JP2001294843A - 半導体装置用接着剤組成物およびそれを用いた半導体装置用接着剤シートならびに半導体装置 - Google Patents

半導体装置用接着剤組成物およびそれを用いた半導体装置用接着剤シートならびに半導体装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】加工性、接着力、ワイヤーボンディング性、熱
サイクル信頼性および耐リフロー性に優れる新規な半導
体装置用接着剤組成物およびそれを用いた半導体装置用
接着剤シートならびに半導体装置を工業的に提供するも
のであり、半導体装置の信頼性および易加工性に基づく
経済性を向上させる。 【解決手段】(A)絶縁体層および導体パターンからな
る配線基板層、(B)接着剤層、(C)半導体集積回路
の順で積層され、(C)半導体集積回路と(A)配線基
板層がワイヤーボンディングにより接続された構造を有
する半導体装置の(B)接着剤層を形成する半導体装置
用接着剤組成物であって、該接着剤組成物が必須成分と
して熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂をそれぞれ少なくとも
1種類含み、加熱硬化後の接着剤組成物が、−65℃〜
50℃の温度範囲に少なくとも1つの軟化点を有し、か
つ100℃〜150℃における弾性率E’が1MPa≦
E’≦500MPaであることを特徴とする半導体装置
用接着剤組成物およびそれを用いた半導体装置用接着剤
シートならびに半導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路を
ワイヤーボンデイング方式で半導体集積回路接続用基板
(インターポーザー)に接続し、パッケージ化する際
に、半導体集積回路接続用基板を構成する絶縁体層およ
び導体パターンからなる配線基板層と半導体集積回路を
接着し、かつ温度差によりそれぞれの層間に発生する熱
応力を緩和する機能を有する接着剤組成物およびそれを
用いた半導体装置用接着剤シートならびに半導体装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路(IC)パッケー
ジとして、デュアルインラインパッケージ(DIP)、
スモールアウトラインパッケージ(SOP)、クアッド
フラットパッケージ(QFP)等のパッケージ形態が用
いられてきた。しかし、ICの多ピン化とパッケージの
小型化に伴って、最もピン数を多くできるQFPにおい
ても限界に近づいている。これは特にプリント基板に実
装する際に、リードの平面性が保ちにくいことやプリン
ト基板上の半田の印刷精度が得にくいことなどによる。
そこで、近年多ピン化、小型化の手段としてBGA方
式、LGA方式、PGA方式、等が実用化されてきた。
中でもBGA方式はプラスチック材料の利用による低コ
スト化、軽量化、薄型化の可能性が高く注目されてい
る。
【0003】図1にBGA方式の例を示す。BGA方式
は、ICを接続した半導体集積回路接続用基板の外部接
続部としてICのピン数にほぼ対応する半田ボールを格
子上(グリッドアレイ)に有することを特徴としてい
る。プリント基板への接続は、半田ボール面をすでに半
田が印刷してあるプリント基板の導体パターン上に一致
するように乗せて、リフローにより半田を融解して行な
われる。最大の特徴は、インターポーザーの面を使用で
きるため、QFP等の周囲の辺しか使用できないパッケ
ージと比較して多くの端子を少ないスペースに配置でき
ることにある。この小型化機能をさらに進めたものに、
チップスケールパッケージ(CSP)があり、マイクロ
BGA(μ−BGA)、ファインピッチBGA(FP−
BGA)、メモリーBGA(m−BGA)、ボードオン
チップ(BOC)等の構造が提案されている。μ−BG
Aはインターポーザーからビームリードを出してICと
接続することが特徴であり、m−BGA、BOC(図
1)、FP−BGAではICとインターポーザー間はワ
イヤーボンディング接続される。ワイヤーボンディング
接続は微細ピッチの対応が難しい反面、煩雑なビームリ
ード加工が不要であり、かつ従来のリードフレーム用の
ワイヤーボンダーが使用できるため、コスト的に有利で
ある。
【0004】一方、ワイヤーボンディング方式のBGA
(CSP)パッケージは以下のような課題がある。
(a)ICとインターポーザーを接着する接着剤が必
要。(b)(a)の接着剤はワイヤーボンディングの適
した硬さが必要。(c)一方、同時に(a)は温度サイ
クルやリフローの際に半田ボールにかかる熱応力を緩和
するために柔軟性が必要。(d)リフロー回数が多いの
でより高い耐リフロー性が必要。これらは相反する特性
であり、特に(b)および(c)は両立が困難である。
一般には柔軟性を重視して、柔らかい接着剤を使用し、
導体となる銅箔厚みや、導体上のニッケルメッキ厚みを
適正化し、ワイヤーボンデイング性を改善している。特
に、インターポーザーにTABテープやフレキシブルプ
リント基板を用いたCSPでは、ICサイズインターポ
ーザーサイズがほぼ等しいため、温度サイクル時の応力
の影響が大きく、上記の課題は重要である。
【0005】このような観点から、従来は接着剤層とし
て弾性率が低い熱可塑樹脂あるいはシリコーンエラスト
マ(特公平6−50448号公報)などが提案されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の接着剤
