JP2018160566A - Underfill insulation film for gang bonding process - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体チップをフリップチップ実装する工程、チップ/チップ間またはチップ/回路基板間を充填するのに使う、アンダーフィル絶縁フィルム(NCF)に関するものであり、より具体的には、このような実装プロセスにおいて生産性向上(タクトタイム短縮)に有効な手法であるギャングボンディングプロセス用に好適な特性を有するアンダーフィル絶縁フィルム、及びその用途に関する。 The present invention relates to an underfill insulating film (NCF) used to fill a semiconductor chip in a flip-chip mounting process, chip / chip or chip / circuit board, and more specifically, The present invention relates to an underfill insulating film having characteristics suitable for a gang bonding process, which is an effective technique for improving productivity (reducing tact time) in a simple mounting process, and its use.
フリップチップ(FC)実装等の半導体チップの実装において、半導体チップと回路基板とを接続した後に、半導体チップと回路基板の間の空間に液状のアンダーフィル材を充填することが、従来より広く行われている(例えば、特許文献1参照)。具体的には、例えばフリップチップBGAにおいて、ハンダバンプつきチップをパッケージ用基板にFC接続し、液状アンダーフィルを注入、硬化するような使い方であった。
しかしながら、近年、半導体チップ間での信号量を増大させるため、バンプ数は増大の傾向にあり、チップ面積が限られていることから、バンプの狭ピッチ化が進行している。例えば、プロセッサーやメモリーの先端分野では、超多ピンのバンプをもつチップを近接してシリコンインターポーザー上に搭載することや、シリコン貫通電極(TSV)で両面にバンプを多数形成したメモリーチップを積層することなどが実用化され、コストダウンによる普及が期待されている。
また、バンプの高さは、チップと基板の熱応力の緩和やアンダーフィル充填性を考慮して大きめだったが、高密度バンプに対応したシリコンインターポーザーや、シリコンチップを積層するようなケースでは、同じシリコン材を使うため熱応力を考慮する必要がなく、また、熱伝導(放熱)や、ICパッケージの低背化のトレンドからも、狭ギャップ化が進んでいる。
液状のアンダーフィル材を用いる充填方法では、このような狭ピッチ、狭ギャプのチップ間に気泡を残さず充填するのが困難になってきている。アンダーフィルは、バンプ間の絶縁性の確保、バンプ部に発生する応力のサポートなどの機能が求められるが、充填性が悪いと、そのような面で信頼性が低下することになる。
また、大型チップを樹脂基板にFC接続する場合、リフロー時などの熱ストレスで外周近傍のバンプ接続が壊れ歩留りが低下することがあり、このような場合には、アンダーフィルの後注入ではなく、FC接続と同時にバンプをサポートするアンダーフィルを形成するペーストやフィルム状の先入れ材料が求められていた。
一方、異方導電性フィルム(ACF)を介してフリップチップ接続する方式も液晶ドライバーIC分野では、実用化されている。しかしこの方式は、導電粒子をフィルムに添加しているため、バンプの狭ピッチ化のトレンドでは、バンプ間の短絡を誘発する懸念がある。また、耐熱性のないディスプレーに実装するように発展したためもあり、リフロー温度に耐えられないため、汎用のICパッケージ内に適用することが難しい。信頼性とコストで近年主流のハンダバンプによる接続や、工程に適合させるのも困難である。また、導電粒子添加によって光線透過性が悪いため、チップのバンプ面にACFを貼った場合にアライメントマークを視認できないので、チップと基板の位置合わせができなくなる。従って、ウエハレベルでバンプ面に接合フィルムを貼り、個片化して接合材つきチップとして使用することができない問題もある。
また、ペースト状のアンダーフィル材(NCP)を接合前にチップ、基板間に配置し接合する方式についても、樹脂のはみ出しの制御が困難で、チップを積層する場合や、チップを近接配置する場合に、適用が困難となる。
In the mounting of semiconductor chips such as flip chip (FC) mounting, after connecting the semiconductor chip and the circuit board, filling the space between the semiconductor chip and the circuit board with a liquid underfill material has been widely used. (For example, refer to Patent Document 1). Specifically, for example, in a flip chip BGA, a chip with solder bumps is FC-connected to a package substrate, and a liquid underfill is injected and cured.
However, in recent years, in order to increase the signal amount between semiconductor chips, the number of bumps tends to increase, and the chip area is limited, so that the pitch of bumps is becoming narrower. For example, in the advanced field of processors and memories, chips with ultra-multiple bumps are mounted on the silicon interposer in close proximity, or memory chips with many bumps formed on both sides with silicon through electrodes (TSV) are stacked. It has been put to practical use and is expected to spread due to cost reduction.
In addition, the bump height was large in consideration of the relaxation of thermal stress between the chip and the substrate and underfill filling, but in the case of a silicon interposer that supports high-density bumps or a case of stacking silicon chips Since the same silicon material is used, it is not necessary to consider thermal stress, and the narrowing of the gap is also progressing due to the trend of thermal conduction (heat radiation) and low profile of IC packages.
In the filling method using a liquid underfill material, it has become difficult to fill all the air bubbles between the narrow pitch and narrow gap chips. Underfill is required to have functions such as ensuring insulation between bumps and supporting stress generated in the bumps. However, if the filling property is poor, the reliability is lowered in that respect.
In addition, when FC connecting a large chip to a resin substrate, bump connection near the outer periphery may be broken due to thermal stress during reflow or the like, and the yield may be reduced. There has been a demand for a paste or film-like pre-fill material that forms an underfill that supports bumps simultaneously with FC connection.
On the other hand, a flip-chip connection method via an anisotropic conductive film (ACF) has also been put into practical use in the field of liquid crystal driver ICs. However, since this method adds conductive particles to the film, there is a concern of inducing a short circuit between the bumps in the trend of narrowing the pitch of the bumps. In addition, it has been developed to be mounted on a display having no heat resistance, and cannot withstand the reflow temperature, so that it is difficult to apply it to a general-purpose IC package. Due to reliability and cost, it is difficult to adapt to the connection and process by the mainstream solder bumps in recent years. Further, since the light transmittance is poor due to the addition of the conductive particles, the alignment mark cannot be visually recognized when the ACF is applied to the bump surface of the chip, so that the chip and the substrate cannot be aligned. Therefore, there is also a problem that a bonding film cannot be used as a chip with a bonding material by bonding a bonding film on the bump surface at the wafer level and dividing it into individual pieces.
Also, the paste underfill material (NCP) is placed between the chip and the substrate before bonding, and it is difficult to control the protrusion of the resin, and when stacking chips or placing chips close to each other In addition, it becomes difficult to apply.
このように、狭ピッチ、狭ギャップのバンプチップのFC実装、大型チップの樹脂基板へのFC実装およびチップを近接してFC実装するICパッケージにおいては、接合材として、NCFが有力視されている。具体的には、樹脂製のフィルムをアンダーフィル絶縁フィルムとして用い、半導体チップと基板との間に配置した後、加熱・加重により半導体チップと基板とをFC接合する際に、樹脂が流動することによって半導体チップと基板の間の空間を充填する技術が提案されている。
しかしながら、通常のNCF工法ではフリップチップボンダーのヘッドを1チップ毎に昇温、冷却する必要があるため、生産性(タクトタイム)に課題があり、本格普及するには至っていない。近年、NCFを用いる圧着を仮圧着と本圧着の2段階で行い、複数のチップをまとめて本圧着するいわゆるギャングボンディングを採用することで、ヘッドの昇温、冷却の必要性、回数を低減し、生産性を改良することが試みられている。
ギャングボンディングでは仮圧着工程でチップ側の電極と基板側の電極との間の位置合わせと仮圧着を行い、本圧着工程でハンダを溶融して電極間をハンダ接合するものである。例えば特許文献2には、半田電極付き半導体チップの該半田電極を有する面に半導体接合用接着フィルムを供給する工程1と、前記半田電極付き半導体チップを、前記半導体接合用接着フィルムを介して、対抗電極若しくは電極パッドを有する半導体チップ又は回路基板上に半田溶融温度未満の温度で仮接合する工程2(上述の仮圧着に相当)と、半田溶融温度以上の温度に加熱したボンディングヘッドを接触させることにより半田接合する工程3(上述の本圧着に相当)を有する半導体装置の製造方法に用いられる半導体接合用接着フィルムであって、少なくとも、熱硬化性樹脂、熱硬化剤及び高分子量化合物を含有し、特定の温度範囲に特定の最低溶融粘度を有し、かつ、最低溶融粘度到達温度より10℃高い温度における溶融粘度と最低溶融粘度とが特定の関係を有する半導体接合用接着フィルムが記載されている。
しかしながら、従来の半導体接合用接着フィルムを用いた場合、仮圧着におけるボイドや導通不良が生ずる場合が有り、その解決が望まれていた。
As described above, NCF is considered to be a promising bonding material in narrow pitch, narrow gap bump chip FC mounting, large chip FC mounting on a resin substrate, and IC packages in which the chip is close to FC mounting. . Specifically, a resin film is used as an underfill insulating film, and is placed between the semiconductor chip and the substrate, and then the resin flows when the semiconductor chip and the substrate are FC-bonded by heating / loading. A technique for filling a space between a semiconductor chip and a substrate has been proposed.
However, in the normal NCF method, it is necessary to raise and cool the head of the flip chip bonder for each chip. Therefore, there is a problem in productivity (tact time), and it has not been fully spread. In recent years, the use of so-called gang bonding, in which NCF bonding is performed in two stages, temporary bonding and main bonding, and a plurality of chips are bonded together, reduces the need for head heating, cooling, and the number of times. Attempts have been made to improve productivity.
In gang bonding, the tip-side electrode and the substrate-side electrode are aligned and temporarily pressed in a temporary press-bonding step, and the solder is melted and solder-bonded between the electrodes in the main press-bonding step. For example, in Patent Document 2, a step 1 of supplying a semiconductor bonding adhesive film to a surface having a solder electrode of a semiconductor chip with a solder electrode, and the semiconductor chip with a solder electrode through the semiconductor bonding adhesive film, Step 2 (corresponding to the above-mentioned provisional pressure bonding) that is temporarily bonded onto a semiconductor chip or circuit board having a counter electrode or an electrode pad at a temperature lower than the solder melting temperature, and a bonding head heated to a temperature higher than the solder melting temperature are brought into contact with each other. An adhesive film for semiconductor bonding used in a method for manufacturing a semiconductor device having step 3 (corresponding to the above-described main compression bonding) by soldering, comprising at least a thermosetting resin, a thermosetting agent, and a high molecular weight compound The melt viscosity at a temperature that has a specific minimum melt viscosity in a specific temperature range and is 10 ° C. higher than the minimum melt viscosity attainment temperature. The adhesive film for a semiconductor junction and the melt viscosity has a particular relationship has been described.
However, when a conventional adhesive film for semiconductor bonding is used, voids or poor conduction may occur in temporary pressure bonding, and the solution has been desired.
本発明が解決しようとする課題は、上記背景技術に鑑み、NCFを用いたいわゆるギャングボンディングプロセスにおいて、導通不良やボイドの発生などの問題を解決し得る、ギャングボンディングプロセスに適したアンダーフィル絶縁フィルムを提供し、これにより半導体チップの実装プロセスにおける生産性・コストを大幅に改善することである。 In view of the above-mentioned background art, the problem to be solved by the present invention is an underfill insulating film suitable for a gang bonding process, which can solve problems such as poor conduction and generation of voids in a so-called gang bonding process using NCF. This greatly improves productivity and cost in the semiconductor chip mounting process.
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、特定の昇温速度及び特定温度におけるフィルムの溶融粘度η*に着目し、より具体的には、60℃から10℃/分で昇温させた際の、120℃での溶融粘度η* 1、及び140℃での溶融粘度η* 2が、それぞれ特定の範囲にあるときに上記課題が効果的に解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明及びその各実施形態は、下記[1]から[14]に記載のとおりである。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have focused on a specific temperature increase rate and a melt viscosity η * of the film at a specific temperature, and more specifically, from 60 ° C. to 10 ° C. / The above problem is effectively solved when the melt viscosity η * 1 at 120 ° C. and the melt viscosity η * 2 at 140 ° C. are respectively in specific ranges when the temperature is raised in minutes. The headline and the present invention were completed.
That is, the present invention and each embodiment thereof are as described in the following [1] to [14].
[1]
動的粘弾性測定装置を用いた測定において、60℃から10℃/分で昇温させた際の、120℃での溶融粘度η* 1が2×102〜2×104Pa・sであり、140℃での溶融粘度η* 2が3×102〜3×105Pa・sである、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム。
[2]
動的粘弾性測定装置を用いた測定において、60℃から10℃/分で160℃まで昇温させた際の最低溶融粘度η* 3が、2×102〜5×103Pa・sであり、最低溶融粘度を与える温度が100℃〜140℃である[1]に記載のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム。
[3]
動的粘弾性測定装置を用いた測定において、60℃から10℃/分で160℃まで昇温させた後、一旦60℃に冷却して、その後再度10℃/分で昇温したときの150℃での溶融粘度η* 4が、1×104〜1×108Pa・sである、[1]または[2]に記載のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム。
[4]
導電性粒子の含有量が5質量%以下である、[1]から[3]のいずれか一項に記載のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム。
[5]
熱ラジカル重合性物質、及び熱ラジカル発生剤を含んでなる、[1]から[4]のいずれか一項に記載のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム。
[6]
前記熱ラジカル発生剤の1分間半減期温度が、140〜200℃である、[5]に記載のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム。
[7]
キノン系の重合禁止剤を含んでなる[5]または[6]に記載のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム。
[8]
前記重合禁止剤の含有量(質量)が、前記熱ラジカル重合性物質の量(質量)に対して、600〜10000ppmである、[7]に記載のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム。
[9]
エポキシ樹脂および潜在性硬化剤を含んでなる[1]から[8]のいずれか一項に記載のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム。
[10]
前記潜在性硬化剤が、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、及び2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物から選ばれる少なくとも一つである、[9]に記載のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム。
[11]
ハンダ付き電極が形成された半導体チップと、前記ハンダ付き電極と対向する対向電極が形成された回路基板とを、[1]から[10]のいずれか一項に記載のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを介して接合する、半導体装置の製造方法であって、
a)ハンダ付き電極を有するウエハ上に前記ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを真空下で貼り付ける工程と、
b)該ウエハを個々のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム付半導体チップに分割する工程と、
c)前記半導体チップの電極と前記回路基板の対向電極とがそれぞれの略中心線上で接触するように、前記半導体チップを、前記回路基板上に仮圧着する工程と、
d)仮圧着された前記半導体チップと該回路基板とを、最大温度が該チップに搭載されたハンダの融点温度以上となる温度条件で、熱圧着する工程であって、複数の仮圧着された前記半導体チップが同時にハンダの融点温度以上となる温度条件に加熱される工程である熱圧着工程と、を有する、上記半導体装置の製造方法。
[12]
ハンダ付き電極が形成された半導体チップと、前記ハンダ付き電極と対向する対向電極が形成された回路基板とを、[1]から[10]のいずれか一項に記載のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを介して接合する、半導体装置の製造方法であって、
a‘)前記回路基板上に前記ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを貼り付ける工程と、
c)前記半導体チップの電極と前記回路基板の対向電極とがそれぞれの略中心線上で接触するように、前記半導体チップを、前記回路基板上に仮圧着する工程と、
d)仮圧着された前記半導体チップと該回路基板とを、最大温度が該チップに搭載されたハンダの融点温度以上となる温度条件で、熱圧着する工程であって、複数の仮圧着された前記半導体チップが同時にハンダの融点温度以上となる温度条件に加熱される工程である熱圧着工程と、を有する、上記半導体装置の製造方法。
[13]
[11]または[12]の方法で製造された半導体装置。
[14]
[13]に記載の半導体装置を有する電気電子機器。
[1]
In the measurement using the dynamic viscoelasticity measuring apparatus, the melt viscosity η * 1 at 120 ° C. when the temperature is increased from 60 ° C. to 10 ° C./min is 2 × 10 2 to 2 × 10 4 Pa · s. An underfill insulating film for a gang bonding process, having a melt viscosity η * 2 at 140 ° C. of 3 × 10 2 to 3 × 10 5 Pa · s.
[2]
In the measurement using the dynamic viscoelasticity measuring apparatus, the minimum melt viscosity η * 3 when the temperature is raised from 60 ° C. to 160 ° C. at 10 ° C./min is 2 × 10 2 to 5 × 10 3 Pa · s. The underfill insulating film for a gang bonding process according to [1], wherein the minimum melt viscosity is 100 ° C to 140 ° C.
[3]
In the measurement using the dynamic viscoelasticity measuring device, the temperature was raised from 60 ° C. to 160 ° C. at 10 ° C./min, once cooled to 60 ° C., and then heated again at 10 ° C./min. The underfill insulating film for a gang bonding process according to [1] or [2], wherein the melt viscosity η * 4 at 1 ° C. is 1 × 10 4 to 1 × 10 8 Pa · s.
[4]
The underfill insulating film for a gang bonding process according to any one of [1] to [3], wherein the content of conductive particles is 5% by mass or less.
[5]
The underfill insulating film for a gang bonding process according to any one of [1] to [4], comprising a thermal radical polymerizable substance and a thermal radical generator.
[6]
The underfill insulating film for a gang bonding process according to [5], wherein the one-minute half-life temperature of the thermal radical generator is 140 to 200 ° C.
[7]
The underfill insulating film for a gang bonding process according to [5] or [6], comprising a quinone polymerization inhibitor.
[8]
The underfill insulating film for a gang bonding process according to [7], wherein the content (mass) of the polymerization inhibitor is 600 to 10,000 ppm with respect to the amount (mass) of the thermal radical polymerizable substance.
[9]
The underfill insulating film for a gang bonding process according to any one of [1] to [8], comprising an epoxy resin and a latent curing agent.
[10]
The latent curing agent is 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, and 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- ( 1 ′)]-Ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct, The underfill insulating film for a gang bonding process according to [9], which is at least one selected from adducts.
