JPH07176573A - 半導体装置用接着剤およびそれを使用した部材 - Google Patents

半導体装置用接着剤およびそれを使用した部材

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JPH07176573A
JPH07176573A JP5344843A JP34484393A JPH07176573A JP H07176573 A JPH07176573 A JP H07176573A JP 5344843 A JP5344843 A JP 5344843A JP 34484393 A JP34484393 A JP 34484393A JP H07176573 A JPH07176573 A JP H07176573A
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Tadahiro Oishi
忠弘 大石
Akira Tezuka
明 手塚
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Tomoegawa Paper Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 補強用板が積層されたTCPを、剥離、発
泡等の問題を生ずることなく約150℃より低い温度で
十分に軟化、硬化し、かつ硬化工程後には絶縁信頼性が
高く、約260℃の温度に対する耐熱性がある補強用板
積層用接着剤、および該接着剤の薄膜を補強用板上に積
層した半導体装置用部材を提供する。 【構成】 TCPのリード面に補強用板を積層した構造
を有する半導体装置において、リード面と補強用板の層
間を構成するための樹脂組成物として少なくともポリア
ミド樹脂とエポキシ樹脂を含有し、該ポリアミド樹脂の
アミン価が3.0以上50以下であることを特徴とする
半導体装置用接着剤、及び該接着剤を補強用板上に積層
させた半導体装置用部材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、TAB(Tape Automat
ed Bonding)技術を用いて製造されたTCP(Tape Car
rier Package)のリード面に補強用板を積層してなる半
導体装置において、リード面と補強用板の層間を構成す
る樹脂組成物、および該樹脂組成物のシートを補強用板
上に積層した半導体装置用部材に関する。さらに詳しく
は、TCPリード面上に施されている錫メッキ面を犯す
ことのない150℃以下の温度でリードを完全に埋没す
ることができ、かつ加熱硬化中においてもTCPとの剥
離、発泡等の問題を生じることのない接着剤、および半
導体装置用部材に関する。
【0002】
【従来の技術】近来、薄型で実装密度の高い半導体装置
への要求が高まるなか、TAB方式を用いたTCPが注
目されている。この薄型半導体装置は、半導体チップを
搭載するための空間を穿孔して形成したTABテープ
に、銅箔を接着固定し、フォトレジストの形成、エッチ
ング処理により銅箔からなる回路を形成する。ついで回
路のインナーリードと半導体チップを電気的に接合し、
液状モールド材を用いて樹脂封止することで形成され
る。この樹脂封止は、エポキシ樹脂/硬化剤系の液状モ
ールド材を、ディスペンサーにより滴下した後、加熱硬
化して行われる。液状モールド材と半導体チップとの間
には熱膨張係数に差があるため、封止後の半導体装置に
歪みを生じ、リードの平面性が失われ、アウターリード
ボンディングの精度が悪化するという問題があった。こ
の精度悪化という問題を防止する方法として、TCPの
リード面に補強用板を接着剤等の樹脂を介して積層させ
る方法が提案されている。
【0003】図1はTABテープを用いた従来の半導体
装置の説明図である。図中、1はTABテープ、2は半
導体(IC)チップ、3はモールド樹脂、4はバンプ、
5はインナーリード、6はアウターリード、9はリード
を示す。図2はTABテープ1上に接着固定した銅箔に
よって形成されたリード9上に接着剤薄膜層7を介して
補強用板8を積層した半導体装置の説明図を示す。補強
