(57)【要約】【課題】  粗大粒子および分散不良による凝集粒子などの存在しないフィルム状接着材の製造方法、更には接着不良を起こさない半導体素子接着用フィルム状接着材を提供する。      【解決手段】半導体素子を接着するのに用いるフィラー含有フィルム状接着材の製造方法であって、フィラーを分散した接着材溶液を、該フィルム状接着材の接着材層厚みの８０％以上の粒径の粒子を、９０重量％以上捕捉できるフィルターでろ過したのち、支持基材上に塗布し、乾燥することを特徴とするフィルム状接着材の製造方法。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を接着するのに用いるフィラー含有フィルム状接着材の製造方法であって、フィラーを分散した接着材溶液を、該フィルム状接着材の接着材層厚みの８０％以上の粒径の粒子を、９０重量％以上捕捉できるフィルターでろ過したのち、支持基材上に塗布し、乾燥することを特徴とするフィルム状接着材の製造方法。
【請求項２】
フィラーの粒度分布において、５０重量％粒径が２μｍ以下であり、９０重量％粒径が４μｍ以下であるフィラーを分散した接着材溶液を、フィルターの耐圧の範囲内でろ過したのち、乾燥後の接着材層厚みが5〜50μｍになるように支持基材上に塗布し、乾燥することを特徴とする請求項１記載のフィルム状接着材の製造方法。
【請求項３】
フィラーがテトラエトキシシランから合成した溶融球状シリカであることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルム状接着材の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載の方法で製造されたフィルム状接着材。
【請求項５】
請求項４記載のフィルム状接着材と半導体素子が接着してなることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を支持部材に接着するのに用いるダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）と呼ばれるフィルム接着材の製造方法、フィルム接着材およびそれを用いた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を支持体に接着するのにダイアタッチフィルムと呼ばれるフィルム状接着材が使われている。このフィルム状接着剤は、従来のペースト状接着剤に比べ、厚みやはみ出しの制御性に優れていることから、チップサイズパッケージ、スタックパッケージ、システムインパッケージなどの高密度実装半導体パッケージにおいて多く利用されている。
近年では、高密度化を、チップやパッケージの多段積層で実現するために、チップの薄型化が加速しており、それに伴うＤＡＦの薄型化要求も高まっている。
【０００３】
一方で、樹脂のみで形成したＤＡＦよりフィラーを配合した方が、溶融粘度を調整できるので好ましい。更に、高温弾性率が向上し、吸湿率が低下するので耐リフロー性に優れるので好ましい。
しかし、一般の半導体パッケージ材料に用いられる無機フィラーは、粉砕物を分級したものや、破砕物を原料として溶融、分級したものであり、平均粒径は数μｍと低くても、数十μｍの粗大粒子を含んでおり、分級によりこれを除くことは困難である。ふるいにより粗大粒子をカットする方法もあるが、精密なふるいを作ることが困難で、数10μｍ程度以上の粒径のフィラーしかカットできない。
【特許文献１】特許第3117972号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、粗大粒子および分散不良による凝集粒子などの存在しないフィルム状接着材の製造方法、更には接着不良を起こさない半導体素子接着用フィルム状接着材を提供することを目的とする。  
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は鋭意検討した結果、本発明を完成した。
本発明は、次の（I）〜（IV）に記載の内容を包含する。
