DE60131725T2 - Selbstklebeband für substrate zur verbindung mit halbleitern und kupferkaschiertes laminat mit diesem klebeband - Google Patents

Selbstklebeband für substrate zur verbindung mit halbleitern und kupferkaschiertes laminat mit diesem klebeband Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klebeband, das zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, wobei ein Filmbildungshaftmittel eingesetzt wird, wie z. B. im Fall des strukturierten Klebebands für automatisches Filmbonden (TAB – Tape Automated Bonding), einem Substrat zur Verbindung von Halbleitern, wie z. B. als Interposer für ein Element mit Kugelgitteranordnung (BGA), von Chipbonding-Materialien, Leitungsrahmenbefestigungsklebeband, LOC-Klebeband, Zwischenschichthaftmittelbahnen eines Mehrschichtsubstrats und dergleichen geeignet ist, die bei der Befestigung von integrierten Halbleiterschaltkreisen verwendet werden; sowie ein kupferkaschiertes Laminat, ein Substrat zur Verbindung von Halbleitern und eine Halbleitervorrichtung, bei der dieses zum Einsatz kommt.
  • Herkömmliche Befestigungsverfahren für integrierte Halbleiterschaltkreise (IC) umfassen Folgendes.
  • Bei der Befestigung von IC werden meistens Verfahren unter Einsatz von Leitungsrahmen aus Metall eingesetzt, wobei es jedoch in der letzten Zeit zu einem Anstieg der Anzahl der Verfahren kam, bei denen ein Verbindungssubstrat eingesetzt wird, bei dem das Leitungsmuster für die IC-Verbindung auf einem organischen Isolationsfilm, wie z. B. Glasepoxy oder Polyimid, ausgebildet ist. Ein typisches Beispiel wäre das Klebebandträgerelement (TCP), das auf dem Verfahren des Filmbondens (TAB-Verfahren) basiert.
  • Bei der Herstellung des TCP-Verbindungssubstrats (des strukturierten Klebebands) wird im Allgemeinen ein Klebeband für TAB (nachstehend als Klebeband zum TAB-Einsatz bezeichnet) eingesetzt. Gewöhnlicherweise weist das Klebeband zum TAB-Einsatz einen dreischichtigen Aufbau auf, umfassend eine ungehärtete Haftmittelschicht und einen ablösbaren Polyesterfilm, der als Schutzfilm dient, die auf einem flexiblen organischen Isolationsfilm bereitgestellt sind.
  • Das Klebeband zum TAB-Einsatz wird über verschiedene Verarbeitungsschritte, wie z. B. (1) die Bereitstellung von Führungs- und Vorrichtungslöchern, (2) Heißlaminieren von Kupferfolie und Wärmehärten des Haftmittels, (3) Musterbildung (Auftragen eines Resists, Ätzen und Entfernung des Resists) und (4) Zinn- oder Goldplattierungsbehandlung etc., zu einem TAB-Klebeband (strukturiertes Klebeband) verarbeitet, bei dem es sich um das Verbindungssubstrat handelt. 1 zeigt die Form des strukturierten Klebebands. Auf dem organischen Isolationsfilm 1 befinden sich das Haftmittel 2 und das Leitungsmuster 5, und es sind Führungslöcher 3 zum Zuführen des Films und Vorrichtungslöcher 4 bereitgestellt, in die denen die Vorrichtungen angebracht werden. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung des TCP-Typs in Querschnitt. Durch Heißpressbonden („Inner Lead Bonding") der inneren Anschlussabschnitte 6 des strukturierten Klebebands zu den Goldbondstellen 10 des integrierten Halbleiterschaltkreises 8 wird der integrierte Halbleiterschaltkreis angebracht. Dann wird die Halbleitervorrichtung durch ein Harzversiegelungsverfahren basierend auf Versiegelungsharz 9 hergestellt. Schließlich werden andere Komponenten mit dem angebrachten integrierten Schaltkreis etc. über äußere Kontakte 7 verbunden, und die Halbleitervorrichtung des TCP-Typs wird auf elektronischer Ausstattung angebracht.
  • Mit der Verkleinerung und Gewichtsreduktion von elektronischer Ausstattung in den letzten Jahren wurden andererseits BGA (Kugelgitteranordnungen) oder CSP (Elemente in Chipgröße), wobei die Verbindungsanschlüsse auf der Unterseite des Elements angeordnet sind, eingesetzt, um eine noch höhere Dichte bei der Befestigung von Halbleiterelementen zu erzielen. Auf dieselbe Weise wie bei TCP ist ein als Interposer bekanntes Verbindungssubstrat bei BOA oder CSP wesentlich. Diese unterscheiden sich jedoch in Hinblick auf das IC-Verbindungsverfahren insofern, als dass bei herkömmlichen TCP das TAB-System beim Simultanbonden vorherrschend eingesetzt wird, während bei BGA oder CSP entweder ein TAB-System oder ein Drahtbonding-System gemäß den jeweiligen Angaben für das Element, der Anwendung oder den Gestaltungszielen etc. ausgewählt wird. 3 und 4 zeigen Querschnitte von Ausführungsformen solcher Halbleitervorrichtungen (BGA bzw. CSP). In den Zeichnungen bezeichnen 12 und 20 den organischen Isolationsfilm, 13 und 21 das Haftmittel, 14 und 22 das Leitungsmuster, 15 und 23 den integrierten Haibleiterschaltkreis, 16 und 24 das Versiegelungsharz, 17 und 25 Goldbondstellen, 18 und 26 Lötkugeln, 19 eine verstärkende Platte und 27 einen Lötresist.
  • Der Interposer, auf den hierin Bezug genommen wird, hat dieselbe Funktion wie das zuvor angeführte strukturierte TCP-Klebeband, weshalb es möglich ist, das für TAB eingesetzte Klebeband zu verwenden. Das ist selbstverständlich in Verbindungssystemen von Nutzen, die einen inneren Anschluss aufweisen, ist aber insbesondere für ein Verfahren anwendbar, bei dem Kupferfolie nach dem mechanischen Stanzen von Löchern für Lötkugeln und Vorrichtungslöchern für IC laminiert wird. Zur Verbindung mittels Drahtbonden ist andererseits kein innerer Anschluss erforderlich, und bei dem Verfahren, bei dem Löcher für Lötkugeln und IC-Vorrichtungslöcher gleichzeitig mit dem Einführen der Kupferfolie ausgebildet werden, kann ein kupferkaschiertes Laminat eingesetzt werden, bei dem das Laminieren der Kupferfolie und das Wärmehärten des Haftmittels bereits durchgeführt wurden.
  • Auf den fortschrittlichsten Gebieten der Elemente des Anordnungstyps, wie z. B. jener des CSP- und BGA-Typs, besteht beträchtliche Nachfrage nach noch höheren Befestigungsdichten, weshalb der Abstand zwischen den Lötkugeln, die als äußere Anschlüsse dienen, immer enger wird. Der Abstand zwischen den Lötkugeln wurde beispielsweise von den herkömmlichen 1,27 mm auf 1,00 mm reduziert, und es kam auch zur einer Reduktion des Lochdurchmessers von 1 mm auf 0,5 mm. Gleichzeitig kommt es bei dem Isolationsfilm, wie z. B. dem Polyimidfilm, der den Basisfilm bildet, bei der herkömmlichen Dicke von 75 μm häufig zu Problemen beim Stanzverfahren, und es besteht die deutliche Forderung, die Dicke auf 50 μm zu reduzieren.
  • Wenn die Dicke jedoch weniger als 75 μm beträgt, kommt es zu dem Problem, dass die Steifigkeit gesenkt wird und dass die Tendenz besteht, dass es während des Kaschierens mit Kupferfolie zu einem Verziehen kommt. Zusätzlich dazu besteht in Hinblick auf die Erleichterung einer ultrafeinen Verarbeitung auch eine Tendenz hin zu einer dünneren Kupferfolie, und anstelle der herkömmlichen Dicke von 35 μm wer den derzeit hauptsächlich Kupferfolien mit einer Dicke von 18 μm oder 15 μm eingesetzt, aber auch das ist ein Faktor beim Auftreten des Problems des Verziehens.
  • Bei einem herkömmlichen Klebeband wurde demnach ein Verfahren zur Verhinderung des Verziehens durch das Integrieren einer Siloxanstruktur in das Haftmittel und die Bereitstellung von Flexibilität untersucht ( US 5180627 ).
  • Alle Versuche zur Reduktion des Verziehens, die auf einer Verbesserung des Haftmittels beruhen, umfassend dieses spezielle Verfahren, waren jedoch bisher nicht in der Lage, eine angemessene Wirkung bereitzustellen, und waren in der Praxis schwierig umzusetzen. Das liegt daran, dass, während in Fällen, in denen der prozentuelle Kupferfolienrest nach der Ausbildung des Leitungsmusters gering ist, ein bestimmtes Maß an Wirksamkeit vorliegt, in Fällen, in denen der prozentuelle Kupferfolienrest groß ist, keine Reduktionswirkung in Bezug auf das Verziehen der Kupferfolie in laminiertem oder gehärtetem Zustand festzustellen ist. Anders ausgedrückt variiert das Verziehen in Abhängigkeit von dem prozentuellen Kupferfolienrest.
  • Für Hersteller von verarbeitetem Klebeband kommt es in den oben beschriebenen Phasen vorzugsweise nicht zu einem Verziehen, und eine Reduktion des Verziehens ist in dem Zustand mit auflaminierter Kupferfolie sowie in dem Zustand nach der Ausbildung des Leitungsmusters wünschenswert. Nach dem Stand der Technik war es bisher nicht möglich, diesen Bedürfnissen gerecht zu werden und gleichzeitig eine Reduktion des Verziehens in dem Zustand mit auflaminierter Kupferfolie und in dem Zustand nach der Ausbildung des Leitungsmusters zu erzielen.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, solche Probleme durch die Verbesserung der Eigenschaften eines Isolationsfilms zu lösen, in dem ein Polyimid die Hauptkomponente darstellt, wobei der Isolationsfilm den Basisfilm bildet, und ein Klebeband für Halbleiter, das eine hervorragende Dimensionsstabilität aufweist und es ermöglicht, dass gleichzeitig eine Reduktion des Verziehens in dem Zustand mit auflaminierter Kupferfolie und in dem Zustand nach der Ausbildung des Leitungsmusters erreicht werden kann; sowie ein kupferkaschiertes Laminat, ein Substrat zur Verbindung von Halbleitern und eine Halbleitervorrichtung, bei denen dieses Klebeband zum Einsatz kommt, bereitzustellen.
