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CN121286135A - 膜状黏合剂、切割晶粒接合一体型膜、以及半导体装置及其制造方法 - Google Patents

膜状黏合剂、切割晶粒接合一体型膜、以及半导体装置及其制造方法

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Publication number
CN121286135A
CN121286135A CN202480037482.XA CN202480037482A CN121286135A CN 121286135 A CN121286135 A CN 121286135A CN 202480037482 A CN202480037482 A CN 202480037482A CN 121286135 A CN121286135 A CN 121286135A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
adhesive
component
mass
epoxy resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202480037482.XA
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English (en)
Inventor
赵雪
谷口纮平
原田雄太
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Corp
Original Assignee
Resonac Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Resonac Corp filed Critical Resonac Corp
Publication of CN121286135A publication Critical patent/CN121286135A/zh
Pending legal-status Critical Current

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    • C09J11/02Non-macromolecular additives
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    • H10P95/00
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  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Die Bonding (AREA)

Abstract

一种膜状黏合剂,其包含金属粒子、环氧树脂、酚醛树脂及弹性体,以膜状黏合剂的质量为基准,金属粒子的含量为80.0质量%以上,环氧树脂包含在25℃下为液状的第一环氧树脂及在25℃下为固体的第二环氧树脂,将金属粒子的含量设为100质量份时,第一环氧树脂的含量为4.0~5.5质量份。

Description

膜状黏合剂、切割晶粒接合一体型膜、以及半导体装置及其制 造方法
技术领域
本发明涉及一种膜状黏合剂、切割晶粒接合一体型膜、以及半导体装置及其制造方法。
背景技术
以往,半导体装置经过以下工序而制造。首先,在切割用压敏胶片上贴附半导体晶圆,在该状态下将半导体晶圆单片化为半导体芯片(切割工序)。其后,实施拾取工序、压接工序及晶粒接合工序等。在专利文献1中公开了一种粘合粘接膜(切割晶粒接合一体型膜),其兼具在切割工序中固定半导体晶圆的功能和在晶粒接合工序中使半导体芯片与基板黏合的功能。在切割工序中,通过将半导体晶圆及黏合剂层单片化,能够获得附有黏合剂片的半导体芯片。
近年来,已普及进行电力控制等的称为功率半导体装置的设备。功率半导体装置容易因所供给的电流而产生热,要求优异的散热性。专利文献2中公开了一种固化后的散热性高于固化前的散热性的膜状黏合剂。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-218571号公报
专利文献2:日本专利第6396189号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而,在半导体装置的制造中,在半导体封装件的小型化及高积体化不断发展的情况下,为了抑制半导体封装件的发热,要求具有高散热性的膜状黏合剂。为了实现高散热性,需要高填充具有高热传导率的填料。然而,若在膜状黏合剂中配制大量的填料,则会发生与作为覆盖膜的聚乙烯膜的密合性降低的现象。存在一边保持膜状黏合剂的高散热性的性能一边改善密合性的恶化的课题。
本发明提供一种膜状黏合剂,其在制造散热性优异的半导体装置时有用且具有优异的密合性。并且,本发明提供一种具备膜状黏合剂的切割晶粒接合一体型膜、以及半导体装置及其制造方法。
用于解决技术课题的手段
本发明人等为了解决上述问题,在含有金属粒子的条件下,对膜状黏合剂所含有的各树脂成分的量进行最佳化,并且着眼于有关膜状黏合剂的各种参数与密合性之间的相关关系而进行了深入研究,从而完成了以下发明。
本发明有关以下的发明。
[1]一种膜状黏合剂,其包含金属粒子、环氧树脂、酚醛树脂及弹性体,
以所述膜状黏合剂的质量为基准,所述金属粒子的含量为80.0质量%以上,
所述环氧树脂包含在25℃下为液状的第一环氧树脂及在25℃下为固体的第二环氧树脂,
将所述金属粒子的含量设为100质量份时,所述第一环氧树脂的含量为4.0~5.5质量份。
[2]如[1]所述的膜状黏合剂,其中
将所述第二环氧树脂的含量设为1质量份时,所述第一环氧树脂的含量为1.5质量份以上。
[3]如[1]或[2]所述的膜状黏合剂,其中
以所述膜状黏合剂的体积为基准,所述金属粒子的含量为26~38体积%。
[4]如[1]至[3]的任一项所述的膜状黏合剂,其中
所述金属粒子为银粒子。
[5]如[1]至[4]的任一项所述的膜状黏合剂,其中
所述环氧树脂相对于所述酚醛树脂的当量比为1.2以上。
[6]如[1]至[5]的任一项所述的膜状黏合剂,其厚度为5~40μm。
[7]如[1]至[6]的任一项所述的膜状黏合剂,其中
在170℃下经3小时热固化之后的25℃±1℃下的热传导率为7W/(m·K)以上。
[8]一种切割晶粒接合一体型膜,其具有依序具备基材层、第一黏合剂层及第二黏合剂层的层叠结构,其中
所述第二黏合剂层由[1]至[7]的任一项所述的膜状黏合剂构成。
[9]如[8]所述的切割晶粒接合一体型膜,其还具备以覆盖所述第二黏合剂层的方式设置的覆盖膜。
[10]一种半导体装置,其具备:
半导体芯片;
支撑部件,搭载所述半导体芯片;及
黏合部件,设置于所述半导体芯片与所述支撑部件之间,黏合所述半导体芯片和所述支撑部件,
所述黏合部件为[1]至[7]的任一项所述的膜状黏合剂的固化物。
[11]一种半导体装置的制造方法,其包括:
将[8]或[9]所述的切割晶粒接合一体型膜的所述第二黏合剂层贴附于半导体晶圆的工序;
通过将所述半导体晶圆和所述第二黏合剂层的层叠体单片化,获得由半导体芯片和黏合剂片构成的附有黏合剂片的半导体芯片的工序;及
介由所述黏合剂片将所述半导体芯片黏合于支撑部件的工序。
发明效果
