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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Klebefolie, die als eine Klebeschicht
für ein
Halbleiter verbindendes Substrat geeignet ist, das zum Montieren
einer integrierten Halbleiterschaltung verwendet wird, ein klebstoffbeschichtetes
Band zum TAB-Bonden
(im Folgenden als „Band
für TAB" bezeichnet), ein
klebstoffbeschichtetes Band zum Drahtbonden (im Folgenden als „Band zum
DB" bezeichnet),
ein Halbleiter verbindendes Substrat und eine Halbleitervorrichtung,
die ein beliebiges der vorangehenden Elemente einsetzt.
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Herkömmliche
Verfahren zum Montieren von integrierten Halbleiterschaltungen (IC)
umfassen folgende Verfahren:
Zum Montieren einer IC wird am
häufigsten
ein Verfahren herangezogen, worin die Elektroden der IC an Metall-Leitungsrahmen
drahtgebondet und mittels eines Harzes abgedichtet werden (wie etwa
ein in JP-A-07-2680996 offenbartes Harz zum Abdichten, worin das
Harz ein Epoxidharz mit einem Dicyclopentadienylskelett, ein bromiertes
Epoxidharz und/oder ein Tetrabrombisphenol, ein Phenolharz mit einem
Dicyclopentadienylskelett und Silica umfasst). So hergestellte IC-Bauelemente
werden für
gewöhnlich
als „Small
Outline Package"-(SOP-)
und „Quad
Flat Package"-(QFP-)Gehäuse bereitgestellt.
Im Gegensatz dazu wird als kleiner dimensionierte und leichtere
elektronische Vorrichtung eine Kügelchennetzmatrix
(„ball
grid array"; BGA)
verwendet, worin die Anschlüsse
auf der Oberfläche
des Bauelements angeordnet sind (1).
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Das
BGA-Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Lötkugeln
(fast in gleicher Anzahl wie die Pins der entsprechenden IC) in
gitterähnlicher
Form als äußere Verbindungen
des IC-Verbindungssubstrats vorliegen. Um eine Vorrichtung mit einer
Leiterplatte zu verbinden, wird die Vorrichtung so auf die Platine
gestellt, dass die Lötkugelflächen mit
den Leiterplatten bereits gedruckter Lötmetalle konform sind und das
Lötmetall zum
Erhalt der erwünschten
Verbindung mittels Fließlöten in geschmolzenem
Zustand gehalten wird. Die wichtigste Eigenschaft ist, dass, obwohl
herkömmliche
QFP und dergleichen lediglich die Verwendung umgebender Ränder zur
Anordnung von Anschlüssen
gestatten, ein BGA-Verfahren zulässt,
dass die Oberfläche
des verbindenden Substrats verwendet werden kann, wodurch mehr Anschlüsse auf
kleinerem Raum ermöglicht
werden. Diese maßstabsverkleinernde
Wirkung ist bei „Chip
Scale Packages" (CSP)
noch stärker
und kann aufgrund der Ähnlichkeit
als μ-BGA
(Mikro-BGA) bezeichnet werden (2).
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Beim
BGA-Verfahren wird im Allgemeinen aufgrund der Notwendigkeit, die
Lötkugelfläche zur
besseren Abstrahlung flach zu halten, ein Verfahren, umfassend die
Schritte des Laminierens eines Materials wie einer Metallschicht
zur Verstärkung,
Abstrahlung, elektromagnetischen Abschirmung etc. auf eine Leiterplattenschicht,
um eine IC zu verbinden, unter Verwendung einer Klebefolie, und
des Härtens
mittels Erhitzen, herangezogen, um ein Verbindungssubstrat herzustellen.
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Ein
verbindendes Substrat für
BGA ist nachstehend anhand der 4 erläutert. Ein
verbindendes Substrat für
BGA besteht aus zumindest einer Leiterplattenschicht (zusammengesetzt
aus einer Isolatorschicht 26 und einer Leiterstruktur 27)
zur Verbindung einer IC, zumindest einer Schicht 29 ohne
ausgebildete Leiterstruktur (das als Verstärkungsfolie, Abstrahlungsfolie,
Abschirmungsfolie etc. dient) und zumindest einer Klebeschicht 28,
um diese zu laminieren. In 4 steht
die Zahl 25 für
eine organische Isolierfolie, 27 für einen Innenanschluss und 30 für einen
Lötresist.
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Für die vorliegende
Klebeschicht (Klebefolie) wird ein thermoplastisches Harz oder ein
Siliconelastomer (JP-B-06-050448) und dergleichen vorgeschlagen,
um eine Verminderung der Wärmespannung
zu erzielen, die durch den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
verschiedener Materialien, wie etwa der Leiterplatte, den Lötkugeln,
der Leiterplattenschicht und der Schicht ohne ausgebildete Leiterstruktur,
während
Temperaturzyklen und Aufschmelzen verursacht wird.
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Andererseits
ist bisher als Leiterplattenschicht eine mit Epoxid laminierte Glasfolie
(steife Folie) verwendet worden, wobei es in den letzten Jahren
vermehrt zur Verwendung eines Halbleiter verbindenden Substrats
gekommen ist, worin die Leiterstruktur zur Verbindung einer IC auf
einer organischen Isolierschicht eines Polyimids und dergleichen
ausgebildet wird. Ein Bauelement, das solche bandähnlichen
verbindenden Substrate (Strukturband) einsetzt, wird im Allgemeinen
als TCP (Tape Carrier Package) bezeichnet, und das TCP eines BGA-Verfahrens
im Speziellen wird als TAB-BGA oder T-BGA bezeichnet.
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Ein
TCP besitzt den Vorteil, dass kostengünstige Bauelemente in großen Mengen
hergestellt werden können,
indem Montagen unter Verwendung eines langen Strukturbands kontinuierlich
vorgenommen werden können.
Als IC-Verbindungsverfahren
ist das TAB-Verfahren, worin die Schlagelektroden einer IC mit den
Innenanschlüssen
eines verbindenden Substrats (mittels Simultan-Bonden oder Einpunktverbindung)
thermisch druckgebondet sind, als übliches Verfahren anzusehen,
wobei ebenfalls ein Verfahren angewandt wird, worin die Anschlussfläche eines
verbindenden Substrats und die Elektroden einer IC miteinander drahtgebondet
(im Folgenden als „DB-Verfahren" bezeichnet) sind.
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Als
Strukturband für
das TAB-Verfahren wird ein Band für TAB allgemein verwendet.
Ein Band für
TAB besteht aus einer dreischichtigen Struktur, worin die Klebeschicht
und eine lösbare
Polyesterfolie und dergleichen als Schutzfilmschicht auf einen flexiblen
organischen Isolationsfilm, wie etwa eine Polyimidfolie, auflaminiert
sind. Zusammensetzungen für
die Klebeschicht eines Bands für
TAB sind in JP-A-06-279739
und JP-A-06-338681 offenbart. In JP-A-06-279739 umfasst die Klebeschicht
ein Polyamidharz und ein Epoxidharz, das eine Novolakharz-Einheit
enthält,
während
in JP-A-06-338681 die Klebeschicht ein Polyamidharz und ein Gemisch
aus Epoxid- und Phenolharzen umfasst.
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Da
die Klebeschicht enger angeordnet ist als der organische Isolationsfilm,
wird das Band für
TAB im Allgemeinen üblicherweise
hergestellt, indem einmal eine Klebefolie hergestellt und diese
auf den organischen Isolationsfilm auflaminiert wird.
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Das
so erhaltene Band für
TAB wird (1) einer Perforation zur Bildung von Perforations- und
Vorrichtungslöchern,
(2) einer thermischen Lamination mit einer Kupferfolie und Erhitzen
zum Härten
des Klebstoffs, (3) einer Behandlung an der Unterseite der Kupferfolie
zur Bildung von Innenanschlüssen,
(4) Strukturbildung (Abdeckschicht, Ätzen, Resistentfernung, Entfernung
des Mittels zur Behandlung der Unterseite der Kupferfolie), (5)
Verzinnung oder Vergoldung und dergleichen unterzogen, um in ein
verbindendes Substrat (Strukturband) verarbeitet zu werden. 3 zeigt
die Form eines Strukturbands. 1 ist eine
Schnittansicht, die eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung
vom TCP-Typ darstellt. Die Innenanschlüsse 5 eines Strukturbands
werden thermisch an die Goldhöcker 2 der
IC 1 (Innenanschluss-Bonding) druckgebondet, um die IC
zu montieren. Dann wird ein Dichtungsharz 10 zum Dichten
aufgebracht, um eine Halbleitervorrichtung herzustellen. Im Falle
von TAB-BGA durchläuft
das Band unter Verwendung einer Klebefolie einen weiteren Schritt
zur Lamination der Schicht, die als Verstärkungsfolie, Abstrahlungsfolie
oder Abschirmungsfolie und dergleichen dient, und einen Schritt
zum Einbau von Lötkugeln.
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Für das DB-Verfahren
wird ein Band verwendet, das hinsichtlich Klebeeigenschaften zum
Drahtbonden geeignet ist, wobei die Bandform und das Herstellungsverfahren
dieselben wie jene des Bands für
TAB sind.
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Ein
Band zum DB wird (1) einer Perforation der Perforations- und Vorrichtungslöcher, (2)
einer thermischen Lamination mit einer Kupferfolie und Erhitzen
zum Härten
des Klebstoffs, (3) einer Strukturbildung (Abdeckschicht, Ätzen, Resistentfernung),
(4) Verzinnung oder Vergoldung und dergleichen unterzogen, um in
ein verbindendes Substrat (Strukturband) verarbeitet zu werden (5).
Das Strukturband hat keine Innenanschlüsse, und die Leiter des Strukturbands
und die Goldhöcker
der integrierten Halbleiterschaltung sind aneinander drahtgebondet.
Schließlich
wird im Falle des TAB-Verfahrens ein Dichtungsharz zum Dichten aufgebracht,
um eine Halbleitervorrichtung zu erhalten (6).
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Die
obige Halbleitervorrichtung vom TCP-Typ ist mit einer Leiterplatte
und dergleichen, worauf andere Teile montiert sind, mittels äußerer Anschlüsse oder
Lötkugeln 9 verbunden,
um auf eine elektronische Vorrichtung montiert zu werden.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die
Klebefolie für
ein Halbleiter verbindendes Substrat muss folgende Eigenschaften
aufweisen:
- (a) Hohe Klebefestigkeit, die kein
Ablösen
auch bei Rückflusstemperaturen
von 230°C
oder höher
zulässt.
- (b) mäßiger Elastizitätsmodul
und mäßiger Längenausdehnungskoeffizient
zur Verminderung der Wärmespannung,
die auf die verschiedenen Materialien wirkt, welche das verbindende
Substrat ausbilden, aufgrund von Temperaturzyklen und Aufschmelzen.
- (c) Verarbeitbarkeit, um das Zusammenkleben zu ermöglichen
und thermisches Härten
in kurzer Zeit bei niedrigen Temperaturen.
- (d) Isolierbarkeit bei der Lamination auf die Verdrahtung.
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Von
den oben stehenden Eigenschaften war es besonders schwierig, ein
Gleichgewicht zwischen einerseits Klebefestigkeit und gemäßigtem Elastizitätsmodul
und andererseits dem Längenausdehnungskoeffizienten
zu erzielen. Wenn ein Versuch zur Verbesserung der Klebefestigkeit
unternommen wird, sinkt bei herkömmlichen
Klebstoffzusammensetzungen der Elastizitätsmodul bei hohen Temperaturen,
so dass keine vollständig
zufrieden stellenden Eigenschaften erhalten werden können.
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Im
Allgemeinen kann die Klebefestigkeit eines Klebstoffs verbessert
werden, indem der Elastizitätsmodul
vermindert wird, um die Bruchenergie zu erhöhen, wobei dieses Verfahren
das Problem birgt, dass der Klebstoff bei hohen Temperaturen und
hoher Feuchtigkeit weich wird, was zur Senkung des Rückflusswiderstands
sowie der Klebefestigkeit bei hohen Temperaturen und hoher Feuchtigkeit
führt.
Wenn andererseits der Vernetzungsgrad des Klebstoffs zur Verbesserung
des Rückflusswiderstands
und der Klebefestigkeit bei hohen Temperaturen und hoher Feuchtigkeit
erhöht
wird, verursacht der Klebstoff leicht Sprödbrüche, und die innere Spannung
erhöht
sich aufgrund von Härtungsschrumpfung,
was im Gegenteil unerwünschterweise
zur Minderung der Klebefestigkeit führt. Zudem geht die Wirkung
zur Verminderung der Wärmespannung
aufgrund des Temperaturunterschieds ebenfalls verloren.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist, diese Probleme zu lösen und
eine neuartige Klebefolie für
ein Halbleiter verbindendes Substrat bereitzustellen, die über ausgezeichnete
Verarbeitbarkeit, Klebefestigkeit, Isoliervermögen und Beständigkeit
verfügt,
und um auch ein Halbleiter verbindendes Substrat und eine das Substrat
verwendende Halbleitervorrichtung bereitzustellen.
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Darüber hinaus
beinhaltet das oben erwähnte
Band für
TAB folgende Probleme:
Im Falle einer TCP, die ein Band für TAB verwendet,
ist es nötig,
Eigenschaften wie Isolierbarkeit, Haftvermögen und Formbeständigkeit
zu erfüllen,
da die Klebeschicht des Bands für
TAB schlussendlich im Bauelement bleibt. Da die Maßstäbe für elektronische
Vorrichtungen immer kleiner und die Packungsdichte immer höher geworden
sind, sind die Strukturabstände
(Leiterbreite und Leiterabstände)
von Halbleiter verbindenden Substraten sehr eng geworden, womit
der Klebstoff höheres
Isoliervermögen
und Klebefestigkeit zur Kupferfolie, die engere Leiterabstände besitzt,
aufweisen muss (im Folgenden als „Klebefestigkeit" bezeichnet). Insbesondere
werden derzeit bei Kurzprüfungen
der Isolationsbeständigkeit
der sinkende Grad des Isolationswiderstands bei hohen Temperaturen
und hoher Feuchtigkeit von 130°C
und 85% r.F. oder bei einer kontinuierlichen Spannungsanlegung bei
einem hohen Temperaturbereich von 125°C bis 150°C als sehr wichtig angesehen.
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Herkömmliche
Bänder
für TAB
sind jedoch was oben erläutertes
Isoliervermögen
und Klebefestigkeit anbelangt nicht zufrieden stellend genug. Da
die Isolierung bei einer kontinuierlichen Spannungsanlegung bei hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit beispielsweise rasch gemindert
wird, erweist sich die Isolierbeständigkeit als unzureichend.
Wenn insbesondere der kalorische Wert einer bei hoher Geschwindigkeit
und dergleichen betätigten
integrierten Schaltung groß ist,
kann es zu schwerwiegenden Unfällen
kommen. Zudem können
sich Leiter während
der Strukturausbildung oder die für das TAB-Verfahren typischen
Innenanschlüsse ablösen, da
die Klebefestigkeit gering ist, womit die Herstellung verhindert
wird.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, diese Probleme zu
lösen und
ein neuartiges Band für TAB,
das über
ausgezeichnete Isolierbeständigkeit
und Klebefestigkeit verfügt,
und ein Halbleiter verbindendes Substrat und eine das Substrat verwendende
Halbleitervorrichtung bereitzustellen.
