JP5997506B2 - ダイシング・ダイボンディングシート - Google Patents
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Description
〔1〕基材上に粘着剤層を有するダイシングシートと、該粘着剤層上に設けられた接着剤層とを有するダイシング・ダイボンディングシートであって、
粘着剤層が、アクリル重合体(A)、架橋剤(B)及び可塑剤(C)を含有し、
アクリル重合体(A)が、架橋剤(B)の官能基と反応する官能基を有し、
架橋剤(B)の官能基が、アクリル重合体(A)の官能基に対して1当量以上であるダイシング・ダイボンディングシート。
ダイシングシート3は、基材1上に粘着剤層2を有する。ダイシングシートの主な機能は、ワーク(例えば半導体ウエハ等)がダイシングを経て個片化されたチップを保持し、また場合によっては図2に示すように外周部の粘着剤層によりリングフレームなどの支持部材に貼付されて、ワークおよびチップ、ならびにダイシング・ダイボンディングシート自体の固定を行うことである。
なお、「ダイシングシート」は、ダイシングシートの一般流通品に限定されるものではない。すなわち、基材1上に粘着剤層2を有し、本発明の作用効果の奏功を妨げないシートであれば、ダイシングシート3として用いることができる。
粘着剤層は、アクリル重合体(A)、架橋剤(B)及び可塑剤(C)を含有する。
アクリル重合体(A)は、少なくともこれを構成するモノマーに、(メタ)アクリル酸エステルモノマーを含有する重合体であり、後述する架橋剤(B)の官能基と反応する官能基(以下、「反応性官能基」と記載することがある。)を有する。アクリル重合体(A)の重量平均分子量(Mw)は、1万〜200万であることが好ましく、10万〜150万であることがより好ましい。アクリル重合体(A)の重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により測定されるポリスチレン換算値である。また、アクリル重合体(A)のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは−70〜30℃、さらに好ましくは−60〜20℃の範囲にある。
シクロアルキル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イミド(メタ)アクリレートなどの環状骨格を有する(メタ)アクリレート;
ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートなどの水酸基含有(メタ)アクリレート;
グリシジル(メタ)アクリレートなどのグリシジル基含有(メタ)アクリレートが挙げられる。
また、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、酢酸ビニル、アクリロニトリル、スチレン、N−メチロールアクリルアミド等が共重合されていてもよい。
これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
架橋剤としては、有機多価イソシアネート化合物、有機多価エポキシ化合物、有機多価イミン化合物、金属キレート系架橋剤等が挙げられ、反応性の高さから有機多価イソシアネート化合物が好ましい。
可塑剤(C)としては、1,2−シクロヘキシルジカルボン酸エステル、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、ピロメリット酸エステル、安息香酸エステル、リン酸エステル、クエン酸エステル、セバシン酸エステル、アゼライン酸エステル、マレイン酸エステル等が挙げられる。このような可塑剤(C)を用いることで、厚み40〜150μmの薄型ウエハのダイシング性やチップのピックアップ性が良好となる。
これらのうちでも、芳香環またはシクロアルキル環に2つ以上のカルボキシル基を付加した多価カルボン酸の一部または全部がアルコールとエステル化した有機酸エステル化合物が、ピックアップ性を向上させる効果が高く好ましい。その中でも、1,2−シクロヘキシルジカルボン酸エステル、フタル酸エステル、ピロメリット酸エステル、トリメリット酸エステルがより好ましく、これらを具体的に表すと、下記式(I)〜(IV)に示す多価カルボン酸におけるカルボキシル基の一部または全部がアルコールとエステル化した有機酸エステル化合物である。多価カルボン酸のカルボキシル基とエステルを形成するアルコールとしては、エタノール、2−エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、1−ヘキサノール、1−ペンタノール、1−ノナノール、イソノナノール、1−ブタノール、2−ベンジル−1−ブタノール、イソデカノール、1−オクタノール等が挙げられる。一分子にこれらの2種以上とのエステルが存在していてもよい。
