CN102134453A - 无基板半导体封装制造用耐热性粘合片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无基板半导体封装制造用耐热性粘合片。在用粘合片作为临时固定用支持体的无基板半导体封装的制造方法中,有时由于树脂密封时的压力使芯片未被保持住而从指定的位置发生错位,在这种情况下,在其后的工序中在预定的位置连接芯片配线时,正是由于芯片从指定的位置发生了错位,所以使配线和芯片的相对位置关系也发生错位。此外,在剥离粘合片时发生残留糊料并且污染封装表面时,在芯片表面残留的粘合剂成分在其后的配线工序中会妨碍配线和芯片的连接。本发明提供将无基板半导体芯片进行树脂密封时通过贴合使用的半导体装置制造用粘合片,所述粘合片具有基材层和粘合剂层,该粘合剂层具有特定的粘合力及剥离力。
Description
技术领域
本发明涉及不使用金属制引线框架的无基板半导体封装的制造方法中所使用的芯片临时固定用耐热性粘合片。
背景技术
近年来,在LSI的实装技术中CSP(Chip Size/Scale Package)技术备受关注。在该技术中,WLP(Wafer Level Package)所代表的无基板半导体封装是在小型化和高集成方面特别引人注目的封装形式之一。在WLP的制造方法中,将不使用基板的整齐排列的复数半导体硅晶圆芯片用密封树脂一起密封后,通过切断切分成单个构造物,由此能够高效生产出与以往使用基板的封装相比小型的封装。
在这种WLP的制造方法中,需要将以往固定在基板上的芯片固定在其他支持体上。进而在经过树脂密封成型为单个封装后还需要解除固定,因而需要该支持体并不永久接合而是可再剥离。因此,这种使用粘合片作为芯片的临时固定用支持体的方法备受关注。
例如在专利文献1中记载了具有如下工序的芯片状电子零部件的制造方法,即:在基板上粘贴在处理前具有粘合力而处理后粘合力下降的丙烯酸树脂系的粘合手段的工序;使复数个或复数种半导体芯片的电极面朝下而固定于该粘合手段的上面的工序;在包括所述复数个或复数种的半导体芯片间的所有面上覆盖保护物质的工序;对所述粘合手段实施规定处理从而使所述粘合手段的粘合力降低,将固定有所述半导体芯片的疑似晶圆剥离的工序;在所述复数个或复数种半导体芯片间切断所述保护物质,将各半导体芯片或芯片状电子零部件分离的工序。
此外,在专利文献2中记载了具有如下工序的芯片状电子零部件的制造方法,即:在基板上粘贴在处理前具有粘合力而处理后粘合力下降的丙烯酸树脂系的粘合手段的工序;使复数个或复数种半导体芯片的电极面朝下而固定于该粘合手段的上面的工序;在包括所述复数个或复数种的半导体芯片间的所有面上覆盖保护物质的工序;将所述保护物质从所述电极面的相反侧开始除去直至半导体芯片的所述相反侧的面的工序;对所述粘合手段实施规定处理从而使所述粘合手段的粘合力降低,将固定有所述半导体芯片的疑似晶圆剥离的工序;在所述复数个或复数种半导体芯片间将所述保护物质切断,将各半导体芯片或芯片状电子零部件分离的工序。
根据这些方法芯片可以得到保护,所以在制成单片后的实装操作中芯片也可得到保护,可获得可提高实装密度等的效果。
在专利文献3中记载了虽然是切割·叠晶胶带,但粘合剂层含有环氧树脂和丙烯酸橡胶,将通过切割得到的半导体元件粘接在支持部件上的方法,该方法显然不是无基板半导体装置的方法,在考虑与基板的粘接性等的情况下来选择粘合剂层。
现有技术文献
专利文献1 日本特开2001-308116号公报
专利文献2 日本特开2001-313350号公报
专利文献3 日本特开2008-101183号公报
发明内容
发明要解决的问题
在制造使用引线框架的半导体封装时虽然不产生以下问题,但在使用粘合片作为临时固定用支持体的无基板半导体封装的下述制造方法中,将有可能产生以下问题。
图1表示无基板半导体装置的制造方法,并在下面叙述问题。
半导体装置制造用耐热性粘合片2的一个面上有粘合剂层12,另一个面上有基板固定用粘接剂层13,在该粘合片2上粘贴复数芯片1,进一步将半导体装置制造用耐热性粘合片2固定在基板3上,形成如(a)所示的结构。或者,在基板3上粘贴半导体装置制造用耐热性粘合片2,进一步固定芯片1,形成如(a)所示的结构。
接着,从该(a)所示的结构的芯片1的上面用密封树脂4密封,使复数芯片成为一体,形成如(b)所示的结构。
而且如(c)所示,进一步通过下述方法得到用密封树脂4密封的复数的芯片1,即:使半导体装置制造用耐热性粘合片2和基板3形成一体,将用密封树脂4密封的复数芯片1分离的方法;或者将由用密封树脂4密封的复数芯片1和半导体装置制造用耐热性粘合片2形成的结构从基板3上剥离,进而仅将半导体装置制造用耐热性粘合片2剥离的方法。
在该用密封树脂4密封的复数芯片1的设置有半导体装置制造用耐热性粘合片2的一侧的芯片1的表面露出的一侧,在芯片1表面的所需要的位置形成电极5从而形成(d)所示的结构。
