JP5754072B2 - 粘接着剤組成物、回路部材接続用粘接着剤シート及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
(a)主面の一方に複数の回路電極を有する半導体ウエハを準備し、該半導体ウエハの回路電極が設けられている側に、上述した本発明に係る回路部材接続用粘接着剤シートの粘接着剤層を貼付ける工程と、
(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)粘接着剤層に放射線を照射してから支持基材を除去する工程と、
(d)薄化した半導体ウエハ及び放射線を照射した粘接着剤層をダイシングしてフィルム状粘接着剤付半導体素子に個片化する工程と、
(e)フィルム状粘接着剤付半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とをフィルム状粘接着剤付半導体素子のフィルム状粘接着剤を介して接着する工程と、
を備える。以下、図面を参照しながら、各工程について説明する。
先ず、粘接着剤シート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粘接着剤層2を貼付け、支持基材3/粘接着剤層2/半導体ウエハAが積層された積層体を得る(図2を参照)。回路電極20には、ハンダ接合用のハンダバンプを設けられている。なお、回路電極20にハンダバンプを設けず、半導体素子搭載用支持部材の回路電極にハンダバンプを設けることもできる。
次に、図3(a)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、10μm〜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20μm〜100μmとすることが好ましい。なお、本実施形態においては支持基材3がバックグラインドテープとして機能しているが、支持基材3にバックグラインドテープを貼付けて半導体ウエハの研削を行うこともできる。
図3(b)に示されるように、粘接着剤層2に支持基材3側から放射線を照射することにより粘接着剤層2を硬化させ、粘接着剤層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。本実施形態においては、波長300〜800nmの放射線を用いることが好ましく、その照射条件としては、照度:5〜300mW/cm2で上記アクリルモノマーなどの(D)成分が重合する程度の照射量300〜1000mJとなるように照射することが好ましい。
次に、図4(a)に示されるように、積層体の半導体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、粘接着剤層2に放射線が照射されていることにより、支持基材3を容易に剥がすことができる。支持基材3を剥離した後、図4(b)に示されるように、半導体ウエハA及び粘接着剤層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、粘接着剤層2は複数のフィルム状粘接着剤2aに分割される。
次に、図6に示されるように、フィルム状粘接着剤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、フィルム状粘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とが電気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粘接着剤2aの硬化物が形成される。
(D−1)
撹拌機、温度計及び窒素置換装置を備えた500mLフラスコ内に、液状の高純度ビスフェノールAビスグリシジルエーテルエポキシ樹脂(エポキシ当量178g/eq、東都化成社製、商品名「YD−825GS」)178g(1.0当量)、アクリル酸36g(0.5当量)、トリフェニルホスフィン0.5g及びヒドロキノン0.15gを仕込み、100℃で7時間撹拌し、分子内にグリシジル基及びエチレン性不飽和基を有する化合物(D−1)を得た。(D−1)を水酸化カリウムのエタノール溶液で滴定し、酸価が0.3KOHmg/g以下であることを確認した。(5%重量減少温度:300℃、エポキシ基数:約1、(メタ)アクリル基数:約1)
撹拌機、温度計及び窒素置換装置を備えた500mLフラスコ内に、フェノールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量174g/eq、東都化成社製、商品名「YDPN−638」)174g(1.0当量)、アクリル酸36g(0.5当量)、トリフェニルホスフィン0.48g及びヒドロキノン0.10gを仕込み、90℃〜100℃で7時間撹拌し、分子内にグリシジル基及びエチレン性不飽和基を有する化合物(D−2)を得た。(D−2)を水酸化カリウムのエタノール溶液で滴定し、酸価が0.3KOHmg/g以下であることを確認した。(5%重量減少温度:310℃、エポキシ基数:約1.7、(メタ)アクリル基数:約1.7)
