JP2004273809A - 接着フィルムおよびこれを用いた半導体パッケージならびに半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の接着フィルム3は、半導体素子1または半導体装置を実装する際に用いる接着フィルムであって、軟化点が100℃以下であるフェノールノボラック樹脂(A)と、造膜用樹脂(B)と、前記造膜用樹脂よりも重量平均分子量が低く、かつ常温で液状であるエポキシ樹脂(C)とを主成分として含むことを特徴とする。また、本発明の半導体パッケージは、半導体素子1とインターポーザ4とが上述の接着フィルムで実装されているものであることを特徴とする。また、本発明の半導体装置は、半導体パッケージとプリント配線板とが上述の接着フィルムで実装されているものであることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着フィルム、それを用いた半導体パッケージまたは半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子機器の高機能化等の要求に伴い、これらの電子機器に使用される半導体パッケージも、従来にも増して、小型化かつ多ピン化が進んできている。
近年、プリント配線板上に半導体素子を実装する方式として、BGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Scale Package)等のエリア実装型の新しいパッケージ方式が提案されている。
【0003】
BGAやCSP方式のプリント配線板への半導体パッケージの実装には、半田ボールで形成されたバンプによる半田接合が採用されている。
また、BGAやCSPの作製工程における、半導体素子の電極と半導体搭載用基板の端子との電気的接続方法にも、半田接合が使われる場合が多い。
【0004】
一般に、半田接合の場合、半田表面と対面する電極の金属表面に付着する酸化物等を除去するため、あるいは半田接合時における金属表面での再酸化の防止するために半田付け用フラックスが使用される。
しかし、半田接合後にフラックスが残存していると、高温、多湿時に、電気絶縁性の低下やプリント配線の腐食等の問題を生じる。
そこで、現在、半田接合後、残存フラックスを洗浄除去することを行っている。しかし、洗浄剤の廃棄に関する環境問題や、洗浄工程の追加によるコストアップなどの欠点がある。
【0005】
また、半導体パッケージの小型化、かつ多ピン化は、バンプの微細化を必要とするが、その反面、接合強度、接続信頼性の低下が懸念される。そこで、バンプ接続部分の信頼性を得るため、半導体素子と半導体素子搭載用基板、あるいは半導体パッケージとプリント配線板との間隙に、アンダーフィルと呼ばれる絶縁樹脂を充填して、バンプ接続部分を封止、補強する検討がされている。しかし、アンダーフィルを充填し、硬化させる工程が必要となるため、製造工程が複雑化し、製造コストが高くなるという問題がある(特許文献1、参照)。
【0006】
フラックスやアンダーフィル技術の問題を解決する手段として、半田接合後の残存フラックスが除去不要で、且つ半導体素子と半導体素子搭載用基板との間隙に樹脂を流し込む工程も不要なノンフローアンダーフィルの開発も検討されている。ノンフローアンダーフィルは、樹脂中に除去不要なフラックス成分が含まれており、フラックスを必要とせず、予め半導体素子搭載基板等に供給する点でアンダーフィルと異なっている。
【0007】
ノンフローアンダーフィルを用いた方法は、半導体素子搭載基板やプリント配線板上にノンフローアンダーフィル樹脂を予めディスペンサーなどで必要量が供給される。搭載部品を位置合わせして、搭載した後、リフロー処理することにより、半田接合すると同時に、半導体素子と半導体素子搭載用基板等の間隙を封止するものである。しかし、ノンフローアンダーフィルを用いた方法は、その性状と供給方法のために、薄型の半導体素子や半導体パッケージを搭載する場合には、裏面にノンフローアンダーフィル樹脂が付着したりすることがあった。
この裏面へのノンフローアンダーフィル樹脂への付着は、ヒートシンクの貼り付けの際や、半導体素子を積層する(実装面積の縮小化を目的とする半導体素子を積層したマルチチップパッケージなど)際に不具合が生じる原因となっていた。
【0008】
【特許文献】
