JP2003119440A - 半導体用接着フィルム、およびこれを用いた半導体用接着フィルム付きリードフレームならびに半導体装置 - Google Patents

半導体用接着フィルム、およびこれを用いた半導体用接着フィルム付きリードフレームならびに半導体装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置においてリードフレームと半導体
素子との低温接着が可能であって温度サイクル性も良好
な半導体用接着フィルムを提供する。 【解決手段】 支持フィルムと、前記支持フィルムの両
面に形成された接着剤層とからなる半導体用接着フィル
ムにおいて、前記接着剤層がガラス転移温度２００℃以
下、線膨張係数７０ｐｐｍ以下、貯蔵弾性率３ＧＰａ以
下の接着剤からなり、かつ、接着フィルム全体の厚さが
４３〜５７μｍであるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、半導体用接着フィ
ルム、および、これを用いた半導体用接着フィルム付き
リードフレームならびに半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体チップは高機能大容量化に
よって大型化する一方、それを収納するパッケージの大
きさに関しては、プリント回路設計上の制約、電子機器
小型化の要求などから、小さな外形が要求されている。
この傾向に対応して、半導体チップの高密度化と高密度
実装に対応した新しい実装方式がいくつか提案されてい
る。なかでも、メモリー素子に提案されている、チップ
の上にリードを接着するリード・オン・チップ（ＬＯ
Ｃ）構造によると、チップ内配線やワイヤーボンディン
グの合理化、配線短縮による信号高速化、および、パッ
ケージサイズの小型化を図ることができる。
【０００３】この新しい実装形態では、半導体チップと
リードフレームのような異種材料との接着界面が存在
し、その接着信頼性が半導体パッケージの信頼性に非常
に大きな影響を与える。パッケージ組立作業時の工程温
度に耐える信頼性、接着作業性は勿論のこと、半導体パ
ッケージ信頼性の指標のひとつである温度サイクル性試
験において、半導体チップとリードフレームとを接続す
るワイヤーの断線が起きないということも、重要な項目
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、これらの接着に
は、ペースト状の接着剤や、耐熱性基材に接着剤を塗布
したものが使用されてきた。その方法の一つとして、ポ
リイミド樹脂を用いたホットメルト型の接着剤フィルム
が挙げられる（特開平5-105850号、5-112760号、5-1127
61号公報参照）。しかしながら、ホットメルト型の接着
剤は、接着剤樹脂のガラス転移温度が高いために接着に
要する温度が非常に高くなり、近年さらに高密度化した
半導体チップや銅製リードフレームのような被着材に熱
損傷を与える恐れが大きい。
【０００５】一方、半導体パッケージの温度サイクル性
を満足するために求められる接着フィルムの特性として
は、半導体チップやリードフレームの線膨張係数に近づ
くように線膨張係数が低く、温度サイクルによって発生
する応力を緩和するために低貯蔵弾性率であることが必
要である。しかし、貯蔵弾性率が低すぎると半導体パッ
ケージ製造工程のワイヤーボンド時に半導体チップとリ
ードフレームの接合ができなくなるといった問題があ
る。
【０００６】半導体の集積度が増すにつれ、信号処理の
高速化のため、リードフレームの材質が４２アロイから
銅へ変わってきている。テープ貼付およびチップ貼付時
の熱による銅の酸化、また、銅とチップの熱膨張係数の
差による熱ストレスを改善するため、低温接着性および
温度サイクル性が求められている。
【０００７】そこで、本発明は、半導体装置においてリ
ードフレームと半導体素子との低温接着が可能であって
温度サイクル性も良好な半導体用接着フィルム、およ
び、半導体素子との低温接着が可能で、信頼性の高い半
導体装置を提供できる接着フィルム付きリードフレー
ム、ならびに、低温接着が可能で温度サイクル性も良好
な接着フィルムにより接着されてなる、信頼性に優れた
半導体装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、低温接着
性と半導体装置の温度サイクル性を両立できる半導体用
接着フィルムの開発を進めた結果、特定の特性を持った
接着剤を用い、その接着剤を支持フィルムの両面に有す
る接着フィルムの全体の厚みを特定の範囲に規定するこ
とで前記問題を解決できることを見出した。そこで、本
発明の第一の側面によれば、支持フィルムと、前記支持
フィルムの両面に形成された接着剤層とからなる半導体
用接着フィルムであって、前記接着剤層がガラス転移温
度２００℃以下、線膨張係数７０ｐｐｍ以下、貯蔵弾性
率３ＧＰａ以下の接着剤からなり、かつ、接着フィルム
全体の厚さが４３〜５７μｍである半導体用接着フィル
ムが提供される。本発明の第二の側面によれば、リード
フレームと、前記リードフレームに接着された上記本発
明に係る半導体用接着フィルムとを含む半導体用接着フ
ィルム付きリードフレームが提供される。本発明の第三
の側面によれば、リードフレームと半導体素子とを含む
半導体装置であって、前記リードフレームと前記半導体
素子とが上記本発明に係る半導体用接着フィルムを介し
て互いに接着されている半導体装置が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体用接着フィル
ム（以下、単に「接着フィルム」と記す。）は、支持フ
ィルムと、この支持フィルムの両面に形成された接着剤
層とからなる三層構造の両面接着フィルムであり、接着
フィルム全体の厚さは４３〜５７μｍである。この接着
フィルムの接着剤層は、ガラス転移温度（以下、「Ｔ
ｇ」と記す。）２００℃以下、線膨張係数７０ｐｐｍ以
下、貯蔵弾性率３ＧＰａ以下という特性を有する接着剤
からなる。
【００１０】接着剤のＴｇは、低温接着性の観点から２
００℃以下であり、１９０℃以下であることが好まし
く、一方、耐リフロークラック性等のパッケージ信頼性
の観点から、１２０℃以上であることが好ましく、１６
０〜１８５℃であることが一層好ましい。接着剤の線膨
張係数は、温度サイクル性（熱サイクル性）の観点から
７０ｐｐｍ以下であり、低温接着性の観点から３０ｐｐ
ｍ以上であることが好ましく、５０〜６８ｐｐｍである
ことが一層好ましい。接着剤の貯蔵弾性率は、温度サイ
