JP2012164891A - 半導体用粘接着シート、半導体用粘接着シートの製造方法、半導体ウエハ、半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の半導体用粘接着シート100は、25℃での貯蔵弾性率が1GPa以上である第一基材1と、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を少なくとも含有し、表面自由エネルギーが15〜25mN/mであり、第一基材1に積層された粘接着剤層2と、25℃での貯蔵弾性率が50〜1000MPaであり、第一基材1と反対側の粘接着剤層2の表面に積層された第二基材3と、を備える。
【選択図】図1
Description
本実施形態の半導体用粘接着シート(半導体用接着フィルム)は、25℃での貯蔵弾性率が1GPa以上の第一基材(1)と、(A)熱可塑性樹脂と(B)熱硬化性樹脂とを少なくとも含有し、かつ表面自由エネルギーが15〜25mN/mである粘接着剤層(2)と、25℃での貯蔵弾性率が50〜1000MPaの第二基材(3)からなる。
<工程1>
(A)熱可塑性樹脂、(B)熱硬化性樹脂、必要に応じて他の成分を有機溶媒中で混合、混練してワニス(接着剤層塗工用のワニス)を調製した後、25℃での貯蔵弾性率が1GPa以上の第一基材(1)上に前記ワニスの層を形成させ、加熱乾燥することで、第一基材(1)付き粘接着剤層(2)を得ることができる。上記の混合、混練は、通常の攪拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミル等の分散機を適宜、組み合わせて行うことができる。上記の加熱乾燥の条件は、使用した溶媒が充分に揮散する条件であれば特に制限はないが、通常50〜200℃で、0.1〜90分間加熱して行う。
第一基材(1)付き粘接着剤層(2)の粘接着剤層(2)側に25℃での貯蔵弾性率が10〜1000MPaの第二基材(3)をラミネートすることで粘接着シートを得ることができる。上記のラミネート条件は、空隙なくラミネートできれば特に制限はないが、通常ロール温度30〜100℃、圧力0.1〜1MPaで行う。
第一基材(1)、粘接着剤層(2)、第二基材(3)から構成される粘接着シートの粘接着剤層(2)及び第二基材(3)を第二基材(3)側から切断し、第一基材(1)からはく離することによって粘接着シートを円形に加工してもよい。このように加工することによって、半導体ウエハにラミネートする際に粘接着シートを切断する必要がなくなるため、作業性に優れた粘接着シートを得ることができる。通常、上記粘接着シートは巻き芯にロール状に巻いて用いられる。
<工程1>
上記粘接着シートの第二基材(3)及び粘接着剤層(2)を第一基材(1)からはく離し、第二基材(3)及び粘接着剤層(2)を半導体ウエハ及びダイシングリングにラミネートする。第一基材(1)は別の巻き芯にロール状に巻かれる。粘接着剤層(2)の半導体ウエハへのラミネート条件は、空隙なくラミネートできれば特に制限はないが、通常40〜80℃、圧力0.1〜1MPaで行う。また粘接着剤層(2)のダイシングリングへのラミネート条件は、特に制限はないが、通常20〜40℃、圧力0.1〜1MPaで行う。また、このとき半導体ウエハの代わりにダイシング済みの半導体チップをラミネートすることもできる。
ダイシングリングに固定された第二基材(3)及び粘接着剤層(2)付き半導体ウエハをダイシングすることによって個片化された半導体チップを得る。ダイシング条件は、特に限定はしないが、通常半導体ウエハ側から、粘接着剤層(2)付き半導体ウエハと第二基材(3)の一部をダイシングする。
個片化された半導体チップを第二基材(3)からピックアップして個片化された粘接着剤層(2)付き半導体チップを得る。ピックアップ条件は、特に限定はしないが、通常第二基材(3)をエキスパンド(延伸)することで良好なピックアップ性が得られる。
粘接着剤層(2)付き半導体チップを半導体素子又は半導体搭載用支持部材に圧着する。圧着条件は、特に限定はしないが通常、温度40〜150℃、荷重0.01〜20kgf、加熱時間0.1〜5秒間で行われる。