ダイシングシートの基材としては、特に限定はされないが、例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)フィルム、直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE)フィルム、高密度ポリエチレン(HDPE)フィルム等のポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリブテンフィルム、ポリブタジエンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、塩化ビニル共重合体フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリウレタンフィルム、ポリウレタンアクリレートフィルム、ポリイミドフィルム、エチレン酢酸ビニル共重合体フィルム、アイオノマー樹脂フィルム、エチレン・(メタ)アクリル酸共重合体フィルム、エチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体フィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、フッ素樹脂フィルム、およびその水添加物または変性物等からなるフィルムが用いられる。またこれらの架橋フィルム、共重合体フィルムも用いられる。上記の基材は1種単独でもよいし、さらにこれらを2種類以上組み合わせた複合フィルムであってもよい。
本発明に用いるダイシングシートは、上記基材の表面に粘着剤層を設けることで得られる。基材の表面に粘着剤層を設ける方法は、粘着剤層を構成する粘着剤組成物を剥離シート上に所定の膜厚になるように塗布して粘着剤層を形成し、上記基材の表面に転写しても構わないし、上記基材の表面に粘着剤組成物を直接塗布して粘着剤層を形成しても構わない。粘着剤組成物は、上記の各成分(A)〜(C)と必要に応じて添加される他の成分とを適宜の割合で混合して得られる。混合に際しては、各成分を予め分散媒や溶媒を用いて希釈しておいてもよく、また混合時に分散媒や溶媒を加えてもよい。アクリル重合体(A)と可塑剤(C)とを均一に混合できる観点から溶媒を用いることが好ましい。溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、イソブタノール、n−ブタノール、酢酸エチル、メチルエチルケトン、アセトン、テトラヒドロフラン、イソプロパノール、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドンなどが挙げられる。これらは、1種単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
粘着剤層の厚さは、通常1〜100μm、好ましくは1〜60μm、より好ましくは1〜30μmである。
接着剤層は、バインダー樹脂(a)、エポキシ系熱硬化性樹脂(b)を含むことが好ましく、さらに、各種物性を改良するため、必要に応じ他の成分を含んでいてもよい。以下、これらの各成分について具体的に説明する。
バインダー樹脂は接着剤層に造膜性および可とう性を与えるための重合体化合物であり、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ゴム系ポリマー、フェノキシ樹脂等を用いることができるが、好ましくはアクリル系樹脂が用いられる。アクリル系樹脂としては従来公知のアクリル重合体を用いることができる。アクリル系樹脂の重量平均分子量(Mw)は、1万〜200万であることが好ましく、10万〜150万であることがより好ましい。アクリル系樹脂の重量平均分子量が低過ぎると、接着剤層とダイシングシートとの接着力が高くなってチップのピックアップ不良が起こることがある。アクリル系樹脂の重量平均分子量が高すぎると、被着体の凹凸へ接着剤層が追従できないことがあり、ボイドなどの発生要因になることがある。アクリル系樹脂の重量平均分子量は、上述した方法により求めることができる。
エポキシ系熱硬化性樹脂(b)は、エポキシ樹脂および熱硬化剤からなる。
