JP3789171B2 - 接着剤付き銅基材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放熱を必要とする高発熱タイプの半導体装置に使用される放熱板付きリードフレームの一部を形成する接着剤付き銅基材に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年半導体装置の高機能化に伴い、半導体素子の発熱量が増大してきた。この発熱を半導体装置外に逃がすために半導体素子の下側に放熱板を取り付ける必要がある。従来はこの放熱板をリードフレームに取り付けるために両面接着テープを使用していたが、コストダウンの目的で、放熱板に予め接着剤が塗布された形のものが開発された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この場合放熱板全面に接着剤が塗布されており、半導体装置として組み立てた場合モールド樹脂と接する部分ができる。この半導体装置を実装のためのリフロー工程に通した場合、接着剤とモールド樹脂の熱膨張係数の差により発生する応力のため、接着剤とモールド樹脂の界面で剥離が発生し、半導体装置の信頼性を低下させるという問題があった。
本発明は接着剤とモールド樹脂界面における応力の発生を抑制し、信頼性の高い半導体装置が得られる接着剤付き銅基材を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は前記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、絶縁層となるなる第一のポリイミド樹脂の熱膨張係数と接着剤層となる第二のポリイミド樹脂層の厚みをコントロールすることで、モールド樹脂との接着信頼性が確保できることを見出し本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなはち本発明は、銅箔の粗化面に４００℃以下の温度で熱溶融しない第一のポリイミド樹脂、さらに第一のポリイミド樹脂に接して４００℃以下の温度で熱溶融可能な第二のポリイミド樹脂を形成してなる接着剤付き銅基材において、第一のポリイミド樹脂の熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以上、３５ｐｐｍ／℃以下であるポリイミド樹脂であり、なおかつ第二のポリイミド樹脂層の厚みの範囲が、第一のポリイミド樹脂層の厚みより薄い厚みから３μｍの範囲であることを特徴とする接着剤付き銅基材である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に使用される銅箔は、最終的には放熱板として機能するものであり、その厚みは５０μｍ以上が必要である。５０μｍ未満では放熱効果が得られない。銅箔厚みの上限は特に設けないが、ポリイミド樹脂を樹脂を連続的にコーティングすることを考えると２００μｍが限界である。銅箔は圧延銅箔、電解銅箔又は銅合金箔のいずれも使用可能である。
【０００７】
本発明において使用される第一のポリイミド樹脂は、最終的にはリードフレームと放熱板との絶縁層として機能するものであり、第二のポリイミド樹脂の最高接着温度４００℃以下で熱溶融しないことが必要である。すなわち４００℃以下における弾性率が１０ＭＰａ以上でなければならない。上限は特に限定されるものではないが、実際的には１ＧＰａを超えることはない。本発明の目的を達成するためには、その熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以上、３５ｐｐｍ／℃以下、好ましくは１５ｐｐｍ／℃以上、３０ｐｐｍ／℃以下であることが必要である。第一のポリイミド樹脂の熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃未満の場合は、より熱膨張係数の大きい第二のポリイミド樹脂との界面における接着信頼性が低下する。また３５ｐｐｍ／℃を超えるとモールド樹脂との接着信頼性が低下する。第一のポリイミド樹脂は基本的に熱膨張係数の範囲を満たしていれば、ポリイミド樹脂の構造は限定されない。
【０００８】
第一のポリイミド樹脂は、その前駆体であるポリアミド酸樹脂ワニスの状態で銅箔上にコーティングされその後に第二のポリイミド樹脂層がコーティングされる。第一のポリイミド樹脂層は最終的に絶縁層として機能するものであり、その層の厚みは３μｍ以上、３０μｍ以下、好ましくは７μｍ以上、２０μｍ以下である。３μｍ未満では十分な絶縁性を保持することができず、３０μｍを超えるとコーティング後の溶剤を飛ばす乾燥工程に時間が掛かりすぎ生産性が低下する。
【０００９】
本発明において使用される第二のポリイミド樹脂は最終的に接着剤として機能するものであり、４００℃以下の温度で熱溶融可能な物を使用する。４００℃以下の温度で熱溶融可能な物とは、４００℃以下の温度における弾性率が１００Ｐａ以上、１ＭＰａ以下の物が好ましく用いられる。１００Ｐａ未満では十分な機械特性を得ることができず、１ＭＰａを超えた場合、被接着物に対して十分な接着性を得ることができない。
【００１０】
このようなポリイミド樹脂接着剤は耐熱性を考えた場合、芳香族基を有するジアミン化合物と芳香族基を有する酸二無水物とより重合されるものが好ましい。さらに対数粘度としては０．１ｇ／ml以上、２．０ｇ／ml下であるが、好ましくは０．３ｇ／ml以上、１．０ｇ／ml以下である。対数粘度が０．１ｇ／ml未満では機械特性が低下し、２．０ｇ／mlを超えると弾性率が高くなり、接着性を得るに十分な熱溶融性が得られない。
