數1~20之烷基。較佳可舉出碳數1~6之烷基。
丙烯酸系聚合物亦可為(甲基)丙烯酸烷基酯與其他單體(共聚合性單體)之共聚物。
作為其他單體(共聚合性單體),可舉出例如丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯等含縮水甘油基單體;例如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羧乙酯、丙烯酸羧戊酯、伊康酸、馬來酸、富馬酸、巴豆酸等含羧基單體;例如馬來酸酐、伊康酸酐等酸酐單體;例如(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸6-羥基己酯、(甲基)丙烯酸8-羥基辛酯、(甲基)丙烯酸10-羥基癸酯、(甲基)丙烯酸12-羥基月桂酯或丙烯酸(4-羥基甲基環己基)-甲酯等含羥基單體;例如苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、2-(甲基)丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯醯胺丙磺酸、(甲基)丙烯酸磺丙酯、(甲基)丙烯醯氧基萘磺酸等含磺酸基單體;例如2-羥基乙基丙烯醯基磷酸酯等含磷酸基單體;例如苯乙烯單體;例如丙烯腈等。此等單體可單獨使用或併用2種以上。此等當中,較佳可舉出含羧基單體。
熱塑性樹脂的重量平均分子量例如為10萬以上,較佳為30萬以上;又,例如為100萬以下,較佳為80萬以下。此外,重量平均分子量係根據凝膠滲透層析法(GPC),基於標準聚苯乙烯換算值來測量。
熱塑性樹脂的比例(固體成分比例)係以不妨礙封裝組成物之熱硬化的方式來調整,具體而言,相對於封裝組成物,例如為1質量%以上,較佳為2質量%以上,更佳為3.5質量%以上;又,例如為10質量%以下,較佳為5質量%以下,更佳為4質量%以下。
此外,熱塑性樹脂亦能以適當溶劑稀釋而調製。
作為顏料,可舉出例如碳黑等黑色顏料。顏料的平均粒徑例如為0.001μm以上,且例如為1μm以下。相對於封裝組成物,顏料的比例例如為0.1質量%以上,且例如為2質量%以下。
矽烷偶合劑係為了對無機填料的表面進行處理(進行表面處理)而摻混者。作為矽烷偶合劑,可舉出例如含有環氧基之矽烷偶合劑。作為含有環氧基之矽烷偶合劑,可舉出例如3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷等3-環氧丙氧基二烷基二烷氧基矽烷;例如3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷等3-環氧丙氧基烷基三烷氧基矽烷。較佳可舉出3-環氧丙氧基烷基三烷氧基矽烷。相對於無機填料100質量份,矽烷偶合劑的摻混比例例如為0.1質量份以上,較佳為1質量份以上;又,例如為10質量份以下,較佳為5質量份以下。
要調製封裝組成物,係摻混熱硬化性成分、無機填料與視需求而定之添加劑,並將彼等混合。
其次,說明半導體元件封裝用薄片1之製造方法。
要製造半導體元件封裝用薄片1,係例如使封裝組成物溶解及/或分散於溶劑(例如甲基乙基酮、甲苯、乙酸乙酯等),調製成清漆,如圖1所示將其塗佈於第1剝離薄片15並加以乾燥。藉此,在被第1剝離薄片15所支撐的狀態下製造半導體元件封裝用薄片1。其後,將第2剝離薄片16配置於相對於半導體元件封裝用薄片1與第1剝離薄片15相反之一側。換言之,係以由第1剝離薄片15及第2剝離薄片16於厚度方向包夾之狀態製造半導體元件封裝用薄片1。半導體元件封裝用薄片1的第1面6及第2面7各者係各自接觸第2剝離薄片16及第1剝離薄片15。
