JP5685030B2 - 電子部品用接着剤 - Google Patents
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Description
以下、本発明を詳述する。
これに対し、エポキシ化合物と、ベンゾオキサジン化合物と、フェノール系硬化剤とを含有する電子部品用接着剤に対して、更にエポキシ化合物との反応性の高い酸無水物硬化剤を併用することにより、フリップチップ実装において高温にさらされた時には、即座に硬化反応が始まって分子量が増大し、余剰のエポキシ化合物の残存が抑制されて、揮発分が低減されることにより、ボイドの発生が低減されると推測される。
上記エポキシ化合物は特に限定されず、例えば、軟化点が150℃以下のエポキシ樹脂、常温で液体又は結晶性固体のエポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ化合物は、単独で用いられてもよく、二種以上が併用されてもよい。
本明細書中、ベンゾオキサジン化合物とは、ベンゾオキサジン環を有する化合物を意味する。また、本明細書中、ベンゾオキサジン環には、ベンゾオキサジン環に加えてジヒドロベンゾオキサジン環も含まれる。
上記ジヒドロベンゾオキサジン化合物は、上記エポキシ化合物、及び、必要に応じて配合される上記エポキシ基を有する高分子化合物との相溶性が良好である。そのため、上記ジヒドロベンゾオキサジン化合物を含有することで、得られる電子部品用接着剤においては、硬化時には、配合したそれぞれの化合物がすべて反応系に取り込まれ、未反応物の残存が抑制されるため、フリップチップ実装においてもボイドの発生が低減されやすい。
なお、このような方法においては、反応終了後に減圧下で溶剤及び水分を除去することにより、上記ジヒドロベンゾオキサジン化合物が得られる。
上記フェノール系硬化剤を含有することで、本発明の電子部品用接着剤は、上記ベンゾオキサジン化合物の単独硬化に加えて架橋構造が形成されるため、硬化後に低線膨張率となる。
即ち、上記フェノール系硬化剤のOH等量に対する、ベンゾオキサジン環を1官能とした場合の上記ベンゾオキサジン化合物の等量の比(ベンゾオキサジン化合物の等量/フェノール系硬化剤のOH等量)は、1.4〜2.0であることが好ましい。上記値が上記範囲を外れると、得られる電子部品用接着剤は、硬化後に充分に低線膨張率とはならないことがある。なお、本明細書中、フェノール系硬化剤のOH等量に対する、ベンゾオキサジン環を1官能とした場合のベンゾオキサジン化合物の等量の比(ベンゾオキサジン化合物の等量/フェノール系硬化剤のOH等量)は、フェノール系硬化剤のOH基のモル数に対する、ベンゾオキサジン環を1官能とした場合のベンゾオキサジン化合物のモル数の比(ベンゾオキサジン化合物のモル数/フェノール系硬化剤のOH基のモル数)である。
上述したように、上記酸無水物硬化剤を含有することで、本発明の電子部品用接着剤は、ボイドの発生を低減することができる。
上記酸無水物硬化剤は特に限定されないが、2官能の酸無水物硬化剤が好ましい。上記2官能の酸無水物硬化剤は特に限定されず、例えば、フタル酸誘導体の無水物、無水マレイン酸等が挙げられる。
上記硬化促進剤は特に限定されないが、イミダゾール化合物が好ましい。上記イミダゾール化合物は上記エポキシ化合物との反応性が高いことから、上記イミダゾール化合物を含有することで、得られる電子部品用接着剤は速硬化性が向上する。
上記無機充填材を含有することで、得られる電子部品用接着剤の硬化後の線膨張率が更に低下し、電子部品への応力の発生及びハンダ等の導通部分のクラックの発生を良好に防止することができる。
上記無機充填材は特に限定されず、例えば、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ等のシリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、ガラスパウダー、ガラスフリット等が挙げられる。
上記無機充填材の含有量は、上記エポキシ化合物と、上記エポキシ基を有する高分子化合物との合計100重量部に対するより好ましい下限は10重量部、より好ましい上限は400重量部、更に好ましい下限は15重量部、更に好ましい上限は300重量部である。
