芯片接合薄膜、切割/芯片接合薄膜及半导体装置的制造方法
【专利说明】
[00011 本申请是申请日为2012年8月3日、中国申请号为201210275227.8的中国专利申请 的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及将例如半导体芯片等半导体元件胶粘固定到衬底或引线框等被粘物 上时使用的芯片接合薄膜。另外，本发明涉及该芯片接合薄膜与切割薄膜层叠而成的切割/ 芯片接合薄膜。另外，本发明涉及使用该芯片接合薄膜或该切割/芯片接合薄膜制造的半导 体装置。
【背景技术】
[0003] 以往，在半导体装置的制造过程中，在引线框和电极构件上固着半导体芯片时采 用银浆。所述固着处理通过在引线框的芯片焊盘等上涂布浆状胶粘剂，在其上搭载半导体 芯片并使浆状胶粘剂层固化来进行。
[0004] 但是，浆状胶粘剂由于其粘度行为或劣化等而在涂布量或涂布形状等方面产生大 的偏差。结果，形成的浆状胶粘剂厚度不均匀，因此半导体芯片的固着强度缺乏可靠性。即， 浆状胶粘剂的涂布量不足时半导体芯片与电极构件之间的固着强度降低，在后续的丝焊工 序中半导体芯片剥离。另一方面，浆状胶粘剂的涂布量过多时浆状胶粘剂流延到半导体芯 片上而产生特性不良，从而成品率和可靠性下降。这样的固着处理中的问题，伴随半导体芯 片的大型化变得特别显著。因此，需要频繁地进行浆状胶粘剂的涂布量的控制，从而给作业 性或生产率带来问题。
[0005] 在该浆状胶粘剂的涂布工序中，有将浆状胶粘剂分别涂布到引线框或形成的芯片 上的方法。但是，在该方法中，浆状胶粘剂层难以均匀化，另外浆状胶粘剂的涂布需要特殊 装置和长时间。因此，提出了在切割工序中胶粘保持半导体芯片、并且在安装工序中还提供 所需的芯片固着用胶粘剂层的切割薄膜(例如，参考专利文献1)。
[0006] 该切割薄膜是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 保持下将半导体晶片切割后，将支撑基材拉伸而将形成的芯片与胶粘剂层一起剥离并将其 分别回收，然后通过该胶粘剂层固着到引线框等被粘物上。此时，通常在胶粘剂层与被粘物 之间存在空隙。以往，通过利用密封树脂进行的密封工序中的热或压力使空隙消失。
[0007] 另一方面，近年来在制造多个半导体芯片多段层叠而得到的半导体装置，具有对 半导体芯片进行丝焊的丝焊工序、使芯片接合薄膜热固化的工序等所花费的时间增加的倾 向。而且，长时间暴露于高温下时，具有在芯片接合薄膜与被粘物的边界处的气泡(空隙)在 密封工序中不消失的倾向。该空隙会造成半导体芯片从被粘物上剥离，从而存在缺乏胶粘 可靠性的问题。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:日本特开昭60-57642号公报
【发明内容】
[0011] 本发明鉴于前述问题而创立，其目的在于提供即使在高温下进行长时间处理的情 况下也可以减少芯片接合薄膜与被粘物的边界处空隙的产生，并且可以抑制回流焊接工序 中的剥离的芯片接合薄膜、切割/芯片接合薄膜、以及使用该芯片接合薄膜或该切割/芯片 接合薄膜制造的半导体装置。
[0012] 本申请发明人为了解决前述的问题，对芯片接合薄膜以及该芯片接合薄膜与切割 薄膜层叠而成的切割/芯片接合薄膜进行了研究。结果发现，在高温下处理芯片接合薄膜 时，由于芯片接合薄膜中所含的热固化树脂成分剧烈地反应，因此在芯片接合薄膜与被粘 物的边界处的气泡(空隙)在密封工序中不消失。而且，通过采用下述构成，抑制芯片接合薄 膜中所含的热固化树脂成分的反应，由此可以在密封工序中使空隙消失，并且完成了本发 明。
