TWI384046B - An adhesive composition and a sheet having an adhesive layer made of an adhesive - Google Patents
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Description
本發明係關於黏著劑組成物,更詳細而言,係關於就最低熔融黏度及彈性率上,明顯改良之黏著劑組成物及具備由該組成物所得之黏著層之薄片。
隨著近年來電子機器之小型化,對於搭載半導體晶片之基板亦要求微細化。用以搭載半導體晶片所使用之黏著薄膜係因晶圓及晶片之薄型化,要求防止貼附於晶圓時之反翹或發生裂縫,或防止熱壓著晶片於基板時發生裂縫用之以低溫、低壓之壓著。
進一步,BAG(球陣列封裝)構造中,半導體晶片黏著固定於樹脂電路基板上,雖自上方樹脂封裝,但此等樹脂基板之晶片搭載面係電路圖案(pattern)狀凹凸,由黏著薄膜搭載晶片時,發生空隙。作為防止空隙的方法,雖考慮降低黏著薄膜的熔融黏度,但就為使步驟合理化,搭載晶片時不進行黏著薄膜之硬化,樹脂封裝後一併硬化,以及因為半導體裝置之小型化要求,所以要求封裝樹脂厚度薄之情況,若降低熔融黏度時,封裝成型時,隨著封裝樹脂,晶片可能流動。因此,就以低溫、低壓之壓著性、最低熔融黏度上,要求改善黏著薄膜。
另一方面,半導體裝置一般係由黏著膠帶(切割膠帶,Dicing tape)固定於大直徑之矽圓,切割(切斷分離),將所切斷的晶片自切割膠帶剝離取出(pick up),將該取出晶片,以硬化性之液狀黏著劑(黏晶劑)等熱壓著及黏著固定於導線架(Lead Frame)所製造。最近,開發兼具切割膠帶及黏晶劑之切割黏晶膠帶。亦即,此膠帶係於切割時,固定晶片,使其不飛散,切割後,可容易取出黏著劑附著於晶片之狀態(pick up),進一步,於黏晶步驟,使該黏著劑硬化,黏著於導線架。要求此膠帶亦與黏著劑薄膜同樣地改善。
作為黏著劑,傳統上揭示於耐熱性優異之樹脂之聚醯亞胺或聚醯胺醯亞胺中導入矽氧烷結構之矽氧烷變性聚醯胺醯亞胺(專利文獻1、專利文獻2)。然而,此等樹脂之黏著力不足,耐熱性亦不足。
並且,雖揭示於矽氧烷變性聚醯胺醯亞胺,配合具有2個以上之馬來酸酐縮亞胺基之化合物,改良高溫特性(專利文獻3),但此樹脂組成物對於銅箔之黏著性特別差。
雖揭示含有聚醯亞胺聚矽氧烷及環氧樹脂之耐熱性黏著劑薄膜(專利文獻4、5),但因為聚醯亞胺聚矽氧烷不具有硬化反應官能基,黏著性及該信賴性差。
雖揭示含具有酚性羥基之聚醯亞胺聚矽氧烷及環氧樹脂之耐熱性黏著劑薄膜(專利文獻6),但對於抑制低溫、低壓壓著性及構裝(Packaging,PKG)後之空隙發生、晶片流動不足。
另外,已知作為切割、黏晶膠帶係於塑膠薄膜基材上,形成熱可塑性之聚醯亞胺系樹脂作為切割黏晶層之薄片(專利文獻7)。然而,因為由熱壓著,聚醯亞胺樹脂層及晶圓牢固地密合,所以不容易控制晶片取出(pick up)性。另外,黏著層係熱可塑性之聚醯亞胺系樹脂,所以有黏著性,尤其半導體裝置之製造步驟之銲線、封裝、焊錫流動步驟所要求之加濕後之黏著性,於高溫時之黏著性及強度不足等之缺點。
另外,揭示於形成可控制黏著性之放射線聚合性黏著層之薄膜基材上,形成改善加濕後之黏著性、高溫時之黏著性之由(A)聚醯亞胺系樹脂、(B)環氧樹脂、(C)酚醛樹脂、及(D)硬化促進劑所形成之樹脂層之切割、黏晶膠帶(專利文獻8、專利文獻9)。
因為該黏晶膠帶之黏晶層含有硬化性之環氧樹脂組成物,所以於加濕後之黏著性、高溫時之黏著性之強度優異。然而,上述黏晶膠帶於切割後之晶片取出(pick up)性變得困難。認為此乃因控制密合性之放射線聚合性黏著層係由含(甲基)丙烯酸酯共聚物聚合物、(甲基)丙烯基之聚合物或多官能性丙烯酸化合物與光聚合開始劑所形成,與環氧樹脂容易相溶,由紫外線照射之反應、或切割步驟時固定晶圓之熱壓著,由與軟化之環氧樹脂之熔融黏著等,發生與環氧樹脂之黏著力增大。並且,黏晶層與放射線聚合性黏著層之密合力(黏著力)經時地變化(增加),同樣地亦變得不能取出(pick up)晶片。
[專利文獻1]特開平3-189127號公報[專利文獻2]特開平4-264003號公報[專利文獻3]特開平10-60111號公報[專利文獻4]特開平7-224259號公報[專利文獻5]特開平8-27427號公報[專利文獻6]特許第3221756號公報[專利文獻7]特開平9-67558號公報[專利文獻8]特開2002-256236號公報[專利文獻9]特許第2984549號公報
因此,本發明係以提供晶片取出性優異,不引起晶片流動,於晶片與基板之間賦予低彈性率之黏著層之黏著劑組成物,以及具備該黏著劑層之晶圓切割(Dicing)、黏晶(Die Bond)黏著薄片為目的。
亦即,本發明係以下所述者。
含有
本發明之黏著劑組成物之硬化物係低彈性率、低線性膨脹、低吸水率,適合於固定各種電子零件。另外,本發明之切割、黏晶用黏著薄片係藉由具備由熱壓著之耐切割之晶圓固定力,以及黏著層與黏著劑層之適當的黏著性,可於黏晶後容易取出(pick up)晶片。進一步將此晶片與導線架熱壓著,由加熱硬化而可牢固地黏著,可適合使用於製造半導體裝置。
本發明組成物中之(A)聚醯亞胺聚矽氧烷樹脂係以下述式(2)表示。
