JP6891427B2 - 樹脂シート - Google Patents
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Description
本発明者はさらに検討したところ、樹脂シートの取り扱い場面において、例えば、樹脂シートの搬送時において破断が生じる恐れがあることを見出した。
このような知見に基づきさらに鋭意研究したところ、半導体素子の封止材層またはポスト付き基板の形成に用いられる樹脂シートに低応力剤を添加することにより、上記のような樹脂シートの搬送時において破断を抑制することを見出し、本発明を完成するに至った。
複数の半導体素子を封止する封止材層の形成、または厚みが10μm以上の導体ポストを複数有するポスト付き基板における複数の前記導体ポストを封止する絶縁層の形成に用いられる樹脂シートであって、
熱硬化性樹脂と、
硬化剤と、
無機充填材と、
低応力剤と、を含み、
前記無機充填材の含有量が、当該樹脂シート全体に対して、65重量%以上90重量%以下である、樹脂シートが提供される。
本実施形態の樹脂シートは、熱硬化性樹脂と、硬化剤と、無機充填材と、低応力剤と、を含むことができる。本実施形態の樹脂シートは、半導体素子の封止材層またはポスト付き基板の形成に用いられるものである。
図1は、基材付き樹脂シート150の構成を示す図である。
基材付き樹脂シート150は、図1(a)に示すような巻き取り可能なロール状でもよいし、矩形形状の枚葉状であってもよい。
図1(b)に示す基材付き樹脂シート150は、樹脂シート100、基材フィルム110およびカバーフィルム120を備えることができる。この樹脂シート100は、基材フィルム110とカバーフィルム120との間に形成されていてもよい。
実施形態の樹脂シート100は、例えば、図1(b)に示すように、支持基材(基材フィルム110)上に形成されていてもよい。これにより、樹脂シート100のハンドリング性が向上する。
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、例えば、熱硬化性樹脂と、硬化剤と、無機充填材と、低応力剤と、を含むことができる。
本実施形態に係る熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、マレイミド化合物、ベンゾオキサジン化合物を含むことができる。この中でも、熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含有してもよい。
上記エポキシ樹脂としては、その分子量、分子構造に関係なく、1分子内にエポキシ基を2個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を使用することが可能である。このようなエポキシ樹脂の具体例としては、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、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂(4,4'−(1,3−フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール型エポキシ樹脂)、ビスフェノールP型エポキシ樹脂(4,4'−(1,4−フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール型エポキシ樹脂)、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂(4,4'−シクロヘキシジエンビスフェノール型エポキシ樹脂)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、ナフトールノボラックエポキシ樹脂、臭素化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、縮合環芳香族炭化水素構造を有する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;トリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリヒドロキシフェノニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂;フェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノ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;キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂等の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、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、ヒドロキシナフタレンおよび/または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2官能ないし4官能のナフタレン型エポキシ樹脂、ビナフチル