[0013] 即，本发明的芯片接合薄膜，其特征在于，含有含腈基热固性丙烯酸类共聚物和固 化剂，使用差示量热计，以l〇°C/分钟的升温速度从25°C到300°C进行测定时的放热量为 10mJ/mg 以下。
[0014] 根据前述构成，使用差示量热计，以10°C/分钟的升温速度从25°C到300°C进行测 定时的放热量为10mJ/mg以下，从而所述热固性树脂成分与所述固化剂的反应受到抑制。因 此，可以抑制芯片接合薄膜与被粘物的边界处产生空隙。结果，即使在高温下进行长时间的 处理的情况下，也可以减少芯片接合薄膜与被粘物的边界处空隙的产生。另外，根据前述构 成，由于含有腈基，因此凝聚力上升。结果，可以抑制回流焊接工序中的剥离。即，根据前述 构成，可以同时实现空隙的抑制和回流焊接工序中剥离的抑制。
[0015] 在前述构成中，优选：以在175°C热固化5小时后为基准，失重5重量％的温度为280 °C以上，在175°C热固化5小时后的吸水率为1重量％以下。通过实现以在175°C热固化5小时 后为基准失重5重量％的温度为280°C以上，以及在175°C热固化5小时后的吸水率为1重 量％以下，可以防止在回流焊接工序中以所述空隙为起点的剥离。另外，失重5重量％的温 度是指:将在175°C热固化5小时后的芯片接合薄膜以规定的升温速度(例如10°C/分钟）加 热，芯片接合薄膜的重量减少5%时的温度(热重量法;TGA法）。另外，回流焊接工序是指，组 装半导体封装后，使用焊料将其安装到印刷布线板等上时所经过的工序，通常是加热到约 260°C的工序。
[0016] 在前述构成中，优选:在175°C热固化5小时后的260°C下的拉伸储能弹性模量为 0.5MPa以上。在175°C热固化5小时后的260°C下的拉伸储能弹性模量为0.5MPa以上时，可以 进一步防止回流焊接工序中以所述空隙为起点的剥离。
[0017]在前述构成中，优选:设所述含腈基热固性丙烯酸类共聚物的重量为X、所述固化 剂的重量为y时，重量比（x/y)为2以上且20以下。所述重量比（x/y)为2以上时，容易使所述 放热量为10mJ/mg以下。另一方面，所述重量比(x/y)为20以下时，在进行回流焊接工序时容 易赋予抵抗剥离的凝聚力。
[0018]在前述构成中，优选:所述含腈基热固性丙烯酸类共聚物的重均分子量为50万以 上。所述含腈基热固性丙烯酸类共聚物的重均分子量为50万以上时，在进行回流焊接工序 时容易进一步赋予抵抗剥离的凝聚力。
[0019] 在前述构成中，优选:所述含腈基热固性丙烯酸类共聚物含有环氧基，并且环氧值 为O.leq/kg以上且leq/kg以下。所述环氧值为O.leq/kg以上时，即使在热固化后也可以得 到高温下的充分的弹性模量。另一方面，所述环氧值为leq/kg以下时，可以进一步抑制与固 化剂的反应。
[0020] 在前述构成中，优选:所述固化剂具有酚羟基。所述固化剂具有酚羟基时，可以通 过与环氧基的反应进一步提高凝聚力。
[0021] 另外，为了解决前述课题，本发明的切割/芯片接合薄膜的特征在于，前述的芯片 接合薄膜层叠在切割薄膜上。
[0022] 在前述构成中，优选:所述芯片接合薄膜的热固化前的25°C下的拉伸储能弹性模 量为IMPa以上且5GPa以下。所述芯片接合薄膜的热固化前的25°C下的拉伸储能弹性模量为 IMPa以上时，与切割薄膜的剥离力适度，可以改善拾取性。另一方面，所述芯片接合薄膜的 热固化前的25°C下的拉伸储能弹性模量为5GPa以下时，操作性优良。
[0023] 另外，为了解决前述课题，本发明的半导体装置的特征在于，使用前述的芯片接合 薄膜或者切割/芯片接合薄膜制造。
【附图说明】
