JPS606776A - α線シ−ルド用接着フイルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はα線シールド用接着フィルムに関し、主とし
て半導体素子用として有用な」二記接着フィルムに関す
る。

一般に、半導体素子はエポキシ樹脂などの樹脂材料でモ
ールド成形したり（第２図参照）、あるいは樹脂、ガラ
ス、セラミックなどのケース内イこ封入して（第３図参
照）、外部写囲気との直接の接触を防ぐことにより、半
導体としての信頼性を高めている。

しかるに、半導体素子を取り囲む上記封止利料中にはウ
ラニウムやトリウムの如き不純物が通常数１）　９１１
１程度含まれているため、この不純物がα線を放出しこ
れがメモリ素子などの誤動作（以下、ソフトエラーとい
う）を生じさせる原因となって、半導体の信頼性を低下
させる問題があった。

この発明者らは、上記問題を解消するだめに鋭意検討し
た結果、ポリイミドフィルムをベースフィルムとした特
定の接着フィルムがα線シールド用としてすぐれた機能
を発揮し、このフィルムを用いることによって高信頼性
の半導体装置か得られることを知り、この発明をなすに
至ったものである。

ナなイっち、この発明は、ポリイミドフィルムの片面に
イミド化率が２０〜８０％のポリイミド前駆体からなる
熱融着剤層を設けたことを特徴とするα線シールド用接
着フィルムに係るものである。

以下、この発明を図面を参考にして説明する。

第１図は、この発明のα線シールド用接着フィルムの一
例を示したもので、この接着フィルム１はポリイミドフ
ィルム２とこのフィルム２の片面側に形成されたイミド
化率２０〜８０％のポリイミド前駆体からなる熱融着剤
層３とから構成されている。

第２図および第３図は上記接着フィルム１をモノシリツ
クＩｃおよびハイブリッドＩＣに適用した例である。す
なわち、第２図ではリードフレーム４上の半導体素子５
の表面に、第３図で（は半導体素子５が回路構成された
下ケース６ａに装着されてなる上ケース６１）の内面に
、それぞれ上記接着フィルム１を熱融着剤層３を内側に
して熱融着させている。またとの熱融着時またはその後
の加熱処理で上記層３を構成するポリイミド萌１ｆ＜体
はほぼ完全に（イミド化率１００％近くまで）イミド化
されているとともに、このイミド化て発生する水分や−
Ｊ二記層３中にもともと含まれていた溶剤その他の揮発
分が揮散除去されている。

なお、第２図中、７はリードフレーム４．半導体素子５
および接着フィルム１を一体に包囲したエポキシ樹脂な
どの封止樹脂であり、また８、８Ｑづ、外部接続リード
、９，９け−１−記接続リード８，８と半導体素子５と
を接続するホンディングワイヤＣある。

第２図の如く半導体素子５０表面をこの発明の接着フィ
ルム１１こよって直接覆った場合には封止樹脂７から放
出されるα線が、また第３図の如く半導体素子５に対向
する上ケース６１〕の内面をこの発明の接着フィルム１
に・よって覆った場合に−。

上ケース６ｂから放出さ、れるα線が、それぞれに記フ
ィルム１によって効果的に減衰、吸収され、一方上記フ
イルム１を構成するポリイミドフィルム２および熱融着
剤層３にはウラニウムやトリウムの如き不純物はほとん
ど含ま力、ていないために、いずれの場合も半導体のソ
フトエラーの低下が著しく抑えられる。

また上記接着フィルム１は熱融着時もしくはその後の加
熱処理で熱融着剤層３の完全なイミド化と揮発分の除去
がなされるとともにこれと同様の材質からなるポリイミ
ドフィルム２をベースフィルムとしていることから、そ
の耐熱性に非常にすぐれているという特徴を有し、この
ため半導体使用時の蓄熱に充分に抗して曲記性能の低下
や耐湿特性の低下をみることがなく、また第２図のモノ
シリツクＩＣなどではワイヤボンディング時や樹脂封止
時に熱的な損傷をきたすおそれは全くない。しかも、こ
の種フィルム１はポリイミドフィルム２はもちろんのこ
と熱融着剤層３においてもこれに含まれるナトリウムの
如きアルカリ不純物や塩素イオンその他の不純物がきわ
めて少ないだめこれら不純物による高温下でのｎ温特性
の低下をきたす心配もない。

