KR20080088487A - 점접착제 조성물, 점접착 시트 및 반도체장치의 제조방법 - Google Patents

점접착제 조성물, 점접착 시트 및 반도체장치의 제조방법 Download PDF

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KR20080088487A
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KR
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adhesive
adhesive agent
chip
composition
epoxy resin
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Application number
KR1020080028784A
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Inventor
이사오 이치카와
나오야 사이키
히로노리 시즈하타
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린텍 가부시키가이샤
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Abstract

[과제]
본 발명은 얇은 반도체 칩을 실장(實裝)한 패키지에 있어서, 엄격한 리플로 조건에 노출된 경우에도, 접착계면의 박리나 패키지 크랙의 발생이 없는, 높은 패키지 신뢰성을 달성할 수 있는 점접착제 조성물을 제공하는 것을 과제로 한다.
[해결수단]
본 발명의 점접착제 조성물은 아크릴 중합체(A), 에폭시 당량이 180 g/eq 이하인 에폭시 수지(B), 및 경화제(C)를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

Description

점접착제 조성물, 점접착 시트 및 반도체장치의 제조방법{Adhesive composition, adhesive sheet and production process for semiconductor device}
본 발명은 반도체 소자(반도체 칩)를 유기 기판이나 리드 프레임에 다이 본딩하는 공정 및 실리콘 웨이퍼 등을 다이싱하고, 또한 반도체 칩을 유기 기판이나 리드 프레임에 다이 본딩하는 공정에서 사용하는데 특히 적합한 점접착제 조성물 및 이 점접착제 조성물로 되는 점접착제층을 갖는 점접착 시트 및 이 점접착 시트를 사용한 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다.
실리콘, 갈륨비소 등의 반도체 웨이퍼는 대직경의 상태로 제조되고, 이 웨이퍼는 소자 소편(小片)(IC 칩)으로 절단 분리(다이싱)된 후에 다음 공정인 마운트 공정으로 이송되고 있다. 이때, 반도체 웨이퍼는 사전에 점착 시트에 첩착(貼着)된 상태로 다이싱, 세정, 건조, 익스팬딩, 픽업의 각 공정이 가해진 후, 다음 공정인 본딩 공정으로 이송된다.
이들 공정 중에서 픽업 공정과 본딩 공정의 프로세스를 간략화하기 위해, 웨이퍼 고정기능과 다이 접착기능을 동시에 겸비한 다이싱·다이 본딩용 점접착 시트가 각종 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1~4).
특허문헌 1~4에는 특정 조성물로 되는 점접착제층과, 기재로 되는 점접착 시트가 개시되어 있다. 이 점접착제층은 웨이퍼 다이싱시에는 웨이퍼를 고정하는 기능을 갖고, 또한 에너지선 조사에 의해 접착력이 저하되어 기재와의 사이의 접착력을 컨트롤할 수 있으므로, 다이싱 종료 후, 칩의 픽업을 행하면 점접착제층은 칩과 함께 박리된다. 점접착제층을 수반한 IC 칩을 기판에 올려놓고 가열하면, 점접착제층 중의 열경화성 수지가 접착력을 발현하여, IC 칩과 기판의 접착이 완료된다.
상기 특허문헌에 개시되어 있는 점접착 시트는, 이른바 다이렉트 다이 본딩을 가능하게 하여, 다이 접착용 접착제의 도포 공정을 생략할 수 있게 된다. 상기 특허문헌에 개시되어 있는 점접착제는, 에너지선 경화성 성분으로서 저분자량의 에너지선 경화성 화합물이 배합되어 된다. 에너지선 조사에 의해, 에너지선 경화성 화합물이 중합 경화되고, 접착력이 저하되어, 기재로부터의 점접착제층의 박리가 용이해진다. 또한 상기 점접착 시트의 점접착제층은, 에너지선 경화 및 열경화를 거친 다이 본드 후에는 모든 성분이 경화되어, 칩과 기판을 강고하게 접착한다.
그런데, 최근 반도체장치에 대한 요구 물성은 매우 엄격해지고 있다. 예를 들면, 엄격한 열습(熱濕) 환경하에 있어서의 패키지 신뢰성이 요구되고 있다. 그러나, 반도체 칩 자체가 박형화된 결과, 칩의 강도가 저하되어, 엄격한 열습 환경하에 있어서의 패키지 신뢰성은 충분하다고는 말할 수 없게 되었다.
상기 특허문헌에 개시되어 있는 점접착제는, 에너지선 경화성 성분으로서 저분자량의 에너지선 경화성 화합물이 사용되고 있으나, 이와 같은 저분자량의 에너지선 경화성 화합물은 그 배합비율이나 분산상태 또는 경화조건에 따라서는, 전단 강도 부족으로 인해 열습 환경하에서 계면파괴를 일으키기 쉬워져, 칩과 프린트 배선기판 등의 피착체와의 접착성을 저하시켜버린다. 이로 인해, 엄격화되고 있는 반도체 패키지는 신뢰성에 있어서 요구 레벨을 충족시키는 것이 불가능한 경우가 있었다.
