JPWO2017090440A1 - 回路部材接続用樹脂シート - Google Patents

Abstract

相対向する電極間に介在され、相対向する電極を電気的に接続するフィルム状の樹脂組成物であって、樹脂組成物の硬化物は、ガラス転移温度が１５０〜３５０℃であり、かつ、０〜１３０℃における平均線膨張係数が４５ｐｐｍ以下であることを特徴とする回路部材接続用樹脂シート。かかる回路部材接続用樹脂シートによれば、回路部材同士を接続したときに、接続部での接続抵抗が変化し難く、高い信頼性を有するものとなる。

Description

本発明は、樹脂シートに関するものであり、例えば、いわゆるフリップチップ実装方式により半導体チップと基板とを接着するために使用される回路部材接続用樹脂シートに関するものである。

近年、半導体集積回路（ＩＣ）の高集積化、半導体装置（ＩＣパッケージ）の小型化等の観点から、フリップチップ実装方式が採用されつつある。このフリップチップ実装方式は、ワイヤレスボンディング方式の一種であり、半導体チップ表面の電極上に半田等からなるバンプを形成し、その半導体チップを表裏逆にしてプリント基板、セラミック基板等の基板の上に載置して、バンプと基板の電極との位置合わせを行った後、バンプを加熱溶融させて半導体チップの電極と基板の電極とを接合するものである。

このようなフリップチップ実装方式による半導体装置においては、電気的な接続信頼性および機械的な接続強度を確保するために、一般的に、半導体チップと基板との間にアンダーフィル材と呼ばれる樹脂を介在させている。アンダーフィル材の使用方法としては、半導体チップと基板とを半田接合した後、両者の間隙に液状樹脂組成物からなるアンダーフィル材を注入し、これを硬化させる方法が知られている。

しかし、近年、半導体集積回路の高集積化に伴う多電極化、電極の狭ピッチ化、および半導体装置の薄型化に伴い、上記バンプ相互の間隔は極めて狭く、また半導体チップと基板との距離は極めて小さくなってきている。そのため、アンダーフィル材として液状樹脂組成物を用いた上記方法では、アンダーフィル材を半導体チップと基板との間隙に完全に充填することが困難になるという問題がある。かかる問題に対し、ＮＣＦ（Non-Conductive Film）と呼ばれる接着フィルムを用い、半導体チップと基板とを接着させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、このようなアンダーフィル材は、温度サイクル試験下においても半導体チップと基板との接続抵抗が変化しないといった高い信頼性が要求される。この点に関し、アンダーフィル材として、無機質充填材を含有し、硬化後の１１０〜１３０℃での平均熱膨張係数が２００ｐｐｍ以下である接着剤が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００９−２７７８１８号公報 特開平１０−２８７８４８号公報

しかし、特許文献２の接着剤では、線膨張係数が依然として大きく、温度サイクル試験において良好な結果が確保できないといった問題があった。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、接続部での接続抵抗が変化し難く、高い信頼性を有する回路部材接続用樹脂シートを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第一に本発明は、相対向する電極間に介在され、前記相対向する電極を電気的に接続するために用いられる回路部材接続用樹脂シートであって、前記樹脂シートを構成する材料の硬化物は、ガラス転移温度が１５０〜３５０℃であり、かつ、０〜１３０℃における平均線膨張係数が４５ｐｐｍ以下であることを特徴とする回路部材接続用樹脂シートを提供する（発明１）。

上記発明（発明１）に係る回路部材接続用樹脂シートは、硬化物のガラス転移温度が１５０〜３５０℃であり、かつ、平均線膨張係数が４５ｐｐｍ以下であるため、被着体（回路部材）との線膨張係数の差が小さくなり、樹脂シートと被着体との間で発生し得る応力を低減することができる。そのため、上記発明（発明１）に係る回路部材接続用樹脂シートは、回路部材同士の接続信頼性を高いものとすることができる。

上記発明（発明１）において、前記樹脂シートを構成する材料は、ポリビニルアセタール樹脂、およびポリエステル樹脂からなる群より選択される１種以上の熱可塑性成分を含有することが好ましい（発明２）。

上記発明（発明２）において、前記樹脂シートを構成する材料は、前記熱可塑性成分として、さらにフェノキシ樹脂を含有することが好ましい（発明３）。

上記発明（発明１〜３）において、前記樹脂シートを構成する材料は、無機フィラーを含有することが好ましい（発明４）。

上記発明（発明４）において、前記無機フィラーはシリカフィラーであることが好ましく（発明５）、前記無機フィラーの平均粒径は１０〜２００ｎｍであることが好ましい（発明６）。

上記発明（発明４〜６）において、前記樹脂シートを構成する材料は、前記無機フィラーを３５〜６４質量％含有することが好ましい（発明７）。

上記発明（発明１〜７）において、前記樹脂シートを構成する材料は、フラックス機能を有する成分を含有することが好ましい（発明８）。

上記発明（発明８）においては、前記フラックス機能を有する成分として、カルボキシル基を有する成分を含有することが好ましく（発明９）、当該カルボキシル基を有する成分が２−メチルグルタル酸であることが好ましい（発明１０）。

