JP2011190354A - 粘接着剤組成物、粘接着シートおよび半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る粘接着剤組成物は、アクリル重合体(A)、ナフタレン骨格および/またはアントラセン骨格を有するエポキシ樹脂(B)および硬化剤(C)を含むことを特徴とする。
【選択図】なし
Description
本発明の粘接着剤組成物は、アクリル重合体(A)、ナフタレン骨格および/またはアントラセン骨格を有するエポキシ樹脂(B)、および硬化剤(C)を含むことを特徴とする。
本発明の粘接着剤組成物は、前記エポキシ樹脂(B)の、150℃における溶融粘度が1.0Pa・s以下であり、かつ軟化点が60℃以上であることが好ましい。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記粘接着シートの粘接着剤層に半導体ウエハを貼着し、前記半導体ウエハをダイシングしてICチップを形成し、前記ICチップ裏面に粘接着剤層を固着残存させて基材から剥離し、前記ICチップを基板のダイパッド部上に前記粘接着剤層を介して熱圧着する工程を含むことを特徴とする。
本発明に係る粘接着剤組成物は、アクリル重合体(A)(以下「(A)成分」とも言う。他の成分についても同様である。)、ナフタレン骨格および/またはアントラセン骨格を有するエポキシ樹脂(B)(以下「(B)成分」とも言う。)、硬化剤(C)を必須成分として含む。なお、本発明に係る粘接着剤組成物は、各種物性を改良するため、必要に応じ他の成分を含んでいてもよい。以下、これら各成分について具体的に説明する。
アクリル重合体(A)としては、公知のアクリル重合体を用いることができる。
アクリル重合体の重量平均分子量は1万以上200万以下であることが好ましく、10万以上150万以下であることがより好ましい。アクリル重合体の重量平均分子量が上記範囲にあれば、基材との剥離力の上昇が低減され、ピックアップ不良が起こりにくく、基板等の被着体表面の凹凸へ粘接着剤組成物が追従でき、ボイドなどの発生を低減することができる。
エポキシ樹脂(B)は、下記式(1)で表わされるナフタレン骨格または下記式(2)で表わされるアントラセン骨格を有する。
アントラセン骨格を有するエポキシ樹脂(B)としては、例えば、下記式(6)で表される化合物が挙げられる。
本発明の粘接着剤組成物には、アクリル重合体(A)100重量部に対して、エポキシ樹脂(B)が、好ましくは1〜1500重量部含まれ、より好ましくは3〜1000重量部含まれる。エポキシ樹脂の配合量が上記範囲であると、十分な被着体との接着性が得られ、かつ安定してシート状に加工することができ、粘接着剤組成物からなる粘接着剤層の表面上のハジキ、スジといった不具合の発生を低減できる。
硬化後の粘接着剤組成物のガラス転移温度を高くするという観点から、エポキシ樹脂(B)のエポキシ基は多官能型であることが好ましい。
また、本発明の粘接着剤組成物は、エポキシ樹脂(B)以外のエポキシ樹脂(以下「エポキシ樹脂(b′)」という。))を含んでいてもよい。
硬化剤(C)は、エポキシ樹脂(B)、本発明の粘接着剤組成物にエポキシ樹脂(b′)が含まれる場合にはエポキシ樹脂(B)およびエポキシ樹脂(b′)、に対する硬化剤として機能する。
本発明の粘接着樹脂組成物には、エポキシ樹脂(B)100重量部に対して、あるいは、粘接着剤組成物にエポキシ樹脂(b′)が含まれる場合は、エポキシ樹脂(B)とエポキシ樹脂(b′)との合計100重量部に対して、硬化剤(C)が、好ましくは0.1〜500重量部含まれ、より好ましくは1〜200重量部含まれる。
本発明に係る粘接着剤組成物には、上記アクリル重合体(A)、エポキシ樹脂(B)、硬化剤(C)が必須成分として含まれる限り、各種物性を改良するため、必要に応じて上記のエポキシ樹脂(b′)や、下記の各種成分が含まれていてもよい。
硬化促進剤(D)は、粘接着剤組成物の硬化速度を調整するために用いられる。硬化促進剤としては、好ましくは、エポキシ基とフェノール性水酸基やアミン等との反応を促進し得る化合物である。この化合物としては、具体的には、3級アミン類、イミダゾール類、有機ホスフィン類、テトラフェニルボロン塩等が挙げられる。
テトラフェニルボロン塩としては、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレート等が挙げられる。
