JP2010062553A - ダイボンディングフィルム及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体素子同士を接着固定するダイボンディングフィルム8であって、前記ダイボンディングフィルム8は星型共重合体を含む接着剤層を有し、40℃におけるフィルム未硬化物のタック力が1,500mN以下、80℃におけるフィルム未硬化物の溶融粘度が10,000Pa・s以下、フィルム硬化物の265℃における接着強度が3.5MPa以上であるダイボンディングフィルム8。
【選択図】図1
Description
本発明のダィボンディングフィルムの接着剤層は、星型共重合体を含有する。前記星型共重合体は、中心から3本以上の重合体鎖が放射状に伸びる星型の構造をした分岐共重合体(以下、「星型共重合体」と言うことがある。)である。
モノマー種は、特に限定されず、種々のものを用いることができる。例えば、以下のモノマーを挙げることができる。また、構造式(1)〜(6)に示される化合物の、少なくとも1個のHが、Fで置換されるモノマーを使用することもできる。
多官能開始剤はハロゲン化合物であり、一般には、1分子中に3個以上のハロゲン原子を含む化合物が挙げられ、好ましくは、ハロゲン原子がBr又はClである化合物であり、さらに好ましくは、ハロゲン原子がBrである化合物であり、最も好ましくは、臭素化アルキルである。なお、多官能開始剤の官能数が星型共重合体の重合体鎖の本数となるため、合成しようとする星型共重合体の重合体鎖の本数を考慮し多官能開始剤を選択することが好ましい。
R17で表される炭素数1〜3のニ価の脂肪族炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等が挙げられる。また、R18及びR19で表される炭素数1〜3の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられる。
触媒は、周期律表第7族〜11族元素の遷移金属又は遷移金属化合物であり、具体的には、マンガン、テクネチウム、レニウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金などの遷移金属又はそれらの化合物が挙げられる。これらのなかでも、銅、ルテニウム、ニッケル、鉄又はそれらの化合物が好ましく、触媒活性が高く、高重合率、高分子量化を達成しやすい点で、銅や銅化合物がより好ましく、銅及び銅化合物を併用することが特に好ましい。銅化合物としては、例えば、臭化銅(II)などの2価の銅化合物が好適に用いられる。
溶媒は、ジメチルスルホキシド(DMSO)などのスルホキシド系溶媒;ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホリックアミド等のアミド系溶媒;などが好適に使用することができる。これらは、単独又は組み合わせて使用してもよい。但し、ここに挙げた例は一例であり、これらに制限されるものではない。
星型共重合体の合成方法において用いられる他の成分としては、触媒活性を上げるためルイス酸(例えば、アルミニウムアルコキシド等)又は無機塩(例えば、炭酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム等)、又は還元剤(例えば、2−エチルヘキサン酸すず等)を添加することも可能である。
星型共重合体の合成方法において採用される原子移動ラジカル重合は、開始剤としてハロゲン化合物等を、触媒として遷移金属を用い、アクリル系などのモノマーを重合する重合法であり、ラジカル重合でありながら停止反応等の副反応が起こりにくく分子量分布の狭い重合体(Mw/Mn=1.1〜2.2)が得られるとともに、モノマーと開始剤の仕込み比によって、製造しようとする重合体の分子量を自由に制御し得るという「リビングラジカル重合法」の特徴に加えて、官能基変換反応に比較的有利なハロゲンを末端に有し、開始剤や触媒の設計の自由度が大きいことから、特定の官能基を有する重合体の製造方法として有用である。
本発明では、前記接着剤層は熱硬化性成分を含んでいても良い。熱硬化性成分としては、エポキシ樹脂を使用することができ、熱により硬化して接着作用を有するエポキシ樹脂であれば特に制限はなく、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂など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、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂などを使用することができる。また、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または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。
