JP2007246633A - 多層粘着シート、多層粘着シート用の粘着シート、及び多層粘着シートを用いた電子部品の製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】
粘着剤、粘着剤を用いた粘着シート、粘着シートを用いた多層粘着シート、及び多層粘着シートを用いた電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】
ポリオール単位及びポリイソシアネート単位を有するウレタン系重合体と、多官能イソシアネート硬化剤を含有する粘着剤、粘着剤を用いた粘着シート、粘着シートを用いた多層粘着シート、及び多層粘着シートを用いた電子部品の製造方法。本発明の多層粘着シートは、ダイシング時にチップ保持性に優れ、ダイシング時にリングフレームから外れにくく、ピックアップ作業時にチップの剥離が容易であるという特徴を有する。多層粘着シートは、ダイシング後に、チップ裏面にダイアタッチフィルム層を付けた状態でピックアップし、リードフレーム等にマウントし、加熱等により硬化接着させる電子部品の製造方法に適する。
【選択図】なし

Description

本発明は、粘着剤、粘着剤を用いた粘着シート、粘着シートを用いた多層粘着シート、及び多層粘着シートを用いた電子部品の製造方法に関する。

ＩＣ等の電子部品の製造方法として、ウエハや絶縁物基板を母材としてチップを製造し、チップをピックアップし、リードフレーム等に接着剤等で固定し、樹脂等で封止して電子部品とする方法が知られている。チップの製造は、シリコン、ガリウム、ヒ素等の半導体ウエハや絶縁物基板上に回路パターンを形成して電子部品集合体（ワーク）とし、電子部品集合体を粘着シートに貼付け、更にリングフレームに固定してから個々のチップに切断分離（ダイシング）する方法が広く行われている（例えば非特許文献１等参照）。

ダイシング用の粘着シートと、チップをリードフレーム等に固定する接着剤の機能を兼ね備えた多層粘着シート（ダイアタッチフィルム一体型シート）を用いる方法が提案されている。ダイアタッチフィルム一体型シートは、粘着シートとダイアタッチフィルムを一体化した多層粘着シートである。ダイアタッチフィルム一体型シートを電子部品の製造に採用することにより、接着剤の塗布工程を省略できる。

ダイアタッチフィルム一体型シートは、接着剤を用いる方法に比べ、接着剤部分の厚みやはみ出しの制御に優れている。ダイアタッチフィルム一体型シートは、チップサイズパッケージ、スタックパッケージ、及びシステムインパッケージ等の半導体パッケージの製造に多く利用されている（特許文献１〜３及び非特許文献２等参照）。

ダイアタッチフィルム一体型シートのうち、一般感圧タイプにはアクリル系粘着剤が使用されていた。アクリル系粘着剤を使用した場合、ダイアタッチフィルムと粘着シートの粘着性が高すぎるため、粘着シートとダイアタッチフィルムを機械的に剥離できず、ピックアップ不良の原因となる場合があった。

半導体部品の高集積化に伴い、チップサイズは大きく薄くなっており、ダイシング後のチップのピックアップ作業が困難となるケースが増加していた。粘着シートとダイアタッチフィルムの間の粘着強度は、ダイシング時のチップ保持性と、ピックアップ時の剥離容易性のバランスが良いものが必要とされていた。

特開平０２−２４８０６４号公報 特開平０８−０５３６５５号公報 特開２００４−１８６４２９号公報 小澤他、"古河電工時報"、第１０６号、Ｐ３１、古河電工株式会社、（２０００年７月） リンテック株式会社、"粘着捜査線 １０"、［平成１７年１２月２１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.lintec.co.jp/l_life/l_life_10.html＞

本発明は粘着剤、粘着剤を用いた粘着シート、粘着シートを用いた多層粘着シート、及び多層粘着シートを用いた電子部品の製造方法を提供する。

本発明はポリオール単位及びポリイソシアネート単位を有するウレタン系重合体と、多官能イソシアネート硬化剤を含有する粘着剤、粘着剤を用いた粘着シート、粘着シートを用いた多層粘着シート、及び多層粘着シートを用いた電子部品の製造方法である。

本発明の多層粘着シートは、ダイシング時にチップ保持性に優れ、ダイシング時にリングフレームから外れにくく、ピックアップ作業時にチップの剥離が容易という効果を奏する。