第1剝離薄片15及第2剝離薄片16各者係具有可撓性,且具有朝面方向延伸的薄片形狀。作為第1剝離薄片15及第2剝離薄片16之材料,可舉出例如聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯亞胺等樹脂,例如不鏽鋼等金屬等,較佳可舉出樹脂。又,第1剝離薄片15及第2剝離薄片16的表面(接觸半導體元件封裝用薄片1的接觸面)亦可實施剝離處理。第1剝離薄片15及第2剝離薄片16各者的厚度例如為1μm以上,較佳為10μm以上;又,例如為1000μm以下,較佳為500μm以下。
另外,也可不調製清漆,而是藉由混練擠出而由封裝組成物製造半導體元件封裝用薄片1。第1剝離薄片15及第2剝離薄片16係配置於擠出後之半導體元件封裝用薄片1。
半導體元件封裝用薄片1中的熱硬化性成分例如為B階段(非完全硬化之半硬化)。B階段係熱硬化性成分處於呈液狀之A階段與完全硬化之C階段之間的狀態,係僅些微進行硬化及凝膠化,且壓縮彈性模數小於C階段之彈性模數的狀態。
藉此,以第1面6及第2面7各者由第2剝離薄片16及第1剝離薄片15支撐(保護)之狀態製造半導體元件封裝用薄片1。
半導體元件封裝用薄片1的厚度不特別限定,例如為100μm以上;又,例如為2000μm以下。
其次,茲說明使用此半導體元件封裝用薄片1來封裝多個半導體元件3,接著將硬化體薄片20及基板2切斷而將多個半導體元件3單片化,來製造半導體元件封裝體5的方法。
製造半導體元件封裝體5之方法係具備:準備多個半導體元件3之步驟(參照圖2A);準備半導體元件封裝用薄片1之步驟(參照圖1);藉由半導體元件封裝用薄片1封裝多個半導體元件3,且由半導體元件封裝用薄片1調製硬化體薄片20,同時獲得半導體元件封裝體集合體35之步驟(參照圖2B);及對半導體元件封裝體集合體35進行切斷加工,而得到半導體元件封裝體5之步驟(參照圖3)。
於此方法中,係如圖2A所示,首先,準備半導體元件3。
半導體元件3例如為半導體晶片,具有朝面方向延伸的略平板形狀。就半導體元件3而言,不特別限定。半導體元件3之厚度方向另一面(下表面)上係設有端子(未圖示)。
半導體元件3係安裝於基板2的相向面8(上表面)(後述)。具體而言,半導體元件3係例如對基板2進行覆晶安裝。
又,半導體元件3係在基板2上,沿面方向彼此隔著間隔地配置有多個。
基板2係具有朝面方向延伸的略平坦形狀。又,基板2係具有面向多個半導體元件3的相向面8(上表面);及與相向面8於厚度方向隔著間隔地配置的第2相向面9。
相向面8係具有沿著面方向之平面。又,相向面8係具有俯視下包圍多個半導體元件3全部的大小。換言之,基板2的相向面8係具有俯視下與多個半導體元件3重疊的重疊區域11,及未與多個半導體元件3重疊而由基板2露出的露出區域12。相向面8係於重疊區域11具備對應半導體元件3之端子(未圖示)的基板端子(未圖示)。
第2相向面9係平行於相向面8,具有沿著面方向之平面。
就此方法,係另外如圖1所示,準備半導體元件封裝用薄片1。具體而言,係如圖1之箭號所示,將第1剝離薄片15從半導體元件封裝用薄片1的第2面7剝離。
如圖2A之箭號所示,其後,將半導體元件封裝用薄片1,以其第2面7接觸半導體元件3之厚度方向其中一面(上表面)的方式配置於多個半導體元件3上。
如圖2B所示,接著,藉由半導體元件封裝用薄片1封裝多個半導體元件3。
例如,使用具備下板及上板的平板壓機(未圖示),將半導體元件封裝用薄片1加熱及加壓,而以半導體元件封裝用薄片1封裝多個半導體元件3。
又,藉由上述之加熱,半導體元件封裝用薄片1即熱硬化。具體而言,暫時軟化後,半導體元件封裝用薄片1之封裝組成物便完全硬化(進行C-階段化)。
加熱條件係使封裝組成物完全硬化之條件。具體而言,加熱溫度例如為85℃以上,較佳為100℃以上;又,例如為125℃以下,較佳為110℃以下。加熱時間例如為10分鐘以上,較佳為30分鐘以上;又,例如為300分鐘以下,較佳為180分鐘以下。壓力不特別限定,例如為0.1MPa以上,較佳為0.5MPa以上;又,例如為10MPa以下,較佳為5MPa以下。
半導體元件封裝用薄片1經暫時軟化,即會埋覆多個半導體元件3。換言之,多個半導體元件3便由半導體元件封裝用薄片1包埋。
