JP2005503468A - 半導体デバイス用ダイ取付接着剤、このようなデバイスを製造する効率的な方法、およびこの方法で製造されるデバイス - Google Patents

半導体デバイス用ダイ取付接着剤、このようなデバイスを製造する効率的な方法、およびこの方法で製造されるデバイス Download PDF

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Abstract

ダイ取付接着剤とそれらの使用方法並びにその使用方法を用いて得られるデバイスに関する。一例として半導体チップを用いる場合、これらの接着剤およびその使用方法は、チップ（ダイ）とチップ支持体の間の界面を提供する。この方法はチップとチップ支持体の間に所定の大きさの間隔をもつ空間を創り出すことを伴う。

Description

【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する本発明は、ダイ取付接着剤とそれらの使用方法、ならびにその方法の使用により得られるデバイスに関する。
【０００２】
一例として半導体チップを用いる場合、本発明の接着剤とそれらの使用方法は、チップ（ダイ）とチップ支持体の間の界面を提供する。この方法は、チップとチップ支持体の間に所定の大きさの間隔をもつ空間を創り出すことを伴う。
【０００３】
半導体アッセンブリの構造中に硬化性エラストマー材料を用いて半導体とその支持体の間に空間を創り出せることが分かっており、このような構造は下記で考察する従来技術の米国特許中に開示されている。最も一般的なものは、回路パネルまたはチップハウジングを含むチップキャリアパッケージの一部を形成するポリイミドフィルムなどの基板上の１個またはそれよりも多くの半導体チップのアッセンブリである。
【０００４】
チップキャリアは、一連の端子を有する誘電体層を含み、またリードも含む場合がある。このチップキャリアは、リードまたはワイヤボンドを介して半導体チップに固定される。エラストマー材料は、チップとチップキャリアの可撓性の誘電体層の間に配置される。このチップキャリアおよびエラストマー材料は、当業者によって「インターポーザ（interposer）」または「インターポーザ層」とも呼ばれている。チップキャリアのリードまたはワイヤボンドは、そのキャリアの端子がチップの接点に電気的に接続されるようにチップに結合される。次に、この構造物全体を、回路パネルすなわちチップハウジングなどの基板に装着することができる。チップキャリアの端子は基板の接点に電気的に接続される。エラストマー層が個々の端子に弾力を与えることによって、各端子は試験の間および最終的なアッセンブリ自体においてトレランスに適応するように必要に応じて動くことができる。
【背景技術】
【０００５】
今述べた情報の詳細は、チップデバイスの製造について記載した、Sweis他に対して１９９５年１２月２６日に発行された米国特許第５，４７７，６１１号の中に見られる。
【０００６】
Khandros他に対して１９９２年９月１５日に発行された米国特許第５，１４８，２６６号、Khandros他に対して１９９４年９月１３日に発行された米国特許第５，３４６，８６１号、およびKhandros他に対して１９９４年９月１３日に発行された米国特許第５，３４７，１５９号は、同じ基本的な開示に基づいており、それらはまたチップアッセンブリの構成部品およびそれらの現在の製造方法を示すのに適切である。米国特許第５，４７７，６１１号には、チップと基板の間にギャップを創り出すための液状樹脂の使用が示されている。この材料は液体として注入され、次いで硬化（キュア）される。この開示は、材料がチップの形状の縁部に到達して全ての外縁部に沿ってメニスカスを生じ、それが大気にさらされ、インターポーズ層の最終硬化に先立って硬化することを示す。メニスカスを介する縁部のこの「Ｂ段階」が、最終硬化が行われるまでチップと基板の間に液体を閉じ込めるin-situ金型を創り出す。
【０００７】
本発明により提供されるようなチップと基板の間にギャップを創り出すことについては、インターポーザ材料として硬化性液体を使用するこの開示を除いて前述の特許の中には何もない。
【０００８】
