JP2015103575A - 熱硬化型ダイボンドフィルム、ダイシングシート付きダイボンドフィルム、及び、半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 熱伝導性が高く、且つ、被着体の凹凸に良好に追従できる熱硬化型ダイボンドフィルム、熱硬化型ダイボンドフィルムを用いたダイシングシート付きダイボンドフィルム及び半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】 本発明は、熱伝導性粒子を含み、上記熱伝導性粒子の平均粒径が3μm〜7μm、比表面積が1m2/g〜3m2/gであり、上記熱伝導性粒子の含有量が、熱硬化型ダイボンドフィルム全体に対して75重量%以上である熱硬化型ダイボンドフィルムに関する。【選択図】 図1
Description
本発明は、熱硬化型ダイボンドフィルム、ダイシングシート付きダイボンドフィルム、及び、半導体装置の製造方法に関する。
近年、半導体装置のデータ処理の高速化が進むにつれて、半導体チップからの発熱量が多くなり、放熱性を持たせた半導体装置の設計の重要性が増している。熱は、半導体装置そのものに対してはもちろん、それを組み込んだ電子機器本体にもさまざまな悪影響を及ぼす。放熱のためのパッケージ対策としては様々な方法が考えられるが、もっとも重要なのがプリント基板やリードフレームなどの基板を介しての放熱である。
そこで従来、基板と半導体チップの接着には高熱伝導性を有する接着剤が使用される場合がある。従来この接着剤としては、接着剤の中でも比較的熱伝導率の高い銀ペーストが使用されている。
しかしながら、近年、スマートフォンやタブレットPCが普及し、高性能化することで、半導体装置の軽薄、短小化が進むにつれて銀ペーストでは半導体装置の組み立てが困難な状況が出てきている。
具体的には、スマートフォンやタブレットPCの用途にはチップ面積が小さく、薄い半導体チップを用いたパッケージが用いられる。しかしながら、このような半導体チップをペースト状の接着剤で接着しようとすると、半導体チップが薄いために半導体チップが割れてしまったり、半導体チップの回路面に接着剤が回り込んだり、半導体チップに傾きが発生するなど様々な製造上の問題が発生する。また、ペースト状の接着剤は接着させて硬化させるプロセス中でボイドを発生し易い。そのため、半導体チップと基板との間に発生したボイドが放熱の妨げになり、設計通りの熱伝導性(放熱性)を発現できないなどの不良の原因になる。
一方、従来、シート状のダイボンドフィルムが知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなダイボンドフィルムを使用すれば、チップの割れ、接着剤の回り込み、チップの傾きは抑制することができる。しかしながら、従来のダイボンドフィルムは、銀ペーストに比べて熱伝導性が低い点で改良の余地がある。
ダイボンドフィルムを高熱伝導性にするには、例えば、高熱伝導性の熱伝導性粒子を高充填に配合する必要がある。しかしながら、熱伝導性粒子を高充填にすることで各種特性においてデメリットが生じる場合がある。すなわち、半導体チップはプリント配線基板など、ある程度表面凹凸の大きいものに貼り合わせて使用されることが多いが、ダイボンドフィルムに熱伝導性粒子を高充填にした状態では、熱伝導性粒子と樹脂の相互作用によってダイボンドフィルムの粘度が高くなることで流動性が低下し、プリント配線基板などの基板の凹凸に十分に追従出来ないという問題が起こる。そして、ダイボンドフィルムが基板の凹凸に追従出来ない場合、ダイボンドフィルムと基板との間にボイドが生じる。ダイボンドフィルムと基板との間にボイドがあると、前述したように放熱性が低下する問題が起こる他、信頼性が低下し、リフロー工程で被着体との剥離が生じるなどの問題も起こり得るといった問題がある。
本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、熱伝導性が高く、且つ、被着体の凹凸に良好に追従できる熱硬化型ダイボンドフィルム、熱硬化型ダイボンドフィルムを用いたダイシングシート付きダイボンドフィルム及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
本願発明者等は、前記従来の問題点を解決すべく、熱硬化型ダイボンドフィルムについて検討した。その結果、下記の構成を採用することにより、熱伝導性が高く、且つ、被着体の凹凸に良好に追従できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明は、熱伝導性粒子を含み、上記熱伝導性粒子の平均粒径が3μm〜7μm、比表面積が1m2/g〜3m2/gであり、上記熱伝導性粒子の含有量が、熱硬化型ダイボンドフィルム全体に対して75重量%以上である熱硬化型ダイボンドフィルムに関する。
本発明では、熱伝導性粒子の平均粒径を比較的大きく設定し、比表面積を比較的小さく設定している。これにより、一般的なダイボンド温度(120℃〜130℃)などにおける流動性を高められる。この結果、良好な凹凸追従性が得られる。また、熱伝導率が12W/m・K以上の熱伝導性粒子を比較的高充填することで、高い熱伝導性が得られる。
上記熱伝導性粒子の熱伝導率が12W/m・K以上であることが好ましい。これにより、高い熱伝導性が得られる。
上記熱硬化型ダイボンドフィルムの熱抵抗は30×10−6m2・K/W以下であることが好ましい。
上記熱伝導性粒子が、水酸化アルミニウム粒子、酸化亜鉛粒子、窒化アルミニウム粒子、窒化ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子、酸化マグネシウム粒子及び窒化ホウ素粒子からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。これらは、熱伝導性が高く、真球度が高いものを入手し易い。
本発明はまた、上記熱硬化型ダイボンドフィルムを準備する工程と、上記熱硬化型ダイボンドフィルムを介して、半導体チップを被着体上にダイボンドする工程とを含む半導体装置の製造方法に関する。
本発明はまた、上記熱硬化型ダイボンドフィルムが、基材上に粘着剤層が積層されたダイシングシート上に積層されているダイシングシート付きダイボンドフィルムに関する。
本発明はまた、上記ダイシングシート付きダイボンドフィルムを準備する工程と、上記ダイシングシート付きダイボンドフィルムの上記熱硬化型ダイボンドフィルムと、半導体ウェハの裏面とを貼り合わせる工程と、上記半導体ウェハを上記熱硬化型ダイボンドフィルムと共にダイシングして、チップ状の半導体チップを形成する工程と、上記半導体チップを、上記ダイシングシート付きダイボンドフィルムから上記熱硬化型ダイボンドフィルムと共にピックアップする工程と、上記熱硬化型ダイボンドフィルムを介して、上記半導体チップを被着体上にダイボンドする工程とを含む半導体装置の製造方法に関する。
(ダイシングシート付きダイボンドフィルム)
本発明の一実施形態に係る熱硬化型ダイボンドフィルム(以下、「ダイボンドフィルム」ともいう)、及び、ダイシングシート付きダイボンドフィルムについて、以下に説明する。本実施形態に係るダイボンドフィルムは、以下に説明するダイシングシート付きダイボンドフィルムにおいて、ダイシングシートが貼り合わせられていない状態のものを挙げることができる。従って、以下では、ダイシングシート付きダイボンドフィルムについて説明し、ダイボンドフィルムについては、その中で説明することとする。図1は、本発明の一実施形態に係るダイシングシート付きダイボンドフィルムを示す断面模式図である。図2は、本発明の他の実施形態に係る他のダイシングシート付きダイボンドフィルムを示す断面模式図である。
本発明の一実施形態に係る熱硬化型ダイボンドフィルム(以下、「ダイボンドフィルム」ともいう)、及び、ダイシングシート付きダイボンドフィルムについて、以下に説明する。本実施形態に係るダイボンドフィルムは、以下に説明するダイシングシート付きダイボンドフィルムにおいて、ダイシングシートが貼り合わせられていない状態のものを挙げることができる。従って、以下では、ダイシングシート付きダイボンドフィルムについて説明し、ダイボンドフィルムについては、その中で説明することとする。図1は、本発明の一実施形態に係るダイシングシート付きダイボンドフィルムを示す断面模式図である。図2は、本発明の他の実施形態に係る他のダイシングシート付きダイボンドフィルムを示す断面模式図である。
図1に示すように、ダイシングシート付きダイボンドフィルム10は、ダイシングシート11上に熱硬化型ダイボンドフィルム3が積層された構成を有する。ダイシングシート11は基材1上に粘着剤層2を積層して構成されており、ダイボンドフィルム3はその粘着剤層2上に設けられている。また本発明は、図2に示すダイシングシート付きダイボンドフィルム12のように、ワーク貼り付け部分にのみダイボンドフィルム3’を形成した構成であってもよい。
前記基材1は紫外線透過性を有し、かつダイシングシート付きダイボンドフィルム10、12の強度母体となるものである。例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、ランダム共重合ポリプロピレン、ブロック共重合ポリプロピレン、ホモポリプロレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル(ランダム、交互)共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、全芳香族ポリアミド、ポリフェニルスルフイド、アラミド(紙)、ガラス、ガラスクロス、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、セルロース系樹脂、シリコーン樹脂、金属(箔)、紙等が挙げられる。
また基材1の材料としては、前記樹脂の架橋体等のポリマーが挙げられる。前記プラスチックフィルムは、無延伸で用いてもよく、必要に応じて一軸又は二軸の延伸処理を施したものを用いてもよい。延伸処理等により熱収縮性を付与した樹脂シートによれば、ダイシング後にその基材1を熱収縮させることにより粘着剤層2とダイボンドフィルム3、3’との接着面積を低下させて、半導体チップの回収の容易化を図ることができる。
基材1の表面は、隣接する層との密着性、保持性等を高めるため、慣用の表面処理、例えば、クロム酸処理、オゾン暴露、火炎暴露、高圧電撃暴露、イオン化放射線処理等の化学的又は物理的処理、下塗剤(例えば、後述する粘着物質)によるコーティング処理を施すことができる。前記基材1は、同種又は異種のものを適宜に選択して使用することができ、必要に応じて数種をブレンドしたものを用いることができる。
基材1の厚さは、特に制限されず適宜に決定できるが、一般的には5〜200μm程度である。