第二基材(3)及び粘接着剤層(2)をダイシングリングからはく離する。
本実施形態の半導体用粘接着シートを用いた半導体装置について説明する。なお、近年は様々な構造の半導体装置が提案されており、本実施形態の粘接着シートの用途は、以下に説明する構造の半導体装置に限定されるものではない。
(PI−1)
撹拌機、温度計及び窒素置換装置(窒素流入管)を備えた500mLフラスコ内に、ジアミンである,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(商品名「BAPP」、分子量410、和歌山精化工業社製)を12.3g(0.03mol)、ポリオキシプロピレンジアミン(商品名「D−400」(分子量:433)、BASF社製)を26.0g(0.06mol)、及びアミノ変性シリコーンオイル(商品名「KF―8010」、分子量860、信越シリコーン社製)を8.6g(0.01mol)と、溶媒であるNMP(N−メチル−2−ピロリドン)250gを仕込み、撹拌してジアミンを溶媒に溶解させた。
撹拌機、温度計及び窒素置換装置(窒素流入管)を備えた500mLフラスコ内に、ジアミンである,BAPPを12.3g(0.03mol)、D−400を26.0g(0.06mol)と、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(3−アミノプロピル)ジシロキサン(商品名「BY16−871EG」、東レ・ダウコーニング(株)製)2.485g(0.01mol)と、溶媒であるNMP250gを仕込み、撹拌してジアミンを溶媒に溶解させた。
実施例1〜9及び比較例1〜2の粘接着シートの作製には、第二基材(3)として、下記基材A,B,C,D及びEのいずれかを用いた。
基材A:ポリエチレン系(POF−120A、ロンシール社製、25℃での貯蔵弾性率:100MPa、フィルム厚:80μm、コロナ処理なし、表面自由エネルギー:25mN/m、軟化温度:100℃)
基材B:水添SBR含有ポリプロピレン系(軟質ダイナソフト、JSRトレーディング社製、25℃での貯蔵弾性率:200MPa、フィルム厚:80μm、コロナ処理なし、表面自由エネルギー:30mN/m、軟化温度:140℃)
基材C:ポリエステル系(極性基入りダイナソフト(エチレン酢酸ビニル共重合体含有ポリプロピレン)、JSRトレーディング社製、25℃での貯蔵弾性率:200MPa、フィルム厚:80μm、コロナ処理なし、表面自由エネルギー:36mN/m、軟化温度:140℃)。
基材D:ポリエステル系(超ソフトPBT(ポリブチレンテレフタレート骨格含有ポリマ)、JSRトレーディング社製、25℃での貯蔵弾性率:600MPa、フィルム厚:80μm、コロナ処理なし、表面自由エネルギー:38mN/m、軟化温度:220℃)
基材E:ポリプロピレン系(パイレンフィルムOT P2111、東洋紡社製、25℃での貯蔵弾性率:2000MPa、フィルム厚:30μm、コロナ処理なし)
上記で得られたポリイミド樹脂(PI−1)〜(PI−2)を用いて、下記表1に示す組成比(単位:質量部)にて各成分を配合し、実施例1〜10及び比較例1〜2の粘接着剤組成物(粘接着剤層形成用ワニス)を得た。
1032H60:ジャパンエポキシレジン社製、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂(5%重量減少温度:350℃、固形エポキシ、軟化点60℃)。
EXA―4710:DIC社製、ナフタレン型エポキシ樹脂(5%重量減少温度:400℃、固形エポキシ、軟化点95℃)。
HP―7200::DIC社製、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(5%重量減少温度:300℃、固形エポキシ、軟化点60℃)。
YDF−8170C:東都化成社製、ビスフェノールF型ビスグリシジルエーテル(5%重量減少温度:270℃、液状エポキシ)。