クル性の観点から３ＧＰａ以下であり、１〜２．８ＧＰ
ａであることが好ましく、１．５〜２．５ＧＰａである
ことが一層好ましい。貯蔵弾性率が低すぎると、接着剤
が柔らかくなってワイヤーボンド性に悪影響を及ぼし、
線膨張係数も大きくなって温度サイクル性に影響する恐
れがある。
【００１１】さらに、得られる半導体装置の耐リフロー
クラック性の観点から、接着剤のはみ出し長さは２ｍｍ
以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがよ
り好ましく、０．５ｍｍ以下であることが一層好まし
い。ここで、はみ出し長さとは、厚さ２５μｍの支持フ
ィルムの両面に厚さ１２．５μｍの接着剤層が形成され
てなる全体の厚さ５０μｍ、面積１９×５０ｍｍの三層
構造の接着フィルムサンプルを３５０℃、３ＭＰａ、１
分の条件で加熱圧着した際に前記接着フィルムサンプル
の長辺から直角方向にはみ出た接着剤の長さを長辺方向
の中央部で測定した値である。接着剤のはみ出し長さを
上記のものとすることにより、Ｔｇが低い場合でも、パ
ッケージの重要な特性である耐リフロークラック性を良
好に保つことができる。
【００１２】上記のような特性を有する接着剤として
は、ポリイミド樹脂またはポリアミド樹脂等に代表され
る、耐熱性の熱可塑性樹脂の１種以上を主成分として含
む接着剤（接着剤組成物）を用いることが好ましい。こ
こで、ポリイミド樹脂とは、ポリアミドイミド樹脂、ポ
リエステルイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等のイ
ミド基を有する樹脂を意味し、ポリアミド酸の熱または
化学閉環によって得られるものである。接着力の観点か
らは、アミド基を含む樹脂を用いることが好ましい。こ
こで、アミド基とは、イミド閉環後も残存しているアミ
ド基であり、イミド前駆体であるアミド酸中のアミド基
は含まない。このアミド基は、イミド基およびアミド基
（イミド閉環後も残存しているアミド基）の合計量に対
し、接着力の観点から１０モル％以上であることが好ま
しく、吸水率の観点から９０モル％以下であることが好
ましく、２０〜７０モル％であることがより好ましく、
３０〜５０モル％であることが一層好ましい。
【００１３】好ましい実施形態において、接着剤に含ま
れる樹脂は、基本的に、ジアミン（Ａ）および／または
ジイシシアネート（Ａ’）と酸無水物（Ｂ）および／ま
たはジカルボン酸またはそのアミド形成性誘導体（Ｃ）
から合成され、上記所定の各種特性、すなわち、Ｔｇ、
線膨張係数および貯蔵弾性率が所定の値となるように、
さらには、好ましくは上記した接着剤のはみ出し長さが
所定の値となるよう、これらの反応成分の組合せ、その
反応比、反応条件、分子量、接着剤への添加剤の有無と
その種類、エポキシ樹脂等の添加樹脂などの調整を行
う。
【００１４】上記ジアミン（Ａ）としては、たとえば、
ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ド
デカメチレンジアミン等のアルキレンジアミン；パラフ
ェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、メタトル
イレンジアミン等のアリーレンジアミン；４，４’−ジ
アミノジフェニルエーテル（ＤＤＥ）、４，４’−ジア
ミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニル
スルホン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、
４，４’−ジアミノベンゾフェノン、３，３’−ジアミ
ノベンゾフェノン、４，４’−ジアミノベンズアニリド
等のジアミノジフェニル誘導体；１，４−ビス（４−ア
ミノクミル）ベンゼン（ＢＡＰ）、１，３−ビス（４−
アミノクミル）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノフ
ェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（３−アミノフェノ
キシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキ
シ）ベンゼン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノ
キシ）フェニル］プロパン（ＢＡＰＰ）、２，２−ビス
［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、
ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルホ
ン（ｍ−ＡＰＰＳ）、ビス［４−（４−アミノフェノキ
シ）フェニル］スルホン、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、
および、下記一般式（１）で表されるジアミン、下記一
般式（２）で表されるシロキサンジアミン等が挙げられ
る。これらのジアミンは単独で、または複数種を組み合
わせて用いられる。
【００１５】一般式（１）：
【化１】 （式中、ＹおよびＹ’はアミノ基を示し、Ｒ１、Ｒ２、
Ｒ３、Ｒ４はそれぞれ独立に水素もしくは炭素数１〜４
のアルキル基またはアルコキシ基であって、これらのう
ち少なくとも２個以上はアルキル基またはアルコキシ基
であり、Ｘは−ＣＨ２−、−Ｃ（ＣＨ３）２−、−Ｏ
−、−ＳＯ２−、−ＣＯ−または−ＮＨＣＯ−で表され
る基である。） 一般式（２）：
【化２】 （式中、Ｒ５およびＲ８はそれぞれ独立に２価の有機基
であり、Ｒ６およびＲ７はそれぞれ独立に１価の有機基
であり、ｎは１〜１００の整数である。）
【００１６】上記一般式（１）で表される化合物として
は、具体的には、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，
５’−テトラメチルジフェニルメタン、４，４’−ジア
ミノ−３，３’，５，５’−テトラエチルジフェニルメ
タン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テト
ラ−ｎ−プロピルジフェニルメタン、４，４’−ジアミ
ノ−３，３’，５，５’−テトライソプロピルジフェニ
ルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−
テトラブチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−
３，３’−ジメチル−５，５’−ジエチルジフェニルメ
タン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジメチル−５，
５’−ジイソプロピルジフェニルメタン、４，４’−ジ
アミノ−３，３’−ジエチル−５，５’−ジイソプロピ
ルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，５−ジ
メチル−３’，５’−ジエチルジフェニルメタン、４，
４’−ジアミノ−３，５−ジメチル−３’，５’−ジイ
ソプロピルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−
３，５−ジエチル−３’，５’−ジイソプロピルジフェ
ニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，５−ジエチル−
３’，５’−ジブチルジフェニルメタン、４，４’−ジ
アミノ−３，５−ジイソプロピル−３’，５’−ジブチ
ルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−
ジイソプロピル−５，５’−ジブチルジフェニルメタ
ン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジメチル−５，
５’−ジブチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ
−３，３’−ジエチル−５，５’−ジブチルジフェニル
メタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジメチルジフ
ェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチ
ルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−
ジｎ−プロピルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ
−３，３’−ジイソプロピルジフェニルメタン、４，
４’−ジアミノ−３，３’−ジブチルジフェニルメタ
ン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５−トリメチルジ
フェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５−
トリエチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−
３，３’，５−トリ−ｎ−プロピルジフェニルメタン、
４，４’−ジアミノ−３，３’，５−トリイソプロピル
ジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５
−トリブチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−
３−メチル−３’−エチルジフェニルメタン、４，４’
−ジアミノ−３−メチル−３’−イソプロピルジフェニ
ルメタン、４，４’−ジアミノ−３−エチル−３’−イ
ソプロピルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３
−エチル−３’−ブチルジフェニルメタン、４，４’−
ジアミノ−３−イソプロピル−３’−ブチルジフェニル
メタン、４，４’−ジアミノ−２，２’−ビス（３，
３’，５，５’−テトラメチルジフェニル）イソプロパ
ン、４，４’−ジアミノ−２，２’−ビス（３，３’，
５，５’−テトラエチルジフェニル）イソプロパン、
４，４’−ジアミノ−２，２’−ビス（３，３’，５，
５’−テトラｎ−プロピルジフェニル）イソプロパン、
４，４’−ジアミノ−２，２’−ビス（３，３’，５，
５’−テトライソプロピルジフェニル）イソプロパン、
４，４’−ジアミノ−２，２’−ビス（３，３’，５，
５’−テトラブチルジフェニル）イソプロパン、４，
４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラメチルジ
フェニルエーテル、４，４’−ジアミノ−３，３’，
５，５’−テトラエチルジフェニルエーテル、４，４’
−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラ−ｎ−プロピ
ルジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノ−３，
３’，５，５’−テトライソプロピルジフェニルエーテ
ル、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラ
ブチルジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノ−３，
３’，５，５’−テトラメチルジフェニルスルホン、
４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラエチ
ルジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノ−３，
３’，５，５’−テトラｎ−プロピルジフェニルスルホ
ン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラ
イソプロピルジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノ
−３，３’，５，５’−テトラブチルジフェニルスルホ
ン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラ
メチルジフェニルケトン、４，４’−ジアミノ−３，
３’，５，５’−テトラエチルジフェニルケトン、４，
４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラｎ−プロ
ピルジフェニルケトン、４，４’−ジアミノ−３，
３’，５，５’−テトライソプロピルジフェニルケト
ン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラ
ブチルジフェニルケトン、４，４’−ジアミノ−３，
３’，５，５’−テトラメチルベンズアニリド、４，
４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラエチルベ
ンズアニリド、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，
５’−テトラｎ−プロピルベンズアニリド、４，４’−
ジアミノ−３，３’，５，５’−テトライソプロピルベ
ンズアニリド、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，
５’−テトラブチルベンズアニリド等が挙げられる。
【００１７】上記一般式（２）中のＲ５およびＲ８とし
ては、それぞれ独立にトリメチレン基、テトラメチレン
基、フェニレン基、トルイレン基等が好ましく用いら
れ、Ｒ ６およびＲ７としてはそれぞれ独立にメチル基、
エチル基、フェニル基等が好ましく用いられ、複数個の
Ｒ６と複数個のＲ７は、それぞれ互いに同一でも異なっ
ていてもよい。一般式（２）のシロキサンジアミンにお
いて、Ｒ５およびＲ８がどちらもトリメチレン基であ
り、Ｒ６およびＲ７がどちらもメチル基である場合に、
ｍが１のもの、平均１０前後のもの、平均２０前後のも
の、平均３０前後のもの、平均５０前後のもの、および
平均１００前後のものが、それぞれ順に、ＬＰ−７１０
０、Ｘ−２２−１６１ＡＳ，Ｘ−２２−１６１Ａ、Ｘ−
２２−１６１Ｂ、Ｘ−２２−１６１ＣおよびＸ−２２−
１６１Ｅ（いずれも信越化学工業（株）商品名）として
市販されている。
【００１８】上記ジイソシアネート（Ａ’）としては、
上記に例示したジアミンにおいて、アミノ基をイソシア
ネート基に換えたものを好ましく用いることができ、こ
れらは単独で、または複数種を組み合わせて用いられ
る。
【００１９】上記酸無水物（Ｂ）としては、無水トリメ
リット酸、ピロメリット酸二無水物、３, ３’, ４,
４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴ
ＤＡ）、３, ３’, ４, ４’−ビフェニルテトラカルボ
ン酸二無水物、２, ２−ビスフタル酸ヘキサフルオロイ
ソプロピリデン二無水物、ビス（３, ４−ジカルボキシ
フェニル）エーテル二無水物、ビス（３, ４−ジカルボ
キシフェニル）スルホン二無水物、４，４’−ビス
（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルホ
ン二無水物、２，２−ビス［４−（３，４−ジカルボキ
シフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物、エチレン
グリコールビストリメリテート二無水物（ＥＢＴＡ）、
デカメチレングリコールビストリメリテート二無水物
（ＤＢＴＡ）、ビスフェノールＡビストリメリテート二
無水物（ＢＡＢＴ）、２，２−ビス［４−（３、４−ジ
カルボキシフェニルベンゾイルオキシ）フェニル］ヘキ
サフルオロプロパン二無水物、４，４’−［１，４−フ
ェニレンビス（１−メチルエチリデン）］ビスフェニル
ビストリメリテート二無水物、無水マレイン酸、無水メ
チルマレイン酸、無水ナジック酸、無水アリルナジック
酸、無水メチルナジック酸、テトラヒドロ無水フタル
酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
これらは単独で、または複数種を組み合わせて用いられ
る。
【００２０】上記ジカルボン酸またはそのアミド形成性
誘導体（Ｃ）としては、テレフタル酸、イソフタル酸、
ビフェニルカルボン酸、フタル酸、ナフタレンジカルボ
ン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸等が挙げられ、
これらのジカルボン酸のアミド形成性誘導体としては、
これらのジカルボン酸のジクロリド、ジアルキルエステ
ル等が挙げられる。また、ジアミン（Ａ）、ジカルボン
酸（Ｃ）の一部をアミノ安息香酸等のアミノカルボン酸
で置き換えてもよい。これらは単独で、または複数種を
組み合わせて用いられる。
【００２１】ジアミン（Ａ）として、より好ましくは、
アルキレンジアミン、メタフェニレンジアミン、メタト
ルイレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエー
テル（ＤＤＥ）、４，４’−ジアミノジフェニルメタ
ン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’
−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノベ
ンゾフェノン、１，３−ビス（４−アミノクミル）ベン
ゼン、１，４−ビス（４−アミノクミル）ベンゼン、
１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，
４−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−
ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、２，２−ビス
［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン
（ＢＡＰＰ）、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フ
ェニル］スルホン（ｍ−ＡＰＰＳ）、ビス［４−（４−
アミノフェノキシ）フェニル］スルホン、２，２ービス
［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、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，
５’−テトラメチルジフェニルメタン、４，４’−ジア
ミノ−３，３’，５，５’−テトラエチルジフェニルメ
タン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テト
ライソプロピルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ
−３，３’−ジメチル−５，５’−ジエチルジフェニル
メタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジメチル−
５，５’−ジイソプロピルジフェニルメタン、４，４’
−ジアミノ−３，３’−ジエチル−５，５’−ジイソプ
ロピルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，
