JP3621337B2 - 半導体装置用接着剤組成物及び接着シート - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、各種の半導体を用いた半導体装置、特に絶縁体層及び導体回路から構成されるＩＣ用基板にＩＣチップを積層した半導体装置に好適な、さらに面実装型の半導体装置に好適な接着剤組成物及び接着シートに関するものであり、中でもＩＣチップを接着するため又は放熱板を接着するために好適な、より具体的にはＩＣチップとＩＣ用基板、ＩＣチップと放熱板又は放熱板とＩＣ用基板を接着するために好適な接着剤組成物及び接着シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型パソコン、携帯電話の普及が進む今日、電子機器には更なる小型化、薄型化、多機能化が要求されている。この要求を実現するには電子部品の小型化、高集積化は必須のことであるが、さらに電子部品の高密度実装技術が必要となる。近年の電子部品の中核を構成しているＩＣパッケージは、その形態がＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）およびＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等の周辺実装型が主流であったが、最近ではＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｌｌａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれる面実装型のものが高密度実装可能なＩＣパッケージとして脚光を浴びている。
【０００３】
ＢＧＡ及びＣＳＰは、パッケージの裏面に面格子状に半田ボールを外部接続端子として設けている。ＩＣ（半導体集積回路）の電極は、回路配線パターン変換基板であるＩＣ用基板を介してプリント基板の電極に接続される。そのＩＣ用基板の種類により、プラスチックＢＧＡ（以下、Ｐ−ＢＧＡと略す。）、セラミックＢＧＡ（以下、Ｃ−ＢＧＡと略す。）、テープＢＧＡ（以下、Ｔ−ＢＧＡと略す。）、高機能（Ｅｎｈａｎｃｅｄ）ＢＧＡ（以下、Ｅ−ＢＧＡと略す。）等が有り、それらが開発されている。
最近まではＱＦＰでのワイヤーボンディング技術が利用可能なＰ−ＢＧＡが主流となっていたが、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）技術を利用したＴ−ＢＧＡが、さらなる高密度化（多ピン化）が可能であること、また放熱性に優れるため主流になりつつある。
ＣＳＰは、ＢＧＡを更に小型化、高密度化したパッケージであり、マイクロＢＧＡ、ファインピッチＢＧＡと呼ばれている。特に、ＣＳＰは、その構造に基く低インピーダンス、周波数応答の高速性等の優れた電気特性も有するパッケージである。
【０００４】
図１にファインピッチＢＧＡの一例の断面図を示す。配線３等の導体回路が形成された絶縁体層である絶縁性フィルム４を具備したＩＣ用基板は、接着剤層７を介して半導体（ＩＣ）チップ６に積層されている。またＩＣチップ６は電極５を介して、絶縁性フィルム４の片面に形成された配線３と金ワイヤー２で接続され、さらに半田ボール１を介して外部と電気的に接続される。
図２にマイクロ−ＢＧＡの一例の断面図を示す。配線３を設けた絶縁性フィルム４は、接着剤層７を介してＩＣチップ６に積層されており、またＩＣチップ６は電極５を介して、絶縁性フィルム４の片面に形成された配線３に接続され、さらに半田ボール１を介して外部と電気的に接続される。
また、ＩＣチップを接着剤で放熱板に接着した構成を具備する半導体装置もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常、絶縁性フィルム４としては、ポリイミドフィルムが用いられ、接着剤層７の接着剤としては、エポキシ樹脂系接着剤が使用されている。
ＩＣパッケージは駆動時にはＩＣの発熱で１００℃以上にもなるので、室温〜高温の温度変化、さらに高温での耐湿度性が求められるが、前記組成の接着剤は、長時間の温度変化、高温高湿度下での耐性が十分なものではなかった。
エポキシ樹脂系接着剤はエポキシ樹脂に弾性体を加え、膜性を付与する方法が一般的に用いられているが、この弾性体には価格、作業性の点でＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエン共重合体）またはアクリルゴムが専ら使用されている。しかしながら、ＮＢＲはニトリル基の影響で極性が高くなるため、樹脂に含まれる不純物を伝搬しやすくなり、またアクリルゴムはブチルアクリレートが主体であるため、高温高湿の環境では加水分解によりアクリル酸と多価アルコールに分解し、発生した酸による電極の腐食、イオン性物質の増加により電気的信頼性が低下する（例えば、配線間にショートが発生したり、抵抗が下がり、電流がリークする）現象が発生していた。
【０００６】
また、一部にグリシジル基を有するポリエチレン系樹脂とエポキシ樹脂硬化剤をブレンドしたホットメルト型接着剤があるが、溶剤を使用せずに樹脂を熱溶融、混練するため、硬化成分が多いとエポキシの熱硬化反応による粘度上昇を招き、樹脂が吐出しなくなったり、膜厚が不均一になることがしばしばあった。また、硬化成分を少なくした場合は、均一に製膜できるものの、高温時における弾性率が低くなってしまい、リフロー工程において接着剤は粘度低下を起こし、接着剤および被着体が吸湿している水分の気化でポップコーンと呼ばれるボイドを生じてしまうことが多かった。
【０００７】
近年、配線基板のファインピッチ化が進むにつれて、高温高湿下においても接着剤に確実な絶縁性を有することが求められている。
また、ハンダリフロー工程におけるＰｂフリー化に伴い、リフロー温度の上昇、ＣＳＰ等のパッケージの小型化に伴う応力緩和性が必要となってきた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の要求を満足する接着剤組成物及び接着シートを提供することを目的とする。
本発明の半導体装置用接着剤組成物は、少なくとも、（Ａ）トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール誘導体からなるエポキシ硬化剤、および（Ｃ）モノマー成分として、少なくともエチレンと、上記エポキシ樹脂又はエポキシ硬化剤と反応し得る官能基を有する不飽和カルボン酸誘導体とを含有するビニル共重合体を含有することを特徴とする。
また、本発明の接着シートは、支持体の少なくとも一面に、前記接着剤組成物よりなる層が積層されてなることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
まず、本発明の接着剤組成物における必須成分（Ａ）〜（Ｃ）について説明する。
（Ａ）エポキシ樹脂：
エポキシ樹脂は、トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂が、絶縁性及び耐熱性に優れているため好適に用いられる。
【００１０】
本発明に好適に用いられるエポキシ樹脂は、具体的には、日本化薬社製、商品名：ＥＰＰＮ５０１Ｈ、５０２Ｈ等の３官能以上の多官能エポキシ樹脂を挙げることができる。
【００１２】
これらのエポキシ樹脂のエポキシ当量は、１００〜４０００のものが好ましく、より好ましくは１００〜２０００、最適には１７０〜１０００の範囲のものである。エポキシ当量が４０００を超えて大きい場合には、硬化物の弾性率が低くなり、絶縁性および耐熱性が低下する。一方、エポキシ当量が１００未満の場合には接着力が低下する。これらのエポキシ樹脂の重量平均分子量は１００〜２０００のものが好ましく、より好ましくは１５０〜１５００、最適には２００〜１２００の範囲のものである。重量平均分子量が２０００を超えて大きい場合には、成分（Ｃ）との相溶性が低下する。一方、重量平均分子量が１００未満の場合には接着力が低下する。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて、スチレンを標準として測定した値である。
エポキシ樹脂の含有量は、樹脂固形物全量に対して、３〜４０重量％、好ましくは５〜２５重量％である。
【００１３】
（Ｂ）エポキシ硬化剤：
エポキシ硬化剤は、エポキシ樹脂と反応して３次元網状構造を形成するフェノール誘導体が使用される。具体的には、レゾールフェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等のフェノール誘導体があげられる。
【００１４】
上記フェノール誘導体は、反応性に優れ、半導体装置の用途においても耐湿熱性に優れているため、好ましく使用できる。
【００１５】
本発明において、フェノール誘導体からなるポリマー系のエポキシ硬化剤は、エポキシ樹脂１００重量部に対して、０．５〜５００重量部、好ましくは、８０〜５００重量部の範囲で配合される。配合量が上限よりも多くなると、接着性が悪化する。また、下限よりも少なくなると、耐湿熱性が悪化する。