エポキシ樹脂としては、従来公知のエポキシ樹脂を用いることができ、具体的には、多官能系エポキシ樹脂や、ビフェニル化合物、ビスフェノールAジグリシジルエーテルやその水添物、オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェニレン骨格型エポキシ樹脂など、分子中に2官能以上有するエポキシ化合物が挙げられる。これらは1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、不飽和炭化水素基を有するエポキシ樹脂を用いてもよい。不飽和炭化水素基を有するエポキシ樹脂としては、たとえば、多官能系エポキシ樹脂のエポキシ樹脂の一部が不飽和炭化水素基を含む基に変換されてなる化合物が挙げられる。このような化合物は、たとえば、エポキシ基へアクリル酸を付加反応させることにより合成できる。あるいは、エポキシ樹脂を構成する芳香環等に、不飽和炭化水素基を含む基が直接結合した化合物などが挙げられる。不飽和炭化水素基は、重合性を有する不飽和基であり、具体的な例としてはビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基などが挙げられ、好ましくはアクリロイル基が挙げられる。
不飽和炭化水素基を有するエポキシ樹脂は、不飽和炭化水素基を有さないエポキシ樹脂と比較してアクリル系樹脂との相溶性が高い。このため、不飽和炭化水素基を有するエポキシ樹脂を含む接着剤組成物を用いることで、半導体装置のパッケージ信頼性が向上する。
エポキシ樹脂の性状としては、ピックアップ性の低下を防止する観点から、軟化点またはガラス転移温度の高いものが好ましい。
熱硬化剤としては、1分子中にエポキシ基と反応しうる官能基を2個以上有する化合物が挙げられる。その官能基としてはフェノール性水酸基、アルコール性水酸基、アミノ基、カルボキシル基および酸無水物などが挙げられる。これらのうち好ましくはフェノール性水酸基、アミノ基、酸無水物などが挙げられ、さらに好ましくはフェノール性水酸基、アミノ基が挙げられ、特に好ましくはフェノール性水酸基が挙げられる。
フェノール系硬化剤の具体的な例としては、多官能系フェノール樹脂、ビフェノール、ノボラック型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン系フェノール樹脂、アラルキルフェノール樹脂が挙げられる。アミン系硬化剤の具体的な例としては、DICY(ジシアンジアミド)が挙げられる。これらは、1種単独で、または2種以上混合して使用することができる。
また、不飽和炭化水素基を有する熱硬化剤を用いてもよい。不飽和炭化水素基を有する熱硬化剤としては、たとえばフェノール樹脂の水酸基の一部を、不飽和炭化水素基を含む基で置換してなる化合物あるいは、フェノール樹脂の芳香環に、不飽和炭化水素基を含む基が直接結合した化合物などが挙げられる。不飽和炭化水素基は、上述した不飽和炭化水素基を有するエポキシ樹脂にて例示した通りである。
熱硬化剤の性状としては、ピックアップ性の低下を防止する観点から、軟化点またはガラス転移温度の高いものが好ましい。
無機充填材(c)を接着剤組成物に配合することにより、該組成物の熱膨張係数を調整することが可能となり、半導体チップや金属または有機基板に対して硬化後の接着剤層の熱膨張係数を最適化することでパッケージ信頼性を向上させることができる。また、接着剤層の硬化後の吸湿率を低減させることも可能となる。
硬化促進剤(d)は、接着剤組成物の硬化速度を調整するために用いられる。好ましい硬化促進剤としては、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールなどの3級アミン類;2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールなどのイミダゾール類;トリブチルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィンなどの有機ホスフィン類;テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレートなどのテトラフェニルボロン塩などが挙げられる。これらは1種単独で、または2種以上混合して使用することができる。
無機物と反応する官能基および有機官能基と反応する官能基を有するカップリング剤(e)を、接着剤層の被着体に対する接着性、密着性を向上させるために用いてもよい。また、カップリング剤(e)を使用することで、接着剤層を硬化して得られる硬化物の耐熱性を損なうことなく、その耐水性を向上することができる。