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂;アントラセン型エポキシ樹脂;フェノキシ型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂;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;ノルボルネン型エポキシ樹脂;アダマンタン型エポキシ樹脂;フルオレン型エポキシ樹脂、リン含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビキシレノール型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、tert−ブチルカテコール型エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、トリメチロ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複素環式エポキシ樹脂;N,N,N',N'−テトラグリシジルメタキシレンジアミン、N,N,N',N'−テトラグリシジルビスアミノメチルシクロヘキサン、N,N−ジグリシジルアニリン等のグリシジルアミン型エポキシ樹脂;グリシジル(メタ)アクリレートとエチレン性不飽和二重結合を有する化合物との共重合物;ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。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。また、エポキシ樹脂として、液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂とを併用してもよい。
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、硬化剤を含むことができる。硬化剤としては、例えば、エポキシ樹脂と反応して硬化させるものを用いることができる。例えば、硬化剤としては、アミン類、フェノール系硬化剤、酸無水物などの活性エステル硬化剤、ポリメルカプタン化合物、イソシアネート化合物、有機酸類等が挙げられる。
また、これらの内、熱硬化性樹脂組成物に用いる硬化剤としては、耐湿性、信頼性等の点から、1分子内に少なくとも2個のフェノール性水酸基を有するフェノール系硬化剤が好ましく、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、tert−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂、シリコン変性フェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂;レゾール型フェノール樹脂;ビフェニル型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン;ナフタレン型フェノール樹脂;ナフチレンエーテル型フェノール樹脂;ナフトール型フェノール樹脂;フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、トリヒドロキシフェニルメタン型フェノール樹脂、含窒素フェノール樹脂等が例示される。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。
この中でも、低熱膨張、薬液耐性、および銅めっき密着性の観点から、硬化剤が、ナフトール型フェノール樹脂またはビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂を含むことが好ましい。樹脂シート100の硬化物の耐熱性を良好なものとし、かつ封止成形時の作業性に優れるという点で、活性エステル硬化剤を用いることができる。
一例として上記硬化剤としてフェノール系硬化剤を用いる場合におけるエポキシ樹脂とフェノール系硬化剤との含有比率としては、全エポキシ樹脂のエポキシ基数(EP)と全フェノール系硬化剤のフェノール性水酸基数(OH)との当量比(EP)/(OH)が、例えば、0.8以上、1.3以下とすることができる。
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、無機充填材を含むことができる。
上記無機充填材としては、例えば、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩;酸化チタン、アルミナ、ベーマイト、シリカ、シリカ等の酸化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物;硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩;ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩;窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化炭素等の窒化物;チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等のチタン酸塩;ガラス繊維等を挙げることができる。