【００１６】
（Ｃ）ビニル共重合体：
ビニル共重合体は、少なくともエチレンと、上記エポキシ樹脂又はエポキシ硬化剤と反応し得る官能基を有する不飽和カルボン酸誘導体とを主要モノマー成分として含むものであって、その他に例えば、酢酸ビニル、（メタ）アクリル酸アルキルエステル等を少量モノマー成分として含んでいてもよい。
上記エポキシ樹脂又はエポキシ硬化剤と反応し得る官能基としては、アミノ基、イソシアネート基、グリシジル基、カルボキシル基（無水物基を含む）、シラノール基、水酸基、ビニル基、メチロール基、メルカプト基、エステル基等があげられ、中でもアミノ基、カルボキシル基、グリシジル基、水酸基は、反応性に富むため好ましい。特に好ましい官能基はグリシジル基及びカルボキシル基である。これらの基を有する不飽和カルボン酸誘導体の具体例としては、例えば次のものが例示される。カルボキシル基を有するものとしては、アクリル酸、メタクリル酸、（無水）マレイン酸、カルボキシル基を有するプロピレン等のオレフィン類が挙げられ、グリシジル基を有するものとしては、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等が挙げられ、水酸基を含むものとしては、ヒドロキシメチルアクリレート、ヒドロキシメチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート等が挙げられる。
【００１７】
また、上記エチレン及び官能基を有する不飽和カルボン酸誘導体と共重合可能な第３のモノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等の（メタ）アクリル酸アルキル又はアリールエステル、酢酸ビニル等が挙げられる。
【００１８】
上記共重合体を構成する官能基を有する不飽和カルボン酸誘導体成分の含有率は、０．１〜４０重量％が好ましく、さらに好ましくは、０．８から２０重量％である。上記不飽和カルボン酸誘導体成分の共重合体分子内における含有率が０．１重量％未満であると、成分（Ａ）または（Ｂ）との反応性が低く、有機溶剤への溶解度も低くなり、また、含有率が４０重量％を超えると、塗料状態での安定性が悪くなる。また、第３のモノマー成分が存在する場合、その含有量は、４０重量％以下、さらに好ましくは３０重量％以下である。
【００１９】
本発明において、上記ビニル共重合体の好ましいものとしては、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸アルキルエステル−グリシジル（メタ）アクリレート共重合体、エチレン−グリシジル（メタ）アクリレート共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−グリシジル（メタ）アクリレート−酢酸ビニル共重合体が挙げられる。中でも、エチレン−（メタ）アクリル酸アルキルエステル−無水マレイン酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸アルキルエステル−グリシジル（メタ）アクリレート共重合体、エチレン−グリシジル（メタ）アクリレート共重合体が好ましい。
【００２０】
ビニル共重合体は、接着剤組成物に可とう性を付与する目的で加えられ、上記のようにエチレン−（メタ）アクリル酸エステルを含むものが望ましい。エチレン−（メタ）アクリル酸エステルを含む共重合体は、主鎖にジエン結合を含まないため、高温放置時の熱劣化（弾性が無くなってしまう）が殆ど無く、長期にわたって応力緩和性を保持できる。また、エステル結合を側鎖に有しているため、比較的有機溶剤への溶解性が高く、かつ、加水分解しにくいため高温高湿環境下において接着剤組成物に接着させた電極の腐食が抑えられ、電気的信頼性が高い。この場合のアクリル酸エステルのモノマー比率としては５〜４０モル％が好ましい。５モル％未満であると有機溶剤への溶解度が極端に低下し、塗工用溶液（塗料）には不向きであり、また４０モル％を超える場合は、加水分解による電気特性の低下を招いてしまう。ビニル共重合体の重量平均分子量は１０００〜２００００００、好ましくは１０００００〜１００００００である。
【００２１】
本発明において、上記ビニル共重合体は、引張破断伸びが５００％以上を有することが好ましい。さらに好ましくは７００％以上である。本発明において、引張破断伸びとは、厚さ２ｍｍのものについてＪＩＳ Ｋ６７６０に準拠して測定した値を意味する。引張破断伸びが５００％未満であると、フィルム形成性に劣り、樹脂の硬化後における接着剤組成物層の可とう性も低くなる。
また、上記ビニル共重合体は、有機溶剤に対する溶解度が５％以上であることが好ましく、より好ましくは１０％以上である。溶解度が５％未満の場合は製膜時の厚さが極端に薄くなり、実用的ではない。なお、溶解度は、トルエン／キシレン（＝１／１）混合溶液１００ｇに試料１００ｇを加え、８０℃で１２時間撹拌して溶解した後、室温まで冷却し、次いで溶液をナイロン製６００メッシュのフィルターで濾過して不溶残分の量（ｘ）ｇを求めて、下記式にて求めることができる。
溶解度（％）＝［（１００ｇ−（ｘ）ｇ）／１００ｇ］×１００
また、本発明の接着剤組成物には、上記ビニル共重合体を２種以上併用して用いることも好ましい。
【００２２】
本発明において、上記ビニル共重合体は、エポキシ樹脂及びエポキシ硬化剤の総量１００重量部に対して、２０〜２００重量部、好ましくは５０〜１５０重量部の範囲で配合される。配合量が２００重量部よりも多くなると、製膜性が悪化する。また、２０重量部よりも少なくなると、膜が脆くなる。
【００２３】
また、本発明の接着剤組成物の硬化反応を促進させるためには、上記必須成分（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）以外に、イミダゾール類、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン等アミン系触媒、トリフェニルホスフィン等リン系触媒等の反応促進剤（硬化促進剤）を添加することが好ましい。
【００２４】
本発明の接着剤組成物において、上記成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び所望によって添加される反応促進剤の好ましい配合割合は、成分（Ａ）が３〜４０重量％、成分（Ｂ）が０．５〜５０重量％、成分（Ｃ）が３０〜８０重量％、反応促進剤が０〜１０重量％の範囲のものである。
【００２５】
また、本発明の半導体装置用接着剤組成物には、熱膨張係数、熱伝導率の調整或いは作業性の制御等の目的で、無機又は有機フィラーを含有させることが好ましい。無機フィラーとしては、粉砕型シリカ、溶融型シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、窒化チタン、窒化珪素、窒化硼素、硼化チタン、硼化タングステン、炭化珪素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化モリブデン、マイカ、酸化亜鉛、カーボンブラック、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、三酸化アンチモン又はこれ等の表面をトリメチルシロキシル基等で処理したもの等があげられ、有機フィラーとしては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、ナイロン、シリコーン等があげられる。
上記フィラーの配合量は、成分（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）及び反応促進剤の総和１００重量部に対して、３〜９５重量部、好ましくは１０〜５０重量部の範囲である。
【００２６】
また、本発明の接着剤組成物には、被着体との密着性を向上させるために、カップリング剤を添加することが好ましい。カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤及びアルミニウムカップリング剤が好ましく使用される。
【００２７】
上記必須成分（Ａ）〜（Ｃ）及び添加剤は、有機溶剤に溶解して接着剤溶液の形態で使用される。好ましく使用される有機溶剤としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ピリジン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン、エタノール、メタノール、メチルセロソルブ等があげられる。
【００２８】
本発明の半導体装置用接着シートは、支持体の少なくとも一面に上記接着剤組成物よりなる層が積層された構成を有するものであって、上記接着剤溶液を支持体の少なくとも一面に塗布することによって作製される。
支持体としては、剥離性フィルム、絶縁性フィルム、剥離紙等が使用でき、特に、剥離性フィルム及び絶縁性フィルムが好ましく使用される。
【００２９】