チップと基板の間にギャップを創り出すスペーサとして粒状材料を使用することについて論じた従来技術に関しては、平均粒径が１００〜１，０００μｍであり、短軸に対する長軸の比が１．０〜１．５である球状充填剤を含有する硬化性ポリマー組成物を基材とするダイ取付接着剤の使用について開示するIsshiki他の名で１９９９年７月８日に出願された特願平１１−１９３８２８号を知っておかなければならない。そこで開示され強調されていることは、無機の球状充填剤の使用である。しかしながら、炭素、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、またはポリエーテルエーテルケトン樹脂からなる群から選択される球状の有機充填剤も使用できることがその中で推測されているが、このような球状の有機充填剤をそのダイ取付接着剤中で使用することについてはその出願明細書の中に何の実施例もない。
【０００９】
同様に、Yamaka他の名で１９９９年７月８日に出願された特願平１１−１９３８２９号には、半導体チップをチップマウント部品に結合するためのダイ取付接着剤であって、平均粒径が１０〜１００μｍであり、短軸に対する長軸の比が１．０〜１．５である球状充填剤を含有する硬化性ポリマー組成物を含み、これら充填剤が約１〜９００ｐｐｍの範囲の量で用いられるダイ取付接着剤について論じられている。この開示も、これら配合物中に球状の有機粒子を使用することを示唆しているが、そのような使用の実施例はない。その示唆されている有機粒子は、前述の日本出願のものと同じ一覧表として開示されている。
【００１０】
最後に特開平７−２９２３４３号には、半導体デバイス用の接着剤であって、（Ａ）１分子当たりケイ素原子と結合したアルケニル基を少なくとも２個有するオルガノポリシロキサン、（Ｂ）１分子当たりケイ素原子と結合した水素原子を少なくとも２個有するオルガノポリシロキサン、（Ｃ）ケイ素原子と結合したアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物、（Ｄ）平均粒径が１０〜１００μｍであり、短径に対する長径の比が１．０〜１．５である有機または無機の球状充填剤、および（Ｅ）触媒量の白金または白金化合物から構成される。球状充填剤以外のどのような他の充填剤についても述べられていない。多数の有機充填剤が列挙されているとしても、このような充填剤をその配合中に使用した実施例はない。
【００１１】
上記で確認した参考文献のどれも本発明の組成物における球状有機充填剤の使用については開示していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本明細書で本発明として開示するのは、硬化性ポリマーおよび／または樹脂と、半導体ダイと取付基板の間のすぐれた平坦性を可能にするのに十分な量の有機スペーサ充填剤とを含む接着剤組成物である。また、このような接着剤を用いてチップデバイスを製造する方法と、このチップデバイスそれ自体についても開示する。本明細書中で開示する方法の利点は、本発明のダイ取付接着剤の性質ゆえに従来技術の製造法を用いる場合の５ステップ以上の工程段階とは対照的に２〜３ステップの工程段階を必要とするに過ぎないということである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本明細書中で開示され、また特許請求されるのは、硬化性高分子基材と共に、この高分子基材中に含められた絶縁性粒子を含む硬化性接着剤組成物である。この絶縁性粒子は、平均粒度が１μｍ〜１０００μｍであり、短軸に対する長軸のアスペクト比が約１．０〜１．５である有機絶縁体粒子である。この有機絶縁体粒子は、上記接着剤組成物によって接合される基板間に平坦な接着剤層厚さを与えるのに十分な量でその組成物中に存在する。
【００１４】
さらに半導体デバイスである本発明の別の実施態様があり、これは上記接着剤組成物によって少なくとも２個の個別の基板を接合し結合するものである。
【００１５】
本発明のさらに別の実施態様は、少なくとも２個の個別の基板を接合する方法であり、この方法は少なくとも１個の個別の基板の少なくとも１つの表面に上記接着剤組成物を適用し、次に、別の個別の基板を上記基板の接着剤処理された側に取り付けて積層体を形成することを含む。次に、その積層体に圧力および／または温度を加えて各基板が接着剤組成物の最も大きい有機絶縁体粒子と接触するまで層間に接着剤を分散させた後、接着剤組成物を硬化させる。圧力と熱を同時に加えることも本発明の範囲内と考えており、圧力を加えること及び熱を加えることはこの方法で２ステップ以上の形態をとることもできるが好ましい方式は圧力と熱を同時に加えることである。