本発明の粘接着剤組成物には、エポキシ樹脂(B)100重量部に対して、あるいは、粘接着剤組成物にエポキシ樹脂(b′)が含まれる場合は、エポキシ樹脂(B)とエポキシ樹脂(b′)との合計100重量部に対して、硬化促進剤(D)が、好ましくは0.001〜100重量部、より好ましくは0.01〜50重量部、さらに好ましくは0.1〜10重量部含まれる。
カップリング剤は、粘接着剤組成物の被着体に対する接着性、密着性を向上させる機能を有する。また、カップリング剤を使用することで、粘接着剤組成物を硬化して得られる硬化物の耐熱性を損なうことなく、その耐水性を向上することができる。
このようなカップリング剤としては、シランカップリング剤が好ましい。
本発明の粘接着剤組成物には、粘接着剤組成物の初期接着力および凝集力を調節するために、アクリル重合体の架橋剤を添加してもよい。架橋剤(F)としては、例えば有機多価イソシアナート化合物、有機多価イミン化合物が挙げられる。
無機充填材(G)は、熱膨張係数を調整する機能を有し、金属や有機樹脂からなる基板と異なる熱膨張係数を有する半導体チップに対し、硬化後の粘接着剤組成物の熱膨張係数を最適化することでパッケージの耐熱性を向上させることができる。また、粘接着剤組成物の硬化後の吸湿率を低減させることも可能となる。
本発明の粘接着剤組成物には、エネルギー線重合性化合物(H)が配合されてもよい。エネルギー線重合性化合物(H)をエネルギー線照射によって硬化させることで、粘接着剤層と基材の剥離力を低下させることができるため、基材と粘接着剤層との層間剥離を容易に行えるようになる。
エネルギー線重合性化合物(H)としては、アクリレート系化合物が挙げられ、より具体的には、ジシクロペンタジエンジメトキシジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、1,4−ブチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、オリゴエステルアクリレート、ウレタンアクリレート系オリゴマー、エポキシ変性アクリレート、ポリエーテルアクリレート、イタコン酸オリゴマーなどが挙げられる。
本発明の粘接着剤組成物が前記エネルギー線重合性化合物(H)を含む場合、エネルギー線の照射により重合硬化するにあたって、該組成物中に光重合開始剤(I)が含まれることで、重合硬化時間およびエネルギー線の照射量を少なくすることができる。
なお、本発明の粘接着剤組成物に光重合開始剤(I)が含まれる場合、光重合開始剤(I)は1種単独であってもよいし、2種以上の組み合わせであってもよい。
本発明の粘接着剤組成物には、上記成分の他に、必要に応じて各種添加剤が含まれていてもよい。
さらに、本発明の粘接着剤組成物は、必要に応じて、可塑剤、帯電防止剤、酸化防止剤、顔料、染料等を含んでいてもよい。
本発明の粘接着剤組成物は、感圧接着性と加熱硬化性とを有する。そのため、未硬化状態では各種被着体を一時的に保持する機能が発揮され、加熱硬化により高い接着機能が発揮される。
本発明に係る粘接着シートは、基材上に、上記粘接着剤組成物からなる粘接着剤層が積層してなる。本発明に係る粘接着シートの形状は、テープ状、ラベル状など、あらゆる形状をとり得る。
すなわち、粘接着剤層を、基材から被着体に転写する工程を含むプロセスに使用される。このため、基材の粘接着剤層に接する面の表面張力は、好ましくは40mN/m以下、さらに好ましくは37mN/m以下、特に好ましくは35mN/m以下である。このように表面張力が比較的低い基材は、材質を適宜に選択して得ることが可能であるし、また基材の表面に剥離剤を塗布して剥離処理を施すことで得ることもできる。
また、粘接着剤層の厚みは、通常は1〜500μm、好ましくは5〜300μm、特に好ましくは10〜150μm程度である。
次に本発明に係る粘接着シートの使用方法について、該粘接着シートを半導体装置の製造に適用した場合を例にとって説明する。
次いで、ICチップを、粘接着剤層を介して基板上のダイパッド部に載置する。ダイパッド部はICチップを載置する前に加熱されているか、載置直後に加熱される。ここで、チップの圧着(ダイボンド)するときの加熱温度は、通常は80〜200℃、好ましくは100〜180℃であり、加熱時間は、通常は0.1秒〜5分、好ましくは0.5秒〜3分であり、圧着するときの圧力は、通常1kPa〜1000MPaである。
なお、以下の実施例および比較例において、「半導体パッケージ表面実装性の評価」は次のように行った。
(1)半導体チップの製造;