剥離性フィルム及び絶縁性フィルムに用いられるフィルム材質としては、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略す。）等のポリエステル類、ポリエチレン等のポリオレフィン類、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、トリアセチルセルロース等が好ましいものとして挙げられ、さらに好ましくは、ポリエステル類、ポリオレフィン類及びポリイミドがあげられる。剥離性フィルムとしては、これらのフィルム材質よりなるフィルムに、シリコーン等の離型剤で剥離処理を施したものが好ましく使用される。
【００３０】
これらの支持体の片面又は両面に、上記接着剤組成物を層形成して接着シートが作成されるが、本発明において、接着剤組成物よりなる層は、半硬化状態の接着剤層であることが好ましく、保管時には必要に応じて保護フィルムを貼着し、使用時には剥がして使用する。
形成される接着剤組成物よりなる層の乾燥後の厚さは、３〜２００μｍ、好ましくは５〜５０μｍの範囲である。
【００３１】
本発明の上記接着シートは、図１〜図４に示すように、被接着体に仮接着した後、加熱硬化して接着させるが、その接着シートにおける接着剤組成物は、その硬化後の２００〜２８０℃における動的弾性率が１ＭＰａ〜１００ＭＰａの範囲にあることが好ましい。すなわち、接着剤組成物は、ＢＧＡなどをメイン基板にハンダボールを介して実装させる際のリフロー工程（ハンダ付けの工程）時に、２００〜２８０℃に加熱される。したがって、接着剤組成物は、硬化後の２００〜２８０℃における動的弾性率が１ＭＰａ〜１００ＭＰａの範囲であると、リフロー工程時の耐ボイド性および応力緩和性に優れたものとなるので好ましい。なお、動的弾性率は、厚さ１００μｍの硬化後の接着剤組成物よりなるフィルムについて、オリエンテック社製のレオバイブロンＤＤＶ−ＩＩを用いて周波数１１Ｈｚ、昇温速度３℃／分で測定した値である。
【００３２】
本発明の接着剤組成物及び接着シートは、特に絶縁体層及び導体回路から構成されるＩＣ用基板にＩＣチップを積層してなる半導体装置に好ましく使用され、さらに面実装型の半導体装置に好適に使用される。中でもＩＣチップを接着するため、又は放熱板を接着するのに最適である。具体的には、前記した図１及び図２に示す半導体装置において、ＩＣチップ６とＩＣ用基板の絶縁フィルム４とを接着する接着剤として好適に使用される。また、図３及び図４に例示する半導体装置にも好適に使用することができる。
【００３３】
図３及び図４について説明すると、図３に示す半導体装置においては、放熱板８上に、接着剤層７を介してＩＣチップ６と補強板９が接着され、補強板９上に接着剤層７を介して絶縁性フィルム４が接着され、また、絶縁性フィルム４上に接着剤１０を介して配線された配線３が、ＩＣチップ６に形成された電極５と接続している。また、配線３には半田ボール１が形成され、ＩＣチップ６の周囲には、樹脂１１がポッティングされている。本発明の接着剤組成物は、この半導体装置において、ＩＣチップ６と放熱板８を接着する接着剤として好適である。
【００３４】
また、図４に示す半導体装置においては、放熱板１２上に、接着剤層７を介してＩＣチップ６と絶縁性フィルム４が接着され、また、絶縁性フィルム４上に接着剤１０を介して配線された配線３が、ＩＣチップ６に形成された電極５と接続している。また、配線３には半田ボール１が形成され、ＩＣチップ６の周囲には、樹脂１１がポッティングされている。本発明の接着剤組成物は、この半導体装置において、ＩＣチップ６及び絶縁性フィルム４と放熱板１２を接着する接着剤として好適である。
【００３５】
【実施例】
［接着剤組成物の塗料の調製］
下記実施例および比較例に示したエポキシ樹脂（Ａ）、エポキシ硬化剤（Ｂ）、ビニル共重合体（Ｃ）または比較例用の共重合体、および硬化促進剤の各々における有機溶剤に溶解させた溶液または有機溶剤に溶解させないものを表１に示す重量％（配合物の重量比）になるように配合して混合し、本発明および比較用の半導体装置用接着剤組成物の塗料を得た。
【００３６】
実施例１
・エポキシ樹脂：トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂（商品名：ＥＰＰＮ５０１Ｈ、日本化薬社製、重量平均分子量６００）を濃度７０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラックフェノール樹脂（商品名：ショーノールＣＫＭ２４００、昭和高分子社製）を濃度５０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・共重合体：エチレン−アクリル酸エチル−無水マレイン酸共重合体（商品名：ボンダインＡＸ８３９０、住友アトケム社製、引張破断伸び９００％、溶解度１５％以上）を濃度５重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）を濃度１重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
【００３７】
実施例２〜４
・エポキシ樹脂：トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂（商品名：ＥＰＰＮ５０１Ｈ、日本化薬社製、重量平均分子量６００）を濃度７０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラックフェノール樹脂（商品名：レヂトップＰＳＭ４２６１、群栄化学社製）を濃度５０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・共重合体：エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体（商品名：ボンドファースト７Ｍ、住友化学工業社製、引張破断伸び１０００％、溶解度２０％以上）を濃度２０重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）を濃度１重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
【００３８】
実施例５
・エポキシ樹脂：トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂（商品名：ＥＰＰＮ５０２Ｈ、日本化薬社製、重量平均分子量６５０）を濃度７０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラックフェノール樹脂（商品名：レヂトップＰＳＭ４２６１、群栄化学社製）を濃度５０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・共重合体：エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体（商品名：ボンドファースト７Ｂ、住友化学工業社製、引張破断伸び７５０％、溶解度１０％
以上）を濃度２０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）を濃度１重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
【００４０】
実施例６〜８
・エポキシ樹脂：トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂（商品名：ＥＰＰＮ５０１Ｈ、日本化薬社製、重量平均分子量６００）を濃度５０重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラックフェノール樹脂（商品名：ショーノールＣＫＭ２４００、昭和高分子社製）を濃度５０重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・共重合体：エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体（商品名：ボンドファースト７Ｍ、住友化学工業社製、引張破断伸び１０００％、溶解度２０％以上）を濃度２０重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）を濃度１重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
【００４１】
実施例９
・エポキシ樹脂：トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂（商品名：ＥＰＰＮ５０２Ｈ、日本化薬社製、重量平均分子量６５０）を濃度５０重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラックフェノール樹脂（商品名：ショーノールＣＫＭ２４００、昭和高分子社製）を濃度５０重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・共重合体：エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体（商品名：ボンドファースト７Ｂ、住友化学工業社製、引張破断伸び７５０％、溶解度１０％以上）を濃度２０重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）が濃度１重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
