JP3055388B2 - 接着フィルム - Google Patents
接着フィルムInfo
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
フレームの接合材料、すなわちダイボンディング用材料
として用いられる接着フィルムに関する。
接合にはAu−Si共晶合金、半田あるいは銀ペースト
等が用いられている。Au−Si共晶合金は、耐熱性及
び耐湿性は高いが、弾性率が大きいため大型チップへ適
用した場合に割れやすいほか、高価である難点がある。
半田は安価であるものの、耐熱性が劣り、更に弾性率は
Au−Si共晶合金と同様に高く、大型チップへ適用が
困難である。いっぽう、銀ペーストは安価で、耐湿性が
高く、弾性率も上記3者の中では最も低く、350℃の
熱圧着型ワイヤボンダーに適用できる耐熱性も有するの
で、現在はICやLSIとリードフレームの接着用材料
の主流である。しかし、近年ICやLSIの高集積化が
進み、それに伴ってチップが大型化しているなかで、I
CやLSIとリードフレームを銀ペーストで接合しよう
とする場合、銀ペーストをチップ全面に広げ塗布するに
は困難を伴う。
チャリング アンド テスティング(MICROELECTRONIC M
ANUFACTURING AND TESTING 1985年10月)に、導電
性フィラーを熱可塑性樹脂に充填したダイボンド用の接
着フィルムが報告された。これは熱可塑性樹脂の融点付
近まで温度を上げ、加圧接着するものである。
接着フィルムは、融点が低い熱可塑性樹脂を選んで用い
ると接着温度を低くすることができ、リードフレームの
酸化等、チップに与えるダメージは少なくてすむ。しか
し、熱時接着力が低いのでダイボンド後の熱処理、例え
ばワイヤボンド、封止工程等に耐えられない。そのよう
な熱処理に耐えられるように融点の高い熱可塑性樹脂を
用いると、接着温度が高くなり、リードフレームの酸化
等のダメージを受ける問題がある。本発明は、ダイボン
ド時の熱処理を従来の銀ペーストと同じように比較的低
温で行うことができ、かつ、熱時接着力の高いダイボン
ト用接着フィルムを提供することを目的としている。
は、化2の式(I)
トラカルボン酸二無水物、の含量が、全テトラカルボン
酸二無水物に対して70モル%以上であるテトラカルボ
ン酸二無水物と、ジアミンを反応させて得られる、ポリ
イミド樹脂及びエポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促
進剤を含有してなる接着フィルムである。
れる、式(I)のテトラカルボン酸二無水物としては、
nが2〜5のとき、 1,2−(エチレン)ビス(トリメリテート二無水
物)、 1,3−(トリメチレン)ビス(トリメリテート二無水
物)、 1,4−(テトラメチレン)ビス(トリメリテート二無
水物)、 1,5−(ペンタメチレン)ビス(トリメリテート二無
水物)、 nが6〜20のとき、 1,6−(ヘキサメチレン)ビス(トリメリテート二無
水物)、 1,7−(ヘプタメチレン)ビス(トリメリテート二無
水物)、 1,8−(オクタメチレン)ビス(トリメリテート二無
水物)、 1,9−(ノナメチレン)ビス(トリメリテート二無水
物)、 1,10−(デカメチレン)ビス(トリメリテート二無
水物)、 1,12−(ドデカメチレン)ビス(トリメリテート二
無水物)、 1,16−(ヘキサデカメチレン)ビストリメリテート
二無水物、 1,18−(オクタデカメチレン)ビス(トリメリテー
ト二無水物)、等があり、これら2種以上を併用しても
よい。
リメリット酸モノクロライド及び対応するジオールから
合成することができる。また、全テトラカルボン酸二無
水物に対して上記テトラカルボン酸二無水物の含まれる
量は、70モル%以上である。70モル%未満である
と、接着フィルムの接着時の温度が高くなり好ましくな
い。
に使用できるテトラカルボン酸二無水物としては、例え
ば、 ピロメリット酸二無水物、 3,3′,4,4′−ジフェニルテトラカルボン酸二無
水物、 2,2′,3,3′−ジフェニルテトラカルボン酸二無
水物、 2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパ
ン二無水物、 2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパ
ン二無水物、 1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン
二無水物、 1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン
二無水物、 ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水
物、 ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水