  • Weiters besteht im Fall der IC-Verbindung mittels des Verfahrens des Drahtbondens eine Bedarf danach, dass das Haftmittel bei den Bonding-Temperaturen von 110–200°C einen hohen Elastizitätsmodul beibehält. Wenn der Elastizitätsmodul des Haftmittels zu diesem Zweck erhöht wird, treten Probleme auf, wie z. B. das Spalten des Haftmittels bei dem Stanzverfahren. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht demnach in der Bereitstellung eines Klebebands für Halbleiter, das eine gute Stanzbarkeit aufweist und dessen Haftmittel bei hohen Temperaturen seinen Elastizitätsmodul beibehält.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Klebeband für einen Halbleiter bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es aus einem Laminat aus einer Isolationsfilmschicht mit folgenden Eigenschaften:
    • (1) der lineare Ausdehnungskoeffizient in Querrichtung (TD) des Films beträgt bei 50–200°C 17–30 ppm/°C (17–30 × 10–6/°C);
    • (2) der Unterschied zwischen dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Isolationsfilmschicht in Querrichtung (TD) und jenem in Laufrichtung (MD) beträgt 3–10 ppm (3–10 × 10–6/°C);
    • (3) der Zugelastizitätsmodul beträgt 6–12 GPa;
    • (4) die Dicke beträgt 10–65 μm;
    • (5) die Hauptkomponente der Isolationsfilmschicht ist ein Polyimid- oder Aramidharz;
    und zumindest einer Haftmittelschicht in halbgehärtetem Zustand besteht, wobei die Haftmittelschicht Epoxyharz und zumindest eine Polyamidharz-Art mit einer Säurezahl von zumindest 3 enthält.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Substrats zur Verbindung von Halbleitern (strukturiertes Klebeband) vor dem Anbringen der integrierten Halbleiterschaltkreise, das durch die Verarbeitung des erfindungsgemäßen Klebebands für Halbleitervorrichtungen erhalten werden kann.
  • 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung (TCP), die unter Einsatz des erfindungsgemäßen Klebebands für Halbleitervorrichtungen erhalten werden kann.
  • 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung (BGA), die unter Einsatz des erfindungsgemäßen Klebebands für Halbleitervorrichtungen erhalten werden kann.
  • 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung (CSP), die unter Einsatz des erfindungsgemäßen Klebebands für Halbleitervorrichtungen erhalten werden kann.
    • 1, 12, 20
    Isolationsfilm
    2, 13, 21
    Haftmittel
    3
    Führungslöcher
    4
    Vorrichtungslöcher
    5, 14, 22
    Leiter für den Anschluss des integrierten Halbleiterschaltkreises
    6
    innerer Anschlussabschnitt
    7
    äußerer Anschlussabschnitt
    8, 15, 23
    integrierte Halbleiterschaltkreise
    9, 16, 24
    Versiegelungsharz
    10, 17, 24
    Goldbondstellen
    11
    Schutzfilm
    18, 26
    Lötkugeln
    19
    verstärkende Platte
    27
    Lötresist
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Der in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Isolationsfilm weist als Hauptkomponente ein Polyimid auf. Es kann auch ein Laminat mehrerer dieser Filme eingesetzt werden. Diese Filme, in denen die Hauptkomponente ein Polyimidharz ist, weisen eine herausragende mechanische, elektrische und Wärmebeständigkeit und herausragende chemische Eigenschaften etc. auf und stellen in Bezug auf Kosten einen guten Ausgleich dar, weshalb sie vorzugsweise eingesetzt werden. Der Isolationsfilm kann gegebenenfalls auf einer oder beiden Oberflächen einer Oberflächenbehandlung, beispielsweise durch Hydrolyse, Coronaentladung, mittels Niedertemperaturplasma, physikalisches Aufrauen oder eine haftungsverbessernde Beschichtungsbehandlung, unterzogen werden.
  • Die Dicke des Isolationsfilms beträgt 10–65 μm und vorzugsweise 25–55 μm. Wenn sie weniger als 10 μm beträgt, ist die mechanische Festigkeit gering, und die Leistung bei der Musterausbildung und den folgenden Schritten wird beeinträchtigt, weshalb dies nicht wünschenswert ist. Wenn die Dicke mehr als 65 μm beträgt, ist es schwierig, die Größe der Lötkugeln und Durchgangslöcher zu reduzieren, weshalb dies auch nicht wünschenswert ist.
  • Der lineare Ausdehnungskoeffizient in Querrichtung (TD) des Films ist vorzugsweise größer als der lineare Ausdehnungskoeffizient der kaschierten Metallfolie. Der lineare Ausdehnungskoeffizient beträgt bei 50–200°C 17–30 ppm/°C und vorzugsweise 19– 25 ppm/°C, wenn es sich bei der Metallfolie um eine elektrolytische Kupferfolie handelt. Wenn er weniger als 17 ppm/°C oder mehr als 30 ppm/°C beträgt, kommt es in dem Zustand mit auflaminierter Kupferfolie zu einem beträchtlichen Verziehen, was nicht wünschenswert ist.
  • Der Zugelastizitätsmodul in der vorliegenden Erfindung entspricht dem durch ASTM-D882 definierten Wert bei 25°C. Der Zugelastizitätsmodul beträgt 6–12 GPa und vorzugsweise 7–10 GPa. Wenn er weniger als 6 GPa beträgt, ist die mechanische Festigkeit gering, und die Leistung während der Musterausbildung und den folgenden Schritten wird beeinträchtigt, was nicht wünschenswert ist. Wenn er mehr als 12 GPa beträgt, wird die Flexibilität gesenkt, was ebenfalls nicht wünschenswert ist.
  • In Bezug auf die linearen Ausdehnungskoeffizienten der Isolationsfilmschicht der vorliegenden Erfindung in Filmlaufrichtung (MD) und Querrichtung (TD) beträgt der Unterschied zwischen diesen linearen Ausdehnungskoeffizienten vorzugsweise 3–10 ppm/°C und noch bevorzugter 5–7 ppm/°C. Wenn der Unterschied weniger als 3 ppm/°C oder mehr als 10 ppm/°C beträgt, kommt es in beiden Fällen zu beträchtlichem Verziehen in dem Zustand mit auflaminierter Kupferfolie, was nicht wünschenswert ist. Um einen guten Ausgleich zwischen der Ausdehnung aufgrund des Zugs in Laufrichtung zum Zeitpunkt des kontinuierlichen Laminierens und der Ausdehnung aufgrund von Wärme in Querrichtung zu erzielen, ist der Wert in MD vorzugsweise geringer als jener in TD. Der lineare Ausdehnungskoeffizient, auf den hier Bezug genommen wird, entspricht dem mittels TMA-Zugbelastungsverfahren gemessenen Wert, wobei es sich im Speziellen um den Wert handelt, der das Ergebnis des Bewertungsverfahrens (2) der Beispiele ist.
  • Die prozentuelle Wärmeschrumpfung der Isolationsfilmschicht bei 200°C in Filmquerrichtung (TD) beträgt vorzugsweise 0,0 bis 0,2% und noch bevorzugter 0,0 bis 0,1%. Die prozentuelle Wärmeschrumpfung beeinflusst das Verziehen im Zustand mit auflaminierter Kupferfolie auf dieselbe Weise wie der lineare Ausdehnungskoeffizient, und wenn sie weniger als 0,0% oder mehr als 0,2% beträgt, kommt es im Zustand mit auflaminierter Kupferfolie in beiden Fällen zu beträchtlichem Verziehen, was nicht wünschenswert ist. Die prozentuelle Wärmeschrumpfung, auf die hier Bezug genommen wird, bezeichnet einen Wert, der mittels eines auf ASTM D1204 basierenden Verfahrens ermittelt wird, und entspricht dem Wert, der das Ergebnis des Bewertungsverfahrens (3) der Beispiele ist.
  • Der Feuchtigkeitsausdehnungskoeffizient der Isolationsfilmschicht in der Filmquerrichtung (TD) beträgt vorzugsweise nicht mehr als 23 ppm/% r. F. Noch bevorzugter beträgt er 5 bis 20 ppm/% r. F. und noch bevorzugter 5 bis 15 ppm/% r. F. Auf dieselbe Weise wie der lineare Ausdehnungskoeffizient beeinflusst der Feuchtigkeitsausdehnungskoeffizient das Verziehen im Zustand mit auflaminierter Kupferfolie, und wenn der Wert mehr als 23 ppm/% r. F. beträgt, kommt es im Zustand mit auflaminierter Kupferfolie zu beträchtlichem Verziehen, was nicht wünschenswert ist. Die genauen Messbedingungen für den Feuchtigkeitsausdehnungskoeffizienten werden in Bewertungsverfahren (4) der Beispiele angeführt.
  • Die Wasserabsorption der Isolationsfilmschicht beträgt vorzugsweise nicht mehr als 1,7% und noch bevorzugter nicht mehr als 1,5%. Wenn die prozentuelle Wasserabsorption mehr als 1,7% beträgt, ist die Feuchtigkeitsmenge, die durch die Lötwärme zum Zeitpunkt der Befestigung der Halbleitervorrichtung verdampft wird, beträchtlich, so dass es beispielsweise zu einer Ablösung zwischen Bauelementen des TAB-Klebebands kommt und die Lötwärmebeständigkeit unzureichend ist. Die Messbedingungen für die Wasserabsorption sind im Bewertungsverfahren (5) der Beispiele angeführt.
