CN106916558B - 粘接片、切割带一体型粘接片及半导体装置的制造方法 - Google Patents

粘接片、切割带一体型粘接片及半导体装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及粘接片、切割带一体型粘接片及半导体装置的制造方法。本发明提供具有高的导热性、并且粘接后的剥离得到抑制的粘接片。一种粘接片,其含有银被覆铜系填料和银填料,银被覆铜系填料为薄片状,并且平均长径为0.7μm以上,银填料的一次粒径为500nm以下。

Description

粘接片、切割带一体型粘接片及半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及粘接片、切割带一体型粘接片及半导体装置的制造方法。
背景技术
近年来,进行电力的控制、供给的功率半导体装置的普及变得显著。在功率半导体装置中总有电流流过,发热量大。因此,功率半导体装置中使用的粘接剂理想的是具有高的散热性的。此外,不限于功率半导体装置用的粘接剂,一般,半导体装置中使用的粘接剂理想的是具有高的散热性。
作为具有散热性的粘接剂,例如可列举出含有导电性填料的粘接剂(参见例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-142370号公报
发明内容
发明要解决的问题
要想赋予更高的导热性,可考虑在粘接剂中填充大量导热性填料的方法。然而,如果增多导热性填料的含量,则树脂成分相对变少,因此会导致粘接力降低。此外,导热性填料的含量越增多,弹性模量越提高,应力松弛性越降低。因此,由于因2个粘接对象物间的线膨胀差(例如半导体芯片与引线框的线膨胀差)产生的应力,会产生剥离。
本发明是鉴于前述问题而做出的,其目的在于提供具有高的导热性、并且粘接后的剥离得到抑制的粘接片。还在于提供具有该粘接片的切割带一体型粘接片。还在于提供使用该切割带一体型粘接片的半导体装置的制造方法。
用于解决问题的方案
本申请发明人等为了解决前述现有的问题,针对粘接片进行了研究。结果发现,通过采用下述方案,具有高的导热性、并且可抑制粘接后的剥离,从而完成了本发明。
即,本发明的粘接片的特征在于,含有银被覆铜系填料和银填料。
前述银被覆铜系填料为薄片状,并且平均长径为0.7μm以上。
前述银填料的一次粒径为500nm以下。
银被覆铜系填料仅通过填料间的物理性接触来传导热,因此因接触部分的阻力而难以获得高的导热性。而粒径为500nm以下的银填料在较低温度下烧结,与其他金属以化学方式结合,因此与单纯的填料之间的接触相比可获得较高的导热性。然而,银填料单质的径厚比小,因此无法形成良好的导热路径。于是,通过组合使用径厚比大的被覆填料和用于将其连接的银填料,能够获得高的导热性。此外,单纯的铜填料与银相比,较容易在表面形成氧化膜,因此难以很好地形成与纳米银的化学结合,而通过用银被覆,可获得良好的接合。
此外,根据前述方案,含有一次粒径为500nm以下的银填料以及为薄片状、并且平均长径为0.7μm以上的银被覆铜系填料。即,含有银填料和尺寸大于银填料的银被覆铜系填料。因此,通过进行加热,会在银填料与银被覆铜系填料之间进行金属结合。结果,以少的含量即可获得高的导热性。
此外,由于能够减少填料的含量(银填料与银被覆铜系填料的总含量),因此由树脂带来的化学性粘接力提高。此外,银填料与被粘物的金属形成合金,以化学方式粘接。因此,能够维持高的粘接力。此外,由于能够减少填料的含量,因此能够降低弹性模量。由于弹性模量低,因此应力松弛性优异。结果,能够抑制由于因2个粘接对象物间的线膨胀差(例如半导体芯片与引线框的线膨胀差)产生的应力而产生剥离。
此外,银被覆铜系填料在比银填料低成本方面优异。
在前述方案中,优选的是,热固化后在260℃下的储能模量为 10~700MPa。
如果热固化后在260℃下的储能模量为700MPa以下,则热固化后的储能模量被抑制得较低。结果,应力松弛性更优异。此外,如果热固化后在260℃下的储能模量为10MPa以上,则粘接力优异。
在前述方案中,优选的是,设粘接于铜引线框、在200℃下加热1小时后在260℃下的相对于前述铜引线框的剪切粘接力为A,设粘接于镀银的铜引线框、在200℃下加热1小时后在260℃下的相对于前述镀银的铜引线框的剪切粘接力为B时,B/A为1.1以上。
通常的环氧粘接剂中,与铜相比,银的粘接力降低较多,有时会在可靠性上出现问题。然而,如果前述B/A为1.1以上,则对银可获得良好的粘接力,相对于实施了镀银的引线框的可靠性提高。
在前述方案中,优选的是,在200℃下加热1小时后的片厚度方向的导热率为3W/m·K以上。
如果在200℃下加热1小时后的片厚度方向的导热率为3W/m·K以上,则散热性更优异。
在前述方案中,优选的是,设前述银被覆铜系填料的重量为C、设前述银填料的重量为D时,比C:D在9:1~5:5的范围内。
如果前述比C:D在9:1~5:5的范围内,则对银的粘接性和导热率变良好。如果银填料过少,则无法获得提高粘接力、导热率的效果。反之,如果银填料过多,则薄膜会变得过硬,因而无法进行低压力下的粘贴。
在前述方案中,优选的是,前述银被覆铜系填料中的银的被覆量相对于前述银被覆铜系填料整体的重量为5~30重量%。
如果前述被覆量为5重量%以上,则能够良好地被覆铜填料的表面,通过防止铜的氧化可获得良好的导热性。而如果前述被覆量为30重量%以下,则由于成本增加而无法获得使用被覆填料的优点。
在前述方案中,优选的是,前述银被覆铜系填料的比表面积在 0.5~1.5m2/g的范围内。
如果前述银被覆铜系填料的比表面积为1.5m2/g以下,则能够使热固化前的粘接片更具柔软性。结果,热固化前的粘接力更优异。此外,如果前述银被覆铜系填料的比表面积为0.5m2/g以上,则由于可得到大量的填料之间的接触点而可获得良好的导热率。
在前述方案中,优选的是,设前述被覆填料的个数换算平均粒径为E、设体积换算平均粒径为F时,F/E为10以下。
如果前述F/E为10以下,则填料的粒径分布变尖锐,可以通过粒径控制使粘接片薄化。在此,个数换算平均粒径表示在累积颗粒分布曲线中累积颗粒数的比例为50%的粒径。体积换算平均粒径表示在累积体积分布曲线中累积体积比例为50%的粒径。此外,个数换算平均粒径由于以颗粒数为基准,因此粒径大的颗粒也好、小的颗粒也好都同样算作为1个,而体积换算平均粒径由于以体积为基准,因此粒径大的颗粒与小的颗粒相比,体积换算平均粒径也增大。即,F/E越小表示为粒度分布越尖锐的颗粒,F/E越大表示为粒度分布在粒径大的一侧宽的颗粒。
在前述方案中,优选的是,含有环氧树脂。
如果含有环氧树脂,则通过加热能够良好地将粘接对象物粘接。
在前述方案中,优选的是,前述环氧树脂具有挠性骨架。
如果前述环氧树脂具有挠性骨架,则能够使热固化后的粘接片进一步具有柔软性。
在前述方案中,优选的是,含有分散剂。
一次粒径为500nm以下的银填料容易聚集。因此,如果含有分散剂,则树脂中的填料的分散性提高,与被覆填料的接触增多,良好地形成路径,从而导热率提高。
在前述方案中,优选的是,前述分散剂为具有羧酸基、酸值为20以上、重均分子量为1000以上的丙烯酸类共聚物。