(A)聚醯亞胺聚矽氧烷樹脂係包含含矽氧烷鍵結之聚醯亞胺樹脂,亦即,式(2)之X及Y中至少一種係可含該矽氧烷鍵結。所含(A)聚醯亞胺聚矽氧烷樹脂係本發明組成物總重量之5至60重量%,以20至50重量%為宜。
(A)聚醯亞胺聚矽氧烷樹脂亦可為下述式(3)所示之上述(2)之先驅物之聚醯亞胺酸樹脂。然而,因為於黏晶步驟中之加熱硬化時之醯亞胺化(脫水閉環),副生成水,容易發生黏著面剝離等,所以使用上述式(2)之聚醯亞胺樹脂為宜。
上述式(2)及式(3)中,q係1至300之整數,以2至300之整數為宜,以5至300之整數尤佳。q未滿上述下限值時,黏著強度不足,另一方面,超過上述上限值,熱壓著性不足。q係以使(A)聚醯亞胺聚矽氧烷樹脂之玻璃轉移點為100至200℃,以120至190℃之範圍的數為宜。
以上述式(2)所表示之聚醯亞胺樹脂係將式(3)所表示之聚醯亞胺酸樹脂由常法脫水、閉環而可得之。該聚醯亞胺酸樹脂係可由下述方法而容易得之。另外,亦即以下式(4)所表示之四羧酸二酐
(但是,X係表示與上述相同意義。)
及以下式(5)所表示之二胺H2
N-Y-NH2
(5)(但是,Y係表示與上述相同意義。)
依據常法,以約相等莫耳於有機溶劑中反應。
上述式(4)所表示之四羧酸二酐之例,如以下所示。亦可使用2種以上之此等四羧酸二酐混合物。
上述式(5)所表示之二胺中,以1至80莫耳%為宜,以1至60莫耳%尤佳,為下述構造式(1)所表示之二胺基矽氧烷化合物,就聚醯亞胺樹脂對於有機溶劑之溶解性、對基材之黏著性、及硬化物之低彈性率、柔軟性上,係適宜的。
式中,R3
係碳原子數為3至9個之二價有機基,R4
係互相獨立之碳原子數為1至8個之非取代或取代之一價烴基,m係1至200之整數。
作為R3
,可舉例如-(CH2
)3
-、-(CH2
)4
-、-CH2
CH(CH3
)-、-(CH2
)6
-、-(CH2
)8
-等之烯烴基、如下所示之芳烯基、
苯烯基等之烯烴.芳烯基、-(CH2
)3
-O-、-(CH2
)4
-O-等之氧烯烴基、如下所示之氧芳烯基、
及如下所示之氧烯烴.芳烯基、
等之可含有醚結構之二價烴基。
作為R4
,可舉例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、己基、環己基、2-乙基己基、辛基等之烷基、乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、異丁烯基、己烯基等之鏈烯基、苯基、甲苯基、二甲苯基等之芳基、苯甲基、苯乙基等之芳烷基、鍵結於此等基之碳原子之部份或全部氫原子為氟、溴、氯等之鹵原子等所取代的基,可舉例如氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基等之鹵素取代烷基等,其中以甲基及苯基為宜。m係1至200之整數,以1至100之整數為宜,以1至80之整數尤佳。
作為上述(1)式所表示之矽氧烷二胺之例,可舉例如下述者,亦可組合此等之2種以上。
上述矽氧烷二胺以外之以式(5)所表示之二胺,可舉例如對苯二胺、間苯二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基醚、2,2’-雙(4-胺基苯基)丙烷、4,4’-二胺基二苯基碼、4,4’-二胺基二苯基硫醚、1,4-雙(3-胺基苯氧基)苯、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,4-雙(對胺基苯磺醯基)苯、1,4-雙(間胺基苯磺醯基)苯、1,4-雙(對胺基苯硫醚)苯、1,4-雙(間胺基苯硫醚)苯、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[3-甲基-4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[3-氯-4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、1,1-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]乙烷、1,1-雙[3-甲基-4-(4-胺基苯氧基)苯基]乙烷、1,1-雙[3-氯-4-(4-胺基苯氧基)苯基]乙烷、1,1-雙[3,5-二甲基-4-(4-胺基苯氧基)苯基]乙烷、雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]甲烷、雙[3-甲基-4-(4-胺基苯氧基)苯基]甲烷、雙[3-氯-4-(4-胺基苯氧基)苯基]甲烷、雙[3,5-二甲基-4-(4-胺基苯氧基)苯基]甲烷、雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]碼、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]全氟丙烷等之含芳香族環之二胺等,包含對苯二胺、間苯二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基醚、1,4-雙(3-胺基苯氧基)苯、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[3-甲基-4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷等為宜。
