JP4534100B2 - 電子部品用両面接着フィルム、半導体搭載用有機基板および半導体装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造に好適に使用される電子部品用両面接着フィルムと半導体搭載用有機基板およびそれらを用いた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップを半導体搭載用有機基板に搭載する場合、ダイボンディングペーストと言われるエポキシ系またはポリイミド系接着剤が用いられている。しかし、半導体チップと半導体搭載用有機基板、更にはこれらからなる半導体装置を実装するマザーボードとの膨張係数の不整合により熱応力を生じ、半導体チップのクラックや接着剤層のクラック、マザーボードへの接合部であるはんだ付け部分のクラックなどの不良を引き起こす。この様な熱応力を緩和するためには低弾性な接着剤が有効である。
【０００３】
また、熱応力を緩和するための接着剤の厚さはシミュレーション等により設計された適切な厚さが必要であり、厚さ精度を確保するためにはフィルム状の接着剤が用いられている。半導体装置の組立工程でもその取扱い性のよさや、ドライプロセスであることなどからフィルム状の接着剤が用いられている。
【０００４】
接着フィルムを半導体搭載用有機基板に貼り付ける場合、基板上の配線と基材との段差を埋め込む必要がある。埋め込みが不十分であると接着界面にボイドを生じ、組み立てた半導体装置の耐熱、耐湿信頼性を低下させる原因となる。そのため、貼り付け時に充分流動し上記段差を埋め込むことが可能な熱硬化性樹脂組成物が用いられる。
【０００５】
このような低弾性な接着フィルムの組成としては、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る。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い。さらにはアクリロニトリルブタジエンゴム系は溶融粘度が高いため、半導体搭載用有機基板に貼り付ける際に基板上の配線段差を埋め込みにくく、ボイドを発生しやすい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
配線段差を埋め込みやすくするため流動性を向上させた接着剤では、貼り付け時に不要な部分にまで樹脂が流れてしまいその後のリードまたはワイヤボンディングなどの工程で接続不良を発生する恐れがある。また、流れ出した樹脂の分だけ厚さが減少したり、厚さにむらが出るなど厚さ精度が確保できなくなる。このような樹脂の流動性を制御しやすくするためには、特開平９−３２１０８４号公報や特開平１０−２２３２５号公報にあるように流動性を持たないコア材の両面に接着剤層を設けて三層構造とすることが有効である。
【０００７】
このような三層構造のコア材に求められる性能として、耐熱性、接着剤層との接着性、低弾性、厚み精度などが挙げられるが、一般的には耐熱性が重視されるため耐熱性のある熱可塑性樹脂フィルムが用いられている。耐熱性のある熱可塑性樹脂としてポリイミドやポリエステル、ポリテトラフルオロエチレンなどの（スーパー）エンジニアリングプラスチックが一般的であるが、これらは何れも貯蔵弾性率が高く電子部品用両面接着フィルムとしたときの熱応力の緩和効果を低下させる。
【０００８】
また、コア材の材質によってはコア材と接着剤層との接着力が十分でなくなる恐れがある。例えばポリイミドやポリテトラフルオロエチレンは極性の低い樹脂であるため、接着剤層との接着力が低下しやすい。接着力が低下するとコア材と接着剤層の界面に吸湿した水分が溜まりやすくなり、はんだリフロー時に吸湿した水分の蒸気圧により膨れるいわゆるリフロークラックの原因となる。また、コア材と接着剤層の熱膨張係数が異なると熱応力が発生し、接着力の低下と相まってコア材と接着剤層の界面剥離の原因となる。
【０００９】
本発明は、半導体チップと半導体搭載用有機基板のように熱膨張係数の著しく異なるものを接着するための低弾性な電子部品用両面接着フィルムおよびそれを用いた半導体搭載用有機基板ならびに半導体装置を提供する上で、接着性を向上し耐温度サイクル性、耐リフロー性などの信頼性を向上することを課題とした。
具体的にはコア材と接着剤層からなる電子部品用両面接着フィルムにおいて、コア材の弾性率を低減しかつコア材と接着剤層との接着力を向上し更にはコア材と接着剤層の熱膨張係数を整合させることを課題とした。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明はコア材の両面に接着剤層が形成された電子部品用両面接着フィルムにおいて、該接着剤層が未硬化の熱硬化性樹脂組成物であり、該コア材が熱硬化性樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする電子部品用両面接着フィルムである。
【００１１】
接着剤層の硬化物およびコア材の動的粘弾性測定装置で測定される２５℃の貯蔵弾性率は１０〜２０００ＭＰａで、かつ２６０℃での貯蔵弾性率は３〜５０ＭＰａであることが好ましい。
【００１２】
接着剤層およびコア材をなす熱硬化性樹脂組成物として、（１）エポキシ樹脂及びその硬化剤１００重量部、（２）エポキシ当量が２０００〜１５０００ｇ／ｍｏｌでガラス転移温度が−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、（３）硬化促進剤０．１〜５重量部からなる組成物が好適である。
【００１３】
本発明は、上記電子部品用両面接着フィルムを備えた半導体搭載用有機基板である。
【００１４】
