JP2008244463A - 熱硬化型ダイボンドフィルム - Google Patents

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Abstract

【課題】 被着体との密着性に優れ、ピックアップ性の良好な熱硬化型ダイボンドフィルム及びそれを備えたダイシング・ダイボンドフィルムを提供する。
【解決手段】 本発明の熱硬化型ダイボンドフィルムは、半導体装置の製造の際に用いる熱硬化型ダイボンドフィルムであって、有機樹脂成分に対し熱可塑性樹脂成分１５〜３０重量％及び熱硬化性樹脂成分６０〜７０重量％を主成分として含有し、熱硬化前の表面自由エネルギーが３７ｍＪ／ｍ２以上４０ｍＪ／ｍ２未満であることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は熱硬化型ダイボンドフィルム及びそれを備えたダイシング・ダイボンドフィルムに関し、より詳細には、半導体チップ等を基板やリードフレーム等の被着体上にダイボンドする際に用いられる熱硬化型ダイボンドフィルム及びそれを備えたダイシング・ダイボンドフィルムに関する。
従来、半導体装置の製造過程に於いてリードフレームや電極部材への半導体チップの固着には、銀ペーストが用いられている。かかる固着処理は、リードフレームのダイパッド等の上にペースト状接着剤を塗工し、それに半導体チップを搭載してペースト状接着剤層を硬化させて行っている。
しかしながら、ペースト状接着剤はその粘度挙動や劣化等により塗工量や塗工形状等に大きなバラツキを生じる。その結果、形成されるペースト状接着剤厚は不均一となる為、半導体チップに係わる固着強度の信頼性が乏しい。即ち、ペースト状接着剤の塗工量が不足すると、半導体チップと電極部材との間の固着強度が低くなり、後続のワイヤーボンディング工程で半導体チップが剥離する。一方、ペースト状接着剤の塗工量が多すぎると半導体チップの上までペースト状接着剤が流延して特性不良を生じ、歩留まりや信頼性が低下する。この様な固着処理に於ける問題は、半導体チップの大型化に伴って特に顕著なものとなっている。その為、ペースト状接着剤の塗工量の制御を頻繁に行う必要があり、作業性や生産性に支障をきたしている。
このペースト状接着剤の塗工工程に於いて、ペースト状接着剤をリードフレームや形成チップに別途塗布する方法がある。しかし、この方法では、ペースト状接着剤層の均一化が困難であり、またペースト状接着剤の塗布に特殊装置や長時間を必要とする。この為、ダイシングエ程で半導体ウェハを接着保持するとともに、マウント工程に必要なチップ固着用の接着剤層をも付与するダイシング・ダイボンドフィルムが開示されている（例えば、下記特許文献１参照）。
このダイシング・ダイボンドフィルムは、支持基材上に粘着剤層及び接着剤層が順次積層されて構成されたものである。即ち、接着剤層による保持下に半導体ウェハをダイシングした後、支持基材を延伸してチップ状ワークを接着剤層と共に剥離しこれを個々に回収する。更に、チップ状ワークを、接着剤層を介して、リードフレーム等の被着体に固着させるようにしたものである。
一方、半導体チップの固着に用いるダイボンド用接着フィルム（ダイボンドフィルム）としては、例えば、熱硬化型のものが挙げられる。この熱硬化型ダイボンドフィルムとしては、基板の配線や半導体チップ上のワイヤー等に代表される、表面の凹凸による高低差の大きい被着体に対し、その密着性を向上させるという観点から、溶融粘度の小さい接着フィルムが使用されている。
しかし、溶融粘度が小さすぎるとダイボンドフィルムから接着剤が滲み出し、基板、半導体チップ等を汚染するという問題がある。その一方、溶融粘度が大きすぎると被着体に対する密着性が劣化し、ボイドが発生するという問題がある。
この種のダイシング・ダイボンドフィルムのダイボンドフィルムは、その製造工程の制約から、接着剤層（接着フィルム）の全面に形成される場合が多い。しかし、この様な場合には、ダイボンドフィルムにダイシングリングを接着させるため、ダイシングリングを汚染する場合があった。一方、ダイボンドフィルムを、ワークの形状に合わせてワークと同一形状を、粘着剤層上に形成する方法も知られている。しかし、この様な場合には、ダイボンド時にダイボンドフィルムとチップ間、ダイボンドフィルムと被着体間に於いて気泡（ボイド）を生じる場合がある。その結果、作製された半導体装置に不具合を生じさせる原因となっている。
この為、ダイボンド時の被着体への密着性（埋まりこみ性）を高める為、表面自由エネルギーの大きいダイボンドフィルムを備えたダイシング・ダイボンドフィルムが用いられている。しかし、表面自由エネルギーが大きいため、ダイシングフィルムとの密着性も向上し、これにより、ピックアップ工程に於いてダイボンドフィルムとダイシングフィルムとを剥離できず、ピックアップできないという問題がある。
特開昭６０−５７３４２号公報
本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、被着体との密着性に優れ、ピックアップ性の良好な熱硬化型ダイボンドフィルム及びそれを備えたダイシング・ダイボンドフィルムを提供することにある。
本願発明者等は、前記従来の課題を解決すべく、熱硬化型ダイボンドフィルム及びそれを備えたダイシング・ダイボンドフィルムについて検討した。その結果、下記構成を採用することにより前記目的を達成できることを見出して、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明に係る熱硬化型ダイボンドフィルムは、半導体装置の製造の際に用いる熱硬化型ダイボンドフィルムであって、有機樹脂成分に対し熱可塑性樹脂成分１５〜３０重量％及び熱硬化性樹脂成分６０〜７０重量％を主成分として含有し、熱硬化前の表面自由エネルギーが３７ｍＪ／ｍ２以上４０ｍＪ／ｍ２未満であることを特徴とする。
前記の構成によれば、熱可塑性樹脂成分の下限を１５重量％、熱硬化性樹脂成分の上限を７０重量％として、前記ダイボンドフィルムの熱硬化前に於ける表面自由エネルギーを３７ｍＪ／ｍ２以上にするので、基板等の被着体に対する密着性を良好なものにする。その結果、基板やリードフレーム等の被着体との接着面に於いて、ボイドの発生を低減することができる。その一方、熱可塑性樹脂成分の上限を３０重量％、熱硬化性樹脂成分の下限を６０重量％として、前記表面自由エネルギーを４０ｍＪ／ｍ２未満にするので、例えば、本発明のダイボンドフィルムをダイシングフィルムと積層させたダイシング・ダイボンドフィルムとした場合、ダイボンドフィルムに対するダイボンドフィルムの剥離性を良好なものにする。その結果、ピックアップ工程の際のピックアップ性を向上させ、半導体装置製造の歩留まりを向上させることができる。
前記ダイボンドフィルムの熱硬化後の２５０℃での引張貯蔵弾性率が１０ＭＰａ以上であることが好ましい。これにより、例えば熱硬化型ダイボンドフィルム上に固着された半導体チップに対してワイヤーボンディングを行う際にも、超音波振動や加熱によりダイボンドフィルムと被着体との接着面でずり変形が生じるのを防止することができる。その結果、ワイヤーボンドの成功率を高め、歩留りを一層向上させて半導体装置を製造することが可能になる。
前記ダイボンドフィルムの熱硬化後のガラス転移点が１７５℃以上であることが好ましい。これにより、例えば、封止工程において半導体素子が傾斜するのを防止し、また、はんだリフロー工程の際にダイボンドフィルムと被着体の間に剥離が生じるのを防止することができる。
前記加熱による熱硬化後の、８５℃、８５％ＲＨの雰囲気下で１６８時間放置したときの吸水率が１重量％以下であることが好ましい。吸水率を１重量％以下にすることにより、例えば、リフロー工程に於いてボイドが発生するのを防止することができる。
前記加熱による熱硬化後の、２５０℃、１時間加熱後の重量減少量が１重量％以下であることが好ましい。重量減少量を１重量％以下にすることにより、例えば、リフロー工程に於いてパッケージにクラックが発生するのを防止することができる。
また、本発明に係るダイシング・ダイボンドフィルムは、前記の課題を解決する為に、前記に記載の熱硬化型ダイボンドフィルムが、粘着フィルム上に積層されていることを特徴とする。