上記無機充填材はシリカを含むことができる。シリカとしては、溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶シリカ、2次凝集シリカ等が挙げられる。これらの中でも、タルク、アルミナ、ガラス、シリカ、マイカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムが好ましく、シリカが特に好ましい。無機充填材としては、これらの中の1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
無機充填材の形状は、例えば、球形としてもよいが、真球状であることが好ましい。
また、無機充填材の平均粒子径D50は、半導体素子周辺への充填性の観点から、0.01μm以上、150μm以下としてもよい。また、無機充填材の平均粒子径D50の上限値は、例えば、50μm以下でもよく、30μm以下でもよく、8μm以下でもよい。
なお、無機充填材の平均粒子径D50は、例えばレーザー回折式粒度分布測定装置(HORIBA社製、LA−500)を用いて測定することが可能である。
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、低応力剤を含むことができる。
上記低応力剤としては、数平均分子量が102以上105以下であるブタジエン骨格を有する高分子樹脂、Tg50℃以下のアクリル共重合体、ポリイミド拡張型マレイミドおよびシリコーンオリゴマーからなる群から選択される一種を含むことができる。
上記(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル等の脂環構造を有する(メタ)アクリル酸エステル;メタクリル酸ベンジル等の芳香環を有する(メタ)アクリル酸エステル;メタクリル酸2−トリフルオロエチル等の(メタ)アクリル酸の(フルオロ)アルキルエステル;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等の分子中にカルボキシル基を有するカルボキシル基含有アクリル単量体;アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸4−ヒドロキシブチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸4−ヒドロキシブチル、グリセリンのモノ(メタ)アクリル酸エステル等の分子中に水酸基を有する水酸基含有アクリル単量体;メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸メチルグリシジル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート等の分子中にエポキシ基を有するアクリル単量体;アクリル酸アリル、メタクリル酸アリル等の分子中にアリル基を有するアリル基含有アクリル単量体;γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン等の分子中に加水分解性シリル基を有するシラン基含有アクリル単量体;2−(2′−ヒドロキシ−5′−メタクリロキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収性基を有する紫外線吸収性アクリル単量体等が挙げられる。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。
上記重合体ブロック(S)を構成するモノマー成分としては特に限定されないが、例えば、ホモポリマーのTgが30℃未満であるモノマーが挙げられる。このようなモノマーとしてはアクリル酸ブチルやアクリル酸2−エチルヘキシル等のアクリル酸C2−10アルキルエステル、ブタジエン(1,4−ブタジエン)等が挙げられる。
上記PMMA−b−PBA−b−PMMAやPMMA−b−PBAは、耐熱性、耐光性、及び耐クラック性向上の点で好ましい。なお、上記PMMA−b−PBA−b−PMMAやPMMA−b−PBAは、必要に応じて、熱硬化性樹脂等に対する相溶性向上を目的として、親水性基(例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基等)を有するモノマー、例えば、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸等を、PMMAブロック及び/又はPBAブロックに共重合させたものであってもよい。
また、(メタ)アクリル系ブロック共重合体としては、例えば、商品名「ナノストレングス M52N」、「ナノストレングス M22N」、「ナノストレングス M51」、「ナノストレングス M52」、「ナノストレングス M52N」、「ナノストレングス M53」、「ナノストレングス M22」(アルケマ社製、PMMA−b−PBA−b−PMMA)、商品名「ナノストレングスD51N」(アルケマ社製、PMMA−b−PBA)、商品名「ナノストレングス E21」、「ナノストレングス E41」(アルケマ社製、PSt(ポリスチレン)−b−PBA−b−PMMA)等の市販品を使用することもできる。
