JP3528639B2 - 接着剤、接着部材、接着部材を備えた半導体搭載用配線基板及びこれを用いた半導体装置 - Google Patents
接着剤、接着部材、接着部材を備えた半導体搭載用配線基板及びこれを用いた半導体装置Info
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Description
材、接着部材を備えた半導体搭載用配線基板及びこの接
着部材を用いて半導体チップと配線基板とを接着させた
半導体装置に関する。
搭載密度が高くなり、チップスケールパッケージやチッ
プサイズパッケージ(以下CSPと呼ぶ)と呼ばれるよ
うな半導体チップサイズとほぼ同等なサイズを有する半
導体パッケージや半導体のベアチップ実装など新しい形
式の実装方法が採用され始めている。
搭載した実装基板として最も重要な特性の一つとして信
頼性がある。その中でも、熱疲労に対する接続信頼性は
実装基板を用いた機器の信頼性に直接関係するため非常
に重要な項目である。この接続信頼性を低下させる原因
として、熱膨張係数の異なる各種材料を用いていること
から生じる熱応力が挙げられる。これは、半導体チップ
の熱膨張係数が約4ppm/℃と小さいのに対し、電子
部品を実装する配線板の熱膨張係数が15ppm/℃以
上と大きいことから熱衝撃に対して熱ひずみが発生し、
その熱ひずみによって熱応力が発生するものである。従
来のQFPやSOP等のリードフレームを有する半導体
パッケージを実装した基板では、リードフレームの部分
で熱応力を吸収し信頼性を保っていた。しかし、ベアチ
ップ実装では、はんだボールを用いて半導体チップの電
極と配線板の配線パッドを接続する方式やバンプと称す
る小突起を作製して導電ペーストで接続する方式を取っ
ており、熱応力がこの接続部に集中して接続信頼性を低
下させていた。この熱応力を分散させるためにアンダー
フィルと呼ばれる樹脂をチップと配線板の間に注入させ
ることが有効であることがわかっているが、実装工程を
増やし、コストアップを招いていた。また、従来のワイ
ヤボンディングを用いて半導体チップの電極と配線板の
配線パッドを接続する方式もあるが、ワイヤを保護する
ために封止材樹脂を被覆せねばならずやはり実装工程を
増やしていた。
るために、日刊工業新聞社発行表面実装技術1997−
3号記事「実用化に入ったCSP(ファインピッチBG
A)のゆくえ」中の5ページ表1に示されたような各種
構造が提案されている。その中でも、インターポーザと
呼ばれる配線基板にテープやキャリア基板を用いた方式
の実用化が進んでいる。これは、前述表の中で、テセラ
社やTI社などが開発している方式を含むものである。
これらはインターポーザと呼ばれる配線基板を介するた
めに、信学技報CPM96−121,ICD96−16
0(1996−12)「テープBGAタイプCSPの開
発」やシャープ技報第66号(1996−12)「チッ
プサイズパッケージ(Chip Size Packa
ge)開発」に発表されているように優れた接続信頼性
を示している。これらのCSPの半導体チップとインタ
ーポーザと呼ばれる配線基板との間には、それぞれの熱
膨張率差から生じる熱応力を低減するような接着部材が
使われることが好ましい。かつ、耐湿性や高温耐久性も
要求される。さらに、製造工程管理のしやすさから、フ
ィルムタイプの接着部材が求められている。
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耐湿性を向上させた
ものとしては、特開昭60−243180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
ト及び無機フィラーを含む接着剤があり、また特開昭6
1−138680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級アミン化合物及び無機フィラーを含む接着剤があ
る。
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。しかし、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(プレッシャークッカーテス
ト)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、劣化が大きかった。
着剤を用いて半導体チップを配線基板に実装する場合に
は、半導体チップとインターポーザと呼ばれる配線基板
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。
ブル基板等のインターポーザと呼ばれる配線基板に熱膨
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、耐湿性を有する接着剤、接着部材、この接着
部材を備えた半導体搭載用配線基板、及びこの接着部材
を用いて半導体チップと配線基板を接着させた半導体装
置の提供を目的とした。
シ樹脂及びその硬化剤100重量部、(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5〜40重量部、(3)グリシジル(メタ)ア
クリレート0.5〜2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75〜200
重量部、(4)硬化促進剤0.1〜5重量部を含む接着
剤である。具体的にはエポキシ樹脂の硬化剤がフェノー
ル樹脂で、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であるフェノキシ樹脂を
用いた、(1)エポキシ樹脂及びフェノール樹脂100
重量部、(2)フェノキシ樹脂5〜40重量部、(3)
グリシジル(メタ)アクリレート0.5〜2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75〜200重量部、(4)硬化促進剤0.1
〜5重量部を含有する接着剤であると好ましい。また本
発明は、(1)エポキシ樹脂及びその硬化剤100重量
部、(2)グリシジル(メタ)アクリレート0.5〜2
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75〜200重量部、(3)硬化促
進剤0.1〜5重量部を含有する接着剤である。具体的
にはエポキシ樹脂の硬化剤がフェノール樹脂である
(1)エポキシ樹脂及びフェノール樹脂100重量部、
(2)グリシジル(メタ)アクリレート0.5〜2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75〜200重量部、(3)硬化促進剤
0.1〜5重量部を含有する接着剤であると好ましい。