本発明の回路部材接続用樹脂シートは、回路部材同士を接続したときに、接続部での接続抵抗が変化し難く、高い信頼性を有するものとなる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る回路部材接続用樹脂シートは、相対向する電極間に介在され、相対向する電極を電気的に接続するために用いられるものである。回路部材としては、回路に電極が形成された部材であれば特に限定されないが、例えば、半導体チップ、半導体ウエハのほか、リードフレーム、セラミック回路基板、ガラス回路基板などの無機回路基板、有機リジッド回路基板、フレキシブル回路基板などの有機回路基板、を挙げることができる。

１．物性

（１）硬化物のガラス転移温度
本実施形態において、樹脂シートを構成する材料は、硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）が、下限値として１５０℃以上であり、好ましくは２００℃以上であり、特に好ましくは２４０℃以上である。硬化物のガラス転移温度が上記下限値以上であると、温度サイクル試験時に硬化物の変形が抑制され、樹脂シートと被着体との間で発生し得る応力を低減することができる。これにより、本実施形態に係る回路部材接続用樹脂シートは、回路部材同士の接続信頼性を高いものとすることができ、特に実施例で示す温度サイクル試験において高い接続信頼性を示すものとなる。

一方、硬化物のガラス転移温度の上限値は、３５０℃以下であり、好ましくは３００℃以下であり、特に好ましくは２８０℃以下である。硬化物のガラス転移温度が上記上限値以下であると、硬化物の脆化を抑制することができ、信頼性試験においてパッケージのクラックを抑制することができる。

ここで、樹脂シートを構成する材料の硬化物のガラス転移温度は、動的粘弾性測定装置を用いて測定した値であり、試験方法の詳細は後述する実施例にて示すとおりである。

（２）硬化物の平均線膨張係数
本実施形態において、樹脂シートを構成する材料は、硬化物の０〜１３０℃における平均線膨張係数（以下、単に「平均線膨張係数」ということがある。）が、上限値として４５ｐｐｍ以下であり、好ましくは３５ｐｐｍ以下であり、特に好ましくは２５ｐｐｍ以下である。平均線膨張係数が上記上限値以下であると、硬化物からなる樹脂シートと被着体（回路部材）との線膨張係数の差が小さくなり、かかる差に基づき樹脂シートと被着体との間で発生し得る応力を低減することができる。これにより、本実施形態に係る回路部材接続用樹脂シートは、回路部材同士の接続信頼性を高いものとすることができ、特に実施例で示す温度サイクル試験において高い接続信頼性を示すものとなる。

一方、平均線膨張係数の下限値は特に制限されないが、フィルム形成性の観点から、５ｐｐｍ以上であることが好ましく、１０ｐｐｍ以上であることがより好ましい。

ここで、樹脂シートを構成する材料の平均線膨張係数は、熱機械分析装置を用いて測定した値であり、試験方法の詳細は後述する実施例にて示すとおりである。
（３）溶融粘度
本実施形態において、樹脂シートを構成する材料は、硬化前における９０℃での溶融粘度（以下、「９０℃溶融粘度」ということがある。）が、上限値として５．０×１０^５Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、１．０×１０^５Ｐａ・ｓ以下であることがさらに好ましく、５．０×１０^４Ｐａ・ｓ以下であることが特に好ましい。９０℃溶融粘度が上記上限値以下であると、回路部材接続用樹脂シートを電極間に介在させたときに、チップや基板等の回路部材の表面の凹凸に良好に追従し、回路部材と樹脂シートからなる層との界面にボイドが発生するのを防止することができる。また、９０℃溶融粘度は、下限値として１．０×１０^０Ｐａ・ｓ以上であることが好ましく、１．０×１０^１Ｐａ・ｓ以上であることがさらに好ましく、１．０×１０^２Ｐａ・ｓ以上であることが特に好ましい。９０℃溶融粘度が上記下限値以上であると、上記樹脂シートを構成する材料がフローし過ぎることがなく、樹脂シート貼付時や回路接続時において装置の汚染を防止することができる。
ここで、樹脂シートを構成する材料の９０℃溶融粘度は、フローテスター（島津製作所社製，ＣＦＴ−１００Ｄ）を用い、荷重５０ｋｇｆ、温度範囲５０〜１２０℃、昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件にて測定した値である。

２．材料
本実施形態に係る回路部材接続用樹脂シートは、硬化物のガラス転移温度および平均線膨張係数を満たし、好ましくは、さらに前述した９０℃溶融粘度を満たす材料によって構成される。

（１）熱可塑性成分
上記樹脂シートを構成する材料は、熱可塑性成分を含有することが好ましい。熱可塑性成分を含有することで、当該材料の硬化物のガラス転移温度および平均線膨張係数が、前述した数値範囲を満たしやすくなる。

熱可塑性成分としては、例えば、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリプロピレン樹脂、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等のポリビニルアセタール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、ナイロン等が挙げられ、１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。

なお、本明細書における「（メタ）アクリル酸」は、アクリル酸およびメタクリル酸の両方を意味する。「（メタ）アクリル系樹脂」等の他の類似用語についても同様である。

前述した熱可塑性成分の中でも、ポリビニルアセタール樹脂、およびポリエステル樹脂からなる群より選択される１種以上を用いることが好ましい。上記樹脂シートを構成する材料は、これらの熱可塑性成分を含有することで、硬化物のガラス転移温度が高い値になるとともに、平均線膨張係数が低い値となり、その結果これらの値を前述した数値範囲内とすることが容易になる。

