技术领域
本发明涉及例如半导体装置的制造等中使用的切割/芯片接合薄膜。
背景技术
现有的半导体装置的制造中,在将半导体芯片固着到引线框或电极构件上时使用银浆。所述固着处理通过在引线框的焊盘等上涂布银浆后在其上搭载半导体芯片并使浆层固化来进行。
形成有电路图案的半导体晶片,根据需要通过背面研磨调节厚度后(背面研磨工序),进行切割为半导体芯片(切割工序)、利用胶粘剂将该半导体芯片固着到引线框等被粘物上(芯片贴装工序)、以及丝焊工序。在切割工序中,为了除去切削屑,通常以适度的液压清洗半导体晶片。
在该处理工序中,通过将胶粘剂另外涂布到引线框或形成的芯片上的方法,难以实现胶粘剂层的均匀化,另外,胶粘剂的涂布需要特殊的装置或长时间。因此,在下述专利文献1中,提出了在切割工序中胶粘保持半导体晶片并且提供芯片贴装工序所需的芯生固着用胶粘剂层的切割/芯片接合薄膜。
该切割/芯片接合薄膜,在支撑基材上以可以剥离的方式设置有胶粘剂层,在该胶粘剂层的保持下切割半导体晶片后,拉伸支撑基材从而将形成的芯片与胶粘剂层一起剥离,将其各自进行回收并隔着该胶粘剂层固着到引线框等被粘物上。
在此,对于切割/芯片接合薄膜而言,在半导体晶片的切割时要求支撑基材与胶粘剂层不剥离的强粘合力,与此相对,在切割后要求半导体芯片能够容易地与胶粘剂层一起从支撑基材上剥离。但是,如果是所述构成的切割/芯片接合薄膜,则难以调节胶粘剂层的粘合力。因此,公开了通过在支撑基材与胶粘剂层之间设置粘合剂层,而使得粘合性与剥离性的平衡良好的构成的切割/芯片接合薄膜(参考下述专利文献2)。
但是,随着半导体晶片的大型化(10mm×10mm见方以上)或薄型化(厚度约15μm~约100μm),现有切割/芯片接合薄膜难以同时满足切割时所需的高胶粘性以及拾取时所需的剥离性,难以将带有芯片接合薄膜的半导体芯片从切割带上剥离。结果,存在拾取不良或芯片变形引起破损的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭60-57642号公报
专利文献2:日本特开平2-248064号公报
发明内容
本发明鉴于上述问题点而做出,其目的在于提供即使在半导体晶片为薄型的情况下也无损将其切割时的保持力,并且将通过切割得到的半导体芯片与芯片接合薄膜一起剥离时的剥离性优良的切割/芯片接合薄膜。
本发明人等为了实现上述目的进行了研究,结果发现,若半导体晶片的切割进行到粘合剂层的一部分,则在切割面上粘合剂层的一部分成为毛刺并附着到粘合剂层与芯片接合薄膜的边界处,在将带有芯片接合薄膜的半导体芯片从粘合剂层上剥离时,该附着的粘合剂会进行阻碍,从而难以拾取,从而完成了本发明。
即,本发明的切割/芯片接合薄膜,具有在支撑基材上至少设置有粘合剂层的切割薄膜和设置在所述粘合剂层上的芯片接合薄膜,其中,所述粘合剂层的厚度为5μm~80μm,从所述芯片接合薄膜侧至少切割到所述粘合剂层的一部分后,将所述切割薄膜从所述芯片接合薄膜上剥下时的切割面附近处的剥离力的最大值在温度23℃、剥离角度180°、剥离点移动速度10mm/分钟的条件下为0.7N/10mm以下。
所述构成的切割/芯片接合薄膜,例如,用于在切割前将用于将半导体芯片固着到衬底等被粘物上的芯片接合薄膜附设到半导体晶片上的状态下将半导体晶片供给切割。现有的切割/芯片接合薄膜中,若切割进行到粘合剂层的一部分,则有时在切割面上粘合剂层一部分成为毛刺并附着到粘合剂层与芯片接合薄膜的边界处。但是,本发明中,涉及粘合剂层与芯片接合薄膜间的胶粘性,在从芯片接合薄膜上将切割薄膜剥下时,在切割面附近的剥离力的最大值在所述条件下为0.7N/10mm以下,因此可以防止在切割面上产生粘合剂层的毛刺从而防止粘合剂附着到粘合剂层与芯片接合薄膜的边界处。结果,可以改善拾取性。
所述构成中,优选所述粘合剂层的23℃下的储能模量为1×107Pa~5×108Pa。所述储能模量为1×107Pa以上时,可以防止切割时的芯片飞散的产生并且在半导体芯片的拾取时也可以减少芯片飞散以及偏移的产生。另外,可以移至切割刀片的磨损量的增加并减少碎片的产生率。另一方面,所述储能模量为5×108Pa以下时,即使切割时粘合剂层的一部分成为毛刺并且附着到切割面处的粘合剂层与芯片接合薄膜的边界处,毛刺也易于从切割线上剥离,从而可以改善拾取性。
另外,所述构成中,优选将所述切割薄膜从所述芯片接合薄膜上剥下时的剥离力,在所述切割前,在温度23℃、剥离角度180°、剥离点移动速度300mm/分钟的条件下在0.01N/20mm~0.15N/20mm的范围内。通过使将切割前的切割薄膜从所述芯片接合薄膜上剥下时的剥离力在所述范围内,可以防止切割薄膜与芯片接合薄膜间的胶粘性变得过大,可以保持良好的拾取性。
所述构成中,优选所述粘合剂层由辐射线固化型粘合剂形成,所述辐射线固化型粘合剂中,相对于100重量份基础聚合物添加有超过0重量份且不超过50重量份的范围内的光聚合性化合物。
所述构成中,优选所述粘合剂层由辐射线固化型粘合剂形成,所述辐射线固化型粘合剂中,相对于100重量份基础聚合物添加有1重量份以上且8重量份以下的范围内的光聚合引发剂。
所述构成中,优选所述芯片接合薄膜至少由环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸类共聚物和填料形成,设所述环氧树脂、酚醛树脂和丙烯酸类共聚物的合计重量为A重量份,填料的重量为B重量份时,B/(A+B)为0.1以上,并且所述芯片接合薄膜的热固化前的23℃下的储能模量为5MPa以上。使用现有切割/芯片接合薄膜的切割中,切割刀片因切割时的摩擦而发热,有时其会切入到芯片接合薄膜中、在切割面上芯片接合薄膜的一部分成为毛刺并且附着到粘合剂层与芯片接合薄膜的边界处。但是,为所述构成时,芯片接合薄膜的一部分成为毛刺而附着的情况可以减少,因此可以防止由于芯片接合薄膜产生毛刺而引起的拾取性下降。
发明效果
根据本发明,从芯片接合薄膜侧至少切割到所述粘合剂层的一部分后,将所述切割薄膜从所述芯片接合薄膜上剥下时的切割面附近处的剥离力的最大值在温度23℃、剥离角度180°、剥离点移动速度10mm/分钟的条件下为0.7N/10mm以下,因此即使在切割面上粘合剂层的一部分成为毛刺并且附着到粘合剂层与芯片接合薄膜的边界处,也可以减少由于所述粘合剂层的毛刺引起的拾取性下降。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的切割/芯片接合薄膜的示意剖面图。
图2是表示本发明的另一个实施方式的另一个切割/芯片接合薄膜的示意剖面图。
图3是表示所述切割/芯片接合薄膜中将切割薄膜从芯片接合薄膜上剥离时的剥离距离与剥离力的关系的图表。
图4是表示切割半导体晶片时的状态的俯视图。
图5是表示将半导体晶片切割为芯片状时的状态的示意剖面图。
图6是表示通过所述切割/芯片接合薄膜中的芯片接合薄膜安装半导体芯片的例子的示意剖面图。
标号说明
1 支撑基材
2 粘合剂层
3、3’ 芯片接合薄膜
4 半导体晶片
5 半导体芯片
6 被粘物
8 密封树脂
10、11 切割/芯片接合薄膜
13 切割刀片
具体实施方式
