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KR20100010036A - 접착 필름 및 이것을 이용한 반도체 장치 - Google Patents

접착 필름 및 이것을 이용한 반도체 장치 Download PDF

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KR20100010036A
KR20100010036A KR20097026684A KR20097026684A KR20100010036A KR 20100010036 A KR20100010036 A KR 20100010036A KR 20097026684 A KR20097026684 A KR 20097026684A KR 20097026684 A KR20097026684 A KR 20097026684A KR 20100010036 A KR20100010036 A KR 20100010036A
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KR
South Korea
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adhesive film
semiconductor element
resin
acrylic
degreec
Prior art date
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Application number
KR20097026684A
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English (en)
Inventor
마사토 요시다
Original Assignee
스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드 filed Critical 스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명의 접착 필름은 반도체소자와 기판 또는 반도체소자와 반도체소자를 접합하기 위해 이용하는 접착 필름으로서, 상기 접착 필름이 에폭시 수지와 아크릴계 수지와 중량 평균 분자량 6,000 이하인 아크릴계 올리고머를 포함하는 수지 조성물로 구성되고, 또한 상기 아크릴계 수지의 함유량(Wa)과 상기 아크릴계 올리고머의 함유량(Wb)의 비(Wa/Wb)가 0.5∼4인 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명의 반도체 장치는 상기에 기재된 접착 필름을 이용하여 반도체소자와 기판 또는 반도체소자와 반도체소자가 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

접착 필름 및 이것을 이용한 반도체 장치{ADHESIVE FILM AND SEMICONDUCTOR DEVICE OBTAINED WITH THE SAME}
본 발명은 접착 필름 및 이것을 이용한 반도체 장치에 관한 것이다.
근래의 전자기기의 소형화·박형화에 수반하여 반도체소자를 기판에 고밀도로 실장한 반도체 패키지가 이용되어 오고 있다. 통상, 이러한 반도체 패키지는 반도체소자와 기판을 접착 필름으로 접합하는 접합 공정과, 반도체소자와 기판을 본딩 와이어로 전기적으로 도통하는 와이어 본딩 공정과, 반도체소자를 봉지 수지로 봉지하는 봉지 공정을 거쳐 생산된다(예를 들면, 특허문헌 1: 일본 특개2003-60127호 공보 참조).
여기서, 이용되는 접착 필름에는 반도체소자와 기판을 접합하는 기능과 기판의 요철을 매립하는 기능 등이 요구된다. 종래의 접착 필름에서는 봉지 수지를 봉지하는 봉지 공정에서의 가열과 압력에 의해 접착 필름이 연화하여 기판의 요철을 매립하는 것이었다.
그러나, 근래 반도체소자를 다단으로 적층하여 기판에 고밀도로 실장된 반도 체 패키지가 이용되게 되어, 반도체소자를 다단으로 적층하기 위하여 상기 와이어 본딩 공정 시간이 길어지게 되었다. 그 때문에, 접착 필름이 너무 경화하여 상기 봉지 공정에서 충분히 연화되지 않아 기판의 요철을 매립할 수 없는 경우가 있었다.
발명의 개시
본 발명의 목적은 상기 접합 공정에서의 가열에 의해 접착 필름이 연화하여 기판의 요철에 대한 매립성(초기 매립성)이 향상한 접착 필름 및 그 접착 필름을 이용한 반도체 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 하기 (1)∼(16)에 기재된 본 발명은,
(1) 반도체소자와 기판 또는 반도체소자와 반도체소자를 접합하기 위해 이용하는 접착 필름으로서, 상기 접착 필름이 에폭시 수지와 아크릴계 수지와 중량 평균 분자량 6,000 이하인 아크릴계 올리고머를 포함하는 수지 조성물로 구성되고, 또한 상기 아크릴계 수지의 함유량(Wa)과 상기 아크릴계 올리고머의 함유량(Wb)의 비(Wa/Wb)가 0.5∼4인 것을 특징으로 하는 접착 필름.
(2) 상기 아크릴계 올리고머의 유리 전이 온도가 -30℃ 이하인 상기 (1)에 기재된 접착 필름.
(3) 상기 아크릴계 올리고머의 함유량은 상기 수지 조성물 전체의 5∼30 중량%인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 접착 필름.
(4) 상기 아크릴계 올리고머는 카르복시기 및 글리시딜기 중 적어도 한쪽을 갖는 것인 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 접착 필름.
(5) 상기 아크릴계 올리고머는 상온에서 액상인 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 접착 필름.
(6) 상기 수지 조성물은 경화제를 포함하는 것인 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 접착 필름.
(7) 상기 경화제는 액상 페놀 화합물을 포함하는 것인 상기 (6)에 기재된 접착 필름.
(8) 상기 수지 조성물은 추가로 경화 촉매를 포함하는 것인 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 접착 필름.
(9) 상기 경화 촉매는 이미다졸 화합물을 포함하는 것인 상기 (8)에 기재된 접착 필름.
(10) 상기 경화 촉매의 융점이, 150℃ 이상인 상기 (8) 또는 (9)에 기재된 접착 필름.
(11) 상기 접착 필름의 100℃에서의 용융 점도가 80 Pa·s 이하인 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 접착 필름.
(12) 175℃에서 2시간 열처리한 후의 경화물의 175℃에서의 탄성률이 30 MPa 이상이 되는 것인 상기 (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 접착 필름.
(13) 기판의 한쪽면 측에 제1 반도체소자, 접착층 및 제2 반도체소자가 이 순서로 적층되어 이루어지고, 상기 제1 반도체소자의 기능면에 형성된 단자와 기판을 본딩 와이어에 의해 전기적으로 접속하여 이루어지며, 상기 본딩 와이어의 상기 단자 부근의 부위가 상기 접착층 내를 통과하여 이루어지는 반도체 장치의 상기 접착층으로 이용하는 접착 필름으로서, 상기 접착 필름은 에폭시 수지와 아크릴계 수지와 중량 평균 분자량 6,000 이하인 아크릴계 올리고머를 포함하는 수지 조성물로 구성되고, 또한 상기 아크릴계 수지의 함유량(Wa)과 상기 아크릴계 올리고머의 함유량(Wb)의 비(Wa/Wb)가 0.5∼4인 것을 특징으로 하는 접착 필름.
(14) 상기 제2 반도체소자의 평면에서 본 면적이 상기 제1 반도체소자의 평면에서 본 면적과 거의 동일한 상기 (13)에 기재된 접착 필름.
