JP7100957B2 - 半導体保護テープ - Google Patents
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Description
基材層と粘着剤層とを有する半導体保護テープに高温処理が行われると、基材層が高温によって収縮する。基材層が収縮すると、粘着剤層と粘着剤層によって貼り合わされたウエハ上の半田も基材層の収縮方向に引っ張られ、高温によって軟化した半田が変形してしまう(図1(b))。この問題に対し、基材層に熱収縮の小さな物質を用いることで半田の変形を抑えることが考えられたが、この方法でも半田の変形を抑えるのには充分でなかった。
以下に本発明を詳述する。
また、本明細書中における「250℃における10分間の熱収縮」とは、JISK7133に準拠してサンプリング、評線間距離の測定、算出を行った値を意味する。ただし加熱に関しては、あらかじめ250℃に熱したホットプレートを準備し、そのホットプレートを用いて10分間の加熱を行う。
ここで、光硬化型粘着剤層を光硬化させるための光照射の条件は、光硬化型粘着剤層に含有される光硬化型粘着剤の種類により適宜選択すればよい。例えば、後述する重合性ポリマーを主成分とし、250~800nmの波長の光を照射することにより活性化する光重合開始剤を含有する光硬化型粘着剤を用いた場合には、365nm以上の波長の光を好ましくは5mW以上、より好ましくは10mW以上、更に好ましくは20mW以上、特に好ましくは50mW以上の照度で照射することにより、光硬化させることができる。また、波長365nmの光を300mJ以上の積算照度で照射することが好ましく、500mJ以上、10000mJ以下の積算照度で照射することがより好ましく、500mJ以上、7500mJ以下の積算照度で照射することが更に好ましく、1000mJ以上、5000mJ以下の積算照度で照射することが特に好ましい。
より具体的には例えば、超高圧水銀灯を用いて、365nmの紫外線を光硬化型粘着材層の表面への照射強度が80mW/cm2となるよう照度を調節して2分間照射することにより、光硬化型粘着剤層を光硬化させる。
上記基材層は、上記半導体保護テープの熱収縮率を満たすものなら特に限定されないが、光を透過又は通過するものであることが好ましい。中でも、熱収縮が小さく、光を透過することからポリエチレンナフタレートがより好ましい。
本発明の半導体保護テープは、光硬化型粘着剤層を含有することで、光硬化によって粘着剤層の弾性率を上げることができる。即ち、光硬化前は常温においてウエハに対する充分な粘着力を発揮しつつも、光硬化後は高い弾性率によって半導体保護テープの熱収縮を抑え、その結果、半田の変形を抑えることができる。このように、本発明は単に基材層の熱収縮率を小さくするだけでなく、高温処理前に粘着剤層を光硬化させ、粘着剤層の弾性率を上げることで、半導体保護テープの熱収縮を抑えて半田の変形を防止することができる。
なお、ここで「引っ張り貯蔵弾性率」とは、粘弾性測定機(型式「DVA-200」、アイティー計測制御社製)を用いて、昇温速度10℃/分、引っ張り、つかみ幅24mm、10Hzで300℃まで昇温して得られる値である。
上記重合性ポリマーは、例えば、分子内に官能基を持った(メタ)アクリル系ポリマー(以下、官能基含有(メタ)アクリル系ポリマーという)をあらかじめ合成し、分子内に上記の官能基と反応する官能基とラジカル重合性の不飽和結合とを有する化合物(以下、官能基含有不飽和化合物という。)と反応させることにより得ることができる。
上記多官能オリゴマー又はモノマーは、分子量が1万以下であるものが好ましく、より好ましくは加熱又は光の照射による粘着剤層の三次元網状化が効率よくなされるように、その分子量が5000以下でかつ分子内のラジカル重合性の不飽和結合の数が2~20個のものである。
また、樹脂の安定性を高めるために熱安定剤、酸化防止剤を配合させてもよい。このような添加剤は、例えばフェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、有機スズ系安定剤、鉛系安定剤等が挙げられる。これらの添加剤は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
本発明の半導体保護テープは、光硬化型粘着剤層を光硬化した後には、高温処理時における熱収縮率が極めて小さい。半田突起電極が形成された半導体の該突起電極が形成された側の面に本発明の半導体保護テープを貼付し、光照射して光硬化型粘着剤層を光硬化した後にリフロー等の200℃以上の高温処理プロセスを行えば、半導体保護テープの貼り付けられた面にある半田突起電極が変形したりすることがなく、接続信頼性が低下してしまうことがない。
