JP6223155B2 - 接着剤層用塗布組成物、半導体用接着フィルムおよびその製造方法、ならびに、これを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の第1は、(a)エポキシ樹脂 10〜46質量部と;(b)重量平均分子量10,000〜1,000,000の(メタ)アクリル酸エステル重合体 3〜40質量部と;(c)平均粒径が0.01μmを超え、かつ1.0μm以下である無機微粒子 5〜35質量部と;(d)エポキシ樹脂の硬化剤 5〜35質量部と;ただし、(a)〜(d)の合計量は100質量部である、を含み、前記(d)エポキシ樹脂の硬化剤が、(i)20℃で固形であるフェノール樹脂 4〜34質量部を少なくとも一種と;(ii)20℃で液状であるフェノール樹脂 1〜31質量部を少なくとも一種と;を含み、前記(a)〜(d)成分100質量部に対して、(e)硬化促進剤 0.05〜5質量部をさらに含む、接着剤層用塗布組成物である。
本発明で用いられるエポキシ樹脂(本明細書中、単に、成分(a)とも称する)は、成分(d)と反応して硬化する。成分(a)は、硬化して接着作用を有するものであれば特に制限されない。具体的な例としては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールS型、臭素化ビスフェノールA型、水素添加ビスフェノールA型、ビスフェノールAF型、ビフェニル型、ナフタレン型、フルオレン型、トリヒドロキシフェニルメタン型、ジシクロペンタジエン型、トリスヒドロキシフェニルメタン型、テトラフェニロールエタン型等の二官能エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;多官能エポキシ樹脂;グリシジルアミン型エポキシ樹脂;複素環含有エポキシ樹脂;脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。これらエポキシ樹脂は単独でも、または2種以上組み合わせて用いてもよい。また、該エポキシ樹脂は合成品を用いてもよいし、市販品を用いてもよい。
本発明で用いられる(メタ)アクリル酸エステル重合体(本明細書中、単に、成分(b)とも称する)は、本発明においては応力緩和材のような作用を有する。つまり、成分(a)と成分(d)のみであると硬化反応により接着剤層内部に応力が蓄積するため、成分(b)と併用することによって、応力緩和性を向上させる。成分(b)は特に制限されず、通常用いられている公知のものを使用することができる。
本発明で用いられる無機微粒子(本明細書中、単に、成分(c)とも称する)は特に制限されず、通常用いられている公知の無機微粒子を使用することができる。具体的には、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、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化ケイ素(シリカ)、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素等が挙げられる。
本発明で用いられるエポキシ樹脂の硬化剤(本明細書中、単に、成分(d)とも称する)としては、(i)20℃で固形であるフェノール樹脂(以下、「固形フェノール樹脂」を少なくとも一種と;(ii)20℃で液状であるフェノール樹脂(以下、液状フェノール樹脂とも称する)を少なくとも一種と;を含む。本発明では、固形フェノール樹脂だけでなく。液状フェノール樹脂を添加することによって、接着剤層の可撓性向上し、破断伸びが向上するものと考えられる。
固形フェノール樹脂は、常圧、20℃で、固体状態であることを意味する。
液状フェノール樹脂は、常温、20℃で、粘度が30Pa・s(30,000cps)以下であるフェノール樹脂を意味するものとする。粘度は、好ましくは、10Pa・s(10,000cps)以下である。ただし、実質的には、0.2Pa・s(200cps)以上である。なお、本発明において「粘度」は、E型粘度計を用いて測定した値を言うものとする。
