JP2001212904A - 接着剤付き導体−ポリイミド積層板 - Google Patents

接着剤付き導体−ポリイミド積層板

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 270℃までの熱履歴を受けた後においても
加熱圧着が可能で、シリコンチップや配線板導体との優
れた密着性とリフロー耐熱性を有する接着剤付き導体−
ポリイミド積層板を提供する。 【解決手段】 導体上に形成されたポリイミド系樹脂か
らなる平均の熱膨張係数が30×10-6以下の絶縁支持
層と該ポリイミド系樹脂の最外層に接するように形成さ
れた硬化後のガラス転移点が50〜250℃、250℃
における弾性率が105 Pa以上である架橋性反応基を
有するシロキサンポリイミド樹脂を70重量%以上含む
ポリイミド接着剤層からなり、かつ270℃、5分間の
熱履歴を加えた後にシリコンチップを320℃、2MP
aの条件でポリイミド接着剤層上に加熱圧着したときの
シリコンチップと接着剤層間の常温における90°ピー
ル強度が0.8kN/m以上である接着剤付き導体−ポ
リイミド積層体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体パッケージ用
インターポーザー及びビルドアップ配線板用ベース基材
として有用な加熱圧着工程における流れ性が良好で、し
かもシリコン、ポリイミド、各種金属に対する接着力と
リフロー時の耐熱性に優れた接着剤付きポリイミド銅張
積層板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体のマザーボードへの接続方法とし
ては、従来からリードフレーム上に半導体を搭載し、エ
ポキシ樹脂封止材でトランスファー封止する方法が広く
知られているが、最近、細線化、放熱特性、伝送特性の
点からポリイミドテープを絶縁層とする配線基板(イン
ターポーザー)が注目を浴びている。従来からポリイミ
ドフィルムと銅箔を接着剤を用いて貼り合わせた積層板
(3層テープ)はTAB(Tape Automated Bonding)接
続方式による液晶駆動用の半導体接続方法として広く知
られていたが、接着剤として用いているエポキシ、アク
リル系の接着剤の影響で耐熱性、電食性、接続ビア形成
のためのレーザー加工性が充分とは言えず、高い信頼性
を要求されるパッケージへの応用には限界があった。
【0003】また、ポリイミドフィルムと銅箔を直接貼
り合わせたフレキシブル基材(2層テープ材)を用いて
インターポーザーを形成する方法もあるが、その場合で
も半導体との接着封止、放熱板、スティフナーとの接着
に用いられる耐熱性の低い接着剤のために250℃付近
のリフロー温度により膨れを生じたり、耐電食性の不足
から充分な信頼性が得られないという問題点があった。
また、仮に耐熱性が高い接着剤を適用する場合でもこれ
らの接着剤は熱硬化型であるがゆえに、加熱圧着工程前
の熱履歴によって加熱圧着工程での流れ性が損なわれた
り、半導体チップとの接着性が損なわれるという問題点
があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電子部品の
接着前処理工程でかかる熱履歴(270℃まで)を受け
た後においても加熱圧着時の流れ性が良好で、しかもシ
リコン、ポリイミド、各種金属に対する接着力とリフロ
ー時の耐熱性に優れた接着剤付き導体−ポリイミド積層
体を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、導
体上に形成された少なくとも1層のポリイミド系樹脂か
らなる平均の熱膨張係数が30×10-6以下の絶縁支持
層と該ポリイミド系樹脂の最外層に接するように形成さ
れた硬化後のガラス転移点が100〜250℃、250
℃における弾性率が105 Pa以上である架橋性反応基
を有するシロキサンポリイミド樹脂を70重量%以上含
むポリイミド接着剤層からなり、かつ270℃、5分間
の熱履歴を加えた後にシリコンチップ被接着体を320
℃、2MPaの条件でポリイミド接着剤層上に加熱圧着
したときのシリコンチップ被接着体と接着剤層間の常温
における90°ピール強度が0.8kN/m以上である
ことを特徴とする接着剤付き導体−ポリイミド積層体で
ある。また、本発明は、少なくとも1つのシリコンチッ
プが接着剤層で接着されるために使用される前記接着剤
付き導体−ポリイミド積層体である。更に、本発明は、
シリコンチップが常温における90°ピール強度が0.
