JPWO2020009122A1 - 接着剤組成物及び接着フィルム、並びに接続体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は本実施形態に係る接着フィルムを模式的に示す斜視図である。図2は図1に示すII−II線における断面図である。これらの図に示す接着フィルム10は、幅100mm以下の帯状のキャリアフィルム1と、キャリアフィルム1上に、その長手方向(図1に示す矢印Xの方向)に並ぶように配置されている複数の接着剤片3pと、接着剤片3pの表面F2を覆っており且つ接着剤片3pと同じ形状を有する保護部材5pとを備える。図2に示すとおり、接着剤片3pの表面F2(第二面)は、接着剤片3pのキャリアフィルム1側の面F1(第一面)と反対側の面である。
面積率R(%)=A/(P×W)×100
[キャリアフィルム]
キャリアフィルム1は、上述のとおり、帯状であって、100mm以下の幅を有する。キャリアフィルム1の幅は、その上に配置する接着剤片3pのサイズ及び列3Aの数に応じて適宜設定すればよい。例えば、図1に示すように、列3Aの数が一つである場合、キャリアフィルム1の幅は10〜50mmであることが好ましく、10〜30mm又は10〜20mmであってもよい。キャリアフィルム1の幅が10mm以上であることで、ロールtoロール方式を採用した場合、キャリアフィルム1が捻れることに起因する作業性低下を防止しやすい。
接着剤片3pは、キャリアフィルム1の表面を覆うように形成された接着剤層3と、接着剤層3を覆うように配置された保護フィルム5とを同時に型抜きすることにより、保護部材5pとともに形成されるものである(図4参照)。接着剤片3pの厚さは、作業性を損なわない範囲で適宜選択すればよく、例えば、1〜200μmであり、3〜150μm又は5〜150μmであってもよい。接着剤片3pの厚さが1μm以上又は5μm以上であることで十分な接着性を確保しやすく、他方、200μm以下又は150μm以下であることで接着剤片3pを構成する接着剤組成物が保護部材5pからはみ出ることを抑制しやすい。
熱可塑性樹脂としては、熱可塑性を有する樹脂、又は少なくとも未硬化状態において熱可塑性を有し、加熱後に架橋構造を形成する樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、半導体加工用テープとして、収縮性、耐熱性及び剥離性に優れる観点から、反応性基を有する(メタ)アクリル共重合体(以下、「反応性基含有(メタ)アクリル共重合体」という場合もある)が好ましい。
熱可塑性樹脂として、反応性基含有(メタ)アクリル共重合体を含む場合、接着剤片3pは、熱硬化性樹脂を含まない態様でもよい。すなわち、反応性基含有(メタ)アクリル共重合体と、硬化促進剤と、フィラーとを含む態様でもよい。
熱可塑性樹脂は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
(メタ)アクリル酸エステル共重合体としては、共重合成分としてブチルアクリレート及びアクリロニトリルを含む共重合体、共重合成分としてエチルアクリレート及びアクリロニトリルを含む共重合体が好ましい。
熱硬化性樹脂としては、熱により硬化する樹脂であれば特に制限なく用いることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、熱硬化型ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。これらは、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、エピコート152、エピコート154(いずれも三菱ケミカル(株)製)、EPPN−201(日本化薬(株)製)、DEN−438(ダウケミカル社製)等が挙げられる。
o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、YDCN−700−10(新日鉄住金化学(株)製)、EOCN−102S、EOCN−103S、EOCN−104S、EOCN−1012、EOCN−1025、EOCN−1027(いずれも日本化薬(株)製)、YDCN701、YDCN702、YDCN703、YDCN704(いずれも東都化成(株)製)等が挙げられる。
多官能エポキシ樹脂としては、Epon 1031S(三菱ケミカル(株)製)、アラルダイト0163(BASFジャパン社製)、デナコールEX−611、EX−614、EX−614B、EX−622、EX−512、EX−521、EX−421、EX−411、EX−321(いずれもナガセケムテックス(株)製)等が挙げられる。
アミン型エポキシ樹脂としては、エピコート604(三菱ケミカル(株)製)、YH−434(東都化成(株)製)、TETRAD−X、TETRAD−C(いずれも三菱ガス化学(株)製)、ELM−120(住友化学(株)製)等が挙げられる。
複素環含有エポキシ樹脂としては、アラルダイトPT810(BASFジャパン社製)、ERL4234、ERL4299、ERL4221、ERL4206(いずれもユニオンカーバイド社製)等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、エポキシ硬化剤は、エポキシ樹脂と同時に用いてもよいし、単独で用いてもよい。