上記希釈剤は特に限定されないが、電子部品用接着剤の加熱硬化時に硬化物に取り込まれる反応性希釈剤が好ましい。なかでも、得られる電子部品用接着剤の接着信頼性を悪化させないために、1分子中に2以上の官能基を有する反応性希釈剤がより好ましい。
上記1分子中に2以上の官能基を有する反応性希釈剤として、例えば、脂肪族型エポキシ、エチレンオキサイド変性エポキシ、プロピレンオキサイド変性エポキシ、シクロヘキサン型エポキシ、ジシクロペンタジエン型エポキシ、フェノール型エポキシ等が挙げられる。
上記希釈剤の含有量は、上記エポキシ化合物と、上記エポキシ基を有する高分子化合物との合計100重量部に対するより好ましい下限が5重量部、より好ましい上限が200重量部である。
本発明の電子部品用接着剤からなる接着剤層を有する接着フィルムを用いた半導体装置の製造方法は特に限定されないが、例えば、前記接着フィルムをウエハの突起状電極を有する面にラミネートして、接着剤層を有するウエハを作製する工程と、前記接着剤層を有するウエハを分割して、個別の接着剤層を有する半導体チップを作製する工程と、前記接着剤層を有する半導体チップを、接着剤層を介して基板又は他のチップに積層する工程と、前記接着剤層を硬化して、半導体チップを基板又は他のチップに接着する工程とを有する方法が挙げられる。
このようにして得られた接着フィルムは、所望の形状にカットされて上述のような半導体装置の製造方法に用いられてもよい。
表1の組成に従って、ホモディスパーを用いて下記に示す各材料を攪拌混合し、電子部品用接着剤を調製した。
なお、フェノール系硬化剤のOH基のモル数に対する、ベンゾオキサジン環を1官能とした場合のベンゾオキサジン化合物のモル数の比(ベンゾオキサジン化合物のモル数/フェノール系硬化剤のOH基のモル数=BO/PhOH)を表1に示した。
ビフェニル型エポキシ樹脂(商品名「YX−4000」、ジャパンエポキシレジン社製)
グリシジル基含有アクリル樹脂(重量平均分子量20万、商品名「G−2050M」、日油社製)
P−d型ベンゾオキサジン(四国化成工業社製)
F−a型ベンゾオキサジン(四国化成工業社製)
クレゾールノボラック(商品名「KA−1160」、DIC社製)
3,4−ジメチルー6−(2−メチル−1−プロペニル)−4−シクロヘキセンー1,2−ジカルボン酸無水物(商品名「YH−306」、JER社製)
1−イソプロピル−4−メチルビシクロ−[2.2.2]オクト−5−エン−2,3−ジカルボン酸無水物(商品名「YH−309」、JER社製)
メチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3−ジカルボン酸無水物、他(商品名「HNA−100」、新日本理化社製)
2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン イソシアヌル酸付加塩(商品名「2MA−OK」、四国化成工業社製)
シランカップリング剤 (商品名「KBE−402」、信越化学工業社製)
実施例及び比較例で得られた電子部品用接着剤について、以下の評価を行った。結果を表1に示した。
得られた電子部品用接着剤について、110℃40分、更に、190℃30分で硬化させた厚さ500μmの硬化物を作製した。この硬化物について、粘弾性測定機(型式「DVA−200」、アイティー計測制御社製)を用い、昇温速度5℃/分、引っ張り、つかみ幅24mm、10Hzで−60℃から300℃まで昇温し、25℃における弾性率(GPa)を求めた。
得られた電子部品用接着剤について、110℃40分、更に、190℃30分で硬化させた厚さ500μmの硬化物を作製した。この硬化物について、熱応力歪測定装置(型式「EXTEAR TMA/SS 6100」、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)を用い、荷重2N、昇温速度5℃/分、サンプル長1cmで300℃まで昇温し、このとき得られたSSカーブの傾きから、線膨張率(ppm)を求めた。
得られた電子部品用接着剤を用いて、3mm×3mmのシリコンチップを20mm×20mmのシリコンチップに接着し、190℃30分で硬化させた後、即座にボンドテスター(Dage社製Dage シリーズ4000)を用いて260℃におけるダイシェア強度を測定した。