【００１６】
本発明のさらに別の態様は、硬化性高分子基材と、この高分子基材中に含まれた平均粒度が１μｍ〜１０００μｍであり、短軸に対する長軸のアスペクト比が約１．０〜１．５である有機絶縁体粒子である絶縁性粒子とを含む硬化性接着剤組成物である。この有機絶縁体粒子は、上記接着剤組成物によって接合される基板間に平坦な接着剤層厚さを与えるのに十分な量でその組成物中に存在する。さらに、１０μｍ未満の粒度を有する無機絶縁体粒子が、−５５℃から＋２００℃の間でガラス転移温度前後で２４０μｍ／ｍ／℃未満の線熱膨張係数を有する接着剤を得るのに十分な量で存在する。
【００１７】
次に硬化性のベースの接着剤組成物を説明するが、その接着剤がチップを任意の所望の基板に結合できる限り、任意の硬化性高分子接着剤組成物を基材として提供することは本発明の範囲内と考えている。そのような硬化性高分子組成物は当業界で周知であり、硬化性シリコーン組成物、硬化性エポキシ組成物、硬化性ポリイミド組成物、または硬化性アクリル組成物のいずれでであってもよい。硬化性エポキシおよびシリコーン組成物が本発明には好ましく、硬化性シリコーン組成物が非常に好ましい。
【００１８】
Dent他に対して１９９９年１１月２日に発行された米国特許第５，９７７，２２６号、Lee他に対して１９８８年８月２３日に発行された米国特許第４，７６６，１７６号、およびAtsusi他に対して１９９１年５月２１日に発行された米国特許第５，０１７，６５４号に開示され、記述されている組成物が特に好ましく、その組成物およびそのような組成物の調製に関する教示は本明細書で援用する。
【００１９】
また、本質的にはDent他の特許に開示されているものだが、接着剤層の厚さを制御するための有機スペーサ粒子のほかに、配合物により低い熱膨張係数を与える充填剤である付加的な充填剤を含有する組成物が、本発明の特に好ましい実施形態として含まれる。本発明の目的上、このような低い熱膨張係数（ＣＴＥ）の充填剤は、その配合されるものとの適合性があり、それに加えて低い熱膨張係数をもたらす任意の充填剤であることができる。そのようなＣＴＥ充填剤は、金属酸化物、例えば窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなど、高分子材料またはカップリング剤でコートされたそれらの材料、金属窒化物、ガラス、および他のそのような無機の電気的絶縁体粒子から選択される。粒子は、１０μｍ未満の粒度を有し、また−５５℃から＋２００℃の間でガラス転移温度前後で２４０μｍ／ｍ／℃未満の線熱膨張係数を有する接着剤を得るのに十分な量で存在することが好ましい。
【００２０】
このような付加的な充填剤の利点は、この開示において下記に示す実施例中で提供される情報とあいまって当業者に明らかになるであろう。
【００２１】
当業者は、本発明の接着剤組成物の硬化の方式が重要ではなく、縮合反応、付加反応、紫外線開始反応、および遊離基開始反応などの硬化機構を含むことができることに注目すべきである。
【００２２】
付加反応および紫外線開始反応によって硬化されるものが本発明の接着剤組成物には好ましく、付加反応に基づくものが特に好ましく、また、ある分子のケイ素原子に結合している水素が別の分子のケイ素原子上に結合している不飽和基に付加され、その反応が白金触媒により触媒されるシリコーン組成物の付加反応に基づくものが非常に好ましい。この白金触媒は、好ましくは上記の米国特許第４，７６６，１７６号中に記載され、開示されているものである。
【００２３】
次に本発明のデバイスの説明に移るので、本発明の方法により製造することができるデバイスの一つを示す図１を参照されたい。
【００２４】
半導体ダイ２がポリイミドＴＡＢテープフレキシブル回路４に結合されているパッケージ１が示されており、また、ダイの配置の間、ダイ２とＴＡＢテープ４の間の所定の距離を維持するためにスペーサビーズ６を含有するダイ取付接着剤５も示されている。電気的接点３も示されている。ＴＡＢテープ４からのダイ２の高さによって決まるリードボンド７も示されている。またこの図には、リードボンド７を保護するために用いられる封止材９も示されており、またポリイミドフィルム４の下に配置されるはんだボール８も示されている。はんだボール８は、使用するためにその上にパッケージ１を装着することになるボード（図示せず）との接続機構を提供する。