粘着剤層2の形成に用いる粘着剤としては特に制限されず、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤等の一般的な感圧性粘着剤を用いることができる。前記感圧性粘着剤としては、半導体ウェハやガラス等の汚染をきらう電子部品の超純水やアルコール等の有機溶剤による清浄洗浄性等の点から、アクリル系ポリマーをベースポリマーとするアクリル系粘着剤が好ましい。
前記アクリル系ポリマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(例えば、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、イソプロピルエステル、ブチルエステル、イソブチルエステル、s−ブチルエステル、t−ブチルエステル、ペンチルエステル、イソペンチルエステル、ヘキシルエステル、ヘプチルエステル、オクチルエステル、2−エチルヘキシルエステル、イソオクチルエステル、ノニルエステル、デシルエステル、イソデシルエステル、ウンデシルエステル、ドデシルエステル、トリデシルエステル、テトラデシルエステル、ヘキサデシルエステル、オクタデシルエステル、エイコシルエステル等のアルキル基の炭素数1〜30、特に炭素数4〜18の直鎖状又は分岐鎖状のアルキルエステル等)及び(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル(例えば、シクロペンチルエステル、シクロヘキシルエステル等)の1種又は2種以上を単量体成分として用いたアクリル系ポリマー等が挙げられる。なお、(メタ)アクリル酸エステルとはアクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルをいい、本発明の(メタ)とは全て同様の意味である。
前記アクリル系ポリマーは、凝集力、耐熱性等の改質を目的として、必要に応じ、前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル又はシクロアルキルエステルと共重合可能な他のモノマー成分に対応する単位を含んでいてもよい。この様なモノマー成分として、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシペンチル(メタ)アクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸等のカルボキシル基含有モノマー;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の酸無水物モノマー;(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6−ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8−ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10−ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12−ヒドロキシラウリル、(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシル基含有モノマー;スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸等のスルホン酸基含有モノマー;2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート等のリン酸基含有モノマー;アクリルアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。これら共重合可能なモノマー成分は、1種又は2種以上使用できる。これら共重合可能なモノマーの使用量は、全モノマー成分の40重量%以下が好ましい。
さらに、前記アクリル系ポリマーは、架橋させるため、多官能性モノマー等も、必要に応じて共重合用モノマー成分として含むことができる。この様な多官能性モノマーとして、例えば、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの多官能性モノマーも1種又は2種以上用いることができる。多官能性モノマーの使用量は、粘着特性等の点から、全モノマー成分の30重量%以下が好ましい。
前記アクリル系ポリマーは、単一モノマー又は2種以上のモノマー混合物を重合に付すことにより得られる。重合は、溶液重合、乳化重合、塊状重合、懸濁重合等の何れの方式で行うこともできる。清浄な被着体への汚染防止等の点から、低分子量物質の含有量が小さいのが好ましい。この点から、アクリル系ポリマーの数平均分子量は、好ましくは10万以上、さらに好ましくは20万〜300万程度であり、特に好ましくは30万〜100万程度である。
また、前記粘着剤には、ベースポリマーであるアクリル系ポリマー等の数平均分子量を高めるため、外部架橋剤を適宜に採用することもできる。外部架橋方法の具体的手段としては、ポリイソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物、メラミン系架橋剤等のいわゆる架橋剤を添加し反応させる方法が挙げられる。外部架橋剤を使用する場合、その使用量は、架橋すべきベースポリマーとのバランスにより、さらには、粘着剤としての使用用途によって適宜決定される。一般的には、前記ベースポリマー100重量部に対して、5重量部程度以下、さらには0.1〜5重量部配合するのが好ましい。さらに、粘着剤には、必要により、前記成分のほかに、従来公知の各種の粘着付与剤、老化防止剤等の添加剤を用いてもよい。
粘着剤層2は放射線硬化型粘着剤により形成することができる。放射線硬化型粘着剤は、紫外線等の放射線の照射により架橋度を増大させてその粘着力を容易に低下させることができ、図2に示す粘着剤層2のワーク貼り付け部分に対応する部分2aのみを放射線照射することにより他の部分2bとの粘着力の差を設けることができる。
また、図2に示すダイボンドフィルム3’に合わせて放射線硬化型の粘着剤層2を硬化させることにより、粘着力が著しく低下した前記部分2aを容易に形成できる。硬化し、粘着力の低下した前記部分2aにダイボンドフィルム3’が貼付けられるため、粘着剤層2の前記部分2aとダイボンドフィルム3’との界面は、ピックアップ時に容易に剥がれる性質を有する。一方、放射線を照射していない部分は十分な粘着力を有しており、前記部分2bを形成する。なお、粘着剤層への放射線の照射は、ダイシング後であってかつピックアップ前に行ってもよい。
前述の通り、図1に示すダイシングシート付きダイボンドフィルム10の粘着剤層2において、未硬化の放射線硬化型粘着剤により形成されている前記部分2bはダイボンドフィルム3と粘着し、ダイシングする際の保持力を確保できる。この様に放射線硬化型粘着剤は、チップ状ワーク(半導体チップ等)を基板等の被着体に固着するためのダイボンドフィルム3を、接着・剥離のバランスよく支持することができる。図2に示すダイシングシート付きダイボンドフィルム11の粘着剤層2においては、前記部分2bがウェハリングを固定することができる。
放射線硬化型粘着剤は、炭素−炭素二重結合等の放射線硬化性の官能基を有し、かつ粘着性を示すものを特に制限なく使用することができる。放射線硬化型粘着剤としては、例えば、前記アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤等の一般的な感圧性粘着剤に、放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分を配合した添加型の放射線硬化型粘着剤を例示できる。
配合する放射線硬化性のモノマー成分としては、例えば、ウレタンオリゴマー、ウレタン(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリストールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリストールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。また放射線硬化性のオリゴマー成分はウレタン系、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリカーボネート系、ポリブタジエン系等種々のオリゴマーがあげられ、その分子量が100〜30000程度の範囲のものが適当である。放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分の配合量は、前記粘着剤層の種類に応じて、粘着剤層の粘着力を低下できる量を、適宜に決定することができる。一般的には、粘着剤を構成するアクリル系ポリマー等のベースポリマー100重量部に対して、例えば5〜500重量部、好ましくは40〜150重量部程度である。
また、放射線硬化型粘着剤としては、前記説明した添加型の放射線硬化型粘着剤のほかに、ベースポリマーとして、炭素−炭素二重結合をポリマー側鎖又は主鎖中もしくは主鎖末端に有するものを用いた内在型の放射線硬化型粘着剤が挙げられる。内在型の放射線硬化型粘着剤は、低分子成分であるオリゴマー成分等を含有する必要がなく、又は多くは含まないため、経時的にオリゴマー成分等が粘着剤在中を移動することなく、安定した層構造の粘着剤層を形成することができるため好ましい。
前記炭素−炭素二重結合を有するベースポリマーは、炭素−炭素二重結合を有し、かつ粘着性を有するものを特に制限なく使用できる。この様なベースポリマーとしては、アクリル系ポリマーを基本骨格とするものが好ましい。アクリル系ポリマーの基本骨格としては、前記例示したアクリル系ポリマーが挙げられる。
前記アクリル系ポリマーへの炭素−炭素二重結合の導入法は特に制限されず、様々な方法を採用できるが、炭素−炭素二重結合はポリマー側鎖に導入するのが分子設計の点で容易である。例えば、予め、アクリル系ポリマーに官能基を有するモノマーを共重合した後、この官能基と反応しうる官能基及び炭素−炭素二重結合を有する化合物を、炭素−炭素二重結合の放射線硬化性を維持したまま縮合又は付加反応させる方法が挙げられる。
これら官能基の組合せの例としては、カルボン酸基とエポキシ基、カルボン酸基とアジリジル基、ヒドロキシル基とイソシアネート基等が挙げられる。これら官能基の組合せのなかでも反応追跡の容易さから、ヒドロキシル基とイソシアネート基との組合せが好適である。また、これら官能基の組み合わせにより、前記炭素−炭素二重結合を有するアクリル系ポリマーを生成するような組合せであれば、官能基はアクリル系ポリマーと前記化合物のいずれの側にあってもよいが、前記の好ましい組み合わせでは、アクリル系ポリマーがヒドロキシル基を有し、前記化合物がイソシアネート基を有する場合が好適である。この場合、炭素−炭素二重結合を有するイソシアネート化合物としては、例えば、メタクリロイルイソシアネート、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、m−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネート等が挙げられる。また、アクリル系ポリマーとしては、前記例示のヒドロキシ基含有モノマーや2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングルコールモノビニルエーテルのエーテル系化合物等を共重合したものが用いられる。