8kN/m以上で接着されてなる上記導体−ポリイミド
積層体である。本発明の絶縁支持層は、熱膨張係数の異
なる複数のポリイミド系樹脂からなる多層構造であり、
熱膨張係数が30×10-6以上の高熱膨張ポリイミド樹
脂層と熱膨張係数が20×10-6未満の低熱膨張ポリイ
ミド樹脂層とを有し、高熱膨張ポリイミド樹脂層の厚み
(t1)と低熱膨張ポリイミド樹脂の厚み(t2)の比率は
2<t2/t1<100の範囲であることが好ましい。また、こ
の場合、高熱膨張ポリイミド樹脂層が導体と接している
ことが有利である。また、回路基板としての反りを最小
限に抑えるという観点から平均の熱膨張係数が30×10-6
未満であることが望ましい。
【0006】上記の低熱膨張ポリイミド樹脂層を構成す
る低熱膨張ポリイミド樹脂は、熱膨張係数が20×10-6
満であればどのような構造のものであっても差支えない
が、フィルムの機械物性、耐熱性などに優れた性能を有
するものがよい。低熱膨張ポリイミド系樹脂の具体例と
しては、下記一般式(3)
【化9】 (但し、Ar4は4価の芳香族基をR7、R8は互いに同じ
であっても異なっていてもよい低級アルキル基、低級ア
ルコキシ基又はハロゲンのいずれかを示し、m, nは0〜
4の整数であり、少なくとも1つの低級アルコキシ基を
有する)で表される構造単位を有するポリアミドイミド
樹脂や、下記一般式(4)
【化10】 (但し、Ar5
【化11】 を表わし、R9、R10、R11は低級アルキル基、低級ア
ルコキシ基、ハロゲン基又は水素を示し、 l,m, nは
0〜4の整数であり、 R10、R11は互いに同じであっ
ても異なっていてもよい)で示される繰り返し単位を有
するポリイミド系樹脂を挙げることができる。
【0007】上記の高熱膨張ポリイミド樹脂層を構成す
る高熱膨張ポリイミド樹脂は、熱膨張係数が30×10-6
上であればどのような構造のものであっても差支えない
が、導体と接する高熱膨張ポリイミド樹脂は回路基板と
して導体との充分な密着力を発現することが必要であ
り、機械物性、耐熱性に優れた性能を有するものがよ
い。また、ガラス転移点が300℃未満であるポリイミ
ド系樹脂であることが好ましい。このようなポリイミド
系樹脂の具体例としては下記一般式(5)
【化12】 (式中、Xは直接結合、−SO2−、−O−又は−CO
−であり、かつ、Ar6が下記一般式(6)〜(11)の
群から選ばれる少なくとも1種である)
【化13】
【化14】 (式中、Yは直接結合、−C(CH32−、−SO2
又は、−C(CF32−を示す)で表されるポリイミド
系樹脂を挙げることができる。
【0008】また、本発明の架橋性反応基を有するシロ
キサンポリイミドを含むポリイミド接着剤層は、熱圧着
工程における成形性とリフロー実装時の耐熱性の点から
硬化後のガラス転移点が50〜250℃、好ましくは1
00〜230℃で、250℃における弾性率が105
a以上、好ましくは2×105Paである必要があり、
ガラス転移点が50℃未満では樹脂強度、リフロー耐熱
性の点で問題となり、250℃以上では実用的な圧着温
度で充分な流れ性を得ることが難しくなる。また、25
0℃における弾性率が105Pa未満ではリフロー工程
で膨れ、剥がれを生じる可能性が高い。
【0009】上記のシロキサンポリイミド樹脂はこのよ
うな条件を満足すればどのような構造、組成比のもので
あっても差支えないが、フィルム成形性が容易な溶剤可
溶型ポリイミドであることが好ましい。更に、加熱圧着
工程の加工性と硬化後のリフロー耐熱性を満足するため
に、下記一般式(1)及び一般式(2)で表わされる繰
り返し単位を有し、(1)/(2)の比率(モル比)が
5/95〜99/1範囲にあるシロキサンポリイミドが
好ましい。
【化15】 (但し、Ar1は4価の芳香族基を示し、R1、R2は2価
の炭化水素基を示し、R3〜R6は炭素数1〜6の炭化水
素基を示し、nは1〜9の整数を示す)
【化16】 (但し、Ar2は4価の芳香族基を示し、Ar3は2価の芳香
族基を示す)
【0010】一般式(1)及び一般式(2)で表わされ
る繰り返し単位の比率はR1〜R6及びAr1、Ar2の構造に
よって異なるが(1)/(2)のモル比で5/95〜9
9/1の範囲内、好ましくは20/80〜90/10の
範囲内で加熱圧着の温度に合わせて任意に設定すること
ができる。また、一般式(1)中のシロキサンユニット
数nは各種基材との接着力の点から1〜9の範囲である
が、3〜9の範囲が好ましい。なお、一般式(2)にお
いて、Ar3は2価の芳香族基であるがシロキサンユニッ
トを含むものは除かれる。
【0011】シロキサンポリイミド樹脂の主鎖又は側鎖
には反応性を有する架橋基を有していることが必要であ
る。このような反応性の架橋基としては、カルボキシル
基、フェノール性水酸基、ビニル基が特に好ましいもの
として挙げられる。これらの架橋基は高温の加熱圧着時
にポリイミド末端のアミノ基、酸無水物基又はカルボキ
シル基との間で反応することにより、高温下での弾性率
が上昇し、リフロー耐熱性を向上させる効果がある。こ
の架橋反応は270℃以上で顕著に進行するため、加熱
圧着前に270℃までの熱履歴を受けた場合でも加工流
動性を維持することが可能である。
【0012】このような反応性を有する架橋基を導入す
るためにはシロキサンポリイミド樹脂のモノマー成分の
一部として3,3'―ジヒドロキシ−4,4'-ジアミノビフェ
ニル、3,3',4,4'―テトラアミノビフェニル、3,5―ジア
ミノ安息香酸、3,3'―ジカルボキシ−4,4'―ジアミノビ
フェニルなどを使用すればよい。架橋基の導入量は、例
えばモノマー成分の一部として架橋基となる官能基を有
するジアミンを使用する場合、全ジアミン成分の2〜1