特開2002−293883号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、フラックス機能を有し、かつ接着時の作業性が向上する接着フィルムおよびそれを用いた半導体パッケージおよび半導体装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記(1)〜(7)記載の本発明により達成される。
(1)半導体素子また半導体パッケージを実装する際に用いる接着フィルムであって、軟化点が100℃以下であるフェノールノボラック樹脂(A)と、造膜用樹脂(B)と、前記造膜用樹脂よりも重量平均分子量が低く、かつ常温で液状であるエポキシ樹脂(C)とを必須成分として含むことを特徴とする接着フィルム。
(2)更にフラックス助剤を含むものである上記(1)に記載の接着フィルム。
(3)前記エポキシ樹脂(C)の重量平均分子量が、200〜600である上記(1)または(2)に記載の接着フィルム。
(4)溶融粘度が1〜5000mPa・sである上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の接着フィルム。
(5)厚さが3〜80μmである上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の接着フィルム。
(6)半導体素子とインターポーザとが上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の接着フィルムで実装されていることを特徴とする半導体パッケージ。
(7)半導体パッケージとプリント配線板とが上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の接着フィルムで実装されていることを特徴とする半導体装置。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の接着フィルム、それを用いた半導体パッケージまたは半導体装置について説明する。
本発明の接着フィルムは、半導体素子または半導体装置を実装する際に用いる接着フィルムであって、軟化点が100℃以下であるフェノールノボラック樹脂(A)と、造膜用樹脂(B)と、前記造膜用樹脂よりも重量平均分子量が低く、かつ常温で液状であるエポキシ樹脂(C)とを必須成分として含むことを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明の半導体パッケージは、半導体素子とインターポーザ(半導体素子搭載用基板)とが上述の接着フィルムで実装されているものであることを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の半導体装置(半導体パッケージが実装された基板)は、半導体パッケージとプリント配線板とが上述の接着フィルムで実装されているものであることを特徴とするものである。
【0014】
本発明の接着フィルムは、半導体素子または半導体パッケージを実装するために用いるものである。これにより、従来のノンフローアンダーフィル樹脂で問題となっていた半導体素子等への樹脂の付着を防止することができる。また、フィルム状態で半導体素子等に設置できるので作業性を向上することができる。
前記半導体素子を実装する場合、例えば半導体素子をインターポーザに実装する場合等が挙げられる。
また、前記半導体パッケージを実装する場合、例えば半導体パッケージをプリント配線板に実装する場合等が挙げられる。このような場合に、本発明の接着フィルムを用いることができる。
また、本発明の接着フィルムは、半田接合時にフラックスとして作用し、同時に半導体素子とインターポーザや、半導体パッケージとプリント配線板などの接合面を接着・封止するものとして機能するものである。
【0015】
本発明の接着フィルムは、軟化点が100℃以下であるフェノールノボラック樹脂を含む。これにより、半田及び金属表面の酸化物などの汚れを除去し、半田接合用フラックスとして作用することができる。その理由は、前記フェノール性水酸基が還元作用を有するため、半田表面や対面する電極の金属表面に付着する酸化物等を除去できるからである。
