JP2017114945A - ダイボンディングフィルム - Google Patents
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Abstract
Description
(1)任意のサイズに切り出したダイボンディングフィルムを、配線付き基板、又は半導体チップに貼り付け、貼り付けられたダイボンディングフィルムに半導体チップを熱圧着する。
(2)ダイボンディングフィルムを半導体ウェハ裏面全体に貼り付け、次いでダイボンディングフィルムの裏面にダイシング基材を貼り付けた後、半導体ウェハをダイボンディングフィルムと共に回転刃によって個片化する。得られた、ダイボンディングフィルム付き半導体チップを、ダイシング基材から剥離してピックアップし、ピックアップされた半導体チップを、ダイボンディングフィルムを介して配線付き基板又は半導体チップに熱圧着する。
上述のとおり、本実施形態に係るブロック共重合体は、コア部と、当該コア部に連結する4本の分子鎖とを有し、かつ、上記分子鎖が、架橋性官能基を有するモノマーに由来するポリマーブロックを有するものである。
本実施形態に係るブロック共重合体の製造方法に特に制限はないが、上記ブロック共重合体は、例えば、下記式(3a)で表される連鎖移動剤と、重合性不飽和結合を有するモノマーと、の反応生成物を、重合性不飽和結合及び架橋性官能基を有するモノマーと反応させる方法、又は、下記式(3b)で表される連鎖移動剤と、重合性不飽和結合及び架橋性官能基を有するモノマーと、の反応生成物を、重合性不飽和結合を有するモノマーと反応させる方法によって製造できる。すなわち、本実施形態に係るブロック共重合体は、例えば、下記式(3a)で表される連鎖移動剤と、重合性不飽和結合を有するモノマーと、の反応生成物を、重合性不飽和結合及び架橋性官能基を有するモノマーと反応させてなるブロック共重合体であってもよく、下記式(3b)で表される連鎖移動剤と、重合性不飽和結合及び架橋性官能基を有するモノマーと、の反応生成物を、重合性不飽和結合を有するモノマーと反応させてなるブロック共重合体であってもよい。また、得られたブロック共重合体には、必要に応じ、更に末端処理等を施すこともできる。
上記反応(重合反応)は、例えば、ラジカル開始剤を用いることにより開始させることができる。ラジカル開始剤としては、例えば、過酸化物開始剤及びアゾ開始剤が挙げられる。
上記重合反応は、溶媒の存在下で行ってもよい。溶媒としては、特に制限はないが、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)等のスルホキシド化合物;ベンゼン、トルエン等の炭化水素化合物;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化合物;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素化合物;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン化合物;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;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化合物;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル化合物;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化合物;及び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化合物が挙げられる。上記溶媒は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
〔測定条件〕
・サンプルサイズ:長さ12mm、幅5mm、厚み150μm
・温度範囲:−50〜300℃
・昇温速度:5℃/分
・周波数:1Hz
・モード:引張モード
〔GPC条件〕
・ポンプ:L−6000(株式会社日立製作所製、商品名)
・カラム:ゲルパック(Gelpack)GL−R440、ゲルパックGL−R450及びゲルパックGL−R400M(いずれも、日立化成株式会社製、商品名、10.7mm(直径)×300mm)をこの順に連結したもの
・溶離液:テトラヒドロフラン(以下、場合により「THF」という)
・サンプル:試料120mgを、THF 5mlに溶解させたもの
・流速:1.75mL/分
本実施形態のダイボンディングフィルムは、上記共重合体以外の他の任意の成分を含有することもできる。このような成分としては、例えば、熱硬化性成分;フィラー;シランカップリング剤、チタンカップリング剤等のカップリング剤;レベリング剤;酸化防止剤;及びイオントラップ剤が挙げられる。
熱硬化性成分としては、例えば、熱により硬化して接着作用を発揮する熱硬化性樹脂を含んでいてもよい。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂が挙げられる。
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合、熱硬化性成分はエポキシ樹脂硬化剤を更に含むことが好ましい。
本実施形態のダイボンディングフィルムは、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等の観点から、フィラーを含有してもよい。
(タック力)
本実施形態のダイボンディングフィルムにおいては、40℃におけるフィルム未硬化物のタック力が、1500mN以下であることが好ましく、1200mN以下であることがより好ましく、1000mN以下であることが更に好ましい。ここで、フィルム未硬化物とはBステージ状態のフィルムを示す。
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秒に設定する。40℃のステージにダイボンディングフィルムの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する。なお、ダイシングテープに貼り付ける側の面を測定面とする。
本実施形態のダイボンディングフィルムにおいて、80℃におけるフィルム未硬化物(Bステージ状態)の溶融粘度は、フィルム流動性が高まる観点、及びダイボンディング工程における下段チップのボンディングワイヤの埋め込み性が更に向上する観点から、10000Pa・s以下であることが好ましい。上記溶融粘度が、このようなものであると、圧着工程のみで下段チップのボンディングワイヤを充填することがより一層容易であり、かつ、完成した半導体パッケージ内部のボイドを更に低減できる。したがって、ボイドに起因する吸湿リフロー時の剥離が生じ難く、信頼性を更に向上できる。上記溶融粘度の下限に特に制限はないが、上記溶融粘度が、100Pa・s以上であると、ダイボンディング工程又はフィルム硬化工程等の加熱時にフィルムが発泡し難いと考えられる。これらの観点から、80℃におけるフィルム未硬化物(Bステージ状態)の溶融粘度は、100〜10000Pa・sの範囲であることが好ましく、250〜8000Pa・sの範囲であることがより好ましく、500〜5000Pa・sの範囲であることが更に好ましい。
