JP4732472B2 - 熱硬化型ダイボンドフィルム - Google Patents

Description

本発明は熱硬化型ダイボンドフィルム及びそれを備えたダイシング・ダイボンドフィルムに関し、より詳細には、半導体チップ等を基板やリードフレーム等の被着体上にダイボンドする際に用いられる熱硬化型ダイボンドフィルム及びそれを備えたダイシング・ダイボンドフィルムに関する。

従来、半導体装置の製造過程に於いてリードフレームや電極部材への半導体チップの固着には、銀ペーストが用いられている。かかる固着処理は、リードフレームのダイパッド等の上にペースト状接着剤を塗工し、それに半導体チップを搭載してペースト状接着剤層を硬化させて行っている。

しかしながら、ペースト状接着剤はその粘度挙動や劣化等により塗工量や塗工形状等に大きなバラツキを生じる。その結果、形成されるペースト状接着剤厚は不均一となる為、半導体チップに係わる固着強度の信頼性が乏しい。即ち、ペースト状接着剤の塗工量が不足すると、半導体チップと電極部材との間の固着強度が低くなり、後続のワイヤーボンディング工程で半導体チップが剥離する。一方、ペースト状接着剤の塗工量が多すぎると半導体チップの上までペースト状接着剤が流延して特性不良を生じ、歩留まりや信頼性が低下する。この様な固着処理に於ける問題は、半導体チップの大型化に伴って特に顕著なものとなっている。その為、ペースト状接着剤の塗工量の制御を頻繁に行う必要があり、作業性や生産性に支障をきたしている。

このペースト状接着剤の塗工工程に於いて、ペースト状接着剤をリードフレームや形成チップに別途塗布する方法がある。しかし、この方法では、ペースト状接着剤層の均一化が困難であり、またペースト状接着剤の塗布に特殊装置や長時間を必要とする。この為、ダイシングエ程で半導体ウェハを接着保持するとともに、マウント工程に必要なチップ固着用の接着剤層をも付与するダイシング・ダイボンドフィルムが開示されている（例えば、下記特許文献１参照）。

このダイシング・ダイボンドフィルムは、支持基材上に粘着剤層及び接着剤層が順次積層されて構成されたものである。即ち、接着剤層による保持下に半導体ウェハをダイシングした後、支持基材を延伸してチップ状ワークを接着剤層と共に剥離しこれを個々に回収する。更に、チップ状ワークを、接着剤層を介して、リードフレーム等の被着体に固着させるようにしたものである。

一方、半導体チップの固着に用いるダイボンド用接着フィルムとしては、例えば、熱硬化型のものが挙げられる。この熱硬化型ダイボンドフィルムとしては、基板の配線や半導体チップ上のワイヤー等に代表される、表面の凹凸による高低差の大きい被着体に対し、その密着性を向上させるという観点から、溶融粘度の小さい接着フィルムが使用されている。

しかし、溶融粘度が小さすぎると接着フィルムから接着剤が滲み出し、基板、半導体チップ等を汚染するという問題がある。その一方、溶融粘度が大きすぎると被着体に対する密着性が劣化し、ボイドが発生するという問題がある。

特開昭６０−５７３４２号公報

本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、被着体との密着性に優れ、接着剤の滲み出しにより基板や半導体チップに汚染が生じない熱硬化型ダイボンドフィルム及びそれを備えたダイシング・ダイボンドフィルムを提供することにある。

本願発明者等は、前記従来の課題を解決すべく、熱硬化型ダイボンドフィルム及びそれを備えたダイシング・ダイボンドフィルムについて検討した。その結果、下記構成を採用することにより前記目的を達成できることを見出して、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明に係る熱硬化型ダイボンドフィルムは、半導体装置の製造の際に用いる熱硬化型ダイボンドフィルムであって、熱可塑性樹脂成分５〜１５重量％及び熱硬化性樹脂成分４５〜５５重量％を主成分として含有し、熱硬化前の１００℃に於ける溶融粘度が４００Ｐａ・ｓ以上２５００Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする。

前記の構成によれば、熱可塑性樹脂成分の下限を５重量％、熱硬化性樹脂成分の上限を５５重量％として、前記ダイボンドフィルムの熱硬化前に於ける１００℃での溶融粘度を４００Ｐａ・ｓ以上にするので、基板等の被着体に対する密着性を良好なものにする。その結果、基板やリードフレーム等の被着体との接着面に於いて、ボイドの発生を低減することができる。その一方、熱可塑性樹脂成分の上限を１５重量％、熱硬化性樹脂成分の下限を４５重量％として、前記溶融粘度を２５００Ｐａ・ｓ以下にするので、ダイボンドフィルムから接着剤成分等が滲み出すのを抑制することができる。その結果、基板やこれに固着させる半導体チップの汚染を防止することができる。