物、 ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水
物、 3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水
物、 ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水
物、 ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水
物、 3,4,3′,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物、 2,3,2′,3−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二
無水物、 2,3,3′,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物、 1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水
物、 2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水
物、 1,2,4,5−ナフタレン−テトラカルボン酸二無水
物、 1,4,5,8−ナフタレン−テトラカルボン酸二無水
物、
5,8−テトラカルボン酸二無水物、 2,7−ジクロルナフタレン−1,4,5,8−テトラ
カルボン酸二無水物、 2,3,6,7−テトラクロルナフタレン−1,4,
5,8−テトラカルボン酸二無水物、 フエナンスレン−1,8,9,10−テトラカルボン酸
二無水物、 ピラジン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水
物、 チオフエン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水
物、 2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物、 3,4,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物、 2,3,2′,3′−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物、 ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジメチルシラン
二無水物、 ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メチルフェニル
シラン二無水物、 ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジフェニルシラ
ン二無水物、 1,4−ビス(3,4−ジカルボキシフェニルジメチル
シリル)ベンゼン二無水物、 1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,
1,3,3−テトラメチルジシクロヘキサン二無水物、 p−フェニレンビス(トリメリテート無水物)、
ン酸二無水物、 4,8−ジメチル−1,2,3,5,6,7−ヘキサヒ
ドロナフタレン−1,2,5,6−テトラカルボン酸二
無水物、 シクロペンタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二
無水物、 ピロリジン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水
物、 1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水
物、 ビス(エキソ−ビシクロ〔2,2,1〕ヘプタン−2,
3−ジカルボン酸二無水物)スルホン、 ビシクロ−(2,2,2)−オクト(7)−エン2,
3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、 2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサ
フルオロプロパン二無水物、 2,2−ビス〔4−(3,4−ジカルボキシフェノキ
シ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン二無水物、 4,4′−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジ
フェニルスルフイド二無水物、 1,4−ビス(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロ
ピル)ベンゼンビス(トリメリット酸二無水物)、 1,3−ビス(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロ
ピル)ベンゼンビス(トリメリット酸二無水物)、 5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフリル)−3−メ
チル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸二無
水物、 テトラヒドロフラン−2,3,4,5−テトラカルボン
酸二無水物等があり、2種類以上を混合して用いてもよ
い。
ン、 2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、 2,2−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロプ
ロパン、 2,2−(3,4′−ジアミノジフェニル)ヘキサフル
オロプロパン、 2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプ
ロパン、 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、 3,3′-(1,4−フェニレンビス(1−メチルエチ
リデン))ビスアニリン、3,4′-(1,4−フェニ
レンビス(1−メチルエチリデン))ビスアニリン、
4,4′-(1,4−フェニレンビス(1−メチルエチ
リデン))ビスアニリン、2,2−ビス(4−(3−ア
ミノフェノキシ)フェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル)プロパン、 2,2−ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニ
ル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−(4−アミノフエノキシ)フエニ
ル)ヘキサフルオロプロパン、 ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルフ
イド、 ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルフ
イド、 ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルホ
ン、 ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホ
ン等の芳香族ジアミンを挙げることができる。
合反応は、有機溶媒中で行う。この場合、テトラカルボ
ン酸二無水物とジアミンは等モル又はほぼ等モルで用い
るのが好ましく、各成分の添加順序は任意である。用い
る有機溶媒としては、ジメチルアセトアミド、ジメチル
ホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチル
スルホキシド、ヘキサメチルホスホリルアミド、m−ク
レゾール、o−クロルフェノール等がある。
0℃である。反応が進行するにつれ反応液の粘度が徐々
に上昇する。この場合、ポリイミドの前駆体であるポリ
アミド酸が生成する。
酸)を脱水閉環させて得ることができる。脱水閉環は1
20℃〜250℃で熱処理する方法や化学的方法を用い
て行うことができる。120℃〜250℃で熱処理する
方法の場合、脱水反応で生じる水を系外に除去しながら
行うことが好ましい。この際、ベンゼン、トルエン、キ
シレン等を用いて水を共沸除去してもよい。なお、本発
明においてポリイミド樹脂とは、ポリイミド及びその前
駆体を総称する。ポリイミドの前駆体には、ポリアミド
酸のほか、ポリアミド酸が部分的にイミド化したものが
ある。
剤として無水酢酸、無水プロピオン酸、無水安息香酸の
酸無水物、ジシクロヘキシルカルボジイミド等のカルボ
ジイミド化合物等を用いる。このとき必要に応じてピリ
ジン、イソキノリン、トリメチルアミン、アミノピリジ
ン、イミダゾール等の閉環触媒を用いてもよい。閉環剤
又は閉環触媒は、テトラカルボン酸二無水物1モルに対
し、それぞれ1〜8モルの範囲で使用するのが好まし
い。
ド樹脂にシランカップリング剤、チタン系カップリング
剤、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリ
コーン系添加剤等を適宜加えてもよい。
量が、全テトラカルボン酸二無水物の70モル%以上で
あるテトラカルボン酸二無水物と、ジアミンを反応させ
て得られるポリイミド樹脂;100重量部に対し、 (B)熱硬化性樹脂;0.1〜200重量部、を含有し
てなる接着フィルムである。
フェノール樹脂及び硬化促進剤を含有する樹脂である。
性樹脂が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及び硬化促進
剤を含有する樹脂である場合の接着フィルムは、 (1) 式(I)のテトラカルボン酸二無水物、の含量が、
全テトラカルボン酸二無水物の70モル%以上であるテ
トラカルボン酸二無水物と、ジアミンを反応させて得ら