本発明で用いられる硬化促進剤(本明細書中、単に、成分(e)とも称する)は、本発明においては、触媒として機能する。成分(e)は、特に制限されず、通常用いられている公知の硬化促進剤を使用することができる。具体的には、例えば、2−メチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、1,2−トリメチレンベンズイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール等のイミダゾール類、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリス(4−メチルフェニル)ホスフィン等の有機ホスフィン化合物、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラブチルホスフォニウムテトラブチルボレート、テトラフェニルホスホニウムメチルトリフェニルボレート等のテトラボレート系化合物、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)フェノール等の3級アミン類等があげられる。
本発明の第2は、本発明の第1の接着剤層用塗布組成物を使った、好ましい実施形態である、半導体用接着フィルム用の接着剤層である。具体的には、図1に示されるように、本発明の第1の接着剤層用塗布組成物が剥離基材20上に塗布され、乾燥されることによってなる、半導体用接着フィルム用の接着剤層10である。
本発明の第3は、本発明の第2の接着剤層を使用した、好ましい実施形態である、半導体用接着フィルムであって、具体的には、本発明の第2の接着剤層を含む、半導体用接着フィルムである。
本発明の第4は、本発明の第1の接着剤層用塗布組成物を使った、好ましい実施形態である、半導体用接着フィルムの製造方法であり、具体的には、(1)本発明の第1の接着剤層用塗布組成物を剥離基材上に塗布し、乾燥させて、接着剤層を形成する工程と;(2)前記接着剤層側から前記剥離基材に達するまで該接着剤層を切断し、不要部分の接着剤層を除去する第1の切断工程と;(3)前記剥離基材上に残されている前記接着剤層の少なくとも一部を覆うように、粘着剤層付き基材を、該粘着剤層が前記接着剤層側となるように貼り付けることによって、基材、粘着剤層および接着剤層が積層されてなる積層体を得る第1の貼り付け工程と;(4)前記積層体を残すように、前記基材側から前記剥離基材に達するまで、前記粘着剤層付き基材を切断し、不要部分の粘着剤層付き基材を除去する第2の切断工程と;を含む。
第1工程は、図1に示すように、本発明の第1の接着剤層用塗布組成物を剥離基材20上に塗布し、乾燥させて、接着剤層10を形成する工程である。
第2工程は、図2A−1、図2A−2および図2B−1、図2B−2に示されるように、接着剤層10側から剥離基材20に達するまで接着剤層を切断し、不要部分の接着剤層10aを除去する第1の切断工程である。
第3工程は、図3に示すように、剥離基材20上に残されている(必要部分の)接着剤層10bの少なくとも一部を覆うように、粘着剤層付き基材60を、粘着剤層50が接着剤層10b側となるように貼り付けることによって、基材40、粘着剤層50および接着剤層10bが積層されてなる積層体65を得る第1の貼り付け工程である。図3においては、接着剤層10bを含めた剥離基材20の全部を粘着剤層付き基材60で覆っているが、少なくとも一部を覆うようにしてもよい。また、図3では、基材40、粘着剤層50および接着剤層10bが積層されてなる積層体65が2つ得られているが、実際には、バッチ生産の下で行っているので、さらに多くの積層体65を得ている。
第4工程は、図4A−1、図4A−2〜図4Bに示すように、積層体65を残すように、基材40側から剥離基材20に達するまで、粘着剤層付き基材60を切断し、不要部分の粘着剤層付き基材を除去する第2の切断工程である。かかる切断工程も、第1の切断工程の切断工程と同様に行われる。本工程においては、円形刃物30bやピナクル刃35bの円周は、各積層体65よりも一回り大きいサイズのものが使用される。このようにして、図4Bに示すように、不要部分の粘着剤層付き基材が除去された、半導体用接着フィルム1を製造することができる。