また本発明は、半導体チップと半導体搭載用有機基板とを上記電子部品用両面接着フィルムを介して接着した半導体装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の電子部品用両面接着フィルムは、接着剤層を熱硬化性樹脂組成物の未硬化物としコア材を熱硬化性樹脂組成物の硬化物として、コア材の両面に接着剤層を形成してなる。
【００１６】
接着剤層とコア材をなす熱硬化性樹脂組成物は（１）エポキシ樹脂及びその硬化剤１００重量部、（２）エポキシ当量が２０００〜１５０００ｇ／ｍｏｌでガラス転移温度が−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、（３）硬化促進剤０．１〜５重量部の範囲内において、接着剤層とコア材とで同一であってもよいし異なっていてもよいが、本発明の目的である接着性の向上と熱膨張係数の整合の点を満たす必要がある。一般的には同一であることが好ましいが本発明はこれに限定されるものではない。
【００１７】
熱硬化性樹脂組成物の硬化物、すなわち接着剤層の硬化物およびコア材の動的粘弾性測定装置で測定した貯蔵弾性率が２５℃で１０〜２，０００ＭＰａかつ２６０℃で３〜５０ＭＰａであることが好ましい。貯蔵弾性率が２５℃で２，０００ＭＰａを超えるものと２６０℃で５０ＭＰａを超えるものでは、半導体チップと半導体搭載用有機基板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１０ＭＰａ未満では電子部品用両面接着フィルムの取扱性や接着剤層の厚さ精度が悪くなり、２６０℃で３ＭＰａ未満ではリフロークラックを発生しやすくなる。
【００１８】
このような熱硬化性樹脂組成物としては、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、硬化促進剤からなる組成物が好適である。
【００１９】
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．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、ＹＤ８１２５、ＹＤＦ８１７０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。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−１９５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、ＹＤＣＮ７０２、ＹＤＣＮ７０３、ＹＤＣＮ７０４という商品名で市販されている。
【００２０】
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が使用でき、アミン類、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−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。その配合量はエポキシ樹脂のエポキシ当量に合わせた論理当量比が好ましいが、これに限定されるものではない。
【００２１】
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、２Ｅ４ＭＺ、２ＰＺ−ＣＮ、２ＰＺ−ＣＮＳという商品名で市販されている。その配合量は、硬化速度やＢステージ状態を制御するため調整が必要であるが、エポキシ樹脂及びその硬化剤１００重量部に対し０．１〜５重量部が好ましい。
【００２２】
エポキシ基含有アクリル系共重合体はエポキシ当量が２０００〜１５０００ｇ／ｍｏｌでＴｇが−１０℃以上でかつ重量平均分子量が８０万以上である共重合体が好ましい。カルボン酸基や水酸基を含有した共重合体では接着剤組成にした時の架橋反応が進行しやすく、接着剤層の流動性が低下したり接着力が低下するなどの問題を発生しやすく好ましくない。コア材用組成物としてはこの限りではない。エポキシ当量は２０００〜１５０００ｇ／ｍｏｌの範囲が好ましく、２０００ｇ／ｍｏｌ未満では共重合体がゲル化しやすくなり１５０００ｇ／ｍｏｌを超えると接着力が低下する。エポキシ基を導入する方法は特に限定するものではなく、例えばグリシジル（メタ）アクリレートのようなエポキシ基を持ったモノマを共重合する方法、水酸基を持ったモノマを共重合した後エピクロルヒドリンを付加する方法、水酸基を持ったモノマを共重合した後ジイソシアネートを用いてグリシドールを付加する方法などがある。共重合体の残部はエチル（メタ）アクリレートやブチル（メタ）アクリレート、アクリロニトリルまたはそれら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ことができる。これらのモノマーから共重合体を得る重合方法はパール重合、溶液重合等の公知の方法を用いることができる。エポキシ基含有アクリル系共重合体のＴｇは、−１０℃未満であるとＢステージ状態での接着剤層のタック性が大きくなり取扱い性が悪化する恐れがある。また重量平均分子量は８０万以上が好ましく、接着剤層の強度や可撓性、タック性等の点で良好な組成物が得られる。このようなエポキシ基含有アクリル系共重合体はＨＴＲ−８６０Ｐ−３という商品名で帝国化学産業株式会社から市販されている。エポキシ基含有アクリル系共重合体の添加量は、接着剤層およびコア材の貯蔵弾性率や接着時の流動性、接着性を考慮するとエポキシ樹脂及びその硬化剤１００重量部に対し１００〜３００重量部が好ましい。
【００２３】
接着剤層やコア材の取扱い性の向上、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できる。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、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。
