JP4694804B2 - 接着フィルムおよび中空パッケージ - Google Patents
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(1)半導体用部品または液晶表示用部品と、基板とを接合するために用いられる接着フィルムであって、
前記接着フィルムは、
(A)エポキシ樹脂、
(B)アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステル、
(C)アクリル変性フェノール樹脂またはアクリロイル基含有アクリル酸共重合体、および、
(D)多孔質充填材、
を含む樹脂組成物からなり、
前記多孔質充填材の含有量は、前記樹脂組成物全体に対して5〜70重量%であり、
透湿カップ法(JIS Z0208)に準じて、接着フィルム厚100μm、40℃/90%の環境下で測定した、120℃/1時間、180℃/1時間で熱硬化した後の前記接着フィルムの透湿率が30[g/m2・24h]以上であることを特徴とする接着フィルム。
(2)前記(C)は、前記アクリル変性フェノール樹脂であり、前記アクリル変性フェノール樹脂のアクリル変性率が20〜80%である、(1)に記載の接着フィルム。
(3)前記(C)は、前記アクリロイル基含有アクリル酸共重合体であり、前記アクリロイル基含有アクリル酸共重合体のアクリロイル変性率が20〜80%である、(1)に記載の接着フィルム。
(4)前記多孔質充填材の室温での吸着力[Q1]が、7[g/100g吸着剤]以上である、(1)ないし(3)のいずれかに記載の接着フィルム。
(5)前記多孔質充填材の平均空孔径は、0.1〜5nmである(1)ないし(4)のいずれかに記載の接着フィルム。
(6)透湿カップ法(JIS Z0208)に準じて、接着フィルム厚100μm、25℃/50%の環境下で測定した、120℃/1時間、180℃/1時間で熱硬化した後の前記接着フィルムの前記透湿率は、4[g/m2・24h]以上である(1)ないし(5)のいずれかに記載の接着フィルム。
(7)前記基板の透湿率は、30[g/m2・24h]未満である(1)ないし(6)のいずれかに記載の接着フィルム。
(8)(1)ないし(7)のいずれかに記載された接着フィルムと、前記接着フィルムの一方の面に接着された半導体用部品または液晶表示用部品と、前記接着フィルムの他方の面に接着された基板とを含む、中空パッケージ。
本発明の接着フィルムは、半導体用部品または液晶表示用部品と、基板とを接合するために用いられる接着フィルムであって、前記接着フィルムは、硬化性樹脂と、充填材とを含む樹脂組成物で構成され、かつ前記接着フィルムの透湿率が30[g/m2・24h]以上であることを特徴とする。
前記接着フィルムの透湿率は、40[g/m2・24h]以上が好ましく、特に50〜100[g/m2・24h]が好ましい。これにより、特に基板等が結露するのを効果的に防止することができる。
前記接着フィルムの透湿率は厚さ100μmの接着フィルムを用いて、透湿カップ法(JIS Z0208)に準じて、40℃/90%で評価することができる。
例えば半導体用部品と、基板との間(内部)で生じた結露は、基板貼り付け時に内部の空間に閉じ込められた湿気と、貼り付け後に接着材層を通って内部に入ってきた湿気が原因であると考えられる。そのため、接着フィルムの透湿率を低くする方法では、透湿率を完全にゼロにすることはできないため、時間をかけてゆっくり内部に湿気が入り、それを瞬時に外部に逃がすことができず、結露を解決するのは困難であった。これに対して、本発明の接着フィルムは、比較的高い透湿率を有しているため内部に発生した湿気を外部に瞬時に逃がすことができ、それによって結露の発生を防止することが可能となる。
前記アクリル系化合物としては、アクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルのモノマー等が挙げられ、具体的にはジアクリル酸エチレングリコール、ジメタクリ酸エチレングリコール、ジアクリル酸1,6−ヘキサンジオール、ジメタクリル酸1,6−ヘキサンジオール、ジアクリル酸グリセリン、ジメタクリル酸グリセリン、ジアクリル酸1,10−デカンジオール、ジメタクリル酸1,10−デカンジオール等の2官能アクリレート、トリアクリル酸トリメチロールプロパン、トリメタクリル酸トリメチロールプロパン、トリアクリ酸ペンタエリスリトール、トリメタクリ酸ペンタエリスリトール、ヘキサアクリル酸ジペンタエリスリトール、ヘキサメタクリル酸ジペンタエリスリトール等の多官能アクリレートなどが挙げられる。これらの中でもアクリル酸エステルが好ましく、特に好ましくはエステル部位の炭素数が1〜15のアクリル酸エステルまたはメタクリル酸アルキルエステルが好ましい。
なお、前記硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂で前述したものを用いることができる。
前記充填材としては、例えばアルミナ繊維、ガラス繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウム、ウォラストナイト、アルミニウムボレート、針状水酸化マグネシウム、ウィスカー等の針状充填材、タルク、マイカ、セリサイト、ガラスフレーク、鱗片状黒鉛、板状炭酸カルシウム等の板状充填材、炭酸カルシウム、シリカ、溶融シリカ、焼成クレー、未焼成クレー等の球状(粒状)充填材、ゼオライト、シリカゲル等の多孔質充填材等が挙げられる。これらを1種又は2種以上混合して用いることもできる。これらの中でも、多孔質充填材が好ましい。これにより、前記接着フィルムの透湿率を高くすることができる。