Z(m):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(m3):ダイボンディングフィルム接着フィルムの体積
F(Pa):加えた荷重の大きさ
t(秒):荷重を加えた時間
本実施形態のダイボンディングフィルムにおいて、フィルム硬化物(ダイボンディングフィルム硬化物)の265℃における接着強度は、吸湿リフロー耐性が更に向上する観点、及び吸湿後のリフロー工程で下段チップとの界面で剥離が低減される観点から、3.5MPa以上であることが好ましく、4.0MPa以上であることがより好ましく、4.5MPa以上であることが更に好ましい。
本実施形態のダイボンディングフィルムは、例えば、ワニスを調製した後、調製したワニスを基材への塗工し、塗工されたワニスを加熱乾燥する方法により得ることができる。以下、各工程について、更に詳細に説明するが、ダイボンディングフィルムの製造方法は、以下の方法に限定されるものではない。
ダイボンディングフィルムの構成成分(例えば、本実施形態に係るブロック共重合体;及び熱硬化性成分、フィラー等のその他成分)を有機溶媒中で混合、混練して、ワニスを調製する。
(1)で得られたワニスを基材に塗工し、ワニスの層を形成する。基材としては、例えば、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、及びメチルペンテンフィルム、並びにこれらに離型剤のコーティング処理を施したフィルムが挙げられる。
(2)で塗工されたワニスを加熱乾燥する。ワニスの加熱乾燥の条件は、ワニス中の有機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℃、0.1〜90分間の加熱によりワニスが乾燥される。
(合成例1)ベンジルジチオベンゾエート型四官能性連鎖移動剤(CTA1)の合成
(合成例5)
環流冷却器、温度計、撹拌器、窒素導入管を備えた500mLのセパラブルフラスコに開始剤としてアゾイソブチロニトリル(AIBN)(160mg、1mmol)、CTA3(420mg、0.5mmol)、モノマーとしてアクリロニトリル(AN)(25g、480mmol)、アクリル酸−n−ブチル(nBA)(32g、250mmol)、アクリル酸エチル(EA)(25g、250mmol)、を加え、更に、溶媒としてメチルエチルケトン43mLを加えた。窒素ガスを30分間バブリングして脱気した後、80℃で8時間反応させた。その後、メタクリル酸グリシジル(GMA)(2.84g、20mmol)を加えて更に4時間反応後、反応液を冷却して、室温に戻した後に、減圧下で乾燥させ薄黄色固体のポリマーを得た(式(E))。
CTA3をCTA1に変更したこと以外は、合成例5と同様にしてポリマーを得た。
CTA3をCTA2に変更したこと以外は、合成例5と同様にしてポリマーを得た。
環流冷却器、温度計、撹拌器、窒素導入管を備えた500mLのセパラブルフラスコに開始剤としてアゾイソブチロニトリル(AIBN)(160mg、1mmol)、CTA4(420mg、0.5mmol)、メタクリル酸グリシジル(GMA)(2.84g、20mmol)を加え、更に、溶媒としてメチルエチルケトン43mLを加えた。窒素ガスを30分間バブリングして脱気した後、80℃で8時間反応させた。その後、アクリロニトリル(AN)(25g、480mmol)、アクリル酸−n−ブチル(nBA)(32g、250mmol)及びアクリル酸エチル(EA)(25g、250mmol)を加えて、更に4時間反応後、反応液を冷却して、室温に戻した後に、減圧下で乾燥させ薄黄色固体のポリマーを得た。
環流冷却器、温度計、撹拌器、窒素導入管を備えた500mLのセパラブルフラスコに開始剤としてアゾイソブチロニトリル(AIBN)(160mg、1mmol)、CTA3(420mg、0.5mmol)、モノマーとしてアクリロニトリル(AN)(25g、480mmol)、アクリル酸−n−ブチル(nBA)(32g、250mmol)、アクリル酸エチル(EA)(25g、250mmol)、メタクリル酸グリシジル(GMA)(2.84g、20mmol)を加え、更に、溶媒としてメチルエチルケトン43mLを加えた。窒素ガスを30分間バブリングして脱気した後、封管し、減圧下80℃で12時間反応させた。その後、反応液を冷却して、室温に戻した後に、減圧下で乾燥させ薄黄色固体のポリマーを得た。
(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、表1に示す配合(質量部)で混合して得られた組成物に、更にシクロヘキサノンを加えて、攪拌及び脱泡し、不揮発分40質量%のワニスを調製した。
合成例5の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(Mw)26000)
合成例6の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(Mw)40000)
合成例7の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(Mw)47000)
合成例8の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(Mw)46000)
比較合成例1の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(Mw)66000)
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:800000)
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−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
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
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
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
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
上記ワニスを、それぞれ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、ギャップを調整した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、塗布(塗工)した。塗布されたワニスを、オーブン中での120℃、20分間の加熱により乾燥した。その後、PET基材を除去して、膜厚60μmのBステージ状態のダイボンディングフィルム未硬化物を得た。
