JP2002050661A - 半導体装置用接着剤シート及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】接着性、半田耐熱性に優れた新規なＴＡＢテー
プ及びそれを用いた半導体装置を提供する。 【解決手段】少なくとも１層以上の保護フィルム層と接
着剤層からなる積層体を有する半導体装置用接着剤シー
トであって、前記接着剤層が熱可塑性樹脂（Ａ）、エポ
キシ樹脂（Ｂ）、硬化剤（Ｃ）を含有し、エポキシ樹脂
（Ｂ）が少なくとも下記一般式（１）で表される化合物
を含有することを特徴とする半導体装置用接着剤シー
ト。 【化１】 （一般式（１）において、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１
つはグリシジル基を含み、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１
つはパラキシリレンと結合している。その他のＲ1〜Ｒ8
は水素原子、炭素数１から４の低級アルキル基またはハ
ロゲン原子を示し、それぞれ同じでも異なっていてもよ
い。ｎは０〜１０の整数を示す。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路の実
装方法であるテープオートメーテッドボンディング（Ｔ
ＡＢ）方式に用いられる半導体装置用接着剤シート（以
下、ＴＡＢ用テープと称する）、およびそれを用いた半
導体集積回路接続用基板ならびに半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常のＴＡＢ用テープは、ポリイミドフ
ィルム等の可撓性を有する有機絶縁性フィルム上に、接
着剤層および保護フィルム層として離型性を有するポリ
エステルフィルム等を積層した３層構造より構成されて
いる。

【０００３】ＴＡＢ用テープは、（１）スプロケットお
よびデバイス孔の穿孔、（２）銅箔との熱ラミネート、
（３）パターン形成（レジスト塗布、エッチング、レジ
スト除去）、（４）スズまたは金−メッキ処理などの加
工工程を経てＴＡＢテープ（パターンテープ）に加工さ
れる。図１にパターンテープの形状を示す。有機絶縁性
フィルム１上に接着剤２、導体パターン５があり、フィ
ルムを送るためのスプロケット孔３、デバイスを設置す
るデバイス孔４がある。図２に本発明の半導体装置の一
態様の断面図を示す。パターンテープのインナーリード
部６を、保護膜１１を有する半導体集積回路８の金バン
プ１０に熱圧着（インナーリードボンディング）し、半
導体集積回路を搭載する。次いで、封止樹脂９による樹
脂封止工程を経て半導体装置が作成される。またインナ
ーリード部を有さず、パターンテープの導体と半導体集
積回路の金バンプとの間をワイヤーボンディングで接続
する方式も採用されている。このような半導体装置をテ
ープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）型半導体装置と称す
る。最後に、ＴＣＰ型半導体装置は、他の部品を搭載し
た回路基板等とアウターリード７を介して接続（アウタ
ーリードボンディング）され、電子機器への実装がなさ
れる。

【０００４】一方、近年の電子機器の小型・軽量化に伴
い、半導体パッケージも高密度実装化を目的に、従来の
接続端子（アウターリード）をパッケージ側面に配列し
ていたＱＦＰ（クワッド・フラット・パッケージ）、Ｓ
ＯＰ（スモール・アウトライン・パッケージ）に代わ
り、パッケージの裏面に接続端子を配列するＢＧＡ（ボ
ール・グリッド・アレイ）、ＣＳＰ（チップ・スケール
・パッケージ）、が携帯機器を中心として用いられてき
た。ＢＧＡ、ＣＳＰがＱＦＰ、ＳＯＰと構造的に最も大
きく異なる点は、前者は、インターポーザーと称される
基板を必要とするのに対し、後者は金属製のリードフレ
ームを用いることにより必ずしも基板を必要としない点
にある。ここでいうインターポーザーは、ガラスエポキ
シ基板やポリイミド等の有機絶縁性フィルムに銅箔を張
り合わせたものが一般的に用いられる。