【００４５】
比較例１
・エポキシ樹脂：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名：エピコート８３４、油化シェルエポキシ社製、重量平均分子量５００）を濃度８０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラックフェノール樹脂（商品名：レヂトップＰＳＭ４２６１、群栄化学社製）を濃度７０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・共重合体：カルボキシル基含有ＮＢＲ（商品名：ニッポール１０７２Ｊ、日本ゼオン社製）を濃度１５重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）を濃度１重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
【００４６】
比較例２
・エポキシ樹脂：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名：エピコート８３４、油化シェルエポキシ社製、重量平均分子量５００）を濃度８０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラック型フェノール樹脂（商品名：ショーノールＢＲＧ−５５７、昭和高分子社製）を濃度７０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・共重合体：カルボキシル基含有ポリエステル（商品名：ＢＸ２１８、東洋紡社製）を濃度３５重量％になるようにシクロヘキサノン／石油系溶剤に溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）を濃度１重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
【００４７】
比較例３
・エポキシ樹脂：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名：エピコート８３４、油化シェルエポキシ社製、重量平均分子量５００）を濃度８０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラックフェノール樹脂（商品名：レヂトップＰＳＭ４２６１、群栄化学社製）を濃度７０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・共重合体：カルボキシル基含有アクリルゴム（商品名：ＷＳ０２３ＤＲ、帝国化学産業社製）を濃度２０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）を濃度１重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
【００４８】
［電気特性評価］
剥離処理を施した厚さ３８μｍのポリエステルフィルム支持体に、表１に実施例１〜９及び比較例１〜３として示す組成の接着剤組成物の塗料を塗布し、１３０℃で５分間加熱乾燥して厚さ５０μｍの接着剤層を形成し、接着シートを作製した後、剥離処理を施した厚さ５０μｍのポリエチレン保護フィルムを貼り合わせた。これとは別に、ＴＡＢ用接着剤付きポリイミドフィルム（巴川製紙所製）の接着剤面に３／４オンス銅箔を熱圧着し、９０℃で１時間、更に１５０℃で２時間加熱して接着剤層を硬化させた。次いで、銅箔面にフォトレジスト膜を熱圧着、エッチング、レジスト膜剥離を行い、導体／導体間距離５０μｍ／５０μｍのくし型回路を形成した。この回路面に、前記接着シートのポリエチレン保護フィルムを剥離しながら、接着シートの接着剤層が対向するように圧着し、ポリエステルフィルムを剥して、９０℃で１時間、さらに１５０℃で４時間加熱して接着層を硬化させ、電気特性評価サンプルとした。
この評価サンプルに、恒温恒湿漕中にて１３０℃、８５％ＲＨの条件下で、電圧直流５Ｖを３００時間連続的に印加し、恒温恒湿試験前後の絶縁抵抗値を測定し、くし型回路の導体（銅箔部）の電食の有無について観察した。その結果を表２及び３に示す。
【００４９】
［反り特性評価］
剥離処理を施した厚さ３８μｍのポリエステルフィルム支持体に、表１に実施例１〜９及び比較例１〜３として示す組成の接着剤組成物の塗料を塗布し、１３０℃で５分間加熱乾燥して厚さ５０μｍの接着剤層を形成して接着シートを作製した後、剥離処理を施した厚さ５０μｍのポリエチレン保護フィルムを貼り合わせた。その後、ポリエチレン保護フィルムとポリエステルフィルムを剥離しながら厚さ７５μｍのポリイミドフィルム（商品名：ユーピレックス７５Ｓ、宇部興産社製）を接着剤層の両面に熱圧着した。それを７０ｍｍ幅に裁断した後、９０℃で１時間、更に１５０℃で２時間加熱して接着剤層を硬化させ、ポリイミドフィルム積層体を作製した。硬化したポリイミドフィルム積層体を７０ｍｍ×５ｍｍに裁断して、反り特性評価サンプルとした。
この評価サンプルを、水平台に凸状態になるように置き、デジタル測定顕微鏡（オリンパス社製：ＳＴＭ−ＵＭ）で凸部の高さを測定した。その結果を表２及び３に示す。
【００５０】
［リフロー性評価］
実施例６〜９及び比較例１〜３の接着剤組成物の塗料を用い、図３に示す構造の模擬Ｔ−ＢＧＡパッケージを作製した。このパッケージを温度８５℃、湿度８５％ＲＨに７２時間放置した後、ＩＲリフロー装置（温度条件：最高２４０℃、２２０℃以上１０秒）にかけ、放冷後に超音波探傷にて接着剤層のポップコーン現象の発生の有無を確認した。その結果を表３に示す。なお、表中の数字は、ｎ＝２０中のポップコーン現象の発生がない良好なパッケージ数である。
【００５１】
［硬化後の動的弾性率］
剥離処理を施した厚さ３８μｍのポリエステルフィルム支持体に、実施例６〜９および比較例１〜３の接着剤組成物の塗料を塗布し、乾燥して厚さ１００μｍの接着剤層を形成し、１５０℃で２時間硬化させて、動的弾性率を測定した。動的弾性率は、オリエンテック社製：レオバイブロンＤＤＶ−IIを用いて、周波数１１Ｈｚ、昇温速度３℃／分の条件で測定した。その結果を表３に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
【表３】
【００５５】
【発明の効果】
本発明の接着剤組成物は、好適な弾性及び高絶縁性を有し、高温高湿の環境下においても電食の発生しない、すなわち電気的信頼性が高いものである。また、本発明の接着シートは、フィルムの反りも少なく、耐リフロー性にも優れている。したがって、本発明の接着剤組成物及び接着シートは、Ｔ−ＢＧＡ、ＣＳＰ等高密度化が進む半導体パッケージに好適に使用され、特にＩＣチップ又は放熱板を接着するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ファインピッチＢＧＡの一例の断面図である。
【図２】マイクロ−ＢＧＡパッケージの一例の断面図である。
【図３】半導体装置の一例を示す断面図である。
【図４】半導体装置の他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…半田ボール、２…金ワイヤー、３…配線、４…絶縁性フィルム、５…電極、６…半導体（ＩＣ）チップ、７…接着剤層、８…放熱板、１２…放熱板。
【発明が属する技術分野】
本発明は、各種の半導体を用いた半導体装置、特に絶縁体層及び導体回路から構成されるＩＣ用基板にＩＣチップを積層した半導体装置に好適な、さらに面実装型の半導体装置に好適な接着剤組成物及び接着シートに関するものであり、中でもＩＣチップを接着するため又は放熱板を接着するために好適な、より具体的にはＩＣチップとＩＣ用基板、ＩＣチップと放熱板又は放熱板とＩＣ用基板を接着するために好適な接着剤組成物及び接着シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型パソコン、携帯電話の普及が進む今日、電子機器には更なる小型化、薄型化、多機能化が要求されている。この要求を実現するには電子部品の小型化、高集積化は必須のことであるが、さらに電子部品の高密度実装技術が必要となる。近年の電子部品の中核を構成しているＩＣパッケージは、その形態がＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）およびＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等の周辺実装型が主流であったが、最近ではＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｌｌａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれる面実装型のものが高密度実装可能なＩＣパッケージとして脚光を浴びている。
