CN103031091A - 芯片接合用树脂糊、半导体装置的制造方法和半导体装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种芯片接合用树脂糊以及使用该树脂糊的半导体装置的制造方法和半导体装置,所述芯片接合用树脂糊可通过印刷法而形成能够高水平地全部满足低粘性、低弹性模量和粘接强度的芯片接合层。该芯片接合用树脂糊含有丁二烯树脂(A)、热固化性成分(B)、填料(C)、橡胶状填料(D)和溶剂(E),所述溶剂(E)在25℃、50%RH气氛下经过了1小时时的吸湿率小于1%,橡胶状填料(D)的含量以(A)成分、(B)成分和(D)成分的总量为基准,为5~28质量%。
Description
技术领域
本发明涉及芯片接合用树脂糊,更详细地,本发明涉及可用作IC(集成电路)、LSI(大规模集成电路)等的半导体元件与引线框、绝缘性支撑基板等支撑部件的连接材料(芯片接合材料)的芯片接合用树脂糊,以及使用芯片接合用树脂糊的半导体装置的制造方法和半导体装置。
背景技术
作为IC、LSI等的半导体元件与引线框、绝缘性支撑基板等支撑部件的连接材料,已知有金-硅共晶合金、焊锡、银糊等。金-硅共晶合金虽然耐热性和耐湿性高,但是弹性模量大,因此具有用于大型芯片的情况下容易破裂,且价格昂贵的缺点。另外,焊锡虽然廉价,但是耐热性差,其弹性模量与金-硅共晶合金一样,较高,难以用于大型芯片。银糊因为廉价、耐湿性高、弹性模量在这些材料中最低、且具有能用于350℃的热压接型焊线机的耐热性,因此现在也广泛用作芯片接合材料。但是,伴随着IC、LSI的高度集成化推进,芯片在逐渐大型化,从而难以将银糊在芯片整面上展开涂布,且不能说是有效的。
作为上述以外的芯片接合材料,有芯片接合用粘接膜。例如,下述专利文献1~3中,提出了使用特定聚酰亚胺树脂的粘接膜,在特定聚酰亚胺树脂中添加导电性填料、无机填料所得的芯片接合用粘接膜等。这些芯片接合用粘接膜具有如下优点:能够在支撑基板上较容易地形成芯片接合层,特别是对于42合金引线框能够适用;能够在较低温度下粘接;以及热时粘接力优异等。
但是,在使用粘接膜来制造半导体装置时,需要用于将预先切割(或者冲切)为芯片尺寸的粘接膜粘贴于支撑基板等上的粘贴装置。而且,粘接膜在切割、冲切时容易发生浪费。此外,由于在基板内部形成了内层布线,因此大部分支撑基板在粘贴粘接膜的表面上存在较多凹凸,粘贴粘接膜时会产生空隙,可靠性容易降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平07-228697号公报
专利文献2:日本特开平06-145639号公报
专利文献3:日本特开平06-264035号公报
发明内容
发明要解决的问题
最近,以进一步降低制造成本为目的,通过批量生产性高的印刷法提供芯片接合材料的方法受到关注。具体地,例如,有通过印刷法将芯片接合用树脂糊涂布于支撑基板上而形成芯片接合层的方法。
从防止由运输、接触所造成的芯片接合层表面破损的观点以及操作性的观点出发,形成的芯片接合层期望为低粘性,另外从对大型芯片的适用、可靠性的观点出发,需要为低弹性模量、且可得到充分的粘接强度。
本发明是鉴于以上情况作出的,目的是提供一种芯片接合用树脂糊、以及使用该树脂糊的半导体装置的制造方法和半导体装置,该树脂糊可通过印刷法而形成能够高水平地全部满足低粘性、低弹性模量和粘接强度的芯片接合层。
解决问题的方法
为了解决上述问题,本发明提供第一种芯片接合用树脂糊,该树脂糊含有丁二烯树脂(A)、热固化性成分(B)、填料(C)、橡胶状填料(D)及溶剂(E),该溶剂(E)在25℃、50%RH气氛下经过了1小时时的吸湿率小于1%,橡胶状填料(D)的含量以(A)成分、(B)成分和(D)成分的总量为基准,为5~28质量%。
根据本发明的芯片接合用树脂糊,即使在通过印刷法来形成芯片接合层的情况下,也能够高水平地全部满足低粘性、低弹性模量和粘接强度。作为能够获得这种效果的理由,可认为是因为:通过在以上述(A)~(E)成分作为必需成分的树脂糊中以上述特定比例配合低弹性的橡胶状填料,能够使B阶化后的粘性充分降低,并且能够充分抑制芯片接合层的高弹性化、贴片温度的上升、固化后的龟裂、高温高湿环境下的粘接强度降低等问题。另外,可认为:通过使本发明的芯片接合用树脂糊含有上述特定的溶剂,即使在进行连续印刷的情况下也能够充分防止由于大气中的水分的影响而导致树脂成分分离,也是能够得到上述效果的一个原因。