つぎに、この発明の上記接着フィルム１の構成ならびに
製造法につき説明する。

ベースフィルムとしてのポリイミドフィルム２は、芳香
族テトラカルボン酸二無水物ないしその誘導体とジアミ
ン成分とを有機極性溶媒中で反応させて得られるポリア
ミド酸などのポリイミド前駆体の溶液を流延法により製
膜し、これを加熱処理（７てイミド化したものが、いず
れも使用可能である。

１−記芳香族テトラカルボン酸二無水物の具体例を挙け
れば、たとえばピロメリット酸二無水物、３・３′・４
・４′−ベンゾフェノンテトラカルポン酸二無水物、３
・３′・４・４−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
、２・３・３′・４′−ビフェニルテトラカルボン酸二
無水物、２・３・６・７−ナフタレンテトラカルボン酸
二無水物、■・２・５・６−ナフタレンテトラカルボン
酸二無水物１，１・４・５・８−ナフタレンテトラカル
ホン酸二無水物、２・２′−ビス（３・４−ジカルボキ
シフェニル）プロパンニ無水物、ヒス（３・４−ジカル
ボキシフェニル）スルホンニ無水物、３・４・９・１０
−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、ビス（３・４−
ジカルボキシフェニル）エーテルニ無水物、２・２′−
ヒス（２・３−ジカルボキシフェニル）プロパンニ無水
物、１・１′−ビス（２・３−ジヵルホキシフェニル）
エタンニ無水物、ベンゼン−１・２・３・４−テトラカ
ルボン酸二無水物、２・３・６・７ゴントラセンテトラ
カルボン酸二無水物、１・２・７・８−フェナントレン
テトラカルボン酸二無水物などがある。

また上記ジアミンとしては芳香族系のものが好ましく、
その代表例を示すと、たとえはメタフェニレンジアミン
、パラフェニレンジアミン、４・４′−ジアミノジフェ
ニルメタン、４・４′−ジアミノジフェニルエーテル、
２・２′−ビス（４−アミノフェニル）プロパン、３・
３’−ジアミノジフェニルスルホン、４・４−ジアミノ
ジフェニルスルポン、４・４−ジアミノジフェニルスル
フィド、ベンジジン、ベンジジン−３・３′−ジカルボ
ン酸、ベンジジン−３・３′−ジスルホン酸、ベンジジ
ン−３−モノカルボン酸、ベンジジン−３−モノスルホ
ン酸、３・３′−ジメトキシ−ベンジジン、パラ−ビス
（４−アミノフェノキシ）ベンセン、メタ−ビス（４−
アミノフェノキシ）ベンゼン、メタキシリレンジアミノ
、パラキシリレンジアミンなどが挙けられる。

さらに−上記有機極性溶媒としては、たとえばＮ−メチ
ル−２−ピロリドン、Ｎ−Ｎ−ジメチルアセトアミド、
Ｎ・トド−ジメチルポルムアミド、Ｎ・Ｎ−ジメチルス
ルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミドなとが挙げら
れ、これら溶媒とともにトルエン、キシレン、ベンゾニ
トリル、ベンゼン、フェノールなどの溶媒を併用したも
のであってもよい。

１・、記ポリイミドフィルム２はほぼ完全にイミド化さ
れかつ溶媒などの揮発分がほぼ完全に除去さｈだもので
あることが好ましい。たとえば市販品としてのデュポン
社製カプトンフィルム（ピロメリット酸系ポリイミドフ
ィルム）ｌｌ−Ｊ−イミド化率が９５〜９９％程度でか
つ微量の揮銘分を含んでいるため、このフィルムを用い
るときには予めたとえば３５０°Ｃを越えかつ４５０’
Ｃまでの６ｖ度で３０〜６０分間程度の熱処理を施して
完全にイミド化しかつ揮発分を除去しておくのが望まし
い。このような処理によって半導体に応用したときの耐
湿特性の向上に好結果が得られる。

もちろん、揮発分の除去と完全イミド化とを半導体素子
に悪影響を与えることのない比較的低い温度条件で行え
るようなポリイミドフィルムの場合、あるいは第３図の
如き半導体素子面とけ異なる部分に適用するような使用
態様を採る場合などでは、適用面に熱融着させたのちに
加熱処理して」１記フィルム２の完全イミド化と揮発分
の除去とを図ってもよい。

