JP2002241728A - 半導体装置用接着剤組成物および接着シート - Google Patents
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Abstract
た電子部品用接着剤組成物および接着シートを提供す
る。 【解決手段】 (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール
樹脂、(C)エポキシ化スチレン−ブタジエン−スチレ
ンブロック共重合体、(D)ジアミノシロキサン化合物
を必須成分として含有する。
Description
いてなる半導体装置、特に、IC絶縁体層および導体回
路から構成されるIC用基板にICチップを積層した構
造を有する半導体装置、面実装型の半導体装置および多
ICチップ型半導体装置に好適な接着剤組成物および接
着シートに関するもので、中でもICチップを接着する
ため、または放熱板を接着するため、もしくはIC用基
板をより高密度に積層するため、具体的にはICチップ
とIC用基板、IC用基板をより高密度に積層するため
の絶縁層同士、ICチップと放熱板、放熱板とIC用基
板および/またはICチップとICチップを接着するた
めの接着剤組成物および接着シートに関する。
今日、電子機器にはさらなる小型化、薄型化、多機能化
が要求されている。この要求を実現するには電子部品の
小型化、高集積化は必須のことであるが、さらに電子部
品の高密度実装技術が必要となる。近年の電子部品の中
核を構成しているICパッケージは、その形態がQFP
(Quad Flat Package)やSOP(Sm
all Outline Package)といった周辺
実装型が主流であったが、最近ではBGA(Ball
Grid Allay)、CSP(Chip Size
Package)、BOC(Board On Chi
p)と呼ばれる面実装型およびMCP(Multi C
hip Package)と呼ばれる多ICチップ型パ
ッケージが高密度実装可能なICパッケージとして脚光
を浴びている。
ジの裏面に面格子状にはんだボールを外部接続端子とし
て設けている。IC(半導体集積回路)の電極は、回路
配線パターン変換基板であるIC用基板を介してプリン
ト基板の電極に接続する。そのIC用基板の種類により
プラスチックBGA(以下、「P−BGA」と略
す。)、セラミックBGA(以下、「C−BGA」と略
す。)、テープBGA(以下、「T−BGA」と略
す。)、高機能(enhanced)BGA(以下、
「E−BGA」と略す。)などが開発されている。最近
まではQFPでのワイヤーボンディング技術が利用可能
なP−BGAが主流となっていたが、TAB(Tape
Automated Bonding)技術を利用した
T−BGAが、さらなる高密度化(多ピン化)が可能で
あること、また放熱性に優れるため主流になりつつあ
る。CSPはBGAを更に小型化、高密度化したパッケ
ージであり、マイクロBGA、ファインピッチBGAと
呼ばれている。特に、CSPはその構造から低インピー
ダンス、周波数応答の高速性などの優れた電気特性も有
するパッケージである。
図を示す。この例のIC用基板1では、絶縁体層2の一
方の表面に導体電極3などの導体回路が形成され、中央
部に穴の空いた構造となっている。また、IC用基板1
は、接着剤層4を介してICチップ5上に積層されてい
る。また、ICチップ5は、ICチップ5上に形成され
たバンプを介して、絶縁体層2の一方の表面に形成され
た導体電極3と金ワイヤー6で接続されている。また、
これらの配線部分は、樹脂7で被覆されている。さら
に、導体電極3上の樹脂7で被覆されていない部分に配
線8を形成し、この配線上にはんだボール9が形成さ
れ、該BGAが外部と電気的に接続される。
断面図に示す。この例のIC用基板1では、絶縁体層2
の一方の表面に導体電極3が形成されている。絶縁体層
2には、導体電極3へのはんだ接続用の穴が、導体電極
3が形成されていない面側から複数形成された構造とな
っている。また、絶縁体層2上に形成された導体電極3
上には、第一のICチップ5aおよび補強板10が、接
着剤層4を介して積層されている。また、第一のICチ
ップ5a上には、第二のICチップ5bが、接着剤層4
を介して積層されている。また、ICチップ5a、5b
は、ICチップ5a、5b上に形成されたバンプを介し
て、導体電極3と金ワイヤー6で接続されている。ま
た、これらの配線部分は、樹脂7で被覆されている。さ
らに、絶縁体層2に空けた穴には、導体電極3に接触す
るようにはんだボール9が形成され、該BGAが外部と
電気的に接続される。
断面図に示す。この例のファインピッチBGAでは、放
熱板11の一方の表面上に、導体電極3およびICチッ
プ5が、接着剤層4を介して積層されている。また、導
体電極3の接着剤層4に接着していない面には、導体電
極3へのはんだ接続用の穴が形成された絶縁体層2が形
成されIC用基板1を構成している。また、ICチップ
5は、ICチップ5上に形成されたバンプを介して、導
体電極3と金ワイヤー6で接続されている。また、これ
らの配線部分は、樹脂7で被覆されている。さらに、絶
縁体層2に空けた穴には、導体電極3に接触するように
はんだボール9が形成され、該BGAが外部と電気的に
接続される。
を構成する絶縁体層2には、通常、ポリイミド樹脂、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂などを用いた基板材料が使
