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JP7322897B2 - 接着フィルム、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム及び半導体パッケージの製造方法 - Google Patents

接着フィルム、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム及び半導体パッケージの製造方法 Download PDF

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Description

本開示は、接着フィルム、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム及び半導体パッケージの製造方法に関する。
従来、半導体装置の製造プロセスにおいて、半導体素子と支持部材との接合に、銀ペーストが主に使用されていた。しかし、近年の半導体素子の小型化及び集積化に伴い、銀ペーストのはみ出し又は半導体素子の傾きに起因してワイヤボンディングに不具合が発生しやすい傾向にある。銀ペーストの代わりに接着剤組成物を使用した場合、接着剤層の厚さを十分に均一にすることが困難であったり、接着剤層にボイド（空隙）が発生するなどの課題がある。
近年、半導体素子と支持部材との接合にフィルム状の接着材が使用されるようになってきた。例えば、特許文献１は、基材と、ワイヤ埋込層と、絶縁層とからなるダイシング・ダイボンディング兼用シートを開示する。このシートの絶縁層とウェハを貼り合わせた状態でダイシングを実施することで、半導体ウェハ及びワイヤ埋込層が個片化される。ワイヤ埋込層を介して半導体素子を支持部材に熱圧着することにより、半導体素子と支持部材が接合される。
ところで、半導体装置の形態として、半導体素子が多段に積層された構成のスタックドＭＣＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｃｈｉｐ Ｐａｃｋａｇｅ）が普及している。スタックドＭＣＰの例として、ワイヤ埋込型の半導体パッケージ及びチップ埋込型の半導体パッケージが挙げられる（特許文献２参照）。ワイヤ埋込型の半導体パッケージの製造に使用される接着フィルムはＦＯＷ（Ｆｉｌｍ Ｏｖｅｒ Ｗｉｒｅ）と称される。チップ埋込型の半導体パッケージの製造に使用される接着フィルムとしてＦＯＤ（Ｆｉｌｍ Ｏｖｅｒ Ｄｉｅ）と称される。これらの接着フィルムは、ワイヤ又は半導体素子に対する優れた埋込性を有することが求められる。
特開２００７－５３２４０号公報 特開２０１４－１７５４５９号公報
半導体素子（チップ）の小サイズ化が進展するに伴い、半導体パッケージの製造過程の熱圧着工程において、単位面積当たりの押圧力が過度に大きくなる傾向にある。これにより、接着フィルムを構成する接着剤組成物が半導体素子からはみ出す現象（以下、「ブリード」という。）が生じたり、接着フィルムが過度に潰れて電気不良を招来したりする恐れがある。特に、チップ埋込型の半導体パッケージの製造使用される接着フィルム（ＦＯＤ）の埋込性の向上のため、ＦＯＤ組成を変更して熱圧着工程での流動性を高めると、ブリードが顕著となる。例えば、はみ出した接着剤組成物が半導体素子の上面にまではい上がることもあり、それが電気不良又はワイヤボンディング不良の原因になり得る。つまり、従来の接着フィルムは、チップ埋込型のパッケージの製造過程において、半導体素子に対する優れた埋込性とブリードの抑制とを必ずしも十分に両立することができず、この点において改善の余地があった。
本開示は、熱硬化性樹脂組成物からなる接着剤層を含む接着フィルムであって、熱圧着工程において、半導体素子に対する優れた埋込性を有し且つブリードを十分に抑制できる接着フィルムを提供する。本開示は、上記接着フィルムの接着剤層を備えるダイシング・ダイボンディング一体型フィルム及びこれを用いた半導体パッケージの製造方法を提供する。
本開示に係る接着フィルムは、熱硬化性樹脂組成物からなる接着剤層を含むものであり、接着剤層の４０℃におけるずり粘度をη４０とし、接着剤層の８０℃におけるずり粘度をη８０とすると、η８０が２５００～４５００Ｐａ・ｓであり、η８０に対するη４０の比率（η４０／η８０）が２５～２００である。接着剤層の４０℃におけるずり粘度η４０は、例えば、１０万Ｐａ・ｓ以上である。
本発明者らは、チップ埋込型半導体パッケージを製造する過程の熱圧着工程においてブリードが発生するメカニズムについて検討した。その結果、以下の知見が得られた。すなわち、従来、接着剤層に対する押圧力によって接着剤層が徐々に潰されることに伴ってブリードが主に生じると考えられてきた。しかし、これよりも、押圧力を加えるためのツールが降下して対象物に接したときの衝撃がブリード発生の主因であるとの知見が得られた。本開示に係る接着フィルムは、この知見に基づいて設計されたものであり、接着剤層の４０℃におけるずり粘度η４０が８０℃におけるずり粘度η８０の２５～２００倍に設定されている。４０℃におけるずり粘度η４０を高くすることで、熱圧着工程の初期の段階、すなわち、ツールが降下して対象物に接する段階であって接着剤層が十分に加熱されていない段階における上記衝撃に起因するブリードを十分に抑制できる。他方、接着剤層の８０℃におけるずり粘度η８０が２５００～４５００Ｐａ・ｓであることで、優れた埋込性を達成できる。
本開示に係る接着フィルムは、チップ埋込型半導体パッケージの製造に有用である。すなわち、チップ埋込型半導体パッケージの製造プロセスにおいて、基板上の第１の半導体素子を埋め込むとともに、基板に対して第２の半導体素子を接着するために上記接着剤層を用いることができる。