撹拌機、温度計及び窒素置換装置を備えた500mLフラスコ内に、液状の高純度ビスフェノールFビスグリシジルエーテルエポキシ樹脂(エポキシ当量160g/eq、東都化成社製、商品名「YDF−870GS)168g(1.0当量)、アクリル酸36g(0.5当量)、トリフェニルホスフィン0.5g及びヒドロキノン0.15gを仕込み、100℃で7時間撹拌し、分子内にグリシジル基及びエチレン性不飽和基を有する化合物(D−3)を得た。(D−3)を水酸化カリウムのエタノール溶液で滴定し、酸価が0.3KOHmg/g以下であることを確認した。(5%重量減少温度:300℃、エポキシ基数:約1、(メタ)アクリル基数:約1)
<粘接着剤組成物の調製>
まず、シクロヘキサノンに、(A)成分として「HTR−860P−3」(ナガセケムテックス(株)製商品名、グリシジル基含有アクリルゴム、重量平均分子量80万、Tg−7℃)100質量部、(B)成分として「1032−H60」(ジャパンエポキシレジン(株)製、商品名、高純度特殊多官能エポキシ樹脂、エポキシ当量169)150質量部、(C)成分として「DPN−L」(日本化薬(株)製、商品名、ジシクロペンタジエン骨格フェノール樹脂、水酸基当量169)150質量部、(D)成分として(D−1)15質量部、(E)成分として「Irg−184」(チバスペシャリティーケミカルズ(株)製、商品名)1.5質量部、(F)成分として「2PZ−CN」(四国化成(株)製、商品名、イミダゾール化合物)3質量部及び(G)成分として「A−DPH」(新中村化学工業(株)製、商品名、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)15質量部を加え、撹拌混合し、更に真空脱気することにより、粘接着剤ワニスを得た。
得られた粘接着剤ワニスを、保護フィルムである表面離型処理ポリエチレンテレフタレート(帝人デュポンフィルム株式会社製、商品名「テイジンテトロンフィルムA−31」、厚さ50μm)上に乾燥後の厚みが30μmとなるように塗布し、100℃で30分間加熱乾燥して粘接着層を形成した。次いで、上記粘接着層上に、支持基材(軟質ポリオレフィンフィルム、ロンシール社製、商品名「POF−120A」、厚さ100μm)をラミネートすることにより保護フィルム、粘接着層及び支持基材からなる回路部材接続用粘接着剤シートを得た。
粘接着剤ワニスの調製において、(B)成分として「1032−H60」50質量部、「HP−4032D」(DIC(株)製、商品名)45質量部、「NC−3000」(日本化薬(株)製、商品名)85質量部及び「YDF−8170C」(東都化成(株)製、商品名)15質量部、(C)成分として「MEH−7500」(明和化成(株)製、商品名)105質量部を用いた以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用粘接着剤シートを得た。
実施例1のワニスの調製において、(B)成分として「1032−H60」80質量部及び「HP−4032D」65質量部、(C)成分として「DPN−L」155質量部、(F)成分として「2PZ−CN」1.5質量部を用いた以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用粘接着剤シートを得た。
実施例1のワニスの調製において、(D)成分として(D−2)15質量部を用いた以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用粘接着剤シートを得た。
実施例1のワニスの調製において、(D)成分として(D−3)15質量部を用いた以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用粘接着剤シートを得た。
実施例1のワニスの調製において、(G)成分として「A−DPH」30質量部を用い、(D)成分を配合しなかった以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用粘接着剤シートを得た。
実施例1のワニスの調製において、(B)成分として「1032−H60」250質量部、(C)成分として「DPN−L」250質量部を用い、(D)成分を配合しなかった以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用粘接着剤シートを得た。
実施例2のワニス調整において、(G)成分として「A−DPH」30質量部を用い、(D)成分を配合しなかった以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用粘接着剤シートを得た。
実施例1のワニスの調製において、(B)成分として「1032−H60」75質量部、(C)成分として「DPN−L」75質量部を用い、(D)成分を配合しなかった以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用粘接着剤シートを得た。
実施例1のワニスの調製において、(C)成分を添加しない以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用粘接着剤シートを得た。
実施例1のワニスの調製において、(D)成分及び(G)成分を配合しなかった以外は実施例1と同様にして、回路部材接続用粘接着剤シートを得た。
上記実施例及び比較例で得られた回路部材接続用粘接着剤シートについて、下記の通り評価した。結果を表1及び2に示す。
