JP2007273768A - 接着シート及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着テープ自体に光硬化成分と光遮蔽成分を配合して、光照射によりダイシングテープとの界面のみの密着力を低下させることにより、ピックアップ時にダイシングテープとの剥離を容易にする接着シートを提供する。
【解決手段】あらかじめダイシングテープの半導体ウエハを仮接着する面に一体的に積層して用いられる接着シートにおいて、少なくとも（Ａ）光硬化型粘着成分、（Ｂ）光重合開始剤、（Ｃ）フィラー、（Ｄ）光遮蔽成分を必須の成分として含有する接着シート。
【選択図】なし

Description

本発明は半導体チップを基板上に接着するための接着シートに関する。詳しくは、ダイシングテープに半導体ウエハーを仮接着する際にあらかじめダイシングテープと半導体ウエハーの間に積層され、ダイシング工程においてはダイシングテープ及び半導体ウエハと剥離せず、ピックアップ工程においては容易にダイシングテープと剥離し、半導体チップと一体にピックアップされ、実装工程において熱圧着により実装面に強固に接着する接着シートに関する。

従来、半導体チップをリードフレーム又は回路基板に接着させる方法としては価格面、信頼性面から銀ペーストが用いられてきた。しかし、携帯電話などの軽薄短小化の要求により、半導体チップも薄型化し積層される要求が出てくると、銀ペーストでは接着層厚みの不均一やペーストの巻き上がりによってワイヤーボンド時の不具合の発生等が生じていた。

上記の問題を解決するために、フィルム状接着剤（接着シート）が提案され（例えば、特許文献１）、更にピックアップ工程とダイボンド工程のプロセスを簡略化するためにダイシングテープとの一体化シートが提案されている（例えば、特許文献２）。
このような一体化シートにおいては、ダイシング工程では接着シートとダイシングテープはある程度密着し、ピックアップ工程では接着シートとダイシングテープは容易に剥離されなければならない。このような課題に対してＵＶ照射によってダイシングテープ側の密着性を変える手法が特開平８−２３９６３６号公報で提案されている。しかしながら、接着シートの種類によってはＵＶ照射によりダイシングテープと接着シートの密着力が逆に増加し、ピックアップ性が低下するため適用できない。一方で、ＵＶ照射によって密着性を制御する接着材料が特開平１０−８００１号公報などで提案されているが、ＵＶで硬化した接着シートは実装工程において溶融粘度が高くなり、接着不良などの不具合が懸念される。

特開２００３-２６１８３３号公報 特開２００３-３０１１４８号公報 特開平８−２３９６３６号公報 特開平１０−８００１号公報

このような問題に対して本発明では接着テープ自体に光硬化成分を配合することにより、光照射によりダイシングテープとの界面のみの密着力を低下させることにより、ピックアップ時に容易にダイシングテープとの剥離する接着シートを提供する。

すなわち本発明は、あらかじめダイシングテープの半導体ウエハを仮接着する面に一体的に積層して用いられる接着シートにおいて、少なくとも（Ａ）光硬化型粘着成分、（Ｂ）光重合開始剤、（Ｃ）フィラー、（Ｄ）光遮蔽成分を必須の成分として含有する接着シートである。

また本発明は、上記接着シートを、ダイシングテープ−接着シート−半導体ウエハの順に積層され、ダイシング処理後にダイシングテープ側より活性光線を照射した後ピックアップ工程においてダイシングテープよりチップと一体となって剥離し、熱圧着によりチップと実装面を接着させる接着シートの使用方法である。

以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の接着シートは粘接着性を有するシートであり、ダイシングテープと半導体ウエハの間で使用され両者と接着又は密着する。この接着シートは光硬化成分と光遮蔽成分を同時に含有するため、活性光線の照射により、ダイシングテープと接触している表面のみを硬化させ、これによりダイシングテープとの密着性のみを低下させ、熱圧着時に接着力に寄与する接着シート全体の溶融粘度を維持することが可能となる。

