JP5499459B2 - 半導体用接着フィルム - Google Patents

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Description

本発明は、半導体用接着フィルムに関する。
従来、半導体チップを支持部材に実装する際、これらを接着するダイボンディング材として銀ペーストが主に使用されていた。しかし、近年の半導体チップの小型化・高性能化、並びに、支持部材の小型化・細密化に伴い、銀ペーストを用いた方法では、ペーストのはみ出し、半導体素子の傾きに起因するワイヤボンディング時の不具合などの問題が顕在化している。
近年、銀ペーストに替えて、接着剤をシート状に成形してなる接着フィルムが使用されるようになってきた。このような接着フィルムを用いて半導体装置を製造する方式としては、個片貼付け方式及びウェハ裏面貼付け方式が知られている。
個片貼付け方式によって半導体装置を製造する場合、リールに巻かれた状態の接着フィルムをカッティング又はパンチングによって切り出した後、切り出した接着フィルムを所定の位置に接着し、その上に個片化された半導体素子を接着する。その後、必要に応じてワイヤボンド、封止などの工程を経ることによって半導体装置が製造される。しかし、個片貼付け方式にあっては、上記の通り、接着フィルムを切り出して所望の位置に接着する専用の装置が必要であることから、銀ペーストを使用する方法に比べて製造コストが高くなるという問題があった。
一方、ウェハ裏面貼付け方式によって半導体装置を製造する場合、まず、半導体ウェハの裏面に接着フィルムを貼り合わせ、更に接着フィルムの他面にダイシングシートを貼り合せる。そして、半導体ウェハをダイシングするとともに、接着フィルムを切断することによって、接着フィルム付きの複数の半導体チップを得る。この接着フィルム付きの半導体チップをピックアップして支持部材上に貼り付ける。その後、加熱、硬化、ワイヤボンドなどの工程を経ることにより、半導体装置が製造される。
ウェハ裏面貼り付け方式は、接着フィルムを切り出した後、所定の位置に接着するための組立装置を必要とせず、従来の銀ペースト用の組立装置を、そのまま又は熱盤を付加するなどの装置の一部を改良することにより使用できる。そのため、接着フィルムを用いた方法の中では、製造コストが比較的安く抑えられる方法として注目されている(特許文献1〜3を参照)。
特開2002−226796号公報 特開2002−158276号公報 特開平2−32181号公報
ところで、半導体装置の更なる小型化及び薄型化を達成するため、ウェハの薄型化が進んでいる。半導体装置の製造に使用するウェハは、厚さが薄くなるに従い、熱や外力によってダメージを受けやすくなる。このため、ウェハの接着に使用される接着フィルムに対し、低温条件でウェハ裏面に貼り付けることができ且つピックアップ工程においてダイシングシートから容易に剥離するという性能が要求されるようになってきた。
しかしながら、従来の接着フィルムは、ウェハの裏面に貼り付ける際の温度を十分低温にできないという問題があった。また、仮に、貼り付ける際の温度を十分に低くできたとしても、接着剤フィルムの室温付近における強い粘着性のため、ウェハを接着フィルムとともに切断して得られる接着剤付き半導体チップをダイシングシートから効率的にピックアップできないという問題があった。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ウェハの裏面に十分に低い温度条件にて貼り付けることができるとともに、ピックアップ工程においてダイシングシートから容易に剥離する接着フィルムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明者らは半導体用接着フィルムの構造について鋭意検討したところ、一種類の接着剤層からなる従来の単層構造に代え、半導体ウェハの裏面に当接する接着層と、ダイシングシートに当接する他の接着剤層とを有する多層構造とすることが有効であるとの知見を得た。更に、それぞれの接着剤層にポリイミド樹脂を含有せしめ、これらのポリイミド樹脂のガラス転移温度(Tg)をそれぞれ所定の範囲内とすることによって上記課題を解決できることを見出し、以下の本発明を完成させた。
すなわち、本発明に係る半導体用接着フィルムは、ガラス転移温度が0℃以上40℃未満である第1のポリイミド樹脂を含有する第1接着剤層と、ガラス転移温度が40℃以上80℃未満である第2のポリイミド樹脂を含有し、第1接着剤層の一方面上に形成された第2接着剤層とを備える。
上記半導体用接着フィルムは、半導体装置を製造する工程において、半導体ウェハの裏面に対して第1接着剤層の表面が当接するように配置されると、低い温度条件(例えば、60℃以下)で貼り付けた場合であっても半導体ウェハに対する十分な粘着性を有する。一方、第2接着剤層の表面とダイシングシートとを貼り合わせることによって、個片化された粘着フィルム付き半導体チップをダイシングシートから効率的にピックアップできる。
本発明に係る半導体用接着フィルムは、第1のポリイミド樹脂が下記条件(1)を満たすテトラカルボン酸二無水物(A)と、下記条件(2)を満たすジアミン(B)とを反応させて得られたものである。
条件(1):テトラカルボン酸二無水物(A)は、当該テトラカルボン酸二無水物(A)100モルに対して下記式(I)で表される特定のテトラカルボン酸二無水物を50モル以上含むものである。
Figure 0005499459

条件(2):ジアミン(B)は、当該ジアミン(B)100モルに対して下記式(II)で表される特定のジアミンをXモル含むものであり、当該特定のジアミンの重量平均分子量をMwとした場合、X及びMwが下記式(i)〜(iii)で表わされる条件を同時に満たす。
Figure 0005499459

[式中、Q、Q及びQはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキレン基を示し、nは2〜30の整数を示す。]
400≦Mw≦4000 (i)
X≦100 (ii)
(10000/Mw)≦X≦(100000/Mw) (iii)
第1のポリイミド樹脂が上記条件(1)を満たすテトラカルボン酸二無水物(A)と、上記条件(2)を満たすジアミン(B)とを反応させて得られたものであると、上述の低温ウェハ裏面ラミネート性及び簡易ピックアップ性といった効果に加え、高い高温接着力及び高い耐リフロー性の両方を十分高水準に達成できるという効果が得られる。
また、本発明に係る半導体用接着フィルムは、第2のポリイミド樹脂が下記条件(3)を満たすテトラカルボン酸二無水物(C)と、下記条件(4)を満たすジアミン(D)とを反応させて得られたものである。
条件(3):テトラカルボン酸二無水物(C)は、当該テトラカルボン酸二無水物(C)100質量部に対して下記式(III)で表される4,4’−オキシジフタル酸二無水物を全体の50質量部以上含むものである。
Figure 0005499459