根据本发明,提供一种在制造散热性优异的半导体装置时有用且具有优异的密合性的膜状黏合剂。并且,根据本发明,提供一种具备膜状黏合剂的切割晶粒接合一体型膜、以及半导体装置及其制造方法。
附图说明
图1是示意性地表示膜状黏合剂的一实施方式的剖视图。
图2是示意性地表示切割晶粒接合一体型膜的一实施方式的剖视图。
图3(a)~图3(f)是示意性地表示用于制造半导体装置的一系列工序的剖视图。
图4是示意性地表示半导体装置的一实施方式的剖视图。
具体实施方式
以下,适当参阅图式对本发明的实施方式进行说明。然而,本发明并不限定于以下的实施方式。在以下的实施方式中,除了特别明示的情况以外,其构成要素(也包括步骤等)不是必须的。各图中的构成要素的大小为概念性的大小,构成要素之间的大小的相对关系并不限定于各图所示的关系。
在本说明书中,使用“~”所表示的数值范围表示将“~”前后记载的数值分别作为最小值和最大值而包含在内的范围。在本说明书中,阶段性地记载的数值范围内,某一阶段的数值范围的上限值或下限值也可以替换成其他的阶段的数值范围的上限值或下限值。并且,在本说明书中记载的数值范围内,该数值范围的上限值或下限值也可以替换成实施例中所示的值。并且,个别地记载的上限值及下限值能够任意组合。并且,本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯及与其对应的甲基丙烯酸酯中的至少一者。在“(甲基)丙烯酰基”等其他近似的表述中也相同。并且,“(聚)”是指在“聚”的接头词存在的情况和不存在的情况这两者。并且,“A或B”可以包括A及B中的任一者,也可以包括两者。并且,以下例示的材料只要没有特别指定,则可以单独使用1种,也可以组合2种以上来使用。关于组合物中的各成分的含量,在组合物中相当于各成分的物质存在多个的情况下,只要没有特别指定,则表示存在于组合物中的该多个物质的合计量。
图1是示意地表示本实施方式的膜状黏合剂的剖视图。该图所示的膜状黏合剂10A为热固化性,经过半固化(B阶段)状态,在固化处理后成为完全固化(C阶段)状态。膜状黏合剂10A设置于支撑膜20上。膜状黏合剂10A例如用作在半导体芯片与支撑部件的黏合或半导体芯片彼此的黏合中所使用的晶粒接合膜。
作为支撑膜20,并无特别限制,例如可举出聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺等膜等。关于支撑膜20,可以实施脱模处理。支撑膜20的厚度例如为10~200μm或20~170μm。
膜状黏合剂10A包含金属粒子、环氧树脂、酚醛树脂及弹性体,以膜状黏合剂的质量为基准,金属粒子的含量为80.0质量%以上,环氧树脂包含在25℃下为液状的第一环氧树脂和在25℃下为固体的第二环氧树脂,将金属粒子的含量设为100质量份时,第一环氧树脂的含量为4.0~5.5质量份。通过并用第一环氧树脂和第二环氧树脂,即使金属粒子的含量为80.0质量%以上,也能够实现膜状黏合剂的优异的密合性。从实现更优异的密合性的观点考虑,将第二环氧树脂的含量设为1质量份时,第一环氧树脂的含量可以设为1.5质量份以上,也可以为1.5~2.0质量份,也可以为1.6~1.8质量份。将金属粒子的含量设为100质量份时,第二环氧树脂的含量例如为2.0~4.0质量份,可以为2.1~3.8质量份,也可以为2.2~3.5质量份。
膜状黏合剂10A除了上述成分以外,还可以进一步包含偶联剂及固化促进剂。以下,根据情况,对金属粒子称为“(A)成分”,对热固性树脂称为“(B)成分”,对固化剂称为“(C)成分”,对弹性体称为“(D)成分”,对偶联剂称为“(E)成分”,对固化促进剂称为“(F)成分”。以下,对各成分进行说明。
(A)成分:金属粒子
作为(A)成分的金属粒子为用于在将膜状黏合剂适用于半导体装置时提高散热性的成分。
作为(A)成分,例如可举出包含铝、镍、锡、铋、铟、锌、铁、铜、银、金、钯、铂等金属的粒子。(A)成分可以为由1种金属构成的金属粒子,也可以为由2种以上的金属构成的金属粒子。由2种以上的金属构成的金属粒子可以为将金属粒子的表面用与该金属粒子不同的金属包覆的金属包覆金属粒子。(A)成分例如可以为导电性粒子。
导电性粒子例如可以为由导电率(0℃)为40×106S/m以上的金属构成的金属粒子。通过使用这种导电性粒子,能够进一步提高散热性。作为导电率(0℃)为40×106S/m以上的金属,例如可举出金(49×106S/m)、银(67×106S/m)、铜(65×106S/m)等。导电率(0℃)可以为45×106S/m以上或50×106S/m以上。即,导电性粒子(或作为(A)成分的金属粒子)优选为由银及/或铜构成的金属粒子。
导电性粒子例如可以为由热传导率(20℃)为250W/(m·K)以上的金属构成的金属粒子。通过使用这种导电性粒子,能够进一步提高散热性。作为热传导率(20℃)为250W/(m·K)以上的金属,例如可举出金(295W/(m·K))、银(418W/(m·K))、铜(372W/(m·K))等。热传导率(20℃)可以为300W/(m·K)以上或350W/(m·K)以上。即,导电性粒子(或作为(A)成分的金属粒子)优选为由银及/或铜构成的金属粒子。
从在导电率及热传导率方面优异且不易被氧化的观点考虑,(A)成分可以为银粒子。银粒子例如可以为用银包覆由银构成的粒子(由银单独构成的粒子)或金属粒子(铜粒子等)的表面的银包覆金属粒子。作为银包覆金属粒子,例如可举出银包覆铜粒子等。(A)成分可以为由银构成的粒子。
作为(A)成分的银粒子并无特别限制,但是例如可举出通过还原法制造的银粒子(通过使用还原剂的液相(湿式)还原法制造的银粒子)、通过雾化法制造的银粒子等。作为(A)成分的银粒子可以为通过还原法制造的银粒子。
在使用了还原剂的液相(湿式)还原法中,通常从防止凝聚或熔接、以及粒径控制的观点考虑,添加有表面处理剂(润滑剂)。使用还原剂的液相还原法(湿式还原法)制造的银粒子的表面被表面处理剂(润滑剂)包覆。因此,通过还原法制造的银粒子也能够称为用表面处理剂进行表面处理的银粒子。表面处理剂可举出油酸(熔点:13.4℃)、肉豆蔻酸(熔点:54.4℃)、棕榈酸(熔点:62.9℃)、硬脂酸(熔点:69.9℃)等脂肪酸化合物;油酸酰胺(熔点:76℃)、硬脂酸酰胺(熔点:100℃)等脂肪酸酰胺化合物;戊醇(熔点:-78℃)、己醇(熔点:-51.6℃)、油醇(熔点:16℃)、硬脂醇(熔点:59.4℃)等脂肪族醇化合物;齐墩果腈(熔点:-1℃)等脂肪族腈化合物等。表面处理剂可以为熔点低(例如,熔点为100℃以下)且对有机溶剂的溶解性高的表面处理剂。
(A)成分的形状并无特别限制,例如可以为薄片状、树脂状、球状等,也可以为球状。当(A)成分的形状为球状时,具有膜状黏合剂的表面粗糙度(Ra)容易得到改善的倾向。
(A)成分可以为平均粒径为0.01~10μm的金属粒子(优选为导电性粒子,更优选为银粒子)。当金属粒子的平均粒径为0.01μm以上时,具有发挥如下效果的倾向:能够防止制作黏合剂清漆时的粘度上升;能够使膜状黏合剂含有所期望的量的金属粒子;能够确保膜状黏合剂对被粘附体的润湿性而发挥更良好的黏合性等。当金属粒子的平均粒径为10μm以下时,具有膜成形性更优异并且能够进一步提高由金属粒子的添加引起的散热性的倾向。并且,通过金属粒子的平均粒径为10μm以下,具有能够使膜状黏合剂的厚度更薄并且进而能够使半导体芯片高层叠化的倾向。除此的外,具有能够防止因金属粒子从膜状黏合剂突出而引起的半导体芯片的裂纹的产生的倾向。作为(A)成分的金属粒子的平均粒径可以为0.1μm以上、0.3μm以上或0.5μm以上,也可以为8.0μm以下、7.0μm以下、6.0μm以下、5.0μm以下、4.0μm以下或3.0μm以下。