３’−ジメチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ
−３，３’−ジエチルジフェニルメタン、４，４’−ジ
アミノ−３，３’−ジイソプロピルジフェニルメタン、
さらに、ＬＰ−７１００、Ｘ−２２−１６１ＡＳ，Ｘ−
２２−１６１Ａの商品名で市販されている上記一般式
（２）のシロキサンジアミンが使用される。
【００２２】酸無水物（Ｂ）として、より好ましくは、
無水トリメリット酸、３, ３’, ４, ４’−ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、２, ２−
ビスフタル酸ヘキサフルオロイソプロピリデン二無水
物、ビス（３, ４−ジカルボキシフェニル）エーテル二
無水物、ビス（３, ４−ジカルボキシフェニル）スルホ
ン二無水物、４，４’−ビス（３，４−ジカルボキシフ
ェノキシ）ジフェニルスルホン二無水物、２，２−ビス
［４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］
プロパン二無水物、エチレングリコールビストリメリテ
ート二無水物（ＥＢＴＡ）、デカメチレングリコールビ
ストリメリテート二無水物（ＤＢＴＡ）、ビスフェノー
ルＡビストリメリテート二無水物（ＢＡＢＴ），４，
４’−［１，４−フェニレンビス（１−メチルエチリデ
ン）］ビスフェニルビストリメリテート二無水物、無水
マレイン酸、無水ナジック酸、無水アリルナジック酸が
用いられる。
【００２３】接着フィルムに用いられる接着剤は、支持
フィルムとの密着性を向上させるために、カップリング
剤を含んでいてもよい。カップリング剤としては、たと
えば、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメ
トキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピ
ルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメ
チルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメ
トキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシ
ラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリエトキ
シシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリクロ
ルシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ
−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイド
プロピルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラ
ン、メチルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラン
等のシランカップリング剤；イソプロピルトリイソステ
アロイルチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチ
タネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニ
ルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロ
ホスフェート）チタネート等のチタネート系カップリン
グ剤；およびアセトアルコキシアルミニウムジイソプロ
ピレート等のアルミニウム系カップリング剤等を好まし
く使用することができる。これらは単独で、または複数
種を組み合わせて用いられる。カップリング剤の添加量
は、接着剤中の耐熱熱可塑性樹脂１００重量部に対して
０．５〜２０重量部であることが好ましく、２〜１０重
量部であることがより好ましい。添加量が２０重量部を
超えると、耐熱性およびリードフレームや半導体素子と
の接着性が低下する傾向がみられる。
【００２４】さらに接着剤は、エポキシ樹脂およびその
硬化剤、硬化促進剤、ならびに、セラミック粉、ガラス
粉、銀粉、銅粉などのフィラーを含んでいてもよい。こ
のエポキシ樹脂としては、１分子当たり平均で２個以上
のエポキシ基を有していればよく、特に制限はないが、
たとえば、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル、
ビスフェノールＦのジグリシジルエーテル、フェノール
ノボラック型エポキシ樹脂、多価アルコールのポリグリ
シジルエステル、多塩基酸のポリグリシジルエステル、
脂環式エポキシ樹脂、ヒダントイン系エポキシ樹脂等を
挙げることができる。
【００２５】図１にその一実施形態を示すように、本発
明の接着フィルム３は、支持フィルム１の両面に接着剤
層２，２を有する三層構造である。その総厚み（接着フ
ィルム３全体の厚さ）は、リードフレームや半導体素子
との接着性の観点から４３μｍ以上であり、温度サイク
ル性の観点から５７μｍ以下であり、より好ましくは４
５〜５５μｍ、さらに好ましくは４７〜５３μｍであ
る。接着剤層の厚さは、接着性、生産性の観点から１μ
ｍ以上であることが好ましく、温度サイクル性の観点か
ら３０μｍ以下であることが好ましく、１０〜１５μｍ
であることがさらに好ましい。
【００２６】支持フィルムとしては、ポリイミド、ポリ
アミド、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポ
リエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリカー
ボネート等の絶縁性耐熱性樹脂フィルムが好ましく用い
られる。支持フィルムの厚さは、特に限定するものでは
ないが、通常は５〜５０μｍであることが好ましく、２
０〜３０μｍであることがさらに好ましい。支持フィル
ムのＴｇは、本発明で用いられる接着剤のＴｇより高い
ものが使用されることが好ましく、２００℃以上である
ことが好ましく、２５０℃以上であることが一層好まし
い。支持フィルムの吸水率は、３重量％以下であること
が好ましく、２重量％以下であることがより好ましい。
好ましい実施形態において用いられる支持フィルムは、
Ｔｇが２５０℃以上、吸水率が２重量％以下、熱膨張係
数が３×１０−５／℃以下という物性を備えた絶縁性耐
熱性樹脂フィルムであり、以上の点から、ポリイミドフ