【００２４】
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、特にシランカップリング剤が好適である。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。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−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−株式会社から市販されている。
【００２５】
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目的でイオン捕捉剤を配合することができる。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がある。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。
【００２６】
コア材の両面に接着剤層を形成する方法は特に限定するものではない。例えば、ラミネート、コーティング、ディッピングなどの公知の方法で形成することができる。好ましい方法は、ラミネートとコーティングであり、電子部品用両面接着フィルムの厚さを精度よく制御することが可能である。特にラミネートは予め接着剤層のみを形成しておくことができるため量産性にすぐれる。このときのコア材および接着剤層の厚さは特に限定するものではないが、これらを合わせた電子部品用両面接着フィルムのトータルの厚さは１０〜５００μｍが好ましい。１０μｍ未満では熱応力の緩和効果が小さくなり剥離やクラックを生ずる恐れがある。５００μｍを超えるとリードまたはワイヤボンディングがしずらくなり、また半導体装置の厚さが厚くなる。さらに好ましくは５０〜２５０μｍである。
【００２７】
コア材の両面に接着剤層をラミネートして形成する場合の接着剤層は、予め接着剤組成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コア材へのラミネート前に剥離してもよいし、キャリアフィルムとともにコア材にラミネートし使用時に剥離することもできる。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。
【００２８】
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。コア材の両面に接着剤層をコーティングにより形成する場合は、このワニスをそのまま用いることができる。
【００２９】
コア材の作製方法は上記接着剤層の作製方法と同様に、コア材組成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得られる。コア材は加熱しても流動しないよう硬化させる必要があり、この硬化処理は溶剤の除去工程で同時に行ってもよいし、別途恒温槽に放置して行ってもよい。その硬化度は特に限定するものではなく、本発明の目的から半導体搭載用有機基板への貼り付け時および半導体チップ搭載時に加熱により流動しなければよい。
【００３０】
本発明の半導体搭載用有機基板としては、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。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てもよい。電子部品用両面接着フィルムを半導体搭載用有機基板へ張り付ける方法としては、電子部品用両面接着フィルムを所定の形状に切断し、半導体搭載用有機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、これに限定されるものではない。
【００３１】
本発明の半導体装置は、半導体搭載用有機基板に前述の電子部品用両面接着フィルムを介して半導体チップを搭載したものである。半導体チップの搭載方法はフェイスダウンまたはフェイスアップのどちらであってもかまわない。半導体搭載用有機基板への半導体チップの搭載方法としては、電子部品用両面接着フィルムを所定の形状に切断し、半導体搭載用有機基板の所望の位置に熱圧着して本接着または仮接着し、さらに半導体チップを熱圧着する方法が一般的ではあるが、これに限定されるものではない。半導体チップに先に電子部品用両面接着フィルムを接着しておき、その後半導体搭載用有機基板へ接着してもよい。接着剤層の硬化処理は上記熱圧着時に行ってもよいし別途熱処理を行ってもよく他の工程、例えば封止工程やはんだ付け工程で行ってもよい。
【００３２】
【実施例】
以下本発明の実施例を具体的に説明する。
【００３３】
（実施例１）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート８２８、油化シェルエポキシ株式会社製商品名）４５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ＥＳＣＮ１９５、住友化学工業株式会社製商品名）１５重量部、フェノールノボラック樹脂（プライオーフェンＬＦ２８８２、大日本インキ化学工業株式会社製商品名）４０重量部、エポキシ基含有アクリルゴム（ＨＴＲ−８６０Ｐ−３、帝国化学産業株式会社製商品名、分子量１００万、Ｔｇ−７℃）１５０重量部、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、四国化成工業株式会社製商品名）０．５重量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＮＵＣ Ａ−１８７、日本ユニカー株式会社製商品名）０．７重量部に、メチルエチルケトンを加えて撹拌溶解し接着剤ワニスとした。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５０μｍ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時間加熱硬化させたも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５０μｍ、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。接着剤フィルムと同様の方法で膜厚が１００μｍの塗膜を作製し、これを１７０℃で１時間加熱処理して硬化させコア材を得た。コア材の貯蔵弾性率は接着剤フィルムの貯蔵弾性率と同値であった。接着剤フィルムを接着剤層としてコア材の両面に８０℃、０．３ＭＰａで熱ラミネートし、電子部品用両面接着フィルムを得た。