このポリイミドフィルム２０片面に熱融着剤層３を形成
するための材料としては、前記ポリイミドフィルム２の
形成に用いたのと同様のポリイミド前駆体の溶液が用い
られ、まだより好ましくはシリコン変性されたポリイミ
ド前駆体の溶液が用いられる。後者の溶液によれば、第
２図の如き半導体素子面に直接適用する場合や第３図の
如き上ケース内面に適用する際にこのケースがセラミッ
ク、ガラス製などである場合に、適用面に対する密着性
ないし接着性の向」二に好結果が得られる。

シリコン変性されたポリイミド前駆体は、従来公知のも
のがいずれも使用可能であるが、密着性ないし接着性と
ともに良好な駒湿特性を得るために特に好ましいものと
して、芳香族テトラカルボン酸二無水物ないしその誘導
体とジアミン成分とを有機極性溶媒中で反応させる際に
ジアミン成分の一種としてジアミン成分全体量の１〜４
モル％のジアミノシロキサンを用いて得られる、けい集
合有量が０．５重量％以下のポリイミド前駆体の溶液が
挙けられる。」二記ジアミ／シロキサンの具体例として
は下記のものを挙けることができる。

Ｈ３ＣＨ３ Ｃ６Ｈ５（−６Ｉ櫨５ ＣＨ３Ｃｆ（３ ＣＨ３０Ｃ■Ｊ３Ｃ■］３ Ｃ６Ｈ５０ＣＨ３Ｃ，、Ｈ５ 上記シリコン変性あるいはシリコン未変性のポリイミド
前駆体の溶液のなかでも、半那体素子面などへ熱融着さ
せる際あるいはその後の加熱処理で比較的低い温度でほ
ぼ完全なイミド化と揮発分の除去とを達成できるような
ものが望ましい。たとえは芳香族テトラカルボン酸二無
水物としてビフェニルテトラカルボン酸二無水物を使用
し、また溶媒として揮散しゃすいＮ−Ｎ’−ジメチルホ
ルムアミドやＮ−Ｎ’−ジメチルアセトアミドを用いた
ものなどが推奨される。もちろん、第３図の如き使用態
様にあってば半導体素子に対する熱的影響を考慮する必
要はとくにないため、」１記以外の各種の溶液を使用可
能である。

このようなポリイミド前駆体の溶液において、１１１Ｊ
駆体の固有粘度［η］としては一般に０３〜３０程度で
ある。ここで、［η］は溶媒としてＮ−メ千ルー２−ピ
ロリドンを使用し、測定温度３０±００１°Ｃ（恒ａ乱
槽）で次式にしだがってめたものである。

［’７１＝　（Ｖｃ　）　Ｘ　Ｉｎ　（Ｕ／１ｏ）１ｎ
、自然対数 Ｌ　；ウベローテ粘度計で測定される前駆体溶液の落下
時間 ｔｏｉｌｚ記同様に測定される溶媒の落下時間Ｃ：ｉｆ
ｊ駆体濃度（０５重相形とした）」、述の如きポリイミ
ド前駆体の溶液を、＋５ｆＪ記ポリイミドフィルム２０
片面に塗布し、一般に１００〜２００　”Ｃで１〜１０
分間加熱乾燥してイミド化率が２０＝８０９６の熱融着
剤層３を形成することにより、この発明の接着フィルム
１が得られる。

」２記イミド化率が２０％に満たないと熱融着後完全な
イミド化を達成しに（く耐湿特性などの低下を招き、逆
に８０％を超えてしまうと適用面に対する接着性の低下
を招き、いずれも不適当である。もつとも好適なイミド
化率としては３０〜５０％程度である。

なお、この明細書でいうところのイミド化率とは、いう
までもなく、アミド酸結合の如きイミド前駆体の結合部
分のうちイミド結合に転換されたものが何％であるかを
表わすものである。

このようにして得ら力、る接着フィルム１は、ポリイミ
ドフィルム２および熱融着剤層３に含まれるナトリウム
イオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、塩素イオ
ンなどのイオン性不純物がいずれも５ｐｐｍ以下とされ
ていることが好ましく、使用原料によって上記範囲を超
えるおそれがある場合は、予め適宜の手段で各原料の精
製を行って上記範囲内に調整する。ポリイミド系原料に
はエポキシ系などの他の樹脂に比しもともと上述の不純
物が少ないため、上記調整は容易である。

