JPH05112761A - 接着テープ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 耐熱性フィルム基材と該基材の片面または両
面の接着層とからなる接着テープにおいて、該接着層を
形成する樹脂がガラス転移温度が350℃以下のポリイミ
ド結合を有する樹脂である接着テープ。 【効果】 耐熱性と接着作業性を両立させた信頼性の高
いフィルム接着剤を得ることができ、半導体実装材料と
して工業的に極めて利用価値が高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性に優れたエレク
トロニクス用途、特に半導体実装材料として適したシリ
コン基板や金属に対する接着力が優れた接着テープに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子は高機能大容量化によ
って大型化と高精細化が進んでいる。実装技術に対して
もより一層精密でかつ量産性に優れたものが求められて
いる。その中で接着テープは、ハンドリングの良さとイ
オン性不純物が少ないことから金属半田に替って使用さ
れる場面が増えている。例えばリードの固定、半導体チ
ップとリードフレームとの接着などである。この接着テ
ープにはリードフレームや半導体チップに対し優れた接
着力を示し、特に吸湿時に界面が剥離しないこと、リフ
ロー半田時や温度サイクルなどの熱応力を受けた時に界
面が剥離しないことなど優れた接着力が要求される。ま
た、加熱接着時に揮発成分が多いことは、作業環境やリ
ードなどを汚染することから好ましくない。さらに量産
性を考えると接着はできる限り短時間で可能あることが
望まれる。

【０００３】従来、これらの用途にはペースト状の接着
剤や耐熱性基材に接着剤を塗布したものが使用されてい
る。接着剤としてはエポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、
ゴム-フェノール樹脂系の熱硬化型樹脂が使用されてい
るが、イオン性不純物が多い、加熱硬化に長時間を要し
生産性が悪い、加熱硬化時の揮発分が多い、吸湿性が高
い、など上記の要求を満たしているとは言い難く、満足
できる材料が見あたらない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、短時間で接
着可能な耐熱性に優れた接着テープを得るべく鋭意研究
を重ねた結果、特定のポリイミド樹脂を耐熱性フィルム
に塗布した接着テープが上記課題を解決することを見出
し本発明に到達したものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、耐熱性樹脂フ
ィルムの片面、または両面にガラス転移温度が350℃以
下のポリイミド結合を有する樹脂を塗布して得られる短
時間で接着可能な耐熱性の接着テープである。接着剤樹
脂のガラス転移温度を350℃以下とすることにより低温
短時間で接着することが可能になる。

【０００６】接着層を形成するポリイミド結合を有する
樹脂として、3,3',4,4'-ベンゾフェノンテトラカルボン
酸二無水物（以下ＢＴＤＡと略す）、4,4'-オキシジフ
タル酸二無水物（ＯＤＰＡ）、3,3',4,4'-ビフェニルテ
トラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、エチレングリコ
ールビストリメリット酸エステル二無水物（ＴＭＥ
Ｇ）、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物（Ｐ
ＭＤＡ）、2,2'-ビス(4-(3,4-ジカルボキシフェニルカ
ルボキシ)フェニル)プロパンなどのテトラカルボン酸二
無水物から選ばれた１種または２種以上のテトラカルボ
ン酸二無水物と2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェ
ニル)プロパン（ＢＡＰＰ）、1,3-ビス(3-アミノフェノ
キシ)ベンゼン（ＡＰＢ）、1,3-ビス(4-アミノフェノキ
シ)ベンゼン、4,4'-ジアミノジフェニルエーテル（4,4'
-ＤＤＥ）、3,3'-ジアミノジフェニルエーテル（3,3'-
ＤＤＥ）、3,4'-ジアミノジフェニルエーテル（3,4'-Ｄ
ＤＥ）、4,4'-ジアミノジフェニルスルフォン（4,4'-Ｄ
ＤＳ）、3,3'-ジアミノジフェニルスルフォン（3,3'-Ｄ
ＤＳ）、2,2-ビス-4-アミノフェニルヘキサフルオロプ
ロパン（ｂｉｓ-ＡＦ）、2,2-ビス-4-アミノフェノキシ
フェニルヘキサフルオロプロパン（ｂｉｓ-ＡＦ-Ａ）、
ビス-4-(4-アミノフェノキシ)フェニルスルフォン（Ｂ
ＡＰＳ）、ビス-4-(3-アミノフェノキシ)フェニルスル
フォン（ＢＡＰＳＭ）、4,4'-ジアミノベンズアニリド
（ＤＡＢＡＮ）、ｍ-フェニレンジアミン、ｐ-フェニレ
ンジアミン、4,4'-ジアミノジフェニルメタンなどのジ
アミンを反応して得られるポリイミド樹脂を上げること
ができる。さらに本発明では酸成分として上記のテトラ
カルボン酸二無水物に加えて、分子量調節剤として無水
フタル酸などのジカルボン酸無水物を併せて使用するこ
とができる。