【００２５】
図２には、本発明の接着剤を用いて製造することができる本発明に係るさらに別のデバイスが示されている。この図では、別のデバイスパッケージ１０の全体側面図が示されており、１つの半導体ダイ１１が半導体ダイ２の上に重ねられてデバイスパッケージ１０を形成している。
【００２６】
すなわち、可撓性でも剛性でもよい回路基板４（ポリイミド、エポキシ−ガラス繊維、または他の基板材料）、ダイ２と基板４の間のスペーサビーズ６を含有するダイ取付接着剤５に加えて、リードボンド７、はんだボール８、ならびにダイ取付接着剤の別の層１２が示されている。ダイ取付接着剤１２はスペーサビーズ１３を含有し、このスペーサビーズ１３はダイ取付接着剤５のスペーサビーズ６よりも粒度が小さい。このスペーサ粒子の粒度は、製造業者の必要性に応じて様々なレベル間で異なっていてもよく、また実質的に同じであってもよいことに当業者は注目されたい。
【００２７】
そのようなデバイス１０の組立ては、予め基板回路４を搭載した回路板１４に、スペーサビーズ６を含有する接着剤５を適用することによって行われる。次に、熱したダイ２をこの接着剤上に置き、ダイ２の下方に接着剤を均一に広げるのに十分な力を加える。この必要な力は、実際には手の圧力であってもよい。実施例のダイ取付接着剤の粘度を検討すれば分かるように高い圧力は必要ではない。
【００２８】
熱がダイ取付接着剤５を部分的に硬化し、スペーサビーズ６が基板４の表面からのダイ２の高さを制御するための機構を提供する。次に、第１のダイ２の上に接着剤１２を適用することによって、予め装着されたダイ２の上に別のダイ１１を加えることができる。説明のために、図２において、接着剤１２は、その中に別の大きさのスペーサビーズ１３を有する。上部のダイ１１が接着剤１２上に熱した状態で置かれ、ダイ２から基板４に導くボンディング操作において後続のワイヤ７が備え付けられる所定の位置に部品を保持することを可能にするように接着剤を部分的に硬化する。ダイ取付接着剤５および１２の完全な硬化は、パッケージ１０の上でオーバーモールディングを行ったときに完了する。オーバーモールディングを適用し硬化させたら、はんだボール８を加えてパッケージ１０のパッケージングが完了する。
【００２９】
下記の実施例において本発明のダイ取付接着剤組成物をより詳しく例示する。特に断らない限り、全ての部数および百分率は質量に基づくものである。これらの実施例は本発明をさらに例示するためのもので、決して本発明を限定するものと見なされるべきではない。
【００３０】
粘度の測定は、デラウェア州ニューカッスル（Newcastle）所在のTA Instruments, Inc.製のＣＰ−２０圧縮レオメーターにより、２５℃、１５００ダイン定荷重で、２ｃｍのプレートを用いて行った。
【００３１】
硬化発熱ピーク温度は、Seiko示差走査熱量計モデル２２０Ｃ（カリフォルニア州トレンス（Torrance）所在のSeiko Instruments）を用いて、アルミニウム製試料皿中で材料２０〜２５ｍｇを２５〜３０ｃｃ／分ヘリウムガス（高純度圧縮ヘリウムＵＮ１０４６、ペンシルベニア州ラドナー（Radnor）所在のAirgas, Inc.製）でパージしながら２５℃から２００℃まで１０℃／分で加熱することによって測定した。基準として空のアルミニウム製試料皿について測定した。
【００３２】
本明細書中で用いた充填剤の全ての粒度および表面積は、その供給業者から得た。
【００３３】
本明細書中で用いた有機スペーサ粒子は、所定の目開きを有するTyler Goldシリーズのフルハイト（full height）８インチ径のワイヤメッシュふるいを用いて分離した。
【００３４】
破断点モジュラス、破断点伸びおよび破断点引張強さは、次のようにして求めた。すなわち、成形したスラブから引張試験片を切り出し、１ｋＮロードセルを備えたMonsanto Tensometer 2000を用いて引張速度２０インチ／分で試験した。この手順はASTM D412に詳細に記載されており、引張試験片を切り出すのに０．２５インチ幅のダイを使用する。
【００３５】
体積抵抗率は、ASTM D257-99に記載の保護電極法を用いて室温で測定した。
【００３６】
比重測定は、ASTM D792に従って湿潤／乾燥天秤法の大筋を用いて行った。試験試料を、成形し、硬化させ、約１インチ×１インチのスラブに切り分けた。
【００３７】
