JP3642885B2 - Ｉｃチップ実装用インターポーザ及びｉｃチップパッケージ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック材料からなるインターポーザ及びこれにＩＣチップを実装したＩＣチップパッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インターポーザとしてポリイミドフィルムを用い、これにＩＣチップをフリップチップ方式で実装したＩＣパッケージは知られている。その断面図を図１に示す。
図１において、１はＩＣチップ、２は半田バンプ、３はインナーパッド、４はアウターパッド、５はポリイミドフィルム、６はスルーホールを示し、７はそれらから構成されるＩＣパッケージを示す。
このような従来のＩＣパッケージにおいては、そのインターポーザとしてのポリイミドフィルムの線膨張係数（α）は１５〜２５ｐｐｍ／℃の範囲にあり、ＩＣチップ（Ｓｉ製）の線膨張係数３ｐｐｍ／℃に比べてかなり大きいため、電気的な接合部である金属電極部分（半田バンプ、金バンプ、Ａｌパッド、Ａｌパッド下地、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｗ等の電極保護被膜等）にクラックが入り易く、接合部の信頼性に問題があった。また、急激な温度差が生じた場合には、ＩＣチップ自体にもクラックを生じる等の問題もあった。
一般的に、接合部の信頼性は、温度サイクルやヒートショック試験等の加速試験で評価されるが、接合部のクラックの原因は繰返し応力による疲労破壊である。この応力は、ＩＣチップとインターポーザの材質との間の線膨張係数（α）の差より生じるものである。現在、インターポーザとしては、ポリイミドフィルム（α＝１５〜２５ｐｐｍ／℃）、ガラス布ＢＴレジン基板（α＝１５ｐｐｍ／℃）が用いられているが、ＩＣチップ（α＝３ｐｐｍ／℃）から大きくはなれた線膨張係数をもつために、疲労破壊を生じさせる程の応力が生じるという問題を有している。
一方、プラスチックモールドされたＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）の場合には、パッケージクラックの問題がある。
図２に、図１に示したＩＣパッケージを樹脂モールドしてプラスチック型ＣＳＰとした製品の断面図を示す。この図２において、符号１〜７は前記と同じ意味を有し、９は封止レジン、１０はプラスチック型ＣＳＰを示す。
このようなＣＳＰにおいては、図２に示すように、プラスチック封止ＣＳＰのポリイミドフィルム露出部（サイド又はパッケージ裏面（外部端子側）から、ポリイミドフィルムの吸水率が高い（２．４％程度）ために、水分がパッケージ内に浸入し易く、これによりたまった水分が高温下で水蒸気となり、その応力でパッケージクラックを生じさせる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、導電体パターンを表面に形成したプラスチックフィルムからなるインターポーザにＩＣチップを実装したＩＣチップパッケージ及び該ＩＣチップパッケージを樹脂モールドしてプラスチックモールド型としたＩＣチップパッケージにおいて、金属電極部分におけるクラックの発生を防止するとともに、プラスチック型ＩＣチップパッケージにおけるパッケージクラックの発生を防止することをその課題とし、さらに導電体パターンを表面に形成した液晶ポリマーフィルムからなるインターポーザを提供することをその課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によれば、表面に導電体パターンを有する液晶ポリマー分子が平面方向にランダムに配向した均方向性を有する液晶ポリマーフィルムからなり、該液晶ポリマーフィルムは、厚さが２０〜１００μｍであり、無機充填剤の含有を必須としなくても、３〜９ｐｐｍ／℃の線膨張係数と２８０℃以上の融点を有し、かつ該フィルムにおける１つの平面方向の線膨張係数Ａと他の平面方向の線膨張係数Ｂの比Ａ／Ｂが０．５〜２の範囲にあることを特徴とするＩＣチップ実装用インターポーザが提供される。また、本発明によれば、前記インターポーザにＩＣチップを実装したＩＣチップパッケージが提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる液晶ポリマー（ＬＣＰ）フィルムにおいて、そのＬＣＰとしては、２８０℃以上の融点を持つサーモトロピック液晶ポリマーであれば従来公知の各種のものを用いることができる。このような液晶ポリマーとしては、例えば、芳香族ジオール、芳香族カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸等のモノマーから合成される、溶融時に液晶性を示す芳香族ポリエステルがあり、その代表的なものとしては、パラヒドロキシ安息香酸（ＰＨＢ）とテレフタル酸とビフェノールからなる第１のタイプのもの（下記式１）や、ＰＨＢと２，６−ヒドロキシナフトエ酸からなる第２のタイプのもの（下記式２）がある。
【０００６】
【化１】
【０００７】
【化２】
【０００８】
前記一般式（１）のＬＣＰとしては、例えば、スミカスーパー（住友化学社）や、Ｘｙｄｅｒ（Ａｍｏｃｏ社）等があり、前記一般式（２）のＬＣＰとしては、Ｖｅｃｔｒａ（ヘキスト社）等がある。
【０００９】
本発明で用いるＬＣＰフィルムは、ＬＣＰ分子が平面方向にランダムに配向したもので、ＬＣＰフィルムに通常見られる異方向性の大幅に解消されたもの（本明細書では等方向性フィルムと言う）である。
前記等方向性ＬＣＰフィルムは、ＬＣＰフィルムの一方の面又は両方の面に熱可塑性樹脂多孔質体フィルムを加圧下及び加熱下で接触させ、少なくとも表面部が軟化した状態の該ＬＣＰフィルムに該多孔質体フィルムを熱圧着させ、必要に応じて冷却して、該多孔質体フィルムが該ＬＣＰフィルムに対して１〜５００ｇ／ｃｍの剥離強度で接合している積層体を得る熱圧着工程と、得られた積層体を、該ＬＣＰフィルムは溶融するが多孔質体フィルムは軟化するが（ガラス転移点以上の温度）実質的に溶融しない温度条件下で、該ＬＣＰの配向方向に対し垂直の方向に延伸するか又は該ＬＣＰの配向方向と同じ方向に延伸するとともに、該ＬＣＰ配向方向に対し垂直の方向に延伸する延伸工程と、得られた積層体延伸物を冷却する工程と、冷却された積層体延伸物から多孔質体フィルムを剥離する剥離工程によって工業的に有利に製造することができる。
【００１０】
前記熱可塑性樹脂多孔質体フィルムとしては、多孔質構造を有する各種のものが用いられ、その平均細孔径は０．０５〜５．０μｍ、好ましくは０．２〜１μｍであり、空孔率は４０〜９５％、好ましくは６０〜８５％である。このような多孔質体フィルムを形成する熱可塑性樹脂としては、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミドの他、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ三フッ化塩化エチレン等のフッ素樹脂等を例示することができる。これらの熱可塑性樹脂のうち、フッ素樹脂は、その高い耐熱性によって熱圧着温度を高くすることができ、使用する液晶ポリマーを広く選択できるので好ましい。本発明で用いる好ましい多孔質体フィルムは、耐熱性、耐薬品性の点で延伸多孔質フッ素樹脂フィルム、特に、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムである。熱可塑性樹脂多孔質体フィルムは、発泡法や溶媒抽出法、固相延伸法、フィブリル化法等の従来公知の方法で得ることができる。
【００１１】
本発明でインターポーザ用材料として用いる等方向性ＬＣＰのフィルムを得るには、先ず、ＬＣＰ又はそのポリマーアロイ（以下、これらを単にＬＣＰとも言う）の押出し成形フィルムを用意する。この場合のＬＣＰの押出し成形フィルムは、異方向性を有し、ＬＣＰの溶融物を、押出機を用い、その先端のＴダイやインフレーションダイを通してフィルム状に押出し成形することによって得ることができる。前記溶融温度は、液晶ポリマーが溶融状態を示す温度である。押出し成形装置としては、二軸押出機や、単軸押出機等の慣用の装置が用いられる。押出し成形フィルムの厚さは、２０μｍ〜５ｍｍ、好ましくは５０〜８００μｍである。
【００１２】
前記等方向性ＬＣＰフィルムの製造における各工程について詳述すると、以下の通りである。
（熱圧着工程）
