JP2003060127A - 半導体装置、半導体チップ搭載用基板、それらの製造法、接着剤、および、両面接着フィルム - Google Patents
半導体装置、半導体チップ搭載用基板、それらの製造法、接着剤、および、両面接着フィルムInfo
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Landscapes
- Adhesive Tapes (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Abstract
サイクル性を向上するとともに、耐吸湿リフロー性を向
上する。 【解決手段】有機系支持基板に半導体チップを搭載する
際に用いられる接着材であって、動的粘弾性測定装置で
測定される25℃の貯蔵弾性率が10〜2000MPa
かつ260℃での貯蔵弾性率が3〜50MPaである接
着剤と、それを用いた両面接着フィルム、半導体装置、
半導体チップ搭載基板、およびそれらの製造方法とを提
供する。
Description
製造法並びに前記半導体装置の製造に好適に使用される
半導体チップ搭載用基板、その製造法、接着剤および両
面接着フィルムに関する。
周波数動作化の動向にともない、これに搭載する半導体
パッケージは基板に高密度で実装することが要求され、
小型・軽量化が進むとともに、外部端子がパッケージ下
部にエリアアレイ状配置されたマイクロBGA(ボール
グリッドアレイ)やCSP(チップサイズパッケージ)
と呼ばれる小型のパッケージの開発が進められている。
するガラスエポキシ基板や1層配線構造のポリイミド基
板などの有機基板の上に絶縁性接着剤を介してチップを
搭載し、チップ側の端子と配線板側端子とがワイヤボン
ドないしはTAB(テープオートメーテッドボンディン
グ)のインナーボンディング方式で接続され、接続部と
チップ上面部ないしは端面部とがエポキシ系封止材ない
しはエポキシ系液状封止材で封止し、配線基板裏面には
んだボールなど金属端子がエリアアレイ状に配置されて
いる構造が採用されている。そして、これらのパッケー
ジの複数個が電子機器の基板にはんだリフロー方式で高
密度で面付け一括実装する方式が採用されつつある。
絶縁性の接着剤の一例としては、動的粘弾性装置で測定
される25℃での貯蔵弾性率が3000MPa以上の液
状のエポキシダイボンド材が用いられていて、パッケー
ジを基板に実装した後のはんだボール接続部(2次側)
の接続信頼性が悪く、耐温度サイクル信頼性に劣ってい
た。
して25℃での貯蔵弾性率が10MPa以下の液状シリ
コン系エラストマが提案されており、上記した耐温度サ
イクル性には優れるもものの配線基板表面に対する高温
時の接着性に劣り耐吸湿リフロー性に劣るという問題が
あった。
においても、液状の絶縁性接着剤を有機基板に塗布する
過程でボイドを巻き込み易く、ボイドが起点となって、
吸湿リフロー時にクラックが進展したり、有機基板が膨
れたりする不良モードが観察された。
載密度が高くなり、低コストが期待できるプリント配線
板への半導体のベアチップ実装が進められてきている。
ナ等のセラミック基板が多く用いられてきた。これは、
半導体チップの熱膨張係数が約4ppm/℃と小さいの
で、接続信頼性を確保するために熱膨張係数の比較的小
さい実装用基板の使用が求められていたことと、半導体
チップが発生する熱を外部へ放熱させやすくするために
熱伝導率の比較的高い実装用基板の使用が求められてい
たことが主な理由であった。このようなセラミック基板
への半導体チップ実装には銀ペーストに代表される液状
の接着剤が使われている。
プリント配線板等で用いられており、アクリロニトリル
ブタジエンゴムを主成分とする系が多く用いられてい
る。
は、吸湿後のはんだ耐熱性を向上させたものとしては、
特開昭60−243180号公報に示されるアクリル系
樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソシアネートおよび無機フ
ィラーを含む接着剤があり、また特開昭61−1386
80号公報に示されるアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、
分子中にウレタン結合を有する両末端が第1級アミン化
合物および無機フィラーを含む接着剤があるが、PCT
(プレッシャークッカーテスト)処理等の厳しい条件下
での耐湿性試験を行った場合には、劣化が大きく不十分
であった。
ペースト接着剤を使用すると、銀フィラーの沈降がある
ため分散が均一ではないこと、ペーストの保存安定性に
留意しなければならないこと、半導体チップ実装の作業
性がLOC(リードオンチップ)等に比較して劣ること
などの問題があった。
リルブタジエンゴムを主成分とする系が多く用いられて
いるものの、高温で長時間処理した後の接着力の低下が
大きいことや、耐電食性に劣ることなどの欠点があっ
た。特に、半導体関連部品の信頼性評価で用いられるP
CT処理等の厳しい条件下で耐湿性試験を行った場合の
劣化が大きかった。
61−138680号公報に示されるものでは、PCT
処理等の厳しい条件下での耐湿性試験を行った場合に
は、劣化が大きく不十分であった。
着剤を用いて半導体チップをプリント配線板に実装する
場合には、半導体チップとプリント配線板の熱膨張係数
の差が大きくリフロー時にクラックが発生するために使
用できなかった。また、温度サイクルテストやPCT処
理等の厳しい条件下での耐湿性試験を行った場合の劣化
が大きく、使用できなかった。 (発明の開示)本発明は、ガラスエポキシ基板やフレキ
シブル基板等のプリント配線板に熱膨張係数の差が大き
い半導体チップを実装する場合に必要な耐熱性、耐電食
性、耐湿性を有し、特に、PCT処理等、厳しい条件下
での耐湿性試験を行った場合の劣化が小さくなる接着
剤、接着フィルムおよびこの接着フィルムを用いて半導
