电子部件密封用树脂片、树脂密封型半导体装置及树脂密封型半导体装置的制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201480008390.5

申请日:

2014.02.13

公开号:

CN105190867A

公开日:

2015.12.23

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):H01L 23/08申请日:20140213|||公开

IPC分类号:

H01L23/08; C08J5/18; H01L23/29; H01L23/31

主分类号:

H01L23/08

申请人:

日东电工株式会社

发明人:

丰田英志; 森弘幸; 清水祐作

地址:

日本大阪府

优先权:

2013.02.14 JP 2013-026935

专利代理机构:

中科专利商标代理有限责任公司 11021

代理人:

葛凡

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内容摘要

一种电子部件密封用树脂片,其用于制造树脂密封型半导体装置,其特征在于,含有相对于电子部件密封用树脂片整体为70~93重量%的无机填充剂,将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度85℃、湿度85%、168小时的条件下为300g/m2·24小时以下。

权利要求书

1.  一种电子部件密封用树脂片,其用于制造树脂密封型半导体装置,其特征在于,
含有相对于电子部件密封用树脂片整体为70~93重量%的无机填充剂,
将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度85℃、湿度85%、168小时的条件下为300g/m2·24小时以下。

2.
  如权利要求1所述的电子部件密封用树脂片,其特征在于,
将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度60℃、湿度90%、168小时的条件下为100g/m2·24小时以下。

3.
  如权利要求1或2所述的电子部件密封用树脂片,其特征在于,
通过混炼挤出进行制造。

4.
  一种树脂密封型半导体装置,其特征在于,
具备:被粘物、
以倒装芯片连接方式连接于所述被粘物的半导体芯片、和
对所述半导体芯片进行密封的电子部件密封用树脂片,
所述电子部件密封用树脂片含有相对于电子部件密封用树脂片整体为70~93重量%的无机填充剂,将所述电子部件密封用树脂片的厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度85℃、湿度85%、168小时的条件下为300g/m2·24小时以下,
在所述被粘物与所述半导体芯片之间形成有空隙。

5.
  一种树脂密封型半导体装置,其具有权利要求1~3中任一项所述的电子部件密封用树脂片。

6.
  一种树脂密封型半导体装置的制造方法,其特征在于,
包括:以覆盖以倒装芯片连接方式连接于被粘物上的半导体芯片的方式从半导体芯片侧层叠电子部件密封用树脂片的工序,
所述电子部件密封用树脂片含有相对于电子部件密封用树脂片整体为70~93重量%的无机填充剂,将所述电子部件密封用树脂片厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度85℃、湿度85%、168小时的条件下 为300g/m2·24小时以下。