この工程は、ＬＣＰフィルムＡの両方又は片方の表面、好ましくは両方の面に多孔質体フィルムＢ−１及びＢ−２をそれぞれ熱圧着させる工程である。熱圧着温度は、多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２は実質的に溶融させないが、ＬＣＰフィルムＡの少なくとも表面部、即ち、多孔質体フィルムＢ−１及びＢ−２に接触するフィルムＡの表面部のみ又は全体を軟化させる温度である。
【００１３】
この熱圧着工程においては、ＬＣＰフィルムＡは、２つの多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２により、両側から挟まれていることから、その表面部のみに限らず、全体が軟化状態であってもよい。このような熱圧着により、ＬＣＰフィルムＡの両面に、多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２が接合された積層体が形成される。
【００１４】
前記のようにして積層体を製造する場合、その熱圧着装置としては、一対の熱圧着ロールや、熱プレス装置が用いられる。熱圧着ロールを用いる場合、液晶ポリマーフィルムＡと２枚の多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２を、一対の熱圧着ロールの間の間隙部（クレアランス）に供給し、この熱圧着ロール間の間隙部で熱圧着する。この場合、ＬＣＰフィルムＡの両側に多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２を供給する。ＬＣＰフィルムＡは固体フィルム又は押出機のＴ−ダイから押出された溶融物フィルム等であることができる。一方、熱プレス装置を用いる場合、その熱プレス装置の底板上に第１の多孔質体フィルムを敷設し、その上にＬＣＰフィルムを重ね、その上に第２の多孔質体フィルムを重ね、その上から上板で所定時間加圧して熱圧着し、冷却する。この場合、底板及び／又は上板を加熱し、ＬＣＰフィルムの少なくとも表面部を軟化させる。
前記のようにして、ＬＣＰフィルムＡと多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２との積層体が得られるが、この積層体において、そのＬＣＰフィルムＡと多孔質体フィルムＢ−１又はＢ−２との間の剥離強度は、１〜５００ｇ／ｃｍ、好ましくは２〜１００ｇ／ｃｍである。剥離強度が前記範囲よりも小さくなると、積層体フィルムの延伸に際し、ＬＣＰフィルムと多孔質体フィルムとの間に剥離が生じ、ＬＣＰフィルムの円滑な延伸を行うことが困難になるので好ましくない。一方、剥離強度が前記範囲より大きくなると、延伸後に、多孔質体フィルムを剥離する場合に、その剥離が困難になるので好ましくない。ＬＣＰフィルムと多孔質体フィルムとの間の剥離強度は、両者のフィルムの熱圧着条件により調節することができる。
前記で得られた積層体は、その熱融着の状態のまま又はいったん冷却した後、次の延伸工程へ送られる。
【００１５】
（延伸工程）
この工程は、前記積層体フィルム形成工程で得られた積層体フィルムを、その多孔質フィルムは軟化させるが実質的に溶融せずにＬＣＰフィルムを溶融させる温度条件下で、１軸方向、即ち、そのＬＣＰの配向方向とは垂直の方向（ＴＤ）へ延伸するか又は２軸方向、即ち、そのＬＣＰの配向と同じ方向（ＭＤ）へ延伸するとともに、それとは垂直方向（ＴＤ）へ延伸する工程である。１軸延伸の場合、ＴＤへの延伸倍率は１．５〜１０倍、好ましくは２〜５倍である。２軸延伸の場合、ＭＤへの延伸倍率は１〜１０倍、好ましくは１〜５倍であり、ＴＤへの延伸倍率は１．５〜２０倍、好ましくは３〜１５倍である。また、ＴＤへの延伸倍率は、ＭＤへの延伸倍率の１．０〜５．０倍、好ましくは１．５〜３．０倍に規定するのがよい。延伸スピードは、１〜２００％／秒、好ましくは５〜５０％／秒にするのがよい。
延伸装置としては、従来公知の１軸又は２軸延伸装置を用いることができる。
【００１６】
（冷却工程）
この工程は、前記延伸工程で得られた積層体フィルム延伸物を冷却し、溶融状態の液晶ポリマーフィルムを冷却固化する工程であり、一対の冷却ロールを用いて実施することができる。また自然放冷で行ってもよい。
【００１７】
（剥離工程）
この工程は、前記冷却工程で得られた積層体フィルムから、その両表面に熱圧着されている多孔質体フィルムを剥離する工程である。前記したように、この多孔質体フィルムは、ＬＣＰフィルムに対しては、剥離可能に接合しているので、その多孔質体フィルムを、ＬＣＰフィルムより上方に引張ることにより容易に剥離することができる。
【００１８】
以上のようにして、等方向性ＬＣＰフィルムを得ることができる。このフィルムは、延伸用原料フィルムとして用いたＬＣＰフィルムにみられる異方向性の解消されたもので、平面物性の等方向性にすぐれたものである。
【００１９】
前記等方向性ＬＣＰフィルムの製造において、その原料ＬＣＰフィルムとしては、充填剤を含有するＬＣＰの押出し成形フィルムを用いるのが好ましい。この場合、充填剤には、無機系及び有機系のものが包含される。無機系充填剤としては、たとえば、シリカ、アルミナ、酸化チタン等の金属酸化物，炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の金属炭酸塩；硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の金属硫酸塩；タルク、クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩の他、チタン酸カリウム、チタン酸カルシウム、ガラス繊維等が挙げられる。有機系充填剤としては、液晶ポリマーの加工温度において溶融しない耐熱性樹脂粉末や、カーボン、グラファイト、カーボン繊維等が挙げられる。前記耐熱性樹脂粉末としては、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ、Ｅ−ＣＴＦＥ等）、ＬＣＰ等が挙げられる。
前記充填剤において、その平均粒径は０．０１〜５０μｍ、好ましくは０．１〜１０μｍである。また、充填剤を含有するＬＣＰ中のその充填剤の含有量は、５〜３０容量％、好ましくは１０〜２０容量％である。前記押出し成形フィルムを得るには、ＬＣＰに充填剤を加えて溶融混合し、得られた混合物を押出機を用い、その先端のＴダイやインフレーションダイを通してフィルム状に押出成形する。前記溶融混合温度は、ＬＣＰが溶融状態を示す温度である。もちろん、充填剤が樹脂粉末の場合には、その樹脂粉末が溶融する温度より低い温度である。混合装置としては、二軸押出機、単軸押出機、ニーダー、ミキサー等の慣用の混合装置が用いられる。
【００２０】
前記のようにして得られる充填剤を含有する押出し成形フィルムは、表面状態の良好なフィルムであって、厚さ分布の平均値Ｃに対する厚さ分布の標準偏差Ｄの比Ｄ／Ｃが０．２以下という厚さ精度にすぐれたものである。
そして、このような充填剤を含有する押出し成形フィルムを原料として用いて得られる等方向性ＬＣＰフィルムは、表面状態の非常にすぐれたもので、そのフィルムの厚さ分布の平均値Ｃに対するその厚さ分布の標準偏差Ｄの比Ｄ／Ｃが０．２以下、特に０．１５〜０．０２の範囲にある。
【００２１】
本発明で用いる等方向性ＬＣＰフィルムは、通常のＬＣＰフィルムにみられる平面物性の異方向性の解消されたものであり、平面物性の等方向性にすぐれたものである。この場合の平面物性には、線膨張係数、熱膨張率、熱収縮率、引張り伸度、引張り強度、引張り弾性率等が包含される。本発明で用いる等方向性ＬＣＰフィルムは、低められた線膨張係数を有する。即ち、本発明で用いるＬＣＰフィルムは、３〜９ｐｐｍ／℃の線膨張係数を有する。線膨張係数の下限値は、通常、３ｐｐｍ／℃程度である。本発明で用いるＬＣＰフィルムは、前記のように、低められた線膨張係数を有すると同時に、その線膨張係数の等方向性にすぐれ、フィルムの１つの平面方向の線膨張係数Ａと他の平面方向の線膨張係数Ｂとの比のＡ／Ｂは、０．５〜２の範囲にある。インターポーザとして用いるＬＣＰフィルムにおける前記線膨張係数の等方向性は非常に重要であり、その線膨張係数に大きな異方向性があると、信頼性のあるインターポーザ及びＩＣチップパッケージを得ることができなくなる。
【００２２】
本発明のインターポーザとして用いる等方向性ＬＣＰフィルムにおいて、その厚さは１０〜１０００μｍ、好ましくは２０〜１００μｍ、その線膨張係数は、３〜９ｐｐｍ／℃及びその吸水率は０．５重量％以下、好ましくは０．３重量％以下である。また、その吸湿膨張率（２３℃、８０％ＲＨ）は、通常、０．１％以下、好ましくは０．０５％以下である。これらの物性は、ＬＣＰの種類や、ＬＣＰの押出し成形条件、ＬＣＰフィルムの延伸条件等によって調節することができる。