(15) 상기 제2 반도체소자의 평면에서 본 면적이 상기 제1 반도체소자의 평면에서 본 면적보다 큰 것인 상기 (13)에 기재된 접착 필름.
(16) 상기 (1) 내지 (15) 중 어느 하나에 기재된 접착 필름을 이용하여 반도체소자와 기판 또는 반도체소자와 반도체소자가 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 접착 필름 및 반도체 장치에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 접착 필름은 반도체소자와 기판 또는 반도체소자와 반도체소자를 접합하기 위해 이용하는 접착 필름으로서, 상기 접착 필름이 에폭시 수지와 아크릴계 수지와 중량 평균 분자량 6,000 이하인 아크릴계 올리고머를 포함하는 수지 조성물로 구성되고, 또한 상기 아크릴계 수지의 함유량(Wa)과 상기 아크릴계 올리고머의 함유량(Wb)의 비(Wa/Wb)가 0.5∼4인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 반도체 장치는 상기에 기재된 접착 필름을 이용하여 반도체소자와 기판 또는 반도체소자와 반도체소자가 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.
먼저, 접착 필름에 대해 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이 접착 필름(1)은 반도체소자(2)와 기판(3)의 접속(a) 또는 반도체소자(2)와 반도체소자(2)를 접속(b)하기 위해 이용한다.
접착 필름(1)은 에폭시 수지와 아크릴계 수지와 중량 평균 분자량이 6,000 이하인 아크릴계 올리고머를 포함하는 수지 조성물로 구성되어 있다. 이것에 의해 기판의 요철의 매립성과 내열성·밀착성의 밸런스가 뛰어나다.
상기 수지 조성물은 에폭시 수지를 포함한다. 이것에 의해 접착 필름(1)에 내열성과 접착성을 부여할 수 있다.
상기 에폭시 수지로는 예를 들면 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 노볼락 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 트리아진핵 함유 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로도 혼합하여 이용해도 된다. 이들 중에서도 노볼락형 에폭시 수지가 바람직하다. 이것에 의해 내열성 및 밀착성을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 에폭시 수지의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상기 수지 조성물 전체의 30∼60 중량%가 바람직하고, 특히 40∼50 중량%가 바람직하다. 함유량이 상기 하한값 미만이면 상기 접합 공정에서의 기판의 요철의 매립성이 저하하는 경우가 있고, 상기 상한값을 초과하면 필름 형성능을 향상시키는 효과가 저하하는 경우가 있다.
상기 수지 조성물은 아크릴계 수지를 포함한다. 이것에 의해 접착 필름(1)의 필름 형성능을 향상시킬 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 아크릴산 및 그 유도체를 의미하고, 구체적으로는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸 등의 아크릴산 에스테르, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸 등의 메타크릴산 에스테르, 아크릴로니트릴, 아크릴아미드 등의 중합체 및 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다.
또, 상기 아크릴계 수지 중에서도 에폭시기, 수산기, 카르복시기, 니트릴기 등을 갖는 화합물(공중합 모노머 성분)을 갖는 아크릴계 수지(특히, 아크릴산 에스테르 공중합체)가 바람직하다. 이것에 의해 반도체소자 등의 피착체에 대한 밀착성을 보다 향상시킬 수 있다. 상기 관능기를 갖는 화합물로, 구체적으로는 글리시딜 에테르기를 갖는 글리시딜메타크릴레이트, 수산기를 갖는 히드록시메타크릴레이트, 카르복시기를 갖는 카르복시메타크릴레이트, 니트릴기를 갖는 아크릴로니트릴 등을 들 수 있다.
상기 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은 특별히 한정되지 않지만 10만 이상이 바람직하고, 특히 15만∼100만이 바람직하다. 중량 평균 분자량이 상기 범위 내이면 필름 형성능을 특히 향상시킬 수 있다. 또한, 중량 평균 분자량이 상기 범위 내이면 상기 아크릴계 수지 중에 열경화성의 관능기를 포함하고 있는 경우에도 열처리에 의해 수지 단독으로 경화 거동을 나타내는 일은 없다.
상기 중량 평균 분자량은 예를 들면 겔 침투 크로마토그래피(GPC)로 측정할 수 있고, 측정 조건예로는 도소(주)제, 고속 GPC SC-8020 장치로 칼럼은 TSK-GEL GMHXL-L, 온도 40℃, 용매 테트라히드로 푸란 등을 들 수 있다.
상기 아크릴계 수지의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상기 수지 조성물 전체의 5∼30 중량%가 바람직하고, 특히 8∼20 중량%가 바람직하다. 함유량이 상기 하한값 미만이면 필름 형성능을 향상시키는 효과가 저하하는 경우가 있고, 상기 상한값을 초과하면 상기 접합 공정에서의 기판의 요철에 대한 매립성을 향상시키는 효과가 저하하는 경우가 있다.
상기 수지 조성물은 아크릴계 올리고머를 포함한다.
상기 아크릴계 올리고머로는 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸 등의 아크릴산 에스테르, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸 등의 메타크릴산 에스테르, 아크릴로니트릴, 아크릴아미드 등의 중합체 올리고머 및 다른 단량체와의 공중합체 올리고머 등을 들 수 있다.
또, 상기 아크릴계 올리고머 중에서도 에폭시기, 수산기, 카르복시기, 니트릴기 등을 갖는 화합물(공중합 모노머 성분)을 갖는 아크릴계 올리고머가 바람직하고, 특히 카르복시기 및 글리시딜기 중 적어도 한쪽을 갖는 아크릴계 올리고머가 바람직하다. 이것에 의해 반도체소자 등의 피착체에 대한 밀착성을 보다 향상시킬 수 있다. 상기 관능기를 갖는 화합물로, 구체적으로는 글리시딜에테르기를 갖는 글리시딜메타크릴레이트, 수산기를 갖는 히드록시메타크릴레이트, 카르복시기를 갖는 카르복시메타크릴레이트, 니트릴기를 갖는 아크릴로니트릴 등을 들 수 있다.
또, 이러한 아크릴계 올리고머는 상온에서 액상이어도, 고형이어도 상관없다.
상기 아크릴계 올리고머의 중량 평균 분자량은 6,000 이하이다. 이것에 의해 접착 필름(1)의 초기 매립성을 향상시킬 수 있다.
