JP5586313B2 - 接着剤層の形成方法、及び接着剤組成物 - Google Patents
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Description
本発明では、有機溶媒に熱硬化性組成物を溶解させた接着剤組成物は、非接触型の塗付装置から吐出させる際に、微細な吐出ノズルにより所望の位置に接着剤組成物を形成するようにするものであり、吐出ノズルにおいてノズルの目詰まりを生じさせないように、25℃における粘度を100mPa・s以下とすること、特に5〜50mPa・sの範囲にすることが好ましい。この粘度は、接着剤組成物の有機溶媒と熱硬化剤組成物の量により調整することができる
このように接着剤組成物から溶媒が除去され接着剤層が形成されるが、このとき、接着剤層は、さらにこの被接着面を他の接着面と合わせて接合するものであるから、その機能を発揮できる状態でなければならない。即ち、有機溶媒の乾燥、除去時工程では有機溶媒の揮発は完結するが、熱硬化成分における硬化反応が十分に起こらない範囲、いわゆる、熱硬化成分のBステージ状態で止めることが必要である。
このように形成された接着剤層付き半導体素子は、有機基板若しくは無機基板、又は積層あるいは多段積層工程において別の半導体素子上に熱圧着される。この時の熱圧着温度は60〜200℃であることが好ましく、70〜180℃であることが更に好ましい。70℃以下であると非接着体に対する濡れ性が不十分のため空隙(ボイド)発生の原因となり耐湿信頼性に問題が生じ、200℃以上であると樹脂粘度が低下するため熱圧着時に半導体素子の積層位置がずれや接着剤のはみだしの原因となる。
基板、例えば、有機基板に配置された電極と半導体素子の表面に配置された電極とがワイヤーによって電気的に接続されるワイヤーボンディング工程においては、ワイヤー流れを防止するため、樹脂の硬化性を進めておくことが必要である。樹脂の硬化が足りないとワイヤーボンディング時の超音波振動が減衰してしまいボンディングワイヤーの接合不良、接合強度不足などの不具合が発生するおそれがある。
電気的に接続された基板と半導体素子はモールド工程で絶縁樹脂により封止され、高温で硬化が行なわれる。この時の温度は概ね180℃であり、半導体パッケージ内に配置あるいは積層された接着剤付き半導体素子の接着剤の硬化がさらに進行する。モールド工程では圧力がかかり、圧力がかかった状態で熱履歴が加わるため、接着剤の反応が進行し、接着剤層界面又は接着剤層内に空隙(ボイド)がある場合、空隙(ボイド)が消失、または微小化する。
接着剤組成物は、エポキシ樹脂としてjER1001(ジャパンエポキシレジン株式会社製)100質量部、エポキシ用硬化剤としてフェノール樹脂のBRG―556(昭和高分子株式会社製)10質量部、シランカップリング剤としてKBM403(信越化学工業株式会社製)2質量部、硬化促進剤として2E4MZ(四国化成工業株式会社製)0.2質量部およびU−CAT SA 102(サンアプロ株式会社製)1.5部、界面活性剤としてBYK−302(ビックケミー・ジャパン社製)0.2質量部、有機溶媒としてガンマーブチロラクトン(GBL、三菱化学株式会社製)400質量部を混合し、60℃で加熱溶解して作製した。こうして得られた接着剤組成物は、25℃における粘度が12mPa・sであり、樹脂分が22質量%であった。
接着剤組成物は、エポキシ樹脂としてjER1001(ジャパンエポキシレジン株式会社製)80質量部、EOCN103S(日本化薬株式会社製)20質量部、エポキシ用硬化剤としてフェノール樹脂のBRG―556(昭和高分子株式会社製)10質量部、シランカップリング剤としてKBM403(信越化学工業株式会社製)2質量部、硬化促進剤として1B2PZ(四国化成工業株式会社製)0.2質量部およびU−CAT SA 102(サンアプロ株式会社製)1.5質量部、界面活性剤としてBYK−302(ビックケミー・ジャパン社製)0.2質量部、有機溶媒としてガンマーブチロラクトン(三菱化学株式会社製)400質量部を混合し、60℃で加熱溶解して作製した。こうして得られた接着剤組成物は、25℃における粘度が14mPa・sであり、樹脂分が22質量%であった。