本発明においては、ＬＣＰフィルムには、特に、無機充填剤を含有させることが好ましい。無機充填剤を含有するＬＣＰフィルムは、熱伝導性が向上し、高い放熱効果を有することから、インターポーザとしての機能においてすぐれている。この場合の無機充填剤としては、特に、シリカ、アルミナ、チタニア等を粉末状やウイスカー状で用いるのが好ましく、その含有量は、特に、５〜３０容量％、好ましくは１０〜２０容量％である。
【００２３】
本発明で用いる前記ＬＣＰフィルムは、その表面に導電体パターンを形成させて、ＩＣチップを実装する場合のインターポーザとしてすぐれた効果を示す。即ち、ＬＣＰフィルムの線膨張係数（ＣＴＥ）は、平面のどの方向をとっても３〜９ｐｐｍ／℃の範囲にあり、ＩＣチップの線膨張係数３ｐｐｍ／℃とほぼマッチングしている。従って、ＩＣチップをＬＣＰフィルムに実装する場合に、半田バンプ等の金属接合部に生じる熱応力を著しく軽減することができ、接合部の信頼性を大幅に向上させることができる上、ＩＣチップ自体に生じる応力を軽減できるので、ＩＣチップの機能低下も防ぐことができ、さらに、ＩＣチップ自体のクラック（引張応力で１００ＭＰａ以上、圧縮応力で５００ＭＰａ以上で一般的にはクラックを生じる）も効果的に防止することができる。
以上のように、本発明による等方向性ＬＣＰフィルムからなるインターポーザとするＩＣチップパッケージは、ＩＣチップとインターポーザとの間の熱応力の発生を減じ、パッケージ信頼性が著しく向上したものである。
また、本発明による前記ＩＣチップパッケージをプラスチックモールドしたプラスチック型ＩＣチップパッケージ（ＣＳＰ、ＢＧＡ等）は、ＬＣＰフィルムが非常に低い吸水率（０．１％以下）を示し、ＰＣＴ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｏｋｅｒ Ｔｅｓｔ）（１２１℃、２ａｔｍ、湿度１００％）、６５℃／９５％ＲＨ及び８５℃／８５％ＲＨ等の吸湿試験においても、性能劣化やパッケージクラックを何ら生じることはなく、非常に高いパッケージ信頼性を有する。
【００２４】
ＬＣＰフィルム上に形成する導電体パターンにおいて、その導電体としては、各種の導電性金属、例えば、銅、４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金等のインバー型合金等が用いられる。インバー型合金としては、特に、線膨張係数が７ｐｐｍ／℃以下のものの使用が好ましく、これにより、そりや歪の低減されたインターポーザを得ることができる。また、ＬＣＰフィルム上にＩＣチップを実装する場合、その実装方式としては、従来公知の各種の方式、例えば、ワイヤーボンディングの他、フリップチップ方式、ビームリード方式、ＴＡＢ方式、ＳＴＤ方式等を採用することができる。本発明によるＬＣＰフィルムからなるインターポーザは、前記のように、線膨張係数が小さく、ＩＣチップの線膨張係数に近いことから、特に、フリップチップ方式によりＩＣチップを実装する場合のインターポーザとしてすぐれた効果を示す。
【００２５】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【００２６】
参考例１
サーモトロピック液晶ポリマー（住友化学社製、スミカスーパーＥ６０００）を、単軸押出機（スクリュー径５０ｍｍ）内で溶融し、その押出機先端のＴダイ（リップ長さ３００ｍｍ、リップクリアランス１．０ｍｍ、ダイ温度３５０℃）より、フィルム状に押出し、冷却して厚さ２５０μｍの液晶ポリマーフィルムを得た。この液晶ポリマーフィルムの両面に、厚さ４０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム（平均孔径０．２μｍ、空孔率８０％）を、一対の熱ロール（温度３３０℃、ロール周速２ｍ／分）を有するラミネーターで熱圧着した後、一対の冷却ロール（温度１５０℃）を通して冷却した。この積層体のＰＴＦＥフィルムの剥離強度は５ｇ／ｃｍであった。
次に、このようにして得た積層体を二軸延伸機で延伸した。この時の延伸条件は、延伸温度３５０℃、延伸倍率ＭＤ方向１．３倍、ＴＤ方向３．９倍、延伸スピード２０％／秒、であった。
最後に、多孔質ＰＴＦＥフィルムを液晶ポリマーフィルムの両面から剥離し、厚さ５０μｍの液晶ポリマー延伸フィルム（ａ−１）を得た。
【００２７】
参考例２
サーモトロピック液晶ポリマー（住友化学社製、スミカスーパーＥ６０００）９０重量部と天然シリカ（平均粒径３μｍ、電気化学社製ＦＳ−１５）１０重量部とを、二軸押出機を用いて溶融混合するとともに、その先端のストランドダイから押出してペレタイザーでペレットに成形した。
次にこのペレットを単軸押出機（スクリュー径５０ｍｍ）内で溶融し、その押出機先端のＴダイ（リップ長さ３００ｍｍ、リップクリアランス１．０ｍｍ、ダイ温度３５０℃）より、フィルム状に押出し、冷却して厚さ２５０μｍの液晶ポリマーフィルムを得た。この液晶ポリマーフィルムの両面に、厚さ４０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム（平均孔径０．２μｍ、空孔率８０％）を、一対の熱ロール（温度３３０℃、ロール周速２ｍ／分）を有するラミネーターで熱圧着した後、一対の冷却ロール（温度１５０℃）を通して冷却した。この積層体のＰＴＦＥフィルムの剥離強度は５ｇ／ｃｍであった。
次に、このようにして得た積層体を二軸延伸機で延伸した。この時の延伸条件は、延伸温度３５０℃、延伸倍率ＭＤ方向１．３倍、ＴＤ方向３．９倍、延伸スピード２０％／秒、であった。
最後に、多孔質ＰＴＦＥフィルムを液晶ポリマーフィルムの両面から剥離し、厚さ５０μｍの液晶ポリマー延伸フィルム（ａ−２）を得た。
【００２８】
参考例３
サーモトロピック液晶ポリマー（住友化学社製、スミカスーパーＥ６０００）９０重量部と天然シリカ（平均粒径３μｍ、電気化学社製ＦＳ−１５）１０重量部とを、二軸押出機を用いて溶融混合するとともに、その先端のストランドダイから押出してペレタイザーでペレットに成形した。
次にこのペレットを単軸押出機（スクリュー径５０ｍｍ）内で溶融し、その押出機先端のＴダイ（リップ長さ３００ｍｍ、リップクリアランス２．５ｍｍ、ダイ温度３５０℃）より、フィルム状に押出し、冷却して厚さ６５０μｍの液晶ポリマーフィルムを得た。この液晶ポリマーフィルムの両面に、厚さ４０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム（平均孔径０．２μｍ、空孔率８０％）を、一対の熱ロール（温度３３０℃、ロール周速２ｍ／分）を有するラミネーターで熱圧着した後、一対の冷却ロール（温度１５０℃）を通して冷却した。この積層体のＰＴＦＥフィルムの剥離強度は５ｇ／ｃｍであった。
次に、このようにして得た積層体を二軸延伸機で延伸した。この時の延伸条件は、延伸温度３５０℃、延伸倍率ＭＤ方向１．３倍、ＴＤ方向３．９倍、延伸スピード２０％／秒、であった。
最後に、多孔質ＰＴＦＥフィルムを液晶ポリマーフィルムの両面から剥離し、厚さ１２５μｍの液晶ポリマー延伸フィルム（ａ−３）を得た。
【００２９】
参考例４
サーモトロピック液晶ポリマー（ポリプラスチックス社製、ベクトラＡ９５０）を、単軸押出機（スクリュー径５０ｍｍ）内で溶融し、その押出機先端のＴダイ（リップ長さ３００ｍｍ、リップクリアランス１．０ｍｍ、ダイ温度３００℃）より、フィルム状に押出し、冷却して厚さ２５０μｍの液晶ポリマーフィルムを得た。この液晶ポリマーフィルムの両面に、厚さ４０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム（平均孔径０．５μｍ、空孔率８０％）を、一対の熱ロール（温度２８０℃、ロール周速２ｍ／分）を有するラミネーターで熱圧着した後、一対の冷却ロール（温度１００℃）を通して冷却した。この積層体のＰＴＦＥフィルムの剥離強度は５ｇ／ｃｍであった。
次に、このようにして得た積層体を二軸延伸機で延伸した。この時の延伸条件は、延伸温度３００℃、延伸倍率ＭＤ方向１．６倍、ＴＤ方向３．２倍、延伸スピード２０％／秒、であった。
最後に、多孔質ＰＴＦＥフィルムを液晶ポリマーフィルムの両面から剥離し、厚さ５０μｍの液晶ポリマー延伸フィルム（ａ−４）を得た。
【００３０】
参考例５