또한, 구체적으로는 상기 아크릴계 올리고머의 중량 평균 분자량이 4,500 이하인 것이 바람직하고, 특히 1,000∼3,000인 것이 바람직하다. 중량 평균 분자량이 상기 하한값 미만이면 필름 형성능을 향상시키는 효과가 저하하는 경우가 있고, 상기 상한값을 초과하면 상기 접합 공정에서의 기판의 요철에 대한 매립성을 향상시키는 효과가 저하하는 경우가 있다.
상기 중량 평균 분자량은 예를 들면 겔 침투 크로마토그래피(GPC)로 측정할 수 있고, 측정 조건예로는 도소(주)제, 고속 GPC SC-8020 장치로 칼럼은 TSK-GEL GMHXL-L, 온도 40℃, 용매 테트라히드로 푸란 등을 들 수 있다.
상기 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량(Mw1)과 상기 아크릴계 올리고머의 중량 평균 분자량(Mw2)의 비율(Mw1/Mw2)은 특별히 한정되지 않지만 20 이상이 바람직하고, 특히 60 이상이 바람직하다. 중량 평균 분자량의 비율이 상기 하한값 미만이면 필름 형성능을 향상시키는 효과가 저하하는 경우가 있고, 또한 내열성을 향상시키는 효과가 저하하는 경우가 있다.
상기 아크릴계 올리고머의 유리 전이 온도는 특별히 한정되지 않지만 -30℃ 이하인 것이 바람직하고, 특히 -50∼-35℃인 것이 바람직하다. 유리 전이 온도가 상기 범위 내이면 상기 접착 필름의 점착성(tackiness)이 크게 되어 피착체와의 초기 밀착성도 뛰어나다.
상기 유리 전이 온도는 예를 들면 열기계 특성 분석 장치(세이코 인스트루먼트(주) TMA/SS6100)를 이용하여, 일정 하중(10 mN)에서 -65℃로부터 승온 속도 5℃/분으로 온도를 상승시키면서 인장시켰을 때의 변극점으로부터 측정할 수 있다.
상기 아크릴계 올리고머의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상기 수지 조성물 전체의 5∼30 중량%가 바람직하고, 특히 10∼20 중량%가 바람직하다. 함유량이 상기 하한값 미만이면 필름 형성능을 향상시키는 효과가 저하하는 경우가 있고, 상기 상한값을 초과하면 상기 접합 공정에서의 기판의 요철에 대한 매립성을 향상시키는 효과가 저하하는 경우가 있다.
상기 수지 조성물에서는 상기 아크릴계 수지의 함유량(Wa)과 상기 아크릴계 올리고머의 함유량(Wb)의 비(Wa/Wb)가 0.5∼4인 것을 특징으로 한다. 이것에 의해 기판에 접착 필름(1)을 접합했을 때에 초기 매립성이 특히 뛰어나고, 또한 필름 특성도 뛰어나다.
아울러, 구체적으로는 상기 아크릴계 수지의 함유량(Wa)과 상기 아크릴계 올리고머의 함유량(Wb)의 비(Wa/Wb)가 0.6∼2인 것이 바람직하고, 특히 0.7∼1.5인 것이 바람직하다. 함유량의 비율이 상기 하한값 미만이면 필름 형성능을 향상시키는 효과가 저하하는 경우가 있고, 상기 상한값을 초과하면 상기 접합 공정에서의 기판의 요철에 대한 매립성을 향상시키는 효과가 저하하는 경우가 있다.
상기 수지 조성물은 특별히 한정되지 않지만 경화제를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 경화제로는 예를 들면 디에틸렌 트리아민(DETA), 트리에틸렌 테트라아민(TETA), 메타크실릴렌디아민(MXDA) 등의 지방족 폴리아민, 디아미노디페닐메탄(DDM), m-페닐렌디아민(MPDA), 디아미노디페닐술폰(DDS) 등의 방향족 폴리아민, 디시안디아미드(DICY), 유기산 디히드라지드 등을 포함하는 폴리아민 화합물 등의 아민계 경화제, 헥사히드로 무수 프탈산(HHPA), 메틸테트라히드로 무수 프탈산(MTHPA) 등의 지환족 산무수물(액상 산무수물), 무수 트리멜리트산(TMA), 무수 피로메리트산(PMDA), 벤조페논 테트라카르복시산(BTDA) 등의 방향족 산무수물 등의 산무수물계 경화제, 페놀 수지 등의 페놀계 경화제를 들 수 있다. 이들 중에서도 페놀계 경화제(특히, 상온에서 액상 페놀 화합물)가 바람직하고, 구체적으로는 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)메탄(통칭 테트라메틸 비스페놀 F), 4,4'-술포닐디페놀, 4,4'-이소프로필리덴 디페놀(통칭 비스페놀 A), 비스(4-히드록시페닐)메탄, 비스(2-히드록시페닐)메탄, (2-히드록시페닐)(4-히드록시페닐) 메탄 및 이들 내 비스(4-히드록시페닐)메탄, 비스(2-히드록시페닐)메탄, (2-히드록시페닐)(4-히드록시페닐)메탄의 3종의 혼합물(예를 들면, 혼슈 화학공업(주)제, 비스페놀 F-D) 등의 비스페놀류, 1,2-벤젠 디올, 1,3-벤젠 디올, 1,4-벤젠 디올 등의 디히드록시 벤젠류, 1,2,4-벤젠 트리올 등의 트리히드록시 벤젠류, 1,6-디히드록시 나프탈렌 등의 디히드록시 나프탈렌류의 각종 이성체, 2,2'-비페놀, 4,4'-비페놀 등의 비페놀류의 각종 이성체 등의 화합물을 들 수 있다.
상기 경화제의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상기 수지 조성물 전체의 15∼40 중량%가 바람직하고, 특히 20∼35중량%가 바람직하다. 함유량이 상기 하한값 미만이면 내열성을 향상시키는 효과가 저하하는 경우가 있고, 상기 상한값을 초과하면 보존성이 저하하는 경우가 있다. 또한, 페놀계 경화제로 페놀 수지를 이용하는 경우에는 상기 페놀 수지는 열경화성 수지로 하지 않고 함유량을 평가한다.
상기 수지 조성물은 특별히 한정되지 않지만 경화 촉매를 포함하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 상기 접착 필름의 경화성을 향상시킬 수 있다.
상기 경화 촉매로는 예를 들면 이미다졸류, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센 등 아민계 촉매, 트리페닐포스핀 등 인계 촉매 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 이미다졸류가 바람직하다. 이것에 의해 특히 속(速)경화성과 보존성을 양립할 수 있다.