本実施形態において、上記ケイ素含有重合物としては、例えば、下記の結合(a)および結合(c)を有するものを用いてもよく、好ましくは下記の結合(a)、結合(b)および結合(c)を有するものを用いてもよい。
シシラン、ジメチルジエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピル(メチル)ジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピル(メチル)ジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピル(フェニル)ジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピル(フェニル)ジエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル(メチル)ジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル(メチル)ジエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル(フェニル)ジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル(フェニル)ジエトキシシラン、およびこれらの加水分解縮合物等が挙げられる。
上記硬化促進剤は、例えば、エポキシ樹脂のエポキシ基と硬化剤との硬化反応を促進させるものであればよい。上記硬化促進剤として、例えば、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物;1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7、ベンジルジメチルアミン、2−メチルイミダゾール等が例示されるアミジンや3級アミン、前記アミジンやアミンの4級塩等の窒素原子含有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。これらの中でも、硬化性を向上させる観点からはリン原子含有化合物を含むことがより好ましい。また、成形性と硬化性のバランスを向上させる観点からは、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等の潜伏性を有するものを含むことがより好ましい。これらは1種類を単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
また、有機ホスフィンとしては、例えばエチルホスフィン、フェニルホスフィン等の第1ホスフィン;ジメチルホスフィン、ジフェニルホスフィン等の第2ホスフィン;トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン等の第3ホスフィンが挙げられる。より好ましいものとしては、樹脂シート100が溶融した後の急激な増粘が少ない潜伏性を有する硬化促進剤が挙げられる。
カップリング剤としては、例えばエポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランカップリング剤、フェニルアミノプロピルトリメトキシシランカップリング剤、メルカプトシランカップリング剤等のシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤およびシリコーンオイル型カップリング剤等が挙げられる。
レベリング剤としては、アクリル系共重合物等が挙げられる。
着色剤としては、カーボンブラック等が挙げられる。
離型剤としては、天然ワックス、モンタン酸エステル等の合成ワックス、高級脂肪酸もしくはその金属塩類、パラフィン、酸化ポリエチレン等が挙げられる。
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤等が挙げられる。
難燃剤としては、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、ホスファゼン等が挙げられる。
イオン捕捉剤としては、ハイドロタルサイト等が挙げられる。
溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、酢酸エチル、シクロヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、イソプロパノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテルやジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート等のエチレングリコール系溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のプロピレングリコール系溶剤、セルソルブ系溶剤、カルビトール系溶剤、アニソール等の有機溶剤が挙げられる。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。この中でも、作業性を損なうことなく、残存しない程度に優れた揮発性を有したシクロヘキサン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソプロパノール、エチレングリコール系溶剤、プロピレングリコール系溶剤の有機溶剤が好ましい。