本発明の第5は、本発明の第4の半導体用接着フィルムを使った、好ましい実施形態である、半導体装置の製造方法であり、具体的には、(5)本発明の第4の製造方法によって製造されてなる半導体用接着フィルムから、前記剥離基材を剥離することによって、接着剤層を露出し、該接着剤層に、半導体ウェハを貼り付けて、接着剤層付きの半導体ウェハを得る第2の貼り付け工程と;(6)前記接着剤層付きの半導体ウェハを、少なくとも前記接着剤層と粘着剤層との界面に達するまでダイシングし、前記半導体ウェハを所定の大きさの半導体素子になるようにするダイシング工程と;(7)前記半導体素子を前記接着剤層と共にピックアップし、接着剤層付き半導体素子を得るピックアップ工程と;(8)前記接着剤層付き半導体素子を、配線が形成された半導体実装基板に前記接着剤層を介して、加熱しながら圧着するダイボンディング工程と;(9)前記半導体実装基板を加熱し、前記接着剤層を硬化せしめるキュア工程と;(10)前記半導体素子上に接続端子を形成し、また、前記半導体実装基板上に配線端子を形成し、該接続端子と、該配線端子とを、金属ワイヤーで接続するワイヤーボンディング工程と;(11)前記半導体素子上であって、前記接続端子以外の機能面に、別の接着剤層付き半導体素子を積層してなる工程と;を含む。
第5工程は、図5に示すように、本発明の第4の製造方法によって製造されてなる半導体用接着フィルムから、前記剥離基材20を剥離することによって、接着剤層10bを露出し、該接着剤層10bに、半導体ウェハ70を貼り付けて、接着剤層付きの半導体ウェハ75を得る第2の貼り付け工程である。
第6工程は、図6に示すように、前記接着剤層付きの半導体ウェハ75を、少なくとも前記接着剤層10bと粘着剤層50bとの界面に達するまでダイシングし、前記半導体ウェハ70を所定の大きさの半導体素子70bになるようにするダイシング工程である。
第7工程は、図7に示すように、前記半導体素子70bを前記接着剤層10bと共にピックアップし、接着剤層付き半導体素子78を得るピックアップ工程である。
第8工程は、図8に示すように、前記接着剤層付き半導体素子78を、配線が形成された半導体実装基板90に前記接着剤層10bを介して、加熱しながら圧着するダイボンディング工程である。
第9工程は、図9に示すように、前記半導体実装基板90を加熱し、前記接着剤層10bを硬化せしめるキュア工程である。
1,000≦(A×B)≦2,500
100≦A≦150
を満たす。
第10工程は、図10に示すように、前記半導体素子70b上に接続端子を形成し(図示せず)、また、前記半導体実装基板90上に配線端子を形成し(図示せず)、該接続端子と、該配線端子とを、金属ワイヤー110で接続するワイヤーボンディング工程である。
第11工程は、図11に示すように、前記半導体素子70上であって、前記接続端子以外の機能面に、別の接着剤層付き半導体素子78を積層してなる工程と;を含む。
(a)エポキシ樹脂としてEPPN501H(日本化薬株式会社製、トリヒドロキシフェニルメタン骨格エポキシ樹脂)18.7質量部、XD−1000 2L(日本化薬株式会社製、ジシクロペンタジエン骨格エポキシ樹脂)17.9質量部、
(b)(メタ)アクリル酸エステル重合体としてSGP−312L(ナガセケムテックス株式会社製アクリル樹脂/重量平均分子量:450,000/エチルアクリレート、ブチルアクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、アクリロニトリルの四元共重合体/ガラス転移温度:15℃)29.3質量部、
(c)無機微粒子としてSO25H(球状シリカ 株式会社アドマテックス製、平均粒径0.6μm、最大粒径3.5μm)12.9質量部、
(d)エポキシ樹脂の硬化剤として、(i)HF−4M(明和化成株式会社製、水酸基当量107/固形のフェノールノボラック樹脂)15.0質量部、(ii)MEH−8005(明和化成株式会社製、水酸基当量137/液状であるメチレンビス(2−プロペニル)フェノール)6.2質量部、
(e)硬化促進剤としてキュアゾール(登録商標)2MZ−H(四国化成株式会社製/2−メチルイミダゾール)0.07質量部に、
シクロヘキサノンを加えて、25±5℃の環境下で3時間、撹拌翼を用いて、攪拌混合し、接着剤層用塗布組成物を得た。得られた接着剤層用塗布組成物を、厚さ38μmの離型処理を行ったポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上にベーカーアプリケーターを用いて塗布し、100℃で15分間加熱乾燥して、膜厚が20μmの塗膜(接着剤層)を形成し、半導体用接着フィルムを作製した。