00モル%、さらに好ましくは5〜30モル%がよい。
いいかえれば、一般式(1)、(2)において、シロキ
サンジアミンと芳香族ジアミン(Ar3)中の架橋基とな
る官能基を有するものの割合が、5〜30モル%の範囲
が最も好ましい。
【0013】本発明で使用するポリイミド接着剤は、上
記シロキサンポリイミド樹脂を含むものであるが、この
ようなポリイミド接着剤としては、一般式(1)及び
(2)で表される繰り返し単位のみからなるものであっ
ても、他の繰り返し単位の成分を少量含むものであって
もよいが、他の繰り返し単位は30モル%以下であるこ
とがよい。また、このようなポリイミド樹脂と他の樹脂
との混合物であってもよい。例えば、加熱圧着工程にお
ける成形性向上を目的に、必要に応じてエポキシ樹脂、
アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂等の
熱硬化性樹脂を適量添加することもできる。これらの熱
硬化性樹脂は高温接着時の流動性を向上させるととも
に、高温接着時又はポストベーク時にポリイミド構造中
の官能基との間で架橋することにより、硬化後の耐熱性
を向上させる効果がある。他の樹脂と混合して使用する
場合、上記シロキサンポリイミド樹脂の含有量が70重
量%以上、好ましくは80重量%以上とする。
【0014】本発明の絶縁支持層、ポリイミド接着剤層
に使用されるポリイミド系樹脂はジアミン化合物と酸無
水物化合物とを極性溶媒中で反応させて得られるポリイ
ミド前駆体を加熱硬化することにより得られる。極性溶
媒としてはN-メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホル
ムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジ
メチルスルフォキシド(DMSO)、硫酸ジメチル、スルホ
ラン、ブチロラクトン、クレゾール、フェノール、ハロ
ゲン化フェノール、シクロヘキサノン、ジオキサン、テ
トラヒドロフラン、ジグライム等が挙げられる。
【0015】ジアミン化合物としては、p−フェニレン
ジアミン、m−フェニレンジアミン、2'−メトキシ−4,
4'−ジアミノベンズアニリド、4,4'−ジアミノジフェニ
ルエーテル、ジアミノトルエン、4,4'−ジアミノジフェ
ニルメタン、3,3'−ジメチル−4,4'−ジアミノジフェニ
ルメタン、3,3'−ジメチル−4,4'−ジアミノジフェニル
エーテル、2,2'−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フ
ェニル]プロパン、1,2−ビス(アニリノ)エタン、ジ
アミノジフェニルスルフォン、ジアミノベンズアニリ
ド、ジアミノベンゾエート、ジアミノジフェニルスルフ
ィド、2,2'−ビス(p−アミノフェニル)ヘキサフルオ
ロプロパン、1,5−ジアミノナフタレン、ジアミノベン
ゾトリフルオライド、1,4−ビス(p−アミノフェノキ
シ)ベンゼン、4,4'−(p−アミノフェノキシビフェニ
ル、ジアミノアントラキノン、4,4'−ビス(3-アミノフ
ェノキシフェニル)ジフェニルスルホン、1,3−ビス
(アニリノ)ヘキサフルオロプロパン、1,4−ビス(ア
ニリノ)オクタフルオロプロパン、1,5−ビス(アニリ
ノ)デカフルオロプロパン、1,7−ビス(アニリノ)テ
トラデカフルオロプロパン、2,2'−ビス[4−(4−アミ
ノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,
2'−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキ
サフルオロプロパン、2,2'−ビス[4−(2−アミノフェ
ノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2'−ビ
ス[4−(4−アミノフェノキシ)−3,5−ジメチルフェ
ニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2'−ビス[4−(4−
アミノフェノキシ)−3,5−ジトリフルオロメチルフェ
ニル]ヘキサフルオロプロパン、p−ビス(4−アミノ−
2−トリフルオロメチルフェノキシ)ベンゼン、4,4'−
ビス(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェノキシ)
ビフェニル、4,4'−ビス(4−アミノ−3−トリフルオロ
メチルフェノキシ)ビフェニル、4,4'−ビス(4−アミ
ノ−2−トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニルス
ルフォン、4,4'−ビス(4−アミノ−5−トリフルオロメ
チルフェノキシ)ジフェニルスルフォン、4,4'−ビス
(4−アミノ−3−トリフルオロメチルフェノキシ)ヘキ
サフルオロプロパン、ベンジジン、3,3'−ジメチルベン
ジジン、3,3',5,5'−テトラメチルベンジジン、オクタ
フルオロベンジジン、3,3'−メトキシベンジジン、0−
トリジン、m−トリジン、2,2',5,5',6,6'−ヘキサフル
オロトリジン、4,4'−ジアミノターフェニル、4,4−ジ
アミノクォーターフェニル等のジアミン類、並びにこれ
らのジアミンとホスゲン等との反応によって得られるジ
イソシアネート類がある。
【0016】また、ジアミノシロキサン類も使用可能で
あり、好ましいジアミノシロキサン類には下記一般式で
表されるものがある。
【化17】
【0017】テトラカルボン酸無水物及びその誘導体と
しては次のようなものが挙げられる。なお、ここではテ
トラカルボン酸として例示するが、これらのエステル化
物、酸無水物、酸塩化物も使用できる。ピロメリット