从与树脂的相溶性、低吸湿性和低挥发性的观点出发,本发明的芯片接合用树脂糊优选含有乙酸卡必醇酯作为上述溶剂(E)。
本发明提供第二种芯片接合用树脂糊,该树脂糊含有丁二烯树脂(A)、热固化性成分(B)、填料(C)、橡胶状填料(D)及乙酸卡必醇酯,橡胶状填料(D)的含量以(A)成分、(B)成分和(D)成分的总量为基准,为5~28质量%。
本发明的第一种和第二种芯片接合用树脂糊中,从防止伴随由增稠引起的稀释率增加而产生的糊中不挥发性分量的降低,伴随二氧化硅填料、金属填料的添加而产生的玻璃化转变温度Tg的高温化的观点出发,优选含有硅橡胶颗粒作为上述橡胶状填料(D)。
本发明的第一种和第二种芯片接合用树脂糊可用于印刷,通过印刷法被涂布于被粘接体上。
本发明还提供一种半导体装置的制造方法,该方法包含:在支撑基板上涂布上述本发明的第一种或第二种芯片接合用树脂糊的工序、将涂布的树脂糊干燥而进行B阶化的工序、在进行了B阶化的树脂糊上搭载半导体元件的工序、以及将搭载有半导体元件的树脂糊固化的工序。
根据本发明的半导体装置的制造方法,通过使用本发明的芯片接合用树脂糊,可形成能够高水平地全部满足低粘性、低弹性模量和粘接强度的芯片接合层,由此能够高效地制造可靠性优异的半导体装置。
本发明的半导体装置的制造方法中,能够通过印刷法将上述芯片接合用树脂糊涂布于支撑基板上。这种情况下,也可形成能够高水平地全部满足低粘性、低弹性模量和粘接强度的芯片接合层,从而能够更高效地制造可靠性优异的半导体装置。
本发明还提供一种通过上述本发明的半导体装置的制造方法而得到的半导体装置。
发明效果
根据本发明,可以提供一种可通过印刷法而形成能够高水平地全部满足低粘性、低弹性模量和粘接强度的芯片接合层的芯片接合用树脂糊,及使用这种树脂糊的半导体装置的制造方法和半导体装置。根据本发明,即使通过连续印刷也可以形成具有优异特性的芯片接合层,从而能够实现半导体装置制造成本的降低。
具体实施方式
本发明第一实施方式的芯片接合用树脂糊含有丁二烯树脂(A)、热固化性成分(B)、填料(C)、橡胶状填料(D)及溶剂(E),所述溶剂(E)在25℃、50%RH(Relative Humidity,相对湿度)气氛下经过了1小时时的吸湿率小于1%,橡胶状填料(D)的含量以(A)成分、(B)成分和(D)成分的总量为基准,为5~28质量%。
另外,本发明第二实施方式的芯片接合用树脂糊含有丁二烯树脂(A)、热固化性成分(B)、填料(C)、橡胶状填料(D)及乙酸卡必醇酯,橡胶状填料(D)的含量以(A)成分、(B)成分和(D)成分的总量为基准,为5~28质量%。
作为(A)丁二烯树脂,例如,可列举聚丁二烯、丁二烯与丁二烯以外的单体成分的共聚物、这些物质的改性聚合物。作为上述丁二烯以外的单体成分,可列举丙烯腈、苯乙烯。作为改性聚合物,例如,可列举将末端羧基化所得的丁二烯·丙烯腈共聚物(PTI日本公司制造,商品名:CTBN)、胺化所得的丁二烯·丙烯腈共聚物(PTI日本公司制造,商品名:ATBN)、乙烯基化所得的丁二烯·丙烯腈共聚物(PTI日本公司制造,商品名:VTBN)等。
本实施方式中,可适宜使用主链上导入了丙烯腈的低分子量液状聚丁二烯、且末端具有羧酸的聚合物,具有羧酸基团的低分子量液状聚丁二烯。作为前者的聚丁二烯,可以使用Hycer CTB-2000×162、CTBN-1300×31、CTBN-1300×8、CTBN-1300×13、CTBNX-1300×9、CTBN-1009-SP(均由PTI日本公司制造)等市售品。作为后者的聚丁二烯,可以使用NISSO-PB-C-2000(日本曹达株式会社制造)等市售品。
丁二烯树脂的分子量优选为400~5000g/mol,更优选为1500~4000g/mol,进一步优选为2500~3500g/mol。丁二烯树脂的分子量是指重均分子量。
上述丁二烯树脂可以单独使用,或者将两种以上组合使用。