サーモトロピック液晶ポリマー（ポリプラスチックス社製、ベクトラＡ９５０）９０重量部と天然シリカ（平均粒径３μｍ、電気化学社製ＦＳ−１５）１０重量部とを、二軸押出機を用いて溶融混合するとともに、その先端のストランドダイから押出してペレタイザーをペレットに成形した。
次にこのペレットを単軸押出機（スクリュー径５０ｍｍ）内で溶融し、その押出機先端のＴダイ（リップ長さ３００ｍｍ、リップクリアランス２．５ｍｍ、ダイ温度３００℃）より、フィルム状に押出し、冷却して厚さ２５０μｍの液晶ポリマーフィルムを得た。この液晶ポリマーフィルムの両面に、厚さ４０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム（平均孔径０．５μｍ、空孔率８０％）を、一対の熱ロール（温度２８０℃、ロール周速２ｍ／分）を有するラミネーターで熱圧着した後、一対の冷却ロール（温度１００℃）を通して冷却した。この積層体のＰＴＦＥフィルムの剥離強度は５ｇ／ｃｍであった。
次に、このようにして得た積層体を二軸延伸機で延伸した。この時の延伸条件は、延伸温度３００℃、延伸倍率ＭＤ方向１．６倍、ＴＤ方向３．２倍、延伸スピード２０％／秒、であった。
最後に、多孔質ＰＴＦＥフィルムを液晶ポリマーフィルムの両面から剥離し、厚さ５０μｍの液晶ポリマー延伸フィルム（ａ−５）を得た。
【００３１】
以上で得た各々の液晶ポリマーフィルムの物性を以下のようにして測定し、その結果を表１に示す。
（１）ＴＤ厚さ分布
ダイヤルゲージのニードル型測定子（ミツトヨ社製、先端Ｒ：０．４ｍｍ）を鉛直方向に向かい合わせて固定し、１００ｇの力で接触させる。つぎにこの測定子間にサンプルフィルムをはさみ、ＴＤ方向に移動させる。このようにして、フィルムのＴＤの厚さ分布データを得る。
（ｉ）平均値Ｃ
１０００ｍｍ幅、０．５ｍｍ間隔で２０００ポイント測定し、その平均値を求めた。
（ｉｉ）標準偏差Ｄ
前記平均値Ｃに対する２０００ポイントの標準偏差Ｄを求めた。
（２）線膨張係数
ＴＭＡ法：荷重５ｇ、２００℃まで昇温後、１５０℃から２５℃への降温時に測定。試料幅４．０ｍｍ、チャック間隔１０ｍｍ。
（３）吸水率
５×５ｃｍのフィルムを真水中に２４時間浸漬し、その前後の重量を測定して吸水量を算出し、その浸漬前のフィルム重量に対する％で示した。
【００３２】
【表１】
【００３３】
実施例１
参考例１で示した厚さ５０μｍのＬＣＰフィルムに、図３に示すように、銅を蒸着して導電体部を形成した。このフィルムの幅は３５ｍｍで、導電体部は幅２６ｍｍで、両サイドにスプロケット孔を設けた３５ｍｍ幅のスタンダードＴＡＢフィルムキャリアの仕様とした。テープは長さ２０ｍの長尺で、連続蒸着した後、メッキ法で厚さ１０μｍに銅を厚くした。導電体は両面に形成した。エキシマレーザを用いて直径４０μｍのスルーホールをあけ、スルーホールメッキを行い、両面にそれぞれ電極パターンを形成した。片面の基板実装側の外部端子には、さらに半田バンプを形成した。以上の工程により、ＣＳＰ用のインターポーザを得た。
【００３４】
実施例２
図４に示すように、実施例１で得たインターポーザにＩＣチップをフリップチップ方式で実装した。接合部はＰｂリッチの高融点半田バンプとした。さらにこれをエポキシ系レジンでトランスファーモールドで封止し、４箇所の吊り部を切断して、ＣＳＰを得た。
【００３５】
実施例３
図５に示すように、インナーリード部を熱圧着するタイプのインターポーザを作製した。これは、参考例２のＬＣＰフィルムの表面をＫＯＨ溶液で処理して、銅を０．５μｍ蒸着し、電気メッキで２５ｍｍ厚にして導電体部を形成した。エキシマレーザでスルーホールをあけ、スルーホールメッキしたのち、エッチングでパターンを形成した。さらに、外部端子に半田バンプを形成した。こうして、インナーリード付ＢＧＡタイプのインターポーザを得た。
【００３６】
実施例４
図６に示すように、実施例３のインターポーザにＡｕバンプ付ＩＣチップをインターポーザのインナーリード部に５００℃で熱圧着した。これを、エポキシ系レジンで封止して、ＢＧＡタイプのＣＳＰができた。
【００３７】
実施例５
図７に示すように、ＩＣチップの放熱性を高めるため、参考例３で得たＳｉＯ２フィラー１０重量％を含有するＬＣＰフィルム（厚さ１２５μｍ、ＣＴＥ；Ｘ方向：７ｐｐｍ／℃、Ｙ方向：８ｐｐｍ／℃）にスルーホール、インナーパッド、アウターパッドを設けたものにＩＣチップを熱伝導性の高いダイボンディング樹脂で接着し、ワイヤーボンディングした後、保護用樹脂で封止して、ＩＣパッケージを得た。このものは、ＩＣチップに生じる熱応力が小さく良好なパッケージである。
【００３８】
実施例６
図８に示すように、リードフレームタイプのＣＳＰに、ＬＣＰフィルムの保護及び絶縁のための層を設けたものである。まず、リードフレームのワイヤーボンディングのセカンド面に対して裏面に実施例５で示したＬＣＰフィルムを貼り付ける。この絶縁体付リードフレームにＩＣチップをフェースダウンで接着し、ワイヤーボンディングを行う。さらに樹脂で封止してＣＳＰができ上がる。このものは、ＩＣチップとＣＴＥ値が近いＬＣＰフィルムを用いたことで、リードフレームとＩＣチップとのＣＴＥ値のミスマッチによって生じる熱応力が軽減でき、良好なＣＳＰを得ることができた。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のインターポーザは、融点が２８０℃以上と高く、半田耐熱性にすぐれ、かつ線膨張率を低くコントロールした特定物性のＬＣＰフィルムを用いて構成したことから、信頼性の高いＩＣチップパッケージを与えるもので、その産業的意義は非常に高い。
本発明のＩＣチップパッケージは、そのインターポーザに線膨張係数がＩＣチップの線膨張係数である３ｐｐｍ／℃に近いＬＣＰフィルムからなるインターポーザを用いたことにより、従来のポリイミドフィルムをインターポーザとして用いたものよりも接合部の信頼性が高く、さらにこれを樹脂モールドしたパッケージにおいては、ＬＣＰフィルムの吸水率が低いことにより、パッケージクラックを低減できる。また、従来のセラミックスインターポーザに比べ、安価でかつ薄いパッケージとすることができる。さらに、本発明のＩＣチップパッケージの場合、そのＬＣＰフィルムの吸水率が低く、かつそのモールド樹脂との接着性が良いことから、モールドする樹脂の量を少なくでき、安価で、薄く、軽くすることができる。そして、軽いＣＳＰ、ＢＧＡは大変な利点がある。これはこのようなパッケージを基板に実装する際に行う、半田バンプを用いたＣＣＢ（コントロール、コラップス、ボンディング）法による接合の際、軽い方がよりセルファライメントがききやすい点である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリイミドフィルムを用いた従来のＩＣチップパッケージの断面図を示す。
【図２】図１のＩＣチップパッケージを樹脂モールドして形成したプラスチックモールド型ＣＳＰの断面図を示す。
【図３】本発明のインターポーザの構造説明図を示す。
ａ：概略図
ｂ：そのＡ−Ａ’断面図
【図４】図３に示すインターポーザにＩＣチップを実装し、さらに樹脂モールドして形成したプラスチックモールド型ＣＳＰの断面図を示す。
【図５】本発明によるインナーリード付ＣＳＰ用インターポーザの構造説明図を示す。
ａ：概略図
ｂ：そのＢ−Ｂ’断面図
【図６】図５に示すインターポーザを用いて形成したＣＳＰの断面図を示す。
【図７】本発明のシリカ含有インターポーザを用いて形成したワイヤーボンディングタイプＩＣチップパッケージの断面図を示す。
【図８】本発明のインターポーザを用いたリードフレームタイプＣＳＰの断面図を示す。
【符号の説明】
１ ＩＣチップ
２ 半田バンプ
３ インナーパッド
４ アウターパッド
５ ポリイミドフィルム
６ スルーホール
７ インターポーザ
８ ＬＣＰフィルム
９ 封止レジン
１０ ＣＳＰ
１１ 吊り部
１２ スプロケットホール
１３ 外部端子用半田バンプ
１４ インナーリード
１５ Ａｕバンプ
１６ 接着樹脂
１７ Ａｕワイヤー
１８ ダイボンド樹脂
１９ リードフレーム
２０ Ａｌパッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック材料からなるインターポーザ及びこれにＩＣチップを実装したＩＣチップパッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インターポーザとしてポリイミドフィルムを用い、これにＩＣチップをフリップチップ方式で実装したＩＣパッケージは知られている。その断面図を図１に示す。