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Darüber hinaus
weist das Band zum DB folgende Probleme auf:
Im Falle einer
TCP, die ein Band zum DB verwendet, wie das Band für TAB, sind
hohe Isolierzuverlässigkeit (bei
hohen Temperaturen und hoher Feuchtigkeit von 130°C und 85%
r.F.) und Klebefestigkeit bei engen Abständen ebenfalls gefordert, da
die Klebeschicht im Bauteil bleibt. Zudem kann beim DB-Verfahren
das Erhitzen und die Ultraschallwellenanwendung während des
Drahtbondens die Klebeschicht weich machen, womit es zu keinem Drahtbonden
kommt. Demzufolge muss während
des Drahtbondens (im Folgenden als „DB" bezeichnet) Hitzebeständigkeit
gegeben sein.
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Herkömmliche
Bänder
zum DB sind jedoch was oben erläuterte
Isolierzuverlässigkeit,
Klebefestigkeit und DB-Eigenschaft anbelangt nicht zufrieden stellend
genug. Wenn beispielsweise die Klebefestigkeit zum Leiter erhöht wird,
fällt die
Isolierfähigkeit
bei einer kontinuierlichen Spannungsanlegung bei hoher Temperatur und
hoher Feuchtigkeit rasch ab, womit sich die Isolierbeständigkeit
als unzureichend erweist und die DB-Eigenschaft ebenfalls gemindert
wird. Wenn andererseits die Hitzebeständigkeit zur Verbesserung der
Isolierbeständigkeit
und der DB-Eigenschaft erhöht
wird, verschlechtert sich die Klebefestigkeit, was zum Ablösen des Leiters
während
der Strukturausbildung und auch nach Beendigung des DB führt.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, diese Probleme zu
lösen,
und ein neuartiges Band zum DB, das über ausgezeichnete Isolierbeständigkeit,
Klebefestigkeit und DB-Eigenschaft verfügt, und ein Halbleiter verbindendes
Substrat und eine das Substrat verwendende Halbleitervorrichtung
bereitzustellen.
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Die
obigen Ziele können
mittels folgender Aspekte der vorliegenden Erfindung erreicht werden:
- (a) Eine Klebefolie für ein Halbleiter verbindendes
Substrat, wobei die Klebefolie ein Laminat aus einer Klebeschicht
auf einer Substratschicht ist, worin die Klebeschicht ein thermoplastisches
Harz (A) und ein Epoxidharz (B) umfasst, wobei das Epoxidharz (B)
zumindest ein Epoxidharz (B) enthält, das aus Dicyclopentadienskelette
enthaltenden Epoxidharzen ausgewählt
ist, ein Halbleiter verbindendes Substrat und eine das Substrat
verwendende Halbleitervorrichtung.
- (b) Eine Klebeschicht für
ein Halbleiter verbindendes Substrat, die eine Klebeschicht (E)
einer integrierten Halbleiter-Leiterplatte mit zumindest jeweils
einer Lei terplattenschicht (C) mit einer Isolatorschicht und einer Leiterstruktur,
zumindest einer Schicht ohne ausgebildete Leiterstruktur (D) und
zumindest einer Klebeschicht (E) ausbildet, wobei die Klebefolie
nach dem Härten
durch Erhitzen einen Speicherelastizitätmodul von 0,1 bis 10.000 MPa
und einen Längenausdehnungskoeffizienten
von 0,1 × 10–5~50 × 10–5°C–1 in
einem Temperaturbereich von –50
bis 150°C
nach dem Härten
durch Erhitzen, ein Halbleiter verbindendes Substrat und eine das
Substrat verwendende Halbleitervorrichtung aufweist.
- (c) Ein klebstoffbeschichtetes Band für TAB, das ein Laminat mit
einer Klebeschicht und einer Schutzfilmschicht auf einem flexiblen
organischen Isolationsfilm, worin die Klebeschicht nach dem Härten eine
Erweichungstemperatur von 60 bis 110°C aufweist und eine Isolationswiderstand-Abfalldauer
von 50 Stunden oder mehr aufweist, nachdem es mit einer angelegten
Gleichspannung von 100 V in einer Umgebung mit 130°C und 85%
r.F. stehen gelassen wurde, ein Halbleiter verbindendes Substrat
und eine das Substrat verwendende Halbleitervorrichtung ist.
- (d) Ein klebstoffbeschichtetes Band zum Drahtbonden, das ein
Laminat mit einer Klebeschicht und einer Schutzfilmschicht auf einem
flexiblen organischen Isolationsfilm ist, wobei die Klebeschicht
nach dem Härten
eine Erweichungstemperatur von 120 bis 200°C, eine Isolationswiderstand-Abfalldauer
von 50 Stunden oder mehr aufweist, nachdem es mit einer angelegten
Gleichspannung von 100 V in einer Umgebung mit 130°C und 85%
r.F. stehen gelassen wurde.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ABBILDUNGEN
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1 ist
eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung (TAB-BGA) darstellt,
welche als Ausführungsform
eine erfindungsgemäße Klebefolie
für ein
Halbleiter verbindendes Substrat verwendet.
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2 ist
eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung (CSP) darstellt,
welche als Ausführungsform
eine erfindungsgemäße Klebefolie
für ein
Halbleiter verbindendes Substrat verwendet.
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3 ist
eine Schnittansicht, die ein Halbleiter verbindendes Substrat (Strukturband)
für BGA
vor dem Einbau in eine IC darstellt, welches durch Bearbeiten der
erfindungsgemäßen Klebefolie
für ein
Halbleiter verbindendes Substrat als Ausführungsform erhalten wird.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Band für TAB (Strukturband) vor dem
Einbau in eine IC darstellt, das durch Bearbeiten des erfindungsgemäßen klebstoffbeschichteten
Bands für
TAB als Ausführungsform
erhalten wird.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Band zum DB (Strukturband)
vor dem Einbau in eine IC darstellt, das durch Bearbeiten des erfindungsgemäßen klebstoffbeschichteten
Bands zum DB als Ausführungsform
erhalten wird.
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6 ist
eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung (BGA des DB-Verfahrens) unter
Verwendung der Klebefolie für
ein erfindungsgemäßes Halbleiter
verbindendes Substrat als Ausführungsform
darstellt.
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7 ist
eine Abbildung, die eine kammförmige
Probe zur Messung des Isolationswiderstands darstellt.
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8 ist
eine Abbildung, welche die Messergebnisse des Speicherelastizitätsmoduls
E' der Klebeschicht
als Klebefolie für
ein erfindungsgemäßes Halbleiter
verbindendes Substrat darstellt.
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9 ist
eine Abbildung, welche die Messergebnisse des Längenausdehnungskoeffizienten
der Klebeschicht als Klebefolie für ein erfindungsgemäßes Halbleiter
verbindendes Substrat darstellt.
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10 ist
eine Abbildung, welche die Messergebnisse des tanδ der Klebeschicht
des erfindungsgemäßen klebstoffbeschichteten
Bands für
TAB darstellt.
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11 ist
eine Abbildung, welche die Messergebnisse der Isolierbeständigkeit
des erfindungsgemäßen klebstoffbeschichteten
Bands für
TAB darstellt.
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12 ist
eine Abbildung, welche die Messergebnisse des Speicherelastizitätsmoduls
E' der Klebeschicht
des erfindungsgemäßen klebstoffbeschichteten
Bands zum DB darstellt.
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13 ist
eine Abbildung, welche die Messergebnisse des tanδ der Klebeschicht
des erfindungsgemäßen klebstoffbeschichteten
Bands zum DB darstellt.
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Im
Folgenden werden die bevorzugten Verfahren zur Durchführung der
Erfindung beschrieben.
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Das
erfindungsgemäße Halbleiter
verbindende Substrat ist dafür
vorgesehen, eine IC (Nacktchip) zu verbinden, die durch Ausbilden
von Elementen auf einem aus Silicon und dergleichen hergestellten
Halbleiter-Substrat erhalten wird, diese zu schneiden und zu teilen,
und ist hinsichtlich Form, Material oder Herstellungsverfahren nicht
besonders beschränkt,
sofern es (C) zumindest eine Leiterplattenschicht mit einer Isolatorschicht
und einer Leiterstruktur, (D) zumindest eine Schicht ohne ausgebildete
Leiterstruktur und (E) zumindest eine Klebeschicht, die als erfindungsgemäße Klebefolie
ausgebildet ist, aufweist. Deshalb stellt sich die Basisstruktur
in Form von C/E/D dar, wobei das Halbleiter verbindende Substrat
auch eine mehrschichtige Struktur wie beispielsweise C/E/D/E/D umfasst.
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(C)
ist eine Schicht mit einer Leiterstruktur zur Verbindung von Anschlusselektroden
eines Nacktchips mit dem Äußeren (gedruckte
Leiterplatte) des Bauelements sowie eine Isolatorschicht mit einer
auf einer oder beiden Seiten ausgebildeten Leiterstruktur. Hierin
ist als für
eine Isolatorschicht geeignet ein 10 bis 125 μm dicker flexibler Isolationsfilm
anzusehen, der aus einem Kunststoffmaterial, wie etwa Polyimid,
Polyester, Polyphenylensulfid, Polyethersulfon, Polyetheretherketon,
Aramid, Polycarbonat oder Polyarylat, oder aus einem Verbundmaterial,
wie etwa einem mit Harz imprägnierten
Glasgewebe, oder einer keramischen Platte aus Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid,
Sodaglas oder Quarzglas besteht. Ein Laminat, bestehend aus mehreren Schichten
der im Vorangegangenen erwähnten
Elemente, kann ebenfalls eingesetzt werden. Zudem kann die Oberfläche der
Isolatorschicht je nach Bedarf mittels Hydrolyse, Glimmentladung,
Niedertemperaturplasma, physikalischen Aufrauens der Oberflächen oder
Klebebeschichten und dergleichen behandelt werden. Eine Leiterstruktur
wird im Allgemeinen durch subtraktive oder additive Verfahren ausgebildet,
wobei in der vorliegenden Erfindung beide Verfahren angewandt werden
können.
Beim subtraktiven Verfahren wird ein Blech, wie beispielsweise Kupferfolie,
mittels eines isolierenden Klebstoffs (die erfindungsgemäße Klebstoffzusammensetzung
kann ebenso verwendet werden) auf eine Isolatorschicht gebondet,
oder ein Vorläufer
der Isolatorschicht wird auf ein Blech auflaminiert, gefolgt von
einer Wärmebehandlung
und dergleichen, um die Isolatorschicht auszubilden. Das Laminat
wird durch chemische Behandlung geätzt, um die gewünschte Struktur zu
erhalten, wobei das Material in diesem Fall beispielsweise ein kupferbelegtes
Material für
eine starre oder flexible Leiterplatte, ein Band für TAB oder
ein Band zum DB sein kann.
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Beim
additiven Verfahren wird die Leiterstruktur andererseits direkt
auf der Isolatorschicht mittels stromlose Plattierung, elektrolytischer
Plattierung oder Sputtern und dergleichen ausgebildet. In jedem
Fall kann der ausgebildete Leiter zur Korrosionsverhinderung mit
einem hoch korrosionsbeständigen
Metall plattiert werden. Die so hergestellte Leiterplattenschicht
(C) kann je nach Bedarf gebildete Durchgangslöcher aufweisen, und die auf
beiden Seiten mittels Plattieren ausgebildete Leiterstrukturen können miteinander
durch Plattieren verbunden werden.
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(D)
ist eine im Wesentlichen von (C) und (E) unabhängige Schicht, welche die Aufgabe
besitzt, das Halbleiter verbindende Substrat zu verstärken, die
Formbeständigkeit
zu erhalten, die IC von außen
elektromagnetisch abzuschirmen, die IC zu bestrahlen, dem Halbleiter
verbindenden Substrat Flammhemmung zu verleihen oder die Form des
Halbleiter verbindenden Substrats zu bestimmen und dergleichen.
Deshalb muss die Schicht nicht zwingend die Form einer Schicht aufweisen;
sie kann beispielsweise auch eine räumliche Form, bestehend aus
einer Struktur mit mehreren Rippen zur Abstrahlung, aufweisen. Sofern
eine der oben beschriebenen Funktionen bereitgestellt ist, kann
die Schicht außerdem
ein Isolator oder Leiter sein und ist hinsichtlich Material nicht
speziell eingeschränkt.
Die für
die Schicht verwendbaren Materialien umfassen Metalle, wie etwa
Kupfer, Eisen, Aluminium, Gold, Silber, Nickel und Titan, anorganische
Materialien, wie etwa Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, Sodaglas,
Quarzglas und Kohlenstoff, und organische Materialien, wie etwa Polymere,
die auf einem Polyimid, Polyamid, Polyester, Vinyl, Phenol oder
Epoxy und dergleichen basieren. Es kann auch ein Verbundmaterial
verwendet werden, indem diese Materialien kombiniert werden. Es
können beispielsweise
eine mit einem Metall dünn
plattierte Polyimidfolie, ein Polymer, worin zur Verleihung von
Leitfähigkeit
Kohlenstoff eingeknetet ist, und ein mit einem organischen isolierenden
Polymer beschichtetes Blech verwendet werden. Zudem kann im Falle
von obigem (C) die Schicht auf verschiedene Art und Weise oberflächenbehandelt
sein.
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(E)
ist eine hauptsächlich
zum Zusammenbinden von (C) und (D) verwendete Klebeschicht, wobei
diese auch zum Binden von (C) oder (D) mit einem anderen Teil (z.B.
eine IC oder gedruckte Leiterplatte und dergleichen) ohne Einschränkung verwendet
werden kann. (E) ist üblicherweise
in halbgehärtetem
Zustand auf ein Halbleiter verbindendes Substrat auflaminiert, und
vor oder nach der Lamination kann es vorher durch Umsetzen in einem
Temperaturbereich von 30 bis 200°C
eine geeignete Zeit lang gehärtet
werden, um den Härtungsgrad
einzustellen.
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(E)
wird als Klebefolie für
ein erfindungsgemäßes Halbleiter
verbindendes Substrat (im Folgenden als „Klebefolie" bezeichnet) ausgebildet.
Die Klebeschicht weist nach dem Härten durch Erhitzen einen Speicherelastizitätmodul von
vorzugsweise 0,1 bis 10.000 MPa, noch bevorzugter von 1 bis 5.000
MPa, und einen Längenausdehnungskoeffizienten
von vorzugsweise 0,1 × 10–5~50 × 10–5°C–1,
noch bevorzugter von 1~30 × 10–5°C–1,
in einem Temperaturbereich von –50
bis 150°C,
auf. Wenn der Speicherelastizitätmodul
weniger als 0,1 MPa beträgt,
ist die Festigkeit des Klebstoffs so gering, dass, wenn eine Vorrichtung
verwendet wird, auf der ein IC-Bauelement montiert ist, das Halbleiter
verbindende Substrat deformiert wird und dass, wenn die Klebefolie
weiterverarbeitet wird, deren Handhabung sich unerwünschterweise
verschlechtert. Bei über
10.000 MPa wird die Wirkung zur Verminderung der Wärmespannung
so gering, dass es zu einer unerwünschten Wölbung des Halbleiter verbindenden
Substrats, zum Ablösen
der jeweiligen Schichten und zum Brechen der Lötkugeln kommt. Wenn der Längenausdehnungskoeffizient
unerwünschterweise
weniger als 0,1 × 10–5°C–1 beträgt, ist
die Wirkung zur Verminderung der Wärmespannung zu gering. Bei über 50 × 10–5°C–1 bewirkt
der Klebstoff selbst unerwünschte
Wärmespannung.