说明书

电子部件密封用树脂片、树脂密封型半导体装置及树脂密封型半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及电子部件密封用树脂片、树脂密封型半导体装置及树脂密封型半导体装置的制造方法。
背景技术
以往,在半导体装置的制造中,在引线框、电路基板等各种基板上搭载半导体芯片后,以覆盖半导体芯片等电子部件的方式进行树脂密封。在如此制造的树脂密封型半导体装置中,存在密封树脂的吸水性高和可靠性降低的问题。因此,以往,通过使用吸水性低的密封树脂来实现树脂密封型半导体装置的可靠性的提高。
另一方面,以往,已知具有耐透湿性的聚丙烯系树脂片(例如,参照专利文献1)。专利文献1记载的聚丙烯系树脂片用于各种包装、容器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平07-148853号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是,即使在树脂密封型半导体装置的制造中使用吸水性低的密封树脂,也存在有时无法提高可靠性的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供能够提高树脂密封型半导体装置的可靠性的电子部件密封用树脂片、及可靠性高的树脂密封型半导体装置。
用于解决问题的手段
本申请发明人为了解决上述现有问题进行了研究,结果发现,在树脂密封型半导体装置中,密封树脂的透湿度与可靠性相关,从而完成了本发明。
即,本发明所涉及的电子部件密封用树脂片为用于制造树脂密封型半导体装置的电子部件密封用树脂片,其特征在于,含有相对于电子部件密封用树脂片整体为70~93重量%的无机填充剂,将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度85℃、湿度85%、168小时的条件下为300g/m2·24小时以下。
以往认为,树脂密封型半导体装置的可靠性依赖于密封树脂的吸水性,关于透湿度没有进行过研究。因此,发生过尽管密封树脂的吸水性低、却无法确保树脂密封型半导体装置的可靠性的情况。本发明人进行深入研究的结果发现,密封树脂的透湿度低时,树脂密封型半导体装置的可靠性提高。本发明人推测其理由在于,密封树脂的透湿度低时,水难以从外部达到电子部件。即,在使用即使吸水性低、但透湿度高的密封树脂的情况下,水最终还是会到达电子部件,因此树脂密封型半导体装置的可靠性降低。
根据上述构成,含有相对于电子部件密封用树脂片整体为70~93重量%的无机填充剂,将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度85℃、湿度85%、168小时的条件下为300g/m2·24小时以下,因此,水难以从外部到达电子部件。结果,能够提高树脂密封型半导体装置的可靠性。需要说明的是,将透湿度的评价条件设定为温度85℃、湿度85%、168小时的原因在于,该条件符合半导体封装体的耐钎焊可靠性试验(MSL试验)中最严格的吸湿条件即Level1的条件。
需要说明的是,在厚度不为250μm的情况下,通过下式1进行换算,得到在温度85℃、湿度85%、168小时的条件下将厚度设为250μm时的透湿度。
(式1)A-(250-D)×0.101
(A:透湿度、D:样品厚度(μm))
上述构成中,优选将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度 60℃、湿度90%、168小时的条件下为100g/m2·24小时以下。将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度60℃、湿度90%、168小时的条件下为100g/m2·24小时以下时,能够进一步提高树脂密封型半导体装置的可靠性。需要说明的是,将透湿度的评价条件设定为温度60℃、湿度90%、168小时的原因在于,该条件为半导体封装体的高温高湿放置试验中最严格的条件之一。
需要说明的是,在厚度不为250μm的情况下,通过下式2进行换算,得到在温度60℃、湿度90%、168小时的条件下将厚度设为250μm时的透湿度。
(式2)A-(250-D)×0.010
(A:透湿度、D:样品厚度(μm))
上述构成中,优选通过混炼挤出进行制造。本发明的电子部件密封用树脂片含有相对于电子部件密封用树脂片整体为70~93重量%的无机填充剂,因此难以成形为片状。因此,通过利用混炼挤出进行制造,能够制成孔隙(气泡)等少的均匀的片。结果,能够进一步实现低透湿性。
