JP2009124135A - 半導体用接着部材及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】粘接着剤層と基材層を備える接着部材であって、前記粘接着剤層が、(A)エポキシ樹脂およびエポキシ樹脂硬化剤、(B)分子内に1個以上の官能性基を有する重量平均分子量が10万以上である高分子量成分、(C)プロトン供与性化合物、(D)光ラジカル発生剤、並びに(E)平均粒子径が1〜350nmである無機または樹脂微粒子を含むことを特徴とする半導体用接着部材。
【選択図】図1
Description
すなわち、本発明は、粘接着剤層と基材層を備える接着部材であって、前記粘接着剤層が、(A)エポキシ樹脂およびエポキシ樹脂硬化剤、(B)分子内に1個以上の官能性基を有する重量平均分子量が10万以上である高分子量成分、(C)プロトン供与性化合物、(D)光ラジカル発生剤、並びに(E)平均粒子径が1〜350nmである無機または樹脂微粒子を含むことを特徴とする半導体用接着部材に関する。
本発明の半導体用接着部材において、(B)分子内に1個以上の官能性基を有する重量平均分子量が10万以上である高分子量成分が、グリシジル基含有(メタ)アクリル共重合体であり、かつそのエポキシ基含有反復単位の量が0.5〜6重量%であることが好ましい。
また、本発明の半導体用接着部材が有する粘接着剤層において、(A)エポキシ樹脂およびエポキシ樹脂硬化剤100重量部に対し、(B)分子内に1個以上の官能性基を有する重量平均分子量が10万以上である高分子量成分を10〜400重量部、(C)プロトン供与性化合物を0.1〜20重量部、(D)光ラジカル発生剤を0.5〜50重量部、(E)平均粒子径が1〜350nmである無機または樹脂微粒子を10〜500重量部含有することが好ましい。
また、本発明の半導体用接着部材においては、粘接着剤層の加熱硬化後の貯蔵弾性率が、25℃で10〜5000MPa、260℃で1〜50MPaであることが好ましい。
本発明の半導体用接着部材は、粘接着剤層に放射線を照射することで、前記粘接着剤層と基材層界面の接着強度を制御することが可能である。
また、本発明は、上記半導体用接着部材を用いて、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とを接着してなる半導体装置に関する。
本発明の接着部材に使用する上記エポキシ樹脂としては、硬化して接着作用を有するものであれば特に限定されないが、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂等の二官能エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂など、一般に知られているものを適用することができる。
本発明の接着部材において、官能基としては、例えば、グリシジル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、水酸基、カルボキシル基、イソシアネート基、アミノ基、アミド基、ニトリル基等が挙げられ、中でもグリジシル基が好ましい。
高分子量成分としては、例えば、分子内に1個以上の官能性基を有する(メタ)アクリル共重合体(アクリルゴム)、好ましくはグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどのグリシジル基含有(メタ)アクリル共重合体などを用いることができ、さらにこれがエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂成分と非相溶であることが特に好ましい。
本発明において用いられるイソシアネート類としては、トルエ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、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどや、これらをイソシアヌレート変性、ビューレット変性、トリメチロールプロパン等多価アルコールでアダクト変性したものが挙げられる。
本発明の接着部材を形成する粘接着剤層には、紫外線等の活性光の照射によってプロトンを生成するプロトン供与性化合物が成分として含有される。使用するプロトン供与性化化合物としては特に制限はなく、具体的にはイミダゾール類、メルカプタン類等が挙げられる。これらは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができ、使用量としては、(A)エポキシ樹脂およびエポキシ樹脂硬化剤100重量部に対して通常0.1〜20重量部であることが好ましい。