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Zudem
weist die Klebefolie nach dem Härten
durch Erhitzen bei 25°C
eine Bruchenergie (im Folgenden als „Bruchenergie" bezeichnet) von
vorzugsweise 5 × 105 Nm–1 oder mehr, noch bevorzugter
von 1 × 106 Nm–1, pro Flächeneinheit
auf. Von der Bruchenergie wird angenommen, dass sie mit der Klebefestigkeit
im kohäsiven
Bruchmodus der Klebeschicht in Beziehung steht. Die Bruchenergie
wird mittels Zugfestigkeitstest aus dem Bereich unterhalb der Spannungs-Dehnungs-Kurve
erhalten. Wenn die Bruchenergie weniger als 5 × 105 Nm–1 beträgt, verschlechtert
sich die Klebefestigkeit unerwünschterweise.
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Die
Dicke der Klebeschicht kann in Relation zum Elastizitätsmodul
und dem Längenausdehnungskoeffizienten
richtig ausgewählt
werden, wobei diese vorzugsweise 2 bis 500 μm, noch bevorzugter 20 bis 200 μm, beträgt.
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Die
Klebstoffzusammensetzung der erfindungsgemäßen Klebefolie enthält vorzugsweise
zumindest einen oder mehr thermoplastische Harze bzw. hitzehärtbare Harze
als essentielle Komponenten, ist jedoch nicht darauf beschränkt, vorausgesetzt,
die Epoxidharz (B) umfassende Zusammensetzung weist ein Dicyclopentadienskelett
enthaltendes Epoxidharz auf. Ein thermoplastisches Harz dient zur
Verbesserung der Haftfähigkeit
und der Flexibilität,
zur Verminderung von Wärmespannung
und zur Erhöhung
der Isolierbarkeit aufgrund niedrigen Wasserabsorptionsvermögens; weiters
wird ein thermoplastisches Harz benötigt, um das Gleichgewicht
der physikalischen Eigenschaften wie etwa Hitzebeständigkeit,
Isolierbarkeit bei hohen Temperaturen und Chemikalienbeständigkeit
und Festigkeit der Klebeschicht zu erzielen.
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Die
hierin verwendbaren thermoplastischen Harz umfassen allgemein bekannte
Harze, wie etwa Acrylnitril-Butadien-Copolymer (NBR), Acrylnitril-Butadienkautschuk-Styrol-Harz (ABS),
Styrol-Butadien-Ethylen-Harz (SEBS), Acrylharz, Polyvinylbutyral,
Polyamide, Polyester, Polyimide, Polyamidimide und Polyurethane.
Diese Thermoplaste können
funktionelle Gruppen aufweisen, die, wie später beschrieben, mit hitzehärtbaren
Harzen reagieren können.
Funktionelle Gruppen umfassen beispielsweise Aminogruppen, Carboxygruppen,
Epoxygruppen, Hydroxygruppen, Methylolgruppen, Isocyanatgruppen,
Vinylgruppen und Silanolgruppen. Diese funktionellen Gruppen verstärken zur
Verbesserung der Hitzebeständigkeit
das Binden mit dem hitzehärtbaren
Harz. Als thermoplastisches Harz wird ein Copolymer (a1), das Butadien
als wesentliches Comonomer umfasst, verwendet unter Berücksichtigung
der Haftfähigkeit
auf die Materialien von (C) und (D), der Flexibilität und der
Wirkung zur Verminderung der Wärmespannung
und kann aus einer Vielzahl von Butadien enthaltenden Harzen ausgewählt werden.
Acrylnitril-Butadien-Copolymer
(NBR) und Styrol-Butadien-Ethylen-Harz (SEBS) werden hinsichtlich
Haftfähigkeit
an Metalle, Chemikalienbeständigkeit
und dergleichen insbesondere bevorzugt. Noch bevorzugter ist ein
Copolymer (a2), das Butadien als wesentliches Comonomer und Carboxygruppen
aufweist, welche aus beispielsweise NBR (NBR-C), SEBS (SEBS-C) und dergleichen ausgewählt werden
können.
NBR-C kann beispielsweise ein Copolymer-Kautschuk mit carboxylierten
Endgruppen, welches mittels Copolymerisieren von Acrylnitril und
Butadien in einem Molverhältnis
von etwa 10/90~50/50 erhalten wird, oder ein ternärer Copolymer-Kautschuk
aus Acrylnitril, Butadien und einem carboxygruppenhältigen polymerisierbaren
Monomer, wie etwa Acrylsäure
oder Maleinsäure,
sein. Beispiele dafür umfassen
PNR-1H (hergestellt von Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.), „Nipol" 1072J, „Nipol" DN612, „Nipol" DN631 (jeweils von
Nippon Zeon Co., Ltd., hergestellt). Zudem kann SEBS-C MX-073 (hergestellt
von Asahi Chemical Industry Co., Ltd.) sein.
-
Außerdem wird
hinsichtlich Haftfähigkeit,
Flexibilität
und Isolierbarkeit ein Polyamidharz, das aus verschiedenen Polyamidharzen
ausgewählt
werden kann, bevorzugt. Insbesondere ist ein Harz (a3), das eine
Dicarbonsäure
mit 36 Kohlenstoffatomen enthält
(eine so genannte Dimersäure),
insofern geeignet, als dass es der Klebeschicht Flexibilität verleiht
und einen geringen Wasserabsorptionskoeffizienten aufweist, daher
ausgezeichnete Isolierbarkeit aufweist. Ein Polyamidharz, das eine
Dimersäure
enthält,
kann mittels Polykondensation einer Dimersäure mit einem Diamin gemäß einem
herkömmlichen
Verfahren erhalten werden, wobei in diesem Fall, abgesehen von einer
Dimersäure,
auch eine Dicarbonsäure,
wie etwa Adipinsäure,
Azelainsäure oder
Sebacinsäure,
als Comonomer vorliegen kann. Die hierin verwendbaren Diamine umfassen
allgemein bekannte Diamine, wie beispielsweise Ethylendiamin, Hexamethylendiamin
und Piperazin, wobei hinsichtlich Feuchtigkeitsabsorptionsvermögen und
Löslichkeit
ein Gemisch aus zwei oder mehr Diaminen ebenfalls eingesetzt werden
kann. Darüber
hinaus weist ein aminogruppenhältiges
Polymer (a4) ausgezeichnete Reaktion und Verträglichkeit mit Epoxidharzen
auf und verbessert außerdem
die Isolierbarkeit und Haftfähigkeit.
Die Menge an Aminogruppen weist vorzugsweise einen Aminwert von
1 bis 3 auf. Wenn der Aminwert weniger als 1 beträgt, ist
der Effekt zur Verbesserung der Isolierbarkeit und Haftfähigkeit
zu gering, und bei mehr als 3 schreitet die Härtungsreaktion zu übermäßig voran,
was die Verarbeitbarkeit unerwünschterweise
verschlechtert. Das thermoplastische Harz (A) kann ein Polyamidharz
(a3) und (a4) umfassen, wobei das Harz (a4) einen Aminwert von mehr
als 1 und weniger als 3 aufweist.
-
Die
hierin verwendbaren hitzehärtbaren
Harze umfassen folgende allgemein bekannte Harze, wie beispielsweise
Epoxidharze, Phenolharze, Melaminharze, Xylolharze, Furanharze und
Cyanatharze, mit der Maßgabe,
dass das hitzehärtbare
Harz ein Epoxidharz (B) umfasst, das ein Dicyclopentadienskelett
enthaltendes Epoxidharz ist. Epoxidharze und Phenolharze können geeignet
verwendet werden, da sie über
ausgezeichnete Isolierbarkeit verfügen. Diese Epoxid- und Phenolharze
können
zusammen eingesetzt werden.
-
Das
Epoxidharz ist nicht speziell beschränkt, sofern es zwei oder mehr
Epoxygruppen pro Molekül
aufweist und zumindest ein oder mehr Dicyclopentadienskelett enthaltende,
durch folgende allgemeine Formel (I) dargestellte Epoxidharze aufweist.
worin
R
1 bis R
4 jeweils
unabhängig
voneinander für
ein Wasserstoffatom, eine Niederalkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
oder ein Halogenatom stehen.
-
Zudem
kann das Epoxidharz auch zusammen mit einem Glycidylether, wie etwa
Bisphenol F, Bisphenol A, Bisphenol S, Resorcinol oder Trihydroxybenzol,
oder mit einem anderen Epoxidharz, beispielsweise mit einem alizyklischen
Epoxidharz, wie etwa epoxidierter Phenol-Novolak, epoxidierter Kresol-Novolak,
epoxidiertes Trisphenylolmethan, epoxidiertes Tetraphenylolethan,
epoxidiertes Metaxylendiamin oder Cyclohexanepoxid, einem bromierten
Epoxidharz vom Copolymer-Typ aus Tetrabrombisphenol A und Bisphenol
A, einem bromierten Epoxidharz vom Phenol-Novolak-Typ, und dergleichen verwendet
werden.
-
Das
hierin verwendbare Phenolharz (F) umfasst alle allgemein bekannten
Phenolharze, wie etwa Phenolharze vom Novolaktyp und Phenolharze
vom Resoltyp, wie beispielsweise Harze aus Phenol, aus alkylsubstituierten
Phenolen, wie etwa Kresol, p-t-Butylphenol, Nonylphenol und p-Phenylphenol,
zyklischen alkylmodifizierten Phenolen, wie etwa Terpen und Dicyclopentadien,
Harze, die eine funktionelle Gruppe mit einem Heteroatom aufweisen,
wie beispielsweise Nitrogruppen, Halogengruppen, Cyanogruppen oder
Aminogruppen, Harze mit einem Skelett aus Naphthalin oder Anthracen
und dergleichen und Harze mit einem polyfunktionellen Phenol, wie
etwa Bisphenol F, Bisphenol A, Bisphenol S, Resorcinol oder Pyrogallol.
-
Die
Menge an zugesetztem hitzehärtbarem
Harz beträgt
5 bis 400 Gewichtsteile, vorzugsweise 50 bis 200 Gewichtsteile,
bezogen auf 100 Gewichtsteile des hitzehärtbaren Harzes. Die Menge an
zugesetztem hitzehärtbarem
Harz sollte nicht weniger als 5 Gewichtsteile betragen, da ansonsten
der Elastizitätsmodul
bei hoher Temperatur so stark abfällt, dass das die integrierte
Halbleiterschaltung verbindende Substrat während des Betreibens der Vorrichtung,
worauf die Halbleitervorrichtung angebracht ist, deformiert wird,
und die Handhabung während
der Verarbeitung verschlechtert wird. Wenn die Menge an verwendetem
hitzehärtbarem
Harz über
400 Gewichtsteilen steigt, wird der Elastizitätsmodul so hoch, dass der Längenausdehnungskoeffizient sich
verringert, wodurch der Effekt zur Verminderung der Wärmespannung
unerwünschterweise
nachlässt.
-
Zur
erfindungsgemäßen Klebeschicht
können
ein Härtungsmittel
und Härtungsbeschleuniger
für Epoxidharze
und Phenolharze ohne jegliche Einschränkungen zugesetzt werden; diese
können
beispielsweise aus aromatischen Polyaminen, wie etwa 3,3',5,5'-Tetramethyl-4,4'-diaminodiphenylmethan,
3,3',5,5'-Tetraethyl-4,4'-diaminodiphenylmethan, 3,3'-Dimethyl-5,5'-diethyl-4,4'-diaminodiphenylmethan, 3,3'-Dichlor-4,4'-diaminodiphenylmethan,
2,2',3,3'-Tetrachlor-4,4'-diaminodiphenylmethan, 4,4'-Diaminodiphenylsulfid,
3,3'- Diaminobenzophenone,
3,3'-Diaminodiphenylsulfon,
4,4'-Diaminodiphenylsulfon,
3,4'-Diaminodiphenylsulfon, 4,4'-Diaminobenzophenon
und 3,4,4'-Triaminodiphenylsulfon,
Aminkomplexen von Bortrifluorid, wie etwa ein Bortrifluoridtriethylamin-Komplex,
Imidazolderivaten, wie etwa 2-Alkyl-4-methylimidazole und 2-Phenyl-4-alkylimidazole,
organischen Säuren,
wie etwa Phthalsäureanhydrid
und Trimellithsäureanhydrid,
Dicyandiamid und Triphenylphosphin ausgewählt sein. Es können ein
oder mehr der vorangehenden Beispiele als Gemisch verwendet werden.
Die davon zugesetzte Menge beträgt
vorzugsweise 0,1 bis 50 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile
der Klebstoffzusammensetzung.
-
Zusätzlich zu
den obigen Inhaltsstoffen können
ohne jegliche Einschränkungen
auch organische und anorganische Inhaltsstoffe wie Antioxidantien
und Ionenfänger
zugesetzt werden, sofern die Eigenschaften des Klebstoffs nicht
beeinträchtigt
werden. Fein gemahlene anorganische Inhaltsstoffe umfassen Metallhydroxide,
wie etwa Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid und Calciumaluminathydrat,
Metalloxide, wie etwa Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid,
Zinkoxid, Antimontrioxid, Antimonpentoxid, Magnesiumoxid, Titanoxid,
Eisenoxid, Cobaltoxid, Chromoxid und Talk, anorganische Salze, wie
etwa Calciumcarbonat, fein gemahlene Körner aus Aluminium, Gold, Silber,
Nickel, Eisen und dergleichen sowie Ruß und Glas, und organische
Inhaltsstoffe umfassen vernetzte Polymere, wie etwa Styrol, NBR-Kautschuk,
Acrylkautschuk, Polyamide, Polyimide und Silicon. Es können ein
oder mehr der vorangehenden Beispiele als Gemisch verwendet werden.
Die mittlere Korngröße der fein
gemahlenen Inhaltsstoffe beträgt
vorzugsweise 0,2 bis 5 μm,
unter Berücksichtigung
der Dispersionsstabilität.
Eine geeignete Menge der zugesetzten Inhaltsstoffe beträgt 2 bis
50 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile der gesamten Klebstoffzusammensetzung.
-
Wenn
sich die erfindungsgemäße Klebeschicht
auf der äußersten
Schicht des die integrierte Halbleiterschaltung verbindenden Substrats
befindet und zum Bonden an ein anderes Teil (z.B. IC oder gedruckte
Leiterplatte etc.) verwendet wird, kann eine Schutzfilmschicht für die Klebeschicht
bereitgestellt werden. Die Schutzfilmschicht ist nicht speziell
eingeschränkt,
sofern sie von der Klebstofffläche
entfernt werden kann, ohne die Form des die integrierte Halbleiterschaltung
verbindenden Substrats zu beeinträchtigen, bevor das die integrierte
Halbleiterschaltung verbindende Substrat an ein anderes Teil (z.B.