実施例及び比較例の粘接着剤シートを6.5mm×6.5mmの半導体チップのSiO2面に60〜80℃でラミネートした後、照度:20mW/cm2照射量:500mJの紫外線照射を行い、回路部材接続用粘接着剤シート付き半導体チップを有機基板(PSR−4000、SR−AUS5、0.2mmt)に250℃−0.5MPa−10秒の条件でフリップチップボンディングし、175℃2時間の後硬化を加え評価サンプルを得た。その評価サンプルを265℃の熱板上で30秒間保持した後にチップと有機基板との剪断接着強度を測定した。
A:剪断接着強度が1.0MPa以上
B:剪断接着強度が1.0MPa未満
実施例及び比較例の粘接着剤シートにおける粘接着剤層をそれぞれ長さ20mm、幅4mm、厚み30μmのサイズに切り出し、レオロジ社製、商品名「DVE−V4」を用いて、次の条件で弾性率を測定した。
測定温度:−40℃〜270℃、
昇温速度:5℃/分、
測定モード:引張りモード、
周波数:10Hz
実施例及び比較例の粘接着剤シートを175℃で5時間硬化した後、硬化後の粘接着剤層をそれぞれ長さ30mm、幅2mm、厚み30μmのサイズに切り出し、セイコーインスツルメンツ社製、商品名「TMA/SS6100」を用いて、次の条件で線膨張係数を測定した。
測定温度:20℃〜300℃、
昇温速度:5℃/分、
測定モード:引張りモード
チャック間:20mm
荷重条件:断面積に対し0.5MPa
実施例及び比較例の粘接着剤シートの耐リフロー性を以下の手順で評価した。まず、接着シートを10cm角の大きさに切断し、保護フィルムを剥離した後、金ワイヤーバンプ(レベリング済み、バンプ高さ30μm、184バンプ)付きチップ(10mm角、厚み280μm)に60〜80℃でラミネートした後、照度:20mW/cm2、照射量:500mJで紫外線照射を行い、支持基材を剥離し接着剤層付き半導体チップを得た。その後、接着剤層付き半導体チップを、表面にレジスト「SR−AUS308」(太陽インキ製造(株)製、商品名)を塗布したNi/AuめっきCu回路プリント基板上に加熱温度250℃、荷重0.5MPaの条件で、10秒間圧着して半導体装置のサンプルを作製した。次に、このサンプルに対して、封止剤(日立化成社製、商品名「CEL−9700−HF10」)を用いて所定の形状にモールドし、175℃で5時間硬化させてパッケージとした。次に、このパッケージを85℃/60%RHの条件で7日間保管した後、パッケージ表面の最高温度が260℃となる温度で20秒間保持するように設定したIRリフロー炉にパッケージを通過させ、パッケージ中のクラックを目視と超音波顕微鏡で視察した。この時のパッケージ10個に対するクッラク発生率により耐リフロー性を評価した。
A:クラック発生率20%未満
B:クラック発生率20%以上
IRリフロー後のパッケージを温度サイクル試験機(条件:−55℃30分間/室温5分間/125℃30分間)内に放置し、試験器内における接続抵抗を測定した。パッケージの接続抵抗が50Ωを超えたサイクル数をNGとし、5個のNGの平均値をそのフィルムの耐TCT性のサイクル数として評価した。
A:NGの平均値が500サイクル以上
B:NGの平均値が500サイクル未満
Claims (4)
- (A)重量平均分子量が10万以上である高分子量成分と、
(B)エポキシ樹脂と、
(C)エポキシ樹脂硬化剤と、
(D)グリシジル基及びエチレン性不飽和基を有する化合物と、
(E)光開始剤と、
を含む、粘接着剤組成物であって、
前記高分子量成分が、グリシジル基含有(メタ)アクリル共重合体及びグリシジル基含有アクリルゴムからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
主面の一方に複数の回路電極を有する半導体ウエハを準備し、該半導体ウエハの前記回路電極が設けられている側に、前記粘接着剤組成物を含む回路部材接続用粘接着剤シートの粘接着剤層を貼付け、前記半導体ウエハの前記回路電極が設けられている側とは反対側を研削して前記半導体ウエハを薄化し、半導体素子搭載用支持部材に接着するために用いられる、粘接着剤組成物。 - (F)硬化促進剤を更に含む、請求項1記載の粘接着剤組成物。
- 光透過性の支持基材と、該支持基材上に設けられ、請求項1又は2記載の粘接着剤組成物からなる粘接着剤層と、を備える、回路部材接続用粘接着剤シート。
- 主面の一方に複数の回路電極を有する半導体ウエハを準備し、該半導体ウエハの前記回路電極が設けられている側に、請求項3記載の回路部材接続用粘接着剤シートの粘接着剤層を貼付ける工程と、
前記半導体ウエハの前記回路電極が設けられている側とは反対側を研削して前記半導体ウエハを薄化する工程と、
前記粘接着剤層に放射線を照射する工程と、
前記薄化した半導体ウエハ及び前記放射線が照射された粘接着剤層をダイシングしてフィルム状粘接着剤付半導体素子に個片化する工程と、
前記フィルム状粘接着剤付半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とを前記フィルム状粘接着剤付半導体素子のフィルム状粘接着剤を介して接着する工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。
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