酸、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸、3,3',4,
4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、3,3',4,4'−ジ
フェニルスルホンテトラカルボン酸、3,3',4,4'−ジフ
ェニルエーテルテトラカルボン酸、2,3',3,4'−ビフェ
ニルテトラカルボン酸、2,3',3,4'−ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン
酸、2,3,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸、3,3',4,4'
−ジフェニルメタンテトラカルボン酸、2,2−ビス(3,4
−ジカルボキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,4−
ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,4,
9,10−テトラカルボキシペリレン、2,2−ビス[4−(3,
4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2
−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニ
ル]ヘキサフルオロプロパン、ブタンテトラカルボン
酸、シクロペンタンテトラカルボン酸等がある。また、
トリメリット酸及びその誘導体も挙げられる。
【0018】本発明の接着剤付き導体−ポリイミド積層
体で用いる導体としては導電性の金属であればどのよう
なものであってもよいが、具体的には銅、ステンレス、
アルミニウム、錫そのほか導電性の合金箔などが用いら
れる。好ましくは、銅である。
【0019】本発明の接着剤付き導体−ポリイミド積層
体は、導体層/絶縁支持層/ポリイミド接着剤層という
層構造をしており、絶縁支持層は少なくとも1層のポリ
イミド系樹脂層からなる。そして、絶縁支持層は熱膨張
係数が30×10-6以下、好ましくは25×10-6以下
である必要があり、これを越えるとカールの発生が著し
いものとなる。絶縁支持層が複数層から構成される場合
には、平均の熱膨張係数が上記範囲に入ればよい。ここ
で、平均の熱膨張係数は、240℃から50℃までの平
均の熱線膨張係数である。また、ポリイミド接着剤層は
硬化後のガラス転移点が50〜250℃、250℃にお
ける弾性率が105 Pa以上である架橋性反応基を有す
るシロキサンポリイミド樹脂を70重量%以上含むもの
でる。ここで、硬化後のガラス転移点及び250℃にお
ける弾性率の測定条件は、実施例に定義された条件であ
る。そして、ポリイミド接着剤層は270℃、5分の熱
履歴を加えた後のシリコンチップ被接着体との加熱圧着
によるピール強度が0.8kN/m以上、好ましくは
1.0kN/m以上であることが必要である。ここで、
シリコンチップ被接着体とは単結晶シリコン及びその表
面に窒化珪素又はポリイミドのパッシベーション膜を被
覆したものを総称していう。加熱圧着条件及びピール強
度の測定条件は実施例に定義された条件であり、シリコ
ンチップ被接着体は通常のものを標準とし、窒化珪素又
はポリイミドパッシベーション膜を有する面、シリコン
面そのいずれの面についても上記のピール強度を有する
ものとする。
【0020】本発明の接着剤付き導体−ポリイミド積層
体の製造方法としては、絶縁支持層を構成する少なくと
も1層のポリイミド系樹脂前駆体を直接塗布し、加熱硬
化により導体−ポリイミド積層体とした後、ポリイミド
接着剤樹脂溶液を塗布、乾燥する方法が好ましい。絶縁
支持層及び接着剤層の導体上への塗布はどのような装置
を用いても構わないが、ダイコーター、ナイフコータ
ー、ロールコーターなどが使用可能であり、多層ダイな
どを用いて複層の樹脂を同時に塗布してもよい。
【0021】絶縁支持層を構成するポリイミド系樹脂の
うち、特定の化学構造のものではイミド閉環した状態で
極性溶媒に可溶な場合もあるが、その場合でもポリイミ
ド層間の密着力の点から前駆体溶液で塗布する方がより
好ましい。また、同じ理由により絶縁支持層を構成する
複層のポリイミド樹脂を形成する場合には、ポリイミド
前駆体樹脂溶液の塗布、乾燥を繰り返すか、多層押し出
しによる塗布後の一括乾燥により、一旦ポリイミド前駆
体の複層構造とした後、最後に熱イミド硬化する方法が
好ましい。また、絶縁支持層の最終硬化温度は低熱膨張
性ポリイミドの熱膨張係数を充分低く抑えるために25
0℃以上、更に好ましくは300℃以上であることが好
ましい。このようなポリイミドの硬化は導体の酸化と樹
脂の劣化を防ぐために不活性ガス雰囲気下又は減圧下で
行うことが好ましい。
【0022】接着剤樹脂溶液の主成分であるシロキサン
ポリイミド樹脂が溶剤可溶性である場合にはポリイミド
溶液の状態で塗布することが可能である。特に、シロキ
サンポリイミド前駆体溶液は保存時の粘度安定性に劣る
ためポリイミド溶液を使用することが好ましい。また、
接着剤樹脂が絶縁支持層の硬化に必要な250℃以上で
充分な熱安定性を有している場合には、絶縁支持層を完
全にイミド化する前に接着剤樹脂溶液を絶縁支持層上に
塗布し、絶縁支持層及び接着剤層のポリイミドを同時に
硬化してもよい。
【0023】このようにして得られた接着剤付き導体−
ポリイミド積層体はシリコンチップ、ポリイミド、エポ
キシ等の絶縁樹脂、銅、アルミ、その他合金金属など様
々な被接着層を加熱圧着により貼り合わすことが可能で
ある。これらの被接着層との加熱圧着には油圧プレス、
ラミネータのほか、半導体の接合に用いる連続加熱方式
又はパルスヒート方式のボンディング装置を用いること
