(57)【要約】【課題】複数の半導体素子と基板とを積層して構成された半導体装置を歩留まり良く製造できる方法を提供する。 【解決手段】本発明の半導体装置１００の製造方法は、第一基材１０１の一方の面１１０に、第一樹脂層１０３を形成する工程と、第一基材１０１の他方の面１１１と、第二基材２０１とを半田接合する第一の接合工程と、第一基材１０１の一方の面１１０と、半導体部品３０１の一方の面３１０とを半田接合する第二の接合工程とを含んでいる。【選択図】図１
2013168503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一基材の一方の面に、第一樹脂層を形成する工程と、
前記第一基材の他方の面と、第二基材とを半田接合する第一の接合工程と、
前記第一基材の前記一方の面と、半導体部品の一方の面とを半田接合する第二の接合工程とを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第一基材は、ＴＳＶ構造の半導体素子であり、基板と、前記基板を貫通するビアを備える、半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第二の接合工程では、
前記第一基材の前記一方の面と、前記半導体部品の前記一方の面とを、前記第一樹脂層を介して半田接合する、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第二の接合工程では、
前記第一樹脂層を剥離後、前記第一基材の前記一方の面と、前記半導体部品の前記一方の面とを半田接合する、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、  
前記第一基材の前記一方の面と、前記第一樹脂層との間に離型層を設ける、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第二の接合工程では、
前記第一基材の前記一方の面と、前記半導体部品の前記一方の面とを、第二樹脂層を介して半田接合する、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体部品の前記一方の面に前記第二樹脂層を設ける、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第一樹脂層および前記第二樹脂層は、それぞれフラックス活性化合物を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置の製造方法において、
前記フラックス活性化合物の含有量は、前記第一樹脂層よりも前記第二樹脂層の方が多い、半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項６乃至９いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第一樹脂層および前記第二樹脂層に含まれる樹脂成分が同じ種類である、半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項６乃至１０いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第一樹脂層および前記第二樹脂層は、それぞれ無機充填材を含み、
前記無機充填材の含有量は、前記第一樹脂層よりも前記第二樹脂層の方が多い、半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第一樹脂層を形成する工程では、
前記第一基材の前記一方の面に、フィルム状の樹脂組成物を積層することにより前記第一樹脂層を形成する、半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１１いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第一樹脂層を形成する工程では、
前記第一基材の前記一方の面に、ペースト状の樹脂組成物をコーティングすることにより前記第一樹脂層を形成する、半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第一樹脂層の厚みが１μｍ以上１００μｍ以下であり、
前記第一基材の厚みが１０μｍ以上５００μｍ以下である、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、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の半導体素子と基板とを積層して構成された半導体装置が使用されている。例えば、特許文献１および２には、ＴＳＶ（Through Silicon Via）を有する半導体素子と、基板とが積層された半導体装置が開示されている。このような半導体装置は、半導体素子を三次元的に配置することから、二次元的に配置する手法と比較してパッケージを小さくできる。特に、ＴＳＶ技術は、半導体の性能向上、ノイズ低減、実装面積の削減、省電力化にも有効であり、次世代の半導体配線技術として注目されている。
このような半導体装置は、例えば、半導体素子同士あるいは半導体素子と基板とを積層して半田接合を繰り返しおこなうことで製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２９３９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７８３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような半導体素子同士あるいは半導体素子と基板とを積層して半田接合をおこなう工程を繰り返す製造方法では、得られる半導体装置に接続性・絶縁信頼性の低下などの製品不良が生じてしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、複数の半導体素子と基板とを積層して構成された半導体装置を歩留まり良く製造できる方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記製品不良が発生してしまう原因を鋭意調べたところ、製造工程において、半導体素子や基板の接続用端子上に付着する汚染物や酸化物が原因であることを突き詰めて本発明を完成させた。