本発明において用いられる接着シートは光硬化成分として（Ａ）光硬化型粘着成分及び（Ｂ）光重合開始剤を必須の成分として含有する。

（Ａ）光硬化型粘着成分としては、不飽和基を有する感光性樹脂、特にアクリル系感光性樹脂が好適に用いられる。このようなアクリル系の感光性樹脂としては、（メタ）アクリレート基を１以上有する公知の光重合性樹脂（オリゴマーを含む）又は光重合性樹脂と光重合性モノマーの組成物を好ましく用いることができる。例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル類や、ビスフェノールＡ型エポキシジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＦ型エポキシジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールフルオレン型エポキシジ（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エポキシエステル類等を挙げることができる。また、ビニル樹脂（（メタ）アクリル酸（共）重合体、マレイン酸（共）重合体等）、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂等の主鎖又は側鎖に（メタ）アクリロイル基を導入した樹脂類等も挙げることができる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。これらのアクリル系の感光性樹脂のなかでも、ビスフェノールフルオレン型ジエポキシに（メタ）アクリル酸を反応させて得られるビスフェノールフルオレン型エポキシジ（メタ）アクリレート又はその酸付加物が好ましいものとして挙げられる。これら感光性樹脂の配合量は全樹脂成分に対して３０〜７５重量％の範囲であることが好ましい。３０重量％より少ないと活性光線照射時に粘着性低下の効果が低くダイシングテープとの剥離が困難となり、７５重量％を超えると反応が過剰に進行し、実装時の接着性能が低下するので好ましくない。なお、所望の粘着性を与えるために感光性樹脂の少なくとも一部は樹脂である。

（Ｂ）光重合開始剤としては、公知の光重合開始剤をいずれも好ましく用いることができ、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ベンゾインエーテル類、α−アミノアルキルフェノン類、オキシムエステル類、トリアジン類、有機過酸化物類、チオキサントン類、リン化合物類、ビイミダゾール類等を挙げることができる。これらはカラーフィルター用樹脂組成物の露光感度等に応じて適宜選ばれればよく、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。これら光重合開始剤の配合量は特に限定されるものではないが、全樹脂成分（硬化後に樹脂となるモノマーを含む）に対して１〜２０重量％の範囲である好ましい。

（Ｄ）光遮蔽成分としては、活性光線を遮蔽する機能を有するものであれば特に限定されな。例えば、カーボンブラック、銀粉、銅粉などの金属粉が上げられるが、分散安定性の観点からカーボンブラックであることが好ましい。光遮蔽成分の配合量としては接着シートの溶融接着性を阻害せず、かつ、エネルギー線による硬化が表層のみにとどまる程度であるよう選択される。例えば、カーボンブラックの場合であれば全樹脂成分に対して１〜１０重量％の範囲が好ましい。

（Ｃ）フィラーとしては、シリカ、アルミナ、マイカ、タルクなど一般に知られたものを用いることができるが、特にシリカであることが好ましい。シリカを配合することにより、ダイシング工程において接着シートの溶融による癒着を抑え良好な切断加工性を得ることができる。用いられるシリカとしては特に限定されず、破砕状や球状の溶融シリカ粉末が挙げられる。このようなシリカの中でも平均粒径が５〜４０μｍの球状シリカと平均粒径が０．１〜５μｍの微粒子球状シリカの混合物を用いることがより好ましい。このようなシリカを用いる場合には、全球状シリカ中に占める微粒子球状シリカの割合が５０質量％以下であることが好ましく、５〜５０質量％の範囲であることがより好ましい。前記微粒子球状シリカの割合が５０質量％を超えると、組成物の溶融粘度が増大して仮圧着特性を低下させる傾向があり、他方、微粒子球状シリカの割合が５質量％未満であると接着剤用フィルムとしたときのフィルムの表面状態の安定性が低下したり、フィルム自体が脆くなったりする傾向がある。このように、前記微粒子球状シリカ比率が５〜５０質量％の範囲にある場合には、幅広い粒度分布となるため安定したフィルム表面性状及びフィルム流動性を示すことが可能となる。

また、フィラーとしてシリカを用いた場合の接着シート中のシリカの含有量は、３０〜８０質量％の範囲であることが好ましい。本発明にかかる接着シートの線膨張率低減の観点からはシリカをより多く含有させることが好ましいが、このような接着シート中のシリカの含有量が８０質量％を超えると、バインダーとして働く樹脂成分が不足することによって前記接着シートの溶融時の粘度が上昇し実装時の接着性を低下させるとともに、接着シート自体が脆くなる傾向にある。また、接着シート中のシリカの含有量が３０質量％未満では、半導体チップを実装した後の温度サイクル試験（−６５〜１５０℃）の際に半導体装置が発生する応力に耐えられないケースが生じる。

また、本発明の接着シートには、熱硬化性を付与し、光硬化後の接着シートに熱接着性を付与する目的で（Ｅ）エポキシ樹脂、（Ｆ）エポキシ樹脂硬化剤を配合することが好ましい。

（Ｅ）エポキシ樹脂としては、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂が好適に用いられる。このようなグリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、フェノールノボラックグリシジルエーテル型、オルソクレゾールノボラックグリシジルエーテル型、フルオレンビスフェノールグリシジルエーテル型、トリアジングリシジルエーテル型、ナフトールグリシジルエーテル型、ナフタレンジオールグリシジルエーテル型、トリフェニルグリシジルエーテル型、テトラフェニルグリシジルエーテル型、ビスフェノールＡグリシジルエーテル型、ビスフェノールＦグリシジルエーテル型、ビスフェノールＡＤグリシジルエーテル型、ビスフェノールＳグリシジルエーテル型、トリメチロールメタングリシジルエーテル型等が例として挙げられる。このようなグリシジルエーテル型エポキシ樹脂の中でも、分子内に２個以上のグルシジルエーテル基を持つものが好ましい。このようなグリシジルエーテル型エポキシ樹脂は、１種又は２種以上を使用することが可能である。

