JP3453390B2 - 半導体装置、半導体チップ搭載用基板及びその製造法 - Google Patents

半導体装置、半導体チップ搭載用基板及びその製造法

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JP3453390B2 JP51739298A JP51739298A JP3453390B2 JP 3453390 B2 JP3453390 B2 JP 3453390B2 JP 51739298 A JP51739298 A JP 51739298A JP 51739298 A JP51739298 A JP 51739298A JP 3453390 B2 JP3453390 B2 JP 3453390B2
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semiconductor chip
resin
film
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和徳 山本
靖 島田
恭 神代
禎一 稲田
弘之 栗谷
愛三 金田
健男 富山
好弘 野村
羊一 細川
博 桐原
晃 景山
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Showa Denko Materials Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、半導体装置、その製造法並びに前記半導体
装置の製造に好適に使用される半導体チップ搭載用基
板、その製造法、接着剤および両面接着フィルムに関す
る。
背景技術 近年、電子機器の小型化、高周波数動作化の動向にと
もない、これに搭載する半導体パッケージは基板に高密
度で実装することが要求され、小型・軽量化が進むとと
もに、外部端子がパッケージ下部にエリアアレイ状配置
されたマイクロBGA（ボールグリッドアレイ）やCSP（チ
ップサイズパッケージ）と呼ばれる小型のパッケージの
開発が進められている。
これらのパッケージは、２層配線構造を有するガラス
エポキシ基板や１層配線構造のポリイミド基板などの有
機基板の上に絶縁性接着剤を介してチップを搭載し、チ
ップ側の端子と配線板側端子とがワイヤボンドないしは
TAB（テープオートメーテッドボンディング）のインナ
ーボンディング方式で接続され、接続部とチップ上面部
ないしは端面部とがエポキシ系封止材ないしはエポキシ
系液状封止材で封止し、配線基板裏面にはんだボールな
ど金属端子がエリアアレイ状に配置されている構造が採
用されている。そして、これらのパッケージの複数個が
電子機器の基板にはんだリフロー方式で高密度で面付け
一括実装する方式が採用されつつある。
しかし、これらのパッケージに用いられる絶縁性の接
着剤の一例としては、動的粘弾性装置で測定される25℃
での貯蔵弾性率が3000MPa以上の液状のエポキシダイボ
ンド材が用いられていて、パッケージを基板に実装した
後のはんだボール接続部（２次側）の接続信頼性が悪
く、耐温度サイクル信頼性に劣っていた。
さらに、他の事例では、絶縁性の接着剤として25℃で
の貯蔵弾性率が10MPa以下の液状シリコン系エラストマ
が提案されており、上記した耐温度サイクル性には優れ
るもものの配線基板表面に対する高温時の接着性に劣り
耐吸湿リフロー性に劣るという問題があった。
特に、耐リフロー性については両者の事例において
も、液状の絶縁性接着剤を有機基板に塗布する過程でボ
イドを巻き込み易く、ボイドが起点となって、吸湿リフ
ロー時にクラックが進展したり、有機基板が膨れたりす
る不良モードが観察された。
また、電子機器の発達に伴い電子部品の搭載密度が高
くなり、低コストが期待できるプリント配線板への半導
体のベアチップ実装が進められてきている。
半導体チップの実装用基板としてはアルミナ等のセラ
ミック基板が多く用いられてきた。これは、半導体チッ
プの熱膨張係数が約4ppm/℃と小さいので、接続信頼性
を確保するために熱膨張係数の比較的小さい実装用基板
の使用が求められていたことと、半導体チップが発生す
る熱を外部へ放熱させやすくするために熱伝導率の比較
的高い実装用基板の使用が求められていたことが主な理
由であった。このようなセラミック基板への半導体チッ
プ実装には銀ペーストに代表される液状の接着剤が使わ
れている。
また、フィルム状接着剤は、フレキシブルプリント配
線板等で用いられており、アクリロニトリルブタジエン
ゴムを主成分とする系が多く用いられている。
プリント配線板関連材料としての検討では、吸湿後の
はんだ耐熱性を向上させたものとしては、特開昭60−24
3180号公報に示されるアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、
ポリイソシアネートおよび無機フィラーを含む接着剤が
あり、また特開昭61−138680号公報に示されるアクリル
系樹脂、エポキシ樹脂、分子中にウレタン結合を有する
両末端が第１級アミンの化合物および無機フィラーを含
む接着剤があるが、PCT（プレッシャークッカーテス
ト）処理等の厳しい条件下での耐湿性試験を行った場合
には、劣化が大きく不十分であった。
セラミック基板への半導体チップ実装に銀ペースト接
着剤を使用すると、銀フィラーの沈降があるため分散が
均一ではないこと、ペーストの保存安定性に留意しなけ
ればならないこと、半導体チップ実装の作業性がLOC
（リードオンチップ）等に比較して劣ることなどの問題
があった。
また、フィルム状接着剤は、アクリロニトリルブタジ
エンゴムを主成分とする系が多く用いられているもの
の、高温で長時間処理した後の接着力の低下が大きいこ
とや、耐電食性に劣ることなどの欠点があった。特に、
半導体関連部品の信頼性評価で用いられるPCT処理等の
厳しい条件下で耐湿性試験を行った場合の劣化が大きか
った。
特開昭60−243180号公報、特開昭61−138680号公報に
示されるものでは、PCT処理等の厳しい条件下での耐湿
性試験を行った場合には、劣化が大きく不十分であっ
た。
これらプリント配線板関連材料としての接着剤を用い
て半導体チップをプリント配線板に実装する場合には、
半導体チップとプリント配線板の熱膨張係数の差が大き
くリフロー時にクラックが発生するために使用できなか
った。また、温度サイクルテストやPCT処理等の厳しい
条件下での耐湿性試験を行った場合の劣化が大きく、使
用できなかった。
発明の開示 本発明は、ガラスエポキシ基板やフレキシブル基板等
のプリント配線板に熱膨張係数の差が大きい半導体チッ
プを実装する場合に必要な耐熱性、耐電食性、耐湿性を
有し、特に、PCT処理等、厳しい条件下での耐湿性試験
を行った場合の劣化が小さくなる接着剤、接着フィルム
およびこの接着フィルムを用いて半導体チップと配線板
を接着させた半導体装置を提供するものである。
また本発明は、有機系支持基板に接着材を介して半導
体チップを搭載し、外部端子が基板裏面にエリアアレイ
状に配列された半導体装置において、実装後の耐温度サ
イクル性を向上するとともに、耐吸湿リフロー性を向上
する半導体装置、その製造法並びに前記半導体装置の製
造に好適に使用される半導体チップ搭載用基板、その製
造法、接着剤および両面接着フィルムを提供するもので
ある。
本発明の半導体装置は、有機系支持基板に接着部材を
介して半導体チップが搭載された半導体装置であって、
前記有機系支持基板の半導体チップが搭載される側には
所定の配線が形成されており、前記有機系支持基板の半
導体チップが搭載される側の反対側には外部接続用端子
がエリアアレイ状に形成されており、前記所定の配線は
半導体チップ端子及び前記外部接続用端子と接続されて
おり、少なくとも前記半導体チップ端子と所定の配線と
の接続部が樹脂封止されており、前記接着部材は接着剤
層を備えるもので、前記接着剤の動的粘弾性測定装置で
測定される25℃の貯蔵弾性率が10〜2000MPaかつ260℃で
の貯蔵弾性率が３〜50MPaであることを特徴とする。
本発明の半導体チップ搭載用基板は、接着部材を介し
て半導体チップが搭載される有機系基板の半導体チップ
搭載用基板であって、前記有機系基板の、半導体チップ
が搭載される側および半導体チップが搭載される側の反
対側の少なくともいずれかの側には所定の配線が形成さ
れており、前記有機系基板の半導体チップが搭載される
側の反対側には外部接続用端子がエリアアレイ状に形成
されており、前記接着部材は接着剤層を備えるもので、
前記接着剤硬化物の動的粘弾性測定装置で測定される25
℃の貯蔵弾性率が10〜2000MPaかつ260℃での貯蔵弾性率
が３〜50MPaであり、前記接着部材は所定の大きさで前
記有機系基板上の所定の箇所に形成されていることを特
徴とする。
本発明の半導体チップ搭載用基板の製造法は、半導体
チップが搭載される側および半導体チップが搭載される
側の反対側の少なくともいずれかの側には所定の配線が
形成され、半導体チップが搭載される側の反対側には外
部接続用端子がエリアアレイ状に形成された有機系基板
に、動的粘弾性測定装置で測定される硬化物の25℃の貯
蔵弾性率が10〜2000MPaかつ260℃での貯蔵弾性率が３〜
50MPaである接着剤層を備える接着部材であり前記接着
剤がDSC（示差熱量計）を用いて測定した場合の全硬化
発熱量の10〜40％の発熱を終えた半硬化状態のものであ
る接着部材フィルムを、所定の大きさに切断し前記有機
系基板上に熱圧着することを含むことを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造法は、半導体チップが搭載
される側および半導体チップが搭載される側の反対側の
少なくともいずれかの側には所定の配線が形成され半導
体チップが搭載される側の反対側には外部接続用端子が
エリアアレイ状に形成された有機系基板の半導体搭載用
基板に、動的粘弾性測定装置で測定される硬化物の25℃
の貯蔵弾性率が10〜2000MPaかつ260℃での貯蔵弾性率が
３〜50MPaである接着剤層を備える接着部材を接着する
工程、接着部材を介して半導体チップを搭載する工程、
前記所定の配線を半導体チップ端子及び前記外部接続用
端子と接続する工程、少なくとも前記半導体チップ端子
と所定の配線との接続部を樹脂封止する工程を備えるこ
とを特徴とする。
本発明の接着剤は下記のＡ〜Ｄの組成よりなる。
A.（１）エポキシ樹脂及びその硬化剤100重量部に対
し、（２）グリシジル（メタ）アクリレート（すなわ
ち、アクリレートおよび／またはメタクリレート）２〜
６重量％を含むTg（ガラス転移温度）が−10℃以上でか
つ重量平均分子量が80万以上であるエポキシ基含有アク
リル系共重合体100〜300重量部ならびに（３）硬化促進
剤0.1〜５重量部を含む接着剤。
B.（１）エポキシ樹脂及びその硬化剤100重量部に対
し、（２）エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分
子量が３万以上の高分子量樹脂10〜40重量部、（３）グ
リシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含むTg
（ガラス転移温度）が−10℃以上でかつ重量平均分子量
が80万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体10
0〜300重量部ならびに（４）硬化促進剤0.1〜５重量部
を含む接着剤。
C.（１）エポキシ樹脂及びフェノール樹脂100重量部に
対し、（２）グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重
量％を含むTgが−10℃以上でかつ重量平均分子量が80万
以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体100〜300
重量部ならびに（３）硬化促進剤0.1〜５重量部を含む
接着剤。
D.（１）エポキシ樹脂及びフェノール樹脂100重量部に
対し、（２）フェノキシ樹脂10〜40重量部、（３）グリ
シジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含むTgが−
10℃以上でかつ重量平均分子量が80万以上であるエポキ
シ基含有アクリル系共重合体100〜300重量部ならびに
（４）硬化促進剤0.1〜５重量部を含む接着剤。
本発明の両面接着フィルムは、下記Ｅ〜Ｈの三層構造
のものである。
E.耐熱性熱可塑性フィルムをコア材に用い、コア材の両
面に、（１）エポキシ樹脂及びその硬化剤100重量部に
対し、（２）グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重
量％を含むTg（ガラス転移温度）が−10℃以上でかつ重
量平均分子量が80万以上であるエポキシ基含有アクリル
系共重合体100〜300重量部ならびに（３）硬化促進剤0.