对于该结构,在密封树脂4侧根据需要粘接设有切割环7的切割带8,为了进行切割工序而将被密封树脂4密封的复数芯片1固定。如(e)所示,用切割刀6对其进行切割,最后如(f)所示得到复数芯片被树脂密封的复数无基板封装。
此外,用树脂进行密封时,根据半导体装置制造用耐热性粘合片的基材层、粘合剂层的膨胀、弹性的不同,有时图2(a)所示的半导体装置制造用耐热性粘合片如图2(b)所示在平面方向发生变形,由此将使设置在半导体装置制造用耐热性粘合片2上的芯片1的位置发生移动。
该结果导致在芯片1上设置电极时,芯片和电极的相对位置关系将与预定的位置关系不同,并且用树脂将芯片1密封后进行切割时,在切割工序中根据预先确定的芯片1的位置的切割线将会与根据实际芯片1的位置所需要的切割线不同。
这样的话,通过切割得到的各封装中将会使被密封的芯片的位置不整齐,使得其后的电极形成工序不能顺利进行,而且得到了未充分密封的封装。
进而,将半导体装置制造用耐热性粘合片2从被树脂密封的芯片上剥离时,特别是根据在半导体装置制造用耐热性粘合片的芯片侧形成的粘合剂的性质,对于芯片及密封树脂,因为只要一方呈现出重剥离性,即有可能会难于剥离或产生图3所示的残留糊料9,或者有可能引起剥离带电。
剥离变得困难时就要耗费时间,所以有时因重剥离性而导致生产率降低,产生残留糊料9时有时不能实施其后的电极形成等工序,此外,引起剥离带电时因附着灰尘等有时将会给其后的工序带来不便。
这样在用半导体装置制造用耐热性粘合片作为临时固定用支持体的无基板半导体封装的制造方法中,有时由于树脂密封时的压力会使芯片未被保持住而从指定的位置发生错位。或者在剥离半导体装置制造用耐热性粘合片时,由于密封材料的固化、或因加热而使对于芯片面的粘合增强,有时会损坏封装。
因此,这些课题并不是如专利文献3中记载的方法所具备的课题,而是无基板半导体封装的制造方法中所特有的课题。
用于解决问题的方案
用于解决上述课题的手段如下所述。
半导体装置制造用耐热性粘合片,其特征在于,将无基板半导体芯片进行树脂密封时通过贴合使用的半导体装置制造用耐热性粘合片具有基材层和粘合剂层,该粘合剂层在粘贴后对SUS304粘合力为0.5N/20mm以上,在树脂密封工序结束时之前在所受刺激的作用下发生固化,对封装剥离力为2.0N/20mm以下。
其特征还在于,所述粘合剂层为通过紫外线等放射线照射而发生固化的放射线固化型,或者也可以为通过加热而发生固化的放射线固化型。
进而为半导体装置的制造方法,将使用了这些半导体装置制造用耐热性粘合片而不使用金属制引线框架的无基板半导体芯片进行树脂密封。
发明的效果
本发明为不使用金属制引线框架的无基板半导体封装的制造方法(例如WLP的制造方法等)中使用的半导体装置制造用耐热性粘合片、以及使用该粘合片的半导体装置的制造方法,根据这些发明,在将不使用金属制引线框架的无基板半导体芯片进行树脂密封时,可以保持芯片不从指定的位置错位,而且使用后不产生残留糊料,进而由于加热时不产生气体,粘合剂不熔合,所以可准确地设置配线,甚至可提高半导体封装的制造成品率,同时还具有可降低薄片剥离时因残留糊料导致的污染的效果。
附图说明
图1为无基板封装制造方法的模式图。
图2为因用密封树脂进行密封时加热而引起搭载有芯片的半导体装置制造用耐热性粘合片发生变形的图。
图3为剥离半导体装置制造用耐热性粘合片时产生带电及残留糊料的图。
图4为本发明的半导体装置制造用耐热性粘合片的截面图。
符号说明
1-芯片;2-半导体装置制造用耐热性粘合片;3-基板;4-密封树脂;5-电极;6-切割刀;7-切割环;8-切割带;9-残留糊料;10-平滑的剥离板;11-基材层;12-粘合剂层;13-基板固定用粘接剂层。
具体实施方式
本发明者为了达到上述目的,对于半导体装置制造用耐热性粘合片的材料、结构等进行了精心研究。其结果发现,使用固化前后的剥离力在特定范围的具有粘合剂层的半导体装置制造用耐热性粘合片,并且通过从粘贴后至树脂密封工序结束之前的加热过程使粘合剂层发生固化反应,可以达到上述目的,于是完成了本发明。
即本发明涉及半导体装置制造用耐热性粘合片,其为将不使用金属制引线框架的无基板半导体芯片进行树脂密封时通过贴合使用的半导体装置制造用耐热性粘合片,其特征在于,该半导体装置制造用耐热性粘合片具有基材层和粘合剂层,被设计为从粘贴后至树脂密封工序结束之前粘合剂层发生固化的方式。
作为具体的半导体装置制造用耐热性粘合片,可以使用所述粘合剂层含有放射线固化型粘合剂的粘合片、通过加热发生固化的粘合片。作为该所述放射线固化型粘合剂优选紫外线固化型粘合剂。
将半导体装置制造用耐热性粘合片设计为从粘贴后至树脂密封工序结束之前粘合剂层发生固化的方式。具体的固化手段无特别限定,例如可例举使粘合剂层的一部分或全部含有紫外线固化型粘合剂,通过工序中的加热处理从而使含有紫外线固化型粘合剂的粘合剂层发生固化反应的方法。