本発明は、前記に説明した手段により、以下に述べるような効果を奏する。
即ち、本発明によれば、有機樹脂成分に対し熱可塑性樹脂成分１５〜３０重量％及び熱硬化性樹脂成分６０〜７０重量％を主成分として含有し、熱硬化前の表面自由エネルギーを３７ｍＪ／ｍ２以上４０ｍＪ／ｍ２未満にすることにより、被着体に対する密着性を向上させてボイドの発生を防止すると共に、ピックアップ工程の際のピックアップ性を良好なものにする。その結果、信頼性の高い半導体装置を歩留まり良く製造すること可能になる。
（ダイシング・ダイボンドフィルム）
本発明の熱硬化型ダイボンドフィルム（以下、「ダイボンドフィルム」と言う）について、ダイシングフィルム（粘着フィルム）と一体的に積層されたダイシング・ダイボンドフィルムを例にして以下に説明する。図１は、本実施の形態に係るダイシング・ダイボンドフィルムを示す断面模式図である。図２は、本実施の形態に係る他のダイシング・ダイボンドフィルムを示す断面模式図である。
図１に示すように、ダイシング・ダイボンドフィルム１０は、ダイシングフィルム１１上にダイボンドフィルム３が積層された構成を有する。ダイシングフィルム１１は支持基材１上に粘着剤層２を積層して構成されており、ダイボンドフィルム３はその粘着剤層２上に設けられている。また本発明は、図２に示すように、ワーク貼り付け部分にのみダイボンドフィルム３’を形成した構成であってもよい。
前記基材１は紫外線透過性を有し、かつダイシング・ダイボンドフィルム１０、１２の強度母体となるものである。例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、ランダム共重合ポリプロピレン、ブロック共重合ポリプロピレン、ホモポリプロレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル（ランダム、交互）共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、全芳香族ポリアミド、ポリフェニルスルフイド、アラミド（紙）、ガラス、ガラスクロス、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、セルロース系樹脂、シリコーン樹脂、金属（箔）、紙等が挙げられる。
また基材１の材料としては、前記樹脂の架橋体等のポリマーが挙げられる。前記プラスチックフィルムは、無延伸で用いてもよく、必要に応じて一軸又は二軸の延伸処理を施したものを用いてもよい。延伸処理等により熱収縮性を付与した樹脂シートによれば、ダイシング後にその基材１を熱収縮させることにより粘着剤層２とダイボンドフィルム３、３’との接着面積を低下させて、半導体チップの回収の容易化を図ることができる。
基材１の表面は、隣接する層との密着性、保持性等を高める為、慣用の表面処理、例えば、クロム酸処理、オゾン暴露、火炎暴露、高圧電撃暴露、イオン化放射線処理等の化学的又は物理的処理、下塗剤（例えば、後述する粘着物質）によるコーティング処理を施すことができる。
前記基材１は、同種又は異種のものを適宜に選択して使用することができ、必要に応じて数種をブレンドしたものを用いることができる。また、基材１には、帯電防止能を付与する為、前記の基材１上に金属、合金、これらの酸化物等からなる厚さが３０〜５００Å程度の導電性物質の蒸着層を設けることができる。基材１は単層あるいは２種以上の複層でもよい。
基材１の厚さは、特に制限されず適宜に決定できるが、一般的には５〜２００μｍ程度である。
前記粘着剤層２は紫外線硬化型粘着剤を含み構成されている。紫外線硬化型粘着剤は、紫外線の照射により架橋度を増大させてその粘着力を容易に低下させることができ、図２に示す粘着剤層２の半導体ウェハ貼り付け部分に対応する部分２ａのみを紫外線照射することにより他の部分２ｂとの粘着力の差を設けることができる。
また、図２に示すダイボンドフィルム３’に合わせて紫外線硬化型の粘着剤層２を硬化させることにより、粘着力が著しく低下した前記部分２ａを容易に形成できる。硬化し、粘着力の低下した前記部分２ａにダイボンドフィルム３’が貼付けられる為、粘着剤層２の前記部分２ａとダイボンドフィルム３’との界面は、ピックアップ時に容易に剥がれる性質を有する。一方、紫外線を照射していない部分は十分な粘着力を有しており、前記部分２ｂを形成する。
前述の通り、図１に示すダイシング・ダイボンドフィルム１０の粘着剤層２に於いて、未硬化の紫外線硬化型粘着剤により形成されている前記部分２ｂはダイボンドフィルム３と粘着し、ダイシングする際の保持力を確保できる。この様に紫外線硬化型粘着剤は、半導体チップを基板等の被着体に固着する為のダイボンドフィルム３を、接着・剥離のバランスよく支持することができる。図２に示すダイシング・ダイボンドフィルム１１の粘着剤層２に於いては、前記部分２ｂがウェハリングを固定することができる。
前記紫外線硬化型粘着剤は、炭素−炭素二重結合等の紫外線硬化性の官能基を有し、かつ粘着性を示すものを特に制限なく使用することができる。紫外線硬化型粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤等の一般的な感圧性粘着剤に、紫外線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分を配合した添加型の紫外線硬化型粘着剤を例示できる。
前記感圧性粘着剤としては、半導体ウェハやガラス等の汚染をきらう電子部品の超純水やアルコール等の有機溶剤による清浄洗浄性等の点から、アクリル系ポリマーをベースポリマーとするアクリル系粘着剤が好ましい。
前記アクリル系ポリマーとしては、例えば、（メタ）アクリル酸アルキルエステル（例えば、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、イソプロピルエステル、ブチルエステル、イソブチルエステル、ｓ−ブチルエステル、ｔ−ブチルエステル、ペンチルエステル、イソペンチルエステル、ヘキシルエステル、ヘプチルエステル、オクチルエステル、２−エチルヘキシルエステル、イソオクチルエステル、ノニルエステル、デシルエステル、イソデシルエステル、ウンデシルエステル、ドデシルエステル、トリデシルエステル、テトラデシルエステル、ヘキサデシルエステル、オクタデシルエステル、エイコシルエステル等のアルキル基の炭素数１〜３０、特に炭素数４〜１８の直鎖状又は分岐鎖状のアルキルエステル等）及び（メタ）アクリル酸シクロアルキルエステル（例えば、シクロペンチルエステル、シクロヘキシルエステル等）の１種又は２種以上を単量体成分として用いたアクリル系ポリマー等が挙げられる。尚、（メタ）アクリル酸エステルとはアクリル酸エステル及び／又はメタクリル酸エステルをいい、本発明の（メタ）とは全て同様の意味である。
前記アクリル系ポリマーは、凝集力、耐熱性等の改質を目的として、必要に応じ、前記（メタ）アクリル酸アルキルエステル又はシクロアルキルエステルと共重合可能な他のモノマー成分に対応する単位を含んでいてもよい。この様なモノマー成分として、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチル（メタ）アクリレート、カルボキシペンチル（メタ）アクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸等のカルボキシル基含有モノマー；無水マレイン酸、無水イタコン酸等の酸無水物モノマー；（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸６−ヒドロキシヘキシル、（メタ）アクリル酸８−ヒドロキシオクチル、（メタ）アクリル酸１０−ヒドロキシデシル、（メタ）アクリル酸１２−ヒドロキシラウリル、（４−ヒドロキシメチルシクロヘキシル）メチル（メタ）アクリレート等のヒドロキシル基含有モノマー；スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、（メタ）アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸等のスルホン酸基含有モノマー；２−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート等のリン酸基含有モノマー；アクリルアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。これら共重合可能なモノマー成分は、１種又は２種以上使用できる。これら共重合可能なモノマーの使用量は、全モノマー成分の４０重量％以下が好ましい。