[0024] 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视图。
[0025] 图2是表示本发明的另一实施方式的切割/芯片接合薄膜的示意剖视图。
[0026] 图3是表示通过图1所示的切割/芯片接合薄膜中的胶粘剂层安装半导体芯片的例 子的示意剖视图。
[0027] 图4是表示通过图1所示的切割/芯片接合薄膜中的胶粘剂层三维安装半导体芯片 的例子的示意剖视图。
[0028] 图5是表示使用图1所示的切割/芯片接合薄膜，隔着垫片利用胶粘剂层三维安装 两个半导体芯片的例子的示意剖视图。
[0029] 图6是表示通过差示扫描量热测定得到的典型的差示量热曲线的图。
[0030] 标号说明
[0031 ] 1 基材
[0032] 2 粘合剂层
[0033] 3、3' 芯片接合薄膜(热固型芯片接合薄膜）
[0034] 4 半导体晶片
[0035] 5 半导体芯片
[0036] 6 被粘物
[0037] 7 焊线
[0038] 8 密封树脂
[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(热固型芯片接合薄膜）
[0042] 15 半导体芯片
[0043] 21 芯片接合薄膜(热固型芯片接合薄膜）
【具体实施方式】
[0044](切割/芯片接合薄膜）
[0045]以下对于本发明的一个实施方式的切割/芯片接合薄膜进行说明。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视图。图2是表示本发明的另一实施方式 的切割/芯片接合薄膜的示意剖视图。
[0046]如图1所示，切割/芯片接合薄膜10具有在切割薄膜11上层叠有芯片接合薄膜3的 构成。切割薄膜11通过在基材1上层叠粘合剂层2而构成，芯片接合薄膜3设置在该粘合剂层 2上。另外，本发明中，也可以如图2所示的切割/芯片接合薄膜12这样仅在粘合剂层2的工件 粘贴部分2a形成有芯片接合薄膜3'的构成。
[0047]芯片接合薄膜3、3'仅包含胶粘剂层单层，并且含有含腈基热固性丙烯酸类共聚物 和固化剂。另外，本实施方式中，对于芯片接合薄膜3、3'仅包含胶粘剂层单层的情况进行说 明，但是，本发明中，芯片接合薄膜3、3'的层叠结构没有特别限制，例如，也可以为在芯材的 单面或两面形成有胶粘剂层的多层结构等结构。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）、玻璃纤维或塑料制无纺纤维增强的树脂衬底、硅衬底或玻璃衬底等。
[0048]关于芯片接合薄膜3、3'，使用差示量热计，以10°C/分钟的升温速度从25°C到300 °C进行测定时的放热量为10m J/mg以下。所述放热量优选为8m J/mg以下，更优选5m J/mg以 下。另外，所述放热量越小越优选，例如，为〇. 〇〇 lmj/mg以上。由于所述放热量为10mJ/mg以 下，因此可以抑制在芯片接合薄膜3、3'与被粘物6(参考图3)的边界处产生空隙。结果，即使 在高温下进行长时间处理的情况下，也可以减少芯片接合薄膜3、3'与被粘物的边界处空隙 的产生。作为将所述放热量控制到10mJ/mg以下的方法，可以列举:使热固性丙烯酸类共聚 物与固化剂反应的方法、实质上不使用固化促进剂的方法等。
[0049] 关于芯片接合薄膜3、3'，以在175°C热固化5小时后为基准，失重5重量％的温度优 选为280°C以上，更优选290°C以上，进一步优选300°C以上。所述失重温度越高越优选，例 如，为450°C以下。
[0050] 另外，关于芯片接合薄膜3、3'，在175°C热固