組成物ではワイヤーボンディング性、温度サイクル性、
耐リフロー性において必ずしも十分な特性が得られなか
った。たとえば、熱可塑性樹脂からなる接着剤組成物で
は初期の接着力が確保できるならば加熱キュアが不要で
あるという利点がある反面、ワイヤーボンディングおよ
び半田リフローに耐えるように高い軟化点に設計する
と、貼り合わせ工程で樹脂の軟化点を越える高い加熱、
加圧を必要とするという問題がある。一方、熱硬化樹脂
からなる接着剤シートでは、ワイヤーボンディングおよ
び半田リフローに耐える強度を有するが、柔軟性がなく
温度リフロー性に劣る。また、硬化反応の進行によるわ
ずかな粘度の増加によって位置ずれによる不良が発生す
る場合がある。
【0007】本発明はこのような問題点を解決し、ワイ
ヤーボンディング性、温度サイクル性、耐リフロー性に
優れた新規な半導体装置用接着剤組成物およびそれを用
いた半導体装置用接着剤シートならびに半導体装置を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
(A)絶縁体層および導体パターンからなる配線基板
層、(B)接着剤層、(C)半導体集積回路の順で積層
され、(C)半導体集積回路と(A)配線基板層がワイ
ヤーボンディングにより接続された構造を有する半導体
装置の(B)接着剤層を形成する半導体装置用接着剤組
成物であって、該接着剤組成物が必須成分として熱可塑
性樹脂と熱硬化性樹脂をそれぞれ少なくとも1種類以上
含み、加熱硬化後の接着剤組成物が、−65℃〜50℃
の温度範囲に少なくとも1つ以上の軟化点を有し、かつ
100℃〜150℃における弾性率E’が1MPa≦
E’≦500MPaであることを特徴とする半導体装置
用接着剤組成物およびそれを用いた半導体装置用接着剤
シートならびに半導体装置である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明者らは、上記の目的を達成
するために半導体装置用接着剤組成物の接着剤成分の硬
化後の軟化挙動および弾性率特性を鋭意検討した結果、
熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の混合状態を制御し、かつ
熱硬化樹脂の硬化剤を巧みに組み合わせることにより、
優れたワイヤーボンディング性、温度サイクル性、耐リ
フロー性に優れた、半導体集積回路接続用基板に適した
半導体装置用接着剤組成物が得られることを見い出し、
本発明に至ったものである。
【0010】本発明の半導体装置とは、(C)シリコン
などの半導体基板上に素子が形成された後、切り分けら
れた半導体集積回路(ベアチップ)が(A)絶縁体層お
よび導体パターンからなる配線基板層に、(B)本発明
の接着剤層で接着され、かつ(C)半導体集積回路と
(A)配線基板層がワイヤーボンディングにより接続さ
れた構造を有するものであれば、形状、材料および製造
方法は特に限定されない。
【0011】(A)はベアチップの電極パッドとパッケ
ージの外部(プリント基板、TABテープ、等)を接続
するための導体パターンを有する層であり、絶縁体層の
片面または両面に導体パターンが形成されているもので
ある。ここでいう絶縁体層は、ポリイミド、ポリエステ
ル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホ
ン、ポリエーテルエーテルケトン、アラミド、ポリカー
ボネート、ポリアリレート、等のプラスチックあるいは
エポキシ樹脂含浸ガラスクロス等の複合材料からなる、
厚さ10〜125μmの可撓性を有する絶縁性フィル
ム、アルミナ、ジルコニア、ソーダガラス、石英ガラス
等のセラミック基板が好適であり、これらから選ばれる
複数の層を積層して用いても良い。また必要に応じて、
絶縁体層に、加水分解、コロナ放電、低温プラズマ、物
理的粗面化、易接着コーティング処理等の表面処理を施
すことができる。
【0012】導体パターンの形成は、一般にサブトラク
ティブ法あるいはアディティブ法のいずれかで行なわれ
るが、本発明ではいずれを用いてもよい。サブトラクテ
ィブ法では、該絶縁体層に銅箔等の金属板を絶縁性接着
剤(本発明の接着剤組成物も用いることができる。)に
より接着するか、あるいは金属板に該絶縁体層の前駆体
を積層し、加熱処理などにより絶縁体層を形成する方法
で作成した材料を、薬液処理でエッチングすることによ
りパターン形成する。ここでいう材料として具体的に
は、リジッドあるいはフレキシブルプリント基板用銅張
り材料やTABテープを例示することができる。一方、
アディティブ法では、該絶縁体層に無電解メッキ、電解
メッキ、スパッタリング等により直接導体パターンを形
成する。いずれの場合も、形成された導体に腐食防止の
ため耐食性の高い金属がメッキされていてもよい。この
ようにして作成された(A)の配線基板層には必要によ
りビアホールが形成され、メッキにより両面に形成され
た導体パターン間がメッキにより接続されていてもよ
い。
【0013】(B)は、(A)と(C)の接着に主とし
て用いられる接着剤層である。しかし、(A)と他の部
材(たとえばICと放熱板等)との接着に用いることは
何等制限されない。この接着剤層は半導体集積回路接続
用基板に半硬化状態で積層される場合が通常であり、積
層前あるいは積層後に30〜200℃の温度で適当な時
間予備硬化反応を行なわせて硬化度を調節することがで