(1)基材層熱収縮率の測定
テオネックスフィルムQ83(ポリエチレンナフタレートフィルム、厚さ25μm、帝人デュポン社製)をあらかじめ250℃に加熱したホットプレートを用いて250℃、10分間加熱した。その後、基材層のMDとTDの長さを測定し、加熱前の長さに対する基材層熱収縮率を求めた。なお、サンプリング、評線間距離の測定、算出はJIS K7133に準拠して行った。
温度計、攪拌機、冷却管を備えた反応器を用意し、この反応器内に、ブチルアクリレート79重量部、エチルアクリレート15重量部、アクリル酸1重量部、2-ヒドロキシアクリレート5重量部、酢酸エチル100重量部を加えた後、反応器を加熱して還流を開始した。続いて、上記反応器内に、重合開始剤として1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン0.01重量部を添加し、還流下で重合を開始させた。次に、重合開始から1時間後及び2時間後にも、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサンを0.01重量部ずつ添加し、更に、重合開始から4時間後にt-ヘキシルパーオキシピバレートを0.05重量部添加して重合反応を継続させた。そして、重合開始から8時間後に、固形分50重量%、重量平均分子量70万の官能基含有(メタ)アクリル系酢酸エチル溶液を得た。
得られた官能基含有(メタ)アクリル系酢酸エチル溶液の樹脂固形分100重量部に対して、2-イソシアナトエチルメタクリレート3.5重量部を加えて反応させて光硬化型粘着剤Aの酢酸エチル溶液を得た。
得られた光硬化型粘着剤Aの酢酸エチル溶液の樹脂固形分100重量部に対して、光重合開始剤(エサキュアワン、日本シイベルヘグナー社製)1重量部、可塑剤(根上工業社製、UN-5500)20重量部、及び、架橋剤(日本ポリウレタン社製、コロネートL-45)0.5重量部を混合して光硬化型粘着剤組成物Aの酢酸エチル溶液を調製した。
テオネックスフィルムQ83を基材として、該基材の片面に得られた光硬化型粘着剤組成物Aの酢酸エチル溶液を、乾燥皮膜の厚さが200μmとなるようにドクターナイフで塗工し、110℃、10分間加熱して塗工溶液を乾燥させた後、乾燥粘着剤表面にシリコン離型処理PETフィルムをラミネートし、その後、40℃、3日間静置養生を行い、基材層と光硬化型粘着剤層Aとを有する半導体保護テープを得た。
測定用サンプルとして、光硬化型粘着剤組成物Aの酢酸エチル溶液を、片面にシリコン離型処理を施したPETフィルムのシリコン処理面上に、乾燥皮膜の厚さが500μmとなるようにドクターナイフで塗工し、そのまま常温で10分間静置し溶剤をある程度蒸発させ、引き続き110℃、10分間加熱して塗工溶液を乾燥させた後、乾燥粘着剤表面に片面にシリコン離型処理を施したPETフィルムのシリコン処理面をラミネートし、40℃、3日間静置養生を行い、接着テープを得た。得られた接着テープを縦5.0cm、横5.0cmの四角形状に切断して、これを測定用サンプルとした。
次いで、超高圧水銀灯を用いて、365nmの紫外線を測定用サンプルの表面への照射強度が80mW/cm2となるよう照度を調節して2分間照射して、測定用サンプルを光硬化させた。光硬化後の測定用サンプルについて、さらに縦4.0cm、横0.5cmにカットして弾性率測定用サンプルとした。
弾性率測定用サンプルを用い、粘弾性測定機(型式「DVA-200」、アイティー計測制御社製)を用いて、昇温速度10℃/分、引っ張り、つかみ幅24mm、10Hzで300℃まで連続昇温して測定を行った。測定値の中から、25℃から250℃の間における最小の引っ張り貯蔵弾性率の値を得た。
得られた半導体保護テープの光硬化型粘着剤層の表面に、超高圧水銀灯を用いて、365nmの紫外線を照射強度が80mW/cm2となるよう照度を調節して2分間照射して、光硬化型粘着剤層を光硬化させた。
光硬化後の半導体保護テープを、あらかじめ250℃に加熱したホットプレートを用いて250℃、10分間加熱を行った。その後、半導体保護テープのMDとTDの長さを測定し、加熱前の長さに対するテープ熱収縮率を求めた。なお、サンプリング、評線間距離の測定、算出はJIS K7133に準拠して行った。