[11]
The underfill for a gang bonding process according to any one of [1] to [10], wherein a semiconductor chip on which a soldered electrode is formed and a circuit board on which a counter electrode facing the soldered electrode is formed. A method for manufacturing a semiconductor device, which is bonded through an insulating film,
a) attaching the underfill insulating film for gang bonding process on a wafer having a soldered electrode under vacuum;
b) dividing the wafer into individual gang bonding process semiconductor chips with an underfill insulating film;
c) temporarily bonding the semiconductor chip onto the circuit board such that the electrode of the semiconductor chip and the counter electrode of the circuit board are in contact with each other on a substantially center line;
d) A step of thermocompression bonding the temporarily-bonded semiconductor chip and the circuit board under a temperature condition in which the maximum temperature is equal to or higher than the melting point temperature of the solder mounted on the chip, And a thermocompression bonding step, which is a step in which the semiconductor chip is simultaneously heated to a temperature condition that is equal to or higher than the melting point temperature of the solder.
[12]
The underfill for a gang bonding process according to any one of [1] to [10], wherein a semiconductor chip on which a soldered electrode is formed and a circuit board on which a counter electrode facing the soldered electrode is formed. A method for manufacturing a semiconductor device, which is bonded through an insulating film,
a ′) attaching the gang bonding process underfill insulating film on the circuit board;
c) temporarily bonding the semiconductor chip onto the circuit board such that the electrode of the semiconductor chip and the counter electrode of the circuit board are in contact with each other on a substantially center line;
d) A step of thermocompression bonding the temporarily-bonded semiconductor chip and the circuit board under a temperature condition in which the maximum temperature is equal to or higher than the melting point temperature of the solder mounted on the chip, And a thermocompression bonding step, which is a step in which the semiconductor chip is simultaneously heated to a temperature condition that is equal to or higher than the melting point temperature of the solder.
[13]
[11] A semiconductor device manufactured by the method of [12].
[14]
Electrical and electronic equipment having the semiconductor device according to [13].
本発明によれば、仮圧着工程と本圧着工程とを有するいわゆるギャングボンディングプロセスにおいて導通不良やボイドの発生などの問題を有効に抑制することができ、ギャングボンディングプロセス特に好適に用いられるアンダーフィル絶縁フィルムが提供される。
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを用いた半導体装置の製造方法は、生産性及び製造された半導体装置の性能に優れる。
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを用いることで、優れた性能の半導体装置、並びにその中間製品及び応用製品を、高い生産性で製造することができる。
According to the present invention, it is possible to effectively suppress problems such as conduction failure and generation of voids in a so-called gang bonding process having a provisional pressure bonding step and a main pressure bonding step. A film is provided.
The method for manufacturing a semiconductor device using the underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention is excellent in productivity and performance of the manufactured semiconductor device.
By using the underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention, it is possible to manufacture a semiconductor device having excellent performance, and intermediate products and applied products thereof with high productivity.
(ギャングボンディングプロセス)
本発明において「ギャングボンディングプロセス」とは、ハンダ付き電極が形成された半導体チップと、前記ハンダ付き電極と対向する対向電極が形成された回路基板とをアンダーフィル絶縁フィルムを介して接合する、半導体装置の製造方法であって、
半導体チップの電極と回路基板の対向電極とがそれぞれの略中心線上で接触するように、前記半導体チップを、前記回路基板上に加熱・加圧する仮圧着工程と、
複数の仮圧着された前記半導体チップと該回路基板とを、最大温度が該チップに搭載されたハンダの融点温度以上となる温度条件で、加熱・加圧する本圧着工程と、を有する上記半導体装置の製造方法、をいう。
なお、ここで、アンダーフィル絶縁フィルムは、仮圧着工程に先立ち、ハンダ付き電極が形成された半導体チップに貼り付けられていてもよく、或いは対向電極が形成された回路基板に貼り付けられていてもよい。
(ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム)
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムは、動的粘弾性測定装置において、60℃から10℃/分で昇温させた際の、120℃での溶融粘度η* 1が2×102〜2×104Pa・sであり、140℃での溶融粘度η* 2が3×102〜3×105Pa・sである、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムである。
(Gang bonding process)
In the present invention, the “gang bonding process” refers to a semiconductor in which a semiconductor chip on which a soldered electrode is formed and a circuit board on which a counter electrode facing the soldered electrode is formed are bonded via an underfill insulating film. A device manufacturing method comprising:
A temporary pressure bonding step of heating and pressurizing the semiconductor chip on the circuit board such that the electrode of the semiconductor chip and the counter electrode of the circuit board are in contact with each other on a substantially center line;
A main pressure bonding step of heating and pressurizing the plurality of provisionally pressure-bonded semiconductor chips and the circuit board under a temperature condition in which a maximum temperature is equal to or higher than a melting point temperature of solder mounted on the chips. The manufacturing method.
Here, the underfill insulating film may be affixed to a semiconductor chip on which a soldered electrode is formed or a circuit board on which a counter electrode is formed, prior to the provisional pressure bonding step. Also good.
(Underfill insulation film for gang bonding process)
The underfill insulating film for gang bonding process of the present invention has a melt viscosity η * 1 at 120 ° C. of 2 × 10 2 when the temperature is raised from 60 ° C. to 10 ° C./min in a dynamic viscoelasticity measuring apparatus. a ~2 × 10 4 Pa · s, melt viscosity eta * 2 at 140 ° C. is 3 × 10 2 ~3 × 10 5 Pa · s, an under-fill insulating film for gang bonding process.
溶融粘度η*は、レオメータ(動的粘弾性測定装置(せん断))を用いて、窒素下、周波数1Hzの条件で、10℃/minで昇温することにより測定することができる。
120℃での溶融粘度η* 1が2×102Pa・s以上であると、過剰なはみ出しや樹脂の這い上がりを防ぐことができる観点で好ましい。120℃での溶融粘度η* 1は、5×102Pa・s以上であることがより好ましい。
また、120℃での溶融粘度η* 1が、2×104Pa・s以下であると、ギャングボンディングプロセスの仮圧着工程において適切な粘度を実現する観点及び、流動性不足による、空気の巻き込み、バンプの貫通不良などの不具合を抑制する観点で好ましい。半導体チップと回路基板とを接合する際のプロセスの初期において、本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを構成する樹脂が、適切な流動性を示し、半導体チップと基板との間の狭い空間を隙間無く充填することが容易となるとともに、半導体チップ側の電極と基板側の電極との間に樹脂が噛み込まれにくく、両者間の良好な導通を確保することも容易となる。120℃での溶融粘度η* 1は、より好ましくは、5×103Pa・s以下であり、さらに好ましくは、2×103Pa・s以下である。
The melt viscosity η * can be measured by using a rheometer (dynamic viscoelasticity measuring device (shear)) and raising the temperature at 10 ° C./min under nitrogen at a frequency of 1 Hz.
When the melt viscosity η * 1 at 120 ° C. is 2 × 10 2 Pa · s or more, it is preferable from the viewpoint of preventing excessive protrusion and resin creeping. The melt viscosity η * 1 at 120 ° C. is more preferably 5 × 10 2 Pa · s or more.
In addition, when the melt viscosity η * 1 at 120 ° C. is 2 × 10 4 Pa · s or less, air is entrained due to a viewpoint of realizing an appropriate viscosity in the temporary bonding step of the gang bonding process and insufficient fluidity. From the viewpoint of suppressing defects such as defective penetration of bumps. In the initial stage of the process when bonding the semiconductor chip and the circuit board, the resin constituting the underfill insulating film for gang bonding process of the present invention exhibits appropriate fluidity, and a narrow space between the semiconductor chip and the board Can be easily filled with no gap, and the resin is not easily caught between the electrode on the semiconductor chip side and the electrode on the substrate side, and it is easy to ensure good electrical conduction between the two. The melt viscosity η * 1 at 120 ° C. is more preferably 5 × 10 3 Pa · s or less, and further preferably 2 × 10 3 Pa · s or less.
140℃での溶融粘度η* 2が3×102Pa・s以上であると、昇温の途中でNCFを構成する樹脂が適度に硬化するため、圧着時のボイド発生を抑制することができる。140℃での溶融粘度η* 2は、1×103Pa・s以上であることがより好ましく、5×103Pa・s以上であるとさらに好ましく。
また、140℃での溶融粘度η* 2が、3×105Pa・s以下であることで、半導体チップと回路基板とを接合する際のプロセスの初期において、安定的に導通を確保することが可能となる。140℃での溶融粘度η* 2は、より好ましくは、1×105Pa・s以下である。あまり急激に硬化が進むと、バンプ貫通性が悪く導通不良になる傾向が出るおそれがあるためである。
120℃および140℃での溶融粘度η* 1及びη* 2は、例えば、フィルム中のフィラーやフィルム形成用の樹脂の含有量や熱硬化樹脂の硬化開始温度、硬化速度を適宜増減すること等によって、調整することができる。熱硬化樹脂の硬化開始温度、硬化速度は、熱ラジカル硬化系(熱ラジカル硬化型重合性物質を含む場合)であれば、熱ラジカル発生剤の分解温度を変えることで硬化開始温度を調整できる。エポキシ硬化系(エポキシ樹脂を含む場合)であれば硬化剤を変えることで調整できる。
When the melt viscosity η * 2 at 140 ° C. is 3 × 10 2 Pa · s or more, the resin constituting the NCF is appropriately cured in the middle of the temperature rise, so that generation of voids at the time of pressure bonding can be suppressed. . The melt viscosity η * 2 at 140 ° C. is more preferably 1 × 10 3 Pa · s or more, and further preferably 5 × 10 3 Pa · s or more.
Further, by ensuring that the melt viscosity η * 2 at 140 ° C. is 3 × 10 5 Pa · s or less, it is possible to ensure stable conduction at the initial stage of the process of joining the semiconductor chip and the circuit board. Is possible. The melt viscosity η * 2 at 140 ° C. is more preferably 1 × 10 5 Pa · s or less. This is because if the curing progresses too rapidly, there is a possibility that the bump penetrability is poor and there is a tendency for poor conduction.
The melt viscosities η * 1 and η * 2 at 120 ° C. and 140 ° C., for example, appropriately increase or decrease the content of the filler in the film or the resin for film formation, the curing start temperature of the thermosetting resin, the curing rate, etc. Can be adjusted. The curing start temperature and curing rate of the thermosetting resin can be adjusted by changing the decomposition temperature of the thermal radical generator if it is a thermal radical curing system (when including a thermal radical curable polymerizable substance). If it is an epoxy curing system (when an epoxy resin is included), it can be adjusted by changing the curing agent.
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムにおいては、動的粘弾性測定装置において、60℃から10℃/分で160℃まで昇温させた際の最低溶融粘度η* 3が、2×102〜5×103Pa・sであり、かつ、最低溶融粘度を与える温度が100℃〜140℃であることが好ましい。
100℃〜140℃の温度範囲に、上記の範囲内の最低溶融粘度η* 3を有することで、本実施形態のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムは、ギャングボンディングプロセスの仮圧着工程において特に適切な粘度を有することとなる。
最低溶融粘度η* 3は、より好ましくは、4×102〜2×103Pa・sである。
最低溶融粘度を与える温度は、より好ましくは、105〜135℃であり、さらに好ましくは、110〜130℃である。
最低溶融粘度η* 3及び最低溶融粘度を与える温度は、例えば、フィルム中のフィラーやフィルム形成用の樹脂の含有量や熱硬化樹脂の硬化開始温度、硬化速度を適宜増減すること等によって、調整することができる。熱硬化樹脂の硬化開始温度、硬化速度は、熱ラジカル硬化系(熱ラジカル硬化型重合性物質を含む場合)であれば、熱ラジカル発生剤の分解温度を変えることで硬化開始温度を調整できる。エポキシ硬化系(エポキシ樹脂を含む場合)であれば硬化剤を変えることで調整できる。
In the underfill insulating film for a gang bonding process according to the present invention, the minimum melt viscosity η * 3 when the temperature is raised from 60 ° C. to 160 ° C. in a dynamic viscoelasticity measuring apparatus is 2 × 10. It is preferably 2 to 5 × 10 3 Pa · s, and the temperature giving the lowest melt viscosity is preferably 100 ° C. to 140 ° C.
By having the lowest melt viscosity η * 3 within the above range in the temperature range of 100 ° C. to 140 ° C., the underfill insulating film for a gang bonding process of the present embodiment is particularly suitable for the temporary bonding step of the gang bonding process. It will have a good viscosity.
The minimum melt viscosity η * 3 is more preferably 4 × 10 2 to 2 × 10 3 Pa · s.
The temperature giving the minimum melt viscosity is more preferably 105 to 135 ° C, and still more preferably 110 to 130 ° C.
The temperature that gives the minimum melt viscosity η * 3 and the minimum melt viscosity is adjusted, for example, by appropriately increasing or decreasing the content of the filler in the film or the resin for forming the film, the curing start temperature of the thermosetting resin, or the curing rate. can do. The curing start temperature and curing rate of the thermosetting resin can be adjusted by changing the decomposition temperature of the thermal radical generator if it is a thermal radical curing system (when including a thermal radical curable polymerizable substance). If it is an epoxy curing system (when an epoxy resin is included), it can be adjusted by changing the curing agent.
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムにおいては、動的粘弾性測定装置において、60℃から10℃/分で160℃まで昇温させた後、一旦60℃に冷却して、その後再度10℃/分で昇温したときの150℃での溶融粘度η* 4が、1×104〜1×108Pa・sであることが好ましい。溶融粘度η* 4が上記範囲にあることで、仮圧着での加熱、及びその後の冷却を経たアンダーフィル絶縁フィルムが、本圧着において適切な流動性を発揮することができ、半導体チップと回路基板との間に良好な接合を実現することができる。
60℃から10℃/分で160℃まで昇温させた後、一旦60℃に冷却して、その後再度10℃/分で昇温したときの150℃での溶融粘度η* 4は、1×105〜5×107Pa・sであることがより好ましく、1×106〜2×107Pa・sであることがより好ましい。
60℃から10℃/分で160℃まで昇温させた後、一旦60℃に冷却して、その後再度10℃/分で昇温したときの150℃での溶融粘度η* 4は、例えば、熱硬化樹脂の硬化開始温度、硬化速度を適宜増減すること等によって、調整することができる。熱硬化樹脂の硬化開始温度、硬化速度は、熱ラジカル硬化系(熱ラジカル硬化型重合性物質を含む場合)であれば、熱ラジカル発生剤の分解温度を変えることで硬化開始温度を調整できる。エポキシ硬化系(エポキシ樹脂を含む場合)であれば硬化剤を変えることで調整できる。
In the underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention, in a dynamic viscoelasticity measuring apparatus, the temperature is raised from 60 ° C. to 160 ° C. at 10 ° C./min, then cooled to 60 ° C., and then 10 again. It is preferable that the melt viscosity η * 4 at 150 ° C. when the temperature is raised at ° C./min is 1 × 10 4 to 1 × 10 8 Pa · s. When the melt viscosity η * 4 is in the above range, the underfill insulating film that has undergone heating in the temporary compression bonding and subsequent cooling can exhibit appropriate fluidity in the main compression bonding. Good bonding can be realized between the two.
After the temperature was raised from 60 ° C. to 160 ° C. at 10 ° C./min, the melt viscosity η * 4 at 150 ° C. when cooled to 60 ° C. and then heated again at 10 ° C./min was 1 × It is more preferably 10 5 to 5 × 10 7 Pa · s, and more preferably 1 × 10 6 to 2 × 10 7 Pa · s.
After the temperature is raised from 60 ° C. to 160 ° C. at 10 ° C./min, the melt viscosity η * 4 at 150 ° C. when the temperature is once cooled to 60 ° C. and then heated again at 10 ° C./min is, for example, It can be adjusted by appropriately increasing or decreasing the curing start temperature and curing rate of the thermosetting resin. The curing start temperature and curing rate of the thermosetting resin can be adjusted by changing the decomposition temperature of the thermal radical generator if it is a thermal radical curing system (when including a thermal radical curable polymerizable substance). If it is an epoxy curing system (when an epoxy resin is included), it can be adjusted by changing the curing agent.
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを用いるプロセスにおいては、典型的には半導体チップに形成されたハンダ付き電極と、回路基板に形成された対向電極とが直接接触しまたは接合されることによって導通が確保される。この点において、本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムは、同じく半導体チップと基板との接合に用いられるが、導電性粒子を介して半導体チップと回路との導通が得られる、いわゆる異方導電性フィルム(ACF)と区別される。
樹脂の特性に関しても、異方導電性フィルムは、通常ディスプレーのドライバーチップを実装する際に用いられるため、耐熱性のないディスプレー用に最高温度200℃以下、180℃程度で硬化することが求められる。また、導電粒子を噛み込む前提なので、バンプの貫通性への要求水準も低い。発明者らは、異方導電性フィルムで用いられている樹脂処方を、アンダーフィル絶縁フィルムの樹脂処方に適応すると、速く硬化するため、圧着時の流動性不良に伴う接合不良が生じることを見出した。このように、異方導電性フィルムの樹脂処方をアンダーフィル絶縁フィルムにそのまま適用することは困難である。
In the process using the underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention, typically, a soldered electrode formed on a semiconductor chip and a counter electrode formed on a circuit board are in direct contact or bonded. As a result, conduction is ensured. In this respect, the underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention is also used for bonding between a semiconductor chip and a substrate, but it is a so-called anisotropic film that allows conduction between a semiconductor chip and a circuit through conductive particles. Differentiated from conductive film (ACF).
Regarding the characteristics of the resin, since the anisotropic conductive film is usually used when mounting a driver chip of a display, it is required to be cured at a maximum temperature of 200 ° C. or less and about 180 ° C. for a display without heat resistance. . In addition, since the conductive particles are presupposed, the required level for the penetrability of the bumps is low. The inventors have found that when the resin prescription used in the anisotropic conductive film is applied to the resin prescription of the underfill insulating film, it cures quickly, resulting in poor bonding due to poor fluidity during crimping. It was. Thus, it is difficult to apply the anisotropic conductive film resin formulation to the underfill insulating film as it is.