前記ダイボンドフィルムの熱硬化後の２５０℃での引張貯蔵弾性率が１０ＭＰａ以上であることが好ましい。これにより、例えば熱硬化型ダイボンドフィルム上に固着された半導体チップに対してワイヤーボンディングを行う際にも、超音波振動や加熱によりダイボンドフィルムと被着体との接着面でずり変形が生じるのを防止することができる。その結果、ワイヤーボンドの成功率を高め、歩留りを一層向上させて半導体装置を製造することが可能になる。

前記加熱による熱硬化後の、８５℃、８５％ＲＨの雰囲気下で１６８時間放置したときの吸湿率が１重量％以下であることが好ましい。吸湿率を１重量％以下にすることにより、例えば、リフロー工程に於いてパッケージにクラックが発生するのを防止することができる。

前記加熱による熱硬化後の、２５０℃、１時間加熱後の重量減少量が１重量％以下であることが好ましい。重量減少量を１重量％以下にすることにより、例えば、リフロー工程に於いてパッケージにクラックが発生するのを防止することができる。

また、本発明に係るダイシング・ダイボンドフィルムは、前記の課題を解決する為に、前記に記載の熱硬化型ダイボンドフィルムが、粘着フィルム上に積層されていることを特徴とする。

本発明は、前記に説明した手段により、以下に述べるような効果を奏する。
即ち、本発明の熱硬化型ダイボンドフィルムによれば、熱可塑性樹脂成分５〜１５重量％と熱硬化性樹脂成分４５〜５５重量％とを主成分として含有し、熱硬化前の１００℃に於ける溶融粘度を４００Ｐａ・ｓ以上２５００Ｐａ・ｓ以下にすることにより、被着体に対する密着性を向上させてボイドの発生を防止すると共に、接着剤成分の滲み出しを抑制して半導体チップ等の汚染を防止する。その結果、信頼性の高い半導体装置を歩留まり良く製造すること可能になる。

（熱硬化型ダイボンドフィルム）
本発明の熱硬化型ダイボンドフィルム（以下、「ダイボンドフィルム」と言う）について以下に説明する。

前記ダイボンドフィルムは、熱可塑性樹脂成分５〜１５重量％と、熱硬化性樹脂成分４５〜５５重量％とを主成分として含有する。また、その溶融粘度は、熱硬化前の１００℃に於いて４００〜２５００Ｐａ・ｓであり、より好ましくは５００〜２０００Ｐａ・ｓである。

前記熱可塑性樹脂成分の下限を５重量％、熱硬化性樹脂成分の上限を５５重量％とすることにより、前記接着フィルムの熱硬化前に於ける１００℃での溶融粘度を５００Ｐａ・ｓ以上にする。その結果、ダイボンドフィルムの被着体に対する密着性を良好なものにできる。その一方、熱可塑性樹脂成分の上限を１５重量％、熱硬化性樹脂成分の下限を４５重量％とすることにより、前記溶融粘度を２０００Ｐａ・ｓ以下にする。その結果、ダイボンドフィルムから接着剤成分等が滲み出すのを抑制し、その結果、基板、半導体チップ等の汚染を防止することができる。

また、前記ダイボンドフィルムの熱硬化後の２５０℃での引張貯蔵弾性率が１０ＭＰａ以上であることが好ましく、１５〜１００ＭＰａであることがより好ましい。引張貯蔵弾性率の調整は、例えば、無機フィラーの添加量を調整することにより可能である。

前記ダイボンドフィルムの熱硬化後の、８５℃、８５％ＲＨの雰囲気下で１６８時間放置したときの吸湿率が１重量％以下であることが好ましい。吸湿率を１重量％以下にすることにより、例えば、リフロー工程に於いてパッケージにクラックが発生するのを防止することができる。吸湿率の調整は、例えば、無機フィラーの添加量を調整することにより可能である。

前記加熱による熱硬化後の、２５０℃、１時間加熱後の重量減少量が１重量％以下であることが好ましい。重量減少量を１重量％以下にすることにより、例えば、リフロー工程に於いてパッケージにクラックが発生するのを防止することができる。重量減少量の調整は、例えば、無機フィラーの添加量を調整することにより可能である。

本実施の形態に係るダイボンドフィルムは、例えば接着剤層の単層のみからなる接着シートや、コア材料の片面又は両面に接着剤層を形成した多層構造の接着シート等が挙げられる。ここで、前記コア材料としては、フィルム（例えばポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム等）、ガラス繊維やプラスチック製不織繊維で強化された樹脂基板、シリコン基板又はガラス基板等が挙げられる。また、ダイボンドフィルムとダイシングフィルムとの一体型のものも使用することができる。

前記熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ＰＥＴやＰＢＴ等の飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、又はフッ素樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらの熱可塑性樹脂のうち、イオン性不純物が少なく耐熱性が高く、半導体素子の信頼性を確保できるアクリル樹脂が特に好ましい。

