JP2009262227A - フラックス活性剤、接着剤樹脂組成物、接着ペースト、接着フィルム、半導体装置の製造方法、及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このフラックス活性剤は、縮合多環オキサジン骨格を有する化合物を含有する。
【選択図】図1
Description
本実施形態に係るフラックス活性剤は、縮合多環オキサジン骨格を有する化合物を含有する。通常、カルボン酸等の有機酸からなるフラックス活性剤では、保存安定性の確保が困難であり、酸成分によって配線を腐食してしまう等の問題が発生する。これに対して本実施形態のフラックス活性剤では、良好なフラックス活性を示すと共に、保存安定性の確保が容易である。良好なフラックス活性を示す詳細な理由は明らかではないが、加熱によりオキサジン環が開環して生成するフェノール性水酸基による還元作用と、3級窒素原子の不対電子に由来する電子供与性による還元作用とが併せて発現するからと推測される。また、保存安定性の確保が容易なのは、低温ではオキサジン環が開環せずに安定しているからと推測される。
本実施形態に係る接着剤樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、本実施形態のフラックス活性剤とを含有する。本実施形態の接着剤樹脂組成物は、良好なフラックス活性を示すと共に、保存安定性の確保が容易である。本実施形態に係る接着剤樹脂組成物は、バンプや配線等の金属電極を有する回路部材同士を接続し、金属電極同士を金属接合させるために用いられる。
本実施形態に係る接着ペーストは、本実施形態の接着剤樹脂組成物を含有する。また、接着剤樹脂組成物中のエポキシ樹脂及び硬化剤が液状である。本実施形態の接着ペーストは、良好なフラックス活性を示すと共に、保存安定性の確保が容易である。
本実施形態に係る接着フィルム6a(図2参照)は、本実施形態の接着剤樹脂組成物と、熱可塑性樹脂とを含有する。本実施形態の接着フィルム6aは、良好なフラックス活性を示すと共に、保存安定性の確保が容易である。
図1は、実施形態に係る半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。図1に示される半導体装置10は、回路基板21と、半導体素子22と、回路基板21と半導体素子22との間に配置された接着層6とを備える。接着層6は、回路基板21と半導体素子22とを接着すると共に、本実施形態の接着剤樹脂組成物の硬化物からなる。接着層6は、本実施形態の接着フィルム6aや接着ペーストの硬化物からなってもよい。
以下、製造例、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
熱可塑性樹脂として、フェノキシ樹脂FX293(東都化成株式会社製、製品名)25質量部、エポキシ樹脂として、固形多官能エポキシ樹脂EP1032H60(ジャパンエポキシレジン製、製品名)30質量部及び液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂EP828(ジャパンエポキシレジン製、製品名)45質量部、縮合多環オキサジン骨格を有する化合物(フラックス活性剤)として、表1に示す化合物を5質量部、球状シリカフィラーとして、SE6050(株式会社アドマテックス製、製品名、平均粒径2μm)100質量部、をトルエン−酢酸エチル溶媒中に固形分濃度が60〜70%になるように溶解混合してワニスを作製した。続いて、ワニスをセパレータフィルム(PETフィルム)上にナイフコーターを用いて塗布した後、70℃のオーブンで10分間乾燥させることによって、厚さ40〜45μmの製造例1〜5の接着フィルムを作製した。ホットロールラミネータにて接着フィルムを2枚重ね合わせて、厚さを80〜90μmに調整した。
表1に示すフラックス活性剤の揮発終了温度(熱重量変化率が0%となる最低温度)の測定を行った。測定は、セイコーインスツルメント社製TG/DTA6300(製品名)を用いて、昇温速度10℃/min、エア流量200ml/min、測定温度範囲30〜300℃、サンプル重量5〜10mgで行った。揮発終了温度の測定結果を表1に示す。
製造例1〜5の接着フィルムのフラックス活性を以下の手順で評価した。
はんだ濡れ広がり率(%)=(基板表面に残ったはんだボールの直径−初期はんだボールの直径)/初期はんだボールの直径×100 式(2)
熱可塑性樹脂として、フェノキシ樹脂FX293(東都化成株式会社製、製品名)25質量部、エポキシ樹脂として、固形多官能エポキシ樹脂EP1032H60(ジャパンエポキシレジン製、製品名)30質量部及び液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂EP828(ジャパンエポキシレジン製、製品名)45質量部、硬化剤として、2,4−ジヒドロキシメチル−5−フェニルイミダゾール2PHZ(四国化成工業株式会社製、製品名)3質量部、縮合多環オキサジン骨格を有する化合物(フラックス活性剤)として、表2に示す化合物を5質量部、球状シリカフィラーとしてSE6050(株式会社アドマテックス製、製品名)100質量部をトルエン−酢酸エチル溶媒中に固形分濃度が60〜70重量%になるように溶解混合してワニスを作製した。続いて、ワニスをセパレータフィルム(PETフィルム)上にナイフコーターを用いて塗布した後、70℃のオーブンで10分間乾燥させることによって、厚さ40〜45μmの実施例1〜3及び比較例1、2の接着フィルムを作製した。ホットロールラミネータにて接着フィルムを2枚重ね合わせて、厚さを80〜90μmに調整して使用した。
球状シリカフィラーの配合量を220質量部にした以外は、実施例1〜3及び比較例1、2と同様に比較例3の接着フィルムを作製した。