EPPN501Hの量を16.0質量部、XD−1000−2Lの量を15.4質量部、SGP−312Lの量を25.1質量部、SO25Hの量を25.3質量部、HF−4Mを12.9質量部、MEH−8005を5.3質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、半導体用接着フィルムを作製した。
HF−4Mを11.5質量部、MEH−8005を9.7質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、半導体用接着フィルムを作製した。
EPPN501Hの量を22.5量部、XD−1000−2Lの量を21.5質量部、SGP−312Lの量を15.0質量部、SO25Hの量を15.5質量部、HF−4Mを18.0質量部、MEH−8005を7.5質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、半導体用接着フィルムを作製した。
SO25HをMP−8FS(球状シリカ 株式会社龍森製、平均粒径0.5μm、最大粒径2.5μm)12.9質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、半導体用接着フィルムを作製した。
SO25HをSE1030(球状シリカ 株式会社アドマテックス製、平均粒径0.3μm、最大粒径5.0μm)12.9質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、半導体用接着フィルムを作製した。
SO25HをEMIX300(シリカ 株式会社龍森製、平均粒径0.1μm、最大粒径3.0μm)12.9質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、半導体用接着フィルムを作製した。
HF−4Mを21.2質量部とし、MEH−8005を使用しなかったこと以外は、実施例1と同様の方法により、半導体用接着フィルムを作製した。
2MZ−Hを0.04質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、半導体用接着フィルムを作製した。
HF−4Mを19.1質量部とし、MEH−8005を2.1質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、半導体用接着フィルムを作製した。
EPPN501Hの量を21.5質量部、XD−1000−2Lの量を20.6質量部、SGP−312Lの量を33.6質量部、HF−4Mを17.2質量部、MEH−8005を7.1質量部、SO25Hを使用しなかったこと以外は、実施例1と同様の方法により、半導体用接着フィルムを作製した。
EPPN501Hの量を13.2質量部、XD−1000−2Lの量を12.6質量部、SGP−312Lの量を20.5質量部、SO25Hの量を38.7質量部、HF−4Mを10.6質量部、MEH−8005を4.4質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により、半導体用接着フィルムを作製した。
(a)エポキシ樹脂としてYDF8170C(DIC株式会社製、ビスフェノールF骨格エポキシ樹脂)20.8質量部、HP−7200(DIC株式会社製、ジシクロペンタジエン骨格エポキシ樹脂)5.2質量部、
(b)(メタ)アクリル酸エステル重合体としてSG−P3(ナガセケムテックス株式会社製アクリル樹脂/重量平均分子量800,000/エチルアクリレート、ブチルアクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、アクリロニトリルの四元共重合体/ガラス転移温度:−7℃)20.8質量部、
(c)無機微粒子としてR972(球状シリカ 株式会社アドマテックス製、平均粒径0.016μm、最大粒径3.5μm)20.8質量部、