前記アクリル樹脂としては、特に限定されるものではなく、炭素数３０以下、特に炭素数４〜１８の直鎖若しくは分岐のアルキル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエステルの１種又は２種以上を成分とする重合体等が挙げられる。前記アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、イソブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘキシル基、２−エチルヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ウンデシル基、ラウリル基、トリデシル基、テトラデシル基、ステアリル基、オクタデシル基、又はドデシル基等が挙げられる。

また、前記重合体を形成する他のモノマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸若しくはクロトン酸等の様なカルボキシル基含有モノマー、無水マレイン酸若しくは無水イタコン酸等の様な酸無水物モノマー、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸６−ヒドロキシヘキシル、（メタ）アクリル酸８−ヒドロキシオクチル、（メタ）アクリル酸１０−ヒドロキシデシル、（メタ）アクリル酸１２−ヒドロキシラウリル若しくは（４−ヒドロキシメチルシクロヘキシル）−メチルアクリレート等の様なヒドロキシル基含有モノマー、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、（メタ）アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル（メタ）アクリレート若しくは（メタ）アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸等の様なスルホン酸基含有モノマー、又は２−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート等の様な燐酸基含有モノマーが挙げられる。

前記熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、又は熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。特に、半導体素子を腐食させるイオン性不純物等の含有が少ないエポキシ樹脂が好ましい。また、エポキシ樹脂の硬化剤としてはフェノール樹脂が好ましい。

前記エポキシ樹脂は、接着剤組成物として一般に用いられているものであれば特に限定はなく、例えばビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＳ型、臭素化ビスフェノールＡ型、水添ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＡＦ型、ビフェニル型、ナフタレン型、フルオレイン型、フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、トリスヒドロキシフェニルメタン型、テトラフェニロールエタン型等の二官能エポキシ樹脂や多官能エポキシ樹脂、又はヒダントイン型、トリスグリシジルイソシアヌレート型若しくはグリシジルアミン型等のエポキシ樹脂が用いられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらのエポキシ樹脂のうちノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型樹脂又はテトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂が特に好ましい。このエポキシ樹脂は、硬化剤としてのフェノール樹脂との反応性に富み、耐熱性等に優れるからである。

更に、前記フェノール樹脂は、前記エポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであり、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン等が挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらのフェノール樹脂のうちフェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂が特に好ましい。半導体装置の接続信頼性を向上させることができるからである。

前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合は、例えば、前記エポキシ樹脂成分中のエポキシ基１当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が０．５〜２．０当量になるように配合することが好適である。より好適なのは、０．８〜１．２当量である。即ち、両者の配合割合が前記範囲を外れると、十分な硬化反応が進まず、エポキシ樹脂硬化物の特性が劣化し易くなるからである。

尚、本発明に於いては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びアクリル樹脂を含むダイボンドフィルムが特に好ましい。これらの樹脂は、イオン性不純物が少なく耐熱性が高いので、半導体素子の信頼性を確保できる。この場合の配合比は、アクリル樹脂成分１００重量部に対して、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の混合量が１０〜２００重量部である。

本発明のダイボンドフィルムを予めある程度架橋をさせておく場合には、作製に際し、重合体の分子鎖末端の官能基等と反応する多官能性化合物を架橋剤として添加させておくのがよい。これにより、高温下での接着特性を向上させ、耐熱性の改善を図ることができる。

前記架橋剤としては、従来公知のものを採用することができる。特に、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、多価アルコールとジイソシアネートの付加物等のポリイソシアネート化合物がより好ましい。架橋剤の添加量としては、前記の重合体１００重量部に対し、通常０．０５〜７重量部とするのが好ましい。架橋剤の量が７重量部より多いと、接着力が低下するので好ましくない。その一方、０．０５重量部より少ないと、凝集力が不足するので好ましくない。また、この様なポリイソシアネート化合物と共に、必要に応じて、エポキシ樹脂等の他の多官能性化合物を一緒に含ませるようにしてもよい。

また、ダイボンドフィルムには、その用途に応じて無機充填剤（フィラー）を適宜配合することができる。無機充填剤の配合は、導電性の付与や熱伝導性の向上、弾性率の調節等を可能とする。前記無機充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、石膏、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化アルミナ、酸化ベリリウム、炭化珪素、窒化珪素等のセラミック類、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、クロム、鉛、錫、亜鉛、パラジウム、半田等の金属、又は合金類、その他カーボン等からなる種々の無機粉末が挙げられる。これらは、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。なかでも、シリカ、特に溶融シリカが好適に用いられる。また、無機充填剤の平均粒径は、０．１〜８０μｍの範囲内であることが好ましい。