セパレーターをはく離した接着フィルムを260℃の熱板上に配置し、スパチュラで攪拌不能になるまでの時間(秒)をゲル化時間とした。
15mm角(厚さ0.7mm)のガラス板の上に直径4mmの円形に打ち抜いた接着フィルムを貼り付けた。セパレーターフィルムをはく離した後、接着フィルムを覆うようにカバーガラス(サイズ18mm角、厚さ0.17mm)を載せたものを準備した。これを、フリップチップボンダーFCB3(パナソニックファクトリーソリューションズ製、製品名)に配置し、ヘッド温度185℃、ステージ温度50℃、荷重12.6N、加圧時間1秒(到達温度150℃)の条件で加熱、加圧した。接着フィルムの体積を一定と仮定すると式(3)の関係が成立する。加圧後の接着フィルムの半径を顕微鏡で測定し、前述した式(1)に従い、150℃での粘度(Pa・s)を算出した。
Z/Z0=(r0/r)2 式(3)
Z0:加圧前の接着フィルムの厚み
Z:加圧後の接着フィルムの厚み
r0:加圧前の接着フィルムの半径(直径4mmで打ち抜いているので2mmとなる。)
r:加圧後の接着フィルムの半径
200℃で1時間加熱処理した接着フィルムを5.0mm×45mmの大きさに切り出したものを準備した。セイコーインスツルメント社製DMS6100(製品名)を用いて、チャック間距離20mm、周波数1Hz、測定温度範囲20〜300℃、昇温速度5.0℃/minの条件で、貯蔵弾性率、損失弾性率、及びtanδの測定を行った。測定結果から、40℃の貯蔵弾性率(GPa)及びガラス転移温度(℃)を読み取った。なお、ガラス転移温度はtanδのピーク温度とした。
200℃で1時間加熱処理した接着フィルムを3.0mm×25mmの大きさに切り出したものを準備した。セイコーインスツルメント社製TMA/SS6000(製品名)を用いて、チャック間距離15mm、測定温度範囲20〜300℃、昇温速度5℃/min、接着フィルムの断面積に対して0.5MPaとなる引っ張り荷重の条件で、測定を行った。40〜100℃の温度範囲における平均線膨張係数(/℃)を算出した。
銅配線表面に受けはんだ層(Sn−3.0Ag−0.5Cu)が形成されたプリント基板JKIT TYPE III(日立超LSIシステムズ製、製品名)のチップ搭載領域に、10mm角に切り出した接着フィルムを80℃で5秒間、荷重50Nで貼り付けた。その後、セパレータフィルムをはく離し、高融点はんだバンプ(95Pb−5Sn)が形成されたチップPhase2E175(日立超LSIシステムズ製、製品名、サイズ10mm角、厚み550μm、バンプ数832、バンプピッチ175μm)とプリント基板とを、フリップチップボンダーFCB3(パナソニックファクトリーソリューションズ製、製品名)を用いて接続した。具体的には、まずチップPhase2E175とプリント基板との位置合わせを行い、荷重5Nで加圧しながら180℃で5〜30秒間加熱し、その後、荷重5Nで加圧しながら230〜280℃で5秒間加熱した。続いて、165℃のオーブンで2時間加熱処理を行い、接続サンプルを作製した。
温度130℃、相対湿度85%に設定した試験槽内に、上記接続サンプルを100時間放置した。その後、導通検査を行った。放置前の接続抵抗と比較して、抵抗変化率が±10%以内であるものを合格とした。なお、はんだ接合性評価の断面観察において不合格となったものについては、耐湿信頼性評価を行わなかった。
配線幅20μm、配線間距離40μmで形成された銅配線からなる櫛型パターンを有するポリイミド基板に、接着フィルムを80℃で5秒間、荷重100Nで櫛型パターンを覆うように貼り付けた。セパレータフィルムをはがした後、165℃のオーブンで2時間加熱処理を行い、評価用サンプルを作製した。
Claims (11)
- 縮合多環オキサジン骨格を有する化合物を含有する、フラックス活性剤。
- フェノール性水酸基を有する化合物と、ホルムアルデヒドと、1級アミノ基を有する化合物と、を閉環縮合して得られる化合物を含有する、フラックス活性剤。
- エポキシ樹脂と、硬化剤と、請求項1又は2に記載のフラックス活性剤と、を含有する、接着剤樹脂組成物。
- 前記フラックス活性剤中の前記縮合多環オキサジン骨格を有する化合物が液状である、請求項3に記載の接着剤樹脂組成物。
- 前記硬化剤が、イミダゾール類を含む、請求項3又は4に記載の接着剤樹脂組成物。
- 無機フィラーを更に含有する、請求項3〜5のいずれか一項に記載の接着剤樹脂組成物。
- 請求項3〜6のいずれか一項に記載の接着剤樹脂組成物を含有し、前記接着剤樹脂組成物中の前記エポキシ樹脂及び前記硬化剤が液状である、接着ペースト。
- 請求項3〜6のいずれか一項に記載の接着剤樹脂組成物と、熱可塑性樹脂と、を含有する、接着フィルム。
- 前記接着剤樹脂組成物中の前記縮合多環オキサジン骨格を有する化合物の配合量は、前記熱可塑性樹脂及び前記エポキシ樹脂の総量を100質量部として、0.5〜20質量部である、請求項8に記載の接着フィルム。
- 第1金属電極を有する回路基板と第2金属電極を有する半導体素子との間に、請求項3〜6のいずれか一項に記載の接着剤樹脂組成物を介在させる工程と、
前記接着剤樹脂組成物を硬化させることによって、前記回路基板と前記半導体素子とを接着すると共に、前記第1金属電極と前記第2金属電極とを電気的に接続する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。 - 第1金属電極を有する回路基板と、
前記第1金属電極と電気的に接続された第2金属電極を有する半導体素子と、
前記回路基板と前記半導体素子との間に配置され、前記回路基板と前記半導体素子とを接着すると共に、請求項3〜6のいずれか一項に記載の接着剤樹脂組成物の硬化物からなる接着層と、
を備える、半導体装置。
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