異方導電性フィルムが含有する導電性粒子は、直径数μmから数十μmの微細なものではあるが、近年の半導体素子の一層の微細化、実装の一層の高密度化に伴い、その様な微細な導電性粒子を用いたとしても、意図しない電極間の短絡のリスクを完全に払拭することは困難となっている、この観点から、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムは、異方導電性フィルムと比較して微細化した半導体素子の高密度での実装により適したアンダーフィル用フィルムであり、その優位性は今後一層顕著なものになることが予想される。 The conductive particles contained in the anisotropic conductive film are fine particles having a diameter of several μm to several tens of μm. However, in recent years, with the further miniaturization of semiconductor elements and higher density of mounting, Even if fine conductive particles are used, it is difficult to completely eliminate the risk of unintended short-circuiting between electrodes. From this viewpoint, the underfill insulating film for gang bonding process is anisotropically conductive. The film for underfill is more suitable for high-density mounting of semiconductor elements that are miniaturized as compared with the conductive film, and its superiority is expected to become even more remarkable in the future.
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムにおいては、上述の様に、意図しない電極間の短絡を防止するために、厚み方向においても導電性を有さないことが好ましい。短絡防止の観点からは、本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムは、別段の技術的必要性がない限り、導電性粒子の含有量が少ないか、或いは導電性粒子を実質的に含有しないことが望ましい。すなわち、本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムの導電性粒子の含有量は、5質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることが特に好ましい。
短絡防止の観点からは、本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムは、別段の技術的必要性がない限り、金属の含有量が少ないか、或いは金属を実質的に含有しないことが望ましい。すなわち、本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムの金属の含有量は、5質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることが特に好ましい。
In the underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention, as described above, it is preferable not to have conductivity even in the thickness direction in order to prevent unintended short-circuiting between electrodes. From the viewpoint of preventing short circuit, the underfill insulating film for gang bonding process of the present invention has a low content of conductive particles or substantially does not contain conductive particles unless otherwise technically required. It is desirable. That is, the content of conductive particles in the underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention is preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass or less.
From the viewpoint of short circuit prevention, it is desirable that the underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention has a low metal content or substantially no metal unless there is a technical need. That is, the metal content of the underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention is preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass or less.
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムは、特定の温度における溶融粘度η* 1、及びη* 2が上記条件を満たしていればよく、フィルムを構成する材料の種類、含有量には特に制限は無いが、フィルム形成用の高分子樹脂を含んでなることが好ましく、上記溶融粘度をはじめとする所望の硬化特性を実現するための設計上の自由度等の観点から、複数の熱硬化性樹脂の組み合わせを含んでなることが、より好ましい。 The underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention only needs to satisfy the above conditions for the melt viscosity η * 1 and η * 2 at a specific temperature. Although there is no limitation, it is preferable to include a polymer resin for film formation, and in view of the degree of freedom in design for realizing desired curing characteristics including the above melt viscosity, a plurality of thermosettings More preferably, it comprises a combination of functional resins.
(フィルム形成用の樹脂)
フィルム形成用の樹脂としては、例えばフェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂が好ましい。硬化後のガラス転移点の観点から、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂がより好ましく、フィルム製造の観点から有機溶剤に溶解可能な樹脂が好ましい。好ましい溶剤として、酢酸エチル、トルエン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、シクロヘキサノン、ジメチルアセトアミド(DMAC)、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)に溶解可能であることが好ましく、低温で乾燥可能な観点から沸点が150℃以下の溶剤に溶解可能であることがより好ましい。
フィルム形成用の樹脂は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
また、フィルム形成用の樹脂を、後述する熱硬化性樹脂と反応する官能基で修飾すると硬化後の物性、例えばTgや熱膨張率が改善する。一方で、圧着前の潜在硬化性は維持する必要があるので、活性が高い官能基は避けたほうが良い場合が多い。
後述する熱硬化性樹脂との相溶性が高いことが好ましい。NCFの樹脂が相分離して濁ってしまうと、バンプ面に貼った段階で、チップ表面のマーク視認性が悪化するからである。
また、実装材料の硬化後の物性として、液状アンダーフィル同様に、ガラス転移点が高いこと、熱膨張率が低いことなどは要求される。そのような面で以下の樹脂がより好ましい。
(Resin for film formation)
As the resin for film formation, for example, phenoxy resin, polyimide resin, polyamideimide resin, polyamide resin, and acrylic resin are preferable. From the viewpoint of the glass transition point after curing, a phenoxy resin, a polyimide resin, and a polyamideimide resin are more preferable, and a resin that can be dissolved in an organic solvent is preferable from the viewpoint of film production. Preferred solvents are preferably soluble in ethyl acetate, toluene, methyl ethyl ketone (MEK), methyl isobutyl ketone (MIBK), cyclohexanone, dimethylacetamide (DMAC), and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) at low temperatures. It is more preferable that the solvent can be dissolved in a solvent having a boiling point of 150 ° C. or lower from the viewpoint of drying.
As the resin for film formation, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
Moreover, if the resin for film formation is modified with a functional group that reacts with a thermosetting resin described later, physical properties after curing, such as Tg and thermal expansion coefficient, are improved. On the other hand, since it is necessary to maintain the latent curability before pressure bonding, it is often better to avoid functional groups with high activity.
It is preferable that the compatibility with the thermosetting resin described later is high. This is because if the NCF resin is phase-separated and becomes turbid, the mark visibility on the chip surface deteriorates when it is applied to the bump surface.
Further, as the physical properties after curing of the mounting material, it is required that the glass transition point is high and the coefficient of thermal expansion is low as in the case of the liquid underfill. From such a viewpoint, the following resins are more preferable.
(フェノキシ樹脂)
フィルム形成用の樹脂としては、溶剤溶解性、熱硬化性樹脂との相溶性、フィルム形成能、絶縁性等、ガラス転移点の観点から、フェノキシ樹脂が特に好ましい。
好ましいフェノキシ樹脂としては、ビスフェノール骨格(ビスフェノールA骨格、ビスフェノールF骨格、ビスフェノールS骨格、ビスフェノールアセトフェノン骨格など)、ノボラック骨格、ビフェニル骨格、フルオレン骨格、ジシクロペンタジエン骨格、ノルボルネン骨格、ナフタレン骨格、アントラセン骨格、アダマンタン骨格、テルペン骨格およびトリメチルシクロヘキサン骨格からなる群から選択される1種以上の骨格を有するフェノキシ樹脂が挙げられるが、これらには限定されない。
(Phenoxy resin)
As the resin for film formation, a phenoxy resin is particularly preferable from the viewpoint of glass transition point such as solvent solubility, compatibility with thermosetting resin, film forming ability, insulation, and the like.
Preferred phenoxy resins include bisphenol skeleton (bisphenol A skeleton, bisphenol F skeleton, bisphenol S skeleton, bisphenol acetophenone skeleton, etc.), novolak skeleton, biphenyl skeleton, fluorene skeleton, dicyclopentadiene skeleton, norbornene skeleton, naphthalene skeleton, anthracene skeleton, Examples include, but are not limited to, phenoxy resins having one or more skeletons selected from the group consisting of an adamantane skeleton, a terpene skeleton, and a trimethylcyclohexane skeleton.
このうち、本発明では、ビスフェノール骨格、ビフェニル骨格、フルオレン骨格からなる群から選択される1種以上の骨格を有するフェノキシ樹脂が好ましく、ビスフェノールA骨格、ビスフェノールF骨格、ビフェニル骨格、フルオレン骨格からなる群から選択される1種以上の骨格を有するフェノキシ樹脂がより好ましい。 Among these, in the present invention, a phenoxy resin having one or more skeletons selected from the group consisting of a bisphenol skeleton, a biphenyl skeleton, and a fluorene skeleton is preferable, and a group consisting of a bisphenol A skeleton, a bisphenol F skeleton, a biphenyl skeleton, and a fluorene skeleton. A phenoxy resin having one or more skeletons selected from is more preferable.
なかでも、下記一般式(P1)で表される構造を有するフェノキシ樹脂が好ましい。
Especially, the phenoxy resin which has a structure represented by the following general formula (P1) is preferable.
ここで、RxおよびRyは各々独立に、水素原子またはグリシジル基を表す。Lは単結合、または−C(Ra)(Rb)−、−O−、−S−または−SO2−を表す。ここで、RaおよびRbは各々独立に、水素原子またはアルキル基を表す。
R1は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子を表す。R1におけるアルキル基は、炭素数1〜10が好ましく、1〜4がより好ましく、1が最も好ましい。例えば、メチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル、t−ペンチル、2−エチルヘキシル、t−オクチル、n−ノニルが挙げられる。R1におけるアルコキシ基は、炭素数1〜10が好ましく、1〜4がより好ましく、1が最も好ましい。例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、2−エチルヘキシルオキシ、n−オクチルオキシ、n−ノニルオキシが挙げられる。R1におけるハロゲン原子は、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が挙げられる。R1は水素原子が特に好ましい。
m1は、0〜2の整数が好ましく、0または1がより好ましく、0が最も好ましい。
Here, Rx and Ry each independently represents a hydrogen atom or a glycidyl group. L represents a single bond, or —C (Ra) (Rb) —, —O—, —S— or —SO 2 —. Here, Ra and Rb each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group.
R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom. The alkyl group for R 1 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4, and most preferably 1. Examples include methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, t-pentyl, 2-ethylhexyl, t-octyl, and n-nonyl. Alkoxy group in R 1 is preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4, 1 being the most preferred. Examples include methoxy, ethoxy, isopropoxy, n-butoxy, 2-ethylhexyloxy, n-octyloxy, and n-nonyloxy. Examples of the halogen atom in R 1 include a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom. R 1 is particularly preferably a hydrogen atom.
m1 is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and most preferably 0.
フルオレン骨格を有するフェノキシ樹脂としては、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンと、ビスフェノールのジグリシジルエーテルまたは/およびビフェノールのジグリシジルエーテルとの反応で得られるフェノキシ樹脂が好ましい。なかでも、ビフェノールのジグリシジルエーテルとの反応で得られるフェノキシ樹脂が好ましく、2,2’,6,6’−テトラメチル−4,4’−ビフェノールジグリシジルエーテルとの反応で得られるフェノキシ樹脂が特に好ましい。 As the phenoxy resin having a fluorene skeleton, a phenoxy resin obtained by a reaction of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene with diglycidyl ether of bisphenol and / or diglycidyl ether of biphenol is preferable. Among them, a phenoxy resin obtained by reaction of biphenol with diglycidyl ether is preferable, and a phenoxy resin obtained by reaction with 2,2 ′, 6,6′-tetramethyl-4,4′-biphenol diglycidyl ether is preferable. Particularly preferred.
フェノキシ樹脂の末端は、フェノール性水酸基、グリシジル基等のいずれの官能基でもよいが、他の成分との反応性の観点から、グリシジル基が好ましい。フェノキシ樹脂は1種単独または2種以上を併用してもよい。 The terminal of the phenoxy resin may be any functional group such as a phenolic hydroxyl group or a glycidyl group, but a glycidyl group is preferred from the viewpoint of reactivity with other components. A phenoxy resin may be used alone or in combination of two or more.
市販のフェノキシ樹脂の例としては、例えば、東都化成(株)製の商品名、FX280、FX293、FX293S(フルオレン骨格含有フェノキシ樹脂)、三菱化学(株)製の商品名、jER 1256、jER 4250、新日鐵化学(株)社製の商品名、YP−50、YP−50S(いずれもビスフェノールA骨格含有フェノキシ樹脂)、三菱化学(株)製の商品名、YX8100(ビスフェノールS骨格含有フェノキシ樹脂)、三菱化学(株)製の商品名、YX6954(ビスフェノールアセトフェノン骨格含有フェノキシ樹脂)、三菱化学(株)製の商品名、YX7200、YL7553、YL6794、YL7213、YL7290、YL7482等が挙げられる。 Examples of commercially available phenoxy resins include, for example, trade names of Toto Kasei Co., Ltd., FX280, FX293, FX293S (fluorene skeleton-containing phenoxy resin), trade names of Mitsubishi Chemical Corporation, jER 1256, jER 4250, Trade name, YP-50, YP-50S (all bisphenol A skeleton-containing phenoxy resin) manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., trade name, YX8100 (bisphenol S skeleton-containing phenoxy resin) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation Trade name, YX6954 (bisphenol acetophenone skeleton-containing phenoxy resin) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade names manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, YX7200, YL7553, YL6794, YL7213, YL7290, YL7482 and the like.
本発明においてフィルム形成用の樹脂として好ましく用いることができるフェノキシ樹脂の分子量には特に制限は無いが、フィルム形成能等の観点から、ポリスチレン換算で数平均分子量が5000を超えるフェノキシ樹脂を用いることが好ましい。フェノキシ樹脂の数平均分子量は、7000以上がより好ましく、9000以上が特に好ましい。一方、フェノキシ樹脂の数平均分子量の上限は特に限定されないが、15000以下が好ましく、12000以下がより好ましい。数平均分子量が15000以下であると、有機溶剤に対して溶解性が向上し、生産性を向上させることができる。
また、フェノキシ樹脂のエポキシ当量は3000から20000の範囲が好ましく、より好ましくは5000から10000である。
また、示差走査熱量計で測定されるガラス転移温度が80℃以上であることが好ましく、さらに好ましくは130℃以上が好ましい。ガラス転移温度がこの範囲にあると、アンダーフィルム用絶縁フィルム硬化物全体のガラス転移温度が高くなり、実装品の信頼性が向上する。ガラス転移温度に特に上限はないが、250℃以下であると溶剤溶解性の観点で好ましい。
In the present invention, the molecular weight of the phenoxy resin that can be preferably used as the resin for film formation is not particularly limited, but from the viewpoint of film forming ability, a phenoxy resin having a number average molecular weight exceeding 5000 in terms of polystyrene may be used. preferable. The number average molecular weight of the phenoxy resin is more preferably 7000 or more, and particularly preferably 9000 or more. On the other hand, the upper limit of the number average molecular weight of the phenoxy resin is not particularly limited, but is preferably 15000 or less and more preferably 12000 or less. When the number average molecular weight is 15000 or less, solubility in an organic solvent is improved, and productivity can be improved.
The epoxy equivalent of the phenoxy resin is preferably in the range of 3000 to 20000, more preferably 5000 to 10,000.
Moreover, it is preferable that the glass transition temperature measured with a differential scanning calorimeter is 80 degreeC or more, More preferably, 130 degreeC or more is preferable. When the glass transition temperature is within this range, the glass transition temperature of the entire cured insulating film for underfilm is increased, and the reliability of the mounted product is improved. There is no particular upper limit to the glass transition temperature, but a temperature of 250 ° C. or lower is preferable from the viewpoint of solvent solubility.
本発明においてフィルム形成用の樹脂としてフェノキシ樹脂を用いる場合の、フェノキシ樹脂の含有量には特に制限は無いが、フィルム形成用の樹脂と熱硬化性樹脂の合計100質量部の内、10質量部以上であり、好ましくは20質量部以上、さらに好ましくは25質量部以上である。10質量部以上であると、未硬化段階でフィルムを製造または使用する上で、適切な強度が容易に発現する。一方、フェノキシ樹脂の含有量は、通常50質量部以下であり、好ましくは40質量部以下である。50質量部以下であると流動性の悪化や熱硬化性樹脂による硬化不十分などの問題を効果的に抑制できる。 In the present invention, when the phenoxy resin is used as the film forming resin, the content of the phenoxy resin is not particularly limited, but 10 parts by mass of the total of 100 parts by mass of the film forming resin and the thermosetting resin. Or more, preferably 20 parts by mass or more, more preferably 25 parts by mass or more. When the amount is 10 parts by mass or more, an appropriate strength is easily developed when a film is produced or used in an uncured stage. On the other hand, the content of the phenoxy resin is usually 50 parts by mass or less, preferably 40 parts by mass or less. When it is 50 parts by mass or less, problems such as poor fluidity and insufficient curing due to thermosetting resin can be effectively suppressed.
(ポリイミド樹脂)
市販のテトラカルボン酸とジアミンを溶剤中で脱水縮合して重合する、溶剤可溶ポリイミドも、本発明において好ましく用いられるフィルム形成用ポリマーとして好適である。公知のモノマーの組み合わせで、溶剤可溶ポリイミドを重合することができる。
熱硬化性樹脂との反応点として、反応性基が側鎖にあるものが、硬化後のTgを上げ、熱膨張率を下げる面で、より好ましい。Tgは50から200℃程度のものが、熱硬化性樹脂と組み合わせたときの、溶融特性発現のためには好ましい。
ポリアミドイミド樹脂においても、上記ポリイミド樹脂と同様の指標で、本発明に適用可能である。
(Polyimide resin)
A solvent-soluble polyimide that is polymerized by dehydration condensation of a commercially available tetracarboxylic acid and diamine in a solvent is also suitable as a film-forming polymer preferably used in the present invention. A solvent-soluble polyimide can be polymerized with a combination of known monomers.
As the reaction point with the thermosetting resin, those having a reactive group in the side chain are more preferable in terms of increasing the Tg after curing and decreasing the thermal expansion coefficient. A Tg of about 50 to 200 ° C. is preferable for the development of melting characteristics when combined with a thermosetting resin.
The polyamideimide resin can also be applied to the present invention with the same index as the polyimide resin.
(熱硬化性樹脂)
上記特定の温度、条件における特定の溶融粘度η* 1、及びη* 2を実現する観点から、本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムは、室温では固形フィルム状であり、加熱により一旦溶融して粘度が低下し接着可能、バンプ貫通可能になり、更に加熱することにより硬化して粘度が上昇し、ボイドを抑制可能にする、いわゆる熱硬化性が求められる。このためには、前記フィルム形成樹脂に熱硬化性樹脂を加えることが好ましい。
熱硬化性樹脂の例としては、エポキシ樹脂、熱ラジカル重合性物質、ウレタン樹脂、熱硬化性ポリアミド樹脂等を挙げることができるが、硬化開始温度、硬化速度の特性設計の自由度等、潜在性の観点から、熱ラジカル重合性物質と熱ラジカル発生剤を組み合わせた系が好ましく、被着体との接着面で、エポキシ樹脂を加えたものが特に好ましい。
(Thermosetting resin)
From the viewpoint of realizing specific melt viscosities η * 1 and η * 2 at the above specific temperature and conditions, the underfill insulating film for gang bonding process of the present invention is a solid film at room temperature and is once melted by heating. Thus, the so-called thermosetting property is required, in which the viscosity is lowered and can be bonded, the bump can be penetrated, and further cured by heating to increase the viscosity and suppress voids. For this purpose, it is preferable to add a thermosetting resin to the film-forming resin.