另外,在本说明书中,作为(A)成分的金属粒子的平均粒径是指,相对于金属粒子整体的体积的比率(体积分率)为50%时的粒径(激光50%粒径(D50))。平均粒径(D50)能够通过如下求出:使用雷射散射型粒径测定装置(例如,MICROTRAC),利用激光散射法测定使金属粒子悬浮于水中的悬浮液。
根据本发明人等的研究,发现在膜状黏合剂含有(A)成分的情况下,膜状黏合剂在110℃下的剪切粘度及储能模量相对于段差埋入性的良否的相关性高。满足以下的条件(i)及条件(ii)的至少一者的膜状黏合剂能够制造散热性优异的半导体装置,并且具有优异的段差埋入性。膜状黏合剂可以满足条件(i)及条件(ii)这两个条件。
·条件(i):110℃下的剪切粘度为35000Pa·s以下。
·条件(ii):265℃下的储能模量为700MPa以下。
膜状黏合剂在110℃下的剪切粘度例如为35000Pa·s以下,可以为28000Pa·s以下、26000Pa·s以下、25000Pa·s以下、24000Pa·s以下、22000Pa·s以下、20000Pa·s以下、18000Pa·s以下或15000Pa·s以下。膜状黏合剂的110℃下的剪切粘度的下限并无特别限制,例如,可以为3000Pa·s以上、5000Pa·s以上、6000Pa·s以上或7000Pa·s以上。
110℃下的剪切粘度是指通过以下方法测定的值。首先,将膜状黏合剂切断成规定的尺寸,准备多张膜片。接着,使用橡胶辊将这些膜片在70℃的热板上层压,准备厚度300μm的层叠体。接着,用φ10mm的冲头冲裁该层叠体而获得试样。使用旋转式黏弹性测定装置(TA Instruments Japan Inc.制造,产品名称:ARES-RDA)在以下条件下测定该试样的剪切粘度。将温度为110℃时的剪切粘度的值设为110℃下的剪切粘度。另外,在间隙设定时,以使施加于试样的荷重成为10g的方式调节间隙。
(测定条件)
圆盘板:铝制,8mmφ
测定频率:1Hz
升温速度:5℃/分钟
应变:5%
测定温度:35~180℃
初始荷重:10g
膜状黏合剂在35℃及265℃下的储能模量为700MPa以下,可以为650MPa以下、600MPa以下、500MPa以下、450MPa以下或400MPa以下。膜状黏合剂在110℃下的储能模量的下限并无特别限制,例如,可以为250MPa以上、300MPa以上或350MPa以上。
110℃下的储能模量是指通过以下方法测定的值。首先,将膜状黏合剂切断成规定的尺寸,准备多张膜片。接着,使用橡胶辊将这些膜片在70℃的热板上层压,准备厚度200μm的层叠体。接着,将该层叠体在110℃下加热1小时之后,通过在170℃下进行3小时的加热来使其热固化。将由此获得的固化体切成4mm×30mm而获得试样。使用旋转式黏弹性测定装置(例如,TA Instruments Japan Inc.制造,产品名称:ARES-RDA),在以下条件下测定该试样的储能模量。将温度为35℃及110℃时的值分别设为35℃及110℃下的储能模量。
(测定条件)
基本频率:10Hz
测定模式:应变依赖性
升温速度:3℃/分钟
测定温度:30~270℃
膜状黏合剂在110℃下的剪切粘度的值例如能够通过以下方法来减小。
·减少(A)成分的含量(增加(A)成分以外的成分的含量)。
·使(B)成分及(C)成分的合计量相对于(A)成分、(B)成分、(C)成分及(D)成分的合计量的比例增大。
·使用软化点为90℃以下的(B)成分或(C)成分。
·使用分子量小的(D)成分。
以膜状黏合剂的总质量为基准,(A)成分的含量为80.0质量%以上,可以为81.0质量%以上、82.0质量%以上或83.0质量%以上。当(A)成分的含量为80.0质量%以上时,具有膜状黏合剂的热传导率提高且半导体装置的散热性进一步得到提高的倾向。以膜状黏合剂的总质量为基准,(A)成分的含量例如可以为85.0质量%以下、84.5质量%以下或84.0质量%以下。当(A)成分的含量为85.0质量%以下时,能够使膜状黏合剂更充分地含有其他成分。由此,容易将膜状黏合剂在110℃下的剪切粘度及储能模量调整到规定的范围内,膜状黏合剂具有段差埋入性更优异的倾向。
以膜状黏合剂的总质量为基准,(A)成分的含量可以为26.0体积%以上,也可以为27.0体积%以上、28.0体积%以上、29.0体积%以上、30.0体积%以上、31.0体积%以上或32.0体积%以上。以膜状黏合剂的总质量为基准,若(A)成分的含量为26.0体积%以上,则具有膜状黏合剂的热传导率得到提高且半导体装置的散热性进一步得到提高的倾向。以膜状黏合剂的总质量为基准,(A)成分的含量例如可以为38.0体积%以下、37.0体积%以下、36.5体积%以下或36.0体积%以下。以膜状黏合剂的总质量为基准,若(A)成分的含量为38.0体积%以下,则能够使膜状黏合剂更充分地含有其他成分。由此,容易将膜状黏合剂在110℃下的剪切粘度及265℃下的储能模量调整到规定的范围内,膜状黏合剂具有段差埋入性更优异的倾向。
关于(A)成分的含量(体积%),例如,将膜状黏合剂的密度设为x(g/cm3),将(A)成分的密度设为y(g/cm3),将膜状黏合剂中的(A)成分的质量比例设为z(质量%)时,可以由下述式(I)算出。另外,膜状黏合剂中的(A)成分的质量比例例如能够通过使用热重示差热分析装置(TG-DTA)进行热重分析而求出。并且,膜状黏合剂及(A)成分的密度能够通过使用比重计来测定质量和比重而求出。
(A)成分的含量(体积%)=(x/y)×z (I)
TG-DTA的测定条件:温度范围30~600℃(升温速度30℃/分钟),在600℃下维持20分钟
Air流量:300mL/分钟
热重示差热分析装置:Seiko Instruments Inc.制造,TG/DTA220
比重计:ALFA MIRAGE CO., LTD.制造,EW-300SG
(B)成分:热固性树脂
(B)成分为具有通过加热等在分子之间形成三维键而固化的性质的成分,且为在固化后显示黏合作用的成分。(B)成分可以为环氧树脂。环氧树脂只要为在分子内具有环氧基的树脂,则能够并无特别限制地使用。环氧树脂可以在分子内具有2个以上的环氧基。
作为环氧树脂,例如可举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、双酚A酚醛清漆型环氧树脂、双酚F酚醛清漆型环氧树脂、茋型环氧树脂、含三嗪骨架环氧树脂、含芴骨架环氧树脂、三酚甲烷型环氧树脂、联苯型环氧树脂、亚二甲苯基型环氧树脂、联苯芳烷基型环氧树脂、萘型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、多官能酚类、蒽等多环芳香族类的二缩水甘油醚化合物等。
环氧树脂可以包含软化点为90℃以下的环氧树脂。通过包含软化点为90℃以下的环氧树脂,环氧树脂在110℃下充分液状化,因此具有容易将膜状黏合剂在110℃下的剪切粘度调整到规定的范围内的倾向。
另外,在本说明书中,软化点是指按照JIS K7234,通过还球法测定的值。
环氧树脂包含在25℃下为液状的环氧树脂(以下,根据情况称为“第一环氧树脂”。)和在25℃下为固体的环氧树脂(以下,根据情况称为“第二环氧树脂”。)。环氧树脂中的第一环氧树脂及第二环氧树脂的含量例如为90质量%以上,可以为95质量%以上。环氧树脂可以仅由第一环氧树脂及第二环氧树脂构成。