【０００５】上記のいずれのパッケージ形態では、最終
的に半導体装置用接着剤付きテープの接着剤層がパッケ
ージ内に残留するため、絶縁性、耐熱性、接着性等の諸
特性を満たすことが要求される。電子機器の小型化、高
密度化が進行するに伴い、半導体接続用基板のパターン
ピッチ（導体幅および導体間幅）が非常に狭くなってき
ており、狭い導体幅における銅箔接着力（以下、接着力
と称する）を有する接着剤の必要性が高まっている。こ
のような観点から、従来のＴＡＢ用テープの接着剤層に
はエポキシ樹脂および／またはフェノール樹脂とポリア
ミド樹脂の混合組成物が主として用いられてきた（特開
平２−１４３４４７号公報等）。また、脂環式エポキシ
樹脂など用いられてきた（特開平９−３２１０９４号公
報）。

【０００６】また、最近の環境問題に対する企業の取り
組みがクローズアップされ、電子部品の実装に用いられ
る半田にもその取り組みが活発となってきている。（日
本電子機械工業会技術レポート：EIAJ ETR-7004）電子
部品とプリント基板を結合するために用いられる半田
は、スズと鉛の合金が用いられてきた。従来の半田は塗
れ性が良く、接合温度も比較的低温（２２０〜２４０
℃）なため主流となっていた。しかし、鉛の環境に対す
る負荷が懸念され、鉛を含有しない鉛フリー半田が開発
され、一部使用され始めている。開発されているものに
はスズ−銀系、スズ−ビスマス系、スズ−亜鉛系などの
合金が開発されている。しかし、従来の半田からこれら
鉛フリー半田に変更すると、半田の融点が上昇するので
接合温度は２６０〜２７０℃にあげる必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】通常雰囲気に保管され
ていた電子部品を実装基板（インターポーザー等）に加
熱接合する際におのおのの吸湿水分が爆発的に蒸発し蒸
気圧によって、剥離、クラックなどが生じる。接合温度
が例えば２２０℃から２６０℃に上昇すると水分の蒸気
圧は２３２０ｋＰａから４６９４ｋＰａと２倍になる。
そして電子部品の実装不良が多発する。このような蒸気
圧による破壊を防ぐために防湿梱包がなされることもあ
るが、個々のパッケージを梱包することはコストがかか
る。

【０００８】電子機器の小型化、高密度化が進行するに
伴い、半導体接続用基板のパターンピッチ（導体幅およ
び導体間幅）が非常に狭くなってきており、狭い導体幅
における銅箔接着力（以下、接着力と称する）を有する
接着剤の提案はされているが、上記した鉛フリー半田に
対する対応はなされていない。

【０００９】本発明はこのような問題点を解決し、接着
性、及び半田耐熱性に優れた新規なＴＡＢ用テープおよ
びそれを用いた半導体装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は少な
くとも１層以上の保護フィルム層と接着剤層からなる積
層体を有する半導体装置用接着剤シートであって、前記
接着剤層が熱可塑性樹脂（Ａ）、エポキシ樹脂（Ｂ）、
硬化剤（Ｃ）を含有し、エポキシ樹脂（Ｂ）が少なくと
も下記一般式（１）表される化合物を含有することを特
徴とする半導体装置用接着剤シートである。

【００１１】

【化２】

【００１２】（一般式（１）において、Ｒ1〜Ｒ8のうち
少なくとも１つはグリシジル基を含み、Ｒ1〜Ｒ8のうち
少なくとも１つはパラキシリレンと結合している。その
他のＲ1〜Ｒ8は水素原子、炭素数１から４の低級アルキ
ル基またはハロゲン原子を示し、それぞれ同じでも異な
っていてもよい。ｎは０〜１０の整数を示す。）

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細の説明
する。本発明者らは、上記の目的を達成するためにＴＡ
Ｂ用テープの接着剤成分の化学構造と金属に対する接着
性との関係を鋭意検討した結果、特定の構造を有するエ
ポキシ樹脂を用い、熱可塑性樹脂と硬化剤とを巧みに組
み合わせることにより、接着性、及び半田耐熱性に優れ
たＴＡＢ用テープが得られることを見い出し、本発明に
至ったものである。