更に、前記アクリル系ポリマーは、架橋させる為、多官能性モノマー等も、必要に応じて共重合用モノマー成分として含むことができる。この様な多官能性モノマーとして、例えば、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、（ポリ）エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、（ポリ）プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、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トリ（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、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート等が挙げられる。これらの多官能性モノマーも１種又は２種以上用いることができる。多官能性モノマーの使用量は、粘着特性等の点から、全モノマー成分の３０重量％以下が好ましい。
前記アクリル系ポリマーは、単一モノマー又は２種以上のモノマー混合物を重合に付すことにより得られる。重合は、溶液重合、乳化重合、塊状重合、懸濁重合等の何れの方式で行うこともできる。清浄な被着体への汚染防止等の点から、低分子量物質の含有量が小さいのが好ましい。この点から、アクリル系ポリマーの数平均分子量は、好ましくは３０万以上、更に好ましくは４０万〜３００万程度である。
また、前記粘着剤には、ベースポリマーであるアクリル系ポリマー等の数平均分子量を高める為、外部架橋剤を適宜に採用することもできる。外部架橋方法の具体的手段としては、ポリイソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物、メラミン系架橋剤等のいわゆる架橋剤を添加し反応させる方法が挙げられる。外部架橋剤を使用する場合、その使用量は、架橋すべきベースポリマーとのバランスにより、更には、粘着剤としての使用用途によって適宜決定される。一般的には、前記ベースポリマー１００重量部に対して、５重量部程度以下、更には０．１〜５重量部配合するのが好ましい。更に、粘着剤には、必要により、前記成分のほかに、従来公知の各種の粘着付与剤、老化防止剤等の添加剤を用いてもよい。
配合する前記紫外線硬化性のモノマー成分としては、例えば、ウレタンオリゴマー、ウレタン（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリストールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリストールモノヒドロキシペンタ（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、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。また紫外線硬化性のオリゴマー成分はウレタン系、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリカーボネート系、ポリブタジエン系等種々のオリゴマーがあげられ、その分子量が１００〜３００００程度の範囲のものが適当である。紫外線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分の配合量は、前記粘着剤層の種類に応じて、粘着剤層の粘着力を低下できる量を、適宜に決定することができる。一般的には、粘着剤を構成するアクリル系ポリマー等のベースポリマー１００重量部に対して、例えば５〜５００重量部、好ましくは４０〜１５０重量部程度である。
また、紫外線硬化型粘着剤としては、前記説明した添加型の紫外線硬化型粘着剤のほかに、ベースポリマーとして、炭素−炭素二重結合をポリマー側鎖又は主鎖中もしくは主鎖末端に有するものを用いた内在型の紫外線硬化型粘着剤が挙げられる。内在型の紫外線硬化型粘着剤は、低分子量成分であるオリゴマー成分等を含有する必要がなく、又は多くは含まない為、経時的にオリゴマー成分等が粘着剤中を移動することなく、安定した層構造の粘着剤層を形成することができる為好ましい。
前記炭素−炭素二重結合を有するベースポリマーは、炭素−炭素二重結合を有し、かつ粘着性を有するものを特に制限なく使用できる。この様なベースポリマーとしては、アクリル系ポリマーを基本骨格とするものが好ましい。アクリル系ポリマーの基本骨格としては、前記例示したアクリル系ポリマーが挙げられる。
前記アクリル系ポリマーへの炭素−炭素二重結合の導入法は特に制限されず、様々な方法を採用できるが、炭素−炭素二重結合はポリマー側鎖に導入するのが分子設計が容易である。例えば、予め、アクリル系ポリマーに官能基を有するモノマーを共重合した後、この官能基と反応しうる官能基及び炭素−炭素二重結合を有する化合物を、炭素−炭素二重結合の紫外線硬化性を維持したまま縮合又は付加反応させる方法が挙げられる。
これら官能基の組合せの例としては、カルボン酸基とエポキシ基、カルボン酸基とアジリジル基、ヒドロキシル基とイソシアネート基等が挙げられる。これら官能基の組合せのなかでも反応追跡の容易さから、ヒドロキシル基とイソシアネート基との組合せが好適である。また、これら官能基の組み合わせにより、前記炭素−炭素二重結合を有するアクリル系ポリマーを生成するような組合せであれば、官能基はアクリル系ポリマーと前記化合物のいずれの側にあってもよいが、前記の好ましい組み合わせでは、アクリル系ポリマーがヒドロキシル基を有し、前記化合物がイソシアネート基を有する場合が好適である。この場合、炭素−炭素二重結合を有するイソシアネート化合物としては、例えば、メタクリロイルイソシアネート、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、ｍ−イソプロペニル−α，α−ジメチルベンジルイソシアネート等が挙げられる。また、アクリル系ポリマーとしては、前記例示のヒドロキシ基含有モノマーや２−ヒドロキシエチルビニルエーテル、４−ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングルコールモノビニルエーテルのエーテル系化合物等を共重合したものが用いられる。
前記内在型の紫外線硬化型粘着剤は、前記炭素−炭素二重結合を有するベースポリマー（特にアクリル系ポリマー）を単独で使用することができるが、特性を悪化させない程度に前記紫外線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分を配合することもできる。紫外線硬化性のオリゴマー成分等は、通常ベースポリマー１００重量部に対して３０重量部の範囲内であり、好ましくは０〜１０重量部の範囲である。