れるポリイミド樹脂(A);100重量部、エポキシ樹
脂;0.01〜200重量部、フェノール樹脂;エポキ
シ樹脂100重量部に対し、2〜150重量部、及び硬
化促進剤;エポキシ樹脂100重量部に対し、0.01
〜50重量部、を有機溶媒に溶解し、 (2) ベースフィルム上に塗布し、加熱する、ことにより
製造される。
は、熱時の剪断接着力が高くなる特徴がある。しかし、
熱時のピール接着力は逆に低下するので、使用目的に応
じて、熱硬化性樹脂含有又は非含有の接着フィルムと
し、使い分けるとよい。なお、ここで、熱硬化性樹脂と
は、加熱により3次元的網目構造を形成し、硬化する樹
脂のことである。
樹脂の量は、ポリイミド樹脂(A)100重量部に対し
0.1〜200重量部、好ましくは1〜100重量部と
する。200重量部を越えるとフィルム形成性が悪くな
る。
ノール樹脂及び硬化促進剤を含有する樹脂を選ぶ場合
に、用いられるエポキシ樹脂は、分子内に少なくとも2
個のエポキシ基を含むもので、硬化性や硬化物特性の点
からフェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂
が好ましい。このような樹脂としては、ビスフェノール
A、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、ビスフェ
ノールFもしくはハロゲン化ビスフェノールAとエピク
ロルヒドリンの縮合物、フェノールノボラック樹脂のグ
リシジルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のグリシ
ジルエーテル、ビスフェノールAノボラック樹脂のグリ
シジルエーテル等が挙げられる。エポキシ樹脂の量は、
ポリイミド樹脂100重量部に対し1〜200重量部、
好ましくは5〜100重量部で、200重量部を越える
とフィルム形成性が悪くなる。
なくとも2個のフェノール性水酸基を有するもので、こ
のような樹脂としては例えば、フェノールノボラック樹
脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボ
ラック樹脂、ポリ−p−ビニルフェノール、フェノール
アラルキル樹脂等が挙げられる。フェノール樹脂の量
は、エポキシ樹脂100重量部に対して2〜150重量
部、好ましくは50〜120重量部で、2重量部未満も
しくは150重量部を越えると硬化性が不充分となる。
ために用いられるものであれば特に制限はない。このよ
うなものとしては例えば、イミダゾール類、ジシアンジ
アミド誘導体、ジカルボン酸ジヒドラジド、トリフェニ
ルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェ
ニルボレート、2−エチル−4−メチルイミダゾール−
テトラフェニルボレート、1,8−ジアザビシクロ
(5,4,0)ウンデセン−7−テトラフェニルボレー
ト等が用いられる。これらは、2種以上を併用してもよ
い。硬化促進剤の量はエポキシ樹脂100重量部に対
し、0.01〜50重量部、好ましくは0.1〜20重
量部で、0.01重量部未満では、硬化性が不充分とな
り、50重量部を越えると保存安定性が悪くなる。
ようにする。まずエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリ
イミド系樹脂を有機溶媒に溶解する。ここで用いられる
有機溶媒は、上記材料を均一に溶解又は混練できるもの
であれば特に制限はなく、先に挙げたジメチルホルムア
ミド等の溶媒がある。
剤を加え、先に述べた手順と同様にして、ワニスを得、
これをベースフィルム上に均一に塗布し、加熱して、接
着フィルムとする。
レーム、セラミックス配線板、ガラスエポキシ配線板、
ガラスポリイミド配線板等の支持部材との間に、本発明
で得られた接着フィルムを挾み、加熱圧着すると、両者
は接着する。
lの四つ口フラスコに、2,2−ビス(4−アミノフェ
ノキシフェニル)プロパン41g(0.1モル) 及びジ
メチルアセトアミド150gをとり、攪拌した。ジアミ
ンの溶解後、フラスコを氷浴中で冷却しながら、1,2
−(エチレン)ビス(トリメリテート二無水物)41g
(0.1モル) を少量ずつ添加した。室温で3時間反応
させたのち、キシレン30gを加え、N2 ガスを吹き込
みながら150℃で加熱し、水と共にキシレンを共沸除
去した。その反応液を水中に注ぎ、沈澱したポリマーを
濾過により採り、乾燥してポリイミド樹脂(A1)を得
た。
lの四つ口フラスコに、ビス(4−(3−アミノフェノ
キシ)フェニル)スルホン43.2g(0.1モル) 及
びN−メチル−2−ピロリドン150gをとり、攪拌し
た。ジアミンの溶解後、室温で、1,4−(テトラメチ
レン)ビス(トリメリテート二無水物)43.8g
(0.1モル)を加えた。5℃以下で5時間反応させ、
無水酢酸20.4g(0.2モル)及びピリジン15.