η４０及びη８０についての上記条件を接着剤層が満たすものとするには、例えば、接着剤層を構成する熱硬化性樹脂組成物の組成に関する以下の複数の事項のうち、一つ又は複数の事項を採用すればよい。
・熱硬化性樹脂組成物が４０℃超７０℃未満の軟化点を有するフェノール樹脂を含有する。
・２５℃において液状であるエポキシ樹脂の含有率（熱硬化性樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂の全質量基準）を４０質量％未満とする。
・熱硬化性樹脂組成物が脂環式構造を有するエポキシ樹脂と、硬化剤（例えば、フェノール樹脂）と、エラストマ（例えば、アクリル樹脂）とを含む。
・熱硬化性樹脂組成物が無機フィラーを含む。
・熱硬化性樹脂組成物が硬化促進剤を含む。
本開示の接着フィルムは、接着剤層そのものであってもよいし、使いやすさの観点から、接着剤層の一方の表面上に設けられた基材フィルムを備えたものであってもよい。また、当該接着剤層と、粘着剤層とを組み合わせることによってダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを構成してもよい。すなわち、本開示に係るダイシング・ダイボンディング一体型フィルムは、本開示に係る接着フィルムの接着剤層と、接着剤層の一方の表面上に設けられた粘着剤層とを備え、必要に応じて、接着剤層を覆うように設けられた保護フィルムを更に備えてもよい。
本開示は、上記ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを用いた、半導体パッケージの製造方法を提供する。例えば、チップ埋込型半導体パッケージは、以下の工程を経て製造される。
・基板と、基板の表面上にマウントされた第１の半導体素子とを備える構造体を準備する工程。
・本開示に係るダイシング・ダイボンディング一体型フィルムの接着剤層とウェハとを貼り合わせる工程。
・接着剤層に貼り合わされた状態のウェハを複数の第２の半導体素子に個片化する工程。
・接着剤層が個片化されることによって形成された接着剤片と第２の半導体素子と含む積層体を粘着剤層からピックアップする工程。
・第１の半導体素子が接着剤片に埋め込まれるように、基板に対して上記積層体を熱圧着する工程。
・加熱処理によって接着剤片を硬化させる工程。
上記チップ埋込型半導体パッケージの製造方法によれば、熱圧着の工程において、接着剤片に第１の半導体素子を好適に埋め込むことができるとともに、ブリードを十分に抑制できる。
本開示によれば、熱硬化性樹脂組成物からなる接着剤層を含む接着フィルムであって、熱圧着工程において、半導体素子に対する優れた埋込性を有し且つブリードを十分に抑制できる接着フィルムが提供される。本開示によれば、上記接着フィルムの接着剤層を備えるダイシング・ダイボンディング一体型フィルム及びこれを用いた半導体パッケージの製造方法が提供される。
図１は半導体パッケージの一例を模式的に示す断面図である。 図２は接着剤片と第２の半導体素子とからなる積層体の一例を模式的に示す断面図である。 図３は図１に示す半導体パッケージを製造する過程を模式的に示す断面図である。 図４は図１に示す半導体パッケージを製造する過程を模式的に示す断面図である。 図５は図１に示す半導体パッケージを製造する過程を模式的に示す断面図である。 図６は図１に示す半導体パッケージを製造する過程を模式的に示す断面図である。 図７（ａ）～図７（ｅ）は、接着剤片と第２の半導体素子とからなる積層体を製造する過程を模式的に示す断面図である。
以下、図面を参照しながら本開示の実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。なお、本明細書における「（メタ）アクリル」の記載は、「アクリル」及びそれに対応する「メタクリル」を意味する。
＜半導体パッケージ＞
図１は本実施形態に係るチップ埋込型半導体パッケージを模式的に示す断面図である。この図に示す半導体パッケージ１００は、基板１０と、基板１０の表面上にマウントされた第１の半導体素子Ｗａと、第１の半導体素子Ｗａを封止している第１の封止層２０と、第１の半導体素子Ｗａの上方に配置された第２の半導体素子Ｗｂと、第２の半導体素子Ｗｂを封止している第２の封止層４０とを備える。
基板１０は、表面に回路パターン１０ａ，１０ｂを有する。半導体パッケージ１００の反りを抑制する観点から、基板１０の厚さは、例えば、９０～１８０μｍであり、９０～１４０μｍであってもよい。なお、基板１０は有機基板であっても、リードフレーム等の金属基板であってもよい。
本実施形態において、第１の半導体素子Ｗａは半導体パッケージ１００を駆動するためのコントローラチップである。第１の半導体素子Ｗａは、回路パターン１０ａ上に接着剤１５を介して接着されており、また、第１のワイヤ１１を介して回路パターン１０ｂに接続されている。平面視における第１の半導体素子Ｗａの形状は、例えば矩形（正方形又は長方形）である。第１の半導体素子Ｗａの一辺の長さは、例えば、６ｍｍ以下であり、２～５ｍｍ又は１～４ｍｍであってもよい。第１の半導体素子Ｗａの厚さは、例えば、１０～１５０μｍであり、２０～１００μｍであってもよい。
