JP3735106B2 - 半導体用接着フィルムおよび半導体装置 - Google Patents
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このような要求に対応するため、例えば半導体素子の上にリードを接着するリード・オン・チップ(LOC)構造が採用されている。
しかし、ホットメルト型の接着剤フィルムは、高温で接着する必要があるため、高密度化した半導体素子、リードフレームに熱損傷を与える場合があった。
(1) 半導体素子と、支持部材とを接合するために用いる半導体用接着フィルムであって、前記半導体用接着フィルムは、
(A)エポキシ樹脂、
(B)融点が150℃以上のエポキシ樹脂硬化剤、
(C)熱可塑性樹脂であるアクリル酸共重合体、
を含む樹脂組成物で構成されており、かつ、
前記(C)の半導体用接着フィルム中の含有量は、前記(A)100重量部に対して、100〜1000重量部であることを特徴とする半導体用接着フィルム。
(2)前記(B)エポキシ樹脂硬化剤が、イミダゾールである(1)記載の半導体用接着フィルム。
(3)前記(B)エポキシ樹脂硬化剤の平均粒径が、10μm以下である(1)または(2)記載の半導体用接着フィルム。
(4)前記(C)熱可塑性樹脂であるアクリル酸共重合体の重量平均分子量が、15万〜100万である(1)〜(4)のいずれかに記載の半導体用接着フィルム。
(5)(1)〜(4)のいずれかに記載の半導体用接着フィルムを用いて、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とを接合していることを特徴とする半導体装置。
上記エポキシ樹脂硬化剤の融点は150℃以上であることが必要である。150℃未満であると保存性が低下する恐れがあり好ましくない。
本発明に用いる樹脂は接着力の向上、凝集力の向上という点で熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。また該熱可塑性樹脂のガラス転移温度は−20〜120℃であることが好ましい。さらに−20〜60℃がより好ましく、特に−10〜50℃が好ましい。ガラス転移温度が前記下限値未満であると半導体用接着フィルムの粘着力が強くなり作業性が低下する場合があり、前記上限値を超えると低温接着性を向上する効果が低下する場合がある。
これらの中でもアクリル系樹脂が好ましい。これにより、ガラス転移温度が低いため初期密着性を向上することができる。
また、エポキシ基、水酸基、カルボキシル基、二トリル基等を持つ化合物を有するアクリル系樹脂(特に、アクリル酸共重合体)が好ましい。これにより、半導体素子等の被着体への密着性をより向上することができる。前記官能基を持つ化合物として、具体的にはグリシジルエーテル基を持つグリシジルメタクリレート、水酸基を持つヒドロキシメタクリレート、カルボキシル基を持つカルボキシメタクリレート、二トリル基を持つアクリロニトリル等が挙げられる。
本発明に用いる樹脂としては熱硬化性樹脂を含むものが好ましく、後述するような硬化剤としての機能を有するようなものを含んでも良い。
前記融点は、例えば示差走査熱量計を用いて、常温から昇温速度5℃/分で昇温した結晶融解の吸熱ピークの頂点温度で評価することができる。
前記シアネートエステル樹脂としては、具体的にはビスフェノールAジシアネート、ビスフェノールFジシアネート、ビス(4−シアネートフェニル)エーテル、ビスフェノールEジシアネート等のビスフェノール型シアネート樹脂、ノボラック型シアネート樹脂等が挙げられる。
前記硬化剤としては、例えばジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、メタキシレリレンジアミン(MXDA)などの脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン(DDM)、m−フェニレンジアミン(MPDA)、ジアミノジフェニルスルホン(DDS)などの芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド(DICY)、有機酸ジヒドララジドなどを含むポリアミン化合物等のアミン系硬化剤、ヘキサヒドロ無水フタル酸(HHPA)、メチルテトラヒドロ無水フタル酸(MTHPA)などの脂環族酸無水物(液状酸無水物)、無水トリメリット酸(TMA)、無水ピロメリット酸(PMDA)、ベンゾフェノンテトラカルボン酸(BTDA)等の芳香族酸無水物等の酸無水物系硬化剤、フェノール樹脂等のフェノール系硬化剤が挙げられる。