JP2018041966A - フィルム状接着剤及びダイシングダイボンディング一体型接着シート - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態に係るフィルム状接着剤10を模式的に示す断面図である。フィルム状接着剤10は、熱硬化性であり、半硬化(Bステージ)状態を経て、硬化処理後に完全硬化物(Cステージ)状態となり得る接着剤組成物をフィルム状に成形することにより作製できる。
ガラス転移温度は、DSC(熱示差走査熱量計)(例えば、(株)リガク製「Thermo Plus 2」)を用いて測定したものをいう。
また、良好な硬化性を得る目的で、(d)硬化促進剤を添加することが好ましい。なお、反応性の観点からイミダゾール系の化合物が好ましい。反応性が高すぎる硬化促進剤は、フィルム状接着剤の製造工程中の加熱によりずり粘度を上昇させるだけではなく、経時による劣化を顕著に引き起こす傾向がある。一方、反応性が低すぎる硬化促進剤は、半導体装置の製造工程内の熱履歴ではフィルム状接着剤が完全には硬化することが困難となり、未硬化のまま製品内に搭載されることとなり、十分な接着性が得られず、半導体装置の接続信頼性を悪化させる可能性がある。
本実施形態の接着剤組成物は、上記(a)〜(d)成分の以外に、接着性向上の観点から、(e)カップリング剤を含有することが好ましい。カップリング剤としては、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
フィルム状接着剤10は、基材フィルム上に上述した接着剤組成物のワニスを塗布して乾燥した接着剤組成物を接着シートとして用いることができる。具体的には、まず、(a)〜(d)成分と必要に応じて上記(e)カップリング剤等の他の添加成分を、有機溶媒中で混合、混練してワニスを調製する。
図6は、本実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。図6に示すように、半導体装置200は、第1の半導体素子Wa上に、第2の半導体素子Waaが積み重ねられた半導体装置である。詳細には、基板14に、第1のワイヤ88を介して1段目の第1の半導体素子Waがワイヤボンディング接続されると共に、第1の半導体素子Wa上に、第1の半導体素子Waの面積よりも大きい2段目の第2の半導体素子Waaがフィルム状接着剤10を介して圧着されることで、第1のワイヤ88及び第1の半導体素子Waがフィルム状接着剤10に埋め込まれてなるワイヤ埋込型の半導体装置である。また、半導体装置200では、基板14と第2の半導体素子Waaとが更に第2のワイヤ98を介して電気的に接続されると共に、第2の半導体素子Waaが封止材42により封止されている。
本実施形態に係る半導体装置200は、以下の手順により製造される。まず、図7に示すように、基板14上の回路パターン94上に、接着剤41付き第1の半導体素子Waを圧着し、第1のワイヤ88を介して基板14上の回路パターン84と第1の半導体素子Waとを電気的にボンディング接続する(第1のダイボンディング工程)。
表1または表2に示す品名及び組成比(単位:質量部)の(a)熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂及びフェノール樹脂、(c)無機フィラーからなる組成物にシクロヘキサノンを加え、撹拌混合した。これに、表1または表2に同様に示す、(b)高分子量成分としてのアクリルゴムを加えて撹拌し、更に表1または表2に同様に示す(e)カップリング剤及び(d)硬化促進剤を加えて各成分が均一になるまで撹拌してワニスを得た。
R710:(商品名、(株)プリンテック製、ビスフェノール型エポキシ樹脂、エポキシ当量170、常温で液状、重量分子量約340)。
YDF−8170C:(商品名、東都化成(株)製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量159、常温で液体、重量分子量約310)。
VG3101L:(商品名、(株)プリンテック製、多官能エポキシ樹脂、エポキシ当量210、軟化点39〜46℃)
SR35K:(商品名、株式会社プリンテック製、エポキシ樹脂、エポキシ当量:930〜940、軟化点:86〜98℃)。
YDCN−700−10:(商品名、東都化成(株)製、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量210、軟化点75〜85℃)。
LF−4871:(商品名、DIC(株)製、水酸基当量118、吸水率1質量%、加熱質量減少率4質量%)。
ミレックスXLC−LL:(商品名、三井化学(株)製、フェノール樹脂、水酸基当量175、軟化点77℃、吸水率1質量%、加熱質量減少率4質量%)。
HE200C−10:(商品名、エア・ウォーター(株)製、フェノール樹脂、水酸基当量200、軟化点65〜76℃、吸水率1質量%、加熱質量減少率4質量%)。
HE910−10:(商品名、エア・ウォーター(株)製、フェノール樹脂、水酸基当量101、軟化点83℃、吸水率1質量%、加熱質量減少率3質量%)。
KA1163::(商品名、DIC株式会社製、フェノール樹脂、水酸基当量:118、軟化点:105〜115℃、加熱質量減少率4質量%)
SC2050−HLG:(商品名、アドマテックス(株)製、シリカフィラー分散液、平均粒径0.50μm)。
SC1030−HJA:(商品名、アドマテックス(株)製、シリカフィラー分散液、平均粒径0.25μm)。
アエロジルR972:(商品名、日本アエロジル(株)製、シリカ、平均粒径0.016μm)。
アクリルゴムHTR−860P−30B−CHN:(サンプル名、帝国化学産業(株)製、重量平均分子量23万、グリシジル官能基モノマー比率8%、Tg:−7℃)。
アクリルゴムHTR−860P:(サンプル名、帝国化学産業(株)製、重量平均分子量80万、グリシジル官能基モノマー比率3%、Tg:−7℃)。
A−1160:(商品名、GE東芝(株)製、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン)。