第２の半導体素子Ｗｂは、第１の半導体素子Ｗａよりも大きい面積を有する。第２の半導体素子Ｗｂは、第１の半導体素子Ｗａの全体と回路パターン１０ｂの一部とが覆われるように第１の封止層２０を介して基板１０上に搭載されている。平面視における第２の半導体素子Ｗｂの形状は、例えば矩形（正方形又は長方形）である。第２の半導体素子Ｗｂの一辺の長さは、例えば、２０ｍｍ以下であり、４～２０ｍｍ又は４～１２ｍｍであってもよい。第２の半導体素子Ｗｂの厚さは、例えば、１０～１７０μｍであり、２０～１２０μｍであってもよい。第２の半導体素子Ｗｂは、第２のワイヤ１２を介して回路パターン１０ｂに接続されるとともに第２の封止層４０により封止されている。
第１の封止層２０は接着剤片２０Ｐ（図２参照）の硬化物からなる。なお、図２に示すとおり、接着剤片２０Ｐと第２の半導体素子Ｗｂは実質的に同じサイズである。図２に示す積層体３０は、接着剤片２０Ｐと第２の半導体素子Ｗｂとからなり、接着剤付き半導体素子とも称される。積層体３０は、後述のとおり、ダイシング工程及びピックアップ工程を経て作製される（図７参照）。
＜半導体パッケージの製造方法＞
半導体パッケージ１００の製造方法について説明する。まず、図３に示すように、基板１０と、これにマウントされた第１の半導体素子Ｗａとを備える構造体５０を作製する。すなわち、基板１０の表面上に接着剤１５を介して第１の半導体素子Ｗａを配置する。その後、第１の半導体素子Ｗａと回路パターン１０ｂとを第１のワイヤ１１で電気的に接続する。
次に、図４に示すように、別途準備した積層体３０の接着剤片２０Ｐを基板１０に対して押圧する。これによって、第１の半導体素子Ｗａ及び第１のワイヤ１１を接着剤片２０Ｐに埋め込む。接着剤片２０Ｐの厚さは、第１の半導体素子Ｗａの厚さ等に応じて適宜設定すればよく、例えば、２０～２００μｍであればよく、３０～２００μｍ又は４０～１５０μｍであってもよい。接着剤片２０Ｐの厚さを上記範囲とすることで、第１の半導体素子Ｗａと第２の半導体素子Ｗｂの間隔（図５における距離Ｇ）を十分に確保することができる。距離Ｇは、例えば５０μｍ以上であることが好ましく、５０～７５μｍ又は５０～８０μｍであってもよい。
接着剤片２０Ｐの基板１０に対する圧着は、例えば、８０～１８０℃、０．０１～０．５０ＭＰａの条件で、０．５～３．０秒間にわたって実施することが好ましい。次に、加熱によって接着剤片２０Ｐを硬化させる。この硬化処理は、例えば、６０～１７５℃、０．０１～１．０ＭＰａの条件で、５分間以上にわたって実施することが好ましい。これにより、接着剤片２０Ｐの硬化物（第１の封止層２０）で第１の半導体素子Ｗａが封止される（図６参照）。接着剤片２０Ｐの硬化処理は、ボイドの低減の観点から、加圧雰囲気下で実施してもよい。第２の半導体素子Ｗｂと回路パターン１０ｂとを第２のワイヤ１２で電気的に接続した後、第２の封止層４０によって第２の半導体素子Ｗｂを封止することによって半導体パッケージ１００が完成する（図１参照）。
＜接着剤付き半導体素子の作製方法＞
図７（ａ）～図７（ｅ）を参照しながら、図２に示す積層体３０（接着剤付き半導体素子）の作製方法の一例について説明する。まず、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム８（以下、場合により「フィルム８」という。）を所定の装置（不図示）に配置する。フィルム８は、基材層１と粘着剤層２と接着剤層２０Ａ（接着フィルム）とをこの順序で備える。基材層１は、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）である。半導体ウェハＷは、例えば、厚さ１０～１００μｍの薄型半導体ウェハである。半導体ウェハＷは、単結晶シリコンであってもよいし、多結晶シリコン、各種セラミック、ガリウム砒素等の化合物半導体であってもよい。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、半導体ウェハＷの一方の面に接着剤層２０Ａが接するようにフィルム８を貼り付ける。この工程は、好ましくは５０～１２０℃、より好ましくは６０～１００℃の温度条件下で実施する。温度が５０℃以上であると、半導体ウェハＷを接着剤層２０Ａとの良好な密着性を得ることができ、１２０℃以下であると、この工程において接着剤層２０Ａが過度に流動することが抑制される。
図７（ｃ）に示すように、半導体ウェハＷ、粘着剤層２及び接着剤層２０Ａをダイシングする。これにより、半導体ウェハＷが個片化されて半導体素子Ｗｂとなる。接着剤層２０Ａも個片化されて接着剤片２０Ｐとなる。ダイシング方法としては、回転刃又はレーザを用いる方法が挙げられる。なお、半導体ウェハＷのダイシングに先立って半導体ウェハＷを研削することによって薄膜化してもよい。
次に、粘着剤層２が例えばＵＶ硬化型である場合、図７（ｄ）に示すように、粘着剤層２に対して紫外線を照射することにより粘着剤層２を硬化させ、粘着剤層２と接着剤片２０Ｐとの間の粘着力を低下させる。紫外線照射後、図７（ｅ）に示されるように、常温又は冷却条件下において基材層１をエキスパンドすることによって半導体素子Ｗａを互いに離間させつつ、ニードル４２で突き上げることによって粘着剤層２から積層体３０の接着剤片２０Ｐを剥離させるとともに、積層体３０を吸引コレット４４で吸引してピックアップする。このようにして得られた積層体３０は、図４に示すように、半導体パッケージ１００の製造に供される。
＜ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム及びその製造方法＞
図７（ａ）に示すダイシング・ダイボンディング一体型フィルム８及びその製造方法について説明する。上述のとおり、フィルム８は、基材層１（例えばＰＥＴフィルム）と粘着剤層２と接着剤層２０Ａ（接着フィルム）とをこの順序で備える。フィルム８の製造方法は、エポキシ樹脂等を含む熱硬化性樹脂組成物のワニスをフィルム（不図示）上に塗布する工程と、塗布されたワニスを５０～１５０℃で加熱乾燥することによって接着剤層２０Ａを形成する工程と、接着剤層２０Ａと粘着剤層２とを貼り合わせる工程とを含む。