  • Die Wärmeleitfähigkeit der Isolationsfilmschicht beträgt vorzugsweise nicht mehr als 0,40 W/mK und noch bevorzugter nicht mehr als 0,30 W/mK. Wenn die Wärmeleitfähigkeit mehr als 0,40 W/mK beträgt, wird die Lötwärme in die Isolationsfilmschicht und die Haftmittelschicht übertragen, so dass die in der Isolationsfilmschicht und Haftmittelschicht enthaltene Feuchtigkeit verdampft wird und sich ausdehnt. In der Folge kommt es zu einer Ablösung zwischen den Bauelementen des TAB-Klebebands, und die Lötwärmebeständigkeit ist unzureichend. Die Messbedingungen für die Wärmeleitfähigkeit sind in Bewertungsverfahren (6) der Beispiele angegeben.
  • Die Wasserdampfdurchlässigkeit der Isolationsfilmschicht beträgt vorzugsweise zumindest 0,04 g/m2/24 h. Wenn die Wasserdampfdurchlässigkeit weniger als 0,04 g/m2/24 h beträgt, tritt die durch das Substrat absorbierte Feuchtigkeit während des Erwärmens zum Zeitpunkt des Lötens nicht aus, und es kommt zur Entstehung von Explosivverdampfung und zu Ausdehnung, so dass es zu einer Ablösung von Bauelementen kommt. Die Messbedingungen für die Wasserdampfdurchlässigkeit werden in Bewertungsverfahren (7) der Beispiele angeführt.
  • Die Haftmittelschicht wird in halbgehärtetem Zustand bereitgestellt, und ihre chemische Struktur sieht so aus, dass nach dem Auflaminieren der Kupferfolie Härten und Vernetzen durch die Anwendung zumindest einer beispielsweise aus Wärmeenergie, Druck, einem elektrischen Feld, einem Magnetfeld, UV-Licht, Strahlung und Ultraschallwellen ausgewählten Energieart durchgeführt werden können. Insbesondere enthält sie vorzugsweise zumindest eine Art eines aus Epoxyharzen, Phenolharzen, Polyimidharzen und Maleinimidharzen ausgewählten wärmehärtbaren Harzes. Auf jeden Fall enthält sie Epoxyharz. Die zugesetzte Menge an wärmehärtbarem Harz beträgt vorzugsweise 2 bis 20 Gew.-% der Haftmittelschicht und noch bevorzugter 4 bis 15 Gew.-%. Die Dicke der Haftmittelschicht vor dem Härten liegt vorzugsweise im Bereich von 3 bis 50 μm.
  • Die Epoxyharze unterliegen keiner speziellen Beschränkung, vorausgesetzt, dass sie zwei oder mehr Epoxygruppen pro Molekül aufweisen, und Beispiele umfassen die Diglycidylether von Bisphenol F, Bisphenol A, Bisphenol S, Dihydroxynaphthalin, Dicyclopentadiendiphenol und Dicyclopentadiendixylenol; epoxidierte Phenolnovolake, epoxidierte Kresolnovolake, epoxidiertes Trisphenylolmethan, epoxidiertes Tetraphenylolethan, epoxidiertes m-Xyloldiamin und zyklische Epoxyharze.
  • Als Phenolharze können beliebige bekannte Phenolharze, wie z. B. Phenolharze des Novolak-Typs oder des Resol-Typs, eingesetzt werden. Es gibt beispielsweise Harze, die Phenol, alkylsubstituierte Phenole, wie z. B. Kresol, p-tert-Butylphenol, Nonylphenol und p-Phenylphenol, Terpen, Dicyclopentadien und andere solche zyklischen alkylmodifizierten Phenole umfassen, sowie jene mit einer funktionellen Grup pe, die ein Heteroatom enthält, wie z. B. einer Nitrogruppe, einer Halogengruppe, einer Cyanogruppe oder einer Aminogruppe, jene mit einer Naphthalin-, Anthracen oder ähnlichen Gerüststruktur und polyfunktionelle Phenole, wie z. B. Bisphenol F, Bisphenol A, Bisphenol S, Resorcin und Pyrogallol.
  • Als Beispiele für Polyimidharze können jene angeführt werden, die durch das Imidieren von durch das Polykondensieren des Dianhydrids einer aromatischen Tetracarbonsäure, wie z. B. Pyromellithsäure, 3,3',4,4'-Biphenyltetracarbonsäure oder 3,3',4,4'-Benzophenontetracarbonsäure, und eines Diamins, wie z. B. 4,4'-Diaminodiphenylether, 4,4'-Diaminodiphenylsulfon, p-Phenylendiamin, Dimethylbenzidin oder 3,3'-Diaminobenzophenon, erhaltenen Polyaminsäuren erhalten werden.
  • Als Maleinimidharze sind jene zu bevorzugen, die zumindest difunktionell sind, wie z. B. N,N'-(4,4'-Diphenylmethan)bismaleinimid, N,N'-p-Phenylenbismaleinimid, N,N'-m-Phenylenbismaleinimid, N,N'-2,4-Tolylenbismaleinimid, N,N'-2,6-Tolylenbismaleinimid, N,N'-Ethylenbismaleinimid und N,N'-Hexamethylenbismaleinimid.
  • Es bestehen keine speziellen Beschränkungen in Bezug auf die Zugabe von Härtungsmitteln für wärmehärtbares Harz und Härtungsbeschleuniger zu der Haftmittelschicht der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise können bekannte Materialien eingesetzt werden, wie z. B. Diethylentriamin, Triethylentetramin oder andere aliphatische Polyamine, aromatische Polyamine, ein Bortrifluorid-Triethylamin-Komplex oder andere Bortrifluorid-Amin-Komplexe, 2-Alkyl-4-methylimidazol, 2-Phenyl-4-alkylimidazol oder andere Imidazolderivate, Phthalsäureanhydrid, Trimellithsäureanhydrid oder andere Anhydride von organischen Säuren, Dicyandiamid, Triphenylphosphin, Diazabicycloundecen oder dergleichen. Die zugesetzte Menge beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Haftmittelschicht.
  • In Bezug auf die obenstehend angeführten Komponenten bestehen keine Beschränkungen in Bezug auf die Zugabe von Antioxidationsmitteln, Ionenfängern oder anderen organischen oder anorganischen Komponenten in einer Menge, so dass die Eigenschaften des Haftmittels nicht beeinträchtigt werden.
  • Die Haftmittelschicht der vorliegenden Erfindung enthält thermoplastische Harze, von denen zumindest eines eine Polyamidharz-Art mit einer Säurezahl von zumindest 3 ist. Thermoplastische Harze sind wirksam, um die Erweichungstemperatur zu steuern, und haben die Funktion, die Haftfestigkeit, die Flexibilität, die Wärmebeanspruchungsmilderung und die Isolation basierend auf einer geringeren Feuchtigkeitsabsorption zu verbessern. Die zugesetzte Menge an thermoplastischem Harz beträgt vorzugsweise 30–60 Gew.-% und noch bevorzugter 35–55 Gew.-% der Haftmittelschicht.
  • Beispiele für thermoplastische Harze umfassen Acrylnitril-Butadien-Copolymer (NBR), Acrylnitril-Butadienkautschuk-Styrolharz (ABS), Styrol-Butadien-Ethylenharz (SEES), Acrylharzderivate, Polyvinylbutyral, Polyamid, Polyesteramide, Polyester, Polyimide, Polyamidimide und Polyurethane. Ferner können diese thermoplastischen Harze auch funktionelle Gruppen aufweisen, die in der Lage sind, mit den zuvor genannten Phenolharzen, Epoxyharzen oder anderen wärmehärtbaren Harzen zu reagieren. Spezifische Beispiele für diese Gruppen umfassen Aminogruppen, Carboxylgruppen, Epoxygruppen, Hydroxylgruppen, Methylolgruppen, Isocyanatgruppen, Vinylgruppen und Silanolgruppen. Durch diese funktionellen Gruppen entsteht eine feste Bindung an das wärmehärtbare Harz, wodurch die Wärmebeständigkeit gesteigert wird, weshalb dies zu bevorzugen ist. Von den thermoplastischen Harzen enthält das Haftmittel in Hinblick auf die Haftung an der Kupferfolie, auf Flexibilität und Isolationseigenschaften zumindest eine Polyamidharz-Art, wobei verschiedene Polyamidharz-Arten verwendet werden können. Polyamidharze, die als eine Hauptkomponente, Dicarbonsäure mit 36 Kohlenstoffatomen (sogenannte Dimersäure) enthalten, sind besonders geeignet, um der Haftmittelschicht Flexibilität zu verleihen, und weisen aufgrund ihrer geringen Feuchtigkeitsabsorption hervorragende Isolationseigenschaften auf. Polyamidharze, die Polyamidharze mit einer Aminzahl von zumindest 1, aber weniger als 3 sind, werden vorteilhafterweise eingesetzt. Polyamidharze, die Dimersäure enthalten, werden durch die Polykondensation eines Diamins und einer Dimersäure unter Einsatz der herkömmlichen Verfahren erhalten, wobei unter solchen Umständen eine Dicarbonsäure, wie z. B. Adipinsäure, Azelainsäure oder Sebacinsäure, wie die Dimersäure als eine Copolymerkomponente integriert werden kann. Bekannte Diamine, wie z. B. Ethylendiamin, Hexamethylendiamin oder Piperazin, können eingesetzt werden, und zwei oder mehrere Arten können in Hinblick auf Feuchtigkeitsabsorption, Löslichkeit oder dergleichen vermischt werden.
  • In der vorliegenden Erfindung wird die Säurezahl des Polyamidharzes anhand des Titers unter Einsatz von Kaliumhydroxid berechnet. Das bedeutet, dass 5 g des Polyamids eingewogen werden und in 50 ml eines 2:1-Lösungsmittelgemischs von Toluol und n-Butanol gelöst werden. Ein paar Tropfen Phenolphthalein werden als Indikator zugesetzt, und dann wird eine Titration unter Einsatz einer 0,1-N-Kaliumhydroxidlösung in Methylalkohol durchgeführt. Die Säurezahl wird unter Einsatz folgender Formel (1) anhand der für die Titration eingesetzten Kaliumhydroxid-Menge berechnet. Av =(56,1 × 0,1 × F ×(A – B))/50 (1)Av: Säurezahl, F: Stärke von Kaliumhydroxid, A: Menge der für die Titration erforderlichen Kaliumhydroxid-Menge (ml), B: Menge, die A in einem Blindversuch entspricht (ml). F = 1000 × 0,5/(204,22 × (V – b) × 0,1) (2)V: Für die Titration erforderliche Menge an Kaliumhydroxidlösung (ml), b: Menge, die V in einem Blindversuch entspricht (ml).