상기 이미다졸류로는 예를 들면 1-벤질-2 메틸 이미다졸, 1-벤질-2-페닐 이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸 이미다졸, 2-페닐-4-메틸 이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐 이미다졸륨 트리멜리테이트, 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2'-운데실이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2'-에틸-4'-메틸이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진 이소시아눌산 부가물, 2-페닐이미다졸 이소시아눌산 부가물, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸 이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸 이미다졸, 2,4-디아미노-6-비닐-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-비닐-s-트리아진 이소시아눌산 부가물, 2,4-디아미노-6-메타크릴로일옥시에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-메타크릴로일옥시에틸-s-트리아진 이소시아눌산 부가물 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 2-페닐-4,5-디히드록시메틸 이미다졸 또는 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸 이미다졸이 바람직하다. 이것에 의해 보존성을 특히 향상시킬 수 있다.
상기 경화 촉매의 융점은 특별히 한정되지 않지만 150℃ 이상인 것이 바람직하고, 특히 160∼230℃인 것이 바람직하다. 융점이 상기 범위 내이면 상기 접합 공정에서의 기판의 요철에 대한 매립성과 경화성의 밸런스가 뛰어나다.
융점이 150℃ 이상인 경화 촉매로는 예를 들면 2-페닐-4,5-디히드록시메틸 이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸 이미다졸 등을 들 수 있다.
상기 경화 촉매의 함유량은 특별히 한정되지 않지만 상기 열경화성 수지 100 중량부에 대해 0.01∼30 중량부가 바람직하고, 특히 0.5∼10 중량부가 바람직하다. 함유량이 상기 하한값 미만이면 경화성이 불충분한 경우가 있고, 상기 상한값을 초과하면 보존성이 저하하는 경우가 있다.
상기 수지 조성물은 특별히 한정되지 않지만, 커플링제를 포함하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 수지와 피착체 및 수지계면의 밀착성을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 커플링제로는 실란계 커플링제, 티탄계 커플링제, 알루미늄계 커플링제 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 실란계 커플링제가 바람직하다. 이것에 의해 내열성을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 실란계 커플링제로는 예를 들면 비닐트리클로로 실란, 비닐트리메톡시 실란, 비닐트리에톡시 실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시 실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시 실란, γ-글리시독시프로필메틸디메톡시 실란,γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시 실란, γ-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시 실란, γ-메타크릴옥시프로필트리에톡시 실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디메톡시 실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리메톡시 실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리에톡시 실란, γ-아미노프로필트리메톡시 실란, γ-아미노프로필트리에톡시 실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시 실란, γ-클로로프로필트리메톡시 실란, γ-메르캅토프로필트리메톡시 실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시 실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시 실란 등을 들 수 있다.
상기 커플링제의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상기 열경화성 수지 100 중량부에 대해 0.01∼10 중량부가 바람직하고, 특히 0.5∼8 중량부가 바람직하다. 함유량이 상기 하한값 미만이면 밀착성 효과가 불충분한 경우가 있고, 상기 상한값을 초과하면 아웃 가스나 보이드의 원인이 되는 경우가 있다.
상기 수지 조성물에는 상술한 에폭시 수지, 아크릴계 수지, 아크릴계 올리고머, 경화제 등 이외에 레벨링제, 소포제 등의 첨가제를 배합해도 된다.
이러한 수지 조성물을 예를 들면 메틸에틸 케톤, 아세톤, 톨루엔, 디메틸 포름알데히드 등의 용제에 용해하고, 바니시 상태로 한 후, 콤마 코터, 다이 코터, 그라비아 코터 등을 이용해 캐리어 필름에 도공하고, 건조하여 접착 필름(1)을 얻을 수 있다.
접착 필름(1)의 두께는 특별히 한정되지 않지만 3∼100 ㎛가 바람직하고, 특히 5∼70 ㎛가 바람직하다. 두께가 상기 범위 내이면 특히 두께 정밀도의 제어를 용이하게 할 수 있다.
그런데, 이와 같이 하여 얻어진 접착 필름(1)의 100℃에서의 용융 점도는 특별히 한정되지 않지만 80 Pa·s 이하인 것이 바람직하고, 특히 40∼75 Pa·s인 것이 바람직하다. 용융 점도가 상기 범위 내이면 특히 기판의 요철에 대한 매립성을 향상시키는 효과가 뛰어나다.
상기 용융 점도는 예를 들면 점탄성 측정 장치인 레오 미터를 이용하여, 필름 상태의 샘플에 10℃/분의 승온 속도로 주파수 1 Hz의 끌기 전단을 부여하여 측정할 수 있다.
또, 접착 필름(1)을 175℃에서 2시간 열처리한 후의 탄성률은 특별히 한정되지 않지만 30 MPa 이상인 것이 바람직하고, 특히 40 MPa 이상인 것이 바람직하다. 탄성률이 상기 범위 내이면 봉지 공정에 있어서 무기 충전재 등에 의한 반도체소자의 균열, 흠결 등을 방지할 수 있다.
상기 탄성률은 예를 들면 동적 점탄성 측정 장치(DMA)를 이용하여 승온 3℃/분, 주파수 10 Hz의 조건에서 측정할 수 있다.
다음에 반도체 장치에 대해 설명한다.
도 2는 반도체 장치를 제조하는 한 방법의 플로우도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 반도체 장치는 접착 필름(1)과 반도체소자를 가접합하는 가접합 공정과, 가접합하고 있는 접착 필름(1)을 소정의 경화도까지 경화시키는 제1 경화 공정과, 반도체소자와 기판을 전극적으로 접속하는 와이어 본딩 공정과, 반도체소자 및 본딩 와이어를 봉지하는 봉지 공정과, 최종적으로 접착 필름(1)을 경화시키는 제2 경화 공정으로 제조된다.
이하, 각 공정에 대해 간단히 설명한다.
(가접합 공정)
가접합 공정에서는 미리 접착 필름이 첩부된 반도체소자와 기판을 가접합하여 가접합체를 얻는다. 이 가접합 공정에서는 접착 필름을 기판의 요철에 대한 매립(초기 매립)을 수행한다. 가접합은 구체적으로는 기판, 접착 필름, 반도체소자를 순차적으로 탑재하고, 열프레스에 의해 열압착하여 수행한다. 여기서, 접착 필름은 미리 반도체소자에 접합하고 있어도 되고, 기판에 접합해도 된다.
