JP5703621B2 - 回路部材接続用接着剤、回路部材接続用接着剤シート、半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
(a)主面の一方に複数の回路電極を有する半導体ウエハを準備し、該半導体ウエハの回路電極が設けられている側に、本発明の回路部材接続用接着剤からなる接着剤層を設ける工程と、(b)半導体ウエハの回路電極が設けられている側とは反対側を研削して半導体ウエハを薄化する工程と、(c)薄化した半導体ウエハ及び回路部材接続用接着剤をダイシングして回路部材接続用接着剤付半導体チップに個片化する工程と、(d)回路部材接続用接着剤付半導体チップの回路電極を半導体素子搭載用支持部材の回路電極にはんだ接合する工程と、を備える。
先ず、接着剤シート10を所定の装置に配置し、保護フィルム1を剥がす。続いて、主面の一方に複数の回路電極20(例えばバンプ)を有する半導体ウエハAを準備し、半導体ウエハAの回路電極が設けられている側に接着剤層2を貼付け、支持基材3/接着剤層2/半導体ウエハAが積層された積層体を得る(図3を参照)。回路電極20には、はんだ接合用のはんだが塗布されたバンプが設けられている。なお、半導体素子搭載用支持部材の回路電極にはんだを設けることもできる。
次に、図4に示されるように、半導体ウエハAの回路電極20が設けられている側とは反対側をグラインダー4によって研削(バックグラインド)し、半導体ウエハを薄化する。半導体ウエハの厚みは、例えば、10〜300μmとすることができる。半導体装置の小型化、薄型化の観点から、半導体ウエハの厚みを20〜100μmとすることが好ましい。
次に、図5(a)に示されるように、積層体の半導体ウエハAにダイシングテープ5を貼付け、これを所定の装置に配置して支持基材3を剥がす。このとき、支持基材3が粘着剤層3aを備えており、粘着剤層3aが放射線硬化性である場合には、支持基材3側から放射線を照射することにより、粘着剤層3aを硬化させ接着剤層2と支持基材3との間の接着力を低下させることができる。ここで、使用される放射線としては、例えば、紫外線、電子線、赤外線等が挙げられる。これにより支持基材3を容易に剥がすことができる。支持基材3の剥離後、図5(b)に示されるように、半導体ウエハA及び接着剤層2をダイシングソウ6によりダイシングする。こうして、半導体ウエハAは複数の半導体チップA’に分割され、回路部材接続用接着剤2は複数の個片化された回路部材接続用接着剤2aに分割される。
次に、図7に示されるように、個片化された回路部材接続用接着剤2aが付着した半導体チップA’の回路電極20と、半導体素子搭載用支持部材8の回路電極22とを位置合わせし、(a)回路部材接続用接着剤付半導体チップ12と半導体素子搭載用支持部材8とを第一の加熱加圧条件で熱圧着し、次いで、(b)第二の加熱加圧条件で熱圧着する。これらの熱圧着により、回路電極20と回路電極22とがはんだ接合により電気的かつ機械的に接続されるとともに、半導体チップA’と半導体素子搭載用支持部材8との間にフィルム状接着剤2aの硬化物が形成される。
まず、主モノマーとして2−エチルヘキシルアクリレートとメチルメタクリレートを用い、官能基モノマーとしてヒドロキシエチルアクリレートとアクリル酸を用いた溶液重合法によりアクリル共重合体を合成した。得られたアクリル共重合体の重量平均分子量は40万、ガラス転移点は−38℃であった。このアクリル共重合体100質量部に対し、多官能イソシアネート架橋剤(日本ポリウレタン工業株式会社製、商品名:コローネートHL)10質量部を配合して粘着剤組成物溶液を調整した。
<接着剤ワニスの調製>
トルエンと酢酸エチルとの混合溶媒中に「ZX1356−2」(東都化成株式会社製商品名、フェノキシ樹脂)10質量部、「FX−293」(東都化成株式会社製商品名、フェノキシ樹脂)20質量部、「1032H60」(ジャパンエポキシレジン株式会社製商品名、エポキシ樹脂)30質量部、「YDF−170」(東都化成株式会社製商品名、エポキシ樹脂)20質量部、及び「HX3941HP」(旭化成エレクトロニクス株式会社製商品名、マイクロカプセル型潜在性硬化剤含有マスターバッチ)20質量部、「アジピン酸」(関東化学社製、試薬)5質量部、平均粒径0.5μmの球状シリカ粒子(アドマテックス社製)100質量部を溶解、分散し、接着剤ワニスを得た。