一方、接着フィルム１の熱融着剤層３には溶媒などの揮
発分が通常２０重量％以下、好適には１〜１０重量％含
まれており、この揮発分の存在が適用面に対する密着性
ないし接着性に好結果を与えるものである。しかし、こ
の揮発分が多ずきると熱融着に際して完全に除去できな
くなるため、に記範囲内に抑えておくのが好ましい。

このような構成からなるこの発明の接着フィルム１の厚
みとしては、全体厚みが３０〜１７０　ｐｎζ好適には
４０〜８０１ｍ程度である。このフィルム厚が薄すきる
とα線のシールド効果を損ない、逆に厚くなりすきると
可撓性や接着性などを損なうほか特に熱融着剤層が厚く
なると完全イミド化や揮発分の除去に支障をきだし、い
ずれも好ましくない。ポリイミドフィルム２の厚みとし
てハ２５〜１２５μｍ程度、熱融着剤層、３の厚みとし
ては５〜４５μ７７Ｌ程度である。

この接着フィルム１の使用に際しては、たとえは第２図
および第３図に示すように、半導体素子５の表面や」ニ
ケース６ｂの内面に、熱融着剤層３を内側にして一般に
１５０〜２５０°Ｃ，５〜１，０００！／ｃｄ、１〜３
０分の条件で加熱圧着し、□上記層３の熱融着性を利用
して接着させ、この接着後、必要に応じて適用面に許容
しつるより高温の後加熱処理を施して、上記層３をほぼ
１００％近くま−Ｃイミド化するとともに溶媒などの揮
発分を０．０１重量％以下まで押散除去する。

また、」１記の後加熱処理時に、ベースフィルムとして
のポリイミドフィルム２中に含まハ、ることのある揮発
分の除去や該フィルムの完全イミド化を同時に行っても
よい。ただし、第２図のモノシリライ７１Ｃでは、半導
体素子に熱的影響を！ｊ、えないように」１記揮発分の
除去および完全イミド化に要する温度が３５０°Ｃを大
きく超えない１１Ｗ１度であることが望まれる。

以」二詳述したとおり、この発明のα線シールド用接着
フィルムによれば、半導体素子面などにその熱融着性を
利用して簡単に接着させることができ、これによって封
止材料から放出さ力、るｉ］ｌ線を効果的に減衰、吸収
てきるだめ、より信頼性の高い半導体装置の製造が可能
となる。まだ、この発明の上記接着フィルムは耐熱性に
すくれているため、この点からも半導体素子用として有
用である。

なお、この発明のα線シールド用接着フィルム（弓、半
導体素子用に限られることなく、Ｑｌ線をシールドする
必要がありかつ耐熱性が要求される各種の用途に広く応
用することができる。

以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。

実施例１ 精製シアミノンフェニルエーテル１９．３ｙ（０，０９
６５モルつ、ヒス（４−アミノブチル）テトラメヂルジ
シロキ→ノーン０．８７　ｙ（０，００３５モル）およ
Ｏ・予め蒸留したＮ　−Ｎ’−ジメチルポルムアミド２
８０．９　ｙを、窒素ガスを吹き込みなから１１の四っ
「１フラスコに投入した。これに撹拌上精製３・４・３
′・４′−ヒフェニルテトラカルボン酸二無゛水物２’
、９．４　！　（０，］モル）を投入し、２０°”Ｃで
４時間撹拌を続けて固有粘度［η］が１６７で、けい集
合有量が０３９７重量％のポリイミド前駆体の溶液を得
た。この溶液中に含まね、るナトリウムイオン、カリウ
ムイオンおよびカルシウムイオンについて炎光分析を行
っだ結果、いずれも５１）Ｉ）ＩＴＩ以下であった。ま
た、塩素イオンについて電位差滴定を行った結果、やは
り５ｐｐｍ　以下であった。

上記の溶液を、予め４００°Ｃで３０分間加熱処理して
揮発分含量が０００５重量％、イミド化率９９９９％と
した２５μｍ厚のポリイミドフィルム（テユポン社製商
品名カプトンＩ　００　Ｈ）の片面に塗布し、１５０°
Ｃで５分間加熱乾燥して、厚メ、５０ノｔｍ　、揮発分
含量１０重量％、イミド化率４０％の熱融着剤層を形成
することにより、この発明のα線シールド用接着フィル
ムを得た。