(제1 경화 공정)
제1 경화 공정에서는 가접합체를 가열 처리 등 하여 접착 필름을 구성하는 수지 조성물을 소정의 경화도까지 가경화한다. 이것에 의해 후술하는 와이어 본딩 공정에서의 와이어 접착력을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 소정의 경화도란 예를 들면 접착 필름을 시차 열량계로 측정하여 얻어지는 전(全)경화 발열량의 50∼80%의 발열을 끝낸 상태인 경우를 말한다.
또, 상기 제1 경화 공정을 거친 후의 접착 필름의 175℃에서의 탄성률은 특별히 한정되지 않지만 5.0 MPa 이상으로 하는 것이 바람직하고, 특히 6.0∼8.0 MPa로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 접착 필름의 초기 매립성을 향상시킬 수 있다.
(와이어 본딩 공정)
와이어 본딩 공정에서는 반도체소자의 전극과 기판의 전극을 본딩 와이어로 전기적으로 접속한다. 이 본딩 와이어의 접속은 예를 들면 EAGLE 60(ASM제) 등을 이용해 수행할 수 있다.
여기서, 와이어 본딩 공정은 통상 150∼250℃의 온도에서 수행된다. 그래서, 초기 매립성이 뛰어난 접착 필름의 경우 접착 필름의 탄성률이 낮은 경향이 있고, 접착 필름이 쿠션으로 되어 와이어 본딩 강도가 저하하여 불량의 원인이 되는 경우가 있다. 그 때문에, 전술한 제1 경화 공정에 의해 접착 필름의 경화도를 어느 정도 향상시키는 것이 바람직하다.
여기서, 와이어 본딩하는 온도(예를 들면 175℃)에서의 접착 필름의 탄성률은 특별히 한정되지 않지만 5 MPa 이상인 것이 바람직하고, 특히 6.0∼8.0 MPa로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 접착 필름의 초기 매립성을 향상시킬 수 있다.
(봉지 공정)
봉지 공정에서는 반도체소자 및 반도체소자의 전극과 기판의 전극을 접합하고 있는 본딩 와이어를 덮도록 봉지 수지로 봉지한다. 이것에 의해 반도체소자를 보호, 절연성 및 방습성을 향상시킬 수 있다. 봉지 조건은 예를 들면 트랜스퍼 성형기를 이용하여 150∼200℃, 50∼100 ㎏/㎟의 고온, 고압에서 수행된다.
종래의 접착제에서는 봉지 공정에서 봉지 수지에 포함되는 충전재가 반도체소자와 기판의 사이(또는 반도체소자가 복수 적층되는 경우에는 반도체소자 사이)의 접착제에 혼입되어 버려, 반도체소자의 균열이나 흠결 등의 불량을 발생시키는 경우가 있었다.
이 원인에 대해 검토한 결과, 본 발명자들은 봉지 공정(봉지 온도)에 있어서 접착제(본 실시 형태에서는 접착 필름에 상당)가 연화하고, 또한 압력이 가해지기 때문에 충전재가 혼입되기 쉽게 되어 있다는 것을 발견하였다. 그래서, 본 발명은 반도체소자와 기판 또는 반도체소자와 반도체소자를 접합하는 접착제의 봉지 온도에서의 탄성률을 6 MPa 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 봉지하는 온도에 있어서도 접착제가 어느 정도의 경도를 갖고 있기 때문에, 충전재가 혼입하는 것을 방지할 수 있는 것이다.
구체적으로, 봉지 온도에서의 탄성률은 12 MPa 이상이 특히 바람직하고, 8∼50 MPa가 바람직하다. 이러한 탄성률은 예를 들면 동적 점탄성 측정 장치(DMA)로 측정할 수 있다.
상기 탄성률은 예를 들면 세이코 인스트루먼트(주)제의 동적 점탄성 측정 장치를 이용해 승온 3℃/분, 주파수 10 Hz에서 동적 점탄성을 측정해 저장 탄성률을 측정하였다.
(제2 경화 공정)
제2 경화 공정에서는 봉지 수지를 경화함과 동시에 접착 필름을 상기 경화도 이상으로 본경화한다. 이것에 의해 최종적인 반도체 장치를 얻을 수 있다.
제2 경화 조건은 봉지 수지가 경화하고, 또한 접착 필름의 경화가 촉진되는 조건이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 100∼160℃×5∼180분간이 바람직하고, 특히 120∼130℃×10∼100분간이 바람직하다.
이러한 공정을 거쳐서 최종적으로 도 3에 나타내는 반도체 장치(10)를 얻을 수 있다. 반도체 장치(10)는 반도체소자(2)와 기판(3)이 접착 필름(1)을 통해 접합되어 있다. 반도체소자(2)와 기판(3)은 본딩 와이어(4)로 전기적으로 접속되어 있다. 반도체소자(2) 및 본딩 와이어(4)는 봉지 수지(5)로 덮여 있다(봉지되어 있다).
또한, 본 발명에서 얻어지는 반도체 장치(10)는 이것에 한정되지 않으며, 예를 들면 제1 경화 공정을 설정함이 없이 반도체 장치(10)를 제조해도 된다.
본 발명의 반도체 장치(10)는 기판(3)의 요철에 대한 매립성이 뛰어난 접착 필름(1)을 이용하고 있으므로 접속 신뢰성이 특히 뛰어난 것이다.
또, 본 발명의 접착 필름은 도 4에 나타내는 반도체소자가 다단으로 적층되고, 또한 아래쪽의 반도체소자(21)의 평면에서 본 면적이 위쪽의 반도체소자(22)의 그것과 거의 동일한 경우, 혹은 아래쪽의 반도체소자(21)의 평면에서 본 면적이 위쪽의 반도체소자(22)의 그것보다 작은 경우에도 바람직하게 이용할 수 있다.
도 4의 반도체 장치는 아래쪽의 반도체소자(21)의 평면에서 본 면적과 위쪽의 반도체소자(22)의 그것이 거의 동일한 경우에 대해 나타낸 것이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 반도체 장치(10)는 기판(3)의 한쪽의 면측(도 4 중의 위쪽)에 접착 필름(1a)과, 제1 반도체소자(21)와, 접착 필름(1b)과, 제2 반도체소자(22)가 이 순서로 적층되어 있다. 제1 반도체소자(21)의 기능면(도 4 중의 위쪽의 면)에 형성된 단자(6)와 기판(3)은 본딩 와이어(4)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 그 때에, 본딩 와이어(4)의 단자(6) 부근의 부위(41)가 접착 필름(1b) 내를 통과하고 있다. 이러한 접착 필름(1b)은 전술한 것과 같은 에폭시 수지와 아크릴계 수지와 중량 평균 분자량 6,000 이하인 아크릴계 올리고머를 포함하는 수지 조성물로 구성되고, 또한 상기 아크릴계 수지의 함유량(Wa)과 상기 아크릴계 올리고머의 함유량(Wb)의 비(Wa/Wb)가 0.5∼4이다.