（I）半導体素子を接着するのに用いるフィラー含有フィルム状接着材の製造方法であって、フィラーを分散した接着材溶液を、該フィルム状接着材の接着材層厚みの８０％以上の粒径の粒子を、９０重量％以上捕捉できるフィルターでろ過したのち、支持基材上に塗布し、乾燥することを特徴とするフィルム状接着材の製造方法。
（II）フィラーの粒度分布において５０重量％粒径が２μｍ以下であり、９０重量％粒径が４μｍ以下であるフィラーを分散した接着材溶液を、フィルターの耐圧の範囲内でろ過したのち、乾燥後の接着材層厚みが5〜50μｍになるように支持基材上に塗布し、乾燥することを特徴とする（I）記載のフィルム状接着材の製造方法。
（III）フィラーがテトラエトキシシランから合成した溶融球状シリカであることを特徴とする（I）または（II）に記載のフィルム状接着材の製造方法。
（IV）  （I）〜（III）いずれかに記載の方法で製造されたフィルム状接着材。
（V）  （IV）記載のフィルム状接着材と半導体素子が接着してなることを特徴とする半導体装置。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の接着フィルムは、10μｍ厚でフィラーの突出がなく、チップ積層パッケージのチップ間に良好に使用でき、パッケージの薄型化に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明では、まず接着材溶液にフィラーを十分分散させることが重要である。
【０００８】
フィラーは通常乾燥接着剤の70vol％程度以下含有させる。接着剤溶液は、コーターに適した粘度に接着剤溶液を調整する必要がある。コート方式にもよるが、この粘度は、数百〜数万ｃｐが適切である。また、以下で述べる分散方法で適切に扱える範囲の粘度であることも大切である。粘度調整は、溶剤で希釈すればよく、溶剤は、接着剤の樹脂成分を溶解できることが最低限必要で、分散やコーティングのハンドリングを考慮すると、沸点があまり低いものは扱いにくい傾向にある。
分散方法としては、粗攪拌の後、３本ロールやビーズミル、高速攪拌装置、超音波分散機、超高圧噴出（例えば（株）スギノマシンの超高圧対向衝突方式）などの公知の手法が適用できる。揮発性溶剤や吸湿性溶剤を使用する場合は、密閉系の分散装置や、乾燥環境での分散操作が好ましい。
【０００９】
フィラーを十分分散した後、フィルターで粗大粒子をろ過する。
フィラーの分散が不十分の場合は、ろ過での詰まりが発生する場合がある。
フィラーの選定が悪く、粗大粒子が多いと、フィルターがすぐ閉塞してしまい、フィルターのろ過面積を大きくしても容易に解決できない。
一般にフィラーの性能表示に記載される最大粒径は、粒度分布の累積重量８０〜１００％の粒径で表されることが多く、％オーダー以下で含有する粗大粒子が評価されていない。従って表示された最大粒径以上の粒子が存在するとフィルターに詰まり、本目的には不適切である。これらは、分級で除ききれない粗大粒子と推定される。
この観点から、フィラーの５０重量％が２μｍ以下であり、90重量％が４μｍ以下であるフィラーが好ましく、さらにテトラエトキシシランから合成される微粉の溶融球状シリカが、数μｍ大の粗大粒子を含んでいないので好ましい。市販品としては、龍森製１−ＦＸが挙げられる。
フィラーは、メモリー系半導体素子の動作に悪影響を与えないように、ウラン0.1ppb以下の低ウラングレードのものが好適である。
また、導電性や高熱伝導性を付与するために、窒化物、金属粉などを添加してもよい。フィラーの添加量は、接着性能、フィルムの折り曲げ性などを考慮すると好ましくは接着材層中1〜70体積％、より好ましくは1〜30体積％が好適である。
被着体への接着性を改良するためにカップリング剤でフィラーを前処理したり、接着材に添加してもよい。
【００１０】
配線基板へチップを接着するのに用いられるＤＡＦは、基板凹凸を埋め込むために、基板凹凸深さやパターン、接着材の埋め込み能力にもよるが、少なくとも１５〜６０μｍ、より好ましくは２０〜５０μｍの厚みが好ましい。
