JP6716939B2 - 接着剤、それからなる接着フィルム、それらの硬化物を含む半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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検出器:Waters996
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サーモコントローラー:Waters TCM
カラム:TOSOH guard column
カラム:TOSOH TSK−GEL α−4000
カラム:TOSOH TSK−GEL α−2500などが挙げられる。
乾燥窒素気流下、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(以下、APB−Nとする)4.82g(0.0165モル)、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン(以下、ABPSとする)3.08g(0.011モル)、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(以下、SiDAとする)4.97g(0.02モル)、および、末端封止剤として3−アミノフェノール0.55g(0.005モル)をN−メチルピロリドン(以下、NMPとする)130gに溶解した。ここに2,2−ビス{4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル}プロパン二無水物(以下、BSAAとする)26.02g(0.05モル)をNMP20gとともに加えて、25℃で1時間反応させ、次いで50℃で4時間撹拌した。その後、180℃で5時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水3Lに投入し、ろ過して沈殿を回収し、水で3回洗浄した後、真空乾燥機を用いて80℃20時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして末端および側鎖にフェノール性水酸基を有し、一般式(1)で表される構造が11.5質量%含まれるポリイミドAを得た。4gのポリイミドAにテトラヒドロフラン6gを加え、23℃で撹拌したところ溶解した。
乾燥窒素気流下、APB−N 4.82g(0.0165モル)、ABPS 3.08g(0.011モル)、SiDA 4.97g(0.02モル)、および、末端封止剤としてアニリン0.47g(0.005モル)をNMP130gに溶解した。ここにBSAA 26.02g(0.05モル)をNMP20gとともに加えて、25℃で1時間反応させ、次いで50℃で4時間撹拌した。その後、180℃で5時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水3Lに投入し、ろ過して沈殿を回収し、水で3回洗浄した後、真空乾燥機を用いて80℃20時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして側鎖にフェノール性水酸基を有し、一般式(1)で表される構造が11.6質量%含まれるポリイミドBを得た。4gのポリイミドBにテトラヒドロフラン6gを加え、23℃で撹拌したところ溶解した。
乾燥窒素気流下、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(以下、BAHFとする)24.54g(0.067モル)、SiDA4.97g(0.02モル)、および、末端封止剤として、アニリン1.86g(0.02モル)をNMP80gに溶解させた。ここにビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物(以下、ODPAとする)31.02g(0.1モル)をNMP20gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃で4時間撹拌した。その後、キシレンを15g添加し、水をキシレンとともに共沸させながら、180℃で5時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿したポリマーを得た。この沈殿をろ過して回収し、水で3回洗浄した後、真空乾燥機を用いて80℃、20時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして側鎖にフェノール性の水酸基を有し、一般式(1)で表される構造が7.5質量%含まれるポリイミドCを得た。4gのポリイミドCにテトラヒドロフラン6gを加え、23℃で撹拌したところ溶解した。
乾燥窒素気流下、APB−N 8.03g(0.0275モル)、SiDA 4.97g(0.02モル)、および、末端封止剤としてアニリン0.47g(0.005モル)をNMP130gに溶解した。ここにBSAA 26.02g(0.05モル)をNMP20gとともに加えて、25℃で1時間反応させ、次いで50℃で4時間撹拌した。その後、180℃で5時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水3Lに投入し、ろ過して沈殿を回収し、水で3回洗浄した後、真空乾燥機を用いて80℃20時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして一般式(1)で表される構造が11.6質量%含まれるポリイミドDを得た。4gのポリイミドDにテトラヒドロフラン6gを加え、23℃で撹拌したところ溶解した。
固形エポキシ化合物
N865(商品名、エポキシ当量:200g/eq、大日本インキ化学工業(株)製)。
液状エポキシ化合物
YL980(商品名、185g/eq、三菱化学(株)製)。
ノバキュア(登録商標)HXA−3941HP(商品名、旭化成イーマテリアルズ(株)製)中に含まれる液状エポキシ化合物。
KE−604(商品名、酸価240(KOHmg/g)、軟化点130℃、色調150ハーゼン、アクリル変性ロジン、荒川化学工業(株)製)。
KR−120(商品名、酸価320(KOHmg/g)、軟化点120℃、色調150ハーゼン、荒川化学工業(株)製)。
SO−E2(商品名、アドマテックス(株)製、球形シリカ粒子、平均粒子径0.5μm)
Sciqous(商品名、堺化学工業(株)製、平均粒子径0.1μm)
(e)その他の潜在性硬化剤