以下参考附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本实施方式的切割/芯片接合薄膜的一个例子的示意剖面图。如该图所示,切割/芯片接合薄膜10的构成为至少具有在支撑基材1上设置有粘合剂层2的切割薄膜和设置在所述粘合剂层2上的芯片接合薄膜3。但是,本发明也可以如图2所示为仅在半导体晶片粘贴部分2a上形成芯片接合薄膜3’的构成。
另外,本实施方式的切割/芯片接合薄膜10中,在从芯片接合薄膜3一侧至少切割到所述粘合剂层2的一部分后,将切割薄膜从芯片接合薄膜3上剥下时的切割面附近处的剥离力的最大值为0.7N/10mm以下,优选0.5N/10mm~0.01N/10mm,更优选0.2N/10mm~0.01N/10mm。切割面附近是指从切割面向半导体芯片的内侧d(mm)的区域。另外,切割面附近的剥离力的最大值,例如如图3(a)及图3(b)所示,是将切割薄膜从芯片接合薄膜3上剥下时的峰值。但是,在从切割面向半导体芯片5的内侧d(mm)的区域内出现多个峰值时,是指其最大值。作为使所述剥离力的最大值为0.7N/10mm以下的具体手段,可以列举例如:通过使粘合剂层2的23℃下的储能模量为1×107Pa~5×108Pa的范围内而使切割面上的粘合剂层2与芯片接合薄膜3的剥离变得容易的方法(关于粘合剂层2的储能模量的具体情况,参见后文)。另外,可以列举通过在芯片接合薄膜3中添加填料并对其添加量进行适当设定,而抑制在切割时由芯片接合薄膜3上产生切割碎屑的方法(关于填料的具体情况,参见后文)。另外,所述d(mm)也取决于半导体芯片5的尺寸,例如,可以设定为1mm。另外,所述剥离力是剥离角度180°、剥离点移动速度10mm/分钟条件下的测定值。另外,所述剥离力的范围只要至少在与半导体晶片粘贴区域对应的部分满足即可。
另外,在除所述切割面的附近以外,将切割薄膜从芯片接合薄膜3上剥下时的剥离力,在温度23℃、剥离角度180°、剥离点移动速度300mm/分钟的条件下优选为0.01N/20mm~0.15N/20mm,更优选0.02N/20mm~0.1N/20mm。通过将切割薄膜从芯片接合薄膜3上剥下时的剥离力设定在所述范围内,可以防止两者间的胶粘性变得过大,可以进一步提高拾取性。作为使所述剥离力为0.01N/20mm~0.15N/20mm的具体手段,可以列举例如:使芯片接合薄膜3的热固化前的玻璃化转变温度在0℃~60℃的范围内的方法。另外,芯片接合薄膜3的玻璃化转变温度是,用切割刀具将芯片接合薄膜3切割为厚度200μm、宽10mm、长40mm的条状,使用粘弹性测定装置(Rheometric Schentific公司制,型号:RSA-III),在-50℃~300℃的温度区域内、在频率1.0Hz、应变0.1%、升温速度10℃/分钟的条件下测定时的Tanδ(E”(损耗模量)/E’(储能模量))显示极大值的温度。
所述支撑基材1作为切割/芯片接合薄膜10的强度母体。作为支撑基材1,可以列举包含例如:低密度聚乙烯、线性聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、均聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等聚烯烃、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、离聚物树脂、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯(无规、交替)共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、全芳香族聚酰胺、聚苯硫醚、芳族聚酰胺(纸)、玻璃、玻璃布、含氟树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、纤维素类树脂、聚硅氧烷树脂、它们的混合物等的塑料薄膜。
另外,作为支撑基材1的材料,可以列举所述树脂的交联体等聚合物。所述塑料薄膜可以不拉伸而使用,也可以根据需要进行单轴或双轴拉伸处理后使用。利用通过拉伸处理等而赋予了热收缩性的树脂片,在切割后通过使该支撑基材1热收缩,可以减小粘合剂层2与芯片接合薄膜3、3’的胶粘面积,从而可以容易地回收半导体芯片。
为了提高与邻接层的密合性、保持性等,支撑基材1的表面可以实施惯用的表面处理。作为其方法,可以列举例如铬酸处理、臭氧暴露、火焰暴露、高压电击暴露、电离辐射线处理等化学或物理处理、利用底涂剂(例如后述的粘合物质)的涂布处理。
所述支撑基材1可以适当地选择使用同种或不同种类的材料。另外,根据需要也可以使用将多种材料共混后的材料。另外,为了赋予防静电性能,作为所述支撑基材1,可以使用在所述塑料薄膜上设置有包含金属、合金或它们的氧化物等的厚度为约~约的导电物质的蒸镀层的薄膜。另外,也可以使用所述薄膜之间、或者与其它薄膜粘贴而得到的层压体等。另外,支撑基材1可以是单层或者将使用所述材料的薄膜等层叠2层以上而得到的层叠薄膜。另外,粘合剂层2为辐射线固化型的情况下,优选使用至少部分允许X射线、紫外线、电子射线等辐射线透射的材料。
支撑基材1的厚度没有特别限制,可以适当确定,一般为约5μm~约200μm。
所述粘合剂层2可以由辐射线固化型粘合剂形成。此时,粘合剂层2在粘贴芯片接合薄膜3、3’前可以不进行固化,但是,优选预先通过照射辐射线进行固化。固化的部分没有必要为粘合剂层2的全部区域,只要粘合剂层2的至少与晶片粘贴部分3a对应的部分2a进行固化即可(参考图1)。粘合剂层2在与芯片接合薄膜3粘贴前通过照射辐射线照射进行固化时,由于在固态下与芯片接合薄膜3粘贴,因此可以抑制粘合剂层2与芯片接合薄膜3的界面处的密合性过度增大。由此,可以减少粘合剂层2与芯片接合薄膜3间的锚固效果,提高剥离性。
另外,可以根据图2所示的芯片接合薄膜3’的形状而预先使辐射线固化型粘合剂层2固化。由此,可以抑制粘合剂层2与芯片接合薄膜3的界面处的密合性过度增大。结果,具备在拾取时芯片接合薄膜3’容易从粘合剂层2上剥离的性质。另一方面,粘合剂层2的其它部分2b未照射辐射线因此未固化,其粘合力大于所述部分2a的粘合力。由此,在其它部分2b上粘贴切割环的情况下,可以可靠地将切割环胶粘固定。
如前所述,在图1所示的切割/芯片接合薄膜10的粘合剂层2中,由未固化的辐射线固化型粘合剂形成的所述部分2b与芯片接合薄膜3粘合,可以确保切割时的保持力。这样,辐射线固化型粘合剂可以以良好的胶粘/剥离平衡支撑用于将半导体芯片固着到衬底等被粘物上的芯片接合薄膜3。图2所示的切割/芯片接合薄膜11的粘合剂层2中,所述部分2b可以将切割环固定。切割环例如可以使用不锈钢等金属制成的或者树脂制成的切割环。
所述粘合剂层2,其23℃下的储能模量为1×107Pa~5×108Pa,优选1×107Pa~1×108Pa,更优选1×107Pa~5×107Pa。所述储能模量为1×107Pa以上时,可以防止切割时芯片飞散的产生并且可以减少半导体芯片的拾取时芯片飞散以及偏移的产生。另外,可以抑制切割刀片13的磨损量增加,也可以减少碎片产生率。另一方面,所述储能模量为5×108Pa以下时,即使在切割时粘合剂层2的一部分成为毛刺并且附着在切割面上粘合剂层2与芯片接合薄膜3的界面处,毛刺也容易从切割线上剥离,从而提高拾取性。另外,作为使粘合剂层2的储能模量的数值范围充分地实现本发明的作用、效果的切割条件,例如,切割速度优选在5mm/秒~150mm/秒的范围内,并且切割刀片13的转速优选在25000rpm~50000rpm的范围内。另外,即使粘合剂层2为后述的辐射线固化型粘合剂层并且预先通过照射辐射线而完全固化的情况下,也优选所述储能模量满足1×107Pa~5×108Pa。另外,完全固化是指例如以100mJ/cm2~700mJ/cm2照射紫外线进行固化的情况。