熱硬化性成分としてエポキシ樹脂を用いた場合、エポキシ樹脂硬化剤を用いることが好ましい。エポキシ樹脂硬化剤としては、通常用いられている公知の硬化剤を使用することができ、例えば、アミン類;ポリアミド;酸無水物;ポリスルフィド;三フッ化ホウ素;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSのようなフェノール性水酸基を1分子中に2個以上有するビスフェノール類;フェノールノボラック樹脂、キシリレン変性フェノール樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、トリフェノールメタン樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等のフェノール樹脂;などが挙げられる。
本発明では、前記接着剤層はフィラーを含んでいても良い。フィラーを含有する目的は、Bステージ状態におけるダイボンディングフィルムのダイシング性の向上、ダイボンディングフィルムの取扱い性の向上、熱伝導性の向上、溶融粘度の調整、チクソトロピック性の付与などである。
本発明のダイボンディングフィルムの接着剤層には、その他の成分として、シランカップリング剤又はチタンカップリング剤などのカップリング剤、硬化促進剤、レベリング剤、酸化防止剤、イオントラップ剤などを含んでいてもよい。
次に、本発明のダイボンディングフィルムを作製する各工程について説明する。以下に示す工程は一例であり、本発明のダイボンディングフィルムは以下の工程に限定されるものではない。
星形共重合体、熱硬化性成分、フィラー及び他の成分を有機溶媒中で混合、混練してワニスを調製する。ワニスの調製に用いる有機溶媒は、前記各成分を均一に溶解、混練又は分散できるものであれば制限はなく、従来公知のものを使用することができる。このような溶剤としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N―メチルピロリドン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、トルエン、キシレン等が挙げられる。これらのなかでも、乾燥速度が速く、価格が安い点でメチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどを使用することが好ましい。
上記(1)で得られたワニスを基材層上に塗工し、ワニスの層を形成する。基材としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエーテルナフタレートフィルム、メチルペンテンフィルム、これらに離型剤のコーティング処理を施したフィルムなどを用いることができる。
上記(2)で得られた、ワニスを塗工した基材層を加熱乾燥する。加熱乾燥の条件は、使用した溶媒が充分に揮散する条件であれば特に制限はないが、通常60℃〜200℃で、0.1〜90分間加熱して行う。
(タック力)
本発明のダイボンディングフィルムは、40℃におけるフィルム未硬化物のタック力が1,500mN以下であり、好ましくは1,200mN以下であり、より好ましくは1,000mN以下である。
ダイボンディングフィルムのタック力を高くする方法としては、ガラス転移温度の低い星型共重合体を用いる、液状エポキシ樹脂を添加する、フィラーの含有量を低減することが有効であり、一方、タック力を低くする方法としては、ガラス転移温度の高い星型共重合体を用いる、固形エポキシ樹脂を添加する、フィラーの含有量を増量することが有効である。前記液状エポキシ樹脂としては、例えば、東都化成株式会社製、商品名:YDF−8170C、YDCN701、702、703、704、700−10、油化シェルエポキシ株式会社製、商品名:エピコート807、815、825、827、828、834、1001、1004、1007、1009、ダウケミカル社製、商品名:DER−330、301、361、油化シェルエポキシ株式会社製、商品名:エピコート152、154、日本化薬株式会社製、商品名:EPPN−201、ダウケミカル社製、商品名:DEN−438などが挙げられ、前記固形エポキシ樹脂としては、例えば、東都化成株式会社製、商品名:YSLV−80XY、YDF2001、DIC株式会社製、製品名:EPICLONなどが挙げられる。
本発明のダイボンディングフィルムは、80℃におけるフィルム未硬化物(Bステージ状態)の溶融粘度が10,000Pa・s以下であり、好ましくは100〜10,000Pa・sの範囲であり、より好ましくは250〜8,000Pa・sの範囲であり、特に好ましくは500〜5,000Pa・sの範囲である。