きる。この接着剤層は本発明の半導体装置用接着剤組成
物(以下接着剤組成物と称する)から形成され、該接着
剤組成物は加熱硬化後に、−65℃〜50℃の温度範
囲、好ましくは0℃〜50℃の温度範囲に少なくとも1
つの軟化点を有し、かつ100℃〜150℃における弾
性率E’が1MPa≦E’≦500MPa、好ましくは
5MPa≦E’≦100MPa、さらに好ましくは、8
MPa≦E’≦80MPaである。本発明で言う軟化点
とは動的粘弾性測定におけるtanδ(=E’’/
E’)のピーク温度で定義する。弾性率E’,E’’は
測定条件によりやや変動するが、周波数11〜35H
z、昇温速度2〜5℃/minを用いる。
【0014】軟化点が−65℃より小さい物質は個体で
の形状を保つのが困難であり、現実的ではない。50℃
より大きいと熱サイクル性に劣るので好ましくない。ま
た100℃〜150℃における弾性率E’が1MPaよ
り小さいと、ワイヤーボンディング性および耐リフロー
性が低下するので好ましくない。E’が100MPaよ
り大きいと熱サイクル性が低下するので好ましくない。
これは、TABテープ等の有機材料配線基板へのワイヤ
ーボンデイング条件が、100〜150℃が標準的であ
るため、この領域の弾性率E’が高いことが望ましいた
めである。一方、E’が高すぎると熱サイクル時の応力
緩和が難しく、本発明のように適正化することは有効な
手段である。
【0015】本発明の接着剤組成物は加熱硬化後に、−
65℃〜50℃および100℃〜200℃の温度領域、
さらに好ましくは0℃〜50℃および120℃〜170
℃にそれぞれ少なくとも1つの軟化点を有するようにす
るとさらに熱サイクル性の向上が図れる。これは、弾性
率の変化を段階的に行わせ、熱サイクル時の応力変化を
段階的に吸収できるためと考えられる。このような軟化
点特性を得るための方法は特に限定されない。接着剤組
成物自体にこのような軟化点特性を付与するには、軟化
点の異なる熱可塑樹脂あるいは熱硬化樹脂を複数用いる
とともに、相互に適切な相溶性を有するものを選択する
必要がある。相溶性はたとえば、接着剤組成物を厚さ2
5μm程度のフィルム状に成形し、JIS−K7105
で規定される方法でヘイズを測定することで評価でき
る。この場合、上記の軟化点特性を得るにはヘイズは5
0〜98であると好ましく、70〜90であるとより好
ましい。
【0016】該接着剤組成物は加熱硬化後の接着力が好
ましくは5Ncm-1以上、さらに好ましくは10Ncm
-1以上であると好適である。加熱硬化後の接着力が5N
cm -1より低い場合、パッケージの取り扱い時に剥離を
生じたり、リフロー耐性が低下するので好ましくない。
【0017】接着剤層の厚みは、弾性率および線膨張係
数との関係で適宜選択できるが、2〜500μmが好ま
しく、より好ましくは20〜200μmである。
【0018】本発明の接着剤組成物は、熱可塑性樹脂と
熱硬化性樹脂を必須成分としてそれぞれ少なくとも1種
類以上含むことが必須であるが、その種類は特に限定さ
れない。熱可塑性樹脂は接着性、可撓性、熱応力の緩
和、低吸水性による絶縁性の向上等の機能を有し、熱硬
化性樹脂は耐熱性、高温での絶縁性、耐薬品性、接着剤
層の強度等の物性のバランスを実現するために必要であ
る。
【0019】熱可塑性樹脂としては、アクリロニトリル
−ブタジエン共重合体(NBR)、アクリロニトリル−
ブタジエンゴム−スチレン樹脂(ABS)、ポリブタジ
エン、スチレン−ブタジエン−エチレン樹脂(SEB
S)、炭素数1〜8の側鎖を有するアクリル酸および/
またはメタクリル酸エステル樹脂(アクリルゴム)、ポ
リビニルブチラール、ポリアミド、ポリエステル、ポリ
イミド、ポリアミドイミド、ポリウレタン、等公知のも
のが例示される。また、これらの熱可塑性樹脂は後述の
熱硬化性樹脂との反応が可能な官能基を有していてもよ
い。具体的には、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ
基、水酸基、メチロール基、イソシアネート基、ビニル
基、シラノール基等である。これらの官能基により熱硬
化性樹脂との結合が強固になり、耐熱性が向上するので
好ましい。熱可塑性樹脂として(B)の素材との接着
性、可撓性、熱応力の緩和効果の点から炭素数1〜8の
側鎖を有するアクリル酸および/またはメタクリル酸エ
ステルを必須共重合成分とする共重合体は特に好まし
く、種々のものが使用できる。さらに、この場合官能基
としてカルボキシル基を有する共重合体(D)に上述の
他の官能基を有する共重合体(E)を混合して用いると
さらに好ましい。
【0020】熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、フラン樹
脂、シアン酸エステル樹脂、等公知のものが例示され
る。特に、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂は絶縁性
に優れるので好適である。軟化点特性の制御には相溶性
の制御が必要であるが、これらの熱硬化樹脂の構造と分
子量を適切に選択することが有力な方法である。
【0021】エポキシ樹脂は1分子内に2個以上のエポ
キシ基を有するものであれば特に制限されないが、ビス
フェノールF、ビスフェノールA、ビスフェノールS、
レゾルシノール、ジヒドロキシナフタレン、ジシクロペ
ンタジエンジフェノール、ジシクロペンタジエンジキシ