更に、フラックスとして作用したフェノールノボラック樹脂は、残存フラックスの除去を不要とすることができる。その理由は、フェノールノボラック樹脂が半田接合後の加熱過程でエポキシ樹脂(C)と硬化反応するので揮発分等が発生しないからである。残存フラックスの除去を不要とすることができると、半田接合後の洗浄工程を不要にでき、高温、多湿雰囲気でも電気絶縁性を保持し、接合強度、信頼性の高い半田接合が可能となる。
【0016】
前記フェノールノボラック樹脂(A)の軟化点は100℃以下であり、さらに軟化点は40〜95℃であることが好ましい。フェノールノボラック樹脂(A)の軟化点が前記下限値未満であるとボイド発生の原因になる場合があり、前記上限値を超えると半田接合時における樹脂の流動性が低下し、半田接続信頼性を向上する効果が低下する場合がある。
【0017】
前記フェノールノボラック樹脂を構成するフェノール化合物としては、例えばフェノール、クレゾール、ビスフェノール等が挙げられる。
また、多官能フェノールノボラック樹脂を用いることにより、半田接合時間を短くすることが可能である。これらの中でもフェノールで構成されるフェノールノボラック樹脂(未変性のフェノールノボラック樹脂)が好ましい。これにより、特に膜強度を向上することができる。
【0018】
前記フェノールノボラック樹脂(特に未変性のフェノールノボラック樹脂)の重量平均分子量は、特に限定されないが、300〜1,000であることが好ましい。重量平均分子量が前記下限値未満であると半田リフロー等において該フェノールノボラック樹脂が揮発することにより、フラックス作用を向上する効果が低下する場合がある。また、重量平均分子量が前記上限値を超えると、半田接合時における樹脂の流動性が低下し、半田接続信頼性を向上する効果が低下する場合がある。
【0019】
前記成分フェノールノボラック樹脂の含有量は、特に限定されないが、接着フィルムを構成する樹脂全体の10〜50重量%が好ましく、特に18〜36重量%が好ましい。含有量が前記下限値未満であるとフラックスとしての作用を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると接着・封止強度および信頼性を向上する効果が低下する場合がある。
【0020】
本発明の接着フィルムでは、造膜用樹脂(B)を含む。これにより、フィルムへの成形性を向上することができる。
前記造膜用樹脂(B)とは、フィルムへの製膜性の向上に寄与する樹脂であり、例えばノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノール型シアネート樹脂等のシアネート樹脂等の熱硬化性樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの中でも、ビスフェノール型エポキシ樹脂(特に長鎖型のビスフェノール型エポキシ樹脂)が好ましい。これにより、半導体素子とインターポーザ等との接着・封止性をより向上することができる。この様な造膜用樹脂を含むことにより、フィルム状態に容易にすることができる。
【0021】
前記造膜用樹脂(B)の重量平均分子量は、特に限定されないが、1,000以上が好ましく、特に2,000〜10,000が好ましい。重量平均分子量が前記下限値未満であるとボイドの発生等により製膜性が低下する場合があり、前記上限値を超えると半田接合時における樹脂の流動性が低下し、半田接合接続の信頼性を向上する効果が低下する場合がある。
【0022】
前記造膜用樹脂(B)の含有量は、特に限定されないが、接着フィルムを構成する樹脂全体の10〜60重量%が好ましく、特に25〜45重量%が好ましい。含有量が前記下限値未満であるとボイドの発生等により製膜性が低下する場合があり、前記上限値を超えると半田接合時における樹脂の流動性が低下し、半田接合接続の信頼性を向上する効果が低下する場合がある。
【0023】
本発明の接着フィルムでは、前記造膜用樹脂よりも重量平均分子量が低く、かつ常温で液状であるエポキシ樹脂(C)を含む。エポキシ樹脂(C)は、造膜用樹脂(B)よりも重量平均分子量が低いことにより、本発明の接着フィルムに接着性を付与することができる。更に、接着フィルムにアンダーフィルとしての作用を付与することができる。
エポキシ樹脂(C)としては、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂等の臭素化型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアネートなどの複素環式エポキシ樹脂のほか、脂環式型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。これにより、フラックス性を特に向上することができる。