ジュロメーター試験は、ショアーＡジュロメーターおよび71200 Conveloader（両方ともShore Instrument Manufacturing Companyから入手）を用いてASTM D2240に従って行った。試験試料を、成形し、硬化させ、約１インチ×１インチのスラブに切り分け、次いで０．２５インチを超える厚さまで重ねてからジュロメーター測定を行なった。誘電率および誘電正接は、1615-A型（Scheringタイプ）キャパシタンスブリッジ、722D型コンデンサ、1316型発振器、１６９０型固体試料ホルダ、ならびに1401型NISTエアキャパシタンス標準（これらは全てカリフォルニア州ポーウェイ（Poway）所在のGeneral Radio Co.から購入した）を用いて所定の周波数で測定した。これらの測定は、硬化した成形スラブを用いてASTM D150に従って行った。
【００３８】
試料の絶縁耐力は、110kV Hypot機型番4862M2（イリノイ州レーク・フォレスト（Lake Forest）所在のAssociated Research, Inc.から購入した）を用いてASTM D149に従って測定した。硬化した成形スラブをこの試験に用いた。
【００３９】
線熱膨張係数（ＣＴＥ）の結果は、２５℃から２００℃まで５℃／分の加熱速度で、１００ｃｃ／分の窒素パージを用いて、TA Instrumentsモデル2940 TMA（熱機械分析計）により集めた。この試験試料は、成形、硬化し、次いで０．２５インチ（約０．６４ｃｍ）径のダイを用いて切り出した。
【００４０】
モジュラス、伸び、引張強さ、体積抵抗率、比重、ジュロメーター、誘電率、誘電正接、絶縁耐力、およびＣＴＥの試験試料は全て、アルミニウム製チェースモールドを用いてDake Press中で圧力１０トンで１５０℃で１時間硬化させた幅１０インチ×長さ１０インチ×厚さ０．０９０インチの成形スラブから取った。試料は、必要に応じてまたは各試験に関するＡＳＴＭ標準に従ってこれらの成形スラブから切り出した。
【００４１】
ダイ実装性能試験用の接着剤の配置は、０．２５インチ幅のステンレス鋼製スパチュラを用いて少量を基板上に分配、印刷または配置することによって行った。未硬化接着剤の分配を行う場合は、CAM/ALOT 1818ディスペンサ（マサチューセッツ州ヘイバリル（Haverhill）所在のCamalot Systems, Inc.製）を用いた。未硬化接着剤の印刷を行う場合は、Speedline MPMモデルＳＰＭプリンタ（マサチューセッツ州フランクリン（Franklin）所在のSpeedline Technologies, Inc.製）を用いた。
【実施例】
【００４２】
実施例１
この実施例は、本発明に係る組成物のうちの一つの調製を示すものである。
【００４３】
次の成分（ａ）および（ｂ）を所定の温度まで加熱し、次に、ゆっくりと冷却しながら２５℃で均一になるまで１時間混合して得たブレンドＡを６０℃とした。
（ａ）１４９．１６部の粘度４．８×１０-3Ｐａ・ｓを有する≡ＳｉＨ含有ポリシロキサンポリマー、および
（ｂ）３．３０部の２−フェニル−３−ブチン−２−オール
この実施例の接着剤組成物は、次の成分からなる。
（ｃ）５９２．５４部の、｛（ＣＨ3）2ＣＨ2＝ＣＨＳｉＯ｝1/2単位、｛（ＣＨ3）3ＳｉＯ｝1/2単位およびＳｉＯ4/2単位から本質的になり、ＳｉＯ4/2に対する全トリオルガノシロキサン単位のモル比が約０．７：１である樹脂、
（ｄ）１１３．１４部の、粘度５５Ｐａ・ｓを有するジメチルビニルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン、
（ｅ）１２８６．３２部の粘度２Ｐａ・ｓを有するジメチルビニルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン、
（ｆ）１８．６部の平均粒度４５ｎｍを有するカーボンブラック粉末、
（ｇ）９０部の、エポキシ官能基を有する、有機ケイ素をベースとする接着促進剤、
（ｈ）１３８．６部の上記ブレンドＡ、
（ｉ）７５部の、ポリジメチルシロキサン流体で処理されたヒュームドシリカ、
（ｊ）３６００部の、アスペクト比１．０〜１．５および平均粒度５μｍを有する球状溶融シリカ、
（ｋ）９．６０部の、分級段３８〜４５ミクロンの球状ジビニルベンゼン架橋スチレンプラスチックビーズ、および
（ｌ）７６．２部の、１，３−ジエテニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンの白金錯体。