【０００３】
ＢＧＡ及びＣＳＰは、パッケージの裏面に面格子状に半田ボールを外部接続端子として設けている。ＩＣ（半導体集積回路）の電極は、回路配線パターン変換基板であるＩＣ用基板を介してプリント基板の電極に接続される。そのＩＣ用基板の種類により、プラスチックＢＧＡ（以下、Ｐ−ＢＧＡと略す。）、セラミックＢＧＡ（以下、Ｃ−ＢＧＡと略す。）、テープＢＧＡ（以下、Ｔ−ＢＧＡと略す。）、高機能（Ｅｎｈａｎｃｅｄ）ＢＧＡ（以下、Ｅ−ＢＧＡと略す。）等が有り、それらが開発されている。
最近まではＱＦＰでのワイヤーボンディング技術が利用可能なＰ−ＢＧＡが主流となっていたが、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）技術を利用したＴ−ＢＧＡが、さらなる高密度化（多ピン化）が可能であること、また放熱性に優れるため主流になりつつある。
ＣＳＰは、ＢＧＡを更に小型化、高密度化したパッケージであり、マイクロＢＧＡ、ファインピッチＢＧＡと呼ばれている。特に、ＣＳＰは、その構造に基く低インピーダンス、周波数応答の高速性等の優れた電気特性も有するパッケージである。
【０００４】
図１にファインピッチＢＧＡの一例の断面図を示す。配線３等の導体回路が形成された絶縁体層である絶縁性フィルム４を具備したＩＣ用基板は、接着剤層７を介して半導体（ＩＣ）チップ６に積層されている。またＩＣチップ６は電極５を介して、絶縁性フィルム４の片面に形成された配線３と金ワイヤー２で接続され、さらに半田ボール１を介して外部と電気的に接続される。
図２にマイクロ−ＢＧＡの一例の断面図を示す。配線３を設けた絶縁性フィルム４は、接着剤層７を介してＩＣチップ６に積層されており、またＩＣチップ６は電極５を介して、絶縁性フィルム４の片面に形成された配線３に接続され、さらに半田ボール１を介して外部と電気的に接続される。
また、ＩＣチップを接着剤で放熱板に接着した構成を具備する半導体装置もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常、絶縁性フィルム４としては、ポリイミドフィルムが用いられ、接着剤層７の接着剤としては、エポキシ樹脂系接着剤が使用されている。
ＩＣパッケージは駆動時にはＩＣの発熱で１００℃以上にもなるので、室温〜高温の温度変化、さらに高温での耐湿度性が求められるが、前記組成の接着剤は、長時間の温度変化、高温高湿度下での耐性が十分なものではなかった。
エポキシ樹脂系接着剤はエポキシ樹脂に弾性体を加え、膜性を付与する方法が一般的に用いられているが、この弾性体には価格、作業性の点でＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエン共重合体）またはアクリルゴムが専ら使用されている。しかしながら、ＮＢＲはニトリル基の影響で極性が高くなるため、樹脂に含まれる不純物を伝搬しやすくなり、またアクリルゴムはブチルアクリレートが主体であるため、高温高湿の環境では加水分解によりアクリル酸と多価アルコールに分解し、発生した酸による電極の腐食、イオン性物質の増加により電気的信頼性が低下する（例えば、配線間にショートが発生したり、抵抗が下がり、電流がリークする）現象が発生していた。
【０００６】
また、一部にグリシジル基を有するポリエチレン系樹脂とエポキシ樹脂硬化剤をブレンドしたホットメルト型接着剤があるが、溶剤を使用せずに樹脂を熱溶融、混練するため、硬化成分が多いとエポキシの熱硬化反応による粘度上昇を招き、樹脂が吐出しなくなったり、膜厚が不均一になることがしばしばあった。また、硬化成分を少なくした場合は、均一に製膜できるものの、高温時における弾性率が低くなってしまい、リフロー工程において接着剤は粘度低下を起こし、接着剤および被着体が吸湿している水分の気化でポップコーンと呼ばれるボイドを生じてしまうことが多かった。
【０００７】
近年、配線基板のファインピッチ化が進むにつれて、高温高湿下においても接着剤に確実な絶縁性を有することが求められている。
また、ハンダリフロー工程におけるＰｂフリー化に伴い、リフロー温度の上昇、ＣＳＰ等のパッケージの小型化に伴う応力緩和性が必要となってきた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の要求を満足する接着剤組成物及び接着シートを提供することを目的とする。
本発明の半導体装置用接着剤組成物は、少なくとも、（Ａ）トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール誘導体からなるエポキシ硬化剤、および（Ｃ）モノマー成分として、少なくともエチレンと、上記エポキシ樹脂又はエポキシ硬化剤と反応し得る官能基を有する不飽和カルボン酸誘導体とを含有するビニル共重合体を含有することを特徴とする。
また、本発明の接着シートは、支持体の少なくとも一面に、前記接着剤組成物よりなる層が積層されてなることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
まず、本発明の接着剤組成物における必須成分（Ａ）〜（Ｃ）について説明する。
（Ａ）エポキシ樹脂：
エポキシ樹脂は、トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂が、絶縁性及び耐熱性に優れているため好適に用いられる。
【００１０】
本発明に好適に用いられるエポキシ樹脂は、具体的には、日本化薬社製、商品名：ＥＰＰＮ５０１Ｈ、５０２Ｈ等の３官能以上の多官能エポキシ樹脂を挙げることができる。
【００１２】
これらのエポキシ樹脂のエポキシ当量は、１００〜４０００のものが好ましく、より好ましくは１００〜２０００、最適には１７０〜１０００の範囲のものである。エポキシ当量が４０００を超えて大きい場合には、硬化物の弾性率が低くなり、絶縁性および耐熱性が低下する。一方、エポキシ当量が１００未満の場合には接着力が低下する。これらのエポキシ樹脂の重量平均分子量は１００〜２０００のものが好ましく、より好ましくは１５０〜１５００、最適には２００〜１２００の範囲のものである。重量平均分子量が２０００を超えて大きい場合には、成分（Ｃ）との相溶性が低下する。一方、重量平均分子量が１００未満の場合には接着力が低下する。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて、スチレンを標準として測定した値である。
エポキシ樹脂の含有量は、樹脂固形物全量に対して、３〜４０重量％、好ましくは５〜２５重量％である。
【００１３】
（Ｂ）エポキシ硬化剤：
エポキシ硬化剤は、エポキシ樹脂と反応して３次元網状構造を形成するフェノール誘導体が使用される。具体的には、レゾールフェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等のフェノール誘導体があげられる。
【００１４】
上記フェノール誘導体は、反応性に優れ、半導体装置の用途においても耐湿熱性に優れているため、好ましく使用できる。
【００１５】
本発明において、フェノール誘導体からなるポリマー系のエポキシ硬化剤は、エポキシ樹脂１００重量部に対して、０．５〜５００重量部、好ましくは、８０〜５００重量部の範囲で配合される。配合量が上限よりも多くなると、接着性が悪化する。また、下限よりも少なくなると、耐湿熱性が悪化する。
【００１６】
（Ｃ）ビニル共重合体：
ビニル共重合体は、少なくともエチレンと、上記エポキシ樹脂又はエポキシ硬化剤と反応し得る官能基を有する不飽和カルボン酸誘導体とを主要モノマー成分として含むものであって、その他に例えば、酢酸ビニル、（メタ）アクリル酸アルキルエステル等を少量モノマー成分として含んでいてもよい。
上記エポキシ樹脂又はエポキシ硬化剤と反応し得る官能基としては、アミノ基、イソシアネート基、グリシジル基、カルボキシル基（無水物基を含む）、シラノール基、水酸基、ビニル基、メチロール基、メルカプト基、エステル基等があげられ、中でもアミノ基、カルボキシル基、グリシジル基、水酸基は、反応性に富むため好ましい。特に好ましい官能基はグリシジル基及びカルボキシル基である。これらの基を有する不飽和カルボン酸誘導体の具体例としては、例えば次のものが例示される。カルボキシル基を有するものとしては、アクリル酸、メタクリル酸、（無水）マレイン酸、カルボキシル基を有するプロピレン等のオレフィン類が挙げられ、グリシジル基を有するものとしては、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等が挙げられ、水酸基を含むものとしては、ヒドロキシメチルアクリレート、ヒドロキシメチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート等が挙げられる。