【0024】
前記エポキシ樹脂(C)は、常温で液状である。これにより、半導体素子や半導体パッケージを実装する際の、インターポーザやプリント配線板などの回路凹凸の埋め込み性を向上することができる。更に、インターポーザやプリント配線板の成形性を向上することができる。また、フィルムの柔軟性を向上することができ、それによって作業性を向上することができる。
なお、液状とは、常温で流動性を示すものをいう。前記エポキシ樹脂(C)の粘度は、特に限定されないが、500Pa・s以下が好ましく、特に1〜300Pa・sが好ましい。前記粘度は、E型粘度計を用いて、温度25℃、せん断速度0.5、1.0、2.5および5.0rpmの各条件で測定したものである。前記粘度は、前記各条件の中で、最も低い回転数で測定可能であった値を用いるものとする。
【0025】
前記エポキシ樹脂(C)の重量平均分子量は、特に限定されないが、200〜600が好ましく、特に250〜500が好ましい。重量平均分子量が前記下限値未満であるとフィルムの表面にタックが発生する場合があり、前記上限値を超えると回路の凹凸埋め込み性を向上する効果が低下する場合がある。
【0026】
前記エポキシ樹脂(C)の含有量は、特に限定されないが、接着フィルムを構成する樹脂全体の10〜60重量%であることが好ましく、特に20〜45重量%であることが好ましい。含有量が前記下限値未満であると接着性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると回路の凹凸埋め込み性を向上する効果が低下する場合がある。
【0027】
本発明の接着フィルムでは、特に限定されないが、更にフラックス助剤を含むことが好ましい。これにより、接着フィルムのフラックス機能をより向上させることができる。
前記フラックス助剤としては、例えばフェノール、アルキルフェノール、ビフェノール、ナフトール、ハイドロキノン、レゾルシノール、カテコール、メチリデンジフェノール、エチリデンジフェノール、イソプロピリデンジフェノール、ヒドロキシベンゾイックアシッド、ジヒドロキシベンゾイックアシッド、フェノールフタリン等が挙げられる。
【0028】
前記フラックス助剤の含有量は、特に限定されないが、接着フィルムを構成する樹脂全体の0.5〜20重量%が好ましく、特に1〜10重量%が好ましい。含有量が前記下限値未満であるとフラックス機能をより向上させる効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると吸湿耐熱性が低下する場合がある。
【0029】
前記接着フィルムの軟化温度は、特に限定されないが、40〜150℃が好ましく、特に50〜140℃が好ましい。軟化温度が前記下限値未満であるとボイドが発生したり、しわが発生したりする場合があり、前記上限値を超えると半田接合時における樹脂の流動性が低下し、半田接続信頼性を向上する効果が低下する場合がある。
前記軟化温度は、例えば粘弾性測定装置(DMA、TAインスツルメンツ製)を用いて5℃/分で測定することができる(弾性率の変曲点を軟化温度とした)。
【0030】
前記接着フィルムの溶融粘度は、特に限定されないが、1〜5,000mPa・sが好ましく、特に5〜4,000mPa・sが好ましい。前記溶融粘度が前記下限値未満であるとボイドが発生したり、しわが発生したりする場合があり、前記上限値を超えると半田接合時における樹脂の流動性が低下し、半田接続信頼性を向上する効果が低下する場合がある。
なお、前記接着フィルムの溶融粘度は、例えば動的粘弾性装置を用いて、直径25mm、厚さ0.8mmの円盤状の治具にフィルムを挟み、240℃、周波数1Hzで測定することができる。
【0031】
前記接着フィルムの厚さは、搭載する半導体素子や半導体パッケージのバンプ高さに応じて調整される。
そのため、前記接着フィルムの厚さは、特に限定されないが、3〜80μmが好ましく、特に5〜75μmが好ましい。これにより、従来のアンダーフィル等の方法では接着・封止が困難であった厚さの範囲内においても接着・封止を可能とすることができる。
【0032】
次に本発明の接着フィルムを用いて、半導体素子とインターポーザとを接着する場合について説明する。
