JP2010278331A - 回路板及び回路板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高さtcの第一の突起電極と該第一の突起電極上に形成された高さtmのハンダを有する第一の回路部材と、高さtsの第二の突起電極を有する第二の回路部材とを、上記第一の突起電極と上記第二の突起電極を対向して配置し、対向配置した上記第一の突起電極と上記第二の突起電極の間に厚さt2の接着剤層を介在させ、加熱加圧して、下記式(1)、(2)及び(3)を満たすように対向配置した上記第一の突起電極と上記第二の突起電極を電気的に接続させてなる、回路板。
t1≧tc+ts (1)
t1×1.3≧t2>tc+tm (2)
t1×1.3≧t2>tc+ts (3)
[式中、t1は加熱加圧後の前記第一の回路部材と前記第二の回路部材の間の積層方向に沿った距離を示し、tcは第一の突起電極の高さを示し、tsは第二の突起電極の高さを示し、t2は加熱加圧前の接着剤層の厚さを示し、tmは第一の突起電極上に形成されたハンダの高さを示す。]
【選択図】なし
Description
t1≧tc+ts (1)
t1×1.3≧t2>tc+tm (2)
t1×1.3≧t2>tc+ts (3)
[式中、t1は加熱加圧後の前記第一の回路部材と前記第二の回路部材の間の積層方向に沿った距離を示し、tcは第一の突起電極の高さを示し、tsは第二の突起電極の高さを示し、t2は加熱加圧前の接着剤層の厚さを示し、tmは第一の突起電極上に形成されたハンダの高さを示す。]
t1≧tc+ts (1)
t1×1.3≧t2>tc+tm (2)
t1×1.3≧t2>tc+ts (3)
[式中、t1は加熱加圧後の上記第一の回路部材と上記第二の回路部材の間の積層方向に沿った距離を示し、tcは第一の突起電極の高さを示し、tsは第二の突起電極の高さを示し、t2は加熱加圧前の接着剤層の厚さを示し、tmは第一の突起電極上に形成されたハンダの高さを示す。]
t1≧tc+ts (1)
t1×1.3≧t2>tc+tm (2)
t1×1.3≧t2>tc+ts (3)
[式中、t1は加熱加圧後の前記第一の回路部材と前記第二の回路部材の間の積層方向に沿った距離を示し、tcは第一の突起電極の高さを示し、tsは第二の突起電極の高さを示し、t2は加熱加圧前の接着剤層の厚さを示し、tmは第一の突起電極上に形成されたハンダの高さを示す。]
(a)主面の一方に複数の回路電極(第一の突起電極)を有する半導体ウエハ(第一の回路部材)を準備し、該半導体ウエハの回路電極が設けられている側に、本発明の接着剤組成物からなる接着剤層を設ける工程と、
(b)半導体ウエハの回路電極が設けられている側とは反対側を研削して半導体ウエハを薄化する工程と、
(c)薄化した半導体ウエハ及び接着剤層をダイシングしてフィルム状接着剤付半導体素子に個片化する工程と、
(d)フィルム状接着剤付半導体素子の回路電極を半導体素子搭載用支持部材(第二の回路部材)の回路電極(第二の突起電極)にハンダ接合する工程と、
を備える。
先ず、接着剤シート10を所定の装置に配置し、保護フィルム1を剥がす。続いて、主面の一方に複数の回路電極20を有する半導体ウエハAを準備し、半導体ウエハAの回路電極が設けられている側に接着剤層2を貼付け、支持基材3/接着剤層2/半導体ウエハAが積層された積層体を得る(図3を参照)。回路電極20には、ハンダ接合用のハンダが塗布されたバンプ21が設けられている。なお、半導体素子搭載用支持部材の回路電極にハンダを設けることもできる。
次に、図4に示されるように、半導体ウエハAの回路電極20が設けられている側とは反対側をグラインダー4によって研削し、半導体ウエハを薄化する。半導体ウエハの厚みは、例えば、10〜300μmとすることができる。半導体装置の小型化、薄型化の観点から、半導体ウエハの厚みを20〜100μmとすることが好ましい。
