JP2006140333A - 熱伝導性接着性積層体及びそれよりなる半導体パッケージ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 金属箔の両面に接着剤層を形成した積層体であり、該積層体の熱伝導率が1W/mK以上であることを特徴とする積層体。
【選択図】なし
Description
すなわち、本発明は、金属箔の両面に接着剤層を形成した積層体であり、その積層体の熱伝導率が1W/mK以上である積層体である。
この積層体をダイボンド用材料として用いると上記課題を解決することができる。
本発明の積層体は、金属箔の両面に接着剤層を形成した積層体であり、その熱伝導率が1W/mK以上であることを特徴とする。
金属箔の厚みは5μm以上250μm以下が好ましい。5μm以上であると製箔中にピンホールが発生する恐れがなく、また、250μm以下であれば高重量とならず、ハンドリング上の問題が生じることもなく好ましい。金属箔の供給面、コスト面の観点から、10μm以上40μm以下がより好ましい。
ここで、金属箔の種類としては、特に限定されないが、銅、ニッケル、アルミニウム及びステンレス鋼、並びにそれらの合金等が挙げられ、中でも、コスト面、熱伝導性、剛性等の観点から銅、ステンレス鋼が好適である。
熱伝導率は、積層体を構成する金属箔の種類/厚みと接着剤層の厚み/種類に依存するが、最終的に半導体パッケージ内で使用する場合、1W/mK以上、であることが好ましく、より好ましくは3W/mK以上である。1W/mKを満たさないと十分な放熱性が得られない場合がある。
本発明の積層体に用いられる接着剤層に使用する接着剤は熱可塑性ポリイミドと熱硬化性樹脂を含有するものが、耐熱性の点で好ましい。
熱可塑性ポリイミドは、制限なく使用できるが、特に
下記一般式(1)、
(nは1〜50の整数を表す。Xはそれぞれ独立に炭素数2〜10のアルキル基を表し、Yは4価の有機基を表す。)
で表される繰り返し構造単位を含有する熱可塑性ポリイミドを成分として含有することが低温接着性の点で好ましい。
上記熱可塑性ポリイミドは、一般式(2)
で表されるジアミン化合物を必須成分として反応させ得られるポリアミド酸を熱的あるいは化学的にイミド化することにより得られる。
一般式(2)の式中、Yは4価の有機基を表し、具体的には、炭素数2〜27の脂肪族基、脂環族基、単環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、さらに芳香族基が直接または架橋員によって相互に連結された非縮合環式芳香族基を挙げることができる。
また、上記反応で得られたポリイミド溶液はそのまま用いても良いが、該ポリイミド溶液を貧溶媒中に投入してポリイミドを再沈析出させても良い。
また、硬化剤としては、例えば、イミダゾール系硬化剤、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤等が挙げられる。樹脂組成物の保存安定性という観点から、好ましくは、熱潜在性及び長い可使時間を有するイミダゾール系硬化剤である
硬化剤の配合量は、エポキシ化合物100質量部に対して、0〜20質量部の範囲内であることが好ましい。20質量部を超えると樹脂溶液状態でゲルが生じやすくなる場合があり、樹脂溶液の保存安定性が著しく低下する場合がある。
上記フィラーの配合量はポリイミド100質量部に対して好ましくは0〜5000質量部、より好ましくは0〜3000質量部の範囲内である。5000質量部を超えると、樹脂溶液状態でフィラーが沈降しやすくなり、樹脂溶液の保存安定性が低下する場合がある。
支持部材としては、リジッド基板、フレキシブル基板、リードフレーム等を、または、チップを数層に積層する場合はチップ、スペーサー等を挙げることができる。
ポリイミド樹脂(固形分換算)をN−メチル−2−ピロリドンに0.5g/dlの濃度で溶液にした後、35℃において、ウベローデ粘度計を用いて測定した。
測定法:プローブ法(非定常熱線法)