これらの中でもフェノール系硬化剤が好ましく、具体的にはビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)メタン(通称テトラメチルビスフェノールF)、4,4’−スルホニルジフェノール、4,4’−イソプロピリデンジフェノール(通称ビスフェノールA)、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2−ヒドロキシフェニル)メタン、(2−ヒドロキシフェニル)(4−ヒドロキシフェニル)メタンおよびこれらの内ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2−ヒドロキシフェニル)メタン、(2−ヒドロキシフェニル)(4−ヒドロキシフェニル)メタンの3種の混合物(例えば、本州化学工業(株)製、ビスフェノールF−D)等のビスフェノール類、1,2−ベンゼンジオール、1,3−ベンゼンジオール、1,4−ベンゼンジオール等のジヒドロキシベンゼン類、1,2,4−ベンゼントリオール等のトリヒドロキシベンゼン類、1,6−ジヒドロキシナフタレン等のジヒドロキシナフタレン類の各種異性体、2,2’−ビフェノール、4,4’−ビフェノール等のビフェノール類の各種異性体等の化合物が挙げられる。
前記エポキシ樹脂の硬化促進剤の含有量は、特に限定されないが、前記エポキシ樹脂100重量部に対して対して0.01〜30重量部が好ましく、特に0.5〜10重量部が好ましい。含有量が前記下限値未満であると硬化性が不十分である場合があり、前記上限値を超えると保存性が低下する場合がある。
前記カップリング剤としてはシラン系、チタン系、アルミニウム系などが挙げられるが中でもシラン系カップリング剤が好ましい。
前記半導体用接着フィルムの厚さは、特に限定されないが、3〜100μmが好ましく、特に5〜70μmが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に厚さ精度の制御を容易にできる。
得られた半導体用接着フィルムを用いて半導体素子と金属製のリードフレーム、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸した基板、ポリイミド基板、ビスマレイミド−トリアジン樹脂基板等の有機基板の接合に用いることができる。
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(実施例1)
1.半導体用接着フィルム樹脂ワニスの調製
可塑性樹脂としてアクリル酸共重合体(エチルアクリレート−アクリロニトリル−N,Nジメチルアクリルアミド−グリシジルメタクリレート共重合体、ナガセケムテックス(株)製、SG−80H、Tg:15℃、重量平均分子量:350,000)100重量部と、硬化性樹脂として結晶性のクレゾールノボラックエポキシ樹脂(EOCN−1020−80、エポキシ当量200g/eq、日本化薬(株)製、融点80℃)50重量部と、シアネート樹脂(L−10、バンティコ(株)製)10重量部、硬化促進剤としてイミダゾール化合物(2MA−OK−PW、四国化成(株)製、融点260℃、平均粒径約2μm)1重量部、カップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(KBM403、信越化学(株)製)1重量部、とをメチルエチルケトン(MEK)に溶解して樹脂固形分40%の樹脂ワニスを得た。
コンマコーターを用いて上述の樹脂ワニスを、キャリアフィルムであるポリエチレンテレフタレートフィルム(王子製紙社製、品番RL−07、厚さ38μm)に塗布した後、70℃、10分間乾燥して、キャリアフィルム付き厚さ25μmの半導体用接着フィルムを得た。
半導体用接着フィルム樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
