芯片接合薄膜、切割/芯片接合薄膜及半導體裝置的制造方法
【專利說明】
[00011 本申請是申請日為2012年8月3日、中國申請?zhí)枮?01210275227.8的中國專利申請 的分案申請。
技術領域
[0002] 本發(fā)明涉及將例如半導體芯片等半導體元件膠粘固定到襯底或引線框等被粘物 上時使用的芯片接合薄膜。另外，本發(fā)明涉及該芯片接合薄膜與切割薄膜層疊而成的切割/ 芯片接合薄膜。另外，本發(fā)明涉及使用該芯片接合薄膜或該切割/芯片接合薄膜制造的半導 體裝置。
【背景技術】
[0003] 以往，在半導體裝置的制造過程中，在引線框和電極構件上固著半導體芯片時采 用銀漿。所述固著處理通過在引線框的芯片焊盤等上涂布漿狀膠粘劑，在其上搭載半導體 芯片并使?jié){狀膠粘劑層固化來進行。
[0004] 但是，漿狀膠粘劑由于其粘度行為或劣化等而在涂布量或涂布形狀等方面產(chǎn)生大 的偏差。結果，形成的漿狀膠粘劑厚度不均勻，因此半導體芯片的固著強度缺乏可靠性。即， 漿狀膠粘劑的涂布量不足時半導體芯片與電極構件之間的固著強度降低，在后續(xù)的絲焊工 序中半導體芯片剝離。另一方面，漿狀膠粘劑的涂布量過多時漿狀膠粘劑流延到半導體芯 片上而產(chǎn)生特性不良，從而成品率和可靠性下降。這樣的固著處理中的問題，伴隨半導體芯 片的大型化變得特別顯著。因此，需要頻繁地進行漿狀膠粘劑的涂布量的控制，從而給作業(yè) 性或生產(chǎn)率帶來問題。
[0005] 在該漿狀膠粘劑的涂布工序中，有將漿狀膠粘劑分別涂布到引線框或形成的芯片 上的方法。但是，在該方法中，漿狀膠粘劑層難以均勻化，另外漿狀膠粘劑的涂布需要特殊 裝置和長時間。因此，提出了在切割工序中膠粘保持半導體芯片、并且在安裝工序中還提供 所需的芯片固著用膠粘劑層的切割薄膜(例如，參考專利文獻1)。
[0006] 該切割薄膜是在支撐基材上以可以剝離的方式設置有膠粘劑層，在該膠粘劑層的 保持下將半導體晶片切割后，將支撐基材拉伸而將形成的芯片與膠粘劑層一起剝離并將其 分別回收，然后通過該膠粘劑層固著到引線框等被粘物上。此時，通常在膠粘劑層與被粘物 之間存在空隙。以往，通過利用密封樹脂進行的密封工序中的熱或壓力使空隙消失。
[0007] 另一方面，近年來在制造多個半導體芯片多段層疊而得到的半導體裝置，具有對 半導體芯片進行絲焊的絲焊工序、使芯片接合薄膜熱固化的工序等所花費的時間增加的傾 向。而且，長時間暴露于高溫下時，具有在芯片接合薄膜與被粘物的邊界處的氣泡(空隙)在 密封工序中不消失的傾向。該空隙會造成半導體芯片從被粘物上剝離，從而存在缺乏膠粘 可靠性的問題。
[0008] 現(xiàn)有技術文獻
[0009] 專利文獻
[0010] 專利文獻1:日本特開昭60-57642號公報

【發(fā)明內容】

[0011] 本發(fā)明鑒于前述問題而創(chuàng)立，其目的在于提供即使在高溫下進行長時間處理的情 況下也可以減少芯片接合薄膜與被粘物的邊界處空隙的產(chǎn)生，并且可以抑制回流焊接工序 中的剝離的芯片接合薄膜、切割/芯片接合薄膜、以及使用該芯片接合薄膜或該切割/芯片 接合薄膜制造的半導體裝置。
[0012] 本申請發(fā)明人為了解決前述的問題，對芯片接合薄膜以及該芯片接合薄膜與切割 薄膜層疊而成的切割/芯片接合薄膜進行了研究。結果發(fā)現(xiàn)，在高溫下處理芯片接合薄膜 時，由于芯片接合薄膜中所含的熱固化樹脂成分劇烈地反應，因此在芯片接合薄膜與被粘 物的邊界處的氣泡(空隙)在密封工序中不消失。而且，通過采用下述構成，抑制芯片接合薄 膜中所含的熱固化樹脂成分的反應，由此可以在密封工序中使空隙消失，并且完成了本發(fā) 明。