また、本発明の接着部材を形成する粘接着剤層には、紫外線等の活性光の照射によってラジカルを生成する光ラジカル発生剤が成分として含有される。使用する光ラジカル発生剤については特に制限はなく、具体的には、2−メチル−1(4−(メチルチオ)フェニル−2−モルフォリノプロパン−1−オン(Ciba Speciality Chemicals社製、商品名「イルガキュア907」)、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1−オン(Ciba Speciality Chemicals社製、商品名「イルガキュア369」)、ヘキサアリールビスイミダゾール誘導体(ハロゲン、アルコキシ基、ニトロ基、シアノ基等の置換基がフェニル基に置換されても良い)及びベンゾイソオキサゾロン誘導体等が挙げられる。これらは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができ、使用量としては、(A)エポキシ樹脂およびエポキシ樹脂硬化剤100重量部に対して通常0.5〜50重量部であることが好ましい。
本発明においては、無機または樹脂微粒子として、平均粒子径(メディアン径、体積平均)が1nm〜350nmである微粒子を用いる。これよりも大きいと紫外線を照射した際に光を吸収し、粘接着剤層の硬化を阻害し、ピックアップ性が低下するという傾向がある。
まず、上記のようにして基材層1、粘接着剤層2および支持フィルム3を備えた接着部材(図1)を作製した後、支持フィルムを剥がし、粘接着剤層2の上面に、ダイシング加工すべき半導体ウエハを貼着した後、半導体ウエハをダイシングし洗浄、乾燥する。この際、粘接着剤層2により半導体ウエハは接着部材に充分に保持されているので、上記各工程の間に半導体ウエハが脱落することはない。
(実施例1)
4Lガラス釜を用い、純水および、分散剤としてポリビニルアルコールを加え、モノマーとしてブチルアクリレート(44重量部)、エチルアクリレート(27重量部)、グリシジルメタクリレート(3重量部)、ヘキサメチレンジイソシアネート(13重量部)、アクリロニトリル(13重量部)触媒としてラウロイルパーオキサイド、連鎖移動剤として、ノルマルオクチルメルカプタンを加え、60℃の湯浴で重合させ、アクリルゴム(重量平均分子量10万以上)を得た(1)。無機微粒子としてはR−972(日本アエロジル株式会社製)のシクロヘキサノン溶液をビーズミルによって平均粒子径(存在率50%)が100nm、最大粒子径(存在率100%)が300nmになるまで分散させた(2)。エポキシ樹脂としてYDF−8170C(東都化成株式会社製商品名、ビスフェノールF型エポキシ樹脂)55重量部、フェノール樹脂としてミレックスXLC−LL(三井化学株式会社製)45重量部、シランカップリング剤としてNUC A−1160(日本ユニカー株式会社製)0.7重量部、プロトン供与性化合物としてアンテージMB(川口化学株式会社製)1.2重量部、光ラジカル発生剤としてイルガキュア651(チバ・ガイギー株式会社製)18重量部、放射線重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(新中村化学株式会社製商品名、NKエステルA−DPH)30重量部、無機微粒子(2)からなる組成物に、シクロヘキサノンを加えて攪拌混合し、さらにビーズミルを用いて90分混練した。これにアクリルゴム(1)200重量部を混合し、真空脱気した。ワニスを厚さ75μmの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、140℃で5分間加熱乾燥して、膜厚が75μmのBステージ状態の塗膜を形成し、基材層と粘接着剤層を備えた接着部材を作製した。
なお、粒子径は、日機装株式会社製マイクロトラック粒度分布測定装置MT3000IIを用いて測定した。
メタクリル酸メチル65g、エチレングリコールジメタクリレート6g、蒸留水1800g、及び過硫酸アンモニウム3gを混合撹拌し、室温から80℃に昇温させて2時間重合を行った。こうして得られる架橋ポリメタクリル酸粒子を減圧下80℃で水を揮発させて乾燥し、得られる粒子をシクロヘキサノン中に再分散させ、平均粒子径が300nmのポリマ微粒子を得た。このポリマ微粒子を無機微粒子の代わりに用いた以外は実施例1と同様の操作を行い、基材層と粘接着剤層を備えた接着部材を作製した。
実施例1で使用した無機粒子として平均粒子径が500nm、最大粒子径が2000nmのものを使用した以外は同様の操作を行った。
実施例1で使用した無機粒子としてビーズミルにより平均粒子径が1000nm、最大粒子径が10000nmのものを使用した以外は同様の操作を行った。