【０００７】
本発明によれば、
第一基材の一方の面に、第一樹脂層を形成する工程と、
上記第一基材の他方の面と、第二基材とを半田接合する第一の接合工程と、
上記第一基材の上記一方の面と、半導体部品の一方の面とを半田接合する第二の接合工程とを含む、半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の半導体素子と基板とを積層して構成された半導体装置を歩留まり良く製造できる、半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一実施形態にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２】第一実施形態にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３】第一実施形態にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】第二実施形態にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】第二実施形態にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の変形例にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の変形例にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは必ずしも一致していない。
【００１１】
（第一実施形態）
図１〜図３には、第一実施形態の半導体装置の製造方法が示されている。
はじめに、本実施形態の半導体装置１００の製造方法の概要について説明する。
本実施形態の半導体装置１００の製造方法は、第一基材１０１の一方の面１１０に、第一樹脂層１０３を形成する工程と、第一基材１０１の他方の面１１１と、第二基材２０１とを半田接合する第一の接合工程と、第一基材１０１の一方の面１１０と、半導体部品３０１の一方の面３１０とを半田接合する第二の接合工程とを含んでいる。
まず、第一樹脂層１０３を形成する工程では、第一基材１０１の一方の面１１０上に、接続用端子１０５が保護されるように第一樹脂層１０３を形成する。
次いで、第一の接合工程では、第一基材１０１の他方の面１１１の接続用端子１０７と、第二基材２０１上の接続用端子２０３との位置を合わせ、第一基材１０１と、第二基材２０１とを半田層１０９を介して積層する。その後、半田層１０９の融点以上に積層体１０を加熱して、第一基材１０１および第二基材２０１間の半田接合をおこなう。
第二の接合工程において、第一基材１０１の一方の面１１０の接続用端子１０５と、半導体部品３０１の一方の面３１０上の接続用端子３０３との位置を合わせ、第一基材１０１と、半導体部品３０１とを半田層３０５を介して積層する。その後、半田層３０５の融点以上に積層体を加熱して、第一基材１０１および半導体部品３０１間の半田接合を行い、半導体装置１００が得られる。
【００１２】
次に、本実施形態の半導体装置１００の製造方法について、詳細に説明する。
【００１３】
（第一樹脂層を形成する工程）
はじめに、図１（ａ）に示すように、第一基材１０１を用意する。この第一基材１０１は、例えば、基板（シリコン基板）１２０と、基板１２０を貫通するビア１２３とを有するＴＳＶ構造の半導体素子である。基板１２０の一方の面１１０には、接続用端子１０５が設けられ、他方の面１１１には、接続用端子１０７が設けられている。接続用端子１０５および接続用端子１０７は、ビア１２３で接続されている。
接続用端子１０５は、半導体部品３０１に接続される接続用端子であり、接続用端子１０７は、第二基材２０１に接続される接続用端子である。
接続用端子１０５は、例えば、基板側から銅層、ニッケル層、金層の順に積層された構造となっている。ただし、接続用端子１０５の構造は、これに限られるものではない。
ここで、第一基材１０１の厚みは、例えば、１０μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、１５μｍ以上４５０μｍ以下がより好ましく、２０μｍ以上４００μｍ以下がとくに好ましい。
【００１４】
ビア１２３は、例えば、銅などの導電性金属材料や、不純物がドープされた導電性のポリシリコンで構成される。また、ビア１２３は特に限定はされないが、貫通ビア、ブラインドビア、フィルドビアなどが挙げられる。
接続用端子１０７は、表面に半田層１０９を有するものである。接続用端子１０７は、例えば、銅層上にニッケル層を積層し、さらにこのニッケル層を被覆するように半田層１０９を設けた構造である。
半田層１０９の材料は特に限定はされないが、例えば、錫、銀、鉛、亜鉛、ビスマス、インジウムおよび銅からなる群から選択される少なくとも１種以上を含む合金などが挙げられる。これらのうち、錫、銀、鉛、亜鉛および銅からなる群から選択される少なくとも１種以上を含む合金が好ましい。半田層１０９の融点は、例えば、１１０℃以上２５０℃以下である。
【００１５】
次に、図１（ｂ）に示すように、第一基材１０１の一方の面１１０上に、接続用端子１０５が被覆されるように第一樹脂層１０３を形成する。
第一樹脂層１０３の形成方法は、例えば、第一基材１０１の一方の面１１０上に、フィルム状の樹脂組成物を積層することにより形成する。第一基材１０１の一方の面１１０上に、フィルム状の樹脂組成物を積層する方法としては特に限定はされないが、ラミネートによる方法、熱圧着による方法などが挙げられる。第一基材１０１と第一樹脂層１０３の界面に気泡を巻き込むことを防止できる真空ラミネートによる方法が好ましい。
【００１６】
また、第一樹脂層１０３の形成方法は、例えば、第一基材１０１の一方の面１１０上に、ペースト状の樹脂組成物をコーティングし、必要に応じてコーティング膜を乾燥することにより形成することもできる。第一基材１０１の一方の面１１０上に、ペースト状の樹脂組成物をコーティングする方法としては特に限定はされないが、例えばコンマコーター、ナイフコーター、ダイコーターなど各種コーター装置を用いて、ペースト状の樹脂組成物を第一基材１０１の一方の面１１０上にコーティングする方法、噴霧ノズルなどの各種スプレー装置を用いて、樹脂組成物を第一基材１０１の一方の面１１０上にコーティングする方法、などが挙げられる。