用板は金属製または非金属製である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図2に示すTABテー
プを用いた半導体装置の場合、銅箔からなるリードは一
般に10〜40μmの厚さを有している。このため、補
強用板を貼り付ける際リードの有無による高低差を無く
すために、リードの厚さとほぼ平面になるところまで接
着剤薄膜層7を厚く設ける必要がある。さらにTABテ
ープを用いた半導体装置の場合、一般的には銅箔からな
るリード、インナーリードおよびアウターリードは錫メ
ッキを施されている場合が多い。これは、銅リードの酸
化防止、バンプとの接着性向上のためである。このた
め、基板への実装前には約150℃以上への加熱は好ま
しくない。この点からみると、接着剤薄膜層は約150
℃より低い温度で十分に軟化し硬化する必要がある。し
かしながら、必要以上に軟化する樹脂組成物の場合に
は、貼り付け後の熱硬化過程においてTCPの応力緩和
から発生する反りに耐えきれず剥離する場合がある。ま
たTCPの含有水分の蒸発による発泡のため、リードの
平面性が損なわれる場合がある。接着剤薄膜層7は、半
導体装置のリード上にも直接積層されるため、高い絶縁
信頼性を有することも要求される。また加熱硬化後のハ
ンダリフロー等による基板への実装工程においては、2
60℃前後の温度に対する耐熱性が要求される。ただ
し、硬化温度は上記したように約150℃よりも低い温
度である必要がある。
【0005】本発明の目的は、上記の問題を解決する、
TCPと補強用板の層間を構成する樹脂組成物を提供す
るにある。即ち本発明は、基板上に従来のリードフレー
ムを用いてその全体を樹脂モールドした半導体装置と共
に一括実装できる補強用板が積層されたTCPを、剥
離、発泡等の問題を生ずることなく約150℃より低い
温度で十分に軟化、硬化し、かつ硬化工程後には絶縁信
頼性が高く、約260℃の温度に対する耐熱性がある、
補強用板積層用接着剤、および該接着剤の薄膜を補強用
板上に積層した半導体装置用部材を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、TCPのリー
ド面に補強用板を積層した構造を有する半導体装置にお
いて、該リード面と補強用板の層間を構成するための樹
脂組成物として少なくともポリアミド樹脂とエポキシ樹
脂を含有し、該ポリアミド樹脂のアミン価が3.0以上
50以下であることを特徴とする半導体装置用接着剤を
提供する。さらに本発明は、樹脂組成物が、さらにフェ
ノール樹脂を含有することを特徴とする半導体装置用接
着剤を提供する。本発明はさらに、上記半導体装置用接
着剤を、補強用板上に積層させたことを特徴とする半導
体装置用部材を提供する。
【0007】本発明において用いられる接着剤は、Bス
テージ状に硬化された半硬化状熱硬化性接着剤として使
用に供される。この組成物は、膜厚10〜150μm、
好ましくは30〜100μmの薄膜として使用されリー
ド上に形成される。膜厚はリードの高さ、リードピッチ
を考慮して適宜選択される。接着剤中の樹脂成分は、ポ
リアミド樹脂とエポキシ樹脂である。エポキシ樹脂は硬
化剤として使用される。樹脂成分として必要に応じさら
にフェノール樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等を
含有させることもできる。
【0008】ポリアミド樹脂は、脂肪族ポリアミド、芳
香族ポリアミドのいずれでもよい。これらのポリアミド
樹脂としては、分子量2000〜150000、軟化温
度50〜180℃、アミン価3.0〜50、好ましくは
5〜50のものが好適に使用される。アミン価が3より
少ない場合には、硬化が十分に進行しないため熱がかか
ると低粘度となり、剥離する、あるいはその後の加熱処
理工程で発泡するという問題が生じ易い。またアミン価
を50を超えると硬化の進行が早く、リード間への接着
剤の埋め込みが不十分となり易いという問題が生じる。
なお、ポリアミド樹脂のアミン価は、サンプル1g中に
存在するアミンアルカリに当量のKOHのmg数を意味
する。その測定は、ポリアミド樹脂をトルエン/n−ブ