【００３４】
（比較例１）
コア材として実施例１の接着剤層と同じ組成で厚さ１００μｍの未硬化の接着剤フィルムを用いた以外は実施例１と同様の方法で電子部品用両面接着フィルムを得た。
【００３５】
（比較例２）
コア材として厚さ１００μｍのポリイミドフィルム（ユーピレックスＳ、宇部興産株式会社製商品名）を用いた以外は実施例１と同様の方法で電子部品用両面接着フィルムを得た。
【００３６】
得られた電子部品用両面接着フィルムを用いて半導体装置を組み立てる方法を図１を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
電子部品用両面接着フィルム（１）は接着剤層（１１）とコア材（１２）よりなる。まず、配線（４）を形成したポリイミドフィルム基板（３）の配線側に、所定の大きさに切り抜いた電子部品用両面接着フィルム（１）を１４０℃、０．５ＭＰａ、５秒の条件で熱圧着した。次に、電子部品用両面接着フィルムの基板と反対側に半導体チップ（２）を１７０℃、１ＭＰａ、５秒の条件で熱圧着した。この時の電子部品用両面接着フィルムの平面方向の変形量を測定し、はみ出し量とした。これを１７０℃、１時間加熱して電子部品用両面接着フィルムの接着剤層を硬化させた後、図１（ａ）では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（５１）で接続し、図１（ｂ）では半導体チップのパッドに基板のインナーリード（５２）をボンディングして半導体装置を得た。この半導体装置は一般的にはんだボール（６）を介して基板に実装される。
【００３７】
得られた半導体装置を用いて、接着性、耐温度サイクル性、耐リフロー性を調べた。接着性は、半導体チップを固定してポリイミドフィルム基板を引っ張った時の９０度剥離強度を測定した。耐温度サイクル性は、半導体装置を−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、１０００サイクル後のコア材と接着剤層の界面剥離を超音波探傷装置で観察し、剥離の発生していないものを○、発生していたものを×とした。耐リフロー性は、８５℃、８５％ＲＨで１６８時間吸湿させた半導体装置を２４０℃、２０秒の条件のＩＲリフロー炉に通した後のコア材と接着剤層の界面剥離を超音波探傷装置で観察し、剥離の発生していないものを○、発生していたものを×とした。これらの結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
＊ 接着剤層およびコア材の弾性率および膨張係数は硬化物での値。
【００３９】
表１から明らかなように実施例は貼り付け時のはみ出し量が少なく、コア材と接着剤層との接着性が良好であり耐温度サイクル性および耐リフロー性にすぐれていた。これに対し電子部品用両面接着フィルムを全て未硬化の熱硬化性樹脂組成物とした比較例１では、耐温度サイクル性および耐リフロー性にすぐれていたものの、電子部品用両面接着フィルムのはみ出し量が多いため貼り付け時に流れ出し、ワイヤまたはリードボンディングで不良を発生した。ポリイミドをコア材に用いた比較例２では接着剤層とコア材の接着性が劣りかつ熱膨張係数が異なるため、耐温度サイクル性および耐リフロー性で不良を発生した。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電子部品用両面接着フィルムを用いて半導体チップと半導体搭載用有機基板を接着した半導体装置は、電子部品用両面接着フィルムのコア材と接着剤層の接着性が良好であり、半導体チップと有機基板との熱膨張率係数の差から発生する熱応力を緩和するため耐温度サイクル性および耐リフロー性に優れている。したがって、本発明の電子部品用両面接着フィルムを用いることにより信頼性にすぐれた半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による電子部品用両面接着フィルムを用いた半導体装置の断面図であり、（ａ）は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、（ｂ）は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を示す。
【符号の説明】
１．電子部品用両面接着フィルム
１１．接着剤層
１２．コア材
２．半導体チップ
３．ポリイミド基板
４．配線
５１．ボンディングワイヤ
５２．インナーリード
６．はんだボール
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造に好適に使用される電子部品用両面接着フィルムと半導体搭載用有機基板およびそれらを用いた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップを半導体搭載用有機基板に搭載する場合、ダイボンディングペーストと言われるエポキシ系またはポリイミド系接着剤が用いられている。しかし、半導体チップと半導体搭載用有機基板、更にはこれらからなる半導体装置を実装するマザーボードとの膨張係数の不整合により熱応力を生じ、半導体チップのクラックや接着剤層のクラック、マザーボードへの接合部であるはんだ付け部分のクラックなどの不良を引き起こす。この様な熱応力を緩和するためには低弾性な接着剤が有効である。