ノバキュア(登録商標)HXA−3941HPは、マイクロカプセル型硬化剤/液状エポキシ化合物が1/2であり、含まれる液状エポキシ化合物は、ビスフェノールA型エポキシ化合物/ビスフェノールF型エポキシ化合物=1/4である。表中のノバキュア(登録商標)HXA−3941HP記載の質量部において、括弧内に記載した量がマイクロカプセルとしての質量部を示す。
1256(商品名、三菱化学(株)製、分子量約50,000、エポキシ当量:8,000/eq)。1256は末端にエポキシ基を含有するが、(a)エポキシ化合物と比較して、エポキシ基の量が十分少ないことからエポキシ化合物として計算しないこととする。
プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(以下、PGMEAとする)
(1)接着剤フィルムの作製方法
表1、2に示される(a)〜(g)成分を表に記載の質量比で混合して、接着剤ワニスを作製した。作製した接着剤ワニスを、スリットダイコーター(塗工機)を用いて、剥離性基材である厚さ50μmのポリエステルテレフタレートフィルム(商品名、セラピール(登録商標)HP2(U))の表面処理面に塗布し、80℃で10分間乾燥を行った。これにより得られた乾燥後の厚みが50μmの接着剤フィルム上に別の剥離性基材として厚さ10μmのポリプロピレンフィルム(商品名、トレファン(登録商標)BO型番YK57、片面コロナ放電処理品)の未処理面をラミネートした後、外径9.6cmの紙管上に剥離性基材HP2(U)が外側になるようロール状に巻き取り、接着剤フィルムの両面に剥離性基材を有するシートの原反を得た。次に該シート原反をフィルムスリッターを用いて12mm幅にスリットし、外径5.0cmのリール上に剥離性基材HP2(U)が外側になるようロール状に巻き取り、両面に剥離性基材を有する接着剤フィルムの巻重体を得た。
テープ貼り合わせ装置(東レエンジニアリング(株)製、DA2000)を用いて、接着剤フィルムの回路基板への貼り付けを行った。まず、(1)の工程により得られた、両面に剥離性基材を有する接着剤フィルムの巻重体から、剥離性基材YK57を除去し、接着剤フィルムを露出させた。次いで、ステージ上に固定された回路基板(無垢銅パッド電極、12mm角の半導体チップが100個搭載可能な回路付きのガラスエポキシ基板)に、剥離性基材YK57を剥離した後の接着剤フィルムの、接着剤フィルム面を温度80℃、1秒間の条件で貼りあわせた後、剥離性基材HP2(U)を除去した。この貼り付け工程を繰り返し行い、12mm角の大きさの接着剤フィルムが100カ所に貼り付けられた回路基板を得た。
(2)で作製した接着剤付き回路基板を80℃で1時間乾燥処理を行った。次いで、フリップチップボンディング装置(東レエンジニアリング(株)製、FC−2000)を用いて、接着剤付き回路基板上に半導体チップのフリップチップボンディングを行った。半導体チップと回路基板の位置合わせの際、接着剤層に覆われたアライメントマークを認識し実装できたものをA、認識できなかったものをCと評価した。できなかったものについては、接着剤層を形成したエリアの外側のアライメントマークを用いて位置合わせを行い実装した。
(3)の液晶表示テストで合格した半導体付き回路基板20個を85℃、60%RHの条件の恒温恒湿槽中に168時間放置して吸湿させた。その後、260℃、5秒のリフロー条件で半田リフローを行った(吸湿リフロー処理)。続いて半導体付き回路基板を−40℃で5分間維持後、125℃で5分間維持を1サイクルとして、この処理を10個のサンプルについては1000サイクル、残りの10個のサンプルについては2000サイクル、それぞれ繰り返した。これらの処理の後、半導体付き回路基板を液晶基板に組み込むことにより、液晶パネルを作製し、表示テストを行った。1000サイクル後、2000サイクル後の各々のサンプルについて、10個すべてについて表示されたものはA、接続不良の発生により1個でも表示されないものはCとした。結果を表1、2に示す(信頼性試験後/1000サイクル、2000サイクル)。
(1)の工程において作製した接着剤フィルムについて、溶融粘度を以下の条件で測定を行い、下記の評価基準で評価した。
動的粘弾性測定装置:MCR−302(アントンパール・ジャパン(株)製)、
試料寸法:直径15mm、厚さ0.8mm
昇温速度:10℃/分、
測定周波数:0.5Hz、
測定ひずみ:1%、
測定温度範囲40℃から180℃。
A:7,000Pa・s以上30,000Pa・s以下
B:5,000Pa・s以上7,000Pa・s未満、または30,000より大きく50,000Pa・s以下
C:5,000Pa・s未満
Claims (6)
- (a)ポリイミド、(b)エポキシ化合物、(c)酸変性ロジンおよび(d)無機粒子を含有する接着剤であって、
最低溶融粘度が5,000〜50,000Pa・sであり、
前記(a)ポリイミドが、一般式(2)または一般式(3)で表される構造を有し、かつ一般式(1)で表される構造を一般式(2)または一般式(3)中のR 4 として、ポリマー全質量に対し5〜15質量%含有するポリマーであり、
前記(a)ポリイミドの含有量は、前記(b)エポキシ化合物100質量部に対し、15〜90質量部であり、
前記(b)エポキシ化合物は、液状エポキシ化合物と固形状エポキシ化合物の両方を含有し、
前記(c)酸変性ロジンの含有量が(b)エポキシ化合物100質量部に対して45質量部以上55質量部以下であり、
前記(d)無機粒子の平均粒子径が、30〜300nmであり、
前記(d)無機粒子がシリカである接着剤。
- (d)無機粒子の含有量が、接着剤全質量に対して30〜80質量%である請求項1に記載の接着剤。
- (c)酸変性ロジンの酸価が200KOHmg/g以上である請求項1または2に記載の接着剤。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の接着剤からなる接着剤フィルム。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の接着剤の硬化物または請求項4に記載の接着剤フィルムの硬化物を含む半導体装置。
- 第一の回路部材と第二の回路部材の間に請求項1〜3のいずれかに記載の接着剤または請求項4に記載の接着剤フィルムを介在させ、加熱加圧により前記第一の回路部材と前記第二の回路部材を電気的に接続する半導体装置の製造方法。
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