通过环氧树脂的一部分为第一环氧树脂,具有膜状黏合剂的表面粗糙度(Ra)容易得到改善的倾向。将第二环氧树脂的含量设为1质量份时,第一环氧树脂的含量可以为1.5以上或1.6以上,也可以为2.0以下、1.9以下或1.8以下。通过设为这种含量,膜状黏合剂的密合性得到提高,其结果,能够高度抑制覆盖膜的剥离。作为第一环氧树脂的市售品,可举出EXA-830CRP(产品名称,DIC Corporation制造),YDF-8170C(产品名称,NIPPON STEELChemical&Material Co., Ltd.制造)等。
环氧树脂的环氧当量并无特别限制,可以为90~300g/eq或110~290g/eq。当环氧树脂的环氧当量在这样的范围内时,具有容易维持膜状黏合剂的整体强度且确保形成膜状黏合剂时的黏合剂清漆的流动性的倾向。
以膜状黏合剂的总质量为基准,(B)成分的含量可以为1.0质量%以上、3.0质量%以上、5.0质量%以上或7.0质量%以上,也可以为15.0质量%以下、14.0质量%以下、13.0质量%以下、12.0质量%以下或11.0质量%以下。
环氧树脂相对于酚醛树脂的当量比并无特别限制,可以为1.2以上或1.3以上,也可以为1.5以下。
(C)成分:固化剂
(C)成分为作为(B)成分的固化剂而发挥作用的成分,具体而言为环氧树脂固化剂。作为(C)成分,例如可举出酚醛树脂(酚系固化剂)、酸酐系固化剂、胺系固化剂、咪唑系固化剂、膦系固化剂、偶氮化合物、有机过氧化物等。(B)成分为环氧树脂的情况下,从操作性、保存稳定性及固化性的观点考虑,(C)成分可以为酚醛树脂。
酚醛树脂只要在分子内具有酚性羟基,则能够并无特别限制地使用。作为酚醛树脂,例如可举出将苯酚、甲酚、间苯二酚、邻苯二酚、双酚A、双酚F、苯基苯酚、氨基苯酚等酚类及/或α-萘酚、β-萘酚、二羟基萘等萘酚类与甲醛等具有醛基的化合物在酸性催化剂下进行缩合或共缩合而得到的酚醛清漆型酚醛树脂、由烯丙基化双酚A、烯丙基化双酚F、烯丙基化萘二醇、苯酚酚醛清漆、苯酚等酚类及/或萘酚类与二甲氧基对二甲苯或双(甲氧基甲基)联苯合成的苯酚芳烷基树脂、萘酚芳烷基树脂、联苯芳烷基型酚醛树脂、苯基芳烷基型酚醛树脂等。
酚醛树脂可以包含软化点为90℃以下的酚醛树脂。通过包含软化点为90℃以下的酚醛树脂,酚醛树脂在110℃下充分液状化,因此具有容易将膜状黏合剂的110℃下的剪切粘度及储能模量调整到规定的范围内的倾向。
酚醛树脂的羟基当量可以为40~300g/eq、70~290g/eq或100~280g/eq。若酚醛树脂的羟基当量为40g/eq以上,则具有膜状黏合剂的储能模量进一步得到提高的倾向,若为300g/eq以下,则能够防止因产生发泡、脱气等而引起的不良情况。
从固化性的观点而言,作为(B)成分的环氧树脂的环氧当量与作为(C)成分的酚醛树脂的羟基当量的比(作为(B)成分的环氧树脂的环氧当量/作为(C)成分的酚醛树脂的羟基当量)可以为0.30/0.70~0.70/0.30、0.35/0.65~0.65/0.35、0.40/0.60~0.60/0.40或0.45/0.55~0.55/0.45。若该当量比为0.30/0.70以上,则具有获得更充分的固化性的倾向。若当该当量比为0.70/0.30以下,则能够防止粘度变得过高,能够获得更充分的流动性。
以膜状黏合剂的总质量为基准,(C)成分的含量可以为1.0质量%以上、3.0质量%以上、4.0质量%以上或5.0质量%以上,也可以为15.0质量%以下、12.0质量%以下、10.0质量%以下或9.0质量%以下。
以膜状黏合剂的总质量为基准,(B)成分及(C)成分的合计含量可以为13.0质量%以上。若(B)成分及(C)成分的合计含量为13.0质量%以上,则容易将膜状黏合剂在110℃下的剪切粘度及储能模量调整到规定的范围内,膜状黏合剂具有段差埋入性更优异的倾向。以膜状黏合剂的总质量为基准,(B)成分及(C)成分的合计含量可以为13.2质量%以上、13.5质量%以上、14.0质量%以上、14.5质量%以上、15.0质量%以上或15.5质量%以上。以膜状黏合剂的总质量为基准,(B)成分及(C)成分的合计含量可以为30.0质量%以下、25.0质量%以下、23.0质量%以下、22.0质量%以下、21.0质量%以下、20.0质量%以下或18.0质量%以下。
(D)成分:弹性体
作为(D)成分,例如可举出聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、氨基甲酸酯树脂、聚苯醚树脂、聚醚酰亚胺树脂、苯氧基树脂、改性聚苯醚树脂等。(D)成分为这些树脂,且可以为具有交联性官能团的树脂,也可以为具有交联性官能团的丙烯酸树脂。在此,丙烯酸树脂是指包含来自(甲基)丙烯酸酯((meth)acrylate)的构成单元的(甲基)丙烯酸(共)聚合物。丙烯酸树脂可以为包含来自具有环氧基、醇性或酚性羟基、羧基等交联性官能团的(甲基)丙烯酸酯的构成单元的(甲基)丙烯酸(共)聚合物。并且,丙烯酸树脂可以为(甲基)丙烯酸酯与丙烯腈的共聚物等丙烯酸酯橡胶。这些弹性体可以单独使用1种或组合使用2种以上来使用。
作为丙烯酸树脂的市售品,例如可举出SG-P3溶剂变更品、SG-70L、SG-708-6、WS-023 EK30、SG-280 EK23、HTR-860P-3、HTR-860P-3CSP、HTR-860P-3CSP-3DB(均为NagaseChemteX Corporation制造)等。
作为(D)成分的弹性体的玻璃转移温度(Tg)可以为-50~50℃或-30~20℃。若Tg为-50℃以上,则具有因膜状黏合剂的黏性降低而操作性进一步得到提高的倾向。当Tg为50℃以下时,具有能够更充分地确保形成膜状黏合剂时的黏合剂清漆的流动性的倾向。在此,作为(D)成分的弹性体的Tg是指使用DSC(热差示扫描量热仪)(例如,Rigaku Corporation制造,产品名称:Thermo Plus 2)测定的值。
作为(D)成分的弹性体的重均分子量(Mw)可以为5万~160万、10万~140万或30万~120万。若作为(D)成分的弹性体的玻璃转移温度为5万以上,则具有成膜性更优异的倾向。若(D)成分的重均分子量为160万以下,则具有形成膜状黏合剂时的黏合剂清漆的流动性更优异的倾向。在此,作为(D)成分的弹性体的Mw是指,通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定并使用基于标准聚苯乙烯的校准曲线换算的值。
作为(D)成分的弹性体的Mw的测定装置、测定条件等例如如下。
泵:L-6000(Hitachi, Ltd.制造)
管柱:依序连结凝胶包(Gelpack)GL-R440(Hitachi Chemical Company, Ltd.制造)、凝胶包(Gelpack)GL-R450(Hitachi Chemical Company, Ltd.制造)及凝胶包GL-R400M(Hitachi Chemical Company, Ltd.制造)(各10.7mm(直径)×300mm)而成的管柱
洗脱液:四氢呋喃(以下,称为“THF”。)
样品:将试样120mg溶解于THF5mL中而得的溶液
流速:1.75mL/分钟
以膜状黏合剂的总质量为基准,(D)成分的含量可以为15.0质量%以下、12.0质量%以下、10.0质量%以下或9.0质量%以下。以膜状黏合剂的总质量为基准,若(D)成分的含量为15.0质量%以下,则能够防止粘度过高而段差埋入性降低。从膜加工性的观点考虑,以膜状黏合剂的总质量为基准,(D)成分的含量的下限可以为1.0质量%以上、1.5质量%以上、2.0质量%以上、2.5质量%以上或2.8质量%以上。
(E)成分:偶联剂