[0013] 即，本發(fā)明的芯片接合薄膜，其特征在于，含有含腈基熱固性丙烯酸類共聚物和固 化劑，使用差示量熱計，以l〇°C/分鐘的升溫速度從25°C到300°C進行測定時的放熱量為 10mJ/mg 以下。
[0014] 根據(jù)前述構成，使用差示量熱計，以10°C/分鐘的升溫速度從25°C到300°C進行測 定時的放熱量為10mJ/mg以下，從而所述熱固性樹脂成分與所述固化劑的反應受到抑制。因 此，可以抑制芯片接合薄膜與被粘物的邊界處產(chǎn)生空隙。結果，即使在高溫下進行長時間的 處理的情況下，也可以減少芯片接合薄膜與被粘物的邊界處空隙的產(chǎn)生。另外，根據(jù)前述構 成，由于含有腈基，因此凝聚力上升。結果，可以抑制回流焊接工序中的剝離。即，根據(jù)前述 構成，可以同時實現(xiàn)空隙的抑制和回流焊接工序中剝離的抑制。
[0015] 在前述構成中，優(yōu)選：以在175°C熱固化5小時后為基準，失重5重量％的溫度為280 °C以上，在175°C熱固化5小時后的吸水率為1重量％以下。通過實現(xiàn)以在175°C熱固化5小時 后為基準失重5重量％的溫度為280°C以上，以及在175°C熱固化5小時后的吸水率為1重 量％以下，可以防止在回流焊接工序中以所述空隙為起點的剝離。另外，失重5重量％的溫 度是指:將在175°C熱固化5小時后的芯片接合薄膜以規(guī)定的升溫速度(例如10°C/分鐘）加 熱，芯片接合薄膜的重量減少5%時的溫度(熱重量法;TGA法）。另外，回流焊接工序是指，組 裝半導體封裝后，使用焊料將其安裝到印刷布線板等上時所經(jīng)過的工序，通常是加熱到約 260°C的工序。
[0016] 在前述構成中，優(yōu)選:在175°C熱固化5小時后的260°C下的拉伸儲能彈性模量為 0.5MPa以上。在175°C熱固化5小時后的260°C下的拉伸儲能彈性模量為0.5MPa以上時，可以 進一步防止回流焊接工序中以所述空隙為起點的剝離。
[0017]在前述構成中，優(yōu)選:設所述含腈基熱固性丙烯酸類共聚物的重量為X、所述固化 劑的重量為y時，重量比（x/y)為2以上且20以下。所述重量比（x/y)為2以上時，容易使所述 放熱量為10mJ/mg以下。另一方面，所述重量比(x/y)為20以下時，在進行回流焊接工序時容 易賦予抵抗剝離的凝聚力。
[0018]在前述構成中，優(yōu)選:所述含腈基熱固性丙烯酸類共聚物的重均分子量為50萬以 上。所述含腈基熱固性丙烯酸類共聚物的重均分子量為50萬以上時，在進行回流焊接工序 時容易進一步賦予抵抗剝離的凝聚力。
[0019] 在前述構成中，優(yōu)選:所述含腈基熱固性丙烯酸類共聚物含有環(huán)氧基，并且環(huán)氧值 為O.leq/kg以上且leq/kg以下。所述環(huán)氧值為O.leq/kg以上時，即使在熱固化后也可以得 到高溫下的充分的彈性模量。另一方面，所述環(huán)氧值為leq/kg以下時，可以進一步抑制與固 化劑的反應。
[0020] 在前述構成中，優(yōu)選:所述固化劑具有酚羥基。所述固化劑具有酚羥基時，可以通 過與環(huán)氧基的反應進一步提高凝聚力。
[0021] 另外，為了解決前述課題，本發(fā)明的切割/芯片接合薄膜的特征在于，前述的芯片 接合薄膜層疊在切割薄膜上。
[0022] 在前述構成中，優(yōu)選:所述芯片接合薄膜的熱固化前的25°C下的拉伸儲能彈性模 量為IMPa以上且5GPa以下。所述芯片接合薄膜的熱固化前的25°C下的拉伸儲能彈性模量為 IMPa以上時，與切割薄膜的剝離力適度，可以改善拾取性。另一方面，所述芯片接合薄膜的 熱固化前的25°C下的拉伸儲能彈性模量為5GPa以下時，操作性優(yōu)良。
[0023] 另外，為了解決前述課題，本發(fā)明的半導體裝置的特征在于，使用前述的芯片接合 薄膜或者切割/芯片接合薄膜制造。
【附圖說明】