【００１１】
前記ジアミン化合物の具体的な例としては、ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、ビス４−（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス４−（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、２，２−ビス（４−（３−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン等があげられ、単独または混合物として使用される。酸二無水物の具体的例としては、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、オキシフタル酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等があげられ、単独または混合物として使用される。敷かしながら本発明は、これらの例示に限定される物ではなく、芳香族基を有し、最終的に接着剤としたとき、４００℃以下の温度で熱溶融性を示すものは全て使用可能である。また耐熱性を損なわない範囲で脂肪族系のジアミンあるいはシリコーン系のジアミンを併用することも可能である。
【００１２】
第二のポリイミド樹脂は、銅箔上に第一のポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミド酸樹脂ワニスをコーティングした後その上にコーティングされる。第二のポリイミド樹脂はポリイミド樹脂ワニスまたは前駆体であるポリアミド酸ワニスあるいはこれらの混合ワニスとしてコーティングされる。本発明の目的を達成するためには、第二のポリイミド樹脂層の厚みは、第一のポリイミド樹脂層の厚みより薄く、また３μｍ以上の厚みが必要である。第一のポリイミド樹脂層よりも厚い場合、加熱冷却時の伸び縮みが大きくなり、モールド樹脂との接着性が低下する。また厚みが３μｍ未満の場合リードフレームに対する埋め込み性が低下し、リードフレームとの接着性が損なわれる。
【００１３】
以上の様にして製造された接着剤付き銅基材はモールド樹脂との優れた接着信頼性を有するため、高い信頼性が要求される半導体、特に放熱性を必要とする半導体装置の放熱用基材として有用である。以下に実施例を上げて本発明の優位性を説明する。
【００１４】
【実施例】
実施例１〜２０及び比較例１〜１８
（サンプル製造）
厚み１０５μｍ、の電解銅箔の粗化面に３５０℃における弾性率が１００ＭＰａであり、熱膨張係数の異なるポリイミド樹脂をコーティングし、１０μｍの厚みの第一のポリイミド樹脂層を形成する。その上に３５０℃における弾性率が１０ＫＰａ、対数粘度０．７ｇ／mlのポリイミド樹脂を厚みを変えてコーティングし試験用サンプルを作成した。
（モールド樹脂との接着性評価）
製造したサンプル基材の第二のポリイミド樹脂面に、幅２０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚み２ｍｍにモールド樹脂をトランスファー成形し（成形条件：１８０℃、７０Ｋｇ／ｃｍ2 、９０秒）試験片を作成。この試験片を８５℃／８５％の雰囲気中に１６８時間放置した後、２６０℃の半田浴に１０秒間浸漬した。評価は１０個の試験片につきモールド樹脂との剥離が発生したかしないかを観察し、剥離の発生した個数を示した。
（銅に対する接着力評価）
２０ｍｍ×５０ｍｍ、厚み０．２ｍｍの銅板（ＭＦ２０２）に、５ｍｍ幅にスリットした接着剤付き銅基材を、３５０℃、２０Ｋｇ／ｃｍ2 、５秒の条件で接着し試験片を作成。引っ張り試験機によりこの試験片の９０°ピール強度を測定し接着力とした。測定は１０個の試験片の平均値を示した。
結果を実施例を表１に、比較例を表２に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【発明の属する技術分野】
本発明は放熱を必要とする高発熱タイプの半導体装置に使用される放熱板付きリードフレームの一部を形成する接着剤付き銅基材に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年半導体装置の高機能化に伴い、半導体素子の発熱量が増大してきた。この発熱を半導体装置外に逃がすために半導体素子の下側に放熱板を取り付ける必要がある。従来はこの放熱板をリードフレームに取り付けるために両面接着テープを使用していたが、コストダウンの目的で、放熱板に予め接着剤が塗布された形のものが開発された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この場合放熱板全面に接着剤が塗布されており、半導体装置として組み立てた場合モールド樹脂と接する部分ができる。この半導体装置を実装のためのリフロー工程に通した場合、接着剤とモールド樹脂の熱膨張係数の差により発生する応力のため、接着剤とモールド樹脂の界面で剥離が発生し、半導体装置の信頼性を低下させるという問題があった。