レノール等のジグリシジルエーテル、エポキシ化フェノ
ールノボラック、エポキシ化クレゾールノボラック、エ
ポキシ化トリスフェニロールメタン、エポキシ化テトラ
フェニロールエタン、エポキシ化メタキシレンジアミ
ン、シクロヘキサンエポキサイド等の脂環式エポキシ、
等が挙げられる。さらに、難燃性付与のために、ハロゲ
ン化エポキシ樹脂、特に臭素化エポキシ樹脂を用いるこ
とが有効である。この際、臭素化エポキシ樹脂のみでは
難燃性の付与はできるものの接着剤の耐熱性の低下が大
きくなるため非臭素化エポキシ樹脂との混合系とするこ
とが有効である。臭素化エポキシ樹脂の例としては、テ
トラブロモビスフェノールAとビスフェノールAの共重
合型エポキシ樹脂、あるいは”BREN”−S(日本化
薬(株)製)等の臭素化フェノールノボラック型エポキ
シ樹脂が挙げられる。これらの臭素化エポキシ樹脂は臭
素含有量およびエポキシ当量を考慮して2種類以上混合
して用いても良い。
【0022】エポキシ樹脂の分子量も相溶性に関係する
ので軟化点特性に影響する。エポキシ樹脂の分子量は4
00〜2000、より好ましくは600〜1500であ
る。400より低いとでは相溶性が良好であるが、接着
剤組成物の弾性率が高くなりすぎるため熱ストレス性が
低く好ましくない。2000を越えると架橋密度が低下
し、耐熱性が得られないので好ましくない。相溶性には
エポキシ構造も重要であり、ジヒドロキシナフタレン、
ビスフェノールS等の熱可塑性樹脂と相溶性の悪い樹脂
とジシクロペンタジエンジフェノール、ジシクロペンタ
ジエンジキシレノール、水添ビスフェノールA等の飽和
炭化水素基を有するために熱可塑性樹脂と相溶性の良い
樹脂を適宜混合することも有効である。
【0023】フェノール樹脂としては、ノボラック型フ
ェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂等の公知のフ
ェノール樹脂がいずれも使用できる。たとえば、フェノ
ール、クレゾール、p−t−ブチルフェノール、ノニル
フェノール、p−フェニルフェノール等のアルキル置換
フェノール、テルペン、ジシクロペンタジエン等の環状
アルキル変性フェノール、ニトロ基、ハロゲン基、シア
ノ基、アミノ基等のヘテロ原子を含む官能基を有するも
の、ナフタレン、アントラセン等の骨格を有するもの、
ビスフェノールF、ビスフェノールA、ビスフェノール
S、レゾルシノール、ピロガロール等の多官能性フェノ
ールからなる樹脂が挙げられる。
【0024】熱硬化性樹脂の添加量は熱可塑性樹脂10
0重量部に対して5〜400重量部、好ましくは50〜
200重量部である。熱硬化性樹脂の添加量が5重量部
未満であると、高温での弾性率低下が著しく、半導体装
置を実装した機器の使用中に半導体集積回路接続用基板
の変形が生じるとともに加工工程において取り扱いの作
業性に欠けるので好ましくない。熱硬化性樹脂の添加量
が400重量部を越えると弾性率が高く、線膨張係数が
小さくなり熱応力の緩和効果が小さいので好ましくな
い。
【0025】本発明の接着剤層にエポキシ樹脂およびフ
ェノール樹脂の硬化剤および硬化促進剤を添加すること
は何等制限されない。たとえば、3,3’,5,5’−
テトラメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、
3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミ
ノジフェニルメタン、3,3’−ジメチル−5,5’−
ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,
3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタ
ン、2,2’,3,3’−テトラクロロ−4,4’−ジ
アミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニ
ルスルフィド、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、
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ホン、3,4’−ジアミノジフェ
ニルスルホン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、
3,4,4’−トリアミノジフェニルスルホン等の芳香
族ポリアミン、三フッ化ホウ素トリエチルアミン錯体等
の三フッ化ホウ素のアミン錯体、2−アルキル−4−メ
チルイミダゾール、2−フェニル−4−アルキルイミダ
ゾール等のイミダゾール誘導体、無水フタル酸、無水ト
リメリット酸等の有機酸、ジシアンジアミド、トリフェ
ニルフォスフィン等公知のものが使用できる。これらを
単独または2種以上混合して用いても良い。添加量は接
着剤組成物100重量部に対して0.1〜50重量部で
あると好ましい。
【0026】接着剤組成物および接着剤シートを取り扱
う常温の環境下での硬化剤の硬化性、すなわち可使時間
は50時間以上であると好ましく、100時間以上であ
るとさらに好ましい。本発明でいう可使時間とはビスフ
ェノールAジグリシジルエーテル100重量部に硬化剤
を5重量部混合した系を、30℃で保存したとき、30
℃で測定した粘度ηが、調製直後の2倍となる時間で定
