(57)【要約】【課題】  特に、大面積の基板（またはウエハ）を用いた場合であっても、樹脂層内のボイドの発生および基板（またはウエハ）の反りが抑制されるとともに、樹脂層が精度良く成形された半導体装置を低コストで製造する。【解決手段】  半導体装置を製造する際に用いる真空ラミネーション装置であって、支持基材に封止材として熱硬化性樹脂層を積層した支持基材付封止材の少なくとも側面を取り囲む枠機構を具備し、前記枠機構は、半導体素子を搭載した基板または半導体素子を形成したウエハを、前記支持基材付封止材の熱硬化性樹脂層に空間を介して対向させながら保持する保持手段を有するものであり、前記装置は、前記枠機構で取り囲んだ前記支持基材付封止材を前記基板またはウエハと共に真空ラミネーションするものであることを特徴とする真空ラミネーション装置。【選択図】図１
2015154012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置を製造する際に用いる真空ラミネーション装置であって、
支持基材に封止材として熱硬化性樹脂層を積層した支持基材付封止材の少なくとも側面を取り囲む枠機構を具備し、
前記枠機構は、半導体素子を搭載した基板または半導体素子を形成したウエハを、前記支持基材付封止材の熱硬化性樹脂層に空間を介して対向させながら保持する保持手段を有するものであり、
前記装置は、前記枠機構で取り囲んだ前記支持基材付封止材を前記基板またはウエハと共に真空ラミネーションするものであることを特徴とする真空ラミネーション装置。
【請求項２】
前記枠機構は、余剰の前記熱硬化性樹脂層を外部に排出する樹脂排出手段を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の真空ラミネーション装置。
【請求項３】
前記枠機構の保持手段は、前記基板またはウエハを前記半導体素子搭載面または前記半導体素子形成面を下方に向けた状態で上方から保持するものであり、前記基板またはウエハの周辺部と係合する留め具を有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空ラミネーション装置。
【請求項４】
前記枠機構は、前記支持基材付封止材を載置する底部と、該底部に対して摺動しながら上下方向に移動可能な側面部を有し、前記底部および側面部は、耐熱性の樹脂から成るものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の真空ラミネーション装置。
【請求項５】
半導体装置を製造する方法であって、
支持基材に封止材として熱硬化性樹脂層を積層した支持基材付封止材を準備する準備工程、
前記支持基材付封止材の熱硬化性樹脂層により、半導体素子を搭載した基板の半導体素子搭載面、又は半導体素子を形成したウエハの半導体素子形成面を被覆する被覆工程、
前記熱硬化性樹脂層を加熱、硬化することで、前記基板の半導体素子搭載面又は前記ウエハの半導体素子形成面を一括封止する封止工程、
前記封止後の基板またはウエハをダイシングにより切断する切断工程を有し、
前記被覆工程を、前記支持基材付封止材の少なくとも側面を枠機構で取り囲み、前記半導体素子を搭載した基板または前記半導体素子を形成したウエハを、前記支持基材付封止材の熱硬化性樹脂層に空間を介して対向させながら保持し、前記枠機構で取り囲んだ前記支持基材付封止材を前記基板またはウエハと共に真空ラミネーションすることで行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記準備工程において、前記製造する半導体装置に必要な量よりも多い量の前記熱硬化性樹脂層を封止材として前記支持基材に積層しておき、前記被覆工程を、余剰の前記熱硬化性樹脂層を外部に排出しながら行うことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記被覆工程において、前記基板またはウエハを前記半導体素子搭載面または前記半導体素子形成面を下方に向けた状態で、前記基板またはウエハの周辺部に留め具を係合させて上方から保持することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持基材付封止材を用いた半導体装置の製造方法およびこの際に用いる真空ラミネーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、軽量化、高性能化に伴い、半導体装置の高集積化、薄型化が進行しており、半導体装置は、ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）に代表されるエリア実装型半導体装置への移行が進んでいる。これらの半導体装置を製造する際に、生産性の面から、大面積・薄型基板の一括成形を行う傾向にあるが、成形後の基板における反りの問題が顕在化している。
【０００３】
半導体の実装方法もピン挿入タイプから表面実装、そしてベアチップ実装が主流になってきている。ベアチップ実装の一つにフリップチップ実装がある。フリップチップは、半導体素子上にバンプと呼ばれる電極端子が形成されたものを示す。これは、直接マザーボードに実装することも可能であるが、多くの場合、プリント配線基板（インターポーザ等）に固定されてパッケージされ、パッケージに設けられた外部接続用端子（アウターボール又はアウターバンプともいう）を介してマザーボードに実装される。インターポーザと接合されるシリコンチップ上のバンプはインナーバンプと呼ばれ、インターポーザ上のパッドと呼ばれる多数の微小な接合面と電気的に接続される。
【０００４】
インナーバンプとパッドとの接合部は微小であるため力学的に弱く、樹脂で封止補強される。フリップチップボンディングした半導体装置の封止には、従来、インナーバンプとパッドとをあらかじめ溶融接合した後、半導体装置とインターポーザの隙間に液状の補強材を注入するアンダーフィリング（キャピラリーフローともいう）後に、液状エポキシ樹脂やエポキシモールディングコンパウンド等で加熱下、加圧成形することでシリコンチップをオーバーモールド（封止）する方法が主流となっている。
【０００５】
しかし、上記方法ではアンダーフィリングとチップの封止が別々の工程で行われる必要があり、生産性が劣る。さらに、上記方法では補強材（アンダーフィル）の中にボイドが発生する、アンダーフィリングに手間がかかるといった問題や、アンダーフィリングとチップの封止で用いる樹脂材料が異なる場合、樹脂界面でストレスが生じ、信頼性低下の原因となるという問題がある。
【０００６】
このような問題を解決するため、アンダーフィリングとチップの封止をトランスファー成形法または圧縮成形法によって一度に行う方法が知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−７４６１３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３２２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このようなトランスファー成形法または圧縮成形法による方法では、成形する樹脂層にボイドが発生することがある。ボイドの発生を抑制するために、この方法を減圧下にて実施することも考えられるが、ボイド抑制に必要な真空度を確保するためには金型精度を高くする必要があり、コストの増加を招く。特に、大面積の基板を成形する場合には、より高い真空度が必要であるが、そのための金型精度を得るのは非常に困難である。従って、従来の方法では、大面積の基板を成形する場合に、樹脂層のボイドを抑制できない。
【０００９】