如果是分散剂的重均分子量为1000以上的丙烯酸类共聚物,则热稳定性优异。此外,如果前述分散剂具有羧酸基、并且酸值为20以上,则能够适宜地抑制银填料的聚集。
此外,本发明的切割带一体型粘接片的特征在于,具有切割带和前述粘接片。
在前述切割带上层叠有前述粘接片。
根据前述切割带一体型粘接片,由于与切割带为一体型,因此能够省略与切割带贴合的工序。此外,由于具备前述粘接片,因此具有高的导热性,并且可抑制粘接后的剥离。
此外,本发明的半导体装置的制造方法的特征在于,包括下述工序:
准备前述切割带一体型粘接片的工序;
在前述切割带一体型粘接片上粘贴半导体晶圆的工序;
将前述半导体晶圆与前述粘接片一起切割而形成带粘接片的半导体芯片的工序;
从前述切割带拾取前述带粘接片的半导体芯片的工序;以及。
将拾取的前述带粘接片的半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。
根据前述方案,由于使用前述粘接片,因此所得半导体装置能够对来自半导体芯片的热进行高效排热。此外,由于使用前述粘接片,因此所得半导体装置抑制了半导体芯片与被粘物剥离。
附图说明
图1是本实施方式的切割带一体型粘接片的剖视示意图。
图2是用于对使用本实施方式的切割带一体型粘接片的半导体装置的制造方法进行说明的剖视示意图。
图3是用于对使用本实施方式的切割带一体型粘接片的半导体装置的制造方法进行说明的剖视示意图。
图4是用于对使用本实施方式的切割带一体型粘接片的半导体装置的制造方法进行说明的剖视示意图。
图5是用于对使用本实施方式的切割带一体型粘接片的半导体装置的制造方法进行说明的剖视示意图。
附图标记说明
10 切割带一体型粘接片
20 切割带
22 基材
24 粘合剂层
30 粘接片
40 半导体晶圆
50 半导体芯片
60 被粘物
70 接合引线
80 密封树脂
具体实施方式
以下对本实施方式的粘接片及切割带一体型粘接片进行说明。本实施方式的粘接片可列举出在以下说明的切割带一体型粘接片中未贴合切割带的状态的粘接片。因此,以下对切割带一体型粘接片进行说明,对于粘接片,在其中进行说明。此外,以下对粘接片为芯片接合薄膜的情况进行说明。图 1是本实施方式的切割带一体型粘接片的剖视示意图。
(切割带一体型粘接片)
如图1所示,切割带一体型粘接片10具有在切割带20上层叠有作为芯片接合薄膜的粘接片30的构成。切割带20在基材22上层叠粘合剂层24来构成。粘接片30设置在粘合剂层24上。
需要说明的是,本实施方式中,对粘接片30层叠在粘合剂层24的表面的一部分上的情况进行说明。更具体而言,对粘接片30仅在粘合剂层24的与半导体晶圆的粘贴部分对应的部分26形成的方案的情况进行说明。然而,本发明不限定于该例。也可以是本发明的粘接片层叠在粘合剂层的整面的方案。此外,也可以是在大于与半导体晶圆的粘贴部分对应的部分且小于粘合剂层的整面的部分层叠的方案。另外,粘接片的表面(粘贴于半导体晶圆的一侧的面)可以在直至粘贴于半导体晶圆为止的期间由隔离体等保护。
(粘接片)
粘接片30含有银被覆铜系填料和银填料,前述银被覆铜系填料为薄片状,并且平均长径为0.7μm以上,前述银填料的一次粒径为500nm以下。
银被覆铜系填料仅通过填料间的物理性接触来传导热,因此因接触部分的阻力而难以获得高的导热性。而粒径为500nm以下的银填料在较低温度下烧结,与其他金属以化学方式结合,因此与单纯的填料之间的接触相比可获得较高的导热性。然而,银填料单质的径厚比小,因此无法形成良好的导热路径。根据粘接片30,通过组合使用径厚比大的被覆填料和用于将其连接的银填料,能够获得高的导热性。此外,单纯的铜填料与银相比,较容易在表面形成氧化膜,因此难以很好地形成与纳米银的化学结合,而通过用银被覆,可获得良好的接合。
此外,根据粘接片30,含有一次粒径为500nm以下的银填料以及为薄片状、并且平均长径为0.7μm以上的银被覆铜系填料。即,含有银填料和尺寸大于银填料的银被覆铜系填料。因此,通过进行加热,会在银填料与银被覆铜系填料之间进行金属结合。结果,以少的含量即可获得高的导热性。
此外,由于能够减少填料的含量(银填料与银被覆铜系填料的总含量),因此由树脂带来的化学性粘接力提高。此外,银填料与被粘物的金属形成合金,以化学方式粘接。因此,能够维持高的粘接力。此外,由于能够减少填料的含量,因此能够降低弹性模量。由于弹性模量低,因此应力松弛性优异。结果,能够抑制由于因2个粘接对象物间的线膨胀差(例如半导体芯片与引线框的线膨胀差)产生的应力而产生剥离。
此外,银被覆铜系填料在比银填料低成本方面优异。
前述银被覆铜系填料的平均长径优选为0.7μm以上,更优选为1μm以上。此外,前述银被覆铜系填料的平均长径从粘接薄膜的薄型化的角度来看,优选为10μm以下,更优选为5μm以下。
前述银被覆铜系填料的径厚比优选为1.5以上,更优选为3以上。如果为2 以上,则银被覆铜系填料之间容易进行面接触,容易形成导电路径。前述径厚比优选较大,但例如为100以下、50以下。
前述银被覆铜系填料的径厚比是平均长径相对于平均厚度之比(平均长径/平均厚度)。
在本说明书中,银被覆铜系填料的平均长径是通过利用扫描型电子显微镜(SEM)观察粘接片30的剖面、测定随机选择的100个银被覆铜系填料的长径而得到的平均值。
此外,银被覆铜系填料的平均厚度是通过利用扫描型电子显微镜(SEM) 观察粘接片30的剖面、测定随机选择的100个银被覆铜系填料的厚度而得到的平均值。
前述银填料的一次粒径优选为400nm以下,更优选为300nm以下。此外,前述银填料的一次粒径越小越优选,而从小的填料容易聚集的角度来看,优选为10nm以上,更优选为100μm以下。
银填料的一次粒径是指未聚集的状态的单个银填料的粒径,按下述方法进行测定。即,是通过利用扫描型电子显微镜(SEM)观察粘接片30的剖面、测定随机选择的100个银填料的粒径而得到的平均值。
设前述银被覆铜系填料的重量为C、设前述银填料的重量为D时,比C:D 优选在9:1~5:5的范围内,更优选为8:2~6:4。如果前述比C:D在9:1~5:5的范围内,则可获得良好的导热率和对银的粘接力。
前述银被覆铜系填料中的银的被覆量相对于前述银被覆铜系填料整体的重量优选为5~30重量%,更优选为7~20重量%。如果前述被覆量为5重量%以上,则能够均匀地被覆铜填料表面。而如果前述被覆量为30重量%以下,则能够抑制由过度被覆导致的成本增加。
前述银被覆铜系填料的比表面积优选在0.5~1.5m2/g的范围内,更优选在 0.7~1.3m2/g的范围内。如果前述银被覆铜系填料的比表面积为1.5m2/g以下,则能够使热固化前的粘接片更具柔软性。结果,热固化前的粘接力更优异。此外,如果前述银被覆铜系填料的比表面积为0.5m2/g以上,则填料之间的接触面积增加,可获得良好的导热率。银被覆铜系填料的比表面积通过BET法求出。