次に、図5(a)に示されるように、積層体の半導体ウエハAにダイシングテープ5を貼付け、これを所定の装置に配置して支持基材3を剥がす。このとき、支持基材3が粘着剤層3aを備えており、粘着剤層3aが放射線硬化性である場合には、支持基材3側から放射線を照射することにより、粘着剤層3aを硬化させ接着剤層2と支持基材3との間の接着力を低下させることができる。ここで、使用される放射線としては、例えば、紫外線、電子線、赤外線等が挙げられる。これにより支持基材3を容易に剥がすことができる。支持基材3の剥離後、図5(b)に示されるように、半導体ウエハA及び接着剤層2をダイシングソウ6によりダイシングする。こうして、半導体ウエハAは複数の半導体素子A’に分割され、接着剤層2は複数のフィルム状接着剤2aに分割される。
次に、図7に示されるように、フィルム状接着剤2aが付着した半導体素子A’の回路電極20と、半導体素子搭載用支持部材8の回路電極22とを位置合わせし、フィルム状接着剤付半導体素子12と半導体素子搭載用支持部材8とを熱圧着する。この熱圧着により、回路電極20と回路電極22とがハンダ接合により電気的且つ機械的に接続されるとともに、半導体素子A’と半導体素子搭載用支持部材8との間にフィルム状接着剤2aの硬化物が形成される。
まず、主モノマーとして2−エチルヘキシルアクリレートとメチルメタクリレートを用い、官能基モノマーとしてヒドロキシエチルアクリレートとアクリル酸を用いた溶液重合法によりアクリル共重合体を合成した。得られたアクリル共重合体の重量平均分子量は40万、ガラス転移点は−38℃であった。このアクリル共重合体100質量部に対し、多官能イソシアネート架橋剤(日本ポリウレタン工業株式会社製、商品名「コローネートHL」)10質量部を配合して粘着剤組成物溶液を調整した。
<接着剤組成物の調整>
「ZX1356−2」(東都化成株式会社製商品名、フェノキシ樹脂)25質量部、「1032H60」(ジャパンエポキシレジン株式会社製商品名、エポキシ樹脂)20質量部、「エピコート828」(ジャパンエポキシレジン社製商品名、液状エポキシ樹脂)15質量部及び「HX3941HP」(旭化成エレクトロニクス株式会社製商品名、マイクロカプセル型潜在性硬化剤)40質量部を、トルエンと酢酸エチルとの混合溶媒中に溶解した。この溶液に、「KW−4426」(三菱レーヨン株式会社製商品名、コアシェルタイプの有機微粒子)10質量部、5μmの分級処理を行った平均粒径1μmコージェライト粒子(2MgO・2Al2O3・5SiO2、比重2.4、線膨張係数:1.5×10−6/℃、屈折率:1.57、)75質量部、10μmの分級処理を行った「ADH」(大塚化学社製商品名、アジピン酸ジヒドラジド)10質量部を分散し、接着剤ワニスを得た。
得られた接着剤ワニスを、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(帝人デュポンフィルム社製、商品名「AH−3」、厚さ:50μm)上にロールコータを用いて塗布し、70℃のオーブンで10分間乾燥させて、厚み30μmの接着剤層を形成した。次に、接着剤層と上記支持基材における粘着剤層面とを常温で貼り合わせて、回路部材接続用接着剤シートを得た。
上記で得られた回路部材接続用接着剤シートを用い、下記の手順にしたがって、半導体装置を作製した。