義する。このような例として、三フッ化ホウ素トリエチ
ルアミン錯体等の三フッ化ホウ素のアミン錯体、2−ウ
ンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾー
ル、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダ
ゾール、DBU(1,8−ジアザビシクロ(5,4,
0)ウンデセン−7)の有機酸塩、等が例示される。ま
た硬化剤をマイクロカプセル化することにより、実質的
に潜在硬化性を持たせることも可能であり、このような
例としては、マイクロカプセル化イミダゾールであるH
X−3741、HX−3088(旭化成(株)製)、マ
イクロカプセル化ジシアンジアミドであるHX−361
3(旭化成(株)製)が例示される。
【0027】一方、硬化剤を2種以上混合して用いる際
に、好ましくは可使時間50時間以上、さらに好ましく
は100時間以上のカチオン重合性硬化剤およびアニオ
ン重合性硬化剤をそれぞれ少なくとも1種含むと、接着
剤組成物および接着剤シートの加熱硬化速度に対する保
存寿命の比が、それぞれを単独で用いた場合より大きく
なり好適である。この場合の、カチオン重合性硬化剤に
対するアニオン重合性硬化剤の添加量比は0.1以上1
0以下が好ましく、0.5以上5以下であるとさらに好
ましい。カチオン重合性硬化剤およびアニオン重合性硬
化剤の組み合わせの例として、三フッ化ホウ素モノエチ
ルアミン錯体とジシアンジアミド、三フッ化ホウ素モノ
エチルアミン錯体と2−ヘプタデシルイミダゾール、5
フッ化アンチモントリエチルアミン錯体とジシアンジア
ミド、アンモニウムテトラフェニルボレートとDBUの
スルフォン酸塩(サンアプロ(株)製、UCAT−60
3)、6フッ化アンチモンのスルホニウム塩(三新化学
(株)製、”サンエイド”SI−100L)とジシアン
ジアミド、等が例示される。
【0028】以上の成分以外に、接着剤の特性を損なわ
ない範囲で酸化防止剤、イオン捕捉剤などの有機、無機
成分を添加することは何ら制限されるものではない。微
粒子状の無機成分としては水酸化アルミニウム、水酸化
マグネシウム、カルシウム・アルミネート水和物等の金
属水酸化物、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸
化亜鉛、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、酸化マ
グネシウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化
クロム、タルク等の金属酸化物、炭酸カルシウム等の無
機塩、アルミニウム、金、銀、ニッケル、鉄、等の金属
微粒子、あるいはカーボンブラック、ガラスが挙げら
れ、有機成分としてはスチレン、NBRゴム、アクリル
ゴム、ポリアミド、ポリイミド、シリコーン等の架橋ポ
リマが例示される。これらを単独または2種以上混合し
て用いても良い。微粒子状の成分の平均粒子径は分散安
定性を考慮すると、0.2〜5μが好ましい。また、配
合量は接着剤組成物全体の2〜50重量部が適当であ
る。
【0029】本発明の半導体装置用接着剤シートとは、
本発明の半導体装置用接着剤組成物を接着剤層とし、か
つ少なくとも1層以上の剥離可能な保護フィルム層を有
する構成のものをいう。たとえば、保護フィルム層/接
着剤層の2層構成、あるいは保護フィルム層/接着剤層
/保護フィルム層の3層構成がこれに該当する(図
3)。接着剤層とは接着剤組成物の単膜以外にポリイミ
ド等の絶縁性フィルムが積層された複合構造も含まれ
る。接着剤シートは加熱処理により硬化度を調節しても
よい。 硬化度の調節は、接着剤シートを配線基板ある
いはICに接着する際の接着剤のフロー過多を防止する
とともに加熱硬化時の水分による発泡を防止する効果が
ある。硬化度は、たとえば、JIS−K7210に規定
される貼り合わせ加工温度における最低粘度(フローテ
スタ法)で定義できる。フローテスタ法は条件の規定が
必要であるが、一例として温度を120℃、ダイ寸法2
×10mm、試験圧力9.8MPaとすると3000〜
50000Pa・s、好ましくは6000〜30000
Pa・sが好適である。
【0030】ここでいう保護フィルム層とは、(A)絶
縁体層および導体パターンからなる配線基板層(TAB
テープ等)あるいは(B)導体パターンが形成されてい
ない層(スティフナー等)に接着剤層を貼り合わせる前
に、接着剤層の形態および機能を損なうことなく剥離で
きれば特に限定されないが、たとえばポリエステル、ポ
リオレフィン、ポリフェニレンスルフィド、ポリ塩化ビ
ニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリ
デン、ポリフッ化ビニル、ポリビニルブチラール、ポリ
酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリカーボネー
ト、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルメタクリレー
ト、等のプラスチックフィルム、これらにシリコーンあ
るいはフッ素化合物等の離型剤のコーティング処理を施
したフィルムおよびこれらのフィルムをラミネートした
紙、離型性のある樹脂を含浸あるいはコーティングした
紙等が挙げられる。
【0031】接着剤層の両面に保護フィルム層を有する