(E)成分可以为硅烷偶联剂。作为硅烷偶联剂,例如可举出γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、3-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷等。
(F)成分:固化促进剂
作为(F)成分,例如可举出咪唑类及其衍生物、有机磷系化合物、仲胺类、叔胺类、季铵盐等。这些之中,从反应性的观点考虑,(F)成分可以为咪唑类及其衍生物。
作为咪唑类,例如可举出2-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑等。它们可以单独使用1种或组合2种以上来使用。
膜状黏合剂可以进一步含有其他成分。作为其他成分,例如可举出颜料、离子捕捉剂、抗氧化剂等。
以膜状黏合剂的总质量为基准,(E)成分、(F)成分及其他成分的合计含量可以为0.005~10质量%。
[膜状黏合剂的制造方法]
图1所示的膜状黏合剂10A的制造方法并无特别限制,例如,能够通过包括如下工序的制造方法来获得:混合含有(A)成分和有机溶剂的原料清漆,制备含有(A)成分、有机溶剂、(B)成分和(C)成分的黏合剂清漆的工序(混合工序);及使用黏合剂清漆,形成膜状黏合剂的工序(形成工序)。黏合剂清漆可以根据需要进一步含有(D)成分、(E)成分、(F)成分、其他成分等。
(混合工序)
混合工序为混合含有(A)成分和有机溶剂的原料清漆,制备含有(A)成分、有机溶剂、(B)成分和(C)成分的黏合剂清漆的工序。
有机溶剂只要能够溶解(A)成分以外的成分,则并无特别限制。作为有机溶剂,例如可举出甲苯、二甲苯、均三甲苯、异丙苯、对异丙基甲苯等芳香族烃;己烷、庚烷等脂肪族烃;甲基环己烷等环状烷烃;四氢呋喃、1,4-二噁烷等环状醚;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等酮;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、γ-丁内酯、丁基卡必醇乙酸酯、乙基卡必醇乙酸酯等酯;碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等碳酸酯;N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯啶酮等酰胺、丁基卡必醇、乙基卡必醇等醇等。它们可以单独使用1种或组合2种以上来使用。这些之中,从表面处理剂的溶解性及沸点的观点考虑,有机溶剂可以为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、丁基卡必醇、乙基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、乙基卡必醇乙酸酯或环己酮。以原料清漆的总质量为基准,原料清漆中的固体成分浓度可以为10~80质量%。
原料清漆例如能够通过将各成分添加到搅拌机中使用的容器中而获得。在该情况下,添加各成分的顺序并无特别限制,能够根据各成分的性状而适当设定。
关于混合,能够适当组合均质分散机、三合一马达、旋转混合机、行星式搅拌机、擂溃机等通常的搅拌机来进行。搅拌机可以具备能够管理原料清漆或黏合剂清漆的温度条件的加热器单元等加温设备。在将均质分散机用于混合的情况下,均质分散机的转速可以为4000转/分钟以上。
混合工序的混合温度并无特别限制,可以为50℃以上。关于混合工序的混合温度,可以根据需要通过加温设备等进行加温。根据本发明人等的研究,发现如下:若混合工序的混合温度为50℃以上,则例如在使用银粒子(优选为通过还原法制造的银粒子)的情况下,所获得的膜状黏合剂在C阶段状态下,能够包含银粒子的烧结体。这种现象在作为(A)成分使用通过还原法制造的银粒子时更显着地显现。出现这种现象的原因并不明确,本发明人等认为如下。作为(A)成分的(通过使用还原剂的液相(湿式)还原法制造的)银粒子通常通过表面处理剂(润滑剂)来包覆表面。在此,推测为如下:若混合工序的混合温度为50℃以上,则包覆银粒子的表面处理剂解离(处于还原状态)而银表面容易露出。此外,推测为如此露出银表面的银粒子彼此容易直接接触,因此在使膜状黏合剂固化的条件下进行加热时,银粒子彼此容易烧结而形成银粒子的烧结体。由此,认为膜状黏合剂在C阶段状态下成为包含银粒子的烧结体。另外,通过雾化法制造的银粒子通过其制造方法上的特性而在银粒子的表面被氧化银膜覆盖。根据本发明人等的研究,使用通过雾化法制造的银粒子的情况下,即使混合工序的混合温度为50℃以上,也确认到所获得的膜状黏合剂在C阶段状态下,不易包含银粒子的烧结体。混合工序的混合温度可以为55℃以上、60℃以上、65℃以上或70℃以上。关于混合工序的混合温度的上限,例如,可以为120℃以下、100℃以下或80℃以下。混合工序的混合时间例如可以为1分钟以上、5分钟以上或10分钟以上,也可以为60分钟以下、40分钟以下或20分钟以下。
(B)成分、(C)成分、(D)成分、(E)成分、(F)成分或其他成分能够根据各成分的性状,在任意阶段中使黏合剂清漆含有。这些成分例如可以通过在混合工序之前添加到原料清漆中而使黏合剂清漆含有,也可以通过在混合工序之后添加到黏合剂清漆中而含有。(B)成分及(C)成分优选通过在混合工序之前添加到原料清漆而使黏合剂清漆含有。(D)成分可以通过在混合工序之前添加到原料清漆而使黏合剂清漆含有,也可以通过在混合工序之后添加到黏合剂清漆中而含有。(E)成分及(F)成分优选通过在混合工序之后添加到黏合剂清漆中而含有。在混合工序之后,添加到黏合剂清漆中的情况下,在添加之后,例如,可以在未达50℃的温度条件(例如,室温(25℃))下进行混合。该情况下的条件可以为室温(25℃)下0.1~48小时。
在一实施方式中,混合工序可以为如下工序:将含有(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分及有机溶剂的原料清漆在优选为50℃以上的混合温度下进行混合,制备含有(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分及有机溶剂的黏合剂清漆。
如此,能够制备含有(A)成分、有机溶剂、(B)成分及(C)成分的黏合剂清漆。关于黏合剂清漆,在制备后,可以通过真空脱气等来去除清漆中的气泡。
以黏合剂清漆的总质量为基准,黏合剂清漆中的固体成分浓度可以为10~80质量%。
(形成工序)
形成工序为使用黏合剂清漆来形成膜状黏合剂的工序。作为形成膜状黏合剂的方法,例如,可举出将黏合剂清漆涂布于支撑膜的方法等。
作为将黏合剂清漆涂布于支撑膜的方法,能够使用公知的方法,例如可举出刮刀涂布法、辊涂法、喷涂法、凹版涂布法、棒涂法及帘式涂布法等。
在支撑膜上涂布黏合剂清漆之后,根据需要,可以对有机溶剂进行加热干燥。加热干燥只要为所使用的有机溶剂充分地挥发的条件,则并无特别限制,例如,加热干燥温度可以为50~200℃,加热干燥时间可以为0.1~30分钟。加热干燥也可以以不同的加热干燥温度或加热干燥时间阶段性地进行。
由此,能够获得膜状黏合剂10A。膜状黏合剂10A的厚度能够根据用途来适当调整,例如,可以为3μm以上、5μm以上或10μm以上,也可以为200μm以下、100μm以下、50μm以下、40μm以下或30μm以下。