IC oder gedruckte Leiterplatte etc.) gebondet wird, wobei die Schutzfilmschicht
beispielsweise eine mit einer Silicon- oder Fluorverbindung beschichtete
Polyolefinfolie oder Polyesterfolie oder ein damit laminiertes Papier
und dergleichen umfassen kann.
-
Die
erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung
stellt eine Vorrichtung dar, die das erfindungsgemäße Halbleiter
verbindende Substrat einsetzt, wobei es keine Einschränkungen
bezüglich
Form oder Struktur gibt. Die Verbindung zwischen einem Halbleiter
verbindenden Substrat und einer IC kann beliebig durch TAB, DB, Harzdichtungen
mit montierten Flip-Chips, anisotropes leitfähiges Film(Klebstoff)bonden
und dergleichen vorgenommen werden. Ein als CSP bezeichnetes Bauelement
ist ebenfalls in der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung enthalten.
-
Im
Folgenden werden Beispiele für
Verfahren zur Herstellung einer Klebefolie für ein Halbleiter verbindendes
Substrat, zur Herstellung eines Halbleiter verbindenden Substrats
und zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung beschrieben.
- (1) Herstellung einer Leiterplattenschicht
(C), umfassend eine Insulatorschicht und eine Leiterstruktur: ein Band
für TAB
mit einer dreischichtigen Struktur, umfassend eine auf eine Polyimidfolie
laminierte Klebeschicht und Schutzfilmschicht, wird mit folgenden
Schritten (a) bis (d) hergestellt: (a) Perforation der Perforations-
und Vorrichtungslöcher,
(b) thermische Lamination mit einer Kupferfolie, (c) Strukturbildung
(Abdeckschicht, Ätzen,
Resistentfernung) und (d) Verzinnung oder Vergoldung. 5 stellt
ein Beispiel für
eine Form des erhaltenen Bands für
TAB (Strukturband) dar.
- (2) Herstellung einer Schicht ohne ausgebildete Leiterstruktur
(D): eine 0,05 bis 0,5 mm dicke Kupferfolie oder Edelstahlfolie
(SUS304) wird mit Aceton entfettet.
- (3) Herstellung einer Klebeschicht (E) gemäß folgenden Schritten (a) bis
(c): (a) Eine Anstrichschicht mit einer in einem Lösungsmittel
gelösten
Klebstoffzusammensetzung wird auf eine entfernbare Polyesterfolie aufgebracht
und getrocknet. Vorzugsweise bildet sich durch das Beschichten eine
10 bis 100 μm
dicke Klebeschicht aus. Das Trocknen findet 1 bis 5 Minuten lang
bei 100 bis 200°C
statt. Das Lösungsmittel
ist nicht speziell eingeschränkt,
wobei es vorzugsweise aus aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie
etwa Toluol, Xylol und Chlorbenzol, Ketonen, wie etwa Methylethylketon
und Methylisobutylketon, aprotischen polaren Lösungsmitteln, wie etwa Dimethylformamid,
Dimethylacetamid und N-Methylpyrrolidon,
und Gemischen davon, ausgewählt
werden kann. (b) Ein ablösbarer
Polyester- oder Polyolefinschutzfilm, der im Gegensatz zu (a) eine
niedrigere Ablösefestigkeit
aufweist, wird auf die Folie von (a) auflaminiert, um eine Klebefolie zu
erhalten. Um die Dicke des Klebstoffs zu erhöhen, kann die Klebefolie mehrere
Male laminiert werden. Nach Beendigung der Lamination kann die Klebefolie
bei etwa 40 bis 70°C
etwa 20 bis 200 Stunden lang wärmebehandelt
werden, um den Härtungsgrad
einzustellen. (c) Der Schutzfilm der Klebefolie aus Schritt (b)
wird entfernt, und der restliche Film wird auf die Edelstahlfolie
(D) auflaminiert und getrocknet. Eine geeignete Laminationstemperatur
liegt bei 20 bis 200°C
und ein geeigneter Druck bei 0,1 bis 3 MPa. Zudem kann die Anstrichschicht
direkt auf (D) aufgebracht und getrocknet und danach ein Schutzfilm
laminiert werden.
- (4) Herstellung eines Halbleiter verbindenden Substrats gemäß folgenden
Schritten (a) bis (c): 3 stellt eine Beispiel für ein Halbleiter
verbindendes Substrat dar. In 3 steht
die Zahl 19 für
eine Klebeschicht eines TAB-Bands; 20 für einen organischen Isolationsfilm; 21 für ein Perforationsloch; 22 für eine Leiterstruktur; 23 für einen
Leiter an einer Lötkugelverbindungsstelle;
und 24 für
ein Vorrichtungsloch. (a) Die klebstoffbeschichtete (D) wird mit
einer Matrize durchbohrt, und es wird beispielsweise eine quadratische Matrize
verwendet, um ein klebstoffbeschichtetes Blech, das in der Mitte
ein quadratisches Loch aufweist, herzustellen. (b) Aus dem klebstoffbeschichteten
Blech wird eine Folie auf Polyesterbasis entfernt, und die restliche
Folie wird auf das Strukturband von (C) entweder auf der Leiterstrukturfläche oder,
wie oben in (3) beschrieben, auf der Unterseite der Polyimidfolienfläche auflaminiert,
wobei das in der Mitte gelegene Loch des klebstoffbeschichteten
Blechs genau mit dem Vorrichtungsloch von (C) übereinstimmt. (c) Das Laminat wird
bei 80 bis 200°C
etwa 15 bis 180 Minuten lang in einem Heißluftofen zur Härtung des
Klebstoffs mittels Erhitzen nachgehärtet.
- (5) Herstellung einer Halbleitervorrichtung: die Innenanschlüsse des
Halbleiter verbindenden Substrats von (4) werden thermisch an die
Goldhöcker
einer IC druckgebondet (Innenanschluss-Bonding), um die IC zu montieren.
Sodann wird ein Dichtungsharz zum Dichten verwendet, um eine Halbleitervorrichtung
herzustellen. Die Halbleitervorrichtung wird mit einer gedruckten
Leiterplatte und dergleichen verbunden, worauf mittels Lötkugeln
andere Teile angebracht sind, um in eine elektronische Vorrichtung
eingebaut zu werden. Die 1 und 2 sind Schnittansichten,
die Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung
darstellen. In 1 steht die Zahl 1 für einen
IC-Chip; 2 für
einen Goldhöcker; 3 für einen
organischen Isolationsfilm; 4 für ein klebstoffbeschichtetes
TAB-Band; 5 für
einen Innenanschluss; 6 für eine Klebeschicht eines Halbleiter
verbindenden Substrats; 7 für eine Schicht ohne ausgebildete
Leiterstruktur (Verstärkungsfolie); 8 für einen
Lötresist; 9 für eine Lötkugel;
und 10 für
ein Dichtungsharz. In 2 steht die Zahl 11 für einen
Schutzfilm; 12 für
einen IC-Chip; 13 für
einen Innenanschluss; 14 für einen organischen Isolationsfilm; 15 für ein Dichtungsharz; 16 für eine Klebeschicht
eines TAB-Bands; 17 für
eine Lötkugel; und 18 für einen
Lötresist.
-
Die
Erweichungstemperatur in der vorliegenden Erfindung ist durch die
Peaktemperatur des tanδ (tanδ = Verlustelastizitätsmodul E''/Speicherelastizitätsmodul E') definiert, die mittels Messung der
dynamischen Viskoelastizität
erhalten wird. Bevorzugte Messbedingungen sind im Evaluationsverfahren
(4) für
die Beispiele angeführt.
Von der Erweichungstemperatur wird angenommen, dass sie bei hoher
Temperatur Beziehung mit der Maßgenauigkeit
steht, und beträgt
vorzugsweise 60 bis 110°C,
noch bevorzugter 70 bis 90°C.
Wenn die Erweichungstemperatur weniger als 60°C beträgt, ist die Klebefolie so weich,
dass die Maßgenauigkeit,
wie etwa die Position des Leiters, und die Isolierbarkeit unerwünschterweise
abnimmt. Wenn sie über
110°C liegt,
kann der Unterschied zwischen der Kupferfolie oder des Isolationsbasisfilms
im Längenausdehnungskoeffizienten nicht
aufgenommen werden, womit es zu Wölbungen kommt, was unerwünschterweise
zu einer Minderung der Maßgenauigkeit
führt.
-
Zudem
weist die Klebefolie nach dem Härten
durch Erhitzen eine Bruchenergie bei 25°C von vorzugsweise 5 × 105 Nm–1 oder mehr, noch bevorzugter
von 8 × 105 Nm–1, auf. Wenn die Bruchenergie
weniger als 5 × 105 Nm–1 beträgt, nimmt
die Klebefestigkeit unerwünschterweise
ab.
-
Der
Isolationswiderstandswert und die Isolationswiderstand-Abfalldauer
beziehen sich auf die unter beschleunigten Evaluationsbedingungen
gemessenen Werte, nämlich
auf die Bedingungen in den Evaluationsverfahren (5) und (6) für die Beispiele.
Der Isolationswiderstandswert beträgt vorzugsweise 5 × 108 Ω oder mehr,
noch bevorzugter 1 × 109 Ω oder
mehr. Wenn der Isolationswiderstandswert weniger als 5 × 108 Ω beträgt, nimmt
die Isolierbeständigkeit
der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung
unerwünschterweise
ab.
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Die
Isolationswiderstand-Abfalldauer ist als die Zeit definiert, die
vergeht, bis der Isolationswiderstandswert auf einen Bezugswert
oder niedriger fällt,
wenn die oben erwähnte
Messung des Isolationswiderstands kontinuierlich ausgeführt wird.
Wenn eine Gleichspannung von 100 V in einer Umgebung mit 130°C und 85%
r.F. angelegt wird, beträgt
der Bezugswert 107 Ω, und wenn eine Gleichspannung
von 100 V in einer Umgebung mit 150°C angelegt wird, liegt der Bezugswert
bei 109 Ω.
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Die
Isolationswiderstand-Abfalldauer beträgt vorzugsweise 50 Stunden
oder mehr, noch bevorzugter 100 Stunden oder mehr, insbesondere
300 Stunden oder mehr. Wenn die Dauer kürzer als 50 Stunden ist, nimmt
das Isoliervermögen
der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung
unerwünschterweise
ab.
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Es
ist allgemein angenommen worden, dass, wenn die Erweichungstemperatur
oder Glastemperatur unter der Temperatur zur Messung der Isolierbarkeit
liegt, der Isolationswiderstandswert geringer ist, während die
Isolationswiderstand-Abfalldauer kürzer ist, da die Ionen im Klebstoff
stark wandern. Obwohl die Erweichungstemperatur der erfindungsgemäßen Klebeschicht
unter der Temperatur zur Messung der Isolierbarkeit liegt, ist der
Isolationswiderstandswert dennoch hoch und die Isolationswiderstand-Abfalldauer
lang, was als eigenartig angesehen werden kann. Obwohl der Mechanismus
nicht bekannt ist, kann angenommen werden, dass eine Struktur vorhanden
ist, welche die Wanderung der Ionen verhindert, auch wenn die Erweichungstemperatur
so niedrig ist, dass die Klebeschicht weich gemacht wird.
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Die
Klebeschicht des erfindungsgemäßen Bands
für TAB
enthält
ein thermoplastisches Harz (D) und ein hitzehärtbares Harz (E). Das thermoplastische
Harz eignet sich zur Steuerung der Erweichungstemperatur und dient
zur Verbesserung der Haftfähigkeit
und Flexibilität,
um die Wärmespannung
zu vermindern und die Isolierbarkeit aufgrund des niedrigen Wasserabsorptionsvermögens zu
erhöhen.
Das hitzehärtbare
Harz (E) wird benötigt,
um das Gleichgewicht zwischen den physikalischen Eigenschaften,
wie etwa Hitzebeständigkeit, Isolierbarkeit
bei hohen Temperaturen, und Chemikalienbeständigkeit und Festigkeit der
Klebeschicht zu realisieren.
-
Die
Menge des zugesetzten thermoplastischen Harzes beträgt vorzugsweise
30 bis 60 Gew.-%, noch bevorzugter 35 bis 55 Gew.-%, bezogen auf
das Gewicht der Klebeschicht.
-
Das
hierin verwendbare thermoplastische Harz umfasst allgemein bekannte
Harze, wie etwa Acrylnitril-Butadien-Copolymer (NBR), Acrylnitril-Butadienkautschuk-Styrol
(ABS), Styrol-Butadien-Ethylen-Harz (SEBS), Acrylharz, Polyvinylbutyral,
Polyamide, Polyester, Polyimide, Polyamidimide und Polyurethane.
Diese thermoplastischen Harze können
funktionelle Gruppen aufweisen, die, wie später beschrieben, mit hitzehärtbaren
Harzen wie Phenolharzen und Epoxidharzen reagieren können. Funktionelle
Gruppen umfassen beispielsweise Aminogruppen, Carboxygruppen, Epoxygruppen,
Hydroxygruppen, Methylolgruppen, Isocyanatgruppen, Vinylgruppen,
Silanolgruppen und dergleichen. Diese funktionellen Gruppen verstärken das
Binden mit dem hitzehärtbaren
Harz und verbessern vorzugsweise die Hitzebeständigkeit.
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Als
thermoplastisches Harz wird hinsichtlich Haftfähigkeit auf Kupferfolie, Flexibilität und Isolierbarkeit ein
Polyamidharz (a3), das aus verschiedenen Polyamidharzen ausgewählt werden
kann, bevorzugt. Insbesondere geeignet ist ein Polyamidharz, das
eine Dicarbonsäure
mit 36 Kohlenstoffatomen enthält
(eine so genannte Dimersäure),
welches der Klebeschicht Flexibilität verleihen kann und aufgrund
eines geringen Wasserabsorptionskoeffizienten eine ausgezeichnete
Isolierbarkeit aufweist. Ein Polyamidharz, das eine Dimersäure enthält, kann
mittels Polykondensation einer Dimersäure mit einem Diamin gemäß einem
herkömmlichen
Verfahren erhalten werden, wobei in diesem Fall, abgesehen von einer
Dimersäure,
auch eine Dicarbonsäure,
wie etwa Adipinsäure,
Azelainsäure
oder Sebacinsäure,
als Comonomer vorliegen kann. Die Diamine können aus allgemein bekannten
Diaminen, wie beispielsweise Ethylendiamin, Hexamethylendiamin und
Piperazin, ausgewählt
sein, wobei hinsichtlich Feuchtigkeitsabsorptionsvermögen und
Löslichkeit
ein Gemisch aus zwei oder mehr Diaminen ebenfalls eingesetzt werden
kann. Das Polyamidharz kann ein Polyamidharz (a3) und (a4) umfassen,
wobei das Harz (a4) einen Aminwert von mehr als 1 und weniger als
3 aufweist.
-
Wenn
ein allgemein bekanntes Epoxidharz zur erfindungsgemäßen Klebeschicht
zugesetzt wird, kann es zu einer wünschenswerten Verbesserung
der Klebefestigkeit kommen.