【００１４】本発明で使用される熱可塑性樹脂は８０℃
から２００℃の温度範囲で可塑性を示すものであれば特
に限定されず、このような樹脂にはポリエチレン、ポリ
プロピレン、エチレン共重合樹脂等のポリオレフィン、
ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂、ポリ塩
化ビニル、塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタ
レート、ポリアリレート樹脂、ポリオキシベンゾイル、
ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンエ
ーテルなどがある。

【００１５】なかでも高温時の劣化性、電気特性がよい
ことからポリアミド樹脂が好ましく用いられる。ポリア
ミド樹脂は、公知の種々のものが使用できる。特に、接
着剤層に可撓性を持たせ、かつ低吸水の炭素数が３６で
あるジカルボン酸（いわゆるダイマー酸）を必須成分と
して含むものが好適である。ダイマー酸を含むポリアミ
ド樹脂は、常法によるダイマー酸とジアミンの重縮合に
より得られるが、この際にダイマー酸以外のアジピン
酸、アゼライン酸、セバシン酸等のジカルボン酸を共重
合成分として含有してもよい。ジアミンはエチレンジア
ミン、ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、等の公知
のものが使用でき、吸湿性、溶解性の点から２種以上の
混合でもよい。

【００１６】熱可塑性樹脂（Ａ）の接着剤層に含まれる
割合は１〜９０重量％の範囲が好ましい。１重量％より
小さいと柔軟性に問題を生じ、接着剤層が割れるおそれ
がある。また９０重量％より大きいと絶縁性が悪化する
ために信頼性が低下する。さらに好ましくは２０〜７０
重量％の範囲が好ましい。

【００１７】本発明において、接着性、低そり性を向上
させるために、下記一般式（１）で表される構造を有す
るエポキシ樹脂を含むことが必要である。

【００１８】

【化３】

【００１９】一般式（１）において、Ｒ1〜Ｒ8のうち少
なくとも１つはグリシジル基を含み、Ｒ1〜Ｒ8のうち少
なくとも１つはパラキシリレンと結合している。その他
のＲ1〜Ｒ8は水素原子、炭素数１から４の低級アルキル
基またはハロゲン原子を示し、それぞれ同じでも異なっ
ていてもよい。ｎは０〜１０の整数を示す。

【００２０】上記一般式（１）で示されるエポキシ樹脂
には、例えば下記に示されたものが挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。好ましくはナフタレン環
のＲ１〜Ｒ８のうちグリシジル基の数は反応性の点で２
つ以下がよい。２つより多いとエポキシの硬化反応が遅
くなり、半田耐熱性が落ちる。さらに好ましくは、接着
性の点で、グリシジル基の数は１つが良く、特に好まし
くはβ位にグリシジル基が置換していることが好まし
い。

【００２１】

【化４】

【００２２】また本発明では一般式（１）で表されるエ
ポキシ樹脂の他に、さらに他のエポキシ樹脂を添加する
こともできる。この場合のエポキシ樹脂は１分子内に２
個以上のエポキシ基を有するものであれば特に制限され
ない。このようなエポキシ樹脂にはビスフェノールＦ、
ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、ジヒドロキシナ
フタレン等のジグリシジルエーテル、エポキシ化フェノ
ールノボラック、エポキシ化クレゾールノボラック、エ
ポキシ化トリスフェニロールメタン、エポキシ化テトラ
フェニロールエタン、エポキシ化メタキシレンジアミ
ン、等が挙げられる。

【００２３】一般式（１）で表されるエポキシ樹脂はエ
ポキシ樹脂（Ｂ）中に１重量％以上含むことが必要であ
る。また、エポキシ樹脂の添加量は接着剤層に占める割
合が０．１から８０重量％がよく、好ましくは０．５か
ら７０重量％がよい。０．１重量％より小さいと接着性
が低下し、８０重量％より大きいと接着剤層の可撓性が
損なわれ接着剤層が割れてしまう。