在C阶段状态下,膜状黏合剂10A的热传导率(25℃±1℃)可以为1.5W/(m·K)以上。若热传导率为1.5W/(m·K)以上,则具有半导体装置的散热性更优异的倾向。热传导率可以为2.0W/(m·K)以上、2.5W/(m·K)以上、3.0W/(m·K)以上、3.5W/(m·K)以上、4.0W/(m·K)以上、4.5W/(m·K)以上或5.0W/(m·K)以上。膜状黏合剂10A的C阶段状态下的热传导率(25℃±1℃)的上限并无特别限制,可以为30W/(m·K)以下。另外,在本说明书中,热传导率是指通过实施例中所记载的方法来算出的值。并且,为了使膜状黏合剂10A固化而成为C阶段状态的条件例如能够设为在加热温度170℃下加热时间3小时。
[切割晶粒接合一体型膜及其制造方法]
图2是表示切割晶粒接合一体型膜的一实施方式的示意剖视图。图2所示的切割晶粒接合一体型膜100依序具备基材层40、第一黏合剂层30及由膜状黏合剂10A形成的第二黏合剂层10。切割晶粒接合一体型膜100也能够具备:切割带50,具备基材层40及设置于基材层40上的第一黏合剂层30;及第二黏合剂层10,设置于切割带50的第一黏合剂层30上。切割晶粒接合一体型膜100也可以为膜状、片状、带状等。切割晶粒接合一体型膜100可以在第二黏合剂层10的与第一黏合剂层30为相反侧的表面上具备支撑膜20。也可以具备覆盖膜来代替支撑膜20。作为覆盖膜,能够使用与支撑膜20相同的材质及厚度的膜。
作为切割带50上的基材层40,例如可举出聚四氟乙烯膜、聚对苯二甲酸乙二酯膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚甲基戊烯膜、聚酰亚胺膜等塑胶膜等。基材层40也可以根据需要而实施底漆涂布、UV处理、电晕放电处理、研磨处理、蚀刻处理等表面处理。
切割带50上的第一黏合剂层30只要具有切割时半导体芯片不飞散的充分的胶接力,且具有在之后的半导体芯片的拾取工序中不损伤半导体芯片的程度的低胶接力,则并无特别限制,能够使用在切割带领域中以往公知的黏合剂层。第一黏合剂层30可以为由感压型压敏胶黏剂形成的第一黏合剂层,也可以为由紫外线固化型压敏胶黏剂形成的第一黏合剂层。第一黏合剂层为由紫外线固化型压敏胶黏剂形成的第一黏合剂层的情况下,第一黏合剂层能够通过照射紫外线来降低胶黏性。
从经济性及膜的操作性的观点考虑,切割带50(基材层40及第一黏合剂层30)的厚度可以为60~150μm或70~130μm。
图2所示的切割晶粒接合一体型膜100能够通过具备如下工序的制造方法来获得:准备膜状黏合剂10A以及切割带50的工序,所述切割带50具备基材层40及设置于基材层40上的第一黏合剂层30;及贴合膜状黏合剂10A及切割带50的第一黏合剂层30的工序。作为将膜状黏合剂10A和切割带50的第一黏合剂层30贴合的方法,能够使用公知的方法。
[半导体装置的制造方法]
图3(a)~图3(f)是示意地表示用于制造半导体装置的一系列工序的剖视图。半导体装置的制造方法包括:在上述切割晶粒接合一体型膜100的第二黏合剂层10上贴附半导体晶圆W的工序(晶圆层压工序,参阅图3(a)及图3(b));通过切割贴附有第二黏合剂层10的半导体晶圆W,制作多个单片化的附有黏合剂片的半导体芯片60的工序(切割工序,参阅图3(c));及将附有黏合剂片的半导体芯片60介由黏合剂片10a黏合于支撑部件80的工序(半导体芯片黏合工序,参阅图3(f))。半导体装置的制造方法可以进一步包括如下工序:在切割工序与半导体芯片黏合工序之间,根据需要对第一黏合剂层30(隔着基材层40)照射紫外线的工序(紫外线照射工序,参阅图3(d));从第一黏合剂层30a拾取附有黏合剂片的半导体芯片60的工序(拾取工序,参阅图3(e));及使接于支撑部件80的附有黏合剂片的半导体芯片60上的黏合剂片10a热固化的工序(热固化工序)。
(晶圆层压工序)
在本工序中,首先,将切割晶粒接合一体型膜100配置于规定装置。接着,将半导体晶圆W的表面Ws贴附于切割晶粒接合一体型膜100的第二黏合剂层10(参阅图3(a)及图3(b))。半导体晶圆W的电路面可以设置于与表面Ws为相反侧的面。
作为半导体晶圆W,例如可举出单晶硅、多晶硅、各种陶瓷、砷化镓等化合物半导体等。
(切割工序)
在本工序中,切割半导体晶圆W及第二黏合剂层10而使其单片化(参阅图3(c))。附有黏合剂片的半导体芯片60具有半导体芯片Wa及黏合剂片10a。半导体芯片Wa将半导体晶圆W单片化而成,黏合剂片10a将第二黏合剂层10单片化而成。并且,可以切断第一黏合剂层30的一部分或第一黏合剂层30的全部及基材层40的一部分。图3(c)所示的第一黏合剂层30a将第一黏合剂层30单片化而成。由此,切割晶粒接合一体型膜100也作为切割片发挥作用。
(紫外线照射工序)
第一黏合剂层30为紫外线固化型第一黏合剂层的情况下,半导体装置的制造方法可以包括紫外线照射工序。在本工序中,对第一黏合剂层30(隔着基材层40)照射紫外线(参阅图3(d))。在紫外线照射中,紫外线的波长可以为200~400nm。紫外线照射条件中,照度及照射量可以分别为30~240mW/cm2的范围及50~500mJ/cm2的范围。
(拾取工序)
在本工序中,一边通过扩展基材层40使单片化后的附有黏合剂片的半导体芯片60彼此分离,一边用吸引夹头74从基材层40侧吸引被针72上推的附有黏合剂片的半导体芯片60,并将其从第一黏合剂层30a拾取(参阅图3(e))。第一黏合剂层30a在拾取附有黏合剂片的半导体芯片60之后,可以残留于基材层40上。在本工序中,未必一定需要扩展基材层40,但通过扩展基材层40能够进一步提高拾取性。
针72的上推量能够适当设定。此外,从对极薄晶圆也确保充分的拾取性的观点考虑,例如也可以进行2级或3级的上推。并且,也可以利用使用吸引夹头74的方法以外的方法来拾取附有黏合剂片的半导体芯片60。
(半导体芯片黏合工序)
在本工序中,通过热压接,将所拾取的附有黏合剂片的半导体芯片60介由黏合剂片10a黏合于支撑部件80(参阅图3(f))。可以在支撑部件80黏合多个附有黏合剂片的半导体芯片60。
热压接中的加热温度例如可以为80~160℃。热压接中的荷重例如可以为5~50N。热压接中的加热时间例如可以为0.5~20秒。
(热固化工序)
在本工序中,使黏合于支撑部件80的附有黏合剂片的半导体芯片60中的黏合剂片10a热固化。通过使黏合半导体芯片Wa与支撑部件80的黏合剂片10a或黏合剂片的固化物10ac热固化,能够更牢固地进行黏合固定。并且,当(A)成分为银粒子(优选为通过还原法制造的银粒子)的情况下,通过使黏合剂片10a或黏合剂片的固化物10ac热固化,具有更容易获得银粒子的烧结体的倾向。在进行热固化的情况下,也可以同时施加压力使其固化。本工序中的加热温度能够根据黏合剂片10a的构成成分而适当变更。加热温度例如可以为60~200℃、80~190℃或100~180℃。加热时间例如可以为1~120分钟、5~100分钟、10~80分钟或15~60分钟。另外,温度或压力也可以阶段性地变更而进行。
黏合剂片10a能够通过经过半导体芯片黏合工序或热固化工序而固化,成为黏合剂片的固化物10ac。当(A)成分为银粒子(优选为通过还原法而制造的银粒子)的情况下,黏合剂片的固化物10ac能够含有银粒子的烧结体。因此,所获得的半导体装置能够具有优异的散热性。
半导体装置的制造方法也可以根据需要包括将支撑部件的端子部(内引线)的末端与半导体元件上的电极垫(electrode pad)用接合导线电连接的工序(导线接合工序)。作为接合导线,例如使用金线、铝线、铜线等。进行导线接合时的温度可以在80~250℃或80~220℃的范围内。加热时间可以为数秒~数分钟。导线接合也可以在上述温度范围内加热的状态下,通过并用基于超声波的振动能量和基于施加加压的压接能量来进行导线接合。