从固化物的低弹性模量化的观点出发,芯片接合用树脂糊中(A)成分的含量以糊中固体成分总量为基准,优选为35质量%以下,更优选为25~30质量%,进一步优选为27.5~30质量%。
作为(B)热固化性成分,只要是包含通过加热而发生交联反应的反应性化合物的成分,就可以没有特别限定地使用,例如,可列举环氧树脂、氰酸酯树脂、马来酰亚胺树脂、烯丙基纳迪克酰亚胺树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、醇酸树脂、丙烯酸系树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、硅树脂、间苯二酚甲醛树脂、二甲苯树脂、呋喃树脂、聚氨酯树脂、酮树脂、氰脲酸三烯丙酯树脂、聚异氰酸酯树脂、含有三(2-羟乙基)异氰脲酸酯的树脂、含有偏苯三酸三烯丙酯(Triallyl Trimellitate)的树脂、由环戊二烯合成的热固性树脂、由芳香族二氰胺的三聚化所得的热固性树脂等。其中,从高温下具有优异的粘接力的方面出发,优选环氧树脂、马来酰亚胺树脂和烯丙基纳迪克酰亚胺树脂。这些树脂特别是在与聚酰亚胺树脂组合时,能够在高温下表现出优异的粘接力。热固性树脂可以单独使用,或者将两种以上组合使用。
作为环氧树脂,优选分子内含有至少两个以上环氧基的环氧树脂,从热压接性、固化性、固化物特性的方面出发,更优选苯酚的缩水甘油醚型环氧树脂。作为这种树脂,例如,可列举双酚A型(或AD型、S型、F型)缩水甘油醚、氢化双酚A型缩水甘油醚、环氧乙烷加成物双酚A型缩水甘油醚、环氧丙烷加成物双酚A型缩水甘油醚、苯酚酚醛清漆树脂的缩水甘油醚、甲酚酚醛清漆树脂的缩水甘油醚、双酚A酚醛清漆树脂的缩水甘油醚、萘树脂的缩水甘油醚、三官能型(或四官能型)缩水甘油醚、双环戊二烯苯酚树脂的缩水甘油醚、二聚酸的缩水甘油酯、三官能型(或四官能型)缩水甘油基胺、萘树脂的缩水甘油基胺等。这些树脂可以单独使用,或者将两种以上组合使用。
另外,作为环氧树脂,从防止电迁移、防止金属导体电路腐蚀的观点出发,优选使用将作为杂质离子的碱金属离子、碱土金属离子、卤素离子特别是氯离子,水解性氯等降低到300ppm以下的高纯度品。
从维持糊的保管稳定性且提高固化后的粘接强度的观点出发,使用环氧树脂时的配合量相对于上述(A)成分100质量份,优选为1~300质量份,更优选为30~200质量份。
此外,上述酚醛树脂在分子中至少含有两个酚羟基,例如,可列举苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、双酚A酚醛清漆树脂、聚对乙烯基苯酚、苯酚芳烷基树脂等。这些树脂可以单独使用,或者将两种以上组合使用。
本实施方式中,优选并用配合环氧树脂与酚醛树脂或分子中含有酚羟基的化合物。这种情况下,从充分确保固化性且提高固化后的粘接强度的观点出发,酚醛树脂或分子中含有酚羟基的化合物的配合量相对于100质量份环氧树脂,优选为10~150质量份,更优选为25~120质量份。
用作(B)热固化性成分的热固性树脂的5%失重温度优选为150℃以上,更优选为80℃以上,进一步优选为200℃以上。在这里,5%失重温度是指,使用差示热热重量同时测定装置(SII纳米科技制造:TG/DTA6300),在升温速度10℃/min、氮气流(400ml/min)下测定热固性树脂时的5%失重温度。通过使用5%失重温度高的热固性树脂,能够在热压接或热固化时抑制挥发。作为这种具有耐热性的热固性树脂,可列举分子内具有芳香族基的环氧树脂,从粘接性、耐热性的观点出发,特别优选使用三官能团(或四官能团)缩水甘油基胺、双酚A型(或AD型、S型、F型)缩水甘油醚。
本实施方式中,(B)热固化性成分可以进一步含有固化促进剂。(B)热固化性成分含有环氧树脂时,固化促进剂只要是用于使环氧树脂固化的物质即可,例如,可列举咪唑类、双氰胺衍生物、二羧酸二酰肼、三苯基膦、四苯基鏻四苯基硼酸盐、2-乙基-4-甲基咪唑-四苯基硼酸盐、1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳烯-7-四苯基硼酸盐等。这些固化促进剂可以单独使用一种,也可以并用两种以上。从维持糊的保管稳定性且提高固化后的粘接强度的观点出发,固化促进剂的配合量相对于100质量份的环氧树脂,优选为0~50质量份,更优选为0.5~20质量份。