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたもので、特に、大面積の基板（またはウエハ）を用いた場合であっても、樹脂層内のボイドの発生および基板（またはウエハ）の反りが抑制されるとともに、樹脂層が精度良く成形された半導体装置を低コストで製造可能な製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明によれば、半導体装置を製造する際に用いる真空ラミネーション装置であって、支持基材に封止材として熱硬化性樹脂層を積層した支持基材付封止材の少なくとも側面を取り囲む枠機構を具備し、前記枠機構は、半導体素子を搭載した基板または半導体素子を形成したウエハを、前記支持基材付封止材の熱硬化性樹脂層に空間を介して対向させながら保持する保持手段を有するものであり、前記装置は、前記枠機構で取り囲んだ前記支持基材付封止材を前記基板またはウエハと共に真空ラミネーションするものであることを特徴とする真空ラミネーション装置が提供される。
【００１１】
このような真空ラミネーション装置であれば、ボイド抑制に必要な真空度で真空ラミネーションを行うことができ、熱硬化性樹脂層内にボイドが発生するのを低コストで抑制できる。特に、従来は困難であった、大面積の基板またはウエハを用いた場合の、アンダーフィル内にボイドが発生するのを抑制できる。また、熱硬化性樹脂層の外周の下端部分が横方向に広がった形状に成形されるのを枠機構により防止でき、熱硬化性樹脂層を精度良く成形できるものとなる。
【００１２】
前記枠機構は、余剰の前記熱硬化性樹脂層を外部に排出する樹脂排出手段を有するものであることが好ましい。
このようなものであれば、ボイドの発生が抑制された熱硬化性樹脂層を確実に精度良く成形できるとともに、支持基材に積層する熱硬化性樹脂層の量を容易に管理できるものとなる。
【００１３】
前記枠機構の保持手段は、前記基板またはウエハを前記半導体素子搭載面または前記半導体素子形成面を下方に向けた状態で上方から保持するものであり、前記基板またはウエハの周辺部と係合する留め具を有するものであることが好ましい。
このようなものであれば、支持基材付封止材を、熱硬化性樹脂層が上方に向いた状態で載置しながら真空ラミネーションできるので、熱硬化性樹脂層の一部が支持基材上から落ちてしまうのを防止できるものとなる。
【００１４】
前記枠機構は、前記支持基材付封止材を載置する底部と、該底部に対して摺動しながら上下方向に移動可能な側面部を有し、前記底部或いは側面部の一部は、耐熱性の樹脂から成るものであることが好ましい。
このようなものであれば、上記摺動部の隙間を耐熱性の樹脂で極力小さくすることができるので、熱硬化性樹脂層の一部がこの隙間から漏れてしまうのを抑制できる。その結果、樹脂層をより確実に精度良く成形できる。
【００１５】
また、本発明によれば、半導体装置を製造する方法であって、支持基材に封止材として熱硬化性樹脂層を積層した支持基材付封止材を準備する準備工程、前記支持基材付封止材の熱硬化性樹脂層により、半導体素子を搭載した基板の半導体素子搭載面、又は半導体素子を形成したウエハの半導体素子形成面を被覆する被覆工程、前記熱硬化性樹脂層を加熱、硬化することで、前記基板の半導体素子搭載面又は前記ウエハの半導体素子形成面を一括封止する封止工程、前記封止後の基板またはウエハをダイシングにより切断する切断工程を有し、前記被覆工程を、前記支持基材付封止材の少なくとも側面を枠機構で取り囲み、前記半導体素子を搭載した基板または前記半導体素子を形成したウエハを、前記支持基材付封止材の熱硬化性樹脂層に空間を介して対向させながら保持し、前記枠機構で取り囲んだ前記支持基材付封止材を前記基板またはウエハと共に真空ラミネーションすることで行うことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００１６】
このような製造方法であれば、ボイド抑制に必要な真空度での真空ラミネーションにより、熱硬化性樹脂層内にボイドが発生するのを低コストで抑制できる。特に、従来は困難であった、大面積の基板またはウエハを用いた場合の、アンダーフィル内にボイドが発生するのを抑制できる。また、熱硬化性樹脂層の外周の下端部分が横方向に広がった形状に成形されるのを枠機構により防止でき、熱硬化性樹脂層を精度良く成形できる。
【００１７】
前記準備工程において、前記製造する半導体装置に必要な量よりも多い量の前記熱硬化性樹脂層を封止材として前記支持基材に積層しておき、前記被覆工程を、余剰の前記熱硬化性樹脂層を外部に排出しながら行うことが好ましい。
このようにすれば、ボイドの発生が抑制された熱硬化性樹脂層を確実に精度良く成形できるとともに、支持基材に積層する熱硬化性樹脂層の量を容易に管理できる。
【００１８】
前記被覆工程において、前記基板またはウエハを前記半導体素子搭載面または前記半導体素子形成面を下方に向けた状態で、前記基板またはウエハの周辺部に留め具を係合させて上方から保持することが好ましい。
このようにすれば、支持基材付封止材を、熱硬化性樹脂層が上方に向いた状態で載置しながら真空ラミネーションできるので、熱硬化性樹脂層の一部が支持基材上から落ちてしまうのを防止できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の枠機構を有する真空ラミネーション装置を用いて半導体装置を製造すれば、熱硬化性樹脂層内にボイドが発生するのを低コストで抑制できる。特に、従来は困難であった、大面積の基板またはウエハを用いた場合の、アンダーフィル内にボイドが発生するのを抑制できる。また、熱硬化性樹脂層の外周の下端部分が横方向に広がった、いわゆるダレ形状に成形されるのを枠機構により防止でき、熱硬化性樹脂層の成形性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の真空ラミネーション装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の真空ラミネーション装置の枠機構の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の真空ラミネーション装置の枠機構の一例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法の一例を示すフロー図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法の被覆工程および封止工程の一例を示すフロー図である。
【図６】本発明の真空ラミネーション装置の枠機構で、樹脂ダレが防止される様子を示す概略図である。
【図７】従来の真空ラミネーション装置において、樹脂ダレが発生する様子を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の半導体装置の製造方法について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２２】
前述のように、従来のトランスファー成形法や圧縮成形法によって半導体素子を熱硬化性樹脂層で封止する方法では、特に、大面積の基板（またはウエハ）を用いた場合、コストが増加し、また、熱硬化性樹脂層内にボイドが発生するのを抑制するのが困難であった。
【００２３】
本発明者らが、上記問題について鋭意検討を重ねた結果、以下のことに想到し、本発明を完成させた。すなわち、所定の減圧度での真空ラミネーションによって、半導体素子を搭載した基板（以降、単に素子搭載基板と呼ぶ）の半導体素子搭載面（以降、単に素子搭載面と呼ぶ）、または半導体素子を形成したウエハ（以降、単に素子形成ウエハと呼ぶ）の半導体素子形成面（以降、単に素子形成面と呼ぶ）を支持基材付封止材で被覆する。このとき用いる真空ラミネーション装置に枠機構を設け、この枠機構で支持基材付封止材の少なくとも側面を取り囲みつつ、素子搭載基板または素子形成ウエハを、支持基材付封止材の熱硬化性樹脂層に空間を介して対向させながら保持するように構成する。このような本発明の真空ラミネーション装置により、熱硬化性樹脂層の高成形性を確保しつつ、熱硬化性樹脂層内にボイドが発生するのを低コストで抑制できる。
【００２４】
以下、本発明の真空ラミネーション装置について図１、図２を参照して説明する。
下記で詳細に説明する支持基材付封止材は、図２に示すように、支持基材２に封止材として熱硬化性樹脂層３を積層したものである。ここでは、支持基材付封止材で素子搭載基板を被覆する場合を例として説明するが、素子形成ウエハに対しても同様にして被覆を行うことができる。
【００２５】