接着剤層２０Ａの８０℃におけるずり粘度η８０は２５００～４５００Ｐａ・ｓである。ずり粘度η８０が２５００Ｐａ・ｓ以上であることで、優れた埋込性を達成でき、他方、４５００Ｐａ・ｓ以下であることでブリードを抑制できる。ずり粘度η８０の下限値は２８００Ｐａ・ｓ又は３０００Ｐａ・ｓであってもよく、上限値は４３００Ｐａ・ｓ又は４０００Ｐａ・ｓであってもよい。
接着剤層２０Ａの４０℃におけるずり粘度η４０は１０万Ｐａ・ｓ以上であることが好ましい。ずり粘度η４０が１０万Ｐａ・ｓ以上であることで、熱圧着工程の初期段階における圧着ツールの衝撃に起因するブリードを抑制できる。ずり粘度η８０の下限値は１２万Ｐａ・ｓ又は１５万Ｐａ・ｓであってもよく、上限値は例えば８０万Ｐａ・ｓであり、６０万Ｐａ・ｓ又は４０万Ｐａ・ｓであってもよい。
接着剤層２０Ａのη８０に対するη４０の比率（η４０／η８０）は２５～２００である。η４０／η８０が２５～２００であることで、優れた埋込性とブリードの抑制の両方を十分に高水準に達成することができる。η４０／η８０の下限値は２８又は３０であってもよく、上限値は１９０又は１７０であってもよい。
接着剤層２０Ａは、例えば、エポキシ樹脂と、硬化剤と、エラストマとを含むワニスをフィルム上に塗工する工程と、フィルム上に形成された塗膜を乾燥させる工程を経て形成される。ワニスは、必要に応じて、無機フィラー及び硬化促進剤等を更に含んでもよい。ワニスは、エポキシ樹脂等の材料を、溶剤中で混合又は混練することによって調製することができる。混合又は混練は、通常の撹拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミル等の分散機を用い、これらを適宜組み合わせて行うことができる。なお、ワニスの詳細については後述する。
ワニスが塗布されるフィルムとしては、特に制限はなく、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム（ＯＰＰフィルム等）、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエーテルナフタレートフィルム、メチルペンテンフィルムが挙げられる。
フィルムにワニスを塗布する方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、ナイフコート法、ロールコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、バーコート法、カーテンコート法が挙げられる。加熱乾燥の条件は、使用した溶剤が充分に揮散する条件であればよく、例えば、５０～１５０℃で、１～３０分間加熱して行うことができる。加熱乾燥は、５０～１５０℃の範囲内の温度で段階的に昇温させて行ってもよい。ワニスに含まれる溶剤を加熱乾燥によって揮発させることによって、フィルムと接着剤層２０Ａとの積層フィルムを得ることができる。
上記のようにして得た積層フィルムと、ダイシングフィルム（基材層１と粘着剤層２の積層体）とを貼り合わせることによってフィルム８を得ることができる。基材層１としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルム等のプラスチックフィルムが挙げられる。また、基材層１は、必要に応じて、プライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理等の表面処理が行われていてもよい。粘着剤層２は、ＵＶ硬化型であってもよいし、感圧型であってもよい。粘着剤層２を構成する粘着剤として、従来、ダイシングフィルムに使用されている粘着剤を使用すればよい。粘着剤層２の厚さは、経済性及びフィルムの取扱い性の観点から、例えば、６０～２００μｍであり、７０～１７０μｍであってもよい。
＜接着剤層形成用のワニス＞
接着剤層２０Ａを形成するためのワニスについて詳細に説明する。なお、接着剤片２０Ｐは接着剤層２０Ａを個片化したものであり、両者は同じ熱硬化性樹脂組成物からなる。接着剤層２０Ａ及び接着剤片２０Ｐは、溶剤を揮散させるための加熱処理を経ているため半硬化（Ｂステージ）の状態であり、その後の硬化処理によって完全硬化物（Ｃステージ）状態となる。
接着剤層形成用のワニスは、上述のとおり、エポキシ樹脂と、硬化剤と、エラストマとを含み、必要に応じて、無機フィラー及び硬化促進剤等を更に含む。ワニスを調製するための溶剤は、上記各成分を均一に溶解、混練又は分散できるものであれば制限はなく、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎメチルピロリドン、トルエン、キシレンを使用できる。乾燥速度が速く、価格が安い点でメチルエチルケトン又はシクロヘキサノンを使用することが好ましい。
（エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂としては、構造に特に制限はないが、相溶性の観点から、脂環式構造を有するものが好ましい。脂環式構造を有するエポキシ樹脂の含有率は接着剤層２０Ａに含まれるエポキシ樹脂の全質量基準で、例えば、４０～２０質量％であり、２０～１０質量％又は１０～５質量％であってもよい。接着剤層２０Ａの４０℃におけるずり粘度η４０を所定値以上とする観点から、２５℃において液状であるエポキシ樹脂の含有率は接着剤層２０Ａに含まれるエポキシ樹脂の全質量基準で４０質量％未満であることが好ましく、３０質量％未満であることがより好ましく、１４質量％未満又は９質量％未満であってもよい。