前記平均粒子径は、例えばレーザ回折式粒度分布測定装置SALD−7000((株)島津製作所製)を用いて評価することができる。
前記室温での吸着力[Q1]は、例えば、加熱により完全に乾燥させた充填材をアルミカップに計量し、25℃/50%環境下で168時間放置したあとの重量増加により求めることができる。
前記60℃での吸着力[Q2]は、例えば、加熱により完全に乾燥させた充填材をアルミカップに計量し、60℃/90%環境下で168時間放置したあとの重量増加により求めることができる。
0.4*[Q1]<[Q2]
[Q1]と[Q2]とが前記関係式を充足する場合、特に基板結露改善に効果がある。その理由としては、充填材が高温でも吸着力を維持することから、それを充填したフィルムは比較的高温でも透湿率を維持し、フィルム中を気体の水分が通り易いために、高温から室温に温度を下げても、瞬時に半導体装置内部や液晶装置内部の水分が少なくなり、結露という現象が起こらないものと考えられる。
また、前記液晶表示用部品としては、特には限定されないが、例えば液晶パネル等が挙げられる。
1.光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂(アクリル変性フェノール樹脂の合成)
フェノールノボラック(大日本インキ化学工業(株)製、フェノライトTD−2090−60M)の不揮発分70%MEK溶液600g(OH約4当量)を、2lのフラスコ中に投入し、これにトリブチルアミン1g、およびハイドロキノン0.2gを添加し、110℃に加温した。その中へ、グリシジルメタクリレート284g(2モル)を30分間で滴下した後、110℃で5時間攪拌反応させることにより、不揮発分80%メタクリロイル基含有フェノールノボラック(メタクリロイル基変性率50%)を得た。
光硬化性樹脂として室温で液状のアクリル樹脂化合物(三洋化成(株)製、ネオマーPM201)5.1重量%、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、エピクロンN−865)12.9重量%、シリコーンエポキシ樹脂(東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製、BY16−115)5.4重量%、光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂として上記の合成したアクリル変性フェノール樹脂28.2重量%、光重合開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、イルガキュア651)1.9重量%、充填材として多孔質充填材(ユニオン昭和(株)製、モレキュラーシーブ3A)31.8重量%、溶剤としてメチルエチルケトン14.7重量%を秤量し、ディスパーザーを用い、回転数5,000rpmで1時間攪拌し、樹脂ワニスを調製した。
上述の樹脂ワニスをコンマコーターで支持基材ポリエステルフィルム(三菱ポリエステルフィルム(株)製、T100G、厚さ25μm)に塗布し、80℃、10分乾燥して膜厚50μmの接着フィルムを得た。
樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
光硬化性樹脂として室温で液状のアクリル樹脂化合物(三洋化成(株)製、ネオマーPM201)4.4重量%、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、エピクロンN−865)11.1重量%、シリコーンエポキシ樹脂(東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製、BY16−115)4.7重量%、光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂として上記の合成したアクリル変性フェノール樹脂24.3重量%、光重合開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、イルガキュア651)1.6重量%、充填材として多孔質充填材(ユニオン昭和(株)製、モレキュラーシーブ3A)41.2重量%、溶剤としてメチルエチルケトン12.7重量%とした。
樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
光硬化性樹脂として室温で液状のアクリル樹脂化合物(三洋化成(株)製、ネオマーPM201)5.5重量%、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、エピクロンN−865)14.1重量%、シリコーンエポキシ樹脂(東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製、BY16−115)5.9重量%、光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂として上記の合成したアクリル変性フェノール樹脂30.7重量%、光重合開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、イルガキュア651)2.1重量%、充填材として多孔質充填材(ユニオン昭和(株)製、モレキュラーシーブ3A、空孔径3Å)25.7重量%、溶剤としてメチルエチルケトン16.0重量%とした。