タノール(1/1)の混合溶液に溶解し、指示薬法によ
り、0.5Nの塩酸水溶液を用いて中和測定を行うこと
によって実施される。
【0009】ポリアミド樹脂の硬化剤として使用される
エポキシ樹脂は、ビスフェノールAグリシジルエーテ
ル、エポキシ化フェノールノボラック、エポキシ化クレ
ゾールノボラック、さらには、NBR、SBR、BR、
シリコーン等の各種エラストマー変性エポキシ樹脂等が
例示される。エポキシ樹脂は、通常ポリアミド樹脂10
0重量部に対して、9〜88重量部の範囲で使用され
る。9重量部より少ないと硬化が不十分となり易く、8
8重量部を超えると可撓性が不良となり、製造工程での
支障となる。本発明の接着剤中には、イミダゾール化合
物をも配合することが好ましい。イミダゾール化合物は
エポキシ樹脂の反応性を高め、耐熱性および耐薬品性を
向上させる効果がある。イミダゾール化合物としては、
2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミ
ダゾール等のメチルエチルケトンに代表される汎用溶剤
に可溶のもの、2−フェニル−4−ベンジル−5−ヒド
ロキシメチルイミダゾール等の汎用溶剤に難溶のものが
例示される。イミダゾール化合物は、通常エポキシ樹脂
100重量部に対して0.03〜10.0重量部の範囲
で使用される。0.03重量部よりも少ないとエポキシ
樹脂の反応促進効果に乏しく、10重量部を超えると接
着剤をBステージに保持することが困難となり易い。ま
た絶縁性不良の原因にもなる。
【0010】本発明の接着剤中には、さらにフェノール
樹脂を含有させてもよい。フェノール樹脂としては、ア
ルキルフェノール樹脂、パラフェニルフェノール樹脂、
ビスフェノールA型フェノール樹脂等のノボラックフェ
ノール樹脂およびレゾールフェノール樹脂、ポリフェニ
ルパラフェノール樹脂等、各種のものを例示できる。フ
ェノール樹脂は、反応性ポリアミド樹脂100重量部に
対して5〜60重量部の範囲で使用することが好まし
い。5重量部よりも少ないと接着力が低下し易く、60
重量部を超えると接着剤をBステージに保持することが
困難となる。
【0011】本発明の接着剤中には、靭性付与の目的
で、エラストマーを配合してもよい。エラストマーとし
ては、ポリアミド系、NBR系、アクリル系、ポリウレ
タン系、ポリエステル系、ポリオレフィン系等のエラス
トマーが例示される。また、熱膨張係数の制御、作業性
改良等の目的で無機または有機フィラーを配合してもよ
い。無機フィラーとしては、シリカ、アルミナ、酸化亜
鉛、窒化ケイ素等が例示される。有機フィラーとして
は、ナイロン、ポリイミド、シリコーン等が例示され
る。これらのフィラーは、樹脂100重量部に対して通
常5〜95重量部、好ましくは20〜50重量部の範囲
で配合される。
【0012】次に、TCPのリード面上に補強用板を積
層するための半硬化状熱硬化性樹脂組成物を用いた半導
体装置用部材の製造方法について説明する。図3は該部
材の製造工程を示す説明図である。保護フィルム12上
に樹脂組成物を所定の厚さ、通常乾燥後膜厚が10〜4
0μmの厚さとなるように塗布して薄膜11を形成す
る。その際、適切な半硬化状とするために、100〜1
80℃の温度で約2分間程度乾燥させる。さらに厚い膜
厚を必要とする場合には、乾燥後の薄膜を貼り合わせて
もよい。半硬化状態を適切なものとするために、さらに
40〜120℃で熟成してもよい。次に、形成された半
硬化状熱硬化性樹脂組成物の薄膜11の上に補強用板1
0を重ね合わせ、通常100〜130℃、1kg/cm
2以上の条件で熱圧着する。該薄膜11を積層した補強
用板10は、例えば幅20〜50mm、長さ30〜30
0mの巻取製品とされる。あるいは幅20〜50mm、
長さ10〜100cmの短冊状製品としてもよい。
【0013】補強用板10は、半導体装置に対して吸湿
防止、放熱性の向上、グラウンドプレーン機能付与等の
効果を発揮させるため、金属箔が好ましく使用される。
金属箔は、厚さ1〜1000μm、好ましくは10〜2
60μmのものが使用される。金属箔としては、銅箔、
アルミニウム箔、モリブデン合金箔、ステンレス箔、白