図１において、１はＩＣチップ、２は半田バンプ、３はインナーパッド、４はアウターパッド、５はポリイミドフィルム、６はスルーホールを示し、７はそれらから構成されるＩＣパッケージを示す。
このような従来のＩＣパッケージにおいては、そのインターポーザとしてのポリイミドフィルムの線膨張係数（α）は１５〜２５ｐｐｍ／℃の範囲にあり、ＩＣチップ（Ｓｉ製）の線膨張係数３ｐｐｍ／℃に比べてかなり大きいため、電気的な接合部である金属電極部分（半田バンプ、金バンプ、Ａｌパッド、Ａｌパッド下地、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｗ等の電極保護被膜等）にクラックが入り易く、接合部の信頼性に問題があった。また、急激な温度差が生じた場合には、ＩＣチップ自体にもクラックを生じる等の問題もあった。
一般的に、接合部の信頼性は、温度サイクルやヒートショック試験等の加速試験で評価されるが、接合部のクラックの原因は繰返し応力による疲労破壊である。この応力は、ＩＣチップとインターポーザの材質との間の線膨張係数（α）の差より生じるものである。現在、インターポーザとしては、ポリイミドフィルム（α＝１５〜２５ｐｐｍ／℃）、ガラス布ＢＴレジン基板（α＝１５ｐｐｍ／℃）が用いられているが、ＩＣチップ（α＝３ｐｐｍ／℃）から大きくはなれた線膨張係数をもつために、疲労破壊を生じさせる程の応力が生じるという問題を有している。
一方、プラスチックモールドされたＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）の場合には、パッケージクラックの問題がある。
図２に、図１に示したＩＣパッケージを樹脂モールドしてプラスチック型ＣＳＰとした製品の断面図を示す。この図２において、符号１〜７は前記と同じ意味を有し、９は封止レジン、１０はプラスチック型ＣＳＰを示す。
このようなＣＳＰにおいては、図２に示すように、プラスチック封止ＣＳＰのポリイミドフィルム露出部（サイド又はパッケージ裏面（外部端子側）から、ポリイミドフィルムの吸水率が高い（２．４％程度）ために、水分がパッケージ内に浸入し易く、これによりたまった水分が高温下で水蒸気となり、その応力でパッケージクラックを生じさせる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、導電体パターンを表面に形成したプラスチックフィルムからなるインターポーザにＩＣチップを実装したＩＣチップパッケージ及び該ＩＣチップパッケージを樹脂モールドしてプラスチックモールド型としたＩＣチップパッケージにおいて、金属電極部分におけるクラックの発生を防止するとともに、プラスチック型ＩＣチップパッケージにおけるパッケージクラックの発生を防止することをその課題とし、さらに導電体パターンを表面に形成した液晶ポリマーフィルムからなるインターポーザを提供することをその課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によれば、表面に導電体パターンを有する液晶ポリマー分子が平面方向にランダムに配向した均方向性を有する液晶ポリマーフィルムからなり、該液晶ポリマーフィルムは、厚さが２０〜１００μｍであり、無機充填剤の含有を必須としなくても、３〜９ｐｐｍ／℃の線膨張係数と２８０℃以上の融点を有し、かつ該フィルムにおける１つの平面方向の線膨張係数Ａと他の平面方向の線膨張係数Ｂの比Ａ／Ｂが０．５〜２の範囲にあることを特徴とするＩＣチップ実装用インターポーザが提供される。また、本発明によれば、前記インターポーザにＩＣチップを実装したＩＣチップパッケージが提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる液晶ポリマー（ＬＣＰ）フィルムにおいて、そのＬＣＰとしては、２８０℃以上の融点を持つサーモトロピック液晶ポリマーであれば従来公知の各種のものを用いることができる。このような液晶ポリマーとしては、例えば、芳香族ジオール、芳香族カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸等のモノマーから合成される、溶融時に液晶性を示す芳香族ポリエステルがあり、その代表的なものとしては、パラヒドロキシ安息香酸（ＰＨＢ）とテレフタル酸とビフェノールからなる第１のタイプのもの（下記式１）や、ＰＨＢと２，６−ヒドロキシナフトエ酸からなる第２のタイプのもの（下記式２）がある。
【０００６】
【化１】
【化２】
前記一般式（１）のＬＣＰとしては、例えば、スミカスーパー（住友化学社）や、Ｘｙｄｅｒ（Ａｍｏｃｏ社）等があり、前記一般式（２）のＬＣＰとしては、Ｖｅｃｔｒａ（ヘキスト社）等がある。
【０００９】
本発明で用いるＬＣＰフィルムは、ＬＣＰ分子が平面方向にランダムに配向したもので、ＬＣＰフィルムに通常見られる異方向性の大幅に解消されたもの（本明細書では等方向性フィルムと言う）である。
前記等方向性ＬＣＰフィルムは、ＬＣＰフィルムの一方の面又は両方の面に熱可塑性樹脂多孔質体フィルムを加圧下及び加熱下で接触させ、少なくとも表面部が軟化した状態の該ＬＣＰフィルムに該多孔質体フィルムを熱圧着させ、必要に応じて冷却して、該多孔質体フィルムが該ＬＣＰフィルムに対して１〜５００ｇ／ｃｍの剥離強度で接合している積層体を得る熱圧着工程と、得られた積層体を、該ＬＣＰフィルムは溶融するが多孔質体フィルムは軟化するが（ガラス転移点以上の温度）実質的に溶融しない温度条件下で、該ＬＣＰの配向方向に対し垂直の方向に延伸するか又は該ＬＣＰの配向方向と同じ方向に延伸するとともに、該ＬＣＰ配向方向に対し垂直の方向に延伸する延伸工程と、得られた積層体延伸物を冷却する工程と、冷却された積層体延伸物から多孔質体フィルムを剥離する剥離工程によって工業的に有利に製造することができる。
【００１０】
前記熱可塑性樹脂多孔質体フィルムとしては、多孔質構造を有する各種のものが用いられ、その平均細孔径は０．０５〜５．０μｍ、好ましくは０．２〜１μｍであり、空孔率は４０〜９５％、好ましくは６０〜８５％である。このような多孔質体フィルムを形成する熱可塑性樹脂としては、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミドの他、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ三フッ化塩化エチレン等のフッ素樹脂等を例示することができる。これらの熱可塑性樹脂のうち、フッ素樹脂は、その高い耐熱性によって熱圧着温度を高くすることができ、使用する液晶ポリマーを広く選択できるので好ましい。本発明で用いる好ましい多孔質体フィルムは、耐熱性、耐薬品性の点で延伸多孔質フッ素樹脂フィルム、特に、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムである。熱可塑性樹脂多孔質体フィルムは、発泡法や溶媒抽出法、固相延伸法、フィブリル化法等の従来公知の方法で得ることができる。
【００１１】
本発明でインターポーザ用材料として用いる等方向性ＬＣＰのフィルムを得るには、先ず、ＬＣＰ又はそのポリマーアロイ（以下、これらを単にＬＣＰとも言う）の押出し成形フィルムを用意する。この場合のＬＣＰの押出し成形フィルムは、異方向性を有し、ＬＣＰの溶融物を、押出機を用い、その先端のＴダイやインフレーションダイを通してフィルム状に押出し成形することによって得ることができる。前記溶融温度は、液晶ポリマーが溶融状態を示す温度である。押出し成形装置としては、二軸押出機や、単軸押出機等の慣用の装置が用いられる。押出し成形フィルムの厚さは、２０μｍ〜５ｍｍ、好ましくは５０〜８００μｍである。
【００１２】
前記等方向性ＬＣＰフィルムの製造における各工程について詳述すると、以下の通りである。
（熱圧着工程）
この工程は、ＬＣＰフィルムＡの両方又は片方の表面、好ましくは両方の面に多孔質体フィルムＢ−１及びＢ−２をそれぞれ熱圧着させる工程である。熱圧着温度は、多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２は実質的に溶融させないが、ＬＣＰフィルムＡの少なくとも表面部、即ち、多孔質体フィルムＢ−１及びＢ−２に接触するフィルムＡの表面部のみ又は全体を軟化させる温度である。
【００１３】
この熱圧着工程においては、ＬＣＰフィルムＡは、２つの多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２により、両側から挟まれていることから、その表面部のみに限らず、全体が軟化状態であってもよい。このような熱圧着により、ＬＣＰフィルムＡの両面に、多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２が接合された積層体が形成される。