下面对于本发明的半导体装置制造用耐热性粘合片2,参照图4对其实施方式进行具体说明。图4是其截面图,具有基材层11和粘合剂层12。而且,为了使在该粘合剂层12上固定有芯片1的半导体装置制造用耐热性粘合片2固定于基板3上,可在未设置粘合剂层的一侧的基材层面上形成基板固定用粘接剂层13。粘合剂层2是丙烯酸树脂系粘合剂、含有橡胶成分及环氧树脂成分的粘合剂、聚硅氧烷树脂系粘合剂等粘合剂。
进而可设置保护粘合剂层12和基板固定用粘接剂层13的表面的平滑的剥离片10。
下面对本发明的半导体装置制造用耐热性粘合片2进行说明。
[粘合剂层12]
作为构成粘合剂层12的粘合剂,只要具有耐热性即可,无特别限定。
具体为:例如可使用丙烯酸树脂系粘合剂、含有橡胶成分及环氧树脂成分的粘合剂、聚硅氧烷树脂系粘合剂等各种粘合剂。
本发明的粘合剂层12具有如下性质,即:在树脂密封之前可确切地固定芯片,在树脂密封之后,可在无残留糊料、无树脂等的破损的情况下将半导体装置制造用耐热性粘合片2从被树脂密封后的芯片上剥离。
因此,在树脂密封之前,对SUS304初期粘接力应为0.5N/20mm以上,并且固化后对封装剥离力应为2.0N/20mm以下。对SUS304初期粘接力优选为0.6N/20mm以上、更优选为0.8N/20mm以上,对封装剥离力优选为1.0N/20mm以下、更优选为0.85N/20mm以下、进一步优选为0.5N/20mm以下。
此外,关于在此所述的对封装剥离力,虽然密封树脂发生固化后的半导体装置制造用耐热性粘合片2的粘合剂层12与固化后的密封树脂和芯片两者相粘接,但由于该固化后的密封树脂与芯片相比,其与半导体装置制造用耐热性粘合片2的粘合剂层12的接触面积大,所以主要是指对于封装的固化后的密封树脂的剥离力。
·丙烯酸树脂系粘合剂
作为所述丙烯酸类树脂系粘合剂,例如可例举由至少含有(甲基)丙烯酸烷基酯的单体进行共聚得到的丙烯酸系共聚物所形成的粘合剂。作为(甲基)丙烯酸烷基酯的例子,可例举(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯等。
此外,(甲基)丙烯酸烷基酯是指丙烯酸烷基酯及/或甲基丙烯酸烷基酯,与本发明的(甲基)的含义完全相同。
此外,所述丙烯酸树脂系粘合剂中可含有公知的适当的交联剂。
作为该交联剂,例如可例示异氰酸酯交联剂、环氧交联剂、氮丙啶系化合物、螯合型交联剂等。
这些交联剂的含量无特别限定。具体来说,例如相对于所述丙烯酸系共聚物100重量份,优选为0.1~15重量份,更优选为0.5~10重量份。含量为0.1重量份以上时,因为粘合剂层12的粘弹性大小适度,所以粘合剂层12对于芯片表面的导电图或密封树脂4的粘合力不会过强,因此在剥离半导体装置制造用耐热性粘合片2时不会将密封树脂4剥离或破坏。此外也不用担心粘合剂层12的一部分会附着、残留在芯片表面的导电图、密封树脂4上。另一方面,含量为15重量份以下时,不会因粘合剂层12过度固化而导致粘合剂层12发生破裂。
通过使所述粘合剂层12中含有放射线固化型粘合剂,可以利用树脂密封时及/或模后固化(Post Mold Cure)时的热量使树脂固化。
作为放射线固化型粘合剂,优选通过紫外线照射可发生固化的可高效形成三元网状的紫外线固化性化合物。
作为这种紫外线固化性化合物,例如可例举三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四丙烯酸酯、五赤藓醇单羟基五丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯等。具有作为反应部位的不饱和键的官能团数越多越优选,特别优选官能团数为6个以上。这些化合物可单独使用或将2种以上并用
作为紫外线固化性化合物也可使用紫外线固化性树脂,例如可例举分子末端具有(甲基)丙烯酰基的酯(甲基)丙烯酸酯、尿烷(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、三聚氰胺(甲基)丙烯酸酯(Melamine(Meth)Acrylates),丙烯酸树脂(甲基)丙烯酸酯、分子末端具有烯丙基的硫醇—烯加成型树脂、光致阳离子聚合型树脂、聚乙烯醇肉桂酸酯等含有肉桂酰基的聚合物、二偶氮氨基酚醛树脂、丙烯酰胺型聚合物等含有感光性反应基团的聚合物或者低聚物等。而且作为通过紫外线照射进行反应的聚合物,可例举环氧化聚丁二烯、不饱和聚酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯基硅氧烷等。
紫外线固化性化合物的配合量,例如相对于粘合剂100重量份,优选为5~500重量份,更优选为15~300重量份,特别优选为20~150重量份。
·橡胶成分及环氧树脂系粘合剂
(橡胶成分)
在构成上述粘合剂层12的含有橡胶成分及环氧树脂成分的粘合剂中,作为其橡胶成分,可例举NBR(丙烯腈丁二烯橡胶)、丙烯酸橡胶、端羧基丁腈橡胶、热塑性弹性体等以往可在环氧系粘合剂中使用的橡胶成分,作为市售品,可例举Nipol1072(日本瑞翁(Zeon)株式会社制)、Nipol-AR51(日本瑞翁(Zeon)株式会社制)等。其中,从与环氧树脂的相溶性这点来看,优选使用NBR,特别优选丙烯腈量为10~50%。