所述粘合剂层2的厚度为5μm~80μm,优选5μm~50μm,更优选5μm~30μm。通过使粘合剂层2的厚度在所述范围内,可以实现防止芯片切割面缺陷、芯片接合薄膜3的固定保持的兼具性等。另外,通过使粘合剂层2的厚度在所述范围内、并且粘合剂层2的23℃下的储能模量为1×107Pa~5×108Pa,可以使切割时的切入深度停留在粘合剂层2的范围内,从而可以防止达到支撑基材1。
作为构成粘合剂层2的粘合剂,没有特别限制,本发明中优选辐射线固化型粘合剂。作为辐射线固化型粘合剂,可以没有特别限制地使用具有碳碳双键等辐射线固化性的官能团并且显示粘合性的粘合剂。
作为辐射线固化型粘合剂,可以例示例如:在所述丙烯酸类粘合剂、橡胶类粘合剂、聚硅氧烷类粘合剂、聚乙烯基醚类粘合剂等一般的压敏胶粘剂中配合辐射线固化性的单体成分或辐射线固化性的低聚物成分而得到的添加型的辐射线固化型粘合剂。作为所述压敏胶粘剂,从半导体晶片或玻璃等避忌污染的电子部件的基于超纯水或醇等有机溶剂的清洁洗涤性等的观点考虑,优选以丙烯酸类聚合物为基础聚合物的丙烯酸类胶粘剂。
作为所述丙烯酸类聚合物,可以列举使用(甲基)丙烯酸烷基酯(例如,甲酯、乙酯、丙酯、异丙酯、丁酯、异丁酯、仲丁酯、叔丁酯、戊酯、异戊酯、己酯、庚酯、辛酯、2-乙基己酯、异辛酯、壬酯、癸酯、异癸酯、十一烷酯、十二烷酯、十三烷酯、十四烷酯、十六烷酯、十八烷酯、二十烷酯等烷基的碳原子数1~30、特别是碳原子数4~18的直链或支链烷基酯等)、以及(甲基)丙烯酸环烷酯(例如,环戊酯、环己酯等)的一种或两种以上作为单体成分的丙烯酸类聚合物等。另外,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯,本发明的(甲基)全部具有同样的含义。
为了改变凝聚力和耐热性等,所述丙烯酸类聚合物,根据需要可以含有与能够与所述(甲基)丙烯酸烷基酯或环烷酯共聚的其它单体成分对应的单元。作为这样的单体成分,可以列举例如:丙烯酸、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酸羧乙酯、(甲基)丙烯酸羧戊酯、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸等含羧基单体;马来酸酐、衣康酸酐等酸酐单体;(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸-4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸-6-羟基己酯、(甲基)丙烯酸-8-羟基辛酯、(甲基)丙烯酸-10-羟基癸酯、(甲基)丙烯酸-12-羟基十二烷酯、(甲基)丙烯酸(4-羟甲基环己基)甲酯等含羟基单体;苯乙烯磺酸、烯丙磺酸、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、(甲基)丙烯酰氧基萘磺酸等含磺酸基单体;丙烯酰磷酸-2-羟基乙酯等含磷酸基单体;丙烯酰胺、丙烯腈等。这些可共聚单体成分可以使用一种或两种以上。这些可共聚单体的使用量优选为全部单体成分的40重量%以下。
另外,为了进行交联,所述丙烯酸类聚合物根据需要也可以含有多官能单体等作为共聚用单体成分。作为这样的多官能单体,可以列举例如:己二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯等。这些多官能单体也可以使用一种或者两种以上。多官能单体的使用量从粘合特性等观点考虑优选为全部单体成分的30重量%以下。
所述丙烯酸类聚合物的制备可以通过例如对一种单体或两种以上成分单体的混合物应用溶液聚合方式、乳液聚合方式、本体聚合方式或悬浮聚合方式等适当的方式来进行。从防止晶片污染的观点考虑,优选粘合剂层具有抑制低分子量物质含量的组成,从所述观点考虑,优选以重均分子量为30万以上、特别是40万~300万的丙烯酸类聚合物为主成分的粘合剂层,因此,粘合剂可以设为利用内部交联方式或外部交联方式等的适当的交联类型。
另外,为了控制粘合剂层2的交联度,可以采用例如使用多官能异氰酸酯类化合物、多官能环氧类化合物、三聚氰胺类化合物、金属盐类化合物、金属螯合物类化合物、氨基树脂类化合物或者过氧化物等适当的外部交联剂来进行交联处理的方式、或混合具有两个以上碳碳双键的低分子化合物并通过照射能量射线等来进行交联处理的方式等适当的方式。使用外部交联剂时,其使用量根据与欲交联的基础聚合物的平衡以及作为粘合剂的使用用途来适当确定。一般而言,相对于所述基础聚合物100重量份,优选配合约5重量份以下,更优选配合0.1重量份~5重量份。另外,根据需要,在粘合剂中除所述成分以外也可以使用各种增粘剂、抗老化剂等添加剂。
作为用于配合的辐射线固化性的单体成分,可以列举例如:氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇单羟基五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯等。这些单体成分可以使用一种或者两种以上组合使用。
另外,辐射线固化性的低聚物成分可以列举:氨基甲酸酯类、聚醚类、聚酯类、聚碳酸酯类、聚丁二烯类等各种低聚物,其分子量在约100~约30000的范围内是适当的。辐射线固化性的单体成分或低聚物成分的配合量可以根据所述粘合剂层的种类来适当地确定能够降低粘合剂层的粘合力的量。一般而言,相对于构成粘合剂的丙烯酸类聚合物等基础聚合物100重量份,例如为约5重量份~约500重量份,优选约70重量份~约150重量份。
另外,作为辐射线固化型粘合剂,除了所述添加型辐射线固化型粘合剂以外,还可以列举使用在聚合物侧链或主链中或者主链末端具有碳碳双键的聚合物作为基础聚合物的内在型辐射线固化型粘合剂。内在型辐射线固化型粘合剂无需含有或者不大量含有作为低分子成分的低聚物成分等,因此低聚物成分等不会随时间推移在粘合剂层中移动,可以形成稳定的层结构的粘合剂层,因此优选。
所述具有碳碳双键的基础聚合物,可以没有特别限制地使用具有碳碳双键并且具有粘合性的聚合物。作为这样的基础聚合物,优选以丙烯酸类聚合物作为基本骨架的聚合物。作为丙烯酸类聚合物的基本骨架,可以列举前面例示过的丙烯酸类聚合物。
向所述丙烯酸类聚合物中引入碳碳双键的方法没有特别限制,可以采用各种方法,而将碳碳双键引入聚合物侧链在分子设计上容易。可以列举例如:预先将具有官能团的单体与丙烯酸类聚合物共聚后,使具有能够与该官能团反应的官能团和碳碳双键的化合物在保持碳碳双键的辐射线固化性的情况下与丙烯酸类聚合物进行缩合或加成反应的方法。