接著,半導體元件封裝用薄片1被覆半導體元件3的周側面,同時觸及相向面8的露出區域12。
藉此,多個半導體元件3即藉由半導體元件封裝用薄片1而封裝。又,基板2的露出區域12被半導體元件封裝用薄片1接觸(密接)。
此外,封裝多個半導體元件3且接觸基板2的露出區域12之半導體元件封裝用薄片1係既已藉由加熱而呈熱硬化(完全硬化)(C階段)狀態。因此,半導體元件封裝用薄片1便成為硬化體薄片20。硬化體薄片20為半導體元件封裝用薄片1之硬化物。
如圖2B之箭號及假想線所示,其後,將第2剝離薄片16從硬化體薄片20的第1面6剝離。
其後,如欲進一步進行熱硬化時,則將半導體元件封裝用薄片1(或者硬化體薄片20)從平板壓機取下,投入至別的加熱爐中。
硬化體薄片20的25℃下之蕭氏D硬度例如為50以上,較佳為55以上;又,例如為80以下,較佳為70以下,更佳為65以下。
硬化體薄片20的25℃下之蕭氏D硬度若為上述下限以上,可抑制硬化體薄片20對半導體元件3之封裝性的劣化,而且可抑制半導體元件封裝體集合體35及半導體元件封裝體5之可靠性的降低。硬化體薄片20的25℃下之蕭氏D硬度若為上述上限以下,則可抑制硬化體薄片20的損傷。
硬化體薄片20的80℃下之蕭氏D硬度例如為25以上,較佳為30以上;又,例如為75以下,較佳為70以下,更佳為55以下。硬化體薄片20的80℃下之蕭氏D硬度若為上述下限以上且上限以下,可抑制半導體元件封裝體集合體35及半導體元件封裝體5之可靠性的降低,同時可抑制硬化體薄片20的損傷。
此外,硬化體薄片20的80℃下之蕭氏D硬度係指在以下所說明之將半導體元件封裝體集合體35切斷之步驟中,藉由與切割機25接觸而將硬化體薄片20加熱時的假定溫度(80℃左右)下之蕭氏D硬度。
硬化體薄片20的80℃下之蕭氏D硬度相對於硬化體薄片20的25℃下之蕭氏D硬度的比(硬化體薄片20的80℃下之蕭氏D硬度/硬化體薄片20的25℃下之蕭氏D硬度)為0.5以上,較佳為0.55以上;又,為未滿1.0,較佳為0.99以下,更佳為0.97以下,再更佳為0.95以下,再更佳為0.9以下,較佳為0.8以下,更佳為0.7以下。
又,蕭氏D硬度係依循JIS K 6253-3(硫化橡膠及熱塑性橡膠-硬度之求法-第3部:硬度計硬度,2012年)所測得的D型硬度計硬度。
上述比若高於上述上限,在將半導體元件封裝體集合體35切斷之步驟中,藉由與切割機25接觸而加熱時,由於硬化體薄片20過硬,起因於吸附台30之吸引孔32內的低壓(負壓或真空壓),而於硬化體薄片20產生損傷(折彎或龜裂)。
另一方面,上述比若低於上述下限,則硬化體薄片20對半導體元件3之封裝性會劣化,而且半導體元件封裝體集合體35及半導體元件封裝體5之可靠性會降低。
硬化體薄片20的玻璃轉移溫度Tg例如為150℃以下,更佳為110℃以下,再更佳為100℃以下,尤佳為90℃以下、最佳為85℃以下;又,例如為70℃以上,較佳為75℃以上。
硬化體薄片20的玻璃轉移溫度Tg係以模式:拉伸、掃描溫度:0~260℃、頻率:1Hz、升溫速度:10℃/分實施動態黏彈性測定,而得到拉伸儲存彈性模數E’及拉伸損失彈性模數E’’,由此等求出tanδ(=E’’/E’)之曲線,以tanδ之峰值求得玻璃轉移溫度Tg。
硬化體薄片20的玻璃轉移溫度Tg若為上述上限以下,在將半導體元件封裝體集合體35切斷之步驟中,即使硬化體薄片20藉由與切割機25等切斷裝置接觸而加熱,仍可抑制硬化體薄片20產生損傷(折彎或者龜裂)。
另一方面,硬化體薄片20的玻璃轉移溫度Tg若為上述下限以上,可抑制硬化體薄片20對半導體元件3之封裝性的劣化,而且可抑制半導體元件封裝體集合體35及半導體元件封裝體5之可靠性的降低。
硬化體薄片20的25℃下之拉伸儲存彈性模數E’例如為0.1GPa以上,較佳為0.5GPa以上;又,例如為20GPa以下,較佳為10GPa以下,更佳為20GPa以下,再更佳為10GPa以下,尤佳為5GPa以下,最佳為2.5GPa以下。