또한, 최근 전자부품의 접속에 있어서 행해지고 있는 표면 실장법(surface mounting method)에서는 패키지 전체가 땜납 융점 이상의 고온화에 노출되는 표면 실장법(리플로)이 행해지고 있다. 최근에는 환경으로의 배려로부터, 납을 포함하지 않는 땜납으로의 이행에 의해 실장온도가 종래의 240℃에서 260℃로 상승하고, 반도체 패키지 내부에서 발생하는 응력이 커져, 접착계면의 박리 발생이나 패키지 크랙 발생의 위험성은 더욱 높아졌다.
즉, 반도체 칩의 박형화 및 실장온도의 상승이, 패키지의 신뢰성 저하를 초래하고 있다.
[특허문헌 1] 일본국 특허공개 평2-32181호 공보
[특허문헌 2] 일본국 특허공개 평8-239636호 공보
[특허문헌 3] 일본국 특허공개 평10-8001호 공보
[특허문헌 4] 일본국 특허공개 제2000-17246호 공보
이로 인해, 박형화되고 있는 반도체 칩을 실장한 패키지에 있어서, 엄격한 리플로 조건에 노출된 경우에도, 접착계면의 박리나 패키지 크랙의 발생이 없는, 높은 패키지 신뢰성을 실현하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술에 비춰 이루어진 것으로, 다이 본드에 사용되는 접착제를 추가로 검토하여, 상기 요구에 대응하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명자들은 이와 같은 과제의 해결을 목적으로서 예의 연구한 결과, 에폭시계 열경화성 수지 중의 에폭시기의 절대량을 증가시키면, 엄격한 리플로 조건에 노출된 경우에도, 접착계면의 박리나 패키지 크랙이 발생하지 않는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.
본 발명의 요지는 이하와 같다.
(1) 아크릴 중합체(A), 에폭시 당량이 180 g/eq 이하인 에폭시 수지(B), 및 경화제(C)를 포함하는 점접착제 조성물.
(2) 상기 경화제(C)가 2개 이상의 페놀성 수산기를 갖고 페놀성 수산기 당량이 103 g/eq 이하의 화합물인, 상기 (1)에 기재의 점접착제 조성물.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재의 점접착제 조성물로 되는 점접착제층이, 기재 상에 형성되어 되는 점접착 시트.
(4) 상기 (3)에 기재의 점접착 시트의 점접착제층에 반도체 웨이퍼를 첩착하고, 상기 반도체 웨이퍼를 다이싱하여 IC 칩으로 하며, 상기 IC 칩 뒷면에 점접착제층을 고착 잔존시켜 기재로부터 박리하고, 상기 IC 칩을 다이패드부 상에 상기 점접착제층을 매개로 하여 열압착하는 공정을 포함하는 반도체장치의 제조방법.
본 발명에 의하면, 박형화되고 있는 반도체 칩을 실장한 패키지에 있어서, 엄격한 리플로 조건에 노출된 경우에도, 높은 패키지 신뢰성을 달성할 수 있는 점접착제 조성물 및 이 점접착제 조성물로 되는 점접착제층을 갖는 점접착 시트 및 이 점접착 시트를 사용한 반도체장치의 제조방법이 제공된다.
이하, 본 발명에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명의 점접착제 조성물은 아크릴 중합체(A)(이하 「(A)성분」이라고도 한다. 다른 성분에 대해서도 동일하다.), 에폭시 당량이 180 g/eq 이하인 에폭시 수지(B)(이하 「(B)성분」이라고도 한다.) 및 경화제(C)를 필수성분으로서 포함하고, 각종 물성을 개량하기 위해, 필요에 따라 다른 성분을 포함하고 있어도 된다. 이하, 이들 각 성분에 대해서 구체적으로 설명한다.
(A) 아크릴 중합체;
아크릴 중합체(A)로서는 종래 공지의 아크릴 중합체를 사용할 수 있다. 아크릴 중합체의 중량 평균분자량은 1만 이상 200만 이하인 것이 바람직하고, 10만 이상 150만 이하인 것이 보다 바람직하다. 아크릴 중합체의 중량 평균분자량이 너무 낮으면, 기재와의 점착력이 높아져 픽업 불량이 발생하는 경우가 있고, 200만을 초과하면 기판 요철로 점접착제층이 추종(追從)할 수 없는 경우가 있어 보이드 등의 발생 요인이 된다. 아크릴 중합체의 유리전이온도는, 바람직하게는 -60℃ 이상 0℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -50℃ 이상 -10℃ 이하, 특히 바람직하게는 -40℃ 이상 -20℃ 이하의 범위에 있다. 유리전이온도가 너무 낮으면 점접착제층과 기재의 박리력이 커져서 칩의 픽업 불량이 발생하는 경우가 있고, 너무 높으면 웨이퍼를 고정하기 위한 접착력이 불충분해질 우려가 있다. 또한, 이 아크릴 중합체의 모노머로서는 (메타)아크릴산 에스테르 모노머 또는 그의 유도체를 들 수 있다. 예를 들면, 알킬기의 탄소수가 1~18인 알킬(메타)아크릴레이트, 예를 들면 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있고, 환상(環狀) 골격을 갖는 (메타)아크릴레이트, 예를 들면 시클로알킬(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 디시클로펜타닐 아크릴레이트, 디시클로펜테닐 아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸 아크릴레이트, 이미드 아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 글리시딜 메타크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트 등을 들 수 있다. 또한 초산비닐, 아크릴로니트릴, 스티렌 등이 공중합되어 있어도 된다. 또한 수산기를 갖고 있는 편이 에폭시 수지와의 상용성(相溶性)이 좋으므로 바람직하다.
