JPWO2016031555A1 - マレイミドフィルム - Google Patents
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Abstract
Description
また、前記マレイミド樹脂が、下記一般式(1)〜(4)から選択される、または一般式(5)または(6)の繰り返し単位を有するマレイミド樹脂であることが好ましい。
本明細書の「熱硬化性」における「硬化」とは、化合物、組成物等が、非硬化物に比べてより大きな強度およびより少ない溶解性を有する単一の三次元ネットワークをもたらす不可逆的な反応をいい、熱硬化性とは、熱を介して化学反応(例えば、エポキシ開環、ラジカル重合)し、典型的に硬化することができる特性である。
X19、X20は、各々独立してHまたは炭素数1〜6のアルキル基である。
熱硬化性の組成物に組み入れられた時、特に以下に列挙するようなイミド延長されたマレイミド樹脂は、熱安定性を犠牲にすることなく、脆性を低減し、組成物中の靭性を増加させる。
環状構造としては、下記一般式(7)に示される構造を有することがさらに好ましい。
RNは、芳香族、ヘテロ芳香族、脂肪族、またはポリマー部分である。
XNは、各々独立してHまたは炭素数1〜6のアルキル基である。
少なくとも1つの硬化開始剤は、典型的には、フィルム中の樹脂成分の全質量に基づいて0.1質量%〜5質量%までの量で組成物中に存在し、典型的にはラジカル開始剤である。ラジカル開始剤は、ラジカル連鎖反応の開始段階の反応物質として作用するが、伝播の任意の工程に参加していない種である。本明細書においては、十分なエネルギー(たとえば、光、熱、あるいはその他同種のもの)に暴露された時に、荷電していないが、各々少なくとも1つの不対電子を有する2つの部分へ分解する任意の化学種をいう。ラジカル開始剤としては、例えばアゾ化合物や過酸化物、炭化水素ラジカル開始剤が挙げられる。炭化水素ラジカル開始剤は例えば特開2009−203384に開示されており、得られる効果樹脂組成物の電気特性に優れる点で好ましい。本発明を実施する際に使用するために企図される好ましいラジカル開始剤は、1時間半減期温度が140℃以上である。より好ましくは170℃以上であり、さらに好ましくは200℃以上である。また、ラジカル重合開始剤の1時間半減期温度の上限は特に限定はないが、250℃以下が好ましい。ラジカル開始剤は、1時間半減期温度が140℃以上であると、フィルムの保存性に優れる点で好ましい。本発明を実施する際に使用するために企図された典型的なラジカル開始剤としては、3,4−ジ−t−ブチル−2,2,5,5−テトラメチルヘキサン、ジ−tert−アミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、3,6,9‐トリエチル‐3,6,9‐トリメチル‐1,4,7‐トリペルオキソナン、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、p−メンタンハイドロパーオキサイド、イソプロピルクミルハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、2,4,5,7−テトラメチル−4,5−ジフェニルオクタン、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、tert−アミルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、4,5−ジメチル−4,5−ジフェニルオクタン、t−ブチルハイドロパーオキサイド、3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタンがあげられる。
本発明において、フィルム状に形成しやすくするために、高分子成分を包含してもよい。また、高分子成分は応力緩和性を付与するために寄与することもできる。高分子成分は、取り扱いが容易であり、マレイミド樹脂との適合性を有するものであればよい。好適な高分子成分の例としては、疎水性でありトルエンに可溶である熱可塑性樹脂が挙げられる。マレイミド樹脂との適合性を有する場合、熱可塑性樹脂とマレイミド樹脂の両方は同じ溶媒に可溶である場合が考えられ、このような溶媒としては芳香族溶媒が例えば挙げられる。有用な溶媒の例としてはトルエン及びキシレンが挙げられる。