ィルムであることが特に好ましい。
【００２７】支持フィルムは、表面を処理して用いるこ
とが望ましい。これは、支持フィルムと接着剤層の接着
力を高め、支持フィルムと接着剤層間のはく離を防ぐた
めである。支持フィルムの表面処理方法としては、アル
カリ処理、シランカップリング処理等の化学処理、サン
ドマット処理等の物理的処理、プラズマ処理、コロナ処
理等のいずれの処理も使用可能である。接着剤の種類に
応じて最も適した処理を用いればよいが、本発明におい
ては、化学処理またはプラズマ処理が特に適している。
【００２８】支持フィルム上に接着剤層を形成する方法
としては、特に制限はないが、接着剤を有機溶媒に溶解
し接着剤ワニスとし、これを支持フィルムの両面に塗布
することにより、好ましく行うことができる。ここで用
いられる有機溶媒は、上記接着剤成分を均一に溶解また
は混練できるものであれば特に制限はなく、たとえば、
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジエチ
レングリコールジメチルエーテル、トルエン、ベンゼ
ン、キシレン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラ
ン、ジオキサン等が挙げられる。これらは複数種を混合
して用いてもよい。塗工方法は、特に制限はないが、た
とえば、ロールコート、リバースロールコート、グラビ
アコート、バーコート、コンマコート等が挙げられる。
また、接着剤ワニス中に支持フィルムを通して塗工して
もよいが、厚みの制御が困難となる場合がある。
【００２９】接着剤ワニスを支持フィルム上に塗工した
後、加熱処理して溶剤の除去およびイミド化を行うこと
で、三層構造の接着フィルムが製造できる。加熱処理す
る場合の処理温度は、溶剤が除去できる温度であればよ
い。塗布と乾燥は、片面ずつ行ってもよいし、両面を同
時に行ってもよい。
【００３０】次に、本発明に係る半導体用接着フィルム
付きリードフレームは、リードフレームと、このリード
フレームに接着された上記本発明に係る接着フィルムと
を含むものである。本発明の接着フィルムを用いること
により、半導体素子との低温接着が可能で、信頼性に優
れた接着フィルム付きのリードフレームを、作業性、歩
留まりよく簡便に製造することができる。本発明の接着
フィルムは、低温での接着が可能であるため、特に、酸
化されやすい銅製リードフレームを用いた接着フィルム
付きリードフレームの製造に有用である。
【００３１】接着フィルム付きリードフレームは、たと
えば、本発明の接着フィルムを所定の大きさに切断し、
得られたフィルム片をリードフレームに接着する方法に
より製造できる。接着フィルムの切断方法は、フィルム
を所定の形状に正確に切断できる方法であればいずれの
方法でもよいが、作業性を考えると、打ち抜き金型を用
いて接着フィルムを切断し、打ち抜かれたフィルム片を
そのままリードフレームの所定位置に接着することが好
ましい。この時の接着温度は、通常、接着力の観点から
１５０℃以上であることが好ましく、接着剤層の熱劣化
やリードフレームの酸化の観点から３００℃以下である
ことが好ましく、より好ましくは２００〜２５０℃とす
る。接着圧力は、通常、０．１〜２０ＭＰａであること
が好ましく、０．３〜１０ＭＰａであることがより好ま
しい。接着圧力が０．１ＭＰａ未満では、十分な接着力
を得ることができないことがあり、２０ＭＰａを超える
と、接着剤が所定の位置を越えてはみ出し、寸法精度が
悪くなることがある。加圧時間は、前記接着温度、接着
圧力で接着できる時間であればよいが、作業性を考える
と０．３〜６０秒であることが好ましく、０．５〜１０
秒であることがさらに好ましい。
【００３２】本発明に係る半導体装置は、リードフレー
ムと半導体素子とを含み、リードフレームと半導体素子
とが上記本発明に係る接着フィルムを介して互いに接着
されたものである。本発明の接着フィルムを用いること
により、信頼性に優れた半導体装置を作業性、歩留まり
よく簡便に製造することができる。
【００３３】たとえば、上記のようにして作製した接着
フィルム付きリードフレームを用いて、図２に示すよう
な半導体装置を、以下のようにして製造することができ
る。まず、接着フィルム３が貼り付けられたリードフレ
ーム５（接着フィルム３付きリードフレーム５）の、リ
ードフレーム５が接着されていないもう片面の接着剤層
に半導体素子４を接着した後、必要に応じ接着フィルム
３の硬化処理を行う。次に、金線等からなるボンディン
グワイヤ７を用いて、リードフレーム５と半導体素子４
を接合する。最後に、エポキシ樹脂等の封止材６でトラ
ンスファ成形して封止することにより、ＬＯＣ構造の半
導体パッケージを製造することができる。図には示して
いないが、バスバーリードを備えたリードフレームを用
いるようにしてもよい。
【００３４】半導体チップ４の接着温度としては、接着
力の観点から１５０℃以上であることが好ましく、接着
剤層の熱劣化およびリードフレームの酸化の観点から３
００℃以下であることが好ましく、２００〜２５０℃で
あることがより好ましい。接着圧力は、通常、０．１〜
２０ＭＰａとすることが好ましく、０．３〜１０ＭＰａ
とすることがより好ましい。接着圧力が０．１ＭＰａ未
満では、十分な接着力が得られない場合があり、２０Ｍ
Ｐａを超えると、接着剤が所定の位置を越えてはみ出
し、寸法精度が悪くなることがあり、また、半導体チッ
プが破壊する恐れが生じる場合もある。加圧時間は、前
記接着温度、接着圧力で接着できる時間であればよい
が、作業性を考えると０．３〜６０秒であることが好ま
しく、０．５〜１０秒であることがさらに好ましい。
【００３５】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれらに何ら制限されるものではない。 １．接着剤ワニスの製造 （１）ポリアミドイミドＡの接着剤ワニスＡ 温度計、撹拌機、窒素導入管および分留塔をとりつけた
５リットルの４つ口フラスコに、窒素下、２，２−ビス
〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン２
０５．０ｇ（０．５モル）を入れ、Ｎ−メチル−２−ピ
ロリドン（以下、「ＮＭＰ」と記す。）１２００ｇに溶
解した。この溶液を−１０℃に冷却し、この温度で、ト
リメリット酸モノクロライド１０５．３ｇ（０．５モ
ル）を、温度が−５℃を越えないようにして添加した。
トリメリット酸モノクロライドが溶解したら、トリエチ