Examples of thermosetting resins include epoxy resins, thermal radical polymerizable substances, urethane resins, thermosetting polyamide resins, etc., but there are potentials such as the cure start temperature, the degree of freedom in the design of the curing speed characteristics, etc. In view of the above, a system in which a thermal radical polymerizable substance and a thermal radical generator are combined is preferable, and an epoxy resin added is particularly preferable on the adhesive surface to the adherend.
(エポキシ樹脂)
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムは、被着体への接着性付与の観点で、エポキシ樹脂を含むことが望ましい。
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールS型、臭素化ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールAF型、ビフェニル型、ナフタレン型、フルオンレン型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、トリスヒドロキシフェニルメタン型、テトラフェニロールエタン型などの二官能エポキシ樹脂や多官能エポキシ樹脂、又はヒダントイン型、トリスグリシジルイソシアヌレート型若しくはグリシジルアミン型などのエポキシ樹脂を用いることができるが、これらには限定されない。エポキシ樹脂は、単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。アライメントマーク視認性の観点から、フィルム形成用の樹脂や他の熱硬化性樹脂と相溶性が良く、それらと相分離しないものが好ましい。
常温でのべたつき低減の観点から、固形のエポキシ樹脂が好ましく、硬化後のガラス転移点および弾性率向上の観点から、2官能以上の多官能エポキシ樹脂がより好ましい。これらの理由から、クレゾールノボラック型のエポキシ樹脂を特に好ましく用いることができる。
(Epoxy resin)
The underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention desirably contains an epoxy resin from the viewpoint of imparting adhesion to an adherend.
Examples of the epoxy resin include bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol S type, brominated bisphenol A type, hydrogenated bisphenol A type, bisphenol AF type, biphenyl type, naphthalene type, fluorene type, phenol novolac type, cresol novolac type. Type, trishydroxyphenylmethane type, tetraphenylolethane type and other bifunctional epoxy resins and polyfunctional epoxy resins, or hydantoin type, trisglycidyl isocyanurate type or glycidylamine type epoxy resins can be used. It is not limited to. Epoxy resins can be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of alignment mark visibility, those that are compatible with the resin for film formation and other thermosetting resins and that do not phase separate with them are preferred.
From the viewpoint of reducing stickiness at room temperature, a solid epoxy resin is preferable, and from the viewpoint of improving the glass transition point and the elastic modulus after curing, a bifunctional or higher polyfunctional epoxy resin is more preferable. For these reasons, a cresol novolac type epoxy resin can be particularly preferably used.
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、m−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、及びp−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂のいずれであってもよいが、特に下式で表されるo−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。また、これらの樹脂中のグリシジル基としては、それぞれ対応するクレゾールノボラック樹脂中のフェノール性水酸基をグリシドキシ基で置換したものが好ましい。
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の分子量は、800〜1300が好ましく、より好ましくは900〜1300が好ましい。軟化点としては、60℃以上が好ましく、より好ましくは、80℃以上が好ましい。
The molecular weight of the cresol novolac type epoxy resin is preferably 800 to 1300, more preferably 900 to 1300. As a softening point, 60 degreeC or more is preferable, More preferably, 80 degreeC or more is preferable.
本発明において接着性付与、硬化速度調整のための樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ樹脂の含有量には特に制限は無いが、フィルム形成用の樹脂と熱硬化性樹脂合計100質量部の内、通常10質量部以上であり、好ましくは15質量部以上、さらに好ましくは20質量部以上である。10質量部以上であるので、フィルム全体の接着性、硬化速度を適切に制御することができる。一方、エポキシ樹脂の含有量は、通常50質量部以下であり、好ましくは30質量部以下である。50質量部以下であるので、フィルム形成への不利益な影響を抑制することができ、ボイド抑制用ラジカル硬化系の配合量も確保できる。 In the present invention, when an epoxy resin is used as the resin for imparting adhesion and adjusting the curing rate, the content of the epoxy resin is not particularly limited, but the total of 100 parts by mass of the resin for film formation and the thermosetting resin. The amount is usually 10 parts by mass or more, preferably 15 parts by mass or more, and more preferably 20 parts by mass or more. Since it is 10 mass parts or more, the adhesiveness of the whole film and a cure rate can be controlled appropriately. On the other hand, the content of the epoxy resin is usually 50 parts by mass or less, preferably 30 parts by mass or less. Since it is 50 mass parts or less, the disadvantageous influence on film formation can be suppressed and the compounding quantity of the radical curing system for void suppression can also be ensured.
(熱ラジカル重合性物質)
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムは、硬化時のボイド抑制等の目的で、熱ラジカル重合性物質を含有していることが好ましい。潜在性があり、NCF用途でボイドを抑える温度域で速硬化性を発現するには、熱ラジカル反応系が優れている。
ここで、熱ラジカル重合性物質とは、熱ラジカルにより重合する官能基を有する物質であり、(メタ)アクリレート、マレイミド化合物等が挙げられる。熱ラジカル重合性物質はモノマー、オリゴマーいずれの状態で用いることが可能であり、モノマーとオリゴマーを併用することも可能である。
上記熱ラジカル重合性物質としては、(メタ)アクリレートが特に好ましい。(メタ)アクリレートとしては、単官能(メタ)アクリレート、2官能以上の(メタ)アクリレートを使用可能である。単官能(メタ)アクリレートとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。2官能以上の(メタ)アクリレートとしては、ビスフェノールF―EO変性ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA―EO変性ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFエポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエポキシ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンEO変性トリ(メタ)アクリレート、多官能ウレタン(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらの熱ラジカル重合性物質は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、硬化時の特性を制御し易いことなどから、2官能(メタ)アクリレートが好適に用いられる。中でも、相溶性、耐熱性の観点からエポキシ(メタ)アクリレート等が、特に好適に用いられる。
また、架橋構造を導入するために、多官能(メタ)アクリレートを併用することも好ましい。多官能(メタ)アクリレートとしては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等が、特に好適に用いられる。
(Thermal radical polymerizable substance)
The underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention preferably contains a thermal radical polymerizable substance for the purpose of suppressing voids during curing. A thermal radical reaction system is excellent for developing rapid curability in a temperature range that has potential and suppresses voids in NCF applications.
Here, the thermal radical polymerizable substance is a substance having a functional group that is polymerized by a thermal radical, and examples thereof include (meth) acrylates and maleimide compounds. The thermal radical polymerizable substance can be used in a monomer or oligomer state, and the monomer and oligomer can be used in combination.
As the thermal radical polymerizable substance, (meth) acrylate is particularly preferable. As the (meth) acrylate, monofunctional (meth) acrylate or bifunctional or higher (meth) acrylate can be used. Examples of the monofunctional (meth) acrylate include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, i-propyl (meth) acrylate, and n-butyl (meth) acrylate. Bifunctional or higher (meth) acrylates include bisphenol F-EO modified di (meth) acrylate, bisphenol A-EO modified di (meth) acrylate, bisphenol F epoxy (meth) acrylate, bisphenol A epoxy (meth) acrylate, tri Examples include methylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane EO-modified tri (meth) acrylate, and polyfunctional urethane (meth) acrylate. These thermal radical polymerizable substances may be used alone or in combination of two or more.
Among these, a bifunctional (meth) acrylate is preferably used because of easy control of the characteristics during curing. Among these, epoxy (meth) acrylate and the like are particularly preferably used from the viewpoints of compatibility and heat resistance.
In order to introduce a crosslinked structure, it is also preferable to use a polyfunctional (meth) acrylate in combination. As the polyfunctional (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate and the like are particularly preferably used.
熱ラジカル重合性物質の含有量には特に制限は無いが、フィルム形成用の樹脂と熱硬化性樹脂の合計100質量部の内、通常30質量部以上であり、好ましくは40質量部以上である。30質量部以上であるので、硬化時のボイドの抑制等が容易となる。一方、熱ラジカル重合性物質の含有量は、通常70質量部以下であり、好ましくは60質量部以下である。70質量部以下であると、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムのべたつきを抑制することができる。べたつきが小さいと、NCFつきウエハやチップのハンドリングがより容易になる。NCF面と接触する冶具類にくっついてしまう搬送トラブルも抑制できる。ごみの付着も抑制できる。
また、チップに貼った場合の視認性を悪化させないために、他の樹脂と相分離しない構造を選択することが好ましい。
Although there is no restriction | limiting in particular in content of a heat | fever radically polymerizable substance, Usually, it is 30 mass parts or more in the total of 100 mass parts of resin for film formation, and a thermosetting resin, Preferably it is 40 mass parts or more. . Since it is 30 mass parts or more, the suppression of the void at the time of hardening, etc. becomes easy. On the other hand, the content of the thermal radical polymerizable substance is usually 70 parts by mass or less, preferably 60 parts by mass or less. The stickiness of the underfill insulating film for a gang bonding process can be suppressed as it is 70 mass parts or less. When the stickiness is small, handling of wafers and chips with NCF becomes easier. The conveyance trouble which sticks to the jigs which contact an NCF surface can also be controlled. Garbage can also be suppressed.
Moreover, in order not to deteriorate the visibility when pasted on a chip, it is preferable to select a structure that does not phase separate from other resins.
(エポキシ硬化剤)
本発明において接着性付与、硬化速度調整のための樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ硬化剤を適宜使用することが好ましい。本用途においては、潜在性、耐マイグレーション性、適切な硬化速度が必要なので、適用できる硬化剤を適切に選択することが望ましい。この中で、ボイド抑制に必要な速い硬化は、熱ラジカル硬化系が担うことができるので、特に重要なのは潜在硬化性である。すなわち、潜在性硬化剤を用いることが好ましい。
公知の硬化剤では、アミン系でも酸無水物系でも潜在性が必ずしも十分でなく、フェノール硬化、イミダゾール硬化の一部からある程度、本目的にかなうものを選択することが好ましい。
なかでも、固形で潜在性の良いイミダゾール系硬化剤を好ましく用いることができる。より具体的には、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物等を、特に好ましく用いることができる。
(Epoxy curing agent)
In the present invention, when an epoxy resin is used as a resin for imparting adhesion and adjusting the curing rate, it is preferable to use an epoxy curing agent as appropriate. In this application, since latency, migration resistance, and an appropriate curing speed are required, it is desirable to appropriately select an applicable curing agent. Among these, the rapid curing necessary for void suppression can be carried out by the thermal radical curing system, so that the latent curing is particularly important. That is, it is preferable to use a latent curing agent.
Among known curing agents, both amine-based and acid anhydride-based latents are not always sufficient, and it is preferable to select one that meets this purpose to some extent from phenol curing and imidazole curing.
Among these, a solid and good latent imidazole curing agent can be preferably used. More specifically, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′ )]-Ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct and the like can be used particularly preferably.
エポキシ硬化剤の含有量は、フィルム形成用の樹脂と熱硬化性樹脂の合計100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは1〜5質量部である。0.1質量部以上であることで、熱処理による硬化時間が短くなり生産性を向上させることが容易になる。また、エポキシ硬化剤の含有量が10質量部以下であることで、長期間の保存安定性を確保することが容易となり、圧着時のアウトガス抑制の観点からも好ましい。 The content of the epoxy curing agent is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the resin for film formation and the thermosetting resin. . By being 0.1 mass part or more, the hardening time by heat processing becomes short and it becomes easy to improve productivity. Moreover, it becomes easy to ensure long-term storage stability because content of an epoxy hardening | curing agent is 10 mass parts or less, and it is preferable also from a viewpoint of the outgas suppression at the time of pressure bonding.
(熱ラジカル発生剤)
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムがアクリル化合物等の熱ラジカル重合性物質を含む場合、熱ラジカル重合性物質の重合を促進するために、有機過酸化物、アゾ系化合物等の熱ラジカル発生剤を併せて使用することが好ましい。
有機過酸化物としては、例えば、パーオキシエステル、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート等を好ましく使用することができる。これらの有機過酸化物は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの熱ラジカル発生剤の中でも、1分間半減期温度が140℃以上であるものが好ましく、さらに好ましくは160℃以上である。1分間半減期温度が140℃以上の場合には、圧着時の樹脂の流動性が適切であるため、チップと基板間の電極同士の樹脂噛み(電極が接触する前に硬化が進んで、電極間に樹脂が噛んでしまう現象)を抑制する観点で好適に用いられる。一方、1分間半減期温度が200℃以下であるものが好ましく、さらに好ましくは190℃以下であるものが好ましい。1分間半減期温度が200℃以下である場合には、圧着時の硬化が適切で、ボイドを抑制する効果が高い。
さらに、フィルム製造時の溶剤乾燥工程での過酸化物揮発抑制の観点から、熱ラジカル発生剤の分子量は200以上が好ましく、より好ましくは250以上が好ましい。
これらの中で、2,2-ジ(4,4-ジ-(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキシル)プロパン(日油株式会社製、パーテトラA)、n−ブチル−4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)バレラート(日油株式会社製、パーヘキサV)、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン(日油株式会社製、パーヘキサ25B)、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)-3-ヘキシン(日油株式会社製、パーヘキシン25B)などが好ましく用いられる。
有機過酸化物等の熱ラジカル発生剤の添加量には特に制限は無いが、通常、フィルム形成用の樹脂と熱硬化性樹脂の合計100質量部に対して0.1〜5質量部添加することが好ましく、0.3〜3質量部添加することが特に好ましい。0.1質量部以上なので、アクリレート等の硬化が十分なものとなり、また、5質量部以下なので、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムの保存安定性が良好であり、また、圧着時のアウトガスが抑制されるため、ボイド抑制の観点からも好ましい。
(Thermal radical generator)
When the underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention includes a thermal radical polymerizable substance such as an acrylic compound, a thermal radical such as an organic peroxide or an azo compound is used to accelerate the polymerization of the thermal radical polymerizable substance. It is preferable to use a generator in combination.
As the organic peroxide, for example, peroxyesters, peroxyketals, hydroperoxides, dialkyl peroxides, diacyl peroxides, peroxydicarbonates and the like can be preferably used. These organic peroxides may be used alone or in combination of two or more.
Among these thermal radical generators, those having a one-minute half-life temperature of 140 ° C. or higher are preferable, and more preferably 160 ° C. or higher. When the half-life temperature for 1 minute is 140 ° C. or higher, the resin fluidity at the time of pressure bonding is appropriate, so that the resin engagement between the electrodes between the chip and the substrate (curing proceeds before the electrodes come into contact with each other) It is preferably used from the viewpoint of suppressing the phenomenon that the resin bites in between. On the other hand, the one-minute half-life temperature is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 190 ° C. or lower. When the 1-minute half-life temperature is 200 ° C. or lower, curing at the time of pressure bonding is appropriate, and the effect of suppressing voids is high.
Furthermore, the molecular weight of the thermal radical generator is preferably 200 or more, more preferably 250 or more, from the viewpoint of suppressing peroxide volatilization in the solvent drying step during film production.
Among these, 2,2-di (4,4-di- (t-butylperoxy) cyclohexyl) propane (manufactured by NOF Corporation, Pertetra A), n-butyl-4,4-di (t- Butyl peroxy) valerate (manufactured by NOF Corporation, Perhexa V), 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) hexane (manufactured by NOF Corporation, Perhexa 25B), 2,5- Dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) -3-hexyne (manufactured by NOF Corporation, perhexine 25B) is preferably used.
Although there is no restriction | limiting in particular in the addition amount of thermal radical generators, such as an organic peroxide, Usually, 0.1-5 mass parts is added with respect to a total of 100 mass parts of resin for film formation, and a thermosetting resin. It is particularly preferable to add 0.3 to 3 parts by mass. Since it is 0.1 part by mass or more, curing of acrylate or the like is sufficient, and since it is 5 parts by mass or less, the storage stability of the underfill insulating film for the gang bonding process is good, and the outgas at the time of pressure bonding is Since it is suppressed, it is preferable also from a viewpoint of void suppression.
(重合禁止剤)
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムは、上記熱ラジカル重合性物質、及び熱ラジカル発生剤に加えて、重合禁止剤を含有していることが好ましい。重合禁止剤を含有することで、保存時に熱ラジカル重合性物質の不必要な重合を抑制することができるので、保存安定性が向上する。また、熱ラジカル硬化系の場合に、硬化開始温度、硬化速度を調整することができる。
重合禁止剤の含有量(質量)は、熱ラジカル重合性物質の量(質量)に対して、600〜10000ppmであることが好ましく、800〜5000ppmであることがより好ましい。重合禁止剤の含有量が600ppm以上であるから、十分な保存安定性を実現することが容易であり、100000ppm以下であるから、硬化時に熱ラジカル重合性物質の重合を必要以上に阻害せず、ボイド等を効果的に抑制することができる。特に、NCFを半導体ウエハに貼り付けて用いる場合には、ダイシングおよびピックアップ工程を経た上で、NCF付チップがFC接続される。ウエハラミからフリップチップ接続までに、時間がかかることがあり、特に高い保存安定性が求められる。このため、上記の範囲で重合禁止剤を含有することが好ましい。
(Polymerization inhibitor)
The underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention preferably contains a polymerization inhibitor in addition to the thermal radical polymerizable substance and the thermal radical generator. By containing a polymerization inhibitor, unnecessary polymerization of the thermal radical polymerizable substance during storage can be suppressed, so that storage stability is improved. In the case of a thermal radical curing system, the curing start temperature and the curing rate can be adjusted.
The content (mass) of the polymerization inhibitor is preferably 600 to 10000 ppm, more preferably 800 to 5000 ppm with respect to the amount (mass) of the thermal radical polymerizable substance. Since the content of the polymerization inhibitor is 600 ppm or more, it is easy to realize sufficient storage stability, and since it is 100000 ppm or less, it does not unnecessarily inhibit the polymerization of the thermal radical polymerizable substance at the time of curing, Voids and the like can be effectively suppressed. In particular, when NCF is attached to a semiconductor wafer, the chip with NCF is FC-connected after dicing and pick-up processes. It may take time from wafer lamination to flip chip connection, and particularly high storage stability is required. For this reason, it is preferable to contain a polymerization inhibitor in said range.