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Das
Epoxidharz ist nicht besonders eingeschränkt, so lange es zwei oder
mehr Epoxygruppen pro Molekül
aufweist, und enthält
zumindest ein oder mehr Dicyclopentadienskelett enthaltende, durch
folgende allgemeine Formel (I) dargestellte Epoxidharze.
-
Zudem
kann das Epoxidharz auch zusammen mit einem Glycidylether, wie etwa
Bisphenol F, Bisphenol A, Bisphenol S, Resorcinol oder Trihydroxybenzol,
oder mit einem anderen Epoxidharz, beispielsweise mit einem alizyklischen
Epoxidharz, wie etwa epoxidierter Phenol-Novolak, epoxidierter Kresol-Novolak,
epoxidiertes Trisphenylolmethan, epoxidiertes Tetraphenylolethan,
epoxidiertes Metaxylendiamin oder Cyclohexanepoxid, einem bromierten
Epoxidharz vom Copolymer-Typ aus Tetrabrombisphenol A und Bisphenol
A, einem bromierten Epoxidharz vom Phenol-Novolak-Typ, und dergleichen verwendet
werden.
-
Die
Menge an zugesetztem Epoxidharz beträgt vorzugsweise 2 bis 20 Gew.-%,
noch bevorzugter 4 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Klebeschicht,
und 3 bis 70 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des thermoplastischen
Harzes.
-
Wenn
darüber
hinaus der Klebeschicht ein Phenolharz (F) zugesetzt wird, können dadurch
die Isolierzuverlässigkeit,
die Chemikalienbeständigkeit
und Festigkeit der Klebeschicht weiter verbessert werden.
-
Als
Phenolharz (F) können
alle allgemein bekannten Phenolharze, wie etwa Phenolharze vom Novolaktyp
und Phenolharze vom Resoltyp, verwendet werden. Als Beispiele dienen
Harze aus Phenol, aus alkylsubstituierten Phenolen, wie etwa Kresol,
p-t-Butylphenol, Nonylphenol und p-Phenylphenol, zyklischen alkylmodifizierten
Phenolen, wie etwa Terpen und Dicyclopentadien, Harze, die eine
funktionelle Gruppe mit einem Heteroatom aufweisen, wie beispielsweise
Nitrogruppen, Halogengruppen, Cyanogruppen oder Aminogruppen, Harze
mit einem Skelett aus Naphthalin oder Anthracen und dergleichen
und Harze mit einem polyfunktionellen Phenol, wie etwa Bisphenol
F, Bisphenol A, Bisphenol S, Resorcinol oder Pyrogallol. Darunter
ist ein Phenolharz vom Resoltyp geeignet, da es die Isolationswiderstand-Abfalldauer
wirksam verbessert. Wenn die nachstehenden Komponenten f1 und f2
als Komponenten des Phenolharzes vom Resoltyp vorliegen, wird es bevorzugt,
da die Erweichungstemperatur sehr wirksam gesenkt werden kann, um
ein Gleichgewicht zwischen der Klebefestigkeit und Isolierbarkeit
zu erzielen.
-
(F)
ist ein bifunktionelles Phenolderivat (f1) mit zumindest einer oder
mehr Alkylgruppen mit vorzugsweise 5 bis 12 Kohlenstoffatomen, noch
bevorzugter 7 bis 10 Kohlenstoffatomen, sowie ein trifunktionelles oder
höherfunktionelles
Phenolderivat (f2).
-
Die
Funktionalität
bezieht sich in diesem Fall auf die Summe der Anzahl der Stellen
(ortho- und para-Positionen), an denen Methylolgruppen und Phenolkerne
miteinander verbunden werden können,
wenn ein Phenolharz vom Resoltyp mittels Additionskondensationsreaktion
selbstvernetzt wird. ortho-Kresol ist beispielsweise bifunktionell
und meta-Kresol trifunktionell.
-
(f1)
ist ein Inhaltsstoff zur Verbesserung der Flexibilität des Phenolharzes,
wobei jedes beliebige ein- bis elfkernige Phenolderivat mit einer
gesättigten
oder ungesättigten
Alkylgruppe mit 5 bis 12 Kohlenstoffen eingesetzt werden kann. Zudem
ist vorzugsweise ein gesättigtes
Alkylphenol chemisch stabil, wobei Octylphenol, Nonylphenol und
Decylphenol noch bevorzugter sind, da sie ein gutes Gleichgewicht
zwischen Isolierbarkeit und Flexibilität nach dem Härten bereitstellen.
-
(f2)
ist ein Inhaltsstoff, der die geringe Vernetzung von (f1) ausgleicht
sowie nicht speziell eingeschränkt
ist, sofern dieser mittels Additionskondensation räumlich vernetzen
kann, wobei hinsichtlich der Verträglichkeit mit dem Inhaltsstoff
(f1) und der Löslichkeit
in einem Lösungsmittel
während
der Verarbeitung Phenol, meta-Kresol,
Bisphenol A oder Bisphenol F und dergleichen ebenfalls in Frage
kommen. In dieser Kombination können
die Phenolderivate von (f1) bzw. (f2) in Resolharze umgewandelt
werden, um sodann vermischt zu werden, oder es kann ein Gemisch
aus Phenolderivaten in ein Resolharz umgewandelt werden.
-
Die
Menge an zugesetzten Phenolharzen beträgt vorzugsweise mehr als 35
bis weniger als 60 Gew.-%, noch bevorzugter 40 bis 50 Gew.-%, bezogen
auf das Gewicht der Klebeschicht, und 60 bis 20 Gewichtsteile, bezogen
auf 100 Gewichtsteile des thermoplastischen Harzes. Wenn die Menge
35 Gew.-% oder weniger beträgt,
nimmt die Isolierbarkeit unerwünschterweise
ab, während
bei einem Wert über
60 Gew.-% oder mehr die Klebefestigkeit unerwünschterweise gemindert wird.
-
Das
Gewichtsverhältnis
der Phenolderivate (f1) und (f2) beträgt vorzugsweise f1/f2 = 0,05
bis 6,0, noch bevorzugter f1/f2 = 0,2 bis 4,0, oder f1/(f1 + f2)
= 0,2~0,8.
-
Zur
erfindungsgemäßen Klebeschicht
können
ein Härtungsmittel
und Härtungsbeschleuniger
für Epoxidharze
und Phenolharze ohne jegliche Einschränkungen zugesetzt werden; als
allgemein bekannte Harze kommen beispielsweise aromatische Polyamine,
Aminkomplexe aus Bortrifluorid, wie etwa ein Bortrifluoridtriethylamin-Komplex,
Imidazolderivate, wie etwa 2-Alkyl-4-methylimidazole und 2-Phenyl-4-alkylimidazole,
organische Säuren,
wie etwa Phthalsäureanhydrid
und Trimellithsäureanhydrid,
Dicyandiamid, Triphenylphosphin, Diazabicycloundecen und dergleichen
in Frage. Die zugesetzte Menge davon beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10
Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile der Klebeschicht.
-
Zusätzlich zu
den obigen Inhaltsstoffen können
ohne jegliche Einschränkungen
auch organische und anorganische Inhaltsstoffe wie Antioxidantien
auf Phenol- oder Aminbasis und und Ionenfänger wie Hydrotalkit zugesetzt
werden, sofern die Eigenschaften des Klebstoffs nicht beeinträchtigt werden.
-
Der
erfindungsgemäße flexible
Isolationsfilm bezieht sich auf einen 25 bis 125 μm dicken
Film, der aus einem Kunststoffmaterial, wie etwa Polyimid, Polyester,
Polyphenylensulfid, Polyethersulfon, Polyetheretherketon, Aramid,
Polycarbonat oder Polyarylat, oder aus einem Verbundmaterial, wie
etwa einem mit Harz imprägnierten
Glasgewebe, besteht. Ein Laminat, bestehend aus mehreren Schichten
der im Vorangegangenen erwähnten
Elemente, kann ebenfalls eingesetzt werden. Zudem kann die Schicht
ein- oder beidseitig je nach Bedarf mittels Hydrolyse, Glimmentladung,
Niedertemperaturplasma, physikalischen Aufrauens der Oberflächen oder
Klebebeschichten und dergleichen behandelt werden.
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Die
erfindungsgemäße Schutzfilmschicht
ist nicht speziell eingeschränkt,
sofern sie von der Klebstofffläche
entfernt werden kann, ohne die Form des klebstoffbeschichteten Bands
zur Verbindung eines Halbleiters zu beeinträchtigen, bevor die Kupferfolie
thermisch laminiert wird, wobei die Schutzfilmschicht beispielsweise
eine mit einer Silicon- oder Fluorverbindung beschichtete Polyolefinfolie
oder Polyesterfolie oder ein damit laminiertes Papier und dergleichen
umfassen kann.
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Im
Folgenden ist das Verfahren zur Herstellung eines Bands für TAB beschrieben.
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Ein
flexibler Isolationsfilm eines Polyimids oder dergleichen wird mit
einer Anstrichschicht beschichtet, wobei die Klebstoffzusammensetzung
in einem Lösungsmittel
gelöst
ist, und anschließend
getrocknet. Vorzugsweise bildet sich durch das Beschichten eine
5 bis 25 μm
dicke Klebeschicht aus. Das Trocknen findet 1 bis 5 Minuten lang
bei 100 bis 200°C
statt. Das Lösungsmittel
ist nicht speziell eingeschränkt,
wobei vorzugsweise ein Gemisch aus aromatischen Kohlenwasserstoffen,
wie etwa Toluol, Xylol und Chlorbenzol, und einem Alkohol, wie beispielsweise
Methanol, Ethanol oder Propanol, in Frage kommt. Auf den so erhaltenen
Film wird ein Schutzfilm auflaminiert, und das Laminat wird schließlich aufgeschnitten,
um eine Breite von etwa 35 bis 158 mm aufzuweisen. Alternativ dazu
kann der Schutzfilm mit der Klebstoffzusammensetzung beschichtet
und getrocknet, der beschichtete Film aufgeschnitten, um eine gewünschte Breite
zu erhalten, und anschließend ein
Isolationsfilm auflaminiert werden. Das letztere Verfahren eignet
sich, wenn die Klebeschicht und der Isolationsfilm unterschiedliche
Breiten besitzen.
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Die
im Band zum DB verwendete erfindungsgemäße Klebeschicht wird üblicherweise
ungehärtet
bereitgestellt, wobei diese nach der Lamination mit einer Kupferfolie
durch Erhitzen gehärtet
und vernetzt werden können
muss. Die Klebeschicht weist eine Erweichungstemperatur von 120
bis 200°C,
einen Speicherelastizitätsmodul
E' von 20 bis 100
MPa bei 150°C
und eine Isolationswiderstand-Abfalldauer von 50 Stunden oder mehr
auf, nachdem sie unter einer Gleichspannung von 100 V in einer Umgebung
mit 130°C
und 85% r.F. stehen gelassen worden ist, wobei sie hinsichtlich
anderer Eigenschaften oder chemischer Struktur nicht eingeschränkt ist.
-
Die
Erweichungstemperatur der Klebeschicht nach dem Härten wird
mittels Messung der dynamischen Viskoelastizität erhalten und ist durch die
Peaktemperatur des tanδ (tanδ = Verlustelastizitätsmodul E''/Speicherelastizitätsmodul E') definiert. Bevorzugte Messbedingungen
sind im Evaluationsverfahren (4) für die Beispiele angeführt.
-
Von
der Erweichungstemperatur und der Speicherelastizitätsmodul
bei 150°C
wird angenommen, dass sie mit der DB-Eigenschaft in Beziehung stehen.
Der Erweichungspunkt liegt vorzugsweise in einem Bereich von 120
bis 200°C,
noch bevorzugter in einem Bereich von 140 bis 170°C. Außerdem beträgt der Speicherelastizitätsmodul
bei 150°C
vorzugsweise 20 bis 100 MPa, noch bevorzugter 30 bis 80 MPa. Wenn
der Erweichungspunkt unter 120°C
oder der Speicherelastizitätsmodul
unter 20 MPa liegt, ist dies nicht bevorzugt, da die Klebeschicht
beim DB zu weich sein kann, wodurch das Drahtbonden nicht stattfinden
kann. Wenn der Erweichungspunkt über
200°C liegt
oder der Speicherelastizitätsmodul
mehr als 100 MPa beträgt,
nimmt die Klebefestigkeit zur Kupferfolie und die Flexibilität unerwünschterweise
ab.
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Der
Isolationswiderstandswert und die Isolationswiderstand-Abfalldauer
beziehen sich auf die unter beschleunigten Evaluationsbedingungen
gemessenen Werte, nämlich
auf die Bedingungen in den Evaluationsvertahren (5) und (6) für die Beispiele.
Der Isolationswiderstandswert beträgt vorzugsweise 5 × 108 Ω oder mehr,
noch bevorzugter 1 × 109 Ω oder
mehr. Wenn der Isolationswiderstandswert weniger als 5 × 108 Ω beträgt, nimmt
die Isolierbeständigkeit
der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung
unerwünschterweise
ab.
-
Die
Isolationswiderstand-Abfalldauer ist als die Zeit definiert, die
vergeht, bis der Isolationswiderstandswert auf einen Bezugswert
oder niedriger fällt,
wenn die oben erwähnte
Messung des Isolationswiderstands kontinuierlich ausgeführt wird.
Wenn eine Gleichspannung von 100 V in einer Umgebung mit 130°C und 85%
r.F. angelegt wird, beträgt
der Bezugswert 107 Ω, und wenn eine Gleichspannung
von 100 V in einer Umgebung mit 150°C angelegt wird, liegt der Bezugswert
bei 109 Ω.
-
Die
Isolationswiderstand-Abfalldauer beträgt vorzugsweise 50 Stunden
oder mehr, noch bevorzugter 100 Stunden oder mehr, insbesondere
300 Stunden oder mehr. Wenn die Dauer kürzer als 50 Stunden ist, nimmt
das Isoliervermögen
der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung
unerwünschterweise
ab.
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Der
Klebstofftyp für
TAB kann nach dem Härten
durch Erhitzen eine Bruchenergie bei 25°C von 5 × 105 Nm–1 oder
mehr pro Flächeneinheit
aufweisen.
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Gewöhnlich ist
die DB-Eigenschaft verbessert worden, indem die Erweichungstemperatur
oder Glastemperatur erhöht
und der Speicherelastizitätsmodul
vergrößert wurde,
und es ist allgemein üblich
gewesen, ein thermoplastisches Harz mit hoher Vernetzungsdichte
einzusetzen, wobei dadurch jedoch bei Raumtemperatur harte und brüchige Eigenschaften
bewirkt werden und es zu einer Abnahme der Klebefestigkeit an die Kupferfolie
und der Flexibilität
kommt. Um diesem Nachteil entgegenzuwirken, wurde das Vermischen
des Harzes untersucht, wobei die DB-Eigenschaft in gegensätzlichem
Verhältnis
zur Haftfähigkeit
und Flexibilität steht.