ここで、ポリビニルアセタール樹脂は、ポリ酢酸ビニルを鹸化することにより得られるポリビニルアルコールを、アルデヒドによりアセタール化して得られるものである。アセタール化に用いられるアルデヒドとしては、ｎ−ブチルアルデヒド、ｎ−ヘキシルアルデヒド、ｎ−バレルアルデヒド等が挙げられる。ポリビニルアセタール樹脂としては、ｎ−ブチルアルデヒドを用いてアセタール化したポリビニルブチラール樹脂を用いることも好ましい。

ポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンオキザレート樹脂等のジカルボン酸成分およびジオール成分を重縮合して得られるポリエステル樹脂；これらにポリイソシアネート化合物を反応させて得るウレタン変性ポリエステル樹脂等の変性ポリエステル樹脂；アクリル樹脂および／またはビニル樹脂をグラフト化したポリエステル樹脂などが挙げられ、１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。

また、上記樹脂シートを構成する材料は、熱可塑性成分としてポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、またはポリエステル樹脂を含有する場合、さらにフェノキシ樹脂を含有することが特に好ましい。フェノキシ樹脂をさらに含有する場合、上記樹脂シートを構成する材料は、硬化物のガラス転移温度および平均線膨張係数が前述した数値範囲をさらに満たしやすくなる。

フェノキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ビスフェノールＡタイプ、ビスフェノールＦタイプ、ビフェノールタイプ、ビフェニルタイプ等が例示される。

上記熱可塑性成分は、軟化点の下限値が５０℃以上であることが好ましく、１００℃以上であることがさらに好ましく、１２０℃以上であることが特に好ましい。また、上記熱可塑性成分は、軟化点の上限値が２００℃以下であることが好ましく、１８０℃以下であることがさらに好ましく、１５０℃以下であることが特に好ましい。軟化点が上記下限値以上である熱可塑性成分を含有させることにより、上記樹脂シートを構成する材料の硬化物のガラス転移温度を高めることができるとともに、平均線膨張係数を低減させることができ、いずれも前述した数値範囲を満たしやすくなる。また、軟化点が上記上限値以下であると、シートの脆化を抑制することができる。なお、軟化点は、ＡＳＴＭ Ｄ１５２５に基づいて測定した値とする。

上記熱可塑性成分は、ガラス転移温度の下限値が５０℃以上であることが好ましく、６０℃以上であることがさらに好ましく、８０℃以上であることが特に好ましい。また、上記熱可塑性成分は、ガラス転移温度の上限値が２５０℃以下であることが好ましく、２００℃以下であることがさらに好ましく、１８０℃以下であることが特に好ましい。ガラス転移温度が上記下限値以上である熱可塑性成分を含有させることにより、上記樹脂シートを構成する材料の硬化物のガラス転移温度を高めることができるとともに、平均線膨張係数を低減させることができ、いずれも前述した数値範囲を満たしやすくなる。また、ガラス転移温度が上記上限値以下であると、他の材料との相溶性に優れたものとなる。なお、熱可塑性成分のガラス転移温度は、示差走査熱量分析計を用いて測定した値であり、具体的な測定方法は、後述する実施例にて示す。

上記熱可塑性成分は、重量平均分子量が１万以上であることが好ましく、３万以上であることがさらに好ましく、５万以上であることが特に好ましい。また、上限値が１００万以下であることが好ましく、７０万以下であることがさらに好ましく、５０万以下であることが特に好ましい。重量平均分子量が上記下限値以上であると、フィルム形成性を維持しつつ、溶融粘度も低下させることが可能なため、好ましい。また、重量平均分子量が上記上限値以下であると、熱硬化成分等の低分子量成分との相溶性が向上するため、好ましい。なお、本明細書における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法により測定した標準ポリスチレン換算の値である。

上記樹脂シートを構成する材料における上記熱可塑性成分の含有量は、下限値が３質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがさらに好ましく、７質量％以上であることが特に好ましい。また、上記熱可塑性成分の含有量は、上限値が９５質量％以下であることが好ましく、９０質量％以下であることがさらに好ましく、８０質量％以下であることが特に好ましい。上記熱可塑性成分の含有量が、上記上限値以下であると、樹脂シートを構成する材料の硬化物のガラス転移温度を高めることができるとともに、平均線膨張係数をさらに低減することができ、いずれも前述した数値範囲を満たしやすくなる。一方、上記熱可塑性成分の含有量が上記下限値以上であると、樹脂シートを構成する材料の９０℃溶融粘度をさらに低い値とすることができ、前述した数値範囲を満たしやすくなる。

（２）無機フィラー
上記樹脂シートを構成する材料は、無機フィラーを含有することが好ましい。樹脂シートを構成する材料は、無機フィラーを含有することで、平均線膨張係数が低い値となるため、本実施形態に係る回路部材接続用樹脂シートを用いたときに、回路部材同士の接続信頼性を高いものとすることができる。

本実施形態において使用し得る無機フィラーは、特に限定されないが、シリカ、アルミナ、ガラス、酸化チタン、マイカ等を例示することができ、これらは１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でもシリカフィラーが好ましい。シリカフィラーの形状としては、球状が好ましい。