図１に示すように、真空ラミネーション装置３０は、枠機構３１、真空チャンバー３２、真空手段３３、押圧手段３４を有している。
枠機構３１は、支持基材付封止材１の少なくとも側面を取り囲むものであり、図２に示すように、素子搭載基板２０を、支持基材付封止材１の熱硬化性樹脂層３に空間４２を介して対向させながら保持する保持手段４１を有する。素子搭載基板２０と支持基材付封止材１を保持した枠機構３１は、真空チャンバー３２内部に載置される。
【００２６】
真空チャンバー３２は、例えば、上側プレート３５の周辺部のフランジの下端にＯリング３７を設け、上側プレート３５と下側プレート３６とを密着させることで形成することができる。上側プレート３５と下側プレート３６には、それぞれヒーターを内蔵することができる。これらヒーターによって、真空ラミネーション中に、熱硬化性樹脂層３を加熱して硬化させることができる。すなわち、真空ラミネーションと同時に素子搭載面または面素子形成面を封止できる。
真空手段３３は、真空チャンバー３２と接続する真空ポンプを有し、真空チャンバー３２内を所定の減圧度、例えば１ｋＰａ以下で真空状態にする。
【００２７】
押圧手段３４は、真空チャンバー３２内部に載置された枠機構３１を所定の押し圧力で押圧する。これによって、枠機構３１で取り囲んだ支持基材付封止材１を素子搭載基板２０と共に真空ラミネーションすることができる。押圧手段３４は、例えば、上側プレート３５と下側プレート３６の間に設けられるダイアフラムラバー３８と、上側プレート３５とダイアフラムラバー３８の間に圧縮空気を送り込む圧縮機（不図示）で構成することができる。上側プレート３５とダイアフラムラバー３８の間に圧縮空気を送り込むことでダイアフラムラバー３８が膨張し、ダイアフラムラバー３８と下側プレート３６で素子搭載基板２０と支持基材付封止材１を枠機構３１を介して挟むことで、真空ラミネーションが行われる。この場合、押圧手段３４の押し圧力は、送り込む圧縮空気の量によって調整される。
【００２８】
真空手段３３の真空ポンプは、上側プレート３５側と下側プレート３６側の両側から真空チャンバー３２に接続するものとすることができる。これにより、ダイアフラムラバー３８で上下２つに分割された真空チャンバー３２のそれぞれに対して、独立して真空引きすることができる。
【００２９】
以下、枠機構３１の好ましい形態について、図２、図３を参照して詳細に説明する。
図２、図３に示す枠機構３１は、上部４３と下部４４に分離可能に構成されている。下部４４は、底部４５と側面部４６を有している。図３に示すように、上部４３と下部４４を切り離すことで、支持基材付封止材１を容易に底部４５上に載置することができる。
側面部４６は、底部４５に対して摺動しながら上下方向に移動するように構成できる。この場合、底部４５或いは側面部４６の一部は、例えば、フッ素樹脂などの耐熱性の樹脂から成るものであることが好ましい。このようなものであれば、例えば、上記摺動を行うために上記底部４５と側面部４６に形成された隙間を耐熱性の樹脂で極力小さくすることができる。その結果、樹脂がこの隙間から漏れてしまうのを抑制でき、熱硬化性樹脂層３をより確実に精度良く成形できる。
【００３０】
枠機構３１は、余剰の熱硬化性樹脂層３、すなわち、製造する半導体装置に必要な量よりも多い量の樹脂を外部に排出する樹脂排出手段４７を有している。この樹脂排出手段４７は、支持基材付封止材１と素子搭載基板２０の間の空間４２と接続する孔（不図示）を介して排出された樹脂を格納する格納部４８と、樹脂が必要以上に排出されるのを防ぐための押さえ手段４９を有する。樹脂排出手段４７によって、ボイドが抑制された所望の厚さの熱硬化性樹脂層３を確実に精度良く成形することができる。図２、図３に示す例では、押さえ手段４９はバネを用いて構成されている。
樹脂排出手段４７を有する本発明の真空ラミネーション装置３０では、押圧手段３４の押し圧力を調整することで、所望の厚さの半導体装置を製造することができる。
【００３１】
例えば、複数の半導体素子を搭載した基板または複数の半導体素子を形成したウエハを用いて半導体装置を製造する際、不良の半導体素子がある場合には、その不良素子を基板またはウエハから取り除いてから封止を行う。この場合、製造する半導体装置に必要な熱硬化性樹脂層３の量は取り除いた不良素子の体積分多くなる。上記のような樹脂排出手段４７を有する真空ラミネーション装置を用いれば、予め必要な量よりも多い量の熱硬化性樹脂層３を支持基材２に積層しておき、余剰の熱硬化性樹脂層３を外部に排出しながら真空ラミネーションを行うことができるので、樹脂量の管理が極めて容易になる。
【００３２】
支持基材付封止材１の熱硬化性樹脂層３の一部が支持基材２上から落ちてしまうのを防止するために、熱硬化性樹脂層３を上方に向け、素子搭載基板２０を素子搭載面を下方に向けた状態で真空ラミネーションを行うことが好ましい。そのため、図３に示すように、枠機構３１の保持手段４１は、素子搭載基板２０の周辺部と係合する留め具５０を有している。この保持手段４１により、素子搭載基板２０を素子搭載面を下方に向けた状態で上方から容易に保持することができる。
【００３３】
このような本発明の真空ラミネーション装置であれば、ボイド抑制に必要な、例えば１ｋＰａ以下の真空度で真空ラミネーションを行うことができ、熱硬化性樹脂層内にボイドが発生するのを低コストで抑制できる。特に、大面積の基板またはウエハを用いた場合の、アンダーフィル内にボイドが発生するのを抑制できる。また、図６に示すように、枠機構３１により、熱硬化性樹脂層３がダレ形状に成形されるのを防止でき、熱硬化性樹脂層３の成形性を向上できる。
【００３４】
一方、本発明のような枠機構３１のない従来の真空ラミネーション装置では、図７に示すように、熱硬化性樹脂層３の外周の下端部分が横方向に広がった、いわゆるダレ形状に成形されてしまう。
【００３５】
本発明の真空ラミネーション装置の枠機構は、このような樹脂ダレを防止するために、支持基材付封止材の少なくとも側面を取り囲むことができるものであれば良く、上記に例示した構成に限定されない。すなわち、枠機構は、上記したような上部、下部、側面部、底部などの複数の部材から構成されるものに限定されず、例えば、枠機構全体が一体的に構成されたものであっても良い。
【００３６】
次に、本発明の半導体装置の製造方法について説明する。
図４は、例としてフリップチップ接続方式の素子搭載基板を用いた、本発明の半導体装置の製造方法の一例の示すものである。本発明の半導体装置の製造方法は、支持基材付封止材の準備工程（図４のＡ）、素子搭載面または素子形成面の被覆工程（図４のＡ、Ｂ）と封止工程（図４のＢ、Ｃ）、封止後の基板またはウエハを切断する切断工程（図４のＣ、Ｄ）を有する。本発明では、被覆工程を枠機構３１を用いて真空ラミネーションで行うことに特徴を有する。
【００３７】
＜準備工程＞
まず、図４に示すような、支持基材付封止材１を準備する。支持基材付封止材１は、支持基材２の片面に熱硬化樹脂層３を積層することで作製される。また、この工程で、支持基材付封止材１により封止する対象である、素子搭載基板２０または素子形成ウエハを準備することができる。
【００３８】
熱硬化樹脂層３を積層する方法としては、例えば支持基材２の片面に未硬化の熱硬化性樹脂をシート状あるいはフィルム状で積層し真空ラミネートや高温真空プレス、熱ロール等を用いることで形成する方法、減圧又は真空下で印刷やディスペンス等で液状エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を塗布し加熱する方法、未硬化の熱硬化性樹脂をプレス成形する方法が挙げられる。
【００３９】
支持基材付封止材１の熱硬化樹脂層３を形成しない側の支持基材２の表面に薄膜の樹脂層を形成してもよい。この薄膜の樹脂層を形成する方法としては、例えば支持基材２に、印刷方式、スプレー方式、コーティング方式、あるいは従来のエポキシ硬化性樹脂やシリコーン硬化性樹脂等で用いられてきたプレス成形、フィルムの熱圧着方式で形成し、熱又は光で硬化させる方法等が挙げられる。
【００４０】
このような薄膜の樹脂層を形成することで、支持基材付封止材１を用いて封止された半導体装置は、従来のエポキシ樹脂等で封止された半導体装置と同様の外観及びレーザーマーキング性を得ることができる。