前記無機充填剤の配合量は、有機樹脂成分１００重量部に対し０重量部を超えて８０重量部以下に設定することが好ましい。特に好ましくは０重量部を超えて７０重量部以下である。尚、熱硬化後の２５０℃における引張貯蔵弾性率を１０ＭＰａ以上にする場合は、無機充填剤の配合量は有機樹脂成分１００重量部に対し１０重量部以上にすることが好ましく、１００ＭＰａ以下にする場合は、有機樹脂成分１００重量部に対し１００重量部以下にすることが好ましい。また、重量減少量を１重量％以下にする場合は、無機充填剤の配合量は有機樹脂成分１００重量部に対し０重量部を超えることが好ましい。

尚、ダイボンドフィルムには、前記無機充填剤以外に、必要に応じて他の添加剤を適宜に配合することができる。他の添加剤としては、例えば難燃剤、シランカップリング剤又はイオントラップ剤等が挙げられる。

前記難燃剤としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、臭素化エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。

前記シランカップリング剤としては、例えば、β−（３、４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。これらの化合物は、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。

前記イオントラップ剤としては、例えばハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス等が挙げられる。これらは、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。

ダイボンドフィルムの厚さ（積層体の場合は、総厚）は特に限定されないが、例えば、５〜１００μｍ程度、好ましくは５〜５０μｍ程度である。

（半導体装置の製造方法）
次に、本実施の形態に係るダイボンドフィルムを用いた半導体装置の製造方法について説明する。図１はダイボンドフィルムを介して半導体素子を実装した例を示す断面模式図である。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体チップ（半導体素子）５を基板又はリードフレーム（被着体、以下単に基板等と称する）６上にダイボンドフィルム３ａで固着する固着工程と、加熱工程を経ることなく、ワイヤーボンディングをするワイヤーボンディング工程とを有する。さらに、半導体チップ５を封止樹脂８で封止する封止工程と、当該封止樹脂８をアフターキュアする後硬化工程とを有する。

前記固着工程は、図１に示すように、半導体チップ５を、ダイボンドフィルム３ａを介して基板等６に固着する工程である。当該工程では、ダイボンドフィルム３を加熱することにより熱硬化させ、半導体チップ５を被着体６に接着固定し、耐熱強度を向上させる。加熱条件としては、温度８０〜１８０℃の範囲内であり、かつ、加熱時間０．１〜２４時間、好ましくは０．１〜４時間、より好ましくは０．１〜１時間の範囲内であることが好ましい。また、半導体チップ５を基板等６上に固着する方法としては、例えば基板等６上にダイボンドフィルム３ａを積層した後、ダイボンドフィルム３ａ上に、ワイヤーボンド面が上側となる様にして半導体チップ５を順次積層して固着する方法が挙げられる。また、予めダイボンドフィルム３ａが固着された半導体チップ５を基板等６に固着して積層してもよい。

また本発明においては、ダイボンドフィルム３ａを熱硬化させず、単に被着体６に仮固着させてもよい。その後、加熱工程を経ることなくワイヤーボンディングを行い、更に半導体チップを封止樹脂で封止して、当該封止樹脂をアフターキュアすることもできる。半導体チップ５を基板等６上に仮固着する方法としては、例えば基板等６上にダイボンドフィルム３ａを積層した後、ダイボンドフィルム３ａ上に、ワイヤーボンド面が上側となる様にして半導体チップ５を順次積層して仮固着する方法が挙げられる。また、予めダイボンドフィルム３ａが仮固着された半導体チップ５を基板等６に仮固着して積層してもよい。

前記基板としては、従来公知のものを使用することができる。また、前記リードフレームとしては、Ｃｕリードフレーム、４２Ａｌｌｏｙリードフレーム等の金属リードフレームやガラスエポキシ、ＢＴ（ビスマレイミド−トリアジン）、ポリイミド等からなる有機基板を使用することができる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体素子をマウントし、半導体素子と電気的に接続して使用可能な回路基板も含まれる。

前記ダイボンドフィルム３ａとしては、仮固着時の剪断接着力が、基板等６に対して０．２ＭＰａ以上のものを使用し、より好ましくは０．２〜１０ＭＰａの範囲内のものを使用する。ダイボンドフィルム３ａの剪断接着力は、少なくとも０．２ＭＰａ以上であるので、加熱工程を経ることなくワイヤーボンディング工程を行っても、当該工程に於ける超音波振動や加熱により、ダイボンドフィルム３ａと半導体チップ５又は基板等６との接着面でずり変形を生じることがない。即ち、ワイヤーボンディングの際の超音波振動により半導体素子が動くことがなく、これにより、ワイヤーボンディングの成功率が低下するのを防止する。