上記無機フィラーの平均粒径は、下限値が１０ｎｍ以上であることが好ましく、２０ｎｍ以上であることがさらに好ましく、３０ｎｍ以上であることが特に好ましい。また、上記無機フィラーの平均粒径は、上限値が２００ｎｍ以下であることが好ましく、１５０ｎｍ以下であることがさらに好ましく、１００ｎｍ以下であることが特に好ましい。無機フィラーの平均粒径が上記下限値以上であると、シートの透明性と低い溶融粘度とを両立することができる。また、無機フィラーの平均粒径が上記上限値以下であると、上記樹脂シートを構成する材料における９０℃溶融粘度を低い値に維持することができる。

また、樹脂シートを構成する材料における無機フィラーの含有量は、下限値が３５質量％以上であることが好ましく、４０質量％以上であることがさらに好ましく、５０質量％以上であることが特に好ましい。また、上記無機フィラーの含有量は、上限値が６４質量％以下であることが好ましく、６０質量％以下であることがさらに好ましく、５６質量％以下であることが特に好ましい。樹脂シートを構成する材料において、無機フィラーの含有量が上記下限値以上であると、当該材料の硬化物のガラス転移温度を高めることができるとともに、平均線膨張係数をより低減することができ、いずれも前述した数値範囲を満たしやすくなる。一方、無機フィラーの含有量が上記上限値以下であると、当該材料の９０℃溶融粘度を低い値に維持することができ、前述した数値範囲を満たしやすくなる。

（３）フラックス機能を有する成分
本実施形態において、回路部材の電極が半田で接合される場合、本実施形態の回路部材接続用樹脂シートを構成する材料は、フラックス機能を有する成分（以下「フラックス成分」ということがある。）を含有することが好ましい。フラックス成分は、電極表面に形成された金属酸化膜を除去する作用を有するものであり、半田による電極間の電気的接続をより確実なものとし、半田接合部における接続信頼性を高めることができる。

フラックス成分としては、特に限定されないが、フェノール性水酸基および／またはカルボキシル基を有する成分であることが好ましく、カルボキシル基を有する成分であることが特に好ましい。カルボキシル基を有する成分は、フラックス機能を有するとともに、後述するエポキシ樹脂を熱硬化性成分として用いた場合に硬化剤としての作用をも有する。そのため、カルボキシル基を有する成分は、半田接合が完了した後は硬化剤として反応し消費されるため、過剰のフラックス成分に起因した不具合を抑制することができる。

具体的なフラックス成分としては、例えば、グルタル酸、２−メチルグルタル酸、オルトアニス酸、ジフェノール酸、アジピン酸、アセチルサリチル酸、安息香酸、ベンジル酸、アゼライン酸、ベンジル安息香酸、マロン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、サリチル酸、ｏ−メトキシ安息香酸、ｍ−ヒドロキシ安息香酸、コハク酸、２，６−ジメトキシメチルパラクレゾール、安息香酸ヒドラジド、カルボヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、サリチル酸ヒドラジド、イミノジ酢酸ジヒドラジド、イタコン酸ジヒドラジド、クエン酸トリヒドラジド、チオカルボヒドラジド、ベンゾフェノンヒドラゾン、４，４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、ロジン誘導体などが挙げられ、これらは１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
ロジン誘導体としてはガムロジン、トールロジン、ウッドロジン、重合ロジン、水素添加ロジン、ホルミル化ロジン、ロジンエステル、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性アルキド樹脂、などが挙げられる。

これらの中でも、２−メチルグルタル酸やロジン誘導体が特に好ましい。２−メチルグルタル酸は、回路部材接続用樹脂シートを構成する材料において、分子量が比較的小さいながらも分子内にカルボキシル基を２つ有するため、少量の添加であってもフラックス機能に優れ、本実施形態では特に好適に用いることができる。ロジン誘導体は軟化点が高く、低線膨張係数化を維持しつつ、フラックス性を付与することが出来るため、本実施形態では特に好適に用いることができる。

本実施形態において、樹脂シートを構成する材料におけるフラックス成分の含有量は、下限値が１質量％以上であることが好ましく、３質量％以上であることがさらに好ましく、５質量％以上であることが特に好ましい。また、上記フラックス成分の含有量は、上限値が２０質量％以下であることが好ましく、１５質量％以下であることがさらに好ましく、１０質量％以下であることが特に好ましい。樹脂シートを構成する材料において、フラックス成分の含有量が上記下限値以上であると、半田による電極間の電気的接続をより確実なものとし、半田接合部における接続信頼性をさらに高めることができる。一方、フラックス成分の含有量が上記上限値以下であると、過剰のフラックス成分に起因するイオンマイグレーション等の不具合を防止することができる。

（４）熱硬化性成分
本実施形態の回路部材接続用樹脂シートを構成する材料は、熱硬化性成分を含有することが好ましい。
熱硬化性成分としては、半導体チップ等の回路部材の接続用に通常用いられる接着剤成分であれば特に限定されない。具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂などが挙げられ、これらは１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、接着性等の観点から、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂が好ましく、エポキシ樹脂が特に好ましい。