(半導体素子の封止材層)
ここで、本実施形態の樹脂シート100を用いて、封止材層208を形成する工程について詳述する。
まず、得られた積層構造を、クランプや吸着のような固定手段により圧縮成形金型の上型と下型の一方に固定する。以下では、半導体素子206の表面が樹脂材料供給容器に対面するように、圧縮成型金型の上型に積層構造を固定することができる。
なお、樹脂シート100に対し、より高精度な平坦性が要求される場合は、ダイアフラム式ラミネーターでのプレスの後に、高精度に調整された平坦プレス装置によるプレス工程を追加して成型することもできる。
本実施形態のポスト付き基板300の製造工程について説明する。
図3は、ポスト付き基板300の製造工程を示す図である。
本実施形態に用いられるダミーコア310は、平面上に複数の半導体素子が配置できる程度に、大面積を有していることが好ましい。また、ダミーコア310は、上面視において、例えば、矩形形状でも円形形状でもよいが、生産性の観点から矩形形状であってもよい。ダミーコア310は、フレーム形状に加工された枚葉のものであってもよく、フープ状の連続形状のものであってもよい。
また、薄箔306は、剥離可能な薄膜銅箔を使用することができる。なお、銅箔304と薄箔306との間に、剥離容易性の観点から、剥離層を形成してもよい。
以上により、ダミーコア310の表面に複数の導体ポスト330を形成することができる。
導体ポスト330の厚みD1の下限値は、例えば、10μm以上とすることができる。また、上記厚みD1の上限値は、特に限定されないが、例えば、100μm以下としてもよい。
例えば、フォトリソグラフィー法およびメッキ法等を用いることにより、パターン化された金属膜である回路パターン332を形成することができる。
以上により、本実施形態のポスト付き基板300が得られる。
なお、ポスト付き基板300の導体ポスト334の上面と絶縁層344の上面とは同一平面を構成してもよい。また、絶縁層340の下面と絶縁層340の下面とは同一平面を構成してもよい。
実施例および比較例について、ワニス状の熱硬化性樹脂組成物を調整した。
まず、表1に示す固形分割合で各成分を溶解または分散させ、メチルエチルケトンで不揮発分70重量%となるように調整し、高速撹拌装置を用い撹拌して樹脂ワニスを調製した。
なお、表1における各成分の配合割合を示す数値は、熱硬化性樹脂組成物の固形分全体に対する各成分の配合割合(重量%)を示している。
(熱硬化樹脂)
エポキシ樹脂1:ビフェニ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(日本化薬社製、NC−3000L、エポキシ当量270g/eq)
エポキシ樹脂2:ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂(DIC社製、HP−6000、エポキシ当量250g/eq)
エポキシ樹脂3:4官能ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC社製、HP−4710、エポキシ当量171g/eq)
エポキシ樹脂4:ナフトールアラルキル・クレゾール共重合型エポキシ樹脂(日本化薬社製、NC−7000L、エポキシ当量235g/eq)
エポキシ樹脂5:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製、YL6810、エポキシ当量170g/eq)
エポキシ樹脂6:グリシジルアミン型エポキシ樹脂(三菱化学社製、jER630、エポキシ当量97g/eq)
フェノール硬化剤1:ナフトール型フェノール樹脂(新日鐵化学株式会社製、SN−485、水素基当量215g/eq)
フェノール硬化剤2:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂(日本化薬社製、GPH−103、水素基当量231g/eq)
低応力剤1:下記の合成例1で得られたブタジエン変性ポリウレタンイミド樹脂1)
<合成例1:ブタジエン変性ポリウレタンイミド樹脂1>
温度計、撹拌装置、および冷却管をつけたフラスコに、溶剤としてジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタートを209g、ジエチレングリコールモノエチルエーテルを105g仕込み、イソホロンジイソシアネートを44.4g(0.2モル)と水添ポリブタジエンジオール(分子量2100)210g(0.1モル)とポリブタジエンジオール(分子量2000)200g(0.1モル)とを仕込んで65℃で3時間反応を行った。ついで3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(分子量322)16.1g(0.05モル)を仕込んで160℃に昇温し、8時間反応させて固形分濃度60%のブタジエン変性ポリウレタンイミド樹脂1(室温25℃で固形、Mn:約4万)の溶液を得た。
<合成例2:ブタジエン変性ポリウレタンイミド樹脂2>
