JP2016094579A - インクジェット用光及び熱硬化性接着剤、半導体装置の製造方法及び電子部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係るインクジェット用光及び熱硬化性接着剤は、インクジェット装置を用いて塗布されて用いられ、かつ光の照射により硬化を進行させた後に加熱により硬化させて用いられ、光硬化性化合物と、熱硬化性化合物と、光硬化開始剤と、熱硬化剤とを含み、25℃で、365nmでの照度が100mW/cm2になるように積算光量1000mJ/cm2の光を照射したBステージ化接着剤の表面の25℃でのタックが294mN/cm2以上である。
【選択図】図1
Description
上記光硬化性化合物としては、(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物、ビニル基を有する硬化性化合物及びマレイミド基を有する硬化性化合物等が挙げられる。硬化した接着剤層をより一層高精度に形成する観点からは、上記光硬化性化合物は、(メタ)アクリロイル基(1個以上)を有することが好ましい。上記光硬化性化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
接着剤層をより一層高精度に形成し、接着剤層にボイドをより一層生じ難くする観点からは、上記接着剤は、光及び熱硬化性化合物を含むことが好ましい。上記光及び熱硬化性化合物としては、各種の光硬化性官能基と各種の熱硬化性官能基とを有する化合物が挙げられる。硬化した接着剤層をより一層高精度に形成する観点からは、上記光及び熱硬化性化合物は、(メタ)アクリロイル基と環状エーテル基とを有することが好ましく、(メタ)アクリロイル基とエポキシ基とを有することが好ましい。上記光及び熱硬化性化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記熱硬化性化合物としては、環状エーテル基を有する熱硬化性化合物、及びチイラン基を有する熱硬化性化合物等が挙げられる。硬化した接着剤層をより一層高精度に形成する観点からは、上記熱硬化性化合物は、環状エーテル基を有する熱硬化性化合物であることが好ましく、エポキシ基を有する熱硬化性化合物(エポキシ化合物)であることがより好ましい。上記熱硬化性化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤及び光カチオン重合開始剤等が挙げられる。上記光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤であることが好ましい。上記光重合開始剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記熱硬化剤としては、有機酸、アミン化合物、アミド化合物、ヒドラジド化合物、イミダゾール化合物、イミダゾリン化合物、フェノール化合物、ユリア化合物、ポリスルフィッド化合物及び酸無水物等が挙げられる。上記熱硬化剤として、アミン−エポキシアダクトなどの変性ポリアミン化合物を用いてもよい。これら以外の熱硬化剤を用いてもよい。上記熱硬化剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記硬化促進剤としては、第三級アミン、イミダゾール、第四級アンモニウム塩、第四級ホスホニウム塩、有機金属塩、リン化合物及び尿素系化合物等が挙げられる。
上記接着剤は溶剤を含まないか又は含む。上記接着剤は、溶剤を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。接着剤層をより一層高精度に形成し、接着剤層にボイドをより一層生じ難くする観点からは、上記接着剤における溶剤の含有量は少ないほどよい。
上記接着剤はフィラーを含まないか又は含む。上記接着剤は、フィラーを含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。接着剤層をより一層高精度に形成し、接着剤層にボイドをより一層生じ難くする観点からは、上記接着剤におけるフィラーの含有量は少ないほどよい。さらに、上記接着剤におけるフィラーの含有量が少ないほど、インクジェット装置による吐出不良の発生が抑えられる。
上記接着剤は、他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては特に限定されないが、カップリング剤等の接着助剤、顔料、染料、レベリング剤、消泡剤、及び重合禁止剤等が挙げられる。
以下、本発明の一実施形態に係るインクジェット用光及び熱硬化性接着剤を用いて得られる電子部品の他の具体例について説明する。
(接着剤Aの調製)
光硬化性化合物としてトリシクロデカンジメタノールジアクリレート(ダイセル・オルネクス社製「IRR−214K」)3重量部、ラウリルアクリレート(共栄社化学社製「L−A」)10重量部、光及び熱硬化性化合物として4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル(日本化成社製「4HBAGE」)41重量部、熱硬化性化合物としてビスフェノールA型エポキシ化合物(新日鐵住金化学社製「YD−127」)20重量部、熱硬化剤としてテルペン骨格を有する酸無水物(三菱化学社製「YH306」)20重量部、硬化促進剤としてDBU−オクチル酸塩(サンアプロ社製「UCAT SA−102」)1重量部、及び光重合開始剤として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(BASF社製「IRGACURE369」)5重量部を均一に混合し、接着剤Aを得た。