接着剤組成物は、エポキシ樹脂としてjER1001(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名)100質量部、エポキシ用硬化剤としてMEH−7800SS(明和化成株式会社製)20質量部、シランカップリング剤としてKBM403(信越化学工業社製、商品名)2質量部、硬化促進剤として2E4MZ(四国化成社製、商品名)0.1質量部およびU−CAT SA1(サンアプロ株式会社製)1.0質量部、界面活性剤としてBYK−302(ビックケミー・ジャパン社製)0.2質量部、有機溶媒としてガンマーブチロラクトン(三菱化学株式会社製)400質量部を混合し、60℃で加熱溶解して作製した。こうして得られた接着剤組成物は、25℃における粘度が18mPa・sであり、樹脂分が24質量%であった。
接着剤組成物は、エポキシ樹脂としてjER1001(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名)80質量部、EOCN103S(日本化薬株式会社製)20質量部、エポキシ用硬化剤としてMEH−7800SS(明和化成株式会社製)15質量部、シランカップリング剤としてKBM403(信越化学工業社製、商品名)2質量部、硬化促進剤として1B2PZ(四国化成社製、商品名)0.1質量部およびU−CAT SA1(サンアプロ株式会社製)1.0質量部、界面活性剤としてBYK−302(ビックケミー・ジャパン社製)0.2質量部、有機溶媒としてガンマーブチロラクトン(三菱化学株式会社製)400質量部を混合し、60℃で加熱溶解して作製した。こうして得られた接着剤組成物は、25℃における粘度が18mPa・sであり、樹脂分が24質量%であった。
接着剤組成物は、エポキシ樹脂としてjER1001(ジャパンエポキシレジン株式会社製)100質量部、エポキシ用硬化剤としてフェノール樹脂のBRG―556(昭和高分子株式会社製)10質量部、シランカップリング剤としてKBM403(信越化学工業株式会社製)2質量部、硬化促進剤として1B2PZ(四国化成工業株式会社製)0.2質量部およびトリフェニルホスフィン(ケイ・アイ化成製)1.0質量部、界面活性剤としてBYK−302(ビックケミー・ジャパン社製)0.2質量部、有機溶媒としてガンマーブチロラクトン(三菱化学株式会社製)400質量部を混合し、60℃で加熱溶解して作製した。こうして得られた接着剤組成物は、25℃における粘度が13mPa・sであり、樹脂分が22質量%であった。
接着剤組成物は、エポキシ樹脂としてjER1001(ジャパンエポキシレジン株式会社製)100質量部、エポキシ用硬化剤として芳香族アミン系のCUA−4(イハラケミカル株式会社製)20質量部、シランカップリング剤としてKBM403(信越化学工業株式会社製)2質量部、硬化促進剤として2E4MZ(四国化成工業株式会社製)0.2質量部およびトリフェニルホスフィン(ケイ・アイ化成製)1.0質量部、界面活性剤としてBYK−302(ビックケミー・ジャパン社製)0.2質量部、有機溶媒としてガンマーブチロラクトン(三菱化学株式会社製)400質量部を混合し、60℃で加熱溶解して作製した。こうして得られた接着剤組成物は、25℃における粘度が12mPa・sであり、樹脂分が22質量%であった。
接着剤組成物は、エポキシ樹脂としてjER1001(ジャパンエポキシレジン株式会社製)100質量部、エポキシ用硬化剤としてフェノール樹脂のBRG―556(昭和高分子株式会社製)10質量部、シランカップリング剤としてKBM403(信越化学工業株式会社製)2質量部、硬化促進剤として1B2PZ(四国化成工業株式会社製)0.2質量部およびAC4B50(ステラケミファ製)3.0質量部、界面活性剤としてBYK−302(ビックケミー・ジャパン社製)0.2質量部、有機溶媒としてガンマーブチロラクトン(三菱化学株式会社製)400質量部を混合し、60℃で加熱溶解して作製した。こうして得られた接着剤組成物は、25℃における粘度が13mPa・sであり、樹脂分が22質量%であった。