以下に半導体素子と、インターポーザとが接着している状態を図1に示す好適な実施の形態に基づいて詳細に説明する。図1は、半導体パッケージを概略的に示す断面図である。
半導体素子1には、半田バンプ2が接合されている。
接着フィルム3は、半導体素子1とインターポーザ4との間に設置される。なお、接着フィルム3は、あらかじめ半導体素子1またはインターポーザ4に設置されていても構わない。接着フィルム3をあらかじめ半導体素子1に設置する場合、例えば半導体素子1と接着フィルム3とを位置合わせし、ボンダーで接合することができる。また、接着フィルム3をあらかじめインターポーザ4に設置する場合、ラミネートロールを用いて接合することができる。
【0033】
そして、半導体素子1、接着フィルム3およびインターポーザ4は、好ましくは加熱下で圧着され、半導体パッケージの形状となる。なお、ここで接着フィルム3は、軟化して半導体素子1とインターポーザ4との間を封止する。
次に、前記半導体パッケージ形状のものを半田リフローし、半田バンプ2をインターポーザ4のビア孔5に半田接続して最終的に図2に示す様な半導体パッケージ11を得ることができる。
また、前記半導体パッケージ11を更に150〜180℃、1〜2時間加熱処理することが好ましい。これにより、接着フィルムを完全に硬化することができる。
【0034】
本発明の接着フィルムは、半田接合段階ではフラックス機能を発揮して金属表面の酸化物の除去等を行う。そして、半田接合後は、熱硬化して絶縁封止接着材として機能するため、電気絶縁性の低下やインターポーザの腐食等を生じない。
また、本発明の接着フィルムは、半田接合後に半導体素子とインターポーザとの間隙に充填されアンダーフィルとしての作用(半田接続の信頼性を向上)を有するものである。
また、本発明の接着フィルムは、フィルム状であるのでアンダーフィルで生じていた半導体素子への樹脂の付着が防止できるものである。
更に、本発明の接着フィルムは、フィルム状であるので半導体パッケージの製造に関する作業性に優れている。
【0035】
次に、本発明の接着フィルムを用いて、半導体パッケージとプリント配線板とを接着する場合について説明する。
以下に半導体パッケージと、プリント配線板とが接着している状態を図3に示す好適な実施の形態に基づいて詳細に説明する。図3は、半導体装置を概略的に示す断面図である。
半導体パッケージ11には、半田バンプ2が接合されている。
接着フィルム3は、半導体パッケージ11とプリント配線板6との間に設置される。プリント配線板6は、多層構造で所望の回路60が形成されている。接着フィルム3は、予め半導体パッケージ11またはプリント配線板6に設置されていても構わない。接着フィルム3をあらかじめ半導体パッケージ5に設置する場合、例えば半導体パッケージ11と接着フィルム3とを位置合わせし、ボンダーで接合することができる。また、接着フィルム3をあらかじめプリント配線板6に設置する場合、ラミネートロールを用いて接合することができる。
そして、半導体パッケージ11、接着フィルム3およびプリント配線板6は、好ましくは加熱下で圧着され、半導体装置の形状となる。なお、ここで接着フィルム3は、軟化して半導体パッケージ11とプリント配線板6との間を封止する。
【0036】
次に、前記半導体装置形状のものを半田リフローし、半田バンプ2をプリント配線板に半田接続して最終的に図5に示す様な半導体装置12を得ることができる。
また、前記半導体装置を更に150〜180℃、1〜2時間加熱処理することが好ましい。これにより、接着フィルムを完全に硬化することができる。
【0037】
本発明の接着フィルムは、半田接合段階ではフラックス機能を発揮して金属表面の酸化物の除去等を行う。そして、半田接合後は、熱硬化して絶縁封止接着材として機能するため、電気絶縁性の低下やプリント配線の腐食等を生じない。
また、本発明の接着フィルムは、フィルム状であるのでアンダーフィルで生じていた半導体パッケージへの樹脂の付着が防止できるものである。
更に、本発明の接着フィルムは、フィルム状であるので半導体装置の製造に関する作業性に優れている。
【0038】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0039】
接着フィルムの製造例
(実施例1)