(接着剤B〜Mの調製)
下記の表1に示す成分を下記の表2に示す配合量で配合したこと以外は上記接着剤Aの調製と同様にして、接着剤B〜Mを調製した。
(接着剤の25℃での粘度)
JIS K2283に準拠して、E型粘度計(東機産業社製「TVE22L」)を用いて、25℃及び10rpmでの接着剤の粘度を測定した。粘度を下記の基準で評価した。
○:粘度が160mPa・s以上、1600mPa・s以下
×:粘度が160mPa・s未満、又は、1600mPa・sを超える
厚みが20μmになるように基材の上にスピンコーターで接着剤を塗布した。この塗布物に対して、25℃で、照度計(ウシオ電機社製「UIT−201」)で測定した365nmでの照度が100mW/cm2になるように調節した露光装置(超高圧水銀ランプ、オーク製作所社製「JL−4300−3」)を用いて10秒間光を照射した(積算光量1000mJ/cm2)。得られたBステージ化サンプルをレスカ社製のプローブタッキング試験機を用いて、プローブ:SUS製及び直径5.0mm、引き剥がし速度:10mm/秒、接触荷重:980mN/cm2(100gf/cm2)、及び接触時間:1秒の条件で、25℃で測定を行った。
FR4ガラスエポキシ基板(厚み0.3mm、市販のソルダーレジストが塗布されている、縦10mm×横10mmの半導体チップが置かれる場所が3行×9列で27か所設けられている)を用意した。上述した本発明の一実施形態に係る電子部品の製造方法に従って、図2(a)〜(e)に示す各工程を経て、接着剤層を形成した。上記接着剤を70℃で循環させながら、塗布する上記塗布工程と、上記第1の光照射工程(365nmを主波長とするUV−LEDランプ、100mW/cm2×0.1秒)とを繰り返して、厚み30μmの接着剤層を形成し、第2の光照射工程(超高圧水銀ランプ、100mW/cm2×10秒)で光硬化させた。その後、接着剤層上に、ダイボンド装置を用いて、半導体チップ(縦10mm×横10mm×厚み80μm)に見立てたシリコンベアチップを110℃で0.2MPaの条件で積層して、積層体を得た。シリコンベアチップを積層した後、光学顕微鏡(キーエンス社製「デジタルマイクロスコープVH−Z100」)を用いて接着剤層のはみ出しが100μm未満であることを確認した。得られた積層体を160℃のオーブン内に入れ、3時間加熱することで、熱硬化させることにより、27個の半導体装置(積層構造体)を得た。
○○:ボイドがほとんど観察されなかった
○:ボイドがわずかに観察された(使用上問題がない)
×:ボイドが観察された(使用上問題あり)
光学顕微鏡(キーエンス社製「デジタルマイクロスコープVH−Z100」)を用いて、ボイドの確認の評価で得られた半導体装置の接着剤層のはみ出しを観察し、下記の基準で評価した。
○○:はみ出しがほとんど観察されなかった(はみ出し距離が100μm未満)
○:はみ出しがあまり観察されなかった(はみ出し量距離が100μm以上、200μm未満)
×:はみ出しが観察された(はみ出し量距離が200μm以上)
ボイドの確認の評価で得られた半導体装置(27個)を85℃及び湿度85RH%に168時間放置して吸湿させた。その後、半田リフロー炉(プレヒート150℃×100秒、リフロー[最高温度260℃])に1サイクル及び3サイクル通過させた。その吸湿リフロー試験を行った半導体装置を液槽式熱衝撃試験機(ESPEC社製「TSB−51」)を用いて、−55℃で5分間保持した後、150℃まで昇温し、150℃で5分間保持した後−50℃まで降温する過程を1サイクルとする冷熱サイクル試験を実施した。250サイクル、500サイクル及び1000サイクル後に半導体装置を取り出し、超音波探査映像装置(日立建機ファインテック社製「mi−scope hyper II」)を用いて、半導体装置の接着剤層の剥離を観察し、下記の基準で評価した。
○○:剥離していない
○:わずかに剥離している(使用上問題がない)
×:大きく剥離している(使用上問題あり)
1A…一次積層体
2…第1の電子部品本体
3…接着剤層(加熱後)
4…第2の電子部品本体
11,11X…インクジェット装置
12…接着剤層
12A…第1の光照射部により光が照射された接着剤層
12B…第2の光照射部により光が照射された接着剤層
13…第1の光照射部
14…第2の光照射部
21…インクタンク
22…吐出部
23,23X…循環流路部
23A…バッファタンク
23B…ポンプ
31…電子部品
32…多層の接着剤層(加熱後)
32A,32B,32C…接着剤層(加熱後)
51,71…半導体装置
52…積層構造体
53,53A…基板
53a…第1の接続端子
53b…第2の接続端子
54,61,72…接着剤層
55…第2の半導体ウェハ
55a,73a…接続端子
56,63,74…配線
62,73…第1の半導体ウェハ
62a…接続端子
Claims (15)
- インクジェット装置を用いて塗布されて用いられ、かつ光の照射により硬化を進行させた後に加熱により硬化させて用いられる接着剤であって、
光硬化性化合物と、熱硬化性化合物と、光硬化開始剤と、熱硬化剤とを含み、
