JP7689440B2 - ダイボンドフィルム及びダイシングダイボンドフィルム - Google Patents
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Description
ダイシングダイボンドフィルムを用いることが知られている(例えば、特許文献1)。
前記ダイシングダイボンドフィルムは、基材層上に粘着剤層が積層されたダイシングテープと、該ダイシングテープの粘着剤層上に剥離可能に積層されたダイボンド層(ダイボンドフィルム)とを備えている。
そして、前記半導体パッケージは、所定温度(例えば、260℃)でのソルダリングによってマザーボードと電気的に接続されて、半導体装置とされる。
前記ボイドは、前記封止樹脂を所定温度で硬化させている間に、ある程度は除去できるものの、前記配線基板等の表面と前記ダイボンド層の表面との間に生じるボイドが比較的多くなると、前記封止樹脂を硬化させている間に、前記ボイドを十分に除去できなくなることがある。
そして、前記ボイドを十分に除去できないと、前記ボイド内には、空気に加えて空気中の水分も存在しているので、前記半導体パッケージ内の水分量が比較的多くなる。このような場合、前記半導体パッケージと前記マザーボードとを電気的に接続するための所定温度(例えば、260℃)でのソルダリング中に、前記半導体パッケージ内の前記水分の気化による体積膨張の程度が大きくなるので、この大きな体積膨張により前記半導体パッケージ内の圧力が大きく上昇するようになる。その結果、この大きな圧力上昇によって前記半導体パッケージが破壊される現象(いわゆるポップコーン現象)が生じる虞がある。
しかしながら、前記ダイボンド層(ダイボンドフィルム)と配線基板等との間にボイドが残留することを十分に抑制させることについて、未だ十分な検討がなされているとは言い難い。
アクリル樹脂、フェノール樹脂、及び、フィラーを含有するダイボンドフィルムであって、
前記フィラーは、比表面積が5m2/g以上100m2/g以下であり、
前記アクリル樹脂に対する前記フィラーの含有質量比が、0より大きく1.50以下である。
吸水率が0.22質量%以下であることが好ましい。
波長250nmにおける平行線透過率の値に対する波長1000nmにおける平行線透過率の値の比が、2100以上4500以下であることが好ましい。
前記フィラーの平均粒子径に対する前記ダイボンドフィルムの厚みの比が、5以上150以下であることが好ましい。
基材層上に粘着剤層が積層されたダイシングテープと、
前記ダイシングテープの前記粘着剤層に積層されたダイボンド層と、を備え、
前記ダイボンド層が、上記のいずれかのダイボンドフィルムである。
本実施形態に係るダイボンドフィルムは、アクリル樹脂、フェノール樹脂、及び、フィラーを含有する。
本実施形態に係るダイボンドフィルムは、前記アクリル樹脂を40質量%以上60質量%以下含有していることが好ましく、前記フェノール樹脂を5質量%以上7質量%以下含有していることが好ましく、前記フィラーを40質量%以上60質量%以下含有していることが好ましい。
熱硬化性官能基含有アクリル樹脂におけるアクリル樹脂としては、(メタ)アクリル酸エステルに由来するモノマー単位を含むものが挙げられる。なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタクリル」のうち、少なくとも一方を意味する。前記熱硬化性官能基含有アクリル樹脂は、一種のみが用いられてもよいし、二種以上が組み合わされて用いられてもよい。
前記アクリル酸アルキルとしては、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸ラウリル等が挙げられる。
前記グリシジル基を含むモノマーとしては、グリシジル基を有する(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。グリシジル基を有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
前記カルボキシ基を含むモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシペンチル(メタ)アクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸等が挙げられる。
前記ヒドロキシ基を含むモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6-ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8-ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10-ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12-ヒドロキシラウリル、(4-ヒドロキシメチルシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
前記イソシアネート基を含むモノマーとしては、例えば、メタクリロイルイソシアネート、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(MOI)、および、m-イソプロペニル-α,α-ジメチルベンゾイルイソシアネート等が挙げられる。
また、前記熱硬化性官能基含有アクリル樹脂としては、アクリル酸エチルと、アクリル酸ブチルと、アクリロニトリルと、グリシジルメタクリレートとの共重合体が特に好ましい。
さらに、前記熱硬化性官能基含有アクリル樹脂がグリシジル基を含むモノマーを構成単位として含む場合、前記グリシジル基に対する前記フェノール樹脂の水酸基の当量比は、0以上3.0以下であることが好ましく、1.0以上2.0以下であることがより好ましく、1.2以上1.7以下であることが特に好ましい。
また、前記共重合体は、質量平均分子量が600,000以上1,600,000以下であることが好ましく、800,000以上1,500,000以下であることがより好ましく、1,000,000以上1,400,000以下であることが特に好ましい。また、前記共重合体は、ガラス転移温度Tgが-5℃以上25℃以下であることが好ましく、0℃以上20℃以下であることがより好ましく、2℃以上18℃以下であることがさらに好ましい。前記共重合体のガラス転移温度Tgは、2℃以上6℃以下であることが特に好ましい。