设前述被覆填料的个数换算平均粒径为E、设体积换算平均粒径为F时, F/E优选为10以下,更优选为5以下。如果前述F/E为10以下,则填料的粒度分布变尖锐,可以通过粒径控制使粘接片薄化。前述F/E越小越优选,而从粒度分布变得过于尖锐时填料的填充性降低、导热性降低的角度来看,例如可以设定为1以上。前述银填料的个数换算平均粒径E和体积换算平均粒径F 通过激光衍射式粒度分布测定法求出。
粘接片30优选含有分散剂。一次粒径为500nm以下的银填料容易聚集。因此,如果含有分散剂,则银填料适宜地分散,粘接剂的导热性提高。
作为前述分散剂,例如大致分为具有酸值的分散剂和具有胺值的分散剂、具有这两者的分散剂。对于具有酸值的分散剂,作为代表的物质,有 DISPERBYK-102、DISPERBYK-110、DISPERBYK-111、DISPERBYK-170、 DISPERBYK-171、DISPERBYK-174、BYK-P104、BYK-P104S、BYK-P105、 BYK-220S、EFKA 5010、EFKA 5065、EFKA 5066、EFKA 5070、SOLSPERSE3000、SOLSPERSE 16000、SOLSPERSE 17000、SOLSPERSE 18000、 SOLSPERSE 21000、SOLSPERSE 27000、SOLSPERSE 28000、SOLSPERSE 36000、SOLSPERSE 36600、SOLSPERSE38500、SOLSPERSE 39000、 SOLSPERSE 41000、AJISPER PN-411、AJISPER PA-111、ARUFONUC-3000、 UC-3080、UC-3510、UC-5080、UC-5022等。对于具有胺值的分散剂,作为代表性的物质,有DISPERBYK-108、DISPERBYK-109、DISPERBYK-112、 DISPERBYK-116、DISPERBYK-161、DISPERBYK-162、DISPERBYK-163、 DISPERBYK-164、DISPERBYK-166、DISPERBYK-167、DISPERBYK-168、 DISPERBYK-182、DISPERBYK-183、DISPERBYK-184、DISPERBYK-185、DISPERBYK-2000、DISPERBYK-2008、DISPERBYK-2009、 DISPERBYK-2050、DISPERBYK-2150、DISPERBYK-2155、 DISPERBYK-2163、DISPERBYK-2164、BYK-9077、EFKA 4046、EFKA 4047、EFKA 4015、EFKA 4020、EFKA 4050、EFKA 4055、EFKA 4060、EFKA 4080、 EFKA 4300、EFKA4330、EFKA 4400、EFKA 4401、EFKA 4402、EFKA 4403、 EFKA 4800、SOLSPERSE 20000等。对于具有酸值和胺值这两者的分散剂,作为代表性的物质,有ANTI-TERRA-U、ANTI-TERRA-205、 DISPERBYK-101、DISPERBYK-106、DISPERBYK-130、DISPERBYK-140、 DISPERBYK-142、DISPERBYK-145、DISPERBYK-180、DISPERBYK-2001、 DISPERBYK-2020、DISPERBYK-2025、DISPERBYK-2070、BYK-9076、EFKA 4008、EFKA 4009、EFKA 4010、EFKA 4406、EFKA 5044、EFKA 5244、EFKA 5054、EFKA 5055、EFKA 5063、EFKA 5064、SOLSPERSE 13240、SOLSPERSE13940、SOLSPERSE 24000SC、SOLSPERSE 24000GR、SOLSPERSE 26000、 SOLSPERSE 31845、SOLSPERSE 32000、SOLSPERSE 32500、SOLSPERSE 32550、SOLSPERSE 34750、SOLSPERSE35100、SOLSPERSE 35200、 SOLSPERSE 37500、AJISPER PB821、AJISPER PB822、AJISPERPB881等。其中,优选具有羧酸基、酸值为20以上、重均分子量为1000以上的丙烯酸类共聚物。如果为前述分散剂的重均分子量为1000以上的丙烯酸类共聚物,则热稳定性优异。此外,如果前述分散剂具有羧酸基、并且酸值为20以上,则能够适宜地抑制银填料的聚集。
需要说明的是,分散剂的重均分子量是通过GPC(渗透凝胶色谱)测定并通过聚苯乙烯换算算出的值。
粘接片30优选含有热固化性树脂等固化性树脂。由此,能够提高热稳定性。
作为固化性树脂,可列举出:酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、或热固化性聚酰亚胺树脂等。特别优选会腐蚀半导体元件的离子性杂质等的含量少的环氧树脂。此外,作为环氧树脂的固化剂,优选酚醛树脂。如果含有环氧树脂等热塑性树脂,则通过加热能够良好地将粘接对象物粘接。
作为环氧树脂,没有特别限定,例如可使用双酚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、三羟基苯基甲烷型、四羟基苯基乙烷型等二官能环氧树脂、多官能环氧树脂,或乙内酰脲型、异氰脲酸三缩水甘油酯型或缩水甘油胺型等环氧树脂。这些环氧树脂当中,特别优选双酚A型环氧树脂。这是由于,这些环氧树脂富含与作为固化剂的酚醛树脂的反应性,耐热性等优异。
此外,前述环氧树脂优选具有挠性骨架。如果前述环氧树脂具有挠性骨架,则能够使热固化后的粘接片进一步具有柔软性。作为前述塑性骨架,例如可列举出非芳香族骨架,例如可列举出长链脂肪族、聚醚骨架、聚酯骨架、聚砜骨架等。其中,从热稳定性和生产率的角度来看,优选聚醚骨架。前述环氧树脂当中,优选为双酚A型环氧树脂、并且具有挠性骨架的环氧树脂。
酚醛树脂发挥作为环氧树脂的固化剂的作用,例如可列举出:苯酚酚醛清漆树脂、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、甲阶型酚醛树脂、聚对氧苯乙烯等聚氧苯乙烯等。这些酚醛树脂当中,特别优选苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂。这是由于,能够提高半导体装置的连接可靠性。
对于环氧树脂与酚醛树脂的配混比例,例如相对于环氧树脂成分中的环氧基1当量,优选以酚醛树脂中的羟基为0.5~2.0当量的方式配混。更适宜的为0.8~1.2当量。即,这是由于,如果两者的配混比例不在前述范围内,则不进行充分的固化反应,固化物的特性变得容易劣化。
粘接片30优选含有在25℃下为液态的固化性树脂。由此,可获得良好的低温贴附性。在本说明书中,在25℃下为液态是指在25℃下粘度小于 5000Pa·s。而在25℃下为固态是指在25℃下粘度为5000Pa·s以上。需要说明的是,粘度可以使用Thermo Scientific公司制造的型号HAAKE Roto VISCO1进行测定。