条件(4):ジアミン(D)は、当該ジアミン(D)100質量部に対して下記式(IV)で表されるシロキサンジアミンを50質量部以上含むものである。
Figure 0005499459
第2のポリイミド樹脂が上記条件(3)を満たすテトラカルボン酸二無水物(C)と、上記条件(4)を満たすジアミン(D)とを反応させて得られたものであると、上述の低温ウェハ裏面ラミネート性及び簡易ピックアップ性といった効果に加え、高い高温接着力及び高い耐リフロー性の両方を十分高水準に達成できるという効果が得られる。
本発明に係る半導体用接着フィルムにおいては、本発明の効果をより一層安定的且つ確実に得る観点から、第1接着剤層及び第2接着剤層が熱硬化樹脂及び無機フィラーを更に含有することが好ましい。なお、第1接着剤層及び第2接着剤層に含有せしめる熱硬化性樹脂は、同一のものであってもよく、互いに異なるものであってもよい。また、第1接着剤層及び第2接着剤層に含有せしめる無機フィラーは、同一のものであってもよく、互いに異なるものであってもよい。
本発明に係る半導体用接着フィルムは、半導体装置を製造する工程において、第1接着剤層の表面が半導体ウェハの表面と当接する面として使用されることが好ましい。このようにして使用されることにより、上述の効果が十分に発揮される。
本発明によれば、ウェハの裏面に貼り付ける際の温度を十分に低温にできるとともに、ピックアップ工程においてダイシングシートから容易に剥離する接着フィルムを提供することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
図1は、本実施形態に係る半導体用接着フィルムを示す断面図である。同図に示す接着フィルム1は、ガラス転移温度が0℃以上40℃未満である第1のポリイミド樹脂を含有する接着剤層(第1接着剤層)1aと、ガラス転移温度が40℃以上80℃未満である第2のポリイミド樹脂を含有し、接着剤層1aの一方面上に形成された接着剤層(第2接着剤層)1bとを備える。
接着フィルム1の接着剤層1a側の面Aはウェハの裏面と当接する面であり、高いタック強度を有している。他方、接着フィルム1の接着剤層1b側の面Bはダイシングシートと当接する面であり、面Aのタック強度と比較して低いタック強度を有している。
<ポリイミド樹脂>
接着剤層1a,1bが含有するポリイミド樹脂について説明する。ポリイミド樹脂は、下記式(a)で表される構成単位を有する。ポリイミド樹脂は、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応によりポリアミック酸を生成させるステップと、ポリアミック酸からポリイミド樹脂を生成させるステップとを含む方法により得られる。
Figure 0005499459

式中、Rはテトラカルボン酸二無水物に由来する4価の残基を示し、Rはジアミンに由来する2価の残基を示す。
テトラカルボン酸二無水物及びジアミンからポリイミド樹脂を生成させる反応は、当業者には理解されるように、一般にポリイミド樹脂の合成反応において採用されている条件を適宜採用して行うことができる。
(第1のポリイミド樹脂)
接着剤層1aが含有する第1のポリイミド樹脂は、ガラス転移温度が0℃以上40℃未満であり、5〜35℃であることが好ましく、10〜30℃であることがより好ましい。当該ポリイミド樹脂のガラス転移温度が0℃未満であると、室温における接着フィルムの取り扱いが困難となり、他方、40℃を超えると、接着剤層1a表面のタック強度が不足して低温ウェハラミネート性が不十分となる。
第1のポリイミド樹脂は、下記条件(1)を満たすテトラカルボン酸二無水物(A)と、下記条件(2)を満たすジアミン(B)とを反応させて得られたものであることが好ましい。
条件(1):テトラカルボン酸二無水物(A)は、当該テトラカルボン酸二無水物(A)100モルに対して下記式(I)で表される特定のテトラカルボン酸二無水物を50モル以上含むものである。
Figure 0005499459

条件(2):ジアミン(B)は、当該ジアミン(B)100モルに対して下記式(II)で表される特定のジアミンをXモル含むものであり、当該特定のジアミンの重量平均分子量をMwとした場合、X及びMwが下記式(i)〜(iii)で表わされる条件を同時に満たす。
Figure 0005499459

[式中、Q、Q及びQはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキレン基を示し、nは2〜30の整数を示す。]
400≦Mw≦4000 (i)
X≦100 (ii)
(10000/Mw)≦X≦(100000/Mw) (iii)
第1のポリイミド樹脂が上記条件(1)を満たすテトラカルボン酸二無水物(A)と、上記条件(2)を満たすジアミン(B)とを反応させて得られたものであると、低温ウェハラミネート性及び簡易ピックアップ性といった効果に加え、高い高温接着力及び高い耐リフロー性の両方を十分高水準に達成できるという効果が得られる。
テトラカルボン酸二無水物(A)は、上記式(I)で表されるテトラカルボン酸二無水物を50モル以上含むことが好ましく、60モル%以上含むことがより好ましく、70モル%以上含むことが更に好ましい。上記式(I)で表されるテトラカルボン酸二無水物が50モル%未満であると、高温接着力が低下する傾向がある。なお、全テトラカルボン酸二無水物に対して上記式(I)で表されるテトラカルボン酸二無水物の割合が100モル%であってもよい。
式(I)で表されるテトラカルボン酸二無水物と他のテトラカルボン酸二無水物とを併用する場合、テトラカルボン酸二無水物として、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、3,4,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−ナフタレン−テトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレン−テトラカルボン酸二無水物、1,2−(エチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,3−(トリメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,4−(テトラメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,5−(ペンタメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,6−(ヘキサメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,7−(ヘプタメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,8−(オクタメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,9−(ノナメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,10−(デカメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,12−(ドデカメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,16−(ヘキサデカメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,18−(オクタデカメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、2,6−ジクロルナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,7−ジクロルナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−テトラクロルナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、フエナンスレン−1,8,9,10−テトラカルボン酸二無水物、ピラジン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、チオフエン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジメチルシラン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メチルフェニルシラン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジフェニルシラン二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシフェニルジメチルシリル)ベンゼン二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,3,3−テトラメチルジシクロヘキサン二無水物、p−フェニレンビス(トリメリテート無水物)、エチレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、デカヒドロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、4,8−ジメチル−1,2,3,5,6,7−ヘキサヒドロナフタレン−1,2,5,6−テトラカルボン酸二無水物、シクロペンタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、ピロリジン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、ビス(エキソ−ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタン−2,3−ジカルボン酸無水物)スルホン、ビシクロ〔2.2.2〕オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス〔4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフイド二無水物、1,4−ビス(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)ベンゼンビス(トリメリト酸無水物)、1,3−ビス(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)ベンゼンビス(トリメリト酸無水物)、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフリル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸二無水物、テトラヒドロフラン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物、4,4−オキシジフタル酸二無水物、4,4’−(4,4’−イソプロピリデンジフェノキシ)ビス(フタル酸二無水物)を使用できる。
ジアミン(B)は、上記式(II)で表されるジアミン(重量平均分子量Mw)を所定量含むことが好ましい。分子量Mwの大きいジアミンを使用する場合は、全ジアミンに対する含有量(モル%)を減らし、逆に分子量Mwの小さいジアミンを使用する場合は、含有量(モル%)を増やすことが好ましい。
式(II)で表されるジアミンは、全ジアミンに対してXモル%(Mw=400〜4000、10000/Mw≦X≦100000/Mw、X≦100)であることが好ましく、Yモル%(Mw=400〜4000、15000/Mw≦Y≦90000/Mw、Y≦100)であることがより好ましく、Zモル%(Mw=400〜4000、20000/Mw≦Z≦80000/Mw、Z≦100)であることが更に好ましい。式(II)で表されるジアミンが10000/Mwモル%未満であると、低温ウェハラミネート性が不十分となりやすく、他方、100000/Mwモル%を超えると、高温接着力及び耐リフロー性が不十分となりやすい。
上記式(II)で表されるジアミンとしては以下のものを例示でき、これらは2種以上を混合して用いてもよい。
Figure 0005499459
式(II)で表されるジアミンと他のジアミンとを併用する場合、ジアミンとして、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,12−ジアミノドデカン、ダイマージアミン等の脂肪族ジアミン;o−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルジフルオロメタン、3,4’−ジアミノジフェニルジフルオロメタン、4,4’−ジアミノジフェニルジフルオロメタン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルケトン、3,4’−ジアミノジフェニルケトン、4,4’−ジアミノジフェニルケトン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4’−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4’−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、3,3’−(1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン))ビスアニリン、3,4’−(1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン))ビスアニリン、4,4’−(1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン))ビスアニリン、2,2−ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルフィド、ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルフィド、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン等の芳香族ジアミン;及び下記式(b)で表されるジアミノシロキサンを使用できる。
Figure 0005499459

