特許 5731064 Ｂ−ステージ化可能でおよびＳｋｉｐ−Ｃｕｒｅ可能なウエハ裏面コーティング接着剤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5731064

(24)【登録日】2015年4月17日

(45)【発行日】2015年6月10日

(54)【発明の名称】Ｂ−ステージ化可能でおよびＳｋｉｐ−Ｃｕｒｅ可能なウエハ裏面コーティング接着剤

(51)【国際特許分類】

   C09J 4/00 20060101AFI20150521BHJP

   C09J 201/02 20060101ALI20150521BHJP

   C09J 163/00 20060101ALI20150521BHJP

   C09J 11/04 20060101ALI20150521BHJP

   H01L 21/52 20060101ALI20150521BHJP

【ＦＩ】

   C09J4/00

   C09J201/02

   C09J163/00

   C09J11/04

   H01L21/52 E

【請求項の数】10

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-503641(P2014-503641)

(86)(22)【出願日】2011年4月25日

(65)【公表番号】特表2014-517088(P2014-517088A)

(43)【公表日】2014年7月17日

(86)【国際出願番号】US2011033756

(87)【国際公開番号】WO2012138356

(87)【国際公開日】20121011

【審査請求日】2014年4月24日

(31)【優先権主張番号】61/471,899

(32)【優先日】2011年4月5日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/472,399

(32)【優先日】2011年4月6日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514056229

【氏名又は名称】ヘンケル アイピー アンド ホールディング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100106297

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 克博

(74)【代理人】

【識別番号】100129610

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 暁子

(72)【発明者】

【氏名】ワン、 エリック シー．

(72)【発明者】

【氏名】ベッカー、 ケビン ハリス

(72)【発明者】

【氏名】ジュオ、 チイジュオ

【審査官】 磯貝 香苗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１６８９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９３００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０３２９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６４３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１１１５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１６８９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１６８９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１５５９０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｊ １／００−２０１／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（Ａ）ビニルエラストマーとエポキシエラストマーの混合物を含むエラストマー性ポリマーであって、混合物が２０重量％〜４０重量％の範囲内の量で存在するエラストマー性ポリマーと、
（Ｂ）３重量％〜１０重量％の範囲で接着剤組成物中に存在するエポキシ樹脂と、
（Ｃ）２種以上の希釈剤の組み合わせを含む反応性希釈剤であって、その少なくとも１種が炭素−炭素不飽和を有さなければならず、組み合わせが組成物の３５重量％〜５０重量％の範囲内で接着剤組成物中に存在する反応性希釈剤と、
（Ｄ）硬化剤と、
（Ｅ）組成物の総量を１００重量％にするのに十分なフィラーと
を含む接着剤組成物。

【請求項2】

ビニルエラストマーとエポキシエラストマーの混合物が、１：３の重量比で存在し、３０００〜１００，０００の範囲内の重量平均分子量（ＭＷ）を有する、請求項１に記載の接着剤組成物。

【請求項3】

ビニルおよびエポキシエラストマーが、−６５℃〜２０℃の範囲内のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、請求項１に記載の接着剤組成物。

【請求項4】

ビニルおよびエポキシエラストマーが、ブタジエン−アクリロニトリルゴム、ブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、ポリウレタンエラストマー、ポリイソブテンエラストマー、ポリイソプレンエラストマー、ポリエステルアミドエラストマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマーエラストマー、ポリプロピレンエラストマー、ポリエチレンエラストマー、シロキサンエラストマー、ならびにスチレン、イソプレン、ブタジエン、エチレン、およびプロピレンのうちの２種以上から調製されるコポリマーからなる群から選択される、請求項１に記載の接着剤組成物。

【請求項5】

ビニルおよびエポキシエラストマーが、ブタジエン−アクリロニトリルゴムである、請求項４に記載の接着剤組成物。

【請求項6】

エポキシ樹脂が、ノボラックエポキシ樹脂、ビスフェノールエポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、および芳香族エポキシ樹脂からなる群から選択される、請求項１に記載の接着剤組成物。