Es wird angenommen, dass der Grund dafür darin liegt, dass das hitzehärtbare Harz
nicht mit dem thermoplastischen Harz verträglich ist. Die Verträglichkeit
ist ein Faktor, der die Mikrophasen-getrennte Struktur des gehärteten Klebstoffs
bestimmt, und es ist bekannt, dass die Viskoelastizität von der
Mikrophasen-getrennten Struktur abhängt. Deshalb wird angenommen,
dass im erfindungsgemäßen Band
zum DB das Vermischen des thermoplastischen Harzes mit dem hitzehärtbaren
Harz der Klebeschicht unter Berücksichtigung der
Verträglichkeit
die Mikrophasen-getrennte Struktur des gehärteten Klebstoffs optimiert
und ein Gleichgewicht zwischen der DB-Eigenschaft sowie der Haftfähigkeit
und Flexibilität
herstellt.
-
Die
erfindungsgemäße Klebeschicht
für das
Band zum DB weist vorzugsweise ein thermoplastisches Harz (D) und
ein hitzehärtbares
Harz (E) auf. Das thermoplastische Harz (D) eignet sich zur Steuerung
der Erweichungstemperatur sowie des Speicherelastizitätsmoduls
und dient zur Verbesserung der Haftfähigkeit und Flexibilität, um die
Wärmespannung
zu vermindern und die Isolierbarkeit aufgrund des niedrigen Wasserabsorptionsvermögens zu
erhöhen.
Das hitzehärtbare
Harz (E) wird benötigt,
um das Gleichgewicht der physikalischen Eigenschaften, wie etwa
Hitzebeständigkeit,
Isolierbarkeit bei hohen Temperaturen, und Chemikalienbeständigkeit
und Festigkeit der Klebeschicht zu erzielen.
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Die
Menge des zugesetzten thermoplastischen Harzes (D) beträgt vorzugsweise
30 bis 60 Gew.-%, noch bevorzugter 35 bis 55 Gew.-%, bezogen auf
das Gewicht der Klebeschicht.
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Die
hierin verwendbaren thermoplastischen Harz umfassen allgemein bekannte
Harze, wie etwa Acrylnitril-Butadien-Copolymer (NBR), Acrylnitril-Butadienkautschuk-Styrol (ABS), Styrol-Butadien-Ethylen-Harz
(SEBS), Acrylharz, Polyvinylbutyral, Polyamide, Polyester, Polyimide,
Polyamidimide und Polyurethane. Diese thermoplastischen Harze können funktionelle
Gruppen aufweisen, die, wie später
beschrieben, mit hitzehärtbaren
Harzen wie Phenolharzen und Epoxidharzen reagieren können. Funktionelle
Gruppen umfassen beispielsweise Aminogruppen, Carboxygruppen, Epoxygruppen,
Hydroxygruppen, Methylolgruppen, Isocyanatgruppen, Vinylgruppen
und Silanolgruppen. Diese funktionellen Gruppen verstärken das
Binden mit dem hitzehärtbaren
Harz und verbessern vorzugsweise die Hitzebeständigkeit.
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Als
thermoplastisches Harz wird hinsichtlich Haftfähigkeit auf Kupferfolie, Flexibilität und Isolierbarkeit ein
Polyamidharz, das aus verschiedenen Polyamidharzen ausgewählt werden
kann, bevorzugt. Insbesondere geeignet ist ein Harz (a3), das eine
Dicarbonsäure
mit 36 Kohlenstoffatomen enthält
(eine so genannte Dimersäure),
da diese der Klebeschicht Flexibilität verleihen kann und einen
geringen Wasserabsorptionskoeffizienten aufweist, und weist somit
ausgezeichnete Isolierbarkeit auf. Ein Polyamidharz, das eine Dimersäure enthält, kann
mittels Polykondensation einer Dimersäure mit einem Diamin gemäß einem
herkömmlichen
Verfahren erhalten werden, wobei in diesem Fall, abgesehen von einer
Dimersäure,
auch eine Dicarbonsäure,
wie etwa Adipinsäure,
Azelainsäure
oder Sebacinsäure,
als Comonomer vorliegen kann. Die hierin verwendbaren Diamine können aus
allgemein bekannten Diaminen, wie beispielsweise Ethylendiamin,
Hexamethylendiamin und Piperazin, ausgewählt sein, wobei hinsichtlich
Feuchtigkeitsabsorptionsvermögen
und Löslichkeit
ein Gemisch aus zwei oder mehr Diaminen ebenfalls eingesetzt werden
kann. Das hitzehärtbare
Harz kann ein Polyamidharz (a3) und (a4) umfassen, wobei das Harz
(a4) einen Aminwert von mehr als 1 und weniger als 3 aufweist.
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Wenn
ein allgemein bekanntes Epoxidharz zur erfindungsgemäßen Klebeschicht
zugesetzt wird, kann die Klebefestigkeit erhöht werden.
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Das
Epoxidharz ist nicht besonders eingeschränkt, so lange es mehr als zwei
oder mehr Epoxygruppen pro Molekül
aufweist, und enthält
zumindest ein aus Dicyclopentadienskelett enthaltenden Epoxidharzen ausgewähltes Epoxidharz
(B), wobei die Verträglichkeit
mit dem thermoplastischen Harz wichtig ist. Somit wird vorzugsweise
ein Epoxidharz mit geeigneter Verträglichkeit ausgewählt. Die
Verträglichkeit
ist in diesem Fall durch die Trübung
der Folie definiert, die durch Vermischen des thermoplastischen
Harzes mit dem Epoxidharz bei einem Gewichtsverhältnis von 1/1 hergestellt wird.
Ein spezifisches Messverfahren ist im Evaluationsverfahren (17)
für die
Beispiele angeführt.
Die Trübung
beträgt
vorzugsweise 8 bis 45, noch bevorzugter 10 bis 35. Wenn die Trübung weniger
als 8 beträgt,
ist die Verträglichkeit
zu gut, und es ist nicht erwünscht,
da lediglich durchschnittliche Eigenschaften als einfaches Gemisch
erhalten werden können.
Bei mehr als 45 ist das Gemisch zu heterogen, und die Eigenschaften
der jeweiligen Inhaltsstoffe sind unerwünschterweise zu stark manifestiert.
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Die
hier verwendbaren Epoxidharze sind Cyclopentadienskelett enthaltende
Epoxidharze. Die durch die allgemeine Formel (I) dargestellten Dicyclopentadienskelett
enthaltenden Epoxidharze sind insbesondere bevorzugt, da sie über gute
Hitzebeständigkeit
verfügen.
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Zudem
kann das Epoxidharz auch zusammen mit einem Glycidylether, wie etwa
Bisphenol F, Bisphenol A, Bisphenol S, Trihydroxybenzol oder Dihydroxynaphthalin,
oder mit einem anderen Epoxidharz, beispielsweise mit einem alizyklischen
Epoxidharz, wie etwa epoxidierter Phenol-Novolak, epoxidierter Kresol-Novolak,
epoxidiertes Trisphenylolmethan, epoxidiertes Tetraphenylolethan,
epoxidiertes Metaxylendiamin oder Cyclohexanepoxid, einem bromierten
Epoxidharz vom Copolymer-Typ aus Tetrabrombisphenol A und Bisphenol
A, einem bromierten Epoxidharz vom Phenol-Novolak-Typ, und dergleichen
verwendet werden.
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Die
Menge an zugesetztem Epoxidharz beträgt vorzugsweise 10 bis 40 Gew.-%,
noch bevorzugter 15 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Klebeschicht,
und 15 bis 140 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des
thermoplastischen Harzes. Wenn die Menge weniger als 10 Gew.-% beträgt, sinkt
der Erweichungspunkt, womit es zu einer Verschlechterung der DB-Eigenschaft
und der Klebefestigkeit kommt. Bei mehr als 40 Gew.-% nimmt die
Isolierbarkeit unerwünschterweise
ab.
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Wenn
in der vorliegenden Erfindung der Klebeschicht ein Phenolharz (F)
zugesetzt wird, können
dadurch das Isoliervermögen,
die Chemikalienbeständigkeit
und Festigkeit der Klebeschicht weiter verbessert werden.
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Wenn
darüber
hinaus ein allgemein bekanntes Phenolharz (F) als thermoplastisches
Harz zugesetzt wird, können
dadurch das Isoliervermögen,
die Chemikalienbeständigkeit
und Festigkeit der Klebeschicht zusätzlich verbessert werden.
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Das
hierin verwendbare Phenolharz (F) umfasst allgemein bekannte Phenolharze,
wie etwa Phenolharze vom Novolaktyp und Phenolharze vom Resoltyp,
wie beispielsweise Harze aus Phenol, aus alkylsubstituierten Phenolen,
wie etwa Kresol, p-t-Butylphenol, Nonylphenol und p-Phenylphenol,
zyklischen alkylmodifizierten Phenolen, wie etwa Terpen und Dicyclopentadien,
Harze, die eine funktionelle Gruppe mit einem Heteroatom aufweisen,
wie beispielsweise Nitrogruppen, Halogengruppen, Cyanogruppen und
Aminogruppen, Harze mit einem Skelett aus Naphthalin oder Anthracen
und dergleichen und Harze mit einem polyfunktionellen Phenol, wie
etwa Bisphenol F, Bisphenol A, Bisphenol S, Resorcinol und Pyrogallol.
Darunter ist ein Phenolharz vom Resoltyp geeigneter, da es die Isolationswiderstand-Abfalldauer
wirksam verbessert.
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Die
Menge an zugesetztem Phenolharz beträgt vorzugsweise mehr als 35
bis weniger als 60 Gew.-%, noch bevorzugter 40 bis 50 Gew.-%, bezogen
auf das Gewicht der Klebeschicht, und 60 bis 200 Gewichtsteile, bezogen
auf 100 Gewichtsteile des thermoplastischen Harzes. Wenn die Menge
35 Gew.-% oder weniger beträgt,
nimmt die Isolierbarkeit unerwünschterweise
ab, während
bei einem Wert von 60 Gew.-% oder mehr die Klebefestigkeit unerwünschterweise
gemindert wird.
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Zur
erfindungsgemäßen Klebeschicht
können
ein Härtungsmittel
und Härtungsbeschleuniger
für Epoxidharze
und Phenolharze ohne jegliche Einschränkungen zugesetzt werden; als
allgemein bekannte Harze kommen beispielsweise aromatische Polyamine,
Aminkomplexe aus Bortrifluorid, wie etwa ein Bortrifluoridtriethylamin,
Imidazolderivate, wie etwa 2-Alkyl-4-methylimidazole und 2-Phenyl-4-alkylimidazole,
organische Säuren,
wie etwa Phthalsäureanhydrid
und Trimellithsäureanhydrid,
Dicyandiamid, Triphenylphosphin, Diazabicycloundecen und dergleichen
in Frage. Die davon zugesetzte Menge beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10
Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile der Klebeschicht.
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Zusätzlich zu
den obigen Inhaltsstoffen können
ohne jegliche Einschränkungen
auch organische und anorganische Inhaltsstoffe wie Antioxidantien
auf Phenol- oder Aminbasis und Ionenfänger, wie beispielsweise Hydrotalkit,
zugesetzt werden, sofern die Eigenschaften des Klebstoffs nicht
beeinträchtigt
werden.
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Der
erfindungsgemäße flexible
Isolationsfilm bezieht sich auf einen 25 bis 125 μm dicken
Film, der aus einem Kunststoffmaterial, wie etwa Polyimid, Polyester,
Polyphenylensulfid, Polyethersulfon, Polyetheretherketon, Aramid,
Polycarbonat oder Polyarylat, oder aus einem Verbundmaterial, wie
etwa einem mit Epoxidharz imprägnierten
Glasgewebe, besteht. Ein Laminat, bestehend aus mehreren Schichten
der im Vorangegangenen erwähnten
Elemente, kann ebenfalls eingesetzt werden. Zudem kann die Isolatorschicht
ein- oder beidseitig je nach Bedarf mittels Hydrolyse, Glimmentladung,
Niedertemperaturplasma, physikalischen Aufrauens der Oberflächen oder
Klebebeschichten und dergleichen behandelt werden.
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Die
erfindungsgemäße Schutzfilmschicht
ist nicht speziell eingeschränkt,
sofern sie von der Klebstofffläche
entfernt werden kann, ohne die Form des klebstoffbeschichteten Bands
zur Verbindung eines Halbleiters zu beeinträchtigen, bevor die Kupferfolie
thermisch laminiert wird, wobei die Schutzfilmschicht beispielsweise
eine mit einer Silicon- oder Fluorverbindung beschichtete Polyolefinfolie
oder Polyesterfolie oder ein damit laminiertes Papier und dergleichen
umfassen kann.
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Im
Folgenden ist das Verfahren zur Herstellung eines Bands zum DB beschrieben.
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Ein
flexibler Isolationsfilm eines Polyimids oder dergleichen wird mit
einer Anstrichschicht beschichtet, wobei die Klebstoffzusammensetzung
in einem Lösungsmittel
gelöst
ist, und anschließend
getrocknet. Vorzugsweise bildet sich durch das Beschichten eine
5 bis 25 μm
dicke Klebeschicht aus. Das Trocknen findet 1 bis 5 Minuten lang
bei 100 bis 200°C
statt. Das Lösungsmittel
ist nicht speziell eingeschränkt,
wobei vorzugsweise ein Gemisch aus aromatischen Kohlenwasserstoffen,
wie etwa Toluol, Xylol und Chlorbenzol, und einem Alkohol, wie beispielsweise
Methanol, Ethanol oder Propanol, in Frage kommt. Auf den so erhaltenen
Film wird ein Schutzfilm auflaminiert, und das Laminat schließlich aufgeschnitten,
um eine Breite von etwa 35 bis 158 mm aufzuweisen. Alternativ dazu
kann der Schutzfilm mit der Klebstoffzusammensetzung beschichtet
und getrocknet, der beschichtete Film aufgeschnitten werden, um
eine gewünschte
Breite zu erhalten, und anschließend wird ein Isolationsfilm
auflaminiert. Das letztere Verfahren eignet sich, wenn die Klebeschicht
und der Isolationsfilm unterschiedliche Breiten besitzen.
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Im
Folgenden sind erfindungsgemäße Ausführungsformen
anhand von Beispielen beschrieben. Die Beispiele 1 bis 5 sind Beispiele
gemäß der Erfindung,
worin die Klebefolie ein Epoxidharz (B) mit einem Cyclopentadienskelett
enthält.
In den restlichen (Bezugs-)Beispielen enthält die Klebefolie ein anderes
Epoxidharz, wobei diese Beispiele nur für Erklärungszwecke bereitgestellt
werden. Bevor die Beispiele beschrieben werden, sind im Folgenden
die Evaluationsverfahren erläutert.
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(Evaluationsverfahren)
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(1) Herstellung einer
Leiterplatteschicht (C) eines Halbleiter verbindenden Substrats
(Strukturband zur Evaluation)
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Auf
ein klebstoffbeschichtetes Band für TAB (31N0-00ES, hergestellt
von Toray Industries, Inc.) wurde eine 18 μm dicke elektrolytische Kupferfolie
(3EC-VLP, hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.) bei 140°C unter 0,1
MPa auflaminiert. Anschließend
wurde das Laminat zum Härten
in einem Luftofen bei 80°C
3 Stunden lang, bei 100°C
5 Stunden lang erhitzt, um ein kupferfolienbeschichtetes Band für TAB herzustellen. Auf
der Kupferfolienfläche
des erhaltenen kupferfolienbeschichteten Bands für TAB wurde eine Photoresistschicht
ausgebildet, gefolgt von Ätzen
und Entfernen des Resists gemäß einem
herkömmlichen
Verfahren, um ein Strukturband zur Evaluation herzustellen.