1〜５重量部を含む接着剤を有する三層構造の両面接着
フィルム。
F.耐熱性熱可塑性フィルムをコア材に用い、コア材の両
面に、（１）エポキシ樹脂及びその硬化剤100重量部に
対し、（２）エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均
分子量が３万以上の高分子量樹脂10〜40重量部、（３）
グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含むTg
（ガラス転移温度）が−10℃以上でかつ重量平均分子量
が80万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体10
0〜300重量部ならびに（４）硬化促進剤0.1〜５重量部
を含む接着剤を有する三層構造の両面接着フィルム。
G.耐熱性熱可塑性フィルムをコア材に用い、コア材の両
面に、（１）エポキシ樹脂及びフェノール樹脂100重量
部に対し、（２）グリシジル（メタ）アクリレート２〜
６重量％を含むTgが−10℃以上でかつ重量平均分子量が
80万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体100
〜300重量部ならびに（３）硬化促進剤0.1〜５重量部を
含む接着剤を有する三層構造の両面接着フィルム。
H.耐熱性熱可塑性フィルムをコア材に用い、コア材の両
面に、（１）エポキシ樹脂及びフェノール樹脂100重量
部に対し、（２）フェノキシ樹脂10〜40重量部、（３）
グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含むTg
が−10℃以上でかつ重量平均分子量が80万以上であるエ
ポキシ基含有アクリル系共重合体100〜300重量部ならび
に（４）硬化促進剤0.1〜５重量部を含む接着剤を有す
る三層構造の両面接着フィルム。
本発明の半導体装置に於いて、所定の配線は半導体チ
ップ端子と、ワイヤボンド又はTAB（テープオートメー
テッドボンディング）のインナーボンディング方式等に
より直接に接続することができる。
本発明の半導体装置で接着部材はフィルム状であるこ
とが好ましく、接着部材は接着剤層を備えるもので、接
着剤の樹脂成分としては、エポキシ樹脂、エポキシ基含
有アクリル共重合体、エポキシ樹脂硬化剤及びエポキシ
樹脂硬化促進剤を含むものが使用される。
接着部材は、コア材としてポリイミド、ポリエーテル
スルホン、ポリアミドイミドまたはポリエーテルイミド
フィルム等のガラス転移温度が200℃以上の耐熱性熱可
塑性フィルムを使用し、そのコア材の両面に接着剤層が
形成された構造のものが好ましい。耐熱性熱可塑性フィ
ルムとして液晶ポリマフィルムも使用される。接着剤層
の中の残存溶媒量は５重量％以下が好ましい。
本発明の半導体チップ搭載用基板に於いて、接着部材
はフィルム状であることが好ましく、接着部材は接着剤
層を備えるもので、接着剤の樹脂成分としては、エポキ
シ樹脂、エポキシ基含有アクリル共重合体、エポキシ樹
脂硬化剤及びエポキシ樹脂硬化促進剤を含むものが使用
される。
接着部材は、コア材としてポリイミド、ポリエーテル
スルホン、ポリアミドイミドまたはポリエーテルイミド
フィルム等のガラス転移温度が200℃以上の耐熱性熱可
塑性フィルムを使用し、そのコア材の両面に接着剤層が
形成された構造のものが好ましい。耐熱性熱可塑性フィ
ルムとして液晶ポリマフィルムも使用される。接着剤層
の中の残存溶媒量は５重量％以下が好ましい。
有機系基板上の所定の箇所に形成された接着部材は所
定の大きさに打ち抜き用金型で打ち抜かれたフィルムが
使用され、有機系基板上の所定の箇所に形成された接着
部材は、その接着部材の接着剤がDSCを用いて測定した
場合の全硬化発熱量の10〜40％の発熱を終えた半硬化状
態のフィルムであり、所定の大きさに切断された後前記
有機系基板上に熱圧着される。
本発明の半導体チップ搭載用基板の製造法に於いて、
切断した接着部材フィルムは、個々に精密位置決め後、
熱プレスで仮接着し、複数の接着部材フィルムを多連の
有機系基板に載置した後、加熱した離型表面処理金型で
押圧し一括して接着することができる。離型表面処理金
型の表面離型材はテフロン及びシリコーンの少なくとも
一種が好ましい。接着部材フィルムの搬送時に発生する
静電気を除くエリミノスタット工程を接着部材フィルム
切断工程前に少なくとも１工程加えることができる。
本発明の半導体装置の製造法に於いて、半導体搭載用
基板の下面側と半導体チップ側の両面から加熱し、少な
くともチップ側の温度を高くすることができる。
本発明の接着剤に於いて、DSCを用いて測定した場合
の全硬化発熱量の10〜40％の発熱を終えた状態にして使
用するのが好ましく、動的粘弾性測定装置を用いて測定
した場合の接着剤硬化物の貯蔵弾性率が25℃で10〜2000
MPaであり、260℃で３〜50MPaであることが好ましい。
無機フィラーが、接着剤樹脂成分100体積部に対して
２〜20体積部使用され、無機フィラーはアルミナ、シリ
カが好ましい。
接着剤をベースフィルム上に形成して接着フィルムと
し、この接着フィルムを用いて半導体チップと配線板を
接着させ半導体装置を得ることができる。
本発明の両面接着フィルムに於いて、接着剤はDSCを
用いて測定した場合の全硬化発熱量の10〜40％の発熱を
終えた状態にして使用するのが好ましく、動的粘弾性測
定装置を用いて測定した場合の接着剤硬化物の貯蔵弾性
率が25℃で10〜2000MPaであり、260℃で３〜50MPaであ
ることが好ましい。無機フィラーが、接着剤樹脂成分10
0体積部に対して２〜20体積部使用され、無機フィラー
はアルミナ、シリカが好ましい。
コア材に用いる耐熱性熱可塑性フィルムはガラス転移
温度200℃以上であるものが好ましく、このようなガラ
ス転移温度200℃以上の耐熱性熱可塑性フィルムとして
は、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイ
ミドまたはポリエーテルイミドフィルムが好ましい。コ
ア材に用いる耐熱性熱可塑性フィルムとして液晶ポリマ
フィルムも使用される。
従来の技術で述べた課題を解決するために、まず有機
配線基板上に絶縁性接着剤を介して半導体チップを搭載
し、チップ側端子と配線板側端子とが金ワイヤボンディ
ングで接続され、はんだボール外部端子が基板裏面にエ
リアアレイ状に配列された半導体パッケージについて、
これに用いる絶縁性接着剤の物性とマザーボード実装後
の耐温度サイクル性との関係をFEM弾塑性解析手法を用
いて調べた。
その結果、チップのCTE（線熱膨張係数:3.5ppm）とマ
ザーボードのCTE（14〜18ppm）との差から生ずる基板は
んだボール外部端子部にかかる応力は絶縁性接着剤の弾
性率Ｅを低下させるほど少なくなり、動的粘弾性測定装
置で測定される、弾性率Ｅが2000MPa以下、望ましくは1
000MPa以下であれば、最外周部のはんだ端子の相当歪み
は十分小さく、Coffin−Manson則に当てはめても、−55
℃〜125℃の温度サイクルで1000サイクル以上の疲労寿
命があることがわかった。
逆に、通常のエポキシ系第ボンディング材の弾性率Ｅ
は3000MPa以上であり、はんだボールの耐温度サイクル
信頼性に対して問題があることがわかった。
一方、絶縁性接着剤の弾性率Ｅをシリコンエラストマ
程度の10MPa以下に下げると、リフロー温度の上限温度2
60℃では弾性率Ｅは測定限界を越えるほど小さくなり、
強度メンバーとしての機能がなくなる領域になり、基板
表面およびシリコンチップとの接着保持を期待できなく
なる。剪断接着強度の温度依存性は弾性率の温度依存性
と同様の傾向があり、温度が高くなるほど小さくなる。
すなはち、リフロー温度260℃での弾性率Ｅが少なくと
も3MPa以上ないと剪断接着強度が期待できない。リフロ
ー温度260℃でチップあるいは基板との界面に剥離が生
ずれば、その後に実施する耐温度サイクル試験での金ワ
イヤー断線不良や耐湿性試験での腐食断線不良に至る。
したがって、チップを有機配線基板に搭載するための
絶縁性接着剤（接着剤硬化物）の常温時の弾性率として
は10〜2000MPaの範囲、望ましくは50〜1500MPa、最も望
ましくは100〜1000MPaの範囲、リフロー温度260℃での
弾性率としては３〜50MPaの範囲のものを使用すること
が、耐温度サイクル性および耐吸湿リフロー性を満足す
るための条件であることがわかった。
上記した弾性率の温度依存性を持つ各種熱硬化性樹脂
を探索した結果、エポキシ基含有アクリル共重合体が、
その範囲の物性を具現できる好適な接着剤であることが
わかった。
さらに、耐吸湿リフロー性を劣化させる要因として、
有機配線基板と絶縁性接着剤との界面に発生するボイド
がある。液状の熱硬化性接着剤を少量滴下させ塗布する
通常の方式では、ボイドを巻き込み易く、吸湿リフロー
時にクラック、基板膨れの原因になる。
そこで、上記したエポキシ含有アクリル共重合体をフ
ィルム状に加工し、残存溶媒量を５％以下、望ましくは
２％以下に乾燥するとともに、DSC（示差熱量計）を用
いて測定した場合の全硬化発熱量の10〜40％のＢ−ステ
ージ硬化状態にした接着フイルムを、所定の寸法に切断
し、有機配線基板に熱プレスにて貼付けて、半導体搭載
用基板を得る。
その後、チップを搭載・熱圧着し、ワイヤーボンディ
ング工程、封止工程をへて、パッケージ完成品を得る。
このようにして得られたパッケージは、チップおよび
基板との界面に隙間やボイドが発生しにくいが、チップ
の熱圧着時に半導体搭載用基板側のみならずチップ側の
両面からも加熱するほうがチップと接着剤との界面に隙
間が発生しにくく、基板の配線部間に樹脂が充分に埋め
込まれ、耐吸湿リフロー性が向上することを見いだし
た。さらに、上記した接着フィルムの残存溶媒量を５％
以下望ましくは２％以下にコントロールすれば、接着フ
ィルムの硬化過程で気泡が発生し、耐吸湿リフロー性が
低下するようなことがないことを見いだした。
上記した物性を持つ接着フィルムの適用は、チップ側
端子と配線板側端子とが金ワイヤボンディングで接続さ
れ、外部端子が基板裏面にエリアアレイ状に配列された
半導体パッケージについてのみならず、チップ側端子と
配線板側端子とがTAB（テープオートメーテッドボンデ
ィング）のインナーボンディング方式で接続されたパッ
ケージ（チップ側端子と配線板側端子とが直接接続され
た方式のパッケージ）にも同じ作用と効果があり、半導
体チップが接着剤を介して有機配線基板に接着されてい
る構造をもつエリアアレイパッケージ全ての耐温度サイ
クル性および耐吸湿リフロー性を同時に満足する。外部
接続用端子はエリアアレイ状、すなわち、基板裏面の、
全面に格子状にまたは周辺部に一列あるいは数列配置さ
れている。
有機配線基板としては、BT（ビスマレイミド）基板、
ガラスエポキシ基板などFR−４基板であっても、ポリイ
ミドフィルム基板などであってもよく、基板材質に限定
されない。また、上記した接着フィルムは上記した物性
を持つ熱硬化性接着剤で形成することも出来るが、テー
プとして巻いたり、送ったりする時の剛性を確保するた
めに、ポリイミドフィルムの両面に塗布した３層構造に
してもよい。上記した同じ作用と効果があることを見い
だした。
接着フィルムの有機配線基板への接着方法は、接着フ
ィルムを所定の形状に切断し、その後、切断させたフィ
ルムの正確な位置合わせを行い、有機配線基板に熱圧着
する。
接着フィルムの切断方法は、フィルムを所定の形状に
正確に切断する方法ならいずれの方法でも良いが、作業
性、貼り付け性を考えると、打ち抜き金型を用いて接着
フィルムを切断し、その後有機配線基板に仮圧着、また
は本圧着させるのが好ましい。
切断された接着フィルムの有機配線基板への熱圧着
は、接着フィルム切断後、プレス材に吸引により吸着さ
せ位置合わせを正確に行った後、有機配線基板上に仮圧
着し、その後熱プレスで本圧着する方法と、打ち抜き用
金型で接着フィルムを打ち抜き後仮圧着し、その後熱プ
レスで本圧着する方法がある。また、打ち抜き金型を用
いた場合は、打ち抜き金型で打ち抜かれたテープをその
まま本圧着する方法がある。
仮圧着は打ち抜かれた接着テープが有機配線基板に接
着すれば良く、特に条件は限定しない。
本圧着時の接着フィルムの圧着温度は30〜250℃が好
ましく、70〜150℃が更に好ましい。圧着温度が30℃以
下では接着フィルムの弾性率が高く、接着力が低いばか
りか、有機配線基板の配線上に接着させる時には、配線
の周りへの接着剤の埋め込み性が悪く好ましくない。接
着温度が250℃以上では配線が酸化され、また有機配線
基板が柔らかくなり作業性上好ましくない。
本圧着の圧力は１〜20kg/cm2が好ましく、３〜10kg/c
m2が更に好ましい。圧着圧力が1kg/cm2以下では接着フ
ィルムの接着力、配線周りの埋め込み性が悪く、20kg/c
m2以上では接着剤が所定の位置以外にはみ出し接着剤の
寸法精度が悪くなる。
本圧着時間は前記圧着温度、圧着圧力で接着出来る時
間なら良いが、作業性を考えると0.3〜60秒が好まし
く、0.5〜10秒が更に好ましい。
本圧着用熱プレスは接着剤がプレス表面に接着しない
様に表面に離型剤処理したものが好ましく、特にテフロ
ン、シリコーンを用いたものが離型性や作業性上好まし
い。
本発明において使用されるエポキシ樹脂は、硬化して
接着作用を呈するものであればよい。二官能以上で、好
ましくは分子量が5000未満、より好ましくは3000未満の
エポキシ樹脂が使用される。特に、分子量が500以下の
ビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型液状樹脂
を用いると積層時の流動性を向上することができて好ま
しい。分子量が500以下のビスフェノールＡ型またはビ
スフェノールＦ型液状樹脂は、油化シェルエポキシ株式
会社から、エピコート807、エピコート827、エピコート
828という商品名で市販されている。また、ダウケミカ
ル日本株式会社からは、D.E.R.330、D.E.R.331、D.E.R.