温度計、撹拌装置、および冷却管をつけたフラスコに、溶剤としてジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタートを209g、ジエチレングリコールモノエチルエーテルを105g仕込み、イソホロンジイソシアネートを44.4g(0.2モル)と水添ポリブタジエンジオール(分子量2100)210g(0.1モル)とポリブタジエンジオール(分子量2000)200g(0.1モル)とを仕込んで65℃で3時間反応を行った。ついでビスフェノールAジフタル酸二無水物(BPADA)(分子量520)26g(0.05モル)を仕込んで160℃に昇温し、8時間反応させて固形分濃度60%のブタジエン変性ポリウレタンイミド樹脂2(室温25℃で固形、Mn:約3万)の溶液を得た。
低応力剤4:(メタ)アクリル系ブロック共重合体(アクリルモノマーのブロック共重合体(PMMA−b−PBA−b−PMMA;b=ブロック)、室温25℃で固体、Mn:約15,000、アルケマ社製、ナノストレングスM52N)
低応力剤5:アクリル共重合体(PMS−14−17、ナガセケムテックス社製、室温25℃で液体、Mn:約8万)
低応力剤6:シリコーンオリゴマー(AY−42−119、東レダウコーニング社製、室温25℃で固体、Mn:4200)
無機充填材1:シリカ粒子(アドマテックス社製、SC4050、平均粒径1.1μm)
(カップリング剤)
カップリング剤1:シランカップリング剤(N−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、信越化学製、KBM−573)
(硬化促進剤)
硬化促進剤1:イミダゾール化合物(2−フェニルイミダゾール、四国化成工業社製、キュアゾール2PZ)
実施例および比較例において、得られた樹脂ワニスをキャリア基材であるPETフィルム上に塗布した後、140℃、2分間の条件で溶剤を除去して、再配線用の厚さ10μmの樹脂シートを得た。また、同様にして、ポスト付き基板用の厚さ45μmの樹脂シート、および封止用の厚さ80μmの樹脂シートを得た。
支持基材として、両面銅張積層板(住友ベークライト社製ELC−4785GS−B、サイズ250mm×250mm、樹脂基材厚み0.2mmの両面に18μm銅箔、次いで剥離可能な2μm銅箔の積層構造)を用いて、基板両面に直径25μm、高さ約40μm導体ポストを形成する。次に、製造したキャリア基材付きの樹脂シート(45μm)の樹脂シート面が、導体ポストと対向するように両面にセットし、30秒間減圧して10hPa以下で、1ステージ条件として温度120℃、圧力0.8MPa、30秒、2ステージ条件としてSUS鏡板で温度120℃、圧力1.0MPa、60秒にて真空加熱加圧成形した。次いで、キャリア付樹脂膜からキャリア基材を剥離した後、回路パターン上の樹脂膜を、200℃、90分の条件で硬化し絶縁層を形成した。次いで、基板両面をセラミック研磨ロール(石井表記社製#800)を用いて研磨し、導体ポストを露出させると共に表面を平滑化・平坦化した。次いで、60℃の膨潤液(アトテックジャパン社製、スウェリングディップ セキュリガント P)に5分間浸漬し、さらに80℃の過マンガン酸カリウム水溶液(アトテックジャパン社製、コンセントレート コンパクト CP)に10分間浸漬後、中和して表面の洗浄処理を行った。次に、無電解銅メッキを厚さ0.5μmで行い、電解銅メッキ用レジスト層を厚さ18μm形成し、パターン銅メッキし、150℃、30分加熱してポストキュアした。次いでメッキレジストを剥離し全面をフラッシュエッチングして、L/S=15/15μmの両面に回路パターンを形成した。次いで、繰返しにより同様に導体ポスト形成、絶縁層形成した。最後に支持基板から分離した基板両面を研磨し、導体ポストの露出、洗浄、パターン銅メッキを施し、最後にソルダーレジストを形成し開口した3層コアレス基板を作製した。
支持基材として、両面銅張積層板(住友ベークライト社製ELC−4785GS−B、サイズ250mm×250mm、樹脂基材厚み0.2mmの両面に12μm銅箔)の片側に仮固定シートを、80℃ロールラミネーターを用いて貼り合わせた。次いで、10mm×10mm×100μm厚みの半導体素子を仮固定シート上に格子状(PKGサイズ15mm×15mmパターン、PKG取り数100個)に実装した。次いで、厚さ80μmの封止用樹脂シートを上記と同様の条件で2ステージラミネーターを用いて積層し、200℃、90分の条件で硬化した。次いで、210℃のホットプレート上で仮固定シート付き支持体を剥離した。次いで、再配線用の樹脂シートを同様に積層し、200℃、90分の条件で硬化した。次いで、UVレーザー(波長:355nm)を使用して、直径25μmの層間接続用ビアを形成した。次いで、60℃の膨潤液(アトテックジャパン社製、スウェリングディップ セキュリガント P)に5分間浸漬し、さらに80℃の過マンガン酸カリウム水溶液(アトテックジャパン社製、コンセントレート コンパクト CP)に10分間浸漬後、中和して表面の洗浄処理を行った。次に、無電解銅メッキを厚さ0.5μmで行い、電解銅メッキ用レジスト層を厚さ8μm形成し、パターン銅メッキし、150℃、30分加熱してポストキュアした。次いでメッキレジストを剥離し全面をフラッシュエッチングして、L/S=15/15μmの再配線パターンを形成した。次いで、再配線用の樹脂シート(厚さ10μm)を同様に積層し、硬化、ビア形成、および洗浄処理を行った。最後に、ダイシンングソーにより個片化し、15mm×15mmサイズの半導体パーケージを得た。