（Ｆ）エポキシ樹脂硬化剤としては、アミン類、酸無水物類、多価フェノール類等の公知の硬化剤を使用することができる。更に、常温以上の所定の温度、例えば（Ｅ）エポキシ樹脂とその他必要により加えられる樹脂（但し、（Ｆ）エポキシ樹脂硬化剤を除く）からなる樹脂成分が必要な粘着性を示す温度以上で硬化性を発揮し、しかも速硬化性を発揮する熱活性型潜在性エポキシ樹脂硬化触媒を併用することが好ましい。このような熱活性型潜在性エポキシ樹脂硬化触媒としては、ジシアンジアミド、イミダゾール類、ヒドラジド類、三弗化ホウ素-アミン錯体、アミンイミド、ポリアミン塩及びこれらの変性物、更にマイクロカプセル型のものも使用可能である。これらは、１種又は２種以上を使用することができる。このような熱活性型潜在性エポキシ樹脂硬化触媒を使用することで室温での長期保存も可能な保存安定性の高い接着シートを提供できる。エポキシ樹脂硬化剤（硬化触媒を含む）の含有量としてはエポキシ樹脂に対して、通常、０．５〜５０質量％の範囲である。

また、本発明の接着シートには、（Ａ）〜（Ｆ）成分以外にも、本発明の効果を損なわない範囲において他の樹脂を少量含有させてもよい。このような他の樹脂としては特に制限されず、例えば、フェノキシ樹脂、シランカップリング材、表面改質材を挙げることができる。更に、他の添加剤として、例えばカップリング剤、酸化防止剤、難燃剤、着色剤、応力緩和剤としてブタジエン系ゴムやシリコーンゴム等を含有することも可能である。このような添加剤の中でもシリカとの界面を補強し、高い破壊強度を発現させるとともに接着力を向上するという観点から、前記カップリング剤が好ましい。また、このようなカップリング剤としては、アミノ基、エポキシ基を含有したものを用いることがより好ましい。

本発明にかかる接着シートは、前記各成分を含む組成物（以下、接着シート組成物という）をシート化して得られるものである。また、このようなシート化の方法としては特に制限されず、適宜公知の方法を採用することが可能である。シート化する好適な方法としては、例えばトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ＭＩＢＫやＭＥＫ等のケトン系、モノグライム、ジグライム等のエーテル系の単独又は混合した有機溶媒に、接着シート組成物又は各成分を溶解及び分散させ、得られたワニスを離型処理されたＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴ等の基材（保護フィルム）に塗工し、硬化開始温度以下の熱処理を施し、乾燥する方法を挙げることができる。また、接着シートの厚みは、ボイドの発生を防止するという観点から、１０〜１５０μｍの範囲であることが好ましい。そして、接着シートは、上記のようにして得られた積層体から、基材（保護フィルム）を剥離することにより得られる。

本発明によれば、ダイシング工程においてはダイシングテープ及び半導体ウエハと剥離せず、ピックアップ工程においては容易にダイシングテープと剥離し、半導体チップと一体にピックアップされ、実装工程において熱圧着により実装面に強固に接着する接着シートを提供することができ、また、カーボンブラック等の配合により、接着シートの体積抵抗率が低下し、カバーフィルムなどを剥離した際の帯電防止効果も期待される。

本発明の接着シートは以下のように使用される。
すなわち、ダイシングテープの粘着性を有する面に全面又はウエハーの形状及び大きさに合わせて裁断した接着シートを、常温あるいは熱硬化反応が生じない温度にてラミネートし、その上に半導体ウエハーを積層せしめ加圧あるいは加熱加圧することによりダイシングテープ−接着シート−半導体ウエハーの順に積層する。次に、これを、ダイシングソーにより、半導体ウエハ及び接着シートを貫通するようにして所定のチップサイズに切断加工を行う。その後、ダイシングテープ側より活性光線を照射して、接着シートの光硬化型粘着成分の一部を硬化させてダイシングテープ面との粘着性を減少又は失わせる。しかし、光遮蔽性成分が存在するため、活性光線はシート厚みの途中で遮られ、半導体ウエハーに接する側の接着シート面までは硬化されずに粘着性が残る。その後、ピックアップ装置により個々に切断された半導体チップと接着シートのみを一体としてピックアップし、半導体チップを実装する面に接着シートが溶融する温度にて加熱圧着することにより仮接着を行う。

以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、以下の実施例及び比較例において、「剥離強度」「溶融粘度」「曲げ弾性率」「線膨張係数」は次のようにして評価した。

