專利名稱：熱固型芯片接合薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如將半導(dǎo)體芯片等半導(dǎo)體元件固著到襯底或引線框等被粘物上時(shí) 使用的熱固型芯片接合薄膜。另外，本發(fā)明涉及該熱固型芯片接合薄膜與切割薄膜層疊而 成的切割/芯片接合薄膜。
背景技術(shù)：
以往，在半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中，使用在切割工序中膠粘保持半導(dǎo)體晶片、并且 也提供安裝工序所需要的芯片固著用膠粘劑層的切割/芯片接合薄膜(參照以下專利文獻(xiàn) 1)。該切割/芯片接合薄膜，具有在支撐基材上依次層疊粘合劑層和膠粘劑層的結(jié)構(gòu)。艮口， 在膠粘劑層的保持下將半導(dǎo)體晶片切割后，拉伸支撐基材，將半導(dǎo)體芯片與芯片接合薄膜 一起拾取。再將半導(dǎo)體芯片通過(guò)芯片接合薄膜芯片接合到引線框的芯片焊盤(pán)上。但是，近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體晶片的大型化和薄型化，半導(dǎo)體芯片也薄型化。將這樣 的半導(dǎo)體芯片通過(guò)芯片接合薄膜固著到襯底等被粘物上并使其熱固化時(shí)(芯片接合)，由 于芯片接合薄膜的熱固化而固化收縮。結(jié)果，產(chǎn)生被粘物翹曲的問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)昭60-57342號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而進(jìn)行的，其目的在于提供可以抑制芯片接合后的固化收 縮、并且由此可以防止相對(duì)于被粘物產(chǎn)生翹曲的熱固型芯片接合薄膜、以及切割/芯片接
合薄膜。本發(fā)明人為了解決上述現(xiàn)有的問(wèn)題，對(duì)熱固型芯片接合薄膜及切割/芯片接合薄 膜進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)于熱處理后的熱固型芯片接合薄膜，當(dāng)其有機(jī)成分的凝膠分?jǐn)?shù) 在一定的數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)能夠減小其固化收縮，從而完成了本發(fā)明。S卩，本發(fā)明的熱固型芯片接合薄膜，用于將半導(dǎo)體元件膠粘固定到被粘物上，其特 征在于，通過(guò)120°C、1小時(shí)的熱處理而熱固化后有機(jī)成分的凝膠分?jǐn)?shù)在20重量％以下的范 圍內(nèi)，并且通過(guò)175°C、1小時(shí)的熱處理而熱固化后有機(jī)成分的凝膠分?jǐn)?shù)在10 30重量％ 的范圍內(nèi)。使用熱固型芯片接合薄膜將半導(dǎo)體元件芯片接合到被粘物上時(shí)，從使半導(dǎo)體元件 與被粘物的膠粘固定可靠的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使熱固型芯片接合薄膜充分地?zé)峁袒?。但是，?固化反應(yīng)過(guò)度進(jìn)行時(shí)，有時(shí)熱固型芯片接合薄膜自身發(fā)生固化收縮。本發(fā)明中，如上述構(gòu)成 所述，由于通過(guò)120°C、1小時(shí)的熱處理而熱固化后有機(jī)成分的凝膠分?jǐn)?shù)在20重量％以下， 并且通過(guò)175°C、1小時(shí)的熱處理而熱固化后有機(jī)成分的凝膠分?jǐn)?shù)在10 30重量％的范圍 內(nèi)，因此例如在將半導(dǎo)體元件芯片接合到被粘物上時(shí)，或者絲焊時(shí)進(jìn)行的熱處理中，抑制膜 的完全熱固化。由此，可以減小熱固型芯片接合薄膜的固化收縮。結(jié)果，能夠抑制由于該固 化收縮而在被粘物上產(chǎn)生翹曲，從而在半導(dǎo)體裝置的制造中可以提高生產(chǎn)量。