另外,(B)热固化性成分优选含有下述通式(I)或(II)表示的酰亚胺化合物。
化学式1
[式中,X和Y表示O、CH2、CF2、SO2、S、CO、C(CH3)2或C(CF3)2,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8分别独立地表示氢、低级烷基、低级烷氧基、氟、氯或溴,D表示具有乙烯性不饱和双键的二羧酸残基。]
作为上述通式(I)表示的酰亚胺化合物,例如,可列举4,4-双马来酰亚胺二苯醚、4,4-双马来酰亚胺二苯基甲烷、4,4-双马来酰亚胺-3,3’-二甲基-二苯基甲烷、4,4-双马来酰亚胺二苯基砜、4,4-双马来酰亚胺二苯硫醚、4,4-双马来酰亚胺二苯基酮、2,2’-双(4-马来酰亚胺苯基)丙烷、4,4-双马来酰亚胺二苯基氟甲烷、1,1,1,3,3,3-六氟-2,2-双(4-马来酰亚胺苯基)丙烷等。
另外,作为上述通式(II)表示的酰亚胺化合物,例如,可列举双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]醚、双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]甲烷、双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]氟甲烷、双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]砜、双[4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基]砜、双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]硫醚、双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]酮、2,2-双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、1,1,1,3,3,3-六氟-2,2-双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷等。
从维持糊的保管稳定性且提高固化后的粘接强度的观点出发,使用上述酰亚胺化合物时的配合量相对于100质量份上述(A)成分,优选为1~200质量份,更优选为50~100质量份。
此外,为了促进上述酰亚胺化合物的固化,也可以使用自由基聚合引发剂。作为自由基聚合引发剂,例如,可列举乙酰基过氧化磺酰环己烷(acetylcyclohexyl sulfonyl peroxide)、过氧化异丁酰(isobutyryl peroxide)、过氧化苯甲酰、过氧化辛酰、过氧化乙酰、过氧化二异丙苯、氢过氧化枯烯、偶氮二异丁腈等。自由基聚合引发剂的使用量相对于100质量份上述酰亚胺化合物,优选为0.01~1.0质量份,更优选为0.5~1.0质量份。
作为(C)填料,例如,可列举银粉、金粉、铜粉等导电性(金属)填料,二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、玻璃、氧化铁、陶瓷等无机物质填料等。这些填料中,银粉、金粉、铜粉等导电性(金属)填料是以赋予粘接剂导电性、传热性或触变性为目的而添加的,二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、玻璃、氧化铁、陶瓷等无机物质填料是以赋予粘接剂低热膨胀性、低吸湿率、触变性为目的而添加的。这些填料可以单独使用,或者将两种以上组合使用。
另外,作为上述无机物质填料,以提高半导体装置的电可靠性为目的,也可使用无机离子交换体。作为无机离子交换体,下述物质是有效的,即在热水中提取树脂糊固化物时,可以确认对于从水溶液中提取的离子,例如Na+、K+、Cl-、F-、RCOO-、Br-等的离子捕捉作用的物质。作为这种离子交换体,可列举天然产出的沸石、沸石类、酸性白土、白云石、水滑石类等天然矿物,人工合成的合成沸石等。