前記紫外線硬化型粘着剤には、紫外線等により硬化させる場合には光重合開始剤を含有させる。光重合開始剤としては、例えば、４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル（２−ヒドロキシ−２−プロピル）ケトン、α−ヒドロキシ−α，α’−ジメチルアセトフェノン、２−メチル−２−ヒドロキシプロピオフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等のα−ケトール系化合物；メトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフエノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）−フェニル］−２−モルホリノプロパン−１等のアセトフェノン系化合物；ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、アニソインメチルエーテル等のベンゾインエーテル系化合物；ベンジルジメチルケタール等のケタール系化合物；２−ナフタレンスルホニルクロリド等の芳香族スルホニルクロリド系化合物；１−フェノン−１，１―プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム等の光活性オキシム系化合物；ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、３，３’−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物；チオキサンソン、２−クロロチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、２，４−ジメチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジクロロチオキサンソン、２，４−ジエチルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系化合物；カンファーキノン；ハロゲン化ケトン；アシルホスフィノキシド；アシルホスフォナート等が挙げられる。光重合開始剤の配合量は、粘着剤を構成するアクリル系ポリマー等のベースポリマー１００重量部に対して、例えば０．０５〜２０重量部程度である。
また紫外線硬化型粘着剤としては、例えば、特開昭６０−１９６９５６号公報に開示されている、不飽和結合を２個以上有する付加重合性化合物、エポキシ基を有するアルコキシシラン等の光重合性化合物と、カルボニル化合物、有機硫黄化合物、過酸化物、アミン、オニウム塩系化合物等の光重合開始剤とを含有するゴム系粘着剤やアクリル系粘着剤等が挙げられる。
前記粘着剤層２の紫外線硬化後の粘着力は、ダイボンドフィルム３、３’に対して０．００１〜１Ｎ／１０ｍｍ幅、好ましくは０．００５〜０．５Ｎ／１０ｍｍ幅、より好ましくは０．０１〜０．１Ｎ／１０ｍｍ幅（１８０度ピール剥離力、剥離速度３００ｍｍ／ｍｍ）である。前記数値範囲内であると、ダイボンドフィルムの接着剤付き半導体チップをピックアップする際に、該半導体チップを必要以上に固定することなく、より良好なピックアップ性が図れる。
前記粘着剤層２に前記部分２ａを形成する方法としては、基材１に紫外線硬化型の粘着剤層２を形成した後、前記部分２ａに部分的に紫外線を照射し硬化させる方法が挙げられる。部分的な紫外線照射は、半導体ウェハ貼り付け部分３ａ以外の部分３ｂ等に対応するパターンを形成したフォトマスクを介して行うことができる。また、スポット的に紫外線を照射し硬化させる方法等が挙げられる。紫外線硬化型の粘着剤層２の形成は、セパレータ上に設けたものを基材１上に転写することにより行うことができる。部分的な紫外線硬化はセパレータ上に設けた紫外線硬化型の粘着剤層２に行うこともできる。
ダイシング・ダイボンドフィルム１０の粘着剤層２に於いては、前記部分２ａの粘着力＜その他の部分２ｂの粘着力、となるように粘着剤層２の一部を紫外線照射してもよい。即ち、基材１の少なくとも片面の、半導体ウェハ貼り付け部分３ａに対応する部分以外の部分の全部又は一部が遮光されたものを用い、これに紫外線硬化型の粘着剤層２を形成した後に紫外線照射して、半導体ウェハ貼り付け部分３ａに対応する部分を硬化させ、粘着力を低下させた前記部分２ａを形成することができる。遮光材料としては、支持フィルム上でフォトマスクになりえるものを印刷や蒸着等で作製することができる。これにより、効率よく本発明のダイシング・ダイボンドフィルム１０を製造可能である。
粘着剤層２の厚さは、特に限定されないが、チップ切断面の欠け防止や接着層の固定保持の両立性等の点よりは、１〜５０μｍ程度であるのが好ましい。好ましくは２〜３０μｍ、更には５〜２５μｍが好ましい。
ダイボンドフィルム３、３’は、有機樹脂成分に対し熱可塑性樹脂成分１５〜３０重量％と、熱硬化性樹脂成分６０〜７０重量％とを主成分として含有する。また、その表面自由エネルギーは、熱硬化前に於いて３７ｍＪ／ｍ２以上４０ｍＪ／ｍ２未満である。
前記熱可塑性樹脂成分の下限を１５重量％、熱硬化性樹脂成分の上限を７０重量％とすることにより、前記接着フィルムの熱硬化前に於ける表面自由エネルギーを３７ｍＪ／ｍ２以上にする。その結果、ダイボンドフィルムの被着体に対する密着性を良好なものにできる。その一方、熱可塑性樹脂成分の上限を３０重量％、熱硬化性樹脂成分の下限を６０重量％とすることにより、前記表面自由エネルギーを４０ｍＪ／ｍ２未満にする。その結果、粘着剤層２との剥離性を良好にし、後述するピックアップ工程の際のピックアップ性を向上させることができる。
また、前記ダイボンドフィルムの熱硬化後の２５０℃での引張貯蔵弾性率が１０ＭＰａ以上であることが好ましく、１５〜１００ＭＰａであることがより好ましい。引張貯蔵弾性率の調整は、例えば、無機フィラーの添加量を調整することにより可能である。尚、熱硬化とは、例えば、８０〜２４０℃、好ましくは８０〜１７５℃、より好ましくは１００〜１７５℃で、０．１〜２４時間、好ましくは０．１〜４時間、より好ましくは０．１〜１時間の熱処理を行う場合を意味する。
また、前記ダイボンドフィルムの熱硬化後のガラス転移点は１７５℃以上であることが好ましく、１８５〜２１０℃であることがより好ましい。ガラス転移点を１７５℃以上にすることにより、後述する封止工程に於いて半導体素子が傾斜するのを防止し、また、はんだリフロー工程の際にダイボンドフィルムと被着体の間に剥離が生じるのを防止することができる。ダイボンドフィルムの熱硬化後のガラス転移点の調整は、例えば、熱硬化性樹脂の添加量により可能である。この場合、ガラス転移点を１７５℃以上にするためには、熱硬化性樹脂の添加量は熱可塑性樹脂成分１００重量％に対し、４００〜１０００重量％であることが好ましい。
前記ダイボンドフィルムの熱硬化後の、８５℃、８５％ＲＨの雰囲気下で１６８時間放置したときの吸水率が１重量％以下であることが好ましい。吸水率を１重量％以下にすることにより、例えば、リフロー工程に於いてボイドが発生するのを防止することができる。吸水率の調整は、例えば、無機フィラーの添加量を調整することにより可能である。
前記加熱による熱硬化後の、２５０℃、１時間加熱後の重量減少量が１重量％以下であることが好ましい。重量減少量を１重量％以下にすることにより、例えば、リフロー工程に於いてパッケージにクラックが発生するのを防止することができる。重量減少量の調整は、例えば、無機フィラーの添加量を調整することにより可能である。
ダイボンドフィルム３、３’の積層構造は特に限定されず、例えば接着剤層の単層のみからなるものや、コア材料の片面又は両面に接着剤層を形成した多層構造のもの等が挙げられる。前記コア材料としては、フィルム（例えばポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム等）、ガラス繊維やプラスチック製不織繊維で強化された樹脂基板、シリコン基板又はガラス基板等が挙げられる。
前記熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、６−ナイロンや６，６−ナイロン等のポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ＰＥＴやＰＢＴ等の飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、又はフッ素樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらの熱可塑性樹脂のうち、イオン性不純物が少なく耐熱性が高く、半導体素子の信頼性を確保できるアクリル樹脂が特に好ましい。