[0024] 圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的切割/芯片接合薄膜的示意剖視圖。
[0025] 圖2是表示本發(fā)明的另一實施方式的切割/芯片接合薄膜的示意剖視圖。
[0026] 圖3是表示通過圖1所示的切割/芯片接合薄膜中的膠粘劑層安裝半導體芯片的例 子的示意剖視圖。
[0027] 圖4是表示通過圖1所示的切割/芯片接合薄膜中的膠粘劑層三維安裝半導體芯片 的例子的示意剖視圖。
[0028] 圖5是表示使用圖1所示的切割/芯片接合薄膜，隔著墊片利用膠粘劑層三維安裝 兩個半導體芯片的例子的示意剖視圖。
[0029] 圖6是表示通過差示掃描量熱測定得到的典型的差示量熱曲線的圖。
[0030] 標號說明
[0031 ] 1 基材
[0032] 2 粘合劑層
[0033] 3、3' 芯片接合薄膜(熱固型芯片接合薄膜）
[0034] 4 半導體晶片
[0035] 5 半導體芯片
[0036] 6 被粘物
[0037] 7 焊線
[0038] 8 密封樹脂
[0039] 10、12切割/芯片接合薄膜
[0040] 11 切割薄膜
[0041] 13 芯片接合薄膜(熱固型芯片接合薄膜）
[0042] 15 半導體芯片
[0043] 21 芯片接合薄膜(熱固型芯片接合薄膜）
【具體實施方式】
[0044](切割/芯片接合薄膜）
[0045]以下對于本發(fā)明的一個實施方式的切割/芯片接合薄膜進行說明。圖1是表示本發(fā) 明的一個實施方式的切割/芯片接合薄膜的示意剖視圖。圖2是表示本發(fā)明的另一實施方式 的切割/芯片接合薄膜的示意剖視圖。
[0046]如圖1所示，切割/芯片接合薄膜10具有在切割薄膜11上層疊有芯片接合薄膜3的 構成。切割薄膜11通過在基材1上層疊粘合劑層2而構成，芯片接合薄膜3設置在該粘合劑層 2上。另外，本發(fā)明中，也可以如圖2所示的切割/芯片接合薄膜12這樣僅在粘合劑層2的工件 粘貼部分2a形成有芯片接合薄膜3'的構成。
[0047]芯片接合薄膜3、3'僅包含膠粘劑層單層，并且含有含腈基熱固性丙烯酸類共聚物 和固化劑。另外，本實施方式中，對于芯片接合薄膜3、3'僅包含膠粘劑層單層的情況進行說 明，但是，本發(fā)明中，芯片接合薄膜3、3'的層疊結構沒有特別限制，例如，也可以為在芯材的 單面或兩面形成有膠粘劑層的多層結構等結構。作為所述芯材，可以列舉:薄膜(例如，聚酰 亞胺薄膜、聚酯薄膜、聚對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）、玻璃纖維或塑料制無紡纖維增強的樹脂襯底、硅襯底或玻璃襯底等。
[0048]關于芯片接合薄膜3、3'，使用差示量熱計，以10°C/分鐘的升溫速度從25°C到300 °C進行測定時的放熱量為10m J/mg以下。所述放熱量優(yōu)選為8m J/mg以下，更優(yōu)選5m J/mg以 下。另外，所述放熱量越小越優(yōu)選，例如，為〇. 〇〇 lmj/mg以上。由于所述放熱量為10mJ/mg以 下，因此可以抑制在芯片接合薄膜3、3'與被粘物6(參考圖3)的邊界處產(chǎn)生空隙。結果，即使 在高溫下進行長時間處理的情況下，也可以減少芯片接合薄膜3、3'與被粘物的邊界處空隙 的產(chǎn)生。作為將所述放熱量控制到10mJ/mg以下的方法，可以列舉:使熱固性丙烯酸類共聚 物與固化劑反應的方法、實質上不使用固化促進劑的方法等。
[0049] 關于芯片接合薄膜3、3'，以在175°C熱固化5小時后為基準，失重5重量％的溫度優(yōu) 選為280°C以上，更優(yōu)選290°C以上，進一步優(yōu)選300°C以上。所述失重溫度越高越優(yōu)選，例 如，為450°C以下。
[0050] 另外，關于芯片接合薄膜3、3'，在175°C熱固