本発明の接着剤は、無機フィラーを接着剤樹脂分100
体積部に対して1〜20体積部含むと好ましく、無機フ
ィラーがアルミナ、シリカ、水酸化アルミ、アンチモン
酸化物のいずれか1種類以上であると好ましい。また、
本発明の接着剤は、好ましくは、上記接着剤を加熱乾燥
させて得られる接着剤を、DSC(示差走査熱分析)を
用いて測定した場合の全硬化発熱量の10〜40%の発
熱を終えた状態とするものである。また、好ましくは、
残存溶媒量が5重量%以下の状態とする接着剤である。
また、接着剤硬化物の動的粘弾性測定装置で測定した貯
蔵弾性率が、好ましくは、25℃で20〜2,000M
Paであり、250℃で3〜50MPaである接着剤と
するものである。
フィルム上に形成させ得られるフィルム状の接着部材で
あり、コア材の両面に形成して得られる接着部材であ
る。好ましいコア材としては、耐熱性熱可塑フィルムで
ある。具体的には軟化点温度が260℃以上の特性を有
するものであり、具体的には、ポリアミドイミド、ポリ
イミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、
ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロ
エチレンコポリマー、テトラフルオロエチレン−ヘキサ
フルオロプロピレンコポリマー、テトラフルオロエチレ
ン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマーま
たは液晶ポリマーを用いた接着部材である。これらのコ
ア材に関しては、平滑なフィルムばかりでなく多孔質フ
ィルムを用いても良い。
部材を備えた半導体搭載用配線基板である。
着部材を用いて半導体チップとインターポーザと呼ばれ
る配線基板を接着させた半導体装置である。特に、半導
体チップの面積が、配線基板の面積の70%以上である
半導体装置である。
樹脂は、硬化して接着作用を呈するものであればよく、
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できる。
二官能エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型また
はビスフェノールF型樹脂等が例示される。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.3
61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、YD8125、YDF8170という商
品名で市販されている。
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。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−190、ESCN−19
5という商品名で市販されている。また、前記日本化薬
株式会社から、EOCN1012、EOCN1025、
EOCN1027という商品名で市販されている。さら
に、前記東都化成株式会社から、YDCN701、YD
CN702、YDCN703、YDCN704という商
品名で市販されている。
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L
F2822、フェノライトTD−2090、フェノライ
トTD−2149、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、2E4MZ、2PZ−CN、2PZ−CN
Sという商品名で市販されている。
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。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
高分子量樹脂の配合量は、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5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。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という商品名で市販されている。ま
た、フェノキシアソシエート社から、PKHC、PKH
H、PKHJいう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7−596
18号、特公平7−59619号、特公平7−5962
0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。
2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−3DR(C)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、0.5〜2重量%の共重合体比とする。耐
熱性を確保するため、0.5重量%以上とし、ゴム添加
量を低減し、ワニス固形分比を上げるために2重量%以
下とされる。2重量%を超えた場合には、接着剤硬化物
の弾性率を低減させるために多量のエポキシ基含有アク
リル系共重合体が必要となる。エポキシ基含有アクリル
系共重合体は分子量が高いため、重量比率が高くなると
接着剤ワニスの粘度が上昇する。このワニス粘度が高い
と、フィルム化が困難になるため、粘度低下を目的に適
量の溶剤で希釈する。この場合、接着剤ワニスの固形分
が低下し、接着剤ワニス作製量が増大し、製造の効率が
低下する問題が発生する。グリシジル(メタ)アクリレ
ート以外の残部はエチル(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。また、分子量が大きくなるにつれフ
ロー性が小さく配線の回路充填性が低下してくるので、
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、200万以下であることが好ましい。上記エポキシ
基含有アクリル系共重合体配合量は、弾性率低減や成形
時のフロー性抑制のため75重量部以上とされ、エポキ
シ基含有アクリル系共重合体の配合量が増えると、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、高温での取扱性の低下が起こるため、200重量部
以下とされる。
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、シラン系カップリング剤、チ
タネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリン
グ剤が挙げられ、その中でも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−1100、γ−
ウレイドプロピルトリエトキシシランがNUC A−1
160、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−株式会社から市販されてい
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重量部を配合するのが好ましい。
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、1〜10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。また、無機イオン吸着剤を配合しることもで
きる。無機イオン吸着剤としては、ジルコニウム系化合
物、アンチモンビスマス系化合物、マグネシウムアルミ
ニウム系化合物等が挙げられる。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。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。また、無機イオン吸着剤は、東亜合成化
学工業株式会社からIXEという商品名で各種市販され
ている。
扱性の向上、熱伝導性の向上、溶融粘度の調整、チクソ
トロピック性の付与などを目的として、無機フィラーを
配合することが好ましい。無機フィラーとしては、水酸
化アルミ(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、窒化アルミニウム、ほう酸アルミ
ウイスカ、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ、
アンチモン酸化物などが挙げられる。熱伝導性向上のた
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。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。また、上記に
加え耐湿性を向上させるアルミナ、シリカ、水酸化アル
ミ、アンチモン酸化物が好ましい。上記無機フィラー配
合量は、接着剤樹脂分100体積部に対して1〜20体
積部が好ましい。配合の効果の点から配合量が1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体積部以下とするのが好まし
い。
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、キャリアフィルム上に塗布、加熱し溶剤を除去する
ことにより、接着剤層をキャリアフィルム上に形成して
得られる。キャリアフィルムとしては、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。キャリアフ
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、キャリアフィルムとともに使用し、
後で除去することもできる。本発明で用いるキャリアフ
ィルムの例として、ポリイミドフィルムは、東レ・デュ
ポン株式会社からカプトンという商品名で、鐘淵化学工
業株式会社からアピカルという商品名で市販されてい
る。ポリエチレンテレフタレートフィルムは、東レ・デ
ュポン株式会社からルミラーという商品名で、帝人株式
会社からピューレックスという商品名で市販されてい
る。
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、ブチルセルソル
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。
は、プラスチックフィルム等のキャリアフィルム上に接
着剤ワニスを塗布し、加熱乾燥して溶剤を除去すること
により作製できる。これにより得られる接着剤は、DS
C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300℃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、上記キャリアフィルム
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。
厚みは、25〜250μmが好ましいが、これを制限す
るものではない。25μmよりも薄いと応力緩和効果に
乏しく、厚いと経済的でなくなる。また、複数の接着フ
ィルムを貼合わせることにより、所望の膜厚の接着部材
を得ることもできる。この場合には、接着フィルム同士
の剥離が発生しないような貼合わせ条件が必要である。
剤を形成したものであってもよい。コア材の厚みは、5
〜200μmの範囲内であることが好ましいが、制限す
るものではない。コア材の両面に形成される接着剤の厚
みは、各々10〜200μmの範囲が好ましい。これよ
り薄いと接着性や応力緩和効果に乏しく、厚いと経済的
でなくなるが、制限するものではない。
ては、軟化点温度が260℃以上のポリマまたは液晶ポ
リマ、フッ素系ポリマなどを用いた耐熱性熱可塑フィル
ムが好ましく、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエ
ーテルイミド、ポリエーテルスルホン、全芳香族ポリエ
ステル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラ
フルオロエチレンコポリマー、テトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、テトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポ
リマーなどが好適に用いられる。また、コア材は、接着
部材の弾性率低減のために多孔質フィルムを用いること
もできる。軟化点温度が260℃未満の熱可塑性フィル
ムをコア材に用いた場合は、はんだリフロー時などの高
温時に接着剤との剥離を起こす場合がある。ポリイミド
フィルムは、宇部興産株式会社からユーピレックスとい
う商品名で、東レ・デュポン株式会社からカプトンとい
う商品名で、鐘淵化学工業株式会社からアピカルという
商品名で市販されている。ポリテトラフルオロエチレン
フィルムは、三井・デュポンフロロケミカル株式会社か
らテフロンという商品名で、ダイキン工業株式会社から
ポリフロンという商品名で市販されている。エチレンテ
トラフルオロエチレンコポリマーフィルムは、旭硝子株
式会社からアフロンCOPという商品名で、ダイキン工
業株式会社からネオフロンETFEという商品名で市販
されている。テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロ
プロピレンコポリマーフィルムは、三井・デュポンフロ
ロケミカル株式会社からテフロンFEPという商品名
で、ダイキン工業株式会社からネオフロンFEPという
商品名で市販されている。テトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマーフィルム
は、三井・デュポンフロロケミカル株式会社からテフロ
ンPFAという商品名で、ダイキン工業株式会社からネ
オフロンPFAという商品名で市販されている。液晶ポ
リマフィルムは、株式会社クラレからベクトラという商
品名で市販されている。さらに、多孔質ポリテトラフル
オロエチレンフィルムは、住友電気工業株式会社からポ
アフロンという商品名で、ジャパンゴアテックス株式会
社からゴアテックスという商品名で市販されている。
剤の各成分を溶剤に溶解ないし分散してワニスとするこ
とができる。このワニスをコア材となる耐熱性熱可塑フ
ィルム上に塗布、加熱し溶剤を除去することにより接着
剤層を耐熱性熱可塑フィルム上に形成することができ
る。この工程を耐熱性熱可塑フィルムの両面について行
うことにより、コア材の両面に接着剤を形成した接着部
材を作製することができる。この場合には、両面の接着
剤層同士がブロッキングしないようにカバーフィルムで
表面を保護することが望ましい。しかし、ブロッキング
が起こらない場合には、経済的な理由からカバーフィル
ムを用いないことが好ましく、制限を加えるものではな
い。また、接着剤の各成分を溶剤に溶解ないし分散して
ワニスとしたものを、前述のキャリアフィルム上に塗
布、加熱し溶剤を除去することにより接着剤層をキャリ
アフィルム上に形成し、この接着剤層をコア材の両面に
貼合わせることによりコア材の両面に接着剤を形成した
接着部材を作製することができる。この場合には、キャ
リアフィルムをカバーフィルムとして用いることもでき
る。コア材の両面に形成した接着剤は、フィルム状接着
剤のみからなる接着部材と同様の理由で、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。
置で測定した貯蔵弾性率は、25℃で20〜2,000
MPa、260℃で3〜50MPaの低弾性率であると
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。貯蔵弾性率が25℃で2,000MP
aを超えるものと260℃で50MPaを超えるもので
は、半導体チップと配線基板であるインターポーザとの
熱膨張係数の差によって発生する熱応力を緩和させる効
果が小さくなり、剥離やクラックを発生する恐れがあ
る。一方、貯蔵弾性率が25℃で20MPa未満では接
着剤の取扱性や接着剤層の厚み精度が悪くなり、260
℃で3MPa未満ではリフロークラックを発生しやすく
なる。
線基板としては、セラミック基板や有機基板など基板材
質に限定されることなく用いることができる。セラミッ
ク基板としては、アルミナ基板、窒化アルミ基板などを
用いることができる。有機基板としては、ガラスクロス
にエポキシ樹脂を含浸させたFR−4基板、ビスマレイ
ミド−トリアジン樹脂を含浸させたBT基板、さらには
ポリイミドフィルムを基材として用いたポリイミドフィ
ルム基板などを用いることができる。配線の形状として
は、片面配線、両面配線、多層配線いずれの構造でもよ
く、必要に応じて電気的に接続された貫通孔、非貫通孔
を設けてもよい。さらに、配線が半導体装置の外部表面
に現われる場合には、保護樹脂層を設けることが好まし
い。接着部材を配線基板へ張り付ける方法としては、接
着部材を所定の形状に切断し、その切断された接着部材
を配線基板の所望の位置に熱圧着する方法が一般的では
あるが、これに限定するものではない。
体チップの電極と配線基板とがワイヤボンディングで接
続されている構造、半導体チップの電極と配線基板とが
テープオートメーテッドボンディング(TAB)のイン
ナーリードボンディングで接続されている構造等がある
がこれらに限定されるものではなくいずれでも効果があ
る。接着部材を用いて半導体装置を組み立てる方法を図
1〜図3を例に説明するが、本発明はこれに制限される
ものではない。接着部材は、図1(a)に示すようにフ
ィルム状の接着剤1である接着部材でも、図1(b)に
示すようにコア材2の両面に接着剤1を備えた接着部材
でも良く、図2(a)、(b)に示す配線3を形成した
配線基板4の配線側に、所定の大きさに切り抜いた接着
部材を例えば140℃、0.5MPa、5秒の条件で熱
圧着し接着部材を備えた半導体搭載用配線基板を得、接
着部材の配線基板と反対側に半導体チップ5を例えば1
70℃、1MPa、5秒の条件で熱圧着し、170℃、
1時間加熱して接着部材の接着剤層を硬化させた後、図
3(a)、(b)では半導体チップのパッドと配線基板
上の配線とをボンディングワイヤ6で接続し、図3
(c)、(d)では半導体チップのパッドに基板のイン
ナーリード6’をボンディングして、封止材7で封止、
外部接続端子8であるはんだボールを設けて半導体装置
を得ることができる。半導体チップと配線基板の間に発
生する熱応力は、半導体チップと配線基板の面積差が小
さい場合に著しいが、本発明による半導体装置は低弾性
率の電子部品用接着部材を用いることによりその熱応力
を緩和して信頼性を確保するものである。さらに、その
接着部材が難燃化されている場合、半導体装置としての
難燃性を有するものである。これらの効果は、半導体チ
ップの面積が、配線基板の面積の70%以上である場合
に非常に有効に現われるものである。また、このように
半導体チップと配線基板の面積差が小さい半導体装置に
おいては、外部接続端子はエリア状に設けられる場合が
多い。
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、耐湿性に優れていることを特徴として
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、半導体チップと配線
基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。
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、フィルム状接着剤の
ライフ(有効使用期間)が長くなるという利点がある。
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。
配線基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、耐湿性(耐PCT性)等に優れてい
た。さらに接着剤ワニスの固形分が高く、接着材料製造
の効率を高めることができた。以下実施例により本発明
をさらに具体的に説明する。
フェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量190、油
化シェルエポキシ株式会社製商品名エピコート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195、住友化学工業株式会社製商品
名ESCN195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プライオーフェンLF288
2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
含有アクリル系重合体としてエポキシ基含有アクリルゴ
ム(分子量100万、Tg−7℃、グリシジルメタクリ
レート1重量%、帝国化学産業株式会社製商品名HTR
−860P−3DR(C)を使用)100重量部、硬化促
進剤として1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾー
ル(四国化成工業株式会社製商品名キュアゾール2PZ
−CNを使用)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NUCA−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。この接着剤ワニス
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の塗膜とし、接着剤フィルムを作製
した。この接着剤フィルムを170℃で1時間加熱硬化
させてその貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置(レオロジ
社製、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、10Hz、自動静荷重)した結
果、25℃で360MPa、260℃で4MPaであっ
た。この接着剤ワニスの固形分は28重量%であった。
この接着剤ワニスの固形分は、ワニス粘度が約100ポ
イズ(25℃)になるようにした値であり、これより固
形分を高めて粘度を上げると厚みのばらつきが大きくな
る(以下同じ)。
スフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量175、
東都化成株式会社製商品名YD−8125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210、東都化成株式会社製商品名YDCN−7
03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
会社製商品名プライオーフェンLF2882を使用)4
0重量部、エポキシ基含有アクリル系重合体としてエポ
キシ基含有アクリルゴム(分子量100万、グリシジル
メタクリレート1重量%、Tg−7℃、帝国化学産業株
式会社製商品名HTR−860P−3DR(C)を使用)
75重量部、硬化促進剤として1−シアノエチル−2−
フェニルイミダゾール(四国化成工業株式会社製商品名
キュアゾール2PZ−CNを使用)0.5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。この接着剤ワニスを、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
塗膜とし、接着剤フィルムを作製した。この接着剤フィ
ルムを170℃で1時間加熱硬化させてその貯蔵弾性率
を動的粘弾性測定装置(レオロジ社製、DVE−V4)
を用いて測定(サンプルサイズ:長さ20mm、幅4m
m、膜厚80μm、昇温速度5℃/分、引張りモード、
10Hz、自動静荷重)した結果、25℃で600MP
a、260℃で5MPaであった。この接着剤ワニスの
固形分は32重量%であった。
スフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量190、
油化シェルエポキシ株式会社製商品名エピコート828
を使用)30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195、住友化学工業株式会社製商
品名ESCN195を使用)30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プライオーフェンLF28
82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
フェノトートYP−50を使用)40重量部、エポキシ
基含有アクリル系重合体としてエポキシ基含有アクリル
ゴム(分子量100万、Tg−7℃、グリシジルメタク
リレート1重量%、帝国化学産業株式会社製商品名HT
R−860P−3DR(C)を使用)200重量部、硬化
促進剤として1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾ
ール(四国化成工業株式会社製商品名キュアゾール2P
Z−CNを使用)0.5重量部、無機フィラーとしてシ
リカ(株式会社龍森製商品名SO−25Rを使用)62
重量部(10体積%相当)、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
加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、
真空脱気した。この接着剤ワニスを、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
塗膜とし、接着剤フィルムを作製した。この接着剤フィ
ルムを170℃で1時間加熱硬化させてその貯蔵弾性率
を動的粘弾性測定装置(レオロジ社製、DVE−V4)
を用いて測定(サンプルサイズ:長さ20mm、幅4m
m、膜厚80μm、昇温速度5℃/分、引張りモード、
10Hz、自動静荷重)した結果、25℃で400MP
a、260℃で5MPaであった。この接着剤ワニスの
固形分は28重量%であった。
スフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量190、
油化シェルエポキシ株式会社製商品名エピコート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195、住友化学工業株式会社製商
品名ESCN195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プライオーフェンLF28
82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
フェノトートYP−50を使用)15重量部、エポキシ