本発明において、マレイミド樹脂以外の硬化性成分を含有してもよい。硬化性成分としては、特に限定されないが、分子内にエチレン性不飽和基を有するものが好ましく用いられる。例えば、分子内にアミド結合を有する(メタ)アクリレート化合物、ビスフェノールA系(メタ)アクリレート、多価アルコールにα,β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物、グリシジル基含有化合物にα,β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物、分子内にウレタン結合を有する(メタ)アクリレート化合物等のウレタンモノマー、またはウレタンオリゴマーが挙げられ、これら以外にも、ノニルフェノキシポリオキシエチレンアクリレート、γ−クロロ−β−ヒドロキシプロピル−β’−(メタ)アクリロイルオキシエチル−o−フタレート、β−ヒドロキシアルキル−β’−(メタ)アクリロイルオキシアルキル−o−フタレート等のフタル酸系化合物、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、EO変性ノニルフェニル(メタ)アクリレート等が例示可能である。1つの実施態様では、イソシアヌレート環を有する化合物を用いることができる。別の実施態様では、テトラヒドロフラン構造を有する化合物を用いることができる。これらは単独で使用してもよく、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。特定の実施形態では、マレイミド樹脂以外の硬化性成分の配合比率は、フィルム中の樹脂成分の全質量に基づいて2質量%以上であるとフィルムを被着体に貼合するときの流動性や硬化性を向上させられる点で優れ、5質量%以上であるとより好ましい。またフィルムの耐熱性の観点から50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。
導電性コーティング剤で表面を被覆される粒子としては、コーティング剤とは異なる導電性の粒子を適用してもよいし、非導電性粒子を用いてもよい。非導電性粒子には、例えばポリエチレン、ポリスチレン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂又はベンゾグアナミン樹脂、もしくはガラスビーズ、シリカ、セラミックからなる粒子などがある。1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、フィラーの平均粒径は、0.005μm以上のものが一般的であり、0.1μm以上であると凝集しにくく溶媒や樹脂との分散性に優れる点で、好ましい。また、フィラー同士の接触点を増やすために、フィルムの全質量に基づいて75質量%以上であることが好ましく、85質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上がさらに好ましい。溶媒や樹脂による分散効果や接着の補助効果を発揮させるためには99質量%以下が好ましく、98質量%以下がより好ましい。
フラックスとしては、マレイミド樹脂やその他の硬化性樹脂の硬化反応を阻害しない化合物であれば特に制限なく公知の化合物を使用することができる。たとえば、カルボン酸、無機酸、アルカノールアミン類、フェノール類、ロジン、塩化物化合物及びその塩、ハロゲン化化合物およびその塩などが挙げられる。特定の実施形態では、フラックスは、カルボン酸と第三級アミンの塩または混合物を含んで構成され、潜在性を有することができる。他の実施形態では、フラックスがマレイミドフィルムの熱処理の終了時に不活性にされていることでき、その場合フラックスの官能基と硬化性樹脂が反応して組み込まれることで、不活性化される。
マレイミドフィルムは、通常の方法で製造できる。例えば、マレイミド樹脂を含むワニスを作製し、ワニスをカバーフィルム上に所定厚みとなる様に塗布して塗布膜を形成した後、該塗布膜を所定条件下で乾燥させることで、マレイミドフィルムを製造できる。塗布方法としては特に限定されず、例えば、ロール塗工、スクリーン塗工、グラビア塗工等が挙げられる。また、乾燥条件としては、例えば乾燥温度80〜130℃、乾燥時間1〜5分間の範囲内で行われる。カバーフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレンや、フッ素系剥離剤、長鎖アルキルアクリレート系剥離剤等の剥離剤により表面コートされたプラスチックフィルムや紙などが使用可能である。このような方法を用いてフィルム化することで、被着体間の厚さを保持することができ、取り扱いの容易である点で好ましい。導電性接着剤組成物をフィルム状に形成するためには、分子量が1000以上のマレイミド樹脂を適用する、または、高分子成分を含有することが好ましい。
図1、図2は、本発明の一実施形態に係るダイシングテープ付き接着フィルムの断面模式図である。
次に、本発明に係るマレイミドフィルムの使用方法として、マレイミドフィルムを用いて半導体装置を製造する方法の一例を説明する。
