JPH08193189A - 電子部品用接着剤 - Google Patents
電子部品用接着剤Info
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- JPH08193189A JPH08193189A JP21776095A JP21776095A JPH08193189A JP H08193189 A JPH08193189 A JP H08193189A JP 21776095 A JP21776095 A JP 21776095A JP 21776095 A JP21776095 A JP 21776095A JP H08193189 A JPH08193189 A JP H08193189A
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Abstract
で耐熱性に優れ、作業性の良好な電子部品用接着剤を提
供する。 【解決手段】 ガラス転移温度(Tg)が200℃以上
で有機溶媒可溶性のポリイミドシロキサン100重量部
およびグリシジル基を有するシランカップリング剤0.
2〜5重量部を含む電子部品用接着剤。
Description
水性が低く電子部品用途、特に半導体実装材料として適
しており、シリコン基板や金属に対する接着力が優れ、
250〜300℃の温度で短時間の加圧下で接着可能な
電子部品用接着剤に関するものである。
よって大型化する一方で電子機器小型化の要求から従来
と変わらない、あるいはむしろ小さな外形にすることが
要求されている。この傾向に対応して半導体チップの高
密度化と高密度実装に対応した新しい実装方式が幾つか
提案されている。一つはメモリー素子に提案されている
ダイ・パッドのないリードフレームとチップを両面接着
テープで固定するLOC(リード・オン・チップ)構造
である。
レームにし、さらに放熱のための金属プレートを多層化
した多層リードフレーム構造が提案されている。これら
によると、チップ内配線やワイヤー・ボンディングの合
理化、配線短縮による信号高速化、消費電力の増大に伴
って発生する熱の放散等と素子サイズの小型化を図るこ
とが可能である。
リードフレーム、リードフレームとプレ−ト、リードフ
レーム同士など同種異種材質の接着界面が存在し、その
接着信頼性が素子の信頼性に大きな影響を与える。素子
組立作業時の工程温度に耐える信頼性は勿論のこと、吸
湿時、加熱時などの接着信頼性が重要である。さらに接
着作業性も重要な項目である。
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
た。エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、ゴム−フェノー
ル樹脂系の熱硬化性樹脂が接着剤として使用されている
が、イオン性不純物が多い、加熱硬化に高温長時間を必
要とし生産性が悪い、加熱硬化時に多量の揮発分が発生
しリードを汚染する、吸湿性が高い、など高信頼性接着
剤としての要求を満たしているとは言い難く、満足でき
る材料が見当たらない。
剤についてはいくつか知られており、例えば、特開平1
−282283号公報には、ポリアミドイミド系やポリ
アミド系のホットメルト接着剤、特開昭58−1571
90号公報には、ポリイミド系接着剤によるフレキシブ
ル印刷回路基板の製造法、特開昭62−235382
号、特開昭62−235383号および特開平2−15
663号公報には、熱硬化性のポリイミド系フィルム接
着剤が記載されている。
ド系樹脂は、アミド基の親水性のために吸水率が大きく
なるという欠点を有し、信頼性を必要とするエレクトロ
ニクス用途としての接着剤に用いるには限界があった。
また熱硬化性のポリイミド系フィルム接着剤は、熱圧着
条件が、275℃、50kg重/cm2 、30分間であ
ったり、半硬化状態のものを高温で長時間硬化させたり
することが必要で、また硬化時に縮合水が発生するな
ど、熱や圧力、水の影響などに鋭敏な電子部品や、量産
性を必要とされる用途のフィルム接着剤としては充分な
ものとはいえなかった。このような理由で、新しい実装
形態に適した接着剤、特に生産性の観点から接着テープ
の開発が求められている。
電気絶縁性に優れていることから電気、電子用途に広く
使用されている。しかし、従来のポリイミドは吸湿性が
高く、耐熱性に優れている反面不溶不融であったり極め
て融点が高く、加工性の点で決して使いやすい材料とは
いえなかった。
て層間絶縁膜、表面保護膜などに使用されているが、こ
れらは有機溶媒に可溶な前駆体であるポリアミック酸を
半導体表面に塗布し、加熱処理によって溶媒を除去する
とともにイミド化を進めている。このとき一般に用いら
れているアミド系溶媒は高沸点であり皮膜の発泡の原因
になったり、完全に溶媒を揮散させるために長時間の高
温乾燥工程を必要とし、素子を高温に晒すためアセンブ