【００１７】
また、上記エチレン及び官能基を有する不飽和カルボン酸誘導体と共重合可能な第３のモノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等の（メタ）アクリル酸アルキル又はアリールエステル、酢酸ビニル等が挙げられる。
【００１８】
上記共重合体を構成する官能基を有する不飽和カルボン酸誘導体成分の含有率は、０．１〜４０重量％が好ましく、さらに好ましくは、０．８から２０重量％である。上記不飽和カルボン酸誘導体成分の共重合体分子内における含有率が０．１重量％未満であると、成分（Ａ）または（Ｂ）との反応性が低く、有機溶剤への溶解度も低くなり、また、含有率が４０重量％を超えると、塗料状態での安定性が悪くなる。また、第３のモノマー成分が存在する場合、その含有量は、４０重量％以下、さらに好ましくは３０重量％以下である。
【００１９】
本発明において、上記ビニル共重合体の好ましいものとしては、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸アルキルエステル−グリシジル（メタ）アクリレート共重合体、エチレン−グリシジル（メタ）アクリレート共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−グリシジル（メタ）アクリレート−酢酸ビニル共重合体が挙げられる。中でも、エチレン−（メタ）アクリル酸アルキルエステル−無水マレイン酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸アルキルエステル−グリシジル（メタ）アクリレート共重合体、エチレン−グリシジル（メタ）アクリレート共重合体が好ましい。
【００２０】
ビニル共重合体は、接着剤組成物に可とう性を付与する目的で加えられ、上記のようにエチレン−（メタ）アクリル酸エステルを含むものが望ましい。エチレン−（メタ）アクリル酸エステルを含む共重合体は、主鎖にジエン結合を含まないため、高温放置時の熱劣化（弾性が無くなってしまう）が殆ど無く、長期にわたって応力緩和性を保持できる。また、エステル結合を側鎖に有しているため、比較的有機溶剤への溶解性が高く、かつ、加水分解しにくいため高温高湿環境下において接着剤組成物に接着させた電極の腐食が抑えられ、電気的信頼性が高い。この場合のアクリル酸エステルのモノマー比率としては５〜４０モル％が好ましい。５モル％未満であると有機溶剤への溶解度が極端に低下し、塗工用溶液（塗料）には不向きであり、また４０モル％を超える場合は、加水分解による電気特性の低下を招いてしまう。ビニル共重合体の重量平均分子量は１０００〜２００００００、好ましくは１０００００〜１００００００である。
【００２１】
本発明において、上記ビニル共重合体は、引張破断伸びが５００％以上を有することが好ましい。さらに好ましくは７００％以上である。本発明において、引張破断伸びとは、厚さ２ｍｍのものについてＪＩＳ Ｋ６７６０に準拠して測定した値を意味する。引張破断伸びが５００％未満であると、フィルム形成性に劣り、樹脂の硬化後における接着剤組成物層の可とう性も低くなる。
また、上記ビニル共重合体は、有機溶剤に対する溶解度が５％以上であることが好ましく、より好ましくは１０％以上である。溶解度が５％未満の場合は製膜時の厚さが極端に薄くなり、実用的ではない。なお、溶解度は、トルエン／キシレン（＝１／１）混合溶液１００ｇに試料１００ｇを加え、８０℃で１２時間撹拌して溶解した後、室温まで冷却し、次いで溶液をナイロン製６００メッシュのフィルターで濾過して不溶残分の量（ｘ）ｇを求めて、下記式にて求めることができる。
溶解度（％）＝［（１００ｇ−（ｘ）ｇ）／１００ｇ］×１００
また、本発明の接着剤組成物には、上記ビニル共重合体を２種以上併用して用いることも好ましい。
【００２２】
本発明において、上記ビニル共重合体は、エポキシ樹脂及びエポキシ硬化剤の総量１００重量部に対して、２０〜２００重量部、好ましくは５０〜１５０重量部の範囲で配合される。配合量が２００重量部よりも多くなると、製膜性が悪化する。また、２０重量部よりも少なくなると、膜が脆くなる。
【００２３】
また、本発明の接着剤組成物の硬化反応を促進させるためには、上記必須成分（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）以外に、イミダゾール類、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン等アミン系触媒、トリフェニルホスフィン等リン系触媒等の反応促進剤（硬化促進剤）を添加することが好ましい。
【００２４】
本発明の接着剤組成物において、上記成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び所望によって添加される反応促進剤の好ましい配合割合は、成分（Ａ）が３〜４０重量％、成分（Ｂ）が０．５〜５０重量％、成分（Ｃ）が３０〜８０重量％、反応促進剤が０〜１０重量％の範囲のものである。
【００２５】
また、本発明の半導体装置用接着剤組成物には、熱膨張係数、熱伝導率の調整或いは作業性の制御等の目的で、無機又は有機フィラーを含有させることが好ましい。無機フィラーとしては、粉砕型シリカ、溶融型シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、窒化チタン、窒化珪素、窒化硼素、硼化チタン、硼化タングステン、炭化珪素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化モリブデン、マイカ、酸化亜鉛、カーボンブラック、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、三酸化アンチモン又はこれ等の表面をトリメチルシロキシル基等で処理したもの等があげられ、有機フィラーとしては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、ナイロン、シリコーン等があげられる。
上記フィラーの配合量は、成分（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）及び反応促進剤の総和１００重量部に対して、３〜９５重量部、好ましくは１０〜５０重量部の範囲である。
【００２６】
また、本発明の接着剤組成物には、被着体との密着性を向上させるために、カップリング剤を添加することが好ましい。カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤及びアルミニウムカップリング剤が好ましく使用される。
【００２７】
上記必須成分（Ａ）〜（Ｃ）及び添加剤は、有機溶剤に溶解して接着剤溶液の形態で使用される。好ましく使用される有機溶剤としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ピリジン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン、エタノール、メタノール、メチルセロソルブ等があげられる。
【００２８】
本発明の半導体装置用接着シートは、支持体の少なくとも一面に上記接着剤組成物よりなる層が積層された構成を有するものであって、上記接着剤溶液を支持体の少なくとも一面に塗布することによって作製される。
支持体としては、剥離性フィルム、絶縁性フィルム、剥離紙等が使用でき、特に、剥離性フィルム及び絶縁性フィルムが好ましく使用される。
【００２９】
剥離性フィルム及び絶縁性フィルムに用いられるフィルム材質としては、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略す。）等のポリエステル類、ポリエチレン等のポリオレフィン類、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、トリアセチルセルロース等が好ましいものとして挙げられ、さらに好ましくは、ポリエステル類、ポリオレフィン類及びポリイミドがあげられる。剥離性フィルムとしては、これらのフィルム材質よりなるフィルムに、シリコーン等の離型剤で剥離処理を施したものが好ましく使用される。
【００３０】
これらの支持体の片面又は両面に、上記接着剤組成物を層形成して接着シートが作成されるが、本発明において、接着剤組成物よりなる層は、半硬化状態の接着剤層であることが好ましく、保管時には必要に応じて保護フィルムを貼着し、使用時には剥がして使用する。
形成される接着剤組成物よりなる層の乾燥後の厚さは、３〜２００μｍ、好ましくは５〜５０μｍの範囲である。
【００３１】