ウエハバックサイドグラインド装置(DISCO社製、DGP8760)により表面をドライポリッシュ処理し、表面粗度を0.12μmにしたシリコンウエハ(200mm径、厚さ75μm)の研磨面に、実施例および比較例の粘接着シートの貼付をテープマウンター(リンテック社製、Adwill(登録商標) RAD2500)により行い、ウエハダイシング用リングフレームに固定した。その後、紫外線照射装置(リンテック社製、Adwill RAD2000)を用いて基材面から紫外線を照射(350mW/cm2、190mJ/cm2)した。次いで、ダイシング装置(ディスコ社製、DFD651)を使用し、シリコンウエハを8mm×8mmのサイズのチップにダイシングした。ダイシングの際の切り込み量は、粘接着シート(ダイシング・ダイボンディングシート)の基材フィルムに対して20μm切り込むようにした。
チップをダイボンドする配線基板として、銅箔張り積層板(三菱ガス化学社製、BTレジンCCL−HL832HS)の銅箔に回路パターンが形成され、パターン上にソルダーレジスト(太陽インキ社製、PSR−4000 AUS303)を有している2層両面基板(LNTEG0001 サイズ:157mm×70mm×0.22t、最大凹凸15μm(日立超LSI製))を用いた。(1)で得られたシリコンチップを粘接着剤層(未硬化の接着剤層)ごとピックアップし、該配線基板上に粘接着剤層を介して載置した後、125℃、250gf、0.3秒間の条件で圧着(ダイボンド)した。次いで120℃で30分、さらに140℃で30分の条件で加熱し、粘接着剤層を充分熱硬化させた。その後、モールド樹脂(京セラケミカル株式会社製KE−G1250)で封止厚400μmになるようにシリコンチップを粘接着剤層で接着硬化したBT基板を、封止装置(アピックヤマダ株式会社製、MPC−06M Trial Press)を使用し、175℃5時間でモールド樹脂を硬化させ、封止した。ついで、封止されたBT基板をダイシングテープ(リンテック株式会社製Adwill(登録商標) D−510T)に貼付して、ダイシング装置(ディスコ社製、DFD651)により15.25mm×15.25mmサイズにダイシングすることで信頼性評価用の半導体パッケージを得た。
得られた半導体パッケージを85℃、60%RH条件下に168時間放置し、吸湿させた後、最高温度260℃、加熱時間1分間のIRリフロー(リフロー炉:相模理工製WL−15−20DNX型)を3回行なった際に、接合部の浮き・剥がれの有無、パッケージクラック発生の有無を走査型超音波探傷装置(日立建機ファインテック株式会社製Hye−Focus)および断面観察により評価した。
基材(ポリプロピレン製)上に、後述の粘接着剤組成物からなる、200μm厚の接着剤層を形成し、接着剤層が形成された試験シートを製造した。この試験シートを、剥離処理された鉄板上に供して、基材を剥離し、試験シートの接着剤層を120℃、30分、次いで140℃、30分、さらに175℃、5時間の条件で熱硬化させ、平板状の硬化された粘接着剤組成物を得た。次いで、硬化後の粘接着剤組成物を約20×5mmの短冊状に切断して試験片を製造した。この試験片を、粘弾性測定装置(TAインスツルメント(株)製、DMA Q800)に供し、試験片の粘接着剤層のtanδ(損失弾性率と貯蔵弾性率との比)を、周波数11Hz、0〜300℃の温度条件で測定した。さらに、得られたtanδ(損失弾性率と貯蔵弾性率との比)のピーク温度から、Tgを求めた。
コーンプレート(ICI)高温粘度計を用いて、150℃におけるエポキシ樹脂のICI粘度を求めた。
エポキシ樹脂の軟化点は、JISK7234に準じて測定した。なお、下記表1において、軟化点が「液状」とは、軟化点が低く、室温でエポキシ樹脂が軟化している状態を指す。
また、粘接着剤組成物を構成する各成分は下記および表1の通りである。表1の成分および配合量に従い、粘接着剤組成物を、各成分を配合して調製した。
(A)アクリル重合体:日本合成化学工業株式会社製 コーポニールN−2359−6(Mw:約30万)
(B−1)固体エポキシ樹脂:ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂(日本化薬株式会社製 NC−7000L、エポキシ当量223〜238g/eq、ICI粘度(150℃)0.50〜1.00Pa・s、軟化点83〜93℃)
(B−2)固体エポキシ樹脂:ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂(DIC株式会社製 HP−4700、エポキシ当量165g/eq、ICI粘度(150℃)0.45Pa・s、軟化点90℃)