これらの中でも、各種コーター装置を用いて、ペースト状の樹脂組成物を第一基材１０１の一方の面１１０上にコーティングする方法が好ましい。これにより、簡易な装置で厚み精度に優れた第一樹脂層１０３を形成することができる。
【００１７】
つづいて、第一樹脂層１０３について説明する。第一樹脂層１０３は、接続用端子１０５に汚染物質が付着したり、酸化物が生成したりするのを防止するためのものである。
第一樹脂層１０３は、接続用端子１０５を被覆し、汚染物質の付着や酸化物の生成を防止できるならば特に限定はされないが、樹脂成分を含有する樹脂組成物で形成されるのが好ましい。樹脂組成物は、常温で液状、固形状のいずれの形態も使用することができる。
本実施形態において、「常温で液状」とは常温（２５℃）で一定の形態を持たない状態を意味し、ペースト状もこれに含まれる。
【００１８】
本実施形態の樹脂組成物は特に限定はされないが、硬化性樹脂組成物または熱可塑性樹脂組成物を用いることができる。硬化性樹脂組成物としては、加熱により硬化する硬化性樹脂組成物、化学線を照射することにより硬化する硬化性樹脂組成物などが挙げられる。なかでも、硬化後の線膨張率や弾性率などの機械特性に優れるという点で、加熱により硬化する硬化性樹脂組成物が好ましい。
熱可塑性樹脂組成物は、所定の温度に加熱することにより、成形が可能な程度に柔軟性を有するものであれば、特に限定されない。
【００１９】
（ａ）硬化性樹脂組成物
本実施形態の硬化性樹脂組成物は、硬化性樹脂成分を含有し、加熱することにより溶融し硬化するものであれば特に限定されない。
【００２０】
（ｉ）硬化性樹脂成分
本実施形態の硬化性樹脂成分は、通常、半導体装置製造用の樹脂成分として使用できるものであれば特に限定されない。このような硬化性樹脂成分としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、（メタ）アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂（不飽和ポリエステル樹脂）、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂（ポリイミド前駆体樹脂）、ビスマレイミド−トリアジン樹脂などが挙げられる。特に、エポキシ樹脂、（メタ）アクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、マレイミド樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。なかでも、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性に優れるという観点からエポキシ樹脂が好ましい。また、これらの硬化性樹脂成分は１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００２１】
本実施形態の硬化性樹脂成分の形態は、硬化性樹脂組成物の形態などに応じて適宜選択することができる。液状の硬化性樹脂組成物を使用する場合には、液状の硬化性樹脂成分を用いることが好ましく、必要に応じて後述するフィルム形成性樹脂成分を併用してもよい。また、固形状の硬化性樹脂組成物を使用する場合には、液状および固形状のいずれの硬化性樹脂成分も用いることができ、フィルム形成性樹脂成分を併用することが好ましい。
【００２２】
本実施形態においては、このような硬化性樹脂成分としての市販品を使用することができる。さらに、本発明の効果を損ねない範囲で、可塑剤、安定剤、酸化防止剤、フィラー、帯電防止剤や顔料などの各種添加剤を配合したものを使用することもできる。
【００２３】
本実施形態において、上記硬化性樹脂成分の含有量は硬化性樹脂組成物の形態に応じて適宜設定することができる。
例えば、硬化性樹脂組成物が液状の場合、硬化性樹脂成分の含有量は、硬化性樹脂組成物の全重量に対して、１０重量％以上が好ましく、１５重量％以上がより好ましく、２０重量％以上がさらに好ましく、２５重量％以上がさらにより好ましく、３０重量％以上がなお好ましく、３５重量％以上が特に好ましい。また、１００重量％未満が好ましく、９５重量％以下がより好ましく、９０重量％以下がさらに好ましく、７５重量％以下がさらにより好ましく、６５重量％以下がなお好ましく、５５重量％以下が特に好ましい。
硬化性樹脂組成物が固形状の場合は、硬化性樹脂成分の含有量は、硬化性樹脂組成物の全重量に対して、５重量％以上が好ましく、１０重量％以上がより好ましく、１５重量％以上がさらに好ましく、２０重量％以上が特に好ましい。また、９０重量％以下が好ましく、８５重量％以下がより好ましく、８０重量％以下がさらに好ましく、７５重量％以下がさらにより好ましく、６５重量％以下がなお好ましく、５５重量％以下が特に好ましい。
硬化性樹脂成分の含有量が上記範囲内にあると端子間の電気的接続強度および機械的接着強度を十分に確保することができる。
【００２４】
（ｉｉ）フィルム形成性樹脂成分
本実施形態において、固形状の硬化性樹脂組成物を使用する場合には、上記硬化性樹脂成分とフィルム形成性樹脂成分とを併用することが好ましい。このようなフィルム形成性樹脂成分としては、有機溶媒に可溶であり、単独で製膜性を有するものであれば特に限定されない。熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂のいずれのものも使用することができ、また、これらを併用することもできる。具体的なフィルム形成性樹脂成分としては、例えば、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリプロピレン樹脂、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、ナイロンなどが挙げられる。中でも、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂およびポリイミド樹脂が好ましい。また、これらのフィルム形成性樹脂成分は１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００２５】