前記質量平均分子量は、GPC法で標準ポリスチレンにより換算した値である。GPC本体として、東ソー社製のHLC-8120GPCを用い、カラム温度40℃、ポンプ流量0.5mL/min、検出器RIを用いた。データ処理は、予め分子量が既知の標準ポリスチレンの検量線(分子量2060万、842万、448万、111万、70.7万、35.4万、18.9万、9.89万、3.72万、1.71万、9830、5870、2500、1050、500の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成)を用い、換算分子量より分子量を求めることができる。また、カラムとしては、TSKgel GMH-H(S)(東ソー社製)を2本直列に連結したものを使用し、移動相としては、テトラヒドラフランを使用し、注入量は100μLとし、サンプル濃度は1.0g/L(サンプルはテトラヒドロフランに溶解)とすることができる。
また、前記ガラス転移温度Tgは、JIS K7121:2012における中間点ガラス転移温度を意味する。
上記の各種熱硬化性樹脂の中でも、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。
前記熱可塑性樹脂としては、イオン性不純物が少なく、かつ、耐熱性が高いために、前記ダイボンドフィルムによる接続信頼性が確保し易くなるという観点から、アクリル樹脂が好ましい。
前記熱可塑性樹脂としてのアクリル樹脂は、前記ダイボンドフィルムにおいて、高い凝集力及び高い耐熱性等を実現する観点から、前記炭化水素基含有(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能な他のモノマー成分に由来する構成単位を含んでいてもよい。前記他のモノマー成分としては、例えば、酸無水物モノマー、スルホン酸基含有モノマー、リン酸基含有モノマー、アクリルアミドやアクリルニトリル等の官能基含有モノマー等が挙げられる。前記他のモノマー成分は、一種のみが用いられてもよいし、二種以上が組み合わされて用いられてもよい。
前記ダイボンドフィルムにおいて、前記炭化水素基含有(メタ)アクリル酸エステルによる粘着性等の特性を適切に発現させるために、アクリル樹脂を形成するための全モノマー成分における、前記他のモノマー成分の質量比率は、60質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましい。
前記フィラーとしては、無機フィラー及び有機フィラーのいずれでも用いることができるが、無機フィラーを用いることが好ましい。
前記無機フィラーとしては、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、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、窒化アルミニウム、ホウ酸アルミニウムウィスカ、窒化ホウ素、シリカ(結晶質シリカ、非晶質シリカ)の他、アルミニウム、金、銀、銅、ニッケル等の金属単体、合金、アモルファスカーボンブラック、グラファイト等が挙げられる。
前記フィラーは、球状、針状、フレーク状等の各種形状を有していてもよい。前記フィラーは、1種単独で用いられてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
上記無機フィラーの中でも、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、シリカ((二)酸化ケイ素)を用いることが好ましく、シリカを用いることが特に好ましい。
前記比表面積は、窒素吸着法(JIS Z8830:2010)によって求めることができる。
前記フィラーの平均粒子径は、動的光散乱法(DLS)にて測定することができる。具体的には、固形分濃度が1質量%以下となるように、前記フィラーをメチルエチルケトン(MEK)に分散させて粒子径測定用サンプルを調製し、該粒子径測定用サンプルにおけるフィラーの平均粒子径を動的光散乱光度計(型番「ZEN3600」:シスメックス社製)にて測定する。
なお、粒子径測定用サンプルは、測定前に、超音波ホモジナイザーによって2分間処理してもよい。
特に、前記フィラーの粒子径が小さくなるほど、前記フィラーを構成する全原子の数に占める前記フィラーの表面に存在する原子の数が相対的に多くなることから、前記フィラーの表面に存在する原子は、前記フィラーの内部に存在する原子に比べて原子間に作用する力が小さくなる。そして、前記フィラーの表面に存在する原子の数が相対的に多くなると、前記フィラーの表面自由エネルギーは高くなる。このような場合、前記フィラーは、他の物質を表面に付着することにより表面自由エネルギーを小さくして安定化するようになる。
このような問題は、前記アクリル樹脂が熱硬化性を有する樹脂である場合、すなわち、前記アクリル樹脂が前記熱硬化性基含有アクリル樹脂(熱硬化性アクリル樹脂)である場合には、アクリル樹脂自身の架橋に加えて、前記フィラーによる疑似的な架橋も形成されるため、より顕著になると考えられる。
また、前記アクリル樹脂に対する前記フィラーの含有質量比が0より大きく1.50以下とされている、すなわち、前記アクリル樹脂の含有質量を前記フィラーの含有質量よりも十分多くしているので、前記フィラーによって前記アクリル樹脂が拘束された状態になっていると考えられる場合でも、前記ダイボンドフィルム中に十分な自由体積を確保できていると考えられる。
これにより、半導体パッケージを得る際に、封止樹脂を硬化させるときの温度(例えば、175℃)において、前記ボイド中に含まれる空気及び水分を、前記ダイボンドフィルム中に十分に移動させることができると考えられる。その結果、配線基板等と前記ダイボンドフィルムとの間にボイドが残留することを比較的抑制できると考えられる。
なお、前記ダイボンドフィルム中に移動した前記空気及び前記水分は、封止樹脂を硬化させている間に大気中に十分放出させることができるので、前記半導体パッケージとした状態において、前記半導体パッケージに残留する水分を比較的少なくできる。その結果、半導体装置を得る際のリフロー炉での加熱において、いわゆるポップコーン現象が生じることを抑制できる。