另外,本发明所涉及的树脂密封型半导体装置的特征在于,具备被粘物、以倒装芯片连接方式连接于上述被粘物的半导体芯片、和对上述半导体芯片进行密封的电子部件密封用树脂片,上述电子部件密封用树脂片含有相对于电子部件密封用树脂片整体为70~93重量%的无机填充剂,将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度85℃、湿度85%、168小时的条件下为300g/m2·24小时以下,在上述被粘物与上述半导体芯片之间形成有空隙。
加速度传感器、压力传感器、陀螺仪传感器等MEMS(MicroElectroMechanicalSystems,微机电系统)、弹性表面波滤波器(surfaceacousticwavefilter、SAW过滤器)中,有的在结构上需要在被粘物与半导体芯片之间形成有空隙。但是,一旦水从外部侵入到这样的空隙中则难以排除,该水会导致树脂密封型半导体装置的可靠性降低。
根据上述构成,电子部件密封用树脂片含有相对于电子部件密封用树脂片整体为70~93重量%的无机填充剂,将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度85℃、湿度85%、168小时的条件下为300g/m2·24小 时以下,因此,水难以从外部侵入到被粘物与半导体芯片之间的空隙。结果,能够提高树脂密封型半导体装置的可靠性。
另外,本发明所涉及的树脂密封型半导体装置的特征在于,具有上述的电子部件密封用树脂片。
根据上述构成,电子部件密封用树脂片含有相对于电子部件密封用树脂片整体为70~93重量%的无机填充剂,将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度85℃、湿度85%、168小时的条件下为300g/m2·24小时以下,因此,水难以从外部到达电子部件。结果,能够提高树脂密封型半导体装置的可靠性。
另外,本发明所涉及的树脂密封型半导体装置的制造方法的特征在于,包括以覆盖以倒装芯片连接方式连接于被粘物上的半导体芯片的方式从半导体芯片侧层叠电子部件密封用树脂片的工序,上述电子部件密封用树脂片含有相对于电子部件密封用树脂片整体为70~93重量%的无机填充剂,将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度85℃、湿度85%、168小时的条件下为300g/m2·24小时以下。
根据上述构成,上述电子部件密封用树脂片含有相对于电子部件密封用树脂片整体为70~93重量%的无机填充剂,将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度85℃、湿度85%、168小时的条件下为300g/m2·24小时以下,因此,所制造的树脂密封型半导体装置中,水难以从外部到达电子部件。结果,能够提高树脂密封型半导体装置的可靠性。
附图说明
图1为表示本实施方式所涉及的电子部件密封用树脂片的一例的截面示意图。
图2为用于说明本实施方式所涉及的树脂密封型半导体装置的制造方法的截面示意图。
图3为用于说明本实施方式所涉及的树脂密封型半导体装置的制造方法的截面示意图。
图4为用于说明本实施方式所涉及的树脂密封型半导体装置的制造方法的截面示意图。
图5为用于说明本实施方式所涉及的树脂密封型半导体装置的制造方法的截面示意图。
图6为用于说明本实施方式所涉及的树脂密封型半导体装置的制造方法的截面示意图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行说明,但本发明不限定于这些例子。图1为表示本实施方式所涉及的电子部件密封用树脂片的一例的截面示意图。需要说明的是,本说明书中,在图中省略了不需要说明的部分,另外,有为了易于说明而放大或缩小等来进行图示的部分。
(电子部件密封用树脂片)
如图1所示,电子部件密封用树脂片2具有片状的形态。电子部件密封用树脂片2用于树脂密封型半导体装置(例如,图6所示的树脂密封型半导体装置50)的制造。
电子部件密封用树脂片2的将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度85℃、湿度85%、168小时的条件下为300g/m2·24小时以下,优选为200g/m2·24小时以下,更优选为100g/m2·24小时以下。另外,上述透湿度越小越优选,但例如为1g/m2·24小时以上。由于将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度85℃、湿度85%、168小时的条件下为300g/m2·24小时以下,因此水难以从外部到达电子部件。结果,能够提高具有电子部件密封用树脂片2的树脂密封型半导体装置的可靠性。
另外,电子部件密封用树脂片2的将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度60℃、湿度90%、168小时的条件下优选为100g/m2·24小时以下,更优选为50g/m2·24小时以下,进一步优选为20g/m2·24小时以下。另外,上述透湿度越小越优选,但例如为0.5g/m2·24小时以上。将厚度设为250μm时的热固化后的透湿度在温度60℃、湿度90%、168小时的条件下为100g/m2·24小时以下时,能够进一步提高具有电子部件密封用树脂片2的树脂密封型半导体装置的可靠性。