  • Ein Haftmittel, das nur aus Polyamidharz mit einer Säurezahl von weniger als 3 besteht, weist eine minderwertige Stanzbarkeit auf. In der vorliegenden Erfindung enthält die Haftmittelschicht zumindest eine Polyamidharz-Art mit einer Säurezahl von zumindest 3, und vorzugsweise sind zumindest 3 Gew.-% Polyamidharz mit einer Säurezahl von zumindest 3 bezogen auf die gesamte Haftmittelschicht vorhanden. Das trägt zur Stanzbarkeit bei.
  • In der vorliegenden Erfindung liegt der Anteil des in der Haftmittelschicht enthaltenen Polyamidharzes vorzugsweise im Bereich von 1 bis 90 Gew.-%. Wenn die Menge weniger als 1 Gew.-% beträgt, kommt es zu Problemen in Zusammenhang mit der Biegsamkeit, und es besteht die Befürchtung, dass die Haftmittelschicht sich ablöst. Bei mehr als 90 Gew.-% werden die Isolationseigenschaften beeinträchtigt, so dass die Zuverlässigkeit gesenkt wird. Noch bevorzugter liegt die Menge im Bereich von 20–70 Gew.-%.
  • Nach der Härtung beträgt der Elastizitätsmodul der Haftmittelschicht in Filmquerrichtung (TD) bei 150°C vorzugsweise 1 MPa bis 5 GPa, noch bevorzugter 2 MPa bis 1 GPa und noch bevorzugter 50 MPa bis 1 GPa, und der lineare Ausdehnungskoeffizient in Filmquerrichtung (TD) bei 25–150°C liegt ferner vorzugsweise im Bereich von 10-500 ppm/°C und noch bevorzugter von 20–300 ppm/°C. Der Elastizitätsmodul, auf den hier Bezug genommen wird, bezeichnet den Wert E' (den Lagerungselastizitätsmodul), der unter Einsatz eines dynamischen Viskoelastizitätsverfahrens bestimmt wird, wobei die Messbedingungen in Bewertungsverfahren (8) der Beispiele angeführt sind. Wenn der Elastizitätsmodul weniger als 1 MPa beträgt, kommt es zu einer Senkung der Wärmebeständigkeit zum Zeitpunkt des Rückflusses, was nicht wünschenswert ist. Wenn der Elastizitätsmodul mehr als 5 GPa beträgt, kommt es nach der Ausbildung des Leitungsmusters neben unzureichender Flexibilität zu beträchtlichem Verziehen, was nicht wünschenswert ist.
  • Ein hoher Elastizitätsmodul bei hohen Temperaturen ist wichtiger in einem Substrat zur Verbindung von Halbleitern für Anwendungen des Drahtbondens. Die Temperaturen für das Drahtbonden liegen im Speziellen im Bereich von 110°C bis 200°C, und wenn der Elastizitätsmodul (der durch das dynamische Viskoelastizitätsverfahren bestimmte Wert E') bei 150°C als typischer Wert als Index herangezogen wird, sollte dieser auf angemessene Weise in dem oben angegebenen Bereich liegen.
  • Der Elastizitätsmodul der Haftmittelschicht in Filmquerrichtung (TD) bei 25°C liegt nach dem Härten wiederum vorzugsweise im Bereich von 10 MPa bis 5 GPa und noch bevorzugter im Bereich von 100 MPa bis 3 GPa. Wenn der Elastizitätsmodul weniger als 10 MPa beträgt, treten Stanzfehler auf und die Stanzbarkeit wird beeinträchtigt, weshalb dies nicht wünschenswert ist. Wenn der Elastizitätsmodul mehr als 5 GPa beträgt, wird die Haftfestigkeit der Kupferfolie reduziert, was nicht wünschenswert ist.
  • Ferner liegt der lineare Ausdehnungskoeffizient in Filmquerrichtung (TD) bei 25–150°C vorzugsweise im Bereich von 10–500 ppm/°C und noch bevorzugter im Bereich von 20–300 ppm/°C. Wenn der lineare Ausdehnungskoeffizient weniger als 10 ppm/°C oder mehr als 500 ppm/°C beträgt, kommt es zu verstärktem Verziehen, was nicht wünschenswert ist. Das Verfahren zur Messung des linearen Ausdehnungskoeffizienten ist in Bewertungsverfahren (9) der Beispiele angeführt.
  • Die Trübungszahl der Haftmittelschicht beträgt vorzugsweise nicht mehr als 20. Wenn die Trübung höher als 20 ist, sind die Eigenschaften in Zusammenhang mit Drahtbonden mangelhaft. Die Trübung bezieht sich hier auf die Trübheit und ist in JSI K7105 beschrieben, wobei Details in Bewertungsverfahren (10) der Beispiele angeführt sind.
  • Das erfindungsgemäße Klebeband für Halbleitervorrichtungen kann eine Schutzfilmschicht aufweisen. Die Schutzfilmschicht unterliegt keinen speziellen Beschränkungen, vorausgesetzt, dass sie vor dem Heißlaminieren der Kupferfolie von der Haftmitteloberfläche abgezogen werden kann, ohne die Form des Klebebands dabei zu beeinträchtigen. Als Beispiele können jedoch mit Silicon oder Fluorverbindungen beschichtete Polyester- oder Polyolefinfilme oder Papier, auf das diese auflaminiert wurden, angeführt werden.
  • Als Nächstes wird das Verfahren zur Herstellung eines kupferkaschierten Laminats, eines Substrats zur Verbindung von Halbleitern und einer Halbleitervorrichtung unter Einsatz des erfindungsgemäßen Klebebands durch Beispiele erläutert.
  • (1) Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des Klebebands
  • Ein Beschichtungsmaterial, umfassend eine zuvor beschriebene in einem Lösungsmittel gelöste Haftmittelzusammensetzung, wird auf einen Isolationsfilm aufgetragen, dessen Hauptkomponente ein Polyimid ist und der die Anforderungen der vorliegenden Erfindung erfüllt, und dann getrocknet. Vorzugsweise erfolgt das Auftragen so, dass eine Haftmittelschicht mit einer Filmdicke von 5 bis 125 μm ausgebildet wird. Die Trockenbedingungen umfassen vorzugsweise 1 bis 5 min bei 100–200°C. Das Lösungsmittel unterliegt keinen speziellen Beschränkungen, wobei vorteilhafterweise ein Lösungsmittelgemisch eines aromatischen Kohlenwasserstoffs, wie z. B. Toluol oder Xylol, und eines Alkohols, wie z. B. Methanol oder Ethanol, eingesetzt wird.
  • Wenn ein Epoxyharz und ein Polyamidharz vermischt werden, ist die Verträglichkeit im Allgemeinen mangelhaft und die Trübungszahl des Haftmittels wird gesteigert. Wenn in der vorliegenden Erfindung ein Epoxyharz und ein Polyamidharz in einem Lösungsmittel gelöst werden, ist es möglich, die Verträglichkeit zu verbessern und die Trübung durch 2-4-stündiges Rühren bei 60–70°C vor dem Einsatz der anderen Komponenten, so dass es zu einer partiellen Vorreaktion zwischen dem Epoxyharz und dem Polyamidharz kommt, auf nicht mehr als 20 zu reduzieren.
  • Ein Schutzfilm wird auf den auf diese Weise erhaltenen Film auflaminiert, wonach der Film auf eine bestimmte Breite zugeschnitten und das Klebeband erhalten wird.
  • Durch das Aufbringen einer Lösung der Haftmittelzusammensetzung auf einen Schutzfilm, wie z. B. einen ablösbaren Polyesterfilm, und das anschließende Trocknen, wonach dieser auf die spezifische Breite von 29,7–60,6 mm zugeschnitten wird und das auf diese Weise erhaltene Klebeband unter Einsatz einer Heißwalze unter Bedingungen, die 100–160°C, 10 N/cm und 5 m/min umfassen, auf das Zentrum eines Isolationsfilms mit der spezifischen Breite von 35–70 mm auflaminiert wird, kann ferner ein Klebeband erhalten werden, das auch als Klebeband zum TAB-Einsatz verwendet werden kann.
  • (2) Beispiel für das Verfahren zur Herstellung eines kupferkaschierten Laminats
  • 3–35 μm elektrolytische oder gewalzte Kupferfolie wird auf die Klebebandprobe aus (1) unter Bedingungen auflaminiert, die 110–180°C, 30 N/cm und 1 m/min umfassen. Bei Bedarf wird 1 bis 24 h lang eine schrittweise Wärmehärtungsbehandlung bei 80–300°C in einem Heißluftofen durchgeführt, und das kupferkaschierte Laminat wird hergestellt. Unter diesen Umständen können Vorrichtungslöcher und Lötkugellöcher vor dem Kaschieren mit Kupferfolie in der Klebebandprobe ausgebildet werden.
  • (3) Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats zur Verbindung von Halbleitern
  • Ein Photoresistfilm wird auf gewöhnliche Weise auf der Kupferfolienoberfläche des in (2) erhaltenen kupferkaschierten Laminats ausgebildet, wonach Ätzen, die Entfernung des Resists, elektrolytisches Goldplattieren und eine Lötresistfilmbildung durchgeführt werden und ein Substrat zur Verbindung von Halbleitern (strukturiertes Klebeband) hergestellt wird (1).