(d)エポキシ樹脂の硬化剤としてXLC−LL(フェノール・p−キシリレングリコールジメチルエーテル共重合樹脂/三井化学株式会社製、水酸基当量174)11.6質量部、TrisP−PA(α,α−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−(4−ヒドロキシ−α,α−ジメチルベンジル)−エチルベンゼン/本州化学株式会社製、水酸基当量140)20.8質量部、
(e)硬化促進剤としてキュアゾール(登録商標)2PHZ−PW(四国化成株式会社製)0.07質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、半導体用接着フィルムを作製した。
(a)エポキシ樹脂としてEOCN−102S−65(日本化薬株式会社製、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂)19.0質量部、NC3000(日本化薬株式会社製、ビフェニレン骨格含有エポキシ樹脂)28.2質量部、
(b)(メタ)アクリル酸エステル重合体としてSG−708−6(ナガセケムテックス株式会社製アクリル樹脂/重量平均分子量800,000/エチルアクリレート、ブチルアクリレート、ヒドロキシ(メタ)アクリレート、アクリロニトリル、アクリル酸の五元共重合体/ガラス転移温度:6℃)18.0質量部、
(c)無機微粒子としてSE1030(球状シリカ 株式会社アドマテックス製、平均粒径0.3μm、最大粒径5.0μm)10.1質量部、
(d)エポキシ樹脂の硬化剤としH−4(フェノールノボラック樹脂/明和化成株式会社製、水酸基当量107)14.8質量部、MEH−8000H(メチレンビス(2−プロペニル)フェノール)/明和化成株式会社製、水酸基当量141)9.9質量部、
(e)硬化促進剤としてキュアゾール(登録商標)2PHZ−PW(四国化成株式会社製)0.14質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、半導体用接着フィルムを作製した。
に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、半導体用接着フィルムを作製した。
実施例1〜7および比較例1〜7の記載の方法により作製した半導体用接着フィルムを、以下に示す方法により評価した。
厚み20μmの剥離基材付き接着剤層を、幅10mm、長さ35mmとなるように切り出し、剥離基材を除去した。得られた接着剤層を引っ張り試験機(装置名:TA−XT−plus、ステーブルマイクロシステムズ社製)にチャック間距離が20mmとなるように取り付け、JIS−K7127:1999記載の条件に準拠し、100mm/minの引っ張り速度で試験した。その際の破断伸び率は接着剤層が破断した時点での変位量をチャック間距離で割ることにより算出した。測定は同一例毎に3サンプル実施し、その平均値を測定結果とした。
半導体装置を作製する際、厚み20μmの剥離基材付き接着剤層を5mm四方に切り出し、剥離基材の反対側の面に厚み200μm、5mm四方の半導体素子を70℃に加熱、接着して半導体素子付き接着剤層を得た。接着剤層側の剥離基材を除去し、接着剤層面を太陽インキ製造社製ソルダーレジスト:AUS−308を全面塗布したガラスエポキシからなるプリント基板(厚さ200μm)上に120℃に加熱した熱板上で0.1MPaの圧力をかけながら5秒保持して半導体素子付き接着剤層を上記プリント基板上に圧着せしめた。該半導体素子付きプリント基板をオーブン内で125℃/10分加熱し、室温まで冷却した後、ワイヤーボンディング工程に相当する熱履歴:熱板上で170℃/5分加熱を施した後、半導体素子を覆うように市販の第一毛織社製半導体封止樹脂で封止し、175℃で1時間加熱して上記封止樹脂を硬化せしめ、半導体装置を得た。得られた半導体装置を予め85℃/相対湿度85%に設定した恒温恒湿槽に168時間保管した。得られた半導体装置を265℃に設定したIRヒータ上で15秒間、3回加熱した。その後市販のSAT(Scanning Acoustic Tomograph)装置を用いて、半導体装置内部の剥離もしくはチップ破損の有無を観察した。本評価は半導体装置数4ケの内、正常であった半導体装置数を評価結果とした。
10…接着剤層、
10a…(不要部分の)接着剤層、
10b…(必要部分の)接着剤層、
20…剥離基材、
30a…円形刃物、
30b…円形刃物、
