JP6337417B2 - 接着シートおよび電子部品 - Google Patents

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本発明は、接着シートおよび電子部品に関する。
近年の電子機器の高機能化および軽薄短小化の要求に伴い、これらの電子機器に使用される半導体パッケージも、従来にも増して、小型化かつ多ピン化が進んできている。
これら電子部品の電気的な接続を得るためには、半田接合が用いられている。この半田接合としては、例えば半導体チップ同士の導通接合部、フリップチップで搭載したパッケージのような半導体チップと回路基板間との導通接合部、回路基板同士の導通接合部等が挙げられる。この半田接合部には、電気的な接続強度および機械的な接続強度を確保するために、一般的にアンダーフィル材と呼ばれる封止樹脂が注入されている(アンダーフィル封止)。
この半田接合部よって生じた空隙(ギャップ)を液状封止樹脂(アンダーフィル材)で補強する場合、半田接合後に液状封止樹脂(アンダーフィル材)を供給し、これを硬化することによって半田接合部を補強している。しかしながら、電子部品の薄化、小型化に伴い、半田接合部は狭ピッチ化/狭ギャップ化しているため、半田接合後に液状封止樹脂(アンダーフィル材)を供給してもギャップ間に液状封止樹脂(アンダーフィル材)が行き渡らなく、完全に充填することが困難になるという問題が生じている。
このような問題に対して、フラックス機能を有する接着フィルムを介して、半田接合と接着とを一括で行う方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
かかる方法では、回路基板上に半導体チップを搭載する場合、まず、フラックス機能を有する接着フィルムが下地フィルム上に積層された接着シートと、複数の個別回路が設けられたウエハとを用意し、この接着シートを、接着フィルムが個別回路と対向するようにして配置した後、接着シートをウエハに対してラミネートする。
ここで、半導体チップおよび回路基板がそれぞれ備える端子同士の間に形成された間隙内に、接着シートに由来する封止樹脂を高い充填率で充填するには、上述したウエハに対する接着シートのラミネートの際に、ウエハの個別回路が備える端子間の間隙内に接着フィルムを高充填率に充填しておく必要がある。
しかしながら、図4(a)に示すように、下地フィルム102として弾性率が高いものを備える接着シート100を用いて、接着シート100をウエハ200に対してラミネートすると、以下のような問題が生じる。
すなわち、この場合、下地フィルム102の弾性率が高いことから、下地フィルム102のコシが強く、これに起因して、接着シート100をラミネートした際に、図4(b)に示すように、接着フィルム101が、ウエハ200の個別回路が備える端子201に対応して形成された半田バンプ202の形状に追従する。そのため、この状態で、接着シート100をラミネートした後、下地フィルム102を取り除くと、図4(c)に示すように、接着フィルム101を、均一な膜厚(高さ)でウエハ200に転写させることができないことに起因して、端子201同士の間に形成された間隙203内に、接着フィルム101を均一に充填させることができなかったり、半田バンプ202に接着フィルム101が残存してしまうという問題があった。
また、かかる問題点を考慮して、下地フィルム102として弾性率が低いものを備える接着シート100を用いることが考えられる。しかしながら、この場合では、接着シート100をウエハ200に対してラミネートする際に、下地フィルム102のコシが弱いことに起因して、下地フィルム102にシワが生じ、接着フィルム101をウエハ200に対して均一に接着させることができないという問題がある。
なお、このような問題は、フラックス機能を有する接着フィルムに代えて、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物で構成される接着フィルムを備える接着シートについても同様に生じている。
特開2011−014717号公報
本発明の目的は、接着シートが備える接着フィルムを、回路部材が備える端子同士の間に形成された間隙内に均一な厚さで、かつ端子が備える半田バンプの先端を突出させて充填することができる接着シートおよびかかる接着シートが備える接着フィルムの硬化物を有する電子部品を提供することにある。
このような目的は、下記(1)〜(11)に記載の本発明により達成される。
(1)回路が形成された回路部材同士を電気的に接続する際に用いられる接着シートであって、
接着フィルムと、該接着フィルムに接合された下地フィルムとを有し、
前記下地フィルムは、前記接着フィルム側から積層された第1の層と第2の層とを備える積層体からなり、
前記第1の層の弾性率は、前記第2の層の弾性率よりも低いことを特徴とする接着シート。
(2)前記接着フィルムは、フラックス機能を有するものである上記(1)に記載の接着シート。
(3)前記第1の層は、25℃での弾性率が5000MPa以下である上記(1)または(2)に記載の接着シート。
(4)前記第2の層は、25℃での弾性率が10000MPa以下である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の接着シート。
(5)前記第1の層は、その平均厚さが5μm以上、200μm以下である上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の接着シート。
(6)前記第2の層は、その平均厚さが5μm以上、200μm以下である上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の接着シート。
(7)前記接着フィルムは、(A)重量平均分子量が300〜1500であるフェノール系硬化剤と、(B)25℃で液状であるエポキシ樹脂と、(C)フラックス活性を有する化合物と、(D)重量平均分子量が1万〜100万である成膜性樹脂とを含有する上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の接着シート。
(8)前記接着フィルムは、さらに、硬化促進剤を含むものである上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の接着シート。
(9)前記接着フィルムは、さらに、シランカップリング剤を含むものである上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の接着シート。
(10)前記接着フィルムは、さらに、無機充填材を含む上記(1)ないし(9)のいず
れかに記載の接着シート。
(11)上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の接着シートが備える前記接着フィルムの硬化物を有することを特徴とする電子部品。
本発明によれば、接着シートが備える接着フィルムを、回路部材が備える端子同士の間に形成された間隙内に均一な厚さで充填することができる。さらに、端子が備える半田バンプの先端を突出させて、間隙内に選択的に接着フィルムを充填することができる。
本発明の接着シートの実施形態を示す縦断面図である。 本発明の接着シートを用いて、回路基板上に半導体チップを搭載する方法を説明するための斜視図である。 本発明の接着シートを用いて、ウエハ上に接着シートをラミネートした状態を説明するための縦断面図である。 下地フィルムとして弾性率が高いものを備える接着シートを用いて、ウエハ上に接着シートをラミネートした状態を説明するための縦断面図である。
以下、本発明の接着シートおよび電子部品を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
<接着シート>
図1は、本発明の接着シートの実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
接着シート10は、回路が形成された回路部材同士を電気的に接続する際に用いられるものであり、フラックス機能を有する接着フィルム1と、この接着フィルム1に接合された下地フィルム2とを有し、下地フィルム2は、接着フィルム1側から積層された第1の層21と第2の層22とを備える積層体からなり、第1の層21の弾性率は、第2の層の弾性率22よりも低くなっている。
なお、以下では、電気的に接続すべき回路部材として、半導体チップと回路基板とを用意し、半導体チップが備える端子と、回路基板が備える回路が有する端子とを電気的に接続する場合を一例に説明する。
以下、接着シート10を構成する接着フィルム1および下地フィルム2について順次説明する。
<<接着フィルム1>>
接着フィルム1は、半導体チップと回路基板との間に形成される空隙に充填される封止樹脂として機能するともに、接着フィルム1の加熱時には、回路基板が備える端子および半導体チップが備える端子の少なくとも一方に対応するように設けられた半田バンプが溶融した際に、半田バンプの表面に形成された酸化膜を還元させて、溶融状態の半田バンプの濡れ性を向上させる機能を有するものである。