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(2) Herstellung einer
Schicht (C) eines Halbleiter verbindenden Substrats (Verstärkungs-
und Strahlenschutzfolie) ohne ausgebildete Leiterstruktur.
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Auf
eine 0,1 mm dicke Reinkupferfolie wurde eine 100 μm dicke Klebefolie
bei 140°C
unter 0,1 MPa auflaminiert und in ein 30 mm großes Quadrat geformt.
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(3) Evaluation der Einbettbarkeit
der Leiterstruktur und Schäumen
beim Härten
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Auf
die Leiterstrukturfläche
des Strukturbands zur Evaluation aus (1) wurde die klebstoffbeschichtete Reinkupferfolie
aus (2) bei 130°C
unter 0,1 MPa auflaminiert, das Laminat erhitzt, um in einem Luftofen
bei 150°C
2 Stunden lang gehärtet
zu werden. Das Laminat wurde in ein hauptsächlich aus Eisen(III)-chlorid
bestehendes Ätzmittel
eingetaucht, um die Reinkupferfolie aufzulösen. Schließlich wurde die freigelegte
Klebeschicht mittels eines Stereomikroskops in 30facher Vergrößerung beobachtet,
um das Schäumen
während
des Härtens
und die Einbettbarkeit der Leiterstruktur zu bewerten.
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(4) Evaluation der Klebefestigkeit
-
Die
wie in (2) beschriebene klebstoffbeschichtete Reinkupferfolie wurde
bei 130°C
unter 0,1 MPa auf einen Polyimidfilm auflaminiert („Upilex" 75S, hergestellt
von Ube Industries, Ltd.) und das Laminat in einem Luftofen zum
Härten
bei 150°C
2 Stunden lang erhitzt. Der als Probe erhaltene Polyimidfilm wurde
auf eine Breite von 2 mm zusammengeschnitten und bei einer Geschwindigkeit
von 50 mm/min in 90°-Richtung mittels eines
Zugfestigkeitstesters (Modell UCT-100, hergestellt von K. K. Orientec)
abgelöst
und die Ablösekraft
gemessen.
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(5) Isoliervermögen
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Auf
die Leiterstrukturfläche
des Strukturbands zur Evaluation aus (1) mit 100 μm Leiterbreite
und 100 μm
Distanz zwischen den Leitern wurde als kammförmige Probe zur Evaluation
die klebstoffbeschichtete, wie in (2) beschriebene Reinkupferfolie
bei 130°C
unter 0,1 MPa auflaminiert und das Laminat zum Härten bei 150°C 2 Stunden
lang erhitzt. Die erhaltene Probe wurde unter einer kontinuierlich
angelegten Gleichspannung von 100 V in einer Umgebung mit 85°C und 85%
r.F. in einen Thermo-Hygrostaten (Modell IE-21, hergestellt von
Yamato Scientific Co., Ltd.) gestellt, der Widerstandswert unmittelbar
danach und 200 Stunden später mittels
eines Superisolierungs-Prüfgeräts (Modell
DSM-8101, hergestellt von Toa Electronics Co., Ltd.) gemessen.
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(6) Hitzebeständigkeit
während
des Lötens
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Ein
30 mm großes
Probenquadrat, das wie in (4) beschrieben hergestellt worden ist,
wurde in einer Umgebung mit 85°C
und 85% r.F. 48 Stunden lang konditioniert und unmittelbar danach
auf einem Lötbad
60 Sekunden lang schwimmen gelassen, um die Höchsttemperatur zu messen, bei
der es weder zu Aufwölbungen
noch zu Ablösungen
kam.
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(7) Wärmekreisprozess-Test
-
Ein
30 mm großes
Probenquadrat, das wie in (4) beschrieben hergestellt worden ist,
wurde in einen Wärmekreisprozess-Tester
(Modell PL-3, hergestellt von Tabai Espec Corp.) gestellt, um bei
Aufrechterhaltung einer Mindesttemperatur von –20°C und einer Höchsttemperatur
von 100°C
jeweils 1 Stunde lang durch 600 Zyklen behandelt wurde, um das Ablösen zu bewerten.
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(8) Messung des Speicherelastizitätsmoduls
-
Eine
Klebeschicht wurde laminiert, um eine Gesamtdicke von etwa 500 μm zu ergeben,
und das Laminat bei 150°C
2 Stunden lang zur Herstellung einer Probe nachgehärtet. Das
Laminat wurde unter Einsatz eines Geräts zur Messung der dynamischen
Viskoelastizität
(RHEOVIBRON-DDV-II/III-EA, hergestellt von K. K. Orientec) im Zugmodus
bei einer Frequenz von 35 Hz und einer Aufheizgeschwindigkeit von
2°C min–1 gemessen.
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(9) Messung des Längenausdehnungskoeffizienten
-
Es
wurden drei etwa 500 μm
große
Folien, die der aus (8) ähnlich
sind, laminiert. Das Laminat wurde bei 2°C min–1 im
Kompressionsmodus unter Einsatz eines thermischen Dilatometers mit
geringer Konstantlast (hergestellt von Rigaku Denki K. K.) erhitzt
und der Längenausdehnungskoeffizient
aus dem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten
bei einer Bezugstemperatur von 25°C
erhalten.
-
(10) Messung der Bruchenergie
-
Eine
etwa 100 μm
dicke Probe, die wie in (8) beschrieben hergestellt und bei 150°C 2 Stunden
lang nachgehärtet
worden ist, wurde mittels eines Zugfestigkeitstesters (Modell UCT-100,
hergestellt von K. K. Orientec) bei einer Geschwindigkeit von 50
mm/min gemessen, um die Spannungs-Dehnungs-Kurve aufzuzeichnen,
bis es zu Brüchen
kam. Aus dem unterhalb der Kurve liegenden Bereich wurde die Bruchenergie
erhalten.
-
(11) Verfahren zur Herstellung
einer Bandprobe für
TAB und einer Bandprobe zum DB
-
Ein
erfindungsgemäßes klebstoffbeschichtetes
Band für
TAB und ein Band zum DB wurden eingesetzt, um Strukturbänder zur
Evaluation, wie jeweils in (1) beschrieben, herzustellen.
-
(12) Plattieren
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Die
aus (11) erhaltene Probe wurde bei 70°C in eine Verzinnungslösung auf
Borfluorsäurebasis
(LT-34, hergestellt von Simplay Far East) eingetaucht, um mit Zinn
zu einer Dicke von 0,5 μm
plattiert zu werden. Die Probe zur Messung der Klebefestigkeit wies
eine 50 μm
große
Leiterbreite auf. Die Probe zur Messung der Isolierbarkeit wurde
wie in 7 ausgebildet. In 7 steht
die Zahl 48 für
einen Leiterteil einer Struktur zur Isolationsmessung; 49 für eine Klebeschicht
eines TAB-Bands;
und 50 für
einen organischen Isolationsfilm.
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Eine
Probe zur Messung der DB-Eigenschaft von (16) wurde durch Elektroplattieren
einer 0,1 μm
dicken Nickelfläche
mit Gold zu einer Dicke von 0,5 μm
(Aurobel UP-24,
hergestellt von Japan Ronal K. K.) erhalten.
-
(13) Evaluation der Kupferfolien-Klebefestigkeit
eines Bands für
TAB und eines Bands zum DB
-
Eine
Kupferfolie mit einer Leiterbreite von 50 μm wurde, wie in (11) und (12)
beschrieben, als Probe erhalten und bei einer Geschwindigkeit von
50 mm/min in 90°-Richtung
mittels eines Zugfestigkeitstesters (UTM-11-5HR, hergestellt von
K. K. Orientec) abgelöst
und die Ablösekraft
gemessen.
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(14) Isoliervermögen bei
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit
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Eine
kammförmige
Probe mit 25 μm
Leiterbreite und 25 μm
Distanz zwischen den Leitern wurde zur wie in 7 dargestellten
Evaluation, wie in (11) und (12) beschrieben, erhalten und unter
einer kontinuierlich angelegten Gleichspannung von 100 V in einer
Umgebung mit 130°C
und 85% r.F. in einen Thermo-Hygrostaten (Modell TPC-211 D, hergestellt
von Tabai Espec Corp.) gestellt und die Isolationswiderstand-Abfalltemperatur
gemessen, um einen Widerstandswert von 107 Ω oder weniger
zu erzielen. Der Widerstandswert wurde mittels eines Superisolierungs-Prüfgeräts (Modell
DSM-8101, hergestellt von Toa Electronics Co., Ltd.) gemessen.
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(15) Isoliervermögen bei
hoher Temperatur
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Eine
Probe, welche dieselbe Form wie jene aus (14) aufweist, wurde zur
Evaluation bei 150°C
und einer kontinuierlichen Gleichspannung von 100 V in einen Luftofen
(Modell ID-21, hergestellt von Yamato Scientific Co. Ltd.) gestellt
und die Isolationswiderstand-Abfalltemperatur gemessen, um einen
Widerstandswert von 109 Ω oder weniger zu erzielen.
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(16) Evaluation der DB-Eigenschaft
-
Ein
wie in (11) und (12) beschrieben hergestelltes Band zum DB (goldplattiertes
Strukturband) wies Golddrähte
auf, die bei 180°C,
einer Last von 60 g und einer Ultraschallfrequenz von 58 kHz gebondet
waren. Unter Einsatz eines Zugfestigkeitsmessers (Modell Microtester
22, hergestellt von Dage) wurde ein Zugversuch durchgeführt.
-
(17) Messung der Trübung
-
Ein
thermoplastisches Harz und ein Epoxidharz wurden in einem Gewichtsverhältnis von
1/1 vermischt und das Gemisch in einem für beide herkömmlichen
Lösungsmittel
gelöst,
um eine Konzentration von etwa 10 Gew.-% zu erzielen. Die Lösung wurde
in eine Form gegossen, um einen Film von etwa 12 μm Trockenfilmdicke
auszubilden. Die erhaltene Probe wurde verwendet, um die Trübung gemäß JIS K
7105 zu messen.
-
(18) Messung der Maßgenauigkeit
(Wölbungen
während
des Härtens)
-
Eine
Bandprobe für
TAB mit einer 12 μm
dicken Klebeschicht, die auf einer 75 μm dicken Polyimidfolienbasis
liegt, wurde in einen 35 mm × 6
mm großen
Prüfling
geschnitten und der Überzugsfilm
entfernt. Der restliche Film wurde unter denselben wie in (1) beschriebenen
Bedingungen nachgehärtet.
Da der Klebstoff enthaltende Film sich aufrollte, wurde dieser auf
eine flache Folie platziert, um einen Bogen zu bilden, woraufhin
mittels eines Mikrometers die von der flachen Folie abstehende Maximalhöhe gemessen
wurde.
-
Herstellungsbeispiel 1
(Synthese des Polyamidharzes)
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Eine
Dimersäure
(PRIPOL1009, hergestellt von Unichema) als Säurekomponente und Hexamethylendiamin
(hergestellt von Wako Pure Chemical Industries Ltd.) als Aminkomponente
wurden mit einem von 1,1 bis 0,9 geänderten Säure/Amin-Verhältnis
eingesetzt, um ein Säure/Amin-Reaktionsprodukt
zu erhalten. Das Säure/Amin-Reaktionsprodukt,
Entschäumungsmittel
und 1% oder weniger Phosphorsäurekatalysator
wurden zusammengemischt, um ein Polyamidreaktionsprodukt zu erhalten.
Das Polyamidreaktionsprodukt wurde bei einer Temperatur von 140°C 1 Stunde
lang gerührt,
auf 205°C
erhitzt und bei dieser Temperatur etwa 1,5 Stunden lang gerührt, anschließend 0,5
Stunden lang in einem Vakuum von etwa 15 mmHg gehalten und die Temperatur
gesenkt. Schließlich
wurde ein Antioxidans zugesetzt und das Polyamidharz mit einem Aminwert
von 2,5 entfernt.
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Herstellungsbeispiel 2
(Herstellung eines löslichen
Gehalts an hochmolekularem Resol-Phenol)
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Ein
hochmolekulares Resol-Phenol (Bell Pearl S895, hergestellt von Kanebo,
Ltd.) wurde bei 60°C
in Chlorbenzol gelöst,
um eine Konzentration von etwa 10 Gew.-% zu erzielen. Die Lösung wurde
mittels eines 0,5 μm
großen
Filters filtriert und der lösliche
Gehalt entfernt. Aus der Differenz des Feststoffgehalts vor und nach
dem Filtrieren ergab sich ein löslicher
Gehalt von 96%.
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Bezugsbeispiel 1
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Aluminiumhydroxid
(H-42I, hergestellt von Showa Denko K. K.) wurde mit Toluol vermischt
und das Gemisch mittels Sandmühle
behandelt, um eine Aluminiumhydroxiddispersion herzustellen. Der
Dispersion wurden NBR-C (PNR-1H, hergestellt von Japan Synthetic
Rubber Co., Ltd.), Epoxidharz vom Bisphenol-A-Typ („Epikote" 834, hergestellt
von Yuka Shell Epoxy K. K., Epoxidäquivalent 250), bromiertes
Epoxidharz („Epikote" 5050, hergestellt
von Yuka Shell Epoxy K. K., Bromgehalt 49% und Epoxidäquivalent
395), 4,4'-Diaminodiphenylsulfon
und Methylethylketon gewichtsäquivalent
zur Dispersion zugesetzt, um ein wie in Tabelle 2 angeführtes Zusammensetzungsverhältnis zu
erhalten, und das Gemisch wurde bei 30°C zur Herstellung einer Klebstofflösung gerührt. Die
Klebstofflösung
wurde auf einen Silicontrennmittel aufweisenden 25 μm dicken Polyethylenterephthalatfilm („Film Bina" GT, hergestellt
von Fujimori Kogyo Co., Ltd.) mittels Vorstreichmaschine aufgebracht,
um eine Trockenfilmdicke von etwa 50 μm zu erzielen, und bei 170°C 5 Minuten
lang getrocknet. Es wurden zwei Folien des beschichteten Films laminiert,
wobei die Klebstoffflächen
so gehalten wurden, dass sie sich gegenüberlagen, um eine Klebefolie
mit 100 μm
Klebstoffdicke herzustellen. Die Klebefolie wurde bei 100°C und 0,1
MPa auf eine 0,1 mm dicke Reinkupferfolie aufgebracht, um eine klebstoffbeschichtete Reinkupferfolie
zu erhalten. Die Eigenschaften sind in Tabelle 3 angeführt, und
die Temperaturabhängigkeit des
Speicherelastizitätsmoduls
und des Längenausdehnungskoeffizienten
ist in den 8 und 9 dargestellt.
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Die
klebstoffbeschichtete Reinkupferfolie, die als äußere Form ein 30 mm großes Quadrat
darstellt, das gemäß obigem
Verfahren erhalten worden ist, wurde durchlocht, um ein 20 mm großes quadratisches Loch
in der Mitte zu öffnen.