本実施形態においては、このようなフィルム形成性樹脂成分として市販品を使用することができ、さらに、本発明の効果を損ねない範囲で、可塑剤、安定剤、フィラー、帯電防止剤や顔料などの各種添加剤を配合したものを使用することもできる。
【００２６】
本実施形態において、上記フィルム形成性樹脂成分の含有量は、使用する硬化性樹脂組成物の形態に応じて適宜設定することができる。
例えば、固形状の硬化性樹脂組成物の場合には、フィルム形成性樹脂成分の含有量は、硬化性樹脂組成物の全重量に対して、５重量％以上であることが好ましく、１０重量％以上であることがより好ましく、１５重量％以上であることが特に好ましい。また、５０重量％以下であることが好ましく、４５重量％以下であることがより好ましく、４０重量％以下であることが特に好ましい。フィルム形成性樹脂成分の含有量が上記範囲内にあると溶融前の硬化性樹脂組成物の流動性を抑制することができ、硬化性樹脂組成物を容易に取り扱うことが可能となる。
【００２７】
（ｉｉｉ）フラックス活性化合物
本実施形態において、硬化性樹脂組成物は、さらにフラックス活性化合物を含有することが好ましい。フラックス活性化合物を含有することにより、第一基材１０１の接続用端子１０５と、半導体部品３０１の接続用端子３０３との接続の際、フラックス活性化合物の作用で半田層３０５や接続用端子の表面の酸化膜が除去されて金属の濡れ性が高められ、半田接合をより一層効率良くおこなうことができる。また、硬化性樹脂成分は接続部の周囲を取り囲んで絶縁部を形成することができる。
【００２８】
接続用端子間が半田層を介して電気的に接続された後は、必要に応じて硬化性樹脂成分を硬化させることにより導通を確保することができる。また、隣接する端子間の絶縁性を確保するとともに対向する接続用端子間の機械的接着強度を高めることができる。
【００２９】
本実施形態におけるフラックス活性化合物は、金属の表面酸化膜を還元する作用を有するものである。このようなフラックス活性化合物としては、フェノール性水酸基および／またはカルボキシル基を有する化合物が好ましい。
【００３０】
フェノール性水酸基を有する化合物としては、例えば、フェノール、ｏ−クレゾール、２，６−キシレノール、ｐ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｏ−エチルフェノール、２，４−キシレノール、２，５−キシレノール、ｍ−エチルフェノール、２，３−キシレノール、メジトール、３，５−キシレノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、カテコール、ｐ−ｔｅｒｔ−アミルフェノール、レゾルシノール、ｐ−オクチルフェノール、ｐ−フェニルフェノール、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＦ、ビフェノール、ジアリルビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＡ、トリスフェノール、テトラキスフェノールなどのフェノール性水酸基を含有するモノマー類、フェノールノボラック樹脂、ｏ−クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＦノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂などのフェノール製水酸基を含有する樹脂が挙げられる。
【００３１】
カルボキシル基を有する化合物としては、例えば、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸などが挙げられる。上記脂肪族酸無水物としては、無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物などが挙げられる。上記脂環式酸無水物としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物などが挙げられる。上記芳香族酸無水物としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテートなどが挙げられる。
【００３２】
上記脂肪族カルボン酸としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、琥珀酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ピメリン酸などが挙げられる。中でも、下記式（１）：
ＨＯＯＣ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＨ      （１）
（式（１）中、ｎは１〜２０の整数である。）
で表される脂肪族カルボン酸が好ましく、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸がより好ましい。
【００３３】
上記芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレートニ酸、ピロメリット酸、メリット酸、トリイル酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、トルイル酸、ケイ皮酸、サリチル酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）、４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−２−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸などのナフトエ酸誘導体；フェノールフタリン；ジフェノール酸などが挙げられる。
【００３４】
このようなフラックス活性化合物のうち、硬化性樹脂成分の硬化剤として作用する化合物、すなわち、半田層と接続用端子とを電気的に接続できる程度に、半田層および端子の表面酸化膜を還元する作用を示し、かつ、硬化性樹脂成分と反応可能な官能基を有する化合物がより好ましい。