粘接片30优选含有热塑性树脂。作为热塑性树脂,可列举出:天然橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丁二烯树脂、聚碳酸酯树脂、热塑性聚酰亚胺树脂、6-尼龙、6,6-尼龙等聚酰胺树脂、苯氧基树脂、丙烯酸类树脂、PET、PBT等饱和聚酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、或氟树脂等。这些热塑性树脂当中,特别优选离子性杂质少且耐热性高、能够确保半导体元件的可靠性的丙烯酸类树脂。
作为丙烯酸类树脂,并没有特别限定,可列举出以具有碳数30以下、特别是碳数4~18的直链或支链的烷基的丙烯酸或甲基丙烯酸的酯的1种或2种以上作为成分的聚合物(丙烯酸类共聚物)等。作为前述烷基,例如可列举出:甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、戊基、异戊基、己基、庚基、环己基、2-乙基己基、辛基、异辛基、壬基、异壬基、癸基、异癸基、十一烷基、月桂基、十三烷基、十四烷基、硬脂基、十八烷基、或十二烷基等。
此外,作为形成聚合物(丙烯酸类共聚物)的其他单体,并没有特别限定,例如可列举出:诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羧基乙酯、丙烯酸羧基戊酯、衣康酸、马来酸、富马酸或巴豆酸等的含羧基单体,诸如马来酸酐或衣康酸酐等的酸酐单体,诸如(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸 2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸6-羟己酯、(甲基)丙烯酸8-羟辛酯、(甲基)丙烯酸10-羟癸酯、(甲基)丙烯酸12-羟基月桂酯或丙烯酸(4-羟甲基环己基)甲酯等的含羟基单体,诸如苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、 2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰胺丙磺酸、(甲基)丙烯酸磺基丙酯或(甲基)丙烯酰氧基萘磺酸等的含磺酸基单体,或诸如2-羟乙基丙烯酰基磷酸酯等的含磷酸基单体。
丙烯酸类树脂当中,优选重均分子量为10万以上的,更优选为30万~300 万的,进一步优选为50万~200万的。这是由于,如果在上述数值范围内,则粘接性和耐热性优异。需要说明的是,重均分子量是通过GPC(渗透凝胶色谱)测定并通过聚苯乙烯换算算出的值。
粘接片30中的热塑性树脂和固化性树脂的总含量优选为5重量%以上,更优选为10重量%以上。如果为5重量%以上,则容易保持作为薄膜的形状。此外,热塑性树脂和固化性树脂的总含量优选为70重量%以下,更优选为60 重量%以下。如果为70重量%以下,则能够适宜地发挥导电性。
在粘接片30中,热塑性树脂的重量/固化性树脂的重量优选为50/50~ 10/90,更优选为40/60~15/85。如果热塑性树脂的比率多于50/50,则存在热稳定性变差的倾向。而如果热塑性树脂的比率少于10/90,则存在薄膜化变难的倾向。
粘接片30根据用途可以含有除前述银被覆铜系填料和前述银填料以外的填料。前述填料的配混使弹性模量的调节等成为可能。作为前述填料,可列举出无机填料、有机填料。作为前述无机填料,没有特别限制,例如可列举出:氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、硅酸钙、硅酸镁、氧化钙、氧化镁、氧化铝、氮化铝、硼酸铝晶须、氮化硼、二氧化硅等。这些可以单独使用或组合使用2种以上。
粘接片30优选含有热固化促进剂。由此,能够促进环氧树脂与酚醛树脂等固化剂的热固化。
作为前述热固化促进剂,没有特别限定,例如可列举出:四苯基硼酸四苯基鏻(商品名:TPP-K)、四苯基鏻二氰胺(商品名:TPP-DCA)、四对甲苯基硼酸四苯基鏻(商品名:TPP-MK)、三苯基膦三苯基硼烷(商品名:TPP-S) 等磷-硼类固化促进剂(均为北兴化学工业株式会社制造)。
此外,作为前述促进剂,例如可列举出:2-甲基咪唑(商品名:2MZ)、 2-十一烷基咪唑(商品名:C11-Z)、2-十七烷基咪唑(商品名:C17Z)、1,2- 二甲基咪唑(商品名:1.2DMZ)、2-乙基-4-甲基咪唑(商品名:2E4MZ)、 2-苯基咪唑(商品名:2PZ)、2-苯基-4-甲基咪唑(商品名:2P4MZ)、1-苄基-2-甲基咪唑(商品名:1B2MZ)、1-苄基-2-苯基咪唑(商品名:1B2PZ)、1-氰基乙基-2-甲基咪唑(商品名:2MZ-CN)、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑(商品名:C11Z-CN)、偏苯三酸1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓(商品名: 2PZCNS-PW)、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基均三嗪(商品名: 2MZ-A)、2,4-二氨基-6-[2’-十一烷基咪唑基-(1’)]-乙基均三嗪(商品名: C11Z-A)、2,4-二氨基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基均三嗪(商品名: 2E4MZ-A)、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基均三嗪异氰脲酸加成物 (商品名:2MA-OK)、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑(商品名:2PHZ-PW)、 2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑(商品名:2P4MHZ-PW)等咪唑类固化促进剂(均为四国化成工业株式会社制造)。
其中,从薄膜状粘接剂的保存性的角度来看,优选潜伏性优异的四苯基硼酸四苯基鏻(商品名:TPP-K)、四苯基鏻二氰胺(商品名:TPP-DCA)。
此外,从薄膜状粘接剂的保存性的角度来看,优选潜伏性优异的2-苯基 -4,5-二羟基甲基咪唑(商品名:2PHZ-PW)。
前述促进剂的含量可以适当设定,相对于从薄膜状粘接剂的构成材料中扣除导电性颗粒后的材料的100重量份,优选为0.6~15重量份,更优选为 0.8~10重量份。
粘接片30除了前述成分以外还可以适当含有薄膜制造中常规使用的配混剂、例如交联剂等。
粘接片30可以按通常的方法制造。例如通过制备含有前述各成分的粘接剂组合物溶液,将粘接剂组合物溶液以达到规定厚度的方式涂布在基材隔离体上形成涂布膜后,使该涂布膜干燥,可以制造粘接片30。
作为粘接剂组合物溶液中使用的溶剂,没有特别限定,优选能够均匀溶解、混炼或分散前述各成分的有机溶剂。例如可列举出:二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、甲乙酮、环己酮等酮类溶剂、甲苯、二甲苯等。对涂布方法没有特别限定。作为溶剂涂覆的方法,例如可列举出:模涂布机、照相凹版涂布机、辊涂布机、逆转涂布机、逗点涂布机、管式刮刀(Pipe Doctor)涂布机、丝网印刷等。其中,从涂布厚度的均一性高的角度来看,优选模涂布机。