体チップと配線板を接着させた半導体装置を提供するも
のである。
介して半導体チップを搭載し、外部端子が基板裏面にエ
リアアレイ状に配列された半導体装置において、実装後
の耐温度サイクル性を向上するとともに、耐吸湿リフロ
ー性を向上する半導体装置、その製造法並びに前記半導
体装置の製造に好適に使用される半導体チップ搭載用基
板、その製造法、接着剤および両面接着フィルムを提供
するものである。
接着部材を介して半導体チップが搭載された半導体装置
であって、前記有機系支持基板の半導体チップが搭載さ
れる側には所定の配線が形成されており、前記有機系支
持基板の半導体チップが搭載される側の反対側には外部
接続用端子がエリアアレイ状に形成されており、前記所
定の配線は半導体チップ端子及び前記外部接続用端子と
接続されており、少なくとも前記半導体チップ端子と所
定の配線との接続部が樹脂封止されており、前記接着部
材は接着剤層を備えるもので、前記接着剤の動的粘弾性
測定装置で測定される25℃の貯蔵弾性率が10〜20
00MPaかつ260℃での貯蔵弾性率が3〜50MP
aであることを特徴とする。
部材を介して半導体チップが搭載される有機系基板の半
導体チップ搭載用基板であって、前記有機系基板の、半
導体チップが搭載される側および半導体チップが搭載さ
れる側の反対側の少なくともいずれかの側には所定の配
線が形成されており、前記有機系基板の半導体チップが
搭載される側の反対側には外部接続用端子がエリアアレ
イ状に形成されており、前記接着部材は接着剤層を備え
るもので、前記接着剤硬化物の動的粘弾性測定装置で測
定される25℃の貯蔵弾性率が10〜2000MPaか
つ260℃での貯蔵弾性率が3〜50MPaであり、前
記接着部材は所定の大きさで前記有機系基板上の所定の
箇所に形成されていることを特徴とする。
は、半導体チップが搭載される側および半導体チップが
搭載される側の反対側の少なくともいずれかの側には所
定の配線が形成され、半導体チップが搭載される側の反
対側には外部接続用端子がエリアアレイ状に形成された
有機系基板に、動的粘弾性測定装置で測定される硬化物
の25℃の貯蔵弾性率が10〜2000MPaかつ26
0℃での貯蔵弾性率が3〜50MPaである接着剤層を
備える接着部材であり前記接着剤がDSC(示差熱量
計)を用いて測定した場合の全硬化発熱量の10〜40
%の発熱を終えた半硬化状態のものである接着部材フィ
ルムを、所定の大きさに切断し前記有機系基板上に熱圧
着することを含むことを特徴とする。
ップが搭載される側および半導体チップが搭載される側
の反対側の少なくともいずれかの側には所定の配線が形
成され半導体チップが搭載される側の反対側には外部接
続用端子がエリアアレイ状に形成された有機系基板の半
導体搭載用基板に、動的粘弾性測定装置で測定される硬
化物の25℃の貯蔵弾性率が10〜2000MPaかつ
260℃での貯蔵弾性率が3〜50MPaである接着剤
層を備える接着部材を接着する工程、接着部材を介して
半導体チップを搭載する工程、前記所定の配線を半導体
チップ端子及び前記外部接続用端子と接続する工程、少
なくとも前記半導体チップ端子と所定の配線との接続部
を樹脂封止する工程を備えることを特徴とする。
なる。 A.(1)エポキシ樹脂及びその硬化剤100重量部に
対し、(2)グリシジル(メタ)アクリレート2〜6重
量%を含むTg(ガラス転移温度)が−10℃以上でか
つ重量平均分子量が80万以上であるエポキシ基含有ア
クリル系共重合体100〜300重量部ならびに(3)
硬化促進剤0.1〜5重量部を含む接着剤。 B.(1)エポキシ樹脂及びその硬化剤100重量部に
対し、(2)エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均
分子量が3万以上の高分子量樹脂10〜40重量部、
(3)グリシジル(メタ)アクリレート2〜6重量%を
含むTg(ガラス転移温度)が−10℃以上でかつ重量
平均分子量が80万以上であるエポキシ基含有アクリル
系共重合体100〜300重量部ならびに(4)硬化促
進剤0.1〜5重量部を含む接着剤。 C.(1)エポキシ樹脂及びフェノール樹脂100重量
部に対し、(2)グリシジル(メタ)アクリレート2〜
6重量%を含むTgが−10℃以上でかつ重量平均分子
量が80万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合
体100〜300重量部ならびに(3)硬化促進剤0.
1〜5重量部を含む接着剤。 D.(1)エポキシ樹脂及びフェノール樹脂100重量
部に対し、(2)フェノキシ樹脂10〜40重量部、
(3)グリシジル(メタ)アクリレート2〜6重量%を
含むTgが−10℃以上でかつ重量平均分子量が80万
以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体100〜
300重量部ならびに(4)硬化促進剤0.1〜5重量
部を含む接着剤。
の三層構造のものである。 E.耐熱性熱可塑性フィルムをコア材に用い、コア材の
両面に、(1)エポキシ樹脂及びその硬化剤100重量
部に対し、(2)グリシジル(メタ)アクリレート2〜
6重量%を含むTg(ガラス転移温度)が−10℃以上
でかつ重量平均分子量が80万以上であるエポキシ基含
有アクリル系共重合体100〜300重量部ならびに
(3)硬化促進剤0.1〜5重量部を含む接着剤を有す
る三層構造の両面接着フィルム。 F.耐熱性熱可塑性フィルムをコア材に用い、コア材の
両面に、(1)エポキシ樹脂及びその硬化剤100重量
部に対し、(2)エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量
平均分子量が3万以上の高分子量樹脂10〜40重量
部、(3)グリシジル(メタ)アクリレート2〜6重量
%を含むTg(ガラス転移温度)が−10℃以上でかつ