本明細書において、単量体単位とは単量体に由来する構造単位を意味する。本明細書の部及び％は、特に記載がない限り質量基準とする。

本発明は多価アルコール単位及びイソシアネート単位を有するウレタン系重合体と、多官能イソシアネート硬化剤を含有する粘着剤である。

（ウレタン系重合体）
ウレタン系重合体は、多価アルコール単位とイソシアネート単位を有する 重合体である。

（多価アルコール単位）
多価アルコール単位とは、多価アルコール単量体に由来する構造単位を意味する。多価アルコール単量体は２個以上の水酸基を有する化合物であれば特に限定されず、ジオール化合物、トリオール化合物、ポリオールオリゴマ等の多価アルコール化合物が挙げられる。

ジオール化合物は特に限定されないが、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ブチレングリコール、１，６−ヘキサングリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、３，３’−ジメチロールヘプタン、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ブチルエチルペンタンジオール等が挙げられる。

ポリオールオリゴマとしては、ポリエステルポリオールオリゴマやポリエーテルポリオールオリゴマが好適に用いられる。ウレタン系重合体には、ポリエーテルポリオール単位を有するものが好適に用いられる。

ポリエステルポリオールオリゴマは酸とグリコール化合物を縮重合して得られる。酸は特に限定されないが、例えばテレフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、トリメリット酸等が挙げられる。酸成分はカルボン酸だけでなく、カルボン酸塩、酸無水物、酸ハライド等の誘導体も単量体とすることができる。

ポリエステルポリオールオリゴマに用いる酸及び多価アルコール化合物は複数の化合物を併用してよい。ポリエーテルポリオールオリゴマに用いる多価アルコールも同様に複数の化合物を併用してよい。

ポリオールオリゴマは、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等に由来する単量体単位を有してもよい。グリコール成分の代わりにグリコール由来のアルコキシドを単量体としてもよく、ポリカプロラクトン、ポリ（β−メチル−γ−バレロラクトン）、ポリバレロラクトン等のラクトン類を単量体とし、開環重合してポリオール単位としてよい。

ポリエーテルポリオールは特に限定されないが、例えばポリプロピレングリコール、ポリエチレンアジペート等が挙げられる。ポリエーテルポリオールは、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン等の低分子量ポリオールを開始剤とし、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、テトラヒドロフラン等のオキシラン化合物を重合させて合成することができる。

（ポリイソシアネート単位）
ポリイソシアネート単位とは、ポリイソシアネート単量体に由来する構造単位を意味する。ポリイソシアネート単量体は特に限定されず、例えば芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート等が挙げられる。

芳香族ポリイソシアネートは特に限定されず、例えば１，３−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−トルイジンジイソシアネート、２，４，６−トリイソシアネートトルエン、１，３，５−トリイソシアネートベンゼン、ジアニシジンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、４，４’，４”−トリフェニルメタントリイソシアネート、ω，ω’−ジイソシアネート−１，３−ジメチルベンゼン、ω，ω’−ジイソシアネート−１，４−ジメチルベンゼン、ω，ω’−ジイソシアネート−１，４−ジエチルベンゼン、１，４−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、及び１，３−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。

脂肪族ポリイソシアネートは特に限定されず、例えばトリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、１，２−プロピレンジイソシアネート、２，３−ブチレンジイソシアネート、１，３−ブチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、及び２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。

脂環族ポリイソシアネートは特に限定されず、例えば３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、１，３−シクロペンタンジイソシアネート、１，３−シクロヘキサンジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−２，４−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−２，６−シクロヘキサンジイソシアネート、４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）、１，４−ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン、及び１，４−ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン等が挙げられる。

ポリイソシアネートのうち、入手が容易な芳香族ポリイソシアネート、例えば１，３−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−トルイジンジイソシアネートが好適に用いられる。

（多官能イソシアネート硬化剤）
多官能イソシアネート硬化剤は特に限定されないが、例えばポリイソシアネート及びそれらのトリメチロールプロパンアダクト体、水と反応したビュウレット体、又はイソシアヌレート環を有する３量体等が挙げられる。

ポリオールとポリイソシアネートを重合反応させる際に触媒を用いることができる。触媒は特に限定されないが、アミン系や、ジブチル錫ジラウレート等の有機金属系の化合物を使用することができる。

アミン系触媒としては、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、トリエチルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、及びテトラメチルヘキサメチレンジアミン等が挙げられる。