また、主にチップ間に用いる薄型ＤＡＦの厚みは、２５μｍ以下３μｍ以上が好ましく、より好ましくは１５μｍ以下４μｍ以上である。チップ間に使用する場合は、チップ表面および裏面の平坦性が良好なので、ＤＡＦに大きな埋め込み特性は要求されず、前記の厚みで十分である。
【００１１】
接着材溶液をろ過するフィルターは、耐溶剤性のある材質が好ましい。
フィルターとしては、配線基板用途のＤＡＦでは、例えばアドバンテック東洋社製の１０〜２０μｍ粒子を９８％補足するポリプロピレンカートリッジフィルターや、チップ間用途のＤＡＦには例えばアドバンテック東洋社製の５〜１０μｍ粒子を９８％補足するポリプロピレンカートリッジフィルターなどが適用できる。
フィルターは、乾燥後の接着材層の厚みの８０％以上の粒径の粒子を９０重量％以上、好ましくは９５重量％以上捕捉できるフィルターを用いる。
【００１２】
但し、捕捉量は、ＪＩＳ  Ｚ  ８９０１（試験用粉体および試験用粒子）に準じ、分散水を２リットル／分の流量でろ過したときの値で評価する。
フィルム状接着材の接着材層の厚みの８０％以上の粒径の粒子を90重量％以上捕捉できるフィルターは、フィルターに表示されている補足特性と、接着材層の厚みから選定することができる。  
【００１３】
接着材は、公知のものが適用できる。例えばアクリル系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、シリコーン樹脂などの熱可塑性高分子と、エポキシ樹脂（硬化剤含む）等の熱硬化成分を配合したものが好適である。
接着フィルムの製造方法は、まず、熱可塑性樹脂ワニス、熱硬化性樹脂ワニスなどからなる接着材を所定の割合で混合攪拌したのち、フィラーを添加しさらに撹拌し、これを、高速回転スクリュー付き分散機、３本ロール、ビーズミル、超音波分散機、超高圧対抗衝突などの分散手法でフィラーの凝集をとき分散性を改善する。
続いて、前記のフィルターでろ過し、さらに真空撹拌や真空下高速回転する穴つき皿にワニスを供給し脱泡工程をへて、均一にフィラーが分散し脱泡された接着材ワニスを得ることができる。
次いで、精密コーター等の塗布機を用いて、支持基材上に目標厚みになる様に、前記ワニスを塗布し、乾燥炉で溶剤を除去する。コーターヘッドにワニスを供給する流路に前記ろ過フィルターを取り付けると、異物除去の効果も期待できる。
【００１４】
接着材溶液を塗布する支持基材はシリコーン系などの剥離性表面処理を施したＰＥＴフィルムや、ポリプロピレンなどのポリオレフィンフィルムが接着材層との剥離特性、耐熱性の面で好適である。乾燥温度は、保存安定性、接着材の流動特性を考慮して、80〜120℃程度の低温で、溶剤を乾燥除去できる最低限の条件で実施することが好ましい。
【００１５】
半導体装置は、接着フィルムを半導体ウエハ裏面に加熱貼り付けし、ダイシングで接着フィルムまでチップと共に切断し、ピックアップ工程で接着材つきチップを取り上げ、ダイボンダーでチップ支持体に熱圧着し、ワイヤボンディング、樹脂封止、ハンダボール付け（表面実装型パッケージの場合）することにより製造することができる。
また、チップ支持体側に先に接着フィルムをチップとほぼ同じ大きさに切断、熱圧着し、そこにチップをマウントし、ワイヤボンディング、樹脂封止、ハンダボール付け（表面実装型パッケージの場合）することにより半導体装置を製造することもできる。
ほぼ同じサイズのチップを積層実装する場合に、スペーサを介して二つのチップを積層し、ワイヤボンディングのループの空間を確保する積層方法において、シリコン、金属箔、耐熱樹脂フィルムなどのスペーサ材の片面もしくは両面に本発明の接着材層を有するフィルムを貼り付け半導体装置を製造することもできる。
回路基板に直接ダイマウントして液状樹脂で封止して半導体装置を製造することもできる。
本発明の接着テープは、上記のような方法で組み立てられた半導体パッケージやメモリーカード、ＩＣカードや直接実装基板などに適用できる。
【実施例】
【００１６】
（接着材の合成）