  • (4) Beispiel für das Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung
  • Zunächst wird ein integrierter Schaltkreis (IC) unter Einsatz eines Chipbonding-Materials des Epoxy-Typs auf dem strukturierten Klebeband aus (3) angebracht. Das Chipbonding erfolgt dann 3 s lang bei 110–250°C auf der Rückseite, und gegebenenfalls wird das Chipbonding-Material gehärtet. Dann wird unter Bedingungen, die 110–200°C und 60–110 kHz umfassen, eine Drahtbonding-Verbindung durchgeführt. Schließlich wird durch die Schritte des Versiegelns unter Einsatz eines Epoxyversiegelungsharzes und der Lötkugelverbindung eine Halbleitervorrichtung des FP-BGA-Typs erhalten (2). Als Chipbonding-Material kann auch ein Klebeband mit 10–100 μm Haftmittelschicht auf beiden Seiten eines Isolationsfilms, wie z. B. Polyimid, eingesetzt werden, das die Anforderungen der vorliegenden Erfindung erfüllt. Unter solchen Umständen erfolgen das Druckbonding auf das strukturierte Klebeband und das IC-Druckbonding vorzugsweise etwa 0,5 bis das IC-Druckbonding vorzugsweise etwa 0,5 bis 5 s lang bei 80–200°C. Nach dem Druckbonding kann bei Bedarf eine schrittweise Wärmehärtungsbehandlung 1–24 h lang bei 80–300°C durchgeführt werden und das Haftmittel gehärtet werden.
  • Untenstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden praktischen Beispiele detaillierter beschrieben. Vor der Erläuterung der Beispiele werden zunächst die Bewertungsverfahren beschrieben.
  • (1) Zugelastizitätsmodul
  • Der Zugelastizitätsmodul wurde basierend auf ASTM-D882 gemessen.
  • (2) Linearer Ausdehnungskoeffizient
  • Ein Teststück, das in einem Zustand, der ein freies Schrumpfen ermöglichte, 30 min lang auf 300°C erhitzt worden war, wurde auf einer TMA-Vorrichtung angebracht, und die Dimensionsveränderung des Teststücks in einem Bereich von 50–200°C wurde unter Bedingungen einer 2-g-Belastung und eines Temperaturanstiegs von 20°C/min abgelesen, wonach eine Berechnung anhand folgender Formel durchgeführt wurde. linearer Ausdehnungskoeffizient (1/°C) = (L1 – L0)/L0(200 – 50) = (L1 – L0)/L0(150)
    • L0:
    Länge des Teststücks bei 50°C (mm)
    L1:
    Länge des Teststücks bei 200°C (mm)
  • (3) Prozentuelle Wärmeschrumpfung
  • Die prozentuelle Wärmeschrumpfung wurde anhand folgender Formel berechnet. prozentuelle Wärmeschrumpfung (%) = (L1 – L2) × 100/L1
    • L1:
    Länge zwischen Markierungen vor dem Erhitzen (mm)
    L2:
    Länge zwischen Markierungen nach dem Erhitzen (mm)
  • (4) Feuchtigkeitsausdehnungskoeffizient
  • Die Dimensionsveränderung eines Teststücks im Bereich von 5–60% r. F., gemessen bei einer Temperatur von 23°C mit einer Belastung von 5 g, wurde bestimmt, und die Berechnung wurde anhand folgender Formel durchgeführt. Feuchtigkeitsausdehnungskoeffizient (1/% r. F.) = (L1 – L0)/L0 (60 – 5) = (L1 – L0)/L0(55)
    • L0:
    Länge des Teststücks bei 5% r. F. (mm)
    L1:
    Länge des Teststücks bei 60% r. F. (mm)
  • (5) Wasserabsorption
  • Die Isolationsfilmschicht wurde 24 h lang bei 23°C in Wasser eingetaucht, und die Veränderung in Bezug auf das Gewicht der Isolationsfilmschicht vor und nach dem Eintauchen wurde gemessen, wonach eine Berechnung anhand folgender Formel durchgeführt wurde. Wasserabsorption (%) = (Gewicht nach dem Eintauchen – Gewicht vor dem Eintauchen)/Gewicht vor dem Eintauchen
  • (6) Wärmeleitfähigkeit
  • Die Berechnung der Wärmeleitfähigkeit erfolgte anhand folgender Formel. Wärmeleitfähigkeit (W/mK) = Wärmediffusionsvermögen (m2/s) × Wärmekapazität (J/m3K)
  • Das Wärmediffusionsvermögen wurde gemessen, indem eine scheibenförmige Probe mit einem Durchmesser von etwa 10 mm und einer Dicke von 50 μm ausgeschnitten wurde, beide Flächen durch das Sputtern von Platin beschichtet wurden, wonach beide Flächen mit einem Kohlenstoffspray in einer Dicke von etwa 1 μm beschichtet wurden, um diese zu schwärzen, und dann die Messung unter Einsatz des Laserflashverfahrens bei 150°C durchgeführt wurde.
  • Dann wurde die Wärmekapazität anhand des Produkts der Dichte und der spezifischen Wärme berechnet. Die Dichte wurde durch das Archimedes-Verfahren bei 23°C gemessen. Die spezifische Wärme wurde mittels DSC (Differential-Scanning-Kalorimetrie) bei einer Temperaturanstiegsrate von 10°C/min gemessen, wobei die bei 150°C gemessene spezifische Wärme verwendet wurde.
  • (7) Wasserdampfdurchlässigkeit
  • Die Wasserdampfdurchlässigkeit wurde basierend auf ASTM-D50 unter folgenden Bedingungen 24 h lang gemessen: 38°C; 90% r. F.
  • (8) Elastizitätsmodul des Haftmittels
  • Haftmittelschichten wurden übereinander angeordnet, um eine Dicke von etwa 200 μm zu erzielen, wonach eine serielle Härtungsbehandlung 4 h lang bei 80°C, 5 h lang bei 100°C und 4 h lang bei 160°C in einem Heißluftofen durchgeführt und ein gehärteter Film aus dem Haftmittel erhalten wurde. Unter Einsatz des dynamischen Viskoelastizitätsverfahrens wurde die Veränderung von E' (Lagerungselastizitätsmodul) mit der Temperatur gemessen. Die Messbedingungen sahen wie folgt aus.
    Frequenz = 110 Hz
    Temperaturanstiegsrate = 3°C/min
  • (9) Linearer Ausdehnungskoeffizient des Haftmittels
  • Ein Film aus gehärtetem Haftmittel wurde auf dieselbe Weise wie in (8) hergestellt und als Teststück herangezogen. Dieses wurde auf einer TMA-Vorrichtung befestigt, und die Dimensionsveränderung des Teststücks im Bereich 25–150°C wurde unter Bedingungen mit einer 2-g-Belastung und einer Temperaturanstiegsrate von 20°C/min abgelesen, wonach die Berechnung anhand folgender Formel durchgeführt wurde. linearer Ausdehnungskoeffizient (1/°C) = (L1 – L0)/L0(150 – 25)
    • L0:
    Länge des Teststücks bei 25°C (mm)
    L1:
    Länge des Teststücks bei 150°C (mm)
  • (10) Haftmitteltrübung
  • Als Probe für die Messung wurde eine Haftmittelbahn eingesetzt, die eine PET-Folie mit einer Dicke von 25 μm umfasste, auf die eine 12 μm dicke Haftmittelschicht aufgebracht worden war. Ferner wurde als Referenzprobe eine unbeschichtete PET-Folie (25 μm) eingesetzt. Gemäß JIS-K7105 wurde unter Einsatz einer Lichtdurchlässigkeitsmessvorrichtung des Kugelphotometer-Typs die diffuse Durchlässigkeit und die Gesamtlichtdurchlässigkeit gemessen. Die Trübung (Verhältnis der diffusen Durchlässigkeit zur Gesamtlichtdurchlässigkeit) für die Referenzprobe wurde bestimmt und als 0 (Standard) angenommen. Dann wurden die diffuse Durchlässigkeit und die Gesamtlichtdurchlässigkeit der Haftmittelbahn gemessen und die Trübung für die Haftmittelschicht allein bestimmt.
  • (11) Herstellung eines Substrats zur Verbindung von Halbleitern (strukturiertes Klebeband) zur Bewertung
  • 18 μm elektrolytische Kupferfolie (FQ-VLP-Folie von Mitsui Mining and Smelting Co.) wurde bei 140°C, 10 N/cm und 1 m/min auf das Klebeband auflaminiert, wonach eine serielle Wärmehärtungsbehandlung in einem Heißluftofen 4 h lang bei 80°C, 5 h lang bei 100°C und 4 h lang bei 160°C durchgeführt wurde, um ein Klebeband mit auflaminierter Kupferfolie zu erhalten.
  • Auf herkömmliche Weise wurden ferner eine Photoresistfilmbildung, Ätzen, Resistentfernung, elektrolytisches Goldplattieren und Lötresistfilmbildung durchgeführt, um ein Substrat zur Verbindung von Halbleitern (strukturiertes Klebeband) mit aufplattiertem Nickel in einer Dicke von 3 μm und aufplattiertem Gold in einer Dicke von 1 μm (1) herzustellen.
  • (12) Herstellung der Halbleitervorrichtung
  • Ein quadratischer 20-mm-IC wurde auf das in (11) hergestellte strukturierte Klebeband unter Einsatz eines Epoxy-Chipbonding-Materials ("LE-5000" von Lintech) druckgebondet, wonach in diesem Zustand eine 30-minütige Wärmehärtung bei 160°C durchgeführt wurde. Nach dem Drahtbonden des IC und der Leiterplatte mit Golddraht bei 150°C und 110 kHz wurde eine Harzversiegelung durchgeführt. Schließlich wurden Lötkugeln mittels Rückfluss angebracht, und die zur Bewertung herangezogene Halbleitervorrichtung wurde erhalten.
  • (13) Herstellung der Probe für die Bewertung des Verziehens durch das Auflaminieren der Kupferfolie und Verzugsbewertungsverfahren
  • 18 μm elektrolytische Kupferfolie wurden bei 140°C, 30 N/cm und 1 m/min auf das Klebeband auflaminiert. Dann wurde die Probe auf eine Breite von 35 mm × 200 mm zugeschnitten, und eine nachfolgende Härtungsbehandlung wurde in einem Heißluft ofen 4 h lang bei 80°C, 5 h lang bei 100°C und 4 h lang bei 160°C durchgeführt, und die zur Bewertung des Verziehens verwendete Probe wurde erhalten. Die Messung des Verziehens erfolgte nach 24-stündiger Konditionierung bei 23°C und 55% r. F. basierend auf SEMI-G76-0299. Während ein Rand der Probe hinuntergedrückt wurde, wurde unter Einsatz einer Schublehre die Höhe der anderen Seite einer sich nach oben verziehenden Probe gemessen, und dieser Wert wurde als Ausmaß des Verziehens angenommen (wenn die Kupferfolie nach oben gekrümmt war, wurde das als positiver Wert angenommen).
