JPWO2017168820A1 - 電子デバイスパッケージ用テープ - Google Patents
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Abstract
Description
基材フィルム11としては、従来公知のものであれば特に制限することなく使用することができるが、後述の粘着剤層12として放射線硬化性の材料を使用する場合には、放射線透過性を有するものを使用することが好ましい。
粘着剤層12に使用される樹脂としては、特に限定されるものではなく、粘着剤に使用される公知の塩素化ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等を使用することができるが、アクリル系ポリマーをベースポリマーとするアクリル系粘着剤が好ましい。
金属層14を構成する金属としては特に限定されず、例えば、ステンレス、アルミニウム、鉄、チタン、スズ、ニッケル及び銅からなる群より選択される少なくとも1種であることが放熱性、電子デバイスパッケージの反り防止の点から好ましい。これらの中でも、熱伝導性が高く放熱の効果が得られる観点から、銅を含むことが特に好ましい。また、電子デバイスパッケージ8の反り防止の観点からは、アルミニウムを含むことが特に好ましい。
接着剤層15は、接着剤を予めフィルム化したものである。
また、(C)フェノキシ樹脂は、フェノキシ樹脂は分子鎖が長くエポキシ樹脂と構造が似ており、高架橋密度の組成物中で可とう性材料として作用し、高靭性を付与するので高強度でありながらタフネスな組成物が得られる。好ましいフェノキシ樹脂は、主骨格がビスフェノールA型のものであるが、その他にビスフェノールF型フェノキシ樹脂、ビスフェノールA/F混合型フェノキシ樹脂や臭素化フェノキシ樹脂等市販のフェノキシ樹脂が好ましいものとして挙げられる。
硬化率(%)=(H0−Ht)/H0×100 (4)
H0:総発熱量
Ht:残留発熱量
ここで、dはフィルムの密度である。
吸水率が1.5vol%を超えると、吸水した水分によりはんだリフロー時にパッケージクラックを生じるおそれがある。
ここで、dはフィルムの密度である。
飽和吸湿率が1.0vol%を超えると、リフロー時の吸湿により蒸気圧の値が高くなり、良好なリフロー特性が得られないおそれがある。
残存揮発分(wt%)=[(M2−M1)/M1]×100 (3)
残存揮発分が3.0wt%を超えると、パッケージングの際の加熱により溶媒が揮発し、接着剤層15の内部にボイドが発生して、パッケージクラックが発生するおそれがある。
セパレータは、接着剤層15の取り扱い性をよくするとともに接着剤層15を保護するためのものである。セパレータとしては、ポリエステル(PET、PBT、PEN、PBN、PTT)系、ポリオレフィン(PP、PE)系、共重合体(EVA、EEA、EBA)系、またこれらの材料を一部置換して、更に接着性や機械的強度を向上したフィルム使用することができる。また、これらのフィルムの積層体であってもよい。
本実施の形態に係る電子デバイスパッケージ用テープ10の製造方法について説明する。まず、接着剤層15は、樹脂組成物を調製し、フィルム状の層に形成する慣用の方法を利用し形成することができる。具体的には、例えば、適当なセパレータ(剥離紙など)上に前記樹脂組成物を塗布して乾燥し(熱硬化が必要な場合などでは、必要に応じて加熱処理を施し乾燥して)、接着剤層15を形成する方法等が挙げられる。前記樹脂組成物は、溶液であっても分散液であってもよい。次いで、得られる接着剤層15と別途用意した金属層14とを貼り合わせる。金属層14としては、市販の金属箔を用いればよい。その後、接着剤層15及び金属層14を所定の大きさの円形ラベル形状に押切刃を用いてプリカットし、周辺の不要部分を除去する。
次に、本実施形態の電子デバイスパッケージ用テープ10を使用して半導体装置を製造する方法について、図2を参照しながら説明する。
先ず、粘着テープ一体型の電子デバイスパッケージ用テープ10上に任意に設けられたセパレータを適宜に剥離し、図2(A)で示されるように、接着剤層15に半導体ウエハWを貼着して、これを接着保持させ固定する(マウント工程)。このとき接着剤層15は未硬化状態(半硬化状態を含む)にある。また、粘着テープ一体型の電子デバイスパッケージ用テープ10は、半導体ウエハWの裏面に貼着される。半導体ウエハWの裏面とは、回路面とは反対側の面(非回路面、非電極形成面などとも称される)を意味する。貼着方法は特に限定されないが、圧着による方法が好ましい。圧着は、通常、圧着ロール等の押圧手段により押圧しながら行われる。