前記ダイボンドフィルムの厚みは、例えば、ダイアルゲージ(PEACOCK社製、型式R-205)を用いて、ランダムに選んだ任意の5点の厚みを測定し、これらの厚みを算術平均することにより求めることができる。
前記フィラーの平均粒子径に対する前記ダイボンドフィルムの厚みの比が5以上であることにより、前記ダイボンドフィルムからの前記フィラーの表面露出を抑制することができると考えられる。
また、前記フィラーの平均粒子径に対する前記ダイボンドフィルムの厚みの比が150以下であることにより、前記ダイボンドフィルム中に含有される前記フィラーは、比較的大きな平均粒子径を有するものとなる。その結果、前記ダイボンドフィルム中に含有される前記フィラーは、比較的小さな比表面積を有するものとなるので、前記フィラーによって前記アクリル樹脂が過度に拘束されることをより一層抑制することができる。これにより、プリント配線板等と前記ダイボンドフィルムとの間にボイドが残留することをより一層抑制することができる。
吸水率は、カールフィッシャー水分気化-電量滴定法(JIS K 0113:2005)により測定することができる。具体的には、前記ダイボンドフィルムから採取した10mgの試料を、カールフィッシャー水分計(三菱化学株式会社製、水分気化装置VA-07型を微量水分測定装置(電量滴定方式自動水分測定装置)CA-07型及び自動水分測定装置KF-07型に接続したもの)を用いて、150℃、3分間の加熱気化により生じた水分量を測定し、加熱前の試料質量に対する割合を吸水率として算出することができる。
吸水率(質量%)=(カールフィッシャーによる測定水分量/測定前の試料の全質量)×100
波長250nmにおける平行線透過率の値に対する波長1000nmにおける平行線透過率の値の比が上記数値範囲内にあることにより、配線基板等と前記ダイボンドフィルムとの間にボイドが残留することをより一層抑制できる。
上記のごとく、波長250nmにおける平行線透過率の値に対する波長1000nmにおける平行線透過率の値の比が上記数値範囲内となることにより、ダイボンドフィルム(例えば、半導体チップの一方面に貼付されたダイボンドフィルム)を配線基板等に貼付した後であって、封止樹脂を用いて、前記ダイボンドフィルムが貼付された前記配線基板等を封止する(モールドする)までの間の熱履歴(硬化反応の進行に寄与する熱量の履歴及び環境温度の履歴等)によって、前記ダイボンドフィルムの硬化反応が過度に進行することを抑制できると考えられる。例えば、前記ダイボンドフィルムの硬化反応に寄与する複数の因子(複数の有機成分(例えば、フェノール樹脂やアクリル樹脂等)の量等)を適切に調節できると考えられる。
その結果、前記ダイボンドフィルム中における自由体積をより十分に確保できるようになって、前記ボイド中に含まれる空気及び水分を、前記ダイボンドフィルム中により十分に移動させることができるので、配線基板等と前記ダイボンドフィルムとの間に前記ボイドが残留することをより一層抑制できると考えられる。
以上の理由が、配線基板等と前記ダイボンドフィルムとの間にボイドが残留することがより一層抑制できる一因であると、本発明者らは考えている。
前記ダイボンドフィルムにおいては、波長1000nmにおける平行線透過率の値は、60%以上100%以下であることが好ましく、75%以上95%以下であることがより好ましい。
前記ダイボンドフィルムの波長250nmにおける平行線透過率及び波長1000nmにおける平行線透過率は、分光光度計(日本分光社製、商品名「V-670」)を用いて測定することができる。測定波長は190nm~1400nmの範囲とすることができる。また、測定試料は、前記ダイボンドフィルムを20μm程度の厚みを有するように作製したものとすることができる。
図1に示したように、本実施形態に係るダイシングダイボンドフィルム20は、基材層1上に粘着剤層2が積層されたダイシングテープ10と、ダイシングテープ10の粘着剤層2上に積層されたダイボンド層3と、を備える。
本実施形態に係るダイシングダイボンドフィルム20では、ダイボンド層3として上記したダイボンドフィルムが用いられる。
本実施形態に係るダイシングダイボンドフィルム20では、ダイボンド層3上に半導体ウェハが貼付される。
ダイシングダイボンドフィルム20を用いた半導体ウェハの割断においては、半導体ウェハと共にダイボンド層3も割断される。ダイボンド層3は、個片化された複数の半導体チップのサイズに相当する大きさに割断される。これにより、ダイボンド層3付の半導体チップを得ることができる。
前記ベースポリマーとしては、アクリル系ポリマーを用いることが好ましい。
前記アクリル系ポリマーとしては、例えば、2-ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、エチルアクリレート(EA)、ブチルアクリレート(BA)、2-エチルヘキシルアクリレート(2EHA)、イソノニルアクリレート(INA)、ラウリルアクリレート(LA)、4-アクリロイルモルホリン(AMCO)、2-イソシアナトエチル=メタアクリレート(MOI)等を用いることが好ましい。
これらのアクリル系ポリマーは、1種のみで用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、粘着剤層2が光重合開始剤を含む場合、粘着剤層2は光重合開始剤を0.1質量部以上10質量部以下含むことが好ましい。
粘着剤層2の厚さは、例えば、ダイアルゲージ(PEACOCK社製、型式R-205)を用いて、ランダムに選んだ任意の5点の厚さを測定し、これらの厚さを算術平均することにより求めることができる。
以下では、基材層1が一層であるダイシングダイボンドフィルム20を用いた例について説明する。
さらに、エキスパンド工程では、図5A~図5Bに示すように、より高い温度条件下(例えば、15~60℃であり、好ましくは20~40℃であり、より好ましくは室温(23℃)である)において、面積を広げるようにダイシングテープ10を引き延ばす。これにより、割断された隣り合う半導体チップをフィルム面の面方向に引き離して、さらに間隔を広げる。
また、前記ハーフカット工程を、半導体ウェハにおける分割予定ラインにレーザ光を照射して改質領域を形成することにより、半導体ウェハを分割予定ラインにて容易に分割可能とする、改質領域形成工程に置き換えることもできる。前記改質領域形成工程から前記エキスパンド工程までの一連の工程を、「SDBG(Stealth Dicing Before Grinding)割断プロセス」と称する場合がある。