361という商品名で市販されている。さらに、東都化成
株式会社から、YD128、YDF170という商品名で市販され
ている。
エポキシ樹脂としては、高Tg（ガラス転移温度）化を
目的に多官能エポキシ樹脂を加えてもよく、多官能エポ
キシ樹脂としては、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が例示され
る。
フェノールノボラック型エポキシ樹脂は、日本化薬株
式会社から、EPPN−201という商品名で市販されてい
る。また、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、住
友化学工業株式会社から、ESCN−001、ESCN−195という
商品名で、また、前記日本化薬株式会社から、EOCN101
2、EOCN1025、EOCN1027という商品名で市販されてい
る。また、エポキシ樹脂として、ブロム化エポキシ樹
脂、ブロム化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（例えば
住友化学工業株式会社製商品名ESB−400）、ブロム化フ
ェノールノボラック型エポキシ樹脂（例えば日本化薬株
式会社製商品名BREN−105,BREN−Ｓ）等が使用できる。
エポキシ樹脂の硬化剤は、エポキシ樹脂の硬化剤とし
て通常用いられているものを使用でき、アミン、ポリア
ミド、酸無水物、ポリスルフィッド、三弗化硼素及びフ
ェノール性水酸基を１分子中に２個以上有する化合物で
あるビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノ
ールＳ等が挙げられる。特に吸湿時の耐電食性に優れる
ためフェノール樹脂であるフェノールノボラック樹脂、
ビスフェノールノボラック樹脂またはクレゾールノボラ
ック樹脂等を用いるのが好ましい。
このような好ましいとした硬化剤は、大日本インキ化
学工業株式会社から、フェノライトLF2882、フェノライ
トLF2822、フェノライトTD−2090、フェノライトTD−21
49、フェノライトVH4150、フェノライトVH4170という商
品名で市販されている。また、硬化剤として、ブロム化
フェノール化合物であるテトラブロモビスフェノールＡ
（帝人化成株式会社製商品名ファイヤーガードFG−200
0）等が使用できる。
硬化剤とともに硬化促進剤を用いるのが好ましく、硬
化促進剤としては、各種イミダゾール類を用いるのが好
ましい。イミダゾールとしては、２−メチルイミダゾー
ル、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノ
エチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル
−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテート等が挙げ
られる。
イミダゾール類は、四国化成工業株式会社から、2E4M
Z、2PZ−CN、2PZ−CNSという商品名で市販されている。
エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が３
万以上の高分子量樹脂としては、フェノキシ樹脂、高分
子量エポキシ樹脂、超高分子量エポキシ樹脂、極性の大
きい官能基含有ゴム、極性の大きい官能基含有反応性ゴ
ムなどが挙げられる。Ｂステージにおける接着剤のタッ
ク性の低減や硬化時の可撓性を向上させるため重量平均
分子量が３万以上とされる。前記極性の大きい官能基含
有反応性ゴムは、アクリルゴムにカルボキシル基のよう
な極性が大きい官能基を付加したゴムが挙げられる。こ
こで、エポキシ樹脂と相溶性があるとは、硬化後にエポ
キシ樹脂と分離して二つ以上の相に分かれることなく、
均質混和物を形成する性質を言う。
フェノキシ樹脂は、東都化成株式会社から、フェノト
ートYP−40、フェノトートYP−50、フェノトートYP−60
等の商品名で市販されている。高分子量エポキシ樹脂
は、分子量が３万〜８万の高分子量エポキシ樹脂、さら
には、分子量が８万を超える超高分子量エポキシ樹脂
（特公平７−59617号、特公平７−59618号、特公平７−
59619号、特公平７−59620号、特公平７−64911号、特
公平７−68327号公報参照）があり、何れも日立化成工
業株式会社で製造している。極性の大きい官能基含有反
応性ゴムとして、カルボキシル基含有アクリルゴムは、
帝国化学産業株式会社から、HTR−860Pという商品名で
市販されている。
上記エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量
が３万以上の高分子量樹脂の添加量は、エポキシ樹脂を
主成分とする相（以下エポキシ樹脂相という）の可撓性
の不足、タック性の低減やクラック等による絶縁性の低
下を防止するため10重量部以上、エポキシ樹脂相のTgの
低下を防止するため40重量部以下とされる。
グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含
む、Tgが−10℃以上でかつ重量平均分子量が80万以上で
あるエポキシ基含有アクリル系共重合体は、帝国化学産
業株式会社から市販されている商品名HTR−860P−３を
使用することができる。官能基モノマーが、カルボン酸
タイプのアクリル酸や、水酸基タイプのヒドロキシメチ
ル（メタ）アクリレートを用いると、架橋反応が進行し
やすく、ワニス状態でのゲル化、Ｂステージ状態での硬
化度の上昇による接着力の低下等の問題があるため好ま
しくない。また、官能基モノマーとして用いるグリシジ
ル（メタ）アクリレートの量は、２〜６重量％の共重合
体比とする。接着力を得るため、２重量％以上とし、ゴ
ムのゲル化を防止するために６重量％以下とされる。残
部はエチル（メタ）アクリレートやブチル（メタ）アク
リレートまたは両者の混合物を用いることができるが、
混合比率は、共重合体のTgを考慮して決定する。Tgが−
10℃未満であるとＢステージ状態での接着フィルムのタ
ック性が大きくなり取扱性が悪化するので、−10℃以上
とされる。重合方法はパール重合、溶液重合等が挙げら
れ、これらにより得ることができる。
エポキシ基含有アクリル系共重合体の重量平均分子量
は、80万以上とされ、この範囲では、シート状、フィル
ム状での強度や可撓性の低下やタック性の増大が少ない
からである。
上記エポキシ基含有アクリル系共重合体添加量は、フ
ィルムの強度の低下やタック性が大きくなるのを防止す
るため100重量部以上とされ、エポキシ基含有アクリル
ゴムの添加量が増えると、ゴム成分の相が多くなり、エ
ポキシ樹脂相が少なくなるため、高温での取扱い性の低
下が起こるため、300重量部以下とされる。
接着剤には、異種材料間の界面結合をよくするため
に、カップリング剤を配合することもできる。カップリ
ング剤としては、シランカップリング剤が好ましい。
シランカップリング剤としては、γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルト
リメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−
β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン等が挙げられる。
前記したシランカップリング剤は、γ−グリシドキシ
プロピルトリメトキシシランがNUC Ａ−187、γ−メル
カプトプロピルトリメトキシシランがNUC Ａ−189、γ
−アミノプロピルトリエトキシシランがNUC Ａ−110
0、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシランがNUC Ａ
−1160、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルト
リメトキシシランがNUC Ａ−1120という商品名で、い
ずれも日本ユニカー株式会社から市販されており、好適
に使用することができる。
カップリング剤の配合量は、添加による効果や耐熱性
およびコストから、樹脂100重量部に対し0.1〜10重量部
を添加するのが好ましい。
さらに、イオン性不純物を吸着して、吸湿時の絶縁信
頼性をよくするために、イオン捕捉剤を配合することが
できる。イオン捕捉剤の配合量は、添加による効果や耐
熱性、コストより、５〜10重量部が好ましい。イオン捕
捉剤としては、銅がイオン化して溶け出すのを防止する
ため銅害防止剤として知られる化合物例えば、トリアジ
ンチオール化合物、ビスフェノール系還元剤を配合する
こともできる。ビスフェノール系還元剤としては、2,2'
−メチレン−ビス−（４−メチル−６−第３−ブチルフ
ェノール）、4,4'−チオ−ビス−（３−メチル−６−第
３−ブチルフェノール）等が挙げられる。
トリアジンチオール化合物を成分とする銅害防止剤
は、三協製薬株式会社から、ジスネットDBという商品名
で市販されている。またビスフェノール系還元剤を成分
とする銅害防止剤は、吉富製薬株式会社から、ヨシノッ
クスBBという商品名で市販されている。
さらに、接着剤の取扱い性や熱伝導性をよくするこ
と、難燃性を与えること、溶融粘度を調整すること、チ
クソトロピック性を付与すること、表面硬度の向上など
を目的として、無機フィラーを接着剤樹脂成分100体積
部に対して２〜20体積部配合することが好ましい。配合
の効果の点から配合量が２体積部以上、配合量が多くな
ると、接着剤の貯蔵弾性率の上昇、接着性の低下、ボイ
ド残存による電気特性の低下等の問題を起こすので20体
積部以下とされる。
無機フィラーとしては、水酸化アルミニウム、水酸化
マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケ
イ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウ
ム、酸化マグネシウム、アルミナ粉末、窒化アルミニウ
ム粉末、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素粉末、結晶
性シリカ、非晶性シリカなどが挙げられる。
熱伝導性をよくするためには、アルミナ、窒化アルミ
ニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が
好ましい。
この内、アルミナは、放熱性が良く、耐熱性、絶縁性
が良好な点で好適である。また、結晶性シリカまたは非
晶性シリカは、放熱性の点ではアルミナより劣るが、イ
オン性不純物が少ないため、PCT処理時の絶縁性が高
く、銅箔、アルミ線、アルミ板等の腐食が少ない点で好
適である。
難燃性を与えるためには、水酸化アルミニウム、水酸
化マグネシウム、三酸化アンチモン等が好ましい。
溶融粘度の調整やチクソトロピック性の付与の目的に
は、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カ
ルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ
酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、
アルミナ、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が好ましい。
表面硬度の向上に関しては、短繊維アルミナ、ほう酸
アルミウイスカ等が好ましい。
本発明の接着フィルムは、接着剤の各成分を溶剤に溶
解ないし分散してワニスとし、ベースフィルム上に塗
布、加熱し溶剤を除去することにより、接着剤層をベー
スフィルム上に形成して得られる。ベースフィルムとし
ては、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチ
レンテレフタレートフィルム、離型処理したポリエチレ
ンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポ
リプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、
ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルムが使用
できる。ベースフィルムは、使用時に剥離して接着フィ
ルムのみを使用することもできるし、ベースフィルムと
ともに使用し、後で除去することもできる。
本発明で用いるプラスチックフィルムとしては、例え
ば、カプトン（東レ、デュポン株式会社製商品名）、ア
ピカル（鐘淵化学工業株式会社製商品名）等のポリイミ
ドフィルム、ルミラー（東レ、デュポン株式会社製商品
名）、ピューレックス（帝人株式会社製商品名）等のポ
リエチレンテレフタレートフィルムなどを使用すること
ができる。
ワニス化の溶剤は、比較的低沸点の、メチルエチルケ
トン、アセトン、メチルイソブチルケトン、２−エトキ
シエタノール、トルエン、ブチルセロソルブ、メタノー
ル、エタノール、２−メトキシエタノールなどを用いる
のが好ましい。また、塗膜性を向上するなどの目的で、
高沸点溶剤を加えても良い。高沸点溶剤としては、ジメ
チルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、メチルピロ
リドン、シクロヘキサノンなどが挙げられる。
ワニスの製造は、無機フィラーの分散を考慮した場合
には、らいかい機、３本ロール及びビーズミル等によ
り、またこれらを組み合わせて行なうことができる。フ
ィラーと低分子量物をあらかじめ混合した後、高分子量
物を配合することにより、混合に要する時間を短縮する
ことも可能となる。また、ワニスとした後、真空脱気に
よりワニス中の気泡を除去することが好ましい。
上記プラスチックフィルム等のベースフィルム上に接
着剤ワニスを塗布し、加熱乾燥して溶剤を除去するが、
これにより得られる接着剤は、DSCを用いて測定した全
硬化発熱量の10〜40％の発熱を終えた状態とされる。溶
剤を除去する際に加熱するが、この時、接着剤組成物の
硬化反応が進行しゲル化してくる。その際の硬化状態が
接着剤の流動性に影響し、接着性や取扱い性を適正化す
る。DSC（示差走査熱分析）は、測定温度範囲内で、発
熱、吸熱の無い標準試料との温度差をたえず打ち消すよ
うに熱量を供給または除去するゼロ位法を測定原理とす
るものであり、測定装置が市販されておりそれを用いて
測定できる。樹脂組成物の反応は、発熱反応であり、一
定の昇温速度で試料を昇温していくと、試料が反応し熱
量が発生する。その発熱量をチャートに出力し、ベース
ラインを基準として発熱曲線とベースラインで囲まれた
面積を求め、これを発熱量とする。室温から250℃まで
５〜10℃／分の昇温速度で測定し、上記した発熱量を求
める。これらは、全自動で行なうものもあり、それを使
用すると容易に行なうことができる。つぎに、上記ベー
スフィルムに塗布し、乾燥して得た接着剤の発熱量は、
つぎのようにして求める。まず、25℃で真空乾燥器を用
いて溶剤を乾燥させた未硬化試料の全発熱量を測定し、
これをＡ（J/g）とする。つぎに、塗工、乾燥した試料
の発熱量を測定し、これをＢとする。試料の硬化度Ｃ
（％）（加熱、乾燥により発熱を終えた状態）は、つぎ
の数式（１）で与えられる。
Ｃ（％）＝（Ａ−Ｂ）×100/A …（１） 本発明の接着剤の動的粘弾性測定装置で測定した貯蔵
弾性率は、25℃で20〜2,000MPaで、260℃で３〜50MPaと
いう低弾性率でなければならない。貯蔵弾性率の測定
は、接着剤硬化物（DSCを用いて測定した場合の全硬化
発熱量の95〜100％の発熱を終えた接着剤）に引張り荷
重をかけて、周波数10Hz、昇温速度５〜10℃／分で−50
℃から300℃まで測定する温度依存性測定モードで行っ
た。25℃での貯蔵弾性率が2,000MPaを超えるものでは、
半導体チップとプリント配線板の熱膨張係数の差によっ
てリフロー時に発生する応力を緩和させる効果が小さく
なるためクラックを発生させてしまう。一方、貯蔵弾性
率が20MPa未満では、接着剤の取扱性が悪くなる。好ま
しくは50〜1000MPaである。
本発明は、エポキシ基含有アクリル系共重合体とエポ
キシ樹脂系接着剤において、室温付近での弾性率が低い
ことを特徴としている。エポキシ基含有アクリル系共重
合体は、室温付近での弾性率が低いため、エポキシ基含
有アクリル系共重合体の混合比を大きくすることで、半
導体チップとプリント配線板の熱膨張係数の差に起因し
て、リフロー時の加熱冷却過程で発生する応力を緩和す
る効果によりクラックを抑制することができる。また、
エポキシ基含有アクリル系共重合体はエポキシ樹脂との
反応性に優れるため、接着剤硬化物が化学的、物理的に
安定するためPCT処理に代表される耐湿性試験に優れた
性能を示す。また、下記の方法により、従来の接着フィ
ルムの強度の低下、可撓性の低下、タック性の増大等取
り扱い性の点での問題を解決した。
１）本発明で規定したエポキシ基含有アクリル系共重合
体を使用することにより、リフロー時のクラック発生を
抑制できる。
２）分子量の大きいアクリル系共重合体を使用すること
で共重合体の添加量が少ない場合でも、接着フィルムの
フィルム強度、可撓性を確保できる。
３）エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量３
万以上の高分子量樹脂を加えることで、タック性を低減
することができる。
さらに、本発明の接着剤では、エポキシ樹脂と高分子
量樹脂とが相溶性が良く均一になっており、アクリル系
共重合体に含まれるエポキシ基がそれらと部分的に反応
し、未反応のエポキシ樹脂を含んで全体が架橋してゲル
化するために、それが流動性を抑制し、エポキシ樹脂等
を多く含む場合においても取扱い性を損なうことがな
い。また、未反応のエポキシ樹脂がゲル中に多数残存し
ているため、圧力がかかった場合、ゲル中より未反応成
分がしみだすため、全体がゲル化した場合でも、接着性
の低下が少なくなる。
接着剤の乾燥時には、エポキシ基含有アクリル系共重
合体に含まれるエポキシ基やエポキシ樹脂がともに反応
するが、エポキシ基含有アクリル系共重合体は分子量が
大きく、１分子鎖中にエポキシ基が多く含まれるため、
反応が若干進んだ場合でもゲル化する。通常、DSCを用
いて測定した場合の全硬化発熱量の10から40％の発熱を
終えた状態、すなわちＡまたはＢステージ前半の段階で
ゲル化がおこる。そのため、エポキシ樹脂等の未反応成
分を多く含んだ状態でゲル化しており、溶融粘度がゲル
化していない場合に比べて、大幅に増大しており、取扱
い性を損なうことがない。また圧力がかかった場合、ゲ
ル中より未反応成分がしみだすため、ゲル化した場合で
も、接着性の低下が少ない。さらに、接着剤がエポキシ
樹脂等の未反応成分を多く含んだ状態でフィルム化でき
るため、接着フィルムのライフ（有効使用期間）が長く
なるという利点がある。
従来のエポキシ樹脂系接着剤ではＢステージの後半か
ら、Ｃステージ状態で初めてゲル化が起こり、ゲル化が
起こった段階でのエポキシ樹脂等の未反応成分が少ない
ため、流動性が低く、圧力がかかった場合でも、ゲル中
よりしみだす未反応成分が少ないため、接着性が低下す
る。
なお、アクリル系共重合体に含まれるエポキシ基と低
分子量のエポキシ樹脂のエポキシ基の反応しやすさにつ
いては明らかではないが、少なくとも同程度の反応性を
有していればよく、アクリル系共重合体に含まれるエポ
キシ基のみが選択的に反応するものである必要はない。
なおこの場合、Ａ、Ｂ、Ｃステージは、接着剤の硬化
の程度を示す。Ａステージはほぼ未硬化でゲル化してい
ない状態であり、DSCを用いて測定した場合の全硬化発
熱量の０〜20％の発熱を終えた状態である。Ｂステージ
は若干硬化、ゲル化が進んだ状態であり全硬化発熱量の
20〜60％の発熱を終えた状態である。Ｃステージはかな
り硬化が進み、ゲル化した状態であり、全硬化発熱量の
60〜100％の発熱を終えた状態である。
ゲル化の判定については、THF（テトラヒドロフラ
ン）等の浸透性の大きい溶剤中に接着剤を浸し、25℃で
20時間放置した後、接着剤が完全に溶解しないで膨潤し
た状態にあるものをゲル化したと判定した。なお、実験
的には、以下のように判定した。
THF中に接着剤（重量W1）を浸し、25℃で20時間放置
した後、非溶解分を200メッシュのナイロン布で濾過
し、これを乾燥した後の重量を測定（重量W2）した。TH
F抽出率（％）をつぎの数式（２）のように算出した。T
HF抽出率が80重量％を越えるものをゲル化していないと
し、80重量％以下のものをゲル化していると判定した。
本発明では、フィラーを添加することにより、溶融粘
度が大きくでき、さらにチクソトロピック性を発現でき
るために、上記効果をさらに大きくすることが可能とな
る。
さらに、上記の効果に加えて、接着剤の放熱性向上、
接着剤に難燃性を付与、接着時の温度において適正な粘
度をもたせること、表面硬度の向上等の特性も付与でき
る。本発明の接着フィルムを用いて半導体チップと配線
板を接着させた半導体装置は、耐リフロー性、温度サイ
クルテスト、耐電食性、耐湿性（耐PCT性）等に優れて
いた。
本発明でコア材に用いられる耐熱性熱可塑性フィルム
は、ガラス転移温度Tgが200℃以上のポリマまたは液晶
ポリマを用いたフィルムであることが好ましく、ポリイ
ミド、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリ
エーテルイミドまたは全芳香族ポリエステルなどが好適
に用いられる。フィルムの厚みは、５〜200μｍの範囲
内で用いるのが好ましいが、限定するものではない。Tg
が200℃以下の熱可塑性フィルムをコア材に用いた場合
は、はんだリフロー時などの高温時に塑性変形を起こす
場合があり、好ましくない。
本発明でコア材の両面に形成される接着剤は、接着剤
の各成分を溶剤に溶解ないし分散してワニスとし、コア
材となる耐熱性熱可塑性フィルム上に塗布、加熱し溶剤
を除去することにより作製することができ、接着剤層を
コア材となる耐熱性熱可塑性フィルム上に形成すること
により三層構造の両面接着フィルムを得ることができ
る。接着剤の厚みは、２〜150μｍの範囲で用いられ、
これより薄いと接着性や熱応力緩衝効果に乏しく、厚い
と経済的でなくなるが、制限するものでない。
また、接着剤の各成分を溶剤に溶解ないし分散してワ
ニスとし、このワニスをベースフィルム上に塗布、加熱
し溶剤を除去することにより接着剤成分のみからなる接
着フィルムを作製し、この接着剤成分のみからなる接着
フィルムをコア材となる耐熱性熱可塑性フィルムの両面
に貼り合わせることにより三層構造の両面接着フィルム
を得ることもできる。ここで、接着剤成分のみからなる
接着フィルムを作製するためのベースフィルムとして
は、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレ
ンテレフタレートフィルム、離型処理したポリエチレン
テレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリ
プロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポ
リイミドフィルムなどのプラスチックフィルムが使用で
きる。プラスチックフィルムとしては、例えば、カプト
ン（東レ、デュポン株式会社製商品名）、アピカル（鐘
淵化学工業株式会社製商品名）等のポリイミドフィル
ム、ルミラー（東レ、デュポン株式会社製商品名）、ピ
ューレックス（帝人株式会社製商品名）等のポリエチレ
ンテレフタレートフィルムなどを使用することができ
る。
ワニス化の溶剤は、比較的低沸点の、メチルエチルケ
トン、アセトン、メチルイソブチルケトン、２−エトキ
シエタノール、トルエン、ブチルセロソルブ、メタノー
ル、エタノール、２−メトキシエタノールなどを用いる
のが好ましい。また、塗膜性を向上するなどの目的で、
高沸点溶剤を加えても良い。高沸点溶剤としては、ジメ
チルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、メチルピロ
リドン、シクロヘキサノンなどが挙げられる。
ワニスの製造は、無機フィラーの分散を考慮した場合
には、らいかい機、３本ロール及びビーズミル等によ
り、またこれらを組み合わせて行なうことができる。フ
ィラーと低分子量物をあらかじめ混合した後、高分子量