前記アクリル樹脂としては、特に限定されるものではなく、炭素数３０以下、特に炭素数４〜１８の直鎖若しくは分岐のアルキル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエステルの１種又は２種以上を成分とする重合体等が挙げられる。前記アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、イソブチル基、アミル基、イソアミル基、へキシル基、へプチル基、シクロヘキシル基、２−エチルヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ウンデシル基、ラウリル基、トリデシル基、テトラデシル基、ステアリル基、オクタデシル基、又はドデシル基等が挙げられる。
また、前記重合体を形成する他のモノマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸若しくはクロトン酸等の様なカルボキシル基含有モノマー、無水マレイン酸若しくは無水イタコン酸等の様な酸無水物モノマー、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸６−ヒドロキシヘキシル、（メタ）アクリル酸８−ヒドロキシオクチル、（メタ）アクリル酸１０−ヒドロキシデシル、（メタ）アクリル酸１２−ヒドロキシラウリル若しくは（４−ヒドロキシメチルシクロヘキシル）−メチルアクリレート等の様なヒドロキシル基含有モノマー、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、（メタ）アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル（メタ）アクリレート若しくは（メタ）アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸等の様なスルホン酸基含有モノマー、又は２−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート等の様な燐酸基含有モノマーが挙げられる。
前記熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、又は熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。特に、半導体素子を腐食させるイオン性不純物等の含有が少ないエポキシ樹脂が好ましい。また、エポキシ樹脂の硬化剤としてはフェノール樹脂が好ましい。
前記エポキシ樹脂は、接着剤組成物として一般に用いられるものであれば特に限定は無く、例えばビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＳ型、臭素化ビスフェノールＡ型、水添ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＡＦ型、ビフェニル型、ナフタレン型、フルオンレン型、フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、トリスヒドロキシフェニルメタン型、テトラフェニロールエタン型等の二官能エポキシ樹脂や多官能エポキシ樹脂、又はヒダントイン型、トリスグリシジルイソシアヌレート型若しくはグリシジルアミン型等のエポキシ樹脂が用いられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらのエポキシ樹脂のうちノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型樹脂又はテトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂が特に好ましい。これらのエポキシ樹脂は、硬化剤としてのフェノール樹脂との反応性に富み、耐熱性等に優れるからである。
更に、前記フェノール樹脂は、前記エポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであり、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン等が挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらのフェノール樹脂のうちフェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂が特に好ましい。半導体装置の接続信頼性を向上させることができるからである。
前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合は、例えば、前記エポキシ樹脂成分中のエポキシ基１当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が０．５〜２．０当量になるように配合することが好適である。より好適なのは、０．８〜１．２当量である。即ち、両者の配合割合が前記範囲を外れると、十分な硬化反応が進まず、エポキシ樹脂硬化物の特性が劣化し易くなるからである。
尚、本発明に於いては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びアクリル樹脂を用いたダイボンドフィルムが特に好ましい。これらの樹脂は、イオン性不純物が少なく耐熱性が高いので、半導体素子の信頼性を確保できる。この場合の配合比は、アクリル樹脂成分１００重量部に対して、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の混合量が１０〜１０００重量部である。
本発明のダイボンドフィルム３、３’を予めある程度架橋をさせておく場合には、作製に際し、重合体の分子鎖末端の官能基等と反応する多官能性化合物を架橋剤として添加させておくのがよい。これにより、高温下での接着特性を向上させ、耐熱性の改善を図ることができる。
前記架橋剤としては、従来公知のものを採用することができる。特に、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、多価アルコールとジイソシアネートの付加物等のポリイソシアネート化合物がより好ましい。架橋剤の添加量としては、前記の重合体１００重量部に対し、通常０．０５〜７重量部とするのが好ましい。架橋剤の量が７重量部より多いと、接着力が低下するので好ましくない。その一方、０．０５重量部より少ないと、凝集力が不足するので好ましくない。また、この様なポリイソシアネート化合物と共に、必要に応じて、エポキシ樹脂等の他の多官能性化合物を一緒に含ませるようにしてもよい。
また、ダイボンドフィルム３、３’には、その用途に応じて無機充填剤を適宜配合することができる。無機充填剤の配合は、導電性の付与や熱伝導性の向上、弾性率の調節等を可能とする。前記無機充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、石膏、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化アルミナ、酸化ベリリウム、炭化珪素、窒化珪素等のセラミック類、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、クロム、鉛、錫、亜鉛、パラジウム、半田等の金属、又は合金類、その他カーボン等からなる種々の無機粉末が挙げられる。これらは、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。なかでも、シリカ、特に溶融シリカが好適に用いられる。また、無機充填剤の平均粒径は、０．１〜８０μｍの範囲内であることが好ましい。
前記無機充填剤の配合量は、有機樹脂成分１００重量部に対し０〜２００重量部、好ましくは０〜１５０重量部、より好ましくは０〜８０重量部、特に好ましくは０〜７０重量部である。尚、ダイボンドフィルムの熱硬化後の２５０℃における引張貯蔵弾性率を１０ＭＰａ以上に調整する場合、無機充填剤の配合量は有機樹脂成分１００重量部に対しさらに５０〜１５０重量部であることが好ましく、０〜１５重量部であることがより好ましい。また、ダイボンドフィルムの熱硬化後の８５℃、８５％ＲＨの雰囲気下で１６８時間放置したときの吸水率を１重量％以下に調整する場合、無機充填剤の配合量は有機樹脂成分１００重量部に対しさらに５０〜１５０重量部であることが好ましい。