또, 필름(1a)에 대해서는 필름(1b)과 동일한 것이어도, 다른 것을 이용해도 된다.
접착 필름(1b)은 상술한 것과 같은 조성으로 구성되어 있으므로 열시(熱時) 플로우성이 뛰어나며, 도 4에 나타낸 바와 같이 본딩 와이어(4)의 단자(6) 부근의 부위(41)가 접착 필름(1b) 내를 통과해도 본딩 와이어(4)가 변형, 절단하는 일 없이 전기적인 접속이 가능해지는 것이다.
또 접착 필름(1b)은 평균 선팽창이 작기 때문에, 가열 경화시에 본딩 와이어(4)를 손상시키는 일 없이 열경화시킬 수 있다.
도 4에서는 제1 반도체소자(21)의 평면에서 본 면적과 제2 반도체소자(22)의 평면에서 본 면적이 거의 동일한 것에 대해 설명하였으나 이것에 한정되지 않으며, 제1 반도체소자(21)의 평면에서 본 면적이 제2 반도체소자(22)의 평면에서 본 면적보다 작은 것이라도 상관없다.
또, 기판(3)과 제1 반도체소자(21)의 사이를 상술한 접착 필름(1b)과 동일한 조성을 갖는 접착 필름을 이용해 접착해도 되고, 페이스트상(狀) 등의 접착제를 이용해 접착해도 된다.
또, 제1 반도체소자(21)와 제2 반도체소자(22)는 봉지 재료 등으로 봉지되는 것이 바람직하다.
도 1은 접착 필름의 접착 상태를 모식적으로 나타내는 모식도이다.
도 2는 반도체 장치를 제조하는 한 방법의 플로우도이다.
도 3은 반도체 장치의 일례를 나타내는 모식적으로 나타내는 모식도이다.
도 4는 반도체 장치의 일례를 나타내는 모식적으로 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 기초하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
<접착 필름의 제조>
에폭시 수지로 EOCN-1020-80(오르토크레졸노보락형 에폭시 수지)(에폭시 당량 200 g/eq, 일본화약(주)제) 19.67 중량%와, NC6000(3관능 에폭시 수지)(에폭시 당량 200 g/eq, 일본화약(주)제) 29.47 중량%, 아크릴계 수지로 아크릴산 에스테르 공중합체(에틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트-아크릴로니트릴-아크릴산-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체, 나가세켐텍스(주)제, SG-708-6DR, 유리 전이 온도:6℃, 중량 평균 분자량: 800,000) 9.98 중량%와, 아크릴계 올리고머로 UG-4010(토아합성(주)제, 유리 전이 온도:-57℃, 중량 평균 분자량: 2,900, 상온에서 액상) 9.98 중량%와, 경화제로 액상 페놀 화합물(MEH-8000H, 수산기 당량 141 g/OH기, 메이와화성(주)제) 18.43 중량%와, 고형 페놀 수지(PR-HF-3, 수산기 당량 104 g/OH기, 스미토모베이클리트(주)제) 12.31 중량%, 경화 촉매로 이미다졸 화합물(2P4MHZ-PW, 시코쿠화성공업(주)제, 융점 195℃) 0.13 중량%와, 커플링제로 γ-글리시독시프로필트리메톡시 실란(KBM403E, 신에츠화학공업(주)제) 0.03 중량%를 메틸에틸 케톤(MEK)에 용해하여 수지 고형분 59%의 수지 바니시를 얻었다.
다음에, 콤마 코터를 이용하여 상술한 수지 바니시를 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(미츠비시화학폴리에스테르필름(주)제, 품번 MRX50, 두께 50 ㎛)에 도포한 후, 90℃, 5분간 건조하여 두께 25 ㎛의 접착 필름을 얻었다.
또한, 얻어진 접착 필름의 100℃에서의 용융 점도가 54 Pa·s였다.
또, 얻어진 접착 필름을 경화한 후(175℃×2시간 열처리 후)의 175℃에서의 탄성률은 32 MPa였다.
점착 필름으로 클리어텍 CT-H717(쿠라레(주)제)을 압출기로 두께 100 ㎛의 기재 필름을 형성하고, 표면을 코로나 처리하였다. 다음에, 아크릴산 2-에틸헥실 50 중량부, 아크릴산부틸 10 중량부, 아세트산비닐 37 중량부, 메타크릴산 2-히드록시에틸 3 중량부를 공중합하여 얻어진 중량 평균 분자량 500,000의 공중합체를, 박리 처리한 두께 38 ㎛의 폴리에스테르 필름(점착 필름의 커버 필름에 상당)에 건조 후의 두께가 10 ㎛가 되도록 도공하고, 80℃에서 5분간 건조하여 점착제층을 얻었다. 그 후, 이 점착제층을 기재 필름의 코로나 처리면에 라미네이트하여 점착 필름을 얻었다.
다음에, 상술한 반도체용 접착 필름의 필름상(狀) 접착제층만(웨이퍼와 접합되는 부분만 남김)을 하프 커트하여 상술한 점착 필름으로부터 커버 필름을 박리 하고, 반도체용 접착 필름의 접착 필름층과 점착층이 접합하도록 첩부하였다. 이것에 의해 다이싱 시트 기능 부착 다이아 터치 필름을 얻었다.
<반도체 장치의 제조>
이 다이싱 시트 기능 부착 다이아 터치 필름의 기재를 박리하고, 접착 필름면을 5인치 200 ㎛ 웨이퍼의 이면에 온도 40℃, 압력 0.3 MPa에서 첩부하여, 다이싱 시트 기능 부착 다이아 터치 필름이 붙은 웨이퍼를 얻었다.