Z:荷重を加えた後のダイボンディングフィルム接着フィルムの厚さ
V:ダイボンディングフィルム接着フィルムの体積
F:加えた荷重の大きさ
t:荷重を加えた時間
ダイボンディングフィルムの80℃におけるフィルム未硬化物の溶融粘度を下げるには、低軟化点の硬化剤を使用する、熱硬化性成分としてエポキシ樹脂を添加することが有効である。
本発明のダイボンディングフィルムは、フィルム硬化物の265℃における接着強度が3.5MPa以上であり、好ましくは4.0MPa以上であり、さらに好ましくは4.5MPa以上である。
(配位子の合成)
三方コックを備えたジムロートとセプタムラバとを50ml二口ナスフラスコに装着し、N2雰囲気下にした後、蟻酸25.0ml(521.4mmol)を秤取した。0℃に冷却した後、ホルムアルデヒド10.0ml(123.2mmol)を加え、そのまま0℃の状態で1時間攪拌した。この反応液に、トリス(2−アミノエチル)アミン1.5ml(10.0mmol)を蒸留水5mlに溶解させた水溶液を約10分かけて滴下した。その後、反応液を室温(25℃)に戻し、窒素気流下とした。
(3官能開始剤の合成)
三方コック、セプタムラバを備えた100ml二口ナスフラスコにフロログルシノール1.00g(7.93mmol)を秤取した。N2雰囲気にした後、脱水テトラヒドロフラン40.0mlを加えた。さらに、トリエチルアミン3.9ml(27.8mmol)を加え、0℃に冷却した。
(星型アクリル共重合体の合成)
三方コック、セプタムラバを100ml二口フラスコに装着し、Cu(0)を9.5mg(0.15mmol)及びCuBr2を3.4mg(0.015mmol)秤取した。反応容器内をN2雰囲気とし、アクリル酸ブチルを9.9g(77.64mmol)、アクリル酸エチルを7.4g(73.98mmol)、メタクリル酸グリシジルを0.8g(5.43mmol)、アクリロニトリルを7.6g(142.95mmol)、脱水DMSO(ジメチルスルホキシド)を29.4ml及び、合成例1で合成したヘキサメチルトリス(2−アミノエチル)アミンを34.6mg(0.15mmol)の順に加えた。
(ワニスの調製)
以下に示すアクリル共重合体、エポキシ樹脂、硬化剤、フィラー、硬化促進剤、カップリング剤を用いて、表1に示す配合(質量部)の組成物を得、シクロヘキサノンを加えて、攪拌脱泡し、不揮発分40質量%のワニスを調製した。
星型アクリル共重合体:合成例3で合成した星型アクリル共重合体(ガラス転移温度44℃、重量平均分子量20万)
HTR−860P−3(商品名):直鎖状のアクリルゴム(ナガセケムテックス株式会社製、ガラス転移温度25℃、重量平均分子量:80万)
[エポキシ樹脂]
YDF−8170C(商品名):東都化成株式会社製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量156
YDCN−703(商品名):東都化成株式会社製、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量209
YSLV−80XY(商品名):東都化成株式会社製、ビスキシレノール型エポキシ樹脂、エポキシ当量192
YDCN−700−10(商品名):東都化成株式会社製、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量210
[硬化剤]
XLC−LL:ミレックスXLC−LL(商品名)、三井化学株式会社製、フェノール樹脂、水酸基当量175
LF−4871:フェノライトLF−4871(商品名)、DIC株式会社、水酸基当量118
[フィラー]
SC2050−HLG(商品名):アドマテックス社製、シリカフィラー分散液、平均粒径0.5μm
[硬化促進剤]
2PZ−CN:キュアゾール2PZ−CN(商品名)、四国化成工業株式会社製、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール
[カップリング剤]
A−189:NUC A−189(商品名)、日本ユニカー株式会社製、γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン
A−1160:NUC A−1160(商品名)、日本ユニカー株式会社製、γ―ウレイドプロピルトリエトキシシラン
(ダイボンディングフィルムの塗工)
アプリケータ自動塗工機(テスター産業株式会社製)を用いて、ポリエチレンテレフタレート(PET)基材(帝人デュポンフィルム株式会社製、商品名:マイラーA53)上に、上記で調製したワニスを塗布し、ギャップを調整したアプリケータで塗工した。