前記内在型の放射線硬化型粘着剤は、前記炭素−炭素二重結合を有するベースポリマー(特にアクリル系ポリマー)を単独で使用することができるが、特性を悪化させない程度に前記放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分を配合することもできる。放射線硬化性のオリゴマー成分等は、通常ベースポリマー100重量部に対して30重量部の範囲内であり、好ましくは0〜10重量部の範囲である。
前記放射線硬化型粘着剤には、紫外線等により硬化させる場合には光重合開始剤を含有させる。光重合開始剤としては、例えば、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、α−ヒドロキシ−α,α’−ジメチルアセトフェノン、2−メチル−2−ヒドロキシプロピオフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等のα−ケトール系化合物;メトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフエノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)−フェニル]−2−モルホリノプロパン−1等のアセトフェノン系化合物;ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、アニソインメチルエーテル等のベンゾインエーテル系化合物;ベンジルジメチルケタール等のケタール系化合物;2−ナフタレンスルホニルクロリド等の芳香族スルホニルクロリド系化合物;1−フェノン−1,1―プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム等の光活性オキシム系化合物;ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;チオキサンソン、2−クロロチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、2,4−ジメチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、2,4−ジクロロチオキサンソン、2,4−ジエチルチオキサンソン、2,4−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系化合物;カンファーキノン;ハロゲン化ケトン;アシルホスフィノキシド;アシルホスフォナート等が挙げられる。光重合開始剤の配合量は、粘着剤を構成するアクリル系ポリマー等のベースポリマー100重量部に対して、例えば0.05〜20重量部程度である。
また放射線硬化型粘着剤としては、例えば、特開昭60−196956号公報に開示されている、不飽和結合を2個以上有する付加重合性化合物、エポキシ基を有するアルコキシシラン等の光重合性化合物と、カルボニル化合物、有機硫黄化合物、過酸化物、アミン、オニウム塩系化合物等の光重合開始剤とを含有するゴム系粘着剤やアクリル系粘着剤等が挙げられる。
前記放射線硬化型の粘着剤層2中には、必要に応じて、放射線照射により着色する化合物を含有させることもできる。放射線照射により、着色する化合物を粘着剤層2に含ませることによって、放射線照射された部分のみを着色することができる。すなわち、図1に示すワーク貼り付け部分3aに対応する部分2aを着色することができる。従って、粘着剤層2に放射線が照射されたか否かが目視により直ちに判明することができ、ワーク貼り付け部分3aを認識し易く、ワークの貼り合せが容易である。また光センサー等によって半導体チップを検出する際に、その検出精度が高まり、半導体チップのピックアップ時に誤動作が生ずることがない。
放射線照射により着色する化合物は、放射線照射前には無色又は淡色であるが、放射線照射により有色となる化合物である。かかる化合物の好ましい具体例としてはロイコ染料が挙げられる。ロイコ染料としては、慣用のトリフェニルメタン系、フルオラン系、フェノチアジン系、オーラミン系、スピロピラン系のものが好ましく用いられる。具体的には3−[N−(p−トリルアミノ)]−7−アニリノフルオラン、3−[N−(p−トリル)−N−メチルアミノ]−7−アニリノフルオラン、3−[N−(p−トリル)−N−エチルアミノ]−7−アニリノフルオラン、3−ジエチルアミノ−6−メチル−7−アニリノフルオラン、クリスタルバイオレットラクトン、4,4’,4”−トリスジメチルアミノトリフエニルメタノール、4,4’,4”−トリスジメチルアミノトリフェニルメタン等が挙げられる。
これらロイコ染料とともに好ましく用いられる顕色剤としては、従来から用いられているフェノールホルマリン樹脂の初期重合体、芳香族カルボン酸誘導体、活性白土等の電子受容体があげられ、さらに、色調を変化させる場合は種々公知の発色剤を組合せて用いることもできる。
この様な放射線照射によって着色する化合物は、一旦有機溶媒等に溶解された後に放射線硬化型接着剤中に含ませてもよく、また微粉末状にして当該粘着剤中に含ませてもよい。この化合物の使用割合は、粘着剤層2中に10重量%以下、好ましくは0.01〜10重量%、さらに好ましくは0.5〜5重量%であるのが望ましい。該化合物の割合が10重量%を超えると、粘着剤層2に照射される放射線がこの化合物に吸収されすぎてしまうため、粘着剤層2の前記部分2aの硬化が不十分となり、十分に粘着力が低下しないことがある。一方、充分に着色させるには、該化合物の割合を0.01重量%以上とするのが好ましい。
粘着剤層2を放射線硬化型粘着剤により形成する場合には、粘着剤層2における前記部分2aの粘着力<その他の部分2bの粘着力、となるように粘着剤層2の一部を放射線照射してもよい。
前記粘着剤層2に前記部分2aを形成する方法としては、支持基材1に放射線硬化型の粘着剤層2を形成した後、前記部分2aに部分的に放射線を照射し硬化させる方法が挙げられる。部分的な放射線照射は、ワーク貼り付け部分3a以外の部分3b等に対応するパターンを形成したフォトマスクを介して行うことができる。また、スポット的に紫外線を照射し硬化させる方法等が挙げられる。放射線硬化型の粘着剤層2の形成は、セパレータ上に設けたものを支持基材1上に転写することにより行うことができる。部分的な放射線硬化はセパレータ上に設けた放射線硬化型の粘着剤層2に行うこともできる。
また、粘着剤層2を放射線硬化型粘着剤により形成する場合には、支持基材1の少なくとも片面の、ワーク貼り付け部分3aに対応する部分以外の部分の全部又は一部が遮光されたものを用い、これに放射線硬化型の粘着剤層2を形成した後に放射線照射して、ワーク貼り付け部分3aに対応する部分を硬化させ、粘着力を低下させた前記部分2aを形成することができる。遮光材料としては、支持フィルム上でフォトマスクになりえるものを印刷や蒸着等で作成することができる。かかる製造方法によれば、効率よく本発明のダイシングシート付きダイボンドフィルム10を製造可能である。
なお、放射線照射の際に、酸素による硬化阻害が起こる場合は、放射線硬化型の粘着剤層2の表面よりなんらかの方法で酸素(空気)を遮断するのが望ましい。例えば、前記粘着剤層2の表面をセパレータで被覆する方法や、窒素ガス雰囲気中で紫外線等の放射線の照射を行う方法等が挙げられる。
粘着剤層2の厚さは、特に限定されないが、チップ切断面の欠け防止や接着層の固定保持の両立性等の点よりは、1〜50μm程度であるのが好ましい。好ましくは2〜30μm、さらには5〜25μmが好ましい。
ダイボンドフィルム3、3’は、熱硬化後の熱伝導率が1W/m・K以上であり、1.2W/m・K以上であることが好ましく、1.5W/m・K以上であることがより好ましい。熱硬化後の熱伝導率が1W/m・K以上であるため、ダイボンドフィルム3、3’を用いて製造される半導体装置は、放熱性に優れる。なお、ダイボンドフィルム3、3’の熱硬化後の熱伝導率は高いほど好ましいが、例えば、20W/m・K以下である。
本発明において、「熱硬化後の熱伝導率」とは、130℃で1時間加熱し、続いて、175℃で5時間加熱した後の熱伝導率をいう。
本発明において、「熱硬化後の熱伝導率」とは、130℃で1時間加熱し、続いて、175℃で5時間加熱した後の熱伝導率をいう。
ダイボンドフィルム3、3’の熱抵抗は、好ましくは30×10−6m2・K/W以下、より好ましくは10×10−6m2・K/W以下である。ダイボンドフィルム3、3’の熱抵抗の下限は特に限定されず、例えば、2×10−6m2・K/W以上である。
なお、熱抵抗は、下記式で求められる。
(熱抵抗(m2・K/W))=(ダイボンドフィルム3、3’の厚み(m))/(ダイボンドフィルム3、3’の熱伝導率(W/m・K))
なお、熱抵抗は、下記式で求められる。
(熱抵抗(m2・K/W))=(ダイボンドフィルム3、3’の厚み(m))/(ダイボンドフィルム3、3’の熱伝導率(W/m・K))
ダイボンドフィルム3、3’は、熱伝導性粒子を含む。
熱伝導性粒子の熱伝導率は、好ましくは12W/m・K以上、より好ましくは20W/m・K以上である。熱伝導性粒子の熱伝導率の上限は特に限定されず、例えば400W/m・K以下、好ましくは50W/m・K以下である。
なお、熱伝導性粒子の熱伝導率は、X線構造解析によって得られた熱伝導性粒子の結晶構造から推定できる。
なお、熱伝導性粒子の熱伝導率は、X線構造解析によって得られた熱伝導性粒子の結晶構造から推定できる。
熱伝導性粒子の平均粒径は3μm以上であり、好ましくは3.5μm以上である。3μm以上であるので、120℃〜130℃における流動性を高められる。また、熱伝導性粒子の平均粒径は7μm以下であり、好ましくは6μm以下である。7μm以下であるので、良好なフィルム成形性を得られる。
なお、熱伝導性粒子の平均粒径は、実施例に記載の方法で測定できる。
なお、熱伝導性粒子の平均粒径は、実施例に記載の方法で測定できる。
熱伝導性粒子の粒度分布において、ピークが2つ以上存在することが好ましい。具体的には、0.2〜0.8μmの粒径範囲に第1のピークが存在し、3〜15μmの粒径範囲に第2のピークが存在することが好ましい。これにより、第2のピークを形成する熱伝導性粒子の間(隙間)に、第1のピークを形成する熱伝導性粒子を充填できるため、熱伝導性粒子を高充填できる。
第1のピークの粒径が0.2μm未満であると、ダイボンドフィルム3、3’の粘度が高くなり、被着体の凹凸に追従できない傾向がある。第1のピークの粒径が0.8μmを超えると、熱伝導性粒子の高充填化が困難となる傾向がある。