得られた電子部品用接着剤を用いて電子部品用接着フィルムを作製し、得られた電子部品用接着フィルムを10mm角のベアチップにラミネートした。これを、280℃5秒でスライドガラスに対してボンディングした後、下記の基準でボイドを評価した。
チップ下にもフィレット部分にも5μm以上のボイドが無かった場合を◎、チップ下には5μm以上のボイドが無いが、フィレット部分には5μm以上のボイドが有った場合を○、チップ下に5μm以上20μm未満のボイドが有った場合を△、チップ下に20μm以上のボイドが有った場合を×とした。なお、20μm以上のボイドを判定基準としたのは、20μm以上のボイドが有る場合にはリフロー時に電極ショートが生じる可能性があるためである。
得られた電子部品用接着剤を、溶剤としてメチルエチルケトンに溶解して接着剤溶液を調製した後、アプリケーターによって接着剤溶液を離型処理されたペットフィルム上に塗工し、溶剤を乾燥して100μm厚の電子部品用接着フィルムを得た。
得られた電子部品用接着フィルムを、ハンダボール(高さ85μm)が150μm間隔でチップ全面に3136個形成されたフルアレイのTEGチップ(10mm×10mm×厚み725μm)にラミネートした後、チップサイズに合わせて電子部品用接着フィルムを裁断し、接着剤付TEGチップを得た。次いで、得られた接着剤付TEGチップのハンダと1本のデイジーチェーンとなるように配線されたハンダプリコート付ガラスエポキシTEG基板に、ステージ温度120℃、ヘッド温度140℃20秒、280℃5秒、ヘッド圧100Nで接着剤付TEGチップをフリップチップボンディングした。その後、190℃30分でポストキュア(後硬化)を行い、冷熱サイクル試験(TC試験)用接合体を得た。
上記(5)にてリフロー試験を行ったTC試験用接合体について、−55〜125℃(30分/1サイクル)、1000サイクルのTC試験を行った後、導通抵抗値を測定した。TC試験後の導通抵抗値が初期抵抗値から10%以上変化した場合を不良とし、不良個数を評価した。なお、上記(5)のリフロー試験にて不良となったTC試験用接合体については、TC試験は行わなかった。また、表1においては、上記(5)のリフロー試験からの総不良個数を括弧内に示した。
得られた電子部品用接着剤を、溶剤としてメチルエチルケトンに溶解して接着剤溶液を調製した後、アプリケーターによって接着剤溶液を離型処理されたペットフィルム上に塗工し、溶剤を乾燥して100μm厚の電子部品用接着フィルムを得た。
得られた電子部品用接着フィルムを、ハンダボール(高さ85μm)が150μm間隔でチップ全面に3136個形成されたフルアレイのTEGチップ(10mm×10mm×厚み725μm)にラミネートした後、チップサイズに合わせて電子部品用接着フィルムを裁断し、接着剤付TEGチップを得た。次いで、得られた接着剤付TEGチップのハンダと2本のデイジーチェーンを形成し、その2本のデイジーチェーンが櫛歯状となるように配線されたハンダプリコート付ガラスエポキシTEG基板に、接着剤付TEGチップのハンダと、ガラスエポキシTEG基板の電極部とが対応するように位置合わせした後、ステージ温度120℃、ヘッド温度140℃20秒、280℃5秒、ヘッド圧100Nで接着剤付TEGチップをフリップチップボンディングした。その後、190℃30分でポストキュア(後硬化)を行い、高温高湿バイアス試験(THB試験)用接合体を得た。
Claims (1)
- エポキシ化合物(ただし、エポキシ基含有アクリル樹脂を除く)と、ベンゾオキサジン化合物と、フェノール系硬化剤と、酸無水物硬化剤とを含有する電子部品用接着剤であって、
前記フェノール系硬化剤のOH等量に対する、ベンゾオキサジン環を1官能とした場合の前記ベンゾオキサジン化合物の等量の比(ベンゾオキサジン化合物の等量/フェノール系硬化剤のOH等量)が1.4〜2.0であり、
前記酸無水物硬化剤の含有量が、前記エポキシ化合物と前記ベンゾオキサジン化合物と(エポキシ基含有アクリル樹脂を配合する場合には該エポキシ基含有アクリル樹脂と)の合計100重量部に対して3〜20重量部である
ことを特徴とする電子部品用接着剤。
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