  • (14) Verfahren zur Bewertung des Verziehens in dem Zustand, in dem bereits eine Leiterplatte ausgebildet ist
  • Auf herkömmliche Weise wurde die Kupferfolienseite der in (13) erzeugten Probe für die Bewertung des Verziehens einer Photoresistfilmbildung, Ätzen, Resistentfernung und elektrolytischem Goldplattieren unterzogen, wodurch eine Bewertungsprobe hergestellt wurde. Wenn die Fläche des Haftmittels als 100 angenommen wurde, entsprach die Fläche der Leiterbereiche (Restanteil) 30. Die Messung des Verziehens erfolgte auf dieselbe Weise wie in (13).
  • (15) Verfahren zur Bewertung der prozentuellen Dimensionsveränderung
  • Führungslöcher und Vorrichtungslöcher wurden in dem Klebeband ausgebildet. Zwei willkürlich gewählte Punkte A und B wurden auf diesem Klebeband angenommen, und der Abstand zwischen diesen wurde gemessen (L0). Dann wurde ein strukturiertes Klebeband durch das in (11) beschriebene Verfahren hergestellt, und der Abstand (L) zwischen A und B wurde gemessen. Die prozentuelle Dimensionsveränderung wurde anhand folgender Formel bestimmt. Prozentuelle Dimensionsveränderung = {(L0 – L)/L0} × 100
  • (16) Drahtbonding-Eigenschaften (WB-Eigenschaft, Zugfestigkeit)
  • Bei 135°C und 0,1 MPa wurden 18 μm elektrolytische Kupferfolie auf das für Halbleitervorrichtungen eingesetzte Klebeband auflaminiert. Als Nächstes wurde eine sequenzielle Wärmebehandlung in einem Heißluftofen 3 h lang bei 80°C, 5 h lang bei 100°C und 5 h lang bei 150°C durchgeführt, und es wurde eine Haftmittelbahn mit auflaminierter Kupferfolie für Halbleitervorrichtungen hergestellt. Ein 2 mm breites Schutzklebeband wurde auf der Kupferfolienfläche der erhaltenen Haftmittelbahn mit auflaminierter Kupferfolie angebracht, dann wurden Ätzen und die Entfernung des Schutzklebebands durchgeführt, wonach Nickel in einer Dicke von 1 μm und dann Gold elektrolytisch in einer Dicke von 0,5 μm aufplattiert wurden. Das Bonden von Golddraht an die erzeugte Probe erfolgte unter folgenden Bedingungen.
    Golddrahtdurchmesser: 25 μm
    Ultraschallfrequenz: 110 kHz
    Bondingtemperatur: 150°C
  • In der Folge wurde die Zugfestigkeit zwischen dem Golddraht und der Probe unter Einsatz eines Zug-Druck-Messers gemessen. Je höher die Zugfestigkeit, desto besser, wobei es, wenn sie weniger als 7 g beträgt, in dem Temperaturzyklustest leicht zu Drahtbruchfehlern kommt, weshalb sie idealerweise mehr als 7 g beträgt.
  • (17) Stanzbarkeit
  • Unter Einsatz einer Metallstanze wurde von der Schutzfilmseite aus ein rundes Loch (0,3 mm Durchmesser) in eine Probe der Haftmittelbahn mit einer Struktur umfassend einen Schutzfilm/eine Haftmittelschicht/einen organischen Isolationsfilm ausgebildet. Nach Entfernung des Schutzfilms wurde der Zustand der Haftmittelschicht um den Lochumfang betrachtet. Wenn in der Haftmittelschicht Sprünge oder Löcher vorhanden waren oder es zu einem Ablösen des organischen Isolationsfilms gekommen war, wurde die Stanzbarkeit als mangelhaft erachtet.
  • (18) Lötwärmebeständigkeit (Rückflussbeständigkeit)
  • Fünf in (12) hergestellte Halbleitervorrichtungen zur Bewertung wurden 12 h lang bei 85°C und 85% r. F. konditioniert, wonach eine Wärmebehandlung in einem IR-Aufschmelzofen bei einer Maximaltemperatur von 240°C durchgeführt wurde. Es wurde überprüft, wie oft es zum Aufbauchen des Bauteils kam.
  • In den folgenden Beispielen wurden in Bezug auf die darin verwendeten Polyamidharze und den Polyimidbasisfilm, neben im Handel erhältlichen Materialien, Materialien durch die untenstehend als Beispiele angeführten Verfahren hergestellt.
  • Bezugsbeispiel 1 (Synthese von Polyamidharzen)
  • Unter Einsatz von Dimersäure ("Pripol 1009" von Uniqema) und Adipinsäure als Säurekomponente und unter Einsatz von Hexamethylendiamin als Aminkomponente wurden Polyamidprodukte durch die gemeinsame Zugabe von Gemischen dieser Säuren/Amine, Antischaumbildner und bis zu 1% Phosphorsäurekatalysator hergestellt. Diese wurden einer thermischen Polymerisierung bei 205°C unterzogen, und nach einem Standardverfahren wurde Antioxidationsmittel zugesetzt, wonach das Polyamidharz entfernt wurde. Die in Tabelle 1 angeführten vier Polyamidharz-Arten wurden durch eine geeignete Anpassung des Verhältnisses von Säure- und Aminkomponente und der Polymerisierungsdauer erhalten.
  • Bezugsbeispiel 2 (Synthese des Basisfilms)
  • Unter Einsatz von N,N-Dimethylacetamid als Lösungsmittel wurden äquimolare Anteile 3,3',4,4'-Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid und p-Phenylendiamin zugesetzt, und eine Polyaminsäurelösung wurde durch eine etwa 10-stündige Reaktion erhalten. Nach der Ausbildung eines beschichteten Films, indem diese Lösung auf eine Glasplatte gegossen wurde, erfolgte das Trocknen durch die 60-sekündige Zufuhr von heißer Luft mit 130°C zu der Oberfläche. Der Film wurde dann abgelöst, und eine freie Folie wurde erhalten. Diese Folie wurde in einem Rahmen aufgespannt und einer Wärmebehandlung bei 200°C bis 450°C unterzogen, und auf einer Wärmebehandlung bei 200°C bis 450°C unterzogen, und auf diese Weise wurden die Polyimidfilme A bis H, K und M mit den in Tabelle 2 angeführten Eigenschaften erhalten.
  • Ferner wurden Pyromellithsäuredianhydrid, 3,3',4,4'-Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid, p-Phenylendiamin und 4,4'-Diaminodiphenylether in einem Verhältnis von 20/80/50/50 vermischt, und durch dasselbe Verfahren wurde ein Polyimidfilm L mit den in Tabelle 2 angeführten Eigenschaften erhalten.
  • Die anderen in Tabelle 2 beschrieben Basisfilme waren folgende:
    • I:
    Upilex 75S von Ube Industries wurde nach dem Polieren mit einer Schleifvorrichtung auf eine mittlere Dicke von 60 μm eingesetzt.
    J:
    Upilex 125S von Ube Industries wurde nach dem Polieren mit einer Schleifvorrichtung auf eine mittlere Dicke von 55 μm eingesetzt.
    N:
    Kapton 200EN von Toray-DuPont wurde eingesetzt.
    O:
    20-μm-Mictron von Toray Industries wurde eingesetzt.
    P:
    50-μm-BIAC von Japan Goretex wurde eingesetzt.
    Q:
    Upilex 50S von Ube Industries wurde eingesetzt.
    R:
    Kapton 200V von Toray-DuPont wurde eingesetzt.
    S:
    Upilex 75S von Ube Industries wurde eingesetzt.
  • Beispiele 1–9, 11–17 und Vergleichsbeispiele 1, 3, 4, 5 und 11
  • Die in Bezugsbeispiel 1 hergestellten Polyamidharze und die anderen in Tabelle 1 angeführten Ausgangsmaterialien wurden in den in Tabelle 2 angeführten Mengen in einem Lösungsmittelgemisch aus Methanol/Monochlorbenzol mit einer Feststoffkonzentration von 20 Gew.-% gelöst, und Haftmittellösungen wurden hergestellt. Zunächst wurde das Polyamidharz 5 h lang bei 70°C gerührt, dann wurde das Epoxyharz zugesetzt und das Rühren weitere 3 h lang fortgesetzt. Dann wurde die Lösungstemperatur auf 30°C reduziert, und unter Rühren wurden das Phenolharz und der Härtungsbeschleuniger abwechselnd zugesetzt, und das Rühren wurde 5 h lang durchgeführt, um die Haftmittellösung herzustellen.
  • Unter Einsatz einer Vorstreichmaschine wurde die Haftmittellösung auf einen 25 μm dicken Polyethylenterephthalatfilm (Lumirror von Toray Industries) als Schutzfilm aufgebracht, um nach dem Trocknen eine Dicke von 12 μm zu erhalten, wonach Trocknen 1 min lang bei 100°C und 5 min lang bei 160°C folgte, um Haftmittelbahnen herzustellen. Anschließend wurden die erhaltenen Haftmittelbahnen bei 120°C und 0,1 MPa auf die in Bezugsbeispiel 2 hergestellten Polyimidfilme A bis H, K, L und M und die zuvor angeführten Filme N, I, J, R und S sowie auf den Aramidfilm O und den Flüssigkristallpolymerfilm P auflaminiert, und Klebebänder wurden hergestellt. Tabelle 2 zeigt die Kombinationen der Haftmittelbahnen und der Polyimidfilme sowie die Eigenschaften der erhaltenen Klebebänder. Durch die in den zuvor angeführten Bewertungsverfahren (11) bis (16) beschriebenen Verfahren wurden als Nächstes strukturierte Klebebänder und Halbleitervorrichtungen hergestellt und bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angeführt.