【０００３】
また、熱応力を緩和するための接着剤の厚さはシミュレーション等により設計された適切な厚さが必要であり、厚さ精度を確保するためにはフィルム状の接着剤が用いられている。半導体装置の組立工程でもその取扱い性のよさや、ドライプロセスであることなどからフィルム状の接着剤が用いられている。
【０００４】
接着フィルムを半導体搭載用有機基板に貼り付ける場合、基板上の配線と基材との段差を埋め込む必要がある。埋め込みが不十分であると接着界面にボイドを生じ、組み立てた半導体装置の耐熱、耐湿信頼性を低下させる原因となる。そのため、貼り付け時に充分流動し上記段差を埋め込むことが可能な熱硬化性樹脂組成物が用いられる。
【０００５】
このような低弾性な接着フィルムの組成としては、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る。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い。さらにはアクリロニトリルブタジエンゴム系は溶融粘度が高いため、半導体搭載用有機基板に貼り付ける際に基板上の配線段差を埋め込みにくく、ボイドを発生しやすい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
配線段差を埋め込みやすくするため流動性を向上させた接着剤では、貼り付け時に不要な部分にまで樹脂が流れてしまいその後のリードまたはワイヤボンディングなどの工程で接続不良を発生する恐れがある。また、流れ出した樹脂の分だけ厚さが減少したり、厚さにむらが出るなど厚さ精度が確保できなくなる。このような樹脂の流動性を制御しやすくするためには、特開平９−３２１０８４号公報や特開平１０−２２３２５号公報にあるように流動性を持たないコア材の両面に接着剤層を設けて三層構造とすることが有効である。
【０００７】
このような三層構造のコア材に求められる性能として、耐熱性、接着剤層との接着性、低弾性、厚み精度などが挙げられるが、一般的には耐熱性が重視されるため耐熱性のある熱可塑性樹脂フィルムが用いられている。耐熱性のある熱可塑性樹脂としてポリイミドやポリエステル、ポリテトラフルオロエチレンなどの（スーパー）エンジニアリングプラスチックが一般的であるが、これらは何れも貯蔵弾性率が高く電子部品用両面接着フィルムとしたときの熱応力の緩和効果を低下させる。
【０００８】
また、コア材の材質によってはコア材と接着剤層との接着力が十分でなくなる恐れがある。例えばポリイミドやポリテトラフルオロエチレンは極性の低い樹脂であるため、接着剤層との接着力が低下しやすい。接着力が低下するとコア材と接着剤層の界面に吸湿した水分が溜まりやすくなり、はんだリフロー時に吸湿した水分の蒸気圧により膨れるいわゆるリフロークラックの原因となる。また、コア材と接着剤層の熱膨張係数が異なると熱応力が発生し、接着力の低下と相まってコア材と接着剤層の界面剥離の原因となる。
【０００９】
本発明は、半導体チップと半導体搭載用有機基板のように熱膨張係数の著しく異なるものを接着するための低弾性な電子部品用両面接着フィルムおよびそれを用いた半導体搭載用有機基板ならびに半導体装置を提供する上で、接着性を向上し耐温度サイクル性、耐リフロー性などの信頼性を向上することを課題とした。
具体的にはコア材と接着剤層からなる電子部品用両面接着フィルムにおいて、コア材の弾性率を低減しかつコア材と接着剤層との接着力を向上し更にはコア材と接着剤層の熱膨張係数を整合させることを課題とした。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明はコア材の両面に接着剤層が形成された電子部品用両面接着フィルムにおいて、該接着剤層が未硬化の熱硬化性樹脂組成物であり、該コア材が熱硬化性樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする電子部品用両面接着フィルムである。
【００１１】
接着剤層の硬化物およびコア材の動的粘弾性測定装置で測定される２５℃の貯蔵弾性率は１０〜２０００ＭＰａで、かつ２６０℃での貯蔵弾性率は３〜５０ＭＰａであることが好ましい。
【００１２】
接着剤層およびコア材をなす熱硬化性樹脂組成物として、（１）エポキシ樹脂及びその硬化剤１００重量部、（２）エポキシ当量が２０００〜１５０００ｇ／ｍｏｌでガラス転移温度が−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、（３）硬化促進剤０．１〜５重量部からなる組成物が好適である。
【００１３】
本発明は、上記電子部品用両面接着フィルムを備えた半導体搭載用有機基板である。
【００１４】
また本発明は、半導体チップと半導体搭載用有機基板とを上記電子部品用両面接着フィルムを介して接着した半導体装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の電子部品用両面接着フィルムは、接着剤層を熱硬化性樹脂組成物の未硬化物としコア材を熱硬化性樹脂組成物の硬化物として、コア材の両面に接着剤層を形成してなる。
【００１６】
接着剤層とコア材をなす熱硬化性樹脂組成物は（１）エポキシ樹脂及びその硬化剤１００重量部、（２）エポキシ当量が２０００〜１５０００ｇ／ｍｏｌでガラス転移温度が−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、（３）硬化促進剤０．１〜５重量部の範囲内において、接着剤層とコア材とで同一であってもよいし異なっていてもよいが、本発明の目的である接着性の向上と熱膨張係数の整合の点を満たす必要がある。一般的には同一であることが好ましいが本発明はこれに限定されるものではない。