作为基材隔离体,可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、通过氟类剥离剂、丙烯酸长链烷基酯类剥离剂等剥离剂进行了表面涂布的塑料薄膜、纸等。作为粘接剂组合物溶液的涂布方法,例如可列举出:辊涂覆、丝网涂覆、照相凹版涂覆等。此外,对涂布膜的干燥条件没有特别限定,例如可以以干燥温度70~160℃、干燥时间1~5分钟进行。
作为粘接片30的制造方法,例如将前述各成分在混合机中混合,对所得混合物进行压制成型来制造粘接片30的方法等也是适宜的。作为混合机,可列举出行星式混合机等。
粘接片30优选热固化后在260℃下的储能模量为10~700MPa,更优选为 50~350MPa。如果热固化后在260℃下的储能模量为700MPa以下,则热固化后的储能模量被抑制得较低。结果,应力松弛性更优异。此外,如果热固化后在260℃下的储能模量为10MPa以上,则粘接力优异。
需要说明的是,在本说明书中,热固化后是指在120℃下1小时加热、并且之后在175℃下加热1小时后。
设粘接片30粘接于铜引线框、在200℃下加热1小时后在260℃下的相对于前述铜引线框的剪切粘接力为A,设粘接于镀银的铜引线框、在200℃下加热1小时后在260℃下的相对于前述镀银的铜引线框的剪切粘接力为B时, B/A优选为1.1以上,更优选为1.2以上。如果前述B/A为1.1以上,则对银能够具有良好的可靠性。此外,虽然前述B/A越大越优选,但例如为10以下。
前述B/A例如可以通过银填料的添加量、粒径来控制。
前述剪切粘接力A从确保对铜的粘接力的角度来看,优选为0.1~30MPa,更优选为0.5~20MPa。
此外,前述剪切粘接力B从确保对银的粘接力的角度来看,优选为 0.3~30MPa,更优选为0.7~25MPa。
粘接片30优选在200℃下加热1小时后的片厚度方向的导热率为3W/m·K 以上,更优选为4W/m·K以上。如果在200℃下加热1小时后的片厚度方向的导热率为3W/m·K以上,则散热性更优异。
前述导热率可以通过前述银被覆铜系填料和前述银填料的总含量、含有比率来控制。
(切割带)
如图1所示,切割带20具备基材22和配置在基材22上的粘合剂层24。
基材22构成切割带20的强度母体,优选具有紫外线透过性。作为基材22,例如可列举出:低密度聚乙烯、直链状聚乙烯、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、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、芳纶(纸)、玻璃、玻璃布、氟树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、纤维素类树脂、有机硅树脂、金属(箔)、纸等。
基材22的表面为了提高与邻接的层的密合性、保持性等,可以实施惯用的表面处理、例如铬酸处理、臭氧暴露、火焰暴露、高压电击暴露、电离辐射处理等化学或物理处理、基于底涂剂(例如后述的粘合物质)的涂布处理。
对基材22的厚度没有特别限制,可以适当确定,一般为5~200μm左右。
作为粘合剂层24的形成中使用的粘合剂,没有特别限制,例如可以使用丙烯酸类粘合剂、橡胶类粘合剂等常规压敏性粘接剂。作为压敏性粘接剂,从半导体晶圆、玻璃等忌讳污染的电子部件的利用超纯水、醇等有机溶剂的清洁洗涤性等角度来看,优选以丙烯酸类聚合物作为基础聚合物的丙烯酸类粘合剂。
作为丙烯酸类聚合物,例如可列举出使用(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、十一烷基酯、十二烷基酯、十三烷基酯、十四烷基酯、十六烷基酯、十八烷基酯、二十烷基酯等烷基的碳数1~30、特别是碳数4~18的直链状或支链状的烷基酯等)和(甲基)丙烯酸环烷基酯(例如环戊酯、环己酯等)中的1种或2种以上作为单体成分的丙烯酸类聚合物等。需要说明的是,(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)全部同义。
丙烯酸类聚合物为了改善内聚力、耐热性等,根据需要,可以含有与可与前述(甲基)丙烯酸烷基酯或环烷基酯共聚的其他单体成分对应的单元。作为这种单体成分,例如可列举出:丙烯酸、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酸羧基乙酯、(甲基)丙烯酸羧基戊酯、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-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸6-羟己酯、(甲基)丙烯酸8-羟辛酯、(甲基)丙烯酸10-羟癸酯、(甲基)丙烯酸12-羟基月桂酯、(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、烯丙基磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰胺丙磺酸、(甲基)丙烯酸磺基丙酯、(甲基)丙烯酰氧基萘磺酸等含磺酸基单体;2-羟乙基丙烯酰基磷酸酯等含磷酸基单体;丙烯酰胺、丙烯腈等。这些可共聚的单体成分可以使用1种或2种以上。这些可共聚的单体的用量优选为全部单体成分的40重量%以下。
进而,丙烯酸类聚合物为了进行交联,还可以根据需要而含有多官能性单体等作为共聚用单体成分。作为这种多官能性单体,例如可列举出: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。这些多官能性单体也可以使用1 种或2种以上。从粘合特性等角度来看,多官能性单体的用量优选为全部单体成分的30重量%以下。
丙烯酸类聚合物通过使单一单体或2种以上的单体混合物进行聚合来得到。聚合可以以溶液聚合、乳液聚合、本体聚合、悬浮聚合等中的任一方式进行。从防止对清洁的被粘物的污染等角度来看,优选低分子量物质的含量小。从该角度来看,丙烯酸类聚合物的数均分子量优选为30万以上,进一步优选为40万~300万左右。
此外,在前述粘合剂中,为了提高作为基础聚合物的丙烯酸类聚合物等的数均分子量,也可以适当采用外部交联剂。作为外部交联方法的具体手段,可列举出添加聚异氰酸酯化合物、环氧化合物、氮丙啶化合物、三聚氰胺类交联剂等所谓的交联剂进行反应的方法。使用外部交联剂的情况下,其用量根据与要交联的基础聚合物的平衡、进一步根据作为粘合剂的使用用途来适当确定。一般,相对于前述基础聚合物100重量份,优选配混5重量份左右以下、进一步为0.1~5重量份。进而,在粘合剂中,根据需要,除了前述成分以外,还可以使用现有公知的各种赋粘剂、防老剂等添加剂。
粘合剂层24可以由辐射线固化型粘合剂形成。辐射线固化型粘合剂能够通过紫外线等辐射线的照射而使交联度增大而容易地使其粘合力降低。