【００４１】
［支持基材］
支持基材２は、後に詳述する熱硬化樹脂層３を硬化させた時の収縮応力を抑制する効果を奏するものであり、封止後の基板またはウエハの反りを低減させ、一個以上の半導体素子を配列、接着させた基板を補強するために重要である。そのため、支持基材２は硬くて剛直なものであることが好ましいが、支持基材２として使用することができるものは特に限定されず、封止する対象となる素子搭載基板または素子形成ウエハに応じて、無機基板、金属基板、又は有機樹脂基板を使用することができる。特に有機樹脂基板を使用する場合には、繊維基材含有の有機樹脂基板を使用することもできる。
【００４２】
無機基板としてはセラミックス基板、ガラス基板、シリコンウエハなど、金属基板としては表面が絶縁処理された銅やアルミ基板などを代表的なものとして挙げることができる。有機樹脂基板としては繊維基材に熱硬化性樹脂やフィラー等を含浸させてなる樹脂含浸繊維基材、さらに熱硬化性樹脂を半硬化又は硬化した樹脂含浸繊維基材や、熱硬化性樹脂等を基板状に成形した樹脂基板が挙げられる。代表的なものとして、ＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂基板、ガラスエポキシ基板、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）基板等を挙げることができる。
【００４３】
有機樹脂基板に用いる繊維基材として使用することができるものとしては、例えば炭素繊維、ガラス繊維、石英ガラス繊維、金属繊維等の無機繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維等の有機繊維、さらには炭化ケイ素繊維、炭化チタン繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維等が挙げられ、製品特性に応じていかなるものも使用することができる。また、最も好ましい繊維基材としてはガラス繊維、石英繊維、炭素繊維等を挙げることができる。中でも絶縁性の高いガラス繊維や石英ガラス繊維が繊維基材として好ましい。
【００４４】
有機樹脂基板に用いる熱硬化性樹脂としては特に限定されないが、ＢＴ樹脂、エポキシ樹脂等や、通常半導体素子の封止に使用される下記に例示するようなエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂とシリコーン樹脂からなる混成樹脂、さらにシアネートエステル樹脂等が挙げられる。
【００４５】
繊維基材に含浸させる熱硬化性樹脂として熱硬化性エポキシ樹脂を用いた樹脂含浸繊維基材、又はエポキシ樹脂を含浸後に半硬化したものを支持基材として使用して支持基材付封止材を作製する場合、支持基材の片面上に形成される熱硬化樹脂層に用いる熱硬化性樹脂もエポキシ樹脂であることが好ましい。このように、支持基材に含浸させた熱硬化性樹脂と熱硬化樹脂層の熱硬化性樹脂とが同種の樹脂であれば、素子搭載面または素子形成面を一括封止するときに同時に硬化をさせることができ、それにより一層強固な封止機能が達成されるため好ましい。
また、繊維基材に含浸させる熱硬化性樹脂としてシリコーン樹脂、エポキシ樹脂とシリコーン樹脂からなる混成樹脂、シアネートエステル樹脂等を用いた場合も同様に、支持基材に含浸させた熱硬化性樹脂と熱硬化樹脂層の熱硬化性樹脂が同種の樹脂であることが好ましい。
【００４６】
支持基材の厚みは、無機基板、金属基板、又は有機樹脂基板のいずれの場合も２０ミクロン（μｍ）〜１ｍｍであることが好ましく、３０ミクロン〜５００ミクロンであることがより好ましい。２０ミクロン以上であれば薄すぎて変形しやすくなることを抑制できるため好ましく、また１ｍｍ以下であれば半導体装置そのものが厚くなることを抑制できるため好ましい。
【００４７】
［熱硬化樹脂層］
熱硬化樹脂層３は、後述するように、半導体素子を封止する際の封止材として機能する。例えば、フリップチップ接続方式で基板に搭載された半導体素子を封止する場合には、アンダーフィルのための樹脂層にもなる。
【００４８】
熱硬化樹脂層３の厚みは２０ミクロン以上２０００ミクロン以下であることが好ましい。２０ミクロン以上であれば素子搭載面または素子形成面を封止するのに充分であり、薄すぎることによる充填性の不良が生じることを抑制できるため好ましく、２０００ミクロン以下であれば封止された半導体装置が厚くなり過ぎることが抑制できるため好ましい。
【００４９】
熱硬化樹脂層３に用いられる樹脂は、特に限定はされないが、通常、半導体素子の封止に使用される液状エポキシ樹脂や固形のエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、又はエポキシ樹脂とシリコーン樹脂からなる混成樹脂、シアネートエステル樹脂等の熱硬化性樹脂であることが好ましい。特に、熱硬化樹脂層３は、５０℃未満で固形化し、かつ５０℃以上１５０℃以下で溶融するエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、及びエポキシシリコーン混成樹脂、シアネートエステル樹脂のいずれかを含むものであることが好ましい。
【００５０】
［素子搭載基板または素子形成ウエハ］
素子搭載基板としては、例えば、図４に示すような、フリップチップ接続方式で半導体素子５を複数個のバンプ６を介して搭載した基板７が挙げられる。この基板７は、ギャップサイズ（基板と半導体チップとの隙間の幅）の範囲が１０〜２００μｍ程度のものが好ましい。あるいは、一個以上の半導体素子を接着剤で無機基板、金属基板あるいは有機基板上に搭載した基板であっても良い。素子形成ウエハとしては、表面に半導体素子が形成されたウエハが挙げられる。なお、素子搭載基板は、半導体素子を搭載し配列した半導体素子アレイを含む。
素子搭載基板または素子形成ウエハは、２００ｍｍ×２００ｍｍ以上の面積、例えば、３００ｍｍ×３００ｍｍの面積を有するものとすることができる。
【００５１】
＜被覆工程＞
被覆工程では、支持基材付封止材１の熱硬化性樹脂層３により、素子搭載基板２０の素子搭載面（または素子形成ウエハの素子形成面）を被覆する（図４のＡ、Ｂ）。図４に示すようなフリップチップ接続方式の基板を被覆する場合には、この被覆工程でアンダーフィリングも同時に行われる。
【００５２】
本発明において被覆工程は、上記した本発明の真空ラミネーション装置を用いて行う。具体的には、図５に示すように、支持基材付封止材１の少なくとも側面を枠機構３１で取り囲み、素子搭載基板２０または素子形成ウエハを、支持基材付封止材１の熱硬化性樹脂層３に空間４２を介して対向させながら保持する。このとき、上記したように、熱硬化性樹脂３の一部が支持基材２上から落ちてしまうのを防止するために、基板２０（またはウエハ）を素子搭載面（または素子形成面）を下方に向けた状態で、基板２０（またはウエハ）の周辺部に留め具を係合させて上方から保持することが好ましい。
この枠機構３１で取り囲んだ支持基材付封止材１を基板２０またはウエハと共に真空ラミネーションする。
【００５３】
上記準備工程において、製造する半導体装置に必要な量よりも多い量の熱硬化性樹脂層３を支持基材２に積層しておき、被覆工程を、余剰の熱硬化性樹脂層３を外部に排出しながら行うことが好ましい。このようにすれば、支持基材２に積層する熱硬化性樹脂層３の量の複雑な調整を行う必要がなくなるので、半導体装置の製造が容易になるとともに、熱硬化性樹脂層３のボイドの発生をより確実に抑制できる。ここで、製造する半導体装置に必要な量は、例えば、半導体素子が１つもない基板またはウエハを支持基材付封止材１で封止した場合に所望の厚さの半導体装置が得られるのに必要な量とすることができる。このようにすれば、不良の半導体素子の個数に関わらず、樹脂量を容易に決定できる。
【００５４】
＜封止工程＞
封止工程では、上記の被覆工程の後、熱硬化樹脂層３を加熱、硬化することで、素子搭載面又は素子形成面を一括封止する工程である（図４のＢ）。
図４のＢで示すように、封止後の基板４は、複数個のバンプ６を介して半導体素子５が搭載された基板７の素子搭載面を、熱硬化樹脂層３により封止すると同時にアンダーフィリングを行い、熱硬化樹脂層３を加熱、硬化することで封止樹脂層３’とし、支持基材付封止材１により一括封止されたものである。