그 후, 이 웨이퍼를 다이싱소를 이용하여 스핀들 회전수 30,000 rpm, 절단 속도 50 ㎜/sec로 5 ㎜×5 ㎜ 정사각형의 반도체소자 크기로 다이싱(절단)하였다. 다음에, 다이싱 기능 부착 다이아 터치 필름의 이면으로부터 밀어 올려서, 기재 필름(Ⅱ) 및 점착층 사이에서 박리하여 접착제층(접착 필름)이 접착한 반도체소자를 얻었다. 이 반도체소자를 땜납 레지스트(타이요잉크제조(주)제: 상품명 : AUS308)를 코팅한 비스말레이미드 트리아진 수지 기판(회로 단차 5∼10 ㎛)에 130℃, 5 N, 1.0초간 압착하여 다이본딩하고, 120℃, 1시간 열처리를 수행하여 접착 필름부를 반경화시킨 후, 봉지 수지 EME-G760으로 봉지하고, 175℃로 2시간 열처리를 수행하여 봉지 수지를 경화시켜 10개의 반도체 장치를 얻었다.
(실시예 2)
아크릴계 올리고머로 이하의 것을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다. 아크릴계 올리고머로 UC-3900(토아합성(주)제, 유리 전이 온도: 60℃, 중량 평균 분자량: 4,600, 상온에서 고형)을 이용하였다.
또한, 얻어진 접착 필름의 100℃에서의 용융 점도가 65 Pa·s 였다. 또, 얻어진 접착 필름을 경화한 후(175℃×2시간 열처리 후)의 175℃에서의 탄성률은 31 MPa 였다.
(실시예 3)
아크릴계 수지와 아크릴계 올리고머의 배합비를 이하와 같이 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
아크릴계 수지로 아크릴산 에스테르 공중합체(에틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트-아크릴로니트릴-아크릴산-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체, 나가세켐텍스(주)제, SG-708-6DR, 유리 전이 온도: 6℃, 중량 평균 분자량: 800,000) 7. 48 중량%와, 아크릴계 올리고머로 UG-4010(토아합성(주)제, 유리 전이 온도: -57℃, 중량 평균 분자량: 2,900, 상온에서 액상) 12.48 중량%로 하였다.
또한, 얻어진 접착 필름의 100℃에서의 용융 점도가 36 Pa·s 였다.
또, 얻어진 접착 필름을 경화한 후(175℃×2시간 열처리 후)의 175℃에서의 탄성률은 30 MPa 였다.
(실시예 4)
아크릴계 수지와 아크릴계 올리고머의 배합비를 이하와 같이 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
아크릴계 수지로 아크릴산 에스테르 공중합체(에틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트-아크릴로니트릴-아크릴산-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체, 나가세켐텍스(주)제, SG-708-6DR, 유리 전이 온도: 6℃, 중량 평균 분자량: 800,000) 13. 31 중량%와, 아크릴계 올리고머로 UG-4010(토아합성(주)제, 유리 전이 온도: -57℃, 중량 평균 분자량: 2,900, 상온에서 액상) 6.65 중량%로 하였다.
또한, 얻어진 접착 필름의 100℃에서의 용융 점도가 102 Pa·s 였다.
또, 얻어진 접착 필름을 경화한 후(175℃×2시간 열처리 후)의 175℃에서의 탄성률은 21 MPa 였다.
(실시예 5)
아크릴계 올리고머로 이하의 것을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
아크릴계 올리고머로 UP-1000(토아합성(주)제, 유리 전이 온도: -77℃, 중량 평균 분자량: 3,000)을 이용하였다.
또한, 얻어진 접착 필름의 100℃에서의 용융 점도가 52 Pa·s 였다.
또, 얻어진 접착 필름을 경화한 후(175℃×2시간 열처리 후)의 175℃에서의 탄성률은 12 MPa 였다.
(실시예 6)
아크릴계 수지로 이하의 것을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
아크릴계 수지로 아크릴산 에스테르 공중합체(부틸아크릴레이트-아크릴로니트릴-에틸아크릴레이트 공중합체, 나가세켐텍스(주)제, SG-PZ-DR, 유리 전이 온도: 15℃, 중량 평균 분자량: 850,000)를 이용하였다.
또한, 얻어진 접착 필름의 100℃에서의 용융 점도가 58 Pa·s 였다.
또, 얻어진 접착 필름을 경화한 후(175℃×2시간 열처리 후)의 175℃에서의 탄성률은 27 MPa 였다.
(비교예 1)
아크릴계 올리고머로 이하의 것을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
아크릴계 올리고머 UC-3910(토아합성(주)제, 유리 전이 온도: 85℃, 중량 평균 분자량: 8,500)을 이용하였다.
또한, 얻어진 접착 필름의 100℃에서의 용융 점도가 143 Pa·s 였다.
또, 얻어진 접착 필름을 경화한 후(175℃×2시간 열처리 후)의 175℃에서의 탄성률은 26 MPa 였다.
(비교예 2)
아크릴계 수지와 아크릴계 올리고머의 배합비를 이하와 같이 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
아크릴계 수지로 아크릴산 에스테르 공중합체(에틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트-아크릴로니트릴-아크릴산-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체, 나가세켐텍스(주)제, SG-708-6DR, 유리 전이 온도: 6℃, 중량 평균 분자량: 800,000) 2.00 중량%와, 아크릴계 올리고머로 UG-4010(토아합성(주)제, 유리 전이 온도: -57℃, 중량 평균 분자량: 2,900, 상온에서 액상) 17.96 중량%로 하였다.
또한, 얻어진 접착 필름의 100℃에서의 용융 점도가 10 Pa·s 였다.
또, 얻어진 접착 필름을 경화한 후(175℃×2시간 열처리 후)의 175℃에서의 탄성률은 4.7 MPa 였다.
(비교예 3)
아크릴계 수지와 아크릴계 올리고머의 배합비를 이하와 같이 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
아크릴계 수지로 아크릴산 에스테르 공중합체(에틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트-아크릴로니트릴-아크릴산-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체, 나가세켐텍스(주)제, SG-708-6DR, 유리 전이 온도: 6℃, 중량 평균 분자량: 800,000) 18. 96 중량%와, 아크릴계 올리고머로 UG-4010(토아합성(주)제, 유리 전이 온도: -57℃, 중량 평균 분자량: 2,900, 상온에서 액상) 1.00 중량%로 하였다.
또한, 얻어진 접착 필름의 100℃에서의 용융 점도가 192 Pa·s 였다.
또, 얻어진 접착 필름을 경화한 후(175℃×2시간 열처리 후)의 175℃에서의 탄성률은 17 MPa 였다.