(B) 에폭시 당량이 180 g/ eq 이하인 에폭시 수지;
에폭시 당량이 180 g/eq 이하인 에폭시 수지(B)로서는, 에폭시 당량이 180 g/eq 이하이면 종래 공지의 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
본 발명에서는 에폭시 당량이 180 g/eq 이하, 바람직하게는 70~170 g/eq인 에폭시 수지(B), 즉 에폭시기의 절대량이 많은 에폭시 수지(B)가 사용되므로, 본 발명의 점접착제 조성물을 경화시켜서 되는 경화물 중의 공유결합 밀도가 증가하여, 본 발명의 점접착제 조성물을 다이 본드용 점접착제로 한 패키지에는, 엄격한 리플로 조건에 노출된 경우에도, 접착계면의 박리나 패키지 크랙이 발생하지 않거나, 또는 극히 발생하기 어렵다. 또한, 본 발명에 있어서 에폭시 당량의 값은 JIS K7236에 준하여 측정되는 경우의 값이다.
에폭시 수지(B)로서는, 구체적으로는 하기 화학식 1로 표시되는 다관능계 에폭시 수지나, 하기 화학식 2로 표시되는 비페닐 화합물 등을 들 수 있다.
이들은 1종 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
Figure 112008022499187-PAT00001
(단, 화학식 중 n은 0 이상의 정수를 나타낸다)
Figure 112008022499187-PAT00002
본 발명의 점접착성 수지 조성물에는 아크릴 중합체(A) 100 중량부에 대해서, 에폭시 수지(B)가 바람직하게는 1~1500 중량부 포함되고, 보다 바람직하게는 3~1000 중량부 포함된다. 1 중량부 미만이면 충분한 접착성이 얻어지지 않는 경우가 있고, 1500 중량부를 초과하면 기재와의 박리력이 높아져, 픽업 불량이 발생하는 경우가 있다.
또한, 본 발명의 점접착제 조성물은, 이 에폭시 수지(B) 이외의 에폭시 수지(즉, 에폭시 당량이 180 g/eq를 초과하는 에폭시 열경화성 수지(이하 「에폭시 수지(b')」라고 한다.)를 포함하고 있어도 되고, 이와 같은 에폭시 수지(b')로서, 종래 공지의 각종 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 공지의 에폭시 수지로서는, 비스페놀 A 디글리시딜에테르나 그의 수화물, 오르토 크레졸 노볼락 에폭시 수지(하기 화학식 3), 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지(하기 화학식 4), 비페닐형 에폭시 수지(하기 화학식 5) 등, 분자 중에 2 관능 이상 갖는 에폭시 화합물을 들 수 있다.
이들은 1종 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
Figure 112008022499187-PAT00003
(단, 화학식 중 n은 0 이상의 정수를 나타낸다)
Figure 112008022499187-PAT00004
(단, 화학식 중 n은 0 이상의 정수를 나타낸다)
Figure 112008022499187-PAT00005
(단, 화학식 중 n은 0 이상의 정수를 나타낸다)
에폭시 수지(b')가 사용되는 경우이면, 에폭시 수지(b')/에폭시 수지(B)의 비율(중량비)은, 바람직하게는 20 이하, 보다 바람직하게는 0.01~9이다.
(C) 경화제;
경화제(C)는 에폭시 수지(B)에 대한 경화제로서 기능한다. 바람직한 경화제(C)로서는, 1분자 중에 에폭시기와 반응할 수 있는 관능기를 2개 이상 갖는 화합물을 들 수 있고, 그 관능기로서는 페놀성 수산기, 알코올성 수산기, 아미노기, 카르복실기 및 산무수물 등을 들 수 있다. 이들 중 바람직하게는 페놀성 수산기, 아미노기, 산무수물 등을 들 수 있고, 더욱 바람직하게는 페놀성 수산기, 아미노기를 들 수 있다. 이들의 구체적인 예로서는, 하기 화학식 6으로 표시되는 다관능계 페놀 수지나, 하기 화학식 7로 표시되는 비페놀, 하기 화학식 8로 나타내는 노볼락형 페놀 수지, 하기 화학식 9로 표시되는 디시클로펜타디엔계 페놀 수지 등의 페놀성 경화제나, 하기 화학식 10으로 표시되는 자일록형 페놀 수지나, DICY(디시안디아미드) 등의 아민계 경화제를 들 수 있다. 이들 경화제는 1종 단독으로, 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
Figure 112008022499187-PAT00006
(단, 화학식 중 n은 0 이상의 정수를 나타낸다)
Figure 112008022499187-PAT00007
Figure 112008022499187-PAT00008
(단, 화학식 중 n은 0 이상의 정수를 나타낸다)
Figure 112008022499187-PAT00009
(단, 화학식 중 n은 0 이상의 정수를 나타낸다)
Figure 112008022499187-PAT00010
(단, 화학식 중 n은 0 이상의 정수를 나타낸다)
경화제(C) 중에서도, 2개 이상의 페놀성 수산기를 갖는 페놀성 수산기 당량이 103 g/eq 이하인(하한값은 통상 55 g/eq 정도이다.) 경화제(이하 「경화제(cc) 」라고도 한다.)를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 경화제(cc)에 있어서는, 에폭시기와 반응할 수 있는 페놀성 수산기의 절대량이 많으므로, 경화제(cc)를 사용하면 본 발명의 점접착제 조성물을 경화시켜서 되는 경화물 중의 공유결합 밀도가 증가하여, 접착계면의 박리나 패키지 크랙의 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 경화제(cc)의 구체예로서는, 상기 화학식 6, 7로 표시되는 화합물을 들 수 있다. 또한, 이 수산기 당량의 값은 JIS K0070에 준하여 측정되는 경우의 값이다.