可塑性樹脂としてアクリル酸共重合体(エチルアクリレート−ブチルアクリレート−アクリロニトリル−アクリル酸−ヒドロキシエチルアクリレート共重合体、ナガセケムテックス(株)製、SG−708−6DR、Tg:6℃、重量平均分子量:800,000)100重量部と、硬化性樹脂としてクレゾールノボラックエポキシ樹脂(EOCN−1020−80、エポキシ当量200g/eq、日本化薬(株)製)40重量部と、硬化促進剤としてイミダゾール化合物(2MA−OK−PW、四国化成(株)製、融点260℃、平均粒径2μm)1重量部と、カップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(KBM403、信越化学(株)製)1重量部とを用いた。
半導体用接着フィルム樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
可塑性樹脂としてアクリル酸共重合体(エチルアクリレート−ブチルアクリレート−アクリロニトリル−アクリル酸−ヒドロキシエチルアクリレート共重合体、ナガセケムテックス(株)製、SG−708−6DR、Tg:6℃、重量平均分子量:800,000)100重量部と、硬化性樹脂としてクレゾールノボラックエポキシ樹脂(EOCN−1020−80、エポキシ当量200g/eq、日本化薬(株)製)40重量部と、硬化促進剤としてイミダゾール化合物(2PHZ−PW、四国化成(株)製、融点230℃、平均粒径3μm)1重量部と、カップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(KBM403、信越化学(株)製)1重量部を用いた。
半導体用接着フィルム樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
熱可塑性樹脂としてアクリル酸共重合体(エチルアクリレート−ブチルアクリレート−アクリロニトリル−アクリル酸−ヒドロキシエチルアクリレート共重合体、ナガセケムテックス(株)製、SG−708−6DR、Tg:6℃、重量平均分子量:800,000)100重量部と、熱硬化性樹脂としてクレゾールノボラックエポキシ樹脂(EOCN−1020−80、エポキシ当量200g/eq、日本化薬(株)製)40重量部と、硬化促進剤としてイミダゾール化合物(1B2MZ、四国化成(株)製、融点50℃、液状)3重量部と、カップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(KBM403、信越化学(株)製)1重量部とを用いた。
半導体用接着フィルム樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
熱可塑性樹脂としてアクリル酸共重合体(エチルアクリレート−アクリロニトリル−N,Nジメチルアクリルアミド−グリシジルメタクリレート共重合体、ナガセケムテックス(株)製、SG−80H、Tg:15℃、重量平均分子量:3500,000)100重量部と、熱硬化性樹脂として結晶性のクレゾールノボラックエポキシ樹脂(EOCN−1020−80、エポキシ当量200g/eq、日本化薬(株)製、融点80℃)50重量部と、シアネート樹脂(L−10、バンティコ(株)製)10重量部と、硬化促進剤としてイミダゾール化合物(1B2PZ、四国化成(株)製、融点40℃、液状)3重量部と、カップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(KBM403、信越化学(株)製)1重量部とをメチルエチルケトン(MEK)に溶解して樹脂固形分40%の樹脂ワニスを得た。
(実施例1a〜実施例3a)
3.半導体装置の製造
実施例1〜3で得られたキャリアテープ付き接着フィルムを接着フィルム側に5インチ550μmウエハーの裏面を100℃で貼り付けし、キャリアテープ及び接着フィルム付きウエハーを得た。
その後ダイシングフィルムをキャリアテープ面に貼り付けた。そして、ダイシングソーを用いて、キャリアテープ付き接着フィルムが接合した半導体ウエハーをスピンドル回転数30,000rpm、切断速度50mm/secで5mm×5mm角の半導体素子のサイズにダイシング(切断)して、ダイシングフィルム及びキャリアテープが接合した半導体素子を得た。次に、ダイシングシート裏面から突上げしキャリアテープ接着フィルム層間で剥離し接着フィルムが接合した半導体素子を42−アロイ合金のリードフレームに、130℃、1MPa、1.0秒間圧着して、ダイボンディングし、180℃1時間で加熱し、樹脂で封止して10個の半導体装置を得た。