ジェイシーエム製のダイアタッチフィルムマウンターの80℃に加熱された吸着ステー上に、高さ12μmの銅バンプ(第一の突起電極)及び高さ13μmのSnAg合金(第一の突起電極上に形成されたハンダ)が形成された半導体ウエハ(6インチ径、厚さ725μm、SnAg合金は銅バンプ上に形成されている。)をバンプ側を上に向けて載せた。回路部材接続用接着剤シートを200mm×200mmに切断し保護フィルムである第一のフィルムを除いた接着剤層を半導体ウエハのバンプ側に向け、エアを巻き込まないように半導体ウエハの端からダイアタッチマウンターの貼付ローラで押しつけてラミネートした。ラミネート後、ウエハの外形に沿って接着剤のはみ出し部分を切断した。
上記回路部材接続用接着剤シートと半導体ウエハ(厚み725μm)との積層体を、株式会社ディスコ製バックグラインド装置で、厚みが150μmとなるまで半導体ウエハの裏面をバックグラインドした後、バックグラインドした半導体ウエハのバックグラインド面を上に向けた状態でジェイシーエム製のダイアタッチフィルムマウンターの吸着ステージに設置し、室温にてダイシングフレームと同時にアデカ製ダイシングテープ「AD80H」を貼り付けた。次いで、支持基材上に日東電工製バックグラインドテープ剥離テープを貼付し、180度ピール引き剥がしで支持基材のみを引き剥がした。
上述のダイシングフレームに固定された接着剤層付き半導体ウエハを株式会社ディスコ製フルオートマチックダイシングソー「DFD6361」にて10mm×10mmにダイシングした。ダイシング後、洗浄し、水分を飛ばした後、ダイシングテープ側からUV照射を行った後、個片化された接着剤付き半導体チップをピックアップした。
接着剤付き半導体チップを、バンプに対向する位置に高さ12μmの銅の端子(第二の突起電極)が形成された回路を有するガラエポ基板に、松下電気産業製フリップチップボンダ「FCB3」で位置あわせを行った後、250℃、0.5MPaで10秒間熱圧着し、半導体装置を得た。
回路部材接続用接着剤シートの作製における、接着剤層の厚みを26μmとした以外は実施例1と同様にして、半導体装置を得た。
接着剤組成物の調整における、コージェライト粒子の配合量を100質量部とした以外は実施例1と同様にして、半導体装置を得た。
接着剤組成物の調整におけるコージェライト粒子の配合量を100質量部とし、回路部材接続用接着剤シートの作製における接着剤層の厚みを26μmとした以外は実施例1と同様にして、半導体装置を得た。
接着剤組成物の調整におけるコージェライト粒子の配合量を150質量部とした以外は実施例1と同様にして、半導体装置を得た。
接着剤組成物の調整におけるコージェライト粒子の配合量を150質量部とし、回路部材接続用接着剤シートの作製における接着剤層の厚みを26μmとした以外は実施例1と同様にして、半導体装置を得た。
回路部材接続用接着剤シートの作製における、接着剤層の厚みを85μmとした以外は実施例1と同様にして、半導体装置を得た。
回路部材接続用接着剤シートの作製における、接着剤層の厚みを20μmとした以外は実施例1と同様にして、半導体装置を得た。
接着剤組成物の調整において「SRK−200」とコージェライト粒子を配合せず、回路部材接続用接着剤シートの作製における接着剤層の厚みを20μmとした以外は実施例1と同様にして、半導体装置を得た。
接着剤組成物の調整におけるコージェライト粒子の配合量を200質量部とし、回路部材接続用接着剤シートの作製における接着剤層の厚みを20μmとした以外は実施例1と同様にして、半導体装置を得た。
実施例及び比較例で得られた回路部材接続用接着剤シートを180℃に設定したオーブンに3時間放置し、加熱硬化処理を行った。加熱硬化後の接着剤層を支持基材から剥離し、30mm×2mmの大きさの試験片を作製した。セイコーインスツルメンツ社製「TMA/SS6100」(商品名)を用い、上記試験片をチャック間20mmとなるよう装置内に取り付け、測定温度範囲:20〜300℃、昇温速度:5℃/分、荷重条件:試験片の断面積に対し0.5MPa圧力となる条件で、引張り試験モードにて熱機械分析を行い、線膨張係数を測定した。測定後、100℃と40℃の線膨張差を求め、温度差で割った値を算出し、これを平均線膨張係数として比較に使用した。