경화제(cc)가 사용되는 경우이면, 경화제(C) 중 경화제(cc)의 비율은 바람직하게는 50~100 중량%, 보다 바람직하게는 80~100 중량%이다.
경화제(C)의 사용량은 에폭시 수지(B) 및 에폭시 수지(b')의 합계 100 중량부에 대해서, 바람직하게는 0.1~500 중량부이고, 보다 바람직하게는 1~200 중량부이다. 경화제(C)의 양이 너무 적으면, 경화부족으로 접착성이 얻어지지 않는 경우가 있고, 너무 많으면 흡습율이 높아져 패키지의 신뢰성을 저하시키는 경우가 있다.
본 발명의 점접착제 조성물은 상기 아크릴 중합체(A), 에폭시 수지(B) 및 경화제(C)를 필수성분으로서 포함하고, 각종 물성을 개량하기 위해, 필요에 따라 하기의 성분을 포함하고 있어도 된다.
(D) 경화촉진제;
경화촉진제(D)는 점접착제 조성물의 경화속도를 조정하기 위해 사용된다. 바람직한 경화촉진제로서는, 에폭시기와 페놀성 수산기나 아민 등과의 반응을 촉진할 수 있는 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는 트리에틸렌디아민, 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 디메틸아미노에탄올, 트리스(디메틸아미노메틸)페놀 등의 3급 아민류, 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸류, 트리부틸포스핀, 디페닐포스핀, 트리페닐포스핀 등의 유기 포스핀류, 테트라페닐포스포늄테트라페닐보레이트, 트리페닐포스핀테트라페닐보레이트 등의 테트라페닐보론염 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
경화촉진제(D)는 에폭시 수지(B), 에폭시 수지(b') 및 경화제(C)의 합계 100 중량부에 대해서 0.001~100 중량부 포함되는 것이 바람직하고, 0.01~50 중량부가 보다 바람직하며, 0.1~10 중량부가 더욱 바람직하다.
(E) 커플링제 ;
커플링제는 점접착제 조성물의 피착체에 대한 접착성, 밀착성을 향상시키기 위해 사용된다. 또한, 커플링제를 사용함으로써, 점접착제 조성물을 경화하여 얻어지는 경화물의 내열성을 손상시키지 않고, 그 내수성을 향상시킬 수 있다. 커플링제로서는, 상기 (A)성분, (B)성분 등이 갖는 관능기와 반응하는 기를 갖는 화합물이 바람직하게 사용된다. 커플링제로서는, 실란 커플링제가 바람직하다. 이와 같은 커플링제로서는 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-(메타크릴로프로필)트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-6-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-6-(아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디에톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-우레이도프로필트리에톡시실란, γ-메르캅토프로 필트리메톡시실란, γ-메르캅토프로필메틸디메톡시실란, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설판, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, 이미다졸실란 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 커플링제를 사용할 때에는, 에폭시 수지(B), 에폭시 수지(b') 및 경화제(C)의 합계 100 중량부에 대해서 통상 0.1~20 중량부, 바람직하게는 0.2~10 중량부, 보다 바람직하게는 0.3~5 중량부의 비율로 사용된다. 0.1 중량부 미만이면 효과가 얻어지지 않을 가능성이 있고, 20 중량부를 초과하면 아웃가스의 원인이 될 가능성이 있다.
(F) 가교제 ;
점접착제 조성물의 초기 접착력 및 응집력을 조절하기 위해, 가교제를 첨가하는 것도 가능하다. 가교제로서는 유기 다가 이소시아네이트 화합물, 유기 다가 이민 화합물을 들 수 있다.
상기 유기 다가 이소시아네이트 화합물로서는, 방향족(芳香族) 다가 이소시아네이트 화합물, 지방족(脂肪族) 다가 이소시아네이트 화합물, 지환족(脂環族) 다가 이소시아네이트 화합물 및 이들 다가 이소시아네이트 화합물의 삼량체, 및 이들 다가 이소시아네이트 화합물과 폴리올 화합물을 반응시켜 얻어지는 말단 이오시아네이트 우레탄 프리폴리머 등을 들 수 있다. 유기 다가 이소시아네이트 화합물의 더욱 구체적인 예로서는, 예를 들면 2,4-톨릴렌디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, 1,3-크실릴렌디이소시아네이트, 1,4-크실렌디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-2,4'-디이소시아네이트, 3-메틸디페닐 메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄-2,4'-디이소시아네이트, 트리메틸올프로판어덕트 톨루일렌디이소시아네이트, 리신이소시아네이트 등을 들 수 있다.
상기 유기 다가 이민 화합물의 구체예로서는 N,N'-디페닐메탄-4,4'-비스(1-아지리딘카르복시아미드), 트리메틸올프로판-트리-β-아지리디닐프로피오네이트, 테트라메틸올메탄-트리-β-아지리디닐프로피오네이트, N,N'-톨루엔-2,4-비스(1-아지리딘카르복시아미드)트리에틸렌멜라민 등을 들 수 있다.