前記ワイヤーボンディング工程は、基板等６の端子部（インナーリード）の先端と半導体チップ５上の電極パッド（図示しない）とをボンディングワイヤー７で電気的に接続する工程である。前記ボンディングワイヤー７としては、例えば金線、アルミニウム線又は銅線等が用いられる。ワイヤーボンディングを行う際の温度は、８０〜２５０℃、好ましくは８０〜２２０℃の範囲内で行われる。また、その加熱時間は数秒〜数分間行われる。結線は、前記温度範囲内となる様に加熱された状態で、超音波による振動エネルギーと印加加圧による圧着エネルギーの併用により行われる。前記仮固着の場合は、加熱工程を経ることなく本工程が実施される。

本工程は、ダイボンドフィルム３ａによる固着を行うことなく実行することができる。この場合、本工程の過程でダイボンドフィルム３ａにより半導体チップ５と基板等６とが固着することはない。ここで、ダイボンドフィルム３ａの剪断接着力は、８０〜２５０℃の温度範囲内であっても、０．２ＭＰａ以上であることが必要である。当該温度範囲内で剪断接着力が０．２ＭＰａ未満であると、ワイヤーボンディングの際の超音波振動により半導体素子が動き、ワイヤーボンディングを行うことができず、歩留まりが低下するからである。

前記封止工程は、封止樹脂８により半導体チップ５を封止する工程である。本工程は、基板等６に搭載された半導体チップ５やボンディングワイヤー７を保護する為に行われる。本工程は、封止用の樹脂を金型で成型することにより行う。封止樹脂８としては、例えばエポキシ系の樹脂を使用する。樹脂封止の際の加熱温度は、通常１７５℃で６０〜９０秒間行われるが、本発明はこれに限定されず、例えば１６５〜１８５℃で、数分間キュアすることができる。これにより、封止樹脂を硬化させると共に、前記仮固着の場合はダイボンドフィルム３ａを介して半導体チップ５と基板等６とを固着させる。即ち、本発明に於いては、後述する後硬化工程が行われない場合に於いても、本工程に於いてダイボンドフィルム３ａによる固着が可能であり、製造工程数の減少及び半導体装置の製造期間の短縮に寄与することができる。

前記後硬化工程に於いては、前記封止工程で硬化不足の封止樹脂８を完全に硬化させる。封止工程に於いてダイボンドフィルム３ａにより固着がされない場合でも、本工程に於いて封止樹脂８の硬化と共にダイボンドフィルム３ａによる固着が可能となる。本工程に於ける加熱温度は、封止樹脂の種類により異なるが、例えば１６５〜１８５℃の範囲内であり、加熱時間は０．５〜８時間程度である。

また、本発明のダイシング・ダイボンドフィルムは、図２に示すように、複数の半導体チップを積層して３次元実装をする場合にも好適に用いることができる。図２は、ダイボンドフィルムを介して半導体チップを３次元実装した例を示す断面模式図である。図２に示す３次元実装の場合、先ず半導体チップと同サイズとなる様に切り出した少なくとも１つのダイボンドフィルム３ａを基板等６上に固着した後、ダイボンドフィルム３ａを介して半導体チップ５を、そのワイヤーボンド面が上側となる様にして固着する。次に、ダイボンドフィルム１３を半導体チップ５の電極パッド部分を避けて固着する。更に、他の半導体チップ１５をダイボンドフィルム１３上に、そのワイヤーボンド面が上側となる様にして固着する。当該工程では、ダイボンドフィルム３ａ、１３を加熱することにより熱硬化させて接着固定し、耐熱強度を向上させる。加熱条件としては、前述と同様、温度８０〜２００℃の範囲内であり、かつ、加熱時間０．１〜２４時間の範囲内であることが好ましい。

また本発明においては、ダイボンドフィルム３ａ、１３を熱硬化させず、単に仮固着させてもよい。その後、加熱工程を経ることなくワイヤーボンディングを行い、更に半導体チップを封止樹脂で封止して、当該封止樹脂をアフターキュアすることもできる。

次に、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体チップ５及び他の半導体チップ１５に於けるそれぞれの電極パッドと、基板等６とをボンディングワイヤー７で電気的に接続する。尚、前記仮固着の場合は、加熱工程を経ることなく本工程が実施される。

続いて、封止樹脂８により半導体チップ５等を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させる。それと共に、前記仮固着の場合はダイボンドフィルム３ａにより基板等６と半導体チップ５との間を固着する。また、ダイボンドフィルム１３により半導体チップ５と他の半導体チップ１５との間も固着させる。尚、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。

半導体チップの３次元実装の場合に於いても、ダイボンドフィルム３ａ、１３の加熱による加熱処理を行わないので、製造工程の簡素化及び歩留まりの向上が図れる。また、基板等６に反りが生じたり、半導体チップ５及び他の半導体チップ１５にクラックが発生したりすることもないので、半導体素子の一層の薄型化が可能になる。

また、図３に示すように、半導体チップ間にダイボンドフィルムを介してスペーサを積層させた３次元実装としてもよい。図３は、２つの半導体チップをスペーサを介してダイボンドフィルムにより３次元実装した例を示す断面模式図である。