形成电子部件密封用树脂片2的树脂组合物只要能够用于电子部件 (例如,半导体芯片5)的密封,则没有特别限定,例如可以列举含有下述A成分~E成分的树脂组合物作为优选的树脂组合物。
A成分:环氧树脂
B成分:酚醛树脂
C成分:弹性体
D成分:无机填充剂
E成分:固化促进剂
(A成分)
作为环氧树脂(A成分),没有特别限定。例如可以使用三苯基甲烷型环氧树脂、甲酚线性酚醛型环氧树脂、联苯型环氧树脂、改性双酚A型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、改性双酚F型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、线型酚醛型环氧树脂、苯氧基树脂等各种环氧树脂。这些环氧树脂可以单独使用,也可以并用两种以上。
从确保环氧树脂的固化后的韧性和环氧树脂的反应性的观点出发,优选环氧当量为150~250、软化点或熔点为50~130℃、常温下为固态的环氧树脂,其中,从可靠性的观点出发,优选三苯基甲烷型环氧树脂、甲酚线性酚醛型环氧树脂、联苯型环氧树脂。
另外,从低应力性的观点出发,优选具有缩醛基、聚氧亚烷基等柔软性骨架的改性双酚A型环氧树脂,具有缩醛基的改性双酚A型环氧树脂为液态、处理性良好,因此可以特别优选使用。
环氧树脂(A成分)的含量相对于电子部件密封用树脂片整体优选为1~10重量%,更优选为2~5重量%。
(B成分)
酚醛树脂(B成分)只要与环氧树脂(A成分)之间发生固化反应,则没有特别限定。例如可以使用苯酚线型酚醛树脂、苯酚芳烷基树脂、联苯芳烷基树脂、双环戊二烯型酚醛树脂、甲酚线性酚醛树脂、甲阶酚醛树脂等。这些酚醛树脂可以单独使用,也可以并用两种以上。
作为酚醛树脂,从与环氧树脂(A成分)的反应性的观点出发,优选使 用羟基当量为70~250、软化点为50~110℃的酚醛树脂,其中,从固化反应性高的观点出发,可以优选使用苯酚线型酚醛树脂。另外,从可靠性的观点出发,还可以优选使用苯酚芳烷基树脂、联苯芳烷基树脂等低吸湿性的酚醛树脂。
关于环氧树脂(A成分)与酚醛树脂(B成分)的配合比例,从固化反应性的观点出发,优选以相对于环氧树脂(A成分)中的环氧基1当量,酚醛树脂(B成分)中的羟基合计为0.7~1.5当量的方式进行配合,更优选为0.9~1.2当量。
(C成分)
与环氧树脂(A成分)和酚醛树脂(B成分)一起使用的弹性体(C成分)为在使电子部件密封用树脂片为片状的情况下对树脂组合物赋予将半导体芯片5密封所需要的可挠性的成分,只要能够发挥这样的作用,则其结构没有特别限定。例如可以使用聚丙烯酸酯等各种丙烯酸系共聚物、苯乙烯丙烯酸酯系共聚物、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、异戊二烯橡胶、丙烯腈橡胶等橡胶质聚合物。其中,从容易分散到环氧树脂(A成分)中且与环氧树脂(A成分)的反应性也高、因而能够提高所得到的电子部件密封用树脂片的耐热性、强度的观点出发,优选使用丙烯酸系共聚物。这些弹性体可以单独使用,也可以并用两种以上。
需要说明的是,丙烯酸系共聚物例如可以通过将调节为预定混合比的丙稀酸类单体混合物利用常规方法进行自由基聚合来合成。作为自由基聚合的方法,可以使用以有机溶剂作为溶剂来进行的溶液聚合法、在使原料单体分散到水中的同时进行聚合的悬浮聚合法。作为此时使用的聚合引发剂,例如可以使用2,2’-偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮二-4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈、其他偶氮系或重氮系聚合引发剂、过氧化苯甲酰和过氧化甲乙酮等过氧化物系聚合引发剂等。需要说明的是,在悬浮聚合的情况下,优选添加例如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇这样的分散剂。
弹性体(C成分)的含量相对于电子部件密封用树脂片整体优选为1~10重量%,更优选为2~5重量%。通过使弹性体(C成分)的含量为1重 量%以上,能够给片带来可挠性、韧性。另外,通过使弹性体(C成分)的含量为10重量%以下,能够表现出作为封装体所需要的成形物强度。
另外,弹性体(C成分)相对于环氧树脂(A成分)的重量比率(C成分的重量/A成分的重量)优选为0.3~2,更优选为0.7~1.5。通过使上述重量比率为0.3以上,能够对片赋予韧性和可挠性。另一方面,通过使上述重量比率为2以下,能够维持固化后的封装体的可靠性。
(D成分)