次に、図2(B)で示されるように、半導体ウエハWのダイシングを行う。これにより、半導体ウエハWを所定のサイズに切断して個片化(小片化)し、半導体チップCを製造する。ダイシングは、例えば、半導体ウエハWの回路面側から常法に従い行われる。また、本工程では、例えば、電子デバイスパッケージ用テープ10まで切り込みを行うフルカットと呼ばれる切断方式等を採用できる。本工程で用いるダイシング装置としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。また、半導体ウエハWは、電子デバイスパッケージ用テープ10により優れた密着性で接着固定されているので、チップ欠けやチップ飛びを抑制できると共に、半導体ウエハWの破損も抑制できる。なお、粘着テープ一体型の電子デバイスパッケージ用テープ10のエキスパンドを行う場合、該エキスパンドは従来公知のエキスパンド装置を用いて行うことができる。
図2(C)で示されるように、半導体チップCのピックアップを行って、半導体チップCを接着剤層15及び金属層14とともに粘着テープ13より剥離させる。ピックアップの方法としては特に限定されず、従来公知の種々の方法を採用できる。例えば、個々の半導体チップCを電子デバイスパッケージ用テープ10の基材フィルム11側からニードルによって突き上げ、突き上げられた半導体チップCをピックアップ装置によってピックアップする方法等が挙げられる。
後のフリップチップ接続工程で接着剤層15に突沸が生じないように、金属層14、接着剤層15および半導体チップCの積層体における接着剤層15を予め硬化させる予備硬化を行う。予備硬化の条件は、接着剤層15が突沸しない範囲で適宜設定してよいが、100〜150℃で4時間〜15分程度加熱することが好ましい。
ピックアップした半導体チップCは、図2(D)で示されるように、基板等の被着体16に、フリップチップボンディング方式(フリップチップ実装方式)により固定させる。具体的には、半導体チップCを、半導体チップCの回路面(表面、回路パターン形成面、電極形成面などとも称される)が被着体16と対向する形態で、被着体16に常法に従い固定させる。例えば、まず半導体チップCの回路面側に形成されている接続部としてのバンプ17にフラックスを付着させる。次いで、半導体チップCのバンプ17を被着体16の接続パッドに被着された接合用の導電材18(半田など)に接触させて押圧しながらバンプ17及び導電材18を溶融させることにより、半導体チップCと被着体16との電気的導通を確保し、半導体チップCを被着体16に固定させることができる(フリップチップボンディング工程)。このとき、半導体チップCと被着体16との間には空隙が形成されており、その空隙間距離は、一般的に30μm〜300μm程度である。尚、半導体チップCを被着体16上にフリップチップボンディング(フリップチップ接続)した後は、半導体チップCと被着体16との対向面や間隙に残存するフラックスを洗浄除去し、該間隙に封止材(封止樹脂など)を充填させて封止する。
次に、本発明の効果をさらに明確にするために、実施例および比較例について詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
基材フィルムとして以下のものを作製した。
(基材フィルムa−1)
ラジカル重合法によって合成されたエチレン−メタアクリル酸−メタアクリル酸エチル(質量比8:1:1)3元共重合体の亜鉛アイオノマーa(密度0.96g/cm3、亜鉛イオン含有量4質量%、塩素含有量1質量%未満、ビカット軟化点56℃、融点86℃)の樹脂ビーズを140℃で溶融し、押出機を用いて厚さ100μmの長尺フィルム状に成形することにより、基材フィルムa−1を作製した。
官能基を有するアクリル系共重合体(A1)として、2−エチルヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレートおよびメタクリル酸からなり、2−エチルヘキシルアクリレートの比率が55モル%、質量平均分子量75万の共重合体を調製した。次に、ヨウ素価が25となるように、2−イソシアナトエチルメタクリレートを添加して、ガラス転移温度−50℃、水酸基価10gKOH/g、酸価5mgKOH/gのアクリル系共重合体(a1)を調製した。
アクリル系共重合体(a1)100質量部に対して、ポリイソシアネートとしてコロネートL(東ソー株式会社製、商品名)を3質量部加え、光重合開始剤としてEsacure KIP 150(Lamberti社製、商品名)を3質量部加えた混合物を、酢酸エチルに溶解させ、攪拌して、粘着剤層組成物b−1を得た。