硬化促進剤としては、イミダゾール類、ジシアンジアミド誘導体、ジカルボン酸ジヒドラジド、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、2−エチル−4−メチルイミダゾール−テトラフェニルボレート、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7−テトラフェニルボレート等が挙げられる。これらは、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
接着剤片3pは、無機フィラーを含有することが好ましい。無機フィラーとしては、銀粉、金粉、銅粉等の金属フィラー、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の非金属無機フィラーなどが挙げられる。無機フィラーは所望する機能に応じて選択することができる。
炭素数1〜10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、イソプロピル基、イソブチル基等が挙げられる。
炭素数1〜10のアルキル基は、入手が容易であるという観点から、メチル基、エチル基及びペンチル基が好ましい。Xは、耐熱性の観点から、アミノ基、グリシドキシ基、メルカプト基及びイソシアネート基が好ましく、グリシドキシ基及びメルカプト基がより好ましい。式(B−1)中のsは、高熱時のフィルム流動性を抑制し、耐熱性を向上させる観点から、0〜5が好ましく、0〜4がより好ましい。
これらの中でも、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランが好ましく、トリメトキシフェニルシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランがより好ましい。シランカップリング剤は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
接着剤片3pは、有機フィラーを含有してもよい。有機フィラーとしては、カーボン、ゴム系フィラー、シリコーン系微粒子、ポリアミド微粒子、ポリイミド微粒子等が挙げられる。有機フィラーの含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対し、450質量部以下が好ましく、400質量部以下がより好ましく、350質量部以下が更により好ましい。有機フィラーの含有量の下限は特に制限はないが、熱可塑性樹脂100質量部に対し、10質量部以上であることが好ましい。
接着剤片3pは、必要に応じて、有機溶剤を用いて希釈してもよい。有機溶剤は特に限定されないが、製膜時の揮発性等を沸点から考慮して決めることができる。具体的には、メタノール、エタノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン等の比較的低沸点の溶剤が、製膜時にフィルムの硬化が進みにくいという観点から好ましい。また、製膜性を向上させる等の目的では、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、シクロヘキサノン等の比較的高沸点の溶剤を使用することが好ましい。これらの溶剤は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
保護部材5pは、キャリアフィルム1の表面を覆うように形成された接着剤層3と、接着剤層3を覆うように配置された保護フィルム5とを同時に型抜きすることにより、接着剤片3pとともに形成されるものである(図4参照)。本実施形態に係る保護部材5pは、型抜きによって接着剤片3pと同時に形成されるものであるから、接着剤片3pと実質的に同じ形状である。保護フィルム5としては、接着フィルム10の製造プロセスにおいて打抜き加工が可能であり且つ半導体装置の製造プロセスにおいて接着剤片3pから保護部材5pを容易に剥離し得るものであればよい。
次に、接着フィルム10の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法は以下の工程を含む。
(A)幅100mm以下の帯状のキャリアフィルム1と、キャリアフィルム1の表面を覆うように形成された接着剤層3と、接着剤層3を覆うように配置された保護フィルム5と有する積層体20を準備する工程。
(B)積層体20における接着剤層3及び保護フィルム5を型抜きすることによって、キャリアフィルム1上にキャリアフィルム1の長手方向に並ぶように配置された複数の接着剤片3pを得る工程。
次に、接着フィルム10の使用方法について、半導体チップとFPC基板とを含む接続の製造方法を例に挙げて説明する。図5はキャリアフィルム1から接着剤片3p及びこれを覆う保護部材5pをピックアップされる様子を模式的に示す断面図である。接着フィルム10に一定の張力を付与した状態で、くさび状部材60に接着フィルム10のキャリアフィルム1側の面を当接させながら、図5に示す矢印の方向に接着フィルム10を移動させる。これにより、同図に示すように、接着剤片3p及び保護部材5pの前方がキャリアフィルム1から浮いた状態となる。この状態のときに、例えば、吸引力を有するピックアップ装置65で接着剤片3p及び保護部材5pをピックアップする。例えば、ピックアップ装置65として、保護部材5pを視認するカメラ等を備えたものを使用することで、接着剤片3p及び保護部材5pの有無、並びに、向き等の情報を把握することが可能である。これらの情報に基づいて、その後の接着工程を適切に実施することができる。