重合禁止剤の種類には特に制限は無く、熱ラジカル重合性物質の種類、重合機構等との関係で好適な重合禁止剤を適宜使用することができる。例えば、ハイドロキノン、メチルエーテルハイドロキノン、p−ベンゾキノン、t−ブチルパラベンゾキノン、2,5−ジクロロ−p−ベンゾキノン、2,6−ジクロロ−p−ベンゾキノン、テトラクロロ−p−ベンゾキノン等のキノン類;o−ジニトロベンゼン、m−ジニトロベンゼン、2,4−ジニトロトルエン、1,3,5−トリニトロベンゼン、1,3,5−トリニトロトルエン等のニトロ化合物;o−ニトロフェノール、m−ニトロフェノール、p−ニトロフェノール、2,4−ジニトロフェノール、2,4,6−トリニトロフェノール等のニトロフェノール類;メチル−α−ニトロソイソプロピルケトン、フェニル−t−ブチルニトロン等のニトロソ、ニトロン化合物;塩化鉄(III)等の金属塩、フェノチアジン等を適宜用いることができるが、これらには限定されない。
中でも、ウエハのバンプ形成面にNCFを貼る工程等においても効果的に重合禁止効果が発現できる点で、キノン類を用いることが好ましく、p−ベンゾキノン(PBQともいう。)、メチル−p−ベンゾキノン、t−ブチルパラベンゾキノン(TBQともいう。)、2,5−ジフェニル−p−ベンゾキノンを用いることが特に好ましい。
There is no restriction | limiting in particular in the kind of polymerization inhibitor, A suitable polymerization inhibitor can be used suitably in relation to the kind of thermal radically polymerizable substance, a polymerization mechanism, etc. For example, quinones such as hydroquinone, methyl ether hydroquinone, p-benzoquinone, t-butylparabenzoquinone, 2,5-dichloro-p-benzoquinone, 2,6-dichloro-p-benzoquinone, tetrachloro-p-benzoquinone; -Nitro compounds such as dinitrobenzene, m-dinitrobenzene, 2,4-dinitrotoluene, 1,3,5-trinitrobenzene, 1,3,5-trinitrotoluene; o-nitrophenol, m-nitrophenol, p- Nitrophenols such as nitrophenol, 2,4-dinitrophenol and 2,4,6-trinitrophenol; nitroso and nitrone compounds such as methyl-α-nitrosoisopropylketone and phenyl-t-butylnitrone; iron chloride (III ) And other metal salts, phenothiazine, etc. Although it is Rukoto, but are not limited to.
Among these, quinones are preferably used from the viewpoint that the effect of inhibiting polymerization can be effectively exhibited even in the step of attaching NCF to the bump forming surface of the wafer, and p-benzoquinone (also referred to as PBQ), methyl-p-benzoquinone. T-butylparabenzoquinone (also referred to as TBQ) and 2,5-diphenyl-p-benzoquinone are particularly preferable.
(フラックス剤)
また、上記エポキシ硬化剤に加えて/代えて、フラックス機能を有する酸(無水物)を用いることもできる。この様な酸(無水物)は、エポキシ樹脂を硬化させることができるのに加えて、フラックス機能を有することでハンダ表面、電極表面の酸化膜を除去することができるので、半導体チップと回路基板等との間の電気接合を一層容易、かつ確実なものとすることができるので、好ましい。
フラックス機能を有する酸(無水物)としては、例えばアジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸、テトラプロペニル無水コハク酸、ドデセニル無水コハク酸、などの脂肪族酸無水物、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸などの脂環式酸無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などの芳香族酸無水物などを挙げることができる。これらのフラックス機能を有する酸(無水物)は、1種を単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いても良い。これらフラックスは、NCF中に固形で分散できると、エポキシ樹脂との反応面で、潜在性が有利になる。固形で分散するためには、後述の配合液に使用する溶剤に対する溶解性が悪いものが好ましい。NCFフィルム厚みに対して十分小さいサイズに粉砕して配合すると良い。一方で、ハンダ溶融温度より低い温度で融点に達してフラックス活性を示すことが好ましい。これらの酸(無水物)の中でも、前記特性、ハンダ接続性とエポキシ硬化作用、工業的な入手のしやすさなどを踏まえると、コハク酸、アジピン酸等が特に好ましい。
(Flux agent)
Further, in addition to / in place of the epoxy curing agent, an acid (anhydride) having a flux function may be used. In addition to being able to cure the epoxy resin, such an acid (anhydride) has a flux function so that the oxide film on the solder surface and the electrode surface can be removed. It is preferable because the electrical connection between them can be made easier and more reliable.
Examples of the acid (anhydride) having a flux function include aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid, aliphatic propylene anhydrides such as tetrapropenyl succinic anhydride and dodecenyl succinic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, and methyltetrahydrophthalic anhydride. Examples thereof include alicyclic acid anhydrides such as acids, aromatic acid anhydrides such as phthalic anhydride, trimellitic anhydride, and pyromellitic anhydride. These acids (anhydrides) having a flux function may be used alone or in combination of two or more. If these fluxes can be dispersed in solid form in NCF, the potential becomes advantageous in terms of reaction with the epoxy resin. In order to disperse in a solid form, those having poor solubility in a solvent used in a compounding liquid described later are preferable. It is advisable to pulverize and mix to a sufficiently small size relative to the NCF film thickness. On the other hand, it is preferable that the melting point is reached at a temperature lower than the solder melting temperature to exhibit flux activity. Among these acids (anhydrides), succinic acid, adipic acid and the like are particularly preferable in view of the above characteristics, solder connectivity, epoxy curing action, industrial availability, and the like.
フラックス機能を有する酸(無水物)の配合量は、フィルム形成用の樹脂と熱硬化性樹脂の合計100質量部に対して0.1質量部以上10質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.5質量部以上3質量部以下である。フラックス機能を有する酸(無水物)の配合量が0.1質量部以上であれば、ハンダ濡れを促進し、半導体チップと基板との間の電気的接続を有効に促進することができる。フラックス機能を有する酸(無水物)の配合量が10質量部以下であれば、保存安定性の確保や圧着試時のアウトガス抑制の観点から好ましい。 The blending amount of the acid (anhydride) having a flux function is preferably 0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass in total of the resin for film formation and the thermosetting resin. Is 0.5 parts by mass or more and 3 parts by mass or less. When the blending amount of the acid (anhydride) having a flux function is 0.1 parts by mass or more, solder wetting can be promoted and electrical connection between the semiconductor chip and the substrate can be effectively promoted. If the compounding quantity of the acid (anhydride) which has a flux function is 10 mass parts or less, it is preferable from a viewpoint of ensuring storage stability and suppressing outgas at the time of a compression test.
(フィラー)
フィラーを添加することで、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムの熱膨張率が低下し寸法安定性等が向上し、チップや基板に対する熱ストレスが低下し信頼性も向上する。一方で、充填量が増えると、流動特性が悪化する。マークの視認性という面では、樹脂と屈折率差があるフィラーの場合、光の波長近傍からより大きなサイズでは、散乱を起こして視認性が悪くなる。また、チップ/基板のギャップに対して、より大きなサイズのフィラーが介在すると、チップ割れなどの不良原因になる。バンプと電極間に大きなフィラーが噛み込むと導通不良にもなる。
無機フィラーとしては上記条件を満たすものであれば、シリカ(溶融シリカや結晶性シリカ、ヒュームドシリカなど)、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ホウ素の粉末などでよいが、なかでも、サイズと流動性面で、ヒュームドシリカや溶融シリカが特に好ましい。
(Filler)
By adding the filler, the coefficient of thermal expansion of the underfill insulating film for gang bonding process is reduced, the dimensional stability is improved, the thermal stress on the chip and the substrate is reduced, and the reliability is also improved. On the other hand, as the filling amount increases, the flow characteristics deteriorate. In terms of the visibility of the mark, in the case of a filler having a refractive index difference from that of the resin, if the size is larger from the vicinity of the wavelength of light, scattering occurs and the visibility is deteriorated. Further, if a filler having a larger size is interposed in the chip / substrate gap, it causes a defect such as chip crack. If a large filler bites between the bump and the electrode, conduction failure occurs.
As long as the inorganic filler satisfies the above conditions, silica (fused silica, crystalline silica, fumed silica, etc.), alumina, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride powder, etc. may be used. From the viewpoint of fluidity, fumed silica or fused silica is particularly preferable.
無機フィラーの平均粒子径は、好ましくは0.01μm以上である。0.01μm以上であると、フィラーと樹脂の相互作用による溶融粘度の増加を抑制することができる。無機フィラーの平均粒子径は、半導体素子と基板の電極間のフィラーの噛み込み抑制できること、および、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムの透明性の観点から、好ましくは3μm以下であり、より好ましくは1μm以下である、さらに好ましくは0.1μm以下である。なお、平均粒子径は、光度式の粒度分布計(例えば、HORIBA製、装置名;LA−910)や顕微鏡による観察により求めることができる。ただし、これらの微粉においては、良好に分散処理しないと、二次粒子サイズを測定することになる。
フィラーの粒子サイズは、分級操作でトップカットされていることが好ましく、配合、分散、コートの過程でも、フィルターで粗大粒子をカットすることが好ましい。
The average particle diameter of the inorganic filler is preferably 0.01 μm or more. When it is 0.01 μm or more, an increase in melt viscosity due to the interaction between the filler and the resin can be suppressed. The average particle diameter of the inorganic filler is preferably 3 μm or less, more preferably from the viewpoint of suppressing filler bite between the semiconductor element and the electrode of the substrate and the transparency of the underfill insulating film for the gang bonding process, more preferably It is 1 μm or less, more preferably 0.1 μm or less. The average particle diameter can be determined by observation with a photometric particle size distribution meter (for example, HORIBA, apparatus name: LA-910) or a microscope. However, in these fine powders, the secondary particle size is measured unless the dispersion treatment is carried out satisfactorily.
The particle size of the filler is preferably top-cut by classification operation, and it is preferable to cut coarse particles with a filter in the course of blending, dispersing, and coating.
ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム中の無機フィラーの含有量は、好ましくは5質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上、特に好ましくは15質量%以上である。5質量%以上であると、硬化後の熱膨張率が、未添加に比べ良好になる。また、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム中の無機フィラーの含有量は、好ましくは60質量%以下、より好ましくは40質量%以下である。60質量%以下であると、流動性を確保でき、良好な透明性が得られるとともに、NCFを介した半導体チップの基板への実装時にフィラーの噛み込みを良好に抑制できる。 The content of the inorganic filler in the underfill insulating film for gang bonding process is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and particularly preferably 15% by mass or more. When it is 5% by mass or more, the coefficient of thermal expansion after curing becomes better than that of no addition. Moreover, the content of the inorganic filler in the underfill insulating film for a gang bonding process is preferably 60% by mass or less, more preferably 40% by mass or less. When it is 60% by mass or less, fluidity can be ensured, good transparency can be obtained, and biting of the filler can be satisfactorily suppressed when the semiconductor chip is mounted on the substrate via NCF.
(その他添加剤)
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムには、本発明の目的に反しない限りにおいて、上記以外の成分を適宜配合することができる。他の成分としては、例えば難燃剤、シランカップリング剤、イオントラップ剤、有機フィラーなどを挙げることができる。
難燃剤としては、例えば、リン化合物、金属水酸化物、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、臭素化エポキシ樹脂などを用いることができるが、これらには限定されない。
シランカップリング剤を添加することで、フィラーと樹脂界面、プロセスで用いる半導体チップ、回路基板等とギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムの接着性を向上することができる。シランカップリング剤としては、例えば、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランなどエポキシ基がついたもの、反応性二重結合がついたものなどを用いることができるが、これらには限定されない。
イオントラップ剤を添加することで、電極配線やギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを構成する他の材料からもたらされる陽イオン、陰イオン等のイオン性不純物を捕捉し、配線のマイグレーションや腐食を防止することができる。イオントラップ剤としては、例えばハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス、キレート類などを用いることができるが、これらには限定されない。
(Other additives)
In the underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention, components other than those described above can be appropriately blended as long as the object of the present invention is not violated. Examples of other components include a flame retardant, a silane coupling agent, an ion trap agent, and an organic filler.
Examples of the flame retardant include, but are not limited to, phosphorus compounds, metal hydroxides, antimony trioxide, antimony pentoxide, brominated epoxy resins, and the like.
By adding the silane coupling agent, it is possible to improve the adhesion between the filler and the resin interface, the semiconductor chip used in the process, the circuit board, etc., and the underfill insulating film for the gang bonding process. Examples of silane coupling agents include epoxy groups such as β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane. And those having a reactive double bond can be used, but are not limited thereto.
By adding an ion trap agent, ionic impurities such as cations and anions generated from other materials that make up the underfill insulation film for electrode wiring and gang bonding processes are captured, preventing migration and corrosion of the wiring. can do. Examples of ion trapping agents that can be used include hydrotalcites, bismuth hydroxide, and chelates, but are not limited thereto.
(ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムの製造方法)
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムは、例えば、以下のようにして作製される。まず、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムの形成材料である上述の各成分を配合し、溶媒(例えば、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエンなど)に溶解ないし分散させて塗工液を調製する。フィラーを分散させる場合には、必要に応じて、ビーズミル等の分散装置を用いて、分散する。次に、調製した塗工液を汎用のコーターで、基材セパレータ上に所定厚みとなる様に塗工したのち、熱オーブンなどを用いて溶剤を乾燥させ、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを形成する。乾燥条件としては、残溶剤が極端に残ると、FC接続時のボイドの発生要因になるので、少なくとも1%以下に乾燥させる条件に調整することが好ましい。乾燥温度と乾燥時間は、乾燥工程で硬化反応が顕著に開始しない程度に調整することが好ましい。100℃、数分を目安に調整するとよい。
上記の条件で塗れる厚みには限界があるので、過度に厚いNCFが必要な場合は、残溶剤条件を満たす厚みのNCFを複数積層することで、所定厚みとすることができる。
基材セパレータは、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、OPP(延伸ポリプロピレン)、CPP、ポリ−4−メチルペンテン−1、PTFEなどに必要に応じてシリコーンなどの離形剤を塗布したものを、好ましく用いることができる。
異物の付着などを考慮すると、NCFはむき出しで扱わないほうがよい。そのような面では、上記のコーターでの乾燥後、微粘着フィルムをNCF面にラミネートする、もしくは、セパレータを加熱ラミネートするとよい。NCFの両サイドの易剥離材の剥離しやすさに差を設けると、以降のNCFのハンドリングが容易になる。軽く剥離できる側の易剥離材を先に剥離することで、NCFをより重い剥離の易剥離材上に安定して残すことができる。
(Manufacturing method of underfill insulating film for gang bonding process)
The underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention is produced, for example, as follows. First, the above-mentioned components that are materials for forming an underfill insulating film for a gang bonding process are blended and dissolved or dispersed in a solvent (for example, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, toluene, etc.) to prepare a coating solution. When the filler is dispersed, the filler is dispersed using a dispersing device such as a bead mill as necessary. Next, after applying the prepared coating solution to a predetermined thickness on a base separator with a general-purpose coater, the solvent is dried using a heat oven or the like, and an underfill insulating film for a gang bonding process is obtained. Form. As the drying condition, if the residual solvent is extremely left, it becomes a cause of generation of voids at the time of FC connection. Therefore, it is preferable to adjust the drying condition to at least 1% or less. The drying temperature and drying time are preferably adjusted to such an extent that the curing reaction does not significantly start in the drying process. It is recommended to adjust the temperature at 100 ° C for several minutes.
Since there is a limit to the thickness that can be applied under the above conditions, when an excessively thick NCF is required, a predetermined thickness can be obtained by stacking a plurality of NCFs having a thickness that satisfies the residual solvent condition.
The base separator is preferably, for example, a PET (polyethylene terephthalate), OPP (stretched polypropylene), CPP, poly-4-methylpentene-1, PTFE, or the like with a release agent such as silicone applied as necessary. Can be used.
In consideration of adhesion of foreign matters, it is better not to handle NCF barely. In such a surface, after drying with the above-mentioned coater, the slightly adhesive film may be laminated on the NCF surface, or the separator may be laminated by heating. If a difference is provided in the ease of peeling of the easily peelable material on both sides of the NCF, the subsequent handling of the NCF becomes easy. By separating the easily peelable material on the side that can be lightly peeled first, NCF can be stably left on the heavily peelable easily peelable material.
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムの厚さには特に制限は無く、半導体チップと回路基板との間のギャップや、電極、ハンダ等の接続部材の高さを考慮して適宜設定すればよい。現行の通常のプロセスを前提とすれば、1〜250μm程度の厚さが好ましく、5〜25μm程度の厚さがより好ましい。シリコン材同士のフリップチップ接続の場合は、熱ストレスが小さいので、ギャップを大きくとる必然性は小さいので、将来的に、ギャップが小さくなることが想定されている。一方、樹脂基板とチップを接続する場合は、チップサイズ、樹脂基板材特性に応じて、熱ストレスを緩和できるように、バンプ高さが大きくなる。それぞれに対応したフィルム厚みを準備すると良い。
アンダーフィル絶縁フィルムが充填するチップ下の空間には、バンプなどの突起物の容積があり、バンプが適度につぶれた状態となる適切なギャップが存在する。このような適切なギャップを形成するには、ギャップとチップ面積の積で算出される容積から、バンプの容積を引き、良好なはみ出し形成分の容積を加えた程度容積をチップ面積で割ることで、適切なフィルム厚みを概算できる。バンプレイアウトによって、アンダーフィル絶縁フィルムの流動性は変わるので、実チップでテストすることがより好ましい。
The thickness of the underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention is not particularly limited, and may be appropriately set in consideration of the gap between the semiconductor chip and the circuit board and the height of connection members such as electrodes and solder. That's fine. Assuming the current normal process, a thickness of about 1 to 250 μm is preferable, and a thickness of about 5 to 25 μm is more preferable. In the case of flip-chip connection between silicon materials, since the thermal stress is small, the necessity of making a gap large is small, and it is assumed that the gap will become small in the future. On the other hand, when the resin substrate and the chip are connected, the bump height is increased so that the thermal stress can be reduced according to the chip size and the resin substrate material characteristics. It is good to prepare the film thickness corresponding to each.