測定装置:迅速熱伝導率測定計 KEMTHERM QTM−D3型 京都電子工業(株)製
加熱ヒーター電流:2、4、8A
測定雰囲気:23±2℃/50±5%RH
(ポリイミド合成例1)
攪拌機、窒素導入管、温度計、メシチレンを満たしたディーンスターク管を備えた3lの五つ口のセパラブルフラスコに、オキシ−4,4’−ジフタル酸二無水物(マナック株式会社製、商品名:ODPA−M、分子量310.2)25.0g、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−p−アミノベンゾエート(イハラケミカル工業株式会社製、商品名:エラスマー1000、平均分子量1268)61.2g、N−メチル−2−ピロリドン99g、メシチレン42gを計り取り、窒素雰囲気下で50℃に加熱し溶解させ、そこにビスアミノプロピルテトラメチルジシロキサン(信越化学工業株式会社製、商品名:PAM−E、分子量248.5)8.0gを少量ずつ添加した。その後、窒素導入管を溶液内に挿入し(バブリング状態にし)、系内の温度を170℃〜180℃に加熱し、水を共沸除去しながら10時間保持した。冷却後、メシチレン142gを加え希釈し、ポリイミド溶液を得た。このポリイミドの対数粘度は0.85dl/gであった。
合成例1で得られたポリイミド樹脂100重量部(固形分換算)に対して、エポキシ化合物(三井化学株式会社製、VG3101L)30重量部、フェノールノボラック系硬化剤(三井化学株式会社製、XLC−3L)25重量部、シリカ系フィラー(株式会社龍森製、1−FX)50重量部を配合し、攪拌機にて十分に混合し、熱硬化性樹脂組成物溶液を得た。
合成例1で得られたポリイミド樹脂100重量部(固形分換算)に対して、エポキシ化合物(三井化学株式会社製、VG3101L)30重量部、フェノールノボラック系硬化剤(三井化学株式会社製、XLC−3L)25重量部、窒化アルミ系フィラー(三井化学株式会社製、MAN−2)80重量部を配合し、攪拌機にて十分に混合し、熱硬化性樹脂組成物溶液を得た。
配合例1で得られた熱硬化性樹脂組成物溶液を銅箔(ジャパンエナジー株式会社製、BHY−22B−T、厚さ18μm)の両面に塗布し、100℃で30分間乾燥することで積層体を得た(接着剤層厚2μm)。
この積層体の熱伝導率を測定した結果、3.1W/mK以上であった(測定上限以上)。
接着力の評価は次のように行った。積層体をシリコンウェーハの裏面に150℃でロール貼り付けし、ダイシングし5mm角のチップとした。この積層体付きのチップを銅リードフレームの上に置き、175℃、10MPa、1分間で加熱圧着し、175℃、5時間アフターベークで加熱硬化した。得られた試験片の剪断強度を、シェアテスターを用いて、260℃、30秒間加熱時に測定した結果、2MPa以上(チップ破壊)であった。
配合例1で得られた熱硬化性樹脂組成物溶液を離型処理剤付きのPETフィルム(帝人デュポンフィルム株式会社製、A54、厚さ38μm)上にキャストし、100℃で30分間乾燥後、PETフィルムから接着剤層を剥がし、単層のフィルム状接着剤を得た(接着剤層厚22μm)。
このフィルム状接着剤の熱伝導率を測定した結果、0.18W/mKであった。
また、実施例1と同様に接着力を測定した結果、2MPa以上(チップ破壊)であった。
配合例2で得られた熱硬化性樹脂組成物溶液を離型処理剤付きのPETフィルム(帝人デュポンフィルム株式会社製、A54、厚さ38μm)上にキャストし、100℃で30分間乾燥後、PETフィルムから接着剤層を剥がし、単層のフィルム状接着剤を得た(接着剤層厚22μm)。
このフィルム状接着剤の熱伝導率を測定した結果、1.8W/mKであった。
また、実施例1と同様に接着力を測定した結果、0.5MPaであった。
以上の結果を表1に示す。積層体は、優れた熱伝導率と接着力を併せ持つことがわかる。
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2004
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