上述構(gòu)成的熱固型芯片接合薄膜，優(yōu)選其酸值在4 10mgK0H/g的范圍內(nèi)。由此， 例如在通過(guò)120°C、1小時(shí)條件下的熱處理來(lái)抑制被粘物上產(chǎn)生翹曲的同時(shí)能夠提高剪切 膠粘力。上述構(gòu)成的熱固型芯片接合薄膜，優(yōu)選由熱固性樹(shù)脂與酸值在10 40mgK0H/g范 圍內(nèi)的熱塑性樹(shù)脂形成。由此，在芯片接合時(shí)對(duì)熱固型芯片接合薄膜進(jìn)行的熱處理中，能夠 抑制熱固型芯片接合薄膜的熱固化過(guò)度進(jìn)行。上述構(gòu)成的熱固型芯片接合薄膜中優(yōu)選添加有熱固化催化劑。例如，優(yōu)選通過(guò)密 封樹(shù)脂將在被粘物上芯片接合的半導(dǎo)體元件密封，并且在進(jìn)行后固化工序時(shí)，使熱固型芯 片接合薄膜充分熱固化。本發(fā)明中，如上述構(gòu)成所述通過(guò)添加熱固化催化劑，在半導(dǎo)體元件 芯片接合到被粘物上時(shí)，熱固化至不產(chǎn)生固化收縮的程度，在所述后固化工序時(shí)可以使熱 固型芯片接合薄膜的熱固化充分進(jìn)行。結(jié)果，可以制造將半導(dǎo)體元件可靠地膠粘固定到被 粘物上、且半導(dǎo)體元件不從被粘物上剝離的半導(dǎo)體裝置。所述構(gòu)成中，通過(guò)120°C、1小時(shí)的熱處理熱固化后的剪切膠粘力優(yōu)選為0. 2MPa以 上。由此，例如即使進(jìn)行絲焊工序，也不會(huì)由于該工序中超聲波振動(dòng)或加熱而在熱固型芯片 接合薄膜與半導(dǎo)體元件或被粘物的膠粘面上產(chǎn)生剪切變形。即，半導(dǎo)體元件不會(huì)因絲焊時(shí) 的超聲波振動(dòng)而活動(dòng)，由此可以抑制絲焊成功率下降。另夕卜，所述構(gòu)成中，熱固化前的120°C下的熔融粘度優(yōu)選在50 IOOOPa 的范圍 內(nèi)。通過(guò)使熱固型芯片接合薄膜的熱固化前的熔融粘度為50Pa · s以上，可以使對(duì)被粘物 的密合性良好。結(jié)果，在與被粘物的膠粘面上，可以減少空隙的產(chǎn)生。另外，通過(guò)使所述熔 融粘度為IOOOPa 以下，可以抑制膠粘劑成分等從熱固型芯片接合薄膜中滲出。結(jié)果，可 以防止被粘物或被粘物上膠粘固定的半導(dǎo)體元件的污染。所述構(gòu)成中，通過(guò)175°C、1小時(shí)熱處理而熱固化后的260°C下的儲(chǔ)能彈性模量?jī)?yōu) 選為IMPa以上。由此，例如，即使在耐濕回流焊接試驗(yàn)等中可靠性也高，可以制造耐濕回流 性優(yōu)良的半導(dǎo)體裝置。另外，本發(fā)明的切割/芯片接合薄膜，為了解決上述問(wèn)題，其特征在于，具有在切 割薄膜上層疊有所述熱固型芯片接合薄膜的結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，為了解決上述問(wèn)題，其特征在于，使用上述熱固型芯 片接合薄膜、或上述切割/芯片接合薄膜而制造。本發(fā)明通過(guò)上述說(shuō)明過(guò)的方法，實(shí)現(xiàn)下述的效果。即，根據(jù)本發(fā)明的熱固型芯片接合薄膜，通過(guò)120°C、1小時(shí)的熱處理而熱固化后 有機(jī)成分的凝膠分?jǐn)?shù)為20重量％以下，并且通過(guò)175°C、1小時(shí)的熱處理而熱固化后有機(jī)成 分的凝膠分?jǐn)?shù)在10 30重量％的范圍內(nèi)，因此，例如在將半導(dǎo)體元件芯片接合到被粘物上 時(shí)或者絲焊時(shí)進(jìn)行的熱處理中，薄膜不會(huì)完全熱固化。結(jié)果，可以減少熱固型芯片接合薄膜 的固化收縮，防止被粘物上產(chǎn)生翹曲，從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的制造中生產(chǎn)量的提高。


圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的切割/芯片接合薄膜的示意剖面圖。圖2是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的切割/芯片接合薄膜的示意剖面圖。圖3是表示通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的芯片接合薄膜安裝半導(dǎo)體芯片的例子的示意剖面圖。圖4是表示通過(guò)所述芯片接合薄膜三維安裝半導(dǎo)體芯片的例子的示意剖面圖。圖5是表示使用上述芯片接合薄膜、通過(guò)隔片三維安裝兩個(gè)半導(dǎo)體芯片的例子的 示意剖面圖。圖6是表示對(duì)于通過(guò)熱固型芯片接合薄膜芯片接合在具有阻焊膜的樹(shù)脂襯底上 的半導(dǎo)體芯片、用于說(shuō)明其翹曲量的測(cè)定方法的說(shuō)明圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明1 基材2 粘合劑層 3、13、21 芯片接合薄膜 3a 芯片接合薄膜 3a 部分 3b 部分
5 半導(dǎo)體芯片
6 被粘物7 焊線8 密封樹(shù)脂 9 墊片10、11 切割/芯片接合薄膜15 半導(dǎo)體芯片
具體實(shí)施例方式對(duì)于本實(shí)施方式的熱固型芯片接合薄膜(以下，稱為“芯片接合薄膜”)，下面以如 圖1所示的在基材1上層疊有粘合劑層2的切割薄膜上層疊而成的切割/芯片接合薄膜的 方式為例進(jìn)行說(shuō)明。上述芯片接合薄膜3中，通過(guò)120°C、1小時(shí)的熱處理而熱固化后有機(jī)成分的凝膠 分?jǐn)?shù)為20重量％以下、優(yōu)選為0 15重量％、更優(yōu)選為0 10重量％的范圍內(nèi)。所述凝 膠分?jǐn)?shù)為20重量％以下時(shí)，例如，在芯片接合時(shí)的熱處理中，芯片接合薄膜3完全熱固化， 由此可以抑制固化收縮。另外，通過(guò)175°C、1小時(shí)的熱處理而熱固化后有機(jī)成分的凝膠分 數(shù)在10 30重量％、優(yōu)選10 25重量％、更優(yōu)選10 20重量％的范圍內(nèi)。所述凝膠分 數(shù)為10 30重量％時(shí)，例如即使在絲焊時(shí)的熱處理中，芯片接合薄膜3也完全熱固化，由 此可以抑制固化收縮。所述芯片接合薄膜3的酸值優(yōu)選在4 10mgK0H/g的范圍內(nèi)，更優(yōu)選6 SmgKOH/ g的范圍內(nèi)。酸值為4mgK0H/g以上時(shí)，例如，通過(guò)120°C、1小時(shí)條件下的熱處理抑制被粘物 上產(chǎn)生翹曲的同時(shí)，可以提高剪切膠粘力。另一方面，酸值為10mgK0H/g以下時(shí)，可以抑制 常溫保存時(shí)的芯片接合薄膜3的粘度上升。作為所述芯片接合薄膜3的構(gòu)成材料，優(yōu)選由熱固性樹(shù)脂和熱塑性樹(shù)脂形成。另 外，所述熱塑性樹(shù)脂中，優(yōu)選包含酸值優(yōu)選為10 40mgK0H/g、更優(yōu)選20 40mgK0H/g、進(jìn) 一步優(yōu)選25 35mgK0H/g的熱塑性樹(shù)脂。酸值低于10mgK0H/g時(shí)，有時(shí)120°C、1小時(shí)的熱處理后的剪切膠粘力不充分。另一方面，酸值超過(guò)40mgK0H/g時(shí)，有時(shí)保存性變差。作為所述熱塑性樹(shù)脂，可以列舉天然橡膠、丁基橡膠、異戊二烯橡膠、氯丁橡膠、 乙烯_醋酸乙烯酯共聚物、乙烯_丙烯酸共聚物、乙烯_丙烯酸酯共聚物、聚丁二烯樹(shù)脂、聚 碳酸酯樹(shù)脂、熱塑性聚酰亞胺樹(shù)脂、尼龍6或尼龍6，6等聚酰胺樹(shù)脂、苯氧基樹(shù)脂、丙烯酸類 樹(shù)脂、PET或PBT等飽和聚酯樹(shù)脂、聚酰胺酰亞胺樹(shù)脂、或者含氟樹(shù)脂等。這些熱塑性樹(shù)脂 可以單獨(dú)使用或者兩種以上組合使用。