【００５５】
真空ラミネーションによって被覆工程および封止工程を実施する方法について以下により詳細に説明する。ここでは例として、上記本発明の真空ラミネーション装置３０を用いて、未硬化の熱硬化性シリコーン樹脂からなる熱硬化性樹脂層を有する支持基材付封止材で、図４に示すようなフリップチップ接続方式の素子搭載基板２０を封止する場合について、図５を参照しながら説明する。
【００５６】
支持基材付封止材１を真空ラミネーション装置３０の枠機構３１の底部上に載置し、支持基材付封止材１の少なくとも側面を枠機構３１で取り囲む。素子搭載基板２０を、枠機構３１で支持基材付封止材１の熱硬化性樹脂層３に空間４２を介して対向させながら保持する（図５のＡ）。あるいは、このように枠機構３１で支持基材付封止材１と素子搭載基板２０を保持した後に、枠機構３１を真空ラミネーション装置３０の底部上に載置しても良い。
上下プレート３５、３６に内蔵されたヒーターを上下プレート３５、３６が所定温度、例えば１５０℃に加熱されるように設定する。上側プレート３５側から、上側プレート３５とダイアフラムラバー３８で囲まれた空間内を減圧し、ダイアフラムラバー３８を上側プレート３５に密着させる（図５のＢ）。
【００５７】
その後、下側プレート３６を上昇させて真空チャンバー３２を形成し、下側プレート３６側から真空チャンバー３２内を減圧する（図５のＣ）。真空チャンバー３２内が所定の減圧度、例えば１ｋＰａ以下で減圧されたら、上側プレート３５と真空ポンプとをつなげる配管の弁を閉じ、上側プレート３５とダイアフラムラバー３８の間に圧縮空気を送り込む（図５のＤ）。これにより、ダイアフラムラバー３８が膨張し、素子搭載基板２０と支持基材付封止材１を枠機構３１を介してダイアフラムラバー３８と下側プレート３６で挟むことで、真空ラミネーションが行われる。その結果、熱硬化性樹脂層３にボイドやダレ形状が発生するのを効果的に抑制しつつ、素子搭載面を被覆することができる。この時、アンダーフィリングも同時に行われる。
【００５８】
これと同時に、熱硬化性樹脂層３の硬化が進行し、素子搭載面の封止が完了する。すなわち、封止工程が被覆工程に引き続いて行われる。硬化時間としては３〜２０分程度あれば十分である。熱硬化性樹脂層３は硬化する時に収縮応力を生じるが、本発明では、支持基材付封止材を用いているので、この収縮応力による基板の反りを支持基材２により抑制することができる。真空ラミネーションが完了したら真空チャンバー内を常圧に戻し、下側プレート３６を下降させ、封止後の素子搭載基板を取り出す。
【００５９】
上記工程によりボイドとダレのない熱硬化性樹脂層３が精度良く成形された、反りのない封止後の素子搭載基板を得ることができる。取り出した素子搭載基板は通常、１５０〜１８０℃の温度で１〜４時間ポストキュアすることで電気特性や機械特性を安定化させることができる。
【００６０】
ここでは、フリップチップ接続方式の基板の被覆および封止について説明したが、上記したような半導体素子を接着剤で搭載した基板や、表面に半導体素子が形成されたウエハにも同様に本発明の方法を適用して、同様の効果を得ることができる。
【００６１】
＜個片化工程＞
個片化工程は、上記の封止工程後の基板またはウエハをダイシングにより切断する工程である（図４のＣ、Ｄ）。封止後の基板は、図４のＣの点線で示す位置で、例えばダイシングブレードを用いて切断される。この工程により、個片化された半導体装置８を得ることができる（図４のＤ）。
このようにして製造された半導体装置であれば、基板またはウエハ上の半導体素子がボイドのない熱硬化性樹脂層で封止され、大面積・薄型の基板またはウエハを用いた場合でも反りが小さく、かつ耐熱や耐湿信頼性等に優れた高品質な半導体装置となる。
【００６２】
［エポキシ樹脂］
上記支持基材付封止材の熱硬化樹脂層に用いられるエポキシ樹脂は特に限定されないが、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ビフェノール型エポキシ樹脂又は４，４’−ビフェノール型エポキシ樹脂のようなビフェノール型エポキシ樹脂、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、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、トリスフェニロールメタン型エポキシ樹脂、テトラキスフェニロールエタン型エポキシ樹脂、及びフェノールジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂の芳香環を水素化したエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂など室温で液状や固体の公知のエポキシ樹脂が挙げられる。また、必要に応じて、上記以外のエポキシ樹脂を目的に応じて一定量併用することができる。
【００６３】
エポキシ樹脂からなる熱硬化樹脂層にはエポキシ樹脂の硬化剤を加えることができる。このような硬化剤としては、フェノールノボラック樹脂、各種アミン誘導体、酸無水物や酸無水物基を一部開環させカルボン酸を生成させたものなどを使用することができる。なかでも製造する半導体装置の信頼性を確保するためにフェノールノボラック樹脂を用いるのが好ましい。特に、エポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂の混合比をエポキシ基とフェノール性水酸基の比率が１：０．８〜１．３となるように混合することが好ましい。
【００６４】
さらに、エポキシ樹脂と硬化剤の反応を促進するため、反応促進剤としてイミダゾール誘導体、フォスフィン誘導体、アミン誘導体、有機アルミニウム化合物などの金属化合物等を使用しても良い。
【００６５】
エポキシ樹脂からなる熱硬化樹脂層には、さらに必要に応じて各種の添加剤を配合することができる。例えば、樹脂の性質を改善する目的で種々の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、有機合成ゴム、シリコーン系等の低応力剤、ワックス類、ハロゲントラップ剤等の添加剤を目的に応じて添加配合することができる。
【００６６】
エポキシ樹脂からなる熱硬化樹脂層は、半導体素子を封止する樹脂層となることから塩素等のハロゲンイオン、またナトリウム等のアルカリイオンは極力減らしたものであることが好ましい。各イオンを減らす方法としては、イオン交換水５０ｍｌに試料１０ｇを添加し、密封して１２０℃のオーブン中に２０時間静置した後、加熱抽出する方法を挙げることができ、１２０℃での抽出でいずれのイオンも１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００６７】
［シリコーン樹脂］
支持基材付封止材の熱硬化樹脂層に用いられるシリコーン樹脂は特に限定されないが、例えば熱硬化性シリコーン樹脂、ＵＶ硬化性シリコーン樹脂等が使用可能である。特に、シリコーン樹脂からなる熱硬化樹脂層は付加硬化型シリコーン樹脂組成物を含むことが好ましい。付加硬化型シリコーン樹脂組成物としては、（Ａ）非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物（例えば、アルケニル基含有ジオルガノポリシロキサン）、（Ｂ）オルガノハイドロジェンポリシロキサン、及び（Ｃ）白金系触媒を必須成分とするものが特に好ましい。以下、これら（Ａ）〜（Ｃ）成分について説明する。
【００６８】
（Ａ）成分：非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物
（Ａ）成分の非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物としては、
Ｒ１１Ｒ１２Ｒ１３ＳｉＯ−（Ｒ１４Ｒ１５ＳｉＯ）ａ−（Ｒ１６Ｒ１７ＳｉＯ）ｂ−ＳｉＲ１１Ｒ１２Ｒ１３          （１）