リ工程の収率を低下させる原因となっている。
300℃の温度で短時間で接着可能な耐熱性に優れ吸水
性の低い、しかも加工作業性を良好にするため低沸点の
有機溶媒、好適にはテトラヒドロフラン(以下THFと
略記することもある)に可溶なポリイミドを得るべく鋭
意研究をした結果、特定構造のポリイミドシロキサンと
特定の化合物とを組み合わせて用いることによって上記
課題が解決できることを見出だし、本発明に到達した。
芳香族テトラカルボン酸二無水物ないしはその誘導体
と、下記一般式(1)
1 、R2 、R3 およびR4は低級アルキル基またはフェ
ニル基を示し、lは0〜30を示す。)で示されるジア
ミノシロキサン5〜25モル%および下記一般式(2)
3 )2 を示す。)で示される芳香族ジアミン75〜95
モル%のジアミン成分とから得られるガラス転移温度
(Tg)が200℃以上で、可溶性のポリイミドシロキ
サン100重量部および、(b)グリシジル基を有する
シランカップリング剤0.2〜5重量部を含み、各成分
が均一に混合されていることを特徴とする電子部品用接
着剤に関するものである。
酸二無水物ないしはその誘導体としては2,3,3’,
4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が好適に挙
げられ、他の芳香族テトラカルボン酸二無水物ないしは
その誘導体として3,3’,4,4’−ビフェニルテト
ラカルボン酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸、3,3’,4,4’−ジフェニルエー
テルテトラカルボン酸、ビス(3,4−ジカルボキシフ
ェニル)メタン、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシ
フェニル)プロパン、ピロメリット酸、またはそれらの
酸二無水物やエステル化物などを挙げることができる。
芳香族テトラカルボン酸二無水物ないしはその誘導体と
して、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン
酸二無水物成分の量が全酸成分の75モル%以上である
ことが好ましい。
るジアミノシロキサンとしては、式中のRが炭素数2〜
6個、特に3〜5個の複数のメチレン基、またはフェニ
レン基からなる2価の炭化水素残基であり、R1 〜R4
がメチル基、エチル基、プロピル基などの炭素数1〜5
の低級アルキル基またはフェニル基であることが好まし
く、更に、lが0〜30、特に1〜20、更に好ましく
は、3〜15であることが好ましい。R、R1 〜R4 の
炭素数が多すぎたり、lの数が大きすぎると反応性が低
下したり得られるポリイミドシロキサンの耐熱性が悪く
なったりするので前記程度のものが適当である。必須成
分のジアミノシロキサンの量は、全ジアミン成分の5〜
25モル%であることが好ましい。5モル%より少ない
とTHF等の有機溶媒に対する溶解性が低下して好まし
くない。また、25モル%より多いとTgが200℃よ
り低くなり耐熱性が低下し、高温時の特性を重視する用
途、例えばワイヤーボンディング特性が悪くなり好まし
くない。
ンの具体的種類としては、ω,ω’−ビス(2−アミノ
エチル)ポリジメチルシロキサン、ω,ω’−ビス(3
−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン、ω,ω’
−ビス(3−アミノブチル)ポリジメチルシロキサン、
ω,ω’−ビス(4−アミノフェニル)ポリジメチルシ
ロキサン、ω,ω’−ビス(4−アミノ−3−メチルフ
ェニル)ポリジメチルシロキサン、ω,ω’−ビス(3
−アミノプロピル)ポリジフェニルシロキサン、ビス
(アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼンなどを好適
に挙げることができる。
して一般式(2)で示される芳香環を2個以上有するも
のが適当である。芳香環1個のジアミン成分であるとT
HF等の有機溶媒に対する溶解性が低下して好ましくな
い。また、芳香族以外のジアミンを使用すれば耐熱性が
低下し好ましくない。
分の具体的種類としては、1,4−ビス(3−アミノフ
ェノキシ)ベンゼン(1,4,3−APB)、1,3−
ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(1,3,3−
APB)、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベン
ゼン(1,3,4−APB)、2,2−ビス〔4−(4
−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン(BAP