接着剤組成物が上述の架橋剤を介して結合可能な官能基を有するアクリル系樹脂を含有する場合、接着剤層の初期接着力および凝集力を調節するために、架橋剤(f)を接着剤組成物に添加することもできる。架橋剤(f)としては有機多価イソシアネート化合物、有機多価イミン化合物などが挙げられ、具体的な例示は上述した通りである。
接着剤組成物には、エポキシ系熱硬化性樹脂(b)の他に、適宜必要に応じてその他の熱硬化性樹脂を併用することができる。その他の熱硬化性樹脂(g)としては、例えば、熱硬化性ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。
接着剤組成物には、上記の他に、必要に応じて各種添加剤が配合されてもよい。各種添加剤としては、可塑剤、帯電防止剤、酸化防止剤、顔料、染料、ゲッタリング剤などが挙げられる。
本発明のダイシング・ダイボンディングシートは、上記の各成分からなる接着剤組成物を用いて、上記ダイシングシートの粘着剤層に接着剤層を積層して製造される。接着剤層は、感圧接着性と加熱硬化性とを有し、未硬化状態では各種被着体に軽く押圧し、または加熱して接着剤層を軟化させながら貼付することができる。そして熱硬化を経て最終的には耐衝撃性の高い硬化物を与えることができ、せん断強度にも優れ、厳しい高温度高湿度条件下においても十分な接着特性を保持し得る。接着剤組成物は、上記の各成分を適宜の割合で混合して得られる。混合に際しては、各成分を予め溶媒で希釈しておいてもよく、また混合時に溶媒に加えてもよい。溶媒としては、粘着剤組成物を得るために用いられる溶媒として例示した溶媒を用いることができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記ダイシング・ダイボンディングシートの接着剤層に半導体ウエハを貼着し、該半導体ウエハをダイシングして半導体チップとし、該半導体チップの一方の面に接着剤層を固着残存させてダイシングシートから剥離し、該半導体チップを有機基板やリードフレームのダイパッド部上、または別の半導体チップ上に接着剤層を介して接着する工程を含む。
本発明に係る半導体装置の製造方法においては、まず、表面に回路が形成され、裏面が研削された半導体ウエハを準備する。
ダイシング・ダイボンディングシートを、100mm×15mmにカットし、接着剤層とPVC板とを貼着した。その後、引っ張り試験機((株)島津製作所製万能引張試験機 インストロン)を用いて、23℃、50%RH環境下、剥離角度180°、剥離速度300mm/分でダイシングシートと接着剤層との界面を剥離するのに要する力(接着力)を測定し、剥離力とした。
#2000の砥石で研削したシリコンウエハ(150mm径、厚さ350μm)を、当該研削面とダイシング・ダイボンディングシートの接着剤層とが接するようにマウントし、リングフレームに固定した。次いで、ダイシング装置(ディスコ社製 DFD651、ディスコ社製ダイシングブレード27HECCを装着)を用いて、カット速度80mm/秒、回転数40,000rpm、ダイシングシートの基材への切り込み量20μmの条件で、ウエハを5mm×5mmにダイシングし、チップを得た。その後、CPUユニットを用いて12mmエキスパンドを行った。プッシュプルゲージの先端に針を装着し、裏返したダイシング・ダイボンディングシートの背面側(ダイシングシートの基材側)からチップを突き下げ、接着剤層付チップをダイシングシートから剥離するのに要する力(接着力)を、30点測定し、その平均値をピックアップ力(mN/5mm□)とした。
ドライポリッシュ仕上げシリコンウエハ(150mm径, 厚さ40μm)の研磨面に、実施例および比較例のダイシング・ダイボンディングシートの貼付をテープマウンター(リンテック社製 Adwill RAD2500)により行い、ウエハダイシング用リングフレームに固定した。次いで、ダイシング装置(ディスコ社製 DFD651)を使用して、カット速度20mm/秒、回転数50,000rpm、ダイシングシートの基材への切り込み量20μmの条件で、ウエハを10mm×10mmにダイシングし、チップを得た。ダイシング時に、チップ飛びの有無を目視にて確認した。
ピックアップ成功率(%)=(ピックアップ可能であったチップ数)/(ピックアップしようとしたチップ数)×100
なお、ピックアップ可能であったチップ数は、ピックアップ不良(チップが取り上げられずに装置が停止、またはチップが破損)が発生せずに基板に載置できたチップの数とした。
(ピックアップ条件)
コレット:ボイドレスタイプ