本実施形態に係るダイシングダイボンドフィルム20では、ダイボンド層3として上記したダイボンドフィルムが用いられているので、前記ダイボンド層付半導体チップを前記配線基板に接着させ、前記ダイボンド層付半導体チップと前記配線基板とをワイヤボンディングによって電気的に接続し、封止樹脂によってワイヤボンディングされた前記ダイボンド層付半導体チップと前記配線基板とを封止した後に、前記封止樹脂を硬化させるときの温度(例えば、175℃)で、前記配線基板とダイボンド層3(ダイボンドフィルム)との間に生じたボイドを十分に除去できる。すなわち、前記配線基板とダイボンド層3との間にボイドが残留することを比較的抑制できる。
これにより、前記配線基板とダイボンド層3との間にボイドが残留することが比較的抑制された半導体パッケージを得ることができるので、半導体装置を得る際に、前記半導体パッケージをマザーボードに電気的に接続するために、リフロー炉で加熱しているときに、前記半導体パッケージにポップコーン現象が生じることを比較的抑制できる。
具体的な例示では、複数の半導体チップと、該半導体チップを搭載する搭載面を備えた配線基板と、前記半導体チップを前記配線基板に接着する複数のボンディングフィルムと、少なくとも前記搭載面を覆うように前記配線基板を封止する(モールドする)封止樹脂(モールド樹脂)と、を備え、前記複数のボンディングフィルムのうちの第1のボンディングフィルムが前記搭載面にボンディングされているとともに、該第1のボンディングフィルムの上に前記半導体チップと残りのボンディングフィルムとが交互に積層されて前記複数のボンディングフィルムと前記複数の半導体チップとによる積層構造体が形成されており、該積層構造体が前記封止樹脂中に埋設されている半導体パッケージの前記ボンディングフィルムとして、本実施形態に係るダイシングダイボンドフィルム20が使用される。
前記積層構造体を形成することでは、個々のボンディングフィルムが熱硬化性を有している積層構造体を作製することを含んでいてもよい。前記積層構造体を作製することは、前記半導体チップと前記配線基板とをワイヤボンディングすることを含んでいてもよい。前記積層構造体を作製することは、ワイヤボンディングをすることにおいて、ダイアタッチ(ダイボンディング)の後に、個々にボンディングフィルムの熱硬化を行うことを含んでいてもよい。
前記封止を施すことでは、熱溶融状態の前記モールド樹脂の熱によって前記ボンディングフィルムに熱硬化反応を生じさせることを含んでいてもよい。換言すれば、ワイヤボンディングをすることにおいて、ダイアタッチ(ダイボンディング)の後に、個々にボンディングフィルムの熱硬化を行わなくてもよい。個々にボンディングフィルムの熱硬化を行わない場合、封止を施すこと(モールドを施すこと)において、前記ボンディングフィルムと前記配線基板等との間にボイド(気体)が生じていたとしても、該ボイドは消失する。その理由は以下の通りである。
封止を施すことにおいて、高温高圧(例えば、175℃、押下圧8MPa)下で前記積層構造体を圧縮する場合、ボイド(気体)も圧縮される。圧縮されて体積が小さくなった気体(すなわち、粒子径が小さくなった気体)は、樹脂との接触面積が増えた状態で樹脂と混合されるので、前記積層構造体を含む系における自由エネルギーが安定化されるようになる。このように系における自由エネルギーが安定化されるようになった結果、封止を施すときの温度で、ボイドを十分に消失させることができる。さらに、ボイドが消失された部分において、樹脂と配線基板の表面、及び、樹脂と半導体チップの表面とが接触するようになり、この接触部分においてアンカー効果が生じるようになるので、モールド後において、樹脂と配線基板の表面、及び、樹脂と半導体チップの表面との接触状態はより十分に保持されるようになる。
本実施形態に係るダイボンドフィルムは、上記のごとく、被着体(例えば、配線基板)の表面との間にボイドが残留することを比較的抑制できるので、上記のごとく積層構造体として前記配線基板にボンディングされたとしても、前記ダイボンドフィルムの表面と前記配線基板の表面との間、及び、前記ダイボンドフィルムの表面と前記半導体チップの表面との間に、ボイドが残留することを比較的抑制できる。
<ダイボンドフィルムの作製>
アクリル樹脂A(アクリル酸エチル(EA)とアクリル酸ブチル(BA)とアクリロニトリル(AN)とグリシジルメタクリレート(GMA)との共重合体(質量平均分子量は1,200,000、ガラス転移温度Tgは4℃)をメチルエチルケトン(MEK)に溶解したアクリル樹脂溶液)、フェノール樹脂(商品名「MEH-7851ss」、明和化成社製)、及び、メチルエチルケトン(MEK)を混合して溶液A1aを調製し、さらに、前記溶液A1aに、メチルエチルケトンに球状シリカ(商品名「SO-E2」、アドマテックス社製、平均粒子径500nm)を分散させた溶液A1bを加えて、固形分濃度が18質量%となるように接着剤組成物Aを調製した。なお、前記接着剤組成物Aにおいて、アクリル樹脂A、フェノール樹脂、及び、球状シリカは、表1の質量比率とした。
次に、シリコーン離型処理が施された面を有するPETセパレータ(厚み50μm)のシリコーン離型処理面上にアプリケータを用いて接着剤組成物Aを塗布して塗膜を形成し、この塗膜について130℃で2分間の脱溶媒処理を行った。これにより、厚み(平均厚み)7μmのダイボンドフィルム(実施例1に係るダイボンドフィルム)をPETセパレータ上に作製した。
なお、粒子径測定用サンプルは、測定前に、超音波ホモジナイザーによって2分間処理した。
また、実施例1に係るダイボンドフィルムの厚みは、ダイアルゲージ(PEACOCK社製、型式R-205)を用いて、ランダムに選んだ任意の5点の厚みを測定し、これらの厚みを算術平均することにより求めた。
<ダイボンドフィルムの作製>
前記溶液A1bとして、アドマテックス社製の商品名「SO-C1」とアドマテックス社製の商品名「YC100C」とを質量比2:3でメチルエチルケトン(MEK)に分散して、メタクリルシランで表面処理を行い、1μmのフィルタで粗粒をカットして得たシリカ粒子分散溶液を用い(球状シリカ粒子の平均粒子径は180nm)、アクリル樹脂A、フェノール樹脂、及び、球状シリカを、下記表1の質量比率となるように調製した以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物Bを調製して、前記PETセパレータのシリコーン離型処理面上にアプリケータを用いて接着剤組成物Bを塗布して塗膜を形成し、この塗膜について130℃で2分間の脱溶媒処理を行った。これにより、厚み(平均厚み)5μmのダイボンドフィルム(実施例2に係るダイボンドフィルム)をPETセパレータ上に作製した。