In the space under the chip filled with the underfill insulating film, there is a volume of protrusions such as bumps, and there is an appropriate gap in which the bumps are appropriately crushed. In order to form such an appropriate gap, subtract the bump volume from the volume calculated by the product of the gap and the chip area, and divide the volume by the chip area by adding the volume of good protrusion formation. An appropriate film thickness can be estimated. Since the fluidity of the underfill insulating film varies depending on the bump layout, it is more preferable to test with an actual chip.
(ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムの製品形態)
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムは、離型性フィルムにより保護されていることが好ましい。離型フィルムは、実際のプロセスに供するまでギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを保護する保護材としての機能を有している。離型フィルムは、例えばギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム上に半導体素子を貼着する際に剥がされる。離型フィルムとしては、上述の製造プロセスにおいて使用したセパレータ、微粘着フィルムなどの易剥離フィルムをそのまま使用してもよい。
また、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムがバックグラインド(BG)テープと積層されていてもよい。アンダーフィル絶縁フィルムの使用方法として、バックグラインド(BG)時の回路面保護用粘着テープとして、易剥離フィルム/アンダーフィル絶縁フィルム構成で、ウエハのバンプ面に貼りつけて使用し、易剥離フィルム層を剥離した後、アンダーフィル絶縁フィルムとウエハをダイシングして、アンダーフィル絶縁フィルムつきチップを得る方法が開示されている。本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムは、このような形態で使用してもよい。
さらに、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムがダイシング(DC)テープと積層されてもよい。アンダーフィル絶縁フィルムの使用法として、ダイシングテープとアンダーフィル絶縁フィルムを一体で使用する方法も、同様に開示されており、本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムをこのような形態で使用してもよい。
(Product form of underfill insulation film for gang bonding process)
The underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention is preferably protected by a release film. The release film has a function as a protective material for protecting the underfill insulating film for a gang bonding process until it is subjected to an actual process. The release film is peeled off when, for example, a semiconductor element is stuck on an underfill insulating film for a gang bonding process. As the release film, an easily peelable film such as a separator or a slightly adhesive film used in the above manufacturing process may be used as it is.
An underfill insulating film for a gang bonding process may be laminated with a back grind (BG) tape. As an underfill insulating film usage method, as an adhesive tape for circuit surface protection at the time of back grinding (BG), an easily peelable film / underfill insulating film configuration is used by sticking to the bump surface of a wafer, and an easily peelable film layer A method is disclosed in which a chip with an underfill insulating film is obtained by dicing the underfill insulating film and the wafer after peeling off. The underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention may be used in such a form.
Furthermore, an underfill insulating film for a gang bonding process may be laminated with a dicing (DC) tape. As a method of using the underfill insulating film, a method of using the dicing tape and the underfill insulating film integrally is similarly disclosed, and the underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention is used in such a form. May be.
(半導体装置の製造方法)
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを用いて、例えば半導体チップと回路基板との間の空間を充填することにより、半導チップに形成されたハンダ付き電極と、回路基板に設けられた対向電極との接合部を保護できる。
ハンダの材質としては、錫−鉛系金属材、錫−銀系金属材、錫−銀−銅系金属材、錫−亜鉛系金属材、錫−亜鉛−ビスマス系金属材などを好ましく用いることができる。ハンダが、銅ピラーの先端に形成された構造も含む。電極、対向電極の材質としては、導電性のあるものであれば特に限定されず、例えば、金/ニッケル、銅などが挙げられる。
(Method for manufacturing semiconductor device)
Using the underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention, for example, by filling a space between a semiconductor chip and a circuit board, a soldered electrode formed on a semiconductor chip and provided on the circuit board The junction with the counter electrode can be protected.
As a solder material, a tin-lead metal material, a tin-silver metal material, a tin-silver-copper metal material, a tin-zinc metal material, a tin-zinc-bismuth metal material, or the like is preferably used. it can. It also includes a structure in which the solder is formed at the tip of the copper pillar. The material of the electrode and the counter electrode is not particularly limited as long as it is conductive, and examples thereof include gold / nickel and copper.
本発明の一実施形態として、ハンダ付き電極が形成された半導体チップと、前記ハンダ付き電極と対向する対向電極が形成された回路基板とを、本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを介して接合する、半導体装置の製造方法であって、
a)ハンダ付き電極を有するウエハ上に前記ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを真空下で貼り付ける工程と、
b)該ウエハを個々のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム付半導体チップに分割する工程と、
c)前記半導体チップの電極と前記回路基板の対向電極とがそれぞれの略中心線上で接触するように、前記半導体チップを、前記回路基板上に仮圧着する工程と、
d)仮圧着された前記半導体チップと該回路基板とを、最大温度が該チップに搭載されたハンダの融点温度以上となる温度条件で、熱圧着する工程であって、複数の仮圧着された前記半導体チップが同時にハンダの融点温度以上となる温度条件に加熱される工程である熱圧着工程と、を有する上記半導体装置の製造方法、を挙げることができる。
As one embodiment of the present invention, a semiconductor chip on which a soldered electrode is formed and a circuit board on which a counter electrode facing the soldered electrode is formed via an underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
a) attaching the underfill insulating film for gang bonding process on a wafer having a soldered electrode under vacuum;
b) dividing the wafer into individual gang bonding process semiconductor chips with an underfill insulating film;
c) temporarily bonding the semiconductor chip onto the circuit board such that the electrode of the semiconductor chip and the counter electrode of the circuit board are in contact with each other on a substantially center line;
d) A step of thermocompression bonding the temporarily-bonded semiconductor chip and the circuit board under a temperature condition in which the maximum temperature is equal to or higher than the melting point temperature of the solder mounted on the chip, And a method of manufacturing the semiconductor device, which includes a thermocompression bonding step in which the semiconductor chip is simultaneously heated to a temperature condition that is equal to or higher than the melting point temperature of the solder.
また、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを、まずウエハではなく基板側に貼ってもよく、その様な場合の実施形態として、ハンダ付き電極が形成された半導体チップと、前記ハンダ付き電極と対向する対向電極が形成された回路基板とを、本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを介して接合する、半導体装置の製造方法であって、
a‘)前記回路基板上に前記ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを貼り付ける工程と、
c)前記半導体チップの電極と前記回路基板の対向電極とがそれぞれの略中心線上で接触するように、前記半導体チップを、前記回路基板上に仮圧着する工程と、
d)仮圧着された前記半導体チップと該回路基板とを、最大温度が該チップに搭載されたハンダの融点温度以上となる温度条件で、熱圧着する工程であって、複数の仮圧着された前記半導体チップが同時にハンダの融点温度以上となる温度条件に加熱される工程である熱圧着工程と、を有する上記半導体装置の製造方法、を挙げることができる。
In addition, an underfill insulating film for a gang bonding process may be first attached to the substrate side instead of the wafer. As an embodiment in such a case, the semiconductor chip on which the soldered electrode is formed, and the soldered electrode are opposed to each other. A circuit board on which a counter electrode is formed is bonded via an underfill insulating film for a gang bonding process according to the present invention.
a ′) attaching the gang bonding process underfill insulating film on the circuit board;
c) temporarily bonding the semiconductor chip onto the circuit board such that the electrode of the semiconductor chip and the counter electrode of the circuit board are in contact with each other on a substantially center line;
d) A step of thermocompression bonding the temporarily-bonded semiconductor chip and the circuit board under a temperature condition in which the maximum temperature is equal to or higher than the melting point temperature of the solder mounted on the chip, And a method of manufacturing the semiconductor device, which includes a thermocompression bonding step in which the semiconductor chip is simultaneously heated to a temperature condition that is equal to or higher than the melting point temperature of the solder.
上記実施形態では、仮圧着においては適切な可塑性、流動性を示すとともに、半導体チップと基板とを接合する本圧着においてハンダ溶融時にボイドを発生しない、本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを用いるので、半導体チップに形成されたハンダ付き電極と、回路基板に設けられた対向電極との接合部の導通を確実なものとし、半導体チップと回路基板との間の空間をボイドなく充填し、かつ硬化後に回路基板上に実装された半導体チップの高い信頼性を提供することが可能となる。更に、ギャングボンディングプロセスを採用し、複数の仮圧着された半導体チップが同時にハンダの融点温度以上となる温度条件に加熱されることで、ヘッドの昇温、冷却のための長いタクトタイムを必要とせず、高い生産性で半導体装置を製造することができる。 In the above embodiment, the underfill insulating film for a gang bonding process according to the present invention, which exhibits appropriate plasticity and fluidity in temporary bonding, and does not generate voids during solder melting in main pressing for bonding a semiconductor chip and a substrate. Because it uses, to ensure the conduction of the joint between the soldered electrode formed on the semiconductor chip and the counter electrode provided on the circuit board, the space between the semiconductor chip and the circuit board is filled without voids, And it becomes possible to provide the high reliability of the semiconductor chip mounted on the circuit board after hardening. Furthermore, a gang bonding process is adopted, and a plurality of pre-bonded semiconductor chips are simultaneously heated to a temperature condition equal to or higher than the melting point temperature of the solder, thereby requiring a long tact time for heating and cooling the head. Therefore, a semiconductor device can be manufactured with high productivity.
以下、図を参照しながら、上記態様の半導体装置の製造方法を説明する。
まず、図1を参照しながら、従来技術によるアンダーフィル絶縁フィルム(NCF)を用いた半導体チップをフリップチップ実装する方法を、説明する。
図1(A)は、ハンダ付き電極を有するウエハ上にアンダーフィル絶縁フィルムを真空下で貼り付ける工程、及び該ウエハを個々のアンダーフィル絶縁フィルム付半導体チップに分割する工程の後であって、半導体チップの電極と回路基板の対向電極とがそれぞれの略中心線上で接触するように、前記半導体チップを、前記回路基板上に圧着する工程の
前の半導体チップ(1)、回路基板(5)、及びアンダーフィル絶縁フィルム(4)を模式的に示す断面図である。半導体チップ(1)は、シリコンなどの半導体表面に集積回路が形成され、バンプと呼ばれる接続用のハンダ付き電極を有する。ハンダ付き電極は、銅などからなる電極(2a)上に、バンプ材の拡散防止金属膜を介し、ハンダ(3)を形成したものである。
これらのハンダ表面は、経時で酸化する。NCFを貼る前に、プラズマ処理などで、酸化膜を除去すると、より安定した接合が得られる。
Hereinafter, the manufacturing method of the semiconductor device of the above aspect will be described with reference to the drawings.
First, a method of flip-chip mounting a semiconductor chip using an underfill insulating film (NCF) according to the prior art will be described with reference to FIG.
FIG. 1 (A) is a step after attaching a underfill insulating film on a wafer having soldered electrodes under vacuum, and after dividing the wafer into individual semiconductor chips with an underfill insulating film, The semiconductor chip (1) and the circuit board (5) before the step of pressure-bonding the semiconductor chip onto the circuit board so that the electrodes of the semiconductor chip and the counter electrode of the circuit board are in contact with each other on substantially the center line. It is sectional drawing which shows typically an underfill insulating film (4). The semiconductor chip (1) has an integrated circuit formed on a semiconductor surface such as silicon and has soldered electrodes for connection called bumps. The soldered electrode is obtained by forming a solder (3) on an electrode (2a) made of copper or the like via a diffusion preventing metal film of a bump material.
These solder surfaces oxidize over time. If the oxide film is removed by plasma treatment or the like before attaching NCF, more stable bonding can be obtained.
回路基板(5)は、例えばリジット基板、フレキシブル基板、シリコン基板、ガラス基板などの基材に回路が形成されている。また、半導体チップ(1)が搭載される実装部には、半導体チップ(1)のハンダ付き電極と対向する位置に所定の厚みを有する対向電極(2b)が形成されている。 The circuit substrate (5) has a circuit formed on a base material such as a rigid substrate, a flexible substrate, a silicon substrate, a glass substrate, or the like. In addition, on the mounting portion on which the semiconductor chip (1) is mounted, a counter electrode (2b) having a predetermined thickness is formed at a position facing the soldered electrode of the semiconductor chip (1).
ここで、バンプ付半導体チップ(1)には、図示しない工程において、アンダーフィル絶縁フィルム(4)が貼り付けられている。貼り付けは真空下で例えば温度60〜120℃で行われる。アンダーフィル絶縁フィルム(4)は流動性を示し、半導体チップ(1)上に形成された電極(2a)およびハンダ(3)による凹凸を埋めこみ、半導体チップ(1)と密着する。
続いて、アンダーフィル絶縁フィルム付ウエハを個片化することで、個々のアンダーフィルム付チップを作製する。
Here, an underfill insulating film (4) is attached to the bumped semiconductor chip (1) in a step (not shown). Affixing is performed at a temperature of 60 to 120 ° C. under a vacuum, for example. The underfill insulating film (4) exhibits fluidity, fills the unevenness caused by the electrodes (2a) and the solder (3) formed on the semiconductor chip (1), and is in close contact with the semiconductor chip (1).
Then, each chip | tip with an under film is produced by separating the wafer with an underfill insulating film into pieces.
まず、複数の電極(2a)と複数の対向電極(2b)とが、それぞれの略中心線上で接触するよう、マーク認識のうえ位置合わせされる。マーク認識は、フリップチップボンダーで、基板のチップ搭載部近傍に形成されているマークと、チップ面に形成されているマークをカメラで認識して、行われる。このとき、NCFを透過してマークのエッジが明瞭に識別できないと、搭載位置精度が悪くなる。装置側でも、同軸/拡散照明などで、マークエッジを認識しやすい工夫をする。次いで、図1(A)に示すように、予め登録さている座標に基づき、ヘッドまたはステージが移動し、位置合わせが行われる。 First, the plurality of electrodes (2a) and the plurality of counter electrodes (2b) are positioned after recognizing the marks so that they are in contact with each other on the substantially center line. Mark recognition is performed with a flip chip bonder by recognizing a mark formed near the chip mounting portion of the substrate and a mark formed on the chip surface with a camera. At this time, if the mark edge cannot be clearly identified through the NCF, the mounting position accuracy deteriorates. Also on the device side, we will make it easy to recognize the mark edge with coaxial / diffuse lighting. Next, as shown in FIG. 1A, the head or stage moves based on the coordinates registered in advance, and alignment is performed.
次に、図1(B)に示すように、ヘッド(6)で、アンダーフィル絶縁フィルム(4)が貼り付けられた半導体チップを加圧しながら、昇温し、半導体チップを、回路基板(5)上に熱圧着する。
この時、ステージ側は、コンスタントヒーターがついているセッティングにおいては、80℃〜180℃程度に設定する。樹脂基板の場合は反りが発生するため、60〜100℃程度が好ましい。シリコンチップやシリコンウエハをステージに乗せるケースでは、伝熱がよい基板材のため、ヘッドの加熱がステージ側に逃げて、チップの実温度がヘッドの設定より大幅に低くなるので、ステージ温度を高めに設定するとよい。
ヘッド側ではNCFつきチップを保持するが、こちらの温度は、加重を加える初期段階では、アンダーフィル絶縁フィルムが流動性を有するが、顕著に硬化を開始しない程度の温度、例えば60℃から150℃の範囲が好ましく、より好ましくは80℃から130℃の範囲にする。チップサイズやバンプレイアウトによって、チップ全面で十分なバンプの接触が実現できる時間は異なるので、数秒の範囲内で、時間を調整することが好ましい。
次いで、ヘッド側をチップの実温がハンダ溶融温度になるように昇温する。ヘッド(6)の設定温度と、実際のバンプ部の温度には、前記ステージへの熱の逃げの影響で、乖離があることが多いので、チップ下に熱伝対を挟んだ模擬チップで、実際の温度と、設定温度の対応関係を調べることが好ましい。
ハンダ溶融温度での継続時間は、確実に電極同士を接合する観点から、0.1秒から20秒の範囲が好ましく、より好ましくは0.5秒から5秒の範囲である。また、必要に応じて、半導体装置をハンダ溶融温度から冷却させてから、リリースしても良い。また、熱、圧力の継続時間は、生産性の観点から、30秒の範囲内であることが好ましく、1から20秒の範囲内であることがより好ましい。
Next, as shown in FIG. 1B, the head (6) is heated while pressurizing the semiconductor chip to which the underfill insulating film (4) is attached, and the semiconductor chip is placed on the circuit board (5). ) Thermocompress on top.
At this time, the stage side is set to about 80 ° C. to 180 ° C. in a setting with a constant heater. In the case of a resin substrate, warpage occurs, and therefore, about 60 to 100 ° C. is preferable. In the case where a silicon chip or silicon wafer is placed on the stage, the head material escapes to the stage side because the substrate material has good heat transfer, and the actual temperature of the chip is significantly lower than the head setting, so the stage temperature is increased. It is good to set to.
The NCF chip is held on the head side, but this temperature is a temperature at which the underfill insulating film has fluidity at the initial stage of applying weight, but does not start to harden significantly, for example, 60 ° C to 150 ° C. The range is preferably, and more preferably in the range of 80 ° C to 130 ° C. The time for which sufficient bump contact can be realized on the entire surface of the chip varies depending on the chip size and the bump layout. Therefore, it is preferable to adjust the time within a range of several seconds.
Next, the head side is heated so that the actual temperature of the chip becomes the solder melting temperature. There is often a difference between the set temperature of the head (6) and the actual bump temperature due to the heat escape to the stage, so a simulated chip with a thermocouple under the chip, It is preferable to check the correspondence between the actual temperature and the set temperature.
The duration at the solder melting temperature is preferably in the range of 0.1 second to 20 seconds, more preferably in the range of 0.5 second to 5 seconds, from the viewpoint of reliably joining the electrodes. If necessary, the semiconductor device may be released from the solder melting temperature before being released. Further, the duration of heat and pressure is preferably in the range of 30 seconds, more preferably in the range of 1 to 20 seconds, from the viewpoint of productivity.