【００１７】
熱硬化性樹脂組成物の硬化物、すなわち接着剤層の硬化物およびコア材の動的粘弾性測定装置で測定した貯蔵弾性率が２５℃で１０〜２，０００ＭＰａかつ２６０℃で３〜５０ＭＰａであることが好ましい。貯蔵弾性率が２５℃で２，０００ＭＰａを超えるものと２６０℃で５０ＭＰａを超えるものでは、半導体チップと半導体搭載用有機基板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１０ＭＰａ未満では電子部品用両面接着フィルムの取扱性や接着剤層の厚さ精度が悪くなり、２６０℃で３ＭＰａ未満ではリフロークラックを発生しやすくなる。
【００１８】
このような熱硬化性樹脂組成物としては、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、硬化促進剤からなる組成物が好適である。
【００１９】
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．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、ＹＤ８１２５、ＹＤＦ８１７０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。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−１９５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、ＹＤＣＮ７０２、ＹＤＣＮ７０３、ＹＤＣＮ７０４という商品名で市販されている。
【００２０】
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が使用でき、アミン類、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−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。その配合量はエポキシ樹脂のエポキシ当量に合わせた論理当量比が好ましいが、これに限定されるものではない。
【００２１】
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、２Ｅ４ＭＺ、２ＰＺ−ＣＮ、２ＰＺ−ＣＮＳという商品名で市販されている。その配合量は、硬化速度やＢステージ状態を制御するため調整が必要であるが、エポキシ樹脂及びその硬化剤１００重量部に対し０．１〜５重量部が好ましい。
【００２２】
エポキシ基含有アクリル系共重合体はエポキシ当量が２０００〜１５０００ｇ／ｍｏｌでＴｇが−１０℃以上でかつ重量平均分子量が８０万以上である共重合体が好ましい。カルボン酸基や水酸基を含有した共重合体では接着剤組成にした時の架橋反応が進行しやすく、接着剤層の流動性が低下したり接着力が低下するなどの問題を発生しやすく好ましくない。コア材用組成物としてはこの限りではない。エポキシ当量は２０００〜１５０００ｇ／ｍｏｌの範囲が好ましく、２０００ｇ／ｍｏｌ未満では共重合体がゲル化しやすくなり１５０００ｇ／ｍｏｌを超えると接着力が低下する。エポキシ基を導入する方法は特に限定するものではなく、例えばグリシジル（メタ）アクリレートのようなエポキシ基を持ったモノマを共重合する方法、水酸基を持ったモノマを共重合した後エピクロルヒドリンを付加する方法、水酸基を持ったモノマを共重合した後ジイソシアネートを用いてグリシドールを付加する方法などがある。共重合体の残部はエチル（メタ）アクリレートやブチル（メタ）アクリレート、アクリロニトリルまたはそれら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ことができる。これらのモノマーから共重合体を得る重合方法はパール重合、溶液重合等の公知の方法を用いることができる。エポキシ基含有アクリル系共重合体のＴｇは、−１０℃未満であるとＢステージ状態での接着剤層のタック性が大きくなり取扱い性が悪化する恐れがある。また重量平均分子量は８０万以上が好ましく、接着剤層の強度や可撓性、タック性等の点で良好な組成物が得られる。このようなエポキシ基含有アクリル系共重合体はＨＴＲ−８６０Ｐ−３という商品名で帝国化学産業株式会社から市販されている。エポキシ基含有アクリル系共重合体の添加量は、接着剤層およびコア材の貯蔵弾性率や接着時の流動性、接着性を考慮するとエポキシ樹脂及びその硬化剤１００重量部に対し１００〜３００重量部が好ましい。
【００２３】
接着剤層やコア材の取扱い性の向上、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できる。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、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。
【００２４】
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、特にシランカップリング剤が好適である。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。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−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−株式会社から市販されている。
【００２５】