가교제(F)는 아크릴 중합체(A) 100 중량부에 대해서 통상 0.01~10 중량부, 바람직하게는 0.1~5 중량부, 보다 바람직하게는 0.5~3 중량부의 비율로 사용된다.
(G) 무기 충전재;
무기 충전재를 점접착제에 배합함으로써, 열팽창계수를 조정하는 것이 가능해져, 금속이나 유기 수지로 되는 기판과 상이한 열팽창계수를 갖는 반도체 칩에 대해서, 경화 후의 점접착제층의 열팽창계수를 최적화함으로써 패키지의 내열성을 향상시킬 수 있다. 또한, 점접착제층의 경화 후의 흡습율을 저감시키는 것도 가능해진다. 바람직한 무기 충전재로서는 실리카, 알루미나, 탈크, 탄산칼슘, 티탄화이트, 벵갈라, 탄화규소, 질화붕소 등의 분말, 이들을 구형화(球形化)한 비즈, 단결정 섬유, 비결정성 섬유(amorphous fiber) 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 이들 중에서도 실리카 분말, 알루미나 분말의 사용이 바람직하다.
무기 충전재의 사용량은 본 발명의 점접착제 조성물 전체에 대해서, 통상 0~80 중량%의 범위에서 조정이 가능하다.
(H) 에너지선 중합성 화합물;
본 발명의 점접착제 조성물에는, 에너지선 중합성 화합물(H)이 배합되어도 된다. 에너지선 중합성 화합물(H)을 에너지선 조사에 의해 경화시킴으로써, 점접착제층의 접착력을 저하시킬 수 있으므로, 기재와 점접착제층의 층간 박리를 용이하게 행할 수 있게 된다.
에너지선 중합성 화합물(H)은 자외선, 전자선 등의 에너지선의 조사를 받으면 중합 경화되는 화합물이다. 이 에너지선 중합성 화합물로서는, 구체적으로는 디시클로펜타디엔디메톡시디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 디펜타에리스리톨모노히드록시펜타아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트 또는 1,4-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 올리고에스테르아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트계 올리고머, 에폭시 변성 아크릴레이트, 폴리에테르아크릴레이트, 이타콘산 올리고머 등의 아크릴레이트계 화합물이 사용된다. 이와 같은 화합물은 분자 내에 하나 이상의 중합성 이중결합을 갖고, 통상은 중량 평균분자량이 100~30,000, 바람직하게는 300~10,000 정도이다.
에너지선 중합성 화합물(H)을 사용하는 경우, 에너지선 중합성 화합물(H)은 아크릴 공중합체(A) 100 중량부에 대해서 통상 1~400 중량부, 바람직하게는 3~300 중량부, 보다 바람직하게는 10~200 중량부의 비율로 사용된다. 400 중량부를 초과하면, 유기 기판이나 리드 프레임에 대한 점접착제층의 접착성을 저하시키는 경우가 있다.
(I) 광중합 개시제 ;
상기 에너지선 중합성 화합물(H)을 사용하는 경우에는, 그 사용시에, 상기 조성물 중에 광중합 개시제(I)를 첨가함으로써, 중합 경화시간 및 광선 조사량을 적게 할 수 있다.
이와 같은 광중합 개시제로서는, 구체적으로는 벤조페논, 아세토페논, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르, 벤조인 안식향산, 벤조인 안식향산 메틸, 벤조인디메틸케탈, 2,4-디에틸티옥산톤, α-히드록시시클로헥실페닐케톤, 벤질디페닐설파이드, 테트라메틸티우람모노설파이드, 아조비스이소부티로니트릴, 벤질, 디벤질, 디아세틸, β-클로로안트라퀴논 등을 들 수 있다. 광중합 개시제(I)는 1종류 단독으로, 또는 2종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
광중합 개시제(I)의 배합비율은, 이론적으로는 점접착제 중에 존재하는 불포화 결합량이나 그의 반응성 및 사용되는 광중합 개시제의 반응성을 토대로 하여 결정되어야 하나, 복잡한 혼합물계에 있어서는 반드시 용이한 것은 아니다. 광중합 개시제(I)를 사용하는 경우에는, 일반적인 지침으로서, 광중합 개시제(I)는 아크릴 공중합체(A) 100 중량부에 대해서 0.1~10 중량부 포함되는 것이 바람직하고, 1~5 중량부가 보다 바람직하다. 함량이 상기 범위에 있으면, 만족스러운 픽업성이 얻어 진다. 10 중량부를 초과하면 광중합에 기여하지 않는 잔류물이 생성되어, 점접착제의 경화성이 불충분해지는 경우가 있다.
(기타 성분)
본 발명의 점접착제 조성물에는, 상기 외에, 필요에 따라서 각종 첨가제가 배합되어도 된다. 예를 들면, 경화 후의 가요성을 유지하기 위해 가요성 성분을 첨가할 수 있다. 가요성 성분은 상온 및 가열하에서 가요성을 갖는 성분이다. 가요성 성분은 열가소성 수지나 엘라스토머로 되는 폴리머여도 되고, 폴리머의 그래프트 성분, 폴리머의 블록 성분이어도 된다. 또한, 가요성 성분이 에폭시 수지로 사전에 변성된 변성 수지여도 된다.
