JP2021077765A - 熱硬化性シート及びダイシングダイボンドフィルム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ダイシングダイボンドフィルム20において、熱硬化性シート3は、熱硬化性樹脂と、揮発成分と、導電性粒子とを含む。200mL/minの窒素気流下で、10℃/minの昇温条件にて、室温から100℃まで昇温し、100℃で30min保持させたときの重量減少率W1が0.5質量%以下であり、200mL/minの窒素気流下で、10℃/minの昇温条件にて、100℃から200℃まで昇温し、200℃で30min保持させたときの重量減少率W2が2質量%以上である。
【選択図】図1
Description
特許文献1には、熱硬化性シートとして、導電性粒子と熱硬化性樹脂とを含むものが開示されている。
そのため、上記のような熱硬化性シートをパワー半導体素子に用いる場合には、被着体に接着後の熱硬化性シート、すなわち、硬化後の熱硬化性シートは高い放熱性を有することが好ましい。
しかしながら、硬化後の熱硬化性シートの放熱性を向上させることについては、未だ十分な検討がなされているとは言い難い。
熱硬化性樹脂と、揮発成分と、導電性粒子とを含む熱硬化性シートであって、
200mL/minの窒素ガス気流下で、10℃/minの昇温条件にて、室温から100℃まで昇温し、100℃で30min保持させたときの重量減少率W1が0.5質量%以下であり、200mL/minの窒素ガス気流下で、10℃/minの昇温条件にて、100℃から200℃まで昇温し、200℃で30min保持させたときの重量減少率W2が2質量%以上である。
これにより、硬化後の前記熱硬化性シートの放熱性を比較的高くすることができる。
前記揮発成分は、水酸基を1個以上含み、かつ、沸点が250℃以上であることが好ましい。
前記揮発成分は、テルペン化合物であることが好ましい。
前記導電性粒子は、焼結性金属粒子であることが好ましい。
これにより、硬化後の前記熱硬化性シートの放熱性をより高くすることができる。
前記焼結性金属粒子の総質量に占める前記凝集ナノ粒子の質量割合は、50質量%以上90質量%以下であることが好ましい。
基材層と、
該基材層上に粘着剤層が積層されたダイシングテープと、
前記ダイシングテープの粘着剤層上に積層された熱硬化性シートと、を備え、
前記熱硬化性シートが、上記いずれかの熱硬化性シートである。
本実施形態に係る熱硬化性シートは、熱硬化性樹脂と、揮発成分と、導電性粒子とを含む。
熱硬化性官能基を有する熱可塑性樹脂においては、熱硬化性官能基の種類に応じて、硬化剤が選ばれる。
このように、イソボルニルシクロヘキサノールは、25℃において上記のごとく極めて高い粘度を示すため、室温においてシート形状を維持することができるものの、60℃では上記のごとく比較的低い粘度を示すようになるので、タック性を有するようになる。すなわち、イソボルニルシクロヘキサノールを含む熱硬化性シートは、室温においてはシート形状の維持性に優れ、60℃以上の温度においてはタック性を有するものとなる。
ここで、熱硬化性シートの一方面に貼付された半導体素子を金属リードフレーム等にマウントする際には、通常、60〜80℃の温度で、熱硬化性シートを介して半導体素子を金属リードフレーム等の被着体に仮着(仮固定)させるが、イソボルニルシクロヘキサノールは上記のごとく60℃以上においてタック性を有するようになるので、本実施形態に係る熱硬化性シートが揮発成分としてイソボルニルシクロヘキサノールを含む場合、熱硬化性シートは、金属リードフレーム等の被着体への仮着性がより向上されたものとなる。すなわち、仮着した状態において、半導体素子の取り付け位置がずれたり、被着体からの熱硬化性シートの浮き上がりが抑制されるようになる。
そのため、熱硬化性シートを熱硬化させて半導体素子を被着体に接着させるときに、信頼性高く接着させることができる。
金属被覆樹脂粒子としては、例えば、樹脂粒子等の表面を、ニッケルや金等の金属で被覆したものを用いることができる。
導電性粒子の平均粒子径は、例えば、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル社製、マイクロトラックMT3000IIシリーズ)を用いて測定することができる。