  • Beispiel 11
  • 90 Teile (3-Aminopropyl)tetramethyldisiloxan, 10 Teile p-Phenylendiamin und 100 Teile 3,3',4,4'-Benzophenontetracarbonsäureanhydrid wurden in N,N-Dimethylacetamid gelöst, und eine Polyaminsäurelösung wurde erhalten. Unter Einsatz einer Vorstreichmaschine wurde diese Lösung auf den in Beispiel 1 angeführten Basisfilm aufgebracht, um nach dem Trocknen eine Dicke von 8 μm zu erhalten, wonach Trocknen bei 80–150°C folgte, worauf eine 30-minütige Wärmebehandlung bei 250°C folgte und ein Klebeband erhalten wurde.
  • Als Basisfilm wurde der in Bezugsbeispiel 2 hergestellte Polyimidfilm A eingesetzt.
  • Bei 230°C, 10 N/cm und 1 m/min wurde 18 μm elektrolytische Kupferfolie (FQ-VLP-Folie von Mitsui Mining and Smelting Co.) auf dieses Klebeband auflaminiert, wonach eine sequenzielle Wärmehärtungsbehandlung in einem Inertgasatmosphärenofen 4 h lang bei 100°C, 4 h lang bei 160°C und 2 h lang bei 270°C durchgeführt wurde und ein Klebeband mit auflaminierter Kupferfolie erhalten wurde. Durch die herkömmlichen Verfahren wurden Photoresistfilmbildung, Ätzen, Resistentfernung, elektrolytisches Goldplattieren und Lötresistfilmbildung durchgeführt, und es wurde ein Substrat zur Verbindung von Halbleitern (strukturiertes Klebeband) mit aufplattiertem Nickel in einer Dicke von 3 μm und aufplattiertem Gold in einer Dicke von 1 μm hergestellt (1). Die Eigenschaften des strukturierten Klebebands sind in Tabelle 2 angeführt.
  • Unter Einsatz des auf diese Weise hergestellten strukturierten Klebebands wurde eine Halbleitervorrichtung zur Bewertung gemäß dem zuvor angeführten Bewertungsverfahren (12) erhalten. Die Eigenschaften der erhaltenen Halbleitervorrichtung sind in Tabelle 2 angeführt.
  • Beispiel 13
  • 40 Teile des in Bezugsbeispiel 1 hergestellten Polyamidharzes II, 10 Teile Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ ('Epikote 828' von Yuka Shell Epoxy), 10 Teile trifunktionelles Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ ("VG3101" von Mitsui Chemical Co.), 27 Teile tert-Butylphenolresolharz ('Hitanol 2442' von Hitachi Chemical Co.) und 15 Teile N,N'-(4,4'-Diphenylmethan)bismaleinimid wurden vermischt und dann bei 30°C in einem Methanol/Monochlorbenzol-Lösungsmittelgemisch vermischt und verrührt, um eine Konzentration von 20 Gew.-% zu liefern, und eine Haftmittellösung wurde hergestellt. Unter Einsatz des oben beschriebenen Verfahrens wurde aus dieser Haftmittellösung eine Haftmittelbahn hergestellt. Unter Einsatz des in Bezugsbeispiel 2 hergestellten Polyimidfilms A wurden ferner ein Klebeband, ein strukturiertes Klebeband und eine Halbleitervorrichtung durch die zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt. Die erhaltenen Eigenschaften sind in Tabelle 2 angeführt.
  • Beispiele 18–26, Vergleichsbeispiele 6–10
  • Die in Bezugsbeispiel 1 hergestellten Polyamidharze und die anderen in Tabelle 1 angeführten Ausgangsmaterialien wurden in den in Tabelle 2 angeführten Mengen in einem Lösungsmittelgemisch aus Methanol/Monochlorbenzol gelöst, um eine Feststoffkonzentration von 20 Gew.-% zu liefern, und Haftmittellösungen wurden hergestellt. Zunächst wurde das Polyamidharz 5 h lang bei 70°C gerührt, dann wurde das Epoxyharz zugesetzt und das Rühren weitere 3 h lang fortgesetzt. Als Nächstes wurde die Lösungstemperatur auf 30°C gesenkt, und das Phenolharz und ein Härtungsbeschleuniger wurden abwechselnd unter Rühren zugesetzt, und das Rühren wurde 5 h lang fortgesetzt, um die Haftmittellösung herzustellen.
  • Unter Einsatz einer Vorstreichmaschine wurde die Haftmittellösung auf einen 25 μm dicken Polyethylenterephthalatfilm (Lumirror von Toray Industries) als Schutzfilm aufgebracht, um nach dem Trocknen eine Dicke von etwa 18 μm zu liefern, wonach Trocknen 1 min lang bei 100°C und 5 min lang bei 160°C folgte, um die Haftmittelbahn zu erzeugen.
  • Die erhaltene Haftmittelbahn wurde unter denselben Bedingungen auf den in Bezugsbeispiel 2 erhaltenen Polyimidfilm A aufgebracht, und ein Klebeband wurde erzeugt. Die Eigenschaften des erhaltenen Klebebands sind in Tabelle 2 angeführt. Als Nächstes wurden ein strukturiertes Klebeband und eine Halbleitervorrichtung durch die zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt und bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angeführt.
  • Aus den in Tabelle 2 angeführten Beispielen und Vergleichsbeispielen geht hervor, dass es bei den gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltenen Klebebändern für Halbleitervorrichtungen zu einer Reduktion des Verziehens nach dem Auflaminieren der Kupferfolie und der Ausbildung des Leitungsmusters kommt und dass ferner hervorragende Drahtbonding- und Stanzeigenschaften bereitgestellt werden. Wiederum können nach der Herstellung der Halbleitervorrichtung eine hohe Dimensionsstabilität und eine hohe Zugfestigkeit erhalten werden, und herausragende Wärmebeständigkeit kann aufgezeigt werden.
  • Potenzial der gewerblichen Anwendung
  • Die vorliegende Erfindung bietet auf industrieller Basis ein Klebeband, das für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen, wobei ein Filmbildungshaftmittel eingesetzt wird, wie z. B. im Fall des strukturierten Klebebands für automatisches Filmbonden (TAB – Tape Automated Bonding), einem Substrat zur Verbindung von Halbleitern, wie z. B. als Interposer für ein Element mit Kugelgitteranordnung (BGA), von Chipbonding-Materialien, Leitungsrahmenbefestigungsklebeband, LOC-Klebeband, Zwischenschichthaftmittelbahnen eines Mehrschichtsubstrats und dergleichen geeignet ist, die bei der Befestigung von integrierten Halbleiterschaltkreisen verwendet werden; sowie ein kupferkaschiertes Laminat, ein Substrat zur Verbindung von Halbleitern und eine Halbleitervorrichtung, bei der dieses zum Einsatz kommt. Durch die vorliegende Erfindung kann die Zuverlässigkeit von Halbleitervorrichtungen für hochdichtes Anbringen verbessert werden.
    Figure 00310001
    Tabelle 2
    Haftmittel-Zusammensetzung Beispiele Vergl.-Bsp.
    Typ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3
    Polyamid I 30 30 30 30 30 30 30 30 45 35
    II 45
    III 10 10 10 10 10 10 10 10
    IV
    Epoxyharz I
    II 0,5 10,0
    III 5 5 5 5 5 5 5 5
    IV 15 15 15 15 15 15 15 15
    V
    VI 10,0
    VII
    Phenolharz I 40 40 40 40 40 40 40 40
    II 15
    III 25
    IV 10
    V 65
    VI 15
    VII 15
    Härtungsbeschleuniger 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
    Basisfilmeigenschaften
    Typ A B C D E F G H A A A A
    Dicke (μm) 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50
    linearer Ausdehnungskoeffizient (ppm/°C) MD 16 14 12 10 9 21 19 18 16 15 15 15
    TD 21 18 17 17 17 25 23 25 21 21 21 21
    TD-MD 5 4 5 7 8 4 4 7 5 5 5 5
    Zugelastizitätsmodul (GPa) TD 7,9 8,0 9,5 7,4 9,4 5,5 8,5 6,5 7,9 7,9 7,9 7,9
    Wärmeschrumpfung (%) TD 0,01 0,03 0,05 0,05 0,06 0,01 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01
    Feucht.-Ausdehnungskoeff. (ppm/°C) TD 8,3 8,5 9,2 9,2 8,5 8,3 8,3 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5
    Wasserabsorption (%) TD 1,4 1,3 1,4 1,5 1,3 1,3 1,4 1,3 1,4 1,4 1,4 1,4
    Wärmeleitfähigkeit (W/mK) 0,28 0,28 0,30 0,26 0,29 0,28 0,30 0,31 0,28 0,28 0,28 0,28 _
    Wasserdampfdurchlässigkeit (g/m/24h) 0,04 0,05 0,05 0,06 0,04 0,06 0,05 0,05 0,04 0,04 0,04 0,04
    Haftmitteleigenschaften
    Trübung 3 3 3 3 3 3 3 3 37 19 10 50
    Elastizitätsmodul (MPa) 25°C,110Hz 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 300 1050 4000 2500
    150°C,110Hz 135 135 135 135 135 135 135 135 60 10 900 85
    linearer Ausdehnungskoeff. (ppm/°C) 105 105 105 105 105 105 105 105 100 110 20 75
    Probeeigenschaften
    Kufperlaminat-Verziehen (mm) 2,8 2,5 2,4 2,9 3,0 2,3 2,0 2,0 3,0 3,0 3,2 2,9
    strukturiertes Verziehen (mm) 1,0 1,5 1,2 1,5 1,5 1,3 1,0 1,0 1,8 2,1 2,5 1,8
    Dimensionsveränderung (%) 0,02 0,05 0,06 0,05 0,02 0,03 0,03 0,04 0,03 0,05 0,05 0,03
    Drahtbonding-Eigenschaften (g) Au-Draht Dm 0,25 mm (χ) 9 5 9,0 9,0 9,5 8,5 9,0 8,5 8,8 8,0 8,0 9,5 8,0
    Au-Draht Dm 0,25 mm (σ) 0,2 0,1 0,2 0,2 0,2 0,1 0,3 0,2 0,6 0,8 0,3 0,6
    Stanzbarkeit gut gut gut gut gut gut gut gut gut mangelhaft gut mangelhaft