この接着フィルム1は、フラックス機能を有するものであれば、いかなる構成材料で構成されていてもよいが、例えば、(A)重量平均分子量が300〜1500であるフェノール系硬化剤(以下、化合物(A)とも記載する。)と、(B)25℃で液状であるエポキシ樹脂と(以下、化合物(B)とも記載する。)、(C)フラックス活性を有する化合物(以下、化合物(C)とも記載する。)と、(D)重量平均分子量が1万〜100万で
ある成膜性樹脂(以下、化合物(D)とも記載する。)とを含有するものであるのが好ましい。かかる構成材料で構成することにより、接着フィルム1に、フラックス機能を確実に付与することができる。
(A)重量平均分子量が300〜1500であるフェノール系硬化剤
重量平均分子量が300〜1500であるフェノール系硬化剤(前記化合物(A))としては、特に限定されず、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールA型ノボラック樹脂、ビスフェノールF型ノボラック樹脂、ビスフェノールAF型ノボラック樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、フェノールノボラッック樹脂、クレゾールノボラック樹脂を用いるのが好ましい。これにより、接着フィルム1の硬化物のガラス転移温度を効果的に高めることができ、アウトガスとなるフェノール系ノボラック樹脂の量を低減することができる。
接着フィルム1中における前記化合物(A)の含有量は、特に限定されるわけではないが、3〜30重量%であるのが好ましく、5〜25重量%であるのがより好ましい。化合物(A)の含有量を上記範囲とすることで、接着フィルム1に、上述したような機能をより確実に付与することができる。さらに、接着フィルム1を半導体チップに貼り合わせた際に、半導体チップが備える配線回路等によって形成される凹凸(ギャップ)内に接着フィルム1をより効果的に充填することができるようになる。また、接着フィルム1の硬化物のガラス転移温度を効果的に高めることができる。
前記化合物(A)の重量平均分子量は、特に限定されないが、300〜1500であることが好ましく、400〜1400であることが特に好ましい。これにより、接着フィルム1を硬化させる際のアウトガス量が増大し、半導体チップおよび回路基板の支持体の表面を汚染してしまうことをより効果的に防止することができる。また、これにより、接着フィルム1の柔軟性と屈曲性をより効果的に確保することができる。なお、化合物(A)の重量平均分子量は、例えば、GPC(ゲル浸透クロマトグラム)により測定することができる。
(B)25℃で液状であるエポキシ樹脂
接着フィルム1が(B)25℃で液状であるエポキシ樹脂(前記化合物(B))を含むことにより、上述したような接着フィルム1をより容易に得ることができ、さらに、下地フィルム2の剥離性をより適切なものとすることができる。
また、半導体チップおよび回路基板に対する接着性を特に優れたものとすることができる。さらに、これにより、接着フィルム1に柔軟性および屈曲性を付与することができるため、ハンドリング性に優れた接着フィルム1を得ることができる。
前記化合物(B)としては、特に限定されないが、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂が好ましい。また、25℃で固形のエポキシ樹脂を1種または2種以上と併用してもよい。これにより、上述したような関係を満足する接着フィルム1をより容易に得ることができるとともに、接着フィルム1の、半導体チップおよび回路基板の支持体に対する密着性の向上、さらに、接着フィルム1の硬化後の機械特性の向上が図られる。
また、前記化合物(B)としては、25℃における粘度が、好ましくは500〜50,000mPa・sであるもの、より好ましくは800〜40,000mPa・sであるものが用いられる。25℃における粘度を上記下限値以上とすることで、接着フィルム1の
タック性が強くなり、ハンドリング性が低下することが防止される。また、25℃における粘度を上記上限値以下とすることで、接着フィルム1の柔軟性と屈曲性を確保することができる。さらに、このような粘度のエポキシ樹脂を用いることにより、上述したような接着フィルム1をより容易に得ることができ、下地フィルム2の剥離性をより好適なものとすることができるとともに、半導体チップおよび回路基板に対する接着性を特に優れたものとすることができる。
また、前記化合物(B)の含有量は、特に限定されないが、10〜80重量%であるのが好ましく、15〜75重量%であるのがより好ましい。これにより、接着フィルム1の柔軟性と屈曲性をより効果的に発現させることができる。また、これにより、接着フィルム1のタック力が強くなり、ハンドリング性が低下することをより効果的に防止することができる。
(C)フラックス活性を有する化合物
また、接着フィルム1が(C)フラックス活性を有する化合物(前記化合物(C))を含むことにより、回路基板が備える端子および半導体チップが備える端子の少なくとも一方に対応するように設けられた半田バンプの表面に形成された酸化膜を除去すること、また、場合によっては、回路基板および半導体チップが備える端子の表面に形成された酸化膜を除去することができる。その結果、端子同士を確実に半田接合することができるため、半導体チップが回路基板上に優れた接続信頼性をもって電気的に接続される。
前記化合物(C)としては、半田表面(半田バンプの表面)の酸化膜を除去する働きがあれば、特に限定されるものではないが、カルボキシル基もしくはフェノール性水酸基のいずれか、または、カルボキシル基およびフェノール水酸基の両方を備える化合物が好ましい。
前記化合物(C)の配合量は、1〜30重量%であるのが好ましく、3〜20重量%であるのがより好ましい。化合物(C)の配合量が、上記範囲であることにより、フラックス活性を向上させることができるとともに、接着フィルム1を硬化させた際に、未反応の化合物(A)、化合物(B)および化合物(C)の残存率を低下させることができるため、耐マイグレーション性を向上させることができる。
また、エポキシ樹脂の硬化剤として作用する化合物の中には、(C)フラックス活性を有する化合物が存在する(以下、このような化合物を、フラックス活性を有する硬化剤とも記載する。)。例えば、エポキシ樹脂の硬化剤として作用する、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸等は、フラックス作用も有している。本発明では、このような、フラックス活性を有する化合物としても作用し、エポキシ樹脂の硬化剤としても作用するようなフラックス活性を有する硬化剤が、より好適に用いられる。
なお、カルボキシル基を備える(C)フラックス活性を有する化合物とは、分子中にカルボキシル基が1つ以上存在するものをいい、液状であっても固体であってもよい。
また、フェノール性水酸基を備える(C)フラックス活性を有する化合物とは、分子中にフェノール性水酸基が1つ以上存在するものをいい、液状であっても固体であってもよい。
さらに、カルボキシル基およびフェノール性水酸基を備える(C)フラックス活性を有する化合物とは、分子中にカルボキシル基およびフェノール性水酸基がそれぞれ1つ以上存在するものをいい、液状であっても固体であってもよい。
これらのうち、カルボキシル基を備える(C)フラックス活性を有する化合物としては
、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸等が挙げられる。
前記カルボキシル基を備える(C)フラックス活性を有する化合物に係る脂肪族酸無水物としては、無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物等が挙げられる。
前記カルボキシル基を備える(C)フラックス活性を有する化合物に係る脂環式酸無水物としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物等が挙げられる。
前記カルボキシル基を備える(C)フラックス活性を有する化合物芳香族酸無水物としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート等が挙げられる。
前記カルボキシル基を備える(C)フラックス活性を有する化合物に係る脂肪族カルボン酸としては、例えば、下記一般式(2)で示される化合物や、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、琥珀酸等が挙げられる。
HOOC−(CH2n−COOH ・・・ (2)
(式(2)中、nは、1以上20以下の整数を表す。)
前記カルボキシル基を備える(C)フラックス活性を有する化合物に係る芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレーニト酸、ピロメリット酸、メリット酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、トルイル酸、ケイ皮酸、サリチル酸、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸(2,5−ジヒドロキシ安息香酸)、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,5−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸(3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸)、1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,5−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体、フェノールフタリン、ジフェノール酸等が挙げられる。