実施例及び比較例で得られた回路部材接続用接着剤シートにおける接着剤層をアルミ製測定容器に2〜10mg計り取り、パーキンエルマー社製DSC(Differential Scaning Calorimeter)「Pylis1」(商品名)を用いて、昇温速度20℃/分で30〜300℃まで昇温して発熱量を測定し、これを初期発熱量とした。次いで、熱圧着装置の加熱ヘッドをセパレータに挟んだ熱電対で温度確認を行って10秒後に250℃に達する温度に設定した。この加熱ヘッド設定で、回路部材接続用接着剤シートをセパレータに挟んで20秒間加熱し、熱圧着時と同等の加熱処理が施された状態の接着剤層を得た。加熱処理後の接着剤層についても同様に発熱量を測定し、これを加熱後の発熱量とした。また、回路部材接続用接着剤シートを室温(25℃)で14日間保管した後の接着剤層についても同様に発熱量を測定し、これを保管後の発熱量とした。得られた発熱量から次の式で反応率(%)を算出した。
反応率(%)=(初期発熱量−加熱後の発熱量又は保管後の発熱量)/(初期発熱量)×100
実施例及び比較例で得られた接着剤ワニスを、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(帝人デュポンフィルム社製、商品名「AH−3」、厚さ:50μm)上にロールコータを用いて塗布し、70℃のオーブンで10分間乾燥させて、厚み25μmの接着剤層を形成した。次に、接着剤層と上記支持基材における粘着剤層面とを常温で貼り合わせて、回路部材接続用接着剤シートを得た。得られた回路部材接続用接着剤シートを5mm×5mmの大きさに切り抜き、大きさ15mm×15mmにカットした#1737ガラス(コーニング社製、厚さ0.5μm)に貼り付け、PETフィルムをはく離し接着剤層のみをガラス上に残した。ガラス上の接着剤層に、12mm×12mmに切断した550um厚みのシリコンチップ(表面ミラー処理)を重ね、接着剤がガラスとシリコンチップに挟まれた状態とした。20秒後に180℃に到達する条件として設定した加熱ツール設定温度197℃の熱圧着機を使用し、シリコンチップ側から20秒間加熱、加圧を行い、接着剤層を流動、硬化させた。流動、硬化後の接着剤面積を画像処理装置によって読み取り、初期面積に対する接着剤のフロー量を算出した。フロー量は、初期面積に対する流動後の接着剤面積の比で表した。
実施例及び比較例で作製した半導体装置におけるフィルム状接着剤の埋込性及び接続抵抗を評価した。次いで、作製した半導体装置を85℃、60%RHの恒温恒湿器に168時間放置して吸湿させ、260℃に設定したリフロー炉に3回暴露した。暴露後、接続抵抗及び接続部分の界面状態を確認した。また、リフロー後の半導体装置について、温度サイクル試験を行った。評価結果を表1、表2に示す。
接着剤層の貼付状態を日立建機製超音波探傷装置(SAT)で視察し、下記の基準に基づいて評価した。
○:剥離、ボイドが観察されない。
△:はく離は観察されない。チップ中心部にボイドがなく、チップ外周部の近傍に微小ボイドが観察される。
×:剥離、ボイドがチップ全面に観察される。
接着剤層のリフロー後の接続状態を日立建機製超音波探傷装置(SAT)で視察し、下記の基準に基づいて評価した。
○:剥離が観察されない。
×:剥離が観察される。
作製した半導体装置について、圧着後の接続抵抗及びリフロー後の接続抵抗を、デジタルマルチメータ(アドバンテスト社製、商品名)を用いて測定し、下記の基準に基づいて評価した。