（式中、Ｒ１１は非共役二重結合含有一価炭化水素基を示し、Ｒ１２〜Ｒ１７はそれぞれ同一又は異種の一価炭化水素基を示し、ａ及びｂは０≦ａ≦５００、０≦ｂ≦２５０、かつ０≦ａ＋ｂ≦５００を満たす整数である。）
で示される分子鎖両末端が脂肪族不飽和基含有トリオルガノシロキシ基で封鎖された直鎖状ジオルガノポリシロキサンなどの、オルガノポリシロキサンが例示される。
【００６９】
上記一般式（１）中、Ｒ１１は非共役二重結合含有一価炭化水素基であり、好ましくは炭素数２〜８、特に好ましくは炭素数２〜６のアルケニル基で代表される脂肪族不飽和結合を有する非共役二重結合含有一価炭化水素基である。
【００７０】
上記一般式（１）中、Ｒ１２〜Ｒ１７はそれぞれ同一又は異種の一価炭化水素基であり、好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。また、このうちＲ１４〜Ｒ１７は、より好ましくは脂肪族不飽和結合を除く一価炭化水素基であり、特に好ましくはアルケニル基等の脂肪族不飽和結合を持たないアルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。さらに、このうちＲ１６、Ｒ１７は芳香族一価炭化水素基であることが好ましく、フェニル基やトリル基等の炭素数６〜１２のアリール基等であることが特に好ましい。
【００７１】
上記一般式（１）中、ａ及びｂは０≦ａ≦５００、０≦ｂ≦２５０、かつ０≦ａ＋ｂ≦５００を満たす整数であり、ａは１０≦ａ≦５００であることが好ましく、ｂは０≦ｂ≦１５０であることが好ましく、またａ＋ｂは１０≦ａ＋ｂ≦５００を満たすことが好ましい。
【００７２】
上記一般式（１）で示されるオルガノポリシロキサンは、例えば、環状ジフェニルポリシロキサン、環状メチルフェニルポリシロキサン等の環状ジオルガノポリシロキサンと、末端基を構成するジフェニルテトラビニルジシロキサン、ジビニルテトラフェニルジシロキサン等のジシロキサンとのアルカリ平衡化反応によって得ることができるが、この場合、アルカリ触媒（特にＫＯＨ等の強アルカリ）による平衡化反応においては、少量の触媒で不可逆反応で重合が進行するため、定量的に開環重合のみが進行し、末端封鎖率も高いため、通常、シラノール基及びクロル分は含有されない。
【００７３】
上記一般式（１）で示されるオルガノポリシロキサンとしては、具体的に下記のものが例示される。
【化１】
2015154012.tif 000003
（上記式において、ｋ、ｍは、０≦ｋ≦５００、０≦ｍ≦２５０、かつ０≦ｋ＋ｍ≦５００を満足する整数であり、好ましくは５≦ｋ＋ｍ≦２５０、かつ０≦ｍ／（ｋ＋ｍ）≦０．５を満足する整数である。）
【００７４】
（Ａ）成分としては、上記一般式（１）で示される直鎖構造を有するオルガノポリシロキサンの他、必要に応じて、３官能性シロキサン単位、４官能性シロキサン単位等を含む三次元網目構造を有するオルガノポリシロキサンを併用することもできる。このような非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物は１種単独で用いても２種以上を混合して用いてもよい。
【００７５】
（Ａ）成分の非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物中の非共役二重結合を有する基（Ｓｉ原子に結合する二重結合を有する一価炭化水素基）の量は、全一価炭化水素基（Ｓｉ原子に結合する全ての一価炭化水素基）のうち０．１〜２０モル％であることが好ましく、より好ましくは０．２〜１０モル％、特に好ましくは０．２〜５モル％である。非共役二重結合を有する基の量が０．１モル％以上であれば硬化させたときに良好な硬化物を得ることができ、２０モル％以下であれば硬化させたときの機械的特性が良いため好ましい。
【００７６】
また、（Ａ）成分の非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物は芳香族一価炭化水素基（Ｓｉ原子に結合する芳香族一価炭化水素基）を有することが好ましく、芳香族一価炭化水素基の含有量は、全一価炭化水素基（Ｓｉ原子に結合する全ての一価炭化水素基）の０〜９５モル％であることが好ましく、より好ましくは１０〜９０モル％、特に好ましくは２０〜８０モル％である。芳香族一価炭化水素基は樹脂中に適量含まれた方が、硬化させたときの機械的特性が良く製造もしやすいという利点がある。
【００７７】
（Ｂ）成分：オルガノハイドロジェンポリシロキサン
（Ｂ）成分としては、一分子中にケイ素原子に結合した水素原子（ＳｉＨ基）を２個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンが好ましい。一分子中にケイ素原子に結合した水素原子（ＳｉＨ基）を２個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンであれば、架橋剤として作用し、（Ｂ）成分中のＳｉＨ基と（Ａ）成分のビニル基、アルケニル基等の非共役二重結合含有基とが付加反応することにより、硬化物を形成することができる。
【００７８】
また、（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、芳香族一価炭化水素基を有することが好ましい。このように、芳香族一価炭化水素基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンであれば、上記の（Ａ）成分との相溶性を高めることができる。このようなオルガノハイドロジェンポリシロキサンは１種単独で用いても２種以上を混合して用いてもよく、例えば、芳香族炭化水素基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを（Ｂ）成分の一部又は全部として含ませることができる。
【００７９】
（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、これに限られるものではないが、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）フェニルシラン、１−グリシドキシプロピル−１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、１，５−グリシドキシプロピル−１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、１−グリシドキシプロピル−５−トリメトキシシリルエチル−１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、トリメトキシシラン重合体、（ＣＨ３）２ＨＳｉＯ１／２単位とＳｉＯ４／２単位とからなる共重合体、（ＣＨ３）２ＨＳｉＯ１／２単位とＳｉＯ４／２単位と（Ｃ６Ｈ５）ＳｉＯ３／２単位とからなる共重合体等が挙げられる。
【００８０】
また、下記構造で示される単位を使用して得られるオルガノハイドロジェンポリシロキサンも用いることができる。
【化２】
2015154012.tif 000004
【００８１】
（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網状構造のいずれであってもよいが、一分子中のケイ素原子の数（又は重合体の場合は重合度）は２以上が好ましく、より好ましくは３〜５００、特に好ましくは４〜３００程度のものを使用することができる。
【００８２】
（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、（Ａ）成分のアルケニル基等の非共役二重結合を有する基１個あたり（Ｂ）成分中のケイ素原子結合水素原子（ＳｉＨ基）が０．７〜３．０個となる量であることが好ましい。
【００８３】
（Ｃ）成分：白金系触媒
（Ｃ）成分の白金系触媒としては、例えば塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、キレート構造を有する白金錯体等が挙げられる。これらは１種単独でも、２種以上の組み合わせでも使用することができる。
【００８４】