上記官能基は、硬化性樹脂成分の種類に応じて適宜選択することができ、例えば、硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂の場合には、カルボキシル基、水酸基、アミノ基などのエポキシ基と反応可能な官能基が挙げられる。このようなフラックス活性化合物は半田層の溶融時には接続用端子や半田層の表面酸化膜を還元して接続用端子や半田層の表面の濡れ性を高め、接続部を容易に形成し、端子間を電気的に接続することが可能となる。また、端子間の電気的な接続が完了した後においては、この化合物は硬化剤として作用し、硬化性樹脂成分に付加して樹脂の弾性率またはガラス転移温度を高められる。
したがって、このようなフラックス活性化合物をフラックスとして用いるとフラックス洗浄が不要であり、また、フラックスの残存に起因するイオンマイグレーションの発生を抑制することが可能となる。
【００３５】
このような作用を有するフラックス活性化合物としては、少なくとも１つのカルボキシル基を有する化合物が挙げられる。例えば、硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂の場合には、脂肪族ジカルボン酸およびカルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物などが挙げられる。
上記脂肪族ジカルボン酸としては特に限定はされないが、脂肪族炭化水素基にカルボキシル基が２個結合した化合物が挙げられる。上記脂肪族炭化水素基は、飽和または不飽和の非環式であってもよいし、飽和または不飽和の環式であってもよい。また、脂肪族炭化水素基が非環式の場合には直鎖状でも分岐状でもよい。
【００３６】
このような脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、上記式（１）においてｎが１〜２０の整数である化合物が挙げられる。上記式（１）中のｎが上記範囲内にあると、フラックス活性、接合時のアウトガスおよび樹脂層の弾性率およびガラス転移温度のバランスが良好となる。特に、樹脂層の弾性率の増加を抑制し、半導体素子との接合性を向上させることができるという観点から、ｎは３以上であることが好ましい。また、弾性率の低下を抑制し、接続信頼性をさらに向上させることができるという観点から、ｎは１０以下であることが好ましい。
【００３７】
上記式（１）で示される脂肪族ジカルボン酸としては、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸、エイコサン二酸などが挙げられる。なかでも、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデンカン二酸が好ましく、セバシン酸が特に好ましい。
【００３８】
上記カルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物としては、サリチル酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）などの安息香酸誘導体；１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸などのナフトエ酸誘導体；フェノールフタリン；ジフェノール酸などが挙げられる。なかでも、フェノールフタリン、ゲンチジン酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸が好ましく、フェノールフタリン、ゲンチジン酸が特に好ましい。
【００３９】
本実施形態に係るフラックス活性化合物は、１種単独で用いても２種以上を併用してもよい。
【００４０】
本実施形態において、上記フラックス活性化合物の含有量は、使用する樹脂組成物の形態に応じて適宜設定することができる。
例えば、樹脂組成物が液状の場合、フラックス活性化合物の含有量は、硬化性樹脂組成物の全重量に対して、１重量％以上が好ましく、２重量部％以上がより好ましく、３重量％以上が特に好ましい。また、５０重量％以下が好ましく、４０重量％以下がより好ましく、３０重量％以下がさらに好ましく、２５重量％以下が特に好ましい。
固形状の樹脂組成物の場合には、フラックス活性化合物の含有量は、硬化性樹脂組成物の全重量に対して、１重量％以上が好ましく、２重量％以上がより好ましく、３重量％以上が特に好ましい。また、５０重量％以下が好ましく、４０重量％以下がより好ましく、３０重量％以下がさらに好ましく、２５重量％以下が特に好ましい。
フラックス活性化合物の含有量が上記範囲内であると、樹脂層のフラックス活性を向上させることができる。さらに、樹脂組成物が硬化性樹脂の場合、硬化時に、樹脂に効率よく付加して樹脂の弾性率またはガラス転移温度を高めることができる。また、未反応のフラックス活性化合物に起因するイオンマイグレーションの発生を抑制することができる。
【００４１】
（ｉＶ）無機充填材
本実施形態において、硬化性樹脂組成物は、さらに無機充填材を含有することが好ましい。硬化性樹脂組成物中に無機充填材を含有させることで、硬化性樹脂組成物の最低溶融粘度を高め、接続用端子間に隙間が形成されてしまうことを抑制できる。ここで、無機充填材としては、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、酸化チタン、シリカチタニア、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、マグネシア、マグネシウムシリケート、アルミニウムなどを挙げることができる。これらは１種単独あるいは２種類以上組み合せて使用することができる。
【００４２】
本実施形態において、上記無機充填材の配合量は、使用する硬化性樹脂成分やフラックス活性化合物の種類や使用量によって適宜選択することができる。例えば、その配合量は、硬化性樹脂組成物の全重量に対して、１０重量％以上であることが好ましく、２０重量％以上であることがより好ましく、３０重量％以上であることが特に好ましい。また、９０重量部％以下であることが好ましく、８０重量％以下であることがより好ましく、７０重量％以下であることが特に好ましい。
上記範囲内であると、樹脂層の機械的強度の向上および熱膨張係数を低減させることができる。
【００４３】
（Ｖ）その他の添加剤