また、第2のピークの粒径が3μm未満であると、熱伝導性粒子の高充填化が困難となる傾向がある。また、ダイボンドフィルム3、3’の粘度が高くなり過ぎ、被着体の凹凸に追従できない傾向がある。第2のピークの粒径が15μmを超えると、ダイボンドフィルム3、3’の薄膜化が困難になる。
第2のピークは4〜10μmの粒径範囲に存在することがより好ましい。
第2のピークは4〜10μmの粒径範囲に存在することがより好ましい。
なお、熱伝導性粒子の粒度分布において、ピークを2つ以上存在させるには、平均粒径の異なる2種以上の熱伝導性粒子を配合すればよい。
熱伝導性粒子の比表面積は1m2/g以上であり、好ましくは1.3m2/g以上である。1m2/g以上であるので、硬化後の弾性率が高くなり、耐リフロー性に優れる。また、熱伝導性粒子の比表面積は3m2/g以下であり、好ましくは2.5m2/g以下である。3m2/g以下であるので、120℃〜130℃における流動性を高められる。
なお、熱伝導性粒子の比表面積は、実施例に記載の方法で測定できる。
なお、熱伝導性粒子の比表面積は、実施例に記載の方法で測定できる。
熱伝導性粒子の形状としては、特に限定されず、例えば、フレーク状、針状、フィラメント状、球状、鱗片状のものを使用することができるが、真球度が0.9〜1.1であるのものが好ましい。これにより、熱伝導性粒子と樹脂の接触面積を小さくでき、120℃〜130℃における流動性を高められる。なお、真球度は1に近づく程、真球に近いことを表している。
なお、熱伝導性粒子の真球度は、下記方法で測定できる。
なお、熱伝導性粒子の真球度は、下記方法で測定できる。
真球度の測定
ダイボンドフィルムをるつぼに入れ、大気雰囲気下、700℃で2時間強熱して灰化させる。得られた灰分をSEMで写真を撮り、その観察される粒子の面積と周囲長から、下記式で真球度を算出する。
(真球度)={4π×(面積)÷(周囲長)2}
ダイボンドフィルムをるつぼに入れ、大気雰囲気下、700℃で2時間強熱して灰化させる。得られた灰分をSEMで写真を撮り、その観察される粒子の面積と周囲長から、下記式で真球度を算出する。
(真球度)={4π×(面積)÷(周囲長)2}
熱伝導性が高く、真球度が高いものを入手し易いという点から、熱伝導性粒子として、アルミナ粒子(熱伝導率:36W/m・K)、酸化亜鉛粒子(熱伝導率:54W/m・K)、窒化アルミニウム粒子(熱伝導率:150W/m・K)、窒化ケイ素粒子(熱伝導率:27W/m・K)、炭化ケイ素粒子(熱伝導率:200W/m・K)、酸化マグネシウム粒子(熱伝導率:59W/m・K)、窒化ホウ素粒子(熱伝導率:60W/m・K)などが好ましい。特にアルミナ粒子は高熱伝導率であり、分散性、入手容易性の点で好ましい。また、窒化ホウ素粒子はさらに高い熱伝導率があることから、好適に用いることができる。
熱伝導性粒子は、シランカップリング剤により処理(前処理)されたものが好ましい。これにより、熱伝導性粒子の分散性が良好になり、熱伝導性粒子の高充填化が可能になる。
シランカップリング剤としては、ケイ素原子、加水分解性基及び有機官能基を含むものが好ましい。
加水分解性基は、ケイ素原子に結合している。
加水分解性基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基などが挙げられる。なかでも、加水分解速度が速く処理が容易という理由から、メトキシ基が好ましい。
シランカップリング剤中の加水分解性基の数は、熱伝導性粒子と架橋しつつシランカップリング剤同士で架橋することが可能で、熱伝導性粒子表面の架橋点が少なくても熱伝導性粒子全体をシランカップリング剤で表面処理できるという点から、好ましくは2〜3個、より好ましくは3個である。
有機官能基は、ケイ素原子に結合している。
有機官能基としては、例えば、アクリル基、メタクリル基、エポキシ基、フェニルアミノ基(−NH−Ph)などを含むものが挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂と反応性を有さず、処理を行った熱伝導性粒子の保存安定性が良好なことからアクリル基が好ましい。
なお、エポキシ基と反応性が高い官能基を有するとエポキシ樹脂と反応するため、保存安定性、流動性が低下する。流動性の低下を抑制するという点から、有機官能基としては、一級アミノ基、メルカプト基又はイソシアネート基を含まないものが好ましい。
シランカップリング剤中の有機官能基の数は、好ましくは1個である。ケイ素原子は結合を4つつくるため、有機官能基が多いと加水分解基の数が不足する。
シランカップリング剤は、ケイ素原子に結合するアルキル基をさらに含んでもよい。シランカップリング剤がアルキル基を含むことにより、メタクリル基よりも反応性を低くすることが可能で、急激な反応による表面処理の偏りを防ぐことができる。アルキル基としては、メチル基、ジメチル基などが挙げられる。なかでも、メチル基が好ましい。
シランカップリング剤として、具体的には、2−(3,4−エポキシシクロへキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
シランカップリング剤により熱伝導性粒子を処理する方法としては特に限定されず、溶媒中で熱伝導性粒子とシランカップリング剤を混合する湿式法、気相中で熱伝導性粒子とシランカップリング剤を処理させる乾式法などが挙げられる。
シランカップリング剤の処理量は特に限定されないが、熱伝導性粒子100重量部に対して、シランカップリング剤を0.05〜5重量部処理することが好ましい。
熱伝導性粒子の含有量は、ダイボンドフィルム3、3’全体に対して75重量%以上であり、好ましくは80重量%以上、より好ましくは85重量%以上である。75重量%以上であるので、ダイボンドフィルム3、3’を用いて製造される半導体装置は、放熱性に優れる。また、熱伝導性粒子の含有量は、多いほどが好ましいが製膜性の観点から、例えば、93重量%以下である。
ダイボンドフィルム3、3’は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの樹脂成分を含むことが好ましい。
熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、又は熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で又は2種以上を併用して用いることができる。特に、半導体チップを腐食させるイオン性不純物等の含有が少ないエポキシ樹脂が好ましい。また、エポキシ樹脂の硬化剤としてはフェノール樹脂が好ましい。
エポキシ樹脂は、ダイボンド用途の接着剤として一般に用いられるものであれば特に限定は無く、例えばビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールS型、臭素化ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールAF型、ビフェニル型、ナフタレン型、フルオンレン型、フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、トリスヒドロキシフェニルメタン型、テトラフェニロールエタン型等の二官能エポキシ樹脂や多官能エポキシ樹脂、又はヒダントイン型、トリスグリシジルイソシアヌレート型若しくはグリシジルアミン型等のエポキシ樹脂が用いられる。これらは単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。これらのエポキシ樹脂のうちノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型樹脂又はテトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂が特に好ましい。これらのエポキシ樹脂は、硬化剤としてのフェノール樹脂との反応性に富み、耐熱性等に優れるからである。
120℃〜130℃における流動性を高められるという点から、室温で液状のエポキシ樹脂が好ましい。
本明細書において、液状とは、25℃において粘度が5000Pa・s未満であることをいう。なお、粘度は、Thermo Scientific社製の型番HAAKE Roto VISCO1を用いて測定できる。
120℃〜130℃における流動性を高められるという点から、エポキシ樹脂の軟化点は100℃以下が好ましく、50℃以下がより好ましく、30℃以下がさらに好ましい。
なお、エポキシ樹脂の軟化点は、JIS K 7234−1986に規定される環球法で測定できる。
なお、エポキシ樹脂の軟化点は、JIS K 7234−1986に規定される環球法で測定できる。
更に、フェノール樹脂は、エポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであり、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールノボラック樹脂、tert−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。これらのフェノール樹脂のうちフェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂が特に好ましい。半導体装置の接続信頼性を向上させることができるからである。
120℃〜130℃における流動性を高められるという点から、フェノール樹脂の軟化点は100℃以下が好ましく、80℃以下がより好ましい。
なお、フェノール樹脂の軟化点は、JIS K 6910−2007に規定される環球法で測定できる。
なお、フェノール樹脂の軟化点は、JIS K 6910−2007に規定される環球法で測定できる。
エポキシ樹脂とフェノール樹脂との配合割合は、例えば、エポキシ樹脂成分中のエポキシ基1当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が0.5〜2.0当量になるように配合することが好適である。より好適なのは、0.8〜1.2当量である。即ち、両者の配合割合が前記範囲を外れると、十分な硬化反応が進まず、エポキシ樹脂硬化物の特性が劣化し易くなるからである。
熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、6−ナイロンや6,6−ナイロン等のポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、PETやPBT等の飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、又はフッ素樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。これらの熱可塑性樹脂のうち、イオン性不純物が少なく耐熱性が高く、半導体チップの信頼性を確保できるアクリル樹脂が特に好ましい。