（Ｃ）成分の白金系触媒の配合量は、硬化有効量であり所謂触媒量でよく、通常、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の総質量１００質量部あたり、白金族金属の質量換算で０．１〜５００ｐｐｍであることが好ましく、特に０．５〜１００ｐｐｍの範囲であることが好ましい。
【００８５】
シリコーン樹脂からなる熱硬化樹脂層は、半導体素子を封止する樹脂層となることから塩素等のハロゲンイオン、またナトリウム等のアルカリイオンは極力減らしたものであることが好ましい。各イオンを減らす方法としては、エポキシ樹脂と同様であり、１２０℃での抽出でいずれのイオンも１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００８６】
［エポキシ樹脂とシリコーン樹脂からなる混成樹脂］
支持基材付封止材の熱硬化樹脂層に用いられるエポキシ樹脂とシリコーン樹脂からなる混成樹脂は特に限定されないが、例えば前述のエポキシ樹脂と前述のシリコーン樹脂を用いたものを挙げることができる。
【００８７】
混成樹脂からなる熱硬化樹脂層は、半導体素子を封止する樹脂層となることから塩素等のハロゲンイオン、またナトリウム等のアルカリイオンは極力減らしたものであることが好ましい。各イオンを減らす方法としては、エポキシ樹脂及びシリコーン樹脂と同様であり、１２０℃での抽出でいずれのイオンも１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００８８】
［シアネートエステル樹脂］
支持基材付封止材の熱硬化樹脂層に用いられるシアネートエステル樹脂は特に限定されないが、例えばシアネートエステル化合物又はそのオリゴマーと、硬化剤としてフェノール化合物及びジヒドロキシナフタレン化合物のいずれか又は両方を配合した樹脂組成物が挙げられる。
【００８９】
（シアネートエステル化合物又はそのオリゴマー）
上記のシアネートエステル樹脂に用いられるシアネートエステル化合物又はそのオリゴマーとして使用する成分は、下記一般式（２）で示されるものである。
【化３】
2015154012.tif 000005
（式中、Ｒ１及びＲ２は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ３は
【化４】
2015154012.tif 000006
のいずれかを示し、ｎ＝０〜３０の整数である。Ｒ４は水素原子又はメチル基である。）
【００９０】
ここで、シアネートエステル化合物としては、１分子中にシアネート基を２個以上有するものであり、具体的には、多芳香環の２価フェノールのシアン酸エステル、例えばビス（３，５−ジメチル−４−シアネートフェニル）メタン、ビス（４−シアネートフェニル）メタン、ビス（３−メチル−４−シアネートフェニル）メタン、ビス（３−エチル−４−シアネートフェニル）メタン、ビス（４−シアネートフェニル）−１，１−エタン、ビス（４−シアネートフェニル）−２，２−プロパン、ジ（４−シアネートフェニル）エーテル、ジ（４−シアネートフェニル）チオエーテル、多価フェノールのポリシアン酸エステル、例えばフェノールノボラック型シアネートエステル、クレゾールノボラック型シアネートエステル、フェニルアラルキル型シアネートエステル、ビフェニルアラルキル型シアネートエステル、ナフタレンアラルキル型シアネートエステルなどが挙げられる。
【００９１】
前述のシアネートエステル化合物はフェノール類と塩化シアンを塩基性下、反応させることにより得られる。上記シアネートエステル化合物は、その構造より軟化点が１０６℃の固形のものから、常温で液状のものまでの幅広い特性を有するものの中から用途に合わせて適宜選択することができる。
【００９２】
このうち、シアネート基の当量が小さいもの、即ち官能基間分子量が小さいものは硬化収縮が小さく、低熱膨張、高Ｔｇの硬化物を得ることができる。シアネート基当量が大きいものは若干Ｔｇが低下するが、トリアジン架橋間隔がフレキシブルになり、低弾性化、高強靭化、低吸水化が期待できる。
【００９３】
なお、シアネートエステル化合物中に結合あるいは残存している塩素は好ましくは５０ｐｐｍ以下、より好ましくは２０ｐｐｍ以下であることが好適である。５０ｐｐｍ以下であれば長期高温保管時熱分解により遊離した塩素あるいは塩素イオンが酸化されたＣｕフレームやＣｕワイヤー、Ａｇメッキを腐食させ、剥離や電気的不良を引き起こす可能性がないため好ましい。また、樹脂の絶縁性も低下することがないため好ましい。
【００９４】
（硬化剤）
一般にシアネートエステル化合物の硬化剤や硬化触媒としては金属塩、金属錯体や活性水素を持つフェノール性水酸基や一級アミン類などが挙げられるが、特にフェノール化合物やジヒドロキシナフタレン化合物が好適に用いられる。
【００９５】
フェノール化合物
上記のシアネートエステル樹脂に用いることができるフェノール化合物は特に限定されないが、例えば下記一般式（３）で示されるものが挙げられる。
【化５】
2015154012.tif 000007
（式中、Ｒ５及びＲ６は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ７は
【化６】
2015154012.tif 000008
のいずれかを示し、ｐ＝０〜３０の整数である。Ｒ４は水素原子又はメチル基である。）
【００９６】
ここでフェノール化合物としては１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を持つフェノール樹脂、ビスフェノールＦ型樹脂、ビスフェノールＡ型樹脂、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル型樹脂、ビフェニルアラルキル型樹脂、ナフタレンアラルキル型樹脂が挙げられ、これらのうち１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００９７】
フェノール化合物はフェノール水酸基当量が小さいもの、例えば、水酸基当量１２０以下のものはシアネート基との反応性が高く、１２０℃以下の低温でも硬化反応が進行する。この場合はシアネート基に対する水酸基のモル比を小さくすると良い。好適な範囲はシアネート基１モルに対し０．０５〜０．１１モルである。この場合、硬化収縮が少なく、低熱膨張で高Ｔｇの硬化物が得られる。
【００９８】
一方フェノール水酸基当量が大きいもの、例えば水酸基当量１７５以上のものはシアネート基との反応が抑えられ保存性が良く、流動性が良い組成物が得られる。好適な範囲はシアネート基１モルに対し０．１〜０．４モルである。この場合Ｔｇは若干低下するが吸水率の低い硬化物が得られる。希望の硬化物特性と硬化性を得るために、これらのフェノール樹脂を２種類以上併用することもできる。
【００９９】
上記のシアネートエステル樹脂に用いることができるジヒドロキシナフタレン化合物は下記一般式（４）で表される。
【化７】
2015154012.tif 000009
【０１００】
ここでジヒドロキシナフタレンとしては、１，２−ジヒドロキシナフタレン、１，３−ジヒドロキシナフタレン、１，４−ジヒドロキシナフタレン、１，５−ジヒドロキシナフタレン、１，６−ジヒドロキシナフタレン、１，７−ジヒドロキシナフタレン、２，６−ジヒドロキシナフタレン、２，７−ジヒドロキシナフタレンなどが挙げられる。
融点が１３０℃の１，２−ジヒドロキシナフタレン、１，３−ジヒドロキシナフタレン、１，６−ジヒドロキシナフタレンは非常に反応性が高く、少量でシアネート基の環化反応を促進する。融点が２００℃以上の１，５−ジヒドロキシナフタレン、２，６−ジヒドロキシナフタレンは比較的反応が抑制される。
【０１０１】
これらのジヒドロキシナフタレンを単独で使用した場合、官能基間分子量が小さく、かつ剛直な構造であるため硬化収縮が小さく、高Ｔｇの硬化物が得られる。また水酸基当量の大きい１分子中に２個以上の水酸基を持つフェノール化合物と併用することにより硬化性を調整することもできる。
【０１０２】
なお、上記フェノール化合物及びジヒドロキシナフタレン中のハロゲン元素やアルカリ金属などは、１２０℃、２気圧下での抽出で１０ｐｐｍ、特に５ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【０１０３】