れている。また、従来、接着剤層4としては、エポキシ
樹脂/NBR(アクリロニトリル−ブタジエン共重合
体)系接着剤やエポキシ樹脂/フェノール樹脂系接着
剤、ゴム変性エポキシ樹脂/フェノール樹脂系接着剤が
使用されてきた。ICパッケージの温度は駆動時にはI
Cの発熱で100℃以上になるので、ICパッケージは
室温〜高温(100℃以上)の温度変化に曝される。し
たがって、ICパッケージにはその場合に発生する応力
の変化に耐える耐熱性、高温での耐湿度性、応力緩和性
が求められている。特に近年、実装密度が上がり導体部
の金属の配線が占める割合が多くなり異なる熱膨張率同
士を貼り合わせする為、その場合の応力にも耐える必要
性がある。しかしながら、前記組成の接着剤は長時間の
温度変化に対する耐性、高温高湿度下での耐性は十分な
ものではなかった。
の温度変化が繰り返されると生じる応力によって、上記
IC用基板を構成する絶縁体層2とICチップ5もしく
は積層基板の内部で層間剥離を引き起こすことがあっ
た。また実装密度を上げる方法として絶縁体層を積層し
て立体的に配線パターンを形成する方法もありこの場合
も同様の問題を抱えている。この積層型の高密度実装方
法では積層する基材にガラスエポキシ基板の他には薄型
にする目的でTAB基板、フレキシブル基板等を使用す
る場合が多くなってきたが、その多くがポリイミド樹脂
等の材料である。一般的にポリイミド樹脂等は非常に接
着しにくい。その為、それを積層する際には吸湿、界面
の状態等が非常に影響する為、低吸湿性で優れた接着力
の接着剤組成物が求められていた。
する場合配線パターンを埋め込む必要性もある。そのた
め埋め込む為の樹脂流れと貼り合わせ時の発泡が起きな
い接着剤組成物が求められていた。さらに近年、鉛フリ
ー化によりIRリフロー温度が高くなると、接着剤に含
まれる水分がリフロー時に気化する際に接着剤を押しの
け、膨れが生じるポップコーン現象と呼ばれる水蒸気爆
発が発生しやすくなった。そこで、このポップコーン現
象の原因となる水分を除去するため、リフロー前の半製
品を防湿状態にして管理していた。しかし、防湿状態で
の管理には多大な作業とコストがかかるため、防湿状態
の管理を必要とすることなくポップコーン現象の起きな
い接着剤組成物が求められていた。さらには、導体部分
に使用する必要もあるため電気的な信頼性も必要とな
る。
たもので、BGA、CSPなどの半導体装置に使用され
る従来の接着剤が有する問題である温度変化が繰り返さ
れることによる層間剥離を改善する、すなわち応力緩和
性、耐熱温度サイクル性に優れた電子部品用接着剤組成
物および接着シートを提供することにある。また、従来
の接着剤が有する問題である貼り合わせ硬化時の接着剤
の樹脂流れと発泡のない優れた電子部品用接着剤組成物
および接着シートを提供することにある。更には、電気
的信頼性と、銅やポリイミド等と優れた接着性の電子部
品用接着剤組成物および接着シートを提供することにあ
る。更には、従来の接着剤が有する問題である、接着剤
に含まれる水分がリフロー時に気化することによって発
生するポップコーン現象を改善する、すなわち耐湿度性
に優れた電子部品用接着剤組成物および接着シートを提
供することにある。
着剤組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール
樹脂、(C)エポキシ化スチレン−ブタジエン−スチレ
ンブロック共重合体、(D)ジアミノシロキサン化合物
を含有することを特徴とする接着剤組成物である。
(A)エポキシ樹脂と(B)フェノール樹脂の比率が官
能基当量比で1:0.6〜1:1.4であるものが望ま
しい。また、(C)エポキシ化スチレン−ブタジエン−
スチレンブロック共重合体の比率は、全固形量の30〜
80重量%あるものが望ましく、ブタジエン/スチレン
重量比が1/99〜70/30であるものが望ましい。
更には、(C)エポキシ化スチレン−ブタジエン−スチ
レンブロック共重合体のエポキシ当量が140〜600
0であるものが望ましい。また、(D)ジアミノシロキ
サン化合物が一般式(1)で示される両末端にアミノ基を
有するジアミノシロキサン化合物であるものが望まし
い。
し、nは0〜10の整数を示す。) また、(D)ジアミノシロキサン化合物は全固形重量の
0.3〜10重量%、好ましくは0.3〜5重量%であ
るものが望ましい。本発明の半導体装置用接着剤組成物
は、絶縁体層および導体回路を具備して構成されるIC
用基板とIC用チップが積層した構造を有する半導体装
置用に使用される。本発明の半導体装置用接着シート
は、支持体の少なくとも一面に、前記半導体用接着剤組
成物が積層してなることを特徴とする接着シートであ
る。
本発明の半導体装置用接着剤組成物は、(A)エポキシ
樹脂、(B)フェノール樹脂、(C)エポキシ化スチレ
ン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、(D)ジ
アミノシロキサン化合物を含有する接着剤組成物であ
る。本発明の半導体装置用接着剤組成物に用いる成分に
ついてそれぞれ説明する。
子内に2個以上のオキシシラン環を有している樹脂、例
えば、グリシジルエーテル、グリシジルエステル、グリ
シジルアミン、線状脂肪族エポキサイト、脂環族エポキ
サイトなどいずれの構造でもよく、単独でも2種以上を
併用することもできる。具体的には、ビスフェノールA
