专利名称：粘结膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及在布线基板上倒装芯片封装(7 U 7 f ” 実装flip-chip mount)具有凸起的半导体芯片时使用的粘结膜。
背景技术：
在布线基板上倒装芯片封装具有凸起的半导体芯片时，需广泛使用将导电性颗 粒分散于绝缘性的粘结剂组合物中而成的各向异性导电膜。作为这样的导电性颗粒，使 用在树脂核的表面形成有无电镀层的物质以使其在布线基板的连接垫片(接続〃7 K connection pad)和半导体芯片的凸起之间压碎。不过，随着安装布线基板中布线的狭间距化，凸起也向窄面积化发展，故需要减小 各向异性导电粘结膜中使用的导电性颗粒的粒径，出现了非常难于制造均一的小粒径树脂 颗粒的问题。因此，如下进行在布线基板和半导体芯片之间夹持非导电性粘结膜(NCF)， 使其压碎而将半导体芯片的凸起与布线基板的连接垫片或凸起搭接，通过使非导电性粘结 膜固化而使两者连接固定(NCF连接)。在NCF连接的情况下，为了提升非导电性粘结膜的连接可靠性，有提议为了调整 非导电性粘结膜的储藏弹性率、线膨胀系数、熔融粘度等，在非导电性粘结膜中，相对于每 100体积份的树脂固体成分掺混1 50体积份的粒径0. 005 0. 1 μ m的硅微粒等的非导 电性填料(参照专利文献1、0043-0044段)。专利文献1 日本特开2002-275444号公报
发明内容
发明所要解决的课题但是，由于使用了掺混了硅微粒等填料的非导电性粘结膜，在布线基板上倒装芯 片封装具有凸起的半导体芯片时，会出现不能完全排除布线基板的连接垫片或凸起和半导 体芯片的凸起之间的硅微粒和粘结剂组合物的情况，在这样的情况下，会发生布线基板和 半导体芯片之间不能取得导通的问题。本发明的目的在于，通过使用掺混了硅微粒等填料的绝缘性粘结膜的NCF连接， 在布线基板上倒装芯片封装具有凸起的半导体芯片时，即使在不能完全排除布线基板的连 接垫片或凸起和半导体芯片的凸起之间的非导电性填料和绝缘性粘结剂组合物的情况下， 也能确保确实的导通。解决课题的手段本发明者们为了改良NCF连接用的非导电性粘结膜，不仅特别规定在粘结剂组合 物中应掺混的填料的量，也使用粒径比以往使用的粒径(即，0. 005 ο. μπι)大得多的填 料，但是通过对这种填料的一部分进行无电镀处理，形成粒径(1.5μπι以下)比使用以往的 树脂核的各向异性导电连接用的导电性颗粒的粒径(约5μπι)还要小得多的导电性颗粒， 将其在特定的比例下使用，从而发现能达成上述目的，完成了本发明。
即，本发明提供粘结膜，其为包含含有环氧化合物、固化剂和填料的粘结剂组合 物，用于在布线基板上倒装芯片封装具有凸起的半导体芯片的粘结膜，其特征在于，相对于环氧化物、固化剂和填料的总量，填料的含量为10 70质量％，该填料含有平均粒径为0. 5 1. 0 μ m的第1非导电性无机颗粒和对平均粒径为 0. 5 1. 0 μ m的第2非导电性无机颗粒进行无电镀处理以使平均粒径不超过1. 5 μ m而获 得的导电性颗粒，填料的10 60质量％为该导电性颗粒。此外，本发明提供经由上述粘结膜而将具有凸起的半导体芯片连接固定在布线基 板上的连接结构。发明效果本发明的粘结膜特别规定了掺混于粘结剂组合物中的填料量，但将作为填料的特 定粒径的非导电性无机颗粒和导电性颗粒以特定比例使用时，即使在不能完全排除在布线 基板的连接垫片或凸起和半导体芯片的凸起之间的填料和粘结剂树脂的情况下，也能确保 确实的导通。附图简述[