式中、Q及びQはそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキレン基又はフェニレン基を示し、Q、Q、Q及びQはそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、フェニル基又はフェノキシ基を示し、pは1〜50の整数を示す。
式(b)で表されるジアミノシロキサンの具体例として、以下のものを例示できる。(pが1のとき)
1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(4−アミノフェニル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェノキシ−1,3−ビス(2−アミノエチル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ビス(2−アミノエチル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ビス(3−アミノプロピル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(2−アミノエチル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(3−アミノプロピル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(4−アミノブチル)ジシロキサン、1,3−ジメチル−1,3−ジメトキシ−1,3−ビス(4−アミノブチル)ジシロキサン。
(pが2のとき)
1,1,3,3,5,5−ヘキサメチル−1,5−ビス(4−アミノフェニル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−3,3−ジメチル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(4−アミノブチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(5−アミノペンチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(2−アミノエチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(4−アミノブチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(5−アミノペンチル)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサエチル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサプロピル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン等があり、
(pが3〜50のとき)
Figure 0005499459
(第2のポリイミド樹脂)
接着剤層1bが含有する第2のポリイミド樹脂は、ガラス転移温度が40℃以上80℃未満であり、45〜75℃であることが好ましく、50〜70℃であることがより好ましい。当該ポリイミド樹脂のガラス転移温度が40℃未満であると、接着剤層1b表面のタック強度が過度に高くなり、他方、80℃を超えると、ダイボンド温度を高温にする必要があり、この場合チップ反りなどの問題が生じやすくなる。
第2のポリイミド樹脂は、下記式(IV−A)で表される構成単位を含むことが好ましく、下記式(V−A)で表される構成単位を含むことがより好ましい。なお、式(V−A)の構成単位は、式(III−A)の構成単位及び式(IV−A)の構成単位のいずれにも該当してもよい。
Figure 0005499459
式(IV−A)及び(V−A)中、Rは炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、フェニル基又はフェノキシ基を示し、同一分子中の複数のRは同一でも異なっていてもよく、n及びmはそれぞれ独立に1〜3の整数を示す。Rは好ましくは炭素数1〜5のアルキル基であり、最も典型的にはメチル基である。n及びmは3であることが好ましい。
第2のポリイミド樹脂は、下記条件(3)を満たすテトラカルボン酸二無水物(C)と、下記条件(4)を満たすジアミン(C)とを反応させて得られたものであることが好ましい。
条件(3):テトラカルボン酸二無水物(C)は、当該テトラカルボン酸二無水物(C)100質量部に対して下記式(III)で表される4,4’−オキシジフタル酸二無水物を全体の50質量部以上含むものである。
Figure 0005499459