粘着剤の粘着強度が大きいとピックアップ不良が発生する場合があり、過剰だと粘着強度が低下してチップ保持性が低下すると同時にリングフレームからの剥がれやすくなる。このような理由から、ダイアタッチフィルムと粘着シートの間の粘着強度は、およそ０．０５〜０．９Ｎ／２０ｍｍとなるようにウレタン系重合体と、多官能イソシアネート硬化剤の割合を調整することが好ましい。

ウレタン系粘着剤と多官能イソシアネート硬化剤の配合比は１００質量部に対して０．５〜２０質量部であり、１〜１０質量部が好ましい。多官能イソシアネート硬化剤が少ないと粘着強度が強すぎてピックアップ不良が発生する場合があり、過剰だと粘着強度が低下してチップ保持性が低下すると同時にリングフレームからの剥がれやすくなる場合がある。

粘着剤層の厚さは１〜１００μｍが好ましく、２〜４０μｍがより好ましい。粘着剤層が薄いと粘着強度が低下し、ダイシング時のチップ保持性、及びリングフレームからの剥がれが生じる場合がある。粘着剤層が厚いと粘着強度が高く、ピックアップ不良が発生する場合がある。

（添加剤等）
粘着剤には各種添加剤、例えば粘着付与樹脂、軟化剤、老化防止剤、充填剤、及び熱重合禁止剤を適宜添加してよい。

（粘着シート）
粘着シートは基材フィルム上に粘着剤を塗布して製造する。基材フィルムの厚さは３０〜３００μｍが好ましく、６０〜２００μｍがより好ましい。

基材フィルムは各種合成樹脂を採用できる。基材フィルムの素材としては、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−アクリル酸共重合体、アイオノマ樹脂が挙げられる。基材フィルムにはこれらの樹脂の混合物、共重合体、及び多層フィルム等を使用できる。

基材フィルムの素材はアイオノマ樹脂を用いることが好ましい。アイオノマ樹脂の中でも、エチレン単位、メタアクリル酸単位、及び（メタ）アクリル酸アルキルエステル単位を有する共重合体をＮａ^＋、Ｋ^＋、Ｚｎ^２＋等の金属イオンで架橋したアイオノマ樹脂を用いると、切削屑抑制効果が顕著であり、好適に用いられる。

基材フィルムの成型方法は特に限定されず、カレンダー、Ｔダイ押出し、インフレーション、及びキャスティング等が挙げられる。

基材フィルムには、ダイアタッチフィルム剥離時における帯電を防止するために、基材フィルムのダイアタッチフィルム接触面及び／又は非接触に帯電防止処理を施してもよい。帯電防止処理には、四級アミン塩単量体等の帯電防止剤を用いることができる。

四級アミン塩単量体としては、例えば、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート四級塩化物、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート四級塩化物、メチルエチルアミノエチル（メタ）アクリレート四級塩化物、ｐ−ジメチルアミノスチレン四級塩化物、及びｐ−ジエチルアミノスチレン四級塩化物等が挙げられ、ジメチルアミノエチルメタクリレート四級塩化物が好適に用いられる。

滑り剤及び帯電防止剤の使用方法は特に限定されないが、例えば基材フィルムの片面に粘着剤を塗布し、その裏面に滑り剤及び／又は帯電防止剤を塗布してもよく、滑り剤及び／又は帯電防止剤を基材フィルムの樹脂に練り込んでシート化しても良い。

基材フィルムの片面にダイアタッチフィルムを積層し、他方の面は平均表面粗さ（Ｒａ）が０．３〜１．５μｍのエンボス面とすることが可能である。エキスパンド装置の機械テーブル側にエンボス面を設置することにより、ダイシング後のエキスパンド工程で基材フィルムを容易に拡張することができる。

（滑り剤）
ダイシング後のエキスパンド性を更に向上させるために、基材フィルムのダイアタッチフィルム非接触面に滑り剤を施したり、基材フィルムに滑り剤を練り込んでよい。

滑り剤は、粘着シートとエキスパンド装置の摩擦係数を低下させる物質であれば特に限定されず、例えばシリコーン樹脂や（変性）シリコーン油等のシリコーン系化合物、フッ素樹脂、六方晶ボロンナイトライド、カーボンブラック、及び二硫化モリブデン等が挙げられる。これらの摩擦低減剤は複数の成分を混合してもよい。電子部品の製造はクリーンルームで行われるため、シリコーン系化合物又はフッ素樹脂を用いることが好ましい。シリコーン系化合物の中でも特にシリコーン系グラフト単量体単位を有する共重合体は帯電防止層との相溶性が良く、帯電防止性とエキスパンド性のバランスが図れるため、好適に用いられる。