为了赋予粘合剂柔软性而添加橡胶成分,但含量增多时耐热性会降低。从该观点出发,橡胶成分在粘合剂层12中的有机物中所占比例优选为20~60重量%,更优选为30~50重量%。通过使其为20重量%以上,粘接剂层12具有柔软性,粘合片在切断时等的加工性良好,为60重量%以下时,具有充分的耐热性,同时可防止产生残留糊料。
(环氧树脂成分)
作为与橡胶成分同时使用的环氧树脂成分,是分子内含有2个以上环氧基团的化合物,可例举缩水甘油胺型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、苯酚型酚醛环氧树脂、甲酚型酚醛环氧树脂、联苯型环氧树脂、萘型环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、杂环式环氧树脂、含螺环环氧树脂、卤代环氧树脂等,可单独使用或混合2种以上使用。其中,从密封工序后与密封树脂4的剥离性这点来看,优选使用双酚A型环氧树脂。
环氧树脂成分的使用比例,相对于有机物100重量份适合40~80重量%,更优选为50~70重量%。为40重量%以上时经充分固化而具有耐热性,为80重量份以下时还可具有柔软性,所以加工性提高。此外,环氧树脂的环氧当量为1000g/eq以下,优选为500g/eq以下。环氧当量为1000g/eq以下时,交联密度不变小且固化后的粘接强度在适当的范围内,因此可防止密封工序后进行剥离时产生残留糊料。
·聚硅氧烷树脂系粘合剂
作为所述聚硅氧烷树脂系粘合剂,200℃时的储藏弹性率为5.0×103N/cm2以上,优选聚硅氧烷树脂系粘合剂层12的厚度为1~50μm,进而优选聚硅氧烷树脂系粘合剂层12的根据JIS C2107在200℃加热后的粘合力为0.05~4.0N/20mm宽。
作为这种粘合剂层12,可以使用由有机聚硅氧烷结构、优选二甲基聚硅氧烷结构通过乙烯基等不饱和基团、SiH基团进行交联,在铂催化剂作用下发生固化的加成聚合型聚硅氧烷树脂粘合剂层12,或者可使用在过氧化苯甲酰(BPO)等有机过氧化物作用下发生固化得到的聚硅氧烷树脂系粘合剂层12。但是,从耐热性的观点来看优选加成聚合型。此时,考虑得到的粘合力,可根据该不饱和基团的密度来调节交联密度。
在形成该聚硅氧烷树脂系粘合剂层12时为了进行加成聚合,需要进行加热等。
关于其粘合力,如果对于聚硅氧烷的粘合力与对于密封树脂的粘合力之间产生大的差别,那么由于其粘合力的差异将可能会产生带电,所以期望两者的粘合力值尽可能接近,从这个观点来看,需要使对于两者的粘合力在上述范围内。
此外,由于聚硅氧烷树脂系粘合剂层的热膨胀性小,所以用树脂密封后芯片位置的错位小。其错位的程度为0.3mm以下,优选为0.1mm以下。
此外,对于粘合剂层12来说,在使密封树脂加热固化的工序中,由从半导体装置制造用耐热性粘合片2中产生的气体而污染封装时,有时会产生再配线时的电镀不良等、封装的可靠性变差。因此,在180℃时重量减少量应为3.0重量%以下、优选为2.0重量%以下。
·其他成分
在所述粘合剂层12中,除所述成分之外,还可根据需要配合使紫外线固化性化合物固化的紫外线聚合引发剂、热聚合引发剂等适当的添加剂。作为所述紫外线聚合引发剂,可适当选择公知的聚合引发剂。作为其配合量,相对于粘合剂100重量份,优选为0.1~10重量份,更优选为1~5重量份。而且,还可根据需要同时使用紫外线聚合引发剂和紫外线聚合促进剂。
作为其他任意成分,可添加增塑剂、颜料、染料、抗老化剂、防带电剂、用于改善弹性率等粘合剂层12的物性而加入的填充剂等各种添加剂。特别是在将导电性填料作为填充剂而添加时,可提高粘合剂层的弹性率并同时可防止剥离带电。此外,特别为了防止高温下的劣化还可配合抗老化剂。
粘合剂层12的厚度通常为1~50μm左右,更优选为5~30μm。
[基材层11]
作为基材层11的材料,其种类无特别限制,但可使用在用树脂密封时的加热条件下具有耐热性的基材。因为在树脂密封工序中通常温度在175℃前后,所以适合使用在这种温度条件下具有不发生显著收缩,或者基材层11本身不发生损坏的耐热性的基材。因此,优选在50~250℃下线性热膨胀系数为0.8×10-5~5.6×10-5/K。
此外,使用在比使密封树脂4固化的加热温度低的温度存在玻璃化转变温度的基材时,在高于玻璃化转变温度的温度区比在低于玻璃化转变温度的温度区的线性热膨胀系数大,贴合的芯片1距离指定位置的精度变差。
此外,对于单轴、双轴拉伸的基材来说,在高于玻璃化转变温度的温度由拉伸产生的延展在高于玻璃化转变温度的温度开始收缩,这样也使得贴合的芯片距离指定位置的精度变差。因此,在将不使用金属制引线框架的无基板半导体芯片进行树脂密封时,通过使贴合使用的半导体装置制造用耐热性粘合片2中使用的基材层11的玻璃化转变温度超过180℃,可以提高芯片的位置精度。