【請求項7】

エポキシ樹脂が、３０００以下の重量平均分子量を有する、請求項１に記載の接着剤組成物。

【請求項8】

反応性希釈剤が、ＴＨＦアクリレートモノマー、４−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテルモノマー、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、および１，４−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレートからなる群から選択される、請求項１に記載の接着剤組成物。

【請求項9】

少なくともひとつの反応性希釈剤が、エポキシまたはヒドロキシル基を含むアクリレートまたはメタクリレートである、請求項１に記載の接着剤組成物。

【請求項10】

フィラーが、粉砕石英、ヒューズドシリカ、アモルファスシリカ、タルク、ガラスビーズ、グラファイト、カーボンブラック、アルミナ、粘土、マイカ、バーミキュライト、窒化アルミニウム、および窒化ホウ素からなる群から選択される、請求項１に記載の接着剤組成物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年４月５日出願の米国仮特許出願第６１／４７１，８９９号および２０１１年４月６日出願の米国仮特許出願第６１／４７２，３９９号の利益を主張し、両出願の内容は参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

接着剤は、電子デバイスの製造において、例えば、個々の半導体ダイを基板に取り付けるためにしばしば使用される。半導体アセンブリの一方法では、半導体ダイは、その基板にペーストまたはフィルム接着剤を用いて接着される。次いで、アセンブリは、次の加工ステップに耐えるために十分な強度を生じるために接着剤を硬化するため、また、これらの後の製造段階でのガス放出（ｏｕｔ−ｇａｓｓｉｎｇ）により形成されるボイドを除去するために、加熱される。接着剤の化学性によって、この硬化スケジュールは１時間もの長さであり得る。次いで、半導体ダイの表面上の活性端子は、約１２５〜２１０℃で起こる、ワイヤーボンディングとして知られる自動化した作業において金属ワイヤを用いて基板上の活性端子に接合される。ワイヤーボンディングの後に、アセンブリは、半導体の活性表面およびワイヤーボンドを保護するために、成形化合物（ｍｏｌｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）内に封入される。このモールディング作業は約１７０〜１８０℃で行う。ワイヤーボンディングおよびモールディング作業の前にダイ取り付け接着剤を硬化するための熱処理が必要であることは製造スループットを大きく低下させ、製造にマルチダイスタッキングが必要な場合は特に非効率である。

【0003】

半導体パッケージングの製造における最近の傾向は、ウエハが個々の半導体ダイにダイシングされる前に、シリコンウエハレベルでできるだけ多くの加工ステップを完了させることを好む。スタックダイパッケージにおけるさらなる傾向は、できるだけ多くの硬化ステップを融合するまたは除くことである。これにより、多数の半導体ダイを同時に加工することが可能になり、製造プロセスがより効率的になる。ウエハレベルで起こり得る一ステップは、半導体ダイを基板に取り付けるための接着剤の塗布である。接着剤は、ウエハ裏面コーティング接着剤として一般に知られ、典型的にはスクリーンもしくはステンシル印刷、スピンコーティング、またはノズルスプレーイングにより塗布される。塗布後、コーティング剤は、溶媒を蒸発させ、かつ／または、接着剤樹脂を部分的に進展させる（これはＢ−ステージ化（Ｂ−ｓｔａｇｉｎｇ）として知られている）ために、熱的にまたは光化学的に処理される。これにより、その後の製造工程のために接着剤が強化される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

したがって、ダイ取り付け後の追加の硬化段階を必要とせずに、続く加工ステップに耐える十分な接着強度を有する接着剤を提供することが有利である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、先に硬化されることなく、１２５℃〜２１０℃の温度での製造作業に耐える十分な機械的および接着強度を有する接着剤組成物である。要するに、ダイ取り付け作業後の硬化が省略（ｓｋｉｐ）され、典型的には１２５〜２１０℃の温度でのワイヤーボンディング作業、および典型的には１７０〜１８０℃の温度でのモールディング作業の間のガス放出およびボイド生成なしに、接着剤が機能することができる。