基含有アクリル系重合体としてエポキシ基含有アクリル
ゴム(分子量100万、Tg−7℃、グリシジルメタク
リレート3重量%、帝国化学産業株式会社製のHTR−
860P−3DRを使用)150重量部、硬化促進剤とし
て1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール(四国
化成工業株式会社製商品名キュアゾール2PZ−CNを
使用)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
撹拌混合し、真空脱気した。この接着剤ワニスを、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の塗膜とし、接着剤フィルムを作製した。こ
の接着剤フィルムを170℃で1時間加熱硬化させてそ
の貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置(レオロジ製、DV
E−V4)を用いて測定(サンプルサイズ:長さ20m
m、幅4mm、膜厚80μm、昇温速度5℃/分、引張
りモード、10Hz、自動静荷重)した結果、25℃で
360MPa、260℃で4MPaであった。この接着
剤ワニスの固形分は22重量%であった。
スフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量190、
油化シェルエポキシ株式会社製商品名エピコート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195、住友化学工業株式会社製商
品名ESCN195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プライオーフェンLF28
82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
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からグリシジルメタクリレートを除
いた組成のエポキシ基を含まないアクリルゴム(分子量
100万、グリシジルメタクリレート0重量%、帝国化
学産業株式会社製のHTR−860P−3DR(A)を使
用)100重量部、硬化促進剤として1−シアノエチル
−2−フェニルイミダゾール(四国化成工業株式会社製
商品名キュアゾール2PZ−CNを使用)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撹拌混合し、真空
脱気した。この接着剤ワニスを、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の塗
膜とし、接着剤フィルムを作製した。この接着剤フィル
ムを170℃で1時間加熱硬化させてその貯蔵弾性率を
動的粘弾性測定装置(レオロジ社製、DVE−V4)を
用いて測定(サンプルサイズ:長さ20mm、幅4m
m、膜厚80μm、昇温速度5℃/分、引張りモード、
10Hz、自動静荷重)した結果、25℃で400MP
a、260℃で1MPaであった。この接着剤ワニスの
固形分は28重量%であった。
μm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
75μmのBステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフ
ィルムを備えた接着フィルムを作製した。この接着フィ
ルムを温度110℃、圧力0.3MPa、速度0.3m
/分の条件でホットロールラミネーターを用いて貼り合
わせ、厚さ150μmの単層フィルム状の接着部材を作
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20%の発
熱を終えた状態であった。また、接着剤のみの残存溶媒
量は、120℃で60分間加熱前後の重量変化より1.
5重量%であった。
ス2とした以外は実施例1と同様にして、単層フィルム
状の接着部材を作製した。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20%の発熱を終えた状態であった。残存溶媒量
は、1.4重量%であった。
ス3とした以外は実施例1と同様にして、単層フィルム
状の接着部材を作製した。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20%の発熱を終えた状態であった。残存溶媒量
は、1.6重量%であった。
μmのポリイミドフィルム(宇部興産株式会社製商品名
ユーピレックスSGA−25を使用)上に塗布し、12
0℃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、さらに接着剤層を形成した反対
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70μmのBステージ状態の塗膜を形成し、
コア材として用いたポリイミドフィルムの両面に接着剤
層を備えた接着部材を作製した。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、50
μm層で全硬化発熱量の25%、75μm層で全硬化発
熱量の20%の発熱を終えた状態であった。残存溶媒量
は、何れも1.3〜1.5重量%であった。
μm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
75μmのBステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフ
ィルムを備えた接着フィルムを作製した。この接着フィ
ルムを、厚さ25μmのポリイミドフィルム(宇部興産
株式会社製商品名ユーピレックスSGA−25を使用)
の両面に温度110℃、圧力0.3MPa、速度0.2
m/分の条件でホットロールラミネーターを用いて貼り
付け、コア材として用いたポリイミドフィルムの両面に
接着剤層を備えた接着部材を作製した。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D
SC)を用いて測定(昇温速度、10℃/分)した結
果、両面の接着剤層ともに全硬化発熱量の20%の発熱
を終えた状態であった。残存溶媒量は、1.4重量%で
あった。
を厚さ25μmの液晶ポリマフィルム(株式会社クラレ
製商品名ベクトラLCP−Aを使用)にしたこと以外は
実施例5と同様にしてコア材として用いた液晶ポリマフ
ィルム両面に接着剤層を備えた接着部材を作製した。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、両面の接着剤層ともに全硬化発熱量の2
0%の発熱を終えた状態であった。残存溶媒量は、1.