本発明の上記接着シートは、図１〜図４に示すように、被接着体に仮接着した後、加熱硬化して接着させるが、その接着シートにおける接着剤組成物は、その硬化後の２００〜２８０℃における動的弾性率が１ＭＰａ〜１００ＭＰａの範囲にあることが好ましい。すなわち、接着剤組成物は、ＢＧＡなどをメイン基板にハンダボールを介して実装させる際のリフロー工程（ハンダ付けの工程）時に、２００〜２８０℃に加熱される。したがって、接着剤組成物は、硬化後の２００〜２８０℃における動的弾性率が１ＭＰａ〜１００ＭＰａの範囲であると、リフロー工程時の耐ボイド性および応力緩和性に優れたものとなるので好ましい。なお、動的弾性率は、厚さ１００μｍの硬化後の接着剤組成物よりなるフィルムについて、オリエンテック社製のレオバイブロンＤＤＶ−ＩＩを用いて周波数１１Ｈｚ、昇温速度３℃／分で測定した値である。
【００３２】
本発明の接着剤組成物及び接着シートは、特に絶縁体層及び導体回路から構成されるＩＣ用基板にＩＣチップを積層してなる半導体装置に好ましく使用され、さらに面実装型の半導体装置に好適に使用される。中でもＩＣチップを接着するため、又は放熱板を接着するのに最適である。具体的には、前記した図１及び図２に示す半導体装置において、ＩＣチップ６とＩＣ用基板の絶縁フィルム４とを接着する接着剤として好適に使用される。また、図３及び図４に例示する半導体装置にも好適に使用することができる。
【００３３】
図３及び図４について説明すると、図３に示す半導体装置においては、放熱板８上に、接着剤層７を介してＩＣチップ６と補強板９が接着され、補強板９上に接着剤層７を介して絶縁性フィルム４が接着され、また、絶縁性フィルム４上に接着剤１０を介して配線された配線３が、ＩＣチップ６に形成された電極５と接続している。また、配線３には半田ボール１が形成され、ＩＣチップ６の周囲には、樹脂１１がポッティングされている。本発明の接着剤組成物は、この半導体装置において、ＩＣチップ６と放熱板８を接着する接着剤として好適である。
【００３４】
また、図４に示す半導体装置においては、放熱板１２上に、接着剤層７を介してＩＣチップ６と絶縁性フィルム４が接着され、また、絶縁性フィルム４上に接着剤１０を介して配線された配線３が、ＩＣチップ６に形成された電極５と接続している。また、配線３には半田ボール１が形成され、ＩＣチップ６の周囲には、樹脂１１がポッティングされている。本発明の接着剤組成物は、この半導体装置において、ＩＣチップ６及び絶縁性フィルム４と放熱板１２を接着する接着剤として好適である。
【００３５】
【実施例】
［接着剤組成物の塗料の調製］
下記実施例および比較例に示したエポキシ樹脂（Ａ）、エポキシ硬化剤（Ｂ）、ビニル共重合体（Ｃ）または比較例用の共重合体、および硬化促進剤の各々における有機溶剤に溶解させた溶液または有機溶剤に溶解させないものを表１に示す重量％（配合物の重量比）になるように配合して混合し、本発明および比較用の半導体装置用接着剤組成物の塗料を得た。
【００３６】
実施例１
・エポキシ樹脂：トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂（商品名：ＥＰＰＮ５０１Ｈ、日本化薬社製、重量平均分子量６００）を濃度７０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラックフェノール樹脂（商品名：ショーノールＣＫＭ２４００、昭和高分子社製）を濃度５０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・共重合体：エチレン−アクリル酸エチル−無水マレイン酸共重合体（商品名：ボンダインＡＸ８３９０、住友アトケム社製、引張破断伸び９００％、溶解度１５％以上）を濃度５重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）を濃度１重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
【００３７】
実施例２〜４
・エポキシ樹脂：トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂（商品名：ＥＰＰＮ５０１Ｈ、日本化薬社製、重量平均分子量６００）を濃度７０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラックフェノール樹脂（商品名：レヂトップＰＳＭ４２６１、群栄化学社製）を濃度５０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・共重合体：エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体（商品名：ボンドファースト７Ｍ、住友化学工業社製、引張破断伸び１０００％、溶解度２０％以上）を濃度２０重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）を濃度１重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
【００３８】
実施例５
・エポキシ樹脂：トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂（商品名：ＥＰＰＮ５０２Ｈ、日本化薬社製、重量平均分子量６５０）を濃度７０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラックフェノール樹脂（商品名：レヂトップＰＳＭ４２６１、群栄化学社製）を濃度５０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・共重合体：エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体（商品名：ボンドファースト７Ｂ、住友化学工業社製、引張破断伸び７５０％、溶解度１０％
以上）を濃度２０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）を濃度１重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
【００４０】
実施例６〜８
・エポキシ樹脂：トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂（商品名：ＥＰＰＮ５０１Ｈ、日本化薬社製、重量平均分子量６００）を濃度５０重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラックフェノール樹脂（商品名：ショーノールＣＫＭ２４００、昭和高分子社製）を濃度５０重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・共重合体：エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体（商品名：ボンドファースト７Ｍ、住友化学工業社製、引張破断伸び１０００％、溶解度２０％以上）を濃度２０重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）を濃度１重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
【００４１】
実施例９
・エポキシ樹脂：トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂（商品名：ＥＰＰＮ５０２Ｈ、日本化薬社製、重量平均分子量６５０）を濃度５０重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラックフェノール樹脂（商品名：ショーノールＣＫＭ２４００、昭和高分子社製）を濃度５０重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・共重合体：エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体（商品名：ボンドファースト７Ｂ、住友化学工業社製、引張破断伸び７５０％、溶解度１０％以上）を濃度２０重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）が濃度１重量％になるようにトルエンに溶解させた溶液
【００４５】
比較例１
・エポキシ樹脂：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名：エピコート８３４、油化シェルエポキシ社製、重量平均分子量５００）を濃度８０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラックフェノール樹脂（商品名：レヂトップＰＳＭ４２６１、群栄化学社製）を濃度７０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・共重合体：カルボキシル基含有ＮＢＲ（商品名：ニッポール１０７２Ｊ、日本ゼオン社製）を濃度１５重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）を濃度１重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