なお、球状シリカの平均粒子径及び実施例2に係るダイボンドフィルムの厚みは、実施例1と同様の方法で測定した。
<ダイボンドフィルムの作製>
前記溶液A1bとして、アドマテックス社製の商品名「SO-C1」とアドマテックス社製の商品名「YC100C」とを質量比2:3でメチルエチルケトン(MEK)に分散して、ビニルシランで表面処理を行い、1μmのフィルタで粗粒をカットして得たシリカ粒子分散溶液を用い(球状シリカ粒子の平均粒子径は180nm)、アクリル樹脂A、フェノール樹脂、及び、球状シリカを、下記表1の質量比率となるように調製した以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物Cを調製して、前記PETセパレータのシリコーン離型処理面上にアプリケータを用いて接着剤組成物Cを塗布して塗膜を形成し、この塗膜について130℃で2分間の脱溶媒処理を行った。これにより、厚み(平均厚み)9μmのダイボンドフィルム(実施例3に係るダイボンドフィルム)をPETセパレータ上に作製した。
なお、球状シリカの平均粒子径及び実施例3に係るダイボンドフィルムの厚みは、実施例1と同様の方法で測定した。
<ダイボンドフィルムの作製>
前記溶液A1bとして、アドマテックス社製の商品名「SO-C1」とアドマテックス社製の商品名「YC100C」とを質量比2:3でメチルエチルケトン(MEK)に分散して、アルキルシランで表面処理を行い、1μmのフィルタで粗粒をカットして得たシリカ粒子分散溶液を用い(球状シリカ粒子の平均粒子径は180nm)、アクリル樹脂A、フェノール樹脂、及び、球状シリカを、下記表1の質量比率となるように調製した以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物Dを調製して、前記PETセパレータのシリコーン離型処理面上にアプリケータを用いて接着剤組成物Dを塗布して塗膜を形成し、この塗膜について130℃で2分間の脱溶媒処理を行った。これにより、厚み(平均厚み)7μmのダイボンドフィルム(実施例4に係るダイボンドフィルム)をPETセパレータ上に作製した。
なお、球状シリカの平均粒子径及び実施例4に係るダイボンドフィルムの厚みは、実施例1と同様の方法で測定した。
<ダイボンドフィルムの作製>
アクリル樹脂A、フェノール樹脂、及び、球状シリカを、下記表1の質量比率となるように調製した以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物Eを調製して、前記PETセパレータのシリコーン離型処理面上にアプリケータを用いて接着剤組成物Eを塗布して塗膜を形成し、この塗膜について130℃で2分間の脱溶媒処理を行った。これにより、厚み(平均厚み)3μmのダイボンドフィルム(実施例5に係るダイボンドフィルム)をPETセパレータ上に作製した。
なお、球状シリカの平均粒子径及び実施例5に係るダイボンドフィルムの厚みは、実施例1と同様の方法で測定した。
<ダイボンドフィルムの作製>
前記溶液A1bとして、アドマテックス社製の商品名「SO-C1」とアドマテックス社製の商品名「YC100C」とを質量比2:3でメチルエチルケトン(MEK)に分散して、フェニルシランで表面処理を行い、1μmのフィルタで粗粒をカットして得たシリカ粒子分散溶液を用い(球状シリカ粒子の平均粒子径は180nm)、アクリル樹脂A、フェノール樹脂、及び、球状シリカを、下記表1の質量比率となるように調製した以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物Fを調製して、前記PETセパレータのシリコーン離型処理面上にアプリケータを用いて接着剤組成物Fを塗布して塗膜を形成し、この塗膜について130℃で2分間の脱溶媒処理を行った。これにより、厚み(平均厚み)5μmのダイボンドフィルム(実施例6に係るダイボンドフィルム)をPETセパレータ上に作製した。
なお、球状シリカの平均粒子径及び実施例6に係るダイボンドフィルムの厚みは、実施例1と同様の方法で測定した。
<ダイボンドフィルムの作製>
球状シリカを、日産化学社製の商品名「MEK-EC-7150P(50%)」(平均粒子径60nm)に代え、アクリル樹脂A、フェノール樹脂、及び、球状シリカを、下記表1の質量比率となるように調製した以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物Gを調製して、前記PETセパレータのシリコーン離型処理面上にアプリケータを用いて接着剤組成物Gを塗布して塗膜を形成し、この塗膜について130℃で2分間の脱溶媒処理を行った。これにより、厚み(平均厚み)5μmのダイボンドフィルム(実施例7に係るダイボンドフィルム)をPETセパレータ上に作製した。
なお、球状シリカの平均粒子径及び実施例7に係るダイボンドフィルムの厚みは、実施例1と同様の方法で測定した。
<ダイボンドフィルムの作製>
球状シリカを、日産化学社製の商品名「MEK-AC-4130Y(30%)」(平均粒子径50nm)に代え、アクリル樹脂A、フェノール樹脂、及び、球状シリカを、下記表1の質量比率となるように調製した以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物Hを調製して、前記PETセパレータのシリコーン離型処理面上にアプリケータを用いて接着剤組成物Hを塗布して塗膜を形成し、この塗膜について130℃で2分間の脱溶媒処理を行った。これにより、厚み(平均厚み)5μmのダイボンドフィルム(実施例8に係るダイボンドフィルム)をPETセパレータ上に作製した。
なお、球状シリカの平均粒子径及び実施例8に係るダイボンドフィルムの厚みは、実施例1と同様の方法で測定した。
<ダイボンドフィルムの作製>