重量平均分子量が80万以上であるエポキシ基含有アク
リル系共重合体100〜300重量部ならびに(4)硬
化促進剤0.1〜5重量部を含む接着剤を有する三層構
造の両面接着フィルム。 G.耐熱性熱可塑性フィルムをコア材に用い、コア材の
両面に、(1)エポキシ樹脂及びフェノール樹脂100
重量部に対し、(2)グリシジル(メタ)アクリレート
2〜6重量%を含むTgが−10℃以上でかつ重量平均
分子量が80万以上であるエポキシ基含有アクリル系共
重合体100〜300重量部ならびに(3)硬化促進剤
0.1〜5重量部を含む接着剤を有する三層構造の両面
接着フィルム。 H.耐熱性熱可塑性フィルムをコア材に用い、コア材の
両面に、(1)エポキシ樹脂及びフェノール樹脂100
重量部に対し、(2)フェノキシ樹脂10〜40重量
部、(3)グリシジル(メタ)アクリレート2〜6重量
%を含むTgが−10℃以上でかつ重量平均分子量が8
0万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体10
0〜300重量部ならびに(4)硬化促進剤0.1〜5
重量部を含む接着剤を有する三層構造の両面接着フィル
ム。
は半導体チップ端子と、ワイヤボンド又はTAB(テー
プオートメーテッドボンディング)のインナーボンディ
ング方式等により直接に接続することができる。
状であることが好ましく、接着部材は接着剤層を備える
もので、接着剤の樹脂成分としては、エポキシ樹脂、エ
ポキシ基含有アクリル共重合体、エポキシ樹脂硬化剤及
びエポキシ樹脂硬化促進剤を含むものが使用される。
リエーテルスルホン、ポリアミドイミドまたはポリエー
テルイミドフィルム等のガラス転移温度が200℃以上
の耐熱性熱可塑性フィルムを使用し、そのコア材の両面
に接着剤層が形成された構造のものが好ましい。耐熱性
熱可塑性フィルムとして液晶ポリマフィルムも使用され
る。接着剤層の中の残存溶媒量は5重量%以下が好まし
い。
て、接着部材はフィルム状であることが好ましく、接着
部材は接着剤層を備えるもので、接着剤の樹脂成分とし
ては、エポキシ樹脂、エポキシ基含有アクリル共重合
体、エポキシ樹脂硬化剤及びエポキシ樹脂硬化促進剤を
含むものが使用される。
リエーテルスルホン、ポリアミドイミドまたはポリエー
テルイミドフィルム等のガラス転移温度が200℃以上
の耐熱性熱可塑性フィルムを使用し、そのコア材の両面
に接着剤層が形成された構造のものが好ましい。耐熱性
熱可塑性フィルムとして液晶ポリマフィルムも使用され
る。接着剤層の中の残存溶媒量は5重量%以下が好まし
い。
着部材は所定の大きさに打ち抜き用金型で打ち抜かれた
フィルムが使用され、有機系基板上の所定の箇所に形成
された接着部材は、その接着部材の接着剤がDSCを用
いて測定した場合の全硬化発熱量の10〜40%の発熱
を終えた半硬化状態のフィルムであり、所定の大きさに
切断された後前記有機系基板上に熱圧着される。
に於いて、切断した接着部材フィルムは、個々に精密位
置決め後、熱プレスで仮接着し、複数の接着部材フィル
ムを多連の有機系基板に載置した後、加熱した離型表面
処理金型で押圧し一括して接着することができる。離型
表面処理金型の表面離型材はテフロン及びシリコーンの
少なくとも一種が好ましい。接着部材フィルムの搬送時
に発生する静電気を除くエリミノスタット工程を接着部
材フィルム切断工程前に少なくとも1工程加えることが
できる。
導体搭載用基板の下面側と半導体チップ側の両面から加
熱し、少なくともチップ側の温度を高くすることができ
る。
測定した場合の全硬化発熱量の10〜40%の発熱を終
えた状態にして使用するのが好ましく、動的粘弾性測定
装置を用いて測定した場合の接着剤硬化物の貯蔵弾性率
が25℃で10〜2000MPaであり、260℃で3
〜50MPaであることが好ましい。
積部に対して2〜20体積部使用され、無機フィラーは
アルミナ、シリカが好ましい。
フィルムとし、この接着フィルムを用いて半導体チップ
と配線板を接着させ半導体装置を得るこができる。
剤はDSCを用いて測定した場合の全硬化発熱量の10
〜40%の発熱を終えた状態にして使用するのが好まし
く、動的粘弾性測定装置を用いて測定した場合の接着剤
硬化物の貯蔵弾性率が25℃で10〜2000MPaで
あり、260℃で3〜50MPaであることが好まし
い。無機フィラーが、接着剤樹脂成分100体積部に対
して2〜20体積部使用され、無機フィラーはアルミ
ナ、シリカが好ましい。
ガラス転移温度200℃以上であるものが好ましく、こ
のようなガラス転移温度200℃以上の耐熱性熱可塑性
フィルムとしては、ポリイミド、ポリエーテルスルホ
ン、ポリアミドイミドまたはポリエーテルイミドフィル
ムが好ましい。コア材に用いる耐熱性熱可塑性フィルム
として液晶ポリマフィルムも使用される。
に、まず有機配線基板上に絶縁性接着剤を介して半導体
チップを搭載し、チップ側端子と配線板側端子とが金ワ
イヤボンディングで接続され、はんだボール外部端子が
基板裏面にエリアアレイ状に配列された半導体パッケー
ジについて、これに用いる絶縁性接着剤の物性とマザー
ボード実装後の耐温度サイクル性との関係をFEM弾塑
性解析手法を用いて調べた。
数:3.5ppm)とマザーボードのCTE(14〜1
8ppm)との差から生ずる基板はんだボール外部端子
部にかかる応力は絶縁性接着剤の弾性率Eを低下させる
ほど少なくなり、動的粘弾性測定装置で測定される、弾
性率Eが2000MPa以下、望ましくは1000MP
a以下であれば、再外周部のはんだ端子の相当歪みは十
分小さく、Coffin−Manson則に当てはめて
も、−55℃〜125℃の温度サイクルで1000サイ
クル以上の疲労寿命があることがわかった。
材の弾性率Eは3000MPa以上であり、はんだボー
ルの耐温度サイクル信頼性に対して問題があることがわ
かった。