作为这些官能团的组合例,可以列举例如:羧基与环氧基、羧基与氮丙啶基、羟基与异氰酸酯基等。这些官能团的组合中考虑反应追踪的容易性,优选羟基与异氰酸酯基的组合。另外,如果是通过这些官能团的组合而生成所述具有碳碳双键的丙烯酸类聚合物的组合,则官能团可以在丙烯酸类聚合物和所述化合物中的任意一侧,而在所述的优选组合中,优选丙烯酸类聚合物具有羟基、所述化合物具有异氰酸酯基的情况。此时,作为具有碳碳双键的异氰酸酯化合物,可以列举例如:甲基丙烯酰异氰酸酯、2-甲基丙烯酰氧乙基异氰酸酯、间异丙烯基-α,α-二甲基联苯酰异氰酸酯等。另外,作为丙烯酸类聚合物,可以使用将前面例示的含羟基单体或2-羟基乙基乙烯基醚、4-羟基丁基乙烯基醚、二乙二醇单乙烯基醚的醚类化合物等共聚而得到的聚合物。
所述内在型辐射线固化型粘合剂可以单独使用所述具有碳碳双键的基础聚合物(特别是丙烯酸类聚合物),也可以在不损害特性的范围内配合所述辐射线固化性单体成分或低聚物成分等光聚合性化合物。该光聚合性化合物的配合量相对于基础聚合物100重量份通常在30重量份以下的范围内,优选0重量份~10重量份的范围。但是,在以将粘合剂层2的储能模量调节到1×107Pa~5×108Pa的范围内为目的的情况下,相对于基础聚合物100重量份优选超过0重量份且为50重量份以下,更优选超过0重量份且为30重量份以下。在该数值范围内时,即使粘合剂层2为预先通过照射辐射线而完全固化的状态,也可以将储能模量调节到所述范围内。
所述辐射线固化型粘合剂在通过紫外线等固化时优选含有光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,可以列举例如:4-(2-羟基乙氧基)苯基(2-羟基-2-丙基)酮、α-羟基-α,α’-二甲基苯乙酮、2-甲基-2-羟基苯丙酮、1-羟基环己基苯基酮等α-酮醇类化合物;甲氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(N-吗啉基)丙烷-1-酮等苯乙酮类化合物;苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、茴香偶姻甲基醚等苯偶姻醚类化合物;2-甲基-2-羟基苯丙酮等α-酮类化合物、联苯酰二甲基缩酮等缩酮类化合物;2-萘磺酰氯等芳香族磺酰氯类化合物;1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-乙氧基羰基)肟等光活性肟类化合物;二苯甲酮、苯甲酰苯甲酸、3,3’-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮等二苯甲酮类化合物;噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二异丙基噻吨酮等噻吨酮类化合物;樟脑醌;卤代酮;酰基氧化膦;酰基膦酸酯等。光聚合引发剂的配合量相对于构成粘合剂的丙烯酸类聚合物等基础聚合物100重量份,例如为约0.05重量份~约20重量份。但是,在以将粘合剂层2的储能模量调节到1×107Pa~5×108Pa的范围内为目的的情况下,相对于基础聚合物100重量份优选为1重量份以上且8重量份以下,更优选1重量份以上且5重量份以下。
另外,作为粘合剂层2的形成中使用的辐射线固化型粘合剂,可以列举例如:日本特开昭60-196956号公报中所公开的、含有具有2个以上不饱和键的加成聚合性化合物、具有环氧基的烷氧基硅烷等光聚合性化合物、和羰基化合物、有机硫化合物、过氧化物、胺、盐类化合物等光聚合引发剂的橡胶类粘合剂或丙烯酸类粘合剂等。作为所述的具有2个以上不饱和键的加成聚合性化合物,可以列举例如:丙烯酸或甲基丙烯酸的多元醇酯或低聚酯,环氧类或氨基甲酸酯类化合物等。
所述光聚合性化合物或者光聚合引发剂的配合量,相对于基础聚合物100重量份一般分别为10重量份~500重量份、0.05重量份~20重量份。另外,除了这些配合成分以外,根据需要可以追加配合乙二醇二缩水甘油醚等分子中具有1个或2个以上环氧基的环氧基官能性交联剂,以提高粘合剂的交联效率。
所述使用辐射线固化型粘合剂的粘合剂层2中,根据需要也可以含有通过照射辐射线而着色的化合物。通过在粘合剂层2中含有通过照射辐射线而着色的化合物,可以仅将照射辐射线的部分着色。即,可以将与晶片粘贴部分3a对应的粘合剂层2a着色。由此,可以通过肉眼直接判断粘合剂层2是否被照射了辐射线,可以容易识别晶片粘贴部分3a,从而半导体晶片的粘贴也容易。另外,在利用光传感器等检测半导体元件时,其检测精度高,从而在半导体元件的拾取时不产生误操作。
通过照射辐射线而着色的化合物,为在照射辐射线前无色或浅色、但是通过照射辐射线而有色的化合物。作为所述化合物的优选具体例,可以列举染料隐色体(ロイコ染料)。作为染料隐色体,可以优选使用惯用的三苯基甲烷类、荧烷类、吩噻嗪类、金胺类、螺吡喃类染料隐色体。具体地可以列举:3-[N-(对甲苯基氨基)]-7-苯胺基荧烷、3-[N-(对甲苯基)-N-甲基氨基]-7-苯胺基荧烷、3-[N-(对甲苯基)-N-乙基氨基]-7-苯胺基荧烷、3-二乙氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷、结晶紫内酯、4,4’,4”-三(二甲氨基)三苯基甲醇、4,4’,4”-三(二甲氨基)三苯基甲烷等。
作为优选与这些染料隐色体一起使用的显色剂,可以列举一直以来使用的苯酚甲醛树脂的预聚物、芳香族羧酸衍生物、活性白土等电子受体,另外,在使色调变化时,可以将各种发色剂组合使用。
这样的通过照射辐射线而着色的化合物,可以先溶解于有机溶剂等中后包含在辐射线固化型粘合剂中,另外,也可以以细粉末形式包含在该粘合剂层2中。该化合物的使用比例优选在粘合剂层2中以0.01重量%~10重量%,优选0.5重量%~5重量%的量使用。该化合物的比例超过10重量%时,照射到粘合剂层2的辐射线被过度吸收到该化合物中,因此所述粘合剂层2a的固化不充分,有时粘合剂不会充分下降。另一方面,化合物比例以低于0.01重量%的量使用时,在照射辐射线时有时粘合片不能充分地着色,从而有时容易在半导体元件拾取时产生误操作。
由辐射线固化型粘合剂形成粘合剂层2时,可以列举在支撑基材1上形成辐射线固化型粘合剂层2后,对与晶片粘贴部分3a对应的部分局部地照射辐射线进行固化而形成粘合剂层2a的方法。局部的辐射线照射可以通过形成有与晶片粘贴部分3a以外的部分3b等对应的图案的光掩模进行。另外,可以列举点状照射辐射线进行固化的方法等。辐射线固化型粘合剂层2的形成可以通过将设置在隔片上的粘合剂层转印到支撑基材1上来进行。局部的辐射线照射也可以对设置在隔片上的辐射线固化型粘合剂层2进行。
另外,由辐射线固化型粘合剂形成粘合剂层2时,使用将支撑基材1的至少单面的、与晶片粘贴部分3a对应的部分以外的部分的全部或者一部分进行遮光的基材,在其上形成辐射线固化型粘合剂层2后进行辐射线照射,使与晶片粘贴部分3a对应的部分固化,从而可以形成粘合力下降的粘合剂层2a。作为遮光材料,可以通过印刷或蒸镀等在支撑薄膜上能够形成光掩模的遮光材料来制作。通过该制造方法,可以高效地制造本发明的切割/芯片接合薄膜。
另外,照射辐射线时因氧而产生固化障碍时,优选对辐射线固化型粘合剂层2的表面隔绝氧(空气)。作为隔绝氧的方法,可以列举例如:用隔片将所述粘合剂层2的表面覆盖的方法或者在氮气氛围中进行紫外线等辐射线的照射的方法等。