ができる。
【0024】特に、本発明の接着剤付き導体−ポリイミ
ド積層体は熱履歴を経た後においても加熱圧着時の充分
な流動特性を示し、硬化後のリフロー耐熱性を保持して
いるため、配線形成工程、半導体組み立て工程で多くの
熱履歴がかかる半導体パッケージ用フィルム基板(イン
ターポーザー)の材料として好適である。例えば、あら
かじめポリイミド接着剤層、絶縁支持層を貫通した金属
バンプを形成しておけば、該金属バンプとシリコンチッ
プ上のアルミパッドとを熱接合すると同時に接着剤樹脂
がシリコン表面に溶融し、シリコンチップ表面を封止す
ることも可能である。
【0025】本発明のシリコンチップ搭載導体−ポリイ
ミド積層体は、上記接着剤付き導体−ポリイミド積層体
に、シリコンチップ被接着体を接着させることにより得
ることができる。この場合、上記接着剤付き導体−ポリ
イミド積層体は、270℃、5分間の熱履歴を加えた後
にシリコンチップ被接着体を320℃、2MPaの条件
でポリイミド接着剤層上に加熱圧着したときのシリコン
チップ被接着体と接着剤層間の常温における90°ピー
ル強度が0.8kN/m以上であるという要件を満たす
必要は必ずしもなく、シリコンチップ被接着体を接着後
のシリコンチップ搭載導体−ポリイミド積層体のシリコ
ンチップと積層体との接着強度が、常温における90°
ピール強度として0.8kN/m以上であればよい。こ
の場合、接着剤付き導体−ポリイミド積層体は、270
℃、5分間の熱履歴を加えた後であっても、通常の接着
条件で、通常のシリコンチップ被接着体に対して、上記
接着力を与えるものであることが好ましい。
【0026】
【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明
を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
本実施例に用いた略号は以下の化合物を示す。 MABA:2'-メトキシ-4,4'-ジアミノベンズアニリド DDE :4,4'-ジアミノジフェニルエーテル PPD :p-フェニレンジアミン APB :1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン PSX :ω,ω'-ビス(3-アミノプロピル)ポリジメチ
ルシロキサン(シロキサンユニット数n=8) BAPP:2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]
プロパン HAB :3,3'-ジヒドロキシ-4,4'-ジアミノビフェニ
ル PMDA:ピロメリット酸二無水物 BPDA:3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物 BTDA:3,3',4,4'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物 ODPA:3,3',4,4'-オキシジフタル酸二無水物
【0027】実施例中の各種特性の測定方法、条件を以
下に示す。 [ガラス転移温度、弾性率の測定]各合成例で得た樹脂溶
液をテフロン離形処理アルミ基材(厚み50μm)に塗布
し、熱風オーブンにて80℃、15分間の予備乾燥後、
180℃、5分間、270℃、5分間の順に熱処理を行
い、膜厚約60μmの接着剤フィルムを得た。得られた
フィルムを粘弾性アナライザーにて0℃から350℃ま
で5℃/分で昇温させたときの動的粘弾性を測定し、ガ
ラス転移温度(tanδ極大値)及び25℃、250℃
の弾性率(貯蔵弾性率E')を求めた。
【0028】[シリコンチップとの剥離強度測定]加熱圧
着装置を用いて1×1cmのシリコンチップ(ポリイミ
ドパッシベーション側)を、実施例1〜4のようにして
270℃、5分の熱履歴が加えられた接着層付き銅−ポ
リイミド積層体の接着剤層側に温度320℃、圧力2M
Paで10秒間加熱圧着した。これを引張試験機にて銅
張積層板側を引き剥がしたときの90度方向の剥離強度
を常温及び250℃で測定した(引張り速度20mm/
分)。
【0029】[赤外リフロー炉耐熱性試験]加熱圧着装置
を用いて1×1cmのシリコンチップを接着剤付き銅張
積層板に温度320℃、圧力2MPaで熱圧着したサン
プルを、熱恒温恒湿器中温度85℃、湿度85%にて1
68時間吸湿させた後、赤外リフロー炉にて230℃、
60秒間加熱し、その際のシリコンチップと接着層付き
銅張積層板との界面の膨れ発生の有無について判定し
た。
【0030】[線膨張係数の測定]各実施例で作製した片
面銅張積層板の銅箔をエッチングにより除去し、厚さ2
5μmのポリイミドフィルムを得た。熱機械分析測定装
置に3mm×20mmのポリイミドフィルム試料を固定
し、250℃に30分保持した後、250℃から室温ま
で降温した際の傾きから240℃から50℃の範囲の平
均の線膨張係数を求めた。
【0031】合成例1:低熱膨張性ポリイミド前駆体溶
液の調製 攪拌器、窒素導入管を備えた反応器に、窒素を通じなが
らN,N−ジメチルアセトアミド556gを仕込み、続
いてMABA28.30g(0.110モル)とDDE
22.03g(0.110モル)とを攪拌下に仕込み、
溶解させた。反応器を10℃に冷却し、PMDA47.
84g(0.209モル)を内温が30℃以下に保たれ
るように少量づつ添加し、添加終了後引き続き室温で2
時間攪拌を続け、重合反応を完結させた。B型粘度計に
よる25℃のみかけ粘度は約 800ポイズであった。
【0032】合成例2:低熱膨張ポリイミド前駆体溶液
の調製 ジアミン成分としてPPD32.44g(0.30モ
ル)、酸無水物としてBPDA88.26g(0.30
モル)、重合溶媒としてN−メチルピロリドン624.