本実施形態の硬化性樹脂組成物には、硬化促進剤、硬化剤（フラックスとして作用するものを除く）、シランカップリング剤、可塑剤、安定剤、粘着付与剤、滑剤、酸化防止剤、フィラー、帯電防止剤や顔料などの添加剤がさらに含まれていてもよい。
【００４４】
本実施形態において、上記硬化性樹脂組成物は、上記各成分を混合・分散させることによって調製することができる。各成分の混合方法や分散方法は特に限定されず、従来公知の方法で混合、分散させることができる。
【００４５】
また、本実施形態においては、上記各成分を溶媒中でまたは無溶媒下で混合して液状の硬化性樹脂組成物を調製してもよい。このとき用いられる溶媒としては、各成分に対して不活性なものであれば特に限定はされないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、ジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール（ＤＡＡ）などのケトン類；ベンゼン、キシレン、トルエンなどの芳香族炭化水素類、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコールなどのアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのセロソルブ類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ニ塩基酸エステル（ＤＢＥ）、３−エトキシプロピオン酸エチル（ＥＥＰ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）などが挙げられる。また、溶媒の使用量は、溶媒に混合した成分の固形分濃度が１０重量％以上８０重量％以下となる量であることが好ましい。
【００４６】
（ｂ）熱可塑性樹脂組成物
本実施形態においては、樹脂組成物として熱可塑性樹脂組成物を用いることもできる。
本実施形態に用いられる熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂成分を含有し、所定温度により軟化するものであれば特に限定されない。
【００４７】
（ｉ）熱可塑性樹脂成分
上記熱可塑性樹脂成分としては特に限定されないが、例えば、酢酸ビニル系、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、塩化ビニル樹脂、（メタ）アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シロサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、イソブチレン樹脂、ビニルエーテル樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニルなどが挙げられる。上記熱可塑性樹脂成分は、単一の重合体でもよく、上記熱可塑樹脂成分の少なくとも２種以上の共重合体でもよい。
【００４８】
上記熱可塑性樹脂の含有量は使用する熱可塑性樹脂組成物の形態に応じて適宜設定する
ことができる。
例えば、熱可塑性樹脂組成物が液状の場合、熱可塑性樹脂成分の含有量は、熱可塑性樹脂組成物の全重量に対して、１０重量％以上が好ましく、１５重量％以上がより好ましく、２０重量％以上がさらに好ましく、２５重量％以上がさらにより好ましく、３０重量％以上がなお好ましく、３５重量％以上が特に好ましい。また、１００重量％以下が好ましく、９５重量％以下がより好ましく、９０重量％以下がさらに好ましく、７５重量％以下がさらにより好ましく、６５重量％以下がなお好ましく、５５重量％以下が特に好ましい。
熱可塑性樹脂組成物が固形状の場合は、熱可塑性樹脂成分の含有量は、熱可塑性樹脂組成物の全重量に対して、５重量％以上が好ましく、１０重量％以上がより好ましく、１５重量％以上がさらに好ましく、２０重量％以上が特に好ましい。また、９０重量％以下が好ましく、８５重量％以下がより好ましく、８０重量％以下がさらに好ましく、７５重量％以下がさらにより好ましく、６５重量％以下がなお好ましく、５５重量％以下が特に好ましい。
熱可塑性樹脂成分の含有量が上記の範囲内であると接続用端子間の電気的接続強度および機械的接着強度を十分に確保することができる。
【００４９】
（ｉｉ）フラックス活性化合物
本実施形態において、熱可塑性樹脂組成物は、さらにフラックス活性化合物を含有することが好ましい。フラックス活性化合物は、上記「（ａ）硬化性樹脂組成物」において説明したものと同じものを用いることができる。好ましい化合物および配合量についても同様である。
【００５０】
（ｉｉｉ）無機充填材
本実施形態において、熱可塑性樹脂組成物は、さらに無機充填材を含有することが好ましい。無機充填材は、上記「（ａ）硬化性樹脂組成物」において説明したものと同じものを用いることができる。好ましい化合物および配合量についても同様である。
【００５１】
（ｉＶ）その他の添加剤
また、上記の熱可塑性樹脂成分に対し、本発明の効果を損ねない範囲でシランカップリング剤、可塑剤、安定剤、粘着付与剤、滑剤、酸化防止剤、フィラー、帯電防止剤や顔料などを配合してもよい。
【００５２】
本実施形態において第一樹脂層１０３の厚みは、特に限定はされないが、１μｍ以上であることが好ましく、２μｍ以上であることがより好ましく、３μｍ以上であることが特に好ましい。また、第一樹脂層１０３の厚みは、１００μｍ以下であることが好ましく、７５μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以下であることが特に好ましい。第一樹脂層１０３の厚みが上記範囲内にあると、接続用端子１０５を十分に被覆し、汚染物質の付着や酸化膜の生成を確実に防止することができる。また、隣接する接続用端子間の間隙に樹脂組成物を十分に充填することができ、樹脂組成物の硬化または固化後の機械的接着強度および対向する端子間の電気的接続を十分に確保することができる。
【００５３】
（第一の接合工程）
つづいて、第二基材２０１を用意する（図１（ｃ））。ここでは、第二基材２０１は、樹脂基板であってもよく、また、シリコン基板やセラミック基板などであってもよい。
【００５４】