図３に示す３次元実装の場合、先ず基板等６上にダイボンドフィルム３ａ、半導体チップ５及びダイボンドフィルム２１を順次積層して固着する。更に、ダイボンドフィルム２１上に、スペーサ９、ダイボンドフィルム２１、ダイボンドフィルム３ａ及び半導体チップ５を順次積層して固着する。当該工程では、ダイボンドフィルム３ａ、２１を加熱することにより熱硬化させて接着固定し、耐熱強度を向上させる。加熱条件としては、前述と同様、温度８０〜２００℃の範囲内であり、かつ、加熱時間０．１〜２４時間の範囲内であることが好ましい。

また本発明においては、ダイボンドフィルム３ａ、２１を熱硬化させず、単に仮固着させてもよい。その後、加熱工程を経ることなくワイヤーボンディングを行い、更に半導体チップを封止樹脂で封止して、当該封止樹脂をアフターキュアすることもできる。

次に、図３に示すように、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体チップ５に於ける電極パッドと基板等６とをボンディングワイヤー７で電気的に接続する。尚、前記仮固着の場合は、加熱工程を経ることなく本工程が実施される。

続いて、封止樹脂８により半導体チップ５を封止する封止工程を行い、封止樹脂８を硬化させると共に、前記仮固着の場合はダイボンドフィルム３ａ、２１により基板等６と半導体チップ５との間、及び半導体チップ５とスペーサ９との間を固着させる。これにより、半導体パッケージが得られる。封止工程は、半導体チップ５側のみを片面封止する一括封止法が好ましい。封止は粘着シート上に貼り付けられた半導体チップ５を保護するために行われ、その方法としては封止樹脂８を用いて金型中で成型されるのが代表的である。その際、複数のキャビティを有する上金型と下金型からなる金型を用いて、同時に封止工程を行うのが一般的である。樹脂封止時の加熱温度は、例えば１７０〜１８０℃の範囲内であることが好ましい。封止工程の後に、後硬化工程を行ってもよい。

尚、前記スペーサ９としては、特に限定されるものではなく、例えば従来公知のシリコンチップ、ポリイミドフィルム等を用いることができる。また、前記スペーサとしてコア材料を用いることができる。コア材料としては特に限定されるものではなく、従来公知のものを用いることができる。具体的には、フィルム（例えばポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム等）、ガラス繊維やプラスチック製不織繊維で強化された樹脂基板、ミラーシリコンウェハ、シリコン基板又はガラス基板等を使用できる。

更に、図４に示すように、前記スペーサ９を用いず、ボンディングワイヤーの一部が埋め込まれたダイボンドフィルムを介して複数の半導体チップ５が積層された３次元実装としてもよい（ＦｏＷ（Ｆｉｌｍ ｏｎ Ｗｉｒｅ））。図４は、２つの半導体チップ５をダイボンドフィルム２２により３次元実装した例を示す断面模式図である。

図４に示す３次元実装の場合、先ず基板等６上にダイボンドフィルム３ａ、及び半導体チップ５を順次積層して仮固着する。次に、加熱工程を行うことなく、図４に示すように、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体チップ５に於ける電極パッドと基板等６とをボンディングワイヤー７で電気的に接続する。

続いて、前記半導体チップ５上にダイボンドフィルム２２を押圧しながら積層する。このとき、ボンディングワイヤー７の一部はダイボンドフィルム２２に埋め込まれた構成となる。続いて、ダイボンドフィルム２２上に新たな半導体チップ５を積層して仮固着する。更に、前記と同様にして、加熱工程を行うことなくワイヤーボンディング工程を行う。

その後、封止樹脂８により半導体チップ５を封止する封止工程を行い、封止樹脂８を硬化させると共に、ダイボンドフィルム３ａ、２２により基板等６と半導体チップ５との間、及び半導体チップ５同士を固着させる。これにより、半導体パッケージが得られる。封止工程の条件は前述と同様であり、また当該態様の場合にも、封止工程の後、後硬化工程を行うことが可能である。

次に、プリント配線板上に、前記の半導体パッケージを表面実装する。表面実装の方法としては、例えば、プリント配線板上に予めハンダを供給した後、温風などにより加熱溶融しハンダ付けを行うリフローハンダ付けが挙げられる。加熱方法としては、熱風リフロー、赤外線リフロー等が挙げられる。また、全体加熱、局部加熱の何れの方式でもよい。加熱温度は２４０〜２６５℃、加熱時間は１〜２０秒の範囲内であることが好ましい。

（その他の事項）
前記基板等上に半導体素子を３次元実装する場合、半導体素子の回路が形成される面側には、バッファーコート膜が形成されている。当該バッファーコート膜としては、例えば窒化珪素膜やポリイミド樹脂等の耐熱樹脂からなるものが挙げられる。