또한, 점접착제 조성물의 각종 첨가제로서는 가소제, 대전방지제, 산화방지제, 안료, 염료 등을 사용해도 된다.
(점접착제 조성물)
상기한 바와 같은 각 성분으로 되는 점접착제 조성물은 감압(感壓) 접착성과 가열 경화성을 갖고, 미경화 상태에서는 각종 피착체를 일시적으로 유지하는 기능을 갖는다. 그리고 열경화를 거쳐 최종적으로는 내충격성이 높은 경화물을 부여할 수 있으며, 또한 전단강도와 박리강도의 균형도 우수하여, 엄격한 열습 조건하에 있어서도 충분한 접착물성을 유지할 수 있다.
본 발명의 점접착제 조성물은 상기 각 성분을 적절한 비율로 혼합하여 얻어진다. 혼합시에는 각 성분을 사전에 용매로 희석해 두어도 되고, 또한 혼합시에 용매를 첨가해도 된다.
(점접착 시트)
본 발명의 점접착 시트는, 기재 상에, 상기 점접착제 조성물로 되는 점접착제층이 적층되어 된다. 본 발명의 점접착 시트의 형상은 테이프상, 라벨상 등 모든 형상을 취할 수 있다.
점접착 시트의 기재로서는, 예를 들면 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리부텐 필름, 폴리부타디엔 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리염화비닐 필름, 염화비닐 공중합체 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름, 폴리부틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리우레탄 필름, 에틸렌초산비닐 공중합체 필름, 아이오노머 수지 필름, 에틸렌·(메타)아크릴산 공중합체 필름, 에틸렌·(메타)아크릴산에스테르 공중합체 필름, 폴리스티렌 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리이미드 필름 등의 투명 필름이 사용된다. 또한 이들의 가교 필름도 사용된다. 추가로 이들의 적층 필름이어도 된다. 또한, 상기의 투명 필름 외에, 이들을 착색한 불투명 필름, 불소 수지 필름 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 점접착 시트는 각종 피착체에 첩부(貼付)되고, 피착체에 소요의 가공을 실시한 후, 점접착제층은 피착체에 고착 잔존시켜 기재로부터 박리된다. 즉, 점접착제층을, 기재로부터 피착체에 전사하는 공정을 포함하는 프로세스에 사용된다. 이에 따라, 기재의 점접착제층에 접하는 면의 표면장력은, 바람직하게는 40 mN/m 이하, 보다 바람직하게는 37 mN/m 이하, 특히 바람직하게는 35 mN/m 이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 표면장력이 낮은 기재는 재질을 적절히 선택하여 얻는 것이 가능하고, 또한 기재의 표면에 박리제를 도포하여 박리 처리를 실시함으 로써 얻는 것도 가능하다.
기재의 박리 처리에 사용되는 박리제로서는 알키드계, 실리콘계, 불소계, 불포화 폴리에스테르계, 폴리올레핀계, 왁스계 등이 사용되나, 특히 알키드계, 실리콘계, 불소계의 박리제가 내열성을 가지므로 바람직하다.
상기의 박리제를 사용하여 기재의 표면을 박리 처리하기 위해서는, 박리제를 그대로 무용제로, 또는 용제 희석이나 에멀젼화하고, 그라비아 코터, 메이어 바 코터, 에어나이프 코터, 롤 코터 등으로 도포하여, 상온 또는 가열 또는 전자선 경화시키거나, 웨트 라미네이션이나 드라이 라미네이션, 열용융 라미네이션, 용융압출 라미네이션, 공압출 가공 등으로 적층체를 형성하면 된다.
기재의 막두께는 통상은 10~500 ㎛, 바람직하게는 15~300 ㎛, 특히 바람직하게는 20~250 ㎛ 정도이다.
또한, 점접착제층의 두께는, 통상은 1~500 ㎛, 바람직하게는 5~300 ㎛, 특히 바람직하게는 10~150 ㎛ 정도이다.
점접착 시트의 제조방법은 특별히 한정되지 않고, 기재 상에, 점접착제층을 구성하는 조성물을 도포 건조함으로써 제조해도 되고, 또한 점접착제층을 박리 필름 상에 설치하여, 이것을 상기 기재에 전사함으로써 제조해도 된다. 또한, 점접착 시트의 사용 전에 점접착제층을 보호하기 위해, 점접착제층의 상면에 박리 필름을 적층해 두어도 된다. 또한, 점접착제층의 표면 외주부(外周部)에는, 링 프레임 등의 다른 지그를 고정하기 위해 별도 점착제층이나 점착테이프가 설치되어 있어도 된다.
다음으로 본 발명의 점접착 시트의 이용방법에 대해서, 이 점접착 시트를 반도체장치의 제조에 적용한 경우를 예로 들어 설명한다.
본 발명의 반도체장치의 제조방법에 있어서는, 먼저 본 발명의 점접착 시트를 다이싱장치 상에 링 프레임으로 고정하여, 실리콘 웨이퍼의 한쪽 면을 점접착 시트의 점접착제층 상에 올려놓고 가볍게 눌러 웨이퍼를 고정한다. 계속해서, 다이싱소(dicing saw) 등의 절단수단을 사용해서, 상기의 실리콘 웨이퍼를 절단하여 IC 칩을 얻는다. 이때의 절단깊이는 실리콘 웨이퍼의 두께와 점접착제층 두께의 합계 및 다이싱소의 마모분을 더한 깊이로 한다.