実施例２ 熱融着剤層の厚みを２５７ｉｔｎとした以外は、実施例
１と全く同様にしてこの発明のα線シールド用接着フィ
ルムを得た。このフィルムの熱融着剤層の揮発分含量は
８重量％、イミド化率Ｉ′ｉ５０％であった。

実施例３ 実施例Ｊで得たポリイミド前駆体の溶液を、ステンレス
板」１に流延し、２００°Ｃで１時間の乾燥を行ったの
ち３５０°Ｃで３０分間の熱処理を施し、その後ステン
レス板から剥離して揮発分含量０００５重量％、イミド
化率９９９９％、厚み２５μｍのポリイミドフィルムを
作製した。このポリイミドフィルムの片面（ステンレス
板から剥離した面と反対の而）に実施例１で得たポリイ
ミド前駆体の溶液を塗布乾燥して、厚み２５　ノ１ｍ　
、揮発分含量８重量％、イミド化率５０％の熱融着剤層
を形成することにより、この発明のα線シールド用接着
フィルムを得た。

実施例４ 実施例］で得たポリイミド前駆体の溶液を、予め４００
°Ｃで３０分間加熱処理して揮発分含量が０００５重量
％、イミド化率９９９９％とした７５μ７１７厚のポリ
イミドフィルム（デュポン社製カプトン３００　Ｈ）の
片面に塗布乾燥して、厚み１５／７７ノ＋、　、揮発分
合＠８重量％、イミド化率５０％の熱融着剤層を形成す
ることにより、この発明のα線シールド用接着フィルム
を得た。

上記実施例１〜４の各接着フィルムのα線ソー−ルド効
果を調べるだめにつきの二つの試験を行った結果は、後
記の表に示さノ１．るとおりてあった。なお、表中の比
較例とは、接着フィルムを全く用いなかった場合の結果
である。

〈試験（１）〉 各接着フィルムを２００　”Ｃで１０分間加熱処理し、
さらに３５０°Ｃで３０分間の加熱処理を行って、熱融
着剤層のイミド化率を９９９９％、揮発分を０００５〜
０００６重景％とした。この熱処理フィルムをα線源（
ウラン２３５）とα線検出機（日本原子力事業社製のα
線スペクトロメータ）との間に介装した場合の３．００
０時間にわたるＯ７線透過量を検出した。

〈試験（２）〉 リードフレーム」二に設けられた６　４　ＫＭＯ５ＤＲ
／ｕＶ（半導体メモリ素子）」−に、ワイヤボンディン
グ部を切り欠いた各接着フ・ｆルムを、熱融着剤層を内
側にして２００℃、　５０　！／ｃｒｄ　、　１０分間
の条件で熱融着さぜた。その後、さらに３５０°Ｃで３
０分間の熱処理を施した。ついで、通常のトランスファ
ーモールドにより充てん剤（α線を放出しやすい成分）
を含むエポキシ樹脂組成物を成形封止して、第２図に示
されるような構造の半導体装置を作製した。この装置に
つきソフトエラー率を測定し、比較例（接着フィルムな
し）のものに較べてソフトエラー率が何分の１まで低下
しだかどうか調べた。

上記の結果から明らかなように、この発明の接着フィル
ムによればα線を効果的にシールドできるため、このフ
ィルムを用いることによって信頼性のより高い半導体装
置を製造できるものであることが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のα線シールド用接着フィルムの一例
を示す断面図、第２図および第３図Ｉｒｅ：　ｌ２記フ
ィルムを半導体装置に適用した二つの例を示す断面図で
ある。 １・・・接着フィルム、２　ポリイミドフィルム、３・
・・熱融着剤層。 特許出願人　日東電気工業株式会社 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリイミドフィルムの片面にイミド化率２０〜８
   ０％のポリイミド前駆体からなる熱融着剤層を設けたこ
   とを特徴とするα線シールド用接着フィルム。
2. （２）ポリイミド前駆体がジアミン成分の一種としてジ
   アミン成分全対量の１〜４モル％のジアミノシロキサン
   を用いて合成されたけい集合有量が０５重量％以下のポ
   リイミド前駆体からなる特許請求の範囲第ｔ１）項記載
   のα線シールド用接着フィルム。
3. （３）全体厚みが３０〜１７０　ｆｉｍである特許請求
   の範囲第ｆｌ＋項または第（２）項記載のα線シールド
   用接着フィルム。