2PHZ−PW:四国化成社製、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール(平均粒子径:約3μm)。
NMP:関東化学社製、N−メチル−2−ピロリドン
以下に示す方法で、表1,2に示す構成を有する各実施例及び比較例の半導体用粘接着シートを作製した。まず、得られた粘接着剤組成物を、アプリケーター(YBA−5型、ヨシミツ精機社製)を用いて乾燥後に所定の厚さとなるように、第一基材(1)上に塗布し、オーブン中にて80℃で20分間加熱し、続いて120℃で20分間加熱して粘接着剤層(2)を形成した。得られた第一基材(1)付き粘接着剤層(2)を第二基材(3)に対向させ、第一基材(1)付き粘接着剤層(2)を70℃に加熱しながら第二基材(3)にロールで加圧(線圧4kgf/cm、送り速度0.5m/分)した。これにより、第一基材(1)/粘接着剤層(2)/第二基材(3)からなる半導体用粘接着シートを得た。なお、実施例1〜9及び比較例1〜2では、第一基材(1)として、PETフィルムA31(帝人デュポンフィルム製、50μm厚、表面自由エネルギー:13mN/m、25℃での貯蔵弾性率:2.5GPa)を用いた。実施例10では、第一基材(1)として、PETフィルムA53(帝人デュポンフィルム製、50μm厚、表面自由エネルギー:26mN/m、25℃での貯蔵弾性率:2.5GPa)を用いた。
[フィルム形成性]
前記粘接着シートの作製方法と同様にして、アプリケーター(YBA−5型、ヨシミツ精機社製)を用いて200mm×200mmの大きさの粘接着シートを作製してフィルム形成性を目視評価した。シート内にピンホールやはじきが観測されなかったものをA、直径1cm以上のピンホールやはじきが観測されたものをCとした。評価結果を表1,2に示す。
粘接着剤層に対して水、グリセリン及びホルムアミドをプローブ液体としたときの接触角を接触角計(DropMaster 500、協和界面科学社製)を用いて、液適量1μL、測定温度25℃にて測定し、接触角計に搭載の解析ソフト(FAMAS、協和界面科学社製)を用いて酸−塩基法により求めた。結果を表1,2に示す。なお、表中の「表面エネルギー」とは、表面自由エネルギーと同義である。
上記方法で作製した第一基材(1)付き粘接着剤層(2)を幅1cm、長さ4cmの短冊状に切断し、6インチシリコンウエハ(厚さ400μm)の裏面に対して、温度50℃で、粘接着剤層をシリコンウエハ側にしてロールで加圧(線圧4kgf/cm、送り速度0.5m/分)することによりサンプルを作製した。得られたサンプルのシリコンウエハ部分を固定し、第一基材(1)の端部を一部はく離させて第一基材(1)を粘接着剤層(2)から90度引張はく離試験を行って得られた値の最大値をピールはく離強度(X)とした。測定装置は株式会社東洋精機製作所社製ストログラフE−S(剥離速度500mm/min、25℃)を使用した。結果を表1,2に示す。なお、表中の「基材(1)/接着層(2)間密着性」は、ピールはく離強度(X)と同義である。
前記方法で作製した第三基材(3)付き粘接着剤層(2)を幅1cm、長さ4cmの短冊状に切断し、6インチシリコンウエハ(厚さ400μm)の裏面に対して、温度50℃で、粘接着剤層をシリコンウエハ側にしてロールで加圧(線圧4kgf/cm、送り速度0.5m/分)することによりサンプルを作製した。得られたサンプルのシリコンウエハ部分を固定し、第三基材(3)の端部を一部はく離させて第三基材(3)を粘接着剤層(2)から90度引張はく離試験を行って得られた値の最大値をピールはく離強度(Y)とした。測定装置は株式会社東洋精機製作所社製ストログラフE−S(剥離速度500mm/min、25℃)を使用した。結果を表1,2に示す。なお、表中の「基材(3)/接着層(2)間密着性」は、ピールはく離強度(Y)と同義である。
上記方法で作製した第一基材(1)/粘接着剤層(2)/第二基材(3)からなる粘接着シートから、第一基材(1)を25℃ではく離し、粘接着剤層(2)が第二基材(3)に転写したものをA、転写しなかったものをCとした。結果を表1,2に示す。