調製した粘着剤層組成物b−1を、離型処理したポリエチレン−テレフタレートフィルムよりなる剥離ライナーに、乾燥後の厚さが10μmになるように塗工し、110℃で3分間乾燥させた後、上記基材フィルムa−1と貼り合わせ、基材フィルム上に粘着剤層が形成された粘着テープ(1)を作製した。
(接着剤層組成物c−1)
アクリロニトリルブタジエンゴム(アクリロニトリル含有量40質量%)10質量部と、ノボラック型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、商品名「N−775」、エポキシ当量195、軟化点78℃)17質量部、液体ビスフェノールA型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社製、商品名「YD−128」、Mw400、エポキシ当量190)40質量部、硬化剤としてのフェノール樹脂(明和化成株式会社製、商品名「H−4」)32質量部とをメチルエチルケトンに溶解させ、接着剤層組成物溶液を調製した。
アクリル樹脂(ナガセケムテックス株式会社、商品名「テイサンレジンSG−P3」、Mw85万、Tg12℃)80質量部と、ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、商品名「HP−4700」)10質量部、硬化剤としてのフェノール樹脂(明和化成株式会社製、商品名「MEH7851」)10質量部とをメチルエチルケトンに溶解させ、接着剤層組成物溶液を調製した。
アクリル樹脂(ナガセケムテックス株式会社製、「テイサンレジンSG−70L」、Tg−13℃)100質量部と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、商品名「EOCN−1020」、エポキシ当量198、軟化点64℃)353質量部、液体ビスフェノールA型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社製、商品名「YD−128」、Mw400、エポキシ当量190)46質量部、硬化剤としてのイミダゾール(四国化成工業株式会社製、商品名「2PHZ−PW」)3質量部、シリカフィラー(株式会社アドマテックス製、商品名「SO−C2」、平均粒径0.5μm)330質量部とをメチルエチルケトンに溶解または分散させ、接着剤層組成物溶液を調製した。
ビスフェノールA型フェノキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社製、商品名「YP−50S」、Mw6万、Tg84℃)100質量部と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、商品名「EOCN−1020」、エポキシ当量198、軟化点64℃)40質量部、液体ビスフェノールA型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社製、商品名「YD−128」、Mw400、エポキシ当量190)100質量部、硬化剤としてのイミダゾール(四国化成工業株式会社製、商品名「2PHZ−PW」)1.5質量部、シリカフィラー(株式会社アドマテックス製、商品名「SO−C2」、平均粒径0.5μm)200質量部とをメチルエチルケトンに溶解または分散させ、接着剤層組成物溶液を調製した。
アクリロニトリルブタジエンゴム(アクリロニトリル含有量40質量%)10質量部と、ノボラック型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、商品名「N−775」、エポキシ当量195、軟化点78℃)17質量部、液体ビスフェノールA型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社製、商品名「YD−128」、Mw400、エポキシ当量190)40質量部、硬化剤としてのフェノール樹脂(明和化成株式会社製、商品名「H−4」)25質量部とをメチルエチルケトンに溶解させ、接着剤層組成物溶液を調製した。
ビスフェノールA型フェノキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社製、商品名「YP−50S」、Mw6万、Tg84℃)100質量部と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、商品名「EOCN−1020」、エポキシ当量198、軟化点64℃)50質量部、液体ビスフェノールA型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社製、商品名「YD−128」、Mw400、エポキシ当量190)100質量部、硬化剤としてのイミダゾール(四国化成工業株式会社製、商品名「2PHZ−PW」)1.0質量部、シリカフィラー(株式会社アドマテックス製、商品名「SO−C2」、平均粒径0.5μm)200質量部とをメチルエチルケトンに溶解または分散させ、接着剤層組成物溶液を調製した。