通过仅对图1所示的粘合剂层24的与工件粘贴部分对应的部分26进行辐射线照射,能够形成与其他部分的粘合力的差。该情况下,由未固化的辐射线固化型粘合剂形成的部分与粘接片30粘合,能够确保进行切割时的保持力。此外,可以在由未固化的辐射线固化型粘合剂形成的部分固定晶圆环。
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且显示粘合性的物质。作为辐射线固化型粘合剂,例如可例示出:在前述丙烯酸类粘合剂、橡胶类粘合剂等常规压敏性粘合剂中配混有辐射线固化性的单体成分、低聚物成分的添加型的辐射线固化型粘合剂。
作为进行配混的辐射线固化性的单体成分,例如可列举出:氨基甲酸酯低聚物、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。此外,辐射线固化性的低聚物成分可列举出氨酯类、聚醚类、聚酯类、聚碳酸酯类、聚丁二烯类等各种低聚物,其分子量为100~30000左右的范围的是适合的。辐射线固化性的单体成分、低聚物成分的配混量可以根据前述粘合剂层的种类来适当确定能够降低粘合剂层的粘合力的量。一般,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5~500重量份,优选为40~150 重量份左右。
此外,作为辐射线固化型粘合剂,除了前述说明的添加型的辐射线固化型粘合剂以外,还可列举出使用在聚合物侧链或主链中或主链末端具有碳- 碳双键的聚合物作为基础聚合物的内在型的辐射线固化型粘合剂。内在型的辐射线固化型粘合剂不需要含有或不大量含有属于低分子成分的低聚物成分等,因此能够形成稳定的层结构的粘合剂层而低聚物成分等不会随着时间经过在粘合剂中移动,故优选。
前述具有碳-碳双键的基础聚合物可以没有特别限制地使用具有碳-碳双键且具有粘合性的聚合物。作为这种基础聚合物,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,可列举出前述例示的丙烯酸类聚合物。
对在前述丙烯酸类聚合物中导入碳-碳双键的方法没有特别限制,可以采用各种方法,而在聚合物侧链导入碳-碳双键在分子设计上是容易的。例如可列举出下述方法:预先使丙烯酸类聚合物与具有官能团的单体共聚后,在维持碳-碳双键的辐射线固化性的状态下使具有可与该官能团反应的官能团和碳-碳双键的化合物进行缩合或加成反应。
作为这些官能团的组合的例子,可列举出:羧酸基与环氧基、羧酸基与氮丙啶基、羟基与异氰酸酯基等。这些官能团的组合当中,从反应追踪的容易性来看,优选羟基与异氰酸酯基的组合。此外,为利用这些官能团的组合来生成前述具有碳-碳双键的丙烯酸类聚合物的这种组合时,官能团可以位于丙烯酸类聚合物和前述化合物中的任意侧,前述优选的组合中,优选丙烯酸类聚合物具有羟基、前述化合物具有异氰酸酯基的情况。该情况下,作为具有碳-碳双键的异氰酸酯化合物,例如可列举出:甲基丙烯酰基异氰酸酯、 2-甲基丙烯酰氧基乙基异氰酸酯、间异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯等。此外,作为丙烯酸类聚合物,可使用共聚前述例示的含羟基单体、2-羟乙基乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚、二乙二醇单乙烯基醚的醚类化合物等得到的聚合物。
前述内在型的辐射线固化型粘合剂可以单独使用前述具有碳-碳双键的基础聚合物(特别是丙烯酸类聚合物),也可以以不使特性变差的程度配混前述辐射线固化性的单体成分、低聚物成分。相对于基础聚合物100重量份,辐射线固化性的低聚物成分等通常在30重量份的范围内,优选为0~10重量份的范围。
前述辐射线固化型粘合剂在通过紫外线等进行固化的情况下含有光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,例如可列举出: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、2-甲基-1-[4-(甲硫基)-苯基]-2-吗啉基丙烷-1等苯乙酮类化合物;苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、茴香偶姻甲醚等苯偶姻醚类化合物;苯偶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-1,1-丙二酮-2-(邻乙氧基羰基)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。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,光聚合引发剂的配混量例如为0.05~20重量份左右。
此外,作为辐射线固化型粘合剂,例如可列举出日本特开昭60-196956 号公报中公开的、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以及羰基化合物、有机硫化合物、过氧化物、胺、鎓盐类化合物等光聚合引发剂的橡胶类粘合剂、丙烯酸类粘合剂等。
在前述辐射线固化型的粘合剂层24中,根据需要,也可以含有通过辐射线照射而着色的化合物。通过使粘合剂层24含有通过辐射线照射而着色的化合物,能够仅使被辐射线照射的部分着色。通过辐射线照射而着色的化合物是在辐射线照射前为无色或浅色、通过辐射线照射而变有色的化合物,例如可列举出隐色染料等。通过辐射线照射而着色的化合物的使用比例可以适当设定。
对粘合剂层24的厚度没有特别限定,从芯片切断面的缺损防止、粘接片 30的固定保持的兼顾性等角度来看,优选为1~50μm左右。优选为2~30μm,进一步优选为5~25μm。
切割带一体型粘接片10可以按通常的方法制造。例如通过将切割带20的粘合剂层24与粘接片30贴合,可以制造切割带一体型粘接片10。
(半导体装置的制造方法)
本实施方式的半导体装置的制造方法至少包括下述工序:
准备切割带一体型粘接片的工序;
在前述切割带一体型粘接片上粘贴半导体晶圆的工序;
将前述半导体晶圆与前述粘接片一起切割而形成带粘接片的半导体芯片的工序;
从前述切割带拾取前述带粘接片的半导体芯片的工序;以及。
将拾取的前述带粘接片的半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。
以下边参照图2~图5边对本实施方式的半导体装置的制造方法进行说明。图2~5是用于对使用本实施方式的切割带一体型粘接片的半导体装置的制造方法进行说明的剖视示意图。
首先,准备切割带一体型粘接片10。
接着,如图2所示,在切割带一体型粘接片10上粘贴半导体晶圆40。作为半导体晶圆40,可列举出:硅晶圆、硅碳化物晶圆、化合物半导体晶圆等。作为化合物半导体晶圆,可列举出:氮化镓晶圆等。
作为粘贴方法,例如可列举出通过压接辊等按压手段进行按压的方法等。作为粘贴压力,优选在0.05~10MPa的范围内。此外,对粘贴温度没有特别限定,例如优选在23~90℃的范围内。