硬化體薄片20的260℃下之拉伸儲存彈性模數E’例如為0.001GPa以上,較佳為0.003GPa以上;又,例如為5GPa以下,較佳為3GPa以下,更佳為1GPa以下,再更佳為0.1GPa以下,尤佳為0.01GPa以下。
硬化體薄片20的25℃及260℃之各拉伸儲存彈性模數E’係以模式:拉伸、掃描溫度:0~260℃、頻率:1Hz、升溫速度:10℃/分實施動態黏彈性測定而求得。
硬化體薄片20的25℃下之拉伸儲存彈性模數E’相對於硬化體薄片20的260℃下之拉伸儲存彈性模數E’的比(硬化體薄片20的25℃下之拉伸儲存彈性模數E’/硬化體薄片20的260℃下之拉伸儲存彈性模數E’)例如為5以上,較佳為10以上,更佳為50以上,再更佳為150以上,尤佳為200以上,最佳為250以上;又,例如為500以下,較佳為400以下。
硬化體薄片20之拉伸儲存彈性模數E’的比若為上述下限以上,可抑制硬化體薄片20的損傷。硬化體薄片20之拉伸儲存彈性模數E’的比若為上述上限以下,則可抑制硬化體薄片20對半導體元件3之封裝性的劣化,而且可抑制半導體元件封裝體5之可靠性的降低。
藉此,如圖2所示,可獲得具備基板2、多個半導體元件3及硬化體薄片20的半導體元件封裝體集合體35。
此外,圖2B所示半導體元件封裝體集合體35係示於圖3,非為以下所說明之切斷後的半導體元件封裝體5,具體而言,係將基板2及硬化體薄片20切斷之前者,亦即將多個半導體元件3單片化之前者,換言之具有多個半導體元件3。
其後,分別對應多個半導體元件3將半導體元件封裝體集合體35單片化。
具體而言,首先,如圖2B之箭號所示,將第2剝離薄片16從硬化體薄片20的第1面6剝離。接著如圖3所示,將半導體元件封裝體集合體35上下顛倒,相對於吸附台30呈相向配置。
吸附台30係於面方向具有板形狀,具有平坦的吸附面31。又,吸附台30具有沿厚度方向貫通的吸引孔32。吸引孔32之吸引方向上游側端部(圖3中的上端部)係面向吸附面31。吸引孔32係於面方向隔著間隔配置有多個。多個吸引孔32之吸引方向下游側端部(圖3中的下端部)則連接於吸引裝置(未圖示)。此外,吸附面31係具有大於上述之硬化體薄片20的尺寸。
然後,使半導體元件封裝體集合體35之硬化體薄片20的第1面6接觸吸附台30的吸附面31。具體而言,係使硬化體薄片20的第1面6,以堵住吸引孔32之吸引方向上游側端部的方式密接(吸附)於吸附台30的吸附面31。
接著,驅動吸引裝置,將吸引孔32內減壓(採低壓、負壓或真空壓),藉此將半導體元件封裝體集合體35固定於吸附台30。
接著,將多個半導體元件3各者之周圍的硬化體薄片20及基板2,例如藉由切割機25等予以切斷(切割)。切割機25係例如由基板2的第2面7朝向硬化體薄片20的第1面6地進入基板2及硬化體薄片20。
其後,將經單片化之半導體元件封裝體5,使用拾取裝置(未圖示)等運送至別處。具體而言,係藉由拾取裝置,將半導體元件封裝體5從吸附台30往上提。
而且,就此半導體元件封裝用薄片1,由於無機填料之於半導體元件封裝用薄片1中之比例高達50%以上且95%以下,因此硬化體薄片20其韌性優良。
又,由於硬化體薄片20的80℃下之蕭氏D硬度相對於硬化體薄片20的25℃下之蕭氏D硬度的比未滿1.0,因此硬化體薄片20其加熱時的柔軟性優良。
於是,如圖3所示,半導體元件封裝體集合體35之硬化體薄片20便固定於吸附台30的吸附面31,同時,即使藉由與切割機25接觸而加熱,由於如上述硬化體薄片20其加熱時的柔軟性優良,仍可抑制折彎、龜裂等損傷。
另一方面,由於硬化體薄片20的80℃下之蕭氏D硬度相對於硬化體薄片20的25℃下之蕭氏D硬度的比為0.5以上,因此硬化體薄片20其封裝性優良。換言之,硬化體薄片20在加熱時,蕭氏硬度D的降低亦較少,故可確實地封裝半導體元件3而保護半導體元件3。因此,可獲得可靠性優良的半導體元件封裝體5。