亦可導入(A)聚醯亞胺樹脂於酚性羥基,使與(B)環氧樹脂反應。該羥基係由使用具有酚性羥基之二胺化合物而可導入,作為該二胺化合物,可舉例如下述結構者。
式中,R2
係互相獨立的氫原子或氟、溴、碘等之鹵原子,或碳原子數為1至8個之烷基、鏈烯基、炔基、三氟甲基、苯基等之非取代或取代之一價烴基。n係1至5之整數。A、B係可分別為2種以上。R係氫原子、鹵原子或非取代或取代之一價烴基。
在此,作為R2
係可舉例如與上述R4
相關舉例者相同者,及乙炔基、丙炔基、丁炔基、己炔基等之炔基等。另外,R亦可舉例與上述R2
所舉例者相同者。
本發明中,上述之具有酚性羥基之二胺化合物中,以下述式(3)所表示之二胺化合物為宜。
上述之具有酚性羥基之二胺化合物係使用相對於100莫耳之二胺化合物之5至90莫耳%為宜,典型上係使用二胺化合物總量之5至60質量%,以10至40質量%尤佳。該比率過少時,黏著力變低,過多時,黏著劑層之柔軟性不足。
另外,亦可使用具有酚性羥基之一元胺,可舉例如下述結構。
式中,R2
係如上所述。D係亦可併用2種。另外,p係1至3之整數。
使用具有酚性羥基之一元胺時,相對於二胺化合物整體為0.5至5莫耳%。
上述之胺化合物亦可組合2種以上使用。
聚醯亞胺酸樹脂及聚醯亞胺樹脂之生成反應係將上述之開始原料,於惰性環境下溶解於溶劑,通常於80℃以下,以0至40℃反應為宜,合成聚醯亞胺酸樹脂。將所得之聚醯亞胺酸樹脂,通常藉由於100至200℃,以150至200℃為宜加熱,將聚醯亞胺酸樹脂之酸醯胺部份脫水閉環,可合成目的之聚醯亞胺樹脂。
上述反應所使用之有機溶劑係只要對於聚醯亞胺酸樹脂為惰性者,即使不能完全溶解上述開始原料者亦可。可舉例如四氫呋喃、1,4-二噁烷、環戊酮、環己酮、γ-丁內酯、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺及二甲基亞碼,以非質子性極性溶劑為宜,以N-甲基吡咯烷酮、環己酮及γ-丁內酯尤佳。此等溶劑係可使用單獨1種或組合2種以上使用。
為使上述之脫水閉環容易進行,以使用甲苯、二甲苯等之共沸脫水劑為宜。另外,亦可使用醋酸酐/吡啶混合溶液,於低溫下進行脫水閉環。
另外,為調整聚醯亞胺酸及聚醯亞胺樹脂之分子量,亦可添加馬來酸酐、富馬酸酐等之二羧酸酐及/或苯胺、正丁基胺、上述所舉例之具有酚性羥基之一元胺。但是,二羧酸酐之添加量係相當於100莫耳之四羧酸二酐,通常為5莫耳以下,一元胺之添加量亦相當於100莫耳之二胺,通常為5莫耳以下。
所得之聚醯亞胺樹脂,該玻璃轉移溫度係以200℃以下為宜。若超過該溫度時,本發明之黏著薄膜之熱壓著性差。
本發明所使用之環氧化合物(B)係必須軟化溫度為80℃以下,以使本發明之黏著薄膜可於低溫、低壓下壓著。另外,以1分子中至少具有2個環氧基之環氧化合物為宜。作為環氧化合物,可舉例如雙(4-羥基苯基)甲烷、2,2’-雙(4-羥基苯基)丙烷或此鹵化物之二縮水甘油醚及此等之縮聚合物(所謂的雙酚F型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂等);間苯二酚、氫輥及甲基間苯二酚等之二縮水甘油醚;1,4-雙(2,3-環氧丙氧基)苯、4,4’-雙(2,3-環氧丙氧基)二苯醚以及此等之氫化物、二環氧丁二烯(butadiene diepoxide)、二環氧乙烯基環己烯、1,4-雙(2,3-環氧基丙氧基)環己烯、雙(3,4-環氧-6-甲基環己基甲基)己二酸酯、1,2-二氧苯或間苯二酚、使多元酚或多元醇與環氧氯丙烷縮合所得之環氧縮水甘油醚或聚縮水甘油酯、苯酚漆用酚醛、甲酚漆用酚醛等之漆用酚醛型酚醛樹酯(或鹵化漆用酚醛型酚醛樹酯)與環氧氯丙烷縮合所得之液狀環氧漆用酚醛(即酚醛型環氧樹酯)、及此等之混合物。
另外,適當併用單環氧化合物並無妨,作為此單環氧化合物,可舉例如氧化苯乙烯(styrene oxide)、環氧環己烷(cyclohexene oxide)、環氧丙烷、甲基縮水甘油醚、乙基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、環氧辛烷、環氧十二烷、及此等之混合物。
另外,於不損及本發明之黏著薄膜的特性,亦可併用軟化溫度超過80℃之環氧化合物。作為如此之環氧化合物,可舉例如1,2-二氧苯或間苯二酚、使多元酚或多元醇與環氧氯丙烷縮合所得之環氧縮水甘油醚或聚縮水甘油酯、苯酚漆用酚醛、甲酚漆用酚醛等之漆用酚醛型酚醛樹酯(或鹵化漆用酚醛型酚醛樹酯)與環氧氯丙烷縮合所得之液狀環氧漆用酚醛(即酚醛型環氧樹酯)、由過氧化法環氧化之環氧化聚鏈烯烴、環氧化聚丁二烯、含萘環之環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、苯酚芳烷型環氧樹酯、聯苯芳烷型環氧樹脂、環戊二烯型環氧樹脂等之多元環氧化合物等之固體狀環氧化合物等。
含有(B)環氧化合物係本發明組成物總重量之5至60重量%,以10至50重量%為宜。環氧化合物之配合量若未滿上述下限值時,薄膜之黏著性降低,於低溫、低壓時之薄膜熱壓著性差,若超過上述上限值時,硬化物之彈性率、吸濕率上昇,黏著部份之信賴性有變差之傾向。