30gを用いた以外は合成例1と同様にしてB型粘度計
による25℃のみかけ粘度が750ポイズの低熱膨張ポ
リイミド前駆体溶液を調製した。
【0033】合成例3:高熱膨張ポリイミド前駆体溶液
の調製 ジアミン成分としてDDE60.072g(0.30モ
ル)、酸無水物としてPMDA65.437g(0.3
0モル)、重合溶媒としてN−メチルピロリドン71
1.22gを用いた以外は合成例1と同様にしてB型粘
度計による25℃のみかけ粘度が910ポイズのポリイ
ミド前駆体溶液を調製した。
【0034】合成例4:高熱膨張ポリイミド前駆体溶液
の調製 攪拌器、窒素導入管を備えた反応器に窒素を通じながら
N,N−ジメチルアセトアミド592gを仕込み、続い
てDDE40.05g(0.200モル)を攪拌下に仕
込み、溶解させた。反応器を10℃に冷却し、BTDA
64.45g(0.200モル)を内温が30℃以下に
保たれるように少量づつ添加し、添加終了後引き続き室
温で2時間攪拌を続け、重合反応を完結させた。B型粘
度計による25℃のみかけ粘度は約300ポイズであっ
た。
【0035】合成例5:高熱膨張ポリイミド前駆体溶液
の調製 ジアミン成分としてAPB37.38g(0.127モ
ル)を、酸無水物成分としてBPDA337.02g
(0.125モル)、重合溶媒としてN,N−ジメチル
アセトアミド425gを用いた以外は実施例3と同様に
してB型粘度計による25℃のみかけ粘度が85ポイズ
の高熱膨張ポリイミド前駆体溶液を得た。
【0036】合成例6:接着剤層ポリイミド樹脂溶液の
調製 撹拌器、窒素導入管を備えたディーンスターク型の反応
器に、ODPA69.65g(0.225モル)とトリ
グライム150gを仕込み、窒素雰囲気下において、P
SX90.00g(0.1175モル)を滴下ロートを
用いて添加し、室温て約2時間撹拌した。続いてこの反
応溶液を窒素雰囲気下において190℃に加熱して、縮
合水を除去しながら15時間加熱攪拌した。次いでこの
反応溶液を室温まで冷却し、BAPP36.54g
(0.089モル)とHAB3.92g(0.018モ
ル)及びトリグライム150gを加え、この反応溶液を
窒素雰囲気下70℃に加熱して約2時間撹拌し、固形分
濃度40重量部のシロキサンポリイミドアミック酸共重
合樹脂溶液を得た。
【0037】合成例7:接着剤層ポリイミド樹脂溶液の
調製 撹拌器、窒素導入管を備えたディーンンスターク型の反
応器に、ODPA17.34g(0.056モル)とト
リグライム175gを仕込み、窒素雰囲気下において、
PSX22.50g(0.0294モル)を滴下ロート
を用いて添加し、室温て約2時間撹拌した。続いてこの
反応溶液を窒素雰囲気下において190℃に加熱して、
水を除去しながら15時間加熱攪拌した。次いでこの反
応溶液を室温まで冷却し、BAPP62.79g(0.
153モル)とHAB3.45g(0.0158モル)
とODPA44.06g(0.142モル)及びトリグ
ライム175gを加え、この反応溶液を窒素雰囲気下7
0℃に加熱して約2時間撹拌し、固形分濃度30重量部
のシロキサンポリイミドアミック酸共重合樹脂溶液を得
た。
【0038】合成例8:接着剤層ポリイミド樹脂溶液の
調製 ジアミン成分としてPSX100.00g(0.130
5モル)、BAPP30.59g(0.0744モ
ル)、HAB3.89g(0.0178モル)、酸無水
物成分としてBPDA65.77g(0.223モル)
を用いた以外は合成例1と同様にして固形分濃度40重
量部のシロキサンポリイミドアミック酸共重合樹脂溶液
を得た。
【0039】合成例9:接着剤層ポリイミド樹脂溶液の
調製 ジアミン成分としてPSX100.00g(0.130
5モル)、BAPP33.30g(0.0810モ
ル)、HAB1.92g(0.0088モル)、酸無水
物成分としてBPDA65.01g(0.2204モ
ル)を用いた以外は合成例1と同様にして固形分濃度4
0重量部のシロキサンポリイミドアミック酸共重合樹脂
溶液を得た。
【0040】合成例10:接着剤層ポリイミド樹脂溶液
の調製 撹拌器、窒素導入管を備えたディーンスターク型の反応
器に、ODPA70.10g(0.2260モル)とト
リグライム150gを仕込み、窒素雰囲気下において、
PSX80.00g(0.10444モル)を滴下ロー
トを用いて添加し、室温にて約2時間撹拌した。続いて
この反応溶液を窒素雰囲気下において190℃に加熱し
て、縮合水を除去しながら15時間加熱攪拌した。次い
でこの反応溶液を室温まで冷却し、BAPP49.99
g(0.1215モル)及びトリグライム150gを加
え、この反応溶液を窒素雰囲気下70℃に加熱して約2
時間撹拌し、固形分濃度40重量部のシロキサンポリイ
ミドアミック酸共重合樹脂溶液を得た。
【0041】合成例11:接着剤層ポリイミド樹脂溶液
の調製 ジアミン成分としてPSX100.00g(0.130
5モル)、BAPP35.95g(0.0874モ
ル)、酸無水物成分としてBPDA64.27g(0.