エポキシ樹脂の市販品として、例えば、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂ＨＰ－７２００Ｌ（ＤＩＣ（株）製）、ＨＰ－７２００（ＤＩＣ（株）製）、ＸＤ－１０００（日本化薬(株)製）、セロキサイド２０２１Ｐ（ダイセル（株）製）、セロキサイド２０２８１（ダイセル（株）製）、Ｓｙｎａ－Ｅｐｏｘｙ２８（ＳＹＡＮＡＳＩＡ社製）、ビスＡ型エポキシ樹脂ＹＤ－１２８（三菱ケミカル（株）製）、ビスＦ型エポキシ樹脂ＥＸＡ－８３０－ＣＲＰ（ＤＩＣ（株）社製）が挙げられる。これらは一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
芳香族エポキシ樹脂を熱硬化性樹脂として使用してもよい。芳香族エポキシ樹脂として、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦノボラック型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリアジン骨格含有エポキシ樹脂、フルオレン骨格含有エポキシ樹脂、トリフェノールフェノールメタン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、多官能フェノール類及びアントラセン等の多環芳香族類のジグリシジルエーテル化合物が挙げられる。これらは一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
（硬化剤）
硬化剤として、例えば、フェノール樹脂、エステル化合物、芳香族アミン、脂肪族アミン及び酸無水物が挙げられる。これらのうち、反応性及び経時安定性の観点から、フェノール樹脂が好ましく特に制限はない。接着剤層の４０℃におけるずり粘度η４０を高く設定し且つ８０℃におけるずり粘度η８０を低く設定する観点から、４０℃超６０℃未満の軟化点を有するフェノール樹脂を使用することが好ましい。なお、ここでいう軟化点は環球法で測定した値を意味する。
フェノール樹脂の市販品として、例えば、ＤＩＣ（株）製のフェノライトＫＡ及びＴＤシリーズ、三井化学（株）製のミレックスＸＬＣ－シリーズとＸＬシリーズ（例えば、ミレックスＸＬＣ－ＬＬ）、エア・ウォーター(株)製のＨＥシリーズ（例えば、ＨＥ１００Ｃ－３０）、明和化成（株）製のＭＥＨＣ－７８００シリーズ（例えばＭＥＨＣ－７８００－４Ｓ）が挙げられる。これらは一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。耐熱性の観点から、８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿槽に４８時間投入後の吸水率が２質量％以下で、熱重量分析計（ＴＧＡ）で測定した３５０℃での加熱質量減少率（昇温速度：５℃／分、雰囲気：窒素）が５質量％未満のものが好ましい。
エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合量は、硬化性の観点から、それぞれエポキシ当量と水酸基当量の当量比が、好ましくは０．３０／０．７０～０．７０／０．３０、より好ましくは０．３５／０．６５～０．６５／０．３５、更に好ましくは０．４０／０．６０～０．６０／０．４０、特に好ましくは０．４５／０．５５～０．５５／０．４５である。配合比が上記範囲内であることで、硬化性及び流動性の両方を十分に高水準に達成しやすい。
（エラストマ）
エラストマとして、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリブタジエン、アクリロニトリル、エポキシ変性ポリブタジエン、無水マレイン酸変性ポリブタジエン、フェノール変性ポリブタジエン及びカルボキシ変性アクリロニトリルが挙げられる。
溶剤への溶解性及び流動性の観点から、エラストマとしてアクリル系樹脂が好ましく、更に、グリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレート等のエポキシ基又はグリシジル基を架橋性官能基として有する官能性モノマーを重合して得たエポキシ基含有（メタ）アクリル共重合体等のアクリル系樹脂がより好ましい。アクリル系樹脂のなかでもエポキシ基含有（メタ）アクリル酸エステル共重合体及びエポキシ基含有アクリルゴムが好ましく、エポキシ基含有アクリルゴムがより好ましい。エポキシ基含有アクリルゴムは、アクリル酸エステルを主成分とし、主として、ブチルアクリレートとアクリロニトリル等の共重合体、エチルアクリレートとアクリロニトリル等の共重合体などからなる、エポキシ基を有するゴムである。なお、アクリル系樹脂は、エポキシ基だけでなく、アルコール性又はフェノール性水酸基、カルボキシル基等の架橋性官能基を有していてもよい。
アクリル樹脂の市販品としては、ナガセケムテック（株）製のＳＧ－７０Ｌ、ＳＧ－７０８－６、ＷＳ－０２３ ＥＫ３０、ＳＧ－２８０ ＥＫ２３、ＳＧ－Ｐ３溶剤変更品（商品名、アクリルゴム、重量平均分子量：８０万、Ｔｇ：１２℃、溶剤はシクロヘキサノン）等が挙げられる。