第二基材２０１の上面には、例えば、接続用端子２０３が所定形状で設けられている。接続用端子２０３は、第一基材１０１に接続される接続用端子である。接続用端子２０３は、例えば、接続用端子１０５と同様の構造、材料で構成される。
【００５５】
次に、図１（ｄ）に示すように、第一基材１０１および第二基材２０１で構成される積層体１０を作製する。
まず、第一基材１０１の接続用端子１０７が形成された他方の面１１１と、第二基材２０１に設けられた接続用端子２０３とを対向させ、第二基材２０１上に、半田層１０９を介して第一基材１０１を積層する。
このとき、第一基材１０１に形成されたアライメントマークと第二基材２０１に形成されたアライメントマークとを確認し位置あわせを行なうのが好ましい。
その後、積層体１０を加熱して、第一基材１０１および第二基材２０１を半田接合する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により第一基材１０１および第二基材２０１を挟むことで、積層体１０を半田層１０９の融点以上に加熱するとともに、上記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることで、第一基材１０１の接続用端子１０７および第二基材２０１の接続用端子２０３を半田接合することができる。
例えば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で、半田層１０９を介して、第一基材１０１および第二基材２０１を接合する。  
接合後の第一基材１０１に対する第二基材２０１の位置が正確であるかどうかは、例えば、Ｘ線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
【００５６】
また、図２に示したように、第一基材１０１および第二基材２０１の間隙を、例えば、アンダーフィル材２０５を使用して封止することが好ましい。また、あらかじめ第一基材１０１および／または第二基材２０１の表面に、アンダーフィル材２０５を設けていてもよい。
アンダーフィル材としては、上述した第一樹脂層１０３に準じた樹脂組成物を用いることができる。
【００５７】
（第二の接合工程）
つづいて、半導体部品３０１を用意する（図１（ｅ））。この半導体部品３０１は、例えば、半導体チップなどの半導体素子であり、半導体部品３０１の一方の面３１０に接続用端子３０３（第一基材１０１への接続用端子）が設けられたものである。本実施形態では、半導体部品３０１には基板を貫通するビアは設けられていないが、さらに半導体部品を半導体部品３０１上に積層する場合は基板を貫通するビアが設けられていてもよい。
また、本実施形態では、半導体部品３０１の他方の面３１１には接続用端子は設けられていないが、さらに半導体部品を積層する場合は接続用端子が設けられていてもよい。
【００５８】
接続用端子３０３は、第一基材１０１に接続される接続用端子である。接続用端子３０３は、例えば、接続用端子１０５と同様の構造、材料で構成される。
接続用端子３０３は、表面に半田層３０５を有するものである。接続用端子３０３は、例えば、銅層上にニッケル層を積層し、さらにこのニッケル層を被覆するように半田層３０５を設けた構造である。
半田層３０５の材料は、例えば、半田層１０９と同様の構造、材料で構成される。
【００５９】
また、図３（ｅ）に示したように、半導体部品３０１の一方の面３１０には、第二樹脂層３０７が設けられているのが好ましい。
第二樹脂層３０７は、接続用端子３０３を被覆している。第二樹脂層３０７は、例えば、上述した第一樹脂層１０３と同様の材料で構成される。
ここで、  第二樹脂層３０７の厚みは、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、５μｍ以上９０μｍ以下がより好ましく、７μｍ以上８０μｍ以下がとくに好ましい。
【００６０】
次に、図１（ｆ）に示すように、第一基材１０１、第二基材２０１および半導体部品３０１で構成される半導体装置１００を作製する。
まず、第一基材１０１の接続用端子１０５が形成された一方の面１１０と、半導体部品３０１に設けられた接続用端子３０３とを対向させ、第一基材１０１上に、半田層３０５を介して半導体部品３０１を積層する。
このとき、第一基材１０１に形成されたアライメントマークと半導体部品３０１に形成されたアライメントマークとを確認し位置あわせを行なうのが好ましい。
その後、積層体を加熱して、半硬化の状態（Ｂステージ）の第一樹脂層１０３を介して、第一基材１０１および半導体部品３０１を半田接合し、半導体装置１００が得られる。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により第一基材１０１、第二基材２０１、半導体部品３０１を挟むことで、積層体を半田層３０５の融点以上、例えば、２４０℃以上２６０℃以下で１０分程度加熱するとともに、上記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることで、第一基材１０１の接続用端子１０５および半導体部品３０１の接続用端子３０３を半田接合することができる。
例えば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で、半田層３０５を介して、第一基材１０１および半導体部品３０１を半田接合する。
接合後の第一基材１０１に対する半導体部品３０１の位置が正確であるかどうかは、例えば、Ｘ線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
【００６１】
本実施形態において、図３（ｆ）のように半導体部品３０１の表面に第二樹脂層３０７が設けられた場合、第一樹脂層１０３および第二樹脂層３０７を介して、第一基材１０１および半導体部品３０１を半田接合し、半導体装置１００が得られる。
【００６２】
本実施形態において、図３（ｆ）のように半導体部品３０１の表面に第二樹脂層３０７が設けられた場合、第一樹脂層１０３および第二樹脂層３０７に使用する樹脂成分は同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよいが、同じ種類であることが好ましい。