アクリル樹脂としては、特に限定されるものではなく、炭素数30以下、特に炭素数4〜18の直鎖若しくは分岐のアルキル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエステルの1種又は2種以上を成分とする重合体(アクリル共重合体)等が挙げられる。アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、イソブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、へプチル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ウンデシル基、ラウリル基、トリデシル基、テトラデシル基、ステアリル基、オクタデシル基、又はドデシル基等が挙げられる。
また、重合体を形成する他のモノマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸若しくはクロトン酸等の様なカルボキシル基含有モノマー、無水マレイン酸若しくは無水イタコン酸等の様な酸無水物モノマー、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6−ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8−ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10−ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12−ヒドロキシラウリル若しくは(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)−メチルアクリレート等の様なヒドロキシル基含有モノマー、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート若しくは(メタ)アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸等の様なスルホン酸基含有モノマー、又は2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート等の様な燐酸基含有モノマーが挙げられる。
樹脂成分の含有量は、ダイボンドフィルム3、3’全体に対して、好ましくは7重量%以上である。樹脂成分の含有量は、ダイボンドフィルム3、3’全体に対して好ましくは25重量%以下、より好ましくは20重量%以下、さらに好ましくは15重量%以下である。
樹脂成分(熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の合計量)中の熱硬化性樹脂の配合割合としては、所定条件下で加熱した際にダイボンドフィルム3、3’が熱硬化型としての機能を発揮する程度であれば特に限定されないが、120℃〜130℃における流動性を高められるという点から、75〜99重量%の範囲内であることが好ましく、85〜98重量%の範囲内であることがより好ましい。
樹脂成分中の熱可塑性樹脂の配合割合としては、120℃〜130℃における流動性を高められるという点から、1〜25重量%の範囲内であることが好ましく、2〜15重量%の範囲内であることがより好ましい。
ダイボンドフィルム3、3’は硬化触媒を含むことが好ましい。これにより、エポキシ樹脂とフェノール樹脂等の硬化剤との熱硬化を促進できる。硬化触媒としては特に限定されないが、例えば、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート(商品名;TPP−K)、テトラフェニルホスホニウムテトラ−p−トリボレート(商品名;TPP−MK)、トリフェニルホスフィントリフェニルボラン(商品名;TPP−S)などのリン−ホウ素系硬化触媒が挙げられる(いずれも北興化学工業(株)製)。なかでも、メチルエチルケトンなどの有機溶剤に可溶であり、室温での潜在性に優れるため樹脂の室温での保存安定性が良好であるという点から、テトラフェニルホスホニウムテトラ−p−トリボレートが好ましい。
硬化触媒の含有量は適宜設定できるが、熱硬化性樹脂100重量部に対して、0.1〜3重量部が好ましく、0.5〜2重量部がより好ましい。
ダイボンドフィルム3、3’を予めある程度架橋をさせておく場合には、作製に際し、重合体の分子鎖末端の官能基等と反応する多官能性化合物を架橋剤として添加させておくのがよい。これにより、高温下での接着特性を向上させ、耐熱性の改善を図ることができる。
架橋剤としては、従来公知のものを採用することができる。特に、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、多価アルコールとジイソシアネートの付加物等のポリイソシアネート化合物がより好ましい。架橋剤の添加量としては、重合体100重量部に対し、通常0.05〜7重量部とするのが好ましい。架橋剤の量が7重量部より多いと、接着力が低下するので好ましくない。その一方、0.05重量部より少ないと、凝集力が不足するので好ましくない。また、この様なポリイソシアネート化合物と共に、必要に応じて、エポキシ樹脂等の他の多官能性化合物を一緒に含ませるようにしてもよい。
また、ダイボンドフィルム3、3’には、その用途に応じて熱伝導性粒子以外のフィラーを適宜配合することができる。フィラーの配合は、弾性率の調節等を可能とする。フィラーとしては、無機フィラー、及び、有機フィラーが挙げられる。無機フィラーとしては、特に制限はなく、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、ほう酸アルミウィスカ、結晶質シリカ、非晶質シリカ等が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
なお、ダイボンドフィルム3、3’には、フィラー以外に、必要に応じて他の添加剤を適宜に配合することができる。他の添加剤としては、例えば難燃剤、シランカップリング剤又はイオントラップ剤等が挙げられる。難燃剤としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、臭素化エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。シランカップリング剤としては、例えば、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。これらの化合物は、単独で又は2種以上を併用して用いることができる。イオントラップ剤としては、例えばハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス等が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
ダイボンドフィルム3、3’の積層構造は特に限定されず、例えば接着剤層の単層のみからなるものや、コア材料の片面又は両面に接着剤層を形成した多層構造のもの等が挙げられる。コア材料としては、フィルム(例えばポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム等)、ガラス繊維やプラスチック製不織繊維で強化された樹脂基板、シリコン基板又はガラス基板等が挙げられる。
ダイボンドフィルム3、3’の厚さ(積層体の場合は、総厚)は特に限定されないが、好ましくは1μm以上、より好ましくは5μm以上、さらに好ましくは10μm以上である。また、ダイボンドフィルム3、3’の厚さは、好ましくは200μm以下、より好ましくは150μm以下、さらに好ましくは100μm以下、特に好ましくは50μm以下である。
前記ダイシングシート付きダイボンドフィルム10、12は、基材1や粘着剤層2、ダイボンドフィルム3、3’に対して、その接着時及び剥離時等における静電気の発生やそれによる半導体ウェハ等の帯電で回路が破壊されること等を防止する目的で帯電防止機能を持たせることができる。帯電防止機能の付与は、基材1や粘着剤層2、ダイボンドフィルム3、3’に帯電防止剤や導電性物質の添加する方法、基材1への電荷移動錯体や金属膜等からなる導電層の付設等、適宜な方式で行うことができる。これら方式は半導体ウェハを変質させるおそれのある不純物イオンが発生しにくい方式が好ましい。導電性の付与、導電性の向上等を目的として配合される導電性物質(導電フィラー)としては、銀、アルミニウム、金、銅、ニッケル、導電性合金等の球状、針状、フレーク状の金属粉、アモルファスカーボンブラック、グラファイト等が挙げられる。
前記ダイシングシート付きダイボンドフィルム10、12のダイボンドフィルム3、3’は、セパレータにより保護されていることが好ましい(図示せず)。セパレータは、実用に供するまでダイボンドフィルム3、3’を保護する保護材としての機能を有している。また、セパレータは、さらに、粘着剤層2にダイボンドフィルム3、3’を転写する際の支持基材として用いることができる。セパレータはダイシングシート付きダイボンドフィルム10、12のダイボンドフィルム3、3’上にワークを貼着する際に剥がされる。セパレータとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレンや、フッ素系剥離剤、長鎖アルキルアクリレート系剥離剤等の剥離剤により表面コートされたプラスチックフィルムや紙等も使用可能である。
本実施の形態に係るダイシングシート付きダイボンドフィルム10、12は、例えば、次の通りにして作製される。
まず、基材1は、従来公知の製膜方法により製膜することができる。当該製膜方法としては、例えばカレンダー製膜法、有機溶媒中でのキャスティング法、密閉系でのインフレーション押出法、Tダイ押出法、共押出し法、ドライラミネート法等が例示できる。
まず、基材1は、従来公知の製膜方法により製膜することができる。当該製膜方法としては、例えばカレンダー製膜法、有機溶媒中でのキャスティング法、密閉系でのインフレーション押出法、Tダイ押出法、共押出し法、ドライラミネート法等が例示できる。
次に、基材1上に粘着剤組成物溶液を塗布して塗布膜を形成した後、該塗布膜を所定条件下で乾燥させ(必要に応じて加熱架橋させて)、粘着剤層2を形成する。塗布方法としては特に限定されず、例えば、ロール塗工、スクリーン塗工、グラビア塗工等が挙げられる。また、乾燥条件としては、例えば乾燥温度80〜150℃、乾燥時間0.5〜5分間の範囲内で行われる。また、セパレータ上に粘着剤組成物を塗布して塗布膜を形成した後、前記乾燥条件で塗布膜を乾燥させて粘着剤層2を形成してもよい。その後、基材1上に粘着剤層2をセパレータと共に貼り合わせる。これにより、ダイシングシート11が作製される。
ダイボンドフィルム3、3’は、例えば、次の通りにして作製される。