エラストマ程度の10MPa以下に下げると、リフロー
温度の上限温度260℃では弾性率Eは測定限界を越え
るほど小さくなり、強度メンバーとしての機能がなくな
る領域になり、基板表面およびシリコンチップとの接着
保持を期待できなくなる。剪断接着強度の温度依存性は
弾性率の温度依存性と同様の傾向があり、温度が高くな
るほど小さくなる。すなはち、リフロー温度260℃で
の弾性率Eが少なくとも3MPa以上ないと剪断接着強
度が期待できない。リフロー温度260℃でチップある
いは基板との界面に剥離が生ずれば、その後に実施する
耐温度サイクル試験での金ワイヤー断線不良や耐湿性試
験での腐食断線不良に至る。
するための絶縁性接着剤(接着剤硬化物)の常温時の弾
性率としては10〜2000MPaの範囲、望ましくは
50〜1500MPa、最も望ましくは100〜100
0MPaの範囲、リフロー温度260℃での弾性率とし
ては3〜50MPaの範囲のものを使用することが、耐
温度サイクル性および耐吸湿リフロー性を満足するため
の条件であることがわかった。
硬化性樹脂を探索した結果、エポキシ基含有アクリル共
重合体が、その範囲の物性を具現できる好適な接着剤で
あることがわかった。
因として、有機配線基板と絶縁性接着剤との界面に発生
するボイドがある。液状の熱硬化性接着剤を少量滴下さ
せ塗布する通常の方式では、ボイドを巻き込み易く、吸
湿リフロー時にクラック、基板膨れの原因になる。
重合体をフィルム状に加工し、残存溶媒量を5%以下、
望ましくは2%以下に乾燥するとともに、DSC(示差
熱量計)を用いて測定した場合の全硬化発熱量の10〜
40%のB−ステージ硬化状態にした接着フイルムを、
所定の寸法に切断し、有機配線基板に熱プレスにて貼付
けて、半導体搭載用基板を得る。
ーボンディング工程、封止工程をへて、パッケージ完成
品を得る。
ップおよび基板との界面に隙間やボイドが発生しにくい
が、チップの熱圧着時に半導体搭載用基板側のみならず
チップ側の両面からも加熱するほうがチップと接着剤と
の界面に隙間が発生しにくく、基板の配線部間に樹脂が
充分に埋め込まれ、耐吸湿リフロー性が向上することを
見いだした。さらに、上記した接着フィルムの残存溶媒
量を5%以下望ましくは2%以下にコントロールすれ
ば、接着フィルムの硬化過程で気泡が発生し、耐吸湿リ
フロー性が低下するようなことがないことを見いだし
た。
は、チップ側端子と配線板側端子とが金ワイヤボンディ
ングで接続され、外部端子が基板裏面にエリアアレイ状
に配列された半導体パッケージについてのみならず、チ
ップ側端子と配線板側端子とがTAB(テープオートメ
ーテッドボンディング)のインナーボンディング方式で
接続されたパッケージ(チップ側端子と配線板側端子と
が直接接続された方式のパッケージ)にも同じ作用と効
果があり、半導体チップが接着剤を介して有機配線基板
に接着されている構造を持つエリアアレイパッケージ全
ての耐温度サイクル性および耐吸湿リフロー性を同時に
満足する。外部接続用端子はエリアアレイ状、すなわ
ち、基板裏面の、全面に格子状にまたは周辺部に一列あ
るいは数列配置されている。
ミド)基板、ガラスエポキシ基板などFR−4基板であ
っても、ポリイミドフィルム基板など基板材質に限定さ
れない。また、上記した接着フィルムは上記した物性を
持つ熱硬化性接着剤で形成することも出来るが、テープ
として巻いたり、送ったりする時の剛性を確保するため
に、ポリイミドフィルムの両面に塗布した3層構造にし
てもよい。上記した同じ作用と効果があることを見いだ
した。
は、接着フィルムを所定の形状に切断し、その後、切断
させたフィルムの正確な位置合わせを行い、有機配線基
板に熱圧着する。
定の形状に正確に切断する方法ならいずれの方法でも良
いが、作業性、貼り付け性を考えると、打ち抜き金型を
用いて接着フィルムを切断し、その後有機配線基板に仮
圧着、または本圧着させるのが好ましい。
の熱圧着は、接着フィルム切断後、プレス材に吸引によ
り吸着させ位置合わせを正確に行った後、有機配線基板
上に仮圧着し、その後熱プレスで本圧着する方法と、打
ち抜き用金型で接着フィルムを打ち抜き後仮圧着し、そ
の後熱プレスで本圧着する方法がある。また、打ち抜き
金型を用いた場合は、打ち抜き金型で打ち抜かれたテー
プをそのまま本圧着する方法がある。
線基板に接着すれば良く、特に条件は限定しない。
〜250℃が好ましく、70〜150℃が更に好まし
い。圧着温度圧が30℃以下では接着フィルムの弾性率
が高く、接着力が低いばかりか、有機配線基板の配線上
に接着させる時には、配線の周りへの接着剤の埋め込み
性が悪く好ましくない。接着温度が250℃以上では配
線が酸化され、また有機配線基板が柔らかくなり作業性
上好ましくない。
ましく、3〜10kg/cm2が更に好ましい。圧着圧
力が1kg/cm2以下では接着フィルムの接着力、配
線周りの埋め込み性が悪く、20kg/cm2以上では接着
剤が所定の位置以外にはみ出し接着剤の寸法精度が悪く
なる。
着出来る時間なら良いが、作業性を考えると0.3〜6
0秒が好ましく、0.5〜10秒が更に好ましい。
接着しない様に表面に離型剤したものが好ましく、特に
テフロン、シリコーンを用いたものが離型性や作業性上
好ましい。
は、硬化して接着作用を呈するものであればよい。二官
能以上で、好ましくは分子量が5000未満、より好ま
しくは3000未満のエポキシ樹脂が使用される。特
に、分子量が500以下のビスフェノールA型またはビ
スフェノールF型液状樹脂を用いると積層時の流動性を
向上することができて好ましい。分子量が500以下の
ビスフェノールA型またはビスフェノールF型液状樹脂
は、油化シェルエポキシ株式会社から、エピコート80
7、エピコート827、エピコート828という商品名
で市販されている。また、ダウケミカル日本株式会社か
らは、D.E.R.330、D.E.R.331、D.