【００１４】
前記のようにして積層体を製造する場合、その熱圧着装置としては、一対の熱圧着ロールや、熱プレス装置が用いられる。熱圧着ロールを用いる場合、液晶ポリマーフィルムＡと２枚の多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２を、一対の熱圧着ロールの間の間隙部（クレアランス）に供給し、この熱圧着ロール間の間隙部で熱圧着する。この場合、ＬＣＰフィルムＡの両側に多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２を供給する。ＬＣＰフィルムＡは固体フィルム又は押出機のＴ−ダイから押出された溶融物フィルム等であることができる。一方、熱プレス装置を用いる場合、その熱プレス装置の底板上に第１の多孔質体フィルムを敷設し、その上にＬＣＰフィルムを重ね、その上に第２の多孔質体フィルムを重ね、その上から上板で所定時間加圧して熱圧着し、冷却する。この場合、底板及び／又は上板を加熱し、ＬＣＰフィルムの少なくとも表面部を軟化させる。
前記のようにして、ＬＣＰフィルムＡと多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２との積層体が得られるが、この積層体において、そのＬＣＰフィルムＡと多孔質体フィルムＢ−１又はＢ−２との間の剥離強度は、１〜５００ｇ／ｃｍ、好ましくは２〜１００ｇ／ｃｍである。剥離強度が前記範囲よりも小さくなると、積層体フィルムの延伸に際し、ＬＣＰフィルムと多孔質体フィルムとの間に剥離が生じ、ＬＣＰフィルムの円滑な延伸を行うことが困難になるので好ましくない。一方、剥離強度が前記範囲より大きくなると、延伸後に、多孔質体フィルムを剥離する場合に、その剥離が困難になるので好ましくない。ＬＣＰフィルムと多孔質体フィルムとの間の剥離強度は、両者のフィルムの熱圧着条件により調節することができる。
前記で得られた積層体は、その熱融着の状態のまま又はいったん冷却した後、次の延伸工程へ送られる。
【００１５】
（延伸工程）
この工程は、前記積層体フィルム形成工程で得られた積層体フィルムを、その多孔質フィルムは軟化させるが実質的に溶融せずにＬＣＰフィルムを溶融させる温度条件下で、１軸方向、即ち、そのＬＣＰの配向方向とは垂直の方向（ＴＤ）へ延伸するか又は２軸方向、即ち、そのＬＣＰの配向と同じ方向（ＭＤ）へ延伸するとともに、それとは垂直方向（ＴＤ）へ延伸する工程である。１軸延伸の場合、ＴＤへの延伸倍率は１．５〜１０倍、好ましくは２〜５倍である。２軸延伸の場合、ＭＤへの延伸倍率は１〜１０倍、好ましくは１〜５倍であり、ＴＤへの延伸倍率は１．５〜２０倍、好ましくは３〜１５倍である。また、ＴＤへの延伸倍率は、ＭＤへの延伸倍率の１．０〜５．０倍、好ましくは１．５〜３．０倍に規定するのがよい。延伸スピードは、１〜２００％／秒、好ましくは５〜５０％／秒にするのがよい。
延伸装置としては、従来公知の１軸又は２軸延伸装置を用いることができる。
【００１６】
（冷却工程）
この工程は、前記延伸工程で得られた積層体フィルム延伸物を冷却し、溶融状態の液晶ポリマーフィルムを冷却固化する工程であり、一対の冷却ロールを用いて実施することができる。また自然放冷で行ってもよい。
【００１７】
（剥離工程）
この工程は、前記冷却工程で得られた積層体フィルムから、その両表面に熱圧着されている多孔質体フィルムを剥離する工程である。前記したように、この多孔質体フィルムは、ＬＣＰフィルムに対しては、剥離可能に接合しているので、その多孔質体フィルムを、ＬＣＰフィルムより上方に引張ることにより容易に剥離することができる。
【００１８】
以上のようにして、等方向性ＬＣＰフィルムを得ることができる。このフィルムは、延伸用原料フィルムとして用いたＬＣＰフィルムにみられる異方向性の解消されたもので、平面物性の等方向性にすぐれたものである。
【００１９】
前記等方向性ＬＣＰフィルムの製造において、その原料ＬＣＰフィルムとしては、充填剤を含有するＬＣＰの押出し成形フィルムを用いるのが好ましい。この場合、充填剤には、無機系及び有機系のものが包含される。無機系充填剤としては、たとえば、シリカ、アルミナ、酸化チタン等の金属酸化物，炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の金属炭酸塩；硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の金属硫酸塩；タルク、クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩の他、チタン酸カリウム、チタン酸カルシウム、ガラス繊維等が挙げられる。有機系充填剤としては、液晶ポリマーの加工温度において溶融しない耐熱性樹脂粉末や、カーボン、グラファイト、カーボン繊維等が挙げられる。前記耐熱性樹脂粉末としては、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ、Ｅ−ＣＴＦＥ等）、ＬＣＰ等が挙げられる。
前記充填剤において、その平均粒径は０．０１〜５０μｍ、好ましくは０．１〜１０μｍである。また、充填剤を含有するＬＣＰ中のその充填剤の含有量は、５〜３０容量％、好ましくは１０〜２０容量％である。前記押出し成形フィルムを得るには、ＬＣＰに充填剤を加えて溶融混合し、得られた混合物を押出機を用い、その先端のＴダイやインフレーションダイを通してフィルム状に押出成形する。前記溶融混合温度は、ＬＣＰが溶融状態を示す温度である。もちろん、充填剤が樹脂粉末の場合には、その樹脂粉末が溶融する温度より低い温度である。混合装置としては、二軸押出機、単軸押出機、ニーダー、ミキサー等の慣用の混合装置が用いられる。
【００２０】
前記のようにして得られる充填剤を含有する押出し成形フィルムは、表面状態の良好なフィルムであって、厚さ分布の平均値Ｃに対する厚さ分布の標準偏差Ｄの比Ｄ／Ｃが０．２以下という厚さ精度にすぐれたものである。
そして、このような充填剤を含有する押出し成形フィルムを原料として用いて得られる等方向性ＬＣＰフィルムは、表面状態の非常にすぐれたもので、そのフィルムの厚さ分布の平均値Ｃに対するその厚さ分布の標準偏差Ｄの比Ｄ／Ｃが０．２以下、特に０．１５〜０．０２の範囲にある。
【００２１】
本発明で用いる等方向性ＬＣＰフィルムは、通常のＬＣＰフィルムにみられる平面物性の異方向性の解消されたものであり、平面物性の等方向性にすぐれたものである。この場合の平面物性には、線膨張係数、熱膨張率、熱収縮率、引張り伸度、引張り強度、引張り弾性率等が包含される。本発明で用いる等方向性ＬＣＰフィルムは、低められた線膨張係数を有する。即ち、本発明で用いるＬＣＰフィルムは、３〜９ｐｐｍ／℃の線膨張係数を有する。線膨張係数の下限値は、通常、３ｐｐｍ／℃程度である。本発明で用いるＬＣＰフィルムは、前記のように、低められた線膨張係数を有すると同時に、その線膨張係数の等方向性にすぐれ、フィルムの１つの平面方向の線膨張係数Ａと他の平面方向の線膨張係数Ｂとの比のＡ／Ｂは、０．５〜２の範囲にある。インターポーザとして用いるＬＣＰフィルムにおける前記線膨張係数の等方向性は非常に重要であり、その線膨張係数に大きな異方向性があると、信頼性のあるインターポーザ及びＩＣチップパッケージを得ることができなくなる。
【００２２】
本発明のインターポーザとして用いる等方向性ＬＣＰフィルムにおいて、その厚さは１０〜１０００μｍ、好ましくは２０〜１００μｍ、その線膨張係数は、３〜９ｐｐｍ／℃及びその吸水率は０．５重量％以下、好ましくは０．３重量％以下である。また、その吸湿膨張率（２３℃、８０％ＲＨ）は、通常、０．１％以下、好ましくは０．０５％以下である。これらの物性は、ＬＣＰの種類や、ＬＣＰの押出し成形条件、ＬＣＰフィルムの延伸条件等によって調節することができる。
本発明においては、ＬＣＰフィルムには、特に、無機充填剤を含有させることが好ましい。無機充填剤を含有するＬＣＰフィルムは、熱伝導性が向上し、高い放熱効果を有することから、インターポーザとしての機能においてすぐれている。この場合の無機充填剤としては、特に、シリカ、アルミナ、チタニア等を粉末状やウイスカー状で用いるのが好ましく、その含有量は、特に、５〜３０容量％、好ましくは１０〜２０容量％である。
【００２３】