作为这种基材的例子,例如可以例举聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜、聚醚砜(PES)薄膜、聚醚酰亚胺(PEI)薄膜、聚砜(PSF)薄膜、聚苯硫醚(PPS)薄膜、聚醚醚酮(PEEK)薄膜、聚芳酯(PAR)薄膜、芳族聚酰胺薄膜、液晶聚合物(LCP)等耐热性塑料薄膜。
此外,如果树脂密封时的加热条件为150℃以下,也可使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。
此外,作为耐热性基材层11,可使用半透明纸、双胶纸、和纸等纸基材,纤维素、聚酰胺、聚酯、芳族聚酰胺等无纺布基材,铝箔、SUS箔、Ni箔等金属薄膜基材等,也可将这些材料层叠形成基材层11。
为防止折断、破裂,基材层11的厚度至少为5μm以上,优选为10~200μm,更优选为25~100μm。如果为5μm以上则具有良好的操作性,如果为200μm以下则在成本方面有利。
[基板固定用粘接剂层13]
基板固定用粘接剂层13中使用的粘接剂可以为与粘合剂层12中使用的树脂相同的树脂,此外,还可具有可从基板或基材层11上剥离的程度的粘接力。
进而,从基板3上剥离半导体装置制造用耐热性粘合片2时,通过预先在基板固定用粘接剂层13中配合如通过加热发泡的发泡剂,可通过加热进行从基板3上剥离的工序。此外,也可以代替加热手段,例如预先配合通过紫外线照射发生交联的成分,使基板固定用粘接剂层13固化,从而可使基板固定用粘接剂层13的粘接力降低。
通过进行这样的处理,使基板固定用粘接剂层13的粘接力降低,使基板3与基板固定用粘接剂层13之间剥离,或者使基材层11与基板固定用粘接剂层13之间剥离,将用树脂密封的芯片从基板上移开。
[平滑的剥离片10]
平滑的剥离片10是在基材薄膜的单面上形成剥离剂层的薄片,是在使用本发明的半导体装置制造用耐热性粘合片2之前为了使各面的粘合剂层露出而被剥离的薄片。
剥离剂层是根据粘合剂层的树脂而选择含有下述剥离剂所形成的层,即:公知的氟化聚硅氧烷树脂系剥离剂、氟树脂系剥离剂、聚硅氧烷树脂系剥离剂、聚乙烯醇系树脂、聚丙烯系树脂、长链烷基化合物等公知的剥离剂。
作为基材薄膜可使用公知的基材薄膜,例如可从聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚芳酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚丁烯薄膜、聚丁二烯薄膜、聚甲基戊烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、氯乙烯共聚物薄膜、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜、聚对苯二甲酸丁二酯薄膜、聚氨酯薄膜、乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜、离聚物树脂薄膜、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物薄膜、乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物薄膜、聚苯乙烯薄膜以及聚碳酸酯薄膜等塑料薄膜等中选择。
[半导体装置制造用耐热性粘合片2的制造]
在本发明中,使用这样制备的组合物,利用通常层叠体的制造方法,可形成半导体装置制造用耐热性粘合片2。也就是说,可例举通过将粘合剂在无溶剂的状态、或者溶解在反应性溶剂中的状态下涂布于基材薄膜上,然后进行加热干燥从而形成粘接片的方法来形成半导体装置制造用耐热性粘合片2的方法。作为基材层,上述耐热性基材适合。此外,在基材层的其它面上形成的粘合剂层也可用同样方法得到。
此外,可通过将粘合剂流延在剥离性薄膜等上等的方法制作单体的薄膜,并将这些薄膜依次层叠,并且也可将上述涂布液的涂布与该单体薄膜的层叠组合在一起。在此,作为溶剂无特别限定,但从粘合剂层12的构成材料的溶解性良好这点来考虑,适合使用甲基乙基酮等酮系溶剂。此外,还可例举通过重复将所述构成材料制成水系分散液,将此涂布于基材层11上后进行加热干燥的工序,将粘合剂层12层叠,从而形成半导体装置制造用耐热性粘合片2的方法。
本发明的半导体装置制造用耐热性粘合片2为将这样制造的由厚度通常为1~50μm的粘合剂形成的层设计在基材层上的粘合片。
此外,在半导体装置制造用耐热性粘合片2上可根据需要设置防带电功能。
表示在半导体装置制造用耐热性粘合片2上赋予防静电功能的方法。
作为赋予防带电功能的方法,可例举在粘合剂层、基材层11上混合防带电剂、导电性填料的方法。此外,可例举在基材层11与粘合剂层12之间的界面、未设置粘合剂层12的基材层11的相反面上涂布防带电剂的方法。