これらの前記カルボキシル基を備える(C)フラックス活性を有する化合物のうち、(C)フラックス活性を有する化合物が有する活性度、接着フィルム1の硬化時におけるアウトガスの発生量、および硬化後の接着フィルム1の弾性率やガラス転移温度等のバランスが良い点で、前記一般式(2)で示される化合物が好ましい。そして、前記一般式(1)で示される化合物のうち、式(2)中のnが3〜10である化合物が、硬化後の接着フィルム1における弾性率が増加するのを抑制することができるとともに、半導体チップ、基板等の支持体と被着体の接着性を向上させることができる点で、特に好ましい。
前記一般式(2)で示される化合物のうち、式(2)中のnが3〜10である化合物としては、例えば、n=3のグルタル酸(HOOC−(CH23−COOH)、n=4のアジピン酸(HOOC−(CH24−COOH)、n=5のピメリン酸(HOOC−(CH25−COOH)、n=8のセバシン酸(HOOC−(CH28−COOH)およびn=10のHOOC−(CH210−COOH−等が挙げられる。
さらに、前記フェノール性水酸基を備える(C)フラックス活性を有する化合物としては、フェノール類が挙げられ、具体的には、例えば、フェノール、o−クレゾール、2,6−キシレノール、p−クレゾール、m−クレゾール、o−エチルフェノール、2,4−キシレノール、2,5キシレノール、m−エチルフェノール、2,3−キシレノール、メジトール、3,5−キシレノール、p−ターシャリブチルフェノール、カテコール、p−ターシャリアミルフェノール、レゾルシノール、p−オクチルフェノール、p−フェニルフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAF、ビフェノール、ジアリルビスフェノールF、ジアリルビスフェノールA、トリスフェノール、テトラキスフェノール等のフェノール性水酸基を含有するモノマー類等が挙げられる。
上述したようなカルボキシル基またはフェノール水酸基のいずれか、あるいは、カルボキシル基およびフェノール水酸基の両方を備える化合物は、エポキシ樹脂(B)との反応で三次元的に取り込まれる。
そのため、硬化後のエポキシ樹脂の三次元的なネットワークの形成を向上させるという観点からは、(C)フラックス活性を有する化合物としては、フラックス作用を有しかつエポキシ樹脂の硬化剤として作用するフラックス活性を有する硬化剤を用いるのが好ましい。
フラックス活性を有する硬化剤としては、例えば、1分子中に、エポキシ樹脂に付加することができる2つ以上のフェノール性水酸基と、フラックス作用(還元作用)を示す芳香族に直接結合した1つ以上のカルボキシル基とを備える化合物が挙げられる。このようなフラックス活性を有する硬化剤としては、例えば、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸(2,5−ジヒドロキシ安息香酸)、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,4−ジヒドロキシ安息香酸、没食子酸(3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸)等の安息香酸誘導体;1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,5−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,7−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体;フェノールフタリン;およびジフェノール酸等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸、フェノールフタリンを用いるのが好ましい。これらの化合物は、半田表面の酸化膜を除去する効果とエポキシ樹脂との反応性に優れる点から、フラックス活性を有する硬化剤として好ましく用いられる。
また、接着フィルム1中、フラックス活性を有する硬化剤の配合量は、1〜30重量%であるのが好ましく、3〜20重量%であるのがより好ましい。接着フィルム1中のフラックス活性を有する硬化剤の配合量が、上記範囲であることにより、接着フィルム1のフラックス活性を向上させることができるとともに、接着フィルム1中に、エポキシ樹脂と未反応のフラックス活性を有する硬化剤が残存するのが的確に抑制または防止される。なお、未反応のフラックス活性を有する硬化剤の残存率が高くなると、マイグレーションが発生し易くなるという不具合が生じる。
また、前記化合物(B)と前記化合物(C)の配合比((B)/(C))は、特に限定されないが、0.5〜12.0であることが好ましく、2.0〜10.0であることがより好ましい。((B)/(C))を上記下限値以上とすることで、接着フィルム1を硬化させる際に、未反応の前記化合物(C)の残存量を低減することができるため、耐マイグレーション性の向上を図ることができる。また、上記上限値以下とすることで、接着フィルム1を硬化させる際に、未反応の前記化合物(B)の残存量を低減することができるため、耐マイグレーション性の向上を図ることができる。
(D)重量平均分子量が1万〜100万である成膜性樹脂
また、接着フィルム1が接着フィルム1の成膜性を向上させる(D)重量平均分子量が1万〜100万である成膜性樹脂を含むことにより、フィルム状態にするのが容易となる。また、接着フィルム1の機械的特性にも優れる。
前記化合物(D)としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン、ポリプロピレン、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、ナイロン等を挙げることができる。これらは、1種で用いても、2種以上を併用してもよい。中でも、化合物(D)としては、(メタ)アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂およびポリイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を用いるのが好ましい。
前記化合物(D)の重量平均分子量は、1万〜100万であればよいが、2万〜100万であるのが好ましく、3万〜90万であるのがより好ましい。重量平均分子量が前記範囲であると、接着フィルム1の成膜性をより向上させることができる。
また、前記化合物(D)の含有量は、特に限定されないが、接着フィルム1中で1〜50重量%であるのが好ましく、2〜40重量%であるのがより好ましく、3〜35重量%であるのがさらに好ましい。含有量が前記範囲内であると、接着フィルム1の流動性を抑制することができ、接着フィルム1の取り扱いが容易になる。
(E)その他の化合物
また、接着フィルム1は、硬化促進剤をさらに含んでもよい。
硬化促進剤は前記化合物(A)の種類等に応じて適宜選択することができる。硬化促進剤としては、例えば、融点が150℃以上のイミダゾール化合物を使用することができる。使用される硬化促進剤の融点が150℃以上であると、接着フィルム1の硬化が完了する前に、半田バンプを構成する半田成分が、回路基板および半導体チップが備える端子の表面により確実に移動することができ、端子(電極)同士間の電気的接続をより良好なものとすることができる。
融点が150℃以上のイミダゾール化合物としては、例えば、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルヒドロキシイミダゾール、2−フェニル−4−メチルヒドロキシイミダゾール等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
接着フィルム1中の前記硬化促進剤の含有量は、特に限定されないが、0.005〜10重量%であるのが好ましく、0.01〜5重量%であるのがより好ましい。これにより、硬化促進剤としての機能をさらに効果的に発揮させて、接着フィルム1の硬化性を向上させることができる。また、半田バンプを構成する半田成分の溶融温度における接着フィルム1の溶融粘度が高くなりすぎず、良好な半田接合構造が得られる。また、接着フィルム1の保存性をさらに向上させることができる。
なお、これらの硬化促進剤は、1種で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
さらに、前記接着フィルム1は、シランカップリング剤を含んでもよい。
シランカップリング剤を含むことにより、半導体チップおよび回路基板に対する接着フィルム1の密着性を高めることができる。
シランカップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、エポキシシランカップリング剤、芳香族含有アミノシランカップリング剤等が挙げられる。これらは1種で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
シランカップリング剤の配合量は、適宜選択すればよいが、前記樹脂組成物全体に対して、好ましくは0.01〜10重量%であり、より好ましくは0.05〜5重量%であり、さらに好ましくは0.1〜2重量%に設定される。
また、接着フィルム1は、無機充填材を含んでもよい。
これにより、接着フィルム1の線膨張係数を低下させることができ、その結果、接着フィルム1の信頼性が向上することとなる。また、タック力をより容易に調節することが可能となり、下地フィルム2の剥離性をより好適なものとすることができるとともに、回路基板および半導体チップに対する接着性を特に優れたものとすることができる。
無機充填材としては、例えば、銀、酸化チタン、シリカ、マイカ等を挙げることができるが、これらの中でもシリカが好ましい。また、シリカフィラーの形状としては、破砕シリカと球状シリカがあるが、球状シリカが好ましい。
また、無機充填材の平均粒径は、特に限定されないが、0.01μm以上、20μm以下であるのが好ましく、0.05μm以上、5μm以下であるのがより好ましい。上記範囲とすることで、接着フィルム1内での無機充填材(フィラー)の凝集を抑制し、外観を向上させることができる。
さらに、無機充填材の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体に対して0.1〜80重量%であるのが好ましく、20〜70重量%であるのがより好ましい。上記範囲とすることで、硬化後の接着フィルム1と半導体チップおよび回路基板との間の線膨張係数差が小さくなり、熱衝撃の際に発生する応力を低減させることができるため、半導体チップおよび回路基板の剥離をさらに確実に抑制することができる。さらに、硬化後の接着フィルム1の弾性率が高くなりすぎるのを抑制することができるため、半導体チップと回路基板との接合体の信頼性が向上する。
かかる構成の接着フィルム1は、上述したような接着フィルム1に含まれる各成分(樹脂成分)を、溶媒中に混合して得られたワニスを、下地フィルム2上に塗布し、その後、所定の温度で、実質的に溶媒を含まない程度にまで乾燥させることにより得ることができる。
なお、ここで用いられる溶媒としては、使用される成分に対し不活性なものであれば特に限定されないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、DIBK (ジイソブチルケトン)、シクロヘキサノン、DAA(ジアセトンアルコール)等のケトン類、ベンゼン、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素類、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブ系、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)、THF(テトラヒドロフラン)、DMF(ジメチルホルムアミド)、DBE(ニ塩基酸エステル)、EEP(3−エトキシプロピオン酸エチル)、DMC(ジメチルカーボネート)等が挙げられ、これらを単独、または混合溶媒として用いることができる。な
お、溶媒の使用量は、溶媒に混合した成分の固形分が10〜60重量%となる範囲であることが好ましい。
なお、接着フィルム1の厚さは、特に限定されないが、1〜300μmであることが好ましく、5〜200μmであることがより好ましい。厚さが前記範囲内であると、半導体チップと回路基板との間に形成される間隙に樹脂成分を十分に充填することができ、樹脂成分の硬化後の機械的接着強度を十分に確保することができる。
<<下地フィルム2>>
下地フィルム2は、後述するように、半導体チップを回路基板上に搭載する場合、複数の個別回路が設けられたウエハ200に、接着シート10(接着フィルム1)をラミネートする際に、接着フィルム1の下地層(支持層)として機能するものである。
この下地フィルム2は、本発明では、接着フィルム1側から積層された第1の層21と第2の層22とを備える積層体からなり、第1の層21の弾性率は、第2の層22の弾性率よりも低くなっている。
かかる構成とすることにより、ウエハ200に、接着シート10(接着フィルム1)をラミネートする際に、ウエハ200が備える端子201同士の間に形成された間隙203内に均一な厚さで、かつ端子201が備える半田バンプ202の先端を突出させて、接着フィルム1を充填することができるが、かかる理由については後に詳述する。
第1の層21および第2の層22の構成材料としては、それぞれ、例えば、ビニル系樹脂(ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール等)、ポリエチレン、エチレン系共重合体(エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体等)、ポリプロピレン、ポリスチレン、スチレン系共重合体(スチレン・アクリルニトリル共重合体、スチレン・ブタジエン・アクリルニトリル共重合体、スチレン・イソプレンの混合物等)、ポリアセタール、アクリル系樹脂(ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル等)、アクリル系共重合体(メタクリル・スチレン共重合体等)、酢酸セルロース、ポリカーボネート、ポリエステル系樹脂(ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等)、ポリエステル系共重合体(シクロヘキサンジメタノール・ポリエチレンテレフタレート共重合体等)、ポリアミド(ナイロン)、芳香族ポリアミド(アラミド)、ポリウレタン、フッ素系樹脂(三フッ化塩化エチレン、四フッ化エチレン、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、四フッ化エチレン・エチレン共重合体、フッ化ビニリデン等)、ポリメチルペンテン、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリブタジエン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド等の樹脂材料が挙げられ、第1の層21の弾性率が第2の層22の弾性率よりも低くなるように、これらのうちの1種または2種以上の混合物にして第1の層21および第2の層22を形成してもよい。
なお、接着シート10は、上述したように、フラックス機能を有する接着フィルム10を備えるものの他、接着フィルム10として、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物で構成されるものを有するものであってもよい。
以下、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物について、詳述する。
(a)熱硬化性樹脂
熱硬化性樹脂は、樹脂組成物の主成分として含まれるものである。
このような熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂(不飽和ポリエステル樹脂)、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂(ポリイミド前駆体樹脂)、ビスマレイミド−トリアジン樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、マレイミド樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性に優れるという観点からエポキシ樹脂が好ましい。
前記エポキシ樹脂としては、25℃で液状および25℃で固形のいずれのエポキシ樹脂も使用することができる。
また、25℃で液状のエポキシ樹脂と25℃で固形状のエポキシ樹脂とを併用することも可能である。樹脂組成物が25℃で液状の場合には、25℃で液状のエポキシ樹脂を用いることが好ましく、樹脂組成物が25℃でフィルム状の場合には、液状および固形状のいずれのエポキシ樹脂も使用することが可能であり、また、フィルム形成性樹脂を併用することが好ましい。
25℃で液状のエポキシ樹脂としては、特に限定されないが、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等が挙げられる。また、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂とを併用してもよい。
25℃で固形状のエポキシ樹脂としては、特に限定されないが、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、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、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、3官能エポキシ樹脂、4官能エポキシ樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、固形3官能エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が好ましい。