［無機充填剤］
支持基材付封止材の熱硬化樹脂層は無機充填剤を含み、無機充填剤としては、従来知られている各種の無機充填剤を用いることができる。具体的には、ヒュームドシリカ（煙霧質シリカ）、沈降シリカ、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ボロンナイトライド、チッカアルミ、チッカケイ素、マグネシア、マグネシウムシリケート、アルミニウムなどが挙げられる。中でも真球状の溶融シリカが低粘度化のため好ましく、さらには、ゾルゲル法又は爆燃法で製造された球状シリカを用いることが好ましい。なお、これらの無機充填剤は、シランカップリング剤等で表面処理されたものであってもよいが、表面処理なしでも使用できる。
【０１０４】
無機充填剤の量としては、支持基材付封止材の熱硬化樹脂層における樹脂組成物全体の５０〜９０質量％であることが好ましく、特に、６０〜８５質量％が望ましい。５０質量％以上とすることで強度や耐湿信頼性等の低下を抑制でき、９０質量％以下とすることで粘度の上昇によるアンダーフィル浸入性の低下を抑制できる。
【実施例】
【０１０５】
以下、本発明を実施例及び比較例を用いて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１０６】
（実施例）
［半導体素子を搭載した基板］
半導体素子搭載の有機樹脂基板：厚み１００μｍ、縦２４０ｍｍ、横２４０ｍｍのＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂基板（線膨張係数：１０ｐｐｍ／℃）に、７．３×７．３ｍｍ角のチップが１６８個搭載可能となるようにＣｕ配線を形成したもの（フルエリア部パッド：パッド径１００μｍ、パッドピッチ３００μｍ  ペリフェラル部リード：リード幅２０μｍ、リードピッチ８０μｍ）を準備した。この基板のＣｕ配線形成面に、Ｃｕピラー高さ３０μｍ＋ＳｎＡｇ１５μｍを上記配線に接続可能となるように配置した厚み１００μｍ、７．３×７．３ｍｍ角のシリコンチップを１６８個フリップチップボンディングした。接続後にチップと基板の間に形成された空間の高さはおよそ４８μｍであった。
【０１０７】
［支持基材］
厚み５０μｍ、２３０ｍｍ×２３０ｍｍのＢＴ樹脂基板（線膨張係数：６ｐｐｍ／℃）を準備した。
【０１０８】
［熱硬化樹脂層の樹脂組成物］
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂６０質量部、フェノールノボラック樹脂３０質量部、平均粒径０．６μｍ、粒径１０μｍ以上が０．０８質量％の球状シリカ３５０質量部、触媒ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）０．8質量部、シランカップリング剤ＫＢＭ４０３（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業製）０．５質量部を高速混合装置で十分混合した後、連続混練装置で加熱混練して厚み約１５０μｍのシート状に成形し冷却した。
【０１０９】
［支持基材付封止材の作製］
上記支持基材の片側に、上記エポキシ樹脂組成物からなるシートを積層させ、該エポキシ樹脂組成物積層面にフッ素樹脂処理を施したＰＥＴフィルム（剥離フィルム）を積層した。この積層物を５０℃で圧着して、支持基材付封止材を作製した。
【０１１０】
［半導体素子を搭載した基板の封止］
上記で作製した支持基材付封止材を用いて上記半導体素子を搭載した基板を、真空ラミネーション装置（ニチゴーモートン社製）を用いて封止した。
上記支持基材付封止材を図３の枠機構下部４４の底部４５上に熱硬化樹脂層が上になるように載置し、一方で上記半導体素子搭載基板を、枠機構上部４３に素子搭載面が下を向くようにして、保持手段４１を用いて保持した。続いて図２に示すように枠機構上部４３と下部４４を重ね合わせた。この際、空間４２を介して上記支持基材付封止材と上記半導体素子搭載基板が接触しないようした。
【０１１１】
その後枠機構３１を予め上下プレート温度を１５０℃に設定した真空ラミネーション装置３０の下側プレート３６に載置した。続いて下側プレートを上昇させて上側プレートと密着させることで形成された真空チャンバー内を減圧して５０Ｐａとした後、上側プレートとダイアフラムラバーの間を大気開放すると共に０．５ＭＰａの圧縮空気を送り込んで、５分間加圧成形した。これにより第１のキャビティに封止厚み２２５μｍの樹脂層を成形すると同時に、余剰の樹脂を第２のキャビティへ排出した。
【０１１２】
その後取り出した封止後半導体素子搭載基板を１８０℃で４時間ポストキュアして熱硬化性樹脂を硬化させた。この封止後半導体素子搭載基板の成形性を断面観察により確認した。熱硬化性樹脂層の外周部に樹脂が広がったダレ形状は発生せず、封止後の総厚みは３２５μｍ±５μｍであった。封止後の総厚みは約３２５μｍであった。
この基板をダイシングテープに貼り付け、ダイシングを行い個片化して、１６×１６ｍｍ角の半導体装置を製造した。この半導体装置を、超音波探傷装置及び半導体装置の半導体素子部分をカットした断面の観察により調べた結果、ボイド、未充填がなく浸入性も良好であった。
【０１１３】
（比較例１）
実施例１と同様に半導体素子を搭載した基板、支持基材付封止材を準備し、真空ラミネーション装置（ニチゴーモートン社製）を用いて封止した。但し、本発明の枠機構を用いず、上記半導体素子搭載基板と上記支持基材付封止材を、支持基材付封止材の熱硬化性樹脂層が半導体素子搭載面上に載置されるようにして下側プレート上に設置した。それ以外は全て実施例１と同一条件にて封止、硬化した。この封止後半導体素子搭載基板の成形性を断面観察により確認した。熱硬化性樹脂層の外周部に樹脂が広がったダレ形状がみられ、封止後の総厚みは中央部３２５μｍに対し周辺部は３００μｍであった。さらに実施例１と同様に個片化した半導体装置を超音波探傷装置及び半導体装置の半導体素子部分をカットした断面の観察により調べた結果、ボイド、未充填がなく浸入性も良好であった。
【０１１４】
（比較例２）
圧縮成形装置の成形金型温度を１５０℃に設定し、上金型に上記半導体素子を搭載した基板を吸引することで吸着させた。一方、上記熱硬化性エポキシ樹脂を載置した上記支持基板付封止材は下金型に同様に吸引吸着させた。
【０１１５】
その後、金型の周囲をシールし、その内部を脱気により真空度５ｋＰａとした後、上下金型を閉じた。成形厚みは２２５μｍとした。続いて２０Ｋｇ／ｃｍ２の圧力を加えて、成形時間５分間で圧縮成形を行った。その後取り出した封止後半導体素子搭載基板を１８０℃で４時間ポストキュアして熱硬化性樹脂を硬化させた。封止後の総厚みは約３２５μｍ±５μｍであった。
この基板をダイシングテープに貼り付け、ダイシングを行い個片化して、１６×１６ｍｍ角の半導体装置を製造した。この半導体装置を、超音波探傷装置及び半導体装置の半導体素子部分をカットした断面の観察により調べた結果、半導体素子搭載とそれをフリップチップボンディングした基板からなる空間の素子中心部分に樹脂の未充填がみられた。
【０１１６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１１７】
１…支持基材付封止材、  ２…支持基材、  ３…熱硬化樹脂層、
３’…封止樹脂層、  ４…封止後の基板、  ５…半導体素子、
６…バンプ、  ７…基板、  ８…半導体装置、  ２０…半導体素子搭載基板、
３０…真空ラミネーション装置、  ３１…枠機構、
３２…真空チャンバー、  ３３…真空手段、  ３４…押圧手段、
３５…上側プレート、  ３６…下側プレート、
３７…Ｏリング、  ３８…ダイアフラムラバー、
４１…保持手段、  ４２…空間、  ４３…上部、  ４４…下部、
４５…底部、  ４６…側面部、  ４７…樹脂排出手段、
４８…格納部、  ４９…押さえ手段、  ５０…留め具、
５１…成形樹脂、  ５２…余剰樹脂。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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