所述粘合剂层2,可以通过关于与芯片接合薄膜3的剥离性具有以下关系的方式来构成。即,具有与芯片接合薄膜3的晶片粘贴部分3a(以下有时称为芯片接合薄膜3a)对应的界面的剥离性比与该部分以外的部分3b(以下有时称为芯片接合薄膜3b)对应的界面高的关系。为了满足该关系,粘合剂层2以例如与晶片粘贴部分3a(后述的)对应的部分2a(以下有时称为粘合剂层2a)的粘合力<与该部分以外的部分的一部分或者全部对应的部分2b(以下有时称为粘合剂层2b)的粘合力的方式进行设计。
作为构成粘合剂层2的粘合剂没有特别限制,在本实施方式中,所述的辐射线固化型粘合剂是优选的。因为可以容易地提供粘合剂层2a与粘合剂层2b的粘合力差。辐射线固化型粘合剂通过照射紫外线等辐射线可以增大交联度从而可以容易地降低粘合力。因此,通过对与晶片粘贴部分3a对应的粘合剂层2a照射辐射线使其固化,可以容易地形成粘合力显著下降的区域。芯片接合薄膜3的晶片粘贴部分3a位于固化而粘合力下降的粘合剂层2a上,因此粘合剂层2a与晶片粘贴部分3a的界面具有在拾取时容易剥离的性质。
另一方面,未照射辐射线的粘合剂层2b由未固化的辐射线固化型粘合剂形成,因此具有充分的粘合力。因此,粘合剂层2b与芯片接合薄膜3可靠地粘合,结果,粘合剂层2整体可以确保在切割时也能够充分地固着芯片接合薄膜3的保持力。这样由辐射线固化型粘合剂形成的粘合剂层2,可以以良好的胶粘/剥离平衡支撑用于将半导体芯片等固着到衬底或半导体芯片上的芯片接合薄膜3。
另外,关于图1所示的切割/芯片接合薄膜10,将粘合剂层2b从芯片接合薄膜3上剥下时的剥离力在温度23℃、剥离角度180°、剥离点移动速度300mm/分钟的条件下优选为0.02N/20mm~0.14N/20mm,更优选0.04N/20mm~0.08N/20mm。通过将剥离力设定在所述范围内,可以抑制切割时的芯片飞散等的产生,可以发挥对晶片加工充分的保持力。
所述芯片接合薄膜3的热固化前的储能模量(23℃)优选为5MPa以上,更优选10MPa~10000MPa,特别优选100MPa~5000MPa。热固化前的储能模量为5MPa以上时,可以减少在切割时芯片接合薄膜的一部分成为毛刺并且附着在切割面中的粘合剂层与芯片接合薄膜的边界处的情况,可以防止由该芯片接合薄膜的毛刺引起的拾取性下降。另外,通过将所述储能模量设定为10000MPa以下,可以改善对安装在芯片接合薄膜3上的半导体晶片的润湿性以及胶粘性。在此,储能模量测定例如可以使用粘弹性谱仪(Rheometric Scientific株式会社制,RSA-III)。即,将试样尺寸调节为长30mm(测定长度)、宽10mm、厚0.5mm,将测定试样安装在薄膜拉伸测定用夹具上,在频率1Hz、升温速度10℃/分钟的条件下测定-50℃~200℃的温度范围内的拉伸储能模量及损耗模量,通过读取25℃下的储能模量(E’)而得到。
所述芯片接合薄膜3,可以列举例如由热塑性树脂和热固性树脂形成的芯片接合薄膜,更具体地,可以列举例如由环氧树脂、酚醛树脂及丙烯酸类共聚物形成的芯片接合薄膜。
所述环氧树脂,如果是一般作为胶粘剂组合物使用的环氧树脂则没有特别限制,可以使用例如:双酚A型、双酚F型、双酚S型、溴化双酚A型、氢化双酚A型、双酚AF型、联苯型、萘型、芴型、苯酚酚醛清漆型、邻甲酚酚醛清漆型、三羟苯基甲烷型、四羟苯基乙烷型等双官能环氧树脂或多官能环氧树脂、或者乙内酰脲型、异氰脲酸三缩水甘油酯型或者缩水甘油胺型环氧树脂。这些物质可以单独使用或者两种以上组合使用。这些环氧树脂中,在本发明中特别优选具有苯环、联苯环、萘环等芳香环的环氧树脂。具体而言,可以列举例如:酚醛清漆型环氧树脂、含有亚二甲苯基骨架的苯酚酚醛清漆型环氧树脂、含有联苯骨架的酚醛清漆型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、四甲基联苯酚型环氧树脂、三苯基甲烷型环氧树脂等。这是因为:这些环氧树脂与作为固化剂的酚醛树脂的反应性高,并且耐热性等优良。另外,环氧树脂中腐蚀半导体元件的离子性杂质等的含量少。
所述环氧树脂的重均分子量优选在300~1500的范围内,更优选350~1000的范围内。重均分子量低于300时,热固化后的芯片接合薄膜3的机械强度、耐热性、耐湿性有时会下降。另一方面,超过1500时,热固化后的芯片接合薄膜有时变得刚硬而变脆弱。另外,本发明中的重均分子量,是指通过凝胶渗透过滤法(GPC)使用标准聚苯乙烯的校准曲线得到的聚苯乙烯换算值。
另外,所述酚醛树脂作为所述环氧树脂的固化剂起作用,可以列举例如:苯酚酚醛清漆树脂、苯酚联苯树脂、苯酚芳烷基树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基苯酚酚醛清漆树脂、壬基苯酚酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂、甲阶酚醛树脂型酚醛树脂、聚对羟基苯乙烯等聚羟基苯乙烯等。这些物质可以单独使用或者两种以上组合使用。这些酚醛树脂中,优选下述化学式表示的联苯型苯酚酚醛清漆树脂或苯酚芳烷基树脂。这是因为可以改善半导体装置的连接可靠性。
(所述n为0~10的自然数)。
另外,所述n优选为0~10的自然数,更优选0~5的自然数。通过在所述数值范围内,可以确保芯片接合薄膜3的流动性。
所述酚醛树脂的重均分子量优选在300~1500的范围内,更优选350~1000的范围内。重均分子量低于300时,所述环氧树脂的热固化不充分,从而有时不能得到充分的强韧性。另一方面,重均分子量超过1500时,变为高粘度,有时制作芯片接合薄膜时的作业性下降。
所述环氧树脂与酚醛树脂的配合比例,例如,以所述酚醛树脂中的羟基相对于所述环氧树脂成分中的环氧基1当量为0.5当量~2.0当量的方式进行配合是优选的。更优选0.8当量~1.2当量。即,这是因为:两者的配合比例在所述范围以外时,不能进行充分的固化反应,从而环氧树脂固化物的特性易于劣化。
作为所述丙烯酸类共聚物没有特别限制,本发明中优选含羧基丙烯酸类共聚物、含环氧基丙烯酸类共聚物。作为所述含羧基丙烯酸类共聚物中使用的官能团单体,可以列举丙烯酸或甲基丙烯酸。丙烯酸或甲基丙烯酸的含量以使酸值在1~4的范围内的方式进行调节。其余可以使用丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等具有碳原子数1~8的烷基的丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、苯乙烯或丙烯腈等的混合物。这些物质中,特别优选(甲基)丙烯酸乙酯和/或(甲基)丙烯酸丁酯。混合比率优选考虑后述的所述丙烯酸类共聚物的玻璃化转变温度(Tg)进行调节。另外,聚合方法没有特别限制,可以采用例如溶液聚合法、本体聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法等现有公知的方法。
另外,作为可以与所述单体成分共聚的其它单体成分,没有特别限制,可以列举例如丙烯腈等。这些可共聚单体成分的使用量相对于全部单体成分优选在1重量%~20重量%的范围内。通过含有该数值范围内的其它单体成分,可以改变凝聚力、胶粘性等。