コレットサイズ:11mm×11mm
ピックアップ方式:スライダー式(ニードルレスタイプ)
スライダー幅:11mm
エキスパンド:3mm
粘着剤組成物を構成する各成分を下記に示す。
(A)アクリル重合体:ブチルアクリレート/2−ヒドロキシルエチルアクリレート共重合体(構成する全単量体中、ブチルアクリレートを95質量%、2−ヒドロキシエチルアクリレートを5質量%含み、重量平均分子量が50万である。)
(B)架橋剤:芳香族性ポリイソシアネート(日本ポリウレタン工業株式会社製 コロネートL)
(C)可塑剤:
(C−1)1,2−シクロヘキシルカルボン酸ジイソノニルエステル(BASFジャパン株式会社製 DINCH)
(C−2)トリメリット酸トリエステル(DIC株式会社製W−700)
(C−3)ピロメリット酸エステル(DIC株式会社製W−7010)
(C−4)アジピン酸ジエステル(DIC株式会社製W−2310)
(ダイシングシート)
上記各成分を表1に記載の量で配合し、粘着剤組成物を得た。次いで、粘着剤組成物の酢酸エチル溶液(固形分濃度30質量%)を、シリコーン離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ38μm)からなる剥離フィルムのシリコーン処理を施した面上に塗布し、100℃で2分間加熱架橋して、厚さ10μmの粘着剤層を形成した。基材として片面に電子線を照射したエチレン−メタクリル酸共重合体フィルム(厚さ80μm)を用い、粘着剤層を基材の電子線照射面上に転写し、剥離フィルムを除去してダイシングシートを得た。なお、表1における架橋剤当量とは、アクリル重合体(A)の水酸基に対する架橋剤(B)が有するイソシアネート基の数を示す。
アクリル系樹脂(日本合成化学株式会社製N−4617、水酸基含有)400質量部、エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製CNA−147)100質量部、フェノール樹脂(三井化学株式会社製ミレックスXLC−4L)25質量部、およびカップリング剤(三菱化学株式会社製MKCシリケートMSEP2)をメチルエチルケトン溶液に溶解し、接着剤組成物のメチルエチルケトン溶液(固形分濃度30質量%)を得た。
上記の円形に型抜きされた接着剤層から、同じく円形に型抜きされた他の剥離フィルムを剥離除去し、上記で得られたダイシングシートの粘着剤層上に転写し、剥離フィルムを除去して図2に示される構成のダイシング・ダイボンディングシートを得た。ダイシング・ダイボンディングシートについて、各評価結果を表2に示す。
2 … 粘着剤層
3 … ダイシングシート
4 … 接着剤層
5 … リングフレーム
10… ダイシング・ダイボンディングシート
Claims (8)
- 基材上に粘着剤層を有するダイシングシートと、該粘着剤層上に設けられた接着剤層とを有するダイシング・ダイボンディングシートであって、
粘着剤層が、アクリル重合体(A)、架橋剤(B)及び可塑剤(C)を含有し、
アクリル重合体(A)が、架橋剤(B)の官能基と反応する官能基を有し、
架橋剤(B)の官能基が、アクリル重合体(A)の官能基に対して1当量以上であるダイシング・ダイボンディングシート。 - 可塑剤(C)が有機酸エステル化合物である請求項1に記載のダイシング・ダイボンディングシート。
- 可塑剤(C)が、芳香環またはシクロアルキル環に2つ以上のカルボキシル基を付加した多価カルボン酸のカルボキシル基の一部または全部がアルコールとエステル化した有機酸エステル化合物である請求項1または2に記載のダイシング・ダイボンディングシート。
- 可塑剤(C)が、アクリル重合体(A)100質量部に対して5〜70質量部含まれる請求項1〜3のいずれかに記載のダイシング・ダイボンディングシート。
- 接着剤層が、バインダー樹脂(a)とエポキシ系熱硬化性樹脂(b)を含む請求項1〜4のいずれかに記載のダイシング・ダイボンディングシート。
- 粘着剤層が、フタル酸エステルを除く可塑剤(C)を含有する請求項1〜5のいずれかに記載のダイシング・ダイボンディングシート。
- 架橋剤(B)が、アクリル重合体(A)100質量部に対して15〜50質量部含まれる請求項1〜6のいずれかに記載のダイシング・ダイボンディングシート。
- バインダー樹脂(a)がアクリル系樹脂であり、
アクリル系樹脂が、接着剤層を構成する接着剤組成物の全質量中50質量%以上含まれる請求項5に記載のダイシング・ダイボンディングシート。
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