焼結性金属粒子としては、金属からなる微粒子が挙げられる。前記微粒子を構成する金属としては、金、銀、銅等が挙げられる。これらの中でも、銀を用いることが好ましい。
なお、本明細書において、焼結性粒子とは、その粒子を構成する材料の融点以下の温度で加熱したときに、少なくとも一部の粒子同士が密着して固結する粒子を意味する。
また、焼結性金属粒子の平均粒子径は、1μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましい。焼結性金属粒子の平均粒子径が1μm以下であることにより、熱硬化性樹脂を硬化させる温度(例えば、200℃)において、焼結性金属粒子同士をより十分に焼結させることができる。
本明細書において、重量減少率とは、室温における熱硬化性シートの重量を基準とした重量減少の割合を意味する。
これにより、硬化後の前記熱硬化性シートの放熱性を比較的高くすることができる。
そのため、シートの弾性率を比較的低くできるので、シートに生じる応力を比較的緩和することができる。これにより、シートに破損が生じることを抑制することができる。
熱硬化性シートの厚さが150μm以下であることにより、熱伝導性をより向上させることができる。
熱硬化性シートの厚さは、例えば、ダイアルゲージ(PEACOCK社製、型式R−205)を用いて、ランダムに選んだ任意の5点の厚さを測定し、これらの厚さを算術平均することにより求めることができる。
次に、図1を参照しながら、ダイシングダイボンドフィルム20について説明する。なお、以下の説明において、熱硬化性シートと重複する部分については、その説明は繰り返さない。
ダイシングダイボンドフィルム20では、熱硬化性シート3上に半導体素子が貼付される。半導体素子は、ベアウェハであってもよい。
本実施形態に係るダイシングダイボンドフィルム20に貼付されたベアウェハは、ブレードダイシングによりベアチップ割断される。そして、ブレードダイシングによる割断時に、ベアウェハと共に、熱硬化性シート3も割断される。熱硬化性シート3は、個片化された複数のベアチップのサイズに相当する大きさに割断される。これにより、熱硬化性シート3付のベアチップを得ることができる。
これらの中でも、ポリエチレンテレフタレートを含むことが好ましい。
基材層1の厚さは、上記した熱硬化性シート3の厚さと同様にダイアルゲージ(PEACOCK社製、型式R−205)を用いて求めることができる。
なお、(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの少なくとも一方を意味し、本発明の(メタ)は全て前記した内容と同様の内容を意味する。
[実施例1]
ハイブリッドミキサー(株式会社キーエンス製、商品名:HM−500)を用いて、以下の表1の実施例1の項に示した質量割合で各材料を含む混合物を3分間撹拌して、ワニスを調製した。このワニスを離型処理フィルム(三菱ケミカル株式会社製、商品名:MRA38、厚さ38μm)の一方面に塗布した後に、温度100℃で2分間乾燥させて、厚さ30μmの熱硬化性シートを得た。
また、実施例1に係る熱硬化性シートのタック性の良否を確認するために、熱硬化前の実施例1に係る熱硬化性シートから10cm角でシート片を切り出し、切り出したシート片2枚を対向させて重ねて、温度70℃でラミネートロール(圧力0.5MPa)処理を行い、試験体としてのシート積層体を得た。
なお、以下の表1に示した各材料としては、以下のものを用いた。
・フェノール樹脂
明和化成社製のMEHC−7851S(ビフェニル型フェノール樹脂、フェノール当量209g/eq)
・固体エポキシ樹脂
新日鉄住金化学社製のKI−3000−4(クレゾールノボラック型多官能エポキシ樹脂、エポキシ当量200g/eq)
・液状エポキシ樹脂
DIC社製のEXA−4816(脂肪族変性ビスフェノールA型エポキシ樹脂(2官能型)、エポキシ当量403g/eq)
・フィラー分散剤
東亞合成製のUC−3510(アクリル酸系重合物(アクリル樹脂))
・銀被覆銅粒子
三井金属鉱業製の10%Ag/1200YP(扁平銅粒子(1200YP)に銀粒子を10質量%コートしたもの、平均粒子径3.5μm、不定形)
・銀粒子
三井金属鉱業社製のSPH02J(凝集ナノAg粒子、不定形、凝集体の平均粒子径1.8μm)
・イソボルニルシクロヘキサノール(MTPH)
日本テルペン化学製のMTPH
・アクリル樹脂溶液