得られた接着剤ワニスを、第一フィルムであるポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(帝人デュポンフィルム社製、商品名「AH−3」、厚さ:50μm)上にロールコータを用いて塗布し、70℃のオーブンで10分間乾燥させて、厚み25μmの接着剤層を形成した。次に、接着剤層と上記支持基材における粘着剤層面とを常温で貼り合わせて、回路部材接続用接着剤シートを得た。
接着剤ワニスの調製における「HX3941HP」の配合量を17質量部、「YDF−170」の配合量を28質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。
接着剤ワニスの調製における「HX3941HP」の配合量を15質量部、「YDF−170」の配合量を25質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。
接着剤ワニスの調製における「HX3941HP」の配合量を10質量部、「YDF−170」の配合量を30質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。
接着剤ワニスの調製における「HX3941HP」の配合量を5質量部、「YDF−170」の配合量を35質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。
接着剤ワニスの調製における「HX3941HP」の配合量を30質量部、「YDF−170」の配合量を10質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。
接着剤ワニスの調製における「HX3941HP」の配合量を25質量部、「YDF−170」の配合量を15質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。
接着剤ワニスの調製における「HX3941HP」の配合量を配合しなかったこと、及び、「YDF−170」の配合量を40質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。
[マイクロカプセル型潜在性硬化剤の含有量測定]
上記実施例及び比較例で使用したマイクロカプセル型潜在性硬化剤含有マスターバッチは、マイクロカプセル化された硬化剤と、液状のエポキシ樹脂で構成されている。接着剤ワニスの調製に用いたものと同一ロットの「HX3941HP」をプラスチック製遠心管に入れ、初期重量を計測した。これにトルエンを加え、室温でミックスロータにて攪拌し、エポキシ樹脂を溶解した。遠心分離機にて硬化剤を沈殿させ、上澄みをデカンテーションにて除き、再度トルエンを加えて残りのエポキシ樹脂を洗浄し、遠心分離後、上澄みを除いた。再々度洗浄を行い、遠心分離、デカンテーション後、沈殿物を乾燥させ、重量を計測した。計測の結果、沈殿物はマスターバッチの35%であったことから、マイクロカプセル型潜在性硬化剤の添加量はマスターバッチ添加量の35%であると規定した。表1において、「無機フィラー及び溶媒を除く回路部材接続用接着剤の全量を100質量部としたときのマイクロカプセル型潜在性硬化剤の量」は、マイクロカプセル型潜在性硬化剤の重量がマスターバッチの重量の35%であったことを考慮した値であり、「熱硬化性樹脂の全量」は、マスターバッチの残り65%分が液状エポキシ樹脂(熱硬化性樹脂)であったことを考慮して算出した値である。