本発明のマレイミドフィルムは半導体チップ同士、半導体チップと支持部材、支持部材と放熱部材のような機能部材などを接着することができる。このような被着体は表面が金属またはポリイミド膜で被覆されている場合が多い。被着体表面の金属としては、金、銀、銅、ニッケル等が挙げられる。また、上記のうち複数の材料が基材上にパターニングされていてもよい。
半導体チップと支持部材を接続して半導体装置の製造する方法は、以下の工程を有する。
(A)マレイミドフィルムを半導体チップあるいは支持部材に付与し、半導体チップと支持部材を貼り合わせる工程(以下、「工程(A)という。」)、
(B)マレイミドフィルムを加熱し、半導体チップと支持部材を接合する工程(以下、「工程(B)という。」)
マレイミドフィルムを支持部材または半導体チップ上に貼合して付与する。このとき、分断が完了したチップに対し同サイズのフィルムを貼合してもよいし、半導体ウェハの状態でマレイミドフィルムを貼合してから個片化してもよい。ウェハをチップに分断する工程には前記ダイシングテープ付き接着フィルムの形態のマレイミドフィルムを適用すると工程が簡易で好ましい。半導体ウェハにマレイミドフィルムとダイシングテープを別々に貼り合せた後にウェハをチップに分断することもできる。
次いで、マレイミドフィルムに対して加熱処理を行う。加熱処理のみで行ってもよいし、加熱加圧処理で行ってもよい。加熱処理には、ホットプレート、温風乾燥機、温風加熱炉、窒素乾燥機、赤外線乾燥機、赤外線加熱炉、遠赤外線加熱炉、マイクロ波加熱装置、レーザー加熱装置、電磁加熱装置、ヒーター加熱装置、蒸気加熱炉等を用いることができる。また、加熱加圧処理には、熱板プレス装置等を用いてもよいし、重りを乗せて加圧しながら前述の加熱処理を行ってもよい。
半導体装置は、ダイオード、整流器、サイリスタ、MOSゲートドライバ、パワースイッチ、パワーMOSFET、IGBT、ショットキーダイオード、ファーストリカバリダイオード等からなるパワーモジュール、発信機、増幅器、LEDモジュール、電池モジュール等に用いることができる。得られるモジュールは、被着体間に高接着性を有し、熱伝導性、導電性、耐熱性を有することもできる。
温度計、攪拌機、冷却管、及び窒素流入管を装着した300mLフラスコ中に、4,4’−オキシジフタル酸二無水物(マナック社製、ODPA−M)10.0g(0.7mol)、デカメチレンビストリメリテート二無水物(黒金化成社製)7.2g(0.3mol)、ポリオキシプロピレンジアミン(三井化学ファイン社製、D400)7.4g(0.48mol)、1,3−ビス(3−アミノプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン(東レダウコーニングシリコーン社製、BY16−871EG)6.7g(0.58mol)、4,9−ジオキサデカン−1,12−ジアミン(BASF製 B−12)0.5g(0.04mol)及びN−メチル−2−ピロリドン30gを仕込んで反応液を調製した。反応液を攪拌し、窒素ガスを吹き込みながら180℃で加熱することにより、水と共に50%のN−メチル−2−ピロリドンを共沸除去し、ポリイミド樹脂を得た。得られたポリイミド樹脂のGPCを測定したところ、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が53800であった。得られたポリイミド樹脂のガラス転移温度(Tg)は、38℃であった。
D1155:KRATON(登録商標)D1155、SBS
SO−C2:シリカフィラー、アドマテックス製、平均粒径0.5μm
AlN:窒化アルミニウムHグレード、トクヤマ製、平均粒径1.1μm、モース硬度8、熱伝導率200W/m・K
Cuフィラー:球状銅粉、平均粒径3μm、ステアリン酸表面処理
Sn72−Bi28:球状はんだ、融点139℃、平均粒径3μm
EA0297:銀フレーク、平均粒径4μm、Metalor製
BHPA:フラックス、2,2ービス(ヒド口キシメチル)フ口ピオン酸(東京化成工業製)のジェットミル粉砕機(日清エンジニアリング製、カレン卜ジェッ卜)による粉砕処理品、平均粒径10μm
THFA:テトラヒドロフルフリルアクリレート、ビスコート#150、THFA、大阪有機化学製
Z−6030:シランカップリング剤、3−メタクリロイルプロピルトリエトキシシラン、東レ・ダウコーニング製
TRIGONOX 301:3,6,9‐トリエチル‐3,6,9‐トリメチル‐1,4,7‐トリペルオキソナン、1時間半減温度146℃、Akzo Nobel製
Initiator A:3,4−ジ−t−ブチル−2,2,5,5−テトラメチルヘキサン、1時間半減温度141℃
Luperox TAH:tert−アミルハイドロパーオキサイド、1時間半減温度183℃、Arkema製
Initiator B:4,5−ジメチル−4,5−ジフェニルオクタン、1時間半減温度194℃