ナガセケミテック社製のテイサンレジンSG−70L(溶剤としてMEK及びトルエンを含有、固形分12.5%、ガラス転移温度−13℃、質量平均分子量90万、酸価5mg/KOH、カルボキシル基含有アクリル共重合体)
・カップリング剤
信越化学工業社製のKBE−846(ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
・触媒
北興化学工業社製のTPP−K(テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート)
・溶剤
メチルエチルケトン
また、金属粒子(銀被覆銅粒子及び銀粒子(凝集ナノ粒子))の総質量に対する銀粒子(凝集ナノ粒子)の質量割合、及び、有機成分(フェノール樹脂、エポキシ樹脂(固体及び液状)、アクリル樹脂溶液、イソボルニルシクロヘキサノール)の総質量に対するイソボルニルシクロヘキサノールの質量割合について、以下の表2に示した。
以下の表1の実施例2の項に示した質量割合で各材料を含む混合物を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例2に係る熱硬化性シートを得た。
また、実施例2に係る熱硬化性シートについても、タック性の良否を確認するため、実施例1と同様にして、シート積層体を得た。
以下の表1の実施例3の項に示した質量割合で各材料を含む混合物を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例3に係る熱硬化性シートを得た。
また、実施例3に係る熱硬化性シートについても、タック性の良否を確認するため、実施例1と同様にして、シート積層体を得た。
以下の表1の実施例4の項に示した質量割合で各材料を含む混合物を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例4に係る熱硬化性シートを得た。
また、実施例4に係る熱硬化性シートについても、タック性の良否を確認するために、実施例1と同様にして、シート積層体を得た。
以下の表1の実施例5の項に示した質量割合で各材料を含む混合物を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例5に係る熱硬化性シートを得た。
また、実施例5に係る熱硬化性シートについても、タック性の良否を確認するために、実施例1と同様にして、シート積層体を得た。
以下の表1の比較例1の項に示した質量割合で各材料を含む混合物を用いた以外は、実施例1と同様にして、比較例1に係る熱硬化性シートを得た。
また、比較例1に係る熱硬化性シートについても、タック性の良否を確認するために、実施例1と同様にして、シート積層体を得た。
以下の表1の比較例2の項に示した質量割合で各材料を含む混合物を用いた以外は、実施例1と同様にして、比較例2に係る熱硬化性シートを得た。
また、比較例2に係る熱硬化性シートについても、タック性の良否を確認するために、実施例1と同様にして、シート積層体を得た。
各例に係る熱硬化性シートから外径5mmの大きさで円筒状に試験片を切り出し、これらの試験片について重量減少率を測定した。
重量減少率の測定では、差動型示差熱天秤(理学電機社製、商品名:TG−DTA TG8120)を用い、前記試験片を、流量200ml/minで窒素を流した雰囲気下において、10℃/minの昇温条件にて、室温(23±2℃)から100℃まで昇温し、100℃で30min保持させたときの重量減少率W1と、流量200ml/minで窒素を流した雰囲気下において、10℃/minの昇温条件にて、100℃から200℃まで昇温し、200℃で30min保持させたときの重量減少率W2とを求めた。重量減少は、測定開始温度(室温)における重量減少率を0%とした場合の値である。
なお、重量減少率W1及びW2は、室温における前記試験片の重量(初期重量)を基準とした重量減少の割合である。
その結果を以下の表2に示した。
各例に係る熱硬化性シートを、プレッシャークッカー装置にて、0.5MPaの圧力をかけながら、200℃で1時間処理して熱硬化させた。熱硬化させた各例に係る熱硬化性シートについて、下記式により熱伝導率を算出した。
比熱Cp(J/g・℃)は、DSC法により測定した。比熱測定は、エスアイアイナノテクノロジー社製のDSC6220を用い、昇温速度10℃/min、温度範囲20〜300℃の条件下で行い、得られたデータを基に、JISハンドブック(比熱容量測定方法K−7123)に記載された方法で比熱を算出した。