粘着シートとダイアタッチフィルムの剥離性を向上させるために、基材フィルムのダイアタッチフィルム接触面の算術平均Ｒａは０．５μｍ以上１．５μｍ以下であることが好ましい。

粘着シートとダイアタッチフィルムの剥離性を容易にするために、基材フィルムのダイアタッチフィルム接触面に離型処理を施してもよい。離型処理には、アルキド樹脂系、シリコーン樹脂系、フッ素樹脂系、不飽和ポリエステル樹脂系、ワックス系等の離型剤を用いることができる。

（粘着シートの製造）
基材フィルム上に粘着剤層を形成して粘着シートとする方法は特に限定されず、例えばグラビアコーター、コンマコーター、バーコーター、ナイフコーター、又はロールコーター等のコーターで基材フィルム上に粘着剤を直接塗布する方法が挙げられる。凸板印刷、凹板印刷、平板印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、又はスクリーン印刷等で基材フィルム上に粘着剤を印刷してもよい。粘着剤層の厚みは限定されないが、乾燥後の厚みで１〜１００μｍ程度とすることが好ましい。

（ダイアタッチフィルム）
ダイアタッチフィルムは、粘着剤や接着剤をフィルム状に成形してなる粘接着性のフィルムである。ダイアタッチフィルムは、ＰＥＴ樹脂等からなる剥離用フィルム等に接着剤や粘着剤を積層した状態で市販されており、接着剤や粘着剤を被着体に転写することができる。

ダイアタッチフィルムの材質は、一般的に使用される粘着剤や接着剤の成分であれば良い。粘着剤としては、例えばエポキシ系、ポリアミド系、アクリル系、及びポリイミド系等が挙げられる。接着剤としては、例えばアクリル系、酢酸ビニル系、エチレン・酢酸ビニル共重合体系、エチレン・アクリル酸エステル共重合体系、ポリアミド系、ポリエチレン系、ポリスルホン系、エポキシ系、ポリイミド系、ポリアミド酸系、シリコーン系、フェノール系、ゴム系ポリマー、フッ素ゴム系ポリマー、及びフッ素樹脂等が挙げられる。

ダイアタッチフィルムにはこれらの粘着剤や接着剤の成分の混合物、共重合体、及び積層体を用いることができる。ダイアタッチフィルムには、必要に応じて光重合開始剤、帯電防止剤、架橋促進剤等任意の添加物を混合してもよい。

（多層粘着シート）
本発明のダイシングテープを使用し、ダイアタッチフィルム付きのチップを製造する方法は特に限定されず、公知の方法でよいが、例えばダイアタッチフィルムにダイシングテープを貼り合わせ、ダイアタッチフィルム側を８０℃で加温したシリコンウエハに貼り付けて固定した後、ダイシングブレードでダイシングしてチップとする。

（電子部品の製造方法）
多層フィルムを使用した電子部品の製造方法は特に限定されないが、例えば下記の手順が挙げられる。
(1)シリコンウエハを多層粘着シートに貼付けて固定する。
(2)多層粘着シートをリングフレームに固定する。
(3)ダイシングブレードでシリコンウエハをダイシングする。
(4)多層フィルムを放射状に拡大してチップ間隔を広げた後、チップをニードル等で突き上げる。
(5)真空コレツト又はエアピンセット等でチップを吸着し、粘着シートとダイアタッチフィルムとの間で剥離し、ダイアタッチフィルムが付着したチップをピックアップする。
(6)ダイアタッチフィルムが付着したチップをリードフレーム上に搭載（マウント）する。
(7)ダイアタッチフィルムを加熱し、チップとリードフレームを加熱接着する。
(8)リードフレーム又は回路基板に搭載したチップを樹脂でモールドする。
この製造方法では、リードフレームの代わりに回路パターンを形成した回路基板等を用いることができる。

実施例に係る粘着剤、粘着シート、及び多層粘着シートは下記の処方で製造した。
ウレタン系粘着剤Ａ：ポリプロピレングリコール及び４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートを使用し反応させたウレタン系重合体１００質量部と、多官能イソシアネート硬化剤５質量部の混合物。
ウレタン系粘着剤Ｂ：ポリエチレンアジペート及びヘキサメチレンジイソシアネート反応させたウレタン系重合体１００質量部と、多官能イソシアネート硬化剤５質量部の混合物。
アクリル系粘着剤：ブチルアクリレート、メチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレートの共重合体。
多官能イソシアネート硬化剤：２，４−トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体（日本ポリウレタン製コロネートＬ−４５Ｅ）。