<變形例> 就以下各變形例,對於與上述一實施形態相同的構件及步驟,係附加相同的參照符號,並省略其詳細的說明。此外,就各變形例,除非特別明記,否則可發揮與一實施形態同樣的作用效果。而且,一實施形態及變形例可適宜組合。
於圖3中,在將多個半導體元件3單片化之步驟中,係使硬化體薄片20接觸吸附台30。
然而,亦可如圖4所示,例如使基板2接觸吸附台30。在將多個半導體元件3單片化之步驟中,係使基板2的第2相向面9密接於吸附台30的吸附面31,而將半導體元件封裝體集合體35固定於吸附台30。然後,將半導體元件封裝體集合體35單片化。
又,雖未圖示,惟亦可藉由半導體元件封裝用薄片1來封裝單一半導體元件3。此時,係一面將封裝有單一半導體元件3的硬化體薄片20以吸附台30固定(密接),一面對應半導體元件3地將硬化體薄片20及基板2以切割機25等進行外形加工。
此外,於一實施形態中,作為封裝用薄片之一例係舉出半導體元件封裝用薄片1來封裝半導體元件3,但不限定於此,例如,雖未圖示,惟亦可為供封裝其他電子元件的電子元件封裝用薄片。此時,可使用電子元件封裝用薄片來封裝電子元件,而製造電子元件封裝體。實施例
以下示出實施例及比較例,對本發明更具體地加以說明。此外,本發明不受實施例及比較例任何限定。此外,以下記載中所使用之摻混比例(比例)、物性值、參數等具體之數值可替換為上述之「實施方式」中所記載,且對應於彼等之摻混比例(比例)、物性值、參數等該記載之上限(以「以下」、「未滿」所定義之數值)或下限(以「以上」、「超過」所定義之數值)。
以下示出實施例及比較例中所使用之各成分。
環氧樹脂:新日鐵化學公司製YSLV-80XY(雙酚F型環氧樹脂(2官能環氧樹脂)、環氧當量200g/eq.軟化點80℃) 硬化劑:群榮化學公司製LVR-8210DL(酚醛清漆型酚樹脂、環氧樹脂硬化劑、羥基當量:104g/eq.、軟化點:60℃) 硬化促進劑:四國化成工業公司製2PHZ-PW(2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑)、環氧樹脂硬化促進劑 第1填料:Denka公司製FB-8SM(球狀熔融二氧化矽粉末(無機填料)、平均粒徑15μm) 第2填料:將Admatechs公司製SC220G-SMJ(平均粒徑0.5μm)以3-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷(信越化學公司製之製品名:KBM-503)進行表面處理之無機填料。相對於100質量份的SC220G-SMJ以1質量份的矽烷偶合劑進行表面處理之無機填料。
熱塑性樹脂:根上工業公司製HME-2006M,含羧基之丙烯酸酯共聚物,重量平均分子量:60萬、固含量濃度20質量%之甲基乙基酮溶液 顏料:三菱化學公司製#20(碳黑) 矽烷偶合劑:信越化學公司製KBM-403(3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷) 實施例1~4及比較例1 依循表1所記載之摻混配方,將各成分溶解及分散於甲基乙基酮,而得到清漆。清漆的固含量濃度為80質量%。
將清漆塗佈於第1剝離薄片15的表面後,以110℃加以乾燥5分鐘。藉此,製成厚度260μm的半導體元件封裝用薄片1。其後,在半導體元件封裝用薄片1的第1面6配置第2剝離薄片16。
其後,將半導體元件封裝用薄片1以150℃加熱1小時,而調製成硬化體薄片20。
[物性] 針對硬化體薄片20評定下述物性。將其結果記載於表1。
(蕭氏D硬度) 將硬化體薄片20外形加工成長10cm、寬10cm,分別在25℃及80℃下,依循JIS K 6253-3(硫化橡膠及熱塑性橡膠-硬度之求法-第3部:硬度計硬度,2012年),以蕭氏D硬度算出D型硬度計硬度。
測定裝置及測定方法的細節如下。
測定裝置:硬度計(模型:HD-1120(彈簧式硬度計),上島製作所公司製) 測定方法:將對10個試樣測定10次所得之值的平均值作為蕭氏D硬度而得。