半导体装置的制造方法也可以根据需要而包括利用密封材料密封半导体元件的工序(密封工序)。本工序用于保护搭载于支撑部件的半导体元件或接合导线。本工序能够通过用模具将密封用树脂(密封树脂)成型来进行。作为密封树脂,例如可以为环氧系树脂。通过密封时的热及压力来埋入支撑部件及残渣,能够防止由黏合界面中的气泡引起的剥离。
半导体装置的制造方法也可以根据需要而包括使在密封工序中固化不充分的密封树脂完全固化的工序(后固化工序)。即使在密封工序中黏合剂片未热固化的情况下,也能够在本工序中固化密封树脂的同时使黏合剂片热固化而黏合固定。本工序中的加热温度能够根据密封树脂的种类而适当设定,例如可以在165~185℃的范围内,加热时间可以为0.5~8小时左右。
半导体装置的制造方法也可以根据需要包括使用回流焊炉对黏合于支撑部件的附有黏合剂片的半导体元件进行加热的工序(加热熔融工序)。在本工序中,树脂密封的半导体装置也可以表面安装于支撑部件上。作为表面安装的方法,例如可举出预先将焊料供给到印刷线路板上后,利用温风等加热熔融,进行焊接的回流焊等。作为加热方法,例如可举出热风回流焊、红外线回流焊等。并且,加热方法可以对整体进行加热,也可以对局部进行加热。加热温度例如可以在240~280℃的范围内。
[半导体装置]
图4是表示半导体装置的一实施方式的示意剖视图。图4所示的半导体装置200具备半导体芯片Wa、搭载半导体芯片Wa的支撑部件80、及黏合部件12。黏合部件12设置于半导体芯片Wa与支撑部件80之间,黏合半导体芯片Wa与支撑部件80。黏合部件12为膜状黏合剂的固化物(黏合剂片的固化物10ac)。半导体芯片Wa的连接端子(未图示)也可以经由导线70与外部连接端子(未图示)电连接。半导体芯片Wa也可以被由密封材料形成的密封材料层92密封。也可以在与支撑部件80的表面80A相反侧的面上形成焊球94,用于与外部基板(母板)(未图示)的电连接。
半导体芯片Wa(半导体元件)例如可以为IC(集成电路)等。作为支撑部件80,例如可举出42合金引线框架、铜引线框架等引线框架;聚酰亚胺树脂、环氧树脂等塑胶膜;在玻璃不织布等基材中含浸并固化聚酰亚胺树脂、环氧树脂等塑胶而成的改性塑胶膜;氧化铝等陶瓷等。
半导体装置200具备上述膜状黏合剂的固化物作为黏合部件,因此具有优异的散热性。
实施例
以下,基于实施例对本发明进行具体说明,但本发明并不限定于这些。
(实施例1~4及比较例1~3)
<黏合剂清漆的制备>
以表1及表2所示的记号及组成比(单位:质量份),向(A)成分、(B)成分、(C)成分及(D)成分中添加作为有机溶剂的环己酮,制备出原料清漆。使用均质分散机(TajimaChemical Machinery Co., Ltd.制造,T.K.HOMO MIXER MARK II),将该原料清漆在70℃的混合温度条件下以4000转/分钟搅拌20分钟,获得了黏合剂清漆。接着,放置黏合剂清漆,直至成为20~30℃之后,在黏合剂清漆中添加(E)成分及(F)成分,并使用三合一马达以250转/分钟彻夜进行了搅拌。如此,制备了实施例1~4及比较例1~3的(A)成分、(B)成分、(C)成分及(D)成分的合计含量为61质量%的黏合剂清漆。
另外,表1及表2的各成分的记号是指下述。
(A)成分:金属粒子
A1:银粒子AG-3-1F(产品名称,DOWA Electronics Materials Co.,Ltd.制造,形状:球状、平均粒径(激光50%粒径(D50)):1.5μm)
(B)成分:热固性树脂
B1:EXA-830CRP(产品名称,DIC Corporation制造,双酚F型环氧树脂,环氧当量:159g/eq,在25℃为液状)
B2:N-500P-10(产品名称,DIC Corporation制造,甲酚酚醛清漆型环氧树脂,环氧当量:204g/eq,软化点:84℃)
(C)成分:固化剂
C1:MEH-7800M(产品名称,Meiwa Chemical Co. Ltd.制造,苯基芳烷基型酚醛树脂,羟基当量:174g/eq,软化点:80℃)
(D)成分:弹性体
D1:SG-P3溶剂变更品(产品名称,Nagase ChemteX Corporation制造,丙烯酸酯橡胶,重均分子量:80万,Tg:15℃)
(E)成分:偶联剂
E1:Z-6119(产品名称,DuPont Toray Specialty Materials K.K.,脲基丙基三烷氧基硅烷)
(F)成分:固化促进剂
F1:1B2MZ(产品名称,SHIKOKU KASEI HOLDINGS CORPORATION制造,1-苄基-2-甲基-1H-咪唑)
<体积%的算出>
当将膜状黏合剂的密度设为x(g/cm3),将(A)成分的密度设为y(g/cm3),将膜状黏合剂中的(A)成分的质量比例设为z(质量%)时,(A)成分的含量(体积%)由下述式(I)算出。另外,关于膜状黏合剂中的(A)成分的质量比例,通过使用热重示差热分析装置(TG-DTA)进行热重分析而求出。并且,关于膜状黏合剂及(A)成分的密度,通过使用比重计测定质量和比重而求出。
(A)成分的含量(体积%)=(x/y)×z (I)
TG-DTA的测定条件:温度范围30~600℃(升温速度30℃/分钟),在600℃下维持20分钟
Air流量:300mL/分钟
热重示差热分析装置:Seiko Instruments Inc.制造,TG/DTA220
比重计:ALFA MIRAGE CO.,LTD.制造,EW-300SG
<层叠体的制作>
使用实施例1~4及比较例1~3的黏合剂清漆制作了膜状黏合剂。对各黏合剂清漆进行真空脱泡,并将之后的黏合剂清漆涂布于作为支撑膜的实施了脱模处理的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜(厚度:38μm)上。对所涂布的黏合剂清漆进行在90℃下5分钟,黏合在130℃下5分钟这2阶段的加热干燥之后,将聚乙烯(PE)薄膜(厚度:)层叠在成为膜状的黏合剂之上,获得了在PET膜上具备处于B阶段状态的厚度25μm的实施例1~4及比较例1~3的膜状黏合剂且在其上具备PE膜的层叠体。并且,此时的实施例1~4及比较例1~3的膜状黏合剂中的环氧树脂与酚醛树脂的当量比为1.25。
<膜状黏合剂在110℃下的剪切粘度的测定>
将实施例1~4及比较例1~3的膜状黏合剂(厚度:25μm)分别切断成规定的尺寸,准备了12张膜片。接着,使用橡胶辊将12张膜片的膜片在70℃的热板上进行层压,准备了厚度为300μm的层叠体。接着,用φ10mm的冲头冲裁层叠体而制作试样,并使用旋转式黏弹性测定装置(TA Instruments Japan Inc.制造,产品名称:ARES-RDA)对所制作出的试样在以下的测定条件下测定了110℃下的剪切粘度。另外,在间隙设定时,以使施加于试样的荷重成为10g的方式调节了间隙。将结果示于表1及表2。
(测定条件)
圆盘板:铝制,8mmφ
测定频率:1Hz
升温速度:5℃/分钟
应变:5%
测定温度:35~180℃
初始荷重:10g
<储能模量的评价>
(评价用样品的制作)
将实施例1~4及比较例1~3的膜状黏合剂分别用橡胶辊贴合多张,制作了200μm以上的厚度的层叠膜。接着,将层叠膜在恒温干燥机中以110℃进行1小时加热,进而以170℃进行3小时加热,并将热固化的层叠品切成4mm×30mm,获得了储能模量测定用样品。
(评价用样品的储能模量的评价)