4重量%であった。
を厚さ25μmのテトラフルオロエチレン−ヘキサフル
オロプロピレンコポリマーフィルム(三井・デュポンフ
ロロケミカル株式会社製商品名テフロンFEPを使用)
にしたこと以外は実施例5と同様にしてテトラフルオロ
エチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマーフィル
ム両面に接着剤層を備えた接着部材を作製した。テトラ
フルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマ
ーフィルムについては、濡れ性を向上して接着性を上げ
るのためにその両面を化学処理(株式会社潤工社製商品
名テトラエッチを使用)したものを用いた。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、両面の接着剤層ともに全硬化発熱量の20%の発
熱を終えた状態であった。残存溶媒量は、1.4重量%
であった。
μm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
60μmのBステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフ
ィルムを備えた単層フィルム状の接着部材を作製した。
この単層フィルムを、厚さ100μmの多孔質ポリテ
トラフルオロエチレンフィルム(住友電気工業株式会社
製商品名ポアフロンWP−100−100を使用)の両
面に温度110℃、圧力0.3MPa、速度0.2m/
分の条件でホットロールラミネーターを用いて貼り付
け、コア材として用いた多孔質ポリテトラフルオロエチ
レンフィルムの両面に接着剤層を備えた接着部材を作製
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、両面の接着剤層ともに全硬化発
熱量の20%の発熱を終えた状態であった。残存溶媒量
は、1.3重量%であった。
ス4とした以外は実施例1と同様にして、単層フィルム
状の接着部材を作製した。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20%の発熱を終えた状態であった。
ス5とした以外は実施例1と同様にして、単層フィルム
状の接着部材を作製した。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20%の発熱を終えた状態であった。
ら160℃で10分とした以外は実施例1と同様にし
て、キャリアフィルムを備えた単層フィルム状の接着部
材を作製した。なおこの状態での接着剤の硬化度は、D
SC(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50%
の発熱を終えた状態であった。残存溶媒量は、1.0重
量%であった。
(d)に示すような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配線基板を接着部材で貼
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)を作製し、耐熱性、難燃性、耐湿性を調べた。耐熱
性の評価方法には、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を目視と超音波顕微鏡
で観察した。クラックの発生していないものを○とし、
発生していたものを×とした。耐温度サイクル性は、サ
ンプルを−55℃雰囲気に30分間放置し、その後12
5℃の雰囲気に30分間放置する工程を1サイクルとし
て、1000サイクル後において超音波顕微鏡を用いて
剥離やクラック等の破壊が発生していないものを○、発
生したものを×とした。また、耐湿性評価は、温度12
1℃、湿度100%、2気圧の雰囲気(プレッシャーク
ッカーテスト: PCT処理)で72時間処理後に剥離を
観察することにより行った。接着部材の剥離の認められ
なかったものを○とし、剥離のあったものを×とした。
また、製造効率は、接着剤ワニスの固形分が25重量%
を超えるものを○、25重量%以下のものを×とした。
その結果を表1に示す。
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、エポキシ樹脂と相溶性の高分子量樹脂をともに
含む接着剤を用いた接着部材であり、実施例2、実施例
4〜8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
を用いた接着部材であり、これらの接着剤硬化物は、本
発明で好ましいと規定した25℃及び260℃での貯蔵
弾性率を示している。これらの接着部材を用いた半導体
装置は、耐リフロークラック性、耐温度サイクル性、耐
湿性が良好であった。また、実施例4〜8はコア材を備
えた接着部材であるが、取扱性が良好であった。比較例
1は、グリシジルメタクリレートが3重量%含むエポキ
シ基含有アクリル系共重合体を用いたために、耐熱性や
耐湿性などの信頼性には優れるがワニス固形分濃度が低
く、ワニスを多量に作製しなければならないために製造
効率は不良であった。比較例2は、エポキシ基を含まな
いアクリル系共重合体を用いたため高温時の貯蔵弾性率
が低く、耐熱性に劣る。参考例1は、接着剤が、本発明
で好ましいと規定したDSCによる測定で、全硬化発熱
量の10〜40%の発熱を終了した状態を超え、全硬化
発熱量の50%の発熱を終了した状態であったために回
路充填性や接着性が悪く、耐熱性、耐湿性に劣る。
用いた接着部材は、室温付近での弾性率が低いために、
この接着部材で半導体チップと配線基板を接着した半導
体装置において、半導体チップと配線基板との熱膨張率
差から加熱冷却時に発生する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、また温度サイクル試験後にも破壊が認められ
ず、耐熱性に優れている。また、ワニスの固形分濃度を
上げることができるために、製造効率が高い。これらの
効果により、優れた信頼性を発現する半導体装置に必要
な接着材料を効率良く提供することができる。
ィルム状の接着部材を示す断面図、(b)は本発明によ
るコア材の両面に接着剤を備えた接着部材を示す断面
図。
ィルム状の接着部材を用いた半導体搭載用配線基板を示
す断面図、(b)は本発明によるコア材の両面に接着剤
を備えた接着部材を用いた半導体搭載用配線基板を示す
断面図。
ィルム状の接着部材を用いて半導体チップと配線基板を
接着させ、半導体チップのパッドと基板上の配線とをボ
ンディングワイヤで接続した半導体装置の断面図、
(b)は本発明によるコア材の両面に接着剤を備えた接
着部材を用いて半導体チップと配線基板を接着させ、半
導体チップのパッドと基板上の配線とをボンディングワ
イヤで接続した半導体装置の断面図、(c)は本発明に
よる接着剤単層からなるフィルム状の接着部材を用いて
半導体チップと配線基板を接着させ、半導体チップのパ
ッドに基板のインナーリードをボンディングした半導体
装置の断面図、(d)は本発明によるコア材の両面に接
着剤を備えた接着部材を用いて半導体チップと配線基板
を接着させ、半導体チップのパッドに基板のインナーリ
ードをボンディングした半導体装置の断面図。
Claims (20)
- 【請求項1】 (1)エポキシ樹脂及びその硬化剤10
0重量部、(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5〜40重量部、
(3)グリシジル(メタ)アクリレート0.5〜2重量
%(ただし2重量%である場合を除く。)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75〜200重量部、(4)硬化促進剤0.1〜5重
量部を含有する接着剤。 - 【請求項2】 (1)エポキシ樹脂及びその硬化剤10
0重量部、(2)グリシジル(メタ)アクリレート0.