次に、図2を参照しながら、本発明の一実施形態である、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム(NCF)を用いたプロセスを説明する。
図2(A)は、c)前記半導体チップの電極と前記回路基板の対向電極とがそれぞれの略中心線上で接触するように、前記半導体チップを、前記回路基板上に仮圧着する工程を模式的に示す断面図である。
なお、工程c)に先立って実施される、a)ハンダ付き電極を有するウエハ上に前記ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを真空下で貼り付ける工程、及びb)該ウエハを個々のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム付半導体チップに分割する工程は、それぞれ、上記従来技術の方法において説明した、ハンダ付き電極を有するウエハ上にアンダーフィル絶縁フィルムを真空下で貼り付ける工程、及び該ウエハを個々のアンダーフィル絶縁フィルム付半導体チップに分割する工程と同様の工程であり、アンダーフィル絶縁フィルムが、ギャングボンディングプロセス用である点においてのみ異なる。
図2(A)において、左及び中央の半導体チップ(1)、回路基板(5)、及びアンダーフィル絶縁フィルム(4)は、仮圧着済みのものであり、右の半導体チップ(1)、回路基板(5)、及びアンダーフィル絶縁フィルム(4)は、仮圧着を行おうとするものである。マーク認識および位置合わせについては、従来技術同様に行う。
仮圧着の条件には特に限定は無いが、例えば、ステージ側は80℃〜180℃程度に設定する。樹脂基板の場合は反りが発生することを防ぐため、60〜100℃程度が好ましい。シリコンチップやシリコンウエハをステージに乗せるケースでは、伝熱がよい基板材のため、ヘッドの加熱がステージ側に逃げて、チップの実温度がヘッドの設定より大幅に低くなるので、ステージ温度を高めに設定するとよい。
仮圧着用ヘッドには、従来技術同様のセラミックヒータ、または安価なコンスタントヒーターを用いることができる。ヘッド側の温度は、加重を加える初期段階では、アンダーフィル絶縁フィルムが流動性をさせ、チップ側の電極と基板側の電極を接触させるため、例えば100℃から180℃の範囲が好ましい。荷重は、チップサイズやバンプレイアウトによって異なるが、10〜500N程度が好ましい。チップ全面で十分なバンプの接触が実現できる時間は異なるが、生産性を顧慮して、数秒の範囲内で、時間を調整することが好ましい。
なお、図2(A)に示す工程においては、半導体チップ(1)、回路基板(5)、及びアンダーフィル絶縁フィルム(4)の組み合わせについて、順次仮圧着を行っている。
Next, a process using an underfill insulating film for gang bonding process (NCF), which is an embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG.
2A schematically illustrates a process of temporarily pressing the semiconductor chip onto the circuit board so that the electrode of the semiconductor chip and the counter electrode of the circuit board are in contact with each other on a substantially center line. FIG.
In addition, prior to step c), a) a step of sticking the underfill insulating film for gang bonding process on a wafer having soldered electrodes under vacuum, and b) individual gang bonding process of the wafer. The steps of dividing the semiconductor chip with the underfill insulating film for use are the steps of applying the underfill insulating film under vacuum on the wafer having the soldered electrodes, as described in the above-mentioned prior art method, and the individual wafers. It is the same process as the process of dividing | segmenting into a semiconductor chip with an underfill insulating film of this, and it differs only in the point that an underfill insulating film is for gang bonding processes.
In FIG. 2A, the left and center semiconductor chips (1), the circuit board (5), and the underfill insulating film (4) are pre-bonded, and the right semiconductor chip (1), circuit The substrate (5) and the underfill insulating film (4) are intended to be temporarily bonded. Mark recognition and alignment are performed in the same manner as in the prior art.
Although there are no particular limitations on the conditions for temporary pressure bonding, for example, the stage side is set to about 80 ° C. to 180 ° C. In the case of a resin substrate, about 60 to 100 ° C. is preferable in order to prevent warping. In the case where a silicon chip or silicon wafer is placed on the stage, the head material escapes to the stage side because the substrate material has good heat transfer, and the actual temperature of the chip is significantly lower than the head setting, so the stage temperature is increased. It is good to set to.
A ceramic heater similar to the prior art or an inexpensive constant heater can be used for the temporary crimping head. The temperature on the head side is preferably in the range of, for example, 100 ° C. to 180 ° C. in the initial stage of applying a load because the underfill insulating film makes the fluidity and brings the chip-side electrode and the substrate-side electrode into contact. The load varies depending on the chip size and bump layout, but is preferably about 10 to 500N. Although the time during which sufficient bump contact can be realized on the entire surface of the chip is different, it is preferable to adjust the time within a range of several seconds in consideration of productivity.
In addition, in the process shown to FIG. 2 (A), temporary pressure bonding is performed sequentially about the combination of a semiconductor chip (1), a circuit board (5), and an underfill insulating film (4).
次いで、図2(B)及び(C)に示すように、仮圧着後の複数の半導体チップ(1)、回路基板(5)、及びアンダーフィル絶縁フィルム(4)の組み合わせを、本圧着用ヘッド(8)を用いて、最大温度がハンダ(3)の融点温度以上となる温度条件で加熱、加圧して、本圧着する。ここで、複数の仮圧着された半導体チップ(1)が同時にハンダの融点温度以上となる温度条件にて加圧される。
本圧着の条件には特に限定は無いが、例えば、ステージ側は前述の仮圧着と同様に設定する。本圧着用ヘッドには、安価なコンスタントヒーターを用いることができる。本圧着用ヘッド(8)の設定温度と、実際のバンプ部の温度には、前記ステージへの熱の逃げの影響で、乖離があることが多いので、チップ下に熱伝対を挟んだ模擬チップで、実際の温度と、設定温度の対応関係を調べることが好ましい。
荷重は、チップサイズやバンプレイアウトによって異なるが、10〜500N程度が好ましい。ハンダ溶融温度での継続時間は、確実に電極同士を接合する観点から、0.5秒から30秒の範囲が好ましく、生産性の観点から、より好ましくは1秒から20秒の範囲であり、特に好ましくは2秒から10秒の範囲である。また、必要に応じて、半導体装置をハンダ溶融温度から冷却させてから、リリースしても良い。
図2に示す実施態様においては、仮圧着と本圧着とを、ぞれぞれの工程に適した異なる温度に設定された、別個のヘッドを用いて行うので、ヘッド温度の上下を低減またはなくすことが可能であり、ヘッド温度の上下に要する時間を節約することで、タクトタイムを大幅に短縮し、生産性を大幅に向上することが可能となる。また、複数の半導体チップについて同時に本圧着を行うので、この点においても生産性を大幅に向上することができる。更に、本圧着においては高精度の位置合わせが不要なので、安価なプレス装置で本圧着を実施することが可能であり、大幅なコストダウンが可能となる。
Next, as shown in FIGS. 2B and 2C, a combination of the plurality of semiconductor chips (1), the circuit board (5), and the underfill insulating film (4) after the temporary pressure bonding is combined with the head for final pressure bonding. Using (8), heating and pressurizing are performed under temperature conditions where the maximum temperature is equal to or higher than the melting point temperature of the solder (3), and then the main pressure bonding is performed. Here, the plurality of temporarily press-bonded semiconductor chips (1) are simultaneously pressurized under a temperature condition that is equal to or higher than the melting point temperature of the solder.
There are no particular limitations on the conditions for the main pressure bonding, but for example, the stage side is set in the same manner as the temporary pressure bonding described above. An inexpensive constant heater can be used for the main pressure bonding head. There is often a difference between the set temperature of the main crimping head (8) and the actual bump temperature due to the heat escape to the stage. It is preferable to check the correspondence between the actual temperature and the set temperature on the chip.
The load varies depending on the chip size and bump layout, but is preferably about 10 to 500N. The duration at the solder melting temperature is preferably in the range of 0.5 to 30 seconds from the viewpoint of reliably joining the electrodes, and more preferably in the range of 1 to 20 seconds from the viewpoint of productivity. Particularly preferred is a range of 2 to 10 seconds. If necessary, the semiconductor device may be released from the solder melting temperature before being released.
In the embodiment shown in FIG. 2, the temporary press-bonding and the main press-bonding are performed using separate heads set at different temperatures suitable for the respective steps, so that the upper and lower head temperatures are reduced or eliminated. By saving the time required for the head temperature to rise and fall, the tact time can be greatly shortened and the productivity can be greatly improved. Further, since the main pressure bonding is simultaneously performed on a plurality of semiconductor chips, the productivity can be greatly improved in this respect. Furthermore, since high-precision positioning is not required in the main press bonding, the main press bonding can be performed with an inexpensive press device, and the cost can be greatly reduced.
上述のプロセスにより、ハンダ(3)付き電極(2a)が形成された半導体チップ(1)と、本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム(4)と、該ハンダ付き電極と対向する対向電極(2b)が形成された回路基板(5)とが、この順で接合された積層体であって、該ハンダ(3)付き電極(2a)の少なくとも一部、好ましくは全部が、該対向電極(2b)の少なくとも一部、好ましくは全部と電気的に接触している積層体を製造することができる。 The semiconductor chip (1) on which the solder (3) -attached electrode (2a) is formed by the above-described process, the underfill insulating film for gang bonding process (4) of the present invention, and the counter electrode facing the solder-attached electrode The circuit board (5) on which (2b) is formed is a laminated body joined in this order, and at least a part, preferably all, of the electrode (2a) with solder (3) is the counter electrode. A laminate that is in electrical contact with at least a portion, preferably all of (2b) can be produced.
当該積層体においては、前記ハンダ(3)付き電極(2a)が、前記対向電極(2b)と電気的に接触している箇所において、該ハンダ(3)付き電極(2a)と該対向電極(2b)との間に、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム(5)が存在しないことが好ましく、これによりハンダ(3)付き電極(2a)と対向電極(2b)との間の十分な接合面積が確保され(ハンダの濡れが十分であり、ハンダ接合が形成され)、十分な導通が得られる。
また、当該積層体においては、前記ハンダ(3)付き電極(2a)が、前記対向電極(2b)と電気的に接触している箇所において、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム(5)中に貫通孔が形成されていることが好ましく、これによりハンダ(3)付き電極(2a)と対向電極(2b)との間の十分な接合面積が確保され(ハンダの濡れが十分であり、ハンダ接合が形成され)、十分な導通が得られる。
In the laminate, the electrode (2a) with solder (3) and the counter electrode (2a) and the counter electrode (2a) are electrically connected to the counter electrode (2b). 2b), it is preferable that there is no underfill insulating film (5) for the gang bonding process, whereby a sufficient bonding area between the electrode (2a) with solder (3) and the counter electrode (2b) Is ensured (the solder is sufficiently wetted and a solder joint is formed), and sufficient conduction is obtained.
Moreover, in the said laminated body, in the location where the said electrode (2a) with a solder (3) is electrically contacting with the said counter electrode (2b), it is in an underfill insulating film (5) for gang bonding processes. It is preferable that a through hole is formed, and thereby a sufficient bonding area between the electrode (2a) with solder (3) and the counter electrode (2b) is ensured (solder wetness is sufficient, solder bonding) Is formed) and sufficient conduction is obtained.
図3は、本発明の他の実施形態である、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム(NCF)を用いたプロセスを示す、模式図である。
図3に示す実施形態は、シリコン貫通電極(TSV)で両面にバンプを多数形成したメモリーチップ(TSVチップ)を、縦方向(厚み方向)に積層するものである。
図3(A)は、上で説明した実施形態における図2(A)に相当する仮圧着工程を示すものであり、図示された2つのTSVチップ(9)のうち下のものは、図2(A)の左及び中央の半導体チップ(1)と同様に仮圧着済みのものであり、上のものは、図2(A)の右の半導体チップ(1)と同様に、仮圧着を行おうとするものである。
次いで、図3(B)及び(C)に示すように、仮圧着後の半導体チップ(1)、複数のTSVチップ(9)、回路基板(5)、及びアンダーフィル絶縁フィルム(4)を、本圧着用ヘッド(10)を用いて、最大温度がハンダ(3)の融点温度以上となる温度条件で加熱、加圧して、本圧着する。ここで、複数の仮圧着されたTSVチップ(9)が同時にハンダの融点温度以上となる温度条件に加熱される。
この実施形態における仮圧着及び本圧着の条件は、図2を参照しながら上述したものと基本的に同様ではあるが、複数のチップを縦方向に積層することにより熱伝導性が低下することなどを考慮して、適宜設定を調整することが望ましい。
FIG. 3 is a schematic view showing a process using an underfill insulating film (NCF) for a gang bonding process, which is another embodiment of the present invention.
In the embodiment shown in FIG. 3, a memory chip (TSV chip) in which a large number of bumps are formed on both sides with a through silicon via (TSV) is stacked in the vertical direction (thickness direction).
FIG. 3A shows a temporary press-bonding step corresponding to FIG. 2A in the embodiment described above, and the lower one of the two TSV chips (9) shown in FIG. Similar to the left and center semiconductor chip (1) in (A), the upper one is pre-bonded, and the upper one is subjected to temporary bonding in the same manner as the right semiconductor chip (1) in FIG. It is something to try.
Next, as shown in FIGS. 3B and 3C, the semiconductor chip (1), the plurality of TSV chips (9), the circuit board (5), and the underfill insulating film (4) after provisional pressure bonding, Using the main press-bonding head (10), heat-pressing is performed under a temperature condition in which the maximum temperature is equal to or higher than the melting point temperature of the solder (3), thereby performing the main-pressure bonding. Here, the plurality of temporarily press-bonded TSV chips (9) are simultaneously heated to a temperature condition that is equal to or higher than the melting point temperature of the solder.
The conditions of the temporary pressure bonding and the main pressure bonding in this embodiment are basically the same as those described above with reference to FIG. 2, but the thermal conductivity is reduced by stacking a plurality of chips in the vertical direction. Therefore, it is desirable to adjust the setting appropriately.
上記の2実施形態の積層体は、半導体チップが実装された回路基板であり、更に必要なプロセスを経て、半導体装置として使用することができる。上記積層体においては、硬化後の本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムにより、半導体チップと回路基板との間が、実質的にボイド、空隙無しで充填され、半導体装置としても優れた性能を有するものである。すなわち、本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを用いることにより、優れた性能を有する半導体装置を高い生産性で製造することができる。
この様な半導体装置は、情報処理機器、ディスプレイ、通信機器、輸送機器等に用いられる電気電子機器に好適に搭載することができる。
The laminated body of the above-described two embodiments is a circuit board on which a semiconductor chip is mounted, and can be used as a semiconductor device through further necessary processes. In the above laminate, the underfill insulating film for gang bonding process of the present invention after curing is filled between the semiconductor chip and the circuit board substantially without voids and voids, and has excellent performance as a semiconductor device. It is what has. That is, by using the underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention, a semiconductor device having excellent performance can be manufactured with high productivity.
Such a semiconductor device can be suitably mounted on an electric / electronic device used for an information processing device, a display, a communication device, a transportation device, and the like.
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、これにより何ら限定
されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by this.
以下の実施例/比較例において、物性/特性の評価は下記の方法で行った。
(溶融粘度)
レオメータ(アントンパール社製、型番:MCR302)を用い、溶融粘弾性の温度分散を測定することにより求めた。測定はアンダーフィル絶縁フィルムを1.0mmの厚みになるように積層したものを用い、予め80℃で3分間治具に密着させたのち、次のような条件で測定した。2回目の測定は、1回目の測定が終了した後、30分程度かけて60℃に降温した上で、再度実施した。
環境:窒素雰囲気下
測定治具:パラレルプレート8mmφ
変形モード:ずり
周波数:1Hz
昇温速度:10℃/分
温度範囲:60〜160℃(1回目)、60〜200℃(2回目)
(圧着試験)
テストチップ(グローバルネット(株)製、G03、バンプ径:20μm、バンプピッチ:40μm、バンプ高さ:19μm(銅ピラーに錫/銀ハンダ)、大きさ:5mm×5mm、デイジーチェーン構造)に、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム(20μm)/離形PETフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製ピューレックスA54、38μm)の積層品をギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムがテストチップ側になるように、真空ラミネータ(株式会社タカトリ製)を用いて、真空下でラミネートした(真空度:13Paに到達後、80℃、1分加圧)。得られた積層品から不要なチップ周辺部をデザインナイフで除去したのち、離形フィルムを取り除くことで、アンダーフィルム用絶縁フィルム付チップを得た。
次に、ボンダー(渋谷工業株式会社製、DB250)を用いて、上記アンダーフィルム用絶縁フィルム付チップを、テスト基板(グローバルネット(株)製、G03、シリコン基板)に対し、位置を適切に合わせた上で、次の条件で圧着した。
ステージ温度:160℃
仮圧着工程 チップ温度:160℃、荷重:45N(4s)
本圧着工程 チップ温度:260℃、荷重:45N(10s)
チップ温度は別途チップ/基板間に熱電対を挿入した治具を作成し、同条件で圧着することにより測定した。
得られたチップ/ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム/基板の積層品を、赤外線顕微鏡でチップ側から観察することにより、ボイドを評価した。ボイドがほとんど発生していないものを「○」、ボイドが顕著に発生したものを「×」とした。また、電気的な接続が取れているものを接合「○」、導通不良があるものを「×」とした。
In the following examples / comparative examples, physical properties / characteristics were evaluated by the following methods.
(Melt viscosity)
It was determined by measuring the temperature dispersion of melt viscoelasticity using a rheometer (manufactured by Anton Paar, model number: MCR302). The measurement was carried out under the following conditions after using an underfill insulating film laminated to a thickness of 1.0 mm and adhering to a jig at 80 ° C. for 3 minutes in advance. After the first measurement was completed, the second measurement was performed again after the temperature was lowered to 60 ° C. over about 30 minutes.
Environment: Under nitrogen atmosphere Measuring jig: Parallel plate 8mmφ
Deformation mode: shear frequency: 1 Hz
Temperature increase rate: 10 ° C./min Temperature range: 60 to 160 ° C. (first time), 60 to 200 ° C. (second time)
(Crimping test)
Test chip (Global Net Co., Ltd., G03, bump diameter: 20 μm, bump pitch: 40 μm, bump height: 19 μm (copper pillar and tin / silver solder), size: 5 mm × 5 mm, daisy chain structure) Laminated product of underfill insulating film for gang bonding process (20 μm) / release PET film (Purex A54, 38 μm manufactured by Teijin DuPont Films Ltd.) so that the underfill insulating film for gang bonding process is on the test chip side Then, lamination was performed under vacuum using a vacuum laminator (manufactured by Takatori Co., Ltd.) (After reaching a degree of vacuum of 13 Pa, pressurizing at 80 ° C. for 1 minute). An unnecessary chip peripheral portion was removed from the obtained laminated product with a design knife, and then the release film was removed to obtain a chip with an insulating film for an under film.