(接着剤ワニスの調製)
以下の材料を混合するとともに真空脱気することによって接着剤ワニスを得た(表1の実施例1参照)。
・熱可塑性樹脂:HTR−860P−3(商品名、ナガセケムテックス(株)製、グリシジル基含有アクリルゴム、分子量100万、Tg−7℃)100質量部
・熱硬化性樹脂:YDCN−700−10(商品名、新日鉄住金化学(株)製、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量210)30質量部
・熱硬化性樹脂:PSM−4326(商品名、群栄化学工業(株)製、フェノール樹脂、官能基当量105)95質量部
・熱硬化性樹脂:YDF−8170C(商品名、新日鉄住金化学(株)製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量157)100質量部
・硬化促進剤:2PZ−CN(商品名、四国化成工業(株)製、イミダゾール化合物)0.3質量部
・表面処理フィラー:SC−2050−HLG(商品名、アドマテックス(株)製)330質量部
・シランカップリング剤:A−189(商品名、(株)NUC製、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン)0.9質量部
・シランカップリング剤:A−1160(商品名、(株)NUC製、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン)2質量部
上記接着剤ワニスを、厚さ50μmの表面離型処理ポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製、商品名:テイジンテトロンフィルムA−63)上に塗工した。乾燥工程を経て、上記ポリエチレンテレフタレートフィルム(キャリアフィルム)の一方の面に、厚さ25μmの接着剤層が形成されたフィルムを得た。このフィルムと、着色された厚さ50μmのポリエチレンフィルム(タマポリ(株)製、TDM−1)とを貼り合わせることによって、積層フィルムを得た。この積層フィルムを15mm幅にスリットすることによって、帯状の積層体を得た。
半導体チップ(縦約15mm×横約15mm×厚さ0.4mm)の上面に、3.2mm×3.2mmの接着剤片及びこれを覆う保護部材を配置した(図6(a)参照)。この状態で90℃の温度条件下、接着剤片に10Nの押圧力を0.5秒加えることで、半導体チップに対する接着剤片の仮圧着を行った。その後、保護部材を剥がして接着剤片を露出させた(図6(b)参照)。露出した接着剤片に対してFPC基板の先端部を圧着させた。圧着は、温度130℃、接着剤片に対する15Nの押圧力を1秒加えることで行った。圧着後、図7に示すように、FPC基板に対して上方に250gの力を加えることでFPC基板を保持しながら、温度130℃で1時間にわたって接着剤片の硬化処理を行い、モジュール(接続体)を作製した。これらの工程を繰り返し、計10個のモジュールを作製した。
表1の実施例2に示す組成の接着剤ワニスを使用したことの他は、実施例1と同様にして本実施例に係る接着剤片を作製するとともに、これを使用して計10個のモジュールを作製した。接着剤片を構成する接着剤組成物の130℃における溶融粘度は6500Pa・sであった。
表1の実施例3に示す組成の接着剤ワニスを使用したことの他は、実施例1と同様にして本実施例に係る接着剤片を作製するとともに、これを使用して計10個のモジュールを作製した。接着剤片を構成する接着剤組成物の130℃における溶融粘度は13000Pa・sであった。
表1の実施例4に示す組成の接着剤ワニスを使用したことの他は、実施例1と同様にして本実施例に係る接着剤片を作製するとともに、これを使用して計10個のモジュールを作製した。接着剤片を構成する接着剤組成物の130℃における溶融粘度は20000Pa・sであった。
表1の比較例1に示す組成の接着剤ワニスを使用したことの他は、実施例1と同様にして本実施例に係る接着剤片を作製するとともに、これを使用して計10個のモジュールを作製した。接着剤片を構成する接着剤組成物の130℃における溶融粘度は24000Pa・sであった。
表1の比較例2に示す組成の接着剤ワニスを使用したことの他は、実施例1と同様にして本実施例に係る接着剤片を作製するとともに、これを使用して計10個のモジュールを作製した。接着剤片を構成する接着剤組成物の130℃における溶融粘度は1700Pa・sであった。
上記のようにして得た計10個のモジュールの接着性を以下のようにして評価した。すなわち、硬化処理において接着剤片に対して張力が加わっていた側(図7における左側)の厚さを光学顕微鏡画像によって測定した。4個のモジュールについて、それぞれ上記箇所の厚さを測定し、その平均値を算出した。なお、使用前の接着剤片の厚さは25μmであった。
以下の基準で評価した。
A:上記厚さの平均値が30μm未満である。
B:上記厚さの平均値が30〜250μmである。
C:上記厚さの平均値が250μm超である。
D:計4個のモジュールのうち、接着剤片の硬化処理の途中でFPC基板が剥離したモジュールの個数が3個以上である。
上記のようにして得た計10個のモジュールの接着性を以下のようにして評価した。すなわち、半導体チップをテーブルの表面に貼り付けることによって固定し、この状態でFPC基板に対して上方に徐々に力を加えていった。FPC基板に0.5Nの力を加えたときに、半導体チップからFPC基板が剥離するか否かを確認した。