まず、ダイボンドフィルム3、3’の形成材料である接着剤組成物を作製する。当該接着剤組成物には、前述の通り、必要に応じて、熱可塑性樹脂と、熱可塑性樹脂と、熱伝導性粒子と、その他各種の添加剤等とが配合されている。通常、接着剤組成物は、溶媒に溶解させた溶液状態又は溶媒に分散させた分散液状態で用いられる(以下、溶液状態には分散液状態も含むこととする)。
まず、ダイボンドフィルム3、3’の形成材料である接着剤組成物を作製する。当該接着剤組成物には、前述の通り、必要に応じて、熱可塑性樹脂と、熱可塑性樹脂と、熱伝導性粒子と、その他各種の添加剤等とが配合されている。通常、接着剤組成物は、溶媒に溶解させた溶液状態又は溶媒に分散させた分散液状態で用いられる(以下、溶液状態には分散液状態も含むこととする)。
次に、接着剤組成物溶液を基材セパレータ上に所定厚さとなる様に塗布して塗布膜を形成した後、該塗布膜を所定条件下で乾燥させ、接着剤層を形成する。塗布方法としては特に限定されず、例えば、ロール塗工、スクリーン塗工、グラビア塗工等が挙げられる。また、乾燥条件としては、例えば乾燥温度70〜160℃、乾燥時間1〜5分間の範囲内で行われる。また、セパレータ上に粘着剤組成物溶液を塗布して塗布膜を形成した後、前記乾燥条件で塗布膜を乾燥させて接着剤層を形成してもよい。その後、基材セパレータ上に接着剤層をセパレータと共に貼り合わせる。
続いて、ダイシングシート11及び接着剤層からそれぞれセパレータを剥離し、接着剤層と粘着剤層2とが貼り合わせ面となる様にして両者を貼り合わせる。貼り合わせは、例えば圧着により行うことができる。このとき、ラミネート温度は特に限定されず、例えば30〜50℃が好ましく、35〜45℃がより好ましい。また、線圧は特に限定されず、例えば0.1〜20kgf/cmが好ましく、1〜10kgf/cmがより好ましい。次に、接着剤層上の基材セパレータを剥離し、本実施の形態に係るダイシングシート付きダイボンドフィルム10、12が得られる。
(半導体装置の製造方法)
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、前記熱硬化型ダイボンドフィルムを準備する工程と、
前記熱硬化型ダイボンドフィルムを介して、半導体チップを被着体上にダイボンドするダイボンド工程とを含む(以下、第1実施形態ともいう)。
また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、前記に記載のダイシングシート付きダイボンドフィルムを準備する工程と、
前記ダイシングシート付きダイボンドフィルムの熱硬化型ダイボンドフィルムと、半導体ウェハの裏面とを貼り合わせる貼り合わせ工程と、
前記半導体ウェハを前記熱硬化型ダイボンドフィルムと共にダイシングして、チップ状の半導体チップを形成するダイシング工程と、
前記半導体チップを、前記ダイシングシート付きダイボンドフィルムから前記熱硬化型ダイボンドフィルムと共にピックアップするピックアップ工程と、
前記熱硬化型ダイボンドフィルムを介して、前記半導体チップを被着体上にダイボンドするダイボンド工程とを含むものでもある(以下、第2実施形態ともいう)。
第1実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法が、ダイシングシート付きダイボンドフィルムを用いているのに対して、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法では、ダイボンドフィルムを単体で用いている点で異なりその他の点で共通する。第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、ダイボンドフィルムを準備した後、これをダイシングシートと貼り合わせる工程を行なえば、その後は、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様とすることができる。そこで、以下では、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明することとする。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、前記熱硬化型ダイボンドフィルムを準備する工程と、
前記熱硬化型ダイボンドフィルムを介して、半導体チップを被着体上にダイボンドするダイボンド工程とを含む(以下、第1実施形態ともいう)。
また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、前記に記載のダイシングシート付きダイボンドフィルムを準備する工程と、
前記ダイシングシート付きダイボンドフィルムの熱硬化型ダイボンドフィルムと、半導体ウェハの裏面とを貼り合わせる貼り合わせ工程と、
前記半導体ウェハを前記熱硬化型ダイボンドフィルムと共にダイシングして、チップ状の半導体チップを形成するダイシング工程と、
前記半導体チップを、前記ダイシングシート付きダイボンドフィルムから前記熱硬化型ダイボンドフィルムと共にピックアップするピックアップ工程と、
前記熱硬化型ダイボンドフィルムを介して、前記半導体チップを被着体上にダイボンドするダイボンド工程とを含むものでもある(以下、第2実施形態ともいう)。
第1実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法が、ダイシングシート付きダイボンドフィルムを用いているのに対して、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法では、ダイボンドフィルムを単体で用いている点で異なりその他の点で共通する。第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、ダイボンドフィルムを準備した後、これをダイシングシートと貼り合わせる工程を行なえば、その後は、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様とすることができる。そこで、以下では、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明することとする。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、まず、ダイシングシート付きダイボンドフィルム10、12を準備する(準備する工程)。ダイシングシート付きダイボンドフィルム10、12は、ダイボンドフィルム3、3’上に任意に設けられたセパレータを適宜に剥離して、次の様に使用される。以下では、図1〜3を参照しながらダイシングシート付きダイボンドフィルム10を用いた場合を例にして説明する。
まず、ダイシングシート付きダイボンドフィルム10におけるダイボンドフィルム3の半導体ウェハ貼り付け部分3a上に半導体ウェハ4を圧着し、これを接着保持させて固定する(貼り合わせ工程)。本工程は、圧着ロール等の押圧手段により押圧しながら行う。マウントの際の貼り付け温度は特に限定されず、例えば40〜90℃の範囲内であることが好ましい。
次に、半導体ウェハ4のダイシングを行う(ダイシング工程)。これにより、半導体ウェハ4を所定のサイズに切断して個片化し、半導体チップ5を製造する。ダイシングの方法は特に限定されないが、例えば半導体ウェハ4の回路面側から常法に従い行われる。また、本工程では、例えばダイシングシート付きダイボンドフィルム10まで切込みを行なうフルカットと呼ばれる切断方式等を採用できる。本工程で用いるダイシング装置としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。また、半導体ウェハ4は、ダイシングシート付きダイボンドフィルム10により接着固定されているので、チップ欠けやチップ飛びを抑制できると共に、半導体ウェハ4の破損も抑制できる。
次に、ダイシングシート付きダイボンドフィルム10に接着固定された半導体チップ5を剥離するために、半導体チップ5のピックアップを行う(ピックアップ工程)。ピックアップの方法としては特に限定されず、従来公知の種々の方法を採用できる。例えば、個々の半導体チップ5をダイシングシート付きダイボンドフィルム10側からニードルによって突き上げ、突き上げられた半導体チップ5をピックアップ装置によってピックアップする方法等が挙げられる。
ピックアップ条件としては、チッピング防止の点で、ニードル突き上げ速度を5〜100mm/秒とすることが好ましく、5〜10mm/秒とすることがより好ましい。
ここでピックアップは、粘着剤層2が紫外線硬化型である場合、該粘着剤層2に紫外線を照射した後に行う。これにより、粘着剤層2のダイボンドフィルム3に対する粘着力が低下し、半導体チップ5の剥離が容易になる。その結果、半導体チップ5を損傷させることなくピックアップが可能となる。紫外線照射の際の照射強度、照射時間等の条件は特に限定されず、適宜必要に応じて設定すればよい。また、紫外線照射に使用する光源としては、公知のものを使用することができる。なお、粘着剤層2に予め紫外線照射し硬化させておき、この硬化した粘着剤層2とダイボンドフィルムとを貼り合わせている場合は、ここでの紫外線照射は不要である。
次に、ピックアップした半導体チップ5を、ダイボンドフィルム3を介して被着体6に接着固定する(ダイボンド工程)。被着体6としては、リードフレーム、TABフィルム、基板又は別途作製した半導体チップ等が挙げられる。被着体6は、例えば、容易に変形されるような変形型被着体であってもよく、変形することが困難である非変形型被着体(半導体ウェハ等)であってもよい。
前記基板としては、従来公知のものを使用することができる。また、前記リードフレームとしては、Cuリードフレーム、42Alloyリードフレーム等の金属リードフレームやガラスエポキシ、BT(ビスマレイミド−トリアジン)、ポリイミド等からなる有機基板を使用することができる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体チップをマウントし、半導体チップと電気的に接続して使用可能な回路基板も含まれる。
次に、ダイボンドフィルム3は熱硬化型であるので、加熱硬化により、半導体チップ5を被着体6に接着固定し、耐熱強度を向上させる(熱硬化工程)。加熱温度は、80〜200℃、好ましくは100〜175℃、より好ましくは100〜140℃で行うことができる。また、加熱時間は、0.1〜24時間、好ましくは0.1〜3時間、より好ましくは0.2〜1時間で行うことができる。また、加熱硬化は、加圧条件下で行なってもよい。加圧条件としては、1〜20kg/cm2の範囲内が好ましく、3〜15kg/cm2の範囲内がより好ましい。加圧下での加熱硬化は、例えば、不活性ガスを充填したチャンバー内で行なうことができる。なお、ダイボンドフィルム3を介して半導体チップ5が基板等に接着固定されたものは、リフロー工程に供することができる。