条件(4):ジアミン(D)は、当該ジアミン(D)100質量部に対して下記式(IV)で表されるシロキサンジアミンを50質量部以上含むものである。
Figure 0005499459
第2のポリイミド樹脂が上記条件(3)を満たすテトラカルボン酸二無水物(C)と、上記条件(4)を満たすジアミン(D)とを反応させて得られたものであると、低温ウェハラミネート性及び簡易ピックアップ性といった効果に加え、高い高温接着力及び高い耐リフロー性の両方を十分高水準に達成できるという効果が得られる。
テトラカルボン酸二無水物(C)は、上記式(III)で表される4,4’−オキシジフタル酸二無水物(以下場合により「ODPA」という。)を含むことが好ましい。すなわち、第2のポリイミド樹脂は、下記式(III−A)で表される構成単位を含むことが好ましい。式(III−A)中のRは上記式(a)中のRと同様、ジアミンに由来する2価の残基を示す。
Figure 0005499459
テトラカルボン酸二無水物(C)は、条件(3)に記載の通り、当該テトラカルボン酸二無水物(C)100質量部に対し、ODPAを50質量部以上含有することが好ましく、60質量部以上含有することがより好ましく、70質量部以上含有することが更に好ましい。ODPAの割合が50質量部未満であると、接着フィルムの耐湿性が不十分となりやすい。なお、全テトラカルボン酸二無水物に対してODPAの割合が100質量部であってもよい。
ODPAと他のテトラカルボン酸二無水物とを併用する場合、テトラカルボン酸二無水物として、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、3,4,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−ナフタレン−テトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレン−テトラカルボン酸二無水物、1,2−(エチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,3−(トリメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,4−(テトラメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,5−(ペンタメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,6−(ヘキサメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,7−(ヘプタメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,8−(オクタメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,9−(ノナメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,10−(デカメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,12−(ドデカメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,16−(ヘキサデカメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、1,18−(オクタデカメチレン)ビス(トリメリテート無水物)、2,6−ジクロルナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,7−ジクロルナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−テトラクロルナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、フエナンスレン−1,8,9,10−テトラカルボン酸二無水物、ピラジン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、チオフエン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジメチルシラン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メチルフェニルシラン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジフェニルシラン二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシフェニルジメチルシリル)ベンゼン二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,3,3−テトラメチルジシクロヘキサン二無水物、p−フェニレンビス(トリメリテート無水物)、エチレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、デカヒドロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、4,8−ジメチル−1,2,3,5,6,7−ヘキサヒドロナフタレン−1,2,5,6−テトラカルボン酸二無水物、シクロペンタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、ピロリジン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、ビス(エキソ−ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタン−2,3−ジカルボン酸無水物)スルホン、ビシクロ〔2.2.2〕オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス〔4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフイド二無水物、1,4−ビス(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)ベンゼンビス(トリメリト酸無水物)、1,3−ビス(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)ベンゼンビス(トリメリト酸無水物)、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフリル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸二無水物及びテトラヒドロフラン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物を使用できる。
ジアミン(D)は、条件(4)に記載の通り、当該ジアミン(D)100質量部に対して下記式(IV)で表されるシロキサンジアミンを50質量部以上含むことが好ましく、60質量部以上含有することがより好ましく、70質量部以上含有することが更に好ましい。式(IV)で表されるシロキサンジアミンが50質量部未満であると、100℃以下で接着フィルム1をダイボンディングシートに貼り付けることが困難となりやすい。これに加え、接着フィルム1を引き伸ばして破断する際にバリが生じやすくなる。なお、全ジアミンに対して式(IV)で表されるシロキサンジアミンの割合が100質量部であってもよい。
式(IV)で表されるシロキサンジアミンの具体例としては、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(2−アミノエチル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(3−アミノプロピル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ビス(2−アミノエチル)ジシロキサン及び1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ビス(3−アミノプロピル)ジシロキサンが挙げられる。
式(IV)で表されるシロキサンジアミンと他のジアミンとを併用する場合、ジアミンとして、脂肪族ジアミン、芳香族ジアミン及び式(IV)で表されるシロキサンジアミン以外のシロキサンジアミンを使用できる。
脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン及び1,12−ジアミノドデカンが挙げられる。
芳香族ジアミンとしては、例えば、o−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルジフルオロメタン、3,4’−ジアミノジフェニルジフルオロメタン、4,4’−ジアミノジフェニルジフルオロメタン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルケトン、3,4’−ジアミノジフェニルケトン、4,4’−ジアミノジフェニルケトン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4’−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4’−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、3,3’−(1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン))ビスアニリン、3,4’−(1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン))ビスアニリン、4,4’−(1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン))ビスアニリン、2,2−ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルフィド、ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルフィド、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン及びビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホンが挙げられる。
式(IV)で表されるシロキサンジアミンと併用され得るシロキサンジアミンとしては、下記式(c)で表されるもの(式(IV)で表されるシロキサンジアミンを除く)が挙げられる。式(c)中、Q及びQはそれぞれ独立にフェニレン基又は炭素数1〜5のアルキレン基(ただし、pが1のとき炭素数4〜5のアルキレン基)を示し、Q、Q、Q及びQはそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、フェニル基又はフェノキシ基を示し、pは1〜50の整数を示す。
Figure 0005499459
式(c)で表されるシロキサンジアミンの具体例として、以下のものを例示できる。
(pが1のとき
1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(4−アミノフェニル)ジシロキサン、及び1,1,3,3−テトラフェノキシ−1,3−ビス(2−アミノエチル)ジシロキサン。
(pが2のとき)
1,1,3,3,5,5−ヘキサメチル−1,5−ビス(4−アミノフェニル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−3,3−ジメチル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(4−アミノブチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(5−アミノペンチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(2−アミノエチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(4−アミノブチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(5−アミノペンチル)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサエチル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサプロピル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン。
(pが3〜50のとき)
Figure 0005499459
(ポリイミド樹脂以外の成分)
接着フィルム1の接着剤層1a,1bは、ポリイミド樹脂に加えて、同じもしくは違った熱硬化性成分及び/又はフィラーを含有していてもよい。また、複数の種類の成分を併用してもよい。熱硬化性成分は、加熱により3次元的網目構造を形成して硬化し得る成分であり、例えば、熱硬化性樹脂とその硬化剤及び/又は硬化促進剤から構成される。熱硬化性成分を用いることにより、高温での剪断接着力が高くなる傾向がある。ただし、熱硬化性成分を用いると高温でのピール接着力は逆に低下する傾向があるため、使用目的に応じて、熱硬化性成分の使用の有無を適宜選択するのがよい。
接着剤層1a,1bに含有せしめる熱硬化性樹脂の量は、ポリイミド樹脂100質量部に対して、好ましくは1〜100質量部、より好ましくは1〜50質量部である。熱硬化性樹脂の含有量が100質量部を超えるとフィルム形成性が低下する傾向がある。熱硬化性樹脂は、好ましくはエポキシ樹脂及び2個の熱硬化性イミド基を有するイミド化合物から選ばれる。
熱硬化性樹脂として用いられるエポキシ樹脂は、2個以上のエポキシ基を有する化合物である。硬化性や硬化物特性の点から、フェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂が好ましい。フェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールA、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、ビスフェノールF若しくはハロゲン化ビスフェノールAとエピクロルヒドリンの縮合物、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、及びビスフェノールAノボラック樹脂のグリシジルエーテルが挙げられる。エポキシ当量が100〜500のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、その硬化剤としてフェノール樹脂が好適に用いられる。フェノール樹脂のOH当量は50〜600であることが好ましい。フェノール樹脂は、2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物である。フェノール樹脂の具体例としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、ポリ−p−ビニルフェノール、及びフェノールアラルキル樹脂が挙げられる。フェノール樹脂を用いる場合、その量はエポキシ樹脂100質量部に対して好ましくは1〜300質量部、より好ましくは1〜150質量部、更に好ましくは1〜120質量部である。300質量部を超えると硬化性が低下する傾向がある。
エポキシ樹脂と組み合わせられる硬化剤又は硬化促進剤としては、フェノール樹脂の他に、例えば、イミダゾール類、ジシアンジアミド誘導体、ジカルボン酸ジヒドラジド、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、2−エチル−4−メチルイミダゾール−テトラフェニルボレート及び1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7−テトラフェニルボレートが用いられる。これらは、2種以上を併用してもよい。硬化促進剤の量はエポキシ樹脂100質量部に対し、好ましくは0〜50質量部、より好ましくは0.1〜50質量部、更に好ましくは0.1〜20質量部である。硬化促進剤の量が50質量部を超えると保存安定性が低下する傾向がある。
エポキシ樹脂、フェノール樹脂及び硬化促進剤を組み合わせて用いる場合、接着剤層1a,1bの組成は、例えば、エポキシ樹脂の含有量はポリイミド樹脂100質量部に対して1〜100質量部、フェノール樹脂の含有量はエポキシ樹脂100質量部に対し1〜600質量部、硬化促進剤の含有量はエポキシ樹脂100質量部に対し0〜50質量部であることが好ましい。
熱硬化性樹脂として用いられるイミド化合物の例としては、オルトビスマレイミドベンゼン、メタビスマレイミドベンゼン、パラビスマレイミドベンゼン、1,4−ビス(p−マレイミドクミル)ベンゼン、1,4−ビス(m−マレイミドクミル)ベンゼン、及び下記式(d)、(e)又は(f)で表されるイミド化合物がある。
Figure 0005499459

式(d)中、Xは−O−、−CH−、−CF−、−SO−、−S−、−CO−、−C(CH−又は−C(CF−を示し、R11、R12、R13及びR14はそれぞれ独立に水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、フッ素、塩素又は臭素を示し、Zはエチレン性不飽和二重結合を有するジカルボン酸残基を示す。
Figure 0005499459