无机质填充剂(D成分)没有特别限定,可以使用现有公知的各种填充剂,例如可以列举石英玻璃、滑石、二氧化硅(熔融二氧化硅、结晶性二氧化硅等)、氧化铝、氮化铝、氮化硅等的粉末。这些填充剂可以单独使用,也可以并用两种以上。
其中,从透湿性低的观点出发,优选使用二氧化硅粉末,二氧化硅粉末中,更优选使用熔融二氧化硅粉末。作为熔融二氧化硅粉末,可以列举球形熔融二氧化硅粉末、粉碎熔融二氧化硅粉末,从流动性的观点出发,特别优选使用球形熔融二氧化硅粉末。其中,优选使用平均粒径在0.1~50μm范围内的二氧化硅粉末,特别优选使用平均粒径在0.3~25μm范围内的二氧化硅粉末。
需要说明的是,平均粒径例如可以通过使用从母集团中任意抽选的试样,使用激光衍射散射式粒度分布测定装置进行测定来导出。
无机质填充剂(D成分)的含量相对于电子部件密封用树脂片整体优选为70~93重量%,更优选为75~90重量%,进一步优选为80~88重量%。无机填充剂的透湿性低,因此,通过使含量为70重量%以上,能够降低电子部件密封用树脂片2的透湿度。另一方面,通过使无机填充剂的含量为93重量%以下,能够容易地使电子部件密封用树脂片2成为片状。
(E成分)
固化促进剂(E成分)只要是使环氧树脂与酚醛树脂的固化进行的固化促进剂,则没有特别限定,从固化性和保存性的观点出发,优选使用三苯基膦、四苯基鏻四苯基硼酸盐等有机磷系化合物、咪唑系化合物。这些固 化促进剂可以单独使用,也可以与其他固化促进剂并用。
固化促进剂(E成分)的含量相对于环氧树脂(A成分)和酚醛树脂(B成分)的合计100重量份优选为0.1~5重量份。
(其他成分)
另外,树脂组合物中,除了A成分~E成分以外,还可以添加阻燃剂成分。作为阻燃剂组成分,例如可以使用磷腈等有机磷系阻燃剂、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化铁、氢氧化钙、氢氧化锡、复合金属氢氧化物等各种金属氢氧化物等。从在树脂组合物中的分散性的观点出发,优选有机磷系阻燃剂,但根据情况,从能够以较少的添加量发挥阻燃性的观点和成本的观点出发,有时优选使用氢氧化铝或氢氧化镁。这些阻燃性也可以单独使用,也可以组合使用。
需要说明的是,树脂组合物中,除了上述各成分以外,还可以根据需要适当配合以碳黑为代表的颜料等其他添加剂。
(电子部件密封用树脂片的制作方法)
关于电子部件密封用树脂片2的制作方法,以下对电子部件密封用树脂片2为片状热固化型树脂层的情况下的程序进行说明。
首先,将上述的各成分混合,由此制备树脂组合物。混合方法只要是将各成分均匀地分散混合的方法,则没有特别限定。然后,例如,涂布将各成分溶解或分散于有机溶剂等而得到的清漆,形成为片状。或者,将各配合成分直接用捏合机等进行混炼,由此制备混炼物,将如此得到的混炼物挤出而形成为片状。
作为使用清漆的具体的制作程序,将上述A~E成分以及根据需要使用的其他添加剂按照常规方法适当混合,使其均匀地溶解或分散到有机溶剂中,制备清漆。然后,将上述清漆涂布到聚酯等的支撑体上并使其干燥,由此能够得到电子部件密封用树脂片2。然后,可以根据需要为了保护电子部件密封用树脂片的表面而贴合聚酯膜等剥离片。剥离片在密封时剥离。
作为上述有机溶剂,没有特别限定,可以使用现有公知的各种有机溶 剂,例如甲乙酮、丙酮、环己酮、二氧杂环己烷、二乙基酮、甲苯、乙酸乙酯等。这些有机溶剂可以单独使用,也可以并用两种以上。另外,通常,优选以使清漆的固体成分浓度在30~60重量%的范围内的方式使用有机溶剂。
有机溶剂干燥后的片的厚度没有特别限制,从厚度的均匀性和残留溶剂量的观点出发,通常优选设定为5~100μm,更优选为20~70μm。
另一方面,在使用混炼的情况下,将上述A~E成分以及根据需要使用的其他添加剂的各成分使用搅拌机等公知的方法进行混合,然后,进行熔融混炼,由此制备混炼物。作为熔融混炼的方法,没有特别限定,例如可以列举利用搅拌辊、加压式捏合机、挤出机等公知的混炼机进行熔融混炼的方法等。作为混炼条件,温度只要为上述各成分的软化点以上则没有特别限制,例如为30~150℃,如果考虑环氧树脂的热固化性,则优选为40~140℃,进一步优选为60~120℃,时间例如为1~30分钟,优选为5~15分钟。由此,能够制备混炼物。
将所得到的混炼物通过挤出成形进行成形,由此能够得到电子部件密封用树脂片2。具体而言,可以将熔融混炼后的混炼物在不进行冷却的情况下直接以高温状态进行挤出成形,由此形成电子部件密封用树脂片2。作为这样的挤出方法,没有特别限制,可以列举T模挤出法、辊压延法、辊混炼法、共挤出法、压延成形法等。作为挤出温度,只要为上述各成分的软化点以上,则没有特别限制,如果考虑环氧树脂的热固化性和成形性,则例如为40~150℃,优选为50~140℃,进一步优选为70~120℃。通过上述方法,能够形成电子部件密封用树脂片2。