○:試験に適用した実装TEGの全端子連結での接続抵抗が得られる。
×:断線不良端子が存在する。
上記リフロー後の半導体装置を−55℃で30分間及び125℃で30分間を1サイクルとする温度サイクル試験に投入し、試験機内での接続抵抗が維持されるかどうかを評価した。通電可能であったサイクル数を表1、表2に示す。
Claims (8)
- 高さtcの第一の突起電極と該第一の突起電極上に形成された高さtmのハンダを有する第一の回路部材と、
高さtsの第二の突起電極を有する第二の回路部材とを、
前記第一の突起電極と前記第二の突起電極を対向して配置し、
対向配置した前記第一の突起電極と前記第二の突起電極の間に厚さt2の接着剤層を介在させ、加熱加圧して、下記式(1)、(2)及び(3)を満たすように対向配置した前記第一の突起電極と前記第二の突起電極を電気的に接続させてなる、回路板。
t1≧tc+ts (1)
t1×1.3≧t2>tc+tm (2)
t1×1.3≧t2>tc+ts (3)
[式中、t1は加熱加圧後の前記第一の回路部材と前記第二の回路部材の間の積層方向に沿った距離を示し、tcは第一の突起電極の高さを示し、tsは第二の突起電極の高さを示し、t2は加熱加圧前の接着剤層の厚さを示し、tmは第一の突起電極上に形成されたハンダの高さを示す。] - 前記接着剤層は、(A)熱可塑性樹脂と、(B)熱硬化性樹脂と、(C)潜在性硬化剤と、(D)無機フィラーと、(E)有機微粒子と、(F)室温で固体であり、最大粒径が20μm以下である粉体化合物と、を含む接着剤組成物からなる接着剤層である、請求項1に記載の回路板。
- 前記(F)成分は、カルボキシル基を有する化合物、メチロール基を有する化合物及びヒドラジド化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物である、請求項2に記載の回路板。
- 前記(B)成分がエポキシ樹脂を含有する、請求項2又は3に記載の回路板。
- 高さtcの第一の突起電極と該第一の突起電極上に形成された高さtmのハンダを有する第一の回路部材と、
高さtsの第二の突起電極を有する第二の回路部材とを、
前記第一の突起電極と前記第二の突起電極を対向して配置し、
対向配置した前記第一の突起電極と前記第二の突起電極の間に厚さt2の接着剤層を介在させ、加熱加圧して、下記式(1)、(2)及び(3)を満たすように対向配置した前記第一の突起電極と前記第二の突起電極を電気的に接続させる、回路板の製造方法。
t1≧tc+ts (1)
t1×1.3≧t2>tc+tm (2)
t1×1.3≧t2>tc+ts (3)
[式中、t1は加熱加圧後の前記第一の回路部材と前記第二の回路部材の間の積層方向に沿った距離を示し、tcは第一の突起電極の高さを示し、tsは第二の突起電極の高さを示し、t2は加熱加圧前の接着剤層の厚さを示し、tmは第一の突起電極上に形成されたハンダの高さを示す。] - 前記接着剤層は、(A)熱可塑性樹脂と、(B)熱硬化性樹脂と、(C)潜在性硬化剤と、(D)無機フィラーと、(E)有機微粒子と、(F)室温で固体であり、最大粒径が20μm以下である粉体化合物と、を含む接着剤組成物からなる接着剤層である、請求項5に記載の回路板の製造方法。
- 前記(F)成分は、カルボキシル基を有する化合物、メチロール基を有する化合物及びヒドラジド化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物である、請求項6に記載の回路板の製造方法。
- 前記(B)成分がエポキシ樹脂を含有する、請求項6又は7に記載の回路板の製造方法。
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