P)、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、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’
−ジアミノジフェニルスルフォン、3,3’−ジアミノ
ジフェニルスルフォン、2,2−ビス(4−アミノフェ
ニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス〔4−
(4−アミノフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプ
ロパン、ビス−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル
スルフォン、ビス−4−(3−アミノフェノキシ)フェ
ニルスルフォン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン
などのジアミンを好適に挙げることができる。
水物成分ないしはその誘導体とジアミン成分の当量比r
が0.900≦r≦1.08の範囲にあることが好まし
い。ただし、r=〔全酸成分の当量数〕/〔全アミン成
分の当量数〕である。rが0.900未満または1.0
8を越えると、分子量が低く熱処理による高分子量化の
効果が顕著ではない。またrが1.08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。特に好ましくは
r=1である。
その誘導体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(DMAC)、N−メチル−2
−ピロリドン(NMP)、テトラヒドロフラン(TH
F)、ジグライム、シクロヘキサノン、1,4−ジオキ
サンなどである。非プロトン性極性溶媒は、一種類のみ
用いても良いし、二種類以上を混合して用いても良い。
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3
0重量%以上では溶媒の溶解力が低下しポリアミック酸
が析出する恐れがあるためである。
その誘導体とジアミンとの反応は、良く乾燥したジアミ
ン成分を前述反応溶媒に溶解し、これに閉環率98%、
より好ましくは99%以上の良く乾燥した芳香族テトラ
カルボン酸二無水物を添加して反応を進める。このよう
にして得たポリアミック酸溶液を続いて有機溶媒中で加
熱脱水環化してイミド化してポリイミドシロキサンにす
る。イミド化反応によって生じた水は閉環反応を妨害す
るため、水と相溶しない有機溶媒を系中に加えて共沸さ
せてディーン・スターク(Dean-Stark)管などの装置を
使用して系外に排出する。水と相溶しない有機溶媒とし
ては前記芳香族炭化水素などを使用する。また、イミド
化反応の触媒として無水酢酸、β−ピコリン、ピリジン
などの化合物を使用することは妨げない。ポリイミドシ
ロキサンは分子量(Mn)が5000〜50000、対
数粘度が0.2〜1.5であるものが好ましい。
ほど良く、イミド化率が低いと接着時の熱でイミド化が
起り水が発生して好ましくないため、95%以上、より
好ましくは98%以上のイミド化率が達成されているこ
とが望まれる。この反応溶液をそのまま、あるいは樹脂
固形分濃度を調整して使用しても良いが、反応溶液を貧
溶媒中に投入してポリイミド樹脂を再沈析出させて未反
応モノマ−を取り除き、濾過、乾燥して精製することが
好ましい。
基を有するシランカップリング剤は沸点250℃以上の
耐熱性があるものが好ましく、具体的にはγ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプ
ロピルメチルジエトキシシランなどを好適に挙げること
ができる。また、使用する上記グリシジル基を有するシ
ランカップリング剤の量は、前記ポリイミドシロキサン
100重量部に対して0.2〜5重量部であることが、
高温下での接合時に接着性を向上させるうえで好まし
い。使用量が0.2重量部より少ないと接着性が低下し
好ましくない。5重量部より多くなると接着強度が平衡
に達し過剰量の添加になり、可塑剤的な効果も現れ、ま
た高温加熱時の不揮発成分の原因になるなど高温時の特
性を重視する用途で不適となり好ましくない。
脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフ
ェノールF型エポキシ樹脂などの1分中に2個のエポキ
シ基を有するエポキシ化合物が好ましい。このエポキシ
樹脂は、融点が90℃以下、特に0〜80℃程度である
ものが、あるいは室温(23℃)で液状であるものが好
ましい。また、使用するエポキシ樹脂量は、ポリイミド
シロキサン100重量部に対して0.1〜30重量部、
特に0.2〜15重量部であることが、加工性を良好に
する上で、特に高温下での接合時に流動性を良好にさせ
接着性を向上させる上で好ましい。
よび電子部品用接着フィルム(またはテープ)状の形態