エポキシ樹脂は、加熱を受けると三次元網状化し、強固な硬化物を形成する性質を有する。このようなエポキシ樹脂としては、従来より公知の種々のエポキシ樹脂が用いられるが、具体的には、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、レゾルシノール、フェニルノボラック、クレゾールノボラック等のフェノール類のグリシジルエーテル；ブタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のアルコール類のグリシジルエーテル；フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸等のカルボン酸のグリシジルエーテル；アニリンイソシアヌレート等の窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で置換したグリシジル型もしくはアルキルグリシジル型のエポキシ樹脂；ビニルシクロヘキサンジエポキシド、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−ジシクロヘキサンカルボキシレート、２−（３，４−エポキシ)シクロヘキシル−５，５−スピロ（３，４−エポキシ）シクロヘキサン−ｍ−ジオキサン等のように、分子内の炭素−炭素二重結合を例えば酸化することによりエポキシが導入された、いわゆる脂環型エポキシドを挙げることができる。その他、ビフェニル骨格、ジシクロヘキサジエン骨格、ナフタレン骨格等を有するエポキシ樹脂を用いることもできる。これらエポキシ樹脂は、１種を単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。

本実施形態において、樹脂シートを構成する材料における上記熱硬化性成分の含有量は、下限値が５質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることがさらに好ましい。また、上記熱硬化性成分の含有量は、上限値が７５質量％以下であることが好ましく、６０質量％以下であることがさらに好ましく、５５質量％以下であることが特に好ましい。上記熱硬化性成分の含有量が、上記範囲であることで、回路部材同士の接続強度を十分に確保することができるともに、樹脂シートを構成する材料の硬化物におけるガラス転移温度および平均線膨張係数を前述した数値範囲に調整しやすくなる。

（５）硬化剤・硬化触媒
本実施形態の回路部材接続用樹脂シートを構成する材料が前述した熱硬化性成分を含有する場合、当該材料はさらに硬化剤および硬化触媒を含有することが好ましい。

硬化剤としては、特に限定されないが、フェノール類、アミン類、チオール類等が挙げられ、前述した熱硬化成分の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、硬化性成分としてエポキシ樹脂を使用する場合には、エポキシ樹脂との反応性等の観点から、フェノール類が好ましい。

フェノール類としては、例えば、ビスフェノールＡ、テトラメチルビスフェノールＡ、ジアリルビスフェノールＡ、ビフェノール、ビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＦ、トリフェニルメタン型フェノール、テトラキスフェノール、ノボラック型フェノール、クレゾールノボラック樹脂等が挙げられ、これらは１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。

また、硬化触媒としては、特に限定されないが、イミダゾール系、リン系、アミン系等が挙げられ、前述した熱硬化成分等の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、硬化性成分としてエポキシ樹脂を使用する場合には、エポキシ樹脂との反応性等の観点から、イミダゾール系硬化触媒が好ましい。

本実施形態において、樹脂シートを構成する材料における硬化触媒の含有量は、下限値が０．１質量％以上であることが好ましく、０．２質量％以上であることがさらに好ましく、０．４質量％以上であることが特に好ましい。また、上記硬化触媒の含有量は、上限値が１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがさらに好ましく、３質量％以下であることが特に好ましい。樹脂シートを構成する材料において、硬化触媒の含有量が上記下限値以上であると、熱硬化性成分を十分に硬化させることができる。一方、硬化触媒の含有量が上記上限値以下であると、樹脂シートの保存安定性が良好となる。

（６）その他の成分
本実施形態に係る回路部材接続用樹脂シートは、当該樹脂シートを構成する材料として、さらに、可塑剤、安定剤、粘着付与材、着色剤、カップリング剤、帯電防止剤、酸化防止剤、導電性粒子等を含有してもよい。

例えば、上記樹脂シートを構成する材料が導電性粒子等を含有することで、回路部材接続用樹脂シートに異方導電性が付与されると、半田接合を補完する態様にて、または半田接合とは異なる態様にて、回路部材同士を電気的に接合することができる。

３．その他の構成
本実施形態に係る回路部材接続用樹脂シートは、さらに剥離シートが積層されていてもよい。また、本実施形態に係る回路部材接続用樹脂シートにダイシングシートをさらに積層したダイシングシート一体型シート（ダイシング・ダイボンディングシート）としてもよく、バックグラインドシートをさらに積層したバックグラインドシート一体型接着シートとしてもよい。

本実施形態に係る回路部材接続用樹脂シートにおいて剥離シートがさらに積層されている場合、剥離シートの構成は任意であり、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンフィルムなどのプラスチックフィルムが挙げられる。これらの剥離面（樹脂シートと接する面）には、剥離処理が施されていることが好ましい。剥離処理に使用される剥離剤としては、例えば、シリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル系等の剥離剤が挙げられる。

回路部材接続用樹脂シートの両面に剥離シートを積層する場合、一方の剥離シートを剥離力の大きい重剥離型剥離シートとし、他方の剥離シートを剥離力の小さい軽剥離型剥離シートとすることが好ましい。