這些熱塑性樹(shù)脂中，特別優(yōu)選離子性雜質(zhì)少、耐熱性 高、能夠確保半導(dǎo)體元件的可靠性的丙烯酸類樹(shù)脂。作為所述丙烯酸類樹(shù)脂，沒(méi)有特別限制，可以列舉以一種或兩種以上具有碳原子 數(shù)30以下、特別是碳原子數(shù)4 18的直鏈或支鏈烷基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯為成分 的聚合物等。作為所述烷基，可以列舉例如甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、叔丁基、異丁 基、戊基、異戊基、己基、庚基、環(huán)己基、2-乙基己基、辛基、異辛基、壬基、異壬基、癸基、異癸 基、十一烷基、月桂基、十三烷基、十四烷基、硬脂基、十八烷基或者十二烷基等。另外，作為形成所述聚合物的其它單體，沒(méi)有特別限制，可以列舉例如丙烯酸、甲 基丙烯酸、丙烯酸羧乙酯、丙烯酸羧戊酯、衣康酸、馬來(lái)酸、富馬酸或巴豆酸等含羧基單體； 馬來(lái)酸酐或衣康酸酐等酸酐單體；(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基 丙酯、(甲基)丙烯酸-4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸-6-羥基己酯、(甲基)丙烯酸-8-羥 基辛酯、(甲基)丙烯酸-10-羥基癸酯、(甲基)丙烯酸-12-羥基月桂酯或丙烯酸(4-羥 甲基環(huán)己基)甲酯等含羥基單體；苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺基-2-甲 基丙磺酸、(甲基)丙烯酰胺基丙磺酸、(甲基)丙烯酸磺丙酯或(甲基)丙烯酰氧基萘磺 酸等含磺酸基單體；或者丙烯酰磷酸-2-羥基乙酯等含磷酸基單體。另外，(甲基)丙烯 酸-2-羥基乙酯是指丙烯酸-2-羥基乙酯和/或甲基丙烯酸-2-羥基乙酯，本發(fā)明的(甲 基)全部具有同樣的含義。作為所述熱固性樹(shù)脂，可以列舉酚醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù) 脂、聚氨酯樹(shù)脂、聚硅氧烷樹(shù)脂或熱固性聚酰亞胺樹(shù)脂等。這些樹(shù)脂可以單獨(dú)使用或者兩種 以上組合使用。特別優(yōu)選使半導(dǎo)體元件腐蝕的離子性雜質(zhì)等的含量少的環(huán)氧樹(shù)脂。另外， 作為環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑，優(yōu)選酚醛樹(shù)脂。所述環(huán)氧樹(shù)脂，只要是作為膠粘劑組合物通常使用的環(huán)氧樹(shù)脂則沒(méi)有特別限制， 可以使用例如雙酚A型、雙酚F型、雙酚S型、溴化雙酚A型、氫化雙酚A型、雙酚AF型、聯(lián) 苯型、萘型、芴型、苯酚酚醛清漆型、鄰甲酚酚醛清漆型、三羥苯基甲烷型、四苯酚基乙烷型 等雙官能環(huán)氧樹(shù)脂或多官能環(huán)氧樹(shù)脂、或者乙內(nèi)酰脲型、異氰脲酸三縮水甘油酯型或縮水 甘油胺型等環(huán)氧樹(shù)脂。這些環(huán)氧樹(shù)脂可以單獨(dú)使用或者兩種以上組合使用。這些環(huán)氧樹(shù)脂 中，特別優(yōu)選酚醛清漆型環(huán)氧樹(shù)脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂、三羥苯基甲烷型環(huán)氧樹(shù)脂或四苯酚基 乙烷型環(huán)氧樹(shù)脂。這是因?yàn)檫@些環(huán)氧樹(shù)脂與作為固化劑的酚醛樹(shù)脂的反應(yīng)性好，并且耐熱 性等優(yōu)良。另外，環(huán)氧樹(shù)脂中腐蝕半導(dǎo)體元件的離子性雜質(zhì)等的含量少。另外，所述酚醛樹(shù)脂作為所述環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑起作用，可以列舉例如苯酚酚醛 清漆樹(shù)脂、苯酚芳烷基樹(shù)脂、甲酚酚醛清漆樹(shù)脂、叔丁基苯酚酚醛清漆樹(shù)脂、壬基苯酚酚醛 清漆樹(shù)脂等酚醛清漆型酚樹(shù)脂、甲階酚醛樹(shù)脂(> - A )型酚樹(shù)脂、聚對(duì)羥基苯乙烯等聚 羥基苯乙烯等。這些酚醛樹(shù)脂可以單獨(dú)使用或者兩種以上組合使用。這些酚醛樹(shù)脂中優(yōu)選 由下述化學(xué)式表示的聯(lián)苯型苯酚酚醛清漆樹(shù)脂、苯酚芳烷基樹(shù)脂。這是因?yàn)榭梢蕴岣甙雽?dǎo)體裝置的連接可靠性。