尚、ダイボンドフィルム３、３’には、前記無機充填剤以外に、必要に応じて他の添加剤を適宜に配合することができる。他の添加剤としては、例えば難燃剤、シランカップリング剤又はイオントラップ剤等が挙げられる。
前記難燃剤としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、臭素化エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。
前記シランカップリング剤としては、例えば、β−（３、４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。これらの化合物は、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。
前記イオントラップ剤としては、例えばハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス等が挙げられる。これらは、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。
ダイボンドフィルム３、３’の厚さ（積層体の場合は、総厚）は特に限定されないが、例えば、５〜１００μｍ程度、好ましくは５〜５０μｍ程度である。
前記ダイシング・ダイボンドフィルム１０、１２のダイボンドフィルム３、３’は、セパレータにより保護されていることが好ましい（図示せず）。セパレータは、実用に供するまでダイボンドフィルム３、３’を保護する保護材としての機能を有している。また、セパレータは、更に、粘着剤層２にダイボンドフィルム３、３’を転写する際の支持基材として用いることができる。セパレータはダイシング・ダイボンドフィルムのダイボンドフィルム３、３’上にワークを貼着する際に剥がされる。セパレータとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレンや、フッ素系剥離剤、長鎖アルキルアクリレート系剥離剤等の剥離剤により表面コートされたプラスチックフィルムや紙等も使用可能である。
（半導体装置の製造方法）
本発明のダイシング・ダイボンドフィルム１０、１２は、ダイボンドフィルム３、３’上に任意に設けられたセパレータを適宜に剥離して、次の様に使用される。以下では、図を参照しながらダイシング・ダイボンドフィルム１０を用いた場合を例にして説明する。
先ず、図１に示すように、ダイシング・ダイボンドフィルム１０に於けるダイボンドフィルム３の半導体ウェハ貼り付け部分３ａ上に半導体ウェハ４を圧着し、これを接着保持させて固定する（マウント工程）。本工程は、圧着ロール等の押圧手段により押圧しながら行う。
次に、半導体ウェハ４のダイシングを行う。これにより、半導体ウェハ４を所定のサイズに切断して個片化し、半導体チップ５を製造する。ダイシングは、例えば半導体ウェハ４の回路面側から常法に従い行われる。また、本工程では、例えばダイシング・ダイボンドフィルム１０まで切込みを行なうフルカットと呼ばれる切断方式等を採用できる。本工程で用いるダイシング装置としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。また、半導体ウェハは、ダイシング・ダイボンドフィルム１０により接着固定されているので、チップ欠けやチップ飛びを抑制できると共に、半導体ウェハ４の破損も抑制できる。
ダイシング・ダイボンドフィルム１０に接着固定された半導体チップを剥離する為に、半導体チップ５のピックアップを行う。ピックアップの方法としては特に限定されず、従来公知の種々の方法を採用できる。例えば、個々の半導体チップ５をダイシング・ダイボンドフィルム１０側からニードルによって突き上げ、突き上げられた半導体チップ５をピックアップ装置によってピックアップする方法等が挙げられる。
ここでピックアップは、粘着剤層２は紫外線硬化型である為、該粘着剤層２に紫外線を照射した後に行う。これにより、粘着剤層２のダイボンドフィルム３ａに対する粘着力が低下し、半導体チップ５の剥離が容易になる。その結果、半導体チップを損傷させることなくピックアップが可能となる。紫外線照射の際の照射強度、照射時間等の条件は特に限定されず、適宜必要に応じて設定すればよい。また、紫外線照射に使用する光源としては、前述のものを使用することができる。
ピックアップした半導体チップ５は、ダイボンドフィルム３ａを介して被着体６に接着固定する（ダイボンド）。被着体６としては、リードフレーム、ＴＡＢフィルム、基板又は別途作製した半導体チップ等が挙げられる。被着体６は、例えば、容易に変形されるような変形型被着体であってもよく、変形することが困難である非変形型被着体（半導体ウェハ等）であってもよい。
前記基板としては、従来公知のものを使用することができる。また、前記リードフレームとしては、Ｃｕリードフレーム、４２Ａｌｌｏｙリードフレーム等の金属リードフレームやガラスエポキシ、ＢＴ（ビスマレイミド−トリアジン）、ポリイミド等からなる有機基板を使用することができる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体素子をマウントし、半導体素子と電気的に接続して使用可能な回路基板も含まれる。
ダイボンドフィルム３が熱硬化型の場合には、加熱硬化により、半導体チップ５を被着体６に接着固定し、耐熱強度を向上させる。尚、半導体ウェハ貼り付け部分３ａを介して半導体チップ５が基板等に接着固定されたものは、リフロー工程に供することができる。
また前記のダイボンドは、ダイボンドフィルム３を硬化させず、単に被着体６に仮固着させてもよい。その後、加熱工程を経ることなくワイヤーボンディングを行い、更に半導体チップを封止樹脂で封止して、当該封止樹脂をアフターキュアすることもできる。
この場合、ダイボンドフィルム３としては、仮固着時の剪断接着力が、被着体６に対して０．２ＭＰａ以上のものを使用し、より好ましくは０．２〜１０ＭＰａの範囲内のものを使用するのが好ましい。ダイボンドフィルム３の剪断接着力が少なくとも０．２ＭＰａ以上であると、加熱工程を経ることなくワイヤーボンディング工程を行っても、当該工程に於ける超音波振動や加熱により、ダイボンドフィルム３と半導体チップ５又は被着体６との接着面でずり変形を生じることがない。即ち、ワイヤーボンディングの際の超音波振動により半導体素子が動くことがなく、これによりワイヤーボンディングの成功率が低下するのを防止する。
前記のワイヤーボンディングは、被着体６の端子部（インナーリード）の先端と半導体チップ上の電極パッド（図示しない）とをボンディングワイヤー７で電気的に接続する工程である（図３参照）。前記ボンディングワイヤー７としては、例えば金線、アルミニウム線又は銅線等が用いられる。ワイヤーボンディングを行う際の温度は、８０〜２５０℃、好ましくは８０〜２２０℃の範囲内で行われる。また、その加熱時間は数秒〜数分間行われる。結線は、前記温度範囲内となる様に加熱された状態で、超音波による振動エネルギーと印加加圧による圧着工ネルギーの併用により行われる。
本工程は、ダイボンドフィルム３ａによる固着を行うことなく実行することができる。また、本工程の過程でダイボンドフィルム３ａにより半導体チップ５と被着体６とが固着することはない。
前記封止工程は、封止樹脂８により半導体チップ５を封止する工程である（図３参照）。本工程は、被着体６に搭載された半導体チップ５やボンディングワイヤー７を保護する為に行われる。本工程は、封止用の樹脂を金型で成型することにより行う。封止樹脂８としては、例えばエポキシ系の樹脂を使用する。樹脂封止の際の加熱温度は、通常１７５℃で６０〜９０秒間行われるが、本発明はこれに限定されず、例えば１６５〜１８５℃で、数分間キュアすることができる。これにより、封止樹脂を硬化させると共に、ダイボンドフィルム３ａを介して半導体チップ５と被着体６とを固着させる。即ち、本発明に於いては、後述する後硬化工程が行われない場合に於いても、本工程に於いてダイボンドフィルム３ａによる固着が可能であり、製造工程数の減少及び半導体装置の製造期間の短縮に寄与することができる。