場合、それぞれの保護フィルム層の接着剤層に対する剥
離力をF1、F2(F1>F2)としたとき、F1−F2は好
ましくは5Nm-1以上、さらに好ましくは15Nm-1
上が必要である。F1−F2が5Nm-1より小さい場合、
剥離面がいずれの保護フィルム層側になるかが安定せ
ず、使用上重大な問題となるので好ましくない。また、
剥離力F1、F2はいずれも好ましくは1〜200Nm-1
、さらに好ましくは3〜100Nm-1 である。1Nm
-1より低い場合は保護フィルム層の脱落が生じ、200
Nm-1を越えると剥離が不安定であり、接着剤層が損傷
する場合があり、いずれも好ましくない。
【0032】次に本発明の接着剤組成物を用いた半導体
装置用接着剤シートおよび半導体装置の製造方法の例に
ついて説明する。
【0033】(1)接着剤シート (a)本発明の接着剤組成物を溶剤に溶解した塗料を、
離型性を有するポリエステルフィルム上に塗布、乾燥す
る。接着剤層の膜厚は10〜100μmとなるように塗
布することが好ましい。乾燥条件は、100〜200
℃、1〜5分である。溶剤は特に限定されないが、トル
エン、キシレン、クロルベンゼン等の芳香族系、メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系、
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Nメチ
ルピロリドン等の非プロトン系極性溶剤単独あるいは混
合物が好適である。
【0034】(b)(a)のフィルムに上記よりさらに
剥離強度の弱い離型性を有するポリエステルあるいはポ
リオレフィン系の保護フィルム層をラミネートして本発
明の接着剤シートを得る。さらに接着剤厚みを増す場合
は、該接着剤シートを複数回積層すればよい。ラミネー
ト後に、たとえば40〜70℃で20〜200時間程度
熱処理して硬化度を調節してもよい。
【0035】(2)半導体装置 (a)TAB用接着剤付きテープに35〜12μmの電
解銅箔を、130〜170℃、0.1〜0.5MPaの
条件でラミネートし、続いてエアオーブン中で80〜1
70℃、の順次加熱キュア処理を行ない、銅箔付きTA
B用テープを作成する。得られた銅箔付きTAB用テー
プの銅箔面に常法によりフォトレジスト膜形成、エッチ
ング、レジスト剥離、電解ニッケルメッキ、電解金メッ
キ、ソルダーレジスト膜作成をそれぞれ行ない、配線基
板を作成する。
【0036】(b)(a)の配線基板に、(1)で得ら
れた接着剤シートを加熱圧着し、さらに接着剤シートの
反対面にICを加熱圧着する。この状態で120〜18
0℃の加熱硬化を行う。
【0037】(c)ICと配線基板を110〜200
℃、100〜150kHz程度の条件でワイヤーボンデ
ィング接続した後、樹脂封止する。
【0038】(d)最後にハンダボールをリフローにて
搭載し、本発明の半導体装置を得た。
【0039】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実
施例の説明に入る前に評価方法について述べる。
【0040】評価方法 (1)評価用パターンテープ作成:TAB用接着剤付き
テープ(#7100、(タイプ31N0−00FS)、
東レ(株)製)に18μmの電解銅箔を、140℃、0.
1MPaの条件でラミネートした。続いてエアオーブン
中で80℃、3時間、100℃、5時間、150℃、5
時間の順次加熱キュア処理を行ない、銅箔付きTAB用
テープを作成した。得られた銅箔付きTAB用テープの
銅箔面に常法によりフォトレジスト膜形成、エッチン
グ、レジスト剥離、電解ニッケルメッキ、電解金メッキ
をそれぞれ行ない、評価用パターンテープサンプルを作
成した。ニッケルメッキ厚は3μm、金メッキ厚は1μ
mとした。
【0041】(2)接着力:(1)の評価用パターンテ
ープの裏面に、130℃、0.1MPaの条件で本発明
の接着剤シートをラミネートした後、シリコンウエハー
を170℃、0.3MPaの条件で接着剤シートに加熱
圧着した。引き続きエアオーブン中で170℃、2時間
加熱硬化処理を行なった。得られたサンプルのパターン
テープを幅2mmになるように切断し、90°方向に5
0mm/minの速度で剥離し、その際の接着力を測定
した。
【0042】(3)ワイヤーボンディング性:(3)の
方法においてシリコンウエハーに替えてアルミ電極パッ
ドを有するICを用い、図2の構造の評価用半導体装置
を作成した。これに、25μmの金ワイヤーを150
℃、110kHzでボンディングした。評価はワイヤー
の引っ張り強度測定にて行った。
【0043】(4)耐リフロー性:上記(3)の方法で
作成した30mm角のサンプルを、85℃、85%RH
の雰囲気下で168時間調湿した後、すみやかに最高温
度230℃、10秒の赤外線リフロー炉を通過させ、膨
れおよび剥がれを確認した。
【0044】(5)熱サイクル試験:上記(4)の方法
で作成した20mm角の評価用半導体装置サンプルを、
熱サイクル試験器(タバイエスペック(株)製、PL−3
型)中で、−20℃〜100℃、最低および最高温度で
各1時間保持の条件で600サイクル処理し、剥がれの
発生を評価した。
【0045】(6)ヘイズ測定:25μm厚の接着剤シ
ートを作成し、ヘイズメーター(スガ試験機(株)製、
HGM−2DP型)を用いてJIS−K7105に準拠
してヘイズを測定した。