上述导电性填料或无机物质填料可以单独使用一种,也可分别将两种以上混合使用。另外,在不损害物性的范围内,也可混合使用一种以上的导电性填料和一种以上的无机物质填料。
从避免填料攻击(filler attack)的观点出发,上述填料的平均粒径优选为25μm以下,更优选为5μm以下。
上述填料的配合量相对于100质量份上述(A)成分,优选为1~100质量份,更优选为2~50质量份。通过使填料的配合量在1质量份以上,能够赋予糊以充分的触变性(触变指数:1.5以上)。此外,通过使填料的配合量在100质量份以下,粘接性不会受损,且固化物的弹性模量升高,其结果是能够充分抑制由于芯片接合层的应力缓和能力降低而导致半导体装置的安装可靠性下降。
上述填料在芯片接合用树脂糊中的混合·混炼可适当组合通常的搅拌机、混砂机、三辊研磨机、球磨机等分散机而进行。
作为(D)橡胶状填料,例如,可列举有机硅微粒、具有在橡胶颗粒上包覆有硅树脂的结构的硅橡胶颗粒。其中,优选硅橡胶颗粒。作为这种硅橡胶颗粒,例如,可列举使用具有硅氧烷键的树脂对将二甲基硅氧烷交联所得的橡胶粉末进行三维交联而形成的物质等,可以使用KMP-590、KMP-600、KMP-601、KMP-602、KMP-605、X-52-7030(均由信越化学工业株式会社制造)等市售品。橡胶状填料可以单独使用一种,或者将两种以上混合使用。
另外,橡胶状填料优选具有耐热性、低吸湿且低应力·低弹性的物质。通过配合这种橡胶状填料,能够维持低应力性、低弹性且降低B阶后的粘性。
橡胶状填料优选平均粒径为1μm以上且不到10μm并且最大粒径为25μm以下,更优选平均粒径为1μm以上且不到5μm并且最大粒径为5μm以下。橡胶状填料的平均粒径为10μm以上或最大粒径超过25μm时,有时会产生填料攻击。此外,橡胶状填料的平均粒径低于1μm时,会产生增稠、触变变化。
从高水平地全部满足低粘性、低弹性模量和粘接强度的观点出发,橡胶状填料的含量以(A)成分、(B)成分和(D)成分的总量为基准,需要为5~28质量%。该含量超过28质量%时,固化后的芯片接合层被置于高温高湿环境下时(例如85℃、85%RH、24小时的吸湿试验后)有粘接强度降低的倾向,可能会导致可靠降低性。另一方面,上述含量不到5质量%时,有B阶化后粘性残留、操作性下降的倾向。
作为降低粘性的方法,可以考虑形成过量配合有填料、热固性树脂的组成的方法。然而,过量添加无机填料、环氧树脂时,芯片接合材料高弹性化,从而产生贴片温度的上升、固化后的龟裂、基板翘曲等问题。与此相对,对于本实施方式的芯片接合用树脂糊而言,通过以上述特定比例含有与无机填料相比为低弹性的橡胶状填料,不会高弹性化,能够充分降低粘性。
从可靠性的观点出发,橡胶状填料的含量优选为5~28质量%,更优选为15~25质量%,进一步优选为20~25质量%。
作为(E)成分的溶剂在25℃、50%RH气氛下经过了1小时时的吸湿率不到1%。
吸湿率的值可以采用两次测定的平均值,该吸湿率可通过以下测定方法求出。首先,量取5g溶剂至金属皿上,放入干燥机中,在50℃干燥1小时。然后,在25℃、50%RH的恒温恒湿槽内进行1小时的吸湿处理。进行干燥后的样品和吸湿处理后的样品的重量测定,根据下式从这些值算出各处理中的吸湿率,求出两次测定所得值的平均值。另外,样品的重量测定在从干燥机或恒温恒湿槽中取出60秒后进行。
吸湿率(%)=[(吸湿处理后的样品质量)-(干燥后的样品质量)]/(干燥后的样品质量)×100
溶剂吸湿率的平均值在上述范围内时,可充分抑制溶剂的吸湿,因此即使将芯片接合用树脂糊放置于大气中树脂成分也不易分离,可以连续印刷。
进一步,本实施方式中所用的溶剂优选上述吸湿率的平均值不到0.5%。此外,溶剂优选能够均匀地混炼或分散填料的溶剂。进一步,从防止印刷时的溶剂挥发的观点出发,沸点优选为100℃以上。
另外,溶剂优选印刷用的溶剂。此处的印刷用,是指用于通过印刷法将芯片接合用树脂糊涂布于支撑基板上而形成芯片接合层的溶剂。优选低吸湿率且高沸点的溶剂。