型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビ
スフェノールS型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ
樹脂などの二官能エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシ
アヌレート型エポキシ樹脂、トリグリシジル−p−アミ
ノフェノール型エポキシ樹脂、テトラグリシジルジアミ
ノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラグリシジル
メタキシレンジアミン型エポキシ樹脂、テトラグリシジ
ル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン型エポキ
シ樹脂などの多官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂、
テトラフェニルグリシジルエーテルエタン型エポキシ樹
脂、トリフェニルグリシジルエーテルメタン型エポキシ
樹脂などの多官能グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、
フェノール型エポキシ樹脂、アルキルフェノール型エポ
キシ樹脂などの多官能レゾール型エポキシ樹脂、フェノ
ール型エポキシ樹脂、クレゾール型エポキシ樹脂などの
多官能ノボラツク型エポキシ樹脂などが挙げられる。
キシ樹脂が安価であるため、また、多官能エポキシ樹脂
は絶縁性および耐熱性に優れるため好適に用いられる。
これ等のエポキシ樹脂のエポキシ当量は100〜400
0が好ましく、より好ましくは100〜2000、特に
好ましくは100〜1000のエポキシ当量のものであ
る。エポキシ当量が100未満では、未硬化の物が残り
やすく発泡の原因となる。エポキシ当量が4000を超
えて大きいと、溶媒に溶けにくくなり、他の樹脂との相
溶性が悪くなる。本発明に好適に用いられるエポキシ樹
脂は具体的には、油化シェルエポキシ社製:商品名;エ
ピコート806、828、834、1001などのビス
フェノール型、YX−4000、YX−4000H(ビ
フェニル型)などの2官能エポキシ樹脂、エピコート1
52、154、180S65、1032H60、157
S70(多官能ノボラツク型)、604(テトラグリシ
ジルジフェニルメタン型)、大日本インキ社製:商品
名;HP−7200、HP−7200H(ジシクロ型)
などの多官能エポキシ樹脂、日本化薬社製:商品名;E
OCNI02S、103S、104S、1020(o−
クレゾールノボラツク型)、EPPN501H、502
H(トリフェニルメタン型)などの多官能エポキシ樹脂
を挙げることができる。また難燃性を付与するためにハ
ロゲン化エポキシ、特に臭素化エポキシを用いることは
有効な手段である。臭素化エポキシの具体例としては、
油化シェルエポキシ社製:商品名;エピコート504
5、5046、5050、日本化薬社製:商品名;BR
EN−S、BREN−105、BREN−301などが
挙げられる。
はエポキシ樹脂と反応して3次元網状構造を形成する。
本発明に使用されるフェノール樹脂の具体例としてはレ
ゾールフェノール樹脂、フェノールノボラツク樹脂、ク
レゾールノボラツク樹脂、レゾールシノール樹脂、キシ
レン樹脂などのフェノール誘導体が挙げられ、中でもフ
ェノールノボラツク樹脂は、反応性に優れ、半導体装置
用途においても耐湿耐熱性に優れるため好ましい。ま
た、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の比率は官能基当量
比で1:0.6〜1:1.4の比率、好ましくは1:
0.7〜1:1.1の比率で使用する。この場合、エポ
キシ樹脂とフェノール樹脂の該比率において、フェノー
ル樹脂の比率が1:0.6より小さいと硬化物が脆くな
り、一方フェノール樹脂の比率が1:1.4より大きい
と接着力が低下するので好ましくない。
−スチレンブロック共重合体]エポキシ化スチレン−ブ
タジエン−スチレンブロック共重合体はスチレン−ブタ
ジエン−スチレンブロック共重合体中の共役ジエン化合
物に由来する二重結合をエポキシ化したものである。上
記において、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック
共重合体とはスチレン化合物とブタジエン化合物のブロ
ック共重合体であり、スチレン−ブタジエン−スチレン
ブロック共重合体中の共役ジエン化合物に由来する二重
結合を部分的に水添しても構わない。上記スチレン−ブ
タジエン−スチレンブロック共重合体とは、スチレン化
合物重合体ブロックAと、ブタジエン化合物重合体ブロ
ックBとからなるブロック共重合体をいう。スチレン化
合物重合体ブロックAは、スチレン化合物を主体とする
重合体ブロックである。また、ブタジエン化合物重合体
ブロックBは、ブタジエン化合物を主体とする重合体ブ
ロックである。スチレン化合物とブタジエン化合物の共
重合重量比は1/99〜70/30であり、特に10/
90〜60/40の重合比が好ましい。スチレン−ブタ
ジエン−スチレンブロック共重合体の数平均分子量は
5,000〜600,000、好ましくは10,000
〜500,000の範囲であり、分子量分布[重量平均
分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/M