5〜2重量%(ただし2重量%である場合を除く。)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75〜200重量部、(3)硬化促進剤0.
1〜5重量部を含有する接着剤。 - 【請求項3】 (1)エポキシ樹脂及びフェノール樹脂
100重量部、(2)フェノキシ樹脂5〜40重量部、
(3)グリシジル(メタ)アクリレート0.5〜2重量
%(ただし2重量%である場合を除く。)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75〜200重量部、(4)硬化促進剤0.1〜5重
量部を含有する接着剤。 - 【請求項4】 (1)エポキシ樹脂及びフェノール樹脂
100重量部、(2)グリシジル(メタ)アクリレート
0.5〜2重量%(ただし2重量%である場合を除
く。)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75〜200重量部、(3)硬化促
進剤0.1〜5重量部を含有する接着剤。 - 【請求項5】 無機フィラーを、接着剤樹脂分100体
積部に対して1〜20体積部含む請求項1ないし請求項
4のいずれかに記載の接着剤。 - 【請求項6】 無機フィラーがアルミナ、シリカ、水酸
化アルミ、アンチモン酸化物のいずれかである請求項5
に記載の接着剤。 - 【請求項7】 接着剤を、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
た請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の接着剤。 - 【請求項8】 残存溶媒量が5重量%以下である請求項
1ないし請求項7のいずれかに記載の接着剤。 - 【請求項9】 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20〜2,0
00MPaであり、260℃で3〜50MPaである請
求項1ないし請求項8のいずれかに記載の接着剤。 - 【請求項10】 請求項1ないし請求項9のいずれかに
記載の接着剤をキャリアフィルム上に形成して得られる
フィルム状の接着部材。 - 【請求項11】 請求項1ないし請求項9のいずれかに
記載の接着剤をコア材の両面に形成して得られる接着部
材。 - 【請求項12】 コア材が耐熱性熱可塑フィルムである
請求項11に記載の接着部材。 - 【請求項13】 耐熱性熱可塑フィルム材料の軟化点温
度が260℃以上である請求項12に記載の接着部材。 - 【請求項14】 コア材または耐熱性熱可塑フィルムが
多孔質フィルムである請求項11ないし請求項13のい
ずれかに記載の接着部材。 - 【請求項15】 耐熱性熱可塑フィルムが液晶ポリマで
ある請求項12ないし請求項14のいずれかに記載の接
着部材。 - 【請求項16】 耐熱性熱可塑フィルムがポリアミドイ
ミド、ポリイミド、ポリエーテルイミドまたはポリエー
テルスルホンのいずれかである請求項12ないし請求項
14のいずれかに記載の接着部材。 - 【請求項17】 耐熱性熱可塑フィルムがポリテトラフ
ルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンコポ
リマー、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロ
ピレンコポリマー、テトラフルオロエチレン−パーフル
オロアルキルビニルエーテルコポリマーのいずれかであ
る請求項12ないし請求項14のいずれかに記載の接着
部材。 - 【請求項18】 配線基板の半導体チップ搭載面に請求
項10ないし請求項17のいずれかに記載の接着部材を
備えた半導体搭載用配線基板。 - 【請求項19】 半導体チップと配線基板を請求項10
ないし請求項17のいずれかに記載の接着部材を用いて
接着させた半導体装置。 - 【請求項20】 半導体チップの面積が、配線基板の面
積の70%以上である半導体チップと配線基板を請求項
10ないし請求項17のいずれかに記載の接着部材を用
いて接着させた半導体装置。
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