E.R.361という商品名で市販されている。さら
に、東都化成株式会社から、YD128、YDF170
という商品名で市販されている。
移温度)化を目的に多官能エポキシ樹脂を加えてもよ
く、多官能エポキシ樹脂としては、フェノールノボラッ
ク型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂等が例示される。
日本化薬株式会社から、EPPN−201という商品名
で市販されている。また、クレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂は、住友化学工業株式会社から、ESCN−0
01、ESCN−195という商品名で、また、前記日
本化薬株式会社から、EOCN1012、EOCN10
25、EOCN1027という商品名で市販されてい
る。また、エポキシ樹脂として、ブロム化エポキシ樹
脂、ブロム化ビスフェノールA型エポキシ樹脂(例えば
住友化学工業株式会社製商品名ESB−400)、ブロ
ム化フェノールノボラック型エポキシ樹脂(例えば日本
化薬株式会社製商品名BREN−105,BREN−
S)等が使用できる。
硬化剤として通常用いられているものを使用でき、アミ
ン、ポリアミド、酸無水物、ポリスルフィッド、三弗化
硼素及びフェノール性水酸基を1分子中に2個以上有す
る化合物であるビスフェノールA、ビスフェノールF、
ビスフェノールS等が挙げられる。特に吸湿時の耐電食
性に優れるためフェノール樹脂であるフェノールノボラ
ック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂またはクレゾ
ールノボラック樹脂等を用いるのが好ましい。
本インキ化学工業株式会社から、フェノライトLF28
82、フェノライトLF2822、フェノライトTD−
2090、フェノライトTD−2149、フェノライト
VH4150、フェノライトVH4170という商品名
で市販されている。また、硬化剤として、ブロム化フェ
ノール化合物であるテトラブロモビスフェノールA(帝
人化成株式会社製商品名ファイヤーガードFG−200
0)等が使用できる。
ましく、硬化促進剤としては、各種イミダゾール類を用
いるのが好ましい。イミダゾールとしては、2−メチル
イミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、
1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シ
アノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテー
ト等が挙げられる。
から、2E4MZ、2PZ−CN、2PZ−CNSとい
う商品名で市販されている。
分子量が3万以上の高分子量樹脂としては、フェノキシ
樹脂、高分子量エポキシ樹脂、超高分子量エポキシ樹
脂、極性の大きい官能基含有ゴム、極性の大きい官能基
含有反応性ゴムなどが挙げられる。Bステージにおける
接着剤のタック性の低減や硬化時の可撓性を向上させる
ため重量平均分子量が3万以上とされる。前記極性の大
きい官能基含有反応性ゴムは、アクリルゴムにカルボキ
シル基のような極性が大きい官能基を付加したゴムが挙
げられる。ここで、エポキシ樹脂と相溶性があるとは、
硬化後にエポキシ樹脂と分離して二つ以上の相に分かれ
ることなく、均質混和物を形成する性質を言う。
ら、フェノトートYP−40、フェノトートYP−5
0、フェノトートYP−60等の商品名で市販されてい
る。高分子量エポキシ樹脂は、分子量が3万〜8万の高
分子量エポキシ樹脂、さらには、分子量が8万を超える
超高分子量エポキシ樹脂(特公平7−59617号、特
公平7−59618号、特公平7−59619号、特公
平7−59620号、特公平7−64911号、特公平
7−68327号公報参照)があり、何れも日立化成工
業株式会社で製造している。極性の大きい官能基含有反
応性ゴムとして、カルボキシル基含有アクリルゴムは、
帝国化学産業株式会社から、HTR−860Pという商
品名で市販されている。
平均分子量が3万以上の高分子量樹脂の添加量は、エポ
キシ樹脂を主成分とする相(以下エポキシ樹脂相とい
う)の可撓性の不足、タック性の低減やクラック等によ
る絶縁性の低下を防止するため10重量部以上、エポキ
シ樹脂相のTgの低下を防止するため40重量部以下と
される。
量%を含む、Tgが−10℃以上でかつ重量平均分子量
が80万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体
は、帝国化学産業株式会社から市販されている商品名H
TR−860P−3を使用することができる。官能基モ
ノマーが、カルボン酸タイプのアクリル酸や、水酸基タ
イプのヒドロキシメチル(メタ)アクリレートを用いる
と、架橋反応が進行しやすく、ワニス状態でのゲル化、
Bステージ状態での硬化度の上昇による接着力の低下等
の問題があるため好ましくない。また、官能基モノマー
として用いるグリシジル(メタ)アクリレートの量は、
2〜6重量%の共重合体比とする。接着力を得るため、
2重量%以上とし、ゴムのゲル化を防止するために6重
量%以下とされる。残部はエチル(メタ)アクリレート
やブチル(メタ)アクリレートまたは両者の混合物を用
いることができるが、混合比率は、共重合体のTgを考
慮して決定する。Tgが−10℃未満であるとBステー
ジ状態での接着フィルムのタック性が大きくなり取扱性
が悪化するので、−10℃以上とされる。重合方法はパ
ール重合、溶液重合等が挙げられ、これらにより得るこ
とができる。
平均分子量は、80万以上とされ、この範囲では、シー
ト状、フィルム状での強度や可撓性の低下やタック性の
増大が少ないからである。
加量は、フィルムの強度の低下やタック性が大きくなる
のを防止するため100重量部以上とされ、エポキシ基
含有アクリルゴムの添加量が増えると、ゴム成分の相が
多くなり、エポキシ樹脂相が少なくなるため、高温での
取扱い性の低下が起こるため、300重量部以下とされ
る。
するために、カップリング剤を配合することもできる。
カップリング剤としては、シランカップリング剤が好ま
しい。
シドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプト
プロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリ
エトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシ
ラン、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリ
メトキシシラン等が挙げられる。
リシドキシプロピルトリメトキシシランがNUC A−