【０００７】テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの
反応は、非プロトン性極性溶媒中で公知の方法で行われ
る。非プロトン性極性溶媒は、N,N-ジメチルホルムアミ
ド（ＤＭＦ）、N,N-ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ
Ｃ）、N-メチル-2-ピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒド
ロフラン（ＴＨＦ）、ジグライムなどである。非プロト
ン性極性溶媒は、一種類のみ用いてもよいし、二種類以
上を混合して用いてもよい。この時、上記非プロトン性
極性溶媒と相溶性がある非極性溶媒を混合して使用して
も良い。トルエン、キシレン、ソルベントナフサなどの
芳香族炭化水素が良く使用される。混合溶媒における非
極性溶媒の割合は、30重量％以下であることが好まし
い。これは非極性溶媒が30重量％を越えると溶媒の溶解
力が低下し、ポリアミック酸が析出するためである。

【０００８】テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの
反応は、良く乾燥したジアミン成分を脱水精製した溶媒
に溶解し、これに閉環率98％、より好ましくは99％以上
の良く乾燥したテトラカルボン酸二無水物を添加して反
応を進める。

【０００９】重縮合反応における酸二無水物成分とジア
ミン成分のモル比は、得られるポリアミック酸の分子量
を決定する重要な因子である。ポリマの分子量と物性、
特に数平均分子量と機械的性質の間に相関があることは
良く知られている。数平均分子量が大きいほど機械的性
質が優れている。したがって、接着剤として実用的に優
れた強度を得るためには、ある程度高分子量であること
が必要である。本発明では、酸二無水物成分とジアミン
成分のモル比ｒが 0.950 ≦ ｒ ≦ 1.02 より好ましくは、 0.975 ≦ ｒ ≦ 1.02 の範囲にあることが好ましい。ただし、ｒ＝［全酸成分
のモル数］／［全アミン成分のモル数］である。ｒが0.
950未満では、分子量が低くて脆くなるため接着力が弱
くなる。また1.02を越えると、未反応のカルボン酸が加
熱時に脱炭酸してガス発生、発泡の原因となり好ましく
ないことがある。

【００１０】このようにして得たポリアミック酸溶液を
耐熱性基材に塗布し、続いてこれを加熱脱水環化しポリ
イミドに転化し接着テープとする。または溶液状態で加
熱脱水環化しポリイミド溶液とし、これを耐熱性基材に
塗布して接着テープとする。なお、ポリアミック酸溶
液、ポリイミド溶液に表面平滑性を出すための平滑剤、
レベリング剤、脱泡剤などの各種添加剤を必要に応じて
添加することができる。

【００１１】本発明において使用する耐熱性基材は、耐
熱樹脂フィルム、金属箔、ガラス基材エポキシ樹脂積層
板などが上げられる。中でもポリイミド樹脂フィルムが
熱膨張係数が小さく温度変化に対する寸法安定性に優れ
ていること、可撓性に富み取扱い易いこと、本発明の接
着樹脂との密着力などの点で最も好ましい。

【００１２】樹脂ワニスの基材への塗布乾燥は、熱風乾
燥炉とロールコーターを組み合わせた装置などを用いる
ことができる。樹脂ワニスを塗工後、熱風乾燥炉に導き
該樹脂ワニスがポリアミック酸ワニスであるときはイミ
ド化に十分な高温で、該樹脂ワニスがポリイミドワニス
であるときは溶剤を揮散させるに十分な温度と風速でも
って乾燥する。

【００１３】イミド化の条件は、ポリイミド皮膜が形成
される以前に、始めから強い加熱を行うと、粗面となっ
たりひきつったりするので、加熱は低温から徐々に高く
する様にした方が好ましい。例えば、100℃から350℃ま
で0.5時間以上かけて連続的に加熱する。0.5時間未満で
あると、膜厚にもよるが、脱溶媒が不充分であったり、
イミドの閉環が不充分で特性が発揮されないことがあ
る。また例えば、100℃で30分、次いで150℃で30分、20
0℃で30分、250℃で30分、300℃で30分、350℃で30分と
いう具合に段階的に昇温してもよい。