33…アンビルロール、
34…マグネットロール、
35a…ピナクル刃、
35b…ピナクル刃、
40…基材、
40b…(必要部分の)基材、
50…粘着剤層、
50b…(必要部分の)粘着剤層、
60…粘着剤層付き基材、
60b…(必要部分の)粘着剤層付き基材、
63…ダイシングソー、
65…積層体、
70…半導体ウェハ、
70b…半導体素子、
75…接着剤層付きの半導体ウェハ、
78…接着剤層付き半導体素子、
80…コレット、
90…半導体実装基板、
100…ヒータ、
110…金属ワイヤー。
Claims (7)
- (a)エポキシ樹脂 10〜46質量部と;
(b)重量平均分子量10,000〜1,000,000の(メタ)アクリル酸エステル重合体 3〜40質量部と;
(c)平均粒径が0.01μmを超え、かつ1.0μm以下である無機微粒子 5〜35質量部と;
(d)エポキシ樹脂の硬化剤 5〜35質量部と;
ただし、(a)〜(d)の合計量は100質量部である、
を含み、
前記(d)エポキシ樹脂の硬化剤が、
(i)20℃で固形であるフェノール樹脂 10〜21質量部を少なくとも一種と;
(ii)20℃で液状であるフェノール樹脂 5〜16質量部を少なくとも一種と;
を含み、
前記20℃で固形であるフェノール樹脂に対する前記20℃で液状であるフェノール樹脂の配合量は、前記20℃で固形であるフェノール樹脂100重量部を基準とし、28質量部以上90質量部未満であり、
前記(a)〜(d)成分100質量部に対して、
(e)硬化促進剤 0.05〜5質量部をさらに含む、接着剤層用塗布組成物。 - 請求項1に記載の接着剤層用塗布組成物が剥離基材上に塗布され、乾燥されることによってなる、半導体用接着フィルム用の接着剤層。
- 破断伸び率が、150%以上である、請求項2に記載の半導体用接着フィルム用の接着剤層。
- 請求項2または3に記載の接着剤層を含む、半導体用接着フィルム。
- (1)請求項1に記載の接着剤層用塗布組成物を剥離基材上に塗布し、乾燥させて、接着剤層を形成する工程と;
(2)前記接着剤層側から前記剥離基材に達するまで該接着剤層を切断し、不要部分の接着剤層を除去する第1の切断工程と;
(3)前記剥離基材上に残されている前記接着剤層の少なくとも一部を覆うように、粘着剤層付き基材を、該粘着剤層が前記接着剤層側となるように貼り付けることによって、基材、粘着剤層および接着剤層が積層されてなる積層体を得る第1の貼り付け工程と;
(4)前記積層体を残すように、前記基材側から前記剥離基材に達するまで、前記粘着剤層付き基材を切断し、不要部分の粘着剤層付き基材を除去する第2の切断工程と;
を含む、半導体用接着フィルムの製造方法。 - (5)請求項5に記載の製造方法によって製造されてなる半導体用接着フィルムから、前記剥離基材を剥離することによって、接着剤層を露出し、該接着剤層に、半導体ウェハを貼り付けて、接着剤層付きの半導体ウェハを得る第2の貼り付け工程と;
(6)前記接着剤層付きの半導体ウェハを、少なくとも前記接着剤層と粘着剤層との界面に達するまでダイシングし、前記半導体ウェハを所定の大きさの半導体素子になるようにするダイシング工程と;
(7)前記半導体素子を前記接着剤層と共にピックアップし、接着剤層付き半導体素子を得るピックアップ工程と;
(8)前記接着剤層付き半導体素子を、配線が形成された半導体実装基板に前記接着剤層を介して、加熱しながら圧着するダイボンディング工程と;
(9)前記半導体実装基板を加熱し、前記接着剤層を硬化せしめるキュア工程と;
(10)前記半導体素子上に接続端子を形成し、また、前記半導体実装基板上に配線端子を形成し、該接続端子と、該配線端子とを、金属ワイヤーで接続するワイヤーボンディング工程と;
(11)前記半導体素子上であって、前記接続端子以外の機能面に、別の接着剤層付き半導体素子を積層してなる工程と;
を含む、半導体装置の製造方法。 - 前記キュア工程での加熱温度をA(℃)、加熱時間をB(分)としたときに、下記式:
1,000≦(A×B)≦2,500
100≦A≦150
を満たす、請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
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