前記溶液A1bとして、アドマテックス社製の商品名「YA050C」をメチルエチルケトン(MEK)に分散して、フェニルシランで表面処理を行い、1μmのフィルタで粗粒をカットして得たシリカ粒子分散溶液を用い(球状シリカ粒子の平均粒子径は50nm)、アクリル樹脂A、フェノール樹脂、及び、球状シリカを、下記表1の質量比率となるように調製した以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物Iを調製して、前記PETセパレータのシリコーン離型処理面上にアプリケータを用いて接着剤組成物Iを塗布して塗膜を形成し、この塗膜について130℃で2分間の脱溶媒処理を行った。これにより、厚み(平均厚み)3μmのダイボンドフィルム(実施例9に係るダイボンドフィルム)をPETセパレータ上に作製した。
なお、球状シリカの平均粒子径及び実施例9に係るダイボンドフィルムの厚みは、実施例1と同様の方法で測定した。
<ダイボンドフィルムの作製>
球状シリカを、日産化学社製の商品名「MEK-ST-L(30wt%)」(平均粒子径50nm)に代え、アクリル樹脂A、フェノール樹脂、及び、球状シリカを、下記表1の質量比率となるように調製した以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物Jを調製して、前記PETセパレータのシリコーン離型処理面上にアプリケータを用いて接着剤組成物Jを塗布して塗膜を形成し、この塗膜について130℃で2分間の脱溶媒処理を行った。これにより、厚み(平均厚み)9μmのダイボンドフィルム(実施例10に係るダイボンドフィルム)をPETセパレータ上に作製した。
なお、球状シリカの平均粒子径及び実施例10に係るダイボンドフィルムの厚みは、実施例1と同様の方法で測定した。
アクリル樹脂Aに代えて、アクリル樹脂B(アクリル酸エチル(EA)とアクリル酸ブチル(BA)とアクリロニトリル(AN)とグリシジルメタクリレート(GMA)との共重合体(質量平均分子量は800,000、ガラス転移温度Tgは15℃)をメチルエチルケトン(MEK)に溶解したアクリル樹脂溶液)を用い、前記溶液A1bとして、アドマテックス社製の商品名「SO-C1」とアドマテックス社製の商品名「YC100C」とを質量比2:3でメチルエチルケトン(MEK)に分散して、フェニルシランで表面処理を行い、1μmのフィルタで粗粒をカットして得たシリカ粒子分散溶液を用い(球状シリカ粒子の平均粒子径は180nm)、アクリル樹脂B、フェノール樹脂、及び、球状シリカを、下記表1の質量比率となるように調製した以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物Xを調整して、前記PETセパレータのシリコーン離型処理表面上にアプリケータを用いて接着剤組成物Xを塗布して塗膜を形成し、この塗膜について130℃で2分間の脱溶媒処理を行った。これにより、厚み(平均厚み)9μmのダイボンドフィルム(実施例11に係るダイボンドフィルム)をPETセパレータ上に作製した。
なお、球状シリカの平均粒子径及び実施例11に係るダイボンドフィルムの厚みは、実施例1と同様の方法で測定した。
アクリル樹脂Aに代えて、アクリル樹脂C(アクリル酸エチル(EA)とアクリル酸ブチル(BA)とアクリロニトリル(AN)とグリシジルメタクリレート(GMA)との共重合体(質量平均分子量は600,000、ガラス転移温度Tgは15℃)をメチルエチルケトン(MEK)に溶解したアクリル樹脂溶液)を用い、前記溶液A1bとして、アドマテックス社製の商品名「SO-C1」とアドマテックス社製の商品名「YC100C」とを質量比2:3でメチルエチルケトン(MEK)に分散して、フェニルシランで表面処理を行い、1μmのフィルタで粗粒をカットして得たシリカ粒子分散溶液を用い(球状シリカ粒子の平均粒子径は180nm)、アクリル樹脂C、フェノール樹脂、及び、球状シリカを、下記表1の質量比率となるように調製した以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物Yを調整して、前記PETセパレータのシリコーン離型処理表面上にアプリケータを用いて接着剤組成物Yを塗布して塗膜を形成し、この塗膜について130℃で2分間の脱溶媒処理を行った。これにより、厚み(平均厚み)7μmのダイボンドフィルム(実施例12に係るダイボンドフィルム)をPETセパレータ上に作製した。
なお、球状シリカの平均粒子径及び実施例12に係るダイボンドフィルムの厚みは、実施例1と同様の方法で測定した。
<ダイボンドフィルムの作製>
前記溶液A1bとして、アドマテックス社製の商品名「SO-C1」とアドマテックス社製の商品名「YC100C」とを質量比2:3でメチルエチルケトン(MEK)に分散して、フェニルシランで表面処理を行い、1μmのフィルタで粗粒をカットして得たシリカ粒子分散溶液を用い(球状シリカ粒子の平均粒子径は180nm)、アクリル樹脂A、フェノール樹脂、及び、球状シリカを、下記表1の質量比率となるように調製した以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物Kを調製して、前記PETセパレータのシリコーン離型処理面上にアプリケータを用いて接着剤組成物Kを塗布して塗膜を形成し、この塗膜について130℃で2分間の脱溶媒処理を行った。これにより、厚み(平均厚み)9.5μmのダイボンドフィルム(比較例1に係るダイボンドフィルム)をPETセパレータ上に作製した。
なお、球状シリカの平均粒子径及び比較例1に係るダイボンドフィルムの厚みは、実施例1と同様の方法で測定した。
<ダイボンドフィルムの作製>
球状シリカを、日産化学社製の商品名「MEK-EC-2130Y(30wt%)」(平均粒子径15nm)に代え、アクリル樹脂A、フェノール樹脂、及び、球状シリカを、下記表1の質量比率となるようにメチルエチルケトンに加えた以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物Lを調製して、前記PETセパレータのシリコーン離型処理面上にアプリケータを用いて接着剤組成物Lを塗布して塗膜を形成し、この塗膜について130℃で2分間の脱溶媒処理を行った。これにより、厚み(平均厚み)3μmのダイボンドフィルム(比較例2に係るダイボンドフィルム)をPETセパレータ上に作製した。
なお、球状シリカの平均粒子径及び比較例2に係るダイボンドフィルムの厚みは、実施例1と同様の方法で測定した。
<ダイボンドフィルムの作製>