室温で固形状のエポキシ樹脂の軟化点は、40〜120℃であることが好ましく、50〜110℃であることがより好ましく、60〜100℃であることが特に好ましい。前記軟化点が前記範囲内にあると、タック性を抑えることができ、容易に取り扱うことが可能となる。
熱硬化性樹脂の含有量は、樹脂組成物の全重量に対して、5重量%以上が好ましく、10重量%以上がより好ましく、15重量%以上がさらに好ましく、20重量%以上が特に好ましい。また、90重量%以下が好ましく、85重量%以下がより好ましく、80重量%以下がさらに好ましく、75重量%以下がさらにより好ましく、65重量%以下がなお好ましく、55重量%以下が特に好ましい。
熱硬化性樹脂の含有量が前記範囲内にあると端子間の電気的接続強度および機械的接着強度を十分に確保することができる。
(b)フィルム形成性樹脂
また、熱硬化性樹脂は、前記熱硬化性樹脂とフィルム形成性樹脂成分とを併用することが好ましい。これにより、25℃において、接着フィルム10を確実にフィルム状をなすものとすることができる。
このようなフィルム形成性樹脂としては、溶媒に可溶であり、単独で製膜性を有するものであれば特に限定されるものではない。
フィルム形成性樹脂は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂のいずれのものも使用することができ、また、これらを併用することもできる。
具体的なフィルム形成性樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリプロピレン樹脂、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、ナイロン等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、(メタ)アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂およびポリイミド樹脂が好ましい。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル系樹脂」とは、(メタ)アクリル酸およびその誘導体の重合体、または(メタ)アクリル酸およびその誘導体と他の単量体との共重合体を意味する。ここで、「(メタ)アクリル酸」等と表記するときは、「アクリル酸またはメタクリル酸」等を意味する。
(メタ)アクリル系樹脂としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸−2−エチルヘキシル等のポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル等のポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリルアミド、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、メタクリル酸メチル−α−メチルスチレン共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル−2−ヒドロキシエチルメタクリレート−メタクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル−2−ヒドロキシエチルメタクリレート−アクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリロニトリル−2−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体、アクリル酸ブチル−アクリロニトリル−アクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エチル−アクリロニトリル−N,N−ジメチルアクリルアミド共重合体等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エチル−アクリロニトリル−N,N−ジメチルアクリルアミドが好ましい。
樹脂組成物において、前記フィルム形成性樹脂の含有量は、使用する樹脂組成物の形態に応じて適宜設定することができる。
フィルム形成性樹脂の含有量は、例えば、樹脂組成物の全重量に対して、3重量%以上であることが好ましく、10重量%以上であることがより好ましく、15重量%以上であることが特に好ましい。また、50重量%以下であることが好ましく、45重量%以下であることがより好ましく、40重量%以下であることが特に好ましい。フィルム形成性樹脂の含有量が前記範囲内にあると溶融前の樹脂組成物の流動性を抑制することができ、樹脂組成物を容易に取り扱うことが可能となる。
(c)硬化促進剤
さらに、熱硬化性樹脂は、硬化促進剤を含むものであることが好ましい。硬化促進剤を添加することによって、ウエハ200に接着シート100をラミネートした後に、接着シート10に含まれる樹脂組成物を容易に硬化することができる。
このような硬化促進剤としては、特に限定されないが、例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、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−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、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、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4−メチルイミダゾリル(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル(1’)]−エチル−s−トリアジンのイソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、2−メチルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシジメチルイミダゾール等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
硬化促進剤の含有量は、使用する硬化促進剤の種類に応じて適宜設定することができる。
例えば、イミダゾール化合物を使用する場合には、イミダゾール化合物の含有量は、樹脂組成物の全重量に対して、0.001重量%以上が好ましく、0.003重量%以上がより好ましく、0.005重量%以上が特に好ましい。また、1.0重量%以下が好ましく、0.7重量%以下がより好ましく、0.5重量%以下が特に好ましい。イミダゾール化合物の含有量が前記下限未満になると硬化促進剤としての作用が十分に発揮されず、樹脂組成物を十分に硬化できない場合がある。他方、イミダゾール化合物の含有量が前記上限を超えると、樹脂組成物の保存安定性が低下するおそれがある。
(d)充填材
さらに、熱硬化性樹脂は、充填材を含んでも良い。これにより、樹脂組成物の線膨張係数を低下させること、また、樹脂組成物の最低溶融粘度を調整することが容易となる。
前記充填材としては、例えば、銀、酸化チタン、シリカ、マイカ等を挙げることができるが、これらの中でもシリカが好ましい。また、シリカフィラーの形状としては、破砕シリカと球状シリカ等があるが、球状シリカが好ましい。
前記充填材の平均粒径は、特に限定されないが、0.01μm以上、20μm以下が好ましく、0.1μm以上、5μm以下が特に好ましい。上記範囲とすることで、樹脂組成物内で充填材の凝集を抑制し、外観を向上させることができる。
前記充填材の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物中0.1〜80重量%が好ましく、特に0.5〜75重量%が好ましく、1〜70重量%が特に好ましい。充填材の含有量を上記下限値以上とするで、硬化後の樹脂組成物と被接着物との間の線膨張係数差が小さくなり、熱衝撃の際に発生する応力を低減させることができるため、被接着物の剥離をさらに確実に抑制することができる。また、充填材の含有量を上記上限値以下とすることで、硬化後の樹脂組成物の弾性率が高くなりすぎるのを抑制することができる。
(e)その他の添加剤
また、熱硬化性樹脂には、硬化剤(フラックスとして作用するものを除く)、シランカップリング剤、可塑剤、安定剤、粘着付与剤、滑剤、酸化防止剤、無機フィラー、帯電防止剤や顔料等の添加剤がさらに含まれていてもよい。
フラックス機能を有する化合物以外の硬化剤としては、フェノール類、アミン類、チオール類等が挙げられる。このような硬化剤は、熱硬化性樹脂の種類等に応じて適宜選択することができる。例えば、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用する場合には、エポキシ樹脂との良好な反応性、硬化時の低寸法変化および硬化後の適切な物性(例えば、耐熱性、耐湿性等)が得られる点で硬化剤としてフェノール類を用いることが好ましく、硬化性樹脂成分の硬化後の物性が優れている点で2官能以上のフェノール類がより好ましい。