使用动态黏弹性评价装置(UBM Co., Ltd.制造,产品名称:Rheogel-E4000),在以下的测定条件下,测定了所获得的样品在35℃和110℃下的储能模量。将结果示于表1及表2。
(测定条件)
基本频率:10Hz
测定模式:应变依赖性
升温速度:3℃/分钟
测定温度:30~270℃
<芯片剪切强度的评价>
(评价用样品的制作)
通过将所获得的一体型膜中的半导体晶圆切割成5mm×5mm的尺寸而使其单片化之后,准备引线框架(LF810 下沉式(Tab Down)),在加热引线框架的载台温度为70℃、压接3s的条件下,临时压接之后,在加热引线框架的载台温度为120℃、压接时间5秒、压接荷重0.01MPa的条件下,介由黏合剂片将附有黏合剂片的半导体芯片压接于引线框架上。其后,在温度110℃、加压0.7MPa的条件下,对压接有半导体芯片的引线框架进行1小时加压及加热,进而,之后在温度170℃、加压0.7MPa的条件下进行3小时加压及加热,通过使黏合剂片热固化而获得了评价用样品。
(评价用样品的芯片剪切强度的评价)
使用芯片剪切强度测定装置(Dage公司制造),将载台温度设定为265℃,并将已热固化的评价用样品静置于载台20秒,然后进行了破坏试验,将结果示于表1。
<90℃剥离强度的评价>
DAF/PE侧:在以形成工序后的状态与覆盖膜贴合的状态下,切成20mm×100mm的尺寸。其后,准备贴有双面胶带的试验片,剥离PET,将DAF面与双面胶带贴附,使用90℃剥离试验机(TESTER SANGYO CO,. LTD.制造),在室温(25℃)、剥离速度50mm/分钟的条件下,进行了90℃剥离试验。将结果示于表1中。
DAF/PET侧:与上述方法几乎相同,将对所准备的附着有双面胶带的试验片剥离PE后的DAF贴附于双面胶带上,其余与上述相同。
<DAF/PE的贴附的评价>
对成形工序结束的状态的样品进行了目视评价。评价标准设为如下。将结果示于表1中。
A:几乎没有确认到剥离。
B:确认到有些剥离。
C:在广范围内剥离。
<热传导率的测定>
(热传导率测定用膜的制作)
将实施例1~4及比较例1~3的膜状黏合剂分别用橡胶辊贴合多张,制作了200μm以上的厚度的层叠膜。接着,将层叠膜切成1cm×1cm,将所切出的层叠膜在恒温干燥机中以110℃进行1小时热固化,进而以170℃进行3小时热固化,由此获得了处于C阶段状态的热传导率测定用膜。
(热传导率的算出)
热传导率测定用膜的厚度方向的热传导率λ通过下述式算出。将结果示于表1及表2。
热传导率λ(W/(m·K))=热扩散率α(m2/s)×比热Cp(J/kg·K)×密度ρ(g/cm3
另外,热扩散率α、比热Cp及密度ρ通过以下方法来测定。热传导率λ大是指在半导体装置中散热性更优异。
(热扩散率α的测定)
通过将热传导率测定用膜的两面用石墨喷雾进行黑化处理来制作了测定样品。对于测定样品,使用下述测定装置,在下述条件下通过激光闪光法(氙闪光法)求出了热传导率测定用膜的热扩散率α。
·测定装置:热扩散率测定装置(NETZSCH Japan K.K.制造,产品名称:LFA447nanoflash)
·脉冲光照射的脉冲宽度:0.1ms
·脉冲光照射的施加电压:236V
·测定样品的处理:将热传导率测定用膜的两面用石墨喷雾进行黑化处理
·测定氛围气温度:35℃
(比热Cp(25℃)的测定)
热传导率测定用膜的比热Cp(25℃)通过使用下述测定装置并在下述条件下进行示差扫描热量测定(DSC)来求出。
·测定装置:示差扫描热量测定装置(PerkinElmer Japan Co., Ltd.制造,产品名称:Pyris1)
·基准物质:蓝宝石
·升温速度:10℃/分钟
·升温温度范围:35℃~75℃
(密度ρ的测定)
热传导率测定用膜的密度ρ使用下述测定装置并在下述条件下通过阿基米德法来测定。
·测定装置:电子比重计(ALFA MIRAGE CO.,LTD.制造,产品名称:SD200L)
·水温:25℃
[表1]
[表2]
表1及表2中,“(A)成分的含量[质量%]”及“(A)成分的含量[体积%]”均以膜状黏合剂的总量((A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分、(E)成分及(F)成分的合计量)为基准。(A)成分的含量为80.0质量%以上,B1/A×100的值在4.0~5.5的范围内的实施例1~4的膜状黏合剂与不满足这样的条件的比较例1~3的膜状黏合剂相比,具有良好的热传导率,并且与覆盖膜的密合性优异。
由以上可确认,本发明的膜状黏合剂能够制造散热性优异的半导体装置,并且导具有优异的密合性。
产业上的可利用性
根据本发明,提供一种能够制造散热性优异的半导体装置并且具有优异的密合性的膜状黏合剂。并且,根据本发明,提供一种使用这样的膜状黏合剂的切割晶粒接合一体型膜。此外,根据本发明,提供一种使用这样的膜状黏合剂或切割晶粒接合一体型膜的半导体装置及其制造方法。
符号说明
10-黏合剂层,10A-膜状黏合剂,10a-黏合剂片,10ac-黏合剂片的固化物,12-黏合部件,20-支撑膜,30、30a-第一黏合剂层,40-基材层,50-切割带,60-附有黏合剂片的半导体芯片,70-导线,72-针,74-吸引夹头,80-支撑部件,92-密封材料层,94-焊球,100-切割晶粒接合一体型膜,200-半导体装置,W-半导体晶圆,Wa-半导体芯片。

Claims (12)

1.一种膜状黏合剂,其包含金属粒子、环氧树脂、酚醛树脂及弹性体,
以所述膜状黏合剂的质量为基准,所述金属粒子的含量为80.0质量%以上,
所述环氧树脂包含在25℃下为液状的第一环氧树脂及在25℃下为固体的第二环氧树脂,
将所述金属粒子的含量设为100质量份时,所述第一环氧树脂的含量为4.0~5.5质量份。
2.根据权利要求1所述的膜状黏合剂,其中,
将所述第二环氧树脂的含量设为1质量份时,所述第一环氧树脂的含量为1.5质量份以上。
3.根据权利要求1所述的膜状黏合剂,其中,
以所述膜状黏合剂的体积为基准,所述金属粒子的含量为26~38体积%。
4.根据权利要求1所述的膜状黏合剂,其中,
所述金属粒子为银粒子。
5.根据权利要求1所述的膜状黏合剂,其中,
所述环氧树脂相对于所述酚醛树脂的当量比为1.2以上。
6.根据权利要求1所述的膜状黏合剂,其厚度为5~40μm。
7.根据权利要求1所述的膜状黏合剂,其中,
在170℃下经3小时热固化之后的25℃±1℃下的热传导率为7W/(m·K)以上。
8.根据权利要求1所述的膜状黏合剂,其中,
以所述膜状黏合剂的质量为基准,所述弹性体的含量为15.0质量%以下。
9.一种切割晶粒接合一体型膜,其具有依序具备基材层、第一黏合剂层及第二黏合剂层的层叠结构,其中,
所述第二黏合剂层由权利要求1至8中任一项所述的膜状黏合剂构成。
10.根据权利要求9所述的切割晶粒接合一体型膜,其还具备以覆盖所述第二黏合剂层的方式设置的覆盖膜。
11.一种半导体装置,其具备:
半导体芯片;
支撑部件,搭载所述半导体芯片;及
黏合部件,设置于所述半导体芯片与所述支撑部件之间,黏合所述半导体芯片和所述支撑部件,
所述黏合部件为权利要求1至8中任一项所述的膜状黏合剂的固化物。
12.一种半导体装置的制造方法,其包括:
将权利要求9所述的切割晶粒接合一体型膜的所述第二黏合剂层贴附于半导体晶圆的工序;
通过将所述半导体晶圆和所述第二黏合剂层的层叠体单片化,获得由半导体芯片和黏合剂片构成的附有黏合剂片的半导体芯片的工序;及
介由所述黏合剂片将所述半导体芯片黏合于支撑部件的工序。
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