本発明で用いる前記ＬＣＰフィルムは、その表面に導電体パターンを形成させて、ＩＣチップを実装する場合のインターポーザとしてすぐれた効果を示す。即ち、ＬＣＰフィルムの線膨張係数（ＣＴＥ）は、平面のどの方向をとっても３〜９ｐｐｍ／℃の範囲にあり、ＩＣチップの線膨張係数３ｐｐｍ／℃とほぼマッチングしている。従って、ＩＣチップをＬＣＰフィルムに実装する場合に、半田バンプ等の金属接合部に生じる熱応力を著しく軽減することができ、接合部の信頼性を大幅に向上させることができる上、ＩＣチップ自体に生じる応力を軽減できるので、ＩＣチップの機能低下も防ぐことができ、さらに、ＩＣチップ自体のクラック（引張応力で１００ＭＰａ以上、圧縮応力で５００ＭＰａ以上で一般的にはクラックを生じる）も効果的に防止することができる。
以上のように、本発明による等方向性ＬＣＰフィルムからなるインターポーザとするＩＣチップパッケージは、ＩＣチップとインターポーザとの間の熱応力の発生を減じ、パッケージ信頼性が著しく向上したものである。
また、本発明による前記ＩＣチップパッケージをプラスチックモールドしたプラスチック型ＩＣチップパッケージ（ＣＳＰ、ＢＧＡ等）は、ＬＣＰフィルムが非常に低い吸水率（０．１％以下）を示し、ＰＣＴ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｏｋｅｒ Ｔｅｓｔ）（１２１℃、２ａｔｍ、湿度１００％）、６５℃／９５％ＲＨ及び８５℃／８５％ＲＨ等の吸湿試験においても、性能劣化やパッケージクラックを何ら生じることはなく、非常に高いパッケージ信頼性を有する。
【００２４】
ＬＣＰフィルム上に形成する導電体パターンにおいて、その導電体としては、各種の導電性金属、例えば、銅、４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金等のインバー型合金等が用いられる。インバー型合金としては、特に、線膨張係数が７ｐｐｍ／℃以下のものの使用が好ましく、これにより、そりや歪の低減されたインターポーザを得ることができる。また、ＬＣＰフィルム上にＩＣチップを実装する場合、その実装方式としては、従来公知の各種の方式、例えば、ワイヤーボンディングの他、フリップチップ方式、ビームリード方式、ＴＡＢ方式、ＳＴＤ方式等を採用することができる。本発明によるＬＣＰフィルムからなるインターポーザは、前記のように、線膨張係数が小さく、ＩＣチップの線膨張係数に近いことから、特に、フリップチップ方式によりＩＣチップを実装する場合のインターポーザとしてすぐれた効果を示す。
【００２５】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【００２６】
参考例１
サーモトロピック液晶ポリマー（住友化学社製、スミカスーパーＥ６０００）を、単軸押出機（スクリュー径５０ｍｍ）内で溶融し、その押出機先端のＴダイ（リップ長さ３００ｍｍ、リップクリアランス１．０ｍｍ、ダイ温度３５０℃）より、フィルム状に押出し、冷却して厚さ２５０μｍの液晶ポリマーフィルムを得た。この液晶ポリマーフィルムの両面に、厚さ４０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム（平均孔径０．２μｍ、空孔率８０％）を、一対の熱ロール（温度３３０℃、ロール周速２ｍ／分）を有するラミネーターで熱圧着した後、一対の冷却ロール（温度１５０℃）を通して冷却した。この積層体のＰＴＦＥフィルムの剥離強度は５ｇ／ｃｍであった。
次に、このようにして得た積層体を二軸延伸機で延伸した。この時の延伸条件は、延伸温度３５０℃、延伸倍率ＭＤ方向１．３倍、ＴＤ方向３．９倍、延伸スピード２０％／秒、であった。
最後に、多孔質ＰＴＦＥフィルムを液晶ポリマーフィルムの両面から剥離し、厚さ５０μｍの液晶ポリマー延伸フィルム（ａ−１）を得た。
【００２７】
参考例２
サーモトロピック液晶ポリマー（住友化学社製、スミカスーパーＥ６０００）９０重量部と天然シリカ（平均粒径３μｍ、電気化学社製ＦＳ−１５）１０重量部とを、二軸押出機を用いて溶融混合するとともに、その先端のストランドダイから押出してペレタイザーでペレットに成形した。
次にこのペレットを単軸押出機（スクリュー径５０ｍｍ）内で溶融し、その押出機先端のＴダイ（リップ長さ３００ｍｍ、リップクリアランス１．０ｍｍ、ダイ温度３５０℃）より、フィルム状に押出し、冷却して厚さ２５０μｍの液晶ポリマーフィルムを得た。この液晶ポリマーフィルムの両面に、厚さ４０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム（平均孔径０．２μｍ、空孔率８０％）を、一対の熱ロール（温度３３０℃、ロール周速２ｍ／分）を有するラミネーターで熱圧着した後、一対の冷却ロール（温度１５０℃）を通して冷却した。この積層体のＰＴＦＥフィルムの剥離強度は５ｇ／ｃｍであった。
次に、このようにして得た積層体を二軸延伸機で延伸した。この時の延伸条件は、延伸温度３５０℃、延伸倍率ＭＤ方向１．３倍、ＴＤ方向３．９倍、延伸スピード２０％／秒、であった。
最後に、多孔質ＰＴＦＥフィルムを液晶ポリマーフィルムの両面から剥離し、厚さ５０μｍの液晶ポリマー延伸フィルム（ａ−２）を得た。
【００２８】
参考例３
サーモトロピック液晶ポリマー（住友化学社製、スミカスーパーＥ６０００）９０重量部と天然シリカ（平均粒径３μｍ、電気化学社製ＦＳ−１５）１０重量部とを、二軸押出機を用いて溶融混合するとともに、その先端のストランドダイから押出してペレタイザーでペレットに成形した。
次にこのペレットを単軸押出機（スクリュー径５０ｍｍ）内で溶融し、その押出機先端のＴダイ（リップ長さ３００ｍｍ、リップクリアランス２．５ｍｍ、ダイ温度３５０℃）より、フィルム状に押出し、冷却して厚さ６５０μｍの液晶ポリマーフィルムを得た。この液晶ポリマーフィルムの両面に、厚さ４０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム（平均孔径０．２μｍ、空孔率８０％）を、一対の熱ロール（温度３３０℃、ロール周速２ｍ／分）を有するラミネーターで熱圧着した後、一対の冷却ロール（温度１５０℃）を通して冷却した。この積層体のＰＴＦＥフィルムの剥離強度は５ｇ／ｃｍであった。
次に、このようにして得た積層体を二軸延伸機で延伸した。この時の延伸条件は、延伸温度３５０℃、延伸倍率ＭＤ方向１．３倍、ＴＤ方向３．９倍、延伸スピード２０％／秒、であった。
最後に、多孔質ＰＴＦＥフィルムを液晶ポリマーフィルムの両面から剥離し、厚さ１２５μｍの液晶ポリマー延伸フィルム（ａ−３）を得た。
【００２９】
参考例４
サーモトロピック液晶ポリマー（ポリプラスチックス社製、ベクトラＡ９５０）を、単軸押出機（スクリュー径５０ｍｍ）内で溶融し、その押出機先端のＴダイ（リップ長さ３００ｍｍ、リップクリアランス１．０ｍｍ、ダイ温度３００℃）より、フィルム状に押出し、冷却して厚さ２５０μｍの液晶ポリマーフィルムを得た。この液晶ポリマーフィルムの両面に、厚さ４０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム（平均孔径０．５μｍ、空孔率８０％）を、一対の熱ロール（温度２８０℃、ロール周速２ｍ／分）を有するラミネーターで熱圧着した後、一対の冷却ロール（温度１００℃）を通して冷却した。この積層体のＰＴＦＥフィルムの剥離強度は５ｇ／ｃｍであった。
次に、このようにして得た積層体を二軸延伸機で延伸した。この時の延伸条件は、延伸温度３００℃、延伸倍率ＭＤ方向１．６倍、ＴＤ方向３．２倍、延伸スピード２０％／秒、であった。
最後に、多孔質ＰＴＦＥフィルムを液晶ポリマーフィルムの両面から剥離し、厚さ５０μｍの液晶ポリマー延伸フィルム（ａ−４）を得た。
【００３０】
参考例５
サーモトロピック液晶ポリマー（ポリプラスチックス社製、ベクトラＡ９５０）９０重量部と天然シリカ（平均粒径３μｍ、電気化学社製ＦＳ−１５）１０重量部とを、二軸押出機を用いて溶融混合するとともに、その先端のストランドダイから押出してペレタイザーをペレットに成形した。
次にこのペレットを単軸押出機（スクリュー径５０ｍｍ）内で溶融し、その押出機先端のＴダイ（リップ長さ３００ｍｍ、リップクリアランス２．５ｍｍ、ダイ温度３００℃）より、フィルム状に押出し、冷却して厚さ２５０μｍの液晶ポリマーフィルムを得た。この液晶ポリマーフィルムの両面に、厚さ４０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム（平均孔径０．５μｍ、空孔率８０％）を、一対の熱ロール（温度２８０℃、ロール周速２ｍ／分）を有するラミネーターで熱圧着した後、一対の冷却ロール（温度１００℃）を通して冷却した。この積層体のＰＴＦＥフィルムの剥離強度は５ｇ／ｃｍであった。