このようなフェノール類としては、例えば、ビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールA、ジアリルビスフェノールA、ビフェノール、ビスフェノールF、ジアリルビスフェノールF、トリスフェノール、テトラキスフェノール、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、溶融粘度、エポキシ樹脂との反応性が良好であり、硬化後の物性が優れている点でフェノールノボラック樹脂およびクレゾールノボラック樹脂が好ましい。
樹脂組成物において、前記硬化剤の配合量は、使用する熱硬化性樹脂や硬化剤の種類によって適宜選択することができる。例えば、フェノールノボラック樹脂を使用する場合、その配合量は、樹脂組成物の全重量に対して、1重量%以上であることが好ましく、3重量%以上であることがより好ましく、5重量%以上であることが特に好ましく、また、50重量部%以下であることが好ましく、40重量%以下であることがより好ましく、30重量%以下であることが特に好ましい。フェノールノボラック樹脂の配合量が前記下限未満になると熱硬化性樹脂が十分に硬化しない傾向にあり、他方、前記上限を超えると未反応のフェノールノボラック樹脂が残存してイオンマイグレーションが発生しやすい傾向にある。
また、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合には、フェノールノボラック樹脂の配合量はエポキシ樹脂に対する当量比で規定してもよい。例えば、エポキシ樹脂に対するフェノールノボラック樹脂の当量比は0.5〜1.2であることが好ましく、0.6〜1.1であることがより好ましく、0.7〜0.98であることが特に好ましい。前記当量比が前記下限未満になると、エポキシ樹脂の硬化後の耐熱性、耐湿性が低下しやすい傾向にあり、他方、前記上限を超えると未反応のフェノールノボラック樹脂が残存し、イオンマイグレーションが発生しやすい傾向にある。
前記シランカップリング剤としては、例えば、エポキシシランカップリング剤、芳香族含有アミノシランカップリング剤等が挙げられる。このようなシランカップリング剤を添加することにより、ウエハ200と樹脂組成物との密着性を高めることができる。
また、このようなシランカップリング剤は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂組成物において、前記シランカップリング剤の配合量は、熱硬化性樹脂等の種類に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂組成物の全重量に対して、0.01重量%以上であることが好ましく、0.05重量%以上であることがより好ましく、0.1重量%以上であることが特に好ましく、また、2重量%以下であることが好ましく、1.5重量%以下であることがより好ましく、1重量%以下であることが特に好ましい。
以上のような接着シート10を用いて、回路基板上に半導体チップが搭載されるが、かかる搭載方法について、以下で説明する。
<回路基板上への半導体チップの搭載方法>
図2は、本発明の接着シートを用いて、回路基板上に半導体チップを搭載する方法を説明するための斜視図、図3は、本発明の接着シートを用いて、ウエハ上に接着シートをラミネートした状態を説明するための縦断面図である。
[1]まず、接着シート10と、複数の個別回路210が設けられたウエハ200と
を用意し、この接着シート10を、接着フィルム1が個別回路210と対向するようにして配置した後、接着シート10をウエハ200に対してラミネートする(図2(a)参照。)。
なお、本実施形態では、個別回路210が備える端子201には、予め、各端子201に対応して、それぞれ、半田バンプ202が形成されている。
ラミネート条件は、接着シート10の貼り付け温度Tが60〜150℃、接着フィルムに掛ける圧力Pが0.2〜1.0MPaであるのが好ましい。
また、ラミネートは、雰囲気圧100kPa以下の減圧下で行うのが好ましく、雰囲気圧80kPa以下の減圧下で行うのがより好ましい。
ここで、前述したように、弾性率が高い下地フィルム102を備える接着シート100を用いて、ウエハ200に対して接着シート100をラミネートすると、接着フィルム101を、均一な膜厚(高さ)でウエハ200に転写することができないことに起因して、端子201同士の間に形成された間隙203内に、接着フィルム101を均一に充填させることができなかったり、半田バンプ202に接着フィルム101が残存してしまうという問題がある(図4参照。)。
これに対して、接着シート10では、下地フィルム2が、第1の層21と第2の層22とを備える積層体からなり、接着フィルム1と接する第1の層21の弾性率が、第2の層22の弾性率よりも低くなっている。そのため、図3(a)に示すように、接着シート10をラミネートした際に、第1の層21のコシが弱いことに起因して、接着フィルム1が間隙203の形状に対応して埋入する(図3(b)参照。)。その結果、本工程の後、次工程[2]において接着シート10から下地フィルム2を剥離した際には、接着フィルム1から半田バンプ202を突出(頭出し)させた状態で、間隙203内に接着フィルム1が均一な厚さで充填されることとなる(図3(c)参照。)。
さらに、第1の層21の接着フィルム1と反対側の面には、第1の層21の弾性率よりも高い第2の層22が設けられている。そのため、図3(a)に示すように、接着シート10をウエハ200に対してラミネートする際に、この第1の層21が接着フィルム1に対する支持体(支持フィルム)として機能することから、接着シート10にシワが生じることなく接着シート10をラミネートすることができる。その結果、ウエハ200に存在する複数の間隙203に対して、接着フィルム1を均一に充填することができる。
第1の層21の弾性率と、第2の層22の弾性率との関係は、第1の層21の弾性率の方が低ければよいが、第1の層21の弾性率をA[MPa]とし、第2の層22の弾性率をB[MPa]としたとき、A/Bが0.0001以上、0.9以下なる関係を満足するのが好ましく、0.001以上、0.1以下なる関係を満足するのがより好ましい。これにより、第1の層21はコシが弱く、かつ第2の層22はコシが強いものとなるため、間隙203に対して、接着フィルム1を均一に、かつ高充填率に充填することができるようになる。
第1の層21の弾性率は、具体的には、25℃での弾性率が5000MPa以下であるのが好ましく、25℃での弾性率が4000MPa以下であるのがより好ましく、3000MPa以下であるのがさらに好ましい。これにより、第1の層21は十分にコシが弱いものとなり、ラミネートの際に、間隙203内に接着フィルム1をより高充填率に充填することができる。
また、第2の層22の弾性率は、25℃での弾性率が10000MPa以下であるのが好ましく、25℃での弾性率が8000MPa以下であるのがより好ましく、6000MPa以下であるのがさらに好ましい。これにより、第2の層22は十分にコシが強いものとなり、ラミネートの際に、接着フィルム1の支持体として機能するため、複数の間隙203内に接着フィルム1をより均一に充填することができる。
なお、各層21、22の弾性率(引張弾性率)は、引っ張り試験機を用いて、ASTMD882に準拠して測定(引っ張り速度300mm/min)して求められた引張弾性率である。
さらに、第1の層21の平均厚さは、5μm以上、200μm以下であるのが好ましく、10μm以上、80μm以下であるのがより好ましい。これにより、第1の層21を設けることにより得られる効果をより顕著に発揮させることができ、ラミネートの際に、間隙203内に接着フィルム1をより高充填率に充填することができる。
また、第2の層22の平均厚さは、5μm以上、200μm以下であるのが好ましく、10μm以上、80μm以下であるのがより好ましい。これにより、第2の層22を設けることにより得られる効果をより顕著に発揮させることができ、ラミネートの際に、複数の間隙203に対して接着フィルム1をより均一に充填することができる。
[2]次に、接着シート10から下地フィルム2を剥離して、個別回路210側に接
着フィルム1が接合されたウエハ200を得る(図2(b)参照。)。
[3]次に、接着フィルム1が接合されたウエハ200を、ダイシングソー600を
用いて、個別回路210毎に個片化することにより、接着フィルム1が接合された半導体チップ300を得る(図2(c)参照。)。
[4]次に、個別回路410を備える回路基板400を用意し、前工程[3]で得ら
れた半導体チップ300を、フリップチップボンダー500を用いて、回路基板400が備える個別回路410の端子と、半導体チップ300が備える回路基板の端子201とが半田バンプ202を介して対向するように位置合わせを行い、回路基板400上に載置する(図2(d)参照。)。
[5]次に、フリップチップボンダー500を用いて、回路基板400と半導体チッ
プ300とをこの状態で、加圧・加熱した後、冷却する(図2(e)参照。)。