【0006】

このｓｋｉｐ−ｃｕｒｅ接着剤組成物は、反応性エラストマー性ポリマー、エポキシ樹脂、反応性希釈剤、およびフィラーを含む。

【0007】

エラストマー性ポリマーは、ビニルエラストマー（２つ以上の炭素−炭素二重結合を有するエラストマー）とエポキシエラストマー（２つ以上のエポキシ基を有するエラストマー）の混合物であり、接着剤組成物の２０重量％〜４０重量％の範囲内の量で、好ましくは約３０重量％の量で存在する。

【0008】

エポキシエラストマーではない、エポキシ樹脂が、接着剤組成物中に３重量％〜１０重量％の範囲で、好ましくは約５重量％存在する。

【0009】

反応性希釈剤は、２種以上の希釈剤の組み合わせであり、そのうちの１種は、アクリレートエラストマーと反応して硬化後に組成物内に架橋をもたらす炭素−炭素不飽和を有さなければならない。一方または両方の反応性希釈剤は、エラストマー性ポリマーのための希釈剤または溶媒として作用することができなければならず、それらは合わせて組成物の３５重量％〜５０重量％の範囲内で接着剤組成物中に存在する。

【0010】

フィラーは、非導電性フィラーであり、計１００重量％となるように組成物の残りの分を補う。

【発明を実施するための形態】

【0011】

エラストマー性ポリマーは、ビニルエラストマーとエポキシエラストマーの混合であり、ここで、ビニルエラストマーおよびエポキシエラストマーはそれぞれ互いに約１：３の重量比で存在する。ビニルおよびエポキシエラストマーは、３０００〜１００，０００の範囲内の重量平均分子量（ＭＷ）を有し、かつ、−６５℃〜２０℃の範囲内のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。エラストマー性ポリマー（ビニルおよびエポキシエラストマーの混合物）は、２０重量％〜４０重量％の範囲内で接着剤組成物中に存在することになる。

【0012】

エラストマーは、それらがビニルまたはエポキシ官能性を含むことを条件として、様々なエラストマーから選択することができる。適切なエラストマーは、ブタジエン−アクリロニトリルゴム、ブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、ポリウレタンエラストマー、ポリイソブテンエラストマー、ポリイソプレンエラストマー、ポリエステルアミドエラストマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマーエラストマー、ポリプロピレンエラストマー、ポリエチレンエラストマー、シロキサンエラストマー、ならびにスチレン、イソプレン、ブタジエン、エチレン、およびプロピレンのうちの２種以上から調製されるコポリマーからなる群から選択される。他の適切なエラストマーは、ジビニルベンゼンコポリマー、ポリエーテルアミド、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセトール、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、メチレンポリビニルエーテル、酢酸セルロース、スチレンアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル、エチレンアクリレートコポリマー、およびエチレンアクリレートターポリマーからなる群から選択される。一実施形態では、エラストマーは、ブタジエン−アクリロニトリルゴムであり；ビニルエラストマーは、アクリレート末端のブタジエン−アクリロニトリルゴムであり；エポキシエラストマーは、エポキシ末端のブタジエン−アクリロニトリルゴムである。

【0013】

エポキシ樹脂は、多様な市販の樹脂から選ぶことが可能であり、いくつかの実施形態では、ノボラックエポキシ樹脂、ビスフェノールエポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、および芳香族エポキシ樹脂からなる群から選択される。一実施形態では、エポキシ樹脂は、３０００以下の重量平均分子量を有する。エポキシ樹脂は、３重量％〜１０重量％の範囲内、好ましくは約５重量％の量で存在することになる。

【0014】

１種または複数の反応性希釈剤は、組成物の３５重量％〜５０重量％の範囲内の量で存在することになる。反応性希釈剤は、エラストマーを溶解または希釈するために選ばれ、炭素−炭素二重結合と、エポキシかヒドロキシル官能性のどちらかと、の両方を含むことになる。一実施形態では、反応性希釈剤は、ＴＨＦアクリレートモノマー、４−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテルモノマー、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、１，４−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレートからなる群から選択される。実際には、エポキシまたはヒドロキシル基を含むいずれのアクリレートまたはメタクリレートも十分に機能することが期待される。接着剤組成物は、組成物の粘度が室温、５ｒｐｍで１０００〜３０００ｍＰａ・ｓ（ｃｐｓ）の範囲内になるように、反応性希釈剤を用いて調整される。