(比較例1a〜比較例2a)
半導体用接着フィルムとして、比較例1〜比較例2で得られたキャリアテープ付き接着フィルムを用いた以外は、実施例1と同様にした。
1.保存性
加速試験として接着フィルムを50℃で1日で処理した後の硬化発熱量を測定し、初期硬化発熱量(mJ/mg)に対する保存処理後の硬化発熱量(mJ/mg)の百分率を計算した。単位は%。この値が100%に近いほど保存性が高い。硬化発熱量は示差走査熱量計(DSC)を用いた。
◎:硬化発熱量の比の百分率が、90%以上である
○:硬化発熱量の比の百分率が、70〜90%未満である
△:硬化発熱量の比の百分率が、50〜70%未満である
×:硬化発熱量の比の百分率が、50%未満である
半導体ウエハーをダイシングした後に、粘着が弱いためにダイシングフィルムから剥離する半導体素子の個数により評価した。
◎:飛散しなかった半導体素子の割合が、95%以上である
○:飛散しなかった半導体素子の割合が、90〜95%未満である
△:飛散しなかった半導体素子の割合が、50〜90%未満である
×:飛散しなかった半導体素子の割合が、50%未満である
ダイシングフィルムが接合した半導体素子を、半導体素子を光透過性基材から取り上げること(ピックアップ)が可能であるかを評価した。
◎:ピックアップ可能な半導体素子の割合が、95%以上である
○:ピックアップ可能な半導体素子の割合が、90〜95%未満である
△:ピックアップ可能な半導体素子の割合が、50〜90%未満である
×:ピックアップ可能な半導体素子の割合が、50%未満である
ダイアタッチフィルムとリードフレームとの接着性は、ダイシングフィルムが接合した半導体素子と、42−アロイ合金のリードフレームとを130℃、1MPa、1.0秒間の条件で接合し、そのまま未処理(硬化処理前)の状態でチップとリードフレームとの剪断強度を評価した。
◎:剪断強度が、1.0MPa以上である
○:剪断強度が、0.75以上、かつ1.0MPa未満である
△:剪断強度が、0.5以上、かつ0.75MPa未満である
×:剪断強度が、0.5MPa未満である
各実施例および比較例で得られた半導体装置を85℃/85%RH/168時間吸湿処理をした後、半導体素子とリードフレームとの剪断強度を評価した。
◎:剪断強度が、1.0MPa以上である
○:剪断強度が、0.75以上、かつ1.0MPa未満である
△:剪断強度が、0.5以上、かつ0.75MPa未満である
×:剪断強度が、0.5MPa未満である
耐クラック性は、各実施例および比較例で得られた半導体装置を85℃/85%RH/168時間吸湿処理をした後、260℃のIRリフローを3回行い走査型超音波探傷機(SAT)で評価した。各符号は、以下の通りである。
◎:クラックが全く無し
○:クラックが、7/10個以上無し
△:クラックが、9/10個以上、かつ7/10個未満有り
×:クラックが、10/10個有り
Claims (5)
- 半導体素子と、支持部材とを接合するために用いる半導体用接着フィルムであって、
前記半導体用接着フィルムは、
(A)エポキシ樹脂、
(B)融点が150℃以上のエポキシ樹脂硬化剤、
(C)熱可塑性樹脂であるアクリル酸共重合体、
を含む樹脂組成物で構成されており、かつ、
前記(C)の半導体用接着フィルム中の含有量は、前記(A)100重量部に対して、100〜1000重量部であることを特徴とする半導体用接着フィルム。 - 前記(B)エポキシ樹脂硬化剤が、イミダゾールである請求項1記載の半導体用接着フィルム。
- 前記(B)エポキシ樹脂硬化剤の平均粒径が、10μm以下である請求項1または2記載の半導体用接着フィルム。
- 前記(C)熱可塑性樹脂であるアクリル酸共重合体の重量平均分子量が、15万〜100万である請求項1〜4のいずれかに記載の半導体用接着フィルム。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の半導体用接着フィルムを用いて、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とを接合していることを特徴とする半導体装置。
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