これにより、フラックス機能を有する接着フィルム1の作用により、半田バンプ202の表面に形成された酸化膜が除去されつつ、半田バンプ202が溶融した後、固化することとなるため、個別回路210の端子201と、個別回路410の端子とが半田接合されて、端子接合が形成される。
この際、本発明では、半田バンプ202の先端が突出した状態で接着フィルム1が形成されているため、形成された端子接合内に接着フィルム1が残存(いわゆる、樹脂噛み)し、これに起因して、端子接合の電気的な接続性を損ねてしまうのを確実に防止することができる。
さらに、隣接する端子接合同士間に形成された空隙には接着フィルム1に由来する封止
樹脂が充填される。この空隙に対する封止樹脂の充填では、前記工程[1]において、各間隙203に対して接着フィルム1が均一な厚さ(高さ)で充填されているため、端子接合同士間に形成された複数の空隙に対して、高充填率に封止樹脂を充填することができる。
[6]次に、接着フィルム1の構成材料に熱硬化性樹脂が含まれる場合、回路基板4
00と半導体チップ300とを再度、加熱する(図2(f)参照。)。
これにより、空隙に充填された封止樹脂を確実に硬化させる。
以上のようにして回路基板400上に半導体チップ300が搭載される。
なお、本実施形態では、接着シートを用いて電気的に接続する回路部材として、半導体チップと回路基板とを用いる場合について説明したが、かかる場合に限定されず、例えば、これらの回路部材は、半導体チップとウエハとの組み合わせ、ウエハとウエハとの組み合わせ、半導体チップと半導体チップとの組み合わせ、および回路基板と回路基板との組み合わせ等であってもよい。
以上、本発明の接着シートおよび電子部品について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明の接着シートの各部の構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することもできる。
(実施例1)
<下地フィルムの製造>
第1の最外層21を構成する樹脂として低密度ポリエチレン樹脂(日本ポリエチレン株式会社製、商品名「ノバテックLL UF240」)を、第2の最外層22を構成する樹脂としてナイロン樹脂(宇部興産株式会社製、商品名「UBEナイロン 1022B」)を準備した。
上記第1の最外層21と第2の最外層22とを、フィードブロックおよびダイを用いて共押出しして、接着フィルムを転写する側の表面をコロナ処理することによって下地フィルム(1)を作製した。
得られた下地フィルム(1)の全体の厚みは、100μmであり、第1の最外層21の厚みは30μm、第2の最外層22の厚みは70μmであった。
<接着フィルムの製造>
フェノールアラルキル樹脂(三井化学株式会社製、商品名「XLC−4L」)10.20質量部と、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、商品名「EPICLON 840−S」)22.00質量部と、フラックス機能を有する化合物であるトリメ
リット酸(東京化成工業株式会社製)8.20質量部と、成膜性樹脂としてフェノキシ樹脂(新日鐵化学株式会社製、商品名「FX−280S」)9.30質量部と、硬化促進剤として2−フェニル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、商品名「2P4MZ」)0.05質量部と、シランカップリング剤として3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業株式会社製、商品名「KBE−503」)0.25質量部と、シリカフィラー(株式会社アドマテックス製、商品名「SC1050」)50.00質量部とを、メチルエチルケトンに溶解、分散し、固形分濃度50%の接着フィルム用樹脂ワニスを調製した。
<基材付き接着フィルムの製造>
上記で得られた接着フィルム用樹脂ワニスを、基材ポリエステルフィルム(ベースフィルム、帝人デュポンフィルム株式会社製、商品名「ピューレックスA53」)に厚さ50μmとなるように塗布して、100℃、5分間乾燥して、厚さ25μmの接着フィルムが形成された基材付き接着フィルムを得た。
<基材付き接着シートの製造>
上記で得られた下地フィルムと、基材付き接着フィルムとを、第1の最外層21と接着フィルムとが接するように、70℃のロール式ラミネーターで貼り合わせることにより接着フィルムを下地フィルムに転写し、基材付き接着シートを得た。
(実施例2)
<下地フィルムの製造>
第1の最外層21を構成する樹脂として低密度ポリエチレン樹脂(日本ポリエチレン株式会社製、商品名「ノバテックLL UF240」)を、第2の最外層22を構成する樹脂としてポリプロピレン樹脂(日本ポリプロ株式会社製、商品名「ノバテックPP FL03H」)を準備した。
上記第1の最外層21と第2の最外層22とを、フィードブロックおよびダイを用いて共押出しして、接着フィルムを転写する側の表面をコロナ処理することによって下地フィルム(2)を作製した。
得られた下地フィルム(2)の全体の厚みは、100μmであり、第1の最外層21の厚みは30μm、第2の最外層22の厚みは70μmであった。
<接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、固形分濃度50質量%の接着フィルム用樹脂ワニスを調製した。
<基材付き接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、厚さ25μmの接着フィルムが形成された基材付き接着フィルムを得た。
<基材付き接着シートの製造>
上記で得られた下地フィルムと、基材付き接着フィルムとを、第1の最外層21と接着フィルムが接するように、70℃のロール式ラミネーターで貼り合わせることにより接着フィルムを下地フィルムに転写し、基材付き接着シートを得た。
(実施例3)
<下地フィルムの製造>
第1の最外層21を構成する樹脂としてナイロン樹脂(宇部興産株式会社製、商品名「UBEナイロン 1022B」)を、第2の最外層22を構成する樹脂としてエチレン・ビニルアルコール共重合樹脂(日本合成化学工業株式会社製、商品名「ソアノールAT4403」)を準備した。
上記第1の最外層21と第2の最外層22とを、フィードブロックおよびダイを用いて共押出しして、下地フィルム(3)を作製した。
得られた下地フィルム(3)の全体の厚みは、100μmであり、第1の最外層21の厚みは30μm、第2の最外層22の厚みは70μmであった。
<接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、固形分濃度50質量%の接着フィルム用樹脂ワニスを調製した。
<基材付き接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、厚さ25μmの接着フィルムが形成された基材付き接着フィルムを得た。
<基材付き接着シートの製造>
上記で得られた下地フィルムと、基材付き接着フィルムとを、第1の最外層21と接着フィルムが接するように、70℃のロール式ラミネーターで貼り合わせることにより接着フィルムを下地フィルムに転写し、基材付き接着シートを得た。
(比較例1)
<下地フィルムの製造>
下地フィルム(4)として、ポリイミドフィルム(宇部興産株式会社製、商品名「ユーピレックス−S75(厚み75μm)」を用いた。
<接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、固形分濃度50質量%の接着フィルム用樹脂ワニスを調製した。
<基材付き接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、厚さ25μmの接着フィルムが形成された基材付き接着フィルムを得た。
<基材付き接着シートの製造>
上記で得られた下地フィルムと、基材付き接着フィルムとを、下地フィルムと接着フィルムとが接するように、70℃のロール式ラミネーターで貼り合わせることにより接着フィルムを下地フィルムに転写し、基材付き接着シートを得た。
(比較例2)
<下地フィルムの製造>
下地フィルム(5)として、低密度ポリエチレン樹脂(日本ポリエチレン株式会社製、商品名「ノバテックLD LF441MD」)を用いて厚み120μmのフィルムを成形し、接着フィルムを転写する側の表面をコロナ処理することによって下地フィルム(5)を作製した。
<接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、固形分濃度50質量%の接着フィルム用樹脂ワニスを調製した。
<基材付き接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、厚さ25μmの接着フィルムが形成された基材付き接着フィルムを得た。
<基材付き接着シートの製造>
上記で得られた下地フィルムと、基材付き接着フィルムとを、下地フィルムと接着フィルムとが接するように、70℃のロール式ラミネーターで貼り合わせることにより接着フィルムを下地フィルムに転写し、基材付き接着シートを得た。
(物性評価)
上記実施例、比較例で得られた下地フィルムならびに接着シートについて、以下の手法により各項目の評価を行った。評価結果を表1に示す。
Figure 0006337417