上記により得られたダイボンディングフィルム未硬化物をオーブン中で120℃/30分、140℃/1時間、175℃/2時間の条件で加熱硬化して、Cステージ状態のダイボンディングフィルム硬化物とした。
上記より得られた実施例1〜2、比較例1〜3のダイボンディングフィルムの各々について、以下に示す評価を行った。
ダイボンディングフィルムの40℃におけるフィルム未硬化物のタック力は、株式会社レスカ製のタッキング試験器を用いた。条件は、フィルム厚:40μm、押し込み速度:2mm/秒、引き上げ速度:10mm/秒、停止加重:100gf/cm2、停止時間:1秒で行い、40℃のステージにサンプルの測定面を上にして固定し、40℃のプローブ(直径5.1mm(φ)のSUS304)に対するタック強度を測定し求めた。測定面は、ダイシングテープに貼り付ける側の面とした。結果を表1に示す。
(2)溶融粘度の測定
ダイボンディングフィルム未硬化物の80℃の溶融粘度は、Journal of Applied Physics (17) P458 (1946)に示す平行平板プラストメータ法により測定、算出した。厚さ60μmの未硬化フィルム2枚を40℃で厚さ約120μmのフィルムにラミネートし、これを打ち抜き型を用いて直径6mmに打ち抜き、両面に厚さ150μmのスライドガラスを貼り付けて試験サンプルを作製した。これをCOBボンダ(日立化成工業株式会社製、AC−SC−400B)を用いて圧着(80℃/1MPa/3秒)した。加圧前後のサンプルをスキャナで取り込み、画像解析ソフトで面積を計算し、圧着前後のフィルム厚みを算出した。
Z:荷重を加えた後のダイボンディングフィルム接着フィルムの厚さ
V:ダイボンディングフィルム接着フィルムの体積
F:加えた荷重の大きさ
t:荷重を加えた時間
(3)接着強度の測定
ダイボンディングフィルム硬化物の接着強度は以下の方法により測定した。厚み40μmのダイボンディングフィルムを厚み400μmの半導体ウエハに60℃で貼り付け、3.2mm角にダイシングした。このダイシングしたチップのダイボンディングフィルム貼付面をレジスト(太陽インキ製造株式会社製、商品名「AUS308」)を塗布した基板(日立化成工業株式会社製、商品名「E−697FG」)表面上に、100℃、0.1MPa、1秒の条件で熱圧着してサンプルを得た。
(4)ピックアップ性の評価
Bステージ状態のダイボンディングフィルムを直径210mmに切り抜き、厚さ80μmのダイシングテープ(電気化学工業株式会社製、商品名T−80MW)上に、ダイアタッチフィルムマウンター(株式会社ジェーシーエム製、商品名DM−300−H)を用いて室温(25℃)で貼り合わせた。なお、塗工時の開放面(ポリエチレンテレフタレートフィルムの逆側)とダイシングテープを貼り合わせて、ダイボンディングフィルム・ダイシングテープ積層品を得た。
前記(4)で得たダイボンディングフィルム・ダイシングテープ積層品に100μm厚の半導体ウェハを熱板上でラミネートし、半導体ウェハ・ダイボンディングフィルム・ダイシングテープ積層品を得、ダイシングサンプルを作製した。ラミネート時の熱板表面温度は40℃に設定した。株式会社ディスコ社製、商品名フルオートマチックダイシングソーDFD−6361を用いて、前記ダイシングサンプを切断した。
上記(5)方法で作製した、ワイヤボンディングされた半導体チップをダイボンディングフィルム付き半導体チップで圧着した積層体を、110℃で1時間及び120℃で1時間の硬化を行った後に、日立化成工業株式会社製の封止材、商品名CEL−9750ZHFを前記積層体上に成型し、175℃で5時間の硬化処理を行い、半導体パッケージを得た。
Claims (5)
- 半導体素子同士を接着固定するダイボンディングフィルムであって、前記ダイボンディングフィルムは星型共重合体を含む接着剤層を有し、
40℃におけるフィルム未硬化物のタック力が1,500mN以下、80℃におけるフィルム未硬化物の溶融粘度が10,000Pa・s以下、フィルム硬化物の265℃における接着強度が3.5MPa以上であるダイボンディングフィルム。 - 前記接着剤層が、熱硬化性成分を含有する請求項1記載のダイボンディングフィルム。
- 前記接着剤層が、無機フィラーを含有する請求項1又は2に記載のダイボンディングフィルム。
- 前記ダイボンディングフィルムの厚みが、40〜100μmである請求項1〜3のいずれか一項に記載のダイボンディングフィルム。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載のダイボンディングフィルムを用いて、半導体素子同士を接着した構造を有してなる半導体装置。
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