SUS304板(厚さ500μm)に対して、幅1cm、長さ4cmの短冊状の第二基材(3)とそれに転写した粘接着剤層(2)とからなる粘接着シートを温度25℃で、粘接着剤層をSUS側にしてロールで加圧(線圧4kgf/cm、送り速度0.5m/分)することにより長さ2cm部分がSUSに固定されたサンプルを作製した。得られたサンプルのSUSに貼付されていない粘接着シート部分を治具で固定してSUSに対する90度引張強度を測定して得られた値の最大値を密着強度とした。測定装置は株式会社東洋精機製作所社製ストログラフE−S(剥離速度500mm/min、25℃)を使用した。
上記「SUS密着性」の測定サンプルのSUSに貼付されていない粘接着シート部分を治具で固定してSUSから90℃ではく離し、粘接着剤層が残存しなかったものをA、粘接着剤層が残存したものをCとした。測定装置は株式会社東洋精機製作所社製ストログラフE−S(剥離速度1000mm/min、25℃)を使用した。結果を表1,2に示す。
前記方法で作製した粘接着剤層(2)と第二基材(3)とからなる粘接着シートを、50℃に加熱された厚さ100μmの6インチシリコンウエハ、及び25℃のダイシングリングに対して、ロール加圧(線圧4kgf/cm、送り速度0.5m/分)により貼付し、粘接着剤層(2)によってシリコンウエハ及びダイシングリングが固定されたサンプルを作製した。次いで、ダイシング装置に固定して、100mm/secの速度で5mm×5mmにシリコンウエハをダイシングしてチップを形成した後、ピックアップ装置にてチップをピックアップし、ダイシング時のチップ飛び及びピックアップ性を評価した。結果を表1,2に示す。表中の「ダイシング時のチップ飛び」とは、ダイシング時にチップが飛んだ確率(%/100チップ)である。表中の「ピックアップ性」とは、ピックアップダイボンダ−により、ダイシング後のチップをピックアップしたときのピックアップできた確率(%/100チップ)である。
10μmの粘接着剤層を複数積層して50℃でロール加圧(線圧4kgf/cm、送り速度0.5m/分)することにより作製した厚さ100μmのサンプルの120℃での溶融粘度を、粘弾性測定装置ARES(レオメトリックス・サイエンティフィック・エフ・イー(株)製)を用いて測定した。なお、測定プレートは直径20mmの平行プレート、測定条件は昇温5℃/min、測定温度は−50℃〜200℃、周波数は1Hzとした。結果を表1,2に示す。
10μmの粘接着剤層を複数積層して50℃でロール加圧(線圧4kgf/cm、送り速度0.5m/分)することにより厚さ100μmのサンプルをテフロンシート上に作製し、150℃で1時間、次いで180℃で1時間オーブンで熱硬化した。得られたサンプルを5mm幅の短冊状に切断し、レオメトリックス社製粘弾性アナライザー「RSA−2」(商品名)を用いて、昇温速度5℃/min、周波数1Hz、測定温度−50〜200℃の条件で、サンプルの180℃での貯蔵弾性率を測定した。結果を表1,2に示す。
前記方法で作製した粘接着剤層(2)と第一基材(1)からなる粘接着シートをシリコンウエハの裏面に50℃でロール加圧して積層した。得られたサンプルを3mm×3mmの大きさに個片化した。個片化した粘接着剤層(2)付シリコンチップを第一基材(1)からピックアップし予めダイシングしたシリコンチップ(10mm×10mm×0.40mm)の鏡面側に積層し、100gfで加圧しながら120℃で1秒間圧着した。このようにして、シリコンチップ/接着剤層/シリコンチップからなり、これらがこの順に積層する積層体のサンプルを得た。
Claims (17)
- 25℃での貯蔵弾性率が1GPa以上である第一基材と、
熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を少なくとも含有し、表面自由エネルギーが15〜25mN/mであり、前記第一基材に積層された粘接着剤層と、
25℃での貯蔵弾性率が50〜1000MPaであり、前記第一基材と反対側の前記粘接着剤層の表面に積層された第二基材と、を備える、
半導体用粘接着シート。 - 前記粘接着剤層の厚さが40μm以下である、