另外,本發明之黏著劑組成物,於不損及該特性之程度下,亦可添加環氧樹脂之硬化劑。作為此硬化劑,可使用傳統已知之環氧樹脂用之各種硬化劑,可舉例如二次乙基三胺、三乙四胺、二乙基胺基丙胺、N-胺乙基哌嗪、雙(4-胺基-3-甲基環己基)甲烷、間二甲苯胺、烷二胺、3,9-雙(3-胺基丙基)-2,4,8,10-四氧螺(5,5)十一烷等之胺系化合物;環氧樹脂-二次乙基三胺加合物、胺-環氧乙烷加合物、氰乙基化聚胺等之變性脂肪族聚胺;雙酚A、三甲醇烯丙氧基苯酚、低聚合度之苯酚漆用酚醛樹脂、環氧化或丁基化酚醛樹脂或“Super Beckcite”1001[日本Reichhold化學工業(股)製]、“Hitanol”4010[(股)日立製作所製]、Scado form L.9(荷蘭Scado Zwoll社製)、Methylon 75108(美國General Electric社製)等之已知商品名之酚醛樹脂等之分子中至少含有2個之酚性羥基之酚醛樹脂;“Beckamine”P.138[日本Reichhold化學工業(股)製]、“Melan”[(股)日立製作所製]、“U-Van”10R[東洋高壓工業(股)製]等之已知商品名之碳樹脂;三聚氰胺樹脂、苯胺樹脂等之胺樹脂;如式HS(C2
H4
OCH2
OC2
H4
SS)n
C2
H4
OCH2
OC2
H4
SH(n=1至10之整數)所示之1分子中至少具有2個巰基之聚硫醚樹脂;鄰苯二甲酐、六氫鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、methylnasic acid、十二烷基琥珀酸酐、氯橋酸等之有機酸或其無水物(酸酐)等。上述硬化物中之酚醛系樹脂(苯酚漆用酚醛樹脂)係因為給予本發明之組成物良好的成型作業性,並且賦予優異的耐濕性,並且無毒性,價格較便宜,所以為適用者。上述硬化劑係於該使用時,並不侷限於1種者,因應此等硬化劑之硬化性能等,亦可併用2種以上。關於配合量,只要可得到目的之物性,並無特別的限定。
本發明中所使用之(C)環氧樹脂硬化觸媒係咪唑化合物、及/或雙氰胺。作為咪唑化合物觸媒,可舉例如2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羥甲基咪唑等之咪唑衍生物等。
本發明中之環氧樹脂硬化觸媒係可自此等中之單獨1種或混合2種以上使用。亦可併用咪唑化合物及雙氰胺。另外,含有(C)環氧樹脂硬化觸媒係組成物總量之0.001至20重量%,以0.01至10重量%為宜。
本發明之組成物中,(D)二氧化矽粒子係增加黏著劑層之熔融黏度,抑制樹脂封裝步驟中之晶片流動,達成硬化物之吸濕率及線性膨脹率之效果。該二氧化矽粒子係球形,平均粒徑為0.1μm至10μm,以5μm至0.5μm為宜,最大粒徑為20μm以下者。平均粒徑超過此範圍時,有損本發明之黏著薄膜之表面平滑性。該二氧化矽粒子係以具有環氧基之有機矽化合物表面處理者為宜。
作為(D)二氧化矽粒子,可舉例如(股)Admatechs社之SE-2050、SC-2050、SE-1050、SO-E1、SO-C1、SO-E2、SO-C2、SO-E3、SO-C3、SO-E5、SO-C5等,亦可為此等之混合物。
(D)二氧化矽粒子之配合量係組成物總量之20至70重量%,以30至65重量%為宜。超過此等範圍時,反而吸濕率增加,黏著劑於低溫、低壓時不能壓著。
本發明之組成物係以含有(E)複合聚矽氧烷橡膠微粒子為特徵。(E)複合聚矽氧烷微粒子係於聚矽氧烷橡膠粒子之至少部份表面上,於該表面上存在由聚合所產生之聚有機倍半聚矽氧烷(polyorganosilsesquioxane)樹脂微小體之粒子。藉由配合(E)複合聚矽氧烷微粒子,可與上述(D)二氧化矽粒子相乘地達成增加黏著劑之最低熔融黏度、及降低硬化物之彈性率。
(E)複合聚矽氧烷微粒子係平均粒徑為0.1μm至10μm,以0.5μm至5μm為宜。平均粒徑超過此範圍時,有損本發明之黏著薄膜表面狀態之平滑性。另外,最大粒徑係以20μm以下為宜,以10μm以下尤佳。另外,本發明中之測定平均粒徑係藉由雷射繞射散射法。
(E)複合聚矽氧烷粒子之配合量係組成物總量之5至30重量%,以10至20重量%為宜。超過此等範圍時,黏著劑於低溫、低壓時變得難以壓著,並且,硬化物之線性膨脹率變大。
(E)複合聚矽氧烷微粒子係依據例如特開平7-196815號所記載之方法而可製作。亦即,於平均粒徑為0.1至10μm之球形聚矽氧烷橡膠微粒子之水分散液中,添加鹼性物質或鹼性水溶液及有機三烷氧基矽烷,於球形聚矽氧烷橡膠微粒子表面上,將有機三烷氧基矽烷水解聚合,接著將其乾燥。聚有機倍半聚矽氧烷樹脂的量係相對於100重量份之聚矽氧烷橡膠球形微粒子,以1至500重量份為宜,以2至100重量份尤佳。未滿上述下限值時,有複合聚矽氧烷微粒子於樹脂份(A)及(B)中之分散性變差,薄膜組成有變得不均勻之虞。另一方面,多於上述上限值時,黏著劑硬化物之彈性率有變高之傾向。
作為(E)複合聚矽氧烷粒子,可使用例如信越化學工業社製之KMP-600、KMP-605、X-52-7030等。另外,亦可使用此等2種以上之混合物。
本發明之樹脂組成物中,加入上述各成份,於不損及本發明效果之範圍內,可添加氧化鋁、氧化鈦、碳黑、導電性粒子等之充填劑、無機系或有機系之顏料、染料等之著色劑、提昇浸潤劑、抗氧化劑、熱安定劑等之添加劑等。