其中,由于相对于电子部件密封用树脂片2整体含有70~93重量%的无机填充剂,因此,从成形为片状的成形性的观点出发,优选通过混炼挤出来制造。通过利用混炼挤出来制造,能够形成孔隙(气泡)等少的均匀的片。结果,能够进一步实现低透湿性。
如此得到的电子部件密封用树脂片2可以根据需要以达到期望的厚度的方式层叠来使用。即,片状树脂组合物可以以单层结构来使用,也可以以层叠为2层以上的多层结构而成的层叠体的形式来使用。
(树脂密封型半导体装置的制造方法)
接着,参照图2~图6对本实施方式所涉及的树脂密封型半导体装置的制造方法进行如下说明。图2~图6为用于说明本实施方式所涉及的树脂密封型半导体装置的制造方法的截面示意图。
上述半导体装置的制造方法至少包括:以覆盖以倒装芯片连接方式连接于被粘物上的半导体芯片的方式从半导体芯片侧层叠电子部件密封用树脂片的工序。
[安装工序]
首先,如图2所示,将半导体晶片4贴合到在基材31上层叠有粘合剂层32的切割胶带3的粘合剂层32上,使其粘接保持而固定(安装工序)。粘合剂层32贴合于半导体晶片4的背面。半导体晶片4的背面是指与电路面相反的一侧的面(也称为非电路面、非电极形成面等)。贴合方法没有特别限定,优选利用压接的方法。压接通常在利用压接辊等按压手段按压的同时进行。需要说明的是,作为切割胶带3,可以使用现有公知的切割胶带。
作为基材31,例如可以使用低密度聚乙烯、直链状聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、均聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等聚烯烃、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、离聚物树脂、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯(无规、交替)共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、全芳香族聚酰胺、聚苯硫醚、芳纶(纸)、玻璃、玻璃布、氟树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、纤维素系树脂、有机硅树脂、金属(箔)、纸等。
作为粘合剂层32的形成中使用的粘合剂,例如可以使用丙烯酸系粘合剂、橡胶系粘合剂等普通的压敏粘合剂。另外,粘合剂层32可以利用紫外线固化型粘合剂来形成。紫外线固化型粘合剂能够通过紫外线的照射使交联度增大从而容易地降低其粘合力,通过在切割工序后进行紫外线照射,能够易于拾取。
[切割工序]
接着,如图3所示,进行半导体晶片4的切割。由此,将半导体晶片4切割为预定的尺寸而单片化(小片化),从而制造半导体芯片5。切割例如可以从半导体晶片4的电路面侧按照常规方法来进行。作为本工序中使用的切割装置,没有特别限定,可以使用现有公知的切割装置。
需要说明的是,在进行切割胶带3的扩展的情况下,该扩展可以使用现有公知的扩展装置来进行。扩展装置具有能够借助切割环将切割胶带3向下方压下的环形的外环和直径比外环小的对切割胶带3进行支撑的内环。通过该扩展工序,在后述的拾取工序中,能够防止相邻的半导体芯片相互接触而破损。
[拾取工序]
为了回收粘接固定于切割胶带3上的半导体芯片5,如图4所示,进行半导体芯片5的拾取,利用切割胶带3使半导体芯片5剥离。作为拾取的方法,没有特别限定,可以采用现有公知的各种方法。例如可以列举将各个半导体芯片5从基材31侧用针顶起并利用拾取装置拾取被顶起的半导体芯片5的方法等。
[倒装芯片连接工序]
如图5所示,拾取的半导体芯片5以倒装芯片接合方式(倒装芯片安装方式)固定于基板等被粘物上。具体而言,将半导体芯片5以半导体芯片5的电路面(也称为表面、电路图案形成面、电极形成面等)与被粘物6对向的方式按照常规方法固定于被粘物6上。例如,使形成在半导体芯片5的电路面侧的凸块51与被粘于被粘物6的连接焊盘上的接合用导电材料(焊料等)61接触,在按压的同时使导电材料熔融,由此,能够确保半导体芯片5与被粘物6的电导通,能够使半导体芯片5固定于被粘物6上(倒装芯片接合工序)。此时,在半导体芯片5与被粘物6之间形成有空隙,该空隙间距离通常为约15μm~约300μm。需要说明的是,将半导体芯片5以倒装芯片接合(倒装芯片连接)方式接合于被粘物6上之后,可以对半导 体芯片5与被粘物6的对向面、间隙进行清洗。另外,对于该空隙,可以根据半导体装置的用途填充密封材料(密封树脂等)而密封,也可以原样保持空隙。但是,在加速度传感器、压力传感器、陀螺仪传感器等MEMS、弹性表面波滤波器(SAW滤波器)中,在结构上需要在被粘物与半导体芯片之间形成有空隙,因此,在这样的用途中,原样保持空隙。
作为被粘物6,可以使用引线框、电路基板(布线电路基板等)等各种基板。作为这样的基板的材质,没有特别限定,可以列举陶瓷基板、塑料基板。作为塑料基板,例如可以列举环氧基板、双马来酰亚胺三嗪基板、聚酰亚胺基板等。