にするには、高分子量化したポリイミドシロキサンとエ
ポキシ樹脂と前記グリシジル基を有するシランカップリ
ング剤をTHF等の有機溶媒に溶解してワニスとし、こ
れを支持体に塗布・乾燥してフィルムにする。
であり固形分濃度が、好ましくは10〜45重量%、特
に15〜40重量%、更に好ましくは20〜35重量%
である。固形分濃度10重量%以下であれば乾燥後の一
定の塗布厚さを得るのに大量塗布する必要があり経済的
に好ましくない。また、45重量%以上であればポリイ
ミド樹脂の粉末を再溶解に長時間を要し、またワニスの
粘度が高くなり塗布するとき気泡を噛み込みやすく好ま
しくない。
分を可能な限り少なくするためと、経済性と作業性を考
えて沸点が160℃以下のものが好ましく、好適にはT
HF(bp:66℃)、1,4−ジオキサン(bp:1
01℃)、モノグライム(bp:84℃)を使用するこ
とができる。
ローコーター、ロールコーターなどの塗布設備と熱風乾
燥炉を組み合わせた塗工装置を用いることができる。ワ
ニスを支持体に塗工後、熱風乾燥炉に導きワニスの溶媒
を揮散させるに充分な温度と風量でもって乾燥し、支持
体より剥離して接着テープであるフィルムを得る。この
とき使用する支持体は、ステンレス、アルミ、銅などの
金属箔、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルムな
どのプラスチックフィルムが使用できる。支持体をその
まま基材とした2層あるいは3層構造の形態で電子部品
用接着テープとして使用することも可能であり、また支
持体無しで使用することも可能である。
プ)および液状接着剤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て加熱したヒートブロ
ックで熱圧着して接着する方法、被着体の断面にワニス
を塗布乾燥後加熱したヒートブロックで熱圧着して接着
する方法など、電子部品用接着テープおよび液状接着剤
として使用することができる。
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。なお、部は重量部を示す。本実施例では、分子量
測定は、東ソウ(株)製HLC−8020を使用し、単
分散ポリスチレンで検量線を作成してポリスチレン換算
分子量を求めた。また、他の測定は以下のようにして行
った。
2合金)箔を使用して作製した試験片を用い、インテス
コ社製引張試験機2000型にて剥離速度50mm/
分、測定温度25℃で180度剥離試験を行って測定し
た。 ・動的粘弾性 レオメトリックス社製 粘弾性アナライザー RSA I
I にて(サンプル:フィルム状、幅5mm×長さ22m
m)測定。 測定条件 テスト :引張−圧縮 モ−ド :ダイナミック スィ−プタイプ:温度ステップ 3℃ 保持時間、30秒 ストレイン% :0.05% 周波数 :1.0Hz 温度範囲 :−150℃ 〜 測定限界付近 ・対数粘度 対数粘度(ηinh )は、樹脂成分濃度が0.5g/10
0ミリリットル溶媒となるように、N−メチル−2−ピ
ロリドンに均一に溶解して樹脂溶液を調製しその溶液の
溶液粘度と溶媒のみの溶液粘度を30℃で測定し、下記
の計算式で算出した。 対数粘度(ηinh )=ln (溶液粘度/溶媒粘度)/溶
液の濃度 ・Mn ポリスチレン換算により求めた。
容量部のガラス製フラスコに2,3,3’,4’−ビフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物(a−BPDA)2
6.48部(90ミリモル)、ω,ω’−ビス(3−ア
ミノプロピル)ポリジメチルシロキサン(BAPS)
(信越シリコン(株)製、X−22−161AS、l=
8)16.8部(20ミリモル)、およびN−メチル−
2−ピロリドン(NMP)300部を仕込み、窒素気流
中で50℃の温度に高め溶解させた後に、更に2,2−
ビス〔4−(4−ジアミノフェノキシ)フェニル〕プロ
パン(BAPP)28.74部(70ミリモル)を添加
して、この温度で1時間攪拌して、その後この溶液にキ
シレンを50部添加し200℃に昇温して3時間還流下
に攪拌して反応水を除去した後ポリイミドシロキサンが
18重量%均一に溶解しているポリマー溶液が得られ
た。次に、室温に戻したポリマー液を加圧濾過してイオ
ン交換水を使用して析出、洗浄させて、ポリイミドシロ
キサンを回収した。250℃で5時間乾燥して粉末状の
ポリイミドシロキサン54部(収率95%、イミド化
率:実質的に100%、対数粘度:0.52)が得られ
た。得られたポリイミドシロキサンのGPCを測定した
結果、数平均分子量は15,600、重量平均分子量は
59,500であった。このポリイミドシロキサンを熱
重量分析したところ熱分解開始温度は、418℃であっ
た。また、レオメトリックス社製粘弾性アナライザーR
SA II で動的粘弾性を測定したtanδの結果、Tg
は234℃であった。