実施例1で使用した無機粒子を使用しなかった以外は同様の操作を行った。
<ダイシェア強度、ピックアップ性>
半導体ウエハに各種フィルムをラミネートし、ダイシング装置上に固定して、10mm/secの速度で5mm×5mmにダイシングした後に、照度:15〜100mW/cm2で照射量300mJとなるように紫外線照射し、粘接着剤層付き半導体チップを基材層からピックアップを行い、その成功率をカウントした。また、得られたチップを有機基板(PSR−4000、SR−AUS5、0.2mmt)に120℃−0.1MPa−5secの条件でダイボンディングし、175℃、3時間の後硬化を加え評価サンプルを吸湿前とした。このサンプルを85℃85%の恒温恒湿層にて24時間吸湿させたものを吸湿後とした。この評価サンプルを265℃の熱板上で20sec保持した後、速度:50μm/秒、高さ:50μmの測定条件でチップと有機基板との熱時接着力を「Series4000」(製品名、Dage社製)により測定した。
半導体ウエハリングに各種フィルムをラミネートし、これを手動にて引き剥がしたときのウエハリングへの粘接着剤の付着が少しでも生じた場合を×、糊残りなく引き剥がせた場合を○とした。
各種フィルムを25mm×50mmに裁断したサンプルの、T字ピール強度を測定した。また、このサンプルに照度:15〜100mW/cm2で照射量200mJとなるように紫外線照射し、照射後のT字ピール強度を測定した。
4mm×30mmのサイズに裁断した各種フィルムを測定用試料とし、この試料を動的粘弾性測定装置(レオロジ社製、「DVE−V4」)を用い、引張荷重をかけて、周波数10Hz、昇温速度10℃/分の条件で−50℃から300℃まで測定したときの温度25℃、260℃の値を測定した。
5mm角に切断された半導体素子及び粘接着剤層と、厚み25μmのポリイミドフィルムを基材に用いた配線基板を貼り合せた半導体装置サンプル(片面にはんだボールを形成)を作製し、サンプル表面の最高温度が260℃でこの温度を20秒間保持するように温度設定したIRリフロー炉にサンプルを通し、室温で放置することにより冷却する処理を2回繰り返したサンプル中のクラックを目視と超音波顕微鏡で視察した。試料10個すべてでクラックの発生していないものを○とし、1個以上発生していたものを×とした。
また、粘接着剤層に含まれる微粒子の粒子径を制御することにより、UV照射による光の散乱を防ぐことが可能となり、粘接着剤層の硬化の阻害を防止し、優れたピックアップ性を得ることができた。
2 粘接着剤層
3 支持フィルム
4 半導体素子
5 半導体素子搭載用支持部材
Claims (6)
- 粘接着剤層と基材層を備える接着部材であって、前記粘接着剤層が、(A)エポキシ樹脂およびエポキシ樹脂硬化剤、(B)分子内に1個以上の官能性基を有する重量平均分子量が10万以上である高分子量成分、(C)プロトン供与性化合物、(D)光ラジカル発生剤、並びに(E)平均粒子径が1〜350nmである無機または樹脂微粒子を含むことを特徴とする半導体用接着部材。
- (B)分子内に1個以上の官能性基を有する重量平均分子量が10万以上である高分子量成分が、グリシジル基含有(メタ)アクリル共重合体であり、かつそのエポキシ基含有反復単位の量が0.5〜6重量%である、請求項1記載の半導体用接着部材。
- 粘接着剤層において、(A)エポキシ樹脂およびエポキシ樹脂硬化剤100重量部に対し、(B)分子内に1個以上の官能性基を有する重量平均分子量が10万以上である高分子量成分を10〜400重量部、(C)プロトン供与性化合物を0.1〜20重量部、(D)光ラジカル発生剤を0.5〜50重量部、(E)平均粒子径が1〜350nmである無機または樹脂微粒子を10〜500重量部含有する、請求項1または2に記載の半導体用接着部材。
- 粘接着剤層の加熱硬化後の貯蔵弾性率が、25℃で10〜5000MPa、260℃で1〜50MPaである、請求項1〜3のいずれかに記載の半導体用接着部材。
- 粘接着剤層に放射線を照射することで、前記粘接着剤層と基材層界面の接着強度を制御する、請求項1〜4のいずれかに記載の半導体用接着部材。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の半導体用接着部材を用いて、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とを接着してなる半導体装置。
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2008
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