前記溶液A1bとして、アドマテックス社製の商品名「SO-C1」とアドマテックス社製の商品名「YC100C」とを質量比2:3でメチルエチルケトン(MEK)に分散して、フェニルシランで表面処理を行い、1μmのフィルタで粗粒をカットして得たシリカ粒子分散溶液を用い(球状シリカ粒子の平均粒子径は180nm)、アクリル樹脂Aを、ナガセケミテックス社製の商品名「SG-70L」に代え、アクリル樹脂(SG-70L)、フェノール樹脂、及び、球状シリカを、下記表1の質量比率となるように調製した以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物Mを調製して、前記PETセパレータのシリコーン離型処理面上にアプリケータを用いて接着剤組成物Mを塗布して塗膜を形成し、この塗膜について130℃で2分間の脱溶媒処理を行った。これにより、厚み(平均厚み)5μmのダイボンドフィルム(比較例3に係るダイボンドフィルム)をPETセパレータ上に作製した。
なお、球状シリカの平均粒子径及び比較例3に係るダイボンドフィルムの厚みは、実施例1と同様の方法で測定した。
各例に係るダイボンドフィルムについて、ポストモールドキュア条件が耐熱性に及ぼす影響について評価した。ポストモールドキュア条件が耐熱性に及ぼす影響は、以下の手順にしたがって評価した。
(1)各例に係るダイボンドフィルムを、温度70℃で、平面寸法10mm×10mm、厚み50μmのミラーチップに貼り付けた後、前記PETセパレータを剥離して、ダイボンドフィルム付ミラーチップを作製する。このダイボンドフィルム付ミラーチップは、各例ごとに9個ずつ作製する。
(2)各例に係る9個のダイボンドフィルム付ミラーチップを、3行×3列に仕切られた(9個の区画に仕切られた)BGA(Ball Grid Array)基板の各区画に、温度120℃、圧力0.1MPa、1秒の条件でボンディングする。
(3)前記BGA基板を、乾燥機にて、150℃で所定時間(0h、2h、4h、6h)加熱してポストモールドキュアする。
(4)モールドマシン(TOWAプレス社製、マニュアルプレスY-1)及び封止樹脂を用いて、成形温度175℃、クランプ圧力184kN、トランスファー圧力5kN、120秒の条件で、前記BGA基板に封止処理を行う。
(5)封止処理後に、封止樹脂に対して175℃で5時間の熱硬化処理を行う。
(6)前記BGA基板にボンディングされた9個のダイボンドフィルム付ミラーチップについて、超音波顕微鏡(HITACHI社製、型式FS200II)を用いて、反射モードで、一定周波数50MHzの電気信号をパルス状に整形し、パルス状の電気信号を超音波に変換して前記BGA基板に照射することにより、前記BGA基板の表面と前記ダイボンドフィルムの表面との間に、剥離が生じているか否かを観察する。9個のダイボンドフィルム付ミラーチップのうちの1つでも、前記BGA基板の表面と前記ダイボンドフィルムの表面との間に剥離が生じている場合は、耐熱性が不十分であるとして×と評価し、全てに剥離が生じていない場合は、耐熱性が十分であるとして〇と評価する。
なお、前記BGA基板の表面と前記ダイボンドフィルムの表面との間に剥離が生じている状態は、前記BGA基板の表面と前記ダイボンドフィルムの表面との間に生じるボイドが多いことに起因するものと考えられる。
ポストモールドキュア条件が耐熱性に及ぼす影響を評価した結果について、以下の表1に示した。
各例に係るダイボンドフィルムについて、リフロー温度が耐熱性に及ぼす影響を評価した。リフロー温度が耐熱性に及ぼす影響は、以下の手順にしたがって評価した。
(1)各例に係るダイボンドフィルムについて、ポストモールドキュア条件が耐熱性に及ぼす影響を評価したときの手順(1)~(5)を行う。
(2)封止樹脂を硬化させた後の各例に係るBGA基板を、高温・多湿環境(温度85℃、湿度85%RH)に168時間曝す。すなわち、封止樹脂を硬化させた後の各例に係るBGA基板を、前記BGA基板の表面と前記ダイボンドフィルムの表面との間にボイドがより生じ易くなる環境に曝す。
(3)高温・多湿環境に曝した後の各例に係るBGA基板を、IRリフロー炉にて、温度260℃にて10秒間処理する。
(4)前記BGA基板にボンディングされた9個のダイボンドフィルム付ミラーチップについて、超音波顕微鏡(HITACHI社製、型式FS200II)を用いて、反射モードで、一定周波数50MHzの電気信号をパルス状に整形し、パルス状の電気信号を超音波に変換して前記BGA基板に照射することにより、前記BGA基板の表面と前記ダイボンドフィルムの表面との間に、剥離が生じているか否かを観察する。9個のダイボンドフィルム付ミラーチップのうちの1つでも、前記BGA基板の表面と前記ダイボンドフィルムの表面との間に剥離が生じている場合は、耐熱性が不十分であるとして×と評価し、全てに剥離が生じていない場合は、耐熱性が十分であるとした〇と評価する。
なお、前記BGA基板の表面と前記ダイボンドフィルムの表面との間に剥離が生じている状態は、前記BGA基板の表面と前記ダイボンドフィルムの表面との間に生じるボイドが多いことに起因するものと考えられる。
リフロー温度が耐熱性に及ぼす影響を評価した結果について、以下の表1に示した。
各例に係るダイボンドフィルムについて、分光光度計(日本分光社製、商品名「V-670」)を用いて、波長250nmにおける平行線透過率、及び、波長1000nmにおける平行線透過率を測定した。
平行線透過率の測定は、測定波長は190nm~1400nmの範囲として行った。
また、測定試料は、各例に係るダイボンドフィルムを厚み20μm程度となるように積層させたものを用いた。
波長250nmにおける平行線透過率、及び、波長1000nmにおける平行線透過率の測定結果、並びに、波長250nmにおける平行線透過率に対する波長1000nmにおける平行線透過率の比を、以下の表1に示した。
各例に係るダイボンドフィルムについて、カールフィッシャー水分気化-電量滴定法(JIS K 0113:2005)により吸水率を測定した。
具体的には、各例に係るダイボンドフィルムから採取した10mgの試料を、カールフィッシャー水分計(三菱化学株式会社製、水分気化装置VA-07型を微量水分測定装置(電量滴定方式自動水分測定装置)CA-07型及び自動水分測定装置KF-07型に接続したもの)を用いて、150℃、3分間の加熱気化により生じた水分量を測定し、加熱前の試料質量に対する割合を吸水率として算出した。
吸水率(質量%)=(カールフィッシャーによる測定水分量/測定前の試料の全質量)×100
吸水率の測定結果を、以下の表1に示した。