图1]图1为显示了实施例1的粘结膜及比较例4的各向异性导电膜的相对介电 常数的测定结果的图。[图2]图2为显示了实施例1的使用粘结膜的情况下的短路的发生和相邻端子间 距离之间的关系的图。[图3]图3为显示了比较例4的使用各向异性导电膜的情况下的短路的发生和相 邻端子间距离之间的关系的图。发明的最佳实施方式本发明是用于布线基板上倒装芯片封装具有凸起的半导体芯片的粘结膜，是使填 料分散于粘结剂组合物中膜化而获得的物质。此处，作为布线基板可以使用环氧玻璃钢布 线基板、玻璃布线基板、柔性布线基板等的在半导体装置中广泛适用的布线基板，作为半导 体芯片可以使用集成电路芯片、发光二级管芯片等的在半导体装置中广泛适用的半导体芯 片。此外，粘结剂组合物含有加入作为成膜成分的环氧化合物及固化剂中的填料，显示出热 固化性。填料主要是为了降低粘结膜的线膨胀系数和吸水性而使用的，其含有第1非导电 性无机颗粒和对第2非导电性无机颗粒进行无电镀处理而得到的导电性颗粒。作为第1非 导电性无机颗粒和第2非导电性无机颗粒，可以使用NCF连接时使用的公知的用于非导电 性粘结膜中的填料，可举例优选硅微粒、氧化铝颗粒、二氧化钛颗粒等。其中，从比较廉价地 得到硬质的固化物的观点来看，使用硅微粒。需要说明的是，第1非导电性无机颗粒和第2 非导电性无机颗粒可以相同，也可以不同。需说明的是，本发明中的填料中，不含有通过对 有机树脂核的表面进行无电镀处理来设置金属层而得到的导电性颗粒。第1及第2非导电性无机颗粒的平均粒径分别为0.5 Ι.Ομπι，优选0.5 0. 8 μ m。若不足0. 5 μ m，则进行半导体的封装时，含有的大粒径填料破坏保护半导体电路面 的保护膜而引发不良状况，尤其在导电性颗粒的情况下这是发生绝缘性劣化的原因，另一 方面，若超过ι. ο μ m则引起绝缘特性的恶化。在此，“平均粒径”为使用激光衍射法测定的
此外，第2非导电性无机颗粒，可以通过公知的无电镀处理在表面形成无电镀层， 作为赋予了导电性的导电性颗粒使用。因此即使在不能完全排除布线基板的连接垫片或凸 起和半导体芯片的凸起之间的填料和粘结剂组合物的情况下，也能确保确实的导通。作为 无电镀层，可以使用现有的各向异性导电性颗粒的无电镀层，优选使用例如，包含金、镍、镍 /金或焊剂等的无电镀层。但是，使导电性颗粒的平均粒径不超过1. 5 μ m，优选1. Ιμπι以 下。这是因为若超过1. 5 μ m则难于确保相邻端子间的绝缘性。此外，若导电性颗粒的平均粒径比第1该非导电性无机颗粒的平均粒径小得过 多，则将半导体的凸起和布线基板的电极之间导通的效力变小，若大得过多则相邻端子间 的绝缘性劣化，故优选前者的粒径为后者的1. 0 2. 0倍，更优选1. 0 1. 5倍。填料中的上述导电性颗粒的含有比例为10 60质量％，优选30 50质量％。这 是因为若不足10质量％则初期导通性显著降低，若超过60质量％则引起绝缘性显著降低。在本发明的粘结膜中，相对于相当于粘结剂组合物的全部固体成分的环氧化合 物、固化剂和填料的总量，包含第1及第2非导电性无机颗粒的填料的含量为10 70质 量％，优选40 60质量％，更优选50 60质量％。这是因为若不足10质量％则连接结 构的寿命特性下降，若超过70质量％则膜成形困难。如前所述，构成本发明的粘结膜的粘结剂组合物包含作为成膜成分的环氧化合物 和其固化剂。作为环氧化合物，可优选列举分子内有2个以上的环氧基的化合物或树脂。其可 以为液态，也可以为固态。作为这样的环氧化物化合物，可示例如双酚A型环氧树脂和双酚 F型环氧树脂等的双官能环氧树脂、苯酚酚醛型环氧树脂(phenol novolac epoxy resin) 和甲酚酚醛型环氧树脂(cresol novolac epoxy resin)等的酚醛型环氧树脂等。此外，也 可使用3，4_环氧基环己烯基甲基_3’，4’ -环氧基环己烯羧酸酯等的脂环式环氧化合物。在粘结剂组合物中，可以合用与环氧化合物相容(相溶t 3 compatible)的苯氧 基树脂及丙烯酸树脂。作为构成本发明的粘结膜的固化剂，可以使用在现有的各向异性导电膜中使用的 环氧化合物用固化剂，可列举例如胺类固化剂、咪唑类固化剂、酸酐类固化剂等。固化剂可 具有潜在性。在粘结剂组合物中，根据需要可掺混公知的固化促进剂、偶合剂、金属捕集剂等。本发明的粘结膜可以依常法制造。可以在环氧化合物中将填料和甲苯、乙酸乙酯 等的溶剂共同混合均勻，将得到的混合物涂布于剥离膜上以形成规定的干燥膜厚，干燥，从 而制得。本发明的粘结膜，可优选适用作为在布线基板上倒装芯片封装具有凸起的半导体 芯片时使用的粘结膜。