接着,如图3所示,进行半导体晶圆40的切割。即,将半导体晶圆40与粘接片30一起切断成规定尺寸,形成带粘接片30的半导体芯片50。切割按常法进行。此外,本工序例如可以采用进行切入至切割带一体型粘接片10的被称为全切的切断方式等。作为本工序中使用的切割装置,没有特别限定,可以使用现有公知的装置。半导体晶圆40由于通过切割带一体型粘接片10固定,因此能够抑制芯片缺损、芯片飞溅,并且还能够抑制半导体晶圆40的破损。
接着,如图4所示,从切割带20拾取带粘接片30的半导体芯片50。作为拾取的方法,没有特别限定,可以采用现有公知的各种方法。例如可列举出从切割带20侧通过针形件将单个的半导体芯片50顶起、通过拾取装置拾取被顶起的半导体芯片5的方法等。
作为拾取条件,在防止碎裂方面,优选将针形件顶起速度设定为 5~100mm/秒,更优选设定为5~10mm/秒。
在粘合剂层24为紫外线固化型的情况下,拾取可以在对该粘合剂层24照射紫外线后进行。由此,粘合剂层24对粘接片30的粘合力降低,半导体芯片 50的剥离变容易。结果,可以不损伤半导体芯片50地进行拾取。对紫外线照射时的照射强度、照射时间等条件没有特别限定,适当根据需要而设定即可。
接着,如图5所示,通过粘接片30将所拾取的半导体芯片50芯片接合至被粘物60。作为被粘物60,可列举出引线框、TAB薄膜、基板或另行制作的半导体芯片等。被粘物60例如可以是可容易变形的变形型被粘物,也可以是难以变形的非变形型被粘物(半导体晶圆等)。
作为前述基板,可以使用现有公知的基板。此外,作为前述引线框,可以使用Cu引线框、42合金引线框等金属引线框,由玻璃环氧、BT(双马来酰亚胺-三嗪)、聚酰亚胺等形成的有机基板。然而,本发明并不限定于这些,还包括可安装半导体芯片、与半导体芯片电连接来使用的电路基板。
作为芯片接合条件,优选压力为0.01MPa~5MPa。此外,对芯片接合时的温度没有特别限定,例如优选在23~200℃的范围内。
接着,通过加热带半导体芯片50的被粘物60使粘接片30热固化,使半导体芯片50与被粘物60粘着。此时,优选使粘接片30中的银填料烧结。对于加热温度,可以在80~200℃、优选在100~175℃、更优选在100~140℃下进行。此外,对于加热时间,可以以0.1~24小时、优选以0.1~3小时、更优选以0.2~1 小时进行。此外,加热固化可以在加压条件下进行。作为加压条件,优选在 1~20kg/cm2的范围内,更优选在3~15kg/cm2的范围内。加压下的加热固化例如可以在填充有非活性气体的室内进行。在上述条件下加热时,粘接片30充分热固化。结果,能够在之后的引线接合工序中抑制不利情况发生。
接着,进行用接合引线70将被粘物60的端子部(内部引线)的前端和半导体芯片50上的电极极板(未图示)电连接的引线接合工序。作为接合引线 70,例如可使用金线、铝线或铜线等。对于进行引线接合时的温度,在 23~300℃、优选在23~250℃的范围内进行。此外,对于其加热时间,进行数秒~数分钟(例如为1秒~1分钟)。接线在加热至前述温度范围内的状态下通过组合使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。
接着,根据需要而进行通过密封树脂80对半导体芯片50进行密封的密封工序。本工序为了保护搭载于被粘物60的半导体芯片50、接合引线70而进行。本工序通过用模具将密封用的树脂成型来进行。作为密封树脂80,例如使用环氧类的树脂。树脂密封时的加热温度优选为165℃以上,更优选为170℃以上,该加热温度优选为185℃以下,更优选为180℃以下。由此使密封树脂80 固化。需要说明的是,本密封工序也可以采用将半导体芯片50埋入片状的密封用片的方法(参见例如日本特开2013-7028号公报)。此外,除了利用模具的密封树脂的成型以外,还可以是向箱型容器中注入硅胶的凝胶密封型。
接着,可以根据需要而对密封物进一步加热(后固化工序)。由此,可以使在密封工序中固化不充分的密封树脂80完全固化。本工序中的加热温度根据密封树脂的种类而不同,例如在165~185℃的范围内,加热时间为0.5~8 小时左右。
上述实施方式中,对本发明的粘接片为作为芯片接合薄膜的粘接片30的情况进行了说明,但本发明的粘接片不限定于该例。作为本发明的粘接片,例如可列举出倒装芯片型半导体背面用薄膜、半导体装置与散热片间的粘接片、PoP封装体(Package on Package封装体,叠层封装体)的封装体间粘接片、LED芯片用的粘接片等。
倒装芯片型半导体背面用薄膜是指粘贴在倒装芯片连接的半导体芯片的背面(与倒装芯片连接面处于相反侧的面)的薄膜。
本发明的粘接片为倒装芯片型半导体背面用薄膜的情况下,在将组成、含量变更为具有作为倒装芯片型半导体背面用薄膜的功能的程度的基础上,可以采用与作为芯片接合薄膜的粘接片30同样的构成。
实施例
以下使用实施例对本发明进行详细说明,但本发明在不超出其主旨的情况下并不限于以下实施例。
对实施例中使用的成分进行说明。
银被覆铜系填料:三井金属工业株式会社制造的1200YP(薄片状、平均长径:2.3μm、银的被覆量20重量%、比表面积:0.58m2/g、个数换算平均粒径:3.4μm、体积换算平均粒径:1.4μm)
银填料:DOWA Electronics Materials Co.,Ltd.制造的Ag nano powder-2 (一次粒径:60nm)
丙烯酸类树脂:根上工业株式会社制造的W-116.3(酸值:7.8)
酚醛树脂:明和化成株式会社制造的MEH-7800H
环氧树脂:DIC株式会社制造的EXA-4850(含有非芳香族骨架作为挠性骨架)
固化促进剂:四国化成株式会社制造的2PHZ-PW
分散剂:东亚合成株式会社制造的UC-3000(具有羧酸基的丙烯酸类共聚物、酸值:74、重均分子量:10000)
[粘接片的制作]
按照表1中记载的配混比,将表1中记载的各成分溶解于甲乙酮,制得浓度40~50重量%的粘接剂组合物溶液。
将制得的粘接剂组合物溶液涂布于进行了有机硅脱模处理的厚度50μm 的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜后,在130℃下干燥2分钟,由此制得厚度20μm 的粘接片。
[260℃下的相对于铜板的剪切粘接力A的测定]
将实施例和比较例的粘接片贴合于厚度500μm、3mm×3mm的硅芯片。贴合条件采用硅芯片贴附于粘接片的温度(60~150℃)、速度10mm/sec、压力0.15MPa。然后,用切刀将粘接片切成与硅芯片相同的尺寸。接着,在氮气气氛下,在120℃下加热1小时,进一步在200℃下加热1小时,使粘接片固化。由此制得剪切粘接力测定用芯片。
在150℃下保持1MPa 1秒钟将该测定用芯片的粘接剂面贴合于厚度 0.2μm的铜引线框(母材:MF202)。
使用剪切试验机(Dage公司制造、Dage4000)测定粘接片与铜引线框的剪切粘接力。剪切试验的条件采用测定速度500μm/s、测定间距100μm、工作台温度260℃。测定在自将样品置于测定工作台后约20秒后进行。结果示于表1。
[260℃下的相对于银板的剪切粘接力B的测定]