ルアミン７６ｇを、温度が５℃を越えないようにして添
加した。室温で１時間撹拌を続けた後、１８０℃で９時
間反応させて、イミド化を完結させた。得られた反応液
をメタノール中に投入して、重合体を単離させた。これ
を乾燥した後、ジメチルホルムアミドに溶解し、メタノ
ール中に投入して再度重合体を単離した。その後、減圧
乾燥して精製されたポリアミドイミドＡの粉末を得た。
得られたポリアミドイミドＡの粉末６０ｇをＮＭＰ２０
０ｇに溶解して、接着剤ワニスＡを得た。
【００３６】（２）ポリアミドイミドＢの接着剤ワニス
Ｂ 温度計、撹拌機、窒素導入管および分留塔をとりつけた
５リットルの４つ口フラスコに、窒素雰囲気下、２，２
−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロ
パン１４３．５ｇ（０．３５モル）、１，３−ビス（ア
ミノプロピル）テトラメチルジシロキサン３７．２ｇ
（０．１５モル）を入れ、ＮＭＰ１２００ｇに溶解し
た。この溶液を用いて、上記（１）のポリアミドイミド
Ａの製造と同様に反応させて、ポリアミドイミドＢの粉
末を得、この粉末６０ｇをＮＭＰ２００ｇに溶解して接
着剤ワニスＢを得た。
【００３７】（３）ポリアミドイミドＣの接着剤ワニス
Ｃ 温度計、撹拌機、窒素導入管および分留塔をとりつけた
５リットルの４つ口フラスコに、窒素雰囲気下、２，２
−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロ
パン１２３．０ｇ（０．３モル）、１，３−ビス（アミ
ノプロピル）テトラメチルジシロキサン４９．６ｇ
（０．２モル）を入れ、ＮＭＰ１２００ｇに溶解した。
この溶液を用いて、上記（１）のポリアミドイミドＡの
製造と同様に反応させて、ポリアミドイミドＣの粉末を
得、この粉末６０ｇをＮＭＰ２００ｇに溶解して接着剤
ワニスＣを得た。
【００３８】（４）ポリアミドイミドＤの接着剤ワニス
Ｄ 温度計、撹拌機、窒素導入管および分留塔をとりつけた
５リットルの４つ口フラスコに、窒素雰囲気下、２，２
−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロ
パン６１．５ｇ（０．１５モル）、１，３−ビス（アミ
ノプロピル）テトラメチルジシロキサン８６．８ｇ
（０．３５モル）を入れ、ＮＭＰ１２００ｇに溶解し
た。この溶液を用いて、上記（１）のポリアミドイミド
Ａの製造と同様に反応させて、ポリアミドイミドＤの粉
末を得、この粉末６０ｇをＮＭＰ２００ｇに溶解して接
着剤ワニスＤを得た。
【００３９】（５）接着剤ワニスＥ 上記ポリアミドイミドＡの接着剤ワニスＡ８５重量部に
シリコーンゴムフィラー（東レ・ダウコーニング社製ト
レフィルＥ−６０１）１５重量部を添加して、接着剤ワ
ニスＥを作製した。
【００４０】（６）接着剤ワニスＦ 上記ポリアミドイミドＢの接着剤ワニスＢ８０重量部に
シリカフィラー（龍森社製アドマファインＳＯ−２５
Ｒ）２０重量部を添加して、接着剤ワニスＦを作製し
た。
【００４１】上記得られた接着剤ワニスＡ〜Ｆのそれぞ
れを、ガラス板上に９０μｍの厚さに流延し、１００℃
で１０分間乾燥後、ガラス板から引き剥がし、鉄枠に固
定し、２００℃で１０分、３００℃で１０分乾燥して、
厚さ２５μｍの接着剤フィルム（接着剤層）を得た。得
られた各フィルムのＴｇ、線膨張係数、貯蔵弾性率を、
それぞれ、以下のようにして測定した。得られた結果
を、表１に示す。
【００４２】［Ｔｇ］セイコー電子工業（株）製ＴＭＡ
１２０を用い、ペネトレーション法により、昇温速度１
０℃／分、引張加重１０ｇの条件で測定した。 ［線膨張係数］セイコー電子工業（株）製ＴＭＡ１２０
を用い、昇温速度１０℃／分、引張加重１０ｇ、温度範
囲８０〜１２０℃の条件で測定した。 ［貯蔵弾性率］（株）レオロジ製ＤＶＥレオスペクトラ
ーを用い、周波数１０Ｈｚ、振幅１０μｍ、引張加重は
自動制御の条件で測定した。
【００４３】
【表１】
【００４４】２．接着フィルムの製造 上記により製造した接着剤ワニスＡ〜Ｆを用いて、以下
のようにして接着フィルムを作製した。 ［実施例１］支持フィルムとして、カップリング剤によ
る化学処理によって表面処理を施した厚さ２５μｍのポ
リイミドフィルム（宇部興産（株）製 商品名：ユーピ
レックスＳＧＡ、吸水率１．３％、熱膨張係数１×１０
−５／℃）を用い、この支持フィルム上に、ポリアミド
イミドＢの接着剤ワニスＢを塗布し、１００℃で１０分
間、３００℃で１０分間乾燥して、厚さ１２．５μｍの
接着剤層を両面に有する図１の構成の接着フィルムを得
た。
【００４５】［実施例２］支持フィルムとして、プラズ
マ処理によって表面処理を施した厚さ２５μｍのポリイ
ミドフィルム（宇部興産（株）製 商品名：ユーピレッ
クスＳＰＡ、吸水率１．３％、熱膨張係数１×１０−５
／℃）を用いる以外は、実施例１と同様にして、接着フ
ィルムを作製した。
【００４６】［実施例３］ポリアミドイミドＣの接着剤
ワニスＣを使用する以外は、実施例１と同様にして、接
着フィルムを作製した。
【００４７】［実施例４］ポリアミドイミドＣの接着剤
ワニスＣを使用する以外は、実施例２と同様にして、接
着フィルムを作製した。
【００４８】［比較例１］ポリアミドイミドＢの接着剤
ワニスＢを用いて乾燥後の厚さが２０μｍの接着剤層を
形成するように塗布する以外は、実施例２と同様にし
て、厚さ２０μｍの接着剤層を両面に有する接着フィル
ムを得た。
【００４９】［比較例２］ポリアミドイミドＢの接着剤
ワニスＢを用いて乾燥後の厚さが５μｍの接着剤層を形
成するように塗布する以外は、実施例２と同様にして、
厚さ５μｍの接着剤層を両面に有する接着フィルムを得
た。
【００５０】［比較例３］ポリアミドイミドＡの接着剤
ワニスＡを使用する以外は、実施例２と同様にして、接
着フィルムを作製した。
【００５１】［比較例４］ポリアミドイミドＤの接着剤
ワニスＤを使用する以外は、実施例２と同様にして、接
着フィルムを作製した。
【００５２】［比較例５］接着剤ワニスＥを使用する以
外は、実施例２と同様にして、接着フィルムを作製し
た。
【００５３】［比較例６］接着剤ワニスＦを使用する以
外は、実施例２と同様にして、接着フィルムを作製し
た。
【００５４】各実施例・比較例の接着フィルムの総厚み
と接着剤のはみ出し長さ、ならびに、低温接着性と温度
サイクル性の評価結果を表２にまとめて示す。各特性の
測定方法と評価方法は、以下のとおりである。 ［接着剤のはみ出し長さ］実施例１〜４および比較例３