アクリル樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は－５０～５０℃であることが好ましく、－３０～３０℃であることがより好ましい。アクリル樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は、１０万～３００万であることが好ましく、５０万～２００万であることがより好ましい。Ｍｗがこの範囲のアクリル樹脂を熱硬化性樹脂組成物に配合することで、熱硬化性樹脂組成物をフィルム状に形成しやすく、フィルム状での強度、可撓性、タック性を適切に制御しやすい。これに加え、リフロー性及び埋込性の両方が向上する傾向にある。ここで、Ｍｗは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算した値を意味する。なお、分子量分布の狭いアクリル樹脂を用いることにより、埋込性に優れ且つ高弾性の接着剤層を形成できる傾向にある。
接着剤層２０Ａに含まれるアクリル樹脂の量は、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤の合計１００質量部に対して２０～２００質量部であることが好ましく、３０～１００質量部であることがより好ましい。この範囲にあると、成形時の流動性の制御、高温での取り扱い性及び埋込性をより一層良好にすることができる。
（無機フィラー）
無機フィラーとして、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、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、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ホウ酸アルミウィスカ、窒化ホウ素及び結晶性シリカ、非晶性シリカが挙げられる。これらは一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。接着剤層２０Ａの熱伝導性を向上する観点から、無機フィラーとして、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ又は非晶性シリカを含有することが好ましい。接着剤層２０Ａの溶融粘度の調整及び接着剤組成物にチキソトロピック性を付与する観点からは、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、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、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、結晶性シリカ又は非晶性シリカを使用することが好ましい。
無機フィラーの平均粒径は、接着性を向上する観点から、０．００５μｍ～０．５μｍが好ましく、０．０５～０．３μｍがより好ましい。無機フィラーの表面は、溶剤及び樹脂成分との相溶性、並びに接着強度の観点から化学修飾されていることが好ましい。表面を化学修飾する材料として適したものにシランカップリング剤が挙げられる。シランカップリング剤の官能基の種類として、例えば、ビニル基、アクリロイル基、エポキシ基、メルカプト基、アミノ基、ジアミノ基、アルコキシ基、エトキシ基が挙げられる。
接着剤層２０Ａの流動性及び破断性、並びに硬化後の引張弾性率及び接着力を制御する観点から、接着剤層２０Ａの樹脂成分１００質量部に対して、無機フィラーの含有量は１０～９０質量部であることが好ましく、１０～５０質量部であることがより好ましい。無機フィラーの含有量が１０質量部以上であることで、接着剤層２０Ａのダイシング性が向上しやすく、硬化後において十分な接着力を発揮しやすい。他方、無機フィラーの含有量が９０質量部以下であることで、接着剤層２０Ａの流動性を十分に確保しやすく、硬化後において弾性率が過度に高くなることを抑制できる。
（硬化促進剤）
硬化促進剤として、例えば、イミダゾール類及びその誘導体、有機リン系化合物、第二級アミン類、第三級アミン類、及び第四級アンモニウム塩が挙げられる。適度な反応性の観点からイミダゾール系の化合物が好ましい。イミダゾール類としては、２－メチルイミダゾール、１－ベンジル－２－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－フェニルイミダゾール、１－シアノエチルー２－メチルイミダゾール等が挙げられる。これらは一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
接着剤層２０Ａにおける硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤の合計１００質量部に対して０．０４～３質量部が好ましく、０．０４～０．２質量部がより好ましい。硬化促進剤の添加量がこの範囲にあると、硬化性と信頼性を両立することができる。
以下、実施例により本開示について更に詳しく説明するが、これらの実施例は本発明を制限するものではない。
（実施例１～５及び比較例１～２）
以下の材料を表１及び表２に示した配合割合（質量部）で混合してワニスを調製した。溶媒としてシクロヘキサノンを使用し、ワニスの固形分割合は４０質量％とした。１００メッシュのフィルターでワニスをろ過するとともに真空脱泡した。ワニスを塗布するフィルムとして、離型処理が施されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（厚さ３８μｍ）を準備した。真空脱泡後のワニスを、ＰＥＴフィルムの離型処理が施された面上に塗布した。塗布したワニスを、９０℃で５分間、続いて１４０℃で５分間の二段階で加熱乾燥した。こうして、実施例及び比較例に係る接着フィルムとして、ＰＥＴフィルムと、その表面上に形成されたＢステージ状態（半硬化状態）の接着剤層（厚さ１１０μｍ）とを備える積層フィルムをそれぞれ作製した。