2179モル)を用いた以外は合成例9と同様にして固
形分濃度40重量部のシロキサンポリイミドアミック酸
共重合樹脂溶液を得た。
【0042】実施例1 厚さ18μmのロール状電解銅箔(日本電解SLP箔)
粗化面にナイフコーターを用いて合成例5で得られた高
熱膨張性ポリイミド樹脂溶液を硬化後の厚みが2.0μ
mになるように塗工した後、130℃の熱風式の連続乾
燥炉で2分間処理し溶媒を除去した。次に、その上に積
層するように合成例2で得られた低熱膨張ポリイミド前
駆体溶液を硬化後の厚みが23μmになるようにダイコ
ーターを用いて塗工し、熱風式の連続乾燥炉により13
0℃,12分間処理し、更に130℃から360℃まで
30分間かけて熱処理しイミド化させ、絶縁支持層の厚
みが25μmのカールのない片面銅張積層板を得た。銅
箔をエッチングにより除去したポリイミドフィルムの線
膨張係数は19×10-6(1/K)であった。次に、シ
ート状に裁断した片面銅張積層板の低熱膨張ポリイミド
層に積層するように合成例6で得られた接着剤層ポリイ
ミド樹脂溶液を乾燥後の厚みが10μmになるようにナ
イフコーターで塗工し80℃、15分、180℃、5
分、270℃、5分の順に熱処理を行い、絶縁支持層2
5μm、接着剤層10μmのカールのなくほぼフラット
な接着剤付き銅−ポリイミド積層板を得た。接着剤層の
みのフィルムの動的粘弾性により測定したガラス転移点
は113℃、25℃における弾性率は1014MPa、
250℃における弾性率は2.9MPaであった。この
接着剤付き銅−ポリイミド積層体を、シリコンチップ配
線面と接合したときの接着強度及び赤外リフロー炉によ
る耐熱試験の結果を表1に示す。
【0043】実施例2 厚さ18μmのロール状圧延銅箔(三井金属FX−BS
H箔)粗化面にナイフコーターを用いて合成例4で得ら
れた高熱膨張ポリイミド樹脂溶液を硬化後の厚みが2.
0μmになるように塗工した後、130℃の熱風式の連
続乾燥炉で2分間処理し溶媒を除去した。次に、その上
に積層するように合成例1で得られた低熱膨張ポリイミ
ド前駆体溶液を硬化後の厚みが21μmになるようにダ
イコーターを用いて塗工し、熱風式の連続乾燥炉により
130℃,12分間処理し溶媒を除去した。次に、再び
合成例4の高熱膨張性ポリイミド前駆体樹脂を硬化後の
厚みが2μmになるようにナイフコーターを用いて塗工
し、熱風式の連続乾燥炉により130℃,12分間処理
し、更に130℃から360℃まで30分間かけて熱処
理しイミド化させ、絶縁支持層の厚みが25μmのカー
ルのない片面銅張積層板を得た。エッチング後のポリイ
ミドフィルムの線膨張係数は20×10-6(1/K)で
あった。次に、シート状に裁断した片面銅張積層板の低
熱膨張ポリイミド層に積層するように合成例7で得られ
た接着剤層ポリイミド樹脂溶液を乾燥後の厚みが10μ
mになるようにナイフコーターで塗工し80℃、15
分、180℃、5分、270℃、5分、300℃の順に
熱処理を行い、絶縁支持層25μm、接着剤層10μm
のカールのなくほぼフラットな接着剤付き銅−ポリイミ
ド積層板を得た。接着剤層フィルムの動的粘弾性により
測定したガラス転移点は227℃、25℃における弾性
率は2009MPa、250℃における弾性率は6.3
MPaであった。また、この接着剤付き銅−ポリイミド
積層体をシリコンチップ配線面と接合したときの接着強
度及び赤外リフロー炉による耐熱試験の結果を表1に示
す。
【0044】実施例3〜4 接着剤層ポリイミド樹脂としてそれぞれ合成例8、合成
例9で得られたシロキサンポリイミドアミック酸共重合
樹脂溶液を用いた以外は実施例2と同様にして絶縁支持
層25μm、接着剤層10μmの接着剤付き銅−ポリイ
ミド積層板を得た。接着剤層のガラス転移点、25℃、
250℃の弾性率及びシリコンチップと接着したときの
特性を表1に示す。
【0045】比較例1〜2 ポリイミド接着剤樹脂としてそれぞれ合成例10、合成
例11で得られたシロキサンポリイミドアミック酸共重
合樹脂溶液を用いた以外は実施例1と同様にして絶縁支
持層25μm、接着剤層10μmの接着剤付き銅−ポリ
イミド積層板を得た。接着剤層のガラス転移点、25
℃、250℃の弾性率及びシリコンチップと接着したと
きの特性を表1に示す。
【0046】比較例3 低熱膨張ポリイミド前駆体溶液として合成例3で得られ
たポリイミド前駆体樹脂溶液を用いた以外は実施例2と
同様にして絶縁支持層25μmの片面銅張積層板を得
た。エッチング後のポリイミドの線膨張係数は40×1
-6(1/K)であった。この片面銅張積層板はカール
が著しく、接着剤層ポリイミドの塗布後においてシリコ
ンチップとの熱圧着工程に供することができなかった。
【0047】
【表1】
【0048】
【発明の効果】本発明の接着剤付き導体−ポリイミド積
層板は270℃、5分相当の熱履歴を受けた後において
も高温の加熱圧着が可能で、シリコンチップ及び配線板
導体との優れた密着性とリフロー耐熱性を有しており、
電子部品製造工程でかかる熱履歴によっても接着性を保
持することができる。従って、本発明の接着剤付き導体
−ポリイミド積層板は優れた信頼性が要求される半導体
用フィルムパッケージ、ビルドアップ基板用ベース基材
として好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 和明 千葉県木更津市築地1番地 新日鐵化学株 式会社電子材料開発センター内 Fターム(参考) 4F100 AB17 AB33 AK49B AK49C AK49D AK49J AK52C AK52J AL01C AR00A BA03 BA04 BA05 BA07 BA10A BA10C BA26 EH462 EJ082 EJ422 EJ862 GB43 JA02B JA02D JA05C JA20B JA20D JG01A JG04B JG04D JJ03 JK06 JK06C JK07C JL00C YY00B YY00C YY00D 5E346 AA12 AA16 AA25 BB01 CC10 CC41 HH11 HH18

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導体上に形成された少なくとも1層のポ
    リイミド系樹脂からなる平均の熱膨張係数が30×10