【００１４】こうして得られた接着層を形成するポリイ
ミド樹脂のガラス転移温度は350℃以下でなければなら
ない。ガラス転移温度が350℃以上であると、ポリイミ
ド樹脂やポリイミド樹脂中に微量含まれる溶剤、基材を
構成する有機化合物が酸化分解し、ガス発生による作業
環境の汚染、被着材など他材料の汚染の原因となり好ま
しくない。

【００１５】本発明の接着テープの使用方法は特に限定
されるものではないが、所定の形状に切断した接着テー
プを加熱したヒートブロックで熱圧着して接着する。本
発明の接着剤はガラス転移温度が350℃以下であるた
め、低温短時間で接着することができる。このため接着
剤や基材を構成する有機化合物の分解がなく、接着加熱
時にガスが発生することがなく、分解生成物の被着材へ
の付着がない。また被着材の熱による変質をも防ぐこと
が可能である。以下実施例で本発明を詳細に説明する
が、これらの実施例に限定されるものではない。

【００１６】

【実施例】

（実施例１）乾燥窒素ガス導入管、塩化カルシウム乾燥
管付き冷却器、温度計、撹拌機を備えた四口フラスコに
脱水精製したＮＭＰ793ｇとキシレン88ｇを入れ、窒素
ガスを流しながら10分間激しくかき混ぜる。次に2,2-ビ
ス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)プロパン48.7228
ｇ（0.167モル）と3,4'-ジアミノジフェニルエーテル5
0.0599ｇ（0.250モル）を投入し、系を60℃に加熱し均
一になるまでかき混ぜる。均一に溶解後、系を氷水浴で
５℃に冷却し、3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物83.6688ｇ（0.2844モル）とオキシジフタル酸
二無水物37.8083ｇ（0.1219モル）を粉末状のまま15分
間かけて添加し、その後３時間撹拌を続けた。この間フ
ラスコは５℃に保った。

【００１７】このようにして調製したポリアミック酸溶
液を厚さ50μm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）に塗布し、熱風循環式乾燥機
で120℃で１時間、200℃で１時間、300℃で１時間加熱
処理した。冷却後フィルムの厚みを測定し、接着層の厚
みを計算したところ20μmであった。得られたフィルム
の接着面は、室温では全く粘着性を示さずタックフリー
であった。

【００１８】この接着フィルムを25mm×50mmの大きさに
切り接着テープとし、35μm電解銅箔の黒処理をしてい
ない金属光沢のある面にリン青銅製のヒートブロックを
有する熱プレスで接着して試験片を作製した。接着条件
は、310℃20秒間で、接着面にかかる圧力はゲージ圧力
と接着面積から計算の結果７kg／cm²であった。この試
験片の180度ピール強度は1.73kgf／cmであった。また、
85℃85％の環境下で168時間処理後の180度ピール強度は
1.40kgf／cmであり、銅に対し優れた接着力を示した。
破断面は接着樹脂層が凝集破壊し、基材のポリイミドフ
ィルムに対しても優れた接着力を示していることが分か
った。これらの結果を第１表に示す。

【００１９】（比較例１）実施例１と同様の方法にて、
4,4'-ジアミノジフェニルエーテル50.0599ｇ（0.250モ
ル）と3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
71.7161g（0.24375モル）をＮＭＰ／キシレン中で反応
してポリアミック酸溶液を得た。これをポリイミドフィ
ルムに塗布し、実施例１と同様に処理して接着テープを
調製した。この接着テープを35μm電解銅箔と実施例１
と同条件で接着したところ、接着力は非常に弱くすぐに
剥がれてしまった。結果を第２表に示す。

【００２０】（実施例２〜５、比較例２〜４）実施例１
と同様の方法にて接着テープを得た。これらの接着テー
プの性能を第１表、第２表に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】実施例１〜５に示すように、本発明の必須
成分からなるポリイミド樹脂を接着剤とするものは、銅
に対する優れた接着力を示すとともに、基材のポリイミ
ドフィルムに対しても優れた接着力を示す。一方、比較
例では接着性が極めて劣ることが分かる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、耐熱性と接着作業性を
両立させた信頼性の高いフィルム接着剤を提供すること
が可能で、半導体実装材料として工業的に極めて利用価
値が高い。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐熱性基材と、該基材の片面または両面
   の接着層とからなる接着テープにおいて、該接着層を形
   成する樹脂がガラス転移温度が350℃以下のポリイミド
   結合を有する樹脂であることを特徴とする接着テープ。
2. 【請求項２】 耐熱性基材がポリイミド樹脂フィルムで
   あることを特徴とする請求項１記載の接着テープ。