比重は、アルキメデス法により測定した。
各例に係る硬化後の熱硬化性シートについて、熱伝導率を算出した結果を以下の表2に示した。
タック性については、以下のように評価した。
すなわち、各例に係るシート積層体の積層状態を目視で観察したときに、ラミネート処理後に容易に剥離が生じずに(実用上問題となる程度の剥離が生じずに)積層状態を維持できているものを〇と評価し、ラミネート処理後に容易に剥離が生じて(実用上問題となる程度の剥離が生じて)積層状態を維持できなくなったものを×と評価した。
その結果を、以下の表2に示した。
一方で、イソボルニルシクロヘキサノールを含む各実施例に係る熱硬化性シート(硬化前)の重量減少率W2(10℃/minの昇温条件にて、100℃から200℃まで昇温し、200℃で30min保持させたときの重量減少率)は、いずれも、2質量%以上であるのに対し、イソボルニルシクロヘキサノールを含まない各比較例に係る熱硬化性シート(硬化前)の重量減少率W2は、いずれも2質量%未満であった。
また、表2より、各実施例に係る熱硬化性シート(硬化後)の熱伝導率は、比較的高い値を示すことが分かった(実施例1:8.38W/(m・K)、実施例2:18.34W/(m・K)、実施例3:4.29W/(m・K)、実施例4:6.23W/(m・K)、実施例5:9.75W/(m・K))。
これに対し、各比較例に係る熱硬化性シート(硬化後)の熱伝導率は、比較的低い値を示すことが分かった(比較例1:1.55W/(m・K)、比較例2:1.98W/(m・K))。
また、各実施例に係る熱硬化性シートにおいては、金属粒子(銀被覆銅粒子及び銀粒子(凝集ナノ粒子))の総質量に対する銀粒子(凝集ナノ粒子)の質量割合は、いずれも、50質量%以上90質量%以下の範囲の値であり、比較例1に係る熱硬化性シートにおいては、金属粒子(銀被覆銅粒子及び銀粒子(凝集ナノ粒子))の総質量に対する銀粒子(凝集ナノ粒子)の質量割合は、24質量%であった。
このことから、金属粒子の総質量に対する凝集ナノ粒子の質量割合を50質量%以上90質量%以下とすることにより、熱硬化性シートの放熱性を向上させ得ることについても分かった。
すなわち、各実施例に係る熱硬化性シートは、イソボルニルシクロヘキサノールを含むことにより、優れたタック性を示すのに対し、各比較例に係る熱硬化性シートは、イソボルニルシクロヘキサノールを含んでいないため、タック性に劣ることが分かった。
2 粘着剤層
3 熱硬化性シート
10 ダイシングテープ
20 ダイシングダイボンドフィルム
Claims (6)
- 熱硬化性樹脂と、揮発成分と、導電性粒子とを含む熱硬化性シートであって、
200mL/minの窒素ガス気流下で、10℃/minの昇温条件にて、室温から100℃まで昇温し、100℃で30min保持させたときの重量減少率W1が0.5質量%以下であり、
200mL/minの窒素ガス気流下で、10℃/minの昇温条件にて、100℃から200℃まで昇温し、200℃で30min保持させたときの重量減少率W2が2質量%以上である
熱硬化性シート。 - 前記揮発成分は、水酸基を1個以上含み、かつ、沸点が250℃以上である
請求項1に記載の熱硬化性シート。 - 前記揮発成分は、テルペン化合物である
請求項1または2に記載の熱硬化性シート。 - 前記導電性粒子は、焼結性金属粒子である
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の熱硬化性シート。 - 前記焼結性金属粒子は、前記焼結性金属粒子のナノ粒子が凝集した凝集ナノ粒子を含み、
前記焼結性金属粒子の総質量に占める前記凝集ナノ粒子の質量割合は、50質量%以上90質量%以下である
請求項4に記載の熱硬化性シート。 - 基材層と、
該基材層上に粘着剤層が積層されたダイシングテープと、
前記ダイシングテープの粘着剤層上に積層された熱硬化性シートと、を備え、
前記熱硬化性シートが、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の熱硬化性シートである
ダイシングダイボンドフィルム。
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