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℃で30分間、140℃で1時間、175℃で2時間の加熱により硬化して、Cステージ状態のダイボンディングフィルム硬化物を得た。
得られた実施例1〜4、比較例1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。
未硬化のダイボンディングフィルム(ダイボンディングフィルム未硬化物)の40℃におけるタック力を、株式会社レスカ製のタッキング試験器を用いて測定した。測定条件は、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秒に設定した。40℃のステージにダイボンディングフィルムの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た。なお、ダイシングテープに貼り付ける側の面を測定面とした。結果を表1に示す。
ダイボンディングフィルム未硬化物の80℃の溶融粘度を、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及び算出した。
Z(m):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(m3):ダイボンディングフィルム接着フィルムの体積
F(Pa):加えた荷重の大きさ
t(秒):荷重を加えた時間
ダイボンディングフィルム硬化物の接着強度を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の半導体ウェハに60℃で貼り付けた後、3.2mm角にダイシングした。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(日立化成株式会社製、商品名「E−697FG」)表面上に、100℃、0.1MPaで1秒間熱圧着してサンプルを得た。
Bステージ状態のダイボンディングフィルムから切り抜いた直径210mmのフィルムを、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)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。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とが貼り合わされた、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。
(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て、半導体ウェハとダイボンディングフィルム・ダイシングテープ積層品とから構成される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。得られたダイシングサンプルを、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を用いて切断した。ダイシングサンプルの切断は、ブレード1枚で加工を完了するシングルカット方式で、ブレード回転数45,000min−1、切断速度50mm/秒の条件で行った。なお、ブレードとしては、株式会社ディスコ社製、商品名ダイシングブレードNBC−ZH104F−SE 27HDBBを用いた。切断時のブレードハイトは、ダイシングテープを20μm切り込む設定(60μm)とした。半導体ウェハのサイズが7.5×7.5mmとなるようにダイシングサンプルを切断して、ダイボンディングフィルム付き半導体チップを得た。
(5)と同様の方法で、ワイヤボンディングされた半導体チップと、ダイボンディングフィルム付き半導体チップとが圧着された積層体を作製した。得られた積層体を、110℃で1時間及び120℃で1時間硬化させた後、当該積層体上に、封止材(日立化成株式会社製、商品名:CEL−9750ZHF)を成型し、175℃で5時間の硬化処理を施し、半導体パッケージを得た。
Claims (8)
- コア部と、当該コア部に連結する4本の分子鎖とを有し、かつ、前記分子鎖が、架橋性官能基を有するモノマーに由来するポリマーブロックを有する、ブロック共重合体を含有する、ダイボンディングフィルム。
- 前記ブロック共重合体が、下記式(1)で表される、請求項1に記載のダイボンディングフィルム。
[式(1)中、Xは炭素原子又は置換基を有していてもよい芳香環を示し、L1は、単結合又は二価の連結基を示し、R1及びR2は、それぞれ水素原子又はメチル基を示し、R3は、一価の芳香族炭化水素基、脂肪族エステル基又はニトリル基を示し、R4は、架橋性官能基を有する基を示し、Yは、一価の基を示し、nは、1〜10000の整数を示し、mは、1〜100の整数を示す。なお、式中、複数存在するL1、R1、R2、R3、R4、Y、m及びnは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。] - 前記Yが、下記式(2a)で表される基である、請求項2に記載のダイボンディングフィルム。
[式(2a)中、R6は、アリール基、ピロリル基、アルコキシ基、アルキル基又はアルキロイルオキシ基を示す。] - 前記Yが、下記式(i)で表される基であり、前記L1が、下記式(ii)で表される連結基である、請求項2に記載のダイボンディングフィルム。
- 下記式(3a)で表される連鎖移動剤と、重合性不飽和結合を有するモノマーと、の反応生成物を、重合性不飽和結合及び架橋性官能基を有するモノマーと反応させてなるブロック共重合体、を含有する、ダイボンディングフィルム。
[式(3a)中、Xは炭素原子又は置換基を有していてもよい芳香環を示し、L2は、単結合又は二価の連結基を示し、R5は、アリール基、ピロリル基、アルコキシ基、アルキル基、アルキロイルオキシ基又はシアノ基を示す。] - 下記式(3b)で表される連鎖移動剤と、重合性不飽和結合及び架橋性官能基を有するモノマーと、の反応生成物を、重合性不飽和結合を有するモノマーと反応させてなるブロック共重合体を含有する、ダイボンディングフィルム。
[式(3b)中、Xは炭素原子又は置換基を有していてもよい芳香環を示す。] - エポキシ樹脂と、フェノール樹脂とを更に含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のダイボンディングフィルム。
- 無機フィラーを更に含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のダイボンディングフィルム。
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