物を配合することにより、混合に要する時間を短縮する
ことも可能となる。また、ワニスとした後、真空脱気に
よりワニス中の気泡を除去することが好ましい。
上記接着剤は、コア材となる耐熱性熱可塑性フィルム
またはプラスチックフィルム等のベースフィルム上に接
着剤ワニスを塗布し、加熱乾燥して溶剤を除去すること
により得られるが、これにより得られる接着剤は、DSC
を用いて測定した全硬化発熱量の10〜40％の発熱を終え
た状態とするのが好ましい。溶剤を除去する際に加熱す
るが、この時、接着剤組成物の硬化反応が進行しゲル化
してくる。その際の硬化状態が接着剤の流動性に影響
し、接着性や取扱い性を適正化する。DSC（示差走査熱
分析）は、測定温度範囲内で、発熱、吸熱の無い標準試
料との温度差をたえず打ち消すように熱量を供給または
除去するゼロ位法を測定原理とするものであり、測定装
置が市販されておりそれを用いて測定できる。樹脂組成
物の反応は、発熱反応であり、一定の昇温速度で試料を
昇温していくと、試料が反応し熱量が発生する。その発
熱量をチャートに出力し、ベースラインを基準として発
熱曲線とベースラインで囲まれた面積を求め、これを発
熱量とする。室温から250℃まで５〜10℃／分の昇温速
度で測定し、上記した発熱量を求める。これらは、全自
動で行なうものもあり、それを使用すると容易に行なう
ことができる。
上記コア材となる耐熱性熱可塑性フィルムまたはベー
スフィルムに塗布し、乾燥して得た接着剤の発熱量は、
つぎのようにして求める。まず、接着剤成分のみを取り
出し、25℃で真空乾燥器を用いて溶剤を乾燥させた未硬
化試料の全発熱量を測定し、これをＡ（J/g）とする。
つぎに、塗工、乾燥した試料の発熱量を測定し、これを
Ｂとする。試料の硬化度Ｃ（％）（加熱、乾燥により発
熱を終えた状態）は、つぎの数式（１）で与えられる。
Ｃ（％）＝（Ａ−Ｂ）×100/A …（１） 本発明の接着剤成分の動的粘弾性測定装置で測定した
貯蔵弾性率は、25℃で20〜2,000MPaで、260℃で３〜50M
Paという低弾性率であることが好ましい。貯蔵弾性率の
測定は、接着剤硬化物に引張り荷重をかけて、周波数10
Hz、昇温速度５〜10℃／分で−50℃から300℃まで測定
する温度依存性測定モードで行った。25℃での貯蔵弾性
率が2,000MPaを超えるものでは、半導体チップとプリン
ト配線板の熱膨張係数の差によってリフロー時に発生す
る応力を緩和させる効果が小さくなるためクラックを発
生させてしまう。一方、貯蔵弾性率が20MPa未満では、
取扱性が悪くなる。
本発明では、コア材に耐熱性熱可塑性フィルムを用い
る三層構造をとることで、エポキシ基含有アクリル系共
重合体とエポキシ樹脂系接着剤において、室温付近での
弾性率が低いことに起因する接着フィルムの取り扱い性
の低さを改善することを特徴としている。すなわち、本
発明の三層構造により、室温付近での剛性のない接着フ
ィルムの位置合せ等の作業を容易に自動化することがで
き、しかも、本接着剤系の優れた熱応力緩和効果を発現
することができる。本発明では、下記の方法により、従
来の低弾性率接着フィルムの剛性の低下等による取り扱
い性の点での問題を解決した。
１）コア材に耐熱性熱可塑性フィルムを配した三層構造
をとることで低弾性率の接着剤をフィルム状で容易に取
り扱うことができる。
２）本発明で規定したコア材となる耐熱性熱可塑性フィ
ルムを用いることにより、リフロー時の接着フィルムの
塑性変形を抑制できる。
さらに、本発明では、エポキシ樹脂と高分子量樹脂と
が相溶性が良く均一になっており、アクリル系共重合体
に含まれるエポキシ基がそれらと部分的に反応し、未反
応のエポキシ樹脂を含んで全体が架橋してゲル化するた
めに、それが流動性を抑制し、エポキシ樹脂等を多く含
む場合においても取扱い性を損なうことがない。また、
未反応のエポキシ樹脂がゲル中に多数残存しているた
め、圧力がかかった場合、ゲル中より未反応成分がしみ
だすため、全体がゲル化した場合でも、接着性の低下が
少なくなる。
接着剤の乾燥時には、エポキシ基含有アクリル系共重
合体に含まれるエポキシ基やエポキシ樹脂がともに反応
するが、エポキシ基含有アクリル系共重合体は分子量が
大きく、１分子鎖中にエポキシ基が多く含まれるため、
反応が若干進んだ場合でもゲル化する。通常、DSCを用
いて測定した場合の全硬化発熱量の10から40％の発熱を
終えた状態、すなわちＡまたはＢステージ前半の段階で
ゲル化がおこる。そのため、エポキシ樹脂等の未反応成
分を多く含んだ状態でゲル化しており、溶融粘度がゲル
化していない場合に比べて、大幅に増大しており、取扱
い性を損なうことがない。また圧力がかかった場合、ゲ
ル中より未反応成分がしみだすため、ゲル化した場合で
も、接着性の低下が少ない。さらに、接着剤がエポキシ
樹脂等の未反応成分を多く含んだ状態でフィルム化でき
るため、接着フィルムのライフ（有効使用期間）が長く
なるという利点がある。
従来のエポキシ樹脂系接着剤ではＢステージの後半か
ら、Ｃステージ状態で初めてゲル化が起こり、ゲル化が
起こった段階でのエポキシ樹脂等の未反応成分が少ない
ため、流動性が低く、圧力がかかった場合でも、ゲル中
よりしみだす未反応成分が少ないため、接着性が低下す
る。
なお、アクリル系共重合体に含まれるエポキシ基と低
分子量のエポキシ樹脂のエポキシ基の反応しやすさにつ
いては明らかではないが、少なくとも同程度の反応性を
有していればよく、アクリル系共重合体に含まれるエポ
キシ基のみが選択的に反応するものである必要はない。
なおこの場合、Ａ、Ｂ、Ｃステージは、接着剤の硬化
の程度を示す。Ａステージはほぼ未硬化でゲル化してい
ない状態であり、DSCを用いて測定した場合の全硬化発
熱量の０〜20％の発熱を終えた状態である。Ｂステージ
は若干硬化、ゲル化が進んだ状態であり全硬化発熱量の
20〜60％の発熱を終えた状態である。Ｃステージはかな
り硬化が進み、ゲル化した状態であり、全硬化発熱量の
60〜100％の発熱を終えた状態である。
ゲル化の判定については、THF（テトラヒドロフラ
ン）等の浸透性の大きい溶剤中に接着剤を浸し、25℃で
20時間放置した後、接着剤が完全に溶解しないで膨潤し
た状態にあるものをゲル化したと判定した。なお、実験
的には、以下のように判定した。
THF中に接着剤（重量W1）を浸し、25℃で20時間放置
した後、非溶解分を200メッシュのナイロン布で濾過
し、これを乾燥した後の重量を測定（重量W2）した。TH
F抽出率（％）をつぎの数式（２）のように算出した。T
HF抽出率が80重量％を越えるものをゲル化していないと
し、80重量％以下のものをゲル化していると判定した。
本発明では、フィラーを添加することにより、溶融粘
度が大きくでき、さらにチクソトロピック性を発現でき
るために、上記効果をさらに大きくすることが可能とな
る。
さらに、上記の効果に加えて、接着剤の放熱性向上、
接着剤に難燃性の付与、接着時の温度において適正な粘
度をもたせること、表面硬度の向上等の特性も付与でき
る。
図面の簡単な説明 図１（ａ）は本発明による単層の熱硬化性接着フィル
ムの断面図、図１（ｂ）は本発明による３層接着フィル
ムの断面図である。
図２は、接着部材を有機配線基板に熱圧着した半導体
搭載用基板の断面図である。
図３は、接着部材を有機配線基板に熱圧着した半導体
搭載用基板の断面図である。
図４は、本発明の半導体装置の断面図である。
図５は、本発明の半導体装置の他の例の断面図であ
る。
図６は、半導体搭載用基板および半導体装置の一実施
例の製造工程を示す断面図である。
図７は、半導体搭載用基板および半導体装置の他の実
施例の製造工程を示す断面図である。
図８は、本発明の半導体装置の他の例の断面図であ
る。
発明を実施するための最良の形態 以下、図面に基づき本発明の各種実施例について説明
する。
＜実施例１＞ 図１（ａ）は単層の熱硬化性接着フィルムの断面図で
あり、動的粘弾性装置で測定されるその硬化物の25℃に
おける弾性率が10から2000MPaの範囲であり、かつ260℃
における弾性率が３から50MPaの範囲で規定され、DSC
（示差熱量計）を用いて測定した場合の全硬化発熱量の
10〜40％の発熱を終えた半硬化状態の熱硬化性接着剤１
からなる。熱硬化性接着フイルム内に残存する溶媒量を
２％以下に乾燥されたエポキシ基含有アクリル共重合体
フィルムを用いた。
図１（ｂ）は熱硬化性接着剤１をポリイミドフィルム
２の両面に塗工された３層の接着フィルムの断面図を示
す。この例ではポリイミドフィルムとして宇部興産製の
50μｍ厚のユーピレックス（商品名）を用いた。
図２はワイヤボンディング方式で半導体端子部と配線
基板側端子部とを接続するのに好適な、接着部材３を有
機配線基板４に熱圧着した半導体搭載用基板の断面図、
図３はTABのインナーボンディング方式で半導体端子部
と配線板側端子と接続するのに好適な、接着部材３をテ
ープ状配線基板５に熱圧着した半導体搭載用基板の断面
図である。図４は図２の半導体搭載用基板にチップ６を
フェイスアップで接着し、半導体端子部と配線板側端子
部とがワイヤ７によりワイヤボンディングされ、封止材
で封止されてなる半導体装置の断面図、図５は図３の半
導体搭載用基板にチップ６をフェイスダウンで接着した
のちTABのインナーボンディング方式で半導体端子部と
基板側端子部とが接続され、チップ６端面が液状封止材
８で封止されてなる半導体装置の断面図である。なお、
図８に示すように、配線９を基板の半導体チップ搭載側
とは反対側に形成してもよい。この場合、外部接続端子
12は、半導体チップ搭載側とは反対の側に形成された配
線９の表面に形成される。また、配線９の露出部分は、
レジスト11により覆われる。
図６に半導体搭載用基板および半導体装置の製造工程
を示す。
動的粘弾性装置で測定されるその硬化物の25℃におけ
る弾性率が10から2000MPaの範囲であり、かつ260℃にお
ける弾性率が３から50MPaの範囲で規定され、DSCを用い
て測定した場合の全硬化発熱量の10〜40％の発熱を終え
た半硬化状態の熱硬化性接着剤１で構成される熱硬化性
接着テープ（接着部材）３を所定の大きさに切断プレス
で切断する（図６（ａ））。
切断された熱硬化性接着テープ３を、１層のCu配線が
施され、外部はんだ端子用スルーホールが形成されたポ
リイミドフィルム基板（有機配線基板）４上面に精密に
位置合わせした後、熱プレスにて熱圧着し半導体搭載用
基板を得る（図６（ｂ））。
この例では、熱硬化性接着フィルムの切断、およびポ
リイミドフィルム基板への精密位置決め搭載及び仮固定
は個々に行い、その後、搭載した熱硬化性接着フィルム
を一括して熱プレスにて本圧着して７連のフレーム状半
導体搭載用基板を得た。さらにこの例では、熱硬化性接
着フィルム３を切断する工程の前に、帯電した空気を吹
き付けるエリミノスタット（静電気除去）工程を実施
し、帯電した絶縁性のフィルムが切断工程時に治具に貼
り付くことを防止した。また、さらに仮接着ならびに一
括して本接着をする際の熱硬化性接着フィルム３に接触
する熱プレスの上型にはテフロンないしはシリコンの離
型表面処理を施し、熱硬化性フィルムが上型に粘着する
ことを防止した。こうして得られた多連半導体搭載用フ
レーム基板に半導体チップ６をフェイスアップにて精密
位置決め搭載し、熱プレスにて加圧し接着するチップマ
ウント工程を経る（図６（ｃ））。この例では半導体チ
ップ側の加熱温度を少なくとも半導体搭載用基板側より
高く設定し、両面から加熱・圧着した。
その後、半導体チップ側の端子部と基板側端子部とを
金線でワイヤボンディングするワイヤボンディング工程
（図６（ｄ））、およびエポキシ系封止材にてトランス
ファーモールド成形して封止する封止工程（図６
（ｅ））、そしてはんだボールを搭載しリフロー工程を
へて外部端子９を形成するはんだボール形成工程をへ
て、本発明による半導体装置を得た（図６（ｆ））。封
止材８として日立化成製ビフェニル系エポキシ封止材CE
L−9200（商品名）を用いた。
＜比較例１＞ １層のCu配線が施され、外部はんだ端子用スルーホー
ルが形成されたポリイミドフィルム配線基板（実施例１
で使用したのと同じ）上面に、エポキシ樹脂を主成分と
し、その硬化物のDMA（動的粘弾性測定装置）で測定さ
れる25℃の弾性率が3000MPaの絶縁性液状接着剤をダイ