充填材として以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
充填材として多孔質充填材(ユニオン昭和(株)製、モレキュラーシーブ4A、空孔径4Å)を用いた。
充填材として以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
充填材として多孔質充填材(ユニオン昭和(株)製、モレキュラーシーブ5A、空孔径5Å)を用いた。
充填材として以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
充填材として多孔質充填材(ユニオン昭和(株)製、モレキュラーシーブ13X、空孔径10Å)を用いた。
光および熱の両方で硬化可能な樹脂として以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
光および熱の両方で硬化可能な樹脂として、カルボキシル基とアクリル基を有する樹脂(ダイセル化学工業(株)製、サイクロマーP)を用いた。
樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
光硬化性樹脂として室温で液状のアクリル樹脂化合物(三洋化成(株)製、ネオマーPM201)5.1重量%、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、エピクロンN−865)12.9重量%、シリコーンエポキシ樹脂(東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製、BY16−115)5.4重量%、光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂として上記の合成したアクリル変性フェノール樹脂28.2重量%、光重合開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、イルガキュア651)1.9重量%、充填材として多孔質充填材(ユニオン昭和(株)製、モレキュラーシーブ3A)15.9重量%、シリカ((株)アドマテックス製、アドマファインSE5101)15.9重量%、溶剤としてメチルエチルケトン14.7重量%とした。
樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
光硬化性樹脂として室温で液状のアクリル樹脂化合物(三洋化成(株)製、ネオマーPM201)5.1重量%、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、エピクロンN−865)12.9重量%、シリコーンエポキシ樹脂(東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製、BY16−115)5.4重量%、光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂として上記の合成したアクリル変性フェノール樹脂28.2重量%、光重合開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、イルガキュア651)1.9重量%、充填材として多孔質充填材(ユニオン昭和(株)製、モレキュラーシーブ3A)15.9重量%、シリカゲル(水澤化学工業(株)製)15.9重量%、溶剤としてメチルエチルケトン14.7重量%とした。
樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
光硬化性樹脂として室温で液状のアクリル樹脂化合物(三洋化成(株)製、ネオマーPM201)5.1重量%、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、エピクロンN−865)12.9重量%、シリコーンエポキシ樹脂(東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製、BY16−115)5.4重量%、光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂として上記の合成したアクリル変性フェノール樹脂28.2重量%、光重合開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、イルガキュア651)1.9重量%、充填材としてシリカ((株)アドマテックス製、アドマファインSE5101)31.8重量%、溶剤としてメチルエチルケトン14.7重量%とした。
樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。
光硬化性樹脂として室温で液状のアクリル樹脂化合物(三洋化成(株)製、ネオマーPM201)8.1重量%、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、エピクロンN−865)20.5重量%、シリコーンエポキシ樹脂(東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製、BY16−115)8.6重量%、光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂として上記の合成したアクリル変性フェノール樹脂44.8重量%、光重合開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、イルガキュア651)3.0重量%、溶剤としてメチルエチルケトン15.0重量%とした。