アクリル樹脂(ナガセケムテックス株式会社製、商品名「テイサンレジンSG−708−6」、Tg6℃)100質量部と、固形ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、商品名「エピコート1004」、軟化点97℃)280質量部、硬化剤としてのフェノール樹脂(三井化学株式会社製、商品名「ミレックスXLC−4L」、融点62℃)306質量部、シリカフィラー(株式会社アドマテックス製、商品名「SO−C2」、平均粒径0.5μm)237質量部とをメチルエチルケトンに溶解または分散させ、接着剤層組成物溶液を調製した。
アクリル樹脂(ナガセケムテックス株式会社製、「テイサンレジンSG−70L」、Tg−13℃)100質量部と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、商品名「EOCN−1020」、エポキシ当量198、軟化点64℃)260質量部、液体ビスフェノールA型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社製、商品名「YD−128」、Mw400、エポキシ当量190)46質量部、硬化剤としてのイミダゾール(四国化成工業株式会社製、商品名「2PHZ−PW」)1質量部、シリカフィラー(株式会社アドマテックス性、商品名「SO−C2」、平均粒径0.5μm)330質量部とをメチルエチルケトンに溶解または分散させ、接着剤層組成物溶液を調製した。
離型処理したポリエチレン−テレフタレートフィルムよりなるセパレータに、接着剤層組成物c−1を、乾燥後の厚さが5μmになるように塗工し、110℃で5分間乾燥させて、セパレータ上に接着剤層(1)が形成された接着フィルムを作製した。
離型処理したポリエチレン−テレフタレートフィルムよりなるセパレータに、接着剤層組成物c−2を、乾燥後の厚さが5μmになるように塗工し、110℃で5分間乾燥させて、セパレータ上に接着剤層(2)が形成された接着フィルムを作製した。
離型処理したポリエチレン−テレフタレートフィルムよりなるセパレータに、接着剤層組成物c−3を、乾燥後の厚さが5μmになるように塗工し、110℃で5分間乾燥させて、セパレータ上に接着剤層(3)が形成された接着フィルムを作製した。
離型処理したポリエチレン−テレフタレートフィルムよりなるセパレータに、接着剤層組成物c−4を、乾燥後の厚さが5μmになるように塗工し、110℃で5分間乾燥させて、セパレータ上に接着剤層(4)が形成された接着フィルムを作製した。
離型処理したポリエチレン−テレフタレートフィルムよりなるセパレータに、接着剤層組成物c−5を、乾燥後の厚さが5μmになるように塗工し、110℃で5分間乾燥させて、セパレータ上に接着剤層(5)が形成された接着フィルムを作製した。
離型処理したポリエチレン−テレフタレートフィルムよりなるセパレータに、接着剤層組成物c−6を、乾燥後の厚さが5μmになるように塗工し、110℃で5分間乾燥させて、セパレータ上に接着剤層(6)が形成された接着フィルムを作製した。
離型処理したポリエチレン−テレフタレートフィルムよりなるセパレータに、接着剤層組成物c−7を、乾燥後の厚さが5μmになるように塗工し、110℃で5分間乾燥させて、セパレータ上に接着剤層(7)が形成された接着フィルムを作製した。
離型処理したポリエチレン−テレフタレートフィルムよりなるセパレータに、接着剤層組成物c−8を、乾燥後の厚さが5μmになるように塗工し、110℃で5分間乾燥させて、セパレータ上に接着剤層(8)が形成された接着フィルムを作製した。
金属層として以下のものを準備した。
<金属層(1)>
F0−WS(商品名、古河電気工業株式会社製、銅箔、厚さ12μm、表面粗さRz1.3um)
<実施例1>
以上のようにして得られた接着剤層(1)と金属層(1)とを貼り合わせ角度120°、圧力0.2MPa、速度10mm/sの条件で貼り合わせ片面接着フィルムを作製した。粘着テープ(1)をリングフレームに貼合できる形状に、片面接着フィルムをウエハを覆うことのできるような形状にプリカットし、前記粘着テープ(1)の粘着剤層と前記片面接着フィルムの金属層側とを、片面接着フィルムの周囲に粘着剤層が露出するように貼り合わせ、実施例1の電子デバイスパッケージ用テープを作製した。