与相对于铜引线框的剪切粘接力的测定同样进行,制得剪切粘接力测定用芯片。
在150℃下保持1MPa 1秒钟将该测定用芯片的粘接剂面贴合于厚度 0.2μm的镀银的铜引线框(母材:MF202、镀银的厚度:1~5μm)。
使用剪切试验机(Dage公司制造、Dage4000)测定粘接片与镀银的铜引线框的剪切粘接力。剪切试验的条件设定为与相对于铜引线框的剪切粘接力的测定同样。结果示于表1。
另外,表1中还一并记载了B/A。
[热固化后在260℃下的储能模量的测定]
将实施例和比较例的粘接片层叠成宽度10mm×长度30mm×厚度 400μmm。接着,在氮气气氛下下,在120℃下加热1小时,进一步在175℃下加热1小时,使粘接片固化。
接着,使用粘弹性测定装置RSA2(TA Instruments公司制造),在氮气气氛下,以测定条件:升温速度10℃/分钟、频率1Hz、卡盘间距22.5mm测定储能模量。结果示于表1。
(在200℃下加热1小时后的导热率的测定)
首先,将实施例和比较例的粘接片在200℃下加热1小时使其热固化。热固化在氮气气氛下进行。
接着,进行热固化后的这些粘接片的导热率的测定。导热率由下述式求出。结果示于表1。
(导热率)=(热扩散系数)×(比热)×(比重)
<热扩散系数>
首先,将实施例和比较例的粘接片在氮气气氛下、在200℃下加热1小时。接着,切出20mm见方,使用ai-Phase-Mobile(ai-Phase Co.,Ltd.制造)测定热扩散系数。
<比热>
使用DSC(TA Instrument公司制造、Q-2000)通过根据JIS-7123标准的的测定方法求出。
<比重>
使用电子天秤(株式会社岛津制作所制造、AEL-200)通过阿基米德法进行测定。
(吸湿回流可靠性试验)
将实施例和比较例的粘接片分别安装于半导体晶圆。作为半导体晶圆,使用尺寸为8英寸、背面磨削至厚度为100μm的晶圆。磨削条件和贴合条件如下。
<晶圆磨削条件>
磨削装置:DISCO Corporation制造、DGP-8760
半导体晶圆:8英寸直径(从厚度750μm背面磨削至100μm)
<贴合条件>
粘贴装置:日东精机株式会社制造、DR-3000II
粘贴速度计:100mm/min
粘贴压力:0.3MPa
粘贴时的工作台温度:100℃
接着,切割半导体晶圆,形成半导体芯片。切割以形成2mm见方的芯片尺寸的方式进行了切割。切割条件如下。需要说明的是,在切割时,使用 P2130G(日东电工株式会社制造)作为切割带。
<切割条件>
切割装置:DISCO Corporation制造、DFD-6361
切割速度:30mm/秒
切割刀片:DISCO Corporation制造
Z1:205O-HEDD
Z2:205O-HCBB
转速:4万rpm
Z2对切割带的切入量:20μm
切割方式:分步切割·A模式
芯片尺寸:2mm见方
进而,以从切割带的基材侧利用针形件的顶起方式拾取带粘接片的半导体芯片。拾取条件如下。
<拾取条件>
芯片接合装置:株式会社新川制造、装置名:SPA-300
针形件根数:1根
针形件顶起量:400μm
针形件顶起速度:5mm/秒
吸附保持时间:80ms
将拾取的半导体芯片芯片接合至铜引线框。芯片接合条件采用工作台温度130℃、负荷0.1MPa、负荷时间1秒。使用铜引线框(厚度0.2μm、母材: MF202)。
接着,将芯片接合有半导体芯片的Cu引线框在干燥机中以130℃热处理1 小时,然后用密封树脂(日东电工株式会社制造、商品名:GE-7470LA)进行封装。密封条件采用成型温度175℃、成型时间90秒。进一步对所得半导体封装体进行后固化工序。具体而言,采用加热温度175℃、加热时间1小时。由此,制得10个半导体封装体(长度5mm×宽度5mm×厚度0.7mm)。
接着,分别在MSL1、MSL2的条件下使封装体吸湿。MSL1在 85℃×85%RH×168小时的条件下、MSL2在85℃×60%RH×168小时的条件下进行了半导体封装体的吸湿。然后,在设定为预加热的温度150±30℃、预加热时间90秒、峰温度260℃以上、峰温度下的加热时间10秒的IR回流炉中载置前述半导体封装体。然后,用玻璃切刀将半导体封装体切断,用超声波显微镜观察其剖面,确认在各粘接片与基板的边界处有无剥离。确认对9个半导体芯片进行,将在MSL1的条件下剥离产生率为50%以下的情况评价为◎,将在MSL2的条件下剥离产生率为50%以下的情况评价为○,将在双方的情况下剥离产生率为50%以上的情况评价为×。结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0001162243870000311

Claims (12)

1.一种粘接片,其特征在于,含有银被覆铜系填料、银填料和热塑性树脂,
所述银被覆铜系填料为薄片状,并且平均长径为0.7μm以上,
所述银填料的一次粒径为500nm以下,
设所述银被覆铜系填料的重量为C、设所述银填料的重量为D时,比C:D在9:1~5:5的范围内,
所述银被覆铜系填料中的银的被覆量相对于所述银被覆铜系填料整体的重量为5~30重量%。
2.根据权利要求1所述的粘接片,其特征在于,热固化后在260℃下的储能模量为10~700MPa。
3.根据权利要求1所述的粘接片,其特征在于,设粘接于铜引线框、在200℃下加热1小时后在260℃下的相对于所述铜引线框的剪切粘接力为A,设粘接于镀银的铜引线框、在200℃下加热1小时后在260℃下的相对于所述镀银的铜引线框的剪切粘接力为B时,B/A为1.1以上。
4.根据权利要求1所述的粘接片,其特征在于,在200℃下加热1小时后的片厚度方向的导热率为3W/m·K以上。
5.根据权利要求1所述的粘接片,其特征在于,所述银被覆铜系填料的比表面积在0.5~1.5m2/g的范围内。
6.根据权利要求1所述的粘接片,其特征在于,设所述银被覆铜系填料的个数换算平均粒径为E、设体积换算平均粒径为F时,F/E为10以下。
7.根据权利要求1所述的粘接片,其特征在于,含有环氧树脂。
8.根据权利要求7所述的粘接片,其特征在于,所述环氧树脂具有挠性骨架。
9.根据权利要求1所述的粘接片,其特征在于,含有分散剂。
10.根据权利要求9所述的粘接片,其特征在于,所述分散剂为具有羧酸基、酸值为20以上、重均分子量为1000以上的丙烯酸类共聚物。
11.一种切割带一体型粘接片,其特征在于,具有切割带和权利要求1~10中的任一项所述的粘接片,
在所述切割带上层叠有所述粘接片。
12.一种半导体装置的制造方法,其特征在于,包括下述工序:
准备权利要求11所述的切割带一体型粘接片的工序;
在所述切割带一体型粘接片上粘贴半导体晶圆的工序;
将所述半导体晶圆与所述粘接片一起切割而形成带粘接片的半导体芯片的工序;
从所述切割带拾取所述带粘接片的半导体芯片的工序;以及,
将拾取的所述带粘接片的半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。
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