熱硬化後のダイボンドフィルム3の剪断接着力は、被着体6に対して0.2MPa以上であることが好ましく、より好ましくは0.2〜10MPaである。ダイボンドフィルム3の剪断接着力が少なくとも0.2MPa以上であると、ワイヤーボンディング工程の際に、当該工程における超音波振動や加熱により、ダイボンドフィルム3と半導体チップ5又は被着体6との接着面でずり変形を生じることがない。すなわち、ワイヤーボンディングの際の超音波振動により半導体チップ5が動くことがなく、これによりワイヤーボンディングの成功率が低下するのを防止する。
次に、必要に応じて、図3に示すように、被着体6の端子部(インナーリード)の先端と半導体チップ5上の電極パッド(図示しない)とをボンディングワイヤー7で電気的に接続する(ワイヤーボンディング工程)。前記ボンディングワイヤー7としては、例えば金線、アルミニウム線又は銅線等が用いられる。ワイヤーボンディングを行う際の温度は、80〜250℃、好ましくは80〜220℃の範囲内で行われる。また、その加熱時間は数秒〜数分間行われる。結線は、前記温度範囲内となる様に加熱された状態で、超音波による振動エネルギーと印加加圧による圧着工ネルギーの併用により行われる。本工程は、ダイボンドフィルム3の熱硬化を行うことなく実行することができる。
次に、必要に応じて、図3に示すように、封止樹脂8により半導体チップ5を封止する(封止工程)。本工程は、被着体6に搭載された半導体チップ5やボンディングワイヤー7を保護するために行われる。本工程は、封止用の樹脂を金型で成型することにより行うことができる。封止樹脂8としては、例えばエポキシ系の樹脂を使用する。樹脂封止の際の加熱温度は、通常175℃で60〜90秒間行われるが、本発明はこれに限定されず、例えば165〜185℃で、数分間キュアすることができる。これにより、封止樹脂8を硬化させると共に、ダイボンドフィルム3を介して半導体チップ5と被着体6とを固着させる。すなわち、本発明においては、後述する後硬化工程が行われない場合においても、本工程においてダイボンドフィルム3による固着が可能であり、製造工程数の減少及び半導体装置の製造期間の短縮に寄与することができる。また、本封止工程では、シート状の封止用シートに半導体チップ5を埋め込む方法(例えば、特開2013−7028号公報参照)を採用することもできる。
次に、必要に応じて加熱を行い、前記封止工程で硬化不足の封止樹脂8を完全に硬化させる(後硬化工程)。封止工程においてダイボンドフィルム3が完全に熱硬化していない場合でも、本工程において封止樹脂8と共にダイボンドフィルム3の完全な熱硬化が可能となる。本工程における加熱温度は、封止樹脂の種類により異なるが、例えば165〜185℃の範囲内であり、加熱時間は0.5〜8時間程度である。
なお、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、ダイボンド工程による仮固着の後、ダイボンドフィルム3の加熱処理による熱硬化工程を経ることなくワイヤーボンディングを行い、さらに半導体チップ5を封止樹脂8で封止して、当該封止樹脂8を硬化(後硬化)させてもよい。この場合、ダイボンドフィルム3の仮固着時の剪断接着力は、被着体6に対して0.2MPa以上であることが好ましく、より好ましくは0.2〜10MPaである。ダイボンドフィルム3の仮固着時における剪断接着力が少なくとも0.2MPa以上であると、加熱工程を経ることなくワイヤーボンディング工程を行っても、当該工程における超音波振動や加熱により、ダイボンドフィルム3と半導体チップ5又は被着体6との接着面でずり変形を生じることがない。すなわち、ワイヤーボンディングの際の超音波振動により半導体チップが動くことがなく、これによりワイヤーボンディングの成功率が低下するのを防止する。なお、仮固着とは、以降の工程において支障がないように、熱硬化型ダイボンドフィルム3の硬化反応を完全に進行した状態に至らない程度で該ダイボンドフィルム3を硬化させて(半硬化状態にして)半導体チップ5を固定した状態をいう。なお、ダイボンドフィルム3の加熱処理による熱硬化工程を経ることなくワイヤーボンディングを行う場合、上記後硬化させる工程は、本明細書における熱硬化工程に相当する。
なお、本発明のダイシングシート付きダイボンドフィルムは、複数の半導体チップを積層して3次元実装をする場合にも好適に用いることができる。このとき、半導体チップ間にダイボンドフィルムとスペーサとを積層させてもよく、スペーサを積層することなく、ダイボンドフィルムのみを半導体チップ間に積層させてもよく、製造条件や用途等に応じて適宜変更可能である。
以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている材料や配合量等は、特に限定的な記載がない限りは、この発明の要旨をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
実施例で使用した成分について説明する。
エポキシ樹脂:三菱化学(株)製のJER827(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、Mw:370、25℃で液状、軟化点:25℃未満)
フェノール樹脂:明和化成社製のMEH−7851−SS(ビフェニルアラルキル骨格を有するフェノール樹脂、水酸基当量:203g/eq.、軟化点:67℃)
アクリルゴム:ナガセケムテックス(株)製のテイサンレジンSG−70L(アクリル共重合体、Mw:90万、ガラス転移温度:−13℃)
触媒:北興化学工業(株)製のTPP−MK(テトラフェニルホスホニウムテトラ−p−トリルボレート)
フィラー1:電気化学工業(株)製のDAW−07(球状アルミナフィラー、平均粒径:9μm、比表面積:0.3m2/g、熱伝導率:36W/m・K、真球度:0.91)
フィラー2:電気化学工業(株)製のDAW−05(球状アルミナフィラー、平均粒径:5μm、比表面積:0.4m2/g、熱伝導率:36W/m・K、真球度:0.91)
フィラー3:(株)アドマテックス製のAO802(球状アルミナフィラー、平均粒径:0.7μm、比表面積:6.0m2/g、熱伝導率:36W/m・K、真球度:0.95)
シランカップリング剤:信越化学工業社製のKBM−503(3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)
エポキシ樹脂:三菱化学(株)製のJER827(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、Mw:370、25℃で液状、軟化点:25℃未満)
フェノール樹脂:明和化成社製のMEH−7851−SS(ビフェニルアラルキル骨格を有するフェノール樹脂、水酸基当量:203g/eq.、軟化点:67℃)
アクリルゴム:ナガセケムテックス(株)製のテイサンレジンSG−70L(アクリル共重合体、Mw:90万、ガラス転移温度:−13℃)
触媒:北興化学工業(株)製のTPP−MK(テトラフェニルホスホニウムテトラ−p−トリルボレート)
フィラー1:電気化学工業(株)製のDAW−07(球状アルミナフィラー、平均粒径:9μm、比表面積:0.3m2/g、熱伝導率:36W/m・K、真球度:0.91)
フィラー2:電気化学工業(株)製のDAW−05(球状アルミナフィラー、平均粒径:5μm、比表面積:0.4m2/g、熱伝導率:36W/m・K、真球度:0.91)
フィラー3:(株)アドマテックス製のAO802(球状アルミナフィラー、平均粒径:0.7μm、比表面積:6.0m2/g、熱伝導率:36W/m・K、真球度:0.95)
シランカップリング剤:信越化学工業社製のKBM−503(3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)
フィラーの表面処理方法について説明する。
フィラー1〜3を、シランカップリング剤で表面処理し、表面処理フィラー1〜3を得た。表面処理は乾式法で行い、下記式で表される量のシランカップリング剤で処理した。
フィラー1〜3を、シランカップリング剤で表面処理し、表面処理フィラー1〜3を得た。表面処理は乾式法で行い、下記式で表される量のシランカップリング剤で処理した。
シランカップリング剤処理量=(フィラーの重量(g)×フィラーの比表面積(m2/g))/シランカップリング剤の最小被覆面積(m2/g)
シランカップリング剤の最小被覆面積(m2/g)=6.02×1023×13×10−20/シランカップリング剤の分子量
シランカップリング剤の最小被覆面積(m2/g)=6.02×1023×13×10−20/シランカップリング剤の分子量
[実施例及び比較例]
ダイボンドフィルムの作製
表1に記載の配合比に従い、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリルゴム、触媒及び表面処理フィラーをメチルエチルケトン(MEK)に溶解、分散させ塗工に適した粘度の接着剤組成物溶液を得た。その後、接着剤組成物溶液をシリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム(剥離ライナー)上に塗布した後、130℃で2分間乾燥させて、ダイボンドフィルムを得た。ダイボンドフィルムの厚さを表1に示す。
ダイボンドフィルムの作製
表1に記載の配合比に従い、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリルゴム、触媒及び表面処理フィラーをメチルエチルケトン(MEK)に溶解、分散させ塗工に適した粘度の接着剤組成物溶液を得た。その後、接着剤組成物溶液をシリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム(剥離ライナー)上に塗布した後、130℃で2分間乾燥させて、ダイボンドフィルムを得た。ダイボンドフィルムの厚さを表1に示す。
[評価]
得られたダイボンドフィルムを用いて以下の評価を行った。結果を表1に示す。
得られたダイボンドフィルムを用いて以下の評価を行った。結果を表1に示す。
(フィラーの平均粒径の測定)
ダイボンドフィルムをるつぼに入れ、大気雰囲気下、700℃で2時間強熱して灰化させた。得られた灰分を純水中に分散させて10分間超音波処理し、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(ベックマンコールター社製、「LS 13 320」;湿式法)を用いて平均粒径を求めた。なお、ダイボンドフィルムの組成としてフィラー以外は有機成分であり、上記の強熱処理により実質的に全ての有機成分が焼失することから、得られる灰分をフィラーとみなして測定を行った。
ダイボンドフィルムをるつぼに入れ、大気雰囲気下、700℃で2時間強熱して灰化させた。得られた灰分を純水中に分散させて10分間超音波処理し、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(ベックマンコールター社製、「LS 13 320」;湿式法)を用いて平均粒径を求めた。なお、ダイボンドフィルムの組成としてフィラー以外は有機成分であり、上記の強熱処理により実質的に全ての有機成分が焼失することから、得られる灰分をフィラーとみなして測定を行った。