【００４４】
成分（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｉ）および（ｊ）をせん断ミキサーに入れ、均一にブレンドした。次に、攪拌を続けながらこの混合物を１５０℃に加熱した。混合物をこの温度に１時間保ち、次いで混合を続けながらこの混合物を５０℃未満に冷却した。次に、全成分の均質ブレンドが得られるように適切な混合を用いて２５℃〜５０℃で成分（ｈ）、（ｋ）および（ｌ）を先の成分に加え、最終的な接着剤を得た。
【００４５】
他のパッケージング基板では、シリコンダイ（Tessera TV-46試験ダイ、カリフォルニア州サンジョゼ（San Jose）所在のTessera Inc.製）をポリイミドＴＡＢテープ基板と集成するのに上記接着剤を用いることができる。その後、この積層体を１５０℃で１時間硬化してからダイを引き剥がしたとき、試験中にダイから基板までの凝集破壊が観察された。十分な材料を配置し、７５０ｇの力で３秒間保った。接着剤が硬化すると、ダイはステンレス鋼製スパチュラにより手で基板から剥がれた。破壊モードを観察した。
【００４６】
上記組成物は、下記表Ｉに示す特性と硬化型接着剤としてチップパッケージにおいて用いた場合の試験結果を示した。
【００４７】
実施例２
この実施例は、本発明に係る組成物の調製を示すものである。
（ｍ）と（ｎ）を用いた場合の６０℃のブレンドＡ。
（ｍ）１４９．１６部の、１分子当たり平均５個のＨＭｅＳｉＯ2/2単位と３個のＭｅ2ＳｉＯ2/2単位を含有し、粘度４．８×１０-3Ｐａ・ｓを有するトリメチルシロキシ末端ジメチルメチル水素シロキサン、および
（ｎ）３．３０部の２−フェニル−３−ブチン−２−オール、
【００４８】
この実施例の接着剤は次の成分からなる。
（ｏ）５８９．４１部の、｛（ＣＨ3）2ＣＨ2＝ＣＨＳｉＯ｝1/2単位、｛（ＣＨ3）3ＳｉＯ｝1/2単位およびＳｉＯ4/2単位から本質的になり、ＳｉＯ4/2に対する全トリオルガノシロキサン単位のモル比が約０．７：１である樹脂、
（ｐ）１１２．５４部の、平均重合度８３０および粘度５５Ｐａ・ｓを有するジメチルビニルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン、
（ｑ）１２７９．５４部の、平均重合度４３４および粘度２Ｐａ・ｓを有するジメチルビニルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン、
（ｒ）１８．５０部の、平均粒度４５ｎｍを有するカーボンブラック粉末、
（ｓ）８９．５３部の、エポキシ官能基を有する、有機ケイ素をベースとする接着促進剤、
（ｔ）１３７．８７部の上記ブレンドＡ、
（ｕ）７４．６０部の、ポリジメチルシロキサン流体で処理された平均粒度０．２〜０．３ミクロンのヒュームドシリカ、
（ｖ）３５８１．０２部の、アスペクト比１．０〜１．５並びに平均粒度５μｍ、最大粒度１３μｍおよび最小粒度０．５μｍを有する球状溶融シリカ、
（ｗ）４１．１８部の、アスペクト比１．０〜１．５およびふるいサイズ６３〜７５ミクロンを有する球状ジビニルベンゼン架橋スチレンプラスチックビーズ、および
（ｘ）７５．８０部の、１，３−ジエテニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンの白金錯体。
【００４９】
成分（ｏ）、（ｐ）、（ｑ）、（ｒ）、（ｓ）、（ｕ）および（ｖ）をせん断ミキサーに入れ、均一にブレンドした。次に、この混合物を攪拌を続けながら１５０℃に加熱した。混合物をこの温度に１時間保ち、次に、混合を続けながらこの混合物を５０℃未満に冷却した。次に、全成分の均質ブレンドが得られるように適切な混合を用いて２５℃〜５０℃で成分（ｔ）、（ｗ）および（ｘ）を先の成分に加え、最終的な接着剤を得た。
【００５０】
図３は、この実施例の材料を試験するために印刷による「Ｘ」パターンを用いて、Tessera TV-46シリコン試験ダイの下方にありDuPont HNポリイミドフィルムの０．００２インチ厚シート（デラウェア州ウィルミントン（Wilmington）所在のDuPont製）の上方にあるの大部分の領域をどのように埋めるかを示すものである。圧力を加えたときの接着剤の主な流れの方向は、記号「ＡＦ」によって示す。さらにダイ取付接着剤５の分配の第１分配方向１５および第２分配方向１６を示す。１５０℃で約１時間硬化を行なうのに先立って、０．２１７５インチ×０．３０３０インチの寸法を有するこのダイに約７５０ｇの力を加えた。このダイとポリイミドフィルムを引き剥がしたとき、接着剤の凝集破壊が５個の試験試料のそれぞれに見られた。