剥離シートの厚さについては特に制限はないが、通常２０〜２５０μｍ程度である。

ダイシングシートとしては、一般的に用いられるものであれば特に制限されないが、例えば、基材の片面に粘着剤層が積層されたシートを例示することができる。

ダイシングシートの基材の構成材料としては特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリウレタン、エチレン酢酸ビニル共重合体、アイオノマー、エチレン・（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体、ポリスチレン、ビニルポリイソプレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物を用いることができる。

また、ダイシングシートの粘着剤層の構成材料としては特に限定されないが、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤等を含む樹脂組成物で構成されているものを用いることができる。アクリル系粘着剤としては、例えば（メタ）アクリル酸およびそれらのエステルで構成される樹脂、（メタ）アクリル酸およびそれらのエステルと、それらと共重合可能な不飽和単量体（例えば酢酸ビニル、スチレン、アクリロニトリル等）との共重合体等が用いられる。また、これらの共重合体を２種類以上混合してもよい。

かかるダイシングシートと本実施形態の回路部材接続用樹脂シートとを用いてダイシングシート一体型接着シートとする場合、回路部材接続用樹脂シートは、上記ダイシングシートにおける粘着剤層側の面に積層される。ここで、粘着剤層と、回路部材接続用樹脂シートからなる層とは、後述するダイシング工程の後に剥離されるものである。そのため、上記粘着剤層は、エネルギー線照射や加熱などにより粘着力が低下するものであることが好ましい。

バックグラインドシートとしては、一般的に用いられるものであれば特に制限されないが、例えば、基材の片面に粘着剤層が積層されたシートを例示することができる。

バックグラインドシートの基材の構成材料は特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の樹脂からなるものが挙げられる。

また、バックグラインドシートの粘着剤層の構成材料としては特に限定されないが、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤等を含む樹脂組成物で構成されているものを用いることができる。アクリル系粘着剤としては、例えば（メタ）アクリル酸およびそれらのエステルで構成される樹脂、（メタ）アクリル酸およびそれらのエステルと、それらと共重合可能な不飽和単量体（例えば酢酸ビニル、スチレン、アクリロニトリル等）との共重合体等が用いられる。また、これらの共重合体を２種類以上混合してもよい。

かかるバックグラインドシートと本実施形態の回路部材接続用樹脂シートとを用いてバックグラインドシート一体型接着シートとする場合、回路部材接続用樹脂シートは、上記バックグラインドシートにおける粘着剤層側の面に積層される。ここで、粘着剤層と、回路部材接続用樹脂シートからなる層とは、裏面研削工程の後に剥離されるものである。そのため、上記粘着剤層は、エネルギー線照射や加熱などにより粘着力が低下するものであることが好ましい。

４．回路部材接続用樹脂シートの製造方法
本実施形態に係る回路部材接続用樹脂シートは、従来の回路部材接続用樹脂シートと同様に製造することができる。例えば、回路部材接続用樹脂シートと剥離シートとの積層体を製造する場合、回路部材接続用樹脂シートを構成する材料、および所望によりさらに溶媒または分散媒を含有する塗工液を調製し、剥離シートの一の面上に、ダイコーター、カーテンコーター、スプレーコーター、スリットコーター、ナイフコーター等によりその塗工液を塗布して塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥させることにより、剥離シートとの積層体の一部として樹脂シートを形成することができる。塗工液は、塗布を行うことが可能であればその性状は特に限定されず、樹脂シートを形成するための成分を溶質として含有する場合もあれば、分散質として含有する場合もある。この積層体における剥離シートは工程材料として剥離してもよいし、半導体ウエハやセラミックグリーンシート積層体等の被着体に貼付するまでの間、樹脂シートを保護していてもよい。

また、回路部材接続用樹脂シートの両面に２層の剥離シートがそれぞれ積層された積層体の製造方法としては、前述の剥離シートの剥離面上に塗工液を塗布して塗膜を形成し、これを乾燥させて樹脂シートと剥離シートとからなる積層体を形成し、この積層体の樹脂シートにおける剥離シート側の面と反対側の面を他の剥離シートの剥離面に貼付して、剥離シート／樹脂シート／剥離シートからなる積層体を得ることができる。この積層体における剥離シートは工程材料として剥離してもよいし、半導体ウエハや基板等の被着体に貼付するまでの間、樹脂シートを保護していてもよい。

また、ダイシングシート一体型接着シート（ダイシング・ダイボンディングシート）やバックグラインドシート一体型接着シートを製造する場合は、前述した回路部材接続用樹脂シートと剥離シートとの積層体を形成し、かかる積層体における樹脂シート側の面を、ダイシングシートやバックグラインドシートにおける粘着剤層側の面に貼付することで、ダイシングシート一体型接着シートやバックグラインドシート一体型接着シートを得ることができる。

５．回路部材接続用樹脂シートの使用方法
次に、本実施形態に係る回路部材接続用樹脂シートの使用方法について、フリップチップ実装に用いる場合を例にとって説明する。

まず、回路および半田バンプが形成された半導体ウエハの回路面に、本実施形態に係る回路部材接続用樹脂シートを貼付する。具体的には、回路部材接続用樹脂シートと剥離シートとの積層体を用意し、かかる積層体における回路部材接続用樹脂シート側の面を、半導体ウエハの回路面に貼付し、剥離シートを剥離する方法が挙げられる。これにより、半導体ウエハの回路面は回路部材接続用樹脂シートにより保護された状態となる。なお、この状態で、半導体ウエハの裏面研削やその他の裏面加工を行ってもよい。