また、半導体素子の３次元実装の際に、各段で使用されるダイボンドフィルムは同一組成からなるものに限定されるものではなく、製造条件や用途等に応じて適宜変更可能である。

また、前記実施の形態に於いては、基板等に複数の半導体素子を積層させた後に、一括してワイヤーボンディング工程を行う態様について述べたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、半導体素子を基板等の上に積層する度にワイヤーボンディング工程を行うことも可能である。

以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されている材料や配合量等は、特に限定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例に過ぎない。また、部とあるのは、重量部を意味する。

（実施例１）
アクリル酸エチル−メチルメタクリレートを主成分とするアクリル酸エステル系ポリマー（根上工業（株）製、パラクロンＷ−１９７ＣＭ）１００重量部に対して、エポキシ樹脂１（ＪＥＲ（株）製、エピコート１００４）２２８重量部、エポキシ樹脂２（ＪＥＲ（株）製、エピコート８２７）２０６重量部、フェノール樹脂（三井化学（株）製、レミックスＸＬＣ−４Ｌ）４６６重量部、平均粒径０．５μｍの球状シリカ（アドマテックス（株）製、ＳＯ−２５Ｒ）６６７重量部、硬化触媒（四国化成（株）製、Ｃ１１−Ｚ）３部をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２３．６重量％の接着剤組成物を調製した。

この接着剤組成物溶液を、シリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム（剥離ライナー）上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ４０μｍのダイボンドフィルムＡを作製した。

（実施例２）
アクリル酸エチル−メチルメタクリレートを主成分とするアクリル酸エステル系ポリマー（根上工業（株）製，パラクロンＷ−１９７ＣＭ）１００部に対して、エポキシ樹脂１（ＪＥＲ（株）製、エピコート１００４）１４４部、エポキシ樹脂２（ＪＥＲ（株）製、エピコート８２７）１３０部、フェノール樹脂（三井化学（株）製、ミレックスＸＬＣ−４Ｌ）２９３部、球状シリカ（アドマテックス（株）製、ＳＯ−２５Ｒ）４４４部、硬化触媒（四国化成（株）製、Ｃ１１−Ｚ）２部をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２３．６重量％の接着剤組成物を得た。

この接着剤組成物の溶液を、剥離ライナとしてシリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させることにより、厚さ４０μｍのダイボンドフィルムＢを得た。

（比較例１）
アクリル酸エチル−メチルメタクリレートを主成分とするアクリル酸エステル系ポリマー（根上工業（株）製，パラクロンＷ−１９７ＣＭ）１００部に対して、エポキシ樹脂１（ＪＥＲ（株）製、エピコート１００４）４８２部、エポキシ樹脂２（ＪＥＲ（株）製、エピコート８２７）４３６部、フェノール樹脂（三井化学（株）製、ミレックスＸＬＣ−４Ｌ）９８３部、球状シリカ（アドマテックス（株）製、ＳＯ−２５Ｒ）１３３３部、硬化触媒（四国化成（株）製、Ｃ１１−Ｚ）６部をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２３．６重量％の接着剤組成物を調製した。

この接着剤組成物の溶液を、剥離ライナとしてシリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させることにより、厚さ４０μｍのダイボンドフィルムＥを作製した。

（比較例２）
アクリル酸エチル−メチルメタクリレートを主成分とするアクリル酸エステル系ポリマー（根上工業（株）製，パラクロンＷ−１９７ＣＭ）１００部に対して、エポキシ樹脂１（ＪＥＲ（株）製、エピコート１００４）５９部、エポキシ樹脂２（ＪＥＲ（株）製、エピコート８２７）５３部、フェノール樹脂（三井化学（株）製、ミレックスＸＬＣ−４Ｌ）１２１部、球状シリカ（アドマテックス（株）製、ＳＯ−２５Ｒ）２２２部、硬化触媒（四国化成（株）製、Ｃ１１−Ｚ）１部をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２３．６重量％の接着剤組成物を調製した。

この接着剤組成物の溶液を、剥離ライナとしてシリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させることにより、厚さ４０μｍのダイボンドフィルムＦを作製した。

（溶融粘度）
各実施例及び比較例のダイボンドフィルムＡ〜Ｆの熱硬化前の１００℃に於ける溶融粘度を測定した。測定にはレオメーター（ＨＡＡＫＥ社製、ＲＳ−１）を用いて、パラレルプレート法により行った。即ち、各ダイボンドフィルムＡ〜Ｆから０．１ｇを採取して試料とし、この試料を予め１００℃に熱してあるプレートに仕込んだ。溶融粘度は測定開始から３００秒後の値とした。また、プレート間のギャップは０．１ｍｍとした。結果を下記表１及び表２に示す。