【００４６】
比較例２
・エポキシ樹脂：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名：エピコート８３４、油化シェルエポキシ社製、重量平均分子量５００）を濃度８０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラック型フェノール樹脂（商品名：ショーノールＢＲＧ−５５７、昭和高分子社製）を濃度７０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・共重合体：カルボキシル基含有ポリエステル（商品名：ＢＸ２１８、東洋紡社製）を濃度３５重量％になるようにシクロヘキサノン／石油系溶剤に溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）を濃度１重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
【００４７】
比較例３
・エポキシ樹脂：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名：エピコート８３４、油化シェルエポキシ社製、重量平均分子量５００）を濃度８０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・エポキシ硬化剤：ノボラックフェノール樹脂（商品名：レヂトップＰＳＭ４２６１、群栄化学社製）を濃度７０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・共重合体：カルボキシル基含有アクリルゴム（商品名：ＷＳ０２３ＤＲ、帝国化学産業社製）を濃度２０重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
・硬化促進剤：２−ウンデシルイミダゾール（商品名：Ｃ１１Ｚ、四国化成工業社製）を濃度１重量％になるようにＭＥＫに溶解させた溶液
【００４８】
［電気特性評価］
剥離処理を施した厚さ３８μｍのポリエステルフィルム支持体に、表１に実施例１〜９及び比較例１〜３として示す組成の接着剤組成物の塗料を塗布し、１３０℃で５分間加熱乾燥して厚さ５０μｍの接着剤層を形成し、接着シートを作製した後、剥離処理を施した厚さ５０μｍのポリエチレン保護フィルムを貼り合わせた。これとは別に、ＴＡＢ用接着剤付きポリイミドフィルム（巴川製紙所製）の接着剤面に３／４オンス銅箔を熱圧着し、９０℃で１時間、更に１５０℃で２時間加熱して接着剤層を硬化させた。次いで、銅箔面にフォトレジスト膜を熱圧着、エッチング、レジスト膜剥離を行い、導体／導体間距離５０μｍ／５０μｍのくし型回路を形成した。この回路面に、前記接着シートのポリエチレン保護フィルムを剥離しながら、接着シートの接着剤層が対向するように圧着し、ポリエステルフィルムを剥して、９０℃で１時間、さらに１５０℃で４時間加熱して接着層を硬化させ、電気特性評価サンプルとした。
この評価サンプルに、恒温恒湿漕中にて１３０℃、８５％ＲＨの条件下で、電圧直流５Ｖを３００時間連続的に印加し、恒温恒湿試験前後の絶縁抵抗値を測定し、くし型回路の導体（銅箔部）の電食の有無について観察した。その結果を表２及び３に示す。
【００４９】
［反り特性評価］
剥離処理を施した厚さ３８μｍのポリエステルフィルム支持体に、表１に実施例１〜９及び比較例１〜３として示す組成の接着剤組成物の塗料を塗布し、１３０℃で５分間加熱乾燥して厚さ５０μｍの接着剤層を形成して接着シートを作製した後、剥離処理を施した厚さ５０μｍのポリエチレン保護フィルムを貼り合わせた。その後、ポリエチレン保護フィルムとポリエステルフィルムを剥離しながら厚さ７５μｍのポリイミドフィルム（商品名：ユーピレックス７５Ｓ、宇部興産社製）を接着剤層の両面に熱圧着した。それを７０ｍｍ幅に裁断した後、９０℃で１時間、更に１５０℃で２時間加熱して接着剤層を硬化させ、ポリイミドフィルム積層体を作製した。硬化したポリイミドフィルム積層体を７０ｍｍ×５ｍｍに裁断して、反り特性評価サンプルとした。
この評価サンプルを、水平台に凸状態になるように置き、デジタル測定顕微鏡（オリンパス社製：ＳＴＭ−ＵＭ）で凸部の高さを測定した。その結果を表２及び３に示す。
【００５０】
［リフロー性評価］
実施例６〜９及び比較例１〜３の接着剤組成物の塗料を用い、図３に示す構造の模擬Ｔ−ＢＧＡパッケージを作製した。このパッケージを温度８５℃、湿度８５％ＲＨに７２時間放置した後、ＩＲリフロー装置（温度条件：最高２４０℃、２２０℃以上１０秒）にかけ、放冷後に超音波探傷にて接着剤層のポップコーン現象の発生の有無を確認した。その結果を表３に示す。なお、表中の数字は、ｎ＝２０中のポップコーン現象の発生がない良好なパッケージ数である。
【００５１】
［硬化後の動的弾性率］
剥離処理を施した厚さ３８μｍのポリエステルフィルム支持体に、実施例６〜９および比較例１〜３の接着剤組成物の塗料を塗布し、乾燥して厚さ１００μｍの接着剤層を形成し、１５０℃で２時間硬化させて、動的弾性率を測定した。動的弾性率は、オリエンテック社製：レオバイブロンＤＤＶ−IIを用いて、周波数１１Ｈｚ、昇温速度３℃／分の条件で測定した。その結果を表３に示す。
【００５２】
【表１】
【表２】
【表３】
【発明の効果】
本発明の接着剤組成物は、好適な弾性及び高絶縁性を有し、高温高湿の環境下においても電食の発生しない、すなわち電気的信頼性が高いものである。また、本発明の接着シートは、フィルムの反りも少なく、耐リフロー性にも優れている。したがって、本発明の接着剤組成物及び接着シートは、Ｔ−ＢＧＡ、ＣＳＰ等高密度化が進む半導体パッケージに好適に使用され、特にＩＣチップ又は放熱板を接着するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ファインピッチＢＧＡの一例の断面図である。
【図２】マイクロ−ＢＧＡパッケージの一例の断面図である。
【図３】半導体装置の一例を示す断面図である。
【図４】半導体装置の他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…半田ボール、２…金ワイヤー、３…配線、４…絶縁性フィルム、５…電極、６…半導体（ＩＣ）チップ、７…接着剤層、８…放熱板、１２…放熱板。
Claims (10)
- 少なくとも、（Ａ）トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール誘導体からなるエポキシ硬化剤、および（Ｃ）モノマー成分として、少なくともエチレンと、上記エポキシ樹脂又はエポキシ硬化剤と反応し得る官能基を有する不飽和カルボン酸誘導体とを含有するビニル共重合体を含有することを特徴とする半導体装置用接着剤組成物。
- 不飽和カルボン酸誘導体の有するエポキシ樹脂又はエポキシ硬化剤と反応し得る官能基が、グリシジル基またはカルボキシル基である請求項１記載の半導体装置用接着剤組成物。
- 前記ビニル共重合体が、引張破断伸び５００％以上を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置用接着剤組成物。
- 前記ビニル共重合体が、エチレン−（メタ）アクリル酸アルキルエステル−無水マレイン酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸アルキルエステル−グリシジル（メタ）アクリレート共重合体、エチレン−グリシジル（メタ）アクリレート共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体及びエチレン−グリシジル（メタ）アクリレート−酢酸ビニル共重合体から選択された少なくとも１つである請求項１記載の半導体装置用接着剤組成物。
- 前記ビニル共重合体の有機溶剤への溶解度が５％以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置用接着剤組成物。
- ビニル共重合体の含有量が、エポキシ樹脂及びエポキシ硬化剤の総量１００重量部に対して２０〜２００重量部である請求項１記載の半導体装置用接着剤組成物。
- 前記エポキシ樹脂が重量平均分子量１００〜２０００を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置用接着剤組成物。
- 硬化後の２００〜２８０℃における動的弾性率が１ＭＰａ〜１００ＭＰａの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の半導体装置用接着剤組成物。
- ＩＣチップ又は放熱板の接着に用いるためのものである請求項１記載の半導体装置用接着剤組成物。
- 支持体の少なくとも一面に、請求項１記載の接着剤組成物よりなる層が積層されてなることを特徴とする半導体装置用接着シート。
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