式(e)中、Xは−O−、−CH−、−CF−、−SO−、−S−、−CO−、−C(CH−又は−C(CF−を示し、R15、R16、R17及びR18はそれぞれ独立に水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、フッ素、塩素又は臭素を示し、Zはエチレン性不飽和二重結合を有するジカルボン酸残基を示す。
Figure 0005499459

式(f)中、rは0〜4の整数を示す。
式(d)で表されるイミド化合物としては、例えば、4,4’−ビスマレイミドジフェニルエーテル、4,4’−ビスマレイミドジフェニルメタン、4,4’−ビスマレイミド−3,3’−ジメチル−ジフェニルメタン、4,4’−ビスマレイミドジフェニルスルホン、4,4’−ビスマレイミドジフェニルスルフィド、4,4’−ビスマレイミドジフェニルケトン、2,2−ビス(4−マレイミドフェニル)プロパン、4,4’−ビスマレイミドジフェニルフルオロメタン、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(4−マレイミドフェニル)プロパンが挙げられる。
式(e)で表されるイミド化合物としては、例えば、ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕フルオロメタン、ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕ケトン、2,2−ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕プロパン、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕プロパンが挙げられる。
これらイミド化合物の硬化を促進するため、ラジカル重合開始剤を使用してもよい。ラジカル重合開始剤としては、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、及びアゾビスイソブチロニトリル等がある。ラジカル重合開始剤の使用量は、イミド化合物100質量部に対して、0.01〜1.0質量部が好ましい。
フィラーは、Bステージ状態の接着フィルム1の破断強度の向上及び引張破断伸びの低減や、接着フィルム1の取扱い性の向上、熱伝導性の向上、溶融粘度の調整、チクソトロピック性の付与などを目的として用いられる。フィラーとしては、例えば、銀粉、金粉及び銅粉から選らばれる導電性フィラーや、無機物質を含む非金属系の無機フィラーが用いられる。
無機フィラーを構成する無機物質としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ及びアンチモン酸化物が挙げられる。熱伝導性向上のためには、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ及び非晶性シリカが好ましい。溶融粘度の調整やチクソトロピック性の付与の目的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ、結晶性シリカ、及び非晶性シリカが好ましい。また、耐湿性を向上させるためにはアルミナ、シリカ、水酸化アルミニウム、及びアンチモン酸化物が好ましい。複数種のフィラーを併用してもよい。
フィラーの含有量を多くすることにより、接着フィルム1の破断強度を上昇させたり、弾性率を高めたり、じん性を大きくしたりすることが可能である。ただし、フィラーの含有量を多くし過ぎると、接着フィルム1の接着性が低下して、耐リフロークラック性が低下する傾向がある。特に、有機基板のような凹凸表面を有する被着体と半導体チップとの接着に用いられたときに接着層が破壊し易くなる。また、フィラーが増えると接着フィルム1を半導体ウェハへ貼り付け可能な温度が上昇する傾向がある。このような観点から、フィラーの含有量は、半導体用接着フィルムの全質量に対して80質量%未満であることが好ましく、60質量%未満であることがより好ましく、40質量%未満であることが更に好ましい。フィラーの含有量は、ポリイミド樹脂100質量部に対し1質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましい。
<半導体用接着フィルムの作製方法>
接着剤層1a,1bは、例えば、ポリイミド樹脂、熱硬化性成分、フィラー及びこれらを溶解又は分散する有機溶剤を含有する塗工液(ワニス)をベースフィルムに塗付し、ベースフィルム上の塗工液から加熱により有機溶剤を除去する方法で得ることができる。上記塗工液は、各原料を混合し、攪拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミルなどの分散機を適宜組み合せて混練する方法により調製することができる。
有機溶媒は、材料を均一に溶解、混練又は分散できるものであれば制限はなく、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トルエン、ベンゼン、キシレン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ及びジオキサンが挙げられる。これらは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。
ベースフィルムは、有機溶剤の除去のための加熱に耐えるものであれば特に限定するものではない。ベースフィルムの例としては、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエーテルナフタレートフィルム、及びメチルペンテンフィルムが挙げられる。これらフィルムを2種以上組み合わせた多層フィルムをベースフィルムとして用いてもよい。ベースフィルムの表面はシリコーン系、シリカ系等の離型剤などで処理されていてもよい。有機溶剤の除去後、ベースフィルムを除去することなく、半導体用接着フィルムの支持体としてそのまま用いてもよい。
接着フィルム1は、ベースフィルム及びその表面に設けられた接着剤層1aを有する第1フィルムと、ベースフィルム及びその表面に設けられた接着剤層1bを有する第2フィルムとをそれぞれ作製し、第1フィルムと第2フィルムとを貼り合わせることによって作製できる。あるいは、接着フィルム1は、接着剤層1a,1b形成用のワニスをベースフィルム上に順次塗布した後、積層体を乾燥させることによって形成してもよい。
接着フィルム1は、ダイシングシートと貼り合わせた複合シートの状態で保管及び使用することもできる。このような複合シートを用いることにより、半導体装置製造工程を簡略化することができる。
<半導体装置の製造方法>
図2〜7は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示す工程断面図である。図2〜7に示される各工程を経ることによって、図7に示される半導体装置20が製造される。
(貼り合わせ工程)
まず、図2に示されるように、接着フィルム1の接着剤層1a側の面(高タック面)Aを半導体ウェハWに貼り合わせる。半導体ウェハWは、回路が形成される表面WAと、表面WAの反対側に位置する裏面WBとを有する。高タック面Aは、半導体ウェハWの裏面WBと貼り合わされる。なお、半導体ウェハWとしては、単結晶シリコンの他、多結晶シリコン、各種セラミック、ガリウム砒素などの化合物半導体などから構成されるものを使用できる。
他方、接着フィルム1の接着剤層1b側の面(低タック面)Bをダイシングシート6に貼り合わせる。ダイシングシート6は、基材フィルム4と、基材フィルム4上に設けられた粘着剤層5とを有する。低タック面Bは、ダイシングシート6の粘着剤層5に貼り合わされる。
接着フィルム1は、60℃以下で半導体ウェハWの裏面WBに貼り付け可能である。ここで、接着フィルム1が半導体ウェハWに対して貼り付け可能か否かは、次のようにして判断される。すなわち、所定の温度に保持された接着フィルム1を、必要に応じて加圧しながら、接着剤層1aが半導体ウェハの裏面と当接するように半導体ウェハWに貼り付けたとき、接着フィルム1が半導体ウェハWから自然に剥れない程度に固定されれば、貼り付け可能であると判断される。より具体的には、例えば、接着フィルム1と半導体ウェハWの裏面WBの界面におけるピール強度が20N/m以上であればよい。接着フィルム1は、例えば、60℃以下の温度に設定されたホットロールラミネータを用いて半導体ウェハに貼り付けられる。ピール強度の測定は、25℃の雰囲気中、引張り角度90°、引張り速度50mm/分の条件で行われる。
接着フィルム1を半導体ウェハWにラミネートする際、接着フィルム1の温度は、40〜80℃とすることが好ましく、50〜70℃とすることがより好ましい。接着フィルム1の温度が40℃未満であると、接着フィルム1の高タック面Aと半導体ウェハWの裏面WBの界面のピール強度が不十分になりやすく、他方、80℃を越えると、低タック面Bがダイシングシート6に強固に付着しやすくなる。
(ダイシング工程)
次に、図3に示されるように、例えばダイシングブレードBL等の切断装置を用いて半導体ウェハWを切断する。ここで、接着フィルム1に切り込みを接着フィルム1の厚み方向に入れてもよいし、接着フィルム1を完全に切断してもよい。接着フィルム1を完全に切断する工法をフルカットという。一方、接着フィルム1を完全に切断せず、一部を残す工法をハーフカットという。切り込みの深さは、接着剤層1aの厚さに対応していることが好ましい。半導体ウェハWを切断することによって、複数の半導体素子Cが得られる。半導体素子Cとしては、半導体チップ等が挙げられる。接着フィルム1に切り込みを入れる場合、次工程のピックアップ工程時にダイシングシート6を拡張(エキスパンド)する、ピックアップ工程時に突き上げ針などの治具で押し上げることで切り込み部を起点として分割することもできる。