【００２４】硬化剤（Ｃ）はエポキシ樹脂と反応する物
であれば特に限定されずジエチレントリアミン、トリエ
チレンテトラミン、メタキシレンジアミン、ジアミノジ
フェニルメタン等のポリアミン類、ダイマー酸ポリアミ
ド等のポリアミド、無水フタル酸、テトラヒドロメチル
無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水トリメ
リット酸、無水メチルナジック酸等の酸無水物、３−ア
ミノフェノール、レゾルシノール、カテコール、ハイド
ロキノン、ピロガロール、３−ヒドロキシ安息香酸、３
−シアノフェノール、２，３−ジアミノフェノール、２
−アミノ−３−ヒドロキシ安息香酸、３−ヒドロキシフ
ェニルアセトアミド、３−ヒドロキシイソフタル酸、３
−ヒドロキシフェニル酢酸および３−フェノールスルホ
ン酸、レゾール、フェノールノボラック、フェノールア
ラルキル、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、等の
フェノール樹脂、ポリメルカプタン、２−エチル−４−
メチルイミダゾール、トリス（ジメチルアミノメチル）
フェノール、等の第３級アミン類、３フッ化ホウ素・エ
チルアミン錯体等のルイス酸錯体があげられる。

【００２５】なかでも硬化剤（Ｃ）にはフェノール樹脂
が好ましく用いられる。フェノール樹脂はポリアミドと
相溶性が良好であり、かつ熱硬化により、ポリアミドに
適度な耐熱性と破壊強度を付与するために好適なブレン
ド材料である。このような耐熱性と破壊強度が、最終的
に絶縁性と接着性のバランスに重要となる。

【００２６】硬化剤（Ｃ）の添加量は接着剤層に占める
割合が０．１から８０重量％がよく、好ましくは２０か
ら７０重量％がよい。０．１重量％を下回ると耐熱性が
低下し、８０重量％を越えると接着剤層の可撓性が損な
われ、接着剤層が割れる。

【００２７】さらに、本発明の接着剤層に硬化促進剤を
添加することは何等制限されない。たとえば、芳香族ポ
リアミン、三フッ化ホウ素トリエチルアミン錯体等の三
フッ化ホウ素のアミン錯体、２−アルキル−４−メチル
イミダゾール、２−フェニル−４−アルキルイミダゾー
ル等のイミダゾール誘導体、無水フタル酸、無水トリメ
リット酸等の有機酸、ジシアンジアミド、トリフェニル
フォスフィン等公知のものが使用できる。硬化促進剤の
添加量は接着剤層に占める割合が１０重量％以下の範囲
がよい。

【００２８】以上の成分以外に、接着剤の特性を損なわ
ない範囲で酸化防止剤、イオン捕捉剤などの有機、無機
成分を添加することは何ら制限されるものではない。

【００２９】本発明でいう可撓性を有する絶縁性フィル
ムとはポリイミド、ポリエステル、ポリフェニレンスル
フィド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテル
ケトン、アラミド、ポリカーボネート、ポリアリレー
ト、等のプラスチックあるいはエポキシ樹脂含浸ガラス
クロス等の複合材料からなる厚さ２５〜１２５μｍのフ
ィルムであり、これらから選ばれる複数のフィルムを積
層して用いても良い。また必要に応じて、加水分解、コ
ロナ放電、低温プラズマ、物理的粗面化、易接着コーテ
ィング処理等の表面処理を施すことができる。

【００３０】本発明でいう保護フィルム層とは、銅箔を
熱ラミネートする前に接着剤面からＴＡＢ用テープの形
態を損なうことなく剥離できれば特に限定されないが、
たとえばシリコーンあるいはフッ素化合物のコーティン
グ処理を施したポリエステルフィルム、ポリオレフィン
フィルム、およびこれらをラミネートした紙が挙げられ
る。