次に、このようにして得た積層体を二軸延伸機で延伸した。この時の延伸条件は、延伸温度３００℃、延伸倍率ＭＤ方向１．６倍、ＴＤ方向３．２倍、延伸スピード２０％／秒、であった。
最後に、多孔質ＰＴＦＥフィルムを液晶ポリマーフィルムの両面から剥離し、厚さ５０μｍの液晶ポリマー延伸フィルム（ａ−５）を得た。
【００３１】
以上で得た各々の液晶ポリマーフィルムの物性を以下のようにして測定し、その結果を表１に示す。
（１）ＴＤ厚さ分布
ダイヤルゲージのニードル型測定子（ミツトヨ社製、先端Ｒ：０．４ｍｍ）を鉛直方向に向かい合わせて固定し、１００ｇの力で接触させる。つぎにこの測定子間にサンプルフィルムをはさみ、ＴＤ方向に移動させる。このようにして、フィルムのＴＤの厚さ分布データを得る。
（ｉ）平均値Ｃ
１０００ｍｍ幅、０．５ｍｍ間隔で２０００ポイント測定し、その平均値を求めた。
（ｉｉ）標準偏差Ｄ
前記平均値Ｃに対する２０００ポイントの標準偏差Ｄを求めた。
（２）線膨張係数
ＴＭＡ法：荷重５ｇ、２００℃まで昇温後、１５０℃から２５℃への降温時に測定。試料幅４．０ｍｍ、チャック間隔１０ｍｍ。
（３）吸水率
５×５ｃｍのフィルムを真水中に２４時間浸漬し、その前後の重量を測定して吸水量を算出し、その浸漬前のフィルム重量に対する％で示した。
【００３２】
【表１】
実施例１
参考例１で示した厚さ５０μｍのＬＣＰフィルムに、図３に示すように、銅を蒸着して導電体部を形成した。このフィルムの幅は３５ｍｍで、導電体部は幅２６ｍｍで、両サイドにスプロケット孔を設けた３５ｍｍ幅のスタンダードＴＡＢフィルムキャリアの仕様とした。テープは長さ２０ｍの長尺で、連続蒸着した後、メッキ法で厚さ１０μｍに銅を厚くした。導電体は両面に形成した。エキシマレーザを用いて直径４０μｍのスルーホールをあけ、スルーホールメッキを行い、両面にそれぞれ電極パターンを形成した。片面の基板実装側の外部端子には、さらに半田バンプを形成した。以上の工程により、ＣＳＰ用のインターポーザを得た。
【００３４】
実施例２
図４に示すように、実施例１で得たインターポーザにＩＣチップをフリップチップ方式で実装した。接合部はＰｂリッチの高融点半田バンプとした。さらにこれをエポキシ系レジンでトランスファーモールドで封止し、４箇所の吊り部を切断して、ＣＳＰを得た。
【００３５】
実施例３
図５に示すように、インナーリード部を熱圧着するタイプのインターポーザを作製した。これは、参考例２のＬＣＰフィルムの表面をＫＯＨ溶液で処理して、銅を０．５μｍ蒸着し、電気メッキで２５ｍｍ厚にして導電体部を形成した。エキシマレーザでスルーホールをあけ、スルーホールメッキしたのち、エッチングでパターンを形成した。さらに、外部端子に半田バンプを形成した。こうして、インナーリード付ＢＧＡタイプのインターポーザを得た。
【００３６】
実施例４
図６に示すように、実施例３のインターポーザにＡｕバンプ付ＩＣチップをインターポーザのインナーリード部に５００℃で熱圧着した。これを、エポキシ系レジンで封止して、ＢＧＡタイプのＣＳＰができた。
【００３７】
実施例５
図７に示すように、ＩＣチップの放熱性を高めるため、参考例３で得たＳｉＯ２フィラー１０重量％を含有するＬＣＰフィルム（厚さ１２５μｍ、ＣＴＥ；Ｘ方向：７ｐｐｍ／℃、Ｙ方向：８ｐｐｍ／℃）にスルーホール、インナーパッド、アウターパッドを設けたものにＩＣチップを熱伝導性の高いダイボンディング樹脂で接着し、ワイヤーボンディングした後、保護用樹脂で封止して、ＩＣパッケージを得た。このものは、ＩＣチップに生じる熱応力が小さく良好なパッケージである。
【００３８】
実施例６
図８に示すように、リードフレームタイプのＣＳＰに、ＬＣＰフィルムの保護及び絶縁のための層を設けたものである。まず、リードフレームのワイヤーボンディングのセカンド面に対して裏面に実施例５で示したＬＣＰフィルムを貼り付ける。この絶縁体付リードフレームにＩＣチップをフェースダウンで接着し、ワイヤーボンディングを行う。さらに樹脂で封止してＣＳＰができ上がる。このものは、ＩＣチップとＣＴＥ値が近いＬＣＰフィルムを用いたことで、リードフレームとＩＣチップとのＣＴＥ値のミスマッチによって生じる熱応力が軽減でき、良好なＣＳＰを得ることができた。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のインターポーザは、融点が２８０℃以上と高く、半田耐熱性にすぐれ、かつ線膨張率を低くコントロールした特定物性のＬＣＰフィルムを用いて構成したことから、信頼性の高いＩＣチップパッケージを与えるもので、その産業的意義は非常に高い。
本発明のＩＣチップパッケージは、そのインターポーザに線膨張係数がＩＣチップの線膨張係数である３ｐｐｍ／℃に近いＬＣＰフィルムからなるインターポーザを用いたことにより、従来のポリイミドフィルムをインターポーザとして用いたものよりも接合部の信頼性が高く、さらにこれを樹脂モールドしたパッケージにおいては、ＬＣＰフィルムの吸水率が低いことにより、パッケージクラックを低減できる。また、従来のセラミックスインターポーザに比べ、安価でかつ薄いパッケージとすることができる。さらに、本発明のＩＣチップパッケージの場合、そのＬＣＰフィルムの吸水率が低く、かつそのモールド樹脂との接着性が良いことから、モールドする樹脂の量を少なくでき、安価で、薄く、軽くすることができる。そして、軽いＣＳＰ、ＢＧＡは大変な利点がある。これはこのようなパッケージを基板に実装する際に行う、半田バンプを用いたＣＣＢ（コントロール、コラップス、ボンディング）法による接合の際、軽い方がよりセルファライメントがききやすい点である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリイミドフィルムを用いた従来のＩＣチップパッケージの断面図を示す。
【図２】図１のＩＣチップパッケージを樹脂モールドして形成したプラスチックモールド型ＣＳＰの断面図を示す。
【図３】本発明のインターポーザの構造説明図を示す。
ａ：概略図
ｂ：そのＡ−Ａ’断面図
【図４】図３に示すインターポーザにＩＣチップを実装し、さらに樹脂モールドして形成したプラスチックモールド型ＣＳＰの断面図を示す。
【図５】本発明によるインナーリード付ＣＳＰ用インターポーザの構造説明図を示す。
ａ：概略図
ｂ：そのＢ−Ｂ’断面図
【図６】図５に示すインターポーザを用いて形成したＣＳＰの断面図を示す。
【図７】本発明のシリカ含有インターポーザを用いて形成したワイヤーボンディングタイプＩＣチップパッケージの断面図を示す。
【図８】本発明のインターポーザを用いたリードフレームタイプＣＳＰの断面図を示す。
【符号の説明】
１ ＩＣチップ
２ 半田バンプ
３ インナーパッド
４ アウターパッド
５ ポリイミドフィルム
６ スルーホール
７ インターポーザ
８ ＬＣＰフィルム
９ 封止レジン
１０ ＣＳＰ
１１ 吊り部
１２ スプロケットホール
１３ 外部端子用半田バンプ
１４ インナーリード
１５ Ａｕバンプ
１６ 接着樹脂
１７ Ａｕワイヤー
１８ ダイボンド樹脂
１９ リードフレーム
２０ Ａｌパッド
Claims (6)
- 表面に導電体パターンを有する液晶ポリマー分子が平面方向にランダムに配向した均方向性を有する液晶ポリマーフィルムからなり、
該液晶ポリマーフィルムは、厚さが２０〜１００μｍであり、無機充填剤の含有を必須としなくても、３〜９ｐｐｍ／℃の線膨張係数と２８０℃以上の融点を有し、かつ該フィルムにおける１つの平面方向の線膨張係数Ａと他の平面方向の線膨張係数Ｂの比Ａ／Ｂが０．５〜２の範囲にあることを特徴とするＩＣチップ実装用インターポーザ。 - 前記線膨張係数の比Ａ／Ｂが０．８９〜１．１４である請求項１のＩＣチップ実装用インターポーザ。
- 該導電体パターンが、７ｐｐｍ／℃以下の線膨張係数を有するインバー型合金からなる請求項１又は２のＩＣチップ実装用インターポーザ。
- 請求項１〜３のいずれかのインターポーザにＩＣチップを実装したＩＣチップパッケージ。
- 樹脂モールドしてプラスチックモールド型ＩＣチップパッケージとした請求項４のＩＣチップパッケージ。
- 該ＩＣチップの実装方式が、フリップチップ方式である請求項４又は５のＩＣチップパッケージ。
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