(拉伸儲存彈性模數E’及玻璃轉移溫度Tg) 將硬化體薄片20外形加工成長0.1cm、寬5cm,求出25℃及260℃各者下之拉伸儲存彈性模數E’。
一併獲得拉伸損失彈性模數E’’,由此等求出tanδ(=E’’/E’)之曲線,而以tanδ之峰值求得玻璃轉移溫度Tg。
測定裝置及測定條件的細節如下。
測定裝置:固體黏彈性測定裝置(形式:RSA-G2,TA Instruments公司製) 模式:拉伸 掃描溫度:0~260℃ 頻率:1Hz 應變:0.05% 升溫速度:10℃/分 [硬化體薄片的評定] 對硬化體薄片20進行下述試驗並進行評定。
(加熱時損傷試驗) 將硬化體薄片20外形加工成長10cm、寬10cm,準備100個此加工品。
其次,在大型吸附台30上整齊排列配置100個硬化體薄片20,將此等加熱至80℃,接著驅動吸引裝置(未圖示)。其後,依以下基準評定加熱時的柔軟性。
◎:對於100個所有硬化體薄片20,均未確認有破裂、折彎等損傷。 ○:對於1個以上且2個以下之硬化體薄片20,確認有破裂、折彎等損傷。 △:對於3個以上且5個以下之硬化體薄片20,確認有破裂、折彎等損傷。 ×:對於6個以上之硬化體薄片20,確認有破裂、折彎等損傷。
Figure 02_image001
表1中,若未特別記述時,數值為摻混份數。
此外,上述說明係作為本發明所例示之實施形態提供,其僅為例示,不應限定性地解釋。由該技術領域之本業者所明瞭的本發明之變形例係包含於後述申請專利範圍。
1‧‧‧半導體元件封裝用薄片 2‧‧‧基板 3‧‧‧半導體元件 5‧‧‧半導體元件封裝體 6‧‧‧第1面 7‧‧‧第2面 8‧‧‧相向面 9‧‧‧第2相向面 11‧‧‧重疊區域 12‧‧‧露出區域 15‧‧‧第1剝離薄片 16‧‧‧第2剝離薄片 20‧‧‧硬化體薄片 25‧‧‧切割機 30‧‧‧吸附台 31‧‧‧吸附面 32‧‧‧吸引孔 35‧‧‧半導體元件封裝體集合體
圖1係表示本發明之封裝用薄片之一實施形態的半導體元件封裝用薄片的剖面圖。 圖2A~圖2B係表示使用圖1所示半導體元件封裝用薄片封裝半導體元件,來製造半導體元件封裝體集合體之方法的步驟圖;圖2A表示將半導體元件封裝用薄片相對於多個半導體元件相向配置之步驟;圖2B表示藉由半導體元件封裝用薄片來封裝多個半導體元件,而得到半導體元件封裝體集合體之步驟。 圖3係表示將圖2B所示半導體元件封裝體集合體單片化,而得到半導體元件封裝體之步驟。 圖4係表示圖3所示步驟的變形例。
1‧‧‧半導體元件封裝用薄片
2‧‧‧基板
3‧‧‧半導體元件
6‧‧‧第1面
7‧‧‧第2面
8‧‧‧相向面
9‧‧‧第2相向面
11‧‧‧重疊區域
12‧‧‧露出區域
16‧‧‧第2剝離薄片
20‧‧‧硬化體薄片
35‧‧‧半導體元件封裝體集合體

Claims (4)

  1. 一種封裝用薄片,其特徵為:含有熱硬化性成分與無機填料之封裝用薄片,前述無機填料之於前述封裝用薄片中之比例為50%以上且95%以下,並且作為前述封裝用薄片的硬化物之硬化體薄片的80℃下之蕭氏D硬度相對於前述硬化體薄片的25℃下之蕭氏D硬度的比為0.5以上且未滿1.0,前述硬化體薄片的25℃下之蕭氏D硬度為50以上且80以下,前述硬化體薄片的80℃下之蕭氏D硬度為25以上且75以下,前述硬化體薄片的玻璃轉移溫度Tg為70℃以上且150℃以下。
  2. 如請求項1之封裝用薄片,其中,前述無機填料之於前述封裝用薄片中之比例為未滿70%。
  3. 如請求項1或2之封裝用薄片,其中,前述硬化體薄片的玻璃轉移溫度Tg為100℃以下。
  4. 如請求項1或2之封裝用薄片,其中,前述硬化體薄片的25℃下之拉伸儲存彈性模數E’相對於前述硬化體薄片的 260℃下之拉伸儲存彈性模數E’的比為10以上且500以下。
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