ボンド装置にて滴下・塗布し、半導体チップを精密に位
置決めし搭載した。その後、クリーンオーブン内で所定
の硬化時間を経たのち、実施例１と同じワイヤボンディ
ング工程、封止工程、及びはんだボール形成工程をへて
半導体装置を得た。
＜比較例２＞ 実施例１で使用したのと同じポリイミド配線基板に、
シリコン樹脂を主成分としその硬化物の25℃の弾性率が
10MPaであり、かつ260℃における弾性率が測定不可能な
ほど小さい絶縁性液状接着剤、をダイボンド装置にて滴
下・塗布し、半導体チップを搭載し、その後、実施例１
と同じ工程をへて半導体装置を得た。
＜実施例２＞ 図７に半導体搭載用基板および半導体装置の製造工程
を示す。
動的粘弾性装置で測定されるその硬化物の25℃におけ
る弾性率が10から2000MPaの範囲であり、かつ260℃にお
ける弾性率が３から50MPaの範囲で規定され、DSCを用い
て測定した場合の全硬化発熱量の10〜40％の発熱を終え
た半硬化状態の熱硬化性接着剤１で構成される熱硬化性
接着テープ（接着部材）３を所定の大きさに切断プレス
で切断する（図７（ａ））。
切断された熱硬化性接着テープ３を、１層のCu配線が
施され、TABテープ同様のインナーリード部と外部はん
だ端子用のスルーホールが形成されたポリイミドフィル
ム基板５の上面に精密に位置合わせした後、熱プレスに
て熱圧着して半導体搭載用基板を得た（図７（ｂ））。
この例では、実施例１に記載された切断工程前の静電
気除去工程、および熱プレス上型面への離型表面処理を
施した同じ工程にて、多連半導体搭載用フレーム基板を
得た。
その後、半導体搭載用フレーム基板に半導体チップ６
をフェイスダウンで精密位置合わせして順次搭載し、熱
プレスにて熱圧着した（図７（ｃ））。その後、基板側
端子であるCuインナーリード部10を個々にTABインナー
リードボンダー（この例ではシングルポイントボンダ
ー）を用いて、チップ側の端子部に接続するインナーリ
ードボンディングを経て（図７（ｄ））、チップ端面と
ポリイミドフィルム基板５の上面とをエポキシ系液状封
止材８をディスペンスにて被覆し（図７（ｅ））、所定
の加熱・硬化時間を経て、半導体装置を得た（図７
（ｆ））。この例では、インナーリード部にはCuの上に
Snめっきが施されたものを用い、半導体端子部にはAuめ
っきバンプが形成されているものを用いてAu/Sn接合に
より接続した。
＜比較例３＞ １層のCu配線が施され、TABテープのインナーリード
部と外部はんだ端子用のスルーホールが形成された実施
例２と同じポリイミドフィルム基板の上面に、エポキシ
樹脂を主成分とし、その硬化物のDMAで測定される25℃
の弾性率が3000MPaの絶縁性液状接着剤をダイボンド装
置にて滴下・塗布し、半導体チップを精密に位置決めし
搭載した。しかし、樹脂がインナーボンディング部にま
で流れ、その後のインナーボンディングができなかった
が、そのまま実施例２と同様にチップ端面をエポキシ樹
脂を主体とする液状封止材で封止し、はんだボールを形
成して、比較品を得た。
＜比較例４＞ １層のCu配線が施され、TABテープのインナーリード
部と外部はんだ端子用のスルーホールが形成された実施
例２と同じポリイミドフィルム基板の上面に、シリコン
樹脂を主成分としその硬化物の25℃の弾性率が10MPaで
あり、かつ260℃における弾性率が測定不可能なほど小
さい絶縁性液状接着剤、をダイボンド装置にて滴下・塗
布し、実施例２と同様に半導体チップを搭載した。しか
し、樹脂がインナーボンディング部にまで流れ、その後
のインナーボンディングができなかったが、そのまま実
施例２と同様にチップ端面をエポキシ樹脂を主体とする
液状封止材で封止し、はんだボールを形成して、比較品
を得た。
＜比較例５＞ シリコン樹脂を主成分としその硬化物の25℃の弾性率
が10MPaであり、かつ260℃における弾性率が測定不可能
なほど小さい絶縁性液状接着剤をテフロン板に注型し、
その後、所定の加熱温度・時間により硬化させて、低弾
性のフィルムを得た。このフィルムの両面に比較例３に
記載したエポキシ樹脂を主体とする熱硬化性接着剤を両
面に塗布し、１層のCu配線が施されTABテープのインナ
ーリード部と外部はんだ端子用のスルーホールが形成さ
れた実施例２と同じポリイミドフィルム基板の上面に、
熱プレスで熱圧着し、その後、半導体チップをフェイス
ダウンで接着した後、実施例２に記載したインナーリー
ドボンディング工程、封止工程をへてはんだボールを形
成して、比較品を得た。
実施例１、実施例２、比較例１〜５の半導体装置につ
いて、耐吸湿リフロー試験を実施するとともに、FR−４
配線基板にリフロー実装した各半導体装置について耐温
度サイクル試験を実施した結果を表１に示す。吸湿リフ
ロー試験については、吸湿前と85℃85％RHの条件下で24
時間および48時間吸湿させたのち最高温度240℃のIRリ
フローを実施した試験品中の剥離、クラックをSAT（超
音波探査探傷装置）で調べた結果を表示した。また、各
サンプルの耐温度サイクル試験は、基板実装後に−25℃
（30分、air）〜150℃（30分、air）の温度サイクルを
実施したのち、パッケージ外部端子のはんだボールの接
続抵抗を４端子法で測定し、50mΩ以上になったものを
不良とした。
＜実施例３＞ エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
（エポキシ当量200、油化シェルエポキシ株式会社製の
エピコート828を使用）45重量部、クレゾールノボラッ
ク型エポキシ樹脂（エポキシ当量220、住友化学工業株
式会社製のESCN001を使用）15重量部、エポキシ樹脂の
硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（大日本インキ
化学工業株式会社製のプライオーフェンLF2882を使用）
40重量部、エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分
子量が３万以上の高分子量樹脂としてフェノキシ樹脂
（分子量５万、東都化成株式会社製のフェノトートYP−
50を使用）15重量部、エポキシ基含有アクリルゴムとし
てエポキシ基含有アクリルゴム（分子量100万、帝国化
学産業株式会社製のHTR−860P−３を使用）150重量部、
硬化促進剤として硬化促進剤１−シアノエチル−２−フ
ェニルイミダゾール（キュアゾール2PZ−CN）0.5重量
部、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシラン（日本ユニカー株式会社製のNU
C Ａ−187を使用）0.7重量部からなる組成物に、メチ
ルエチルケトンを加えて撹拌混合し、真空脱気した。得
られたワニスを、厚さ75μｍの離型処理したポリエチレ
ンテレフタレートフィルム上に塗布し、140℃で５分間
加熱乾燥して、膜厚が80μｍのＢステージ状態の塗膜を
形成し接着フィルムを作製した。
なおこの状態での接着剤の硬化度は、DSC（デュポン
社製912型DSC）を用いて測定（昇温速度、10℃／分）し
た結果、全硬化発熱量の15％の発熱を終えた状態であっ
た。また、THF中に接着剤（重量W1）を浸し、25℃で20
時間放置した後、非溶解分を200メッシュのナイロン布
で濾過し、これを乾燥した後の重量を測定（重量W2）
し、THF抽出率（＝（W1−W2）×100/W1）を求めたとこ
ろ、THF抽出率は35重量％であった。さらに、接着剤硬
化物の貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置（レオロジ製、
DVE−V4）を用いて測定（サンプルサイズ 長さ20mm、
幅4mm、膜厚80μｍ、昇温速度５℃／分、引張りモード
自動静荷重）した結果、25℃で360MPa、260℃で4MPa
であった。
＜実施例４＞ 実施例３で用いたフェノキシ樹脂を、カルボキシル基
含有アクリロニトリルブタジエンゴム（分子量40万、日
本合成ゴム株式会社製のPNR−１を使用）に変更したほ
か、実施例３と同様にして接着フィルムを作製した。な
お、この状態での接着剤の硬化度は、DSCを用いて測定
した結果、全硬化発熱量の20％の発熱を終えた状態であ
った。THF抽出率は、35重量％であった。さらに、接着
剤硬化物の貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置を用いて測
定した結果、25℃で300MPa、260℃で3MPaであった。
＜実施例５＞ 実施例３の接着剤ワニスの接着剤固形分100体積部に
対してシリカを10体積部添加し、ビーズミルで60分間混
練したワニスを用いて実施例３と同様にして接着フィル
ムを作製した。DSCを用いて測定した結果、全硬化発熱
量の15％の発熱を終えた状態であった。THF抽出率は、3
0重量％であった。さらに、接着剤硬化物の貯蔵弾性率
を動的粘弾性測定装置を用いて測定した結果、25℃で1,
500MPa、260℃で10MPaであった。
＜実施例６＞ 実施例３で用いたフェノキシ樹脂を用いないこと以外
実施例３と同様にして接着フィルムを作製した。DSCを
用いて測定した結果、全硬化発熱量の15％の発熱を終え
た状態であった。THF抽出率は、35重量％であった。さ
らに、接着剤硬化物の貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置
を用いて測定した結果、25℃で350MPa、260℃で4MPaで
あった。
＜比較例６＞ 実施例３のエポキシ基含有アクリルゴムの量を150重
量部から50重量部にしたこと以外は実施例３と同様にし
て接着フィルムを作製した。DSCを用いて測定した結
果、全硬化発熱量の20％の発熱を終えた状態であった。
THF抽出率は、40重量％であった。さらに、接着剤硬化
物の貯蔵弾性率を、動的粘弾性測定装置を用いて測定し
た結果、25℃で3,000MPa、260℃で5MPaであった。
＜比較例７＞ 実施例３のエポキシ基含有アクリルゴムの量を150重
量部から400重量部にしたこと以外は実施例３と同様に
して接着フィルムを作製した。DSCを用いて測定した結
果、全硬化発熱量の20％の発熱を終えた状態であった。
THF抽出率は、30重量％であった。さらに、接着剤硬化
物の貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置を用いて測定した
結果、25℃で200MPa、260℃で1MPaであった。
＜比較例８＞ 実施例３のエポキシ基含有アクリルゴムの150重量部
をフェノキシ樹脂に変更（フェノキシ樹脂160重量部）
した他、実施例３と同様にして接着フィルムを作製し
た。この接着フィルムの全硬化発熱量は20％であり、TH
F抽出率は、90重量％であった。また、貯蔵弾性率は、2
5℃で3,400MPa、260℃で3MPaであった。
＜比較例９＞ 実施例３のエポキシ基含有アクリルゴムをアクリロニ
トリルブタジエンゴムに変更した他は、実施例３と同様
にして接着フィルムを作製した。この接着フィルムの全
硬化発熱量は、20％、THF抽出率は、90重量％であっ
た。また、貯蔵弾性率は、25℃で500MPa、260℃で2MPa
であった。
得られた接着フィルムを用いて作製した半導体装置に
ついて、耐熱性、耐電食性、耐湿性を調べた。耐熱性の
評価方法には、半導体チップと厚み25μｍのポリイミド
フィルムを基材に用いたフレキシブルプリント配線板を
接着フィルムで貼り合せた半導体装置サンプル（片面に
はんだボールを形成）の耐リフロークラック性と温度サ
イクル試験を適用した。耐リフロークラック性の評価
は、サンプル表面の最高温度が240℃でこの温度を20秒
間保持するように温度設定したIR（赤外線）リフロー炉
にサンプルを通し、室温で放置することにより冷却する
処理を２回繰り返したサンプル中のクラックの観察で行
った。クラックの発生していないものを良好とし、発生
していたものを不良とした。温度サイクル試験は、サン
プルを−55℃雰囲気に30分間放置し、その後125℃の雰
囲気に30分間放置する工程を１サイクルとして、破壊が
起きるまでのサイクル数を示した。また、耐電食性の評
価は、FR−４基板にライン／スペース＝75/75μｍのく