本發明之黏著劑組成物係將上述(A)聚醯亞胺樹脂、(B)環氧樹脂、(C)環氧樹脂硬化觸媒、(D)二氧化矽粒子及(E)複合聚矽氧烷微粒子,依據所需,將任意成份,依常法混合而可調整。
上述所得之本發明之黏著劑組成物,可使用作為黏著劑之黏著薄膜,進一步,作為切割、黏晶黏著薄片之黏著層。黏著劑係將該組成物,溶解於甲苯、環己酮、NMP(N-甲基吡咯酮)等之非質子性極性溶劑成適當濃度而調製。將所得之黏著劑,塗佈於電路基板之襯墊上,乾燥後,壓著被著體,加熱硬化。黏著薄膜係可溶解該組成物於溶劑成適當濃度,塗佈於支持基材上,乾燥而調製。黏著此黏著薄膜於基板,接著,剝離支持基材,於其上壓著被著體後加熱硬化。作為此支持基材,亦可使用聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚四氟乙烯、紙、金屬箔等,或將此表面離型處理者。
作為基材上所塗佈之黏著劑組成物之乾燥條件,常溫至200℃,以80至150℃為宜,1分至1小時,以3至20分鐘為宜。所得之黏著劑層之厚度並無特別的限制,可因應目的而選擇,為10至100μm,以5至50μm尤佳。另外,作為黏著劑層之硬化條件,壓力為0.01至10MPa,以0.1至2MPa尤佳,壓著後,溫度為100至200℃,以120至180℃為宜,30分至5小時,以1至2小時尤佳。
切割、黏晶用黏著薄片係於基材上所形成之聚矽氧烷黏著層上,具備由上述黏著劑組成物所形成之黏著劑層者,例如圖1、2所示之結構。於相同圖中,1係黏著薄膜基材,2係黏著層,3係黏著劑層,4係黏著薄膜基材,圖2之膠帶係將黏著劑層3,因應晶圓的形狀、大小,所形成比黏著層小者。另外,於本發明中,薄片亦包含膠帶形狀者。
作為基材1,可使用與上述黏著薄膜之基材相同者。亦即,聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯薄膜、聚丁烯薄膜、聚甲基戊烯薄膜、聚氯化乙烯薄膜、及此等之共聚物薄膜等之聚鏈烯烴薄膜;聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚對苯二甲酸丁二醇酯薄膜等之聚酯薄膜;(甲基)丙烯酸共聚物薄膜、乙酸乙烯共聚物薄膜、聚醚酮薄膜、聚醚.醚酮薄膜、聚醚碼薄膜、聚醯胺薄膜、聚醯亞胺薄膜、聚醚醯亞胺薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚苯乙烯薄膜等。另外,亦可為將此等交聯者、將表面電漿或電量處理者、層合此等薄膜彼此或其他薄膜者。此等中,就切割步驟後,藉由延伸(擴大,expand)基材,具有可容易隔離所切斷晶片之延伸性,以聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜為宜。
此基材薄膜之膜厚係依據薄膜的種類及所需之延伸性而適當調整,典型上為20至400μm,以30至150μm為宜。
聚矽氧烷黏著層2係由不與黏著劑層互溶之聚矽氧烷黏著劑所形成。可使用例如一般所使用之加熱硬化型之鏈狀有機聚矽氧烷及固體之矽樹脂所形成之黏著劑。作為加熱硬化型之聚矽氧烷黏著劑,有有機過氧化物硬化型及鉑加成硬化型,但使用延伸性之聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜作為基材時,因為因熱而變形,所以以使用以較低溫而可硬化之鉑加成硬化型之聚矽氧烷黏著材料為宜。
有機過氧化物硬化型之聚矽氧烷黏著劑係含有(i)鏈狀之有機聚矽氧烷、(ii)(R1 4 3
SiO1 / 2
)單位及(SiO2
)單位所形成之有機聚矽氧烷共聚物樹脂(但是R1 4
係取代或非取代之一價烴基),(R1 4 3
SiO1 / 2
)單位相對於(SiO2
)單位之莫耳比為0.5至1.5、及(iii)交聯劑,例如過氧化苯醯、過氧化雙(4-甲基苯醯)、2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧)己烷等者。
鉑加成硬化型之聚矽氧烷黏著劑係含有(i)鏈狀之含乙烯基有機聚矽氧烷、(ii)上述之有機聚矽氧烷共聚物樹脂、及(iii)交聯劑,例如含有矽鍵結氫原子之有基氫聚矽氧烷、(iv)觸媒,例如氯化鉑酸、醇變性氯化鉑酸、鉑之鏈烯烴配位化合物、與鉑之乙烯矽氧烷之配位化合物等之鉑族金屬系觸媒者。
使用該聚矽氧烷黏著劑之黏著層係具有相對於由本發明之組成物所得之黏著劑層之0.05至1.0N/25mm,以0.1至0.7N/25mm之黏著力者。黏著力若小於上述下限值時,切割時晶片與黏著劑層一同剝離而飛散。另外,黏著力若大於上述上限值時,將難以取出(pick up)晶片。藉由調整黏著劑之交聯密度、聚矽氧烷樹脂成份含量,可調整黏著力於上述範圍內。
說明本發明之切割、黏晶用黏著薄片之製造方法。首先,於塑膠薄膜基材1上,塗佈上述聚矽氧烷黏著劑,藉由熱而硬化,形成黏著層2(以下稱此為黏著薄膜)。此黏著層厚度係以5至100μm為宜,以10至50μm尤佳。作為硬化條件雖依塑膠薄膜基材之耐熱性,通常為60至120℃。
如此所得之黏著薄膜之聚矽氧烷黏著層2表面,與由上述方法所得之黏著薄膜之黏著劑層表面相對,由壓著而可得到本發明之切割、黏晶用黏著膠帶。在此,作為壓著黏著薄膜與黏著劑薄膜時之條件,通常於常溫下,0.01至2MPa,以0.1至1MPa為宜。