本発明は接着剤とモールド樹脂界面における応力の発生を抑制し、信頼性の高い半導体装置が得られる接着剤付き銅基材を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は前記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、絶縁層となるなる第一のポリイミド樹脂の熱膨張係数と接着剤層となる第二のポリイミド樹脂層の厚みをコントロールすることで、モールド樹脂との接着信頼性が確保できることを見出し本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなはち本発明は、銅箔の粗化面に４００℃以下の温度で熱溶融しない第一のポリイミド樹脂、さらに第一のポリイミド樹脂に接して４００℃以下の温度で熱溶融可能な第二のポリイミド樹脂を形成してなる接着剤付き銅基材において、第一のポリイミド樹脂の熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以上、３５ｐｐｍ／℃以下であるポリイミド樹脂であり、なおかつ第二のポリイミド樹脂層の厚みの範囲が、第一のポリイミド樹脂層の厚みより薄い厚みから３μｍの範囲であることを特徴とする接着剤付き銅基材である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に使用される銅箔は、最終的には放熱板として機能するものであり、その厚みは５０μｍ以上が必要である。５０μｍ未満では放熱効果が得られない。銅箔厚みの上限は特に設けないが、ポリイミド樹脂を樹脂を連続的にコーティングすることを考えると２００μｍが限界である。銅箔は圧延銅箔、電解銅箔又は銅合金箔のいずれも使用可能である。
【０００７】
本発明において使用される第一のポリイミド樹脂は、最終的にはリードフレームと放熱板との絶縁層として機能するものであり、第二のポリイミド樹脂の最高接着温度４００℃以下で熱溶融しないことが必要である。すなわち４００℃以下における弾性率が１０ＭＰａ以上でなければならない。上限は特に限定されるものではないが、実際的には１ＧＰａを超えることはない。本発明の目的を達成するためには、その熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以上、３５ｐｐｍ／℃以下、好ましくは１５ｐｐｍ／℃以上、３０ｐｐｍ／℃以下であることが必要である。第一のポリイミド樹脂の熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃未満の場合は、より熱膨張係数の大きい第二のポリイミド樹脂との界面における接着信頼性が低下する。また３５ｐｐｍ／℃を超えるとモールド樹脂との接着信頼性が低下する。第一のポリイミド樹脂は基本的に熱膨張係数の範囲を満たしていれば、ポリイミド樹脂の構造は限定されない。
【０００８】
第一のポリイミド樹脂は、その前駆体であるポリアミド酸樹脂ワニスの状態で銅箔上にコーティングされその後に第二のポリイミド樹脂層がコーティングされる。第一のポリイミド樹脂層は最終的に絶縁層として機能するものであり、その層の厚みは３μｍ以上、３０μｍ以下、好ましくは７μｍ以上、２０μｍ以下である。３μｍ未満では十分な絶縁性を保持することができず、３０μｍを超えるとコーティング後の溶剤を飛ばす乾燥工程に時間が掛かりすぎ生産性が低下する。
【０００９】
本発明において使用される第二のポリイミド樹脂は最終的に接着剤として機能するものであり、４００℃以下の温度で熱溶融可能な物を使用する。４００℃以下の温度で熱溶融可能な物とは、４００℃以下の温度における弾性率が１００Ｐａ以上、１ＭＰａ以下の物が好ましく用いられる。１００Ｐａ未満では十分な機械特性を得ることができず、１ＭＰａを超えた場合、被接着物に対して十分な接着性を得ることができない。
【００１０】
このようなポリイミド樹脂接着剤は耐熱性を考えた場合、芳香族基を有するジアミン化合物と芳香族基を有する酸二無水物とより重合されるものが好ましい。さらに対数粘度としては０．１ｇ／ml以上、２．０ｇ／ml下であるが、好ましくは０．３ｇ／ml以上、１．０ｇ／ml以下である。対数粘度が０．１ｇ／ml未満では機械特性が低下し、２．０ｇ／mlを超えると弾性率が高くなり、接着性を得るに十分な熱溶融性が得られない。
【００１１】
前記ジアミン化合物の具体的な例としては、ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、ビス４−（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス４−（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、２，２−ビス（４−（３−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン等があげられ、単独または混合物として使用される。酸二無水物の具体的例としては、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、オキシフタル酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等があげられ、単独または混合物として使用される。敷かしながら本発明は、これらの例示に限定される物ではなく、芳香族基を有し、最終的に接着剤としたとき、４００℃以下の温度で熱溶融性を示すものは全て使用可能である。また耐熱性を損なわない範囲で脂肪族系のジアミンあるいはシリコーン系のジアミンを併用することも可能である。
【００１２】