    -6以下の絶縁支持層と該ポリイミド系樹脂の最外層に接
    するように形成された硬化後のガラス転移点が50〜2
    50℃、250℃における弾性率が105 Pa以上であ
    る架橋性反応基を有するシロキサンポリイミド樹脂を7
    0重量%以上含むポリイミド接着剤層からなり、かつ2
    70℃、5分間の熱履歴を加えた後にシリコンチップ被
    接着体を320℃、2MPaの条件でポリイミド接着剤
    層上に加熱圧着したときのシリコンチップ被接着体と接
    着剤層間の常温における90°ピール強度が0.8kN
    /m以上であることを特徴とする接着剤付き導体−ポリ
    イミド積層体。
  2. 【請求項2】 少なくとも1つのシリコンチップが接着
    剤層で接着される積層体である請求項1記載の接着剤付
    き導体−ポリイミド積層体。
  3. 【請求項3】 シロキサンポリイミド樹脂が、下記一般
    式(1)及び一般式(2)の繰り返し単位を有し、かつ
    (1)/(2)のモル比率が5/95〜99/1の範囲
    にあることを特徴とする請求項1記載の接着剤付き導体
    −ポリイミド積層体。 【化1】 (但し、Ar1は4価の芳香族基を示し、R1及びR2は2
    価の炭化水素基を示し、R3〜R6は炭素数1〜6の炭化
    水素基を示し、nは1〜9の整数を示す) 【化2】 (但し、Ar2は4価の芳香族基を示し、Ar3は2価の芳香
    族基を示す)
  4. 【請求項4】 シロキサンポリイミド樹脂構造中の架橋
    性反応基がフェノール性水酸基、カルボキシル基又はビ
    ニル基である請求項1又は3記載の接着剤付き導体−ポ
    リイミド積層体。
  5. 【請求項5】 絶縁支持層を構成するポリイミド樹脂が
    互いに熱膨張係数の異なる複数のポリイミド系樹脂層か
    らなる多層構造であり、熱膨張係数が30×10-6以上の高
    熱膨張性樹脂層の厚み(t1)と熱膨張係数が20×10-6
    満の低熱膨張性樹脂層の厚み(t2)との厚み比率が2<t
    2/t1<100の範囲であり、かつ高熱膨張性樹脂層が導体
    に接していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか
    に記載の接着剤付き導体−ポリイミド積層体。
  6. 【請求項6】 低熱膨張性樹脂層が、下記一般式(3) 【化3】 (但し、Ar4は4価の芳香族基をR7及びR8は互いに同
    じであっても異なっていてもよい低級アルキル基、低級
    アルコキシ基又はハロゲンのいずれかを示し、m及びn
    は0〜4の整数であり、少なくとも1つの低級アルコキ
    シ基を有する)で示される繰り返し単位を有することを
    特徴とする請求項5記載の接着剤付き導体−ポリイミド
    積層体。
  7. 【請求項7】 低熱膨張性樹脂層が、下記一般式(4) 【化4】 (但し、Ar5は、 【化5】 を表わし、R9、R10、R11 は低級アルキル基、低級ア
    ルコキシ基又はハロゲンを示し、l,m,nは0〜4の整
    数であり、R10、R11は互いに同じであっても異なって
    いてもよい)で示される繰り返し単位を有することを特
    徴とする請求項5記載の接着剤付き導体−ポリイミド積
    層体。
  8. 【請求項8】 高熱膨張性樹脂層が、下記一般式(5)
    で示される繰り返し単位を有することを特徴とする請求
    項5記載の接着剤付き導体−ポリイミド積層体。 【化6】 (式中、Xは直接結合、−SO2−、−O−又は−CO
    −であり、Ar6は下記式(6)〜(11)の群から選ば
    れる少なくとも1種である) 【化7】 【化8】 (式中、Yは直接結合又は−C(CH32− 、−SO2
    −、−C(CF32−を示す)
  9. 【請求項9】 導体上に少なくとも1層のポリイミド系
    樹脂前駆体を直接塗布により形成し、加熱硬化により導
    体−ポリイミド積層体とする第1の工程、ポリイミド接
    着剤樹脂溶液を塗布、乾燥する工程とを有することを特
    徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の接着剤付き導
    体−ポリイミド積層体の製造方法。
  10. 【請求項10】 導体上に形成された少なくとも1層の
    ポリイミド系樹脂からなる平均の熱膨張係数が30×1
    -6以下の絶縁支持層と該ポリイミド系樹脂の最外層に
    接するように形成された硬化後のガラス転移点が50〜
    250℃、250℃における弾性率が105 Pa以上で
    ある架橋性反応基を有するシロキサンポリイミド樹脂を
    70重量%以上含むポリイミド接着剤層からなる接着剤
    付き導体−ポリイミド積層体に、シリコンチップがポリ
    イミド接着剤層を介して、常温における90°ピール強
    度が0.8kN/m以上で接着されてなることを特徴と
    するシリコンチップ搭載導体−ポリイミド積層体。
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JP2003101175A (ja) * 2001-09-25 2003-04-04 Hitachi Chem Co Ltd 半導体搭載用基板および半導体パッケージ
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JP2010283390A (ja) * 2010-09-15 2010-12-16 Nippon Mektron Ltd 多層回路基板の回路基材
JP2013028146A (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 Kaneka Corp 金属張積層板の製造方法
JP2014112682A (ja) * 2013-12-05 2014-06-19 Nippon Steel & Sumikin Chemical Co Ltd カバーレイフィルム及び回路基板

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