187、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランが
NUC A−189、γ−アミノプロピルトリエトキシ
シランがNUC A−1100、γ−ウレイドプロピル
トリエトキシシランがNUC A−1160、N−β−
アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン
がNUC A−1120という商品名で、いずれも日本
ユニカー株式会社から市販されており、好適に使用する
ことができる。
果や耐熱性およびコストから、樹脂100重量部に対し
0.1〜10重量部を添加するのが好ましい。
時の絶縁信頼性をよくするために、イオン捕捉剤を配合
することができる。イオン捕捉剤の配合量は、添加によ
る効果や耐熱性、コストより、5〜10重量部が好まし
い。イオン捕捉剤としては、銅がイオン化して溶け出す
のを防止するため銅害防止剤として知られる化合物例え
ば、トリアジンチオール化合物、ビスフェノール系還元
剤を配合することもできる。ビスフェノール系還元剤と
しては、2,2’−メチレン−ビス−(4−メチル−6
−第3−ブチルフェノール)、4,4’−チオ−ビス−
(3−メチル−6−第3−ブチルフェノール)等が挙げ
られる。
害防止剤は、三協製薬株式会社から、ジスネットDBと
いう商品名で市販されている。またビスフェノール系還
元剤を成分とする銅害防止剤は、吉富製薬株式会社か
ら、ヨシノックスBBという商品名で市販されている。
くすること、難燃性を与えること、溶融粘度を調整する
こと、チクソトロピック性を付与すること、表面硬度の
向上などを目的として、無機フィラーを接着剤樹脂成分
100体積部に対して2〜20体積部配合することが好
ましい。配合の効果の点から配合量が2体積部以上、配
合量が多くなると、接着剤の貯蔵弾性率の上昇、接着性
の低下、ボイド残存による電気特性の低下等の問題を起
こすので20体積部以下とされる。
ム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネ
シウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化
カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ粉末、窒化ア
ルミニウム粉末、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素粉
末、結晶性シリカ、非晶性シリカなどが挙げられる。
窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性
シリカ等が好ましい。
性、絶縁性が良好な点で好適である。また、結晶性シリ
カまたは非晶性シリカは、放熱性の点ではアルミナより
劣るが、イオン性不純物が少ないため、PCT処理時の
絶縁性が高く、銅箔、アルミ線、アルミ板等の腐食が少
ない点で好適である。
ウム、水酸化マグネシウム、三酸化アンチモン等が好ま
しい。
与の目的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウ
ム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシ
ウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグ
ネシウム、アルミナ、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が
好ましい。
ナ、ほう酸アルミウイスカ等が好ましい。
を溶剤に溶解ないし分散してワニスとし、ベースフィル
ム上に塗布、加熱し溶剤を除去することにより、接着剤
層をベースフィルム上に形成して得られる。ベースフィ
ルムとしては、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、
ポリエチレンテレフタレートフィルム、離型処理したポ
リエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィ
ルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフ
ィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィル
ムが使用できる。ベースフィルムは、使用時に剥離して
接着フィルムのみを使用することもできるし、ベースフ
ィルムとともに使用し、後で除去することもできる。
ては、例えば、カプトン(東レ、デュポン株式会社製商
品名)、アピカル(鐘淵化学工業株式会社製商品名)等
のポリイミドフィルム、ルミラー(東レ、デュポン株式
会社製商品名)、ピューレックス(帝人株式会社製商品
名)等のポリエチレンテレフタレートフィルムなどを使
用することができる。
ルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、
2−エトキシエタノール、トルエン、ブチルセルソル
ブ、メタノール、エタノール、2−メトキシエタノール
などを用いるのが好ましい。また、塗膜性を向上するな
どの目的で、高沸点溶剤を加えても良い。高沸点溶剤と
しては、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミ
ド、メチルピロリドン、シクロヘキサノンなどが挙げら
れる。
慮した場合には、らいかい機、3本ロール及びビーズミ
ル等により、またこれらを組み合わせて行なうことがで
きる。フィラーと低分子量物をあらかじめ混合した後、
高分子量物を配合することにより、混合に要する時間を
短縮することも可能となる。また、ワニスとした後、真
空脱気によりワニス中の気泡を除去することが好まし
い。
ルム上に接着剤ワニスを塗布し、加熱乾燥して溶剤を除
去するが、これにより得られる接着剤は、DSCを用い
て測定した全硬化発熱量の10〜40%の発熱を終えた
状態とされる。溶剤を除去する際に加熱するが、この
時、接着剤組成物の硬化反応が進行しゲル化してくる。
その際の硬化状態が接着剤の流動性に影響し、接着性や
取扱い性を適正化する。DSC(示差走査熱分析)は、
測定温度範囲内で、発熱、吸熱の無い標準試料との温度
差をたえず打ち消すように熱量を供給または除去するゼ
ロ位法を測定原理とするものであり、測定装置が市販さ
れておりそれを用いて測定できる。樹脂組成物の反応
は、発熱反応であり、一定の昇温速度で試料を昇温して
いくと、試料が反応し熱量が発生する。その発熱量をチ
ャートに出力し、ベースラインを基準として発熱曲線と
ベースラインで囲まれた面積を求め、これを発熱量とす
る。室温から250℃まで5〜10℃/分の昇温速度で