ハーフカットする際の切り込み深さは、好ましくは接着フィルム1の厚みの1/10〜9/10、より好ましくは1/5〜4/5、更に好ましくは1/3〜2/3である。接着フィルム1を切断するとき、接着フィルム1の切り込みを浅くすることで切断時に発生するバリを少なくできる。その結果、半導体装置の製造歩留まりが向上する。この場合、エキスパンド時に接着フィルム1を分割するためにエキスパンド量を大きくしたり、ピックアップ時の突き上げ高さを高くすることによって接着フィルム1の未切断部を分割する。接着フィルム1の切り込みを深くすることでエキスパンド量を小さくしたり、ピックアップ時の突き上げ高さが低くても接着フィルム1を分割できる。
切断装置としては、一般に上市されているダイサーやブレードを使用することができる。例えば、ダイサーとしては株式会社ディスコ社製フルオートマチックダイシングソー6000シリーズやセミオートマチックダイシングソー3000シリーズなどが使用できる。ブレードとしては株式会社ディスコ社製ダイシングブレードNBC−ZH05シリーズやNBC−ZHシリーズなどが使用できる。また、例えば株式会社ディスコ社製フルオートマチックレーザソー7000シリーズなどのレーザを用いて半導体ウェハWを切断してもよい。
(ピックアップ工程)
次に、図4に示されるように、半導体素子Cをダイシングシート6からピックアップする。これにより、切り込みを起点として接着フィルム1が切断され、半導体素子Cに付着した接着層7が得られる。このようにして、半導体素子Cと接着層7とを有する接着層付き半導体素子8が得られる。なお、接着層7は切断された接着フィルム1からなる。
ダイサーでハーフカットした接着フィルム1は、一般に上市されているピックアップダイボンダーを使用することで分割可能である。例えば、ルネサス東日本セミコンダクタ社製フレキシブルダイボンダーDB−730やDB−700、新川社製ダイボンダーSPA−300、SPA−400などを使用することで分割可能である。
ハーフカットした接着フィルム1は、ウェハリングに貼り付けた半導体ウェハW、接着フィルム1、及びダイシングシート6からなる積層物においてダイシングシート6をエキスパンドすることで分割可能である。エキスパンドはウェハリング上面又は下面側からエキスパンド用リングを挿入することでなされる。ダイシングシート6のエキスパンド量はウェハリングとエキスパンド用リングとの高さの違いで決定される。ウェハリングとエキスパンド用リングとの高さの違いをエキスパンド量、エキスパンド用リングの挿入速度をエキスパンド速度という。
ハーフカットした接着フィルム1をエキスパンドで分割する際のエキスパンド量は1〜30mmが望ましく、より好ましくは2〜20mmであり、更に好ましくは3〜10mmである。エキスパンド量が30mmを超えると、エキスパンド時にダイシングシート6が極端に伸び、裂け易くなる傾向にある。また、エキスパンド量が1mm未満では、エキスパンド時に接着フィルム1のハーフカット部分に加わる応力が小さく、接着フィルム1を分割し難くなる傾向にある。
ハーフカットした接着フィルム1をエキスパンドで分割する際のエキスパンド速度は1〜50mm/sが好ましく、より好ましくは3〜30mm/sであり、更に好ましくは5〜15mm/sである。
ハーフカットした接着フィルム1をエキスパンドで分割する際のサンプル温度は、−10〜30℃が好ましく、より好ましくは0〜30℃である。ただし、室温以下に設定するには、通常上市されているピックアップダイボンダーに冷却機構を追加した専用のエキスパンダーが必要となる。
(ダイボンディング工程)
次に、図5に示されるように、接着層付き半導体素子8を支持部材9にダイボンディングする。このとき、加熱加圧により、接着層付き半導体素子8の接着層7が支持部材9に貼り付けられる。加熱温度は、通常20〜250℃である。荷重は、通常0.01〜20kgfである。加熱時間は、通常0.1〜300秒間である。
(ワイヤボンディング工程)
次に、図6に示されるように、半導体素子Cの接続端子と支持部材9の接続端子とを電気的に接続するワイヤ11を形成する。
(封止工程)
次に、図7に示されるように、半導体素子Cを封止する封止材12を支持部材9上に形成する。なお、封止工程を実施しなくてもよい。
ワイヤボンディング工程及び封止工程等を経ることによって、加熱により接着層7が硬化する。その結果、接着層7は、半導体素子Cと支持部材9とを接続する接続層7aとなる。このようにして、図7に示される半導体装置20が製造される。半導体装置20は、半導体素子Cと、半導体素子Cに接続される支持部材9(被着体)と、接着フィルム1の硬化物からなり、半導体素子Cと支持部材9との間に配置される接続層7aとを備える。半導体装置20は、例えば半導体パッケージである。
この半導体装置の製造方法によれば、接着フィルム1の高タック面Aを半導体ウェハWに低温で貼り付けることができる。また、半導体ウェハWを切断した後に、接着フィルム1の低タック面Bをダイシングシート6から容易に剥離することができる。更に、厚み100μm以下の極薄半導体ウェハWに対して接着フィルム1を用いると、半導体素子Cの製造歩留まり向上が可能である。
図8は、別の半導体装置の例を模式的に示す断面図である。図8に示される半導体装置20Aは、半導体装置20の構成に加えて、半導体素子C、接続層7a、ワイヤ11、及びバンプ13を更に備える。更なる半導体素子Cは、更なる接続層7aを介して半導体素子C上に設けられている。更なるワイヤ11は、更なる半導体素子Cの接続端子と支持部材9の接続端子とを電気的に接続している。バンプ13は、支持部材9の裏面に形成されている。半導体装置20Aでは、複数の半導体素子Cが重なっている。
以下、実施例を挙げて本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<ワニスの調製>
(ワニス1)
接着剤層形成用のワニスを以下のようにして調製した。まず、温度計、攪拌機及び塩化カルシウム管を備えた500mlの四つ口フラスコ内において、表1のポリイミド樹脂1の欄に示す原料(酸無水物及びジアミン)からポリイミド樹脂1を合成した。すなわち、フラスコ内にアミン及びN−メチル−2−ピロリドン(NMP)をとり、60℃にて撹拌した。ジアミンの溶解後、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物(BPADA)を少量ずつ添加した。60℃で1時間反応させた後、Nガスを吹き込みながら170℃に加熱し、水を溶剤の一部と共沸除去した。これにより、ポリイミド樹脂1のNMP溶液を得た。
ポリイミド樹脂1のNMP溶液(ポリイミド樹脂1の含有量を100質量部とする。)に対し、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(東都化成製)4質量部、4,4’−[1−[4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール(本州化学製)2質量部及びテトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボラート(東京化成製)0.5質量部を加えた。更に、窒化硼素フィラー(水島合金鉄製)を固形分の全質量に対して25質量%、アエロジルフィラーR972(日本アエロジル製)を固形分の全質量に対し3質量%となるように加え、良く混錬してワニス1を得た。
(ワニス2)
表1のポリイミド樹脂2の欄に示す原料(酸無水物及びジアミン)を使用したことの他は、上記ポリイミド樹脂1と同様にしてポリイミド樹脂2を得た。また、ポリイミド樹脂2のNMP溶液に配合する窒化硼素フィラー(水島合金鉄製)の量を固形分の全質量に対して25質量%とする代わりに12質量%としたことの他は、上記ワニス1と同様にしてワニス2を調製した。
(ワニス3)
表1のポリイミド樹脂3の欄に示す原料(酸無水物及びジアミン)を使用したことの他は、上記ポリイミド樹脂1と同様にしてポリイミド樹脂3を得た。また、ポリイミド樹脂3のNMP溶液に配合する窒化硼素フィラー(水島合金鉄製)の量を固形分の全質量に対して25質量%とする代わりに10質量%とするとともに、アエロジルフィラーR972を配合しなかったことの他は、上記ワニス1と同様にしてワニス3を調製した。
<ガラス転移温度の測定>
ワニス1〜3にそれぞれ含まれるポリイミド樹脂1〜3のガラス転移温度(Tg)を以下のように測定した。すなわち、剥離処理が施されたポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポンフィルムA31、厚さ50μm)上にワニス1〜3をそれぞれ塗布した。その後、80℃で30分、つづいて120℃で30分加熱し、溶剤を揮発させた。これにより、3枚の熱可塑性フィルム(厚さ25μm)を作製した。これらのフィルムからTg測定用の試料(サイズ7×50mm)をそれぞれ切り出した。各試料について、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥がした後、RSA−III(商品名、TA instruments製、)を使用し、以下の条件でTgの測定を行った。試料の弾性率とtanδの温度依存性の曲線を得て、tanδのピーク値からガラス転移温度を求めた。
周波数:1Hz、
昇温速度:5℃/分、
測定温度:−50〜300℃、
初期チャック間:約15mm、
モード:引張り。
Figure 0005499459