權(quán)利要求
1.一種熱固型芯片接合薄膜，用于將半導(dǎo)體元件膠粘固定到被粘物上，其中，通過(guò)120°C、1小時(shí)的熱處理而熱固化后有機(jī)成分的凝膠分?jǐn)?shù)在20重量％以下的范圍 內(nèi)，并且通過(guò)175°C、1小時(shí)的熱處理而熱固化后有機(jī)成分的凝膠分?jǐn)?shù)在10 30重量％的 范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的熱固型芯片接合薄膜，其中， 酸值在4 10mgK0H/g的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱固型芯片接合薄膜，其中，由熱固性樹(shù)脂與酸值在10 40mgK0H/g范圍內(nèi)的熱塑性樹(shù)脂形成。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的熱固型芯片接合薄膜，其中， 添加有熱固化催化劑。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的熱固型芯片接合薄膜，其中， 通過(guò)120°C、1小時(shí)的熱處理而熱固化后剪切膠粘力為0. 2MPa以上。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的熱固型芯片接合薄膜，其中， 熱固化前的120°C下的熔融粘度在50 10001 · s的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的熱固型芯片接合薄膜，其中，通過(guò)175°C、1小時(shí)的熱處理而熱固化后的260°C下的儲(chǔ)能彈性模量為IMPa以上。
8.一種切割/芯片接合薄膜，其中，具有在切割薄膜上層疊有權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng) 所述的熱固型芯片接合薄膜的結(jié)構(gòu)。
9.一種半導(dǎo)體裝置，通過(guò)使用權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的熱固型芯片接合薄膜或 者權(quán)利要求8所述的切割/芯片接合薄膜而制造。
全文摘要
本發(fā)明提供抑制芯片接合后的固化收縮、由此可以防止在被粘物中產(chǎn)生翹曲的熱固型芯片接合薄膜以及切割/芯片接合薄膜以及使用它們制造的半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的熱固型芯片接合薄膜，用于將半導(dǎo)體元件膠粘固定到被粘物上，其中，通過(guò)120℃、1小時(shí)的熱處理而熱固化后有機(jī)成分的凝膠分?jǐn)?shù)在20重量％以下的范圍內(nèi)，并且通過(guò)175℃、1小時(shí)的熱處理而熱固化后有機(jī)成分的凝膠分?jǐn)?shù)在10～30重量％的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)C09J7/02GK102074493SQ20101051034
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者宍戶雄一郎, 高本尚英 申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社