參照圖1至4說明本發明之切割、黏晶薄片之使用方法。圖1係切割、黏晶薄片一例之斷面圖。圖2係僅黏著劑層之切割框架(dicing frame)部份比黏著層小之薄膜之斷面圖。圖1及2中,剝離黏著劑層側之基材薄膜4,熱壓著晶圓而固定於黏著劑層3。圖3、4係分別顯示剝離圖1、2之薄片之黏著薄膜基材4,黏著於矽晶圓5之狀態者。熱壓著條件係因應黏著劑層之組成,而可適當選擇,但通常於40至120℃下,0.01至0.2MPa。接著,切割晶圓後,自黏著層剝離黏著劑層,取出(pick up)附著黏著劑層狀態之晶片,將此晶片藉由黏著劑熱壓著於樹脂基板或導線架,加熱硬化。或藉由熱壓著假固定附著黏著劑層之晶片於基板上,接著,以塑模材料封裝晶片,加熱硬化塑模材料時,亦可同時硬化黏著。前者之熱壓著、加熱硬化條件係可依黏著劑層之組成而適當選擇,通常為120至250℃,後者之熱壓著假固定晶圓係於40至200℃,0.01至0.2MPa。
本發明之切割、黏晶用黏著薄片係不僅使用於製造半導體裝置,亦可使用於黏著及切割所伴隨之各種裝置之製造步驟。
以下係顯示實施例及比較例,詳細地說明本發明,但本發明係不侷限於下述之實施例者。
於連接回流冷卻器之附有活栓之25ml之具備水分定量接受器、溫度計、攪拌器之1L之分離燒瓶,加入32.2質量份之3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐,及150質量份之溶劑之2-甲基吡咯烷酮,攪拌分散酸酐。於該分散物中,滴入分散51.28質量份之下述式
所示之二甲基二胺基聚矽氧烷(以下稱為「二胺基矽氧烷-1」)(上述式中的j係某範圍之整數,該平均之大小係使該二甲基二胺基聚矽氧烷之胺當量成為641)於50質量份之2-甲基吡咯烷酮之溶液,於室溫下攪拌反應1小時,合成豐富酸酐之醯亞胺酸低聚物。於該醯亞胺酸低聚物溶液,滴入29.68質量份之下述式
所示之具有酚性羥基之芳香族二胺(以下稱為「苯酚二胺-1」)及140質量份之2-甲基吡咯烷酮後,於室溫下攪拌16小時,合成聚醯亞胺酸溶液。之後,加入80ml之甲苯後,提高溫度,於約180℃回流4小時。於水分定量接受器,蓄水成一定量時,確認未見水流出,除去水分定量接受器所堆積的流出液下,以180℃除去甲苯。反應結束後,於過剩的甲醇中滴入所得之反應液,析出聚合物,減壓乾燥而得具有酚性羥基之聚醯亞胺聚矽氧烷樹脂-1。
測定所得樹脂之紅外吸光光譜時,未出現顯示存在未反應官能基之基於聚醯亞胺酸的吸收,確認於1780cm- 1
及1720cm- 1
之基於醯亞胺基的吸收,於3500cm- 1
之基於醯亞胺基的吸收。以四氫呋喃作為溶劑之凝膠滲透層析法(GPC),測定本樹脂之重量平均分子量(換算聚乙烯)時,為56,000。
於合成例1中,除了使用取代3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐之31.0質量份之雙(3,4-二羧基苯基)醚酸二酐、64.1質量份之二胺基矽氧烷-1、取代苯酚二胺-1之12.9質量份之下述式
所示之具有酚性羥基之芳香族二胺(苯酚二胺-2),合計為325質量份之2-甲基吡咯烷酮以外,依據合成例1,得到具有酚性羥基之聚醯亞胺聚矽氧烷樹脂-2。分子量係63,000。
於合成例1中,除了使用取代3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐之44.4質量份之6FDA(2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷)、取代二胺基矽氧烷-1之56.98質量份之僅與二胺基矽氧烷-1之當量相異(胺基當量為407)之二甲基二胺基聚矽氧烷(以下稱為「二胺基聚矽氧烷-2」)、取代苯酚二胺-1之12.3質量份之BAPP(2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷)、合計為340質量份之2-甲基吡咯烷酮以外,依據合成例1,得到聚醯亞胺聚矽氧烷樹脂-3。分子量係72,000。
於合成例1中,除了使用取代3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐之44.4質量份之6FDA(2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷)、取代二胺基矽氧烷-1之0.51質量份之二甲基二胺基聚矽氧烷-2、取代苯酚二胺-1之34.44質量份之BAPP(2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷)、合計為290質量份之2-甲基吡咯烷酮以外,依據合成例1,得到聚醯亞胺聚矽氧烷樹脂-D。分子量係74,000。
將40質量份之合成例1至4所得之聚醯亞胺樹脂1至4,溶解於60質量之環己酮,而得聚醯亞胺樹脂溶液。
於各聚醯亞胺樹脂溶液中,將下述表1所示之環氧樹脂、觸媒、二氧化矽、及複合聚矽氧烷橡膠微粒子,以同表所示之混合量,以自轉、公轉方式之混合機((股)Thinky社製)混合,調製黏著劑組成物。
將各黏著劑組成物,塗佈於被覆氟聚矽氧烷離型劑之厚度為50μm之PET薄膜上,以120℃加熱乾燥30分鐘,分別形成厚度為50μm及厚度約為25μm之黏著層。
將含有60質量%之由1.1莫耳之(CH3
)3