［材料］
＜エポキシ樹脂＞
・（Ａ１）…ＸＤ－１０００－２Ｌ：（商品名、日本化薬（株）製、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂、脂環式構造、２５℃において固体）
・（Ａ２）…ＨＰ－７２００Ｌ：（商品名、ＤＩＣ（株）製、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂、脂環式構造、２５℃において固体）
・（Ａ３）…ＹＤＣＮ－７００－１０：（商品名、新日鉄住金化学（株）製、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、２５℃において固体）
・（Ａ４）…ＥＸＡ－８３０ＣＲＰ：（商品名、ＤＩＣ（株）製、液状ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、２５℃において液状）
＜硬化剤＞
・（Ｂ１）…ＭＥＨＣ－７８４１－４Ｓ：（商品名、明和化成（株）製、フェノールアラルキル樹脂、軟化点：６５℃）
・（Ｂ２）…ＨＥ－１００Ｃ－３０：（商品名、エア・ウォーター（株）製、フェニルアラキル型フェノール樹脂、軟化点：７５℃）
＜エラストマ＞
・（Ｃ１）…ＳＧ－Ｐ３溶剤変更品（商品名、ナガセケムテックス（株）製、アクリルゴム、重量平均分子量：８０万、Ｔｇ：１２℃、溶剤はシクロヘキサノン）
・（Ｃ２）…ＳＧ－７０８－６：（サンプル名、ナガセケムテックス（株）製、アクリルゴム、重量平均分子量７０万）
＜無機フィラー＞
・ＳＣ２０５０－ＨＬＧ：（商品名、（株）アドマテックス製、シリカフィラー分散液、平均粒径０．５０μｍ）
＜硬化促進剤＞
・キュアゾール２ＰＺ－ＣＮ：（商品名、四国化成工業（株）製、１－シアノエチル－２－フェニルイミダゾール）
［接着剤層の評価］
実施例及び比較例に係る接着剤層について、ずり粘度、埋込性及びブリードの評価を行った。
＜ずり粘度の測定＞
接着剤層（厚さ１１０μｍ）を所定のサイズに切断し、四枚の接着剤片を準備した。四枚の接着剤片を６０℃のホットプレート上でゴムロールを使用してラミネートすることにより、厚さ４４０μｍの試料を作製した。この試料をφ９ｍｍのポンチで打ち抜き、ずり粘度計（ＴＡ社製：商品名 ＡＲＥＳ－Ｇ２）を使用して以下の条件でずり粘度を測定した。表１及び表２に結果を示す。
・測定周波数：１０Ｈｚ
・昇温速度：１０℃／分
・測定温度：３５～１３０℃
・アキシャルフォース：１００ｇｆ
＜埋込性の評価＞
まず、埋込性の評価に使用する構造体であって、基板と、その表面にマウントされた第１の半導体素子とを備える構造体を以下のようにして準備した。すなわち、フィルム状接着剤ＨＲ９００４－１０（商品名、日立化成（株）製、厚さ１０μｍ）を半導体ウェハ（直径：８インチ、厚さ：５０μｍ）に７０℃で貼り付けた。半導体ウェハ及びフィルム状接着剤を４．８×５．７ｍｍ角にダイシングすることによって、接着剤付き半導体素子（第１の半導体素子）を得た。この接着剤付き半導体素子を評価用基板に１２０℃、０．２０ＭＰａ、２秒間の条件で圧着した。なお、評価用基板として、表面にソルダーレジストＡＵＳ３０８（商品名、大陽日酸（株）製）が塗布された基板（総厚：２６０μｍ）を使用した。
他方、実施例及び比較例に係る接着剤層（厚さ１１０μ）を半導体ウェハ（直径：８インチ、厚さ１００μｍ）に７０℃でそれぞれ貼り付けた。半導体ウェハ及び接着剤層を８.５×１２ｍｍ角にダイシングすることによって、接着剤片付き半導体素子（第２の半導体素子）を得た。
上記構造体における第１の半導体素子がマウントされている位置に、接着片付き半導体素子（第２の半導体素子）を圧着した。圧着条件は１２０℃、０．２０ＭＰａ、１．５秒間とした。なお、接着剤片の中央の位置に第１の半導体素子が埋め込まれるように位置合わせをした。このようにして作製した評価用試料を超音波デジタル画像診断装置（インサイト（株）製、プローブ：７５ＭＨｚ）にてボイドの有無を観測し、ボイドが観測された場合は、単位面積あたりのボイドの面積を算出し、これらの分析結果を埋込性として評価した。評価基準は、以下のとおりとした。表１及び表２に結果を示す。
Ａ：ボイドが観測されなかった。
Ｂ：ボイドが観測されたが、その割合が５面積％未満であった。
Ｃ：ボイドが観測され、その割合が５面積％以上であった。
＜ブリードの評価＞
まず、ブリードの評価に使用する構造体であって、基板と、その表面にマウントされた第１の半導体素子とを備える構造体を以下のようにして準備した。すなわち、フィルム状接着剤ＨＲ９００４－１０（商品名、日立化成（株）製、厚さ１０μｍ）を半導体ウェハ（直径：８インチ、厚さ：５０μｍ）に７０℃で貼り付けた。半導体ウェハ及びフィルム状接着剤を２．１×４．８ｍｍ角にダイシングすることによって、接着剤付き半導体素子（第１の半導体素子）を得た。この接着剤付き半導体素子を評価用基板に１２０℃、０．２０ＭＰａ、２秒間の条件で圧着した。なお、評価用基板として、表面にソルダーレジストＡＵＳ３０８（商品名、大陽日酸（株）製）が塗布された基板（総厚：２６０μｍ）を使用した。
他方、実施例及び比較例に係る接着剤層（厚さ１１０μ）を半導体ウェハ（直径：８インチ、厚さ１００μｍ）に７０℃でそれぞれ貼り付けた。半導体ウェハ及び接着剤層を６×１２．７ｍｍ角にダイシングすることによって、接着剤片付き半導体素子（第２の半導体素子）を得た。