Außerdem
wurde, wie im Evaluationsverfahren (1) beschrieben, ein in 7 dargestelltes
Strukturband hergestellt, wobei die Leiterstrukturfläche mit
einem lichtempfindlichen Lötresist
(„Probimer" 71, hergestellt
von Ciba Geigy) beschichtet, sodann getrocknet, mit einer Photomaske
belichtet, entwickelt und schließlich thermisch gehärtet wurde.
Der Resist wurde auf den Anschlussflächen der Lötkugelverbindungen entfernt.
Sodann wurden die Reinkupferfolie und das Strukturband bei 130°C und 0,1
MPa auf der der Leiterstruktur gegenüberliegenden Seite thermisch
miteinander druckgebondet, wobei das Loch in der Reinkupferfolie
mit dem Vorrichtungsloch im Strukturband genau übereinstimmt, wonach das Laminat
erhitzt wurde, um bei 150°C
2 Stunden lang in einem Luftofen getrocknet zu werden, damit ein
Halbleiter verbindendes Substrat hergestellt werden kann.
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Darüber hinaus
wurde in den Innenanschlüssen
des Halbleiter verbindenden Substrats eine integrierte Halbleiterschaltung
mittels Innenanschluss-Bonden bei 450°C 1 Minute lang verbunden. Danach
wurde ein Flüssigdichtmittel
auf Epoxidbasis („Chip
Coat" 1320-617,
hergestellt von Hokuriku Toryo K. K.) zwecks Dichten aufgebracht.
Auf den Anschlussflächen
der Lötkugelverbindungen
wurde Lötcreme
gedruckt und Lötkugeln (hergestellt
von Tanaka Denshi Kogyo K. K.) mit 0,3 mm Durchmesser angeordnet.
Die Anordnung wurde in einem 260°C-Reflow-Lötofen erhitzt, um eine Halbleitervorrichtung
zu erhalten. 1 ist eine Schnittansicht, welche
die erhaltene Halbleitervorrichtung darstellt.
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Bezugsbeispiel 2
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Kugelförmiges Silica
(„Ecseria", hergestellt von
Tokuyama Corp.) wurde mit Toluol vermischt und das Gemisch mittels
Sandmühle
behandelt, um eine Dispersion herzustellen. Der Dispersion wurden
NBR-C (PNR-1H, hergestellt von Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.),
SEBS-C (MX-073, hergestellt von Asahi Chemical Industry Co., Ltd.),
Naphthalinskelett enthaltendes Epoxidharz („Epiclon" HP4032, hergestellt von Danippon Ink & Chemicals, Inc.,
Epoxidäquivalent
150), 4,4'-Diaminodiphenylsulfon
und Methylethylketon gewichtsäquivalent
zur Dispersion zugesetzt, um ein wie in Tabelle 1 angeführtes Zusammensetzungsverhältnis zu
erhalten, und das Gemisch wurde bei 30°C zur Herstellung einer Klebstofflösung gerührt. Die
Klebstofflösung wurde
eingesetzt, um eine wie im Bezugsbeispiel 1 beschriebene klebstoffbeschichtete
Reinkupferfolie zu erhalten. Die Eigenschaften sind in Tabelle 3
angeführt.
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Beispiel 1 und Bezugsbeispiele
2 bis 5
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Es
wurden Klebstoffe, die unter Verwendung der in Tabelle 1 angeführten Rohmaterialien
in den in Tabelle 2 angeführten
Zusammensetzungsverhältnissen,
wie in Bezugsbeispiel 1 beschrieben, hergestellt, um Klebefolien
für Halbleiter
verbindende Substrate zu erhalten. Die Eigenschaften sind ebenfalls
in Tabelle 3 angeführt.
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Vergleichsbeispiel 1
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Aluminiumhydroxid
(H-42I, hergestellt von Showa Denko K. K.) wurde mit Toluol vermischt
und das Gemisch mittels Sandmühle
behandelt, um eine Aluminiumhydroxiddispersion herzustellen. Der
Dispersion wurden NBR-C (PNR-1H, hergestellt von Japan Synthetic
Rubber Co., Ltd.) und Methylethylketon gewichtsäquivalent zur Dispersion zugesetzt,
um ein wie in Tabelle 2 angeführtes
Zusammensetzungsverhältnis
zu erhalten, und das Gemisch wurde bei 30°C zur Herstellung einer Klebstofflösung gerührt. Die
Klebstofflösung wurde
eingesetzt, um eine wie im Bezugsbeispiel 1 beschriebene klebstoffbeschichtete
Reinkupferfolie zu erhalten. Die Eigenschaften sind in Tabelle 3
angeführt.
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Vergleichsbeispiel 2
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Aluminiumhydroxid
(H-42I, hergestellt von Showa Denko K. K.) wurde mit Toluol vermischt
und das Gemisch mittels Sandmühle
behandelt, um eine Aluminiumhydroxiddispersion herzustellen. Der
Dispersion wurden ein Phenol-Novolak-Harz
(PSM4261, hergestellt von Gun-ein Chemical Industry Co., Ltd.) Hexamethylentetramin
und Methylethylketon gewichtsäquivalent
zur Dispersion zugesetzt, um ein wie in Tabelle 2 angeführtes Zusammensetzungsverhältnis zu
erhalten, und das Gemisch wurde bei 30°C zur Herstellung einer Klebstofflösung gerührt. Die
Klebstofflösung
wurde eingesetzt, um eine wie im Bezugsbeispiel 1 beschriebene klebstoffbeschichtete
Reinkupferfolie zu erhalten. Die Eigenschaften sind in Tabelle 3
angeführt.
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Aus
den in den Tabellen 1 und 2 angeführten Beispielen der vorliegenden
Erfindung und Vergleichsbeispielen geht hervor, dass die für Halbleitervorrichtungen
erhaltenen Klebstoffzusammensetzungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung
erhalten wurden, über
ausgezeichnete Verarbeitbarkeit, Klebefestigkeit, Isolierbarkeit
und Isolierbeständigkeit
verfügen.
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Bezugsbeispiel 6
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Das
im Bezugsbeispiel 1 erhaltene Polyamidharz (Aminwert 2,5), Epoxidharz
(„Epiclon" HP4032, hergestellt
von Danippon Ink & Chemicals,
Inc., Epoxidäquivalent
150), Resol-Phenolharz vom Nonylphenol-Typ (CRM0803, hergestellt
von Showa High polymer Co., Ltd.), Phenol-Resolharz vom unverzweigten
Typ (PR500087, hergestellt von Sumitomo Durez Co., Ltd.), gemischtes
Phenol-Resolharz vom p-t-Bu/Bisphenol-A-Typ
(p-t-Bu/Bisphenol A = 8/2) (CKM935, hergestellt von Showa High polymer
Co., Ltd.) und DBU wurden vermischt, um ein wie in Tabelle 2 angeführtes Zusammensetzungsverhältnis zu
erhalten, und das Gemisch wurde bei 30°C zur Herstellung einer Klebstofflösung in
einem Lösungsmittelgemisch
aus Methanol und Monochlorbenzol bis zu einer Konzentration von
20 Gew.-% gerührt.
Der Klebstoff wurde auf einen 25 μm
dicken als Schutzfilm eingesetzten Polyethylenterephthalatfilm („Lumirror", hergestellt von
Toray Industries, Inc.) mittels Vorstreichmaschine aufgebracht,
um eine Trockenfilmdicke von etwa 12 μm zu erzielen, und das Laminat
wurde bei 100°C
1 Minute lang getrocknet, um eine Klebefolie herzustellen. Die erhaltene
Klebefolie wurde bei 120°C
unter 1 kg/cm2 auf einen als organischer
Isolationsfilm verwendeten 75 μm
dicken Polyimidfilm („Upilex" 75S, hergestellt
von Ube Industries, Ltd.) auflaminiert, um ein klebstoffbeschichtetes
Band für
TAB herzustellen. Die Eigenschaften sind in Tabelle 4 angeführt. 10 stellt
die Messergebnisse der Temperaturabhängigkeit von tanδ dar. 11 stellt
die Messergebnisse des Isolationswiderstands unter einer Gleichspannung von
100 V in einer Umgebung mit 130°C
und 85% r.F. dar.
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Gemäß dem im
Evaluationsverfahren (11) beschriebenen Verfahren wurde eine Leiterschaltung
für eine
IC-Verbindung gebildet, um ein in 3 dargestelltes
Halbleiter verbindendes Substrat (Strukturband) zu erhalten.
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Das
Strukturband wurde eingesetzt, um eine integrierte Halbleiterschaltung
mittels Innenanschluss-Bonden bei 450°C 1 Minute lang zu verbinden.
Danach wurde ein Flüssigdichtmittel
auf Epoxidbasis („Chip
Coat" 1320-617,
hergestellt von Hokuriku Toryo K. K.) zwecks Dichten aufgebracht,
um eine Halbleitervorrichtung zu erhalten. 1 ist eine
Schnittansicht, welche die erhaltene Halbleitervorrichtung darstellt.
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Beispiel 2 und Bezugsbeispiele
7 bis 13
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Es
wurden jeweils klebstoffbeschichtete Bänder zur Verbindung eines Halbleiters
erhalten, indem die in Tabelle 4 angeführten Rohmaterialien und Zusammensetzungsverhältnisse,
wie in Bezugsbeispiel 6 beschrieben, eingesetzt wurden. Die Eigenschaften
sind ebenfalls in Tabelle 4 angeführt. Die Messergebnisse für tanδ der Vergleichsbeispiele
1 und 2 sind in 10 dargestellt.
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Aus
den in Tabelle 4 angeführten
Beispielen der Erfindung und Bezugsbeispielen geht hervor, dass
die jeweils klebstoffbeschichteten erfindungsgemäßen Bänder für TAB über ausgezeichnete Klebefestigkeit,
Maßgenauigkeit
und Isolierbarkeit verfügen.
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Beispiel 3
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Das
in Bezugsbeispiel 1 erhaltene Polyamidharz (Aminwert 2,5), Epoxidharz
(ZX1257, hergestellt von Toto Kasei K. K., Epoxidäquivalent
260), Resol-Phenolharz vom p-t-Bu-Phenol-Typ (CKM1634G, hergestellt von
Showa High polymer Co., Ltd.), gemischtes Phenol-Resolharz vom p-t-Bu/Bisphenol-A-Typ
(p-t-Bu/Bisphenol A = 8,2) (CKM908, hergestellt von Showa High polymer
Co., Ltd.) und DBU wurden vermischt, um ein wie in Tabelle 5 angeführtes Zusammensetzungsverhältnis zu
erhalten, und das Gemisch wurde bei 30°C zur Herstellung einer Klebstofflösung in
einem Lösungsmittelgemisch
aus Methanol und Monochlorbenzol bis zu einer Konzentration von
20 Gew.-% gerührt.
Der Klebstoff wurde auf einen 25 μm
dicken als Schutzfilm eingesetzten Polyethylenterephthalatfilm („Lumirror", hergestellt von
Toray Industries, Inc.) mittels Vorstreichmaschine aufgebracht und
bei 100°C
1 Minute lang und bei 160°C
5 Minuten lang getrocknet, um eine Klebefolie herzustellen. Die
erhaltene Klebefolie wurde zudem bei 120°C unter 1 kg/cm2 auf
einen als organischen Isolationsfilm verwendeten 75 μm dicken
Polyimidfilm („Upilex" 75S, hergestellt
von Ube Industries, Ltd.) auflaminiert, um ein klebstoffbeschichtetes Band
zum DB herzustellen. Die Eigenschaften sind in Tabelle 5 angeführt. 12 stellt
die Messergebnisse der Temperaturabhängigkeit vom Speicherelastizitätsmodul
E' dar, während 13 die
Messergebnisse der Temperaturabhängigkeit
von tanδ darstellt.
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Wie
im Evaluationsverfahren (11) beschrieben, wurde eine Leiterschaltung
für eine
IC-Verbindung gebildet, um ein in 5 dargestelltes
Halbleiter verbindendes Substrat (Strukturband) zu erhalten. In 5 steht
die Zahl 31 für
eine Klebeschicht eines Bands zum DB; 32 für einen
organischen Isolationsfilm; 33 für ein Perforationsloch; 34 für eine Leiterstruktur; 35 für einen
Leiter an einer Lötkugelverbindungsstelle;
und 36 für eine
Leiteranschlussfläche
zum DB.
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Das
Strukturband wurde eingesetzt, um eine IC mittels Innenanschluss-Bonden
bei 450°C
1 Minute lang zu verbinden. Danach wurde ein Flüssigdichtmittel auf Epoxidbasis
(„Chip
Coat" 1320-617,
hergestellt von Hokuriku Toryo K. K.) zwecks Dichten aufgebracht,
um eine Halbleitervorrichtung zu erhalten. 6 ist eine Schnittansicht,
welche die erhaltene Halbleitervorrichtung darstellt. In 6 steht
die Zahl 37 für
einen IC-Chip; 38 für
eine IC-Elektrode; 39 für
einen Golddraht; 40 für
einen organischen Isolationsfilm; 41 für eine Klebeschicht eines Bands
zum DB; 42 für
eine plättchengebondete
Klebeschicht; 43 für
einen Leiter an einer Lötkugelverbindungsstelle; 44 für eine Lötkugel; 45 für eine Klebeschicht
eines Halbleiter verbindenden Substrats; 46 für eine Schicht
ohne jegliche ausgebildete Leiterstruktur (Verstärkungsfolie); und 47 für ein Dichtungsharz.
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Beispiele 4 und 5 und
Bezugsbeispiele 14 bis 16
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Es
wurden jeweils klebstoffbeschichtete Bänder zur Verbindung eines Halbleiters
erhalten, indem die in Tabelle 1 angeführten Rohmaterialien und die
in Tabelle 5 angeführten
Zusammensetzungsverhältnisse,
wie in Beispiel 3 beschrieben, eingesetzt wurden. Die Eigenschaften
sind ebenfalls in Tabelle 5 angeführt. Die Messergebnisse für tanδ des Vergleichsbeispiels
1 sind in 13 dargestellt.
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Aus
den in Tabelle 5 angeführten
Beispielen der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispielen geht hervor,
dass die jeweils klebstoffbeschichteten erfindungsgemäßen Bänder über ausgezeichnete
Klebefestigkeit und Isolierbarkeit verfügen.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung stellt gewerblich eine Klebefolie bereit,
die als Klebeschicht für
ein Halbleiter verbindendes Substrat geeignet ist, das verwendet
wird, um einen integrierten Halbleiterschaltkreis, ein zum Tape
Automated Bonding (TAB) verwendetes (im weiteren Verlauf als Band
für TAB
bezeichnet) klebstoffbeschichtetes Band, ein zum Draht-Bonden (DB)
verwendetes (im weiteren Verlauf als Band zum DB bezeichnet) klebstoffbeschichtetes
Band und ein Halbleiter verbindendes Substrat und eine Halbleitervorrichtung,
die alle vorangehenden Elemente einsetzt, zu montieren. Die vorliegende
Erfindung kann die Verlässlichkeit
von Halbleitervorrichtungen mit hoher Packungsdichte verbessern.
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