成分(A)の樹脂としてフェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製、PR−HF−3、軟化点85℃、重量平均分子量850)を20重量%、成分(B)の樹脂としてビスフェノール型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製、EP−4007P、重量平均分子量約5,000)を30重量%、成分(C)の樹脂として常温で液状であるビスフェノール型エポキシ樹脂(大日本インキ化学社製、EPICLON−830S、重量平均分子量約400、粘度(25℃)3500mPa・s)を40重量%、フラックス助剤としてフェノールフタリンを9.9重量%、硬化触媒として2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール(四国化成社製、2PHZ)を0.1重量%用いた。
上述の各樹脂および添加剤をメチルエチルケトンにレジンコンテント約60%になるように溶解して樹脂ワニスを得た。樹脂ワニスをコンマコーターでPETフィルム上に最高温度120℃で塗布して、厚さ60μm(半導体パッケージ用接着フィルム)、150μm(半導体装置用接着フィルム)の接着フィルムを得た。
得られた接着フィルムの溶融粘度は、1,000mPa・sであった。
【0040】
(実施例2)
成分(C)のエポキシ樹脂として、以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
常温で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂(大日本インキ化学社製、EPICLON−850S、重量平均分子量約600、粘度(25℃)4500mPa・s)を用いた。
得られた接着フィルムの溶融粘度は、2,000mPa・sであった。
【0041】
(実施例3)
成分(C)のエポキシ樹脂として、以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
常温で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂(大日本インキ化学社製、EPICLON−840S、重量平均分子量約300、粘度(25℃)3,000mPa・s)を用いた。
得られた接着フィルムの溶融粘度は、700mPa・sであった。
【0042】
(実施例4)
成分(B)の樹脂としてフェノキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製、YL−6746、重量平均分子量約30,000)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
得られた接着フィルムの溶融粘度は、4,000mPa・sであった。
【0043】
(実施例5)
樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
成分(A)の樹脂としてフェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製、PR−HF−3、軟化点85℃)を15重量%、成分(B)の樹脂としてビスフェノール型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製、EP−4007P、重量平均分子量約5,000)を32重量%、成分(C)の樹脂としてビスフェノール型エポキシ樹脂(大日本インキ化学社製、EPICLON−830S、重量平均分子量約400、粘度3.5Pa・s)を43重量%用いた。
得られた接着フィルムの溶融粘度は、1,500mPa・sであった。
【0044】
(比較例1)
成分(A)のフェノールノボラック樹脂とフラックス助剤とを用いずに、成分(B)の造膜用樹脂を45重量%、成分(C)のエポキシ樹脂を53重量%、硬化触媒を2重量%とした以外は、実施例1と同様にした。
得られた接着フィルムの溶融粘度は、2000mPa・sであった。
【0045】
(比較例2)
成分(A)のフェノールノボラック樹脂として、PR―51395(住友ベークライト社製、軟化温度110℃)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
得られた接着フィルムの溶融粘度は、6,500mPa・sであった。
【0046】