【００５１】
表IIは、ダイ取付接着剤として使用した場合の未硬化状態および硬化状態の接着剤の求められた特性を示す。
【００５２】
この接着剤は、実施例Ｉとスペーサの数は似ているが、より大きいサイズのスペーサを用いて設計した。
【００５３】
実施例３
次の実施例は、本発明の方法を用いて従来技術のデバイスパッケージング法から除去することができるけれども、パッケージされた部品に優れた信頼性を与える重要な加工ステップを示すものである。
【００５４】
デバイスパッケージは、印刷されたシリコーンスペーサを用いて作られてきた。しかしながらダイ取付接着剤は、ダイを取り付けるためにスペーサ上に印刷するか、またはスペーサ間に分配しなければならない。パッド接着剤は、それに用いられるライナーを取り除くために余分のステップを必要とする。下記の「工程段階表」は、従来技術による標準デバイスパッケージング用製品の代わりに本発明の組成物を用いた場合に除去できる工程段階を示す。
【００５５】
ダイ取付を行うには基本的に５つの方法がある。そのような方法を用いる従来法はすべて、リードボンドの信頼性が高いままであるように回路基板からのダイの高さを調節しなければならない。リードの形状はその信頼性と直接関係があり、基板からの高さがリードの形状を支配する。第５の方法を除いて、本発明のダイ取付接着剤を例示する方法を下記に示す。
【００５６】
第１の方法、すなわち予備硬化高分子スペーサ印刷ダイ取付法では、図４を参照すると、スペーサ１７を印刷し、次に硬化させ、次いでその硬化したスペーサ１７の上にダイ取付接着剤５を印刷する。ダイ２がダイ取付接着剤５上に装着されるようにダイ２に圧力Ｐを加える。また説明のための図４にはポリイミド基板４、ダイ２を示し、また最終製品１８を与える組立ラインの移動方向を示すために図の右側に移動する横向きの移動を表す矢印Ｌも示す。
【００５７】
第２の方法、すなわち予備硬化高分子スペーサ分配ダイ取付法は、印刷されたスペーサ１７を用いるものであり、次いでダイ取付接着剤５がその上に分配され、硬化したスペーサを取り囲む。ダイ２、印刷されたスペーサ１７、およびその印刷されたスペーサ１７を取り囲む未硬化の分配されたダイ取付接着剤５を示す図５を参照されたい。
【００５８】
第３の方法、すなわち印刷または分配ダイ取付パッド法で、きわめて一般的な方法は、パッド接着剤を用いるものである。図６を参照するとスペーサビーズ１７、接着剤のパッド５、スペーサ１７と整列していないスペーサ２０、ポリイミドフィルム４、および完成した製品２１が示される。
【００５９】
図７に図示されている第４の方法、すなわち印刷または分配セグメントパッド法を見ることができ、未硬化のステンシル印刷されたダイ取付点２２がポリアミドフィルム４上に配置される。その後、ダイ２を接着剤に押し当て、スペーサ１７によりポリイミドフィルムから所定の距離で停止させる。次に、この複合体を硬化させて製品２３を得る。
【００６０】
第５の方法、すなわち温度、圧力および時間を調節する方法を図８に示す。この方法はいかなるスペーサ材料の使用も必要とせず、基になる接着剤のレオロジー、ならびにチップと基板の間に間隔を設けるために用いる時間、温度および圧力の大きさおよび／または組合せによって決まる。図８にはダイ２、基板４および従来技術の接着剤２５が示されている。
【００６１】
これらの方法を従来のプロセスで用いる場合、より多くの工程段階が存在するか、またはその方法の重大な欠点が存在することが下記の工程段階表から認められ、これらの方法は実行するのにより多くの時間を費やす傾向がある。本発明の組成物は特別なステップも、ダイ取付物を得るのに必要なステップを実行するための長い時間も必要とせず、また、時間、温度、圧力および基材のレオロジーの調節を同時に行うことに伴う複雑さがない。本発明の組成物は、ドットを分配または印刷することによってドットとして与えられるか、あるいは分配されてパッドを形成することができ、熱と圧力をできる。
【００６２】
【表１】
Figure 2005503468
【００６３】
【表２】
Figure 2005503468