作为丙烯酸类共聚物的聚合方法没有特别限制,可以采用例如溶液聚合法、本体聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法等现有公知的方法。
所述丙烯酸类共聚物的玻璃化转变温度(Tg)优选为-30℃~30℃,更优选-20℃~15℃。通过将所述玻璃化转变温度设定为-30℃以上,可以确保耐热性。另一方面,通过设定为30℃以下,可以提高防止表面状态粗糙的晶片的切割后的芯片飞散的效果。
所述丙烯酸类共聚物的重均分子量优选为10万~100万,更优选35万~90万。通过将重均分子量设定为10万以上,对被粘物表面的高温时的胶粘性优良,并且可以提高耐热性。另一方面,通过将重均分子量设定为100万以下,可以容易地溶于有机溶剂。
另外,芯片接合薄膜3中可以添加填料。作为所述填料,可以列举无机填料或有机填料。从提高操作性及导热性、调节熔融粘度以及赋予触变性等观点考虑,优选无机填料。
作为所述无机填料,没有特别限制,可以列举例如:二氧化硅、氢氧化铝、氢氧化钙、氢氧化镁、三氧化二锑、碳酸钙、碳酸镁、硅酸钙、硅酸镁、氧化钙、氧化镁、氧化铝、氮化铝、硼酸铝、氮化硼、结晶二氧化硅、非晶二氧化硅等。这些填料可以单独使用或者两种以上组合使用。从提高导热性的观点考虑,优选氧化铝、氮化铝、氮化硼、结晶二氧化硅、非晶二氧化硅等。另外,从与芯片接合薄膜3的胶粘性的平衡的观点考虑,优选二氧化硅。另外,作为所述有机填料,可以列举聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚酯酰亚胺、尼龙、聚硅氧烷等。这些填料可以单独使用或者两种以上组合使用。
所述填料的平均粒径优选为0.005μm~10μm,更优选0.05μm~1μm。填料的平均粒径为0.005μm以上时,对被粘物的润湿性良好,可以抑制胶粘性下降。另一方面,通过将所述平均粒径设为10μm以下,可以提高添加填料对芯片接合薄膜3的增强效果,并提高耐热性。另外,也可以组合使用平均粒径相互不同的填料。另外,填料的平均粒径是利用光度式的粒度分布计(HORIBA制,装置名:LA-910)求出的值。
所述填料的形状没有特别限制,可以使用例如球形、椭球形的填料。
另外,设环氧树脂、酚醛树脂和丙烯酸类共聚物的合计重量为A重量份、填料的重量为B重量份时,优选比率B/(A+B)为0.1以上,更优选0.2~0.8,特别优选0.2~0.6。通过将填料的配合量设为相对于环氧树脂、酚醛树脂和丙烯酸类共聚物的合计重量为0.1以上,可以将芯片接合薄膜3的23℃下的储能模量调节为5MPa以上。
另外,芯片接合薄膜3、3’中,根据需要可以适当配合其它添加剂。作为其它添加剂,可以列举例如:阻燃剂、硅烷偶联剂或离子捕获剂等。
作为所述阻燃剂,可以列举例如:三氧化二锑、五氧化二锑、溴化环氧树脂等。这些阻燃剂可以单独使用或者两种以上组合使用。
作为所述硅烷偶联剂,可以列举例如:β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷等。这些化合物可以单独使用或者两种以上组合使用。
作为所述离子捕获剂,可以列举例如:水滑石类、氢氧化铋等。这些离子捕获剂可以单独使用或者两种以上组合使用。
作为所述环氧树脂和酚醛树脂的热固化促进催化剂没有特别限制,优选包含三苯基膦骨架、胺骨架、三苯基硼烷骨架、三卤代硼烷骨架等任意一种的盐。
另外,从减少将切割薄膜从芯片接合薄膜3上剥下时的切割面附近的剥离力的最大值的观点考虑,优选例如以填料含量为30重量%以上形成的芯片接合薄膜3。为以所述填料含量为30重量%以上形成的芯片接合薄膜3时,可以减少在切割产生的切割面中芯片接合薄膜3的一部分成为毛刺并附着在粘合剂层2与芯片接合薄膜3的边界处的情况。
芯片接合薄膜3的厚度(层叠体的情况下为总厚度)没有特别限制,例如,为约5μm~约100μm,优选约5μm~约50μm。
另外,芯片接合薄膜3、3’例如可以形成为仅由胶粘剂层单层组成的结构。另外,也可以适当组合玻璃化转变温度不同的热塑性树脂、热固性温度不同的热固性树脂而形成为两层以上的多层结构。另外,在半导体晶片的切割工序中使用切削水,因此有时芯片接合薄膜可吸湿从而含水率达到常态以上。如果保持这样的高含水率胶粘到衬底等上,则在后固化阶段有时水蒸汽存留在胶粘界面,从而产生翘起。因此,作为芯片接合薄膜,通过形成为用胶粘剂层夹持透湿性高的芯材的结构,由此,在后固化阶段水蒸汽通过薄膜扩散,从而可以避免所述问题。从这样的观点考虑,芯片接合薄膜可以形成为在芯材的单面或双面形成胶粘剂层的多层结构。
作为所述芯材,可以列举薄膜(例如,聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚碳酸酯薄膜等)、用玻璃纤维或塑料制无纺纤维增强的树脂衬底、镜面硅晶片、硅衬底或玻璃衬底等。
另外,芯片接合薄膜3优选由隔片保护(未图示)。隔片具有作为在供给实际应用之前保护芯片接合薄膜的保护材料的功能。另外,隔片还可以作为将芯片接合薄膜3、3’转印到切割薄膜上时的支撑基材使用。隔片在向芯片接合薄膜3、3’上粘贴半导体晶片时剥掉。作为隔片,可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、以及利用含氟剥离剂、长链烷基丙烯酸酯类剥离剂等剥离剂进行表面涂布后的塑料薄膜或纸等。
(半导体装置的制造方法)
以下对使用本实施方式的切割/芯片接合薄膜10制造半导体装置的方法进行说明。
首先,在切割/芯片接合薄膜10中的芯片接合薄膜3的晶片粘贴部分3a上压接半导体晶片4,将其胶粘保持而固定(粘贴工序)。本工序在利用压接辊等挤压手段进行挤压的同时进行。安装时的粘贴温度没有特别限制,例如,优选在20℃~80℃的范围内。
然后,如图4所示,进行半导体晶片4的切割。此时,在芯片接合薄膜3中的晶片粘贴部分3a以外的部分3b上粘贴有切割环9。通过该切割,将半导体晶片4切割为规定的尺寸而小片化,制成半导体芯片5。切割例如从半导体晶片4的电路面一侧进行。此时,切割刃(切割刀片)13在切割/芯片接合薄膜10中的切入,进行到芯片接合薄膜3被完全切断并且至少切割到粘合剂层2的一部分(参考图5)。但是,如果将粘合剂层2完全切断从而切入达到支撑基材1,则有时产生丝状碎屑,因此不优选。
作为切割工序中使用的切割装置没有特别限制,可以使用现有公知的切割装置。另外,半导体芯片4由切割/芯片接合薄膜10胶粘固定,因此可以抑制芯片缺口或芯片飞散,并且也可以抑制半导体芯片4的破损。
为了将由切割/芯片接合薄膜10胶粘固定的半导体芯片剥离,进行半导体芯片5的拾取。作为拾取的方法没有特别限制,可以列举例如,用针将各个半导体芯片5从切割/芯片接合薄膜10一侧向上推,利用拾取装置将被上推的半导体芯片5拾取的方法等。
在此,在粘合剂层2为辐射线固化型并且未固化的情况下,拾取优选在对该粘合剂层2照射辐射线后进行。另外,在粘合剂层2为辐射线固化型并且预先完全固化的情况下,在不照射辐射线的情况下进行拾取。任意一种情况下,粘合剂层2对芯片接合薄膜3的粘合力都下降,因此可以容易地进行半导体芯片5的剥离。结果,可以在不损伤半导体芯片5的情况下进行拾取。照射辐射线时的照射强度、照射时间等条件没有特别限制,可以根据需要适当设定。