測定し、上記した発熱量を求める。これらは、全自動で
行なうものもあり、それを使用すると容易に行なうこと
ができる。つぎに、上記ベースフィルムに塗布し、乾燥
して得た接着剤の発熱量は、つぎのようにして求める。
まず、25℃で真空乾燥器を用いて溶剤を乾燥させた未
硬化試料の全発熱量を測定し、これをA(J/g)とす
る。つぎに、塗工、乾燥した試料の発熱量を測定し、こ
れをBとする。試料の硬化度C(%)(加熱、乾燥によ
り発熱を終えた状態)は、つぎの数式(1)で与えられ
る。
性率は、25℃で20〜2,000MPaで、260℃
で3〜50MPaという低弾性率でなければならない。
貯蔵弾性率の測定は、接着剤硬化物(DSCを用いて測
定した場合の全硬化発熱量の95〜100%の発熱を終
えた接着剤)に引張り荷重をかけて、周波数10Hz、
昇温速度5〜10℃/分で−50℃から300℃まで測
定する温度依存性測定モードで行った。25℃での貯蔵
弾性率が2,000MPaを超えるものでは、半導体チ
ップとプリント配線板の熱膨張係数の差によってリフロ
ー時に発生する応力を緩和させる効果が小さくなるため
クラックを発生させてしまう。一方、貯蔵弾性率が20
MPa未満では、接着剤の取扱性が悪くなる。好ましく
は50〜1000MPaである。
合体とエポキシ樹脂系接着剤において、室温付近での弾
性率が低いことを特徴としている。エポキシ基含有アク
リル系共重合体は、室温付近での弾性率が低いため、エ
ポキシ基含有アクリル系共重合体の混合比を大きくする
ことで、半導体チップとプリント配線板の熱膨張係数の
差に起因して、リフロー時の加熱冷却過程で発生する応
力を緩和する効果によりクラックを抑制することができ
る。また、エポキシ基含有アクリル系共重合体はエポキ
シ樹脂との反応性に優れるため、接着剤硬化物が化学
的、物理的に安定するためPCT処理に代表される耐湿
性試験に優れた性能を示す。また、下記の方法により、
従来の接着フィルムの強度の低下、可撓性の低下、タッ
ク性の増大等取り扱い性の点での問題を解決した。 1)本発明で規定したエポキシ基含有アクリル系共重合
体を使用することにより、リフロー時のクラック発生を
抑制できる。 2)分子量の大きいアクリル系共重合体を使用すること
で共重合体の添加量が少ない場合でも、接着フィルムの
フィルム強度、可撓性を確保できる。 3)エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量3
万以上の高分子量樹脂を加えることで、タック性を低減
することができる。
脂と高分子量樹脂とが相溶性が良く均一になっており、
アクリル系共重合体に含まれるエポキシ基がそれらと部
分的に反応し、未反応のエポキシ樹脂を含んで全体が架
橋してゲル化するために、それが流動性を抑制し、エポ
キシ樹脂等を多く含む場合においても取扱い性を損なう
ことがない。また、未反応のエポキシ樹脂がゲル中に多
数残存しているため、圧力がかかった場合、ゲル中より
未反応成分がしみだすため、全体がゲル化した場合で
も、接着性の低下が少なくなる。
リル系共重合体に含まれるエポキシ基やエポキシ樹脂が
ともに反応するが、エポキシ基含有アクリル系共重合体
は分子量が大きく、1分子鎖中にエポキシ基が多く含ま
れるため、反応が若干進んだ場合でもゲル化する。通
常、DSCを用いて測定した場合の全硬化発熱量の10
から40%の発熱を終えた状態、すなわちAまたはBス
テージ前半の段階でゲル化がおこる。そのため、エポキ
シ樹脂等の未反応成分を多く含んだ状態でゲル化してお
り、溶融粘度がゲル化していない場合に比べて、大幅に
増大しており、取扱い性を損なうことがない。また圧力
がかかった場合、ゲル中より未反応成分がしみだすた
め、ゲル化した場合でも、接着性の低下が少ない。さら
に、接着剤がエポキシ樹脂等の未反応成分を多く含んだ
状態でフィルム化できるため、接着フィルムのライフ
(有効使用期間)が長くなるという利点がある。
ジの後半から、Cステージ状態で初めてゲル化が起こ
り、ゲル化が起こった段階でのエポキシ樹脂等の未反応
成分が少ないため、流動性が低く、圧力がかかった場合
でも、ゲル中よりしみだす未反応成分が少ないため、接
着性が低下する。
キシ基と低分子量のエポキシ樹脂のエポキシ基の反応し
やすさについては明らかではないが、少なくとも同程度
の反応性を有していればよく、アクリル系共重合体に含
まれるエポキシ基のみが選択的に反応するものである必
要はない。
着剤の硬化の程度を示す。Aステージはほぼ未硬化でゲ
ル化していない状態であり、DSCを用いて測定した場
合の全硬化発熱量の0〜20%の発熱を終えた状態であ
る。Bステージは若干硬化、ゲル化が進んだ状態であり
全硬化発熱量の20〜60%の発熱を終えた状態であ
る。Cステージはかなり硬化が進み、ゲル化した状態で
あり、全硬化発熱量の60〜100%の発熱を終えた状
態である。
ヒドロフラン)等の浸透性の大きい溶剤中に接着剤を浸
し、25℃で20時間放置した後、接着剤が完全に溶解
しないで膨潤した状態にあるものをゲル化したと判定し
た。なお、実験的には、以下のように判定した。
5℃で20時間放置した後、非溶解分を200メッシュ
のナイロン布で濾過し、これを乾燥した後の重量を測定
(重量W2)した。THF抽出率(%)をつぎの数式
(2)のように算出した。THF抽出率が80重量%を
越えるものをゲル化していないとし、80重量%以下の
ものをゲル化していると判定した。
り、溶融粘度が大きくでき、さらにチクソトロピック性
を発現できるために、上記効果をさらに大きくすること
が可能となる。
熱性向上、接着剤に難燃性を付与、接着時の温度におい
て適正な粘度をもたせること、表面硬度の向上等の特性
も付与できる。本発明の接着フィルムを用いて半導体チ
ップと配線板を接着させた半導体装置は、耐リフロー
性、温度サイクルテスト、耐電食性、耐湿性(耐PCT
性)等に優れていた。
性フィルムは、ガラス転移温度Tgが200℃以上のポ
リマまたは液晶ポリマを用いたフィルムであることが好
ましく、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリアミ
ドイミド、ポリエーテルイミドまたは全芳香族ポリエス
テルなどが好適に用いられる。フィルムの厚みは、5〜
200μmの範囲内で用いるのが好ましいが、限定する
ものではない。Tgが200℃以下の熱可塑性フィルム
をコア材に用いた場合は、はんだリフロー時などの高温
時に塑性変形を起こす場合があり、好ましくない。
は、接着剤の各成分を溶剤に溶解ないし分散してワニス
とし、コア材となる耐熱性熱可塑性フィルム上に塗布、
加熱し溶剤を除去することにより作製することができ、
接着剤層をコア材となる耐熱性熱可塑性フィルム上に形