SiO1 / 2
單位及1莫耳之SiO2
單位所形成之甲基聚矽氧烷樹脂之33.33質量份之甲苯溶液、80質量份之於末端及支鏈上具有每100gr為0.002莫耳之乙烯基之聚合度為2,000之生橡膠狀之二甲基聚矽氧烷及172質量份之甲苯,溶解至均勻,接著,於此混合溶液中,混合0.68質量份之下述結構之具有矽原子鍵結氫原子之有機聚矽氧烷化合物,及作為反應抑制劑之0.24質量份之3-甲基-1-丁基-3-醇,接著,於此混合物中,混合鉑量成為40ppm之氯化鉑酸之2-乙基己醇變性溶液,調製聚矽氧烷黏著劑組成物-I。
依據調製例9,由含有60質量%之由1.1莫耳之(CH3
)3
SiO1 / 2
單位及1莫耳之SiO2
單位所形成之甲基聚矽氧烷樹脂之50質量份之甲苯溶液、70質量份之於末端及支鏈上具有每100gr為0.002莫耳之乙烯基之聚合度為2,000之生橡膠狀之二甲基聚矽氧烷、165.7質量份之甲苯、0.64質量份之上述結構之具有矽原子鍵結氫原子之有機聚矽氧烷化合物、作為反應抑制劑之0.24質量份之3-甲基-1-丁基-3-醇、及使鉑量成為40ppm之氯化鉑酸之2-乙基己醇變性溶液,調製聚矽氧烷黏著劑組成物-Ⅱ。
依據調製例1,由含有60質量%之由1.1莫耳之(CH3
)3
SiO1 / 2
單位及1莫耳之SiO2
單位所形成之甲基聚矽氧烷樹脂之16.66質量份之甲苯溶液、90質量份之於末端及支鏈上具有每100gr為0.002莫耳之乙烯基之聚合度為2,000之生橡膠狀之二甲基聚矽氧烷、180質量份之甲苯、0.77質量份之上述結構之具有矽原子鍵結氫原子之有機聚矽氧烷化合物、作為反應抑制劑之0.24質量份之3-甲基-1-丁基-3-醇、及使鉑量成為40ppm之氯化鉑酸之2-乙基己醇變性溶液,調製聚矽氧烷黏著劑組成物-Ⅲ。
依據調製例9,由含有60質量%之由1.1莫耳之(CH3
)3
SiO1 / 2
單位及1莫耳之SiO2
單位所形成之甲基聚矽氧烷樹脂之83.33質量份之甲苯溶液、50質量份之於末端及支鏈上具有每100gr為0.002莫耳之乙烯基之聚合度為2,000之生橡膠狀之二甲基聚矽氧烷、152.4質量份之甲苯、0.46質量份之上述結構之具有矽原子鍵結氫原子之有機聚矽氧烷化合物、作為反應抑制劑之0.24質量份之3-甲基-1-丁基-3-醇、及使鉑量成為40ppm之氯化鉑酸之2-乙基己醇變性溶液,調製聚矽氧烷黏著劑組成物-Ⅳ。
將上述之聚矽氧烷黏著劑組成物I-Ⅳ,塗佈於厚度為100μm之無延伸聚乙烯(LDP)上,以100℃加熱10分鐘,使形成15μm之聚矽氧烷黏著層,製作聚矽氧烷黏著薄膜I-Ⅳ。
將上述所得之聚矽氧烷黏著薄膜之黏著層面與黏著薄膜之黏著劑層面,組合如表2所示,由荷重為2kg,寬度為300mm之滾輪壓著,製作聚矽氧烷黏著劑組成物I-X Ⅲ。
測定使用各未硬化之黏著薄膜之最低熔融黏度,測定由各黏著劑所得之硬化物之玻璃轉移點、線性膨脹係數、楊氏模數(Young’s modulus)、及吸濕率,使用各切割、黏晶薄片,評估黏著性、濕熱後之黏著性、黏著力、熱壓著性、切割及晶片取出性、樹脂封裝後有無發生裂縫及晶片移動,及構裝(Packaging)之信賴性評估,分別依據下述所示方法進行。於表1及表2顯示此等之結果。
觀察25μm厚之硬化薄膜之表面狀態(因分散性不良之凹凸)。無凹凸者為A,有凹凸者為B。
將上述黏著薄膜,以175℃熱處理2小時,乾燥及硬化。切出20mm×5mm×50μm之薄膜,測定玻璃轉移點。測定係使用熱機械測定裝置TMA-2000(Ulvac理工製),以拉伸模式,夾鏈間距離為15mm,測定溫度為25至300℃,昇溫速度為5℃/分,測定荷重為3g之條件,測定玻璃轉移點及線性膨脹係數。
將上述所得之黏著薄膜,以175℃加熱2小時硬化。切出40mm×10mm×50μm之薄膜,使用動態黏彈性測定裝置,以拉伸模式,夾鏈間距離為10mm,測定溫度為25℃,測定頻率為1Hz之條件,測定楊氏模數。
將上述所得之黏著薄膜,以175℃加熱2小時硬化。切出150mm×150mm×50μm之薄膜,於85℃/85%RH之條件下保持168小時後,由重量變化測定吸濕率。
將各未硬化之黏著薄膜,以80℃熱層合,製成厚度約為1mm試驗片。使用此試料,以平行板型黏彈性測定裝置(Rheology社製,MR-300),測定薄膜狀之黏著劑組成物之熔融黏度。
將切割、黏晶膠帶,熱壓著於450μm之6吋矽晶圓,接著,切割成2mm×2mm。取出內面附著黏著層之矽晶片,與將10mm×10mm之塗佈硬化光阻AUS303((股)Unitechno社製)之BT基板,於矽基板上,分別以150℃,0.1MPa之條件熱壓著2秒而固定。將所得之試驗物,以175℃加熱2小時,硬化黏著層,製作黏著用試驗片。藉由黏結試驗機(DAGE社製,4000PXY),測定於240℃時之剪斷黏著力。
將上述之黏著用試驗片,於85℃/60%RH之條件下保持168小時,接著,通過260℃之迴焊爐3次後,與上述同樣地測定240℃之剪斷黏著力。
將上述所得之切割、黏晶薄片,切成寬度為25mm之膠帶狀,剝離黏著劑層側之基材薄膜,以80℃,0.01MPa之條件,將黏著劑層側,熱壓著於玻璃板(厚度2.0mm,寬度50mm)10秒。將此試驗物,放置於25±2℃,50±5%RH之恆溫恆濕下24小時後,自黏著劑層剝離黏著薄膜端,折返成180°,測定以300mm/分之速度剝開時之剝離力。