粘着剤をＰＥＴセパレーターフィルム上に塗布し、乾燥後の粘着剤層の厚みが１０μｍとなるように塗工し、１００μｍの基材フィルムに積層し粘着シートを得た。粘着シートの粘着剤層上に３０μｍのダイアタッチフィルムをラミネートして粘着シートとした。
アイオノマ樹脂：エチレン−メタアクリル酸−メタアクリル酸アルキルエステル共重合体のＺｎ塩を主体、ＭＦＲ値１．５ｇ／１０分（ＪＩＳ Ｋ７２１０、２１０℃）、融点９６℃、Ｚｎ^２＋イオンを含有、三井・デュポンポリケミカル社製、市販品。
ダイアタッチフィルム：ポリイミド系接着剤を主体、厚さ３０μm、市販品。

（電子部品集合体）
電子部品の製造には、ダミーの回路パターンを形成した直径６インチ×厚さ０．４ｍｍのシリコンウエハを用いた。ダイシングテープへの切り込み量は３０μｍとした。ダイシングは１０ｍｍ×１０ｍｍのチップサイズで行った。

ダイシング装置はＤＩＳＣＯ社製 ＤＡＤ３４１を用いた。ダイシングブレードはＤＩＳＣＯ社製ＮＢＣ−ＺＨ２０５Ｏ−２７ＨＥＥＥを用いた。
ダイシングブレード形状 ：外径５５．５６ｍｍ、刃幅３５μｍ、内径１９．０５ｍｍ。
ダイシングブレード回転数 ：４０，０００ｒｐｍ
ダイシングブレード送り速度：８０ｍｍ／秒。
切削水温度：２５℃
切削水量 ：１．０Ｌ／分。

（エキスパンド）
シリコンウエハをダイシングした後、エキスパンド装置：ＨＵＧＬＥ社製ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＨＳ−１８００を用いてエキスパンドを行った。
引き落とし量：２０ｍｍ
引き落とし速度：２０ｍｍ／秒
加温条件：４０℃×１分

ダイアタッチフィルム粘着強度：ダイアタッチフィルムにラミネートされたダイシングテープを予め８０℃に加温したシリコンウエハ上に貼り合せ、２ｋｇロ−ラの１往復で圧着し、圧着１日後に１８０°ピ−ル、引張り速度３００ｍｍ／分の条件で粘着強度を測定した。

チップ保持性：半導体ウエハを前記条件にてダイシングした際に、チップが多層粘着シートに保持されている数を評価した。
◎（優）：チップ飛びが５％未満。
○（良）：チップ飛びが５％以上１０％未満。
×（不可）：チップ飛びが１０％以上。

ピックアップ性：半導体ウエハを前記条件にてダイシングした後、ダイアタッチフィルムが付着したチップをピックアップできた数を評価した。
◎（優）：９５％以上のチップがピックアップできた。
○（良）：８０％以上９５％未満のチップがピックアップできた。
×（不可）：８０％未満のチップがピックアップできた。

本発明の多層粘着シートは、ダイシング時にチップ保持性に優れ、ダイシング時にリングフレームから外れにくく、ピックアップ作業時にチップの剥離が容易であるという特徴を有する。多層粘着シートは、ダイシング後に、チップ裏面にダイアタッチフィルム層を付けた状態でピックアップし、リードフレーム等にマウントし、加熱等により硬化接着させる電子部品の製造方法に適する。

Claims (4)

1. 多価アルコール単位及びイソシアネート単位を有するウレタン系重合体と、多官能イソシアネート硬化剤を含有する粘着剤を用いた粘着シートに、ダイアタッチフィルムを積層してなる多層粘着シート。
2. 請求項１に記載の多層粘着シート用の粘着シート。
3. 請求項１に記載の多層粘着シートを用いた電子部品の製造方法。
4. 多価アルコール単位がポリエーテルポリオール単位であってイソシアネート単位が芳香族ポリイソシアネート単位であるウレタン系重合体１００質量部と、多官能イソシアネート硬化剤０．５〜２０質量部を含有する、請求項１に記載の多層粘着シート用の粘着剤。