n)]は10以下である。
ック共重合体の分子構造は、直鎖状、分岐状、放射状あ
るいはこれらの任意の組合わせのいずれであってもよ
い。例エば、A−B、A−B−A、B−A−B−A,A
−B−A−B−A等の構造を有するスチレン化合物−ブ
タジエン化合物ブロック共重合体であり、これらの構造
群の中から選ばれた少なくとも1種以上のスチレン化合
物−ブタジエン化合物ブロック共重合体である。スチレ
ン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体を構成する
スチレン化合物としては、例えばスチレン、α−メチル
スチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−メチル
スチレン、1,1−ジフェニルスチレン等の中から選ば
れた少なくとも1種以上が選択でき、中でもスチレンが
好ましい。スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共
重合体を構成するブタジエン化合物としては、例えばブ
タジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、フ
ェニル−1,3−ブタジエン等の中から選ばれた少なく
とも1種以上が選択でき、中でもブタジエンが好まし
い。本発明で原料として使用するスチレン−ブタジエン
−スチレンブロック共重合体の製造方法としては、上記
した構造を有するものであればどのような製造方法も採
用できる。
ジエン−スチレンブロック共重合体は上記のスチレン−
ブタジエン−スチレンブロック共重合体またはその部分
水添物を不活性溶媒中でハイドロパーオキサイド類、過
酸類等のエポキシ化剤と反応させることにより得ること
ができる。エポキシ化に使用するハイドロパーオキサイ
ド類としては過酸化水素、ターシャリブチルハイドロパ
ーオキサイド、クメンパーオキサイド等がある。過酸類
としては過ギ酸、過酢酸、過安息香酸、トリフルオロ過
酢酸等がある。このうち過酢酸は工業的に大量に製造さ
れており、安価に入手でき、安定度も高いので好ましい
エポキシ化剤である。エポキシ化の際には必要に応じて
触媒を用いることができる。例えば、過酸の場合、炭酸
ソーダ等のアルカリや硫酸等の酸を触媒として用い得
る。また、ハイドロパーオキサイド類の場合、タングス
テン酸と苛性ソーダの混合物を過酸化水素と、あるいは
有機酸を過酸化水素と、あるいはモリブデンヘキサカル
ボニルをターシャリブチルパーオキサイドと併用して触
媒効果を得ることができる。不活性溶媒としては、原料
の粘度の低下、エポキシ化剤の希釈による安定化等の目
的で使用することができ、過酢酸の場合であれば芳香族
化合物、エーテル類、エステル類等を用いることができ
る。特に好ましい溶媒は、ヘキサン、シクロヘキサン、
トルエン、ベンゼン、酢酸エチル、四塩化炭素、クロロ
ホルムである。
れぞれの場合における最適量は、使用する個々のエポキ
シ化剤、所望されるエポキシ化度、使用するブロック共
重合体の種類等のような可変要因によって決まる。エポ
キシ化反応条件には厳密な制限はない。用いるエポキシ
化剤の反応性によって使用できる反応温度域は定まる。
例えば、過酢酸についていえば0〜70℃が好ましく、
0℃より低いと反応が遅く、70℃を超えると過酢酸の
分解が起こる。反応混合物の特別な操作は必要なく、例
えば、混合物を2〜10時間撹拌すればよい。得られた
エポキシ化したスチレン−ブタジエン−スチレンブロッ
ク共重合体の単離は適当な方法、例えば貧溶媒で沈殿さ
せる方法、反応混合物を熱水中に撹拌の下で投入し溶媒
を蒸留除去する方法、直接脱溶媒法等で行うことができ
る。
化スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の
エポキシ当量は好ましくは140〜6000、より好ま
しくは200〜2000である。エポキシ当量が140
未満では重合体の弾性的な性質(伸び率の低下や、弾性
率の上昇等の性質)が発現しにくくなり好ましくなく、
6000を超えた場合ではエポキシ化したことによる相
溶性の向上等の特異な物性が発現しにくくなり好ましく
ない。また、上記エポキシ化スチレン−ブタジエン−ス
チレンブロック共重合体の接着剤組成物中の好ましい比
率は、全固形量の30〜80重量%である。30重量%
未満であると樹脂が硬くなりすぎて接着力が低下する傾
向があり、一方80重量%を越えると貼り付け硬化時の
樹脂流れや発泡を押さえられなくなるので好ましくな
い。また80重量%を越えるとリフロー時にも樹脂の膨
れを抑えきれず高温時の発泡の原因となりやすい。
ミノシロキサン化合物は下記一般式(1)で示される両末
端にアミノ基を有するジアミノシロキサン化合物であ
る。
し、nは0〜10の整数を示す。) 上記ジアミノシロキサン化合物の接着剤組成物中の比率
は、全固形量の好ましくは0.3〜10重量%、より好
ましくは0.3〜5重量%である。0.3重量%未満で
は、他の樹脂との相溶性や硬化後の吸湿率が低下し、1
0重量%を越えて大きいと常態における接着力の低下が
顕著となるので好ましくない。上記一般式(1)で示され
る両末端にアミノ基を有するジアミノシロキサン化合物
としては、例えば東芝シリコーン社製:商品名;TSL
9306、TSL9886等を挙げることができる。
には、被着体との密着性を向上させるために、カップリ
ング剤を添加することも好ましい。カップリング剤とし