通过该防带电功能,可抑制将半导体装置制造用耐热性粘合片2从半导体装置上分离时产生的静电。作为防带电剂,只要具有上述防带电功能即可,无特别限制。作为具体例,例如可使用丙烯酸系两性、丙烯酸系阳离子、马来酸酐—苯乙烯系阴离子等表面活性剂等。
作为带电防止层用的材料,具体可例举BONDEIP PA、BONDEIP PX、BONDEIPP(科呢西(KONISHI)株式会社制)等。此外,作为所述导电性填料,可使用常用的填料,例如可例示Ni、Fe、Cr、Co、Al、Sb、Mo、Cu、Ag、Pt、Au等金属、这些金属的合金或氧化物、炭黑等炭等。这些可单独使用或组合2种以上使用。
导电性填料可任意为粉体状、纤维状。
这样构成的本发明的半导体装置制造用耐热性粘合片2的耐热性优异,与封装的脱模性也良好,所以适合在半导体装置的制造工序中使用。
[半导体芯片的粘接工序]
将半导体装置制造用耐热性粘合片2的除去两面剥离片10后的基板固定用粘接剂层13侧粘接在基板上,使粘合剂层12侧在上面露出。
在其上面载置·粘接将用树脂密封的规定的半导体芯片1以形成目标配置,从而固定在半导体装置制造用耐热性粘合片2的粘合剂层12上。此时,半导体芯片1的结构、形状、大小等无特别限定。
[密封工序]
本发明的使用半导体装置制造用耐热性粘合片2的密封工序中所使用的密封树脂4,可以为环氧树脂等公知的密封树脂。粉末状树脂的熔融温度、固化温度、液状树脂的固化温度虽然根据半导体装置制造用耐热性粘合片2的耐热性来选择,但本发明的半导体装置制造用耐热性粘合片2在通常的密封树脂4的熔融温度、固化温度下具有耐热性。
为了保护芯片,用上述树脂在模具内进行密封工序,例如在170~180℃进行。
其后,在剥离半导体装置制造用耐热性粘合片2之前,进行模后固化。
[剥离工序]
基板上的固定于半导体装置制造用耐热性粘合片2上的芯片1被树脂密封后,在200~250℃、1~90秒钟(加热板等)或1~15分钟(热风干燥器等)的条件下进行加热,通过使半导体装置制造用耐热性粘合片2的基板固定用粘接剂层13膨胀,从而使半导体装置制造用耐热性粘合片2的基板固定用粘接剂层13与基板3的粘接力降低,使半导体装置制造用耐热性粘合片2与基板3剥离。或者使半导体装置制造用耐热性粘合片2的基材层11与基板固定用粘接剂层13的粘接力降低,从而使基材层11与基板固定用粘接剂层13剥离。
接着,从用树脂密封芯片形成的层上将半导体装置制造用耐热性粘合片2剥离。
而且还可采用以下分离方法,即:不使半导体装置制造用耐热性粘合片2与基板3分离而是形成一体,从半导体装置制造用耐热性粘合片2的粘合剂层12上将被密封树脂4密封的复数芯片1分离的方法。
[电极形成工序]
接着,在用密封树脂4密封芯片1形成的层中的芯片1的一个面露在表面的、层叠有半导体装置制造用耐热性粘合片2的一侧,通过丝网印刷等方法,在各个芯片的固定位置形成电极5。作为电极材料可使用公知的材料。
[切割工序]
将用密封树脂4密封芯片1所形成的层固定在优选设置有切割环7的切割片8上之后,使用通常切割工序中使用的切割刀6,将各封装制成单片。此时,如果各芯片1不在规定的位置,那么电极的形成将不准确,而且各封装的芯片1的位置也会不准确,进而在切割时切割刀6有可能与芯片1接触。
使用本发明的半导体装置制造用耐热性粘合片2时,在使用密封树脂4的密封工序中可防止芯片1的位置发生错位,所以无上述障碍,可顺利地实施切割工序,结果可得到密封树脂4内芯片1的位置正确的封装。
以下根据实施例进行说明,但本发明并不限于这些实施例。
实施例
[测定方法]
根据以下方法进行以下实施例及比较例的测定及评价。
对SUS初期粘合力:常温下对SUS304BA板180°剥离粘合力。
对SUS304加热后粘合力:粘贴后在150℃、60分钟加热后对SUS304BA板180°剥离粘合力
对SUS304 175℃粘合力:175度时对SUS304BA板的剥离粘合力
对封装剥离力:从封装上实际剥离粘合片时的180°剥离粘合力。
芯片错位距离:通过数字显微镜测定完成封装后芯片与初期位置的错位。
残留糊料:通过目视确认剥离粘合片后的封装表面有无残留糊料。
以下,“份”是指“重量份”。
实施例1
在丙烯酸丁酯单体100重量份中配合作为结构单元的丙烯酸单体3重量份,得到丙烯酸系共聚物。在该丙烯酸系共聚物100重量份中添加了环氧系交联剂(三菱气体化学制:Tetrad-C)3重量份、异氰酸酯系交联剂(日本聚氨酯工业株式会社制:Coronate-L)5重量份的丙烯酸系粘合剂中,添加紫外线固化性化合物(日本合成化学制:UV-1700B)50重量份和紫外线固化引发剂(长濑产业制:Irgacure 651)3重量份,制备粘合剂组合物。
接着,以25μm厚的聚酰亚胺薄膜(Du Pont-Toray公司制:Kapton100H)作为基材层,涂布所述粘合剂组合物并进行干燥,制成具有厚度约10μm的粘合剂层的半导体装置制造用耐热性粘合片。