倒装芯片接合工序中,作为凸块、导电材料的材质,没有特别限定,例如可以列举锡-铅系金属材料、锡-银系金属材料、锡-银-铜系金属材料、锡-锌系金属材料、锡-锌-铋系金属材料等的焊料类(合金)、金系金属材料、铜系金属材料等。
需要说明的是,在倒装芯片接合工序中,使导电材料熔融来将半导体芯片5的电路面侧的凸块与被粘物6的表面的导电材料进行连接,作为该导电材料的熔融时的温度,通常达到约260℃(例如,250℃~300℃)。
接着,根据需要,进行用于将以倒装芯片接合方式接合后的半导体芯片5与被粘物6之间的间隙密封的密封工序。密封工序使用底填剂用密封树脂来进行。作为此时的密封条件,没有特别限定,通常通过在175℃下进行60秒钟~90秒钟的加热来进行密封树脂的热固化,但本发明不限于此,例如可以在165℃~185℃下进行数分钟的固化。
作为上述底填剂用密封树脂,只要是具有绝缘性的树脂(绝缘树脂),则没有特别限制,可以从公知的密封树脂等密封材料中适当选择使用,但更优选具有弹性的绝缘树脂。作为底填剂用密封树脂,例如可以列举含有环氧树脂的树脂组合物等。作为环氧树脂,可以列举上述例示的环氧树脂等。另外,作为利用含有环氧树脂的树脂组合物得到的底填剂用密封树脂,除了含有环氧树脂以外,还可以含有环氧树脂以外的热固性树脂(酚醛树脂等)、热塑性树脂等作为树脂成分。需要说明的是,酚醛树脂也可以作为环氧树脂的固化剂来利用,作为这样的酚醛树脂,可以列举上述例示的酚醛树脂等。
[电子部件密封用树脂片的层叠工序]
在电子部件密封用树脂片的层叠工序中,以覆盖半导体芯片5的方式从半导体芯片5侧将电子部件密封用树脂片2层叠到被粘物6上(参照图6)。该电子部件密封用树脂片2作为用于保护半导体芯片5及其附带的要素免受外部环境的影响的密封树脂起作用。
作为电子部件密封用树脂片2的层叠方法,没有特别限定,可以列举如下方法:将用于形成电子部件密封用树脂片的树脂组合物的熔融混炼物挤出成形,将挤出成形物从半导体芯片5侧载置到被粘物6上并加压,由此一并地进行电子部件密封用树脂片的形成和层叠的方法;将用于形成电子部件密封用树脂片的树脂组合物从半导体芯片5侧涂布到被粘物6上,然后使其干燥的方法;将该树脂组合物涂布到脱模处理片上,使涂布膜干燥而形成电子部件密封用树脂片2,在此基础上将该电子部件密封用树脂片2从半导体芯片5侧转印到被粘物6上的方法等。
由于电子部件密封用树脂片2为片状,因此在进行半导体芯片5的被覆时,仅通过从半导体芯片5侧粘贴到被粘物6上即可埋入半导体芯片5,能够提高半导体装置的生产效率。这种情况下,可以通过热压、层压机等公知的方法将电子部件密封用树脂片2层叠到被粘物6上。作为热压条件,温度例如为40~120℃、优选为50~100℃,压力例如为50~2500kPa、优选为100~2000kPa,时间例如为0.3~10分钟、优选为0.5~5分钟。另外,如果考虑提高电子部件密封用树脂片2对半导体芯片5的密合性和追随性,则优选在减压条件下(例如10~2000Pa)进行压制。
以这样的方式从半导体芯片5侧将电子部件密封用树脂片2层叠到被粘物6上之后,使电子部件密封用树脂片2固化。电子部件密封用树脂片2的固化在120℃~190℃的温度范围内以1分钟~60分钟的加热时间在0.1MPa~10MPa的压力下进行。由上,得到树脂密封型半导体装置50。特别是在被粘物6与半导体芯片5之间未使用底填剂用密封树脂的情况下,能够制造在被粘物6与半导体芯片5之间形成有空隙52的树脂密封型半导体装置50。
在上述的实施方式中,对于将电子部件密封用树脂片用于倒装芯片型 半导体装置的制造的情况进行了说明。但是,本发明的电子部件密封用树脂片不限定于该例,也可以用于将半导体芯片的背面粘贴到被粘物上的半导体装置的制造。
在上述的实施方式中,对于在半导体芯片的背面上未粘贴任何物体的情况进行了说明,但本发明不限定于该例,也可以在半导体芯片的背面粘贴有倒装芯片型半导体背面用膜。倒装芯片型半导体背面用膜是为了在通过倒装芯片接合方式将半导体芯片安装到基板上时保护半导体芯片的背面(露出的背面)而使用的,可以采用现有公知的倒装芯片型半导体背面用膜。
在上述的实施方式中,对于以覆盖以倒装芯片连接方式连接于被粘物上的半导体芯片的方式从半导体芯片侧层叠电子部件密封用树脂片的情况进行了说明,但本发明中的电子部件密封用树脂片不限于覆盖半导体芯片,也可以以覆盖其他电子部件(例如,电容器、电阻等)的方式进行层叠。即,本发明的电子部件密封用树脂片不限于埋入半导体芯片,也可以用于埋入其他电子部件。
实施例
以下,使用实施例对本发明进行详细说明,但本发明只要不超出其主旨,则不限于以下的实施例。另外,各例中,若无特别说明,则份均为重量基准。
<电子部件密封用树脂片的混炼物的制作>
(实施例1)
利用双螺杆混炼机将以下的成分在120℃下混炼5分钟,制备混炼物。