ては、有機基末端がアミノ基末端、エポキシ基末端を持
っているものが特に好ましい。カップリング剤の添加量
としては、(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹
脂、(C)エポキシ化スチレン−ブタジエン−スチレン
ブロック共重合体及び(D)ジアミノシロキサン化合物
の合計量100重量部に対して0.1〜15重量部添加
することが好ましい。また必要に応じて、エポキシ樹脂
の硬化を促進する為にイミダゾール並びにその誘導体、
イミダゾリン並びにその誘導体、第三アミン、などの硬
化促進剤を上記(A)〜(D)の化合物の合計量100
重量部に対して0.01〜5重量部用いることができ
る。
には、熱膨張係数、熱伝導率の調整あるいは作業性の制
御などの目的で無機フィラーまたは有機フィラーを含有
させることが好ましい。無機フィラーとしては無水シリ
カ、溶融型シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ベリリ
ウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、窒化チタ
ン、窒化珪素、窒化硼素、硼化チタン、硼化タングステ
ン、炭化珪素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化モ
リブデン、マイカ、酸化亜鉛、カーボンブラック、水酸
化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウ
ム、またはこれらの表面をトリメチルシロキシル基など
で処理したものなどが挙げられる。有機フィラーとして
は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエー
テルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミ
ド、ナイロン、シリコーンなどが挙げられる。フィラー
の含有量は、(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹
脂、(C)エポキシ化スチレン−ブタジエン−スチレン
ブロック共重合体及び(D)ジアミノシロキサン化合物
の合計量100重量部に対して好ましくは2〜95重量
部、より好ましくは2〜50重量部である。
添加剤は、これらを溶解する有機溶媒に溶解して接着剤
溶液とする。有機溶媒としては、特に限定はなく例えば
トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、テトラヒド
ロフラン等のいくつかの種類と量を適宜選択して使用す
る事ができる。また接着剤溶液は、これらの溶媒を用い
て、少なくとも固形分を20重量%以上で調整すること
が好ましい。固形分が20重量%未満であると、均一な
接着シートの作製が難しくなりやすい。
体の少なくとも一方の面に上記接着剤組成物が積層して
なるものである。支持体としては剥離性フィルム、絶縁
性フィルム、剥離紙などが用いられ、剥離性フィルムお
よび絶縁性フィルムが好ましく用いられる。剥離性フィ
ルムおよび絶縁性フィルムに用いられるフィルム材質は
ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル類、ポ
リエチレンなどのポリオレフィン類、ポリイミド、ポリ
アミド、ポリエーテルサルフオン、ポリフェニレンサル
ファイド、ポリエーテルケトン、トリアセチルセルロー
スなどが好ましく使用され、さらに好ましくはポリエス
テル類、ポリオレフィン類およびポリイミドである。剥
離性フィルムは、これらの材質からなるフィルムにシリ
コーンなどの離型剤で剥離処理を施したものが好ましく
使用される。これらのフィルムの片面または両面に、上
記接着剤組成物を有機溶媒に溶解してなる接着剤溶液を
塗布し、乾燥して接着剤層を形成し、好ましくはこの接
着剤層を半硬化状態とする。特に加工使用条件、例えば
硬化時間の短縮、導体パターンの埋め込み等で樹脂流れ
や発泡を抑制するために半硬化状態を適宜コントロール
する。半硬化状態のコントロール方法は限定しないが、
エージング等でコントロールする事が好ましい。接着剤
層の乾燥後の厚さは、3〜200μm、好ましくは5〜
100μmである。接着剤層を形成したフィルムの保管
時には、必要に応じて保護フィルムを貼着し、使用時に
は剥がして用いる。
接着シートは、種々の電子部品において適用できるが、
絶縁体層および導体回路を具備して構成されるIC用基
板の回路面またはその裏面にICチップを積層した半導
体に特に好適である。具体的には、TAB技術を利用し
たT−BGAまたは面実装型のCSP半導体などがあ
る。具体的には、上述した図1、2、3に示す半導体装
置において、そのICチップとIC用基板の絶縁体層お
よび/または導体回路とを接着する接着剤として好適で
ある。
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。まず下記のようにエポキシ化スチレン−ブタジエン
−スチレンブロック共重合体を合成した。 〔合成例1〕撹拌機、冷却管を備えたフラスコに、スチ
レン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(商品
名:TR2000 日本合成ゴム社製、数平均分子量1
00000、スチレン/ブタジエン共重合比[重量]=4
0/60)300g、酢酸エチル1500gを仕込み溶