作为溶剂,例如,可列举二乙二醇二甲醚(也称为二甘醇二甲醚)、三乙二醇二甲醚(也称为三甘醇二甲醚)、二乙二醇二***、2-(2-甲氧基乙氧基)乙醇、γ-丁内酯、异佛尔酮、卡必醇、乙酸卡必醇酯、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、乙酸2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯、乙基溶纤剂、乙基溶纤剂乙酸酯、丁基溶纤剂、二噁烷、环己酮、苯甲醚、以可作为印刷用油墨的溶剂使用的石油蒸馏物为主体的溶剂等。这些溶剂可以单独使用一种,或者将两种以上混合使用。作为以石油蒸馏物为主体的溶剂,具体来说,可列举乙酸卡必醇酯。
本实施方式中,从与树脂的相溶性、低吸湿性、低挥发性的观点出发,特别优选乙酸卡必醇酯。
(E)溶剂的配合量相对于100质量份上述(A)成分,优选为1~100质量份。从在低温、短时间内进行B阶化的观点出发,溶剂的配合量相对于100质量份上述(A)成分,优选为1~30质量份,从避免操作环境污染的观点出发,更优选为1~10质量份。
印刷本实施方式的芯片接合用树脂糊时,气泡、空隙的产生明显的情况下,在上述溶剂中添加消泡剂、破泡剂、抑泡剂等是有效的。对于它们的添加量,从发挥抑泡效果的观点出发,优选在溶剂中添加0.01质量%以上;从树脂糊的粘度稳定性、粘接性的观点出发,优选按照在溶剂中以10质量%以下的比例包含的方式进行添加。
本实施方式的芯片接合用树脂糊中,为了提高粘接力,也可以适当添加硅烷偶联剂、钛系偶联剂、非离子系表面活性剂、氟系表面活性剂、有机硅系添加剂等。
从抑制由树脂糊干燥后的体积减少所引起的形状变化、和提高树脂糊的流动性及印刷操作性的观点出发,本实施方式的芯片接合用树脂糊的固体成分优选为40~90质量%,更优选为70~90质量%。
本实施方式的芯片接合用树脂糊的触变指数优选为1.5~8.0。从印刷性的观点出发,触变指数更优选为2.0~6.0。糊的触变指数为1.5以上时,容易抑制通过印刷法所供给·涂布的树脂糊的下垂(ダレ)等的产生从而良好地保持印刷形状,此外,触变指数为8.0以下时,容易抑制通过印刷法所供给·涂布的树脂糊的“缺陷(欠け)”、擦痕(カスレ)等的产生。
另外,触变指数被定义为,用Brookfield型粘度计在25℃、转速0.5rpm下测定时的值与在转速5.0rpm下测定时的值之比,即,触变指数=0.5rpm粘度/5.0rpm粘度。
另外,从印刷操作性的观点出发,本实施方式的芯片接合用树脂糊在25℃时的粘度优选为5~1000Pa·s。此外,树脂糊的粘度优选根据印刷法的种类而适当调整。例如,像丝网版等那样在掩模开口部设有网眼等的情况下,考虑到网眼部的穿过性,优选调整为5~100Pa·s的范围;镂花模板等的情况下,优选调整为20~500Pa·s的范围。另外,在干燥后的树脂糊中可看见较多残存空隙的情况下,调整至150Pa·s以下的粘度是有效的。予以说明的是,上述粘度是用Brookfield型粘度计,在25℃、转速0.5rpm下测定时的值。
以下对使用本实施方式的芯片接合用树脂糊的半导体装置的制造方法进行说明。
本实施方式的半导体装置的制造方法包含如下工序:在支撑基板上涂布上述本实施方式的芯片接合用树脂糊的工序、将涂布的树脂糊干燥而进行B阶化的工序、在进行了B阶化的树脂糊上搭载半导体元件的工序、以及将搭载有半导体元件的树脂糊固化的工序。
作为上述支撑基板,没有特别限制,例如,可列举42合金引线框、铜引线框等引线框,聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰亚胺系树脂等的塑料膜,对玻璃无纺布等基材浸渍含有聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰亚胺系树脂等的树脂组合物并使其固化而成的材料(半固化片),或者氧化铝等陶瓷制的支撑构件等。
作为将芯片接合用树脂糊供给、涂布于支撑基板上的方法,优选印刷法。作为印刷法,例如可列举丝网印刷法。
关于树脂糊的涂布量,与掩模的图案形状也有关,例如如果为8mm×10mm掩模,则优选使膜厚为50~300μm的量。