在该半导体装置制造用耐热性粘合片上配置5mm×5mm大小的硅晶圆芯片,撒上粉末状的环氧系密封树脂(日东电工制:GE-7470LA),在温度175℃、压力3.0kg/cm2、时间2分钟进行注模。其后通过在150℃加热60分钟,促进树脂的固化(模后固化),完成封装。
〔比较例1〕
在进行模后固化之前将粘合片剥离,除此之外,采用与实施例1同样的方法完成封装。
〔比较例2〕
在丙烯酸丁酯单体100重量份中配合作为结构单元的丙烯酸单体3重量份,得到丙烯酸系共聚物。在该丙烯酸系共聚物100重量份中,添加环氧系交联剂(三菱气体化学制:Tetrad-C)0.6重量份、异氰酸酯系交联剂(日本聚氨酯工业株式会社制:Coronate-L)2重量份,制备粘合剂组合物。以后采用与实施例1同样的方法完成封装。
〔比较例3〕
在丙烯酸丁酯单体100重量份中配合作为结构单元的丙烯酸单体3重量份,得到丙烯酸系共聚物。在该丙烯酸系共聚物100重量份中,添加环氧系交联剂(三菱气体化学制:Tetrad-C)3重量份、异氰酸酯系交联剂(日本聚氨酯工业株式会社制:Coronate-L)5重量份,制备粘合剂组合物。以后采用与实施例1同样的方法完成封装。
这些实施例1及比较例1~3的结果如下表1所示。
表1
根据实施例1,由于具有充分的初期粘合力,所以可抑制芯片错位,并且粘合剂经过模后固化的加热处理而发生固化,由此使粘接力降低,可得到轻剥离且剥离后无残留糊料的良好的封装。
在比较例1中,与实施例1同样,由于具有充分的初期粘合力,所以可抑制芯片错位。但是,因为在模后固化以前的粘合剂未固化的状态下剥离粘合带,所以剥离力比实施例1高,剥离后产生残留糊料。
在比较例2中,与实施例1同样,由于初期粘合力高,所以可抑制芯片错位。但是,因为未使用紫外线固化型粘合剂,所以通过加热伴随粘合剂固化的粘合力并不降低,与初期粘合力相比加热后粘合力增高。因此,从封装上剥离时的剥离力变大,剥离后产生残留糊料。
在比较例3中,与比较例2同样,因为未使用紫外线固化型粘合剂,所以与初期粘合力相比,加热后粘合力虽然增高,但其水平低于比较例2,未发生残留糊料。但是,由于初期粘合力低,所以芯片错位距离变大。
根据以上结果,可以提供在树脂密封工序中保持芯片,通过其后的加热处理粘合剂层发生固化,从而可使剥离时的残留糊料更加减少的无基板半导体封装制造用的半导体装置制造用耐热性粘合片。
实施例2
配合丙烯腈丁二烯橡胶(日本瑞翁(Zeon)株式会社制、Nipol1072J)42份、双酚A型环氧树脂(Japan Epoxy Resins株式会社制、Ep Cord828;环氧当量190g/eq)53份、咪唑(四国化成株式会社制、C11Z)5份,溶解于MEK溶剂中使浓度为35重量%,制备粘接剂溶液。将该粘接剂溶液涂布于作为基材薄膜的厚度为35μm的铜箔上后,在150℃干燥3分钟,由此形成粘接剂厚度为10μm的粘接剂层,从而制成半导体装置制造用耐热性粘合片。
在该半导体装置制造用耐热性粘合片上配置3mm×3mm大小的硅晶圆芯片,撒上粉末状的环氧系密封树脂(日东电工制:GE-7470LA),在温度175℃、压力3.0kg/cm2、时间2分钟进行注模。其后在150℃加热60分钟,促进树脂固化(模后固化),完成封装。
实施例3
配合丙烯腈丁二烯橡胶(日本瑞翁(Zeon)株式会社制、Nipol1072J)24份、双酚A型环氧树脂(Japan Epoxy Resins株式会社制、Ep Cord1002;环氧当量650g/eq)65份、酚醛树脂(荒川化学株式会社制、P-180)10份、三苯膦(北兴化成株式会社制、TPP)1份,溶解于MEK溶剂中使浓度为35重量%,制备粘合剂溶液。将该粘合剂溶液涂布于作为基材薄膜的厚度为35μm的铜箔上后,在150℃干燥3分钟,由此形成厚度为10μm的粘合剂层,从而制成半导体装置制造用耐热性粘合片。以后采用与实施例2同样的方法完成封装。
〔比较例4〕
配合丙烯腈丁二烯橡胶(日本瑞翁(Zeon)株式会社制、Nipol1072J)70份、双酚A型环氧树脂(Japan Epoxy Resins株式会社制、Ep Cord828;环氧当量190g/eq)28份、咪唑(四国化成株式会社制、C11Z)2份,溶解于MEK溶剂中使浓度为35重量%,制备粘合剂溶液。将该粘合剂溶液涂布于作为基材薄膜的厚度为35μm的铜箔上后,在150℃干燥3分钟,由此形成粘合剂厚度为10μm的粘合剂层,从而制成半导体装置制造用耐热性粘合片。以后采用与实施例2同样的方法完成封装。
〔比较例5〕
配合丙烯腈丁二烯橡胶(日本瑞翁(Zeon)株式会社制、Nipol1072J)10份、双酚A型环氧树脂(Japan Epoxy Resins株式会社制、Ep Cord1002;环氧当量650g/eq)79份、酚醛树脂(荒川化学株式会社制、P-180)10份、三苯膦(北兴化成株式会社制、TPP)1份,溶解于MEK溶剂中使浓度为35重量%,制备粘合剂溶液。将该粘合剂溶液涂布在作为基材薄膜的厚度为35μm的铜箔上后,在150℃干燥3分钟,由此形成粘合剂厚度为10μm的粘合剂层,从而制成半导体装置制造用耐热性粘合片。以后采用与实施例2同样的方法完成封装。