銅箔、ベリリウム合金箔等が例示される。以下本発明を
実施例に基づいてより詳細に説明する。以下の各例にお
いて、%および部はとくに断りの無い限りそれぞれ重量
%、重量部を意味する。
【0014】実施例1 厚さ38μmの剥離性ポリエチレンテレフタレートフィ
ルムに、下記組成の半硬化状熱硬化性接着剤組成物の薄
膜形成用塗料を塗布し、150℃で2分間乾燥して、膜
厚20μmの半硬化状熱硬化性の接着剤の薄膜を形成し
た。 ポリアミド樹脂(“トーマイド#1350”、アミン価10、富士化成工業( 株)製)の25%(イソプロピルアルコール/トルエン)混合溶液 300部 エポキシ樹脂(“エピコート828”、油化(株)製) 100部 ノボラックフェノール樹脂(“CKM2432”、昭和高分子(株)製)の50 %メチルエチルケトン溶液 30部 2−メチルイミダゾールの1%メチルエチルケトン溶液 0.3部 次に、上記工程と同工程を経て作成されたポリエチレン
テレフタレートフィルム上の厚さ20μmの接着剤の薄
膜と上記塗布乾燥した薄膜を貼り合わせて膜厚40μm
の薄膜とした。その後80℃で24時間熟成して半硬化
状態を整えて本発明の半硬化状熱硬化性接着剤の薄膜を
作成した。次いで、片側面のポリエチレンテレフタレー
トフィルムを剥離して露出した接着剤の表面と厚さ20
0μmの銅箔からなる補強用板を重ね合わせ、120
℃、1kg/cm2の条件で加熱圧着して、半導体装置
用部材を作成した。
【0015】実施例2 下記組成の半硬化状熱硬化性の樹脂組成物の薄膜形成用
塗料を用い、実施例1と同様に操作して、本発明の半硬
化状熱硬化性接着剤の薄膜および半導体装置用部材を作
成した。 ポリアミド樹脂(“トーマイド#1360”、アミン価5、富士化成工業(株) 製)の25%(イソプロピルアルコール/トルエン)混合溶液 300部 エポキシ樹脂(“エピコート828”、油化シェル(株)製) 100部 ノボラックフェノール樹脂(“CKM2432”、昭和高分子(株)製)の50 %メチルエチルケトン溶液 30部 2−メチルイミダゾールの1%メチルエチルケトン溶液 0.3部
【0016】比較例1 下記組成の半硬化状熱硬化性樹脂組成物の薄膜形成用塗
料を用い、実施例1と同様に操作して、比較用の半硬化
状熱硬化性接着剤の薄膜および半導体装置用部材を作成
した。 ポリアミド樹脂(“トーマイド#394”、アミン価2、富士化成工業(株)製 )の25%(イソプロピルアルコール/トルエン)混合溶液 300部 エポキシ樹脂(“エピコート828”、油化シェル(株)製) 100部 ノボラックフェノール樹脂(“CKM2432”、昭和高分子(株)製)の50 %メチルエチルケトン溶液 30部 2−メチルイミダゾールの1%メチルエチルケトン溶液 0.3部
【0017】比較例2 下記組成の半硬化状熱硬化性樹脂組成物の薄膜形成用塗
料を用い、実施例1と同様に操作して、比較用の半硬化
状熱硬化性接着剤の薄膜および半導体装置用部材を作成
した。 ポリアミド樹脂(“トーマイド#535”、アミン価2、富士化成工業(株)製 )の25%(イソプロピルアルコール/トルエン)混合溶液 300部 エポキシ樹脂(“エピコート828”、油化シェル(株)製) 100部 ノボラックフェノール樹脂(“CKM2432”、昭和高分子(株)製)の50 %メチルエチルケトン溶液 30部 2−メチルイミダゾールの1%メチルエチルケトン溶液 0.3部
【0018】(特性評価試験)実施例1および2、比較
例1および2の半導体装置用部材について、下記の特性
評価試験を行った。 1) TCPのリード面への埋め込み特性 TAB技術を用いて作成されたTCP(インナーリード
100μmピッチ、リード100〜300μmピッチ、
アウターリード300μmピッチ)のリード面上に、デ
バイスホール部、インナーリード部およびアウターリー
ド部を除いた部分と貼り合わせるための、適当な大きさ
に打ち抜かれた半導体装置用部材を、120℃、100
0kg/cm2の条件で貼り合わせる。次に、エッチン
グによって補強用の銅箔を取り除き、TCPのリード面
に半硬化状熱硬化性接着剤が、隙間や気泡の巻き込み無
く埋め込まれているか否かを確認した。 2) 熱硬化工程中のTCPとの剥離および発泡 上記試験1)と同様に操作して半導体装置用部材をTC