接着剤組成物として、エポキシ樹脂としてjER1001(ジャパンエポキシレジン株式会社製)100質量部、フェノール樹脂としてBRG―556(昭和高分子株式会社製、商品名)20質量部、シランカップリング剤としてKBM403(信越化学工業株式会社製、商品名)2質量部、硬化促進剤として2E4MZ(四国化成工業株式会社製)1.0質量部、界面活性剤としてBYK−302(ビックケミー・ジャパン社製)0.2質量部、有機溶媒としてガンマーブチロラクトン(三菱化学株式会社製)400質量部を混合し、60℃で加熱溶解し作製した。こうして得られた接着剤組成物は、25℃における粘度が16mPa・sであり、樹脂分が26質量%であった。
接着剤組成物として、エポキシ樹脂としてjER1001(ジャパンエポキシレジン株式会社製)80質量部、EOCN103S(日本化薬株式会社製)20質量部、エポキシ用硬化剤としてフェノール樹脂のBRG―556(昭和高分子株式会社製)40質量部、シランカップリング剤としてKBM403(信越化学工業株式会社製)2質量部、硬化促進剤として1B2PZ(四国化成工業株式会社製)1.0質量部、界面活性剤としてBYK−302(ビックケミー・ジャパン社製)0.2質量部、有機溶媒としてガンマーブチロラクトン(三菱化学株式会社製)400質量部を混合し、60℃で加熱溶解して作製した。こうして得られた接着剤組成物は、25℃における粘度が17mPa・sであり、樹脂分が26質量%であった。
*2 塗布膜厚:アルファステップ500(KLA−Tencor社製)で塗布膜厚の段差を測定した。
*3 積層後のボイドの有無:超音波映像装置(株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス)でパッケージの状態を観察し、空隙(ボイド)発生の有無を観察した。
*4 モールド後のボイドの有無:超音波映像装置(株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス)でパッケージの状態を観察し、空隙(ボイド)発生の有無を観察した。
*5 リフロー信頼性:JEDECレベル3の吸湿処理後の260℃でのリフロー試験後の、剥離の有無を超音波映像装置(株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス)で観察した。
Claims (4)
- 半導体素子の被接着面上に、熱硬化性組成物及び有機溶媒を含む接着剤組成物を非接触型の塗付装置を用いて選択的に塗布する塗布工程と、前記被接着面上に塗布された前記接着剤組成物の溶媒を除去する溶媒除去工程とを有する接着剤層形成方法であって、
前記熱硬化性組成物がエポキシ樹脂、エポキシ硬化剤、及び2種類の硬化促進剤を含む熱硬化性組成物であって、反応温度の異なる第一及び第二の2種類の硬化性を有する組成物であることを特徴とする接着剤層の形成方法。 - 前記熱硬化性組成物において、前記反応温度は示差走査熱量分析測定(DSC)において、低温側と高温側との反応ピークがそれぞれ100〜160℃及び140〜200℃にあり、20℃以上離れていることを特徴とする請求項1項記載の接着剤層の形成方法。
- 半導体素子の被接着面上に、熱硬化性組成物及び沸点が120℃以上の有機溶媒を含む接着剤組成物を非接触型の塗付装置を用いて選択的に塗布する塗布工程と、前記被接着面上に塗布された前記接着剤組成物の溶媒を除去する溶媒除去工程とを有する接着剤層形成方法であって、
前記熱硬化性組成物がエポキシ樹脂、エポキシ硬化剤、及び2種類の硬化促進剤を含む熱硬化性組成物であって、反応温度の異なる第一及び第二の2種類の硬化性を有する組成物であり、エポシキ樹脂と、エポキシ硬化剤との反応からなり、100〜160℃にDSCピークを有する第1の硬化反応と、エポシキ樹脂の自己重合反応からなり、140〜200℃にDSCピークを有する第2の硬化反応とを有することを特徴とする接着剤層の形成方法。 - 前記熱硬化性組成物の含有量が5重量%から50重量%であり、かつ粘度が25℃において100mPa・s以下である、請求項1〜3いずれかに記載の接着剤層の形成方法。
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