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Info
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
る低熱膨張ポリイミド樹脂は、熱膨張係数が20×10-6未
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)
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)
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。
る高熱膨張ポリイミド樹脂は、熱膨張係数が30×10-6以
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)
−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)
又は、−C(CF3)2−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。
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105P
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。
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。
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)
族基を示す)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
0-6(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。
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。
Claims (10)
- 【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。 - 【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。 - 【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) - 【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。 - 【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未
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。 - 【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。 - 【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。 - 【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(CH3)2− 、−SO2
−、−C(CF3)2−を示す) - 【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。 - 【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
0-6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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