(比較例3)
成分(B)の造膜用樹脂を用いずに、成分(C)のエポキシ樹脂を70重量%とした以外は、実施例1と同様にした。
【0047】
各実施例および各比較例について、下記▲1▼〜▲4▼の評価を行った。各評価については、厚さ60μmの接着フィルムを用いて以下の方法で行った。得られた結果を樹脂組成とともに表1に示す。
▲1▼濡れ広がり率
濡れ広がり率は、半田ボール径Hと濡れ広がった半田の高さDを測定し、(H−D)/Hで計算される値を求めた。値が大きいほどフラックス機能に優れることを表す。なお、銅板上に接着フィルム(サイズ)を設置し、240℃、30秒間放置した後に測定した。比較例1における濡れずとは、半田が広がらなかったことを示す。
【0048】
▲2▼軟化温度
軟化温度は、(DMA、TAインスツルメンツ製)を用いて5℃/分で測定した。軟化温度は、弾性率の変曲点とした。
【0049】
▲3▼タックの有無
タックの有無は、接着フィルムを指触で評価した。各記号は、以下の通りである。
◎: タック無し。
○: タック少しあるが実用可能である。
△: タック少しあり実用不可能である。
×: タック有り。
【0050】
▲4▼絶縁抵抗
半田メッキが施された導体間隔50μmのくし形パターンを有する、絶縁信頼性試験用プリント配線板を使用し、このプリント配線板に接着フィルムを設置した。
ピーク温度240℃に設定されたリフロー炉に上述のプリント配線板を通した後、180℃で60分熱処理して接着フィルムを硬化させ、試験用プリント配線板として、絶縁抵抗を測定した(処理前)。
次に、上述のプリント配線板を85℃/85%の雰囲気中で、直流電圧50Vを印加し、1000時間経過後の絶縁抵抗を測定した(処理後)。測定時の印加電圧は100Vで1分とした。
【0051】
【表1】
【0052】
表1から明らかなように実施例1〜5は、濡れ広がり率に優れており、フラックス機能が高いことが示された。
特に実施例1、2および5は、タックも無く、作業性に優れていた。
【0053】
次に、半導体パッケージについての実施例および比較例を説明する。
半導体パッケージの製造
(実施例1A〜5A、比較例1Aおよび2A)
接着フィルムとして実施例1〜5、比較例1および2で得られたものを各々用いて半導体パッケージを製造した。インターポーザへの半導体素子の実装は以下のように行った。
接着フィルムは、あらかじめインターポーザに5Torrで真空ラミネートした。
マウントツールで半田バンプを有するフリップチップタイプの半導体素子を吸着して移送し、半導体素子と80℃に予熱したインターポーザ(接着フィルムを設置した)の位置合わせを行った。その後、半導体素子をインターポーザに搭載した。そして、最適温度で、3kg/cm2、10秒間熱圧着した。次に、最高温度240℃、220℃以上で30秒間の設定リフロー炉を通した。その後、180℃、60分間アフターキュアして、半導体パッケージを得た。
【0054】
(比較例3A)
フリップチップ(テンリュウテクニクス社製 FBT500)にフラックス(九州松下電器株式会社製、MSP511)を塗布し、インターポーザに搭載して半田接続した。フラックス洗浄後にキャピラリーフローのアンダーフィル(住友ベークライト社製 CRP−4152S)を流し込み、180℃で60分間加熱して半導体パッケージを得た。
【0055】
実施例1A〜5Aおよび比較例1A〜3Aについて、下記▲1▼〜▲4▼の評価を行った。各評価については、以下の方法で行った。得られた結果を表2に示す。
▲1▼ダイシェア強度
ダイシェア強度は、デイジ社製万能型ボンドテスターPC2400Tで測定した。
【0056】
▲2▼導通抵抗
導通抵抗は、得られたサンプルの導通抵抗を四端子法により測定した。各記号は以下の通りである。
○: 導通抵抗が10mΩ以下である。
△: 導通抵抗が10mΩを超える場合である。
×: 導通しない。
【0057】
▲3▼作業性
作業性は、比較例3Aの作業工数を基準(10)として、評価した。また、半導体素子への樹脂の付着については、目視で評価した。各記号は以下の通りである。
◎: 樹脂の付着全く無し。
○: 樹脂が一部付着するが実用上使用可。
△: 樹脂が一部付着し、実用上使用不可。
×: 樹脂が付着し、使用不可。
【0058】
▲4▼TC(温度サイクル)試験
300個のバンプを介して半導体素子とインターポーザを接続するデイジーチェーン型の評価用半導体パッケージを10個作製した。