각 실시예 및 비교예에서 얻어진 접착 필름에 대해 이하의 평가를 수행하였다. 평가 항목을 내용과 함께 나타낸다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
1. 초기 매립성
초기 매립성(회로 충전성)은 각 실시예 및 비교예에서 얻어지는 수지 봉지 전의 반도체 장치를 주사형 초음파 탐상기(SAT)에 의해 유기 기판 위의 회로 단차 내에 반도체용 접착 필름이 충전되어 있는 비율을 평가하였다. 각 부호는 이하와 같다.
◎: 충전율이 90% 이상, 100% 였다.
○: 충전율이 80% 이상, 90% 미만이었다.
△: 충전율이 40% 이상, 80% 미만이었다.
×: 충전율이 40% 미만이었다.
2. 보존성
얻어진 접착 필름의 보존성은 가속 시험으로 접착 필름을 50℃에서 1일간 처리한 후의 경화 발열량을 측정하고, 초기 경화 발열량(mJ/㎎)에 대한 보존 처리 후의 경화 발열량(mJ/㎎)의 백분율로 평가하였다. 단위는 %. 이 값이 100%에 가까울수록 보존성이 높은 것을 나타낸다. 경화 발열량의 평가는 시차 주사 열량계(DSC)를 이용하였다.
◎: 경화 발열량의 비의 백분율이 90% 이상이었다.
○: 경화 발열량의 비의 백분율이 70% 이상∼90% 미만이었다.
△: 경화 발열량의 비의 백분율이 50% 이상∼70% 미만이었다.
×: 경화 발열량의 비의 백분율이 50% 미만이었다.
3. 내열성
얻어진 접착 필름의 내열성은 열기계 분석(TMA)에 의해 경화 후의 접착 필름의 유리 전이 온도(Tg)로 평가하였다.
4. 저온 첩부성
각 실시예 및 비교예에서의 접착 필름을 두께 550 ㎛의 웨이퍼 이면에 온도 40℃, 압력 0.3 MPa에서 첩부한 후의 180° 박리 강도를 평가하였다.
◎: 박리 강도가 100 N/m 이상이었다.
○: 박리 강도가 50 N/m 이상, 100 N/m 미만이었다.
△: 박리 강도가 30 N/m 이상, 50 N/m 미만이었다.
×: 박리 강도가 30 N/m 미만이었다.
5. 충전재의 혼입 등의 유무
봉지 수지로 반도체소자와 본딩 와이어를 봉지한 후, 반도체 장치의 단면 관찰에 의해 접착 필름에 충전재가 혼입되어 있는지 여부를 현미경에 의해 관찰하였다. 각 부호는 이하와 같다.
◎: 접착 필름 중에 대한 충전재의 혼입이 거의 없었다.
×: 접착 필름 중에 충전재가 혼입하여, 일부 반도체소자에서 균열 등이 있었다.
Figure 112009079019188-PCT00001
표 1로부터 명확한 바와 같이, 실시예 1∼6에서 얻어지는 접착 필름은 초기 매립성이 뛰어났다.
또, 실시예 1∼6에서 얻어지는 접착 필름은 내열성도 뛰어나고, 또한 저온에서의 첩부성도 뛰어났다.
또, 실시예 1∼6에서 얻어지는 반도체 장치에서는 충전재의 접착 필름 중에 대한 혼입이 거의 없었다.
본 발명에 의하면, 상기 접합 공정에서의 가열에 의해 접착 필름이 연화하고, 기판의 요철에 대한 매립성이 향상된 접착 필름 및 그 접착 필름을 이용한 반도체 장치를 제공할 수 있다. 따라서, 산업상 이용 가능성을 갖는다.

Claims (16)

  1. 반도체소자와 기판 또는 반도체소자와 반도체소자를 접합하기 위해 이용하는 접착 필름으로서,
    상기 접착 필름이 에폭시 수지와 아크릴계 수지와 중량 평균 분자량 6,000 이하인 아크릴계 올리고머를 포함하는 수지 조성물로 구성되고, 또한 상기 아크릴계 수지의 함유량(Wa)과 상기 아크릴계 올리고머의 함유량(Wb)의 비(Wa/Wb)가 0.5∼4인 것을 특징으로 하는 접착 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크릴계 올리고머의 유리 전이 온도가 -30℃ 이하인 접착 필름.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크릴계 올리고머의 함유량은 상기 수지 조성물 전체의 5∼30 중량%인 접착 필름.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크릴계 올리고머는 카르복시기 및 글리시딜기 중 적어도 한쪽을 갖는 것인 접착 필름.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크릴계 올리고머는 상온에서 액상인 접착 필름.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 수지 조성물은 경화제를 포함하는 것인 접착 필름.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 경화제는 액상 페놀 화합물을 포함하는 것인 접착 필름.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 수지 조성물은 추가로 경화 촉매를 포함하는 것인 접착 필름.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 경화 촉매는 이미다졸 화합물을 포함하는 것인 접착 필름.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 경화 촉매의 융점이 150℃ 이상인 접착 필름.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착 필름의 100℃에서의 용융 점도가 80 Pa·s 이하인 접착 필름.
  12. 청구항 1에 기재된 접착 필름을 175℃에서 2시간 열처리한 후의 경화물의 175℃에서의 탄성률이 30 MPa 이상이 되는 것인 접착 필름.
  13. 기판의 한쪽 면측에 제1 반도체소자, 접착층 및 제2 반도체소자가 이 순서로 적층되어서 이루어지고,
    상기 제1 반도체소자의 기능면에 형성된 단자와 기판을 본딩 와이어에 의해 전기적으로 접속하여 이루어지고,
    상기 본딩 와이어의 상기 단자 부근의 부위가 상기 접착층 내를 통과하여 이루어지는 반도체 장치의 상기 접착층으로 이용하는 접착 필름으로서,
    상기 접착 필름은 에폭시 수지와 아크릴계 수지와 중량 평균 분자량 6,000 이하인 아크릴계 올리고머를 포함하는 수지 조성물로 구성되고, 또한 상기 아크릴계 수지의 함유량(Wa)과 상기 아크릴계 올리고머의 함유량(Wb)의 비(Wa/Wb)가 0.5∼4인 것을 특징으로 하는 접착 필름.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 반도체소자의 평면에서 본 면적이 상기 제1 반도체소자의 평면에서 본 면적과 거의 동일한 접착 필름.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 반도체소자의 평면에서 본 면적이 상기 제1 반도체소자의 평면에서 본 면적보다 큰 것인 접착 필름.
  16. 청구항 1에 기재된 접착 필름을 이용하여 반도체소자와 기판 또는 반도체소자와 반도체소자가 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
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