上記構造体における第１の半導体素子がマウントされている位置に、接着剤片付き半導体素子（第２の半導体素子）を圧着した。圧着条件は１２０℃、０．２０ＭＰａ、１．５秒間とした。なお、接着剤層の中央の位置に第１の半導体素子が埋め込まれるように位置合わせをした。このようにして作製した評価用試料を顕微鏡で観察し、第２の半導体素子の端部からはみ出している樹脂組成物の最大距離（ブリード量）を測定した。表１及び表２に結果を示す。
Figure 0007322897000001
Figure 0007322897000002
（参考例）
特許文献２の実施例２（ずり粘度が５０００Ｐａ・ｓとなる温度：６３℃）の再現試験を実施した。すなわち、特許文献２の実施例２で使用している材料と同じ材料を使用し、特許文献２の実施例２と同様にして参考例に係るフィルム状接着剤を作製した。
参考例に係るフィルム状接着剤のずり粘度が５０００Ｐａ・ｓとなる温度は６２℃であった。また、参考例に係るフィルム状接着剤の４０℃におけるずり粘度η４０は７０９２１Ｐａ・ｓであり、８０℃におけるずり粘度η８０は１５６８Ｐａ・ｓであり、η４０／η８０の値は４５であった。
本開示によれば、熱硬化性樹脂組成物からなる接着剤層を含む接着フィルムであって、熱圧着工程において、半導体素子に対する優れたな埋込性を有し且つブリードを十分に抑制できる接着フィルムが提供される。本開示によれば、上記接着フィルムの接着剤層を備えるダイシング・ダイボンディング一体型フィルム及びこれを用いた半導体パッケージの製造方法が提供される。
２…粘着剤層、８…ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム、１０…基板、２０…第１の封止層（接着剤片の硬化物）、２０Ａ…接着剤層（接着フィルム）、２０Ｐ…接着剤片、３０…積層体、５０…構造体、１００…半導体パッケージ、Ｗ…ウェハ、Ｗａ…第１の半導体素子、Ｗｂ…第２の半導体素子

Claims (9)

  1. 熱硬化性樹脂組成物からなる接着剤層を含む接着フィルムであって、
    前記接着剤層の４０℃におけるずり粘度をη４０とし、前記接着剤層の８０℃におけるずり粘度をη８０とすると、
    η８０が２５００～４５００Ｐａ・ｓであり、
    η８０に対するη４０の比率（η４０／η８０）が２５～２００であり、
    前記熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、４０℃超７０℃未満の軟化点を有するフェノール樹脂を含む硬化剤と、重量平均分子量が１０万～３００万のアクリル樹脂と、無機フィラーと、硬化促進剤とを含有し、
    前記熱硬化性樹脂組成物において、２５℃において液状であるエポキシ樹脂の含有率が前記熱硬化性樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂の全質量基準で４０質量％未満であり、
    前記熱硬化性樹脂組成物において、前記アクリル樹脂の含有量が前記熱硬化性樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂の全質量及び硬化剤の質量の合計１００質量部に対して２０～２００質量部であり、
    前記熱硬化性樹脂組成物において、前記無機フィラーの含有量が前記熱硬化性樹脂組成物に含まれる樹脂成分の質量１００質量部に対して１０～９０質量部である、接着フィルム。
  2. チップ埋込型半導体パッケージの製造プロセスにおいて、基板上の第１の半導体素子を埋め込むとともに、前記基板に対して第２の半導体素子をマウントするために前記接着剤層が用いられる、請求項１に記載の接着フィルム。
  3. η４０が１０万Ｐａ・ｓ以上である、請求項１又は２に記載の接着フィルム。
  4. 前記熱硬化性樹脂組成物が脂環式構造を有するエポキシ樹脂を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の接着フィルム。
  5. 前記接着剤層の一方の表面上に設けられた基材フィルムを備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の接着フィルム。
  6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の接着フィルムの前記接着剤層と、
    前記接着剤層の一方の表面上に設けられた粘着剤層と、
    を備える、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム。
  7. 前記接着剤層を覆うように設けられた保護フィルムを備える、請求項６に記載のダイシング・ダイボンディング一体型フィルム。
  8. 請求項６又は７に記載のダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを用いた、半導体パッケージの製造方法。
  9. 基板と、前記基板の表面上にマウントされた第１の半導体素子とを備える構造体を準備する工程と、
    請求項６又は７に記載のダイシング・ダイボンディング一体型フィルムの前記接着剤層とウェハとを貼り合わせる工程と、
    前記接着剤層に貼り合わされた状態の前記ウェハを複数の第２の半導体素子に個片化する工程と、
    前記接着剤層が個片化されることによって形成された接着剤片と前記第２の半導体素子と含む積層体を前記粘着剤層からピックアップする工程と、
    前記第１の半導体素子が前記接着剤片に埋め込まれるように、前記基板に対して前記積層体を熱圧着する工程と、
    加熱処理によって前記接着剤片を硬化させる工程と、
    を含む、チップ埋込型半導体パッケージの製造方法。
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