(B−3)固体エポキシ樹脂:ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂(DIC株式会社製 EXA−4710、エポキシ当量170g/eq、ICI粘度(150℃)0.90Pa・s、軟化点95℃)
(B−4)固体エポキシ樹脂:アントラセン骨格を有するエポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製 YX8800、エポキシ当量180g/eq、ICI粘度(150℃)0.17Pa・s、軟化点104℃)
(b′−1)液状エポキシ樹脂:ビスフェノールA型エポキシ樹脂20phrアクリル粒子含有品(株式会社日本触媒製 エポセットBPA328、 エポキシ当量235g/eq)
(b′−2)固体エポキシ樹脂:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製 エピコート1055、エポキシ当量800〜900g/eq、ICI粘度(150℃)2.5Pa・s、軟化点89〜98℃)
(b′−3)固体エポキシ樹脂:DCPD型エポキシ樹脂(大日本インキ化学株式会社製 EPICLON HP−7200HH、エポキシ当量265〜300g/eq、ICI粘度(150℃)2.0〜6.0Pa・s、軟化点75〜90℃)
(b′−4)固体エポキシ樹脂:クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製 EOCN−104S、エポキシ当量213〜223g/eq、ICI粘度(150℃)2.55〜3.45Pa・s、軟化点90〜94℃)
(b′−5)液状エポキシ樹脂:柔軟性骨格含有エポキシ樹脂(大日本インキ化学株式会社製 EXA−4850−150、エポキシ当量450g/eq)
(C−2)硬化剤:ジシアンジアミド(旭電化製 アデカハードナー3636AS)
(D)硬化促進剤:2−フェニル−4,5−ヒドロキシメチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製 キュアゾール2PHZ)
(E)シランカップリング剤(三菱化学株式会社製 MKCシリケートMSEP2、 エポキシ当量222g/eq)
(F)無機充填材:株式会社アドマテックス製 アドマファインSC2050
また、粘接着シートの基材としては、ポリエチレンフィルム(厚さ100μm、表面張力33mN/m)を用いた。
(G)エネルギー線重合性化合物:ジシクロペンタジエンジメトキシジアクリレート(日本化薬株式会社製 KAYARAD R−684)
(H)光重合開始剤:α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製 イルガキュア184)
(I)熱可塑性樹脂:熱可塑性ポリエステル(東洋紡社製、バイロン(登録商標)220;Mw=2500)
表1に記載の組成の粘接着剤組成物のMEK(メチルエチルケトン)溶液(固形濃度61%wt)を、シリコーン処理された剥離フィルム(リンテック株式会社製 SP−PET3811(S))上に30μmの厚みになるように塗布、乾燥(乾燥条件:オーブンにて100℃、1分間)した後に基材(ポリプロピレン製、厚さ100μm)と貼り合せて、粘接着剤層を基材上に転写することで粘接着シートを得た。結果を表2に示す。
Claims (7)
- アクリル重合体(A)、ナフタレン骨格および/またはアントラセン骨格を有するエポキシ樹脂(B)、および硬化剤(C)を含むことを特徴とする粘接着剤組成物。
- 硬化させた後のガラス転移温度が、150℃以上であることを特徴とする請求項1に記載の粘接着剤組成物。
- 前記エポキシ樹脂(B)の、150℃における溶融粘度が1.0Pa・s以下であり、かつ軟化点が60℃以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の粘接着剤組成物。
- 請求項1〜4の何れか一項に記載の粘接着剤組成物からなる粘接着剤層を、基材上に形成してなることを特徴とする粘接着シート。
- 半導体素子と基板のダイボンド部との接着に用いられることを特徴とする請求項5に記載の粘接着シート。
- 請求項5または6に記載の粘接着シートの粘接着剤層に半導体ウエハを貼着し、
前記半導体ウエハをダイシングしてICチップを形成し、
前記ICチップ裏面に粘接着剤層を固着残存させて基材から剥離し、
前記ICチップを基板のダイパッド部上に前記粘接着剤層を介して熱圧着する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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