作为将涂布的树脂糊干燥而进行B阶化的方法,可列举加热。本实施方式的芯片接合用树脂糊含有特定的溶剂,但其大部分通过B阶化而挥发。并且,通过B阶化,可在支撑基板上形成空隙足够少且低粘性或无粘性的芯片接合层。
作为半导体元件(芯片),可列举IC、LSI等。半导体元件的搭载,例如,可列举DRAM、SRAM、闪存等。此时,可以在加热条件下施加荷重而进行临时粘接,或者也可以进一步通过加热进行至树脂糊固化。
本实施方式中,优选对搭载有半导体元件的树脂糊(芯片接合层)进行后固化。在安装组装工序中没有问题的情况下,该树脂糊层的后固化可以在密封材料的后固化工序时同时进行。
实施例
下面通过实施例对本发明进一步进行具体说明,但本发明不受这些实施例的限制。
<树脂糊的制备>
(实施例1~7、比较例1~6)
按照下述表1中所示的比例,首先将作为(B)成分1的YDCN700-7和TrisP-PA-MF与作为(E)成分1的CA加入设置于油浴中的四口可拆式烧瓶中,在氮气气氛下一边加热至60℃一边进行搅拌,使其溶解。然后,按照表1所示的比例,将(A)成分、(B)成分2、(C)成分、(D)成分和(E)成分2的各成分加入混砂机中,混炼后在5Torr以下进行1小时脱泡混炼,得到芯片接合用树脂糊。另外,在比较例6中,使用作为其他溶剂1的NMP和作为其他溶剂2的NMP来代替(E)成分1和(E)成分2。
表1
表2
表中,“←”表示与左边记载相同。
各组成的配合量的单位全部表示质量份。另外,表1和2中缩略语如下所示。
CTBNX-1009-SP:宇部兴产株式会社制,商品名:羧酸末端液状聚丁二烯,重均分子量Mw:3500g/mol
YDCN700-7:东都化成株式会社,2-甲基苯酚·甲醛缩聚聚缩水甘油醚
TrisP-PA-MF:本州化学株式会社,4,4'-1-(4-(1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基-苯基)-亚乙基)-双酚
CA:乙酸卡必醇酯(和光纯药工业株式会社)(吸湿率0.24%)
NMP:N-甲基2-吡咯烷酮(三菱化学株式会社)(吸湿率2.70%)
TPPK:东京化成工业株式会社制,商品名:四苯基鏻四苯基硼酸盐
IXE-100:东亚合成,磷酸锆
IXE-700F:东亚合成,镁/铝
Aerosil50:日本Aerosil株式会社制
Aerosil380:日本Aerosil株式会社制
KMP-600:信越化学工业株式会社制
KMP-605:信越化学工业株式会社制
<溶剂的吸湿率>
首先,量取5g溶剂至金属皿,放入干燥机中,在50℃干燥1小时。之后,在25℃、50%RH的恒温恒湿槽内进行1小时吸湿处理。进行干燥后的样品和吸湿处理后的样品的重量测定,根据下式由这些值算出各处理中的吸湿率。进行两次该测定,求出它们的平均值。另外,样品的重量测定是在从干燥机或恒温恒湿槽中取出60秒后进行的。
吸湿率(%)=[(吸湿处理后的样品质量)-(干燥后的样品质量)]/(干燥后的样品质量)×100
<粘性评价>
在涂布了AUS-308(太阳油墨公司制,商品名)的MCL-E-679F(日立化成公司制,商品名)上,使用厚度100μm的金属掩模,通过印刷涂布以8mm×10mm×厚75~80μm形成芯片接合用树脂糊层,在90℃干燥60分钟进行B阶化。在其上,使用5mm见方的夹头在30℃、30N、1秒的条件下压接5mm×5mm×厚0.4mm的硅芯片。用自动粘接力试验机(Daisy公司制造)对由此获得的试验片测定25℃下的剪切强度。另外,可以将剪切强度为300kPa以下的情况判断为低粘性。
<弹性模量(E’)>
使用隔片和刮刀使芯片接合用树脂糊在特氟龙片上形成厚度为300μm的芯片接合用树脂糊层,在90℃烘箱中干燥60分钟进行B阶化。B阶化后,在180℃烘箱中进行60分钟固化,制作固化物。使用RSA-II(Rheometric公司制造),在频率1.0Hz、温度范围-70℃~300℃、升温速度5.0℃/min的条件下,对其进行动态粘弹性测定,求出25℃、50℃、150℃的E’作为各温度下的弹性模量。
<Tg>
将由通过弹性模量测定所测得的E’和E”算出的tanδ作为Tg。
<粘接强度>