剝離上述所得之切割、黏晶薄片之黏著劑層側之基材薄膜,以Technovision社製之薄膜貼附裝置(FM-114),以80℃熱壓著於150μm之8吋晶圓(滾輪壓為2kg)。將此切成10mm方塊的晶片,以NEC machinery社製之diebonder(黏晶機)裝置(BESTEM-D02-TypeC)進行晶片取出。於表中,切割時不飛散者表示為A,飛散者表示為B,以及毫無問題可取出晶片者表示為A,不能取出者表示為B。
將上述所得之切割、黏晶薄片,裁斷成寬為25mm×100mm,將此以50至80℃之溫度熱壓著於晶圓之鏡面側。接著,剝離黏著劑層,確認自晶圓面之黏著劑層有無剝離。剝離黏著劑層時,黏著劑層亦一同被剝離之膠帶係意味對晶圓之熱壓著性差。於表1中,此係以B表示。剝離黏著劑層時,自與黏著劑層之界面所剝離之膠帶係取出晶片時,可以接著劑層附著於晶片之狀態取出者,意味適合作為切割、黏晶膠帶。於表2中,此係以A表示。
將切割、黏晶膠帶,熱壓著於150μm之8吋晶圓之矽晶圓,接著,切割矽晶圓成8mm×8mm。於250μm之樹脂基板(塗佈硬化光阻AUS303之BT基板)上,將此矽晶片,以0.1MPa,150℃,熱壓著1秒鐘成地圖狀,接著,自樹脂基板上,以600μm之厚度,以塑模材KMC2500VA-T1(信越化學工業社製)樹脂封裝(175℃,封裝壓力為6.9MPa,90秒)後,以175℃,加熱硬化4小時。將封裝部份,以超音波影像測定裝置觀察,調查有無發生空隙及晶片移動。
將上述之切開樹脂封裝晶片之構裝合計20個,於30℃/60%RH之條件下保持192小時,接著,通過260℃之迴焊爐3次後,以超音波影像測定裝置觀察空隙及剝離的有無。
於上述表1中全部的配合量係固形份。另外,所使用之樹脂等係如下所示。
實施例中使用之樹脂等B1:RE-310S:液狀環氧樹脂,日本化藥社製B2:RE-600N:環氧樹脂,液化溫度為60℃,日本化藥社製B3:EOCN-102S:環氧樹脂,軟化溫度為55至77℃,日本化藥社製雙氰胺:日本環氧樹脂社製2PHZ:2-苯基-4,5-二羥甲基咪唑(四國化成社製)D1:SE-2050:球形二氧化矽,Admatechs社製,平均粒徑為0.5μm D2:SE-1050:球形二氧化矽,Admatechs社製,平均粒徑為0.1μm E1:X-52-7030:聚矽氧烷橡膠複合粉末,平均粒徑為0.7μm,信越化學工業社製E2:KMP-600:聚矽氧烷橡膠複合粉末,平均粒徑為5μm,信越化學工業社製
參考例中使用之樹脂等Epikote-M1003:環氧樹脂,軟化溫度為89℃,日本環氧樹脂社製KMP-597:聚矽氧烷橡膠複合粉末,平均粒徑為5μm,信越化學工業社製
比較例1係不含微粒子之組成物。由表1可知最低熔融黏度低,含相同黏著劑之層之膠帶(比較例3)發生晶片流動。
比較例2係含球形二氧化矽,與比較例1相比較,熔融黏度高。然而,於黏晶薄膜(比較例4),發現晶片移動,另外,楊氏模數高。
參考例1係含軟化點高之環氧樹脂之組成物。此不能進行熱壓著(參考例3),不能進行黏著性等之評估。
參考例2係含有表面上不具備聚有機倍半聚矽氧烷樹脂微小體之聚矽氧烷橡膠微粒子之組成物。該粉末係對於樹脂系之分散性差,不能使用為黏著性薄膜。
參考例5及6係含有由本發明之黏著劑所形成層。然而,因為黏著力係於本發明之範圍外,所以有晶片飛散,晶片取出之問題。
相對於此,含實施例之黏著劑及該黏著劑之層之黏晶薄膜係於各性能皆為良好。
本發明之黏著劑組成物係賦予低彈性率、低線性膨脹、低吸水率之黏著物,適合於黏著各種電子零件。另外,本發明之切割、黏晶用黏著薄片係具備良好的晶片取出性。進一步,將此晶片熱壓著於基板等,藉由加熱硬化而可牢固地黏著,可適合使用於製造半導體裝置。
1...黏著薄膜基材
2...黏著層
3...黏著劑層
4...黏著劑薄膜基材
5...矽晶圓
[圖1]本發明之第一形態之切割、黏晶薄片之斷面圖。
[圖2]本發明之第二形態之切割、黏晶薄片之斷面圖。
[圖3]表示固定本發明之第一形態之切割、黏晶薄片於矽晶圓之狀態之斷面圖。
[圖4]表示固定本發明之第二形態之切割、黏晶薄片於矽晶圓之狀態之斷面圖。
Claims (6)
- 一種黏著劑組成物,其特徵為,含有
- 如申請專利範圍第1項或第2項之黏著劑組成物,其中藉由平行版(parallel plate)型黏彈性測定裝置所測定之最低熔融黏度為1000Pa.s以上。
- 如申請專利範圍第1項或第2項之黏著劑組成物,其中(A)聚醯亞胺聚矽氧烷樹脂係具有酚性羥基。
- 如申請專利範圍第1項或第2項之黏著劑組成物,其中(A)聚醯亞胺聚矽氧烷樹脂係含有四羧酸二酐、及以下述式(1)所表示之結構之二胺化合物反應所得之聚醯亞胺樹脂,
- 一種晶圓切割、黏晶用黏著薄片,其特徵為,於基材上所形成之聚矽氧烷黏著劑層上,層合如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之黏著劑所形成層而成,該聚矽氧烷黏著劑層及該黏著層間之黏著力係0.05至1.0N/25mm。
- 如申請專利範圍第5項之晶圓切割、黏晶用黏著薄片,其中聚矽氧烷黏著劑層係由鉑加成硬化型之聚矽氧烷黏著劑所形成者。
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