前記後硬化工程に於いては、前記封止工程で硬化不足の封止樹脂８を完全に硬化させる。封止工程に於いてダイボンドフィルム３ａにより固着がされない場合でも、本工程に於いて封止樹脂８の硬化と共にダイボンドフィルム３ａによる固着が可能となる。本工程に於ける加熱温度は、封止樹脂の種類により異なるが、例えば１６５〜１８５℃の範囲内であり、加熱時間は０．５〜８時間程度である。
また、本発明のダイシング・ダイボンドフィルムは、図４に示すように、複数の半導体チップを積層して３次元実装をする場合にも好適に用いることができる。図４は、ダイボンドフィルムを介して半導体チップを３次元実装した例を示す断面模式図である。図４に示す３次元実装の場合、先ず半導体チップと同サイズとなる様に切り出した少なくとも１つのダイボンドフィルム３ａを被着体６上に仮固着した後、ダイボンドフィルム３ａを介して半導体チップ５を、そのワイヤーボンド面が上側となる様にして仮固着する。次に、ダイボンドフィルム１３を半導体チップ５の電極パッド部分を避けて仮固着する。更に、他の半導体チップ１５をダイボンドフィルム１３上に、そのワイヤーボンド面が上側となる様にして仮固着する。
次に、加熱工程を行うことなく、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体チップ５及び他の半導体チップ１５に於けるそれぞれの電極パッドと、被着体６とをボンディングワイヤー７で電気的に接続する。
続いて、封止樹脂８により半導体チップ５等を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させる。それと共に、ダイボンドフィルム３ａにより被着体６と半導体チップ５との間を固着する。また、ダイボンドフィルム１３により半導体チップ５と他の半導体チップ１５との間も固着させる。尚、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。
半導体チップの３次元実装の場合に於いても、ダイボンドフィルム３ａ、１３の加熱による加熱処理を行わないので、製造工程の簡素化及び歩留まりの向上が図れる。また、被着体６に反りが生じたり、半導体チップ５及び他の半導体チップ１５にクラックが発生したりすることもないので、半導体素子の一層の薄型化が可能になる。
また、図５に示すように、半導体チップ間にダイボンドフィルムを介してスペーサを積層させた３次元実装としてもよい。図５は、２つの半導体チップをスペーサを介してダイボンドフィルムにより３次元実装した例を示す断面模式図である。
図５に示す３次元実装の場合、先ず被着体６上にダイボンドフィルム３ａ、半導体チップ５及びダイボンドフィルム２１を順次積層して仮固着する。更に、ダイボンドフィルム２１上に、スペーサ９、ダイボンドフィルム２１、ダイボンドフィルム３ａ及び半導体チップ５を順次積層して仮固着する。
次に、加熱工程を行うことなく、図５に示すように、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体チップ５に於ける電極パッドと被着体６とをボンディングワイヤー７で電気的に接続する。
続いて、封止樹脂８により半導体チップ５を封止する封止工程を行い、封止樹脂８を硬化させると共に、ダイボンドフィルム３ａ、２１により被着体６と半導体チップ５との間、及び半導体チップ５とスペーサ９との間を固着させる。これにより、半導体パッケージが得られる。封止工程は、半導体チップ５側のみを片面封止する一括封止法が好ましい。封止は粘着シート上に貼り付けられた半導体チップ５を保護するために行われ、その方法としては封止樹脂８を用いて金型中で成型されるのが代表的である。その際、複数のキャビティを有する上金型と下金型からなる金型を用いて、同時に封止工程を行うのが一般的である。樹脂封止時の加熱温度は、例えば１７０〜１８０℃の範囲内であることが好ましい。封止工程の後に、後硬化工程を行ってもよい。
尚、前記スペーサ９としては、特に限定されるものではなく、例えば従来公知のシリコンチップ、ポリイミドフィルム等を用いることができる。また、前記スペーサとしてコア材料を用いることができる。コア材料としては特に限定されるものではなく、従来公知のものを用いることができる。具体的には、フィルム（例えばポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム等）、ガラス繊維やプラスチック製不織繊維で強化された樹脂基板、ミラーシリコンウェハ、シリコン基板又はガラス基板等を使用できる。
次に、プリント配線板上に、前記の半導体パッケージを表面実装する。表面実装の方法としては、例えば、プリント配線板上に予めハンダを供給した後、温風等により加熱溶融しハンダ付けを行うリフローはんだ付けが挙げられる。加熱方法としては、熱風リフロー、赤外線リフロー等が挙げられる。また、全体加熱、局部加熱の何れの方式でもよい。加熱温度は２４０〜２６５℃、加熱時間は１〜２０秒の範囲内であることが好ましい。
（その他の事項）
前記基板等上に半導体素子を３次元実装する場合、半導体素子の回路が形成される面側には、バッファーコート膜が形成されている。当該バッファーコート膜としては、例えば窒化珪素膜やポリイミド樹脂等の耐熱樹脂からなるものが挙げられる。
また、半導体素子の３次元実装の際に、各段で使用されるダイボンドフィルムは同一組成からなるものに限定されるものではなく、製造条件や用途等に応じて適宜変更可能である。
また、前記実施の形態に於いては、基板等に複数の半導体素子を積層させた後に、一括してワイヤーボンディング工程を行う態様について述べたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、半導体素子を基板等の上に積層する度にワイヤーボンディング工程を行うことも可能である。
以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されている材料や配合量等は、特に限定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例に過ぎない。また、部とあるのは、重量部を意味する。
（実施例１）
アクリル酸エチル−メチルメタクリレートを主成分とするアクリル酸エステル系ポリマー（根上工業（株）製、パラクロンＷ−１９７ＣＭ）１００部に対して、エポキシ樹脂１（ＪＥＲ（株）製、エピコート１００４）１４４部、エポキシ樹脂２（ＪＥＲ（株）製、エピコート８２７）１３０部、フェノール樹脂（三井化学（株）製、ミレックスＸＬＣ−４Ｌ）２９３部、球状シリカ（アドマテックス（株）製、ＳＯ−２５Ｒ）４４４部、硬化触媒（四国化成（株）製、Ｃ１１−Ｚ）２部をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２３．６重量％の接着剤組成物を調製した。
この接着剤組成物の溶液を、剥離ライナとしてシリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ４０μｍのダイボンドフィルムＡを作製した。
（実施例２）
アクリル酸エチル−メチルメタクリレートを主成分とするアクリル酸エステル系ポリマー（根上工業（株）製，パラクロンＷ−１９７ＣＭ）１００部に対して、エポキシ樹脂１（ＪＥＲ（株）製、エピコート１００４）１２６部、エポキシ樹脂２（ＪＥＲ（株）製、エピコート８２７）６８部、フェノール樹脂（三井化学（株）製、ミレックスＸＬＣ−４Ｌ）２０６部、球状シリカ（アドマテックス（株）製、ＳＯ−２５Ｒ）３３３部、硬化触媒（四国化成（株）製、Ｃ１１−Ｚ）１．５部をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２３．６重量％の接着剤組成物を調製した。
この接着剤組成物の溶液を、剥離ライナとしてシリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ４０μｍのダイボンドフィルムＢを作製した。
（比較例１）