在涂布了阻焊剂(太阳油墨制造,商品名Aus-308)的基板(以下记为Aus-308/MCL-E-679F)(日立化成公司制造,商品名MCL-E-679F基板)上,用8mm×10mm×厚0.1mm的掩模和刮刀印刷芯片接合用树脂糊。在90℃进行60分钟B阶化后,用5mm见方的夹头在90℃、30N、1秒钟的条件下压接5mm×5mm×厚0.4mm的硅芯片。对如此得到的试验片在180℃的烘箱中加热60分钟而进行后固化后,用自动粘接力试验机(Daisy公司制造)测定在250℃保持20秒后的剪切强度。另一方面,对进行了后固化的上述试验片进行在85℃、85%RH气氛下保管24小时的吸湿试验后,与上述同样地进行剪切强度测定。
<触变指数>
通过以下方法测定芯片接合用树脂糊的触变指数。使用Brookfield型粘度计HADV-III U CP(Brookfield Engineering Laboratories制),将在糊0.5mL、温度25℃、规定转速(0.5rpm和5.0rpm)的条件下旋转3分钟后的值作为糊的粘度,根据下式计算出触变指数。
触变指数=0.5rpm粘度/5.0rpm粘度
<室温下的触变指数变化率>
量取20g上述测定了触变指数的芯片接合用树脂糊至30g软膏瓶中,在25℃/50%RH的条件下保管在开放体系中(吸湿处理),用与上述同样的方法测定1小时后的触变指数,根据下式计算出触变指数变化率。
触变指数变化率(%)=[(吸湿处理后的触变指数)-(吸湿处理前的触变指数)]/(吸湿处理前的触变指数)×100
如表所示可知,实施例的芯片接合用树脂糊的剪切强度为300kPa以下,为低粘性。此外,不管橡胶状填料含量多少,弹性模量、Tg都大致一样。粘接强度为2.0MPa以上,吸湿试验后的粘接强度降低率都在10%以下。
另一方面,对于比较例的芯片接合用树脂糊而言,在比较例1~比较例3中吸湿试验后的粘接强度降低率为10%以上,担心可靠性降低。另外,比较例4~比较例5中,由于剪切强度为300kPa以上、具有粘性,因此操作性会降低。进一步地,使用了在25℃、50%RH气氛下经过了1小时时的吸湿率为2.7%的溶剂NMP的比较例6的芯片接合用树脂糊,在室温下的触变指数变化率为11.9%,认为在开放***中的保管稳定性差,在实际使用时会产生树脂的分离、增稠、印刷性的变化等问题。
Claims (10)
1.一种芯片接合用树脂糊,含有丁二烯树脂(A)、热固化性成分(B)、填料(C)、橡胶状填料(D)和溶剂(E),所述溶剂(E)在25℃、50%RH气氛下经过了1小时时的吸湿率小于1%,
所述橡胶状填料(D)的含量以所述(A)成分、所述(B)成分和所述(D)成分的总量为基准,为5~28质量%。
2.根据权利要求1所述的芯片接合用树脂糊,含有乙酸卡必醇酯作为所述溶剂(E)。
3.根据权利要求1或2所述的芯片接合用树脂糊,含有硅橡胶颗粒作为所述橡胶状填料(D)。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的芯片接合用树脂糊,其用于印刷,通过印刷法被涂布在被粘接体上。
5.一种芯片接合用树脂糊,含有丁二烯树脂(A)、热固化性成分(B)、填料(C)、橡胶状填料(D)和乙酸卡必醇酯,
所述橡胶状填料(D)的含量以所述(A)成分、所述(B)成分和所述(D)成分的总量为基准,为5~28质量%。
6.根据权利要求5所述的芯片接合用树脂糊,含有硅橡胶颗粒作为所述橡胶状填料(D)。
7.根据权利要求5或6所述的芯片接合用树脂糊,其用于印刷,通过印刷法被涂布在被粘接体上。
8.一种半导体装置的制造方法,包含:在支撑基板上涂布权利要求1~7中任意一项所述的芯片接合用树脂糊的工序、将涂布的所述树脂糊干燥而进行B阶化的工序、在进行了B阶化的所述树脂糊上搭载半导体元件的工序、以及将搭载有半导体元件的所述树脂糊固化的工序。
9.根据权利要求8所述的半导体装置的制造方法,通过印刷法在所述支撑基板上涂布所述芯片接合用树脂糊。
10.一种半导体装置,通过权利要求8或9所述的半导体装置的制造方法而得到。
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