这些实施例2、3、比较例4及5的结果如下表2所示。
表2
如表所示,本发明的实施例2~3对于封装的脱模性优异,未发现残留糊料。此外,由于具有充分的初期粘合力而抑制了芯片错位。相对于此,与本发明不同的比较例4所示的橡胶成分多时,虽然具有充分的初期粘合力,但因为粘合剂层柔软,在进行树脂密封时芯片发生了错位。此外,固化后弹性率也降低,因此产生了残留糊料。比较例5所示的橡胶成分少时,因初期粘合力不足,因此进行树脂密封时芯片发生了错位。
实施例4
在由丙烯酸乙酯—丙烯酸丁酯—丙烯酸(20份-80份-10份)形成的共聚物聚合物100份中,均匀地混合并溶解环氧系交联剂(三菱气体化学制:Tetrad-C)1.0份、松香苯酚类增粘剂5份、200℃发泡膨胀型的热膨胀性微球50份和甲苯,制成涂布液。
接着,将预先涂布加成反应型聚硅氧烷粘合剂(东丽·道康宁公司制SD-4587L)为5μm厚度的并进行干燥的25μm厚的聚酰亚胺薄膜(Du Pont-Toray公司制:Kapton100H)作为基材层,在未涂布聚硅氧烷粘合剂的面上涂布所述粘合剂组合物并进行干燥,得到具有厚度约40μm粘合剂层的半导体装置制造用耐热性粘合片。
将该半导体装置制造用耐热性粘合片的热膨胀粘合剂面在平滑台面上压住固定后,在聚硅氧烷粘合剂面上配置5mm×5mm大小的硅晶圆芯片,撒上粉末状的环氧系密封树脂(日东电工制:GE-7470LA),在温度175℃、压力400kpa、时间2分钟进行注模。其后通过在150℃加热60分钟,促进树脂的固化(模后固化),完成封装。
实施例5
在由丙烯酸乙酯—丙烯酸丁酯—丙烯酸(20份-80份-10份)形成的共聚物聚合物100份中,均匀地混合并溶解环氧系交联剂(三菱气体化学制:Tetrad-C)1.0份、松香苯酚系增粘剂5份和甲苯,制备涂布液,除此之外,采用与实施例4同样的方法完成封装。
〔比较例6〕
代替半导体装置制造用耐热性粘合片的聚硅氧烷粘合剂,在丙烯酸丁酯单体100重量份中添加作为结构单元的丙烯酸单体3重量份所形成的丙烯酸系共聚物100重量份中,添加环氧系交联剂(三菱气体化学制:Tetrad-C)0.6重量份、异氰酸酯类交联剂(日本聚氨酯工业株式会社制:Coronate-L)2重量份,将得到的粘合剂组合物涂布于聚酰亚胺薄膜(Du Pont-Toray公司制:Kapton100H)上,除此之外,采用与实施例4同样的方法完成封装。
这些实施例4及5、比较例6的结果如下表3所示。
表3
在实施例4中,由于具有充分的注模时的粘合力,所以抑制芯片错位,并且利用对于密封树脂的粘合力小这种聚硅氧烷粘合剂的特征,可得到封装的轻剥离而且剥离后无残留糊料的良好的封装。
在实施例5中,与实施例4同样,由于175度的粘合力高,所以可抑制芯片错位,可得到封装的轻剥离而且剥离后无残留糊料的良好的封装。
在比较例6中,由于丙烯酸粘合剂的特征是在高温区的粘合力降低,因此不能抑制芯片错位。该结果表示,仅基材层具有充分的低热膨胀率,如果不是聚硅氧烷粘合剂层,则不能解决芯片错位的问题。而且由于对多官能团的密封树脂的粘合力高,所以剥离力大于实施例,剥离后产生残留糊料。
Claims (6)
1.半导体装置制造用耐热性粘合片,其为将无基板半导体芯片进行树脂密封时通过贴合使用的半导体装置制造用耐热性粘合片,其特征在于,所述耐热性粘合片具有基材层和粘合剂层,所述粘合剂层在粘贴后对SUS304粘合力为0.5N/20mm以上,在树脂密封工序结束时之前在所受刺激的作用下发生固化,对封装剥离力为2.0N/20mm以下。
2.根据权利要求1所述的半导体装置制造用耐热性粘合片,其特征在于,所述粘合剂层由放射线固化型粘合剂形成。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置制造用耐热性粘合片,其特征在于,所述放射线固化型粘合剂为紫外线固化型粘合剂。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的半导体装置制造用耐热性粘合片,其特征在于,所述放射线固化型粘合剂通过加热处理也可固化。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的半导体装置制造用耐热性粘合片,其特征在于,该粘合剂层含有从粘贴后至树脂密封工序结束时之前发生固化的橡胶成分及环氧树脂成分,橡胶成分在粘合剂中的有机物中所占比例为20~60重量%。
6.无基板半导体封装的制造方法,其特征在于,使用权利要求1~5中任一项所述的半导体装置制造用耐热性粘合片。
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