Next, using the bonder (Shibuya Kogyo Co., Ltd., DB250), the chip with the insulating film for the under film is properly aligned with the test substrate (Global Net Co., Ltd., G03, silicon substrate). After that, the bonding was performed under the following conditions.
Stage temperature: 160 ° C
Temporary pressure bonding process Chip temperature: 160 ° C, load: 45N (4s)
Main crimping process Chip temperature: 260 ° C, load: 45N (10s)
The chip temperature was measured by preparing a jig in which a thermocouple was inserted between the chip / substrate separately and crimping under the same conditions.
Voids were evaluated by observing the obtained laminate of the chip / gang bonding process underfill insulating film / substrate from the chip side with an infrared microscope. The case where almost no void was generated was indicated by “◯”, and the case where void was remarkably generated was indicated by “x”. In addition, the case where the electrical connection was taken was designated as “J”, and the case where there was a poor conduction was designated as “X”.
[実施例1]
フェノキシ樹脂(三菱化学株式会社製、YX7200B35(数平均分子量約10000、DSCによるガラス転移温度149℃、エポキシ当量8000))30質量部、エポキシ樹脂(DIC株式会社製、N-695(クレゾールノボラック型、軟化点90〜100℃))、予め固形分70%のメチルエチルケトン溶液を調整し用いた)30質量部、アクリレート(日本化薬株式会社製、KAYARAD R−130、ビスフェノールA系エポキシアクリレート55〜60%、アクリレートモノマー40〜45%の混合物、平均分子量(Mw)500、重合禁止剤ハイドロキノンモノメチルエーテル(慣用名:メトキノン)400ppm含有)40質量部、エポキシ硬化剤(イミダゾール)(四国化成工業株式会社製、2MAOK−PW(2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物))3質量部、有機過酸化物(パーヘキサ25B(日油株式会社製、1分間半減期温度180℃、分子量290.45)1質量部、フラックス(アジピン酸)1質量部、シリカ(OX50(日本アエロジル株式会社、親水性ヒュームドシリカ、BET比表面積50m2/g、平均粒径約0.05μm))25質量部、重合禁止剤(TBQ(t−ブチルパラベンゾキノン))を熱ラジカル重合性物質(有機過酸化物)に対し、1000ppm、及びメチルエチルケトンを配合し、固形分濃度50%の樹脂組成物を調整した。これを、剥離処理されたPETにアプリケータを用いて塗布し、90℃のオーブンで5分間乾燥させ、アンダーフィル絶縁フィルムを複数枚作製した。
得られたフィルムの少なくとも1枚について、1回目の昇温で120℃での溶融粘度η* 1、140℃での溶融粘度η* 2、及び最低溶融粘度η* 3、を評価し、最低溶融粘度を与える温度を特定した。60℃まで30分程度かけて冷却した後、2回目の昇温で150℃での溶融粘度η* 4を評価した。また、同じ条件で作製したフィルムを用いて、圧着試験を行いボイド及び導通を評価した。結果を表1に示す。
[Example 1]
30 parts by mass of phenoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation, YX7200B35 (number average molecular weight of about 10,000, DSC glass transition temperature 149 ° C., epoxy equivalent 8000)), epoxy resin (DIC Corporation, N-695 (cresol novolak type, Softening point 90-100 ° C.), 30 parts by mass of a methyl ethyl ketone solution having a solid content of 70% prepared in advance, acrylate (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., KAYARAD R-130, 55-60% bisphenol A epoxy acrylate) , 40 to 45% mixture of acrylate monomers, average molecular weight (Mw) 500, polymerization inhibitor hydroquinone monomethyl ether (conventional name: methoquinone) 400 ppm) 40 parts by mass, epoxy curing agent (imidazole) (manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd., 2MAOK-PW (2 4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct)) 3 parts by mass, organic peroxide (Perhexa 25B (manufactured by NOF Corporation, 1 minute) Half-life temperature 180 ° C., molecular weight 290.45) 1 part by mass, flux (adipic acid) 1 part by mass, silica (OX50 (Nippon Aerosil Co., Ltd., hydrophilic fumed silica, BET specific surface area 50 m 2 / g), average particle diameter About 0.05 μm)) 25 parts by mass, a polymerization inhibitor (TBQ (t-butylparabenzoquinone)) with respect to the thermal radical polymerizable substance (organic peroxide), 1000 ppm, and methyl ethyl ketone, solid content concentration 50 % Resin composition was applied to the peeled PET using an applicator and dried in an oven at 90 ° C. for 5 minutes. A plurality of fill insulating films were produced.
At least one of the obtained films was evaluated for melt viscosity η * 1 at 120 ° C., melt viscosity η * 2 at 140 ° C., and minimum melt viscosity η * 3 at the first temperature rise, and the lowest melt The temperature giving viscosity was identified. After cooling to 60 ° C. over about 30 minutes, the melt viscosity η * 4 at 150 ° C. was evaluated at the second temperature increase. Moreover, using the film produced on the same conditions, the crimping | compression-bonding test was done and the void and conduction | electrical_connection were evaluated. The results are shown in Table 1.
[実施例2]
フェノキシ樹脂(三菱化学株式会社製、1256B40(ビスフェノールA骨格、数平均分子量約10000、DSCによるガラス転移温度98℃、エポキシ当量7800))30質量部、エポキシ樹脂(DIC株式会社製、N−672−EXP(クレゾールノボラック型、軟化点71〜79℃)、予め固形分70%のメチルエチルケトン溶液を調整し用いた)20質量部、アクリレート(日本化薬株式会社製、KAYARAD R−130、ビスフェノールA系エポキシアクリレート55〜60%、アクリレートモノマー40〜45%の混合物、平均分子量(Mw)500、重合禁止剤ハイドロキノンモノメチルエーテル(慣用名:メトキノン)500ppm含有)50質量部、エポキシ硬化剤(イミダゾール)(四国化成工業株式会社製、2MAOK−PW(2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物))3質量部、有機過酸化物(日油株式会社製、パーヘキサV(n−ブチル−4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)バレラート)、1分間半減期温度173℃、分子量334.46)0.7質量部、フラックス(アジピン酸)1質量部、シリカ(デンカ株式会社製、SFP−20M(超微粒子球状タイプ溶融シリカ、d50:0.3μm))54質量部、重合禁止剤(TBQ(t−ブチルパラベンゾキノン))を熱ラジカル重合性物質(有機過酸化物)に対し、800ppm、及びメチルエチルケトンを配合し、固形分濃度55%の樹脂組成物を調整した。これを、これを、剥離処理されたPETにアプリケータを用いて塗布し、90℃のオーブンで5分間乾燥させ、厚み20μmのアンダーフィル絶縁フィルムを複数枚作製した。
得られたフィルムの少なくとも1枚について、1回目の昇温で120℃での溶融粘度η* 1、140℃での溶融粘度η* 2、及び最低溶融粘度η* 3、を評価し、最低溶融粘度を与える温度を特定した。冷却後、2回目の昇温で150℃での溶融粘度η* 4を評価した。また、同じ条件で作製したフィルムを用いて、圧着試験を行いボイド及び導通を評価した。結果を表1に示す。
[Example 2]
30 parts by mass of phenoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation, 1256B40 (bisphenol A skeleton, number average molecular weight of about 10000, glass transition temperature by DSC 98 ° C., epoxy equivalent 7800)), epoxy resin (DIC Corporation, N-672- EXP (cresol novolac type, softening point 71-79 ° C.), 20 parts by mass of a methyl ethyl ketone solution having a solid content of 70% previously prepared, acrylate (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., KAYARAD R-130, bisphenol A epoxy) Mixture of acrylate 55-60%, acrylate monomer 40-45%, average molecular weight (Mw) 500, polymerization inhibitor hydroquinone monomethyl ether (common name: containing 500 ppm) 50 parts by mass, epoxy curing agent (imidazole) (Shikoku Chemicals) Made by Industrial Co., Ltd. 2 MAOK-PW (2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct)) 3 parts by mass, organic peroxide (manufactured by NOF Corporation) , Perhexa V (n-butyl-4,4-di (t-butylperoxy) valerate), 1 minute half-life temperature 173 ° C., molecular weight 334.46) 0.7 parts by mass, flux (adipic acid) 1 part by mass , 54 parts by mass of silica (Denka Co., Ltd., SFP-20M (ultrafine particle spherical type fused silica, d50: 0.3 μm)), a polymerization inhibitor (TBQ (t-butylparabenzoquinone)) The organic peroxide) was mixed with 800 ppm and methyl ethyl ketone to prepare a resin composition having a solid content concentration of 55%. This was applied to the peeled PET using an applicator and dried in an oven at 90 ° C. for 5 minutes to prepare a plurality of underfill insulating films having a thickness of 20 μm.
At least one of the obtained films was evaluated for melt viscosity η * 1 at 120 ° C., melt viscosity η * 2 at 140 ° C., and minimum melt viscosity η * 3 at the first temperature rise, and the lowest melt The temperature giving viscosity was identified. After cooling, the melt viscosity η * 4 at 150 ° C. was evaluated at the second temperature increase. Moreover, using the film produced on the same conditions, the crimping | compression-bonding test was done and the void and conduction | electrical_connection were evaluated. The results are shown in Table 1.
[比較例1]
有機過酸化物として、パーヘキサ25Bに代えて、パーブチルO(日油株式会社製、1分間半減期温度134℃、分子量216.32)を1質量部用いた点を除いて、実施例1と同様の配合、条件で、アンダーフィル絶縁フィルムを複数枚作製し、特性を評価した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
As organic peroxide, instead of perhexa 25B, the same as in Example 1 except that 1 part by mass of perbutyl O (manufactured by NOF Corporation, 1 minute half-life temperature 134 ° C., molecular weight 216.32) was used. A plurality of underfill insulating films were prepared under the conditions and conditions described above, and the characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.
[比較例2]
フェノキシ樹脂(三菱化学株式会社製、YX7200B35(数平均分子量約10000、DSCによるガラス転移温度149℃、エポキシ当量8000))30質量部、エポキシ樹脂(三菱化学株式会社社製、YL983U(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量165〜175))35質量部、エポキシ樹脂(DIC株式会社製、HP4710(ナフタレン型、軟化点85〜105℃、予め固形分70%のメチルエチルケトン溶液を調整し用いた)35質量部、エポキシ硬化剤(イミダゾール)(四国化成工業株式会社製、2MAOK−PW(2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物))0.2質量部、フラックス(アジピン酸)1質量部、及びシリカ(EMIX300(株式会社龍森製、シリカ微粒子。一次粒径300nm))25質量部、及びメチルエチルケトンを配合し、固形分濃度50%の樹脂組成物を調整した。これを、これを、剥離処理されたPETにアプリケータを用いて塗布し、90℃のオーブンで5分間乾燥させ、厚み20μmのギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを複数枚作製した。
得られたフィルムの少なくとも1枚について、1回目の昇温で120℃での溶融粘度η* 1、140℃での溶融粘度η* 2、及び最低溶融粘度η* 3、を評価し、最低溶融粘度を与える温度を特定した。冷却後、2回目の昇温で150℃での溶融粘度η* 4を評価した。また、同じ条件で作製したフィルムを用いて、圧着試験を行いボイド及び導通を評価した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
30 parts by mass of phenoxy resin (Mitsubishi Chemical Co., Ltd., YX7200B35 (number average molecular weight of about 10,000, DSC glass transition temperature 149 ° C., epoxy equivalent 8000)), epoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation, YL983U (bisphenol F type epoxy) Resin, epoxy equivalents 165 to 175)) 35 parts by mass, epoxy resin (manufactured by DIC Corporation, HP4710 (naphthalene type, softening point 85 to 105 ° C., prepared in advance using a methyl ethyl ketone solution having a solid content of 70%) 35 parts by mass , Epoxy curing agent (imidazole) (manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd., 2MAOK-PW (2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct) ) 0.2 parts by mass, 1 part by mass of flux (adipic acid), and silica 25 parts by mass of EMIX300 (manufactured by Tatsumori Co., Ltd., silica fine particles, primary particle size 300 nm) and methyl ethyl ketone were blended to prepare a resin composition having a solid content concentration of 50%. It was applied to PET using an applicator and dried in an oven at 90 ° C. for 5 minutes to produce a plurality of underfill insulating films for a gang bonding process having a thickness of 20 μm.
At least one of the obtained films was evaluated for melt viscosity η * 1 at 120 ° C., melt viscosity η * 2 at 140 ° C., and minimum melt viscosity η * 3 at the first temperature rise, and the lowest melt The temperature giving viscosity was identified. After cooling, the melt viscosity η * 4 at 150 ° C. was evaluated at the second temperature increase. Moreover, using the film produced on the same conditions, the crimping | compression-bonding test was done and the void and conduction | electrical_connection were evaluated. The results are shown in Table 1.
実施例1及び2では、仮圧着及び本圧着のいずれにおいても、ボイドが抑制されるとともに、良好な導通が得られ、これらの実施例のアンダーフィル絶縁フィルムが、ギャングボンディングプロセスにおいて好適に使用できるものであることがわかった。
比較例1では、ボイドを抑制することができたものの、導通を確保できず、ギャングボンディングプロセスでの使用に適さない面があった。
比較例2では、ボイドを抑制することができず、更に仮圧着では導通を確保できず、ギャングボンディングプロセスでの使用に適さないフィルムであった。
In Examples 1 and 2, voids are suppressed and good conduction is obtained in both the temporary pressure bonding and the main pressure bonding, and the underfill insulating film of these Examples can be suitably used in the gang bonding process. It turned out to be a thing.
In Comparative Example 1, although voids could be suppressed, there was a surface that was not suitable for use in a gang bonding process, because conduction could not be ensured.
In Comparative Example 2, voids could not be suppressed, and electrical conduction could not be ensured by provisional pressure bonding, and the film was not suitable for use in a gang bonding process.
本発明のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムは、仮圧着工程と本圧着工程とを有するいわゆるギャングボンディングプロセスにおいて導通不良やボイドの発生などの問題を有効に抑制することができ、これを用いることで、優れた性能の半導体装置、並びにその中間製品及び応用製品を、高い生産性で製造することができるという、実用上高い価値を有する技術的効果を有するものであり、産業の各分野、とりわけ半導体装置の製造をはじめとする電気電子産業の分野において、高い利用可能性を有する。 The underfill insulating film for a gang bonding process of the present invention can effectively suppress problems such as poor conduction and generation of voids in a so-called gang bonding process having a temporary pressure bonding step and a main pressure bonding step. The semiconductor device having excellent performance, and its intermediate products and applied products can be manufactured with high productivity, and has a technical effect with high value in practical use. It has high applicability in the field of electrical and electronic industries including the manufacture of semiconductor devices.
1:半導体チップ
2a:電極
2b:対向電極
3:ハンダ
4:アンダーフィル絶縁フィルム、ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム
5:回路基板
6:ヘッド
7:仮圧着用ヘッド
8、10:本圧着用ヘッド
9:TSVチップ
1: Semiconductor chip 2a: Electrode 2b: Counter electrode 3: Solder 4: Underfill insulating film, underfill insulating film for gang bonding process 5: Circuit board 6: Head 7: Temporary pressure bonding head 8, 10: Main pressure bonding head 9: TSV chip
Claims (14)
a)ハンダ付き電極を有するウエハ上に前記ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを真空下で貼り付ける工程と、
b)該ウエハを個々のギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルム付半導体チップに分割する工程と、
c)前記半導体チップの電極と前記回路基板の対向電極とがそれぞれの略中心線上で接触するように、前記半導体チップを、前記回路基板上に仮圧着する工程と、
d)仮圧着された前記半導体チップと該回路基板とを、最大温度が該チップに搭載されたハンダの融点温度以上となる温度条件で、熱圧着する工程であって、複数の仮圧着された前記半導体チップが同時にハンダの融点温度以上となる温度条件に加熱される工程である熱圧着工程と、を有する、上記半導体装置の製造方法。 The underfill insulating film for a gang bonding process according to any one of claims 1 to 10, wherein a semiconductor chip on which a soldered electrode is formed and a circuit board on which a counter electrode facing the soldered electrode is formed. A semiconductor device manufacturing method for joining via
a) attaching the underfill insulating film for gang bonding process on a wafer having a soldered electrode under vacuum;
b) dividing the wafer into individual gang bonding process semiconductor chips with an underfill insulating film;
c) temporarily bonding the semiconductor chip onto the circuit board such that the electrode of the semiconductor chip and the counter electrode of the circuit board are in contact with each other on a substantially center line;
d) A step of thermocompression bonding the temporarily-bonded semiconductor chip and the circuit board under a temperature condition in which the maximum temperature is equal to or higher than the melting point temperature of the solder mounted on the chip, And a thermocompression bonding step, which is a step in which the semiconductor chip is simultaneously heated to a temperature condition that is equal to or higher than the melting point temperature of the solder.
a‘)前記回路基板上に前記ギャングボンディングプロセス用アンダーフィル絶縁フィルムを貼り付ける工程と、
c)前記半導体チップの電極と前記回路基板の対向電極とがそれぞれの略中心線上で接触するように、前記半導体チップを、前記回路基板上に仮圧着する工程と、
d)仮圧着された前記半導体チップと該回路基板とを、最大温度が該チップに搭載されたハンダの融点温度以上となる温度条件で、熱圧着する工程であって、複数の仮圧着された前記半導体チップが同時にハンダの融点温度以上となる温度条件に加熱される工程である熱圧着工程と、を有する、上記半導体装置の製造方法。 The underfill insulating film for a gang bonding process according to any one of claims 1 to 10, wherein a semiconductor chip on which a soldered electrode is formed and a circuit board on which a counter electrode facing the soldered electrode is formed. A semiconductor device manufacturing method for joining via
a ′) attaching the gang bonding process underfill insulating film on the circuit board;
c) temporarily bonding the semiconductor chip onto the circuit board such that the electrode of the semiconductor chip and the counter electrode of the circuit board are in contact with each other on a substantially center line;
d) A step of thermocompression bonding the temporarily-bonded semiconductor chip and the circuit board under a temperature condition in which the maximum temperature is equal to or higher than the melting point temperature of the solder mounted on the chip, And a thermocompression bonding step, which is a step in which the semiconductor chip is simultaneously heated to a temperature condition that is equal to or higher than the melting point temperature of the solder.
An electric / electronic apparatus comprising the semiconductor device according to claim 13.
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