上記で製造したポリイミドシロキサン100部、2官能
性エポキシ化合物(油化シェルエポキシ社製:Ep80
7、液状)5部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン(信越シリコン(株)製)2部、および溶剤と
してTHF300部を仕込み、23℃で約5時間攪拌し
て均一な電子部品用液状接着剤(30℃の粘度:45ポ
イズ)を調製した。この溶液組成物は室温で1週間放置
しても均一な溶液(粘度)の状態を保持していた。
を離型処理を施したポリエステルフィルム〔藤森工業
(株)製:バイナシート〕に塗布し、120℃で10分
乾燥した。乾燥後、バイナシートから簡単に剥離し電子
部品用接着テープを得た。この接着テープの物性(T
g)を測定したところ、使用したポリイミドシロキサン
と同じ物性値を示した。この接着テープを、島津製作所
製GC−MSで250℃で10分加熱した時の発生ガス
を測定したところ、ほとんど認められなかった。この3
5μm厚さの電子部品用接着テープを前記の42合金箔
(厚さ25μm)2枚の間に挟み込み熱プレスで30秒
/300℃、50Kg/cm2 の条件で接着した。得ら
れた金属箔積層体について測定した180度剥離試験に
よる接着強度が2.8Kg/cmと良好な接着力を示
し、フィルムに発泡は認められなかった。
し、表1に示す割合で調製した他は、実施例1と同様に
実施した。結果をまとめて表1および表2に示す。比較
例2では重合時にポリマ−が析出し、均一な接着剤を得
ることができなかった。また、実施例1〜3で得られた
金属箔積層体を表3に示す条件(温度、時間)で熱風乾
燥機中に静置後の接着強度を測定し、接着強度保持率を
求めた。結果をまとめて表3に示す。
ルトリメトキシシラン2部に代えてN−フェニル−γ−
アミノプロピルトリメトキシシラン2部を使用した他は
実施例3と同様に実施した。得られた液状接着剤から実
施例1に記載の方法によって接着テ−プを得た。このテ
−プを使用して金属箔積層体を作成し、接着強度を測定
した。接着強度は0.2kg/cmであった。
ルトリメトキシシラン2部に代えてビニルトリエトキシ
シラン2部を使用した他は実施例3と同様に実施した。
得られた液状接着剤から実施例1に記載の方法によって
接着テ−プを得た。このテ−プを使用して金属箔積層体
を作成し、接着強度を測定した。接着強度は0.1kg
/cmであった。
いるので、以下に記載のような効果を奏する。
れた熱特性、接着強度を持つ接着剤を提供することが可
能である。特に、低吸水で不純物レベルが低く、加熱時
に発生するガス成分が極めて少ないため、電子部品用材
料として工業的に極めて利用価値が高い。
れた熱特性、接着強度を持ち良好な皮膜を与える電子部
品用の液状接着剤を提供することが可能である。特に、
低吸水で不純物レベルが低く、加熱時に発生するガス成
分が極めて少ないため、電子部品用材料として工業的に
極めて利用価値が高い。
れた成形加工性、熱特性、接着強度を持つ電子部品用接
着テープを提供することが可能である。特に、低吸水で
不純物レベルが低く、加熱時に発生するガス成分が極め
て少ないため、電子部品用材料として工業的に極めて利
用価値が高い。
Claims (5)
- 【請求項1】 (a)芳香族テトラカルボン酸二無水物
ないしはその誘導体と、下記一般式(1) 【化1】 (ただし、式中のRは2価の炭化水素残基を示し、R
1 、R2 、R3 およびR4は低級アルキル基またはフェ
ニル基を示し、lは0〜30を示す。)で示されるジア
ミノシロキサン5〜25モル%および下記一般式(2) 【化2】 (ただし、式中のR5 は次式 【化3】 を示し、式中Xは次式 【化4】 を示し、式中YはSO2 、O、CH2 、またはC(CH
3 )2 を示す。)で示される芳香族ジアミン75〜95
モル%のジアミン成分とから得られるガラス転移温度
(Tg)が200℃以上で、可溶性のポリイミドシロキ
サン100重量部および、(b)グリシジル基を有する
シランカップリング剤0.2〜5重量部を含み、各成分
が均一に混合されていることを特徴とする電子部品用接
着剤。 - 【請求項2】 (a)および(b)にさらに(c)ポリ
イミドシロキサン100重量部に対して0.1〜30重
量部のエポキシ樹脂を含有させてなる請求項1記載の電
子部品用接着剤。 - 【請求項3】 芳香族テトラカルボン酸二無水物ないし
はその誘導体が2,3,3’,4’−ビフェニルテトラ
カルボン酸二無水物ないしはその誘導体である請求項1
記載の電子部品用接着剤。 - 【請求項4】 各成分を有機溶媒に均一に溶解してなる
請求項1記載の電子部品用接着剤。 - 【請求項5】 各成分を有機溶媒に均一に溶解後、フィ
ルム状に成形してなる請求項1記載の電子部品用接着
剤。
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