各例に係るダイボンドフィルムについて、固体粘弾性測定装置(型式RSA-G2、レオメトリックサイエンティフィック社製)を用いて、150℃における引張貯蔵弾性率を測定した。
具体的には、各例に係るダイボンドフィルムを200μmの厚みとなるように積層して積層体を得て、該積層体から、長さ50mm(測定長さ)×幅10mmの短冊状の試験片を切り出し、前記固体粘弾性測定装置を用いて、周波数1Hz、ひずみ量0.1%、昇温速度10℃/min、チャック間距離22.5mmの条件において、0~200℃の温度範囲で前記試験片の引張貯蔵弾性率を測定した。
その際、150℃での値を読み取ることにより、150℃における引張貯蔵弾性率を求めた。
150℃における引張貯蔵弾性率の測定結果を、以下の表1に示した。
表1より、ポストモールドキュアをしなかった場合(ポストモールドキュアの条件が150℃で0時間の場合)、超音波顕微鏡による評価結果は、全ての例において〇であることが分かる。
これは、ポストモールドキュアをしていないことから、ダイボンドフィルム中で、熱硬化性官能基を有するアクリル樹脂が十分に架橋していなかったため、ダイボンドフィルム中に十分な自由体積を確保できていたことによるものと考えられる。
また、表1より、ポストモールドキュアの条件が150℃で2時間の場合、超音波顕微鏡による評価結果は、比較例2のみが×であったものの、それ以外の例は全て〇であることが分かる。
比較例2の場合のみ評価が×となった原因は、比較例2に係るダイボンドフィルムに含有させたフィラーは、比表面積が182m2/gと極めて大きかったため、アクリル樹脂がフィラーによって拘束された状態となる程度が大きくなっていることに加えて、ダイボンドフィルム中で架橋が進行することにより、ダイボンドフィルム中に十分な自由体積を確保できなくなったことが原因であると考えられる。
さらに、表1より、実施例1~11では、ポストモールドキュアの条件を150℃で6時間とした場合でも、超音波顕微鏡による評価結果は、全てが〇であり(耐熱性に問題がなく)、実施例12では、ポストモールドキュアの条件を150℃で4時間とした場合に、超音波顕微鏡による評価結果は、○であった(耐熱性に問題がなかった)のに対し、比較例1及び3では、ポストモールドキュアの条件を150℃で4時間とした場合でさえ、超音波顕微鏡による評価結果は×になっており(耐熱性に問題があり)、比較例2では、ポストモールドキュアの条件を150℃で2時間以上とした全ての場合において、×となっている(耐熱性に問題がある)ことが分かる。
(リフロー温度が耐熱性に及ぼす影響)
表1より、ポストモールドキュアをせずに、260℃でリフローした場合、超音波顕微鏡による評価結果は、全ての例において〇であることが分かる。
これは、上記したのと同じ理由によるものと考えらえる。
一方で、実施例1~11では、150℃で6時間、ポストモールドキュアした後に、260℃でリフローした場合でも、超音波顕微鏡による評価結果は、全て〇であり(耐熱性に問題がなく)、実施例12では、150℃で4時間、ポストモールドキュアした後に、260℃でリフローした場合に、超音波顕微鏡による評価結果は○であった(耐熱性に問題がなかった)のに対し、比較例1~3についての超音波顕微鏡による評価結果は、150℃で4時間ポストモールドキュアした後に、260℃でリフローした場合に、全て×である(耐熱性に問題がある)ことが分かる。
上記の結果から、アクリル樹脂、フェノール樹脂、及び、フィラーを含有させ、前記フィラーの比表面積を5m2/g以上100m2/g以下とし、前記アクリル樹脂に対する前記フィラーの含有質量比を0より大きく1.50以下とすることにより、ポストモールドキュアを比較的長時間行った場合や260℃という温度でリフローを行った場合でも、ダイボンドフィルムをプリント配線板等との間に剥離が生じ難い、耐熱性が高いものとすることができること、すなわち、プリント配線板等の表面との間に比較的ボイドが残留し難いものとすることができることが分かる。
なお、表1における、150℃×0hの条件において、超音波顕微鏡による評価結果が〇であった一因は、フィラーたる球状シリカがダイボンドフィルムの表面から露出していなかったこと(表面露出していていなかったこと)であると推察される。
ここで、本明細書における表面露出とは、ダイアタッチ(ダイボンディング)によって、配線基板等にボンディングフィルム付の半導体チップを積層する際、または、複数のボンディングフィルムと複数の半導体チップとによる積層構造体を作製する際に、ボンディングフィルムの厚みよりも粗大なフィラーの粒子径が大きいことにより、ボンディングフィルムの表面から前記粗大なフィラーの表面が露出することで、ボイドが発生するような状態を意味している。
このようにして発生したボイドは、超音波顕微鏡にて観察することにより確認することができる。さらに、SEMを用いた断面観察により、ボイドが発生した箇所を確認することによって、フィルムの厚さよりも粒子径が大きい粗大なフィラーの表面露出を確認することもできる。
2 粘着剤層
3 ダイボンド層
10 ダイシングテープ
20 ダイシングダイボンドフィルム
G バックグラインドテープ
H 保持具
J 吸着治具
P ピン部材
R ダイシングリング
T ウェハ加工用テープ
U 突き上げ部材
W 半導体ウェハ
Claims (4)
- アクリル樹脂、フェノール樹脂、及び、フィラーを含有するダイボンドフィルムであって、
前記フィラーは、比表面積が5m2/g以上100m2/g以下であり、
前記アクリル樹脂に対する前記フィラーの含有質量比が、0より大きく1.50以下であり、
波長250nmにおける平行線透過率の値に対する波長1000nmにおける平行線透過率の値の比が、2100以上4500以下である
ダイボンドフィルム。 - 吸水率が0.22質量%以下である
請求項1に記載のダイボンドフィルム。 - 前記フィラーの平均粒子径に対する前記ダイボンドフィルムの厚みの比が、5以上150以下である
請求項1または2に記載のダイボンドフィルム。 - 基材層上に粘着剤層が積層されたダイシングテープと、
前記ダイシングテープの前記粘着剤層に積層されたダイボンド層と、を備え、
前記ダイボンド層が、請求項1乃至3のいずれか1項のダイボンドフィルムである
ダイシングダイボンドフィルム。
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