【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、本発明の接着剤を使用して製造することができるデバイスの図であって、その全体側面図である。
【図２】図２は、本発明の接着剤を使用して製造することができるさらに別のデバイスであり、パッケージ中の別の半導体ダイの上に重ねられた半導体ダイの全体側面図を示す図である。
【図３】図３は、本発明の方法において述べたようにダイに圧力を加えた際のダイ取付接着剤の起こり得る分散を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の方法の一つである予備硬化高分子スペーサ印刷ダイ法の概略図である。
【図５】図５は、本発明の別の方法である予備硬化高分子スペーサ分散ダイ法の概略図である。
【図６】図６は、本発明の別の方法である印刷または分配ダイ取付パッド法の概略図である。
【図７】図７は、本発明の別の方法である印刷または分配セグメントパッド法の概略図である。
【図８】図８は、スペーサビーズを必要としない、また本発明の一部とは考えない圧力、温度および時間が関係する従来技術の方法の概略図である。

Claims (14)

  1. 硬化性高分子基材と共に、前記高分子基材中に含まれる平均粒度が１μｍ〜１０００μｍであり、短軸に対する長軸の比が約１．０〜１．５である有機絶縁体粒子を含み、前記有機絶縁体粒子が、接着剤によって接合される基板間に平坦な接着剤層厚さを与えるのに十分な量で組成物中に存在する硬化性接着剤組成物。
  2. 前記有機絶縁体粒子がジビニルベンゼンで架橋されたポリスチレンである請求項１に記載の硬化性接着剤組成物。
  3. 少なくとも２個の個別の基板が請求項１に記載の接着剤組成物により接合されて結合されている半導体デバイス。
  4. 少なくとも２個の個別の基板を接合する方法であって、
    （Ｉ）請求項１に記載の接着剤組成物を前記個別の基板のうちの少なくとも１個の少なくとも１つの表面に適用し、
    （II）（Ｉ）の基板の接着剤処理された側に別の個別の基板を取り付けてそれらの積層体を形成し、
    （III）前記基板のそれぞれが前記接着剤組成物の最も大きい有機絶縁体粒子と接触するまで前記積層体に圧力を加えてそれらの間に接着剤を分散させ、その後、
    （IV）前記接着剤組成物を硬化させること、
    を含む方法。
  5. さらにステップ（III）において熱を加える請求項４に記載の方法。
  6. 前記２個の個別の基板が半導体ダイとその半導体ダイ用の取付基板である請求項３に記載の半導体デバイス。
  7. 前記２個の個別の基板が半導体ダイとその半導体ダイ用の取付基板である請求項４に記載の方法。
  8. 前記接着剤の基材が、
    （ａ）硬化性シリコーン組成物、
    （ｂ）硬化性エポキシ組成物、
    （ｃ）硬化性ポリイミド組成物、および
    （ｄ）硬化性アクリル組成物、
    から本質的になる群から選択される請求項１に記載の接着剤組成物。
  9. （ii）縮合反応、
    （iii）付加反応、
    （iv）紫外線開始輻射線反応、および
    （ｖ）遊離基開始反応、
    から本質的になる群から選択される硬化機構を有する請求項８に記載の接着剤組成物。
  10. 前記接着剤の基材がシリコーン組成物である請求項８に記載の接着剤組成物。
  11. 前記シリコーン組成物が付加反応により硬化可能なシリコーン組成物である請求項１０に記載の接着剤組成物。
  12. 前記接着剤の基材がエポキシ組成物である請求項８に記載の接着剤組成物。
  13. Ａ、硬化性高分子基材と共に、
    Ｂ、前記高分子基材中に含まれる、
    （ｉ）様々な粒度の粒子を含み、平均粒径が１０μｍ未満である無機絶縁性粒子、および
    （ii）前記接着剤組成物によって接合される基板間に平坦な接着剤層厚さを与えるのに十分な量で組成物中に存在する平均粒径が１μｍ〜１０００μｍであり、短軸に対する長軸の比が約１．０〜１．５である有機絶縁体粒子、
    を含む硬化性接着剤組成物。
  14. 前記無機絶縁性粒子が、−５５℃から＋２００℃の間でガラス転移温度前後で２４０μｍ／ｍ／℃未満の線熱膨張係数を有する接着剤を得るのに十分な量で存在する請求項１３に記載の硬化性接着剤組成物。
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