Pのリード面上に貼り合わせた後、半硬化状熱硬化性接
着剤を完全に硬化させるため、150℃、2時間の熱処
理を行う。熱処理後、TCPの反りに由来するTCPと
半導体装置用部材との剥離現象の有無を確認した後、エ
ッチングにより補強用の銅箔を取り除き、熱処理中の発
泡の有無を確認した。
【0019】 表1 埋め込み性 剥離の有無 発泡の有無 実施例1 良好 無し 無し 実施例2 良好 無し 無し 比較例1 良好 剥離 発泡 比較例2 不良 無し 無し
【0020】表1から明らかなように、本発明の半硬化
状熱硬化性接着剤および半導体装置用部材は、補強用板
を有するTCP作成用として必要な優れた特性を有して
いる。また本発明の半硬化状熱硬化性接着剤は、熱処理
による硬化後、260℃でのハンダリフロー耐熱特性を
有することも別の試験により確認された。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、TCPリード面上に施
されている錫メッキ面を犯すことのない150℃以下の
作業温度で、TCPのリードを完全に埋没させることが
でき、また加熱硬化中においても、TCPの剥離、発泡
等の問題を生じることのないTCPの半導体装置用接着
剤および半導体装置用部材が提供される。すなわち、本
発明の半導体装置用部材をTCPに用いることにより、
該TCPは外力によるひずみやたわみを生じない。すな
わち、TCPの製造にあたり、加熱による変形を最小限
に抑えて製造することができる。該TCPは、従来のリ
ードフレームを用いてその全体を樹脂モールドされた半
導体装置と共に、一括実装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】TABテープを用いた半導体装置の断面図を示
す。
【図2】補強用板を積層したTABテープを用いた半導
体装置の断面図を示す。
【図3】半導体装置用部材の製造工程を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1 TABテープ 2 半導体チップ 7 接着剤薄膜層 8 補強用板 9 リード 10 補強用板
【手続補正書】
【提出日】平成6年12月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】ポリアミド樹脂は、脂肪族ポリアミド、芳
香族ポリアミドのいずれでもよい。これらのポリアミド
樹脂としては、重量分子量2000〜150000、軟
化温度50〜180℃、アミン価3.0〜50、好まし
くは5〜50のものが好適に使用される。アミン価が3
より少ない場合には、硬化が十分に進行しないため熱が
かかると低粘度となり、剥離する、あるいはその後の加
熱処理工程で発泡するという問題が生じ易い。またアミ
ン価を50を超えると硬化の進行が早く、リード間への
接着剤の埋め込みが不十分となり易いという問題が生じ
る。なお、ポリアミド樹脂のアミン価は、サンプル1g
中に存在するアミンアルカリに当量のKOHのmg数を
意味する。その測定は、ポリアミド樹脂をトルエン/n
−ブタノール(1/1)の混合溶液に溶解し、指示薬法
により、0.5Nの塩酸水溶液を用いて中和測定を行う
ことによつて実施される。重量平均分子量は、ゲル浸透
クロマトグラフィー法(GPC法)でポリスチレン標準
物質を用い、検量補正して重量平均分子量のポリスチレ
ン換算値として算出する。軟化温度は、JIS K59
02記載の環球法に従って測定する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】実施例1 厚さ38μmの剥離性ポリエチレンテレフタレートフィ
ルムに、下記組成の半硬化状熱硬化性接着剤組成物の薄
膜形成用塗料を塗布し、150℃で2分間乾燥して、膜
厚20μmの半硬化状熱硬化性の接着剤の薄膜を形成し
た。 ポリアミド樹脂(“トーマイド#1350”、Mw37000、軟化点152 ℃、アミン価10、富士化成工業(株)製)の25%(イソプロピルアルコール /トルエン)混合溶液 300部 エポキシ樹脂(“エピコート828”、油化(株)製) 100部 ノボラックフェノール樹脂(“CKM2432”、昭和高分子(株)製)の5 0%メチルエチルケトン溶液 30部 2−メチルイミダゾールの1%メチルエチルケトン溶液 0.3部 次に、上記工程と同工程を経て作成されたポリエチレン