8g(0.2モル)を加え、1時間室温で攪拌した。こ
の反応液を水中に注ぎ、沈澱したポリマーを濾過により
採り、乾燥してポリイミド樹脂(A2)を得た。
の四つ口フラスコに、2,2−ビス(4−アミノフェノ
キシフェニル)プロパン32.8g(0.08モル) 、
3,3′,5,5′−テトラメチル−4,4′−ジアミ
ノジフェニルメタン5.08g(0.02モル) 及びジ
メチルアセトアミド100gをとり、攪拌した。ジアミ
ンの溶解後、フラスコを氷浴中で冷却しながら、1,1
0−(デカメチレン)ビス(トリメリテート二無水物)
41.8g(0.08モル) 及びベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物6.44g(0.02モル) を少量
ずつ添加した。添加終了後、氷浴中で3時間、更に室温
で4時間反応させた後、無水酢酸25.5g(0.25
モル) 及びピリジン19.8g(0.25モル) を添加
し、2時間室温で攪拌した。その反応液を水中に注ぎ、
沈澱したポリマーを濾過により採り、乾燥してポリイミ
ド樹脂(A3)を得た。
エステルフィルム上に塗布し、80℃で10分、つづい
て150℃で30分加熱し、3種類の接着フィルムを得
た。フィルム形成性は、いずれも良好であった(表
2)。
ム形成性の〇、×はそれぞれ下記の意味である。 〇:ベトツキがなく、ポリエステルフィルムから容易に
剥がすことができる。 ×:ベトツキがあり、又はフィルムが脆く、ポリエステ
ルフィルムから剥がすことが困難。
スト状混合物(ただし、No.8は比較)を調合した。
意味である。 YDCH-702:東都化成、クレゾールノボラック型エポキシ
(エポキシ当量220) N-865:大日本インキ製、ビスフェノールノボラック型
エポキシ(エポキシ当量208) ESCN-195:日本化薬、クレゾールノボラック型エポキシ
(エポキシ当量200) H-1:明和化成、フェノールノボラック (OH当量106) VH-4170:大日本インキ、ビスフェノールAノボラック
(OH当量118) DMAA:ジメチルアセトアミド NMP :N−メチルピロリドン DMF :ジメチルホルムアミド
エステルフィルム上に塗布し、80℃で10分、つづい
て150℃で30分加熱し、接着フィルムを得た。フィ
ルム形成性は、表4に示した。
ると、表5に示す通りであった。なお、試験方法は、接
着フィルムを4×4mmの大きさに切断し、これを4×
4mmのシリコンチップと銀メッキ付リードフレームの
間に挟み、1000gの荷重をかけて、260℃、3秒
間圧着させたのち、プッシュプルゲージを用いて、室温
時及び350℃加熱20秒後の熱時に、剪断接着力を測
定した。
ると、表6に示す通りであった。なお、試験方法は、接
着フィルムを4×4mmの大きさに切断し、これを4×
4mmのシリコンチップと銀メッキ付リードフレームの
間に挟み、50gの荷重をかけて、200℃、3分間圧
着させたのち、プッシュプルゲージを用いて、室温時及
び350℃加熱20秒後の熱時に、剪断接着力を測定し
た。表7及び表8を比較すると、熱硬化性樹脂含有の接
着フィルム(No. 4〜8)は、熱硬化性樹脂非含有の接
着フィルム(No. 1〜3)よりも、350℃における剪
断接着力が高いことが分かる。
接着力を測定すると、表7に示す通りであった。なお、
ピール接着力は、接着フィルムを8×8mmの大きさに
切断し、これを8×8mmのシリコンチップと銀メッキ
付リードフレームの間に挟み、1000gの荷重をかけ
て、300℃、5秒間圧着させたのち、250℃、20
秒加熱時に測定した。
(No. 1〜3)は熱硬化性樹脂含有の接着フィルム(N
o. 4〜8)よりも、250℃におけるピール接着力が
高いことが分かる。
行うことのできるダイボンド用接着フィルムである。
Claims (3)
- 【請求項1】化1の式(I) 【化1】 (ただし、nは2〜20の整数を示す。)で表されるテ
トラカルボン酸二無水物、の含量が全テトラカルボン酸
二無水物の70モル%以上であるテトラカルボン酸二無
水物と、ジアミンを反応させて得られるポリイミド樹脂
及びエポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促進剤を含有
してなる接着フィルム。 - 【請求項2】支持部材に請求項1の接着フィルムを接着
させた接着フィルム付き支持部材。 - 【請求項3】半導体素子を請求項1の接着フィルムで支
持部材に接着させてなる半導体装置。
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