25℃で、365nmでの照度が100mW/cm2になるように積算光量1000mJ/cm2の光を照射したBステージ化接着剤の表面の25℃でのタックが294mN/cm2以上である、インクジェット用光及び熱硬化性接着剤。 - 前記光硬化性化合物が、光硬化性反応基を1個有する光硬化性化合物と、光硬化性反応基を2個以上有する光硬化性化合物とを含む、請求項1に記載のインクジェット用光及び熱硬化性接着剤。
- 前記光硬化性反応基を1個有する光硬化性化合物が、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートを含む、請求項2に記載のインクジェット用光及び熱硬化性接着剤。
- 光及び熱硬化性化合物を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェット用光及び熱硬化性接着剤。
- 前記光及び熱硬化性化合物が、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテルを含む、請求項4に記載のインクジェット用光及び熱硬化性接着剤。
- JIS K2283に準拠して測定された25℃及び10rpmでの粘度が160mPa・s以上、1600mPa・s以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のインクジェット用光及び熱硬化性接着剤。
- 溶剤を含まないか又は含み、
前記溶剤を含む場合には、前記溶剤の含有量が1重量%以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のインクジェット用光及び熱硬化性接着剤。 - フィラーを含まないか又は含み、
前記フィラーを含む場合には、前記フィラーの含有量が1重量%以下である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のインクジェット用光及び熱硬化性接着剤。 - 光半導体素子搭載用の支持部材又は半導体素子の表面上に、インクジェット装置を用いて、請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェット用光及び熱硬化性接着剤を塗布して、接着剤層を形成する塗布工程と、
光の照射により前記接着剤層の硬化を進行させて、Bステージ化接着剤層を形成する工程と、
前記Bステージ化接着剤層の前記支持部材又は前記半導体素子側とは反対の表面上に、半導体素子を積層する工程と、
前記半導体素子の積層後に、前記Bステージ化接着剤層を熱硬化させる工程とを備える、半導体装置の製造方法。 - 半導体ウェハの表面上に、インクジェット装置を用いて、請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェット用光及び熱硬化性接着剤を吐出して、接着剤層を形成する塗布工程と、
光の照射により前記接着剤層の硬化を進行させて、Bステージ化接着剤層を形成する工程と、
前記Bステージ化接着剤層の前記半導体ウェハ側とは反対の表面上に、カバーガラスを積層して、積層体を得る工程と、
前記積層体における前記Bステージ化接着剤層を熱硬化させる工程と、
熱硬化後に前記積層体を切断する工程とを備える、半導体装置の製造方法。 - 前記Bステージ化接着剤層の表面の25℃でのタックを294mN/cm2以上にする、請求項9又は10に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記インクジェット装置が、前記インクジェット用光及び熱硬化性接着剤が貯留されるインクタンクと、前記インクタンクと接続されておりかつ前記インクジェット用光及び熱硬化性接着剤が吐出される吐出部と、一端が前記吐出部に接続されており、他端が前記インクタンクに接続されており、かつ内部を前記インクジェット用光及び熱硬化性接着剤が流れる循環流路部とを有し、
前記塗布工程において、前記インクジェット装置内で、前記インクジェット用光及び熱硬化性接着剤を前記インクタンクから前記吐出部に移動させた後に、前記吐出部から吐出されなかった前記インクジェット用光及び熱硬化性接着剤を、前記循環流路部内を流して前記インクタンクに移動させることにより、前記インクジェット用光及び熱硬化性接着剤を循環させながら、塗布する、請求項9〜11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 循環されている前記インクジェット用光及び熱硬化性接着剤の温度が40℃以上、100℃以下である、請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
- 第1の電子部品本体と、第2の電子部品本体と、前記第1の電子部品本体と前記第2の電子部品本体とを接続している接着剤層とを備え、
前記接着剤層が、請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェット用光及び熱硬化性接着剤を、インクジェット装置を用いて塗布し、かつ光の照射により硬化を進行させた後に加熱により硬化させて形成されている、電子部品。 - 前記第1の電子部品本体が光半導体素子搭載用の支持部材又は半導体素子であり、
前記第2の電子部品本体が半導体素子である、請求項14に記載の電子部品。
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