表1中、原料の略号は以下の酸無水物又はジアミンを示す。
(酸無水物)
BPADA:2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物(黒金化成製)、
ODPA:4,4’−オキシジフタル酸二無水物(マナック社製)、
DBTA:1,10−(デカメチレン)ビス(トリメリテート二無水物)(黒金化成製)、
(ジアミン)
LP7100:1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(信越化学社製)、
B12:4,9−ジオキサデカン−1,12−ジアミン(BASF社製)、
D2000:ポリオキシプロピレンジアミン2000(BASF社製)、
BAPP:2,2ビス−(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン(和歌山精化工業社製)。
Figure 0005499459
<ダイボンディングフィルムの作製>
(実施例1)
まず、剥離処理が施されたポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポンフィルムA31、厚さ50μm)上にワニス1を塗布した。その後、ワニス1からなる層の表面にワニス2を更に塗布した。その後、80℃で30分、つづいて120℃で30分加熱し、溶剤を揮発させた。これにより、総厚25μmのダイボンディングフィルム(半導体用接着フィルム)を作製した。なお、ワニス1及びワニス2の塗布量は、ワニス1の厚さが8μm、ワニス2の厚さが17μmとなるように調整した。
(実施例2)
ワニス1からなる層の表面に、ワニス2を塗布する代わりにワニス3を塗布したことの他は、実施例1と同様にして総厚25μmのダイボンディングフィルムを作製した。なお、ワニス1及びワニス3の塗布量は、ワニス1の厚さが8μm、ワニス3の厚さが17μmとなるように調整した。
(比較例1)
剥離処理が施されたポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポンフィルムA31、厚さ:50μm)上にワニス1を塗布した。その後、80℃で30分、つづいて120℃で30分加熱し、溶剤を揮発させた。これにより、厚さ25μmのダイボンディングフィルムを作製した。
(比較例2)
ワニス1の代わりにワニス2を用いたことの他は、比較例1と同様にして厚さ25μmのダイボンディングフィルムを作製した。
(比較例3)
ワニス1の代わりにワニス3を用いたことの他は、比較例1と同様にして厚さ25μmのダイボンディングフィルムを作製した。
<ダイボンディングフィルムの評価>
実施例1,2及び比較例1〜3に係るダイボンディングフィルムの評価を以下の項目について行った。
(タック強度の測定)
ダイボンディングフィルムのタック強度をタッキング試験器((株)レスカ社製)を用いて測定した。測定条件は、押し込み速度2mm/秒、引き上げ速度10mm/秒、停止加重100gf/cm、停止時間1秒とし、5.1mmφのSUS304に対するタック強度を測定した。高タック面(半導体ウェハと貼り合わせる面)のタック強度をFA、低タック面(ダイシングシートと貼り合わせる面)のタック強度をFBとした。結果を表1に示す。
(ウェハラミネート性の評価)
ダイボンディングフィルムを円形(直径210mm)に切り抜いた後、これを株式会社JCM製のDM−300−H(商品名)を用いてダイシングシート(電気化学工業社製、商品名:T−80MW、厚さ:80μm)上に室温(25℃)で貼り合わせた。なお、実施例1のダイボンディングフィルムは、ポリイミド樹脂2を含有する接着剤層とダイシングシートとを貼り合わせた。実施例2のダイボンディングフィルムは、ポリイミド樹脂3を含有する接着剤層とダイシングシートとを貼り合わせた。また、比較例1〜3のダイボンディングフィルムは、いずれも塗工時の開放面(ポリエチレンテレフタレートフィルムが設けられていない面)とダイシングシートとを貼り合わせた。
上記のように、ダイシングシートとダイボンディングフィルムとを貼り合わせ、ダイシングシート及びダイボンディングフィルムをこの順序で積層させた後、ダイボンディングフィルムの上に半導体ウェハ(厚さ200μm)を60℃でラミネートした。半導体ウェハのラミネートには株式会社JCM製のDM−300−H(商品名)を使用した。ダイボンディングフィルムのウェハラミネート性は、60℃でダイボンディングフィルムと半導体ウェハとを貼り付けることができた場合を良好と判定し、60℃でダイボンディングフィルムが半導体ウェハ裏面に貼付かなかった場合を不良と判定した。結果を表1に示す。
(ピックアップ性の評価)
上述のウェハラミネート性を評価する場合と同様、ダイシングシートとダイボンディングフィルムとを貼り合わせ、ダイシングシート及びダイボンディングフィルムをこの順序で積層させた後、ダイボンディングフィルムの上に半導体ウェハ(厚さ50μm)をラミネートした。半導体ウェハのラミネートには株式会社JCM製のDM−300−H(商品名)を使用した。なお、ラミネート時の熱板表面温度は、実施例1,2及び比較例1のダイボンディングフィルムを用いた場合には60℃に設定し、比較例2,3のダイボンディングフィルムを用いた場合には80℃に設定した。
上記のようにしてダイボンディングフィルムの高タック面上に半導体ウェハを貼り付けた後、株式会社ディスコ製のフルオートダイサーDFD−6361(商品名)を用いて、半導体ウェハのダイシングを行なった。半導体ウェハを切断するサイズは10×10mmとした。切断はブレード1枚で加工を完了するシングルカット方式を採用した。ブレードに株式会社ディスコ製のダイシングブレードNBC−ZH104F−SE 27HDBB(商品名)を使用した。切断の条件はブレード回転数45000rpm、切断速度50mm/sとした。切断時のブレードハイトはダイボンディングフィルムを10μm残す設定(90μm)とした。
上記ダイシングによって作製したチップのピックアップ性について、ルネサス東日本セミコンダクタ社製フレキシブルダイボンダーDB−730を使用して評価した。使用したピックアップ用コレットにはマイクロメカニクス社製RUBBER TIP 13−087E−33(サイズ:10×10mm)、突上げピンにマイクロメカニクス社製EJECTOR NEEDLE SEN2−83−05(直径:0.7mm、先端形状:直径350μmの半円)を用いた。突上げピンの配置はピン中心間隔4.2mmで9本配置した。ピックアップ時のピンの突上げ速度を10mm/s、突上げ高さを1000μmとし、ピックアップ性を評価した。連続100チップをピックアップし、チップ割れ、ピックアップミス、等が発生しない場合を良好、1チップでもチップ割れ、ピックアップミス等が発生した場合を不良とした。結果を表1に示す。
Figure 0005499459
比較例1のダイボンディングフィルムは60℃におけるウェハ裏面へのラミネート性は良好であるものの、低タック面のタック強度が大きく、ピックアップ性が劣る。比較例2のダイボンディングフィルムは80℃でラミネートした際はピックアップ性が良好であるものの、60℃ではウェハ裏面にラミネートすることができない。比較例3のダイボンディングフィルムは、60℃ではウェハ裏面にラミネートができず、また、80℃でラミネートした際にピックアップ性も不良である。
以上の結果から、二層構造のダイボンディングフィルムであって、それぞれの接着剤層が所定のポリイミド樹脂を含有し且つ接着剤層の表面のタック強度比(FA/FB)が所定の値(例えば5)以上のものが好ましい。このようなダイボンディングフィルムは、半導体ウェハ裏面に低温でラミネート可能であるとともに、ダイボンディングフィルム付き半導体チップを容易にピックアップすることが可能である。
本発明の半導体用接着フィルムの一実施形態を示す模式断面図である。 半導体装置の製造方法を模式的に示す工程断面図である。 半導体装置の製造方法を模式的に示す工程断面図である。 半導体装置の製造方法を模式的に示す工程断面図である。 半導体装置の製造方法を模式的に示す工程断面図である。 半導体装置の製造方法を模式的に示す工程断面図である。 本発明の半導体用接着フィルムを使用して製造された半導体装置の一例を示す模式断面図である。 本発明の半導体用接着フィルムを使用して製造された半導体装置の他の例を示す模式断面図である。
符号の説明
1…半導体用接着フィルム、1a…第1接着剤層、1b…第2接着剤層、6…ダイシングシート、7…接着層、7a…接続層、20,20A…半導体装置、A…高タック面、B…低タック面、C…半導体素子、W…半導体ウェハ。