【0046】(7)硬化度(流動性):フローテスター
(島津製作所(株)製、CFT−500D−PC型)を
用いてJIS−K7210に準拠して120℃の粘度を
測定した。ダイ寸法2×10mm、試験圧力9.8MP
aとした。試料は塗工直後の未硬化状態の接着剤シート
を用いた。
【0047】(8)弾性率および軟化点:動的粘弾性測
定装置(オリエンテック(株)製、REOVIBLON DDV-II
型)を用いて、周波数35Hz、昇温速度2℃/min
の条件で貯蔵弾性率E’、損失弾性率E’’、tanδ
(=E’’/E’)をそれぞれ測定した。軟化点はta
nδのピーク温度を採用した。サンプルは、100℃1
時間の後170℃2時間加熱硬化させた0.5mm厚み
のものを使用した。
【0048】実施例1 (接着剤シートの作成)球状シリカ(アドマテックス
(株)製、SO−C5)をトルエンと混合した後、サン
ドミル処理してシリカ分散液を作成した。この分散液
に、ブチルアクリレートを主成分とするカルボキシル基
含有アクリルゴム(帝国化学産業(株)製、SG70L
DR)、同じくブチルアクリレートを主成分とすエポ
キシ基含有アクリルゴム(帝国化学産業(株)製、SG
P−3 DR)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂
(油化シェルエポキシ(株)製、”エピコ−ト”100
1、エポキシ当量470)およびジシクロペンタジエン
ジキシレノール型エポキシ樹脂(東都化成(株)製、”
エポトート”YDDP−100、エポキシ当量26
0)、三フッ化ホウ素モノエチルアミン錯体、ジシアン
ジアミドおよび分散液と等重量のメチルエチルケトンを
それぞれ表1の組成比となるように加え、30℃で撹
拌、混合して接着剤溶液を作成した。この接着剤溶液を
バーコータで、シリコーン離型剤付きの厚さ38μmの
ポリエチレンテレフタレートフィルム(藤森工業(株)製
“フィルムバイナ”GT)に約50μmの乾燥厚さとな
るように塗布し、120℃で5分間乾燥し、本発明の半
導体装置用接着シートを作成した。組成を表1に、特性
を表2に示す。
【0049】(半導体装置の作成)TAB用接着剤付き
テープ(タイプ#7100、(31N0−00FS)、
東レ(株)製)に18μmの電解銅箔を、140℃、0.
1MPaの条件でラミネートした。続いてエアオーブン
中で80℃、3時間、100℃、5時間、150℃、5
時間の順次加熱キュア処理を行ない、銅箔付きTAB用
テープを作成した。得られた銅箔付きTAB用テープの
銅箔面に常法によりフォトレジスト膜形成、エッチン
グ、レジスト剥離、電解ニッケルメッキ、電解金メッ
キ、フォトソルダーレジスト加工をそれぞれ行ない、パ
ターンテープを作成した。ニッケルメッキ厚は3μm、
金メッキ厚は1μmとした。続いてパターンテープの裏
面に、130℃、0.1MPaの条件で本発明の接着剤
シートをラミネートした後、アルミ電極パッドを有する
ICを170℃、0.3MPaの条件で接着剤シートに
加熱圧着した。次にエアオーブン中で170℃、2時間
加熱硬化処理を行なった。続いてこれに、25μmの金
ワイヤーを150℃、110kHzでボンディングし
た。さらに液状封止樹脂(チップコート8118、ナミ
ックス(株)製)で封止した。最後にハンダボールを搭
載し、図1の構造の半導体装置を作成した。
【0050】実施例2 ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂(油化シェ
ルエポキシ(株)製、”エピコ−ト”157S、エポキ
シ当量200)、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂
(油化シェルエポキシ(株)製、”エピコ−ト”YL6
663、エポキシ当量205)、4,4’−ジアミノジ
フェニルスルホン、イミダゾール系マイクロカプセル化
硬化剤(旭化成(株)製、”ノバキュア”HX−308
8)を用いた以外は実施例1と同様にして接着剤シート
を得た。組成を表1に、特性を表2に示す。
【0051】実施例3 カルボキシル基含有アクリルゴム(帝国化学産業(株)
製、SG70L DR)、ブチルアクリレートを主成分
とする水酸基含有アクリルゴム(トウペ(株)製、XF
−1834)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化
シェルエポキシ(株)製、”エピコ−ト”1001、エ
ポキシ当量470)、フェノールレゾール樹脂(昭和高
分子(株)製、CKM1282)、4,4’−ジアミノ
ジフェニルスルホン、三フッ化ホウ素モノエチルアミン
錯体を用いた以外は実施例1と同様にして接着剤シート
を得た。組成を表1に、特性を表2に示す。
【0052】比較例1 活性塩素基含有アクリルゴム(日本ゼオン(株)製、A
R−71)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シ
ェル(株)製、”エピコ−ト”828、エポキシ当量1
86)、メタフェニレンジアミンを用いた以外は実施例
1と同様にして接着剤シートを得た。組成を表1に、特
性を表2に示す。
【0053】比較例2 溶液重合法により、ブチルアクリレート/エチルアクリ
レート=90/10(モル比)で重量平均分子量30万
のアクリルゴム(比較品1)を合成した。このアクリル
ゴムを用いて、エポキシ樹脂(油化シェル(株)製、”