請求項1に記載の半導体用粘接着シート。 - 前記粘接着剤層と前記第一基材とのピールはく離強度Xが1〜50mN/cmであり、
前記粘接着剤層と前記第二基材とのピールはく離強度Yが30〜200mN/cmであり、
かつY>2×Xである、
請求項1又は2に記載の半導体用粘接着シート。 - 前記第一基材の前記粘接着剤層と接する面の表面自由エネルギーが10〜20mN/mである、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体用粘接着シート。 - 前記第二基材の前記粘接着剤層と接する面の表面自由エネルギーが25〜45mN/mである、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体用粘接着シート。 - 前記第二基材が、エステル骨格を有するポリマーを少なくとも含有する、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体用粘接着シート。 - 前記第二基材が、ポリブチレンテレフタレート骨格を有するポリマーを少なくとも含有する、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の半導体用粘接着シート。 - 前記第二基材が、エチレン酢酸ビニル共重合体を少なくとも含有する、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の半導体用粘接着シート。 - 前記粘接着剤層のSUSに対する密着強度が50〜400mN/cmである、
請求項1〜8のいずれか一項に記載の半導体用粘接着シート。 - 前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度が80℃以下であり、
前記粘接着剤層の120℃での溶融粘度が20000Pa・s以下である、
請求項1〜9のいずれか一項に記載の半導体用粘接着シート。 - 前記熱可塑性樹脂がポリイミド樹脂である、
請求項1〜10のいずれか一項に記載の半導体用粘接着シート。 - 前記粘接着剤層及び前記第二基材を前記第二基材側から切断した後、前記粘接着剤層及び前記第二基材を前記第一基材からはく離することによって加工される、
請求項1〜12のいずれか一項に記載の半導体用粘接着シート。 - 請求項1〜12のいずれか一項に記載の半導体用粘接着シートを得るための製造方法であって、
溶剤によって希釈した粘接着剤を第一基材に塗布し、加熱乾燥することにより、粘接着剤層を前記第一基材上に形成する工程と、
前記第一基材付き前記粘接着剤層を第二基材にラミネートする工程と、を備える、
半導体用粘接着シートの製造方法。 - 請求項1〜12のいずれか一項に記載の半導体用粘接着シートがシリコンウエハ上に積層された半導体ウエハ。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の半導体用粘接着シートを用いて接着された半導体素子と半導体搭載用支持部材、及び/又は、
前記半導体用接着シートを用いて互いに接着された複数の半導体素子を備える、
半導体装置。 - 請求項1〜12のいずれか一項に記載の半導体用粘接着シートの第二基材及び粘接着剤層を第一基材からはく離し、前記粘接着剤層を半導体ウエハ及びダイシングリングに対向させ、前記第二基材及び前記粘接着剤層を前記半導体ウエハ及び前記ダイシングリングにラミネートする工程と、
前記第二基材及び前記粘接着剤層がラミネートされた前記半導体ウエハをダイシングして、個片化された半導体チップを得る工程と、
前記個片化された半導体チップを前記第二基材からピックアップして、前記粘接着剤層付き半導体チップを得る工程と、
前記粘接着剤層付き半導体チップを半導体素子又は半導体搭載用支持部材に圧着する工程と、
前記第二基材及び粘接着剤層を前記ダイシングリングからはく離する工程と、を備える、
半導体装置の製造方法。
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