第二のポリイミド樹脂は、銅箔上に第一のポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミド酸樹脂ワニスをコーティングした後その上にコーティングされる。第二のポリイミド樹脂はポリイミド樹脂ワニスまたは前駆体であるポリアミド酸ワニスあるいはこれらの混合ワニスとしてコーティングされる。本発明の目的を達成するためには、第二のポリイミド樹脂層の厚みは、第一のポリイミド樹脂層の厚みより薄く、また３μｍ以上の厚みが必要である。第一のポリイミド樹脂層よりも厚い場合、加熱冷却時の伸び縮みが大きくなり、モールド樹脂との接着性が低下する。また厚みが３μｍ未満の場合リードフレームに対する埋め込み性が低下し、リードフレームとの接着性が損なわれる。
【００１３】
以上の様にして製造された接着剤付き銅基材はモールド樹脂との優れた接着信頼性を有するため、高い信頼性が要求される半導体、特に放熱性を必要とする半導体装置の放熱用基材として有用である。以下に実施例を上げて本発明の優位性を説明する。
【００１４】
【実施例】
実施例１〜２０及び比較例１〜１８
（サンプル製造）
厚み１０５μｍ、の電解銅箔の粗化面に３５０℃における弾性率が１００ＭＰａであり、熱膨張係数の異なるポリイミド樹脂をコーティングし、１０μｍの厚みの第一のポリイミド樹脂層を形成する。その上に３５０℃における弾性率が１０ＫＰａ、対数粘度０．７ｇ／mlのポリイミド樹脂を厚みを変えてコーティングし試験用サンプルを作成した。
（モールド樹脂との接着性評価）
製造したサンプル基材の第二のポリイミド樹脂面に、幅２０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚み２ｍｍにモールド樹脂をトランスファー成形し（成形条件：１８０℃、７０Ｋｇ／ｃｍ2 、９０秒）試験片を作成。この試験片を８５℃／８５％の雰囲気中に１６８時間放置した後、２６０℃の半田浴に１０秒間浸漬した。評価は１０個の試験片につきモールド樹脂との剥離が発生したかしないかを観察し、剥離の発生した個数を示した。
（銅に対する接着力評価）
２０ｍｍ×５０ｍｍ、厚み０．２ｍｍの銅板（ＭＦ２０２）に、５ｍｍ幅にスリットした接着剤付き銅基材を、３５０℃、２０Ｋｇ／ｃｍ2 、５秒の条件で接着し試験片を作成。引っ張り試験機によりこの試験片の９０°ピール強度を測定し接着力とした。測定は１０個の試験片の平均値を示した。
結果を実施例を表１に、比較例を表２に示す。
【００１５】
【表１】
【表２】
Claims (1)
- 銅箔の粗化面に４００℃以下の温度で熱溶融しない第一のポリイミド樹脂、さらに第一のポリイミド樹脂に接して４００℃以下の温度で熱溶融可能な第二のポリイミド樹脂を形成してなる接着剤付き銅基材において、第一のポリイミド樹脂の熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以上、３５ｐｐｍ／℃以下であるポリイミド樹脂であり、なおかつ第二のポリイミド樹脂層の厚みの範囲が、第一のポリイミド樹脂層の厚みより薄い厚みから３μｍの範囲であることを特徴とする接着剤付き銅基材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18916996A JP3789171B2 (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | 接着剤付き銅基材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18916996A JP3789171B2 (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | 接着剤付き銅基材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1034819A JPH1034819A (ja) | 1998-02-10 |
| JP3789171B2 true JP3789171B2 (ja) | 2006-06-21 |
Family
ID=16236635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18916996A Expired - Fee Related JP3789171B2 (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | 接着剤付き銅基材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3789171B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004259789A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Mitsui Chemicals Inc | リードフレーム固定用接着基材 |
| WO2019131093A1 (ja) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | Ｊｘ金属株式会社 | 放熱用銅箔及び放熱部材 |
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1996
- 1996-07-18 JP JP18916996A patent/JP3789171B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1034819A (ja) | 1998-02-10 |
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