エピコ−ト”828、エポキシ当量186)、2−エチ
ル−4−メチルイミダゾール加え、実施例1と同様にし
て接着剤シートを得た。組成を表1に、特性を表2に示
す。
【0054】
【表1】
【0055】BF3MEAは三フッ化ホウ素モノエチル
アミン錯体、DICYはジシアンジアミド、MPDはメ
タフェニレンジアミン、DDSは4,4’−ジアミノジ
フェニルスルホン、2E4MZは2−エチル−4−メチ
ルイミダゾールを示す。樹脂組成はいずれも重量部を示
す。
【0056】
【表2】
【0057】表1および表2の実施例および比較例から
本発明により得られる半導体装置用接着剤組成物は、加
工性、接着力、ワイヤーボンディング性、熱サイクル信
頼性および耐リフロー性に優れることがわかる。
【0058】
【発明の効果】本発明は加工性、接着力、ワイヤーボン
ディング性、熱サイクル信頼性および耐リフロー性接着
力に優れる新規な半導体装置用接着剤組成物およびそれ
を用いた半導体装置用接着剤シートならびに半導体装置
を工業的に提供するものであり、本発明の半導体装置用
接着剤組成物によって半導体装置の信頼性を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置用接着剤組成物および半導
体装置用接着剤シートを用いたBGA型半導体装置の一
態様の断面図。
【図2】本発明の半導体装置用接着剤シートの一態様の
断面図。
【符号の説明】
1 半導体集積回路 2、9 本発明の接着剤組成物より構成される接着剤層 3 配線基板層 4 半田ボール接続用の導体部 5 ボンディングワイヤー 6 半田ボール 7 封止樹脂 8 本発明の接着剤シートを構成する保護フィルム層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/60 301 H01L 21/60 301A 23/12 23/12 L Fターム(参考) 4J004 AA02 AA05 AA08 AA10 AA12 AA13 AA15 AA16 AB05 CA06 CB03 DA02 DA03 DB03 FA05 FA08 4J040 CA051 CA052 CA071 CA072 CA081 CA082 DD071 DD072 DF031 DF032 DN031 DN032 EB031 EB032 EB131 EB132 EC001 EC002 ED001 ED002 EF001 EF002 EG001 EG002 EH031 EH032 GA01 GA05 GA07 GA11 GA13 GA29 JB02 KA16 LA06 LA08 LA11 MA02 MA10 MB09 NA20 5F044 AA02

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)絶縁体層および導体パターンからな
    る配線基板層、(B)接着剤層、(C)半導体集積回路
    の順で積層され、(C)半導体集積回路と(A)配線基
    板層がワイヤーボンディングにより接続された構造を有
    する半導体装置の(B)接着剤層を形成する半導体装置
    用接着剤組成物であって、該接着剤組成物が必須成分と
    して熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂をそれぞれ少なくとも
    1種類含み、加熱硬化後の接着剤組成物が、−65℃〜
    50℃の温度範囲に少なくとも1つ以上の軟化点を有
    し、かつ100℃〜150℃における弾性率E’が1M
    Pa≦E’≦500MPaであることを特徴とする半導
    体装置用接着剤組成物。
  2. 【請求項2】加熱硬化後の接着剤組成物が、−65℃〜
    50℃および100℃〜200℃の温度領域にそれぞれ
    少なくとも1つの軟化点を有することを特徴とする請求
    項1記載の半導体装置用接着剤組成物。
  3. 【請求項3】接着剤組成物に含まれる熱可塑性樹脂が、
    炭素数1〜8の側鎖を有するアクリル酸および/または
    メタクリル酸エステルとカルボキシル基を必須成分とす
    る樹脂(D)、および炭素数1〜8の側鎖を有するアク
    リル酸および/またはメタクリル酸エステルとエポキシ
    基、水酸基、アミノ基、メチロール基、ビニル基、シラ
    ノール基から選ばれる少なくとも1種の官能基を必須成
    分とする樹脂(E)をそれぞれ1種以上含むことを特徴
    とする請求項1記載の半導体装置用接着剤組成物。
  4. 【請求項4】接着剤組成物が熱硬化性樹脂として、エポ
    キシ樹脂および/またはフェノール樹脂を含むことを特
    徴とする請求項1記載の半導体装置用接着剤組成物。
  5. 【請求項5】接着剤組成物が、可使時間50時間以上の
    カチオン重合性硬化剤および/またはアニオン重合性硬
    化剤を少なくとも1種含むことを特徴とする請求項1記
    載の半導体装置用接着剤組成物。
  6. 【請求項6】請求項1〜5のいずれか記載の半導体装置
    用接着剤組成物を接着剤層とし、かつ少なくとも1層以
    上の剥離可能な保護フィルム層を有する半導体装置用接
    着剤シート。
  7. 【請求項7】請求項6記載の半導体装置用接着剤シート
    を用いた半導体装置。
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