【００３１】次にＴＡＢ用接着剤付きテープの製造方法
について説明する。可撓性を有する絶縁性フィルムに、
上記接着剤組成物を溶剤に溶解した塗料を塗布、乾燥す
る。接着剤層の膜厚は５〜２５μｍとなるように塗布す
ることが好ましい。乾燥条件は、１００〜２００℃、１
〜５分である。溶剤は特に限定されないが、トルエン、
キシレン、クロルベンゼン等の芳香族系とメタノール、
エタノール、プロパノール等のアルコール系の混合が好
適である。このようにして得られたフィルムに保護フィ
ルムをラミネートし、最後に３５〜１５８ｍｍ程度の幅
にスリットする。

【００３２】このようにして得られた半導体装置用接着
剤付きテープを用いて、半導体接続用基板が製造でき
る。さらに半導体接続用基板を用いて半導体装置が製造
できる。なお、上記に挙げたＢＧＡ、ＣＳＰなどの半導
体装置にも本発明のＴＡＢ用接着剤付きテープを使用す
ることができ、得られたＢＧＡ、ＣＳＰも本発明の半導
体装置に含まれる。

【００３３】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実
施例の説明に入る前に評価方法について述べる。

【００３４】評価方法 （１）接着強度（ピール強度） ＴＡＢ用接着剤付きテープサンプルに１８μｍの電解銅
箔を、１４０℃、０．１ＭＰａの条件でラミネートし
た。続いてエアオーブン中で、８０℃、３時間、１００
℃、５時間、１５０℃、５時間の順次加熱処理を行な
い、銅箔付きＴＡＢ用テープを作成した。

【００３５】得られた銅箔付きＴＡＢ用テープの銅箔面
に２ｍｍ幅の保護テープを貼り、エッチング、保護テー
プの剥離を行ない、その後ホウフッ酸系の無電解スズメ
ッキ液に７０℃、５分間漬浸処理し、０．５μｍ厚のメ
ッキを施し、接着強度の評価用サンプルを作成した。接
着強度はこれを用いて導体を９０°方向に５０ｍｍ／ｍ
ｉｎの速度で剥離し、その際の剥離力を測定した。接着
強度は７Ｎ／ｃｍより小さいと配線パターンの脱落など
が生じるため、７Ｎ／ｃｍ以上を良好とした。

【００３６】（２）半田耐熱性 得られた銅箔付きＴＡＢ用テープを１０ｍｍ幅に切断
し、３片を一組として８５℃８５％ＲＨの雰囲気中に２
日放置後、所定温度に熱した半田浴に銅箔を上にして１
分間浮かべる。その後テープを取り出し、剥離が生じた
場合不良とする。これを半田浴の温度を変えながら繰り
返し測定し、不良の発生しない最高温度を半田耐熱性の
温度とした。

【００３７】参考例１（ポリアミド樹脂の合成） 酸としてダイマー酸ＰＲＩＰＯＬ１００９（ユニケマ社
製）およびアジピン酸を用い、酸／アミン比をほぼ等量
の範囲で、酸／アミン反応物、消泡剤および１％以下の
リン酸触媒を加え、反応体を調製した。この反応体を、
１４０℃、１時間撹拌加熱後、２０５℃まで昇温し、約
１．５時間撹拌した。約２ｋＰａの真空下で、０．５時
間保持し、温度を低下させた。最後に、酸化防止剤を添
加し、重量平均分子量２００００、酸価１０のポリアミ
ド樹脂を取り出した。