し形パターンを形成し、この上に接着フィルムを貼り合
せたたサンプルを作製し、85℃/85％RH/DC6V印加の条件
下で1,000時間後の絶縁抵抗値を測定することにより行
った。絶縁抵抗値が10Ω以上を示したものを良好とし、
10Ω未満であったものを不良とした。また、耐湿性評価
は、半導体装置サンプルをプレッシャークッカーテスタ
ー中で96時間処理（PCT処理）後接着フィルムの剥離及
び変色を観察することにより行った。接着フィルムの剥
離及び変色の認められなかったものを良好とし、剥離の
あったもの又は変色のあったものを不良とした。その結
果を表２に示す。
実施例３、４及び５は、いずれも、エポキシ樹脂及び
その硬化剤、エポキシ樹脂と相溶性の高分子量樹脂、エ
ポキシ基含有アクリル系共重合体、硬化促進剤をともに
含む接着剤であり、実施例６は、エポキシ樹脂及びその
硬化剤、エポキシ基含有アクリル系共重合体、硬化促進
剤をともに含む接着剤であり、本発明で規定した25℃及
び260℃での貯蔵弾性率を示している。これらは、耐リ
フロークラック性、温度サイクル試験、耐電食性、耐PC
T性が良好であった。
比較例６は、本発明で規定したエポキシ基含有アクリ
ル系共重合体の量が少ないため貯蔵弾性率が高く応力を
緩和できずに耐リフロークラック性、温度サイクルテス
トでの結果が悪く信頼性に劣る。また、比較例７は、本
発明で規定したエポキシ基含有アクリル系共重合体の量
が多すぎるため貯蔵弾性率が低く良好であるが、接着フ
ィルムの取扱性が悪い。比較例８は、本発明で規定した
エポキシ基含有アクリル系共重合体を含まない組成であ
るため貯蔵弾性率が高く比較例６と同様、応力を緩和で
きずに耐リフロークラック性、温度サイクルテストでの
結果が悪い。比較例９は、本発明で規定したエポキシ基
含有アクリル系共重合体を含まず、それ以外のゴム成分
を含み25℃での貯蔵弾性率が低いが耐電食性に劣る結果
を示した。
＜実施例７＞ エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
（エポキシ当量200、油化シェルエポキシ株式会社製商
品名のエピコート828を使用）45重量部、クレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量220、住友化学
工業株式会社製商品名のESCN001を使用）15重量部、エ
ポキシ樹脂の硬化剤としてフェノールノボラック樹脂
（大日本インキ化学工業株式会社製商品名のプライオー
フェンLF2882を使用）40重量部、エポキシ樹脂と相溶性
がありかつ重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂と
してフェノキシ樹脂（分子量５万、東都化成株式会社製
商品名のフェノトートYP−50を使用）15重量部、エポキ
シ基含有アクリル系共重合体としてエポキシ基含有アク
リルゴム（分子量100万、帝国化学産業株式会社製商品
名のHTR−860P−３を使用）150重量部、硬化促進剤とし
て硬化促進剤１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾ
ール（キュアゾール2PZ−CN）0.5重量部、シランカップ
リング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン（日本ユニカー株式会社製商品名のNUC Ａ−187
を使用）0.7重量部からなる組成物に、メチルエチルケ
トンを加えて攪拌混合し、真空脱気した。得られたワニ
スを、厚さ50μｍのプラズマ処理を施したポリイミドフ
ィルム上に塗布し、130℃で５分間加熱乾燥して、膜厚
が50μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し片面接着フィ
ルムを作製した。つぎに、この片面接着フィルムのポリ
イミドフィルムの接着剤を塗布していない面に同じワニ
スを塗布し、140℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が50μ
ｍのＢステージ状態の塗膜を形成し三層構造の両面接着
フィルムを作製した。
なおこの状態での接着フィルムの接着剤成分の硬化度
は、DSC（デュポン社製商品名912型DSC）を用いて測定
（昇温速度、10℃／分）した結果、全硬化発熱量の15％
の発熱を終えた状態であった。また、THF中に接着剤
（重量W1）を浸し、25℃で20時間放置した後、非溶解分
を200メッシュのナイロン布で濾過し、これを乾燥した
後の重量を測定（重量W2）し、THF抽出率（＝（W1−W
2）×100/W1）を求めたところ、THF抽出率は35重量％で
あった。さらに、接着剤硬化物の貯蔵弾性率を動的粘弾
性測定装置を用いて測定した結果、25℃で360MPa、260
℃で4MPaであった。
＜実施例８＞ 実施例７で用いたフェノキシ樹脂を、カルボキシル基
含有アクリロニトリルブタジエンゴム（分子量40万、日
本合成ゴム株式会社製商品名のPNR−１を使用）に変更
したほか、実施例７と同様にして三層構造の両面接着フ
ィルムを作製した。なお、この状態での接着フィルムの
接着剤の成分の硬化度は、DSCを用いて測定した結果、
全硬化発熱量の20％の発熱を終えた状態であった。THF
抽出率は、35重量％であった。さらに、接着剤硬化物の
貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置を用いて測定した結
果、25℃で300MPa、260℃で3MPaであった。
＜実施例９＞ 実施例７で用いた接着剤ワニスを厚さ50μｍのポリエ
チレンテレフタレートフィルム上に塗布し、140℃で５
分間加熱乾燥して、膜厚が50μｍのＢステージ状態の塗
膜を形成し、コア材となる耐熱性熱可塑性フィルムに貼
り合わせるための接着フィルムを作製した。この接着フ
ィルムを厚さ50μｍのプラズマ処理を施したポリイミド
フィルムの両面に真空ラミネータを用いて、ラミネータ
ロール温度80℃、送り測度0.2m/分、線圧5kgのラミネー
ト条件で貼り合わせることにより三層構造の両面接着フ
ィルムを作製した。なお、この状態での接着フィルムの
接着剤成分の硬化度は、DSCを用いて測定した結果全硬
化発熱量の20％の発熱を終えた状態であった。THF抽出
率は、35重量％であった。さらに、接着剤硬化物の貯蔵
弾性率を動的粘弾性測定装置を用いて測定した結果、25
℃で360MPa、260℃で4MPaであった。
＜比較例10＞ 実施例７で用いた接着剤ワニスを厚さ50μｍのポリエ
チレンテレフタレートフィルム上に塗布し、140℃で５
分間加熱乾燥して、膜厚が75μｍのＢステージ状態の塗
膜を形成して接着フィルムを作製した。この接着フィル
ムを２枚用い、実施例９と同様のラミネート条件で貼り
合わせて、コア材を用いない接着フィルムを作製した。
得られた接着フィルムの接着剤成分の全硬化発熱量は20
％であり、THF抽出率は35重量％であった。また、貯蔵
弾性率は、25℃で360MPa、260℃で4MPaであった。
＜比較例11＞ 実施例７のコア材となる耐熱性熱可塑性フィルムとし
て用いたポリイミドフィルムをポリプロピレンフィルム
に変更した他は、実施例７と同様にして三層構造の両面
接着フィルムを作製した。この接着フィルムの接着剤成
分の全硬化発熱量は、20％、THF抽出率は、35重量％で
あった。また、貯蔵弾性率は、25℃で360MPa、260℃で4
MPaであった。
＜比較例12＞ 実施例７のエポキシ基含有アクリル系共重合体をフェ
ノキシ樹脂に変更した他（フェノキシ樹脂165重量
部）、実施例７と同様にして三層構造の両面接着フィル
ムを作製した。この接着フィルムの接着剤成分の全硬化
発熱量は20％であり、THF抽出率は、90重量％であっ
た。また、貯蔵弾性率は、25℃で3,400MPa、260℃で3MP
aであった。
＜比較例13＞ 実施例７のエポキシ基含有アクリル系共重合体をアク
リロニトリルブタジエンゴムに変更した他は、実施例７
と同様にして三層構造の両面接着フィルムを作製した。
この接着フィルム接着剤成分の全硬化発熱量は、20％、
THF抽出率は、90重量％であった。また、貯蔵弾性率
は、25℃で500MPa、260℃で2MPaであった。
得られた接着フィルムについて、耐熱性、耐電食性、
耐湿性を調べた。耐熱性の評価方法には、半導体チップ
とプリント配線板を三層構造の両面接着フィルムで貼り
合せたサンプルの耐リフロークラック性と温度サイクル
試験を適用した。耐リフロークラック性の評価は、サン
プル表面の最高温度が240℃でこの温度を20秒間保持す
るように温度設定したIRリフロー炉にサンプルを通し、
室温で放置することにより冷却する処理を２回繰り返し
たサンプル中のクラックの観察で行った。クラックの発
生していないものを良好とし、発生していたものを不良
とした。温度サイクル試験は、サンプルを−55℃雰囲気
に30分間放置し、その後125℃の雰囲気に30分間放置す
る工程を１サイクルとして、破壊が起きるまでのサイク
ル数を示した。また、耐電食性の評価は、FR−４基板に
ライン／スペース＝75/75μｍのくし形パターンを形成
し、この上に接着フィルムを貼り合せたサンプルを作製
し、85℃/85％RH/DC6V印加の条件下で1,000時間後の絶
縁抵抗値を測定することにより行った。絶縁抵抗値が10
Ω以上を示したものを良好とし、10Ω未満であったもの
を不良とした。また、耐湿性評価は、耐熱性評価サンプ
ルをプレッシャークッカーテスター中で96時間処理（PC
T処理）後接着フィルムの剥離及び変色を観察すること
により行った。接着フィルムの剥離及び変色の認められ
なかったものを良好とし、剥離のあったもの又は変色の
あったものを不良とした。その結果を表３に示す。
実施例７、８、９は、何れも、コア材に耐熱性熱可塑
性フィルムを用いた三層構造の両面接着フィルムであ
り、接着剤成分にエポキシ樹脂及びその硬化剤、エポキ
シ樹脂と相溶性の高分子量樹脂、エポキシ基含有アクリ
ル系共重合体をともに含むため、本発明で規定した25℃
及び260℃での貯蔵弾性率を示している。これらは、取
り扱い性に優れ、耐リフロークラック性、温度サイクル
試験、耐電食性、耐PCT性が良好であった。
比較例10は、本発明で規定したコア材に耐熱性熱可塑
性フィルムを用いた三層構造の両面接着フィルムではな
いため、取り扱い性に劣っていた。比較例11は、コア材
に耐熱性に劣るポリプロピレンフィルムを用いたため、
耐リフロー性及び温度サイクル試験結果に劣っていた。
比較例12は、本発明で規定したエポキシ基含有アクリル
系共重合体を含まない組成であったために、規定した25
℃での貯蔵弾性率を超えた高い値を示しており、耐リフ
ロークラック性及び温度サイクル試験結果に劣ってい
た。比較例13は、本発明で規定したエポキシ基含有アク
リルゴムを含まずに規定した25℃での貯蔵弾性率に合わ
せていたために、耐電食性や耐PCT性に劣る結果を示し
た。
産業上の利用可能性 本発明により、耐吸湿リフロー性に優れ、かつマザー
ボードに実装した状態での耐温度サイクル性に優れる半
導体パッケージを製造することができる。
本発明の接着剤及び接着フィルムは、室温付近での弾
性率が低いために、ガラスエポキシ基板やポリイミド基
板に代表されるリジッドプリント配線板及びフレキシブ
ルプリント配線板に半導体チップを実装した場合の熱膨
張係数の差がもとで起きる加熱冷却時の熱応力を緩和さ
せることができる。そのため、リフロー時のクラックの
発生が認められず、耐熱性に優れている。また、エポキ
シ基含有アクリル系共重合体を低弾性率成分として含ん
でおり、耐電食性、耐湿性、特にPCT処理等厳しい条件
下で耐湿試験を行なった場合の劣化が少なく優れた特徴
を有する接着材料を提供することができる。
本発明のコア材に耐熱性熱可塑性フィルムを用いた三
層構造の両面接着フィルムは、接着剤層の室温付近での
弾性率が低いにもかかわらず、取扱性に優れ、しかも、
ガラスエポキシ基板やポリイミド基板に代表されるリジ
ッドプリント配線板及びフレキシブルプリント配線板に
半導体チップを実装した場合の熱膨張係数の差がもとで
起きる加熱冷却時の熱応力を緩和させることができる。
そのため、リフロー時のクラックの発生が認められず、