解した。ついで、過酢酸の30重量%酢酸エチル溶液1
69gを連続滴下させ、撹拌40℃で3時間エポキシ化
反応を行った。反応液を常温に戻してフラスコより取り
出し、多量のメタノールを加えて析出させ、濾過後、水
洗し、乾燥させエポキシ当量520のエポキシ化スチレ
ン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体を得た。
スコに、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重
合体(商品名:TR2000 日本合成ゴム社製、数平
均分子量100000、スチレン/ブタジエン共重合比
[重量]=40/60)300g、酢酸エチル1500gを
仕込み溶解した。ついで、過酢酸の15重量%酢酸エチ
ル溶液169gを連続滴下させ、撹拌40℃で3時間エ
ポキシ化反応を行った。反応液を常温に戻してフラスコ
より取り出し、多量のメタノールを加えて析出させ、濾
過後、水洗し、乾燥させエポキシ当量1000のエポキ
シ化スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体
を得た。
スコに、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重
合体(商品名:TR2000 日本合成ゴム社製、数平
均分子量100000、スチレン/ブタジエン共重合比
[重量]=40/60)300g、酢酸エチル1500gを
仕込み溶解した。ついで、過酢酸の5重量%酢酸エチル
溶液169gを連続滴下させ、撹拌40℃で3時間エポ
キシ化反応を行った。反応液を常温に戻してフラスコよ
り取り出し、多量のメタノールを加えて析出させ、濾過
後、水洗し、乾燥させエポキシ当量2000のエポキシ
化スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体を
得た。
た。 〔実施例1〜18、比較例1〜5〕(A)エポキシ樹
脂、(B)フェノール樹脂、(C)エポキシ化スチレン
−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、(D)ジア
ミノシロキサン化合物、シランカップリング剤、硬化促
進剤及びフィラーをメチルエチルケトンにそれぞれ表1
に示す配合量となるように常温〜60℃で溶解して溶液
を作製し、該溶液を固形分率35重量%になるように配
合して本発明の接着剤組成物及び比較用の接着剤組成物
の塗料を得た。なお、表1に示した配合物は下記表2に
示したものを使用した。また、フィラーについては、
(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂、(C)エ
ポキシ化スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重
合体、(D)ジアミノシロキサン化合物及びシランカッ
プリング剤の合計量100重量部に対する配合比であ
る。また、比較例3については、(C)エポキシ化スチ
レン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の代わり
にスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体を
使用した。
着剤組成物について、次の評価を行った。 1.相溶性 前記実施例1〜18および比較例1〜5の接着剤組成物
の塗料を、乾燥後の厚さが30μmとなるように、剥離
処理を施した厚さ38μmのポリエチレンテレフタレー
トフィルム上に塗布し、熱風循環型乾燥機中にて130
℃で5分間乾燥した後、剥離処理を施した厚さ50μm
のポリエチレン保護フィルムを貼り合わせ、70℃/1
0時間でエージングして接着シートを作製した。その
後、接着シート表面の接着剤組成物を顕微鏡により相溶
状態を評価して結果を表3に示した。表3において、接
着剤組成物の相溶状態が良好なものを○、マーブル状態
等の相溶状態が不良なものを×とした。表3の評価結果
から明らかなように本発明の接着剤組成物から得られた
接着シートでは、接着剤組成物内の配合物の相溶性が良
好であることが確認された。一方、比較例3乃至比較例
5の接着シートでは、接着剤組成物内の配合物の相溶性
が不良であり、実用上問題があることが確認された。
よび比較例1〜5の接着剤組成物の塗料を、乾燥後の厚
さが30μmとなるように、剥離処理を施した厚さ38
μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布
し、熱風循環型乾燥機中にて130℃で5分間乾燥した
後、剥離処理を施した厚さ50μmのポリエチレン保護
フィルムを貼り合わせ、70℃/10時間でエージング
して接着力測定用の接着シートを作製した。その後、ポ
リエチレン保護フィルムを剥離しながら、この接着シー
トを厚さ50μmのポリイミドフィルム(商品名:ユー
ピレックス50S、宇部興産社製)に熱圧着した。次い
で、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥がして、
厚さ50μmのポリイミドフィルム(商品名:ユーピレ
ックス50S、宇部興産社製)に接着剤層を熱圧着し、
さらに150℃で1時間加熱して該接着剤層を硬化さ
せ、接着力評価用のポリイミドフィルムを作製し接着力
を測定した。接着力測定方法は、テンシロン(島津社