〜６の各接着フィルムについて、各フィルムを面積１９
×５０ｍｍに切断して測定サンプルとし、これを３５０
℃、３ＭＰａ、１分の条件で加熱圧着してサンプルの長
辺から直角方向にはみ出た接着剤の長さを長辺方向の中
央部で測定し、はみ出し長さとした。 ［低温接着性］得られた接着フィルムを打ち抜き金型を
用いて短冊状に打ち抜き、厚さ０．１５ｍｍの銅合金製
リードフレームの上に、０．２ｍｍ間隔、０．２ｍｍ幅
のインナーリードが当たるように乗せて、２８０℃、３
ＭＰａで３秒間加圧して圧着し、接着フィルム付きリー
ドフレームを作製した。この接着フィルム付きリードフ
レームを２ｍの高さから地面に落下させた時の接着フィ
ルム片の脱落の有無により、低温接着性を評価した。脱
落の無いものを良好、有るものを不良とした。
【００５５】［温度サイクル性］上記低温接着性評価で
作製したと同じ接着フィルム付きリードフレームを用
い、その接着剤層面に半導体素子を２８０℃、３ＭＰａ
で３秒間加圧して圧着した。その後、リードフレームと
半導体素子を金線でワイヤボンドし、ビフェニル系エポ
キシ樹脂成形材料（日立化成工業（株）製 商品名：Ｃ
ＥＬ−９２００）でトランスファ成形により封止し、１
７５℃で６時間硬化させ、図２に示すような半導体装置
を作製した。得られた半導体装置を、−６５℃にて３０
分間放置後１７５℃にて３０分間放置する工程を１サイ
クルとして１０００サイクル処理した後に、半導体素子
とリードフレームを接合している金線の断線の有無を観
察した。断線の無いものを良好、有るものを不良とし
た。
【００５６】
【表２】
【００５７】表１および表２に示されているように、実
施例１〜４の接着フィルムはいずれも、本発明で規定し
た諸特性を満たしており、これらは低温接着性、温度サ
イクル性が共に良好であった。これに対し、比較例１の
接着フィルムは、その総厚みが本発明で規定した値より
も厚く、温度サイクル性に劣っていた。比較例２の接着
フィルムは、その総厚みが本発明で規定した値よりも薄
く、低温接着性および温度サイクル性に劣っていた。比
較例３の接着フィルムでは、接着剤のＴｇが本発明で規
定した値よりも高く、かつ、貯蔵弾性率が本発明で規定
した値よりも高いため、低温接着性に劣ると共に、温度
サイクル性に劣っていた。比較例４の接着フィルムで
は、接着剤の線膨張係数が本発明で規定した値よりも高
く、温度サイクル性に劣っていた。比較例５の接着フィ
ルムでは、接着剤のＴｇが本発明で規定した値よりも高
く、低温接着性に劣っていた。比較例６の接着フィルム
では、接着剤の貯蔵弾性率が本発明で規定した値よりも
高く、温度サイクル性に劣っていた。
【００５８】
【発明の効果】本発明の半導体用接着フィルムは低温接
着が可能で、特に銅製リードフレームを用いた接着フィ
ルム付きリードフレームの製造に有用である。また、こ
の接着フィルム付きリードフレームを用いて製造された
半導体装置は、温度サイクル性に優れ、高い信頼性を有
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体用接着フィルムの一実施形
態を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明に係る半導体装置の一実施形態を模式的
に示す断面図である。
【符号の説明】
１ 支持フィルム ２ 接着剤層 ３ 接着フィルム
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J004 AA02 AA11 AA13 AA14 AA16 AA17 AA18 CA06 CC02 CD01 CD07 CD08 CD09 EA05 FA05 FA08 4J040 EC001 EC041 EC061 EC071 EF161 EG001 EG011 EG021 GA29 HD32 JA09 LA02 LA06 LA07 LA08 MB03 NA19 NA20 PA23 5F067 CC02 CC08

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 支持フィルムと、前記支持フィルムの両
    面に形成された接着剤層とからなる半導体用接着フィル
    ムであって、前記接着剤層がガラス転移温度２００℃以
    下、線膨張係数７０ｐｐｍ以下、貯蔵弾性率３ＧＰａ以
    下の接着剤からなり、かつ、接着フィルム全体の厚さが
    ４３〜５７μｍである半導体用接着フィルム。
  2. 【請求項２】 前記接着剤のはみ出し長さが２ｍｍ以下
    である請求項１記載の半導体用接着フィルム（ここで、
    前記はみ出し長さは、厚さ２５μｍの支持フィルムの両
    面に厚さ１２．５μｍの接着剤層が形成されてなる全体
    の厚さ５０μｍ、面積１９×５０ｍｍの接着フィルムサ
    ンプルを３５０℃、３ＭＰａ、１分の条件で加熱圧着し
    た際に前記接着フィルムサンプルの長辺から直角方向に
    はみ出た接着剤の長さを長辺方向の中央部で測定した値
    である。）。
  3. 【請求項３】 前記ガラス転移温度が１２０℃以上であ
    る請求項１または２記載の半導体用接着フィルム。
  4. 【請求項４】 前記線膨張係数が３０ｐｐｍ以上である
    請求項１〜３のいずれか１項記載の半導体用接着フィル
    ム。
  5. 【請求項５】 前記貯蔵弾性率が１ＧＰａ以上である請
    求項１〜４のいずれか１項記載の半導体用接着フィル
    ム。
  6. 【請求項６】 前記接着剤層の厚みが１〜３０μｍであ
    る請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体用接着フィ
    ルム。
  7. 【請求項７】 前記支持フィルムの厚みが５〜５０μｍ
    である請求項１〜６のいずれか１項記載の半導体用接着
    フィルム。
  8. 【請求項８】 リードフレームと、前記リードフレーム
    に接着された請求項１〜７のいずれか１項記載の半導体
    用接着フィルムとを含む半導体用接着フィルム付きリー
    ドフレーム。
  9. 【請求項９】 リードフレームと半導体素子とを含む半
    導体装置であって、前記リードフレームと前記半導体素
    子とが請求項１〜７のいずれか１項記載の半導体用接着
    フィルムを介して互いに接着されている半導体装置。
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