実施例1〜5及び比較例1〜3で得られたそれぞれの回路部材接続用接着剤シートを、直径6ミリメートルの穴あけポンチでくり貫き、くり貫かれたシートを厚さ550ミクロン、15mm×15mmの鏡面仕上げしたシリコンチップに室温にて貼付し、支持基材を剥離した。これに厚さ700ミクロン、15mm×15mmのガラスチップを張り合わせ、シリコンチップ側からパナソニック社製フリップチップボンダーにて到達温度180℃、加熱時間10秒、直径6mmの円に対して圧力0.5MPaの条件にて第一の加熱加圧を行った。加熱加圧後ガラス面から樹脂の変形後の面積をスキャナーで読み込んで測定した。加熱加圧前の面積に対する変形後の面積の比を、第一の加熱加圧条件での流動性とした。第一の加熱加圧条件での流動性の値を、表1に示す。
実施例1〜5及び比較例1〜3で得られたそれぞれの回路部材接続用接着剤シートを用い、下記の手順にしたがって、半導体装置を作製し、評価した。結果を表1に示す。
初期接続が良好かどうかを判定するため、328バンプのデイジーチェーン接続が確認できるかどうかを検査した。デイジーチェーン接続が確認できたものを「○」、確認できなかったものを「×」と評価した。評価結果を表1に示す。
接続信頼性を評価するため、上記半導体装置をマイナス55℃、15分間、プラス125℃、15分間に設定した冷熱サイクル試験機内に設置しデイジーチェーン接続抵抗を連続計測した(TCT試験)。1000サイクルを超えても接続抵抗値に異常が発生しなかったものを「◎」、500サイクル以上1000サイクル以下で接続抵抗値に異常が発生したものを「○」、500サイクル未満で接続抵抗値に異常が発生したものを「×」と評価した。評価結果を表1に示す。また、接続抵抗値に異常が発生したサイクル数を併せて表1に示す。表1中、「>1000」は、1000サイクル目でも異常が発生しなかったことを意味する。
Claims (6)
- 複数のバンプが形成された第一の回路部材と、該第一の回路部材と相対向し、前記バンプとはんだ接合する回路電極が形成された第二の回路部材との間に介在させ、前記第一の回路部材と前記第二の回路部材とを加熱加圧により接着するための、(A)熱可塑性樹脂と、(B)熱硬化性樹脂と、(C)潜在性硬化剤と、(D)無機フィラーとを含有する回路部材接続用接着剤であって、
前記(B)熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であり、
前記(D)無機フィラー及び溶媒を除く回路部材接続用接着剤の全量を100質量部としたとき、前記(C)潜在性硬化剤の含有量が0.5〜6.7質量部であり、前記エポキシ樹脂の含有量が60〜65質量部である、回路部材接続用接着剤。 - (E)100℃以下の温度で固形でありかつはんだの融点よりも低い温度に融点を持つカルボキシル基含有化合物を更に含有する、請求項1記載の回路部材接続用接着剤。
- 支持基材と、該支持基材上に設けられた請求項1又は2記載の回路部材接続用接着剤からなる接着剤層と、を備える、回路部材接続用接着剤シート。
- 前記支持基材が、プラスチックフィルムと該プラスチックフィルム上に設けられた粘着剤層とを備え、前記接着剤層が前記粘着剤層上に設けられている、請求項3記載の回路部材接続用接着剤シート。
- 請求項1又は2記載の回路部材接続用接着剤を用いて製造された半導体装置。
- 主面の一方に複数のバンプを有する半導体ウエハを準備し、該半導体ウエハのバンプが設けられている側に、請求項1又は2記載の回路部材接続用接着剤からなる接着剤層を設ける工程と、
前記半導体ウエハの前記バンプが設けられている側とは反対側を研削して前記半導体ウエハを薄化する工程と、
薄化した前記半導体ウエハ及び前記回路部材接続用接着剤をダイシングして回路部材接続用接着剤付半導体チップに個片化する工程と、
前記回路部材接続用接着剤付半導体チップの前記バンプを半導体素子搭載用支持部材の回路電極にはんだ接合する工程と、
を備え、
前記はんだ接合を行う工程は、前記回路部材接続用接着剤付半導体チップと前記半導体素子搭載用支持部材とをはんだが溶融しない温度で熱圧着する第一の加熱加圧工程と、該第一の加熱加圧工程における加熱条件よりも高温でかつはんだが溶融する温度で加熱加圧する第二の加熱加圧工程と、を含む、半導体装置の製造方法。
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