계속해서 필요에 따라, 점접착 시트의 익스팬드를 행하면, IC 칩 간격이 확장되어, IC 칩의 픽업을 더욱 용이하게 행할 수 있게 된다. 이때, 점접착제층과 기재 사이에 어긋남이 발생하게 되어, 점접착제층과 기재 사이의 접착력이 감소하고, 칩의 픽업성이 향상된다.
이와 같이 하여 IC 칩의 픽업을 행하면, 절단된 점접착제층을 IC 칩 뒷면에 고착 잔존시켜 기재로부터 박리할 수 있다.
계속해서 점접착제층을 매개로 하여 IC 칩을 다이 패드부에 올려놓는다. 다이패드부는 IC 칩을 올려놓기 전에 가열하거나 올려놓은 직후에 가열된다. 가열온도는 통상은 80~200℃, 바람직하게는 100~180℃이고, 가열시간은 통상은 0.1초~5분, 바람직하게는 0.5초~3분이며, 칩 마운트 압력은 통상 1 ㎪~600 ㎫이다.
IC 칩을 다이패드부에 칩 마운트한 후, 필요에 따라 추가로 가열을 행해도 된다. 이때의 가열조건은 상기 가열온도의 범위이고, 가열시간은 통상 1~180분, 바 람직하게는 10~120분이다.
또한, 칩 마운트 후의 가열 처리는 행하지 않고 가접착상태로 해두고, 후공정에서 행해지는 수지 봉지(封止)에서의 가열을 이용하여 점접착제층을 경화시켜도 된다.
이와 같은 공정을 거침으로써, 점접착제층이 경화되어, IC 칩과 다이패드부를 강고하게 접착할 수 있다. 점접착제층은 다이 본드 조건하에서는 유동화되어 있으므로, 다이패드부의 요철에도 충분히 채워 넣어져, 보이드의 발생을 방지할 수 있다.
즉, 얻어지는 실장품에 있어서는 칩의 고착수단인 점접착제가 경화되고, 또한 다이패드부의 요철에도 충분히 채워 넣어진 구성이 되므로, 과혹한 조건하에 있어서도 충분한 패키지 신뢰성과 보드 실장성이 달성된다.
또한, 본 발명의 점접착제 조성물 및 점접착 시트는, 상기한 바와 같은 사용방법 외에, 반도체 화합물, 유리, 세라믹스, 금속 등의 접착에 사용하는 것도 가능하다.
(실시예)
이하, 본 발명을 실시예에 의해 설명하나, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이하의 실시예 및 비교예에 있어서, 「표면 실장성의 평가」는 다음과 같이 행하였다.
「표면 실장성의 평가」
(1) 반도체 칩의 제조;
#2000 연마한 실리콘 웨이퍼(직경 150 ㎜, 두께 150 ㎛)의 연마면에, 실시예 및 비교예의 점접착 시트의 첩부를 테이프 마운터(린텍사제, Adwill RAD2500)로 행하여, 웨이퍼 다이싱용 링 프레임에 고정하였다. 점접착제 조성물이 광중합 개시제를 포함하는 경우에는, 그 후, 자외선 조사장치(린텍사제, Adwill RAD2000)를 사용하여 기재면으로부터 자외선을 조사(350 ㎽/㎠, 190 mJ/㎠)하였다. 계속해서, 다이싱장치(도쿄 정밀사제, AWD-4000B)를 사용하여 다이싱하고, 8 ㎜×8 ㎜ 사이즈의 칩을 얻었다. 다이싱시 컷팅 깊이에 대해서는 기재를 20 ㎛의 깊이로 컷팅하도록 하였다.
(2) 반도체 패키지의 제조;
기판으로서 동박 부착 적층판(copper foil-clad laminate)(미쯔비시 가스화학 주식회사제 CCL-HL830)의 동박에 회로 패턴이 형성되고, 패턴 상에 솔더 레지스트(다이요 잉크사제 PSR4000 AUS5)를 40 ㎛ 두께로 갖고 있는 BT 기판을 사용하였다(주식회사 치노기켄제). 상기 (1)에서 얻은 점접착 시트 상의 칩을, 점접착제층과 함께 기재로부터 집어들어, BT 기판 상에, 점접착제층을 매개로 하여 120℃, 100 gf, 1초간의 조건으로 압착하고, 계속해서 120℃에서 1시간, 추가로 140℃에서 1시간의 조건으로 가열하여, 점접착제층을 충분히 열경화시켰다. 그 후, 몰드 수지(쿄세라 케미컬 주식회사제 KE-1100AS3)로 봉지(封止) 두께 400 ㎛가 되도록 BT 기판을 봉지하고(봉지장치 아픽야마다 주식회사제 MPC-06M Trial Press), 175℃에서 5시간으로 몰드 수지를 경화시켰다. 계속해서, 봉지된 BT 기판을 다이싱 테이 프(린텍 주식회사제 Adwill D-510T)에 첩부하고, 다이싱장치(도쿄 정밀사제, AWD-4000B)를 사용하여 12 ㎜×12 ㎜ 사이즈로 다이싱함으로써 신뢰성 평가용 반도체 패키지를 얻었다.