以下の基準で評価した。
A:計10個のモジュールのうち、FPC基板が剥離したモジュールの個数が2個以下である。
B:計10個のモジュールのうち、FPC基板が剥離したモジュールの個数が3〜8個である。
C:計10個のモジュールのうち、FPC基板が剥離したモジュールの個数が9個以上である。
D:計10個のモジュールのうち、接着剤片の硬化処理の途中でFPC基板が剥離したモジュールの個数が5個以上である。
上記のようにして得た計2個のモジュールのボイドを以下のようにして評価した。すなわち、得られたモジュールを超音波映像装置SAT(日立建機製、FS200II)にて検査し、空隙の有無を確認した。空隙有無の評価基準は以下の通りである。
A:ボイドの割合が10%未満。
D:ボイドの割合が10%以上。
次に、接着フィルム10の使用方法について、半導体チップとFPC基板とを含む接続体の製造方法を例に挙げて説明する。図5はキャリアフィルム1から接着剤片3p及びこれを覆う保護部材5pをピックアップされる様子を模式的に示す断面図である。接着フィルム10に一定の張力を付与した状態で、くさび状部材60に接着フィルム10のキャリアフィルム1側の面を当接させながら、図5に示す矢印の方向に接着フィルム10を移動させる。これにより、同図に示すように、接着剤片3p及び保護部材5pの前方がキャリアフィルム1から浮いた状態となる。この状態のときに、例えば、吸引力を有するピックアップ装置65で接着剤片3p及び保護部材5pをピックアップする。例えば、ピックアップ装置65として、保護部材5pを視認するカメラ等を備えたものを使用することで、接着剤片3p及び保護部材5pの有無、並びに、向き等の情報を把握することが可能である。これらの情報に基づいて、その後の接着工程を適切に実施することができる。
表1の比較例1に示す組成の接着剤ワニスを使用したことの他は、実施例1と同様にして本比較例に係る接着剤片を作製するとともに、これを使用して計10個のモジュールを作製した。接着剤片を構成する接着剤組成物の130℃における溶融粘度は24000Pa・sであった。
表1の比較例2に示す組成の接着剤ワニスを使用したことの他は、実施例1と同様にして本比較例に係る接着剤片を作製するとともに、これを使用して計10個のモジュールを作製した。接着剤片を構成する接着剤組成物の130℃における溶融粘度は1700Pa・sであった。
Claims (10)
- 半導体チップとフレキシブルプリント回路基板との接着に用いられる接着剤組成物であって、
130℃における溶融粘度が3500〜20000Pa・sである、接着剤組成物。 - 熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂とを少なくとも含み、
前記熱可塑性樹脂の含有量を100質量部とすると、前記熱硬化性樹脂の含有量が70〜240質量部である、請求項1に記載の接着剤組成物。 - フィラーを更に含み、
前記熱可塑性樹脂の含有量を100質量部とすると、前記フィラーの含有量が10〜450質量部である、請求項2に記載の接着剤組成物。 - 幅100mm以下の帯状のキャリアフィルムと、
前記キャリアフィルム上に前記キャリアフィルムの長手方向に並ぶように配置されている複数の接着剤片と、
を備え、
前記接着剤片は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の接着剤組成物からなる、接着フィルム。 - 前記接着剤片の面積が10〜200mm2である、請求項4に記載の接着フィルム。
- 前記接着剤片は、前記キャリアフィルムの表面を覆うように形成された接着剤層を型抜きすることによって形成されたものである、請求項4又は5に記載の接着フィルム。
- 前記接着剤片の前記キャリアフィルム側の第一面と反対側の第二面を覆っており、前記接着剤片と同じ形状を有する保護部材を更に備える、請求項4〜6のいずれか一項に記載の接着フィルム。
- 前記接着剤片及び前記保護部材は、前記キャリアフィルムの表面を覆うように形成された接着剤層と、前記接着剤層を覆うように配置された保護フィルムとを型抜きすることによって形成されたものである、請求項7に記載の接着フィルム。
- 半導体チップとフレキシブルプリント回路基板とを含む接続体の製造方法であって、
前記半導体チップと前記フレキシブルプリント回路基板との間に、請求項1〜3のいずれか一項に記載の接着剤組成物からなる接着剤層を介在させ、前記半導体チップと前記フレキシブルプリント回路基板とを接着する工程と、
100〜175℃で30〜360分にわたって前記接着剤層を加熱する工程と、
前記半導体チップと前記フレキシブルプリント回路基板とをワイヤボンディングする工程と、
をこの順序で含む、接続体の製造方法。 - 半導体チップとフレキシブルプリント回路基板とを含む接続体の製造方法であって、
前記半導体チップと前記フレキシブルプリント回路基板との間に、請求項4〜8のいずれか一項に記載の接着フィルムの前記接着剤片を介在させ、前記半導体チップと前記フレキシブルプリント回路基板とを接着する工程と、
100〜175℃で30〜360分にわたって前記接着剤片を加熱する工程と、
前記半導体チップと前記フレキシブルプリント回路基板とをワイヤボンディングする工程と、
をこの順序で含む、接続体の製造方法。
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