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目的でイオン捕捉剤を配合することができる。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がある。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。
【００２６】
コア材の両面に接着剤層を形成する方法は特に限定するものではない。例えば、ラミネート、コーティング、ディッピングなどの公知の方法で形成することができる。好ましい方法は、ラミネートとコーティングであり、電子部品用両面接着フィルムの厚さを精度よく制御することが可能である。特にラミネートは予め接着剤層のみを形成しておくことができるため量産性にすぐれる。このときのコア材および接着剤層の厚さは特に限定するものではないが、これらを合わせた電子部品用両面接着フィルムのトータルの厚さは１０〜５００μｍが好ましい。１０μｍ未満では熱応力の緩和効果が小さくなり剥離やクラックを生ずる恐れがある。５００μｍを超えるとリードまたはワイヤボンディングがしずらくなり、また半導体装置の厚さが厚くなる。さらに好ましくは５０〜２５０μｍである。
【００２７】
コア材の両面に接着剤層をラミネートして形成する場合の接着剤層は、予め接着剤組成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コア材へのラミネート前に剥離してもよいし、キャリアフィルムとともにコア材にラミネートし使用時に剥離することもできる。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。
【００２８】
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。コア材の両面に接着剤層をコーティングにより形成する場合は、このワニスをそのまま用いることができる。
【００２９】
コア材の作製方法は上記接着剤層の作製方法と同様に、コア材組成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得られる。コア材は加熱しても流動しないよう硬化させる必要があり、この硬化処理は溶剤の除去工程で同時に行ってもよいし、別途恒温槽に放置して行ってもよい。その硬化度は特に限定するものではなく、本発明の目的から半導体搭載用有機基板への貼り付け時および半導体チップ搭載時に加熱により流動しなければよい。
【００３０】
本発明の半導体搭載用有機基板としては、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。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てもよい。電子部品用両面接着フィルムを半導体搭載用有機基板へ張り付ける方法としては、電子部品用両面接着フィルムを所定の形状に切断し、半導体搭載用有機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、これに限定されるものではない。
【００３１】
本発明の半導体装置は、半導体搭載用有機基板に前述の電子部品用両面接着フィルムを介して半導体チップを搭載したものである。半導体チップの搭載方法はフェイスダウンまたはフェイスアップのどちらであってもかまわない。半導体搭載用有機基板への半導体チップの搭載方法としては、電子部品用両面接着フィルムを所定の形状に切断し、半導体搭載用有機基板の所望の位置に熱圧着して本接着または仮接着し、さらに半導体チップを熱圧着する方法が一般的ではあるが、これに限定されるものではない。半導体チップに先に電子部品用両面接着フィルムを接着しておき、その後半導体搭載用有機基板へ接着してもよい。接着剤層の硬化処理は上記熱圧着時に行ってもよいし別途熱処理を行ってもよく他の工程、例えば封止工程やはんだ付け工程で行ってもよい。
【００３２】
【実施例】
以下本発明の実施例を具体的に説明する。
【００３３】
（実施例１）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート８２８、油化シェルエポキシ株式会社製商品名）４５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ＥＳＣＮ１９５、住友化学工業株式会社製商品名）１５重量部、フェノールノボラック樹脂（プライオーフェンＬＦ２８８２、大日本インキ化学工業株式会社製商品名）４０重量部、エポキシ基含有アクリルゴム（ＨＴＲ−８６０Ｐ−３、帝国化学産業株式会社製商品名、分子量１００万、Ｔｇ−７℃）１５０重量部、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、四国化成工業株式会社製商品名）０．５重量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＮＵＣ Ａ−１８７、日本ユニカー株式会社製商品名）０．７重量部に、メチルエチルケトンを加えて撹拌溶解し接着剤ワニスとした。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５０μｍ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時間加熱硬化させたも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５０μｍ、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。接着剤フィルムと同様の方法で膜厚が１００μｍの塗膜を作製し、これを１７０℃で１時間加熱処理して硬化させコア材を得た。コア材の貯蔵弾性率は接着剤フィルムの貯蔵弾性率と同値であった。接着剤フィルムを接着剤層としてコア材の両面に８０℃、０．３ＭＰａで熱ラミネートし、電子部品用両面接着フィルムを得た。