A−189:(商品名、GE東芝(株)製、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン)。
得られた接着シートのフィルム状接着剤について、ずり粘度、175℃加圧オーブン硬化後の埋込性、硬化後の引っ張り弾性率、パッケージの反り、接着強度の測定、並びに、耐リフロー性の評価を行った。
フィルム状接着剤のずり粘度は下記の方法により評価した。
上記接着シート(厚み135μm)から、基材フィルムを剥離除去し、厚み方向に10mm角に打ち抜くことで、10mm角、厚み160μmの四角形の積層体を得た。動的粘弾性装置ARES(レオメトリック・サイエンティフィック社製)に直径8mmの円形アルミプレート治具をセットし、更にここに打ち抜いたフィルム状接着剤の積層体をセットした。その後、35℃で5%の歪みを与えながら5℃/分の昇温速度で175℃まで昇温させながら測定し、ずり粘度の値が5000Pa・sとなる温度を記録した。
フィルム状接着剤の175℃加圧オーブン硬化後の埋込性を下記の方法により評価した。
上記で得られた接着シートのフィルム状接着剤(厚み135μm)を、厚み50μmの半導体ウェハ(8インチ)に70℃で貼り付けた。次に、それらを7.5mm角にダイシングして半導体素子を得た。
また、日立化成工業製のFH−SC13−10(厚み20μm)を厚み50μmの半導体ウェハ(8インチ)に70℃で貼り付けた。次に、それらを3.0mm角にダイシングしてチップを得た。
個片化したFH−SC13−10付きのチップを、表面凹凸が最大6μmである評価用基板に130℃、0.20MPa、2秒間の条件で圧着し、120℃/2時間加熱し、半硬化させた。
次に、このようにして得られたサンプルに、本発明で使用したフィルム状接着剤付きの7.5mm角チップを120℃、0.20MPa、2秒間の条件で圧着した。この際、先に圧着しているFH−SC13−10付きチップが真ん中にくるように位置合わせをした。
得られたサンプルを加圧オーブンに投入し、35℃から3℃/分の昇温速度で175℃まで昇温させ、175℃で30分加熱した。
このようにして得られたサンプルを超音波映像装置SAT(日立建機製、品番FS200II、プローブ:25MHz)にて分析し、埋込性を確認した。埋込性の評価基準は以下の通りである。
○:ボイドの割合が5%未満。
×:ボイドの割合が5%以上。
フィルム状接着剤の硬化後の引っ張り弾性率は下記の方法により評価した。
上記接着シート(厚み135μm)から、基材フィルムを剥離除去した後、厚み方向に4mm幅、長さ30mmに切り出し、120℃のオーブンで2時間、170℃で3時間加熱した。得られたサンプルを動的粘弾性装置(製品名:Rheogel−E4000、(株)UMB製)にセットし、引張り荷重をかけて、周波数10Hz、昇温速度3℃/分で測定し、50℃、150〜260度での測定値を記録した。また、測定中のTanδの値が最大となる最大温度をTgとして定義した。
フィルム状接着剤を用いて作製した接着剤付きチップを基板へ実装した際の反り量は、下記の方法により評価した。
上記[175℃加圧オーブン硬化後の埋込性の評価]で得たサンプルと同様にしてサンプルを作製した。得られたサンプルを170℃で3時間硬化させた後、チップの対角線方向に8mmの距離上を表面粗さ計で測定し、得られた測定値の最大値と最小値との差を硬化前のサンプルの反り量とした。本反り量が100μm以下であるものを○とし、100μm以上のものは×とした。
フィルム状接着剤のダイシェア強度(接着強度)を下記の方法により測定した。
まず、上記で得られた接着シートのフィルム状接着剤(厚み135μm)を厚み400μmの半導体ウェハに70℃で貼り付けた。次に、それらを5.0mm角にダイシングして半導体素子を得た。個片化した半導体素子のフィルム状接着剤側をAUS308を塗布した基板上に120℃、0.1MPa、5秒間の条件で熱圧着してサンプルを得た。その後、得られたサンプルの接着剤を120℃で2時間、170℃で3時間加熱し、硬化させた。更に、接着剤硬化後のサンプルを85℃、60RH%条件の下、168時間放置した。その後、サンプルを25℃、50%RH条件下で30分間放置し、250℃でダイシェア強度を測定し、これを接着強度とした。
フィルム状接着剤の耐リフロー性を下記の方法により評価した。
上記[175℃加圧オーブン硬化後の埋込性の評価]で得たサンプルと同様にしてサンプルを作製した。得られたサンプルはモールド用封止材(日立化成工業(株)製、商品名「CEL−9750ZHF10)を用いて、175℃/6.7MPa/90秒の条件で樹脂封止し、175℃、5時間の条件で封止材を硬化させてパッケージを得た。
Claims (7)
- ワイヤ埋込型の半導体装置に用いられるフィルム状接着剤であって、
厚みが20〜200μmであり、
硬化後における50℃での弾性率が1600MPa以下、硬化後における150℃〜260℃の弾性率が630MPa以下であり、ガラス転移温度Tgが155℃以下であり、
エポキシ樹脂及びフェノール樹脂を含む、フィルム状接着剤。 - 前記フィルム状接着剤が、高分子量成分を含む、請求項1に記載のフィルム状接着剤。
- 前記エポキシ樹脂が、常温で液体であるエポキシ樹脂を含む、請求項1又は2に記載のフィルム状接着剤。
- 前記フィルム状接着剤が、無機フィラーを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤。
- 前記エポキシ樹脂が、フェノールノボラック型エポキシ樹脂又はクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤を、ダイシングテープ上に積層した、ダイシングダイボンディング一体型接着シート。
- 前記フィルム状接着剤の前記ダイシングテープが設けられた面とは反対側面に設けられたカバーフィルムを有する、請求項6に記載のダイシングダイボンディング一体型接着シート。
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