（式１）の芳香族ジアミンと（式２）のシリコーンジアミン（東レ・ダウコーニング社製、アミノ価450）を（式３）の酸無水物と酸/ジアミンのモル比が1.02、式１のジアミンと式２のジアミンのモル比が44/56となるようにモノマーを秤量して、固形分35％となるように１−メチル−２−ピロリドン/１，３，５−トリメチルベンゼン＝7/3の溶媒に装入し、ディーンスターク管つきフラスコで170〜180℃で10時間脱水縮合して、ポリイミド溶液を得た。
（式１）
2005255866.tif 000002
【００１７】
（式２）
2005255866.tif 000003
【００１８】
（式３）
2005255866.tif 000004
【００１９】
一方、三井化学製の３官能エポキシ樹脂であるテクモア（登録商標）ＶＧ３１０１Ｌを１，３，５−トリメチルベンゼンに固形分60％になるように90℃で溶解した溶液および得られたポリイミド溶液と硬化剤として四国化成製キュアゾール２ＭＡＯＫ-ＰＷを、固形分重量として、ポリイミド/エポキシ/硬化剤＝100/20/0.8となるように配合攪拌し接着材溶液を得た。
【００２０】
（実施例１）
龍森製溶融シリカ１−ＦＸ（平均粒径0.3μｍ）を先に合成した接着材溶液に固形分換算で15体積％になるように配合した。
粘度約2000ｃｐとなるようにプラネタリーミキサーで攪拌調整して、ビーズミルにかけて分散し、ワニスを得た。
続いてアドバンテック東洋社製ＭＣＰ−１０−Ｃ１０Ｓ（ポリプロピレン製、有効ろ過面積550ｃｍ２、粒子捕捉効率：粒径10-20μｍの捕捉率９２％）、アドバンテック東洋社製ＭＣＰ−３−Ｃ１０Ｓ（ポリプロピレン製、有効ろ過面積600ｃｍ２、粒子捕捉効率：粒径5-10μｍの捕捉率９８％）の２種類のフィルターで、ワニスを10ｋｇろ過した。ワニスはいずれのフィルターも詰まらずにろ過できた。
ＭＣＰ−１０−Ｃ１０Ｓを通したワニスを乾燥厚み25μｍに、ＭＣＰ−３−Ｃ１０Ｓを通したワニスを乾燥厚み10μｍになるように支持基材（帝人デュポンフィルム製ビューレックスＡ３１、50μｍ厚）にコートし、乾燥温度110−120℃で乾燥して接着フィルムを製造した。
得られた接着フィルム表面を観察すると、どちらも粗大粒子の突出は観察されなかった。
（比較例１）  
実施例１のシリカ分散接着材ワニスをろ過せずに実施例１と同じように、25および10μｍの乾燥厚みとなるようにコートしてフィルムを作った。得られた接着フィルム表面を観察すると、分散不良粒子、配合過程で混入したと推定される異物などの突出が観察された。
【００２１】
（比較例２）    
シリカとして、龍森製溶融シリカＳＯ−Ｅ１（平均粒子径0.3μｍで、分級して作製した球状溶融シリカ）を固形分で15体積％になるように配合したもの以外は、実施例１と同様にして接着フィルムを製造した。ワニスはいずれのフィルターでも100ｇ程度で詰まってしまったので、ろ過をせずにコートしたところ接着フィルムは、粗大粒子の突出が多数観察された。
【００２２】
（実施例２および比較例２）
厚さ200μｍ厚に研削したシリコンウエハを120℃に加熱したホットステージの上に置き、ウエハ裏面に実施例１および比較例１で製造したフィルムの表面側をローラーで押してはりつけた。ホットステージから下ろし、ＰＥＴをはがし、ウエハ外周でフィルムを切った。接着材を観察したところ、実施例１のフィルムでは、良好に接着していたが、比較例１のフィルムの粒子突出部では気泡を巻き込み良い接着が出来ていなかった。
この接着材付きウエハをダイシングテープに固定して、８ｍｍ角にダイシングして、接着材付きチップを作った。
銅板上に、25μｍ厚テープつきチップを160℃、0.1ＭＰａ、1ｓの条件で接着し、さらにそのチップ上に10μｍ厚テープつきチップを同じ条件で接着した。
この積層品を、封止樹脂で175℃、10ＭＰａ、3分の条件で金型中で封止した。さらに175℃、4ｈ硬化を進めた。この模擬半導体パッケージを超音波顕微鏡で観察したところ、粒子突出部で気泡を巻き込み良い接着が出来ていなかった部分は、剥離が観察された。