テレフタレートフィルム上の厚さ20μmの接着剤の薄
膜と上記塗布乾燥した薄膜を貼り合わせて膜厚40μm
の薄膜とした。その後80℃で24時間熟成して半硬化
状態を整えて本発明の半硬化状熱硬化性接着剤の薄膜を
作成した。次いで、片側面のポリエチレンテレフタレー
トフィルムを剥離して露出した接着剤の表面と厚さ20
0μmの銅箔からなる補強用板を重ね合わせ、120
℃、1kg/cmの条件で加熱圧着して、半導体装置
用部材を作成した。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】実施例2 下記組成の半硬化状熱硬化性の樹脂組成物の薄膜形成用
塗料を用い、実施例1と同様に操作して、本発明の半硬
化状熱硬化性接着剤の薄膜および半導体装置用部材を作
成した。 ポリアミド樹脂(“トーマイド#1360”、Mw45000、軟化点170 ℃、アミン価5、富士化成工業(株)製)の25%(イソプロピルアルコール/ トルエン)混合溶液 300部 エポキシ樹脂(“エピコート828”、油化シェル(株)製) 100部 ノボラックフェノール樹脂(“CKM2432”、昭和高分子(株)製)の5 0%メチルエチルケトン溶液 30部 2−メチルイミダゾールの1%メチルエチルケトン溶液 0.3部
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】比較例1 下記組成の半硬化状熱硬化性樹脂組成物の薄膜形成用塗
料を用い、実施例1と同様に操作して、比較用の半硬化
状熱硬化性接着剤の薄膜および半導体装置用部材を作成
した。 ポリアミド樹脂(“トーマイド#394”、Mw28000、軟化点110℃ 、アミン価2、富士化成工業(株)製)の25%(イソプロピルアルコール/ト ルエン)混合溶液 300部 エポキシ樹脂(“エピコート828”、油化シェル(株)製) 100部 ノボラックフェノール樹脂(“CKM2432”、昭和高分子(株)製)の5 0%メチルエチルケトン溶液 30部 2−メチルイミダゾールの1%メチルエチルケトン溶液 0.3部
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】比較例2 下記組成の半硬化状熱硬化性樹脂組成物の薄膜形成用塗
料を用い、実施例1と同様に操作して、比較用の半硬化
状熱硬化性接着剤の薄膜および半導体装置用部材を作成
した。 ポリアミド樹脂(“トーマイド#535”、Mw34000、軟化点135℃ 、アミン価2、富士化成工業(株)製)の25%(イソプロピルアルコール/ト ルエン)混合溶液 300部 エポキシ樹脂(“エピコート828”、油化シェル(株)製) 100部 ノボラックフェノール樹脂(“CKM2432”、昭和高分子(株)製)の5 0%メチルエチルケトン溶液 30部 2−メチルイミダゾールの1%メチルエチルケトン溶液 0.3部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 TCPのリード面に補強用板を積層した
    構造を有する半導体装置において、リード面と補強用板
    の層間を構成するための樹脂組成物として少なくともポ
    リアミド樹脂とエポキシ樹脂を含有し、該ポリアミド樹
    脂のアミン価が3.0以上50以下であることを特徴と
    する半導体装置用接着剤。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の樹脂組成物が、さらにフ
    ェノール樹脂を含有することを特徴とする半導体装置用
    接着剤。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体装置用接着剤を、
    補強用板上に積層させたことを特徴とする半導体装置用
    部材。
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