然后,将通过切割形成的半导体芯片5通过芯片接合薄膜3a芯片接合到被粘物6上。芯片接合利用压接来进行。芯片接合条件没有特别限制,可以根据需要适当设定。具体而言,可以在例如80℃~160℃的芯片接合温度、5N~15N的芯片接合压力、1秒~10秒的芯片接合时间的范围内进行。
作为被粘物6,可以列举例如引线框、TAB薄膜、衬底或另外制作的半导体芯片等。被粘物6可以为例如容易变形的变形型被粘物,也可以为难以变形的非变形型被粘物(半导体晶片等)。作为所述衬底,可以使用现有公知的衬底。另外,作为所述引线框,可以使用Cu引线框、42合金引线框等金属引线框或者由玻璃环氧、BT(双马来酰亚胺-三嗪)、聚酰亚胺等制成的有机衬底。但是,本发明不限于这些,也包括在安装半导体元件并与半导体元件电连接后可以使用的电路衬底。
接着,通过加热处理使芯片接合薄膜3a热固化,从而将半导体芯片5与被粘物6胶粘。作为加热处理条件,优选温度在80℃~180℃的范围内,并且加热时间为0.1小时~24小时、优选0.1小时~4小时、更优选0.1小时~1小时的范围内。
然后,进行利用焊线7将被粘物6的端子部(内部引线)的前端与半导体芯片5上的电极焊盘(未图示)电连接的丝焊工序。作为所述焊线7,可以使用例如:金线、铝线或铜线。进行丝焊时的温度在80℃~250℃、优选80℃~220℃的范围内进行。另外,其加热时间为几秒~几分钟。接线在加热到所述温度范围内的状态下通过超声波的振动能与外加加压的压接能的组合来进行。
在此,热固化后的芯片接合薄膜3a在175℃下优选具有0.01MPa以上的剪切胶粘力,更优选0.01MPa~5MPa。通过将热固化后的175℃下的剪切胶粘力设为0.01MPa以上,可以防止由于丝焊时的超声波振动或加热而在芯片接合薄膜3a与半导体芯片5或被粘物6的胶粘面产生剪切变形。即,半导体芯片5不会因丝焊时的超声波振动而活动,由此,可以防止丝焊的成功率下降。
另外,丝焊工序也可以在不通过加热处理使芯片接合薄膜3a热固化的情况下进行。此时,芯片接合薄膜3a的25℃下的剪切胶粘力对被粘物6优选为0.2MPa以上,更优选0.2MPa~10MPa。通过将所述剪切胶粘力设为0.2MPa以上,即使在不使芯片接合薄膜3a热固化的情况下进行丝焊工序,也不会因该工序中的超声波振动或加热而在芯片接合薄膜3a与半导体芯片5或被粘物6的胶粘面产生剪切变形。即,半导体元件不会因丝焊时的超声波振动而活动,由此,可以防止丝焊的成功率下降。
另外,未固化的芯片接合薄膜3a即使进行丝焊工序也不会完全热固化。另外,芯片接合薄膜3a的剪切胶粘力即使在80℃~250℃的温度范围内也需要为0.2MPa以上。这是因为该温度范围内的剪切胶粘力低于0.2MPa时,半导体芯片5会因丝焊时的超声波振动而活动,不能进行丝焊,从而成品率下降。
接着,进行用密封树脂8将半导体芯片5密封的密封工序(参考图6)。本工序为了保护搭载于被粘物6的半导体芯片5或焊线7而进行。本工序通过用模具将密封用的树脂成形来进行。作为密封树脂8,例如使用环氧类的树脂。树脂密封时的加热温度,通常在175℃下进行60秒~90秒,但是,本发明不限于此,也可以在例如165℃~185℃下进行几分钟固化。由此,使密封树脂固化,并且在芯片接合薄膜3a未被热固化的情况下还可以使该芯片接合薄膜3a热固化。即,本发明中,即使不进行后述的后固化工序的情况下,在本工序中可以使芯片接合薄膜3a热固化而胶粘,可以有助于减少制造工序数以及缩短半导体装置的制造时间。
在所述后固化工序中,使所述在密封工序中固化不足的密封树脂8完全固化。在密封工序中芯片接合薄膜3a未被热固化的情况下,在本工序中,可以与密封树脂8的固化一起使芯片接合薄膜3a热固化而胶粘固定。本工序中的加热温度,根据密封树脂的种类而不同,例如,优选在165℃~185℃的范围内,加热时间优选为约0.5小时~约8小时。由此,制造本实施方式的半导体装置。
实施例
以下,例示本发明的优选实施例进行详细说明,但是,本发明不限于这些实施例。
(实施例1)
在厚度100μm的由聚乙烯薄膜构成的支撑基材上涂布可以紫外线固化的丙烯酸类粘合剂的溶液,并进行干燥,形成厚度为20μm的粘合剂层。然后,仅对粘合剂层中的、与晶片粘贴部分对应的部分照射500mJ/cm2的紫外线,得到由支撑基材和晶片粘贴部分被紫外线固化的粘合剂层构成的切割薄膜。另外,关于紫外线照射条件,如后所述。
所述可以紫外线固化的丙烯酸类粘合剂的溶液,如下所述进行制制备。即,首先将丙烯酸-2-乙基己酯100重量份和丙烯酸-2-羟基乙酯16重量份构成的配合组合物在甲苯溶液中共聚,得到重均分子量50万的丙烯酸类聚合物。
然后,使20重量份的2-甲基丙烯酰氧乙基异氰酸酯与100重量份的该丙烯酸类聚合物进行加成反应,在聚合物分子内的侧链中引入碳碳双键。另外,在该聚合物100重量份中配合2重量份多官能异氰酸酯交联剂、7重量份苯乙酮类光聚合引发剂,将它们均匀溶解于作为有机溶剂的甲苯中。由此,制成浓度20重量%的丙烯酸类粘合剂的溶液。
另外,芯片接合薄膜如下所述进行制备。即,将环氧树脂(JER株式会社制,Epicoat 1001)32重量份、酚醛树脂(三井化学株式会社制,ミレツクスXLC-4L)34重量份、作为以丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸甲酯为主成分的丙烯酸类共聚物的丙烯酸酯类聚合物(ナガセケムテツクス株式会社制,テイサンレジンSG-708-6)100重量份和平均粒径500nm的球形二氧化硅(アドマテツクス株式会社制,SO-25R)110重量份溶解于甲乙酮中,调节浓度为23.6重量%,制备胶粘剂组合物。
将该胶粘剂组合物溶液涂布到聚硅氧烷脱模处理后的厚度100μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(剥离衬垫)上,然后在120℃干燥3分钟。由此,制作厚度10μm的热固型芯片接合薄膜。另外,将芯片接合薄膜转印到由所述丙烯酸类粘合剂制成的粘合薄膜的粘合剂层上,得到本实施例的切割/芯片接合薄膜。
(实施例2)
本实施例中,关于实施例1的丙烯酸类粘合剂的溶液,使用还添加作为光聚合性化合物的二季戊四醇单羟基五丙烯酸酯50重量份的丙烯酸类粘合剂的溶液,来制作切割薄膜,除此以外,与实施例1同样操作,制作本实施例的切割/芯片接合薄膜。
(实施例3)
本实施例中,使用如下所述制备的丙烯酸类粘合剂的溶液,除此以外,与所述实施例1同样操作,得到本实施例的切割/芯片接合薄膜。
即,首先将丙烯酸乙酯50重量份、丙烯酸丁酯50重量份和丙烯酸-2-羟基乙酯16重量份构成的配合组合物在甲苯溶液中共聚,得到重均分子量50万的丙烯酸类聚合物。
然后,使20重量份的2-甲基丙烯酰氧乙基异氰酸酯与100重量份的该丙烯酸类聚合物进行加成反应,在聚合物分子内的侧链中引入碳碳双键。另外,在该聚合物100重量份中配合1重量份多官能异氰酸酯交联剂、3重量份苯乙酮类光聚合引发剂,将它们均匀溶解于作为有机溶剂的甲苯中。由此,制成浓度20重量%的溶液。另外,在该丙烯酸类粘合剂的溶液中添加25重量份作为光聚合性化合物的二季戊四醇单羟基五丙烯酸酯,得到本实施例的丙烯酸类粘合剂的溶液。
(实施例4)
本实施例中,将作为光聚合性化合物的二季戊四醇单羟基五丙烯酸酯的配合量变更为100重量份,除此以外,与所述实施例3同样操作,制作本实施例的切割/芯片接合薄膜。