【００３８】実施例１〜４ 半導体用接着剤付きテープの作成 参考例で得たポリアミド樹脂と表１に示した原料を表２
に示した配合量にそれぞれ調合した。調合した原料を濃
度２０重量％となるようにメタノール／モノクロルベン
ゼン混合溶媒に３０℃で撹拌、混合して接着剤溶液を作
成した。この接着剤をバーコータで、厚さ２５μｍのポ
リエチレンテレフタレートフィルム（東レ（株）製”ル
ミラー”）に約１８μｍの乾燥厚さとなるように塗布
し、１００℃、１分および１６０℃で５分間の乾燥を行
ない接着剤シートを作成した。さらに、得られた接着剤
シートを厚さ７５μｍのポリイミドフィルム（宇部興産
（株）製“ユーピレックス”７５Ｓ）に１２０℃、０．
１ＭＰａの条件でラミネートしてＴＡＢ用接着剤付きテ
ープを作成した。作成したテープを用いて前記した評価
方法で評価した結果を表２に示す。

【００３９】比較例１ 実施例１のエポキシ樹脂（III）を表１にあるエポキシ
樹脂（IV）に変えた他は実施例１と同様に行った。

【００４０】比較例２〜３ 実施例２のエポキシ樹脂（III）を表１にあるエポキシ
樹脂（IV）、（V）に変えた他は実施例１と同様に行っ
た。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】表２より本発明のエポキシ樹脂を用いた実
施例が使用していない比較例に比較し接着強度に優れる
ばかりでなく半田耐熱性に優れ、鉛フリー半田を用いた
実装ができることがわかる。

【００４４】

【発明の効果】本発明は接着性に優れた新規なＴＡＢ用
接着剤付きテープおよびそれを用いた半導体装置を工業
的に提供するものであり、本発明のＴＡＢ用接着剤付き
テープによって高密度実装用の半導体装置の信頼性、と
りわけ半田耐熱性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の半導体装置用接着剤シートを用いた
パターンテープの一態様

【図２】 本発明の半導体装置の一態様

【符号の説明】 １ 有機絶絶縁性フィルム ２ 接着剤 ３ スプロケット孔 ４ デバイス孔 ５ 導体パターン ６ インナーリード部 ７ アウターリード部 ８ 半導体集積回路 ９ 封止樹脂 １０ 金バンプ １１ 保護膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J004 AA06 AA07 AA11 AA12 AA13 AA15 AA16 AB05 CA04 CA06 CA07 CB01 CC02 CC03 CD05 CD06 CD07 CD08 CD09 FA05 GA01 4J040 DA021 DA031 DA101 DB031 DC021 DC071 DL141 EA001 EC062 EC072 EC081 EC151 ED011 ED041 EE061 EG021 EG022 EL021 GA03 HB38 HB40 HB47 HC05 HC08 HC09 HC11 HC24 HD03 HD13 HD39 JA09 JB02 KA16 LA06 LA08 MA02 MA10 NA20 5F044 MM03 MM11 MM48

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１層以上の保護フィルム層と接
   着剤層からなる積層体を有する半導体装置用接着剤シー
   トであって、前記接着剤層が熱可塑性樹脂（Ａ）、エポ
   キシ樹脂（Ｂ）、硬化剤（Ｃ）を含有し、エポキシ樹脂
   （Ｂ）が少なくとも下記一般式（１）で表される化合物
   を含有することを特徴とする半導体装置用接着剤シー
   ト。 【化１】 （一般式（１）において、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１
   つはグリシジル基を含み、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１
   つはパラキシリレンと結合している。その他のＲ1〜Ｒ8
   は水素原子、炭素数１から４の低級アルキル基またはハ
   ロゲン原子を示し、それぞれ同じでも異なっていてもよ
   い。ｎは０〜１０の整数を示す。）
2. 【請求項２】一般式（１）において、１つのナフタレン
   環に２つ以上のグリシジル基を含有することを特徴とす
   る請求項１記載の半導体装置用接着剤シート。
3. 【請求項３】一般式（１）においてナフタレン環のβ位
   にグリシジル基を含有することを特徴とする請求項１記
   載の半導体装置用接着剤シート。
4. 【請求項４】一般式（１）においてナフタレン環のα位
   にグリシジル基を含有することを特徴とする請求項１記
   載の半導体装置用接着剤シート。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか記載の半導体装置
   用接着剤シートを用いた半導体装置。