粘着テープ、接着剤層組成物、金属層の組合せを表1に記載の組合せにした以外は、実施例1と同様の手法により、実施例2〜4、比較例1〜4の電子デバイスパッケージ用テープを作製した。
各実施例および各比較例に使用した接着剤層の25℃での貯蔵弾性率を次のようにして測定した。厚み25μmのポリエチレンテレフタレート(PET)のセパレータ上に、乾燥後の膜厚が30μmとなるように各実施例及び比較例に使用した接着剤層に係る接着剤層組成物を塗布し、乾燥させた後、厚み25μmのポリエチレンテレフタレート(PET)のセパレータ上と貼りあわせ、その接着剤層をセパレータから剥がし、接着剤層同士を貼り合わせて、厚さ1mm、幅5mm、長さ25mmの試験片を準備した。得られた試験片を100℃、3時間加熱した後、動的粘弾性測定装置(株式会社UBM社製、商品名:Rheogel−E4000)を用いて、チャック間距離を15mmに設定し、0℃から昇温速度5℃/分、周波数1Hzで測定を開始し、25℃に達した時点での値を貯蔵弾性率とした。測定結果を表1に示す。
示差走査熱量計(DSC)を用いて次のようにして硬化率を求めた。まず、示差走査熱量計(DSC)を用いて、接着剤層15の硬化前サンプルから総発熱量(H0)を、100℃で3時間加熱したときの硬化物サンプルから残留発熱量(Ht)を測定した。そして、次式(4)により硬化率を算出した。その結果を表1に示す。
硬化率(%)=(H0−Ht)/H0×100 (4)
厚み200μmのバンプ付きシリコンウエハ(バンプ:銅ピラー及びはんだ、バンプ高さ:約40μm)の裏面に各実施例および各比較例に係る電子デバイスパッケージ用テープの接着剤層を貼り付け、ダイシングを行い、7.5mm×7.5mmの評価用チップに分割した。粘着テープの基材フィルム側から粘着剤層に空冷式高圧水銀灯(80W/cm、照射距離10cm)により紫外線を200mJ/cm2照射した後、金属層、接着剤層およびシリコンチップの積層体について、100℃で3時間加熱して、接着剤層の予備硬化を行った。十分に冷却した積層体10個について、積層体を平坦な台上に載置してその一辺を押さえて反り上がった高さをノギスで測定し、その平均値を反り量とした。反り量が1mm未満のものを良品として○で評価し、反り量が1mm以上3mm未満のものを許容品として△、反り量が3mm以上のものを不良品として×で評価した。その結果を表1に示す。
ガラスエポキシ基板(ガラスエポキシ基材:厚み420μm、銅配線:厚み9μm、80μmピッチ)を準備し、反り量が3mm未満の上記積層体について、フリップチップボンダー(株式会社新川、商品名「LFB−2301」)を用いて、半導体チップのバンプをガラスエポキシ基板上に実装し(実装条件:圧着ヘッド温度260℃/10秒間/1MPa)、評価用の半導体装置を得た。
ボイド部分が占める割合が10%以下:優良品として◎
ボイド部分が占める割合が10%超20%以下:良品として○
ボイド部分が占める割合が20%超:不良品として×
11:基材フィルム
12:粘着剤層
13:粘着テープ
14:金属層
15:接着剤層
Claims (4)
- 基材フィルムと粘着剤層とを有する粘着テープと、
前記粘着剤層の前記基材フィルムと反対側に積層して設けられた金属層と、
前記金属層の前記粘着剤層と反対側に設けられており、前記金属層を電子デバイスの裏面に接着するための接着剤層とを有し、
前記接着剤層は、100℃で3時間加熱した後の貯蔵弾性率が10GPa以下であり、100℃で3時間加熱したときの硬化率が10〜100%であることを特徴とする電子デバイスパッケージ用テープ。 - 前記金属層が銅またはアルミニウムを含むことを特徴とする請求項1に記載の電子デバイスパッケージ用テープ。
- 前記接着剤層が、(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)アクリル樹脂またはフェノキシ樹脂、および(D)表面処理された無機充填材を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電子デバイスパッケージ用テープ。
- 前記粘着剤層が、CH2=CHCOOR(式中、Rは炭素数が4〜18のアルキル基である。)で表されるアクリル酸エステルと、ヒドロキシル基含有モノマーと、分子内にラジカル反応性炭素−炭素二重結合を有するイソシアネート化合物とを含んで構成されるアクリル系ポリマーを含有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電子デバイスパッケージ用テープ。
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