故，对于经由本发明的粘结膜将具有凸起的半导体芯片连接固定在 布线基板上的连接结构，即使在不能完全排除布线基板的连接垫片或凸起和半导体芯片的 凸起之间的粘结剂树脂的情况下，通过此导电性颗粒也能确保确实的导通。此连接结构可 以通过将粘结膜暂时贴在布线基板的连接垫片或凸起上，在其上安装具有凸起的半导体芯 片，使其凸起面成为布线基板侧地进行载置，并通过加热加压来连接固定而进行制造。实施例以下使用实施例对本发明进行具体地说明。需要说明的是，以下的实施例或比较例中使用的评价用的布线基板是在表面形成 有实施了镍/金电镀的厚12 μ m的铜布线，0. 6mm厚X 35mm宽X 35mm长大小的环氧玻璃 钢布线基板。此外，评价用的半导体芯片为设有金球凸点(544针、50μπι间距)的0.4mm 厚X 7. 3mm宽X 7. 3mm长大小的氧化硅芯片。参考例1 (非导电性无机颗粒核的导电性颗粒的制造)对于平均粒径0. 5 μ m的硅颗粒(球形二氧化硅，Tokuyama社)，使用无电镀镍溶 液进行无电镀镍处理。对于通过无电镀镍处理而得到的颗粒，进一步使用无电镀金溶液实 施无电镀金处理，从而得到平均粒径0. 6 μ m的导电性颗粒。参考例2 (非导电性无机颗粒核的导电性颗粒的制造)除了使用粒径LOym的硅微粒(球形二氧化硅，Tokuyama社)代替平均粒径 0. 5 μ m的硅微粒以外，和参考例1 一样地处理得到平均粒径l.lym的导电性颗粒。参考例3 (非导电性无机颗粒核的导电性颗粒的制造)除了使用粒径3. 5μπι的硅微粒(Hipresica，宇部日东化成社)代替平均粒径 0. 5 μ m的硅微粒以外，和参考例1 一样地处理得到平均粒径3. 6 μ m的导电性颗粒。比较例1(粘结膜的制造)将环氧树脂(Epocoat828，JapanEpoxy Resins Co.，Ltd) 50 份重量和潜在性固 化剂(HX3941HP，旭化成化学社)100份重量和平均粒径0. 5 μ m的硅微粒(球形二氧化硅， Tokuyama社)50份重量的混合物溶解、分散于甲苯中以使固体成分为50质量％，形成热固 化型粘结组合物，并将此粘结组合物涂布于经剥离处理的50 μ m厚的聚对苯二甲酸乙二酯 (PET)膜(S印arator，Tohcello Co.，Ltd)上以使干燥厚为40 μ m，于80°C下干燥，由此制 成热固化型的比较例1的粘结膜。实施例1将环氧树脂(Epocoat828，JapanEpoxy Resins Co.，Ltd) 50 份重量和潜在性固 化剂(HX3941HP，旭化成化学社)100份重量和平均粒径0. 5 μ m的硅微粒(球形二氧化硅， Tokuyama社)45份重量和参考例1的导电性颗粒5份质量的混合物，溶解、分散于甲苯中以 使固体成分为50质量％，从而形成热固化型粘结组合物，并将此粘结组合物涂布于经剥离 处理的50 μ m厚的PET膜(S印arator JohcelIo Co. ,Ltd)上以使干燥厚为40 μ m，于80°C 下干燥，由此制成热固化型的实施例1的粘结膜。相对于全部固体成分(环氧树脂、固化剂 和填料的总合)，填料的含量为25质量％。实施例2除了将平均粒径0. 5 μ m的硅微粒45份质重量改为25份重量，将导电性颗粒改为 25份重量以外，和实施例1 一样地处理，制成热固化型的实施例2的粘结膜。比较例2除了将平均粒径0. 5 μ m的硅微粒45份重量改为5份重量，并将参考例1的导电 性颗粒5份重量改为45份重量以外，和实施例1 一样地处理，制成热固化型的比较例2的 粘结膜。实施例3
除了将平均粒径0. 5 μ m的硅微粒45份重量改为25份重量，并使用参考例2的导 电性颗粒25份重量替代参考例1的导电性颗粒5份重量以外，和实施例1 一样地处理，制 成热固化型的实施例3的粘结膜。比较例3除了使用平均粒径3. 5 μ m的硅颗粒(Hipresica、宇部日东化成社)代替平均粒径 0. 5 μ m的硅微粒，使用参考例3的导电性颗粒代替参考例2的导电性颗粒以外，和实施例3 一样地处理，制成热固化型的比较例3的粘结膜。比较例4不使用平均粒径0. 5 μ m的硅微粒，且使用在有机颗粒核表面实施了无电镀镍/金 的平均粒径4. 