ノフマーBC:2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、1時間半減温度234℃、日油製
Initiator C:3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、1時間半減温度211℃
パークミルD:ジクミルパーオキサイド、1時間半減温度136℃、日油製
実施例1〜15及び比較例1〜3の接着フィルムを、厚さ50μm、直径200mmのシリコンウェハに対し、加熱温度90℃または110℃,貼合速度12mm/sで貼合した。上記貼合作業をシリコンウェハ10枚に対して試行し、接着フィルムがボイド等なく適切に貼合され、接着フィルムとして機能できるかを確認した。試験結果を表1に示す。
◎:10枚すべて90℃で貼合が可能であった。
○:10枚すべて90℃または110℃で貼合が可能であった。
×:少なくとも1枚以上の貼合不良が生じた。
実施例1〜15及び比較例1の接着フィルムを、銀めっきしたPPF−Cuリードフレーム(ランド部:10×5mm)と、チタン、ニッケル及び金がこの順でめっきされ、5×5mm2の被着面が金めっきであるシリコンチップ(金めっきの厚み0.1μm、チップ厚:400μm)を貼り合せた。これを、230℃、0.5MPa、窒素雰囲気下で1.5時間加熱硬化した。硬化後のサンプルの半数を100℃で500時間保持して耐熱試験を行った。各サンプルのせん断接着力を測定し、耐熱試験前後の接着力の低下の有無を確認した。デイジ製「万能型ボンドテスターシリーズ4000」を用いて、テスト温度260℃、テスト高さ10μm、テストスピード50μm/sの条件で測定した。試験結果を表○○に示す。
◎(耐熱性良好):TCT前後の接着力の低下が10%未満
○(耐熱性良好):TCT前後の接着力の低下が20%未満
△(耐熱性良好):TCT前後の接着力の低下が50%未満
×(耐熱性不良):TCT前後の接着力の低下が50%以上
比較例2および3は重合開始剤の1時間の半減期温度が140℃未満であるので、フィルム化工程で硬化反応が進んでしまい、接着フィルムとして適用することができなかった。また、そのため、耐熱性の実験を行うことができなかった。
2 …… 粘着剤層
3、3’ …… 接着フィルム(熱硬化型接着フィルム)
4 …… 半導体ウェハ
10、12 …… ダイシング付き接着フィルム
11 …… ダイシングフィルム
Claims (14)
- マレイミド樹脂、及び1時間の半減期温度が140℃以上であるラジカル開始剤を含むことを特徴とするマレイミド接着フィルム。
- 前記R1、R2、R5、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5のいずれか一つは、環状構造を有することを特徴とする、請求項2〜7いずれか記載のマレイミド接着フィルム。
- 前記シロキサン部位がジメチルシロキサン、メチルフェニルシロキサン、ジフェニルシロキサンまたはそれらの組合せであることを特徴とする、請求項2〜9いずれか記載のマレイミド接着フィルム。
- 置換された脂肪族、脂環族、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、シロキサン、ポリ(ブタジエン−コ−アクリロニトリル)およびポリ(アルキレンオキシド)に由来する構造が、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、水酸基、オキソ基、アルコキシ基、メルカプト基、シクロアルキル基、置換シクロアルキル基、ヘテロ環基、置換ヘテロ環基、アリール基、置換アリール基、ヘテロアリール基、置換ヘテロアリール基、アリールオキシ基、置換アリールオキシ基、ハロゲン、ハロアルキル基、シアノ基、ニトロ基、ニトロン基、アミノ基、アミド基、−C(O)H、アシル基、オキシアシル基、カルボキシル基、カルバメート基、スルホニル基、スルホンアミド基、スルフリル基、または−C(O)−、−S−、−S(O)2−、−OC(O)−O−、−NA−C(O)−、−NAC(O)−NA−、−OC(O)−NA−、(式中AはHまたは炭素数1〜6のアルキル基である)であって一端はさらに置換されている基から選択される置換基を有することを特徴とする、請求項2〜10いずれか記載のマレイミド接着フィルム。
- 前記マレイミド樹脂が、樹脂成分の50質量%以上含有されていることを特徴とする、請求項1〜11いずれか記載のマレイミド接着フィルム。
- さらにフィラーを含むことを特徴とする、請求項1〜12いずれか記載のマレイミド接着フィルム。
- 請求項1〜13いずれか記載のマレイミド接着フィルムを、ダイシングテープに積層してなることを特徴とする、ダイシングテープ付きマレイミド接着フィルム。
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