次に、半導体ウエハを個別のチップに切断する（ダイシング工程）。ウエハの切断方法は特に限定されず、従来公知の種々のダイシング方法により行われる。例えば、半導体ウエハの裏面側（回路部材接続用樹脂シートが貼付された面とは反対側の面側）に、通常のダイシングシートを貼付し、かかるダイシングシートを介してリングフレームに固定して、ダイシングブレードを用いて半導体ウエハを切断する方法が挙げられる。また、レーザーダイシング等の他のダイシング方法を採用してもよい。かかるダイシング工程により、回路部材接続用樹脂シートからなる層が半導体チップの回路面に固着された状態で、個片化された半導体チップが得られる。

ダイシング工程の後、ピックアップを行い、個片化された半導体チップを回収する。必要に応じ、ダイシングシートをエキスパンドすることにより、半導体チップ同士の間隔を拡げてからピックアップを行ってもよい。

続いて、回収された半導体チップを、回路基板上に載置する。半導体チップは、フリップチップボンダーを用い、半導体チップ側の電極と回路基板上の電極とが対向するように位置合わせされ、回路基板上に載置される。

さらに、フリップチップボンダーを用い、半導体チップと回路基板とを加熱・加圧した後、冷却する。これにより、半導体チップと回路基板とが、回路部材接続用樹脂シートの硬化物を介して接着され、半導体チップの電極とチップ搭載部の電極とが、半導体チップに形成された半田バンプを介し、電気的に接合される。半田接合の条件は、使用する金属組成物にもよるが、例えばＳｎ−Ａｇの場合、２００〜３００℃で１〜３０秒間加熱することが好ましい。

半田接合が行われたら、半導体チップと回路基板との間に介在する、回路部材接続用樹脂シートからなる層を硬化させる。硬化条件は、例えば、１００〜２００℃で１〜１２０分間加熱することにより行うことができる。また、かかる硬化工程は、加圧条件化で行ってもよい。

このようにして、半導体チップと回路基板とが回路部材接続用樹脂シートの硬化物で接着された積層体を得ることができる。かかる積層体においては、回路部材接続用樹脂シートを構成する材料の硬化物のガラス転移温度が１５０〜３５０℃であり、かつ、平均線膨張係数が４５ｐｐｍ以下であるため、半導体チップや回路基板と回路部材接続用樹脂シートの硬化物との間の応力発生が抑制される。そのため、例えば温度サイクル試験等の長期信頼性試験に付した後であっても、接続部での接続抵抗が変化し難く、高い信頼性を有するものとなる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上記の実施形態においては、回路部材接続用樹脂シートの使用方法として、半導体チップと回路基板との接続を例として説明したが、本実施形態の回路部材接続用樹脂シートにより接続される回路部材はこの組み合わせに限定されない。例えば、半導体チップと半導体チップとの組み合わせ、半導体ウエハと半導体ウエハとの組み合わせ、半導体チップと半導体ウエハとの組み合わせ、半導体チップとフレキシブル回路基板との組み合わせ等を挙げることができる。

以下、実施例および試験例等を示すことにより本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の試験例等に何ら限定されるものではない。

〔実施例１〜５，比較例１〕
表１に示す構成成分を含有する組成物を、メチルエチルケトンにて固形分濃度が４０質量％となるように希釈し、シリコーン処理された剥離フィルム（リンテック社製，ＳＰ−ＰＥＴ３８１０３１）上に塗布し、得られた塗膜をオーブンにて１００℃で１分間乾燥し、厚さ４５μｍの塗膜を形成し、剥離フィルム上に形成されたフィルム状樹脂組成物を得た。その後、フィルム状樹脂組成物をポリオレフィン基材上に転写することで、回路部材接続用樹脂シートを得た。

ここで、表１に示す構成成分の詳細は以下の通りである。
熱可塑性成分
・ポリビニルアセタール樹脂，ガラス転移温度：８６℃，重量平均分子量：１３万
・ポリビニルブチラール樹脂，ガラス転移温度：７１℃，重量平均分子量：１１万
・ポリエステル樹脂，ガラス転移温度：８３℃，重量平均分子量：４万
・ビスフェノールＡ（ＢｉｓＡ）型フェノキシ樹脂，ガラス転移温度：８４℃，重量平均分子量：６万
・アクリル酸エステル，ガラス転移温度：−２８℃，重量平均分子量：８０万
熱硬化性成分
・ビスフェノールＡ（ＢｉｓＡ）型エポキシ樹脂，エポキシ当量：１８０−１９０ｇ／ｅｑ
無機フィラー
・シリカフィラー，平均粒径：１００ｎｍ

ここで、上記熱可塑性成分のガラス転移温度（Ｔｇ）は、パーキンエルマー社製ＤＳＣ（PYRIS Diamond DSC）を用い、昇降温速度１０℃／分で−７０℃から１５０℃の温度プロファイルでの測定を実施し、変曲点を確認しガラス転移温度を求めたものである。また、上記構成成分の重量平均分子量（Ｍｗ）は、ゲル浸透クロマトグラフ装置（東ソー社製，製品名「ＨＬＣ−８０２０」）を用い、下記条件にて測定（ＧＰＣ測定）した標準ポリスチレン換算の重量平均分子量である。