0 μ m的导电性颗粒(Bright，日本化学社)10份重量来代替参考例1的导电 性颗粒5份重量以外，和实施例1 一样地处理，制成热固化型的比较例4的各向异性导电膜。比较例5除使用在有机颗粒核表面实施了无电镀镍/金的平均粒径4. 0 μ m的导电性颗粒 (Bright,日本化学社)来代替参考例1的导电性颗粒以外，和实施例1 一样地处理，制成热 固化型的比较例5的各向异性导电膜。实施例4除将硅微粒45份重量改为75份重量，导电性颗粒5份重量改为75份重量以外， 和实施例1 一样地处理，制成热固化型的实施例4的各向异性导电膜。在本实施例中，相对 于相当于粘结剂组合物的全部固体成分的环氧化合物、固化剂和填料的总量，填料的含量 为50质量％。实施例5除将硅微粒45份重量改为175份重量，导电性颗粒5份重量改为175份重量以外， 和实施例1 一样地处理，制成热固化型的实施例5的各向异性导电膜。在本实施例中，相对 于相当于粘结剂组合物的全部固体成分的环氧化合物、固化剂和填料的总量，填料的含量 为70质量％。(评价1)分别将各实施例及比较例的粘结膜及各向异性导电膜暂时贴在评价用的布线基 板的电极垫片上，除去剥离膜后，在其上将评价用的半导体芯片从其凸起面上载置，于温度 180°C、压力2. 5Mpa下对半导体芯片加热加压20秒，从而制成导通电阻测定用的连接结构样品。对于所得到的连接结构样品，测定初期的导通电阻值(Ω)(顺序链电阻值(〒4 夕一f工一 >抵抗值daisy chain resistance) (136电极连接电阻+布线电阻)和绝缘 电阻值(Ω)(顺序链布线间绝缘电阻值(Ω)(不足136电极间的最小值IO8 Ω则判断为短 路)。随后，将前述样品进行PCT试验(条件于121°C、饱和水蒸气压的室中放置M小时) 作为导通可靠性试验，测定导通电阻值，此外，作为综合评价，未发生断路和短路的情况评 价为“良好”，发生至少任一种的场合评价为“不良”。得到的结果如表1所示。[表 1]
权利要求
1.粘结膜，其为包含含有环氧化合物、固化剂和填料的粘结剂组合物，用于在布线基板 上倒装芯片封装具有凸起的半导体芯片的粘结膜，其特征在于，相对于环氧化物、固化剂和填料的总量，填料的含量为10 70质量％， 该填料含有平均粒径为0. 5 1. 0 μ m的第1非导电性无机颗粒和对平均粒径为0. 5 1. 0 μ m的第2非导电性无机颗粒进行无电镀处理以使平均粒径不超过1. 5 μ m而获得的导 电性颗粒，填料的10 60质量％为该导电性颗粒。
2.权利要求1的粘结膜，其中，第1及第2非导电性无机颗粒为硅微粒、氧化铝颗粒或二氧化钛颗粒。
3.权利要求1或2的粘结膜，其中，所述第1及第2非导电性无机颗粒具有0.5 0. 8 μ m的平均粒径。
4.权利要求1 3中任一项的粘结膜，其中，所述导电性颗粒的粒径为1.Iym以下。
5.权利要求1 4中任一项的粘结膜，其中，所述导电性颗粒的平均粒径为所述第1非 导电性无机颗粒的平均粒径的1. 0 2. 0倍。
6.权利要求1 5中任一项的粘结膜，其中，所述无电镀处理的金属种类为金、镍、镍/ 金或焊剂。
7.连接结构，其是具有凸起的半导体芯片经由权利要求1 6中任一项的粘结膜在布 线基板上连接固定而形成的。
8.权利要求7的连接结构，其将半导体芯片的凸起和布线基板的凸起连接。
全文摘要
在使用含有非导电性填料的粘结膜向布线基板上倒装芯片封装半导体芯片时，即使在不能从两者之间完全排除填料和粘结剂组合物的情况下，也能确保确实的导通的粘结膜包含含有环氧化合物、固化剂和填料的粘结剂组合物。相对于环氧化合物、固化剂和填料的总量，填料的含量为10～70质量％。填料含有平均粒径为0.5～1.0μm的第1非导电性无机颗粒和对平均粒径为0.5～1.0μm的第2非导电性无机颗粒进行无电镀处理而使平均粒径不超过1.5μm而获得的导电性颗粒，填料的10～60质量％为该导电性颗粒。
文档编号H01L21/60GK102047401SQ20098012023
公开日2011年5月4日 申请日期2009年3月31日 优先权日2008年5月28日
发明者须贺保博 申请人:索尼化学&信息部件株式会社