<25℃での弾性率>
実施例における下地フィルムの第1の最外層と第2の最外層、比較例における下地フィルムについて、30mm×5mmの短冊状に切り出して試料を作製し、25℃での弾性率を、引っ張り試験機(TAインスツルメント株式会社製、動的粘弾性測定装置RS3A)を用いて、ASTM D638に準拠して測定した。
<25℃での引張試験における伸び率>
実施例における下地フィルムの第1の最外層と第2の最外層、比較例における下地フィルムについて、ASTM D638に準拠して得られたダンベル試験片を、引張試験機(
株式会社オリエンテック製、RTA−100)を用いて、ASTM D638に準拠して測定した。
<平均厚さ>
実施例における下地フィルムの第1の最外層と第2の最外層、比較例における下地フィルムについて、110mm×110mmに切り出すことによって試料を作製し、触針式膜厚計(株式会社ミツトヨ製、ミューチェッカM−413)を用いて10mm間隔で厚みを100箇所測定し、平均厚みを算出した。
<60℃における溶融粘度>
実施例ならびに比較例で得られた接着フィルムを積層することによって、厚み100μmの測定用サンプルを作製し、粘弾性測定装置(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製「MARS」)を用いて、パラレルプレート20mmφ、ギャップ0.05mm、周波数0.1Hz、昇温速度10℃/分の条件にて測定し、60℃における溶融粘度を測定した。
<下地フィルムと接着フィルムとの界面での25℃における剥離強度>
実施例における下地フィルムの第1の最外層と接着フィルムとの剥離強度、比較例にお
ける下地フィルムと接着フィルムとの剥離強度について、ステンレス(SUS304製)板に長さ200mm、幅25mmの両面テープを貼り、実施例または比較例の接着シートを両面テープのステンレス板と反対側の面と接着フィルム面とが接するように貼ることによって試料を作製した。得られた試料の下地フィルムを、引張試験機(株式会社オリエンテック製、RTC−1250A)を用いて、25℃において180度の角度で剥離させ、下地フィルムと接着フィルムとの界面での25℃における剥離強度を測定した。
<半導体チップ上のバンプ間の接着フィルムの充填性>
実施例及び比較例において得られた接着シートをラミネートした後の半導体チップ上のバンプ間の接着フィルムの充填性について、以下の手順で評価した。
半導体チップとして、サイズ5mm×5mm、厚さ0.15mmのものを用い、これに、接着シートの接着フィルム側を積層し、真空加圧式ラミネーターを用いて、温度100℃でラミネートし、接着フィルムをラミネートした半導体チップを得て、これを測定試料とした。
半導体チップ上のバンプ間の接着フィルムの充填性は、半導体チップ上の凹凸部(バンプの周囲)のボイドまたは空隙の有無を金属顕微鏡で観察することによって評価した。
評価結果を示す記号の意味は、下記の通りである。
○:凹凸部の周辺にボイドまたは空隙が観察されなかった。
×:凹凸部の周辺にボイドまたは空隙が観察された。
<半導体チップ上のバンプの突出性>
実施例及び比較例において得られた接着シートをラミネートした後の、半導体チップ上のバンプの先端部分の接着フィルム層からの突出性について、以下の手順で評価した。
上記<半導体チップ上のバンプ間の接着フィルムの充填性>の評価で用いた接着フィルムをラミネートした半導体チップを試料とし、各実施例および各比較例において、半導体チップ上のバンプの先端部分の接着フィルム層からの突出性を、3D測定レーザー顕微鏡(オリンパス株式会社製、LXT OLS4000)を用い、バンプの先端部がバンプの先端部の周囲の接着フィルムの埋め込み部より1μm以上突出しているか否かによって評価した。
評価結果を示す記号の意味は、下記の通りである。
◎:全てのバンプの先端部が周囲の接着フィルムの埋め込み部よりも1μm以上突出している。
○:一部のバンプの先端部が周囲の接着フィルムの埋め込み部よりも1μm以上突出していない。
×:全てのバンプの先端部が周囲の接着フィルムの埋め込み部よりも1μm以上突出していない。
<樹脂噛みの有無>
半田バンプ(Sn―3.5Ag、融点221℃)を有する半導体チップ1(サイズ5mm×5mm、厚さ0.15mm)に、実施例または比較例で得られた接着シートの接着フィルムを真空ロールラミネーターで100℃でラミネートして、接着フィルム付きの半導体チップ1を得た。
次に、最表面が金層、その下層にニッケル層が形成された銅電極を有する半導体チップ2(サイズ7mm×7mm、厚さ0.15mm)の電極部と、上記半導体チップ1の半田バンプとが当接するように位置合わせを行いながら半導体チップ1と半導体チップ2とをフリップチップボンダー(澁谷工業株式会社製)を用いて100℃、30秒間で仮圧着した。次いで、フリップチップボンダー(澁谷工業株式会社製)を用いて235℃、30秒
間加熱して、半田バンプを溶融させて半田接続を行った。さらに、180℃、60分間加熱して、接着フィルムを硬化させて、半導体チップ1と、半導体チップ2とが接着フィルムの硬化物で接着された半導体装置を得た。
この半導体装置を断面研磨することによって、半田接続部の20カ所を電子顕微鏡で観察し、半田接続部に接着フィルムを構成成分である樹脂成分の噛み込みの有無を評価した。
評価結果を示す記号の意味は、下記の通りである。
◎:半田接続部の断面において、バンプの幅に対して10%以下の長さの樹脂の噛み込みのある半田接続部が5カ所以下である。
○:半田接続部の断面において、バンプの幅に対して10%以下の長さの樹脂の噛み込みのある半田接続部が6カ所以上10カ所以下である。
×:半田接続部の断面において、バンプの幅に対して10%以下の長さの樹脂の噛み込みのある半田接続部が11カ所以上である。
上記評価の結果、実施例1〜3はいずれも、下地フィルムを構成する第1の最外層の弾性率が第2の最外層の弾性率よりも低いものであり、半導体チップ上のバンプ間の接着フィルムの充填性、半導体チップ上のバンプの突出性に優れ、樹脂噛みの有無においても良好な結果が得られた。
一方、比較例1は弾性率の高い下地フィルムを単層で用いたものであるが、半導体チップ上のバンプ間の接着フィルムの充填性、半導体チップ上のバンプの突出性に劣り、樹脂噛みの有無においても樹脂噛みのある半田接続部が11カ所以上存在し接続性に劣るという結果となった。
また、比較例2は弾性率の低い下地フィルムを単層で用いたものであるが、半導体チップ上のバンプ間の接着フィルムの充填性、半導体チップ上のバンプの突出性に劣り、樹脂噛みの有無においても樹脂噛みのある半田接続部が11カ所以上存在し接続性に劣るという結果となった。
10、100 接着シート
1、101 接着フィルム
2、102 下地フィルム
21 第1の層
22 第2の層
200 ウエハ
201 端子
202 半田バンプ
203 間隙
210、410 個別回路
300 半導体チップ
400 回路基板
500 フリップチップボンダー
600 ダイシングソー

Claims (10)

  1. 回路が形成された回路部材同士を電気的に接続する際に用いられる接着シートであって、
    接着フィルムと、該接着フィルムに接合された下地フィルムとを有し、
    前記下地フィルムは、前記接着フィルム側から積層された第1の層と第2の層とを備える積層体からなり、
    前記第1の層の弾性率は、前記第2の層の弾性率よりも低く、
    前記接着フィルムは、(C)フラックス活性を有する化合物を含有し、
    前記(C)フラックス活性を有する化合物は、カルボキシル基もしくはフェノール性水酸基のいずれか、または、カルボキシル基およびフェノール性水酸基の両方を備える化合物であることを特徴とする接着シート。
  2. 前記接着フィルムは、(C)フラックス活性を有する化合物に加え、さらに(A)重量平均分子量が300より大きく1500より小さいフェノール系硬化剤と、(B)25℃で液状であるエポキシ樹脂と、(D)重量平均分子量が1万より大きく100万より小さい成膜性樹脂とを含有する請求項1に記載の接着シート。
  3. 前記第1の層は、25℃での弾性率が5000MPa以下である請求項1または2に記載の接着シート。
  4. 前記第2の層は、25℃での弾性率が10000MPa以下である請求項1ないし3のいずれかに記載の接着シート。
  5. 前記第1の層は、その平均厚さが5μm以上、200μm以下である請求項1ないし4のいずれかに記載の接着シート。
  6. 前記第2の層は、その平均厚さが5μm以上、200μm以下である請求項1ないし5のいずれかに記載の接着シート。
  7. 前記接着フィルムは、さらに、硬化促進剤を含むものである請求項1ないしのいずれかに記載の接着シート。
  8. 前記接着フィルムは、さらに、シランカップリング剤を含むものである請求項1ないし
    のいずれかに記載の接着シート。
  9. 前記接着フィルムは、さらに、無機充填材を含む請求項1ないしのいずれかに記載の接着シート。
  10. 請求項1ないしのいずれかに記載の接着シートが備える前記接着フィルムの硬化物を有することを特徴とする電子部品。
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