(フィラーのBET比表面積の測定)
BET比表面積は、BET吸着法(多点法)により測定した。具体的には、Quantachrome製4連式比表面積・細孔分布測定装置「NOVA−4200e型」を用い、上記「フィラーの平均粒径の測定」の項に従って得られる灰分を110℃6時間以上真空脱気した後に、窒素ガス中、77.35Kの温度下で測定した。
BET比表面積は、BET吸着法(多点法)により測定した。具体的には、Quantachrome製4連式比表面積・細孔分布測定装置「NOVA−4200e型」を用い、上記「フィラーの平均粒径の測定」の項に従って得られる灰分を110℃6時間以上真空脱気した後に、窒素ガス中、77.35Kの温度下で測定した。
(熱伝導率の測定)
ダイボンドフィルムの熱硬化後の熱伝導率の測定を行なった。熱伝導率は下記の式から求めた。なお、熱硬化後の熱伝導率とは、130℃で1時間加熱し、続いて、175℃で5時間加熱した後の熱伝導率である。
(熱伝導率)=(熱拡散係数)×(比熱)×(比重)
ダイボンドフィルムの熱硬化後の熱伝導率の測定を行なった。熱伝導率は下記の式から求めた。なお、熱硬化後の熱伝導率とは、130℃で1時間加熱し、続いて、175℃で5時間加熱した後の熱伝導率である。
(熱伝導率)=(熱拡散係数)×(比熱)×(比重)
熱拡散係数
ダイボンドフィルムを1mm厚に積層したのち、直径1cmの円形形状に打ち抜いた。次に、130℃で1時間加熱し、続いて、175℃で5時間加熱した。このサンプルを用いて、レーザーフラッシュ法熱測定装置装置(アルバック社製、TC−9000)を用いて熱拡散係数を測定した。
ダイボンドフィルムを1mm厚に積層したのち、直径1cmの円形形状に打ち抜いた。次に、130℃で1時間加熱し、続いて、175℃で5時間加熱した。このサンプルを用いて、レーザーフラッシュ法熱測定装置装置(アルバック社製、TC−9000)を用いて熱拡散係数を測定した。
比熱
DSC(TA instrument製、Q−2000)を用いてJIS−7123の規格に沿った測定方法によって求めた。
DSC(TA instrument製、Q−2000)を用いてJIS−7123の規格に沿った測定方法によって求めた。
比重
電子天秤((株)島津製作所製、AEL−200)を用いてアルキメデス法によって測定した。
電子天秤((株)島津製作所製、AEL−200)を用いてアルキメデス法によって測定した。
(熱抵抗)
熱抵抗が30×10−6m2・K/W以下である場合を○と判定し、30×10−6m2・K/Wを超える場合を×と判定した。
熱抵抗が30×10−6m2・K/W以下である場合を○と判定し、30×10−6m2・K/Wを超える場合を×と判定した。
(ウェハマウント性(シリコンウェハへの貼り付き性))
ダイボンドフィルムを離型処理フィルムから剥がし、離型処理フィルムに接していたダイボンドフィルム面に粘着テープ(BT−315、日東電工(株)製)を室温でハンドローラーを用いて貼りあわせた。貼りあわせにより得られた積層体から、10mm×120mmの切片をカッターナイフで切り出した。65℃の熱板上で、切片のダイボンドフィルム面を6インチのウェハに2kgのハンドローラーを用いて貼りあわせた。貼り合わせ完了から30分経過後、10mm幅にて切片をウェハから引き剥がす際の引き剥がし粘着力をJIS Z0237に準じて測定した。なお、剥離角度は180度、剥離速度は300mm/minとした。また、引っ張り試験器としては島津株式会社性AGS−J(商品名)、50Nロードセル(型番:SM−50N−168、容量50N、Interface社製)を用いた。引き剥がし粘着力が1N/10mm以上の場合を○(良好)と判定し、1N/10mm未満の場合を×(不良)と判定した。
ダイボンドフィルムを離型処理フィルムから剥がし、離型処理フィルムに接していたダイボンドフィルム面に粘着テープ(BT−315、日東電工(株)製)を室温でハンドローラーを用いて貼りあわせた。貼りあわせにより得られた積層体から、10mm×120mmの切片をカッターナイフで切り出した。65℃の熱板上で、切片のダイボンドフィルム面を6インチのウェハに2kgのハンドローラーを用いて貼りあわせた。貼り合わせ完了から30分経過後、10mm幅にて切片をウェハから引き剥がす際の引き剥がし粘着力をJIS Z0237に準じて測定した。なお、剥離角度は180度、剥離速度は300mm/minとした。また、引っ張り試験器としては島津株式会社性AGS−J(商品名)、50Nロードセル(型番:SM−50N−168、容量50N、Interface社製)を用いた。引き剥がし粘着力が1N/10mm以上の場合を○(良好)と判定し、1N/10mm未満の場合を×(不良)と判定した。
(ボイド評価)
熱ラミネートを用いて、ダイボンドフィルムを、厚さ100μmのガラスチップに、10mm×10mmの面積で貼りつけて、サンプルチップを作成した。次に、サンプルチップをBGA基板(日本サーキット工業(株)社製、製品名:CA−BGA(2)、表面十点平均粗さ(Rz)=11〜13μm)に130℃、2kg、2秒間の条件でボンディングを行った。その後、加圧条件下で130℃で1時間加熱し、続いて、175℃で5時間加熱した。加熱硬化時の加圧は、具体的には、オーブン内に窒素ガスを5kg/cm2で充填することで行った。ボンディングしたサンプルチップのガラス面側から光学顕微鏡を用いて観察した。観察画像においてボイドが占める面積を二値化ソフト(WinRoof ver.5.6)を用いて算出した。ボイドの占める面積がダイボンドフィルムの表面積に対して20%未満であった場合を「○」、20%以上であった場合を「×」として評価した。
熱ラミネートを用いて、ダイボンドフィルムを、厚さ100μmのガラスチップに、10mm×10mmの面積で貼りつけて、サンプルチップを作成した。次に、サンプルチップをBGA基板(日本サーキット工業(株)社製、製品名:CA−BGA(2)、表面十点平均粗さ(Rz)=11〜13μm)に130℃、2kg、2秒間の条件でボンディングを行った。その後、加圧条件下で130℃で1時間加熱し、続いて、175℃で5時間加熱した。加熱硬化時の加圧は、具体的には、オーブン内に窒素ガスを5kg/cm2で充填することで行った。ボンディングしたサンプルチップのガラス面側から光学顕微鏡を用いて観察した。観察画像においてボイドが占める面積を二値化ソフト(WinRoof ver.5.6)を用いて算出した。ボイドの占める面積がダイボンドフィルムの表面積に対して20%未満であった場合を「○」、20%以上であった場合を「×」として評価した。
フィラーの平均粒径が小さく、比表面積が大きい比較例1のダイボンドフィルムは、BGA基板上の凹凸へ充分に追従できず、ボイドが生じた。また、フィラーの平均粒径が大きく、比表面積が小さい比較例2のダイボンドフィルムは、引き剥がし粘着力が小さくウェハマウント性が劣っていた。なお、比較例2のダイボンドフィルムは、BGA基板に貼り付かなかったため、ボイドについて評価できなかった。
一方、フィラーの平均粒径が3μm〜7μm、比表面積が1m2/g〜3m2/gである実施例1〜5では、ボイドがほとんど生じなかった。また、熱伝導率も優れていた。
1 基材
2 粘着剤層
3、3’ ダイボンドフィルム(熱硬化型ダイボンドフィルム)
4 半導体ウェハ
5 半導体チップ
6 被着体
7 ボンディングワイヤー
8 封止樹脂
10、12 ダイシングシート付きダイボンドフィルム
11 ダイシングシート
2 粘着剤層
3、3’ ダイボンドフィルム(熱硬化型ダイボンドフィルム)
4 半導体ウェハ
5 半導体チップ
6 被着体
7 ボンディングワイヤー
8 封止樹脂
10、12 ダイシングシート付きダイボンドフィルム
11 ダイシングシート
Claims (7)
- 熱伝導性粒子を含み、
前記熱伝導性粒子の平均粒径が3μm〜7μm、比表面積が1m2/g〜3m2/gであり、
前記熱伝導性粒子の含有量が、熱硬化型ダイボンドフィルム全体に対して75重量%以上である熱硬化型ダイボンドフィルム。 - 前記熱伝導性粒子の熱伝導率が12W/m・K以上である請求項1に記載の熱硬化型ダイボンドフィルム。
- 熱抵抗が30×10−6m2・K/W以下である請求項1又は2に記載の熱硬化型ダイボンドフィルム。
- 前記熱伝導性粒子が、水酸化アルミニウム粒子、酸化亜鉛粒子、窒化アルミニウム粒子、窒化ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子、酸化マグネシウム粒子及び窒化ホウ素粒子からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1〜3のいずれか1に記載の熱硬化型ダイボンドフィルム
- 請求項1〜4のいずれか1に記載の熱硬化型ダイボンドフィルムを準備する工程と、
前記熱硬化型ダイボンドフィルムを介して、半導体チップを被着体上にダイボンドする工程とを含む半導体装置の製造方法。 - 請求項1〜4のいずれか1に記載の熱硬化型ダイボンドフィルムが、基材上に粘着剤層が積層されたダイシングシート上に積層されているダイシングシート付きダイボンドフィルム。
- 請求項6に記載のダイシングシート付きダイボンドフィルムを準備する工程と、
前記ダイシングシート付きダイボンドフィルムの前記熱硬化型ダイボンドフィルムと、半導体ウェハの裏面とを貼り合わせる工程と、
前記半導体ウェハを前記熱硬化型ダイボンドフィルムと共にダイシングして、チップ状の半導体チップを形成する工程と、
前記半導体チップを、前記ダイシングシート付きダイボンドフィルムから前記熱硬化型ダイボンドフィルムと共にピックアップする工程と、
前記熱硬化型ダイボンドフィルムを介して、前記半導体チップを被着体上にダイボンドする工程とを含む半導体装置の製造方法。
Priority Applications (4)
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JP2013241292A JP2015103575A (ja) | 2013-11-21 | 2013-11-21 | 熱硬化型ダイボンドフィルム、ダイシングシート付きダイボンドフィルム、及び、半導体装置の製造方法 |
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JP (1) | JP2015103575A (ja) |
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2013
- 2013-11-21 JP JP2013241292A patent/JP2015103575A/ja active Pending
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