製)により90°引き剥がしにより測定した。また同様
の評価用試料を使い恒温恒湿試験後の接着力を測定し
た。恒温恒湿試験は恒温恒湿槽を用いて、以下に示す条
件で行った。温度:121℃、湿度:100%RH、時
間:300時間
との接着力評価において、ポリイミドフィルム(商品
名:ユーピレックス50S、宇部興産社製)の代わりに
厚さ18μmのCu箔(商品名:JTC−A、ジャパン
エナジー社製)を使用した以外は同様にして接着力評価
用のCu箔試料を作製し接着力を測定した。またポリイミ
ドフィルムとの接着力評価と同様の条件で恒温恒湿試験
し、その後の接着力を測定した。上記ポリイミドフィル
ム及び銅箔と接着剤層との接着力の評価結果を表3に示
した。表3の評価結果から明らかなように本発明の接着
剤組成物では、恒温恒湿試験後の接着力が0.7kg/
cm以上であるのに対し、比較例の接着剤組成物ではポ
リイミドフィルム及びCu箔のいずれにおいても容易に
剥離し実用上問題があることが確認された。
の塗料を、乾燥後の厚さが30μmとなるように、剥離
処理を施した厚さ38μmのポリエチレンテレフタレー
トフィルム上に塗布し、熱風循環型乾燥機中にて130
℃で5分間乾燥して接着シートを作製した後、剥離処理
を施した厚さ50μmのポリエチレン保護フィルムを貼
り合わせた。その後、ポリエチレン保護フィルムを剥離
しながら、この接着シートを厚さ200μm、大きさ
2.5cm×2.5cmの銅部分をエッチングしたガラ
スエポキシ基板(商品名;CCL−EL170、三菱ガ
ス化学社製)に熱圧着した。次いで、ポリエチレンテレ
フタレートフィルムを剥がして、0.9cm×0.7c
mのガラスチップを、140℃で3分間、0.1MPa
の圧力で熱圧着し、90℃で1時間、さらに150℃で
2時間加熱して接着剤層を硬化させ、耐リフロー性評価
試料とした。この評価試料を、恒温恒湿槽中に85℃、
85%RHの条件で48時間載置し、その後260℃に
設定されたIRリフロー炉を通過させ、剥離、発泡の有
無を観察し、その結果を表3に示した。各実施例及び比
較例では評価試料を5個作製し、剥離及び発泡のない評
価試料の個数を表3に示した。表3の評価結果から明ら
かなように本発明の接着剤組成物では剥離及び発泡の発
生がなかったが、比較例のものでは剥離又は発泡が生じ
ていた。
の塗料を、乾燥後の厚さが50μmとなるように、剥離
処理を施した厚さ38μmのポリエチレンテレフタレー
トフィルム上に塗布し、熱風循環型乾燥機中にて130
℃で5分間乾燥して接着シートを作製した後、剥離処理
を施した厚さ50μmのポリエチレン保護フィルムを貼
り合わせた。その後、ポリエチレン保護フィルムを剥離
しながら、この接着シートを厚さ200μm、大きさ
2.5cm×2.5cmの銅部分をエッチングしたガラ
スエポキシ基板(商品名:CCL−EL170、三菱ガ
ス化学社製)に熱圧着した。次いで、ポリエチレンテレ
フタレートフィルムを剥がして、0.9cm×0.7c
mのガラスチップを、140℃で3分間、0.1MPa
の圧力で熱圧着し、90℃で1時間、さらに150℃で
2時間加熱して接着剤層を硬化させ、耐温度サイクル性
評価試料とした。この評価試料を用いて、−65℃〜1
50℃の温度サイクル試験を行った。但し、この場合、
150℃および−65℃ではそれぞれ30分間の温度履
歴を必須とし、[高温−低温]を1サイクルとして、5
00サイクルの条件で実施した。温度サイクル試験実施
後、剥離、発泡の有無を観察し結果を表3に示した。各
実施例及び比較例では評価試料を5個作製し、剥離及び
発泡のない評価試料の個数を表3に示した。表3の評価
結果から明らかなように本発明の接着剤組成物では剥離
及び発泡の発生がなかったが、比較例のものでは剥離又
は発泡が生じていた。
の塗料を、乾燥後の厚さが60μmとなるように、剥離
処理を施した厚さ38μmのポリエチレンテレフタレー
トフィルム上に塗布し、熱風循環型乾燥機中にて130
℃で5分間乾燥して接着シートを作製した後、剥離処理
を施した厚さ50μmのポリエチレン保護フィルムを貼
り合わせた。その後、ポリエチレン保護フィルム、次い
でポリエチレンテレフタレートフィルムを剥がして、さ
らに150℃で1時間加熱して接着剤層を硬化させ、5
cm×5cmの吸湿率評価用試料を作製し吸湿率を測定
した。吸湿条件は恒温恒湿槽を用いて、以下に示す条件
で行った。温度:121℃、湿度:100%RH、時
間:24時間 その後下記式により吸湿率を算出し結果を表3に示し
た。
物では吸湿率が0.7%以下であるに対し、比較例のも
のでは1.0%以上と高く実用上問題があることが確認
された。
の塗料を、乾燥後の厚さが60μmとなるように、剥離
処理を施した厚さ38μmのポリエチレンテレフタレー
トフィルム上に塗布し、熱風循環型乾燥機中にて130
℃で5分間乾燥して接着シートを作製した後、剥離処理
を施した厚さ50μmのポリエチレン保護フィルムを貼
り合わせた。その後、ポリエチレン保護フィルム、次い
でポリエチレンテレフタレートフィルムを剥がして、さ
らに150℃で1時間加熱して接着剤層を硬化させ、1
cm×12cmの伸び率評価用試料を作製し伸び率を評
価した。伸び率の測定方法はテンシロン(島津製作所社
製)により測定して下記式により伸び率を算出し結果を
表3に示した。
物では伸び率が130%以上であるに対し、比較例1、
比較例2及び比較例4のものでは120%以下と低いも
のであった。
の塗料を、乾燥後の厚さが30μmとなるように、剥離