(3) 반도체 패키지 표면 실장성 의 평가;
얻어진 반도체 패키지를 85℃, 60% RH 조건하에 168시간 방치하고, 흡습시킨 후, 최고 온도 260℃, 가열시간 1분간의 IR 리플로(리플로 로(爐): 사가미 리코제 WL-15-20DNX형)를 3회 행하였을 때에, 접합부의 들뜸·박리의 유무, 패키지 크랙 발생의 유무를 주사형 초음파 탐상장치(히타치 건기 파인테크 주식회사제 Hye-Focus) 및 단면관찰에 의해 평가하였다.
기판/반도체 칩 접합부에 0.25 ㎟ 이상의 박리를 관찰한 경우를 박리되어 있는 것으로 판단하고, 패키지를 25개 시험에 투입하여 박리가 발생하지 않은 개수를 세었다.
또한, 점접착제 조성물을 구성하는 각 성분은 하기하는 바와 같았다.
(A) 아크릴 중합체: 일본 합성 화학공업 주식회사제 코포닐 N-2359-6(Mw: 약 30만)
(B-1) 고체 에폭시 수지: 다관능형 에폭시 수지(닛폰 가야쿠 주식회사제 EPPN-502H, 에폭시 당량: 169 g/eq)
(b'-2) 액상 에폭시 수지: 비스페놀 A형 에폭시 수지 20 phr 아크릴 입자 함유품(주식회사 닛폰 쇼쿠바이제 에포셋 BPA328, 에폭시 당량 235 g/eq)
(b'-3) 고체 에폭시 수지: 비스페놀 A형 에폭시 수지(다이닛폰 잉크 화학 주 식회사제 EPICLON 1055, 에폭시 당량 850 g/eq)
(b'-4) 고체 에폭시 수지: DCPD형 에폭시 수지(다이닛폰 잉크 화학 주식회사제 EPICLON HP-7200HH, 에폭시 당량 278 g/eq)
(C-1) 경화제: 노볼락형 페놀 수지(쇼와 고분자 주식회사 쇼우놀 BRG-556, 페놀성 수산기 당량 104 g/eq)
(C-2) 경화제: 자일록형 페놀 수지(미쯔이 화학 주식회사 밀렉스 XLC-4L, 페놀성 수산기 당량 168 g/eq)
(C-3) 경화제: 다관능형 페놀 수지(메이와 화성 주식회사 MEH-7500, 페놀성 수산기 당량 97 g/eq)
(D) 경화촉진제: 이미다졸(시코쿠 화성 공업 주식회사제 큐어졸 2PHZ)
(E) 실란 커플링제 (미쯔비시 화학 주식회사제 MKC 실리케이트 MSEP2, 에폭시 당량 222 g/eq)
(G) 무기 충전재: 주식회사 애드머텍스제 애드머파인 SC2050
(H) 에너지선 중합성 화합물: 디시클로펜타디엔디메톡시디아크릴레이트(닛폰 가야쿠 주식회사제 KAYARAD R-684)
(I) 광중합 개시제: α-히드록시시클로헥실페닐케톤(씨바 스페셜티 케미컬즈 주식회사제 이루가큐어 184)
또한, 점접착 시트의 기재로서는, 폴리에틸렌 필름(두께 100 ㎛, 표면장력 33 mN/m)을 사용하였다.
표 1에 기재된 조성의 점접착제 조성물을 사용하였다. 표 중, 수치는 고형분 환산의 중량부를 나타낸다. 표 1에 기재된 조성의 점접착제 조성물의 MEK(메틸에틸케톤) 용액(고형 농도 61% wt)을, 실리콘 처리된 박리 필름(린텍 주식회사제 SP-PET3811(S)) 상에 30 ㎛의 두께가 되도록 도포, 건조(건조 조건: 오븐에서 100℃, 1분간)한 후에 기재와 첩합(貼合)하고, 점접착제층을 기재 상에 전사함으로써 점접착 시트를 얻었다.
얻어진 점접착 시트를 사용하여, 표면 실장성의 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112008022499187-PAT00011
Figure 112008022499187-PAT00012
본 발명에 의하면, 박형화되어 있는 반도체 칩을 실장한 패키지에 있어서, 엄격한 리플로 조건에 노출된 경우에도, 높은 패키지 신뢰성을 달성할 수 있는 점접착제 조성물 및 이 점접착 조성물로 되는 점접착제층을 갖는 점접착 시트 및 이 점접착 시트를 사용한 반도체장치의 제조방법이 제공된다.

Claims (4)

  1. 아크릴 중합체(A), 에폭시 당량이 180 g/eq 이하인 에폭시 수지(B), 및 경화제(C)를 포함하는 점접착제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경화제(C)가 2개 이상의 페놀성 수산기를 갖고 페놀성 수산기 당량이 103 g/eq 이하의 화합물인 점접착제 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항의 점접착제 조성물로 되는 점접착제층이, 기재 상에 형성되어 되는 점접착 시트.
  4. 제3항의 점접착 시트의 점접착제층에 반도체 웨이퍼를 첩착(貼着)하고, 상기 반도체 웨이퍼를 다이싱하여 IC 칩으로 하며, 상기 IC 칩 뒷면에 점접착제층을 고착 잔존시켜 기재로부터 박리하고, 상기 IC 칩을 다이패드부 상에 상기 점접착제층을 매개로 하여 열압착하는 공정을 포함하는 반도체장치의 제조방법.
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