1)フィルム特性(引張破壊強さ)
得られた接着フィルムを波長365nmの光が750mJ/cm2照射されるように露光し、120℃で1時間、180℃で2時間硬化して、フィルム硬化物を得た。そのフィルム硬化物をJIS K7127に準じてダンベル型試験片を作製し、引張試験を行なった。そしてそれぞれの接着フィルムの引張破壊強さを求めた。
得られた接着フィルムの現像性を、25℃、3%のTMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)に浸け、3分以内に樹脂が溶解し、支持基材ポリエステルフィルム上に残っていなければ、「現像性有り」と判断し、樹脂が残っていれば「現像性無し」と判断した。
解像性は、以下のように開口率で評価した。
得られた接着性フィルムをポリイミドフィルムに55℃でラミネートし、直径200μmのビアが開口できるようなネガティブタイプのフィルムマスクを用いて、波長365nmの光が200mJ/cm2照射されるようにパターン露光した。
その後、3%TMAHを用いて、スプレー圧0.1MPaで90秒現像し、測長顕微鏡でパターニングされたビアの直径を測定し、下記の式を用いて開口率を算出した。
開口率(%)=実測された開口部の直径(μm)/マスクの直径200(μm)X100
60℃に設定されたラミネータを用いて、得られた接着フィルムを貼り合せ、膜厚100μmのフィルムを作製し、露光機を用いて、露光量750mJ/cm2(波長365nm)照射したあとに、120℃/1時間、180℃/1時間熱硬化する。得られた硬化後のフィルムを透湿カップ法(JIS Z0208)に準じて、40℃/90%と25℃/50%の環境下で評価し、透湿率を求めた。
(実施例1A〜9Aおよび比較例1A〜2A)
半導体用部品として固体撮像素子を用い、60℃に設定されたラミネーターを使用して、この6インチウエハー上に上記接着フィルムを貼り付ける。そして、ネガ型のマスクと露光機を用いて、露光し、現像することによりパターニングサンプルを作製する。パターニング形状ならびに配置は各個体撮像素子上の受光部を幅100μmでフレーム状に囲う配置となっている。なお、露光は、波長365nmの光が750mJ/cm2照射されるように露光し、現像は、3%TMAH(テトラアンモニウムハイドロオキサイド)を用いて、スプレー圧0.1MPa、時間90秒の条件で行った。得られたパターニングサンプルを個片化し、、ガラス基板(5mmx4mmx0.5mm)を加熱圧着(温度110℃、時間10秒、圧力1MPa)により貼り合せた。このサンプルを120℃で1時間、その後180℃で2時間硬化し、評価用基板にのせ、接続することにより評価用サンプルを作製した。
評価用サンプルで、半導体装置の一般的な加速信頼性試験をおこなった。温度60℃、湿度90%の条件下で、500時間処理したあと、温度25℃、湿度50%の環境に出し、評価用サンプルのガラス基板の内側が結露するか顕微鏡で観察した。その結果を表2に示す。
以上の結果から、本発明により、高性能、特に半導体・液晶用材料としての信頼性に優れた接着フィルムを提供できる。
Claims (8)
- 半導体用部品または液晶表示用部品と、基板とを接合するために用いられる接着フィルムであって、
前記接着フィルムは、
(A)エポキシ樹脂、
(B)アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステル、
(C)アクリル変性フェノール樹脂またはアクリロイル基含有アクリル酸共重合体、および、
(D)多孔質充填材、
を含む樹脂組成物からなり、
前記多孔質充填材の含有量は、前記樹脂組成物全体に対して5〜70重量%であり、
透湿カップ法(JIS Z0208)に準じて、接着フィルム厚100μm、40℃/90%の環境下で測定した、120℃/1時間、180℃/1時間で熱硬化した後の前記接着フィルムの透湿率が30[g/m2・24h]以上であることを特徴とする接着フィルム。 - 前記(C)は、前記アクリル変性フェノール樹脂であり、
前記アクリル変性フェノール樹脂のアクリル変性率が20〜80%である、請求項1に記載の接着フィルム。 - 前記(C)は、前記アクリロイル基含有アクリル酸共重合体であり、
前記アクリロイル基含有アクリル酸共重合体のアクリロイル変性率が20〜80%である、請求項1に記載の接着フィルム。 - 前記多孔質充填材の室温での吸着力[Q1]が、7[g/100g吸着剤]以上である、請求項1ないし3のいずれかに記載の接着フィルム。
- 前記多孔質充填材の平均空孔径は、0.1〜5nmである請求項1ないし4のいずれかに記載の接着フィルム。
- 透湿カップ法(JIS Z0208)に準じて、接着フィルム厚100μm、25℃/50%の環境下で測定した、120℃/1時間、180℃/1時間で熱硬化した後の前記接着フィルムの前記透湿率は、4[g/m2・24h]以上である請求項1ないし5のいずれかに記載の接着フィルム。
- 前記基板の透湿率は、30[g/m2・24h]未満である請求項1ないし6のいずれかに記載の接着フィルム。
- 請求項1ないし7のいずれかに記載された接着フィルムと、
前記接着フィルムの一方の面に接着された半導体用部品または液晶表示用部品と、
前記接着フィルムの他方の面に接着された基板とを含む、中空パッケージ。
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