    mangelhafte Lötwärmebeständigkeit 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5
    Tabelle 2 (Fortsetzung 1)
    Haftmittel-Zusammensetzung Beispiele
    Typ 10 11 12 13 14 15 16 17 * 18 19 20
    Polyamid I 30 30 30 30 30 30
    II 40
    III 40
    IV 40
    Epoxyharz I
    II 19,7 19,7 19,7
    III 5 5 5 5 5 5 5
    IV 15 15 15 15 15 15 15
    V
    VI 1
    VII
    Phenolharz I 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
    II
    III
    IV
    V
    VI
    VII
    Härtungsbeschleuniger 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
    Basisfilmeigenschaften
    Typ A I K L M N 0 P A A A
    Dicke (μm) 50 60 50 50 50 50 20 50 50 50 50
    linearer Ausdehnungskoeffizient (ppm/°C) MD 16 19 15 13 21 14 14 16 16 16 16
    TD 21 22 20 18 26 17 17 19 21 21 21
    TD-MD 5 3 5 5 5 3 3 3 5 5 5
    Zugelastizitätsmodul (GPa) TD 7,9 7,1 9,7 6,0 6,2 6,1 11,0 6,0 7,9 7,9 7,9
    Wärmeschrumpfung (%) TD 0,01 0,01 0,25 0,04 0,04 0,09 0,10 0,03 0,01 0,01 0,01
    Feucht.- Ausdehnungskoeff. (ppm/°C) TD 8,5 8,8 8,3 15,0 8,9 16,0 10,0 2,0 8,5 8,5 8,5
    Wasserabsorption (%) TD 1,4 1,4 1,4 1,6 1,4 1,9 0,5 0,1 1,4 1,4 1,4
    Wärmeleitfähigkeit (W/mK) 0,28 0,30 0,27 0,29 0,30 0,18 0,15 0,65 0,28 0,28 0,28
    Wasserdampfdurchlässigkeit (g/m2/24h) 0,04 0,05 0,04 0,07 0,06 0,73 0,02 0,01 0,04 0,04 0,04
    Haftmitteleigenschaften
    Trübung 15 3 3 3 3 3 3 3 17 18 18
    Elastizitätsmodul (MPa) 25°C, 110 Hz 800 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 990 1060 1000
    150°C, 110 Hz 15 135 135 135 135 135 135 135 90 105 125
    linearer Ausdehnungskoeff. (ppm/°C) 250 105 105 105 105 105 105 105 100 63 72
    Probeneigenschaften
    Kufperlaminat-Verziehen (mm) 3,0 2,0 6,1 3,8 3,5 4,5 3,5 3,1 2,1 1,6 2,6
    strukturiertes Verziehen (mm) 2,0 0,8 4,2 3,5 3,2 4,5 2,5 1,5 1,0 1,2 1,2
    Dimensionsverä nderung (%) 0,06 0,04 0,11 0,08 0,05 0,09 0,05 0,05 0,04 0,03 0,06
    Drahtbonding-Eigenschaften (g) Au-Draht Dm 0,25 mm (χ) 7,2 9,0 7,4 9,5 9,0 8,5 8,8 9,3 8,5 10,5 10,0
    Au-Draht Dm 0,25 mm (σ) 0,7 0,3 0,5 0,3 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,3
    Stanzbarkeit gut gut gut gut gut gut gut gut gut gut gut
    mangelhafte Lötwärmebeständigkeit 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 3/5 3/5 5/5 0/5 0/5 0/5
    • * Referenzbeispiel
    Tabelle 2 (Fortsetzung 2)
    Haftmittel-Zusammensetzung Beispiele Vergleichsbeispiele
    Typ 21 22 23 24 25 26 4 5 6 7 8 9 10 11
    Polyamid I 30 30 30 30 30 30 30 30 40 40 30 30 30
    II 10 10
    III 10 10 10
    IV 10 10 10 10 10 10 40
    Epoxyharz I 19,7 19,7
    II 19,7 19,7 19,7
    III 19,7 5 5 5 5 5
    IV 19,7 14,7 14,7 14,7 15 15 15
    V 5 19,7
    VI
    VII
    Phenolharz I 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
    II
    III
    IV
    V
    VI
    VII
    Härtungsbeschleuniger 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
    Basisfilmeigenschaften
    Typ A A A A A A O R O O O O S J
    Dicke (μm) 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 75 55
    linearer Ausdehnungskoeffizient (ppm/°C) MD 16 16 16 16 16 16 13 26 13 13 13 13 19 19
    TD 21 21 21 21 21 21 14 26 14 14 14 14 22 21
    TD-MD 5 5 5 5 5 5 1 0 1 1 1 1 3 2
    Zugelastizitätsmodul (GPa) TD 7,9 7,9 7,9 7,9 7,9 7,9 8,6 3,1 8,6 8,6 8,6 8,6 7,1 6,7
    Wärmeschrumpfung (%) TD 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,04 0,00 0,04 0,04 0,04 0,04 0,01 0,00
    Feucht.-Ausdehnungskoeff. (ppm/°C) TD 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 8,3 25,0 8,3 8,3 8,3 8,3 8,8 8,8
    Wasserabsorption (%) TD 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,6 2,9 1,6 1,6 1,6 1,6 1,4 1,5
    Wärmeleitfähigkeit (W/mK) 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,32 0,18 0,32 0,32 0,32 0,32 0,30 0,32
    Wasserdampfdurchlässigkeit (g/m2/24h) 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 1,13 0,4 0,04 0,04 0,04 0,05 0,05
    Haftmitteleigenschaften
    Trübung 10 18 0 1 3 6 3 3 38 25 40 30 18 3
    Elastizitätsmodul (MPa) 25°C, 110 Hz 1050 1250 1360 1550 1200 1000 1100 100 150 300 300 350 400 1100
    150°C, 110 Hz 135 137 140 135 131 108 135 135 4 9 22 30 45 135
    linearer Ausdehnungskoeff. (ppm/°C) 80 65 81 75 69 95 105 105 506 320 200 210 103 105
    Probeeigenschaften
    Kufperlaminat-Verziehen (mm) 1,9 2,6 2,1 2,0 2,5 2,5 5,0 7,0 6,2 7,4 5,7 7,8 2,0 5,0
    strukturiertes Verziehen (mm) 1,2 1,5 1,1 1,2 1,6 1,7 4,5 4,5 5,3 6,3 4,5 6,5 1,0 3,0
    Dimensionsveränderung (%) 0,04 0,05 0,02 0,05 0,03 0,07 0,05 0,05 0,20 0,30 0,15 0,20 0,02 0,30
    Drahtbonding-Eigenschaften (g) Au-Draht Dm 0,25 mm (χ) 11,0 11,5 12,0 10,0 8,7 9,5 7,0 7,0 2,0 4,5 5,2 5,0 9,0 7,6
    Au-Draht Dm 0,25 mm (σ) 0,4 0,3 0,3 0,3 0,2 0,3 0,8 1,0 0,5 0,6 0,8 0,7 0,5 0,4
    Stanzbarkeit gut gut gut gut gut gut gut gut mangelhaft mangelhaft mangelhaft gut mangelhaft gut
    mangelhafte Lötwärmebeständigkeit 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 1/5 4/5 0/5 1/5 1/5 0/5 0/5 0/5

Claims (16)

  1. Klebeband für eine Halbleitervorrichtung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es aus einem Laminat aus einer Isolierfilmschicht mit folgenden Eigenschaften: (1) der lineare Ausdehnungskoeffizient in Querrichtung (TD) des Films beträgt bei 50–200°C 17–30 ppm/°C; (2) der Unterschied zwischen dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Isolierfilmschicht in Querrichtung (TD) und jenem in Laufrichtung (MD) beträgt 3–10 ppm/°C; (3) der Zugelastizitätsmodul beträgt 6–12 GPa; (4) die Dicke beträgt 10–65μm; (5) die Isolierfilmschicht ist ein Polyimid- oder Aramidharz; und zumindest einer Haftmittelschicht in halbgehärtetem Zustand besteht, wobei die Haftmittelschicht Epoxyharz und zumindest eine Polyamidharz-Art mit einer Säurezahl von zumindest 3 enthält.
  2. Klebeband nach Anspruch 1, wobei der lineare Ausdehnungskoeffizient in Querrichtung (TD) des Films bei 50–200°C 19–25 ppm/°C beträgt.
  3. Klebeband nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Zugelastizitätsmodul 7–10 GPa beträgt.
  4. Klebeband nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Feuchtigkeitsausdehnungskoeffizient des Isolierfilms nicht mehr als 23 ppm/% r. L. beträgt.
  5. Klebeband nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die prozentuelle Wärmeschrumpfung der Isolierfilmschicht 0,0% bis 0,2% beträgt.
  6. Klebeband nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Wasserabsorption der Isolierfilmschicht nicht mehr als 1,7% beträgt.
  7. Klebeband nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Wärmeleitfähigkeit der Isolierfilmschicht nicht mehr als 0,40 W/mK beträgt.
  8. Klebeband nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Wasserdampfdurchlässigkeit der Isolierfilmschicht zumindest 0,04 g/m2/24 h pro 1 mm Filmdicke beträgt.
  9. Klebeband nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Elastizitätsmodul der Haftmittelschicht in TD bei 150°C 1 MPa bis 5 GPa beträgt und der lineare Ausdehnungskoeffizient bei 25–150°C im Bereich von 10–500 ppm/°C liegt.
  10. Klebeband nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Trübung der Haftmittelschicht nicht mehr als 20 beträgt.
  11. Klebeband nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Haftmittelschicht weiters zumindest eine duroplastische Harzart enthält, die aus Phenolharzen, Polyimidharzen und Maleinimidharzen ausgewählt ist.
  12. Klebeband nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Haftmittelschicht weiters zumindest eine thermoplastische Harzart enthält, die aus Polyamiden, Acrylnitril-Butadien-Copolymer (NBR), Polyestern und Polyurethanen ausgewählt ist.
  13. Kupferkaschiertes Laminat, umfassend ein Klebeband für eine Halbleitervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
  14. Substrat zur Verbindung von Halbleitern, umfassend ein Klebeband für eine Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  15. Halbleitervorrichtung, umfassend ein kupferkaschiertes Laminat nach Anspruch 13.
  16. Halbleitervorrichtung, umfassend ein Substrat zur Verbindung von Halbleitern nach Anspruch 14.
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