温度計、攪拌機、冷却管を備えた反応器を用意し、この反応器内に、ブチルアクリレート79重量部、エチルアクリレート15重量部、アクリル酸1重量部、2-ヒドロキシアクリレート5重量部、酢酸エチル100重量部を加えた後、反応器を加熱して還流を開始した。続いて、上記反応器内に、重合開始剤として1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン0.01重量部を添加し、還流下で重合を開始させた。次に、重合開始から1時間後及び2時間後にも、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサンを0.01重量部ずつ添加し、更に、重合開始から4時間後にt-ヘキシルパーオキシピバレートを0.05重量部添加して重合反応を継続させた。そして、重合開始から8時間後に、固形分50重量%、重量平均分子量70万の官能基含有(メタ)アクリル系酢酸エチル溶液を得た。
得られた官能基含有(メタ)アクリル系酢酸エチル溶液の樹脂固形分100重量部に対して、2-イソシアナトエチルメタクリレート2.0重量部を加えて反応させて光硬化型粘着剤Bの酢酸エチル溶液を得た。
得られた光硬化型粘着剤Bの酢酸エチル溶液の樹脂固形分100重量部に対して、光重合開始剤(エサキュアワン、日本シイベルヘグナー社製)1重量部、可塑剤(根上工業社製、UN-5500)20重量部、及び、架橋剤(日本ポリウレタン社製、コロネートL-45)0.5重量部を混合して光硬化型粘着剤組成物Bの酢酸エチル溶液を調製した。
実施例1と同様の方法により半導体保護テープを製造した。
ただし、「(4)光硬化型粘着剤層の引っ張り貯蔵弾性率の測定」及び「(5)半導体保護テープの熱収縮率の測定」においては、光硬化型粘着剤層の光硬化を行わずに測定を行った。
基材層にテオネックスフィルムQ51(ポリエチレンナフタレートフィルム、厚さ25μm、帝人デュポン社製)を用いた以外は比較例1と同様にして、半導体保護テープの製造と測定を行った。
基材層にテオネックスフィルムQ51(ポリエチレンナフタレートフィルム、厚さ25μm、帝人デュポン社製)を用いた以外は実施例1と同様にして、半導体保護テープの製造と測定を行った。
実施例及び比較例で得られた半導体保護テープについて、以下の方法により評価を行った。
結果を表1に示した。
半導体保護テープの粘着剤層側の面を、80μm高さの半田突起電極が片面に形成されたシリコンウエハの、突起電極が形成された側の面に貼り付けて積層体を得た。次いで、超高圧水銀灯を用いて、365nmの紫外線を片面粘着テープ表面への照射強度が80mW/cm2となるよう照度を調節して2分間照射して、光硬化型粘着剤成分を架橋、硬化させた。
得られた積層体のウエハのもう一方の面に他の半導体チップを重ね、その状態でリフロー炉に入れて、260℃、6分間の熱処理を合計3回行い、導電接続を行った。
熱処理工程後、めくるようにして片面粘着テープを剥離した。
半導体テープ剥離後のシリコンウエハ上の突起電極を、光学顕微鏡を用いて5000倍の倍率で観察し、半田電極頭頂部の横方向移動が半田電極円周直径の5%未満の場合を「○」、5%以上の場合を「×」として半田変形を評価した。ただし、横方向の移動が5%未満でも、縦方向に半田電極がつぶれたり、原形をとどめていなかったりしたものも「×」と評価した。一般的に、電極が5%以上の位置ずれを起こすと次の工程での通電ができなくなる。
なお、比較例1、2については、光硬化型粘着剤層の光硬化を行わずにリフローを行い、半田変形の評価を行った。
Claims (2)
- 半導体チップの製造工程において、半田突起電極が形成された半導体の該突起電極が形成された側の面に貼付して、光硬化した後に200℃以上の高温処理プロセスを行う用途に用いられる基材層と光硬化型粘着剤層とを有する半導体保護テープであって、
前記光硬化型粘着剤層を光硬化した後の前記半導体保護テープの250℃における10分間の熱収縮率が、流れ方向(MD)、垂直方向(TD)ともに1.5%以下であり、
前記光硬化型粘着剤層を構成する粘着剤はアクリル系粘着剤であり、
前記基材層の250℃における10分間の熱収縮率が、流れ方向(MD)、垂直方向(TD)ともに5.0%以下であり、
光硬化後の前記光硬化型粘着剤層を、25℃から250℃まで10℃/minの昇温速度で測定したときの引っ張り貯蔵弾性率の極小値が1.0MPa以上である
ことを特徴とする半導体保護テープ。 - 前記基材層がポリエチレンナフタレートを含有することを特徴とする請求項1記載の半導体保護テープ。
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