得られたキャリア基材付きの樹脂シートからキャリア基材であるPETフィルムを剥離した樹脂シートを4枚積層して、厚さ100μmの樹脂シートを作製した。次いで、当該樹脂シートを、200℃、90分で熱処理し、硬化物を得た。
85℃、相対湿度85%、4hで保管した後の吸水率の測定は、水分吸脱着装置(ハイデン社製IGA SORP)で行った。得られた硬化物を100℃1hで乾燥した後、約100mgのテストピースを切り出し、装置内の精密天秤上にセットし、85℃、相対湿度85%、4h後の連続湿中モニターによる重量変化から算出した。
示差熱熱重量同時測定装置(セイコ−インスツルメンツ社製、TG/DTA6200型)を用いて、乾燥窒素気流下、昇温速度10℃/分の条件により、サンプルを、30℃から650℃まで昇温させることにより、サンプルが1%、2%、5%重量減少する温度をそれぞれ算出した。なお、サンプルとして、得られた硬化物を、測定前に100℃で1時間の乾燥処理を施したものを用いた。
示差熱熱重量同時測定装置(セイコ−インスツルメンツ社製、TG/DTA6200型)を用いて、乾燥窒素気流下、昇温速度10℃/分の条件により、得られた硬化物を、30℃から800℃まで昇温、800℃で1時間保持させることにより、硬化物を燃焼させて残った重量から算出した。なお、サンプルは、測定前に100℃で1時間の乾燥処理を施したものを用いた。
得られた硬化物を4mm×15mmのテストピースを切り出し、熱機械分析装置TMA(TAインスツルメント社製、Q400)を用いて、温度範囲25〜300℃、10℃/分、荷重5gの引張条件で2サイクル測定した。収縮率は、測定開始時の基準長に対して、1サイクル後の25℃での収縮量から算出した。
得られた評価用の樹脂シート(厚さ100μm)から4mm×15mmのテストピースを切り出し、熱機械分析装置TMA(TAインスツルメント社製、Q400)を用いて、温度範囲25〜300℃、10℃/分、荷重5gの引張条件で2サイクル測定した。30℃から260℃の温度範囲における平均線熱膨係数(CTE)を算出した。評価用の樹脂シートに対して、熱処理前に測定された平均線熱膨係数を平均膨張率αAとした。評価用の樹脂シートに対して、200℃、90分熱処理を行った後に測定された平均線熱膨係数を平均熱膨張率αBとした。
ガラス転移温度の測定は、動的粘弾性測定(DMA装置、TAインスツルメント社製、Q800))で行った。得られた硬化物から8mm×40mmのテストピースを切り出し、そのテストピースに対し、昇温速度5℃/min、周波数1Hzで動的粘弾性測定をおこなった。ここで、ガラス転移温度は、損失正接tanδが最大値を示す温度とした。
得られた硬化物から幅10mm×長さ60mm×厚み0.1mmのテストピースを切り出し、そのテストピースに対し、引張試験機(島津製作所社製オートグラフAG−IS)を用いて、JIS K7161に準拠して、1mm/分、チャック間距離40mmの条件で、引張の破断強度を測定した。
得られた硬化物から縦50mm×横10mmの試験片を切り出し、その試験片に対し、精密万能試験機(島津製作所社製、オートグラフAG−IS)を用い、試験片の厚さ:0.15mm、測定温度:25℃、2支点間距離L:3mm、支点・ポンチ半径0.3mm、試験速度:1mm/分の条件で、試験片を一定距離に配置された2支点上に置き、支点間の中央の1点に荷重を加える評価を行った。三点曲げの破断強度は、上記条件で曲げ荷重が最大となったときの応力の値とした。三点曲げの破断歪(%)は、(式)600×(試験片が破断するまでのたわみ量(変位))×(試験片厚さ)/(支点間距離)2で算出される値とした。
上記のポスト付き基板の作製に準じて、支持基板から分離した基板両面を研磨し、導体ポストを露出した後、当該基板両面(図3(e)に示す、絶縁層340の研磨面342)における表面粗さを、白色光干渉型顕微鏡 (Bruker社製ContourGT−K)を用いて測定した。VSIモード、内部レンズ1倍、対物レンズ50倍の条件で測定した。
上記のポスト付き基板の作製工程において、支持基板除去後の最終工程である、基板両面の研磨、導体ポストの露出、洗浄、パターン銅メッキ、ソルダーレジストの形成において樹脂クラックの有無を評価した。
○:クラックなし
×:クラックあり
得られた半導体パッケージを25℃での反りを温度可変レーザー三次元測定機(日立テクノロジーアンドサービス社製、形式LS220−MT100MT50)を用いて評価した。上記測定機のサンプルチャンバーに封止樹脂シート面を下にして設置し、高さ方向の変位を測定し、変位差の最も大きい値を反り量とした。評価基準は以下の通りである。
◎:反り量が50μm未満
〇:反り量が50μm以上100μm未満
×:反り量が100μm以上
110 基材フィルム
120 カバーフィルム
150 基材付き樹脂シート
200 半導体パッケージ
202 支持板
204 仮固定テープ
206 半導体素子
208 封止材層
210 再配線層
212 半田バンプ
300 ポスト付き基板
302 支持板