＜ＧＰＣ測定条件＞
・カラム ：「ＴＳＫ ｇｕａｒｄ ｃｏｌｕｍｎ ＨＸＬ−Ｌ」、「ＴＳＫ ｇｅｌ Ｇ２５００ＨＸＬ」、「ＴＳＫ ｇｅｌ Ｇ２０００ＨＸＬ」、「ＴＳＫ ｇｅｌ Ｇ１０００ＨＸＬ」（いずれも東ソー社製）を順次連結したもの
・カラム温度：４０℃
・展開溶媒 ：テトラヒドロフラン
・流速 ：１．０ｍＬ／ｍｉｎ
・検出器 ：示差屈折計
・標準試料 ：ポリスチレン

〔試験例１〕硬化物のガラス転移温度の測定
実施例および比較例で作成した回路部材接続用樹脂シートを、５×２０ｍｍに切断し、測定用サンプルとした。得られたサンプルを１６０℃で１時間処理することにより硬化させた。得られた硬化物について、動的粘弾性測定機器（ティー・エイ・インスツルメント社製，ＤＭＡ Ｑ８００）を使用し、周波数１１Ｈｚ、振幅１０μｍ、昇温速度３℃／分で、０℃から３００℃まで昇温させたときの引張モードによる粘弾性を測定し、この測定で得られたｔａｎδ（損失弾性率／貯蔵弾性率）の最大点の温度をガラス転移温度（Ｔｇ）とした。測定結果を第１表に示す。

〔試験例２〕平均線膨張係数の測定
実施例および比較例で作成した回路部材接続用樹脂シートを、１５×４．５ｍｍに切断し、測定用サンプルとした。得られたサンプルを１６０℃で１時間処理することにより硬化させた。得られた硬化物について、熱機械分析装置（ブルカー・エイエックス社製，ＴＭＡ４０３０ＳＡ）を用い、荷重２ｇ、温度範囲０〜３００℃、昇温速度５℃／ｍｉｎの条件にて線膨張係数を測定した。得られた結果より、０〜１３０℃での平均線膨張係数を算出した。結果を表１に示す。

〔試験例３〕温度サイクル試験
実施例および比較例で作成した回路部材接続用樹脂シートを、ダイシング済み１００μｍチップ（ウォルツ社製ＴＥＧウエハ：CC80-0101JY Model Ｉ）にラミネートし、樹脂シート付きＴＥＧチップを得た。得られた樹脂シート付きＴＥＧチップを、ＦＣボンダー（東レエンジニアリング社製，ＦＣ３０００Ｗ）を用いて基板にフリップチップボンディングし、半導体装置を製造した。得られた半導体装置を、−５５℃１０分および１２５℃１０分を１サイクルとする環境下に１０００サイクル付し、試験後の半導体装置について、半導体チップと回路基板の接続抵抗値をデジタルマルチメーターで測定し、以下の評価基準に従って接続信頼性を評価した。結果を表１に示す。
○：接続抵抗値の変化率が２０％以下
×：接続抵抗値の変化率が２０％超

表１から分かるように、実施例で得られた回路部材接続用樹脂シートは、温度サイクル試験の結果が良好であり、高い接続信頼性を有するものであった。

本発明に係る回路部材接続用樹脂シートは、回路部材同士を接続したときに高い接続信頼性を有するため、種々の回路部材を接合するのに好適に利用することができる。

Claims (10)

1. 相対向する電極間に介在され、前記相対向する電極を電気的に接続するために用いられる回路部材接続用樹脂シートであって、
   前記樹脂シートを構成する材料の硬化物は、ガラス転移温度が１５０〜３５０℃であり、かつ、０〜１３０℃における平均線膨張係数が４５ｐｐｍ以下である
   ことを特徴とする回路部材接続用樹脂シート。
2. 前記樹脂シートを構成する材料は、ポリビニルアセタール樹脂、およびポリエステル樹脂からなる群より選択される１種以上の熱可塑性成分を含有することを特徴とする請求項１に記載の回路部材接続用樹脂シート。
3. 前記樹脂シートを構成する材料は、前記熱可塑性成分として、さらにフェノキシ樹脂を含有することを特徴とする請求項２に記載の回路部材接続用樹脂シート。
4. 前記樹脂シートを構成する材料は、無機フィラーを含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路部材接続用樹脂シート。
5. 前記無機フィラーはシリカフィラーであることを特徴とする請求項４に記載の回路部材接続用樹脂シート。
6. 前記無機フィラーの平均粒径は１０〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項４または５に記載の回路部材接続用樹脂シート。
7. 前記樹脂シートを構成する材料は、前記無機フィラーを３５〜６４質量％含有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の回路部材接続用樹脂シート。
8. 前記樹脂シートを構成する材料は、フラックス機能を有する成分を含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の回路部材接続用樹脂シート。
9. 前記フラックス機能を有する成分として、カルボキシル基を有する成分を含有することを特徴とする請求項８に記載の回路部材接続用樹脂シート。
10. 前記カルボキシル基を有する成分が２−メチルグルタル酸であることを特徴とする請求項９に記載の回路部材接続用樹脂シート。