処理を施した厚さ38μmのポリエチレンテレフタレー
トフィルム上に塗布し、熱風循環型乾燥機中にて130
℃で5分間乾燥した後、剥離処理を施した厚さ50μm
のポリエチレン保護フィルムを貼り合わせ70℃/10
時間でエージングして接着シートを作製した。一方、フ
レキシブル基板(商品名:エスパネックス、新日鐵化学
社製)にフォトレジスト膜を熱圧着、エッチング、レジ
スト膜剥離を経て、導体/導体間距離50μm/50μ
mの梯子型回路を作製し、その回路上にポリエチレン保
護フィルムを剥離しながら、上記接着シートを熱圧着し
た。次いで、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥
がして150℃で1時間加熱して接着剤層を硬化させ、
発泡・埋め込み性評価試料とした。その後顕微鏡により
発泡(梯子型回路と接着剤層との間における発泡の有無
で判定)及び埋め込み性(梯子型回路周囲に貼りあわせ
未処理の空間が残っているかどうかの有無で判定)状態
を評価して結果を表3に示した。発泡及び埋め込み性に
問題がなかったものを○とし、発泡を有するものを×、
また空間が残っているものを×とした。
の塗料を、乾燥後の厚さが30μmとなるように、剥離
処理を施した厚さ38μmのポリエチレンテレフタレー
トフィルム上に塗布し、熱風循環型乾燥機中にて130
℃で5分間乾燥した後、剥離処理を施した厚さ50μm
のポリエチレン保護フィルムを貼り合わせ70℃/10
時間でエージングして接着シートを作製した。一方、フ
レキシブル基板(商品名:エスパネックス、新日鐵化学
社製)にフォトレジスト膜を熱圧着、エッチング、レジ
スト膜剥離を経て、導体/導体間距離50μm/50μ
mのくし型回路を作製し、その回路上にポリエチレン保
護フィルムを剥離しながら、上記接着シートを熱圧着し
た。次いで、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥
がして150℃で1時間加熱して接着剤層を硬化させ、
電気特性評価試料とした。この評価試料を温度:130
℃及び湿度:85%RHに調整した恒温恒湿槽内で、く
し型回路に直流電圧を5V加えながら300時間載置し
た後、くし型回路の状態を評価しその結果を表3に示し
た。表3において、くし型回路の導体(銅箔部)にマイ
グレーションが発生したものを×、発生しなかったもの
を○として記した。表3の評価結果から明らかなように
本発明の接着剤組成物ではマイグレーションの発生はな
かった。
置用接着剤組成物および半導体装置用接着剤組成物を用
いた接着シートは、接着力に優れ、耐リフロー性、耐温
度サイクル性、加工性、電気特性に優れた半導体装置用
接着剤シートを工業的に提供するものであり、さらに本
発明の半導体装置用接着剤組成物によって表面実装用の
半導体装置の信頼性を向上させることができる。
一例を示す断面図である。
他の一例を示す断面図である。
他の一例を示す断面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール
樹脂、(C)エポキシ化スチレン−ブタジエン−スチレ
ンブロック共重合体、(D)ジアミノシロキサン化合物
を含有することを特徴とする半導体装置用接着剤組成
物。 - 【請求項2】 前記(A)エポキシ樹脂と(B)フェノ
ール樹脂の比率が官能基当量比で1:0.6〜1:1.
4であ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。 - 【請求項3】 前記(C)エポキシ化スチレン−ブタジ
エン−スチレンブロック共重合体の比率が、全固形量の
30〜80重量%であ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。 - 【請求項4】 前記(C)エポキシ化スチレン−ブタジ
エン−スチレンブロック共重合体のブタジエン/スチレ
ン重量比が1/99〜70/30であることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置用接着剤組成物。 - 【請求項5】 前記(C)エポキシ化スチレン−ブタジ
エン−スチレンブロック共重合体のエポキシ当量が14
0〜6000であ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。 - 【請求項6】 前記(D)ジアミノシロキサン化合物が
一般式(1)で示される両末端にアミノ基を有するジアミ
ノシロキサン化合物であ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。 【化1】 (式中のR1は、炭素数1〜10のアルキレン基を表
し、nは0〜10の整数を示す。) - 【請求項7】 前記(D)ジアミノシロキサン化合物が
全固形重量の0.3〜10重量%であることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置用接着剤組成物。 - 【請求項8】 支持体の少なくとも一面に、請求項1〜
7のいずれか1項に記載の半導体装置用接着剤組成物が
積層してなることを特徴とする半導体装置用接着シー
ト。 - 【請求項9】 支持体が絶縁性フィルムまたは剥離性フ
ィルムであることを特徴とする請求項8記載の半導体装
置用接着シート。
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