(实施例5)
本实施例中,将多官能异氰酸酯类交联剂的配合量变更为1重量份,除此以外,与所述实施例1同样操作,制作本实施例的切割/芯片接合薄膜。
(比较例1)
本比较例中,将多官能异氰酸酯类交联剂的配合量变更为8重量份,苯乙酮类光聚合引发剂的配合量变更为7重量份,除此以外,与所述实施例3同样操作,制作本比较例的切割/芯片接合薄膜。
(比较例2)
本比较例中,使用通过以下方法制作的芯片接合薄膜,除此以外,与所述实施例4同样操作,制作本比较例的切割/芯片接合薄膜。
即,将环氧树脂(JER株式会社制,Epicoat 1001)32重量份、酚醛树脂(三井化学株式会社制,ミレツクスXLC-4L)34重量份、作为以丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸甲酯为主成分的丙烯酸类共聚物的丙烯酸酯类聚合物(ナガセケムテツクス株式会社制,テイサンレジンSG-708-6)100重量份和平均粒径500nm的球形二氧化硅(アドマテツクス株式会社制,SO-25R)9重量份溶解于甲乙酮中,调节浓度为23.6重量%,制备胶粘剂组合物。
将该胶粘剂组合物溶液涂布到聚硅氧烷脱模处理后的厚度100μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(剥离衬垫)上,然后在120℃干燥3分钟。由此,制作厚度10μm的热固型芯片接合薄膜。
(比较例3)
本比较例中,使用通过以下方法制作的芯片接合薄膜,除此以外,与所述实施例4同样操作,制作本比较例3的切割/芯片接合薄膜。
即,将环氧树脂(JER株式会社制,Epicoat 1001)8重量份、酚醛树脂(三井化学株式会社制,ミレツクスXLC-4L)9重量份、作为以丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸甲酯为主成分的丙烯酸类共聚物的丙烯酸酯类聚合物(ナガセケムテツクス株式会社制,テイサンレジンSG-708-6)100重量份和平均粒径500nm的球形二氧化硅(アドマテツクス株式会社制,SO-25R)73重量份溶解于甲乙酮中,调节浓度为23.6重量%,制备胶粘剂组合物。
将该胶粘剂组合物溶液涂布到聚硅氧烷脱模处理后的厚度100μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(剥离衬垫)上,然后在120℃干燥3分钟。由此,制作厚度10μm的热固型芯片接合薄膜。
(粘合剂层的厚度测定)
各实施例和比较例中形成的粘合剂层的厚度,分别用1/1000千分表在20个点进行测定,将它们的平均值作为厚度。
(切割薄膜的储能模量的测定)
用切割刀具从各实施例和比较例中制作的切割薄膜切出长30mm(测定长度)、宽10mm、厚度0.5mm的条状,使用粘弹性谱仪(商品名RSA II,Rheometric Scientific株式会社制),测定-50℃~200℃下的储能模量。测定条件是:频率1Hz、升温速度10℃/分钟。23℃下的储能模量的值如下表1所示。
(芯片接合薄膜的储能模量的测定)
用切割刀具从各实施例和比较例中制作的芯片接合薄膜切出长30mm(测定长度)、宽10mm、厚度0.5mm的条状,使用粘弹性谱仪(商品名RSA II,Rheometric Scientific株式会社制),测定-50℃~200℃下的储能模量。测定条件是:频率1Hz、升温速度10℃/分钟。23℃下的储能模量的值如下表1所示。
(切割后的剥离力)
将各实施例和比较例中得到切割/芯片接合薄膜在60±3℃下安装到半导体晶片上。作为半导体晶片,使用尺寸为8英寸,并且进行背面研磨至厚度为75μm的半导体晶片。磨削条件和粘贴条件如下所述。
<晶片磨削条件>
磨削装置:デイスコ公司制造,DFG-8560
半导体晶片:8英寸直径(从厚度0.75mm背面磨削至75μm)
<粘贴条件>
粘贴装置:日东精机制造,MA-3000II
粘贴速度计:10mm/分钟
粘贴压力:0.15MPa
粘贴时的平台温度:60±3℃
然后,将半导体晶片切割,形成半导体芯片。切割以得到10mm见方的芯片尺寸的方式进行切割。切割条件如下所述。
<切割条件>
切割装置:デイスコ公司制造,DFD-651
切割刀片:デイスコ公司制造,27HEDD
切割环:2-8-1(デイスコ公司制造)
切割速度:30mm/秒
切割深度:85μm(距工作盘(チヤツクテ一ブル)的距离)
切割刀片转速:40000rpm
切割方式:下行切割
晶片芯片尺寸:10.0mm见方
切割后,将连续形成有五个以上的半导体芯片的任意一列与切割/芯片接合薄膜一起切出。切出时切割/芯片接合薄膜的带宽为10mm。另外,使切割薄膜与芯片接合薄膜之间不产生空隙。然后,通过双面粘合带,将列状的半导体芯片固定到SUS板上。
然后,从芯片接合薄膜上以剥离角度为180°的方式将切割薄膜剥下,测定自切割面起1mm区域内的剥离力F1(N/10mm)的最大峰值。结果如下表1所示。
(剥离力)
将各实施例和比较例中得到的切割/芯片接合薄膜切割为带宽20mm的条状,在温度23±3℃(室温)、剥离角度180度、剥离点移动速度300mm/分钟的条件下,将切割薄膜从芯片接合薄膜上剥下,测定此时的剥离力F2(N/10mm)。结果如下表1所示。
(拾取)
使用各实施例和比较例的各自的切割/芯片接合薄膜,在以下要点下实际进行半导体晶片的切割后进行拾取,评价各切割/芯片接合薄膜的性能。
即,将各实施例和比较例中得到的切割/芯片接合薄膜在60±3℃下安装到半导体晶片上。作为半导体晶片,使用尺寸为8英寸,并且进行背面磨削至厚度为75μm的半导体晶片。然后,将半导体晶片切割,形成50个半导体芯片。切割以得到10mm见方的芯片尺寸的方式进行到切割深度为85μm。另外,背面磨削的晶片磨削条件、半导体晶片的安装的粘贴条件、半导体晶片的切割条件与所述相同。
然后,将切割/芯片接合薄膜进行拉伸,进行使各芯片间为规定间隔的扩展工序。扩展条件如下所述。另外,以从各切割/芯片接合薄膜的基材一侧用针上推的方式拾取半导体芯片,对拾取性进行评价。具体而言,在后述的条件下连续地拾取10个半导体芯片,计数不能拾取的半导体芯片的个数,计算成功率。结果如下表1所示。
<扩展条件>
芯片接合机:新川株式会社制,装置名:SPA-300
外环相对于内环的拉下量(引落し量):3mm
<拾取条件>
芯片接合装置:新川株式会社制,装置名:SPA-300
针数:9根
针上推量:0.50mm
针上推速度:5mm/秒
吸附保持时间:1秒
从下表1明显可以确认,如实施例1~5那样在切割后的切割面附近的切割薄膜与芯片接合薄膜间的剥离力F1为0.7N/10mm以下的范围内时,拾取性良好,与此相对,如比较例1~3那样剥离力F1超过0.7N/10mm时,拾取性下降。
表1
表中,A(重量份)表示环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸类共聚物的合计重量,B(重量份)表示填料的重量。另外,剥离力F1(N/10mm)表示切割后将切割薄膜从芯片接合薄膜上剥下时的切割面附近处的最大剥离力,剥离力F2(N/20mm)表示切割面附近以外的剥离力。