第一樹脂層１０３および第二樹脂層３０７に使用する樹脂成分が同じ種類であると、第一樹脂層１０３および第二樹脂層３０７との相溶性を向上し、第一基材１０１および半導体部品３０１の間の接合強度を向上させることができる。
【００６３】
また、本実施形態において、図３（ｆ）のように半導体部品３０１の表面に第二樹脂層３０７が設けられた場合、第一樹脂層１０３および第二樹脂層３０７中のフラックス活性化合物の含有量は、それぞれ同じ量であってもよいし、異なる量であってもよいが、第一樹脂層１０３よりも第二樹脂層３０７の方が多いことが好ましい。
第一樹脂層１０３よりも第二樹脂層３０７の方がフラックス活性化合物の含有量が多いと、第一基材１０１および半導体部品３０１の間の接合強度をより向上させることができる。
【００６４】
また、本実施形態において、図３（ｆ）のように半導体部品３０１の表面に第二樹脂層３０７が設けられた場合、第一樹脂層１０３および第二樹脂層３０７中の無機充填材の含有量は、それぞれ同じ量であってもよいし、異なる量であってもよいが、第一樹脂層１０３よりも第二樹脂層３０７の方が多いことが好ましい。
第一樹脂層１０３よりも第二樹脂層３０７の方が無機充填材の含有量が多いと、第一基材１０１および半導体部品３０１の間の接合強度をより向上させることができる。
【００６５】
以上のような本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
本実施形態では、第一の接合工程の前に、第一基材１０１の一方の面１１０上に第一樹脂層１０３を形成するため、第一基材１０１の接続用端子１０５上に汚染物が付着したり、酸化物が生成したりするのを抑制することができる。その結果、第一基材１０１および半導体部品３０１の間に汚染物質や酸化物が入り込むことを抑制でき、半導体装置１００の接続性・絶縁信頼性を向上させることができる。よって、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。なお、接続用端子１０５上に付着する汚染物としては，空気中のダストや塵などのホコリや、化学物質、部材からの揮発成分などが挙げられる。
【００６６】
（第二実施形態）
図４および図５を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。以下、第一実施形態と異なる点を中心に説明する。
第二実施形態の半導体装置１００の製造方法は、第一基材１０１の他方の面１１１と、第二基材２０１とを半田接合する第一の接合工程の後に、第一樹脂層１０３を剥離する。その後、第一基材１０１の一方の面１１０と、半導体部品３０１の一方の面３１０とを半田接合する第二の接合工程をおこなう。
【００６７】
第二実施形態では、第一実施形態と同様に、図４（ａ）および（ｂ）に示すように第一基材１０１を用意し、第一基材１０１上に第一樹脂層１０３を形成する。このとき、第一基材１０１の一方の面１１０と第一樹脂層１０３との間に離型層を設けることが好ましい。こうすることにより、第一樹脂層１０３の剥離が容易になる。
離型層の形成方法は特に限定はされないが、例えば、カルナバワックスなどの天然ワックス、ポリエチレンワックスなどの合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛などの高級脂肪酸およびその金属塩類など公知の離型剤を第一樹脂層１０３上あるいは第一基材１０１上の一方の面１１０に塗布することにより形成する方法が挙げられる。
【００６８】
つづいて、図４（ｃ）および（ｄ）に示すように第二基材２０１を用意し、第一基材１０１および第二基材２０１を接合する。
【００６９】
次いで、図４（ｅ）に示すように、第一樹脂層１０３を剥離する。その後、第一基材１０１および半導体部品３０１を半田接合する。
第二実施形態では、第二接合工程の前に第一樹脂層１０３を剥離する点が第一実施形態と異なる点である。
【００７０】
また、第二実施形態では、第一実施形態と同様、図５（ｅ）に示したように、半導体部品３０１の一方の面３１０上に、第二樹脂層３０７が設けられているのが好ましい。この場合は、図５（ｆ）のように、第二樹脂層３０７を介して、第一基材１０１および半導体部品３０１を半田接合し、半導体装置１００が得られる。
【００７１】
第二実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７２】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、上記第一実施形態および第二実施形態では、半導体部品は、第一基材１０１上に一つだけ搭載されている例であったが、これに限られるものではない。例えば、図６に示すように、第一基材１０１上に半導体部品４０１を搭載後、半導体部品４０１上に半導体部品４０３を搭載してもよい。また、半導体部品を２個以上重ねて搭載してもよい。
【００７３】
また、図７に示すように、第一基材１０１の一方の面１１０上に半導体部品４０５および半導体部品４０７を面方向に２個搭載してもよい。また、２個以上搭載してもよい。
【００７４】
また、本実施形態では、第二樹脂層３０７が半導体部品３０１の一方の面１１０にあらかじめ設けられた例を示したが、半田接合時に、第二樹脂層３０７を第一基材１０１と半導体部品３０１との間に設けてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０    積層体
１００  半導体装置
１０１  第一基材
１０３  第一樹脂層
１０５  接続用端子
１０７  接続用端子
１０９  半田層
１１０  一方の面
１１１  他方の面
１２０  基板
１２３  ビア
２０１  第二基材
２０３  接続用端子
２０５  アンダーフィル材
３０１  半導体部品
３０３  接続用端子
３０５  半田層
３０７  第二樹脂層
３１０  一方の面
３１１  他方の面
４０１  半導体部品
４０３  半導体部品
４０５  半導体部品
４０７  半導体部品
【図１】
2013168503.tif 000003
【図２】
2013168503.tif 000004
【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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