・剥離強度
所定成分を配合して得られる接着シート組成物の溶液を、フィルムコーターを使用して離型処理されたＰＥＴフィルム上に塗布し、８０℃／１０分の乾燥処理を行うことにより、厚み３０μｍのドライフィルム状に加工した。ＰＥＴフィルムから剥離して得られた厚み３０μｍの接着シートをダイシングテープ（リンテック社製Ｇ−１１）に常温、０．３ＭＰａの条件で貼り付け、ダイシングテープ側から紫外線（ｉ線 ２００ｍＪ）を照射し、幅１０ｍｍの短冊状に切り取った。切り取った短冊状のサンプルの接着シート側に両面テープを用いてステンレス基板上に貼り付け、引張試験機（ＡＮＤ社製 ＲＴ２５０）を用いて９０°ピール試験により剥離強度を測定した。

・溶融粘度
上記の厚み３０μｍの接着シート同士を８０℃／０．３ＭＰａで張り合わせ厚み１００μｍの接着シートを作製した。この接着シートを上記と同様の方法によりダイシングテープと張り合わせ、紫外線を照射した。粘弾性測定装置（ＨＡＡＫＥ社製 ＲＳ１５０）を用いて紫外線照射前後の試料の常温から１５０℃までの粘度変化を測定し、溶融粘度を読み取った。

・曲げ弾性率
成型機を使用して上記厚み３０μｍの接着シートから８０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍの大きさに成型し、１８０℃／１時間の硬化を行い、機械物性用試料を作製した。試験片は曲げ試験機により曲げ弾性率を測定した。

・線膨張係数
曲げ弾性率測定で使用したサンプルを研磨により５ｍｍ×４ｍｍ×１０ｍｍの大きさに調整し、線膨張係数測定用試料を作製した。ＴＭＡ装置（セイコーインスツルメンツ社製 ＴＭＡ１２０）を使用して−２０℃から２５０℃までの変位を測定し、０℃から２０℃までの変位から線膨張係数を算出した。

以下の実施例において、（Ａ）光硬化成分、（Ｂ）光重合開始剤、（Ｃ）エポキシ樹脂、（Ｄ）光遮蔽成分、（Ｅ）フィラーとして以下のものを用いた。
（Ａ）光硬化型粘着成分：カルド骨格を有するエポキシアクリレートに酸無水物を付加させたオリゴマー（新日鐵化学社製Ｖ−２５９ＭＥ）とＤＰＨＡ（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）を４：１で配合した混合物
（Ｂ）光重合開始剤：（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７）
（Ｃ）エポキシ樹脂：（日本化薬社製ＥＰＰＮ−５０１Ｈ）
（Ｄ）光遮蔽成分カーボンブラック（三菱化学製ＭＡ−１００）
（Ｅ）フィラー：シリカフィラー（電気化学工業製ＦＢ−４８とＳＯ−２５Ｒの混合物）
（Ｆ）エポキシ硬化剤：フェノールノボラック（群栄化学工業社製 ＰＳＭ−６２００）硬化触媒：２−エチル−４−メチルイミダゾール（四国化成工業製 キュアゾール２E4MZ）

実施例１
表１に記載の重量割合で各成分を混合・混練し、接着シート組成物を得た。得られた組成物の溶液を離型処理されたＰＥＴフィルム上に塗布し、その後乾燥し、剥離することでドライフィルム状の接着シートを得た。そして前記手法により粘着テープとの剥離強度、溶融粘度、曲げ弾性率、線膨張係数を測定した。結果を表１に示す。

実施例２〜５及び比較例１〜６
各成分の配合割合を表１に記載のように変更した以外は、実施例１と同様の操作を行なった。結果を表１に示す。

Claims (5)

1. ダイシングテープの半導体ウエハを仮接着する面に、あらかじめ一体的に積層して用いられる接着シートにおいて、少なくとも（Ａ）光硬化型粘着成分、（Ｂ）光重合開始剤、（Ｃ）フィラー及び（Ｄ）光遮蔽成分を必須の成分として含有することを特徴とする接着シート。
2. （Ｄ）光遮蔽成分がカーボンブラックであり、（Ｃ）フィラーがシリカである請求項１記載の接着シート
3. 更に、（Ｅ）エポキシ樹脂及び（Ｆ）エポキシ樹脂硬化剤を含有する請求項１又は２に記載の接着シート。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の接着シートを、ダイシングテープ／接着シート／半導体ウエハの順に積層し、ダイシング処理後にダイシングテープ側より活性光線を照射した後、ピックアップ工程においてダイシングテープより半導体チップと一体となって剥離し、熱圧着によりチップと実装面を接着させることを特徴とする接着シートの使用方法。
5. 照射する活性光線が、紫外線であることを特徴とする請求項４に記載の接着シートの使用方法。