Claims (3)

  1. ガラス転移温度が0℃以上40℃未満である第1のポリイミド樹脂を含有する第1接着剤層と、
    ガラス転移温度が40℃以上80℃未満である第2のポリイミド樹脂を含有し、前記第1接着剤層の一方面上に形成された第2接着剤層と、
    を備え、
    前記第1のポリイミド樹脂は、下記条件(1)を満たすテトラカルボン酸二無水物(A)と、下記条件(2)を満たすジアミン(B)とを反応させて得られたものであり、
    前記第2のポリイミド樹脂は、下記条件(3)を満たすテトラカルボン酸二無水物(C)と、下記条件(4)を満たすジアミン(D)とを反応させて得られたものである、
    半導体用接着フィルム。
    条件(1):テトラカルボン酸二無水物(A)は、当該テトラカルボン酸二無水物(A)100モルに対して下記式(I)で表される特定のテトラカルボン酸二無水物を50モル以上含むものである。
    Figure 0005499459

    条件(2):ジアミン(B)は、当該ジアミン(B)100モルに対して下記式(II)で表される特定のジアミンをXモル含むものであり、当該特定のジアミンの重量平均分子量をMwとした場合、X及びMwが下記式(i)〜(iii)で表わされる条件を同時に満たす。
    Figure 0005499459

    [式中、Q 、Q 及びQ はそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキレン基を示し、
    nは2〜30の整数を示す。]
    400≦Mw≦4000 (i)
    X≦100 (ii)
    (10000/Mw)≦X≦(100000/Mw) (iii)
    条件(3):テトラカルボン酸二無水物(C)は、当該テトラカルボン酸二無水物(C)100質量部に対して下記式(III)で表される4,4’−オキシジフタル酸二無水物を全体の50質量部以上含むものである。
    Figure 0005499459

    条件(4):ジアミン(D)は、当該ジアミン(D)100質量部に対して下記式(IV)で表されるシロキサンジアミンを50質量部以上含むものである。
    Figure 0005499459

    [式(IV)中、Rは炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、フェニル基又はフェノキシ基を示し、同一分子中の複数のRは同一でも異なっていてもよく、n及びmはそれぞれ独立に1〜3の整数を示す。]
  2. 前記第1接着剤層及び前記第2接着剤層は、熱硬化樹脂及び無機フィラーを更に含有する、請求項に記載の半導体用接着フィルム。
  3. 半導体装置を製造する工程において、前記第1接着剤層の表面が半導体ウェハの裏面と当接する面として使用される、請求項1又は2に記載の半導体用接着フィルム。
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