304 銅箔
306 薄箔
310 ダミーコア
320 レジスト
330 導体ポスト
332 回路パターン
334 導体ポスト
336 回路パターン
338 回路パターン
340 絶縁層
342 研磨面
344 絶縁層
346 研磨面
348 研磨面
350 ソルダーレジスト層
352 ソルダーレジスト層
360 ビア
362 ビア
364 回路パターン
366 回路パターン
370 積層構造
Claims (18)
- 複数の半導体素子を封止する封止材層の形成、または厚みが10μm以上の導体ポストを複数有するポスト付き基板における複数の前記導体ポストを封止する絶縁層の形成に用いられる樹脂シートであって、
熱硬化性樹脂と、
硬化剤と、
無機充填材と、
低応力剤と、を含み、
前記無機充填材の含有量が、当該樹脂シート全体に対して、65重量%以上90重量%以下である、樹脂シート。 - 請求項1に記載の樹脂シートであって、
前記低応力剤が、数平均分子量が102以上105以下であるブタジエン骨格を有する高分子樹脂、Tg50℃以下のアクリル共重合体、ポリイミド拡張型マレイミド、およびシリコーンオリゴマーからなる群から選択される一種以上を含む、樹脂シート。 - 請求項1または2に記載の樹脂シートであって、
前記熱硬化性樹脂が、ナフタレン型エポキシ樹脂またはビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂を含む、樹脂シート。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の樹脂シートであって、
前記硬化剤が、ナフトール型フェノール樹脂またはビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂を含む、樹脂シート。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の樹脂シートであって、
当該樹脂シートの硬化物の、100℃1hで乾燥した後、85℃、相対湿度85%、4hで保管した後の吸水率が0.6%以下である、樹脂シート。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の樹脂シートであって、
前記熱硬化性樹脂が、グリシジルアミン型エポキシ樹脂またはトリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂を含む、樹脂シート。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の樹脂シートであって、
当該樹脂シートの硬化物の、示差熱−熱重量同時測定で求めた1%熱分解温度が280℃以上である、樹脂シート。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の樹脂シートであって、
当該樹脂シートの硬化物を燃焼させたとき、残った灰分の重量分率が70%以上95%以下である、樹脂シート。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の樹脂シートであって、
当該樹脂シートの硬化物の、熱機械分析(TMA)測定による収縮率が、1.0%以下である、樹脂シート。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の樹脂シートであって、
30℃から260℃の温度範囲における平均熱膨張率において、
当該樹脂シートの前記平均熱膨張率をαAとし、
当該樹脂シートを、200℃、90分の時間で加熱した後の前記平均熱膨張率をαBとしたとき、
αB/αAの比が、0.05以上0.50以下である、樹脂シート。 - 請求項1から10のいずれか1項に記載の樹脂シートであって、
当該樹脂シートの硬化物の、ガラス転移温度が140℃以上である、樹脂シート。 - 請求項1から11のいずれか1項に記載の樹脂シートであって、
当該樹脂シートの硬化物の、引張り試験で測定した破断強度が1MPa以上300MPa以下である、樹脂シート。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載の樹脂シートであって、
当該樹脂シートの硬化物の、三点曲げ試験で測定した破断強度が1MPa以上300MPa以下である、樹脂シート。 - 請求項1から13のいずれか1項に記載の樹脂シートであって、
当該樹脂シートの硬化物の、三点曲げ試験で測定した破断歪が15%以下である、樹脂シート。 - 請求項1から14のいずれか1項に記載の樹脂シートであって、
前記ポスト付き基板の一面が研磨面である、樹脂シート。 - 請求項15に記載の樹脂シートであって、
前記研磨面の表面粗さRaが0.5μm以下である、樹脂シート。 - 請求項1から16のいずれか1項に記載の樹脂シートであって、
前記ポスト付き基板のバンプが、厚み10μm以上の銅バンプである、樹脂シート。 - 請求項1から17のいずれか1項に記載の樹脂シートであって、
前記半導体素子および前記封止材層を備える半導体パッケージがファンアウト構造を有する、樹脂シート。
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