アクリル酸エチル−メチルメタクリレートを主成分とするアクリル酸エステル系ポリマー（根上工業（株）製，パラクロンＷ−１９７ＣＭ）１００部に対して、エポキシ樹脂１（ＪＥＲ（株）製、エピコート１００４）２２８部、エポキシ樹脂２（ＪＥＲ（株）製、エピコート８２７）２０６部、フェノール樹脂（三井化学（株）製、ミレックスＸＬＣ−４Ｌ）４６５部、球状シリカ（アドマテックス（株）製、ＳＯ−２５Ｒ）６６７部、硬化触媒（四国化成（株）製、Ｃ１１−Ｚ）１部をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２３．６重量％の接着剤組成物を調製した。
この接着剤組成物の溶液を、剥離ライナとしてシリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させることにより、厚さ４０μｍのダイボンドフィルムＣを作製した。
（比較例２）
アクリル酸エチル−メチルメタクリレートを主成分とするアクリル酸エステル系ポリマー（根上工業（株）製，パラクロンＷ−１９７ＣＭ）１００部に対して、エポキシ樹脂１（ＪＥＲ（株）製、エピコート１００４）８８部、エポキシ樹脂２（ＪＥＲ（株）製、エピコート８２７）２６部、フェノール樹脂（三井化学（株）製、ミレックスＸＬＣ−４Ｌ）１１９部、球状シリカ（アドマテックス（株）製、ＳＯ−２５Ｒ）２２２部、硬化触媒（四国化成（株）製、Ｃ１１−Ｚ）２部をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２３．６重量％の接着剤組成物を調製した。
この接着剤組成物の溶液を、剥離ライナとしてシリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させることにより、厚さ４０μｍのダイボンドフィルムＤを作製した。
（表面自由エネルギー）
各実施例及び比較例で得られたダイボンドフィルムＡ〜Ｄについて、その熱硬化前の表面自由エネルギーを算出した。即ち、水及びヨードメタンの接触角を接触角計を用いて測定し、それらの接触角から幾何平均法により、表面自由エネルギー値を算出した。結果を表１に示す。
（ピックアップ性）
各実施例及び比較例で得られたダイボンドフィルムＡ〜Ｄを、８ｉｎｃｈのシリコンミラーウエハ（７５μｍ厚み）に貼り付けた。更に、ダイボンドフィルムに対し、４０℃でダイシングテープ（日東電工（株）社製Ｖ−８−Ｔ）を貼り付けると共に、ダイシングリングもその内側にシリコンミラーウェハが位置する様に貼り付けた。
そのダイボンドフィルム付きウェハをＤＩＳＣＯ社製ＤＦＤ６５１を使用して２ｍｍ□に切断した。使用したブレードは１２６Ｆ−ＳＥ２７ＨＡＢＢ（ＤＩＳＣＯ社製）であり、切断スピードは３０ｍｍ／秒とした。
次に、ダイシングにより作製されたシリコンチップをダイボンダー（ＳＰＡ−３００、（株）新川製）を用いてピックアップし、ピックアップ性の評価を行った。具体的には、シリコンチップ１００個をピックアップし、その成功した数をカウントした。
（ボイド面積）
各実施例及び比較例で得られたダイボンドフィルムＡ〜Ｄを、それぞれ４０℃で半導体素子に貼り付け、１６０℃、５００ｇｆ、２ｓでＢＧＡ基板にマウントした。次いで、１７５℃で、１時間加熱硬化を行い、封止樹脂（日東電工（株）社製、ＧＥ−１００）でパッケージングし、半導体装置を製造した（ＴＦＢＧＡパッケージ１６ｘ１６ｘ０．７ｍｍ、チップサイズ５×５ｍｍ）。
封止後の半導体装置をガラスカッターで切断し、その断面を顕微鏡で観察して、ダイボンドフィルムＡ〜ＤとＢＧＡ基板の貼り合わせ面に於けるボイド面積を測定した。
（ガラス転移点（Ｔｇ）の測定）
得られたダイボンドフィルムＡ〜Ｄについて熱硬化後のガラス転移点を、粘弾性測定装置（Rheometic Scientific社製、Solid Analyzer RSII）を用いて昇温速度１０℃／分、周波数１ＭＨｚに於けるＴａｎ（Ｅ”（損失弾性率）／Ｅ’（貯蔵弾性率））から測定した。
（吸水率の測定）
得られたダイボンドフィルムＡ〜Ｄについて熱硬化後の吸水率を、８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿槽に１６８時間放置した前後の重量減少率から測定した。
（重量減少量の測定）
得られたダイボンドフィルムＡ〜Ｄについて熱硬化後の重量減少量を、乾燥機を用いて２１０℃で１時間放置した前後の重量減少量から測定した。
（引張貯蔵弾性率）
得られたダイボンドフィルムＡ〜Ｄについて熱硬化後の引張貯蔵弾性率を、粘弾性測定装置（Rheometic Scientific社製、Solid Analyzer RSII）を用いて昇温速度１０℃／分、周波数１ＭＨｚに於いて測定した。
（結果）
下記表１から分かる通り、表面自由エネルギーが３７ｍＪ／ｍ２以上４０ｍＪ／ｍ２以下であると、ピックアップ工程に於いてエラーが生じず、各実施例のダイボンドフィルムのピックアップ性に優れると共に、パッケージ後のボイド面積も１ｖｏｌ％以下となることが確認された。その一方、比較例１のダイボンドフィルムの様に、表面自由エネルギーが４１ｍＪ／ｍ２であるとピックアップの成功率が低下しており、粘着剤層に対する剥離性が低いことが分かった。また、比較例２のダイボンドフィルムの様に、表面自由エネルギーが３６ｍＪ／ｍ２であると、ボイド面積も８．９ｖｏｌ％となり、製造される半導体装置の信頼性が低下する恐れがあることが分かった。
Figure 2008244463
本発明の実施の一形態に係るダイシング・ダイボンドフィルムを示す断面模式図である。 本発明の他の実施の形態に係るダイシング・ダイボンドフィルムを示す断面模式図である。 本発明の実施の一形態に係るダイボンドフィルムを介して半導体チップを実装した例を示す断面模式図である。 前記ダイボンドフィルムを介して半導体チップを３次元実装した例を示す断面模式図である。 前記ダイボンドフィルムを用いて、２つの半導体チップをスペーサを介して３次元実装した例を示す断面模式図である。
符号の説明
３ａ ダイボンドフィルム（熱硬化型ダイボンドフィルム）
５ 半導体チップ（半導体素子）
６ 基板等（被着体）
７ ボンディングワイヤー
８ 封止樹脂
９ スペーサ
１０、１１ ダイシング・ダイボンドフィルム
１３ ダイボンドフィルム（熱硬化型ダイボンドフィルム）
１５ 半導体チップ（半導体素子）
２１ ダイボンドフィルム（熱硬化型ダイボンドフィルム）

Claims (6)

  1. 半導体装置の製造の際に用いる熱硬化型ダイボンドフィルムであって、
    有機樹脂成分に対し熱可塑性樹脂成分１５〜３０重量％及び熱硬化性樹脂成分６０〜７０重量％を主成分として含有し、
    熱硬化前の表面自由エネルギーが３７ｍＪ／ｍ２以上４０ｍＪ／ｍ２未満であることを特徴とする熱硬化型ダイボンドフィルム。
  2. 前記ダイボンドフィルムの熱硬化後の２５０℃での引張貯蔵弾性率が１０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１記載の熱硬化型ダイボンドフィルム。
  3. 前記ダイボンドフィルムの熱硬化後のガラス転移点が１７５℃以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の熱硬化型ダイボンドフィルム。
  4. 前記加熱による熱硬化後の、８５℃、８５％ＲＨの雰囲気下で１６８時間放置したときの吸水率が１重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の熱硬化型ダイボンドフィルム。
  5. 前記加熱による熱硬化後の、２５０℃、１時間加熱後の重量減少量が１重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の熱硬化型ダイボンドフィルム。
  6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の熱硬化型ダイボンドフィルムが、粘着フィルム上に積層されていることを特徴とするダイシング・ダイボンドフィルム。
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