【0015】

非導電性フィラーは、非硬化接着剤のレオロジーを調整し、硬化した接着剤の熱膨張率および係数を微調整するために添加される。フィラーは、任意の有効な寸法および形状とすることができる。適切な非導電性フィラーは、粉砕石英、ヒューズドシリカ、アモルファスシリカ、タルク、ガラスビーズ、グラファイト、カーボンブラック、アルミナ、粘土、マイカ、バーミキュライト、窒化アルミニウム、および窒化ホウ素からなる群から選択される。一実施形態では、フィラーはシリカである。フィラーは、計１００重量％までの残りの重量パーセントで組成物中に存在することになる。

【0016】

一実施形態では、接着剤組成物は、ビニル官能性を活性化する光開始剤およびエポキシ官能性を活性化する潜在性触媒をさらに含む。

【0017】

他の成分は、典型的にはコーティング組成物で使用され、実施者の選択で添加することができる；そのような他の成分としては、これらに限定されないが、硬化剤（ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ）、フラクシング剤（ｆｌｕｘｉｎｇ ａｇｎｅｔ）、湿潤剤、流れ調整剤、接着促進剤、および脱泡剤が挙げられる。硬化剤は、コーティングの硬化を開始、伝播、または促進する任意の材料または材料の組み合わせであり、促進剤、触媒、開始剤、およびハードナーが挙げられる。

【実施例】

【0018】

本発明による組成物を表１に示す成分を含むように調製した。比較用組成物を表２に示す成分を含むように調製した。これらの配合物は、アロイ４２基板上のシリコンダイを含むテストビークルにて性能を試験した。ここで、接着剤はシリコンダイと基板の間に配置され、１１０〜１３０℃で１〜１．５ｋｇ重（ｋｇｆ）が１〜２秒間掛けられた。

【0019】

性能試験は、以下に示す試験の説明に従い実施した。本発明の組成物の結果を表１に、比較用組成物の結果を表２に、同一の組成物の下に記載する。

【0020】

ダイシェアのグリーン強度は、Ｄａｇｅ Ｂｏｎｄｉｎｇダイテスターにて１７５℃で試験した。

【0021】

高温ダイシェア強度は、最初にテストビークルを１７５℃で４時間加熱した後に、Ｄａｇｅ Ｂｏｎｄｉｎｇダイテスターを使用し２６０℃で試験した。

【0022】

ダイ取り付け後の成形性（ｍｏｌｄａｂｉｌｉｔｙ）は、Ｌａｕｆｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ機を使用してダイ取り付けの直後に１７５℃にて試験した。熱処理後の成形性は、最初にテストビークルを１７５℃で１時間加熱した後に、Ｌａｕｆｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ機を使用して１７５℃にて試験した。これらは、テストビークルに対する次の封入プロセスに耐える接着剤能力の試験である。接着剤は、試験後に撮られたＣ−Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（Ｃ−ＳＡＭ）像にボイドまたはダイシフトの兆候がなかった場合に良好とみなされる。

【0023】

耐湿性（ＭＲＴ）は、相対湿度８５％および８５℃の湿度チャンバーでテストビークルを１６８時間コンディショニングし、テストビークルの２６０℃での３分間の加熱および冷却を３回行い、次いで、Ｃ−ＳＡＭを使用して層間剥離（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）を確認することにより試験した。層間剥離は不良とみなした。

【0024】

サーマルバジェット（ｔｈｅｒｍａｌ ｂｕｄｇｅｔ）は、テストビークルを１７５℃で１時間加熱し、次いで、それをＬａｕｆｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ機に１７５℃で導入して変形性であるかを決定することにより試験した。サーマルバジェットは、接着剤が、最初の硬化後に再フローおよび再硬化を続け、ガス放出およびボイド形成を起こさない時間の長さである（サーマルバジェットは、ダイスタッキング作業に必要である）。