耐熱性に優れている。また、エポキシ基含有アクリル系
共重合体を低弾性率成分として含んでおり、耐電食性、
耐湿性、特にPCT処理等厳しい条件下で耐湿試験を行な
った場合の劣化が少なく優れた特徴を有する接着材料を
提供することができる。
本発明の、外部端子が基板裏面にエリアアレイ状に配
列された半導体パッケージは特に携帯機器やPDA用途の
小型電子機器に搭載されるのに好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 前置審査 (72)発明者 栗谷 弘之 茨城県下館市幸町３―28―12 (72)発明者 金田 愛三 神奈川県横浜市戸塚区上矢部町2456―47 (72)発明者 富山 健男 茨城県つくば市松代３―４―１ 日立松 代ハウスＢ408号 (72)発明者 野村 好弘 千葉県市原市桜台１―４―99 (72)発明者 細川 羊一 千葉県市原市桜台１―４―86 (72)発明者 桐原 博 千葉県市原市飯沼173 日立化成飯沼寮 122号 (72)発明者 景山 晃 埼玉県新座市野寺５―５―８―303 (56)参考文献 特開 平８−115997（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−218880（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−113765（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−256733（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−346030（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−242820（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−204264（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−250336（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−3438（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−173449（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−76679（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−42128（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−256489（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−148815（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/12 501 C09J 163/00

Claims (23)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】有機系支持基板に接着部材を介して半導体
    チップが搭載された半導体装置であって、 前記有機系支持基板の、半導体チップが搭載される側、
    および、半導体チップが搭載される側の反対側の少なく
    ともいずれかの側には、所定の配線が形成されており、 前記有機系支持基板の半導体チップが搭載される側の反
    対側には外部接続用端子がエリアアレイ状に形成されて
    おり、 前記所定の配線は半導体チップ端子および前記外部接続
    用端子と接続されており、 少なくとも前記半導体チップ端子と所定の配線との接続
    部が樹脂封止されており、 前記接着部材は接着剤層を備えるもので、 前記接着剤の動的粘弾性測定装置で測定される25℃の貯
    蔵弾性率が10〜2000MPaかつ260℃での貯蔵弾性率が３〜
    50MPaであり、 前記接着剤層の厚さは２〜150μｍであり、 上記接着剤の樹脂成分が、 （１）エポキシ樹脂およびその硬化剤100重量部と、 （２）グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を
    含むTg（ガラス転移温度）が−10℃以上でかつ重量平均
    分子量が80万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重
    合体100〜300重量部ならびに（３）硬化促進剤0.1〜５
    重量部とを含むことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】所定の配線と半導体チップ端子とは、ワイ
    ヤボンドまたは直接に接続される請求項１記載の半導体
    装置。
  3. 【請求項３】接着部材がフィルム状である請求項１また
    は２記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】接着部材は、コア材の両面に接着剤層が形
    成された構造である請求項１に記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】上記硬化剤はフェノール樹脂である、請求
    項１載の半導体装置。
  6. 【請求項６】上記接着剤の樹脂成分が、 上記（１）エポキシ樹脂およびその硬化剤100重量部に
    対して、 エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が３万
    以上の高分子量樹脂10〜40重量部を、更に含む請求項１
    記載の半導体装置。
  7. 【請求項７】上記重量平均分子量が３万以上の高分子量
    樹脂はフェノキシ樹脂であり、 上記硬化剤はフェノール樹脂である、請求項６記載の半
    導体装置。
  8. 【請求項８】接着剤層の中の残存溶媒量が５重量％以下
    である請求項１に記載の半導体装置。
  9. 【請求項９】接着部材を介して半導体チップが搭載され
    る有機系基板の半導体チップ搭載用基板であって、 前記有機系基板の半導体チップが搭載される側、およ
    び、半導体チップが搭載される側の反対側の少なくとも
    いずれかの側には所定の配線が形成されており、 前記有機系基板の半導体チップが搭載される側の反対側
    には外部接続用端子がエリアアレイ状に形成されてお
    り、 前記接着部材は接着剤層を備えるもので、 前記接着剤硬化物の動的粘弾性測定装置で測定される25
    ℃の貯蔵弾性率が10〜2000MPaかつ260℃での貯蔵弾性率
    が３〜5MPaであり、 前記接着剤層の厚さは２〜150μｍであり、 前記接着部材は所定の大きさで前記有機系基板上の所定
    の箇所に形成されており、 上記接着剤の樹脂成分が、 （１）エポキシ樹脂およびその硬化剤100重量部と、 （２）グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を
    含むTg（ガラス転移温度）が−10℃以上でかつ重量平均
    分子量が80万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重
    合体100〜300重量部ならびに（３）硬化促進剤0.1〜５
    重量部とを含むことを特徴とする半導体チップ搭載用基
    板。
  10. 【請求項１０】接着部材がフィルム状である請求項９記
    載の半導体チップ搭載用基板。
  11. 【請求項１１】接着部材は、コア材の両面に接着剤層が
    形成された構造である請求項９に記載の半導体チップ搭
    載用基板。
  12. 【請求項１２】上記硬化剤はフェノール樹脂である、請
    求項９記載の半導体チップ搭載用基板。
  13. 【請求項１３】上記接着剤の樹脂成分が、 上記（１）エポキシ樹脂およびその硬化剤100重量部に
    対して、 エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が３万
    以上の高分子量樹脂10〜40重量部を、更に含む請求項９
    記載の半導体チップ搭載用基板。
  14. 【請求項１４】上記重量平均分子量が３万以上の高分子
    量樹脂はフェノキシ樹脂であり、 上記硬化剤はフェノール樹脂である、請求項13記載の半
    導体チップ搭載用基板。
  15. 【請求項１５】接着剤層の中の残存溶媒量が５重量％以
    下である請求項９に記載の半導体チップ搭載用基板。
  16. 【請求項１６】有機系基板上の所定の箇所に形成された
    接着部材は所定の大きさに打ち抜き用金型で打ち抜かれ
    たフィルムである請求項９に記載の半導体チップ搭載用
    基板。
  17. 【請求項１７】有機系基板上の所定の箇所に形成された
    接着部材は、その接着部材の接着剤が示差熱量計を用い
    て測定した場合の全硬化発熱量の10〜40％の発熱を終え
    た半硬化状態のものであり、所定の大きさに切断された
    後前記有機系基板上に熱圧着されたフィルムである請求
    項９に記載の半導体チップ搭載用基板。
  18. 【請求項１８】半導体チップが搭載される側には所定の
    配線が形成され半導体チップが搭載される側の反対側に
    は外部接続用端子がエリアアレイ状に形成された有機系
    基板に、動的粘弾性測定装置で測定される硬化物の25℃
    の貯蔵弾性率が10〜2000MPaかつ260℃での貯蔵弾性率が
    ３〜50MPaである厚さ２〜150μｍの接着剤層を備える接
    着部材であり前記接着剤が示差熱量計を用いて測定した
    場合の全硬化発熱量の10〜40％の発熱を終えた半硬化状
    態のものである接着部材フィルムを、所定の大きさに切
    断し前記有機系基板上に熱圧着することを含むことを特
    徴とする半導体チップ搭載用基板の製造法。
  19. 【請求項１９】切断した請求項18に記載の接着部材フィ
    ルムを個々に精密位置決め後、熱プレスで仮接着し、複
    数の接着部材フィルムを多連の請求項18に記載の有機系
    基板に載置した後、加熱した離型表面処理金型で押圧し
    一括して接着する請求項18に記載の半導体チップ搭載用
    基板の製造法。
  20. 【請求項２０】接着剤をベースフィルム上に形成して得
    られる接着フィルムを用いて半導体チップと配線板を接
    着させた半導体装置であって、 上記接着剤は、 （１）エポキシ樹脂およびその硬化剤100重量部と、 （２）グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を
    含むTg（ガラス転移温度）が−10℃以上でかつ重量平均
    分子量が80万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重
    合体100〜300重量部ならびに（３）硬化促進剤0.1〜５
    重量部とを含み、 上記エポキシ樹脂は、 分子量500以下の液状二官能エポキシ樹脂と、 固形の多官能エポキシ樹脂とを含むことを特徴とする半
    導体装置。
  21. 【請求項２１】上記接着剤の樹脂成分が、 上記（１）エポキシ樹脂およびその硬化剤100重量部に
    対して、 エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が３万
    以上の高分子量樹脂10〜40重量部を、更に含むことを特
    徴とする請求項20記載の半導体装置。
  22. 【請求項２２】上記硬化剤はフェノール樹脂である、請
    求項20記載の半導体装置。
  23. 【請求項２３】上記重量平均分子量が３万以上の高分子
    量樹脂はフェノキシ樹脂であり、 上記硬化剤はフェノール樹脂である、請求項20記載の半
    導体装置。
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