（ボイド面積）
各実施例及び比較例のダイボンドフィルムＡ〜Ｆを、それぞれ４０℃で半導体素子に貼り付け、１６０℃、０．２ＭＰａ、２ｓでＢＧＡ基板にマウントした。次に、１７５℃で、１時間加熱し各ダイボンドフィルムＡ〜Ｆを熱硬化させた。

更に、封止樹脂（日東電工（株）社製、ＧＥ−１００）でパッケージングし、半導体装置を製造した（ＴＦＢＧＡパッケージ１６ｘ１６ｘ０．７ｍｍ、チップサイズ５×５ｍｍ）。封止後の半導体装置をガラスカッターで切断し、その断面を顕微鏡で観察して、各ダイボンドフィルムＡ〜ＦとＢＧＡ基板の貼り合わせ面に於けるボイド面積を測定した。結果を下記表１及び表２に示す。

（接着剤の滲み出し量）
各実施例及び比較例のダイボンドフィルムＡ〜Ｆを、４０℃で半導体素子に貼り付け、１６０℃、０．２ＭＰａ、２ｓでＢＧＡ基板にマウントした。このときの接着剤の滲み出し量を光学顕微鏡を用いて測定した。結果を下記表１及び表２に示す。

（吸水率の測定）
得られたダイボンドフィルムＡ〜Ｆについて熱硬化後の吸水率を、８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿槽に１６８時間放置した前後の重量減少率から測定した。

（重量減少量の測定）
得られたダイボンドフィルムＡ〜Ｆについて熱硬化後の重量減少量を、乾燥機を用いて２１０℃で１時間放置した前後の重量減少量から測定した。

（引張貯蔵弾性率）
得られたダイボンドフィルムＡ〜Ｆについて熱硬化後の引張貯蔵弾性率を、粘弾性測定装置（Rheometic Scientific社製、Solid Analyzer RSII）を用いて昇温速度１０℃／分、周波数１ＭＨｚに於いて測定した。

（結果）
下記表１及び表２から分かる通り、比較例１のダイボンドフィルムＥの様に、溶融粘度が３００Ｐａ・ｓであると、接着剤の滲み出し量１６５μｍと多いことが確認された。また、比較例２のダイボンドフィルムＦの様に溶融粘度が３５００Ｐａ・ｓであると、パッケージ後のボイド面積が８．９ｖｏｌ％と大きくなった。

その一方、実施例１〜２のダイボンドフィルムの様に、溶融粘度がそれぞれ５００、８００Ｐａ・ｓであると、接着剤の滲み出しがなく、かつ、パッケージ後のボイド面積も極めて小さかった。これにより、本実施例に係るダイボンドフィルムは、ダイボンディング工程に於いて、半導体素子との密着性に優れ、かつ接着剤の滲み出しによる基板や半導体チップの汚染が生じないものであることが分かった。

本発明の実施の一形態に係るダイボンドフィルムを介して半導体チップを実装した例を示す断面模式図である。 前記ダイボンドフィルムを介して半導体チップを３次元実装した例を示す断面模式図である。 前記ダイボンドフィルムを用いて、２つの半導体チップをスペーサを介して３次元実装した例を示す断面模式図である。 前記スペーサを用いることなく、２つの半導体チップをダイボンドフィルムにより３次元実装した例を示す断面模式図である。

符号の説明

３ａ ダイボンドフィルム（熱硬化型ダイボンドフィルム）
５ 半導体チップ（半導体素子）
６ 基板等（被着体）
７ ボンディングワイヤー
８ 封止樹脂
９ スペーサ
１３ ダイボンドフィルム（熱硬化型ダイボンドフィルム）
１５ 半導体チップ（半導体素子）
２１、２２ ダイボンドフィルム（熱硬化型ダイボンドフィルム）

Claims (2)

1. 半導体装置の製造の際に用いる熱硬化型ダイボンドフィルムであって、
   熱可塑性樹脂成分５〜１５重量％及び熱硬化性樹脂成分４５〜５５重量％を主成分として含有し、
   有機樹脂成分１００重量部に対し１０重量部以上８０重量部以下の無機充填材を含み、
   熱硬化前の１００℃に於ける溶融粘度が４００Ｐａ・ｓ以上８００Ｐａ・ｓ以下であり、
   前記加熱による熱硬化後の、２５０℃、１時間加熱後の重量減少量が１重量％以下であり、
   前記ダイボンドフィルムの熱硬化後の２５０℃での引張貯蔵弾性率が１０ＭＰａ以上であり、
   前記加熱による熱硬化後の、８５℃、８５％ＲＨの雰囲気下で１６８時間放置したときの吸湿率が１重量％以下であることを特徴とする熱硬化型ダイボンドフィルム。
2. 請求項１に記載の熱硬化型ダイボンドフィルムが、粘着フィルム上に積層されていることを特徴とするダイシング・ダイボンドフィルム。