上述の評価用半導体パッケージの導通を確認後、−50℃で10分、125℃で10分を1サイクルとする温度サイクル(TC)試験を実施した。TC試験1000サイクル後の断線不良個数を評価した。
【0059】
【表2】
【0060】
表2から明らかなように実施例1A〜5Aは、高いダイシェア強度を有しており、パッケージ信頼性に優れることが示された。
更に、実施例1A〜5Aは、高いダイシェア強度を有した状態で、作業工数が低減されているものであった。
【0061】
次に、半導体パッケージ実装基板についての実施例および比較例を説明する。
半導体パッケージ実装基板の製造
(実施例1B〜5B)
接着フィルムとして実施例1〜5で各々得られたものを、半導体パッケージとして実施例1A〜7Aで各々得られたものを用いて半導体装置を製造した。プリント配線板への半導体パッケージの実装は、以下のように行った。
接着フィルムは、あらかじめプリント配線板に5Torrで真空ラミネートした。
実装の方法は、接着フィルム付きプリント配線板に、実施例1A〜5Aの半導体パッケージを搭載して、ピーク温度240℃に設定されたリフロー炉を通した後、160℃で60分熱処理して接着フィルムを硬化させ、半導体パッケージ実装基板を作製した。
【0062】
(比較例3B)
プリント配線板に前記市販のフラックスを塗布し、比較例3Aの半導体パッケージを搭載して、ピーク温度240℃に設定されたリフロー炉を通した。リフロー半田接合後、イソプロピルアルコールで洗浄して使用し、さらに、前記アンダーフィルを充填した。
【0063】
実施例1B〜5Bおよび比較例3Bについて、作業性の評価を行った。作業性は、比較例5Bの作業工数を基準(10)として評価した。得られた結果を表3に示す。
【0064】
【表3】
【0065】
表3から明らかなように、実施例1B〜5Bは、作業性に優れていた。
また、実施例1B〜5Bは、前記温度サイクル試験の不良品個数が実質0であった。
【0066】
【発明の効果】
本発明によれば、特に優れたフラックス機能を有し、かつ接着時の作業性を向上することができる接着フィルムおよびそれを用いた半導体パッケージおよび半導体装置を得ることができる。
また、接着フィルムに特定の樹脂を使用する場合、特に半田接続信頼性に優れる半導体パッケージおよび半導体装置を得ることができる。
また、本発明によれば、製造が容易、かつ歩留まりの少ない半導体パッケージおよび半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の接着フィルムを半導体パッケージに使用する際の一例を模式的に示す断面図である。
【図2】本発明の半導体パッケージの一例を模式的に示す断面図である。
【図3】本発明の接着フィルムを半導体装置に使用する際の一例を模式的に示す断面図である。
【図4】本発明の半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体素子
2 半田バンプ
3 接着フィルム
4 インターポーザ
5 ビア孔
6 プリント配線板
60 回路
11 半導体パッケージ
12 半導体装置(半導体パッケージ実装基板)
Claims (7)
- 半導体素子また半導体パッケージを実装する際に用いる接着フィルムであって、
軟化点が100℃以下であるフェノールノボラック樹脂(A)と、
造膜用樹脂(B)と、
前記造膜用樹脂よりも重量平均分子量が低く、かつ常温で液状であるエポキシ樹脂(C)とを必須成分として含むことを特徴とする接着フィルム。 - 更にフラックス助剤を含むものである請求項1に記載の接着フィルム。
- 前記エポキシ樹脂(C)の重量平均分子量が、200〜600である請求項1または2に記載の接着フィルム。
- 溶融粘度が1〜5000mPa・sである請求項1ないし3のいずれかに記載の接着フィルム。
- 厚さが3〜80μmである請求項1ないし4のいずれかに記載の接着フィルム。
- 半導体素子とインターポーザとが請求項1ないし5のいずれかに記載の接着フィルムで実装されていることを特徴とする半導体パッケージ。
- 半導体パッケージとプリント配線板とが請求項1ないし5のいずれかに記載の接着フィルムで実装されていることを特徴とする半導体装置。
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