【0025】

【表1】

【0026】

表１の注釈
ａ．Ｈｙｐｒｏ １３００ｘ３３ ＶＴＢＮＸ、２７℃で１５０，０００〜２５０，０００ｍＰａ・ｓのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度を有するメタクリレート末端ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー、ＣＶＣ Ｔｈｅｒｍｏｓｅｔ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから購入。
ｂ．Ｈｙｐｒｏ １３００ｘ６８ ＥＴＢＮ、２７℃で１３５，０００〜２５０，０００ｍＰａ・ｓのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度を有する直鎖エポキシキャップ化低分子量ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー、ＣＶＣ Ｔｈｅｒｍｏｓｅｔ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから購入。
ｃ．Ｅｐｉｃｌｏｎ Ｎ６８５−ＥＸＰ−Ｓ、２０７ｇ／ｅｑのエポキシ等量重量を有するｏ−クレゾール−ホルムアルデヒドノボラックから誘導される多官能性エポキシ樹脂、ＤＩＣ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから購入。
ｄ．Ｄａｒｏｃｕｒ ４２６５、Ｃｉｂａから購入。
ｅ．Ｓｉｌｉｃａ ＳＥ−２０３０、Ａｄｍａｔｅｃｈｓから購入。

【0027】

【表2】

【0028】

表２の注釈
ａ．Ｈｙｐｒｏ １３００ｘ３３ ＶＴＢＮＸ、２７℃で１５０，０００〜２５０，０００ｍＰａ・ｓのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度を有するメタクリレート末端ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー、ＣＶＣ Ｔｈｅｒｍｏｓｅｔ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから購入。
ｂ．Ｈｙｐｒｏ １３００ｘ６８ ＥＴＢＮ、２７℃で１３５，０００〜２５０，０００ ｍＰａ・ｓのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度を有する直鎖エポキシキャップ化低分子量ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー、ＣＶＣ Ｔｈｅｒｍｏｓｅｔ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから購入。
ｃ．Ｅｐｉｃｌｏｎ Ｎ６８５−ＥＸＰ−Ｓ、２０７ｇ／ｅｑのエポキシ等量重量を有するｏ−クレゾール−ホルムアルデヒドノボラックから誘導される多官能性エポキシ樹脂、ＤＩＣ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから購入。
ｄ．Ｄａｒｏｃｕｒ ４２６５、Ｃｉｂａから購入。
ｅ．Ｓｉｌｉｃａ ＳＥ−２０３０、Ａｄｍａｔｅｃｈｓから購入。
ｆ．ＳＲ−２１３、低粘性二官能性モノマー、１，４−ブタンジオールジアクリレート、２５℃で８ｍＰａ・ｓのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度を有する、Ｓａｒｔｏｍｅｒから購入。
ｇ．アクリレート末端オリゴマー、Ｋａｎｅｋａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから購入。
ｈ．Ｅｓｔａｎｅ ５７０１ポリウレタン、エラストマー性ポリウレタン、Ｌｕｂｒｉｚｏｌから購入。
ｉ．アクリルポリマーＭＥ−３５００、Ｎｅｇａｍｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄから購入。

【0029】

結果は、本発明の試料が良好な性能結果をもたらしたことを示す。

【0030】

比較用組成物の結果は、これらの組成物が１つまたは複数の性能試験で不良であったことを示す。配合物Ｄは、ビニル：エポキシエラストマーについて１：３の重量比を有していなかったので不良であった。配合物ＥおよびＦは、アクリレートエラストマーを含んでいなかったので不良であった（ジアクリレートはエラストマー性でなかった）。配合物Ｆも２５℃より高い、３０℃付近のＴｇを有していた。配合物Ｇは、エラストマー性ポリウレタンを含んでいたが、反応性の官能性基を含んでいなかったので不良であった。配合物Ｈはいずれの反応性エラストマーも含んでいなかったので不良であった。