A成分(环氧树脂):双酚F型环氧树脂(东都化成株式会社制造,YSLV-80XY)3.38份
B成分(酚醛树脂):具有联苯芳烷基骨架的酚醛树脂(明和化成公司制造,MEH7851SS)3.58份
C成分(弹性体):热塑性弹性体(株式会社KANEKA制造,产品名:SIBSTER072T)3.04份
D成分(无机填充剂):球形二氧化硅(电气化学工业公司制造,产品名 FB-9454FC,平均粒径20μm)88份
E成分(固化促进剂):作为固化催化剂的咪唑系催化剂(四国化成工业株式会社制造的2PHZ-PW)0.119份
其他成分1:碳黑(三菱化学公司制造,#3030B)0.3份
其他成分2:阻燃剂(苯氧基磷腈低聚物,产品名:FP-100,伏见制药所制造)1.58份
接着,将上述混炼物挤出成形,通过真空加压使挤出成形物达到一定的厚度(本实施例1中为250μm)。关于真空加压,使加热至90度的腔室内成为真空状态,在加压5分钟(加压压力:2MPa)的条件下进行。由此,得到实施例1所涉及的电子部件密封用树脂片。然后,在150℃下加热1小时使其固化。
(实施例2~6和比较例1)
除了如表1所示变更配合量以外,与实施例1同样地得到实施例2~6和比较例1所涉及的电子部件密封用树脂片。然后,在150℃下加热1小时使其固化。
(实施例7)
将以下的成分溶解于400重量份的甲乙酮中,利用均质器进行配合使其达到均匀。
A成分1(环氧树脂1):(DIC公司制造,EXA-4850-150)3.62份
A成分2(环氧树脂2):线性酚醛型环氧树脂(大日本油墨公司制造,EPPN501HY)1.53份
B成分(酚醛树脂):(群荣化学制造,GS-200)1.84份
C成分(弹性体):由丙烯酸丁酯86份、丙烯腈7份、甲基丙烯酸缩水甘油酯7份构成的重均分子量75万的丙烯酸系共聚物17.02份
D成分(无机填充剂):球形二氧化硅(ADMATECHS公司制造,SO-E2,平均粒径0.5μm)75份
E成分(固化促进剂):作为固化催化剂的咪唑系催化剂(四国化成工业株式会社制造的2PHZ-PW)0.25份
其他成分:碳黑(三菱化学公司制造,#20)0.74份
接着,使用刮刀涂布机对上述配合物进行涂布,并进行溶剂干燥,由 此得到厚度为50μm的树脂片。然后,利用加热至70℃的层压机将5片上述树脂片层叠,由此得到厚度250μm的实施例7所涉及的电子部件密封用树脂片。然后,为了用于透湿度测定,在150℃下加热1小时使其固化。
(比较例2和比较例3)
除了如表2所示变更配合量以外,与实施例7同样地得到比较例2和比较例3所涉及的电子部件密封用树脂片。然后,在150℃下加热1小时使其固化。
<透湿度测定>
基于JISZ0208(杯法(カップ法))的规定,测定实施例、比较例中制成的电子部件密封用树脂片(热固化后)的透湿度。测定条件如下所述。结果示于表1和表2。
(测定条件1)
温度85℃、湿度85%、168小时、电子部件密封用树脂片的厚度:250μm
(测定条件2)
温度60℃、湿度90%、168小时、电子部件密封用树脂片的厚度:250μm
<可靠性评价结果>
准备在厚度为0.5mm的氧化铝基板上通过金凸块超声波连接有25个1mm×1mm×0.2mmt尺寸的Si倒装芯片(5列×5列,倒装芯片间隔设定为0.5mm)的部件(倒装芯片下表面与基板的间隙:20μm)。
接着,使用实施例和比较例中制作的电子部件密封用树脂片,通过真空加压进行上述Si倒装芯片的密封(密封条件:50℃、1MPa、1分钟、真空度1000Pa),在150℃下固化1小时。由此得到在各倒装芯片的下部形成有空隙的状态的固化物。然后,通过切割分隔为单个的封装体。通过基于JEDEC的MSL1(MoistureSensitivityLevel,潮湿敏感度级别)试验的方法使其在85℃、85%、168小时的条件下吸湿。然后,使用IR回流装置进行260℃×3次的吸湿回流试验。使用超声波显微镜对试验后的封装体 进行观察,将在基板、树脂间观察到剥离的封装体评价为×,将未观察到剥离的封装体评价为○。结果示于表1和表2。
[表1]

[表2]

标号说明
2电子部件密封用树脂片
3切割胶带
31基材
32粘合剂层
4半导体晶片
5半导体芯片
51形成在半导体芯片5的电路面侧的凸块
52空隙
6被粘物
61被粘于被粘物6的连接焊盘的接合用导电材料

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一种电子部件密封用树脂片,其用于制造树脂密封型半导体装置,其特征在于,含有相对于电子部件密封用树脂片整体为7093重量的无机填充剂,将厚度设为250m时的热固化后的透湿度在温度85、湿度85、168小时的条件下为300g/m224小时以下。 。

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