【００３４】
（比較例１）
コア材として実施例１の接着剤層と同じ組成で厚さ１００μｍの未硬化の接着剤フィルムを用いた以外は実施例１と同様の方法で電子部品用両面接着フィルムを得た。
【００３５】
（比較例２）
コア材として厚さ１００μｍのポリイミドフィルム（ユーピレックスＳ、宇部興産株式会社製商品名）を用いた以外は実施例１と同様の方法で電子部品用両面接着フィルムを得た。
【００３６】
得られた電子部品用両面接着フィルムを用いて半導体装置を組み立てる方法を図１を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
電子部品用両面接着フィルム（１）は接着剤層（１１）とコア材（１２）よりなる。まず、配線（４）を形成したポリイミドフィルム基板（３）の配線側に、所定の大きさに切り抜いた電子部品用両面接着フィルム（１）を１４０℃、０．５ＭＰａ、５秒の条件で熱圧着した。次に、電子部品用両面接着フィルムの基板と反対側に半導体チップ（２）を１７０℃、１ＭＰａ、５秒の条件で熱圧着した。この時の電子部品用両面接着フィルムの平面方向の変形量を測定し、はみ出し量とした。これを１７０℃、１時間加熱して電子部品用両面接着フィルムの接着剤層を硬化させた後、図１（ａ）では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（５１）で接続し、図１（ｂ）では半導体チップのパッドに基板のインナーリード（５２）をボンディングして半導体装置を得た。この半導体装置は一般的にはんだボール（６）を介して基板に実装される。
【００３７】
得られた半導体装置を用いて、接着性、耐温度サイクル性、耐リフロー性を調べた。接着性は、半導体チップを固定してポリイミドフィルム基板を引っ張った時の９０度剥離強度を測定した。耐温度サイクル性は、半導体装置を−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、１０００サイクル後のコア材と接着剤層の界面剥離を超音波探傷装置で観察し、剥離の発生していないものを○、発生していたものを×とした。耐リフロー性は、８５℃、８５％ＲＨで１６８時間吸湿させた半導体装置を２４０℃、２０秒の条件のＩＲリフロー炉に通した後のコア材と接着剤層の界面剥離を超音波探傷装置で観察し、剥離の発生していないものを○、発生していたものを×とした。これらの結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１から明らかなように実施例は貼り付け時のはみ出し量が少なく、コア材と接着剤層との接着性が良好であり耐温度サイクル性および耐リフロー性にすぐれていた。これに対し電子部品用両面接着フィルムを全て未硬化の熱硬化性樹脂組成物とした比較例１では、耐温度サイクル性および耐リフロー性にすぐれていたものの、電子部品用両面接着フィルムのはみ出し量が多いため貼り付け時に流れ出し、ワイヤまたはリードボンディングで不良を発生した。ポリイミドをコア材に用いた比較例２では接着剤層とコア材の接着性が劣りかつ熱膨張係数が異なるため、耐温度サイクル性および耐リフロー性で不良を発生した。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電子部品用両面接着フィルムを用いて半導体チップと半導体搭載用有機基板を接着した半導体装置は、電子部品用両面接着フィルムのコア材と接着剤層の接着性が良好であり、半導体チップと有機基板との熱膨張率係数の差から発生する熱応力を緩和するため耐温度サイクル性および耐リフロー性に優れている。したがって、本発明の電子部品用両面接着フィルムを用いることにより信頼性にすぐれた半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による電子部品用両面接着フィルムを用いた半導体装置の断面図であり、（ａ）は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、（ｂ）は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を示す。
【符号の説明】
１．電子部品用両面接着フィルム
１１．接着剤層
１２．コア材
２．半導体チップ
３．ポリイミド基板
４．配線
５１．ボンディングワイヤ
５２．インナーリード
６．はんだボール
Claims (4)
- コア材の両面に接着剤層が形成された電子部品用両面接着フィルムにおいて、該接着剤層が未硬化の熱硬化性樹脂組成物であり、該コア材が熱硬化性樹脂組成物の硬化物であり、接着剤層およびコア材をなす熱硬化性樹脂組成物が、（１）エポキシ樹脂及びその硬化剤１００重量部、（２）エポキシ当量が２０００〜１５０００ｇ／ｍｏｌでガラス転移温度が−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、（３）硬化促進剤０．１〜５重量部からなることを特徴とする電子部品用両面接着フィルム。
- 接着剤層の硬化物およびコア材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請求項１に記載の電子部品用両面接着フィルム。
- 半導体搭載用有機基板において、チップ搭載部に請求項１または請求項２に記載の電子部品用両面接着フィルムを備えた半導体搭載用有機基板。
- 半導体チップと半導体搭載用有機基板とを請求項１または請求項２に記載の電子部品用両面接着フィルムを介して接着した半導体装置。
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