成することにより三層構造の両面接着フィルムを得るこ
とができる。接着剤の厚みは、2〜150μmの範囲で
用いられ、これより薄いと接着性や熱応力緩衝効果に乏
しく、厚いと経済的でなくなるが、制限するものでな
い。
分散してワニスとし、このワニスをベースフィルム上に
塗布、加熱し溶剤を除去することにより接着剤成分のみ
からなる接着フィルムを作製し、この接着剤成分のみか
らなる接着フィルムをコア材となる耐熱性熱可塑性フィ
ルムの両面に貼り合わせることにより三層構造の両面接
着フィルムを得ることもできる。ここで、接着剤成分の
みからなる接着フィルムを作製するためのベースフィル
ムとしては、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポ
リエチレンテレフタレートフィルム、離型処理したポリ
エチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィル
ム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィ
ルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルム
が使用できる。プラスチックフィルムとしては、例え
ば、カプトン(東レ、デュポン株式会社製商品名)、ア
ピカル(鐘淵化学工業株式会社製商品名)等のポリイミ
ドフィルム、ルミラー(東レ、デュポン株式会社製商品
名)、ピューレックス(帝人株式会社製商品名)等のポ
リエチレンテレフタレートフィルムなどを使用すること
ができる。
ルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、
2−エトキシエタノール、トルエン、ブチルセルソル
ブ、メタノール、エタノール、2−メトキシエタノール
などを用いるのが好ましい。また、塗膜性を向上するな
どの目的で、高沸点溶剤を加えても良い。高沸点溶剤と
しては、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミ
ド、メチルピロリドン、シクロヘキサノンなどが挙げら
れる。
慮した場合には、らいかい機、3本ロール及びビーズミ
ル等により、またこれらを組み合わせて行なうことがで
きる。フィラーと低分子量物をあらかじめ混合した後、
高分子量物を配合することにより、混合に要する時間を
短縮することも可能となる。また、ワニスとした後、真
空脱気によりワニス中の気泡を除去することが好まし
い。
性フィルムまたはプラスチックフィルム等のベースフィ
ルム上に接着剤ワニスを塗布し、加熱乾燥して溶剤を除
去することにより得られるが、これにより得られる接着
剤は、DSCを用いて測定した全硬化発熱量の10〜4
0%の発熱を終えた状態とするのが好ましい。溶剤を除
去する際に加熱するが、この時、接着剤組成物の硬化反
応が進行しゲル化してくる。その際の硬化状態が接着剤
の流動性に影響し、接着性や取扱い性を適正化する。D
SC(示差走査熱分析)は、測定温度範囲内で、発熱、
吸熱の無い標準試料との温度差をたえず打ち消すように
熱量を供給または除去するゼロ位法を測定原理とするも
のであり、測定装置が市販されておりそれを用いて測定
できる。樹脂組成物の反応は、発熱反応であり、一定の
昇温速度で試料を昇温していくと、試料が反応し熱量が
発生する。その発熱量をチャートに出力し、ベースライ
ンを基準として発熱曲線とベースラインで囲まれた面積
を求め、これを発熱量とする。室温から250℃まで5
〜10℃/分の昇温速度で測定し、上記した発熱量を求
める。これらは、全自動で行なうものもあり、それを使
用すると容易に行なうことができる。
またはベースフィルムに塗布し、乾燥して得た接着剤の
発熱量は、つぎのようにして求める。まず、接着剤成分
のみを取り出し、25℃で真空乾燥器を用いて溶剤を乾
燥させた未硬化試料の全発熱量を測定し、これをA(J
/g)とする。つぎに、塗工、乾燥した試料の発熱量を
測定し、これをBとする。試料の硬化度C(%)(加
熱、乾燥により発熱を終えた状態)は、つぎの数式
(1)で与えられる。
蔵弾性率は、25℃で20〜2,000MPaで、26
0℃で3〜50MPaという低弾性率であることが好ま
しい。貯蔵弾性率の測定は、接着剤硬化物に引張り荷重
をかけて、周波数10Hz、昇温速度5〜10℃/分で
−50℃から300℃まで測定する温度依存性測定モー
ドで行った。25℃での貯蔵弾性率が2,000MPa
を超えるものでは、半導体チップとプリント配線板の熱
膨張係数の差によってリフロー時に発生する応力を緩和
させる効果が小さくなるためクラックを発生させてしま
う。一方、貯蔵弾性率が20MPa未満では、取扱性が
悪くなる。
ルムを用いる三層構造をとることで、エポキシ基含有ア
クリル系共重合体とエポキシ樹脂系接着剤において、室
温付近での弾性率が低いことに起因する接着フィルムの
取り扱い性を容易にすることを特徴としている。すなわ
ち、本発明の三層構造により、室温付近での剛性のない
接着フィルムの位置合せ等の作業を容易に自動化するこ
とができ、しかも、本接着剤系の優れた熱応力緩和効果
を発現することができる。本発明では、下記の方法によ
り、従来の低弾性率接着フィルムの剛性の低下等による
取り扱い性の点での問題を解決した。 1)コア材に耐熱性熱可塑性フィルムを配した三層構造
をとることで低弾性率の接着剤をフィルム状で容易に取
り扱うことができる。 2)本発明で規定したコア材となる耐熱性熱可塑性フィ
ルムを用いることにより、リフロー時の接着フィルムの
塑性変形を抑制できる。
子量樹脂とが相溶性が良く均一になっており、アクリル
系共重合体に含まれるエポキシ基がそれらと部分的に反
応し、未反応のエポキシ樹脂を含んで全体が架橋してゲ
ル化するために、それが流動性を抑制し、エポキシ樹脂
等を多く含む場合においても取扱い性を損なうことがな
い。また、未反応のエポキシ樹脂がゲル中に多数残存し
ているため、圧力がかかった場合、ゲル中より未反応成
分がしみだすため、全体がゲル化した場合でも、接着性
の低下が少なくなる。
リル系共重合体に含まれるエポキシ基やエポキシ樹脂が
ともに反応するが、エポキシ基含有アクリル系共重合体
は分子量が大きく、1分子鎖中にエポキシ基が多く含ま
れるため、反応が若干進んだ場合でもゲル化する。通
常、DSCを用いて測定した場合の全硬化発熱量の10
から40%の発熱を終えた状態、すなわちAまたはBス
テージ前半の段階でゲル化がおこる。そのため、エポキ
シ樹脂等の未反応成分を多く含んだ状態でゲル化してお
り、溶融粘度がゲル化していない場合に比べて、大幅に
増大しており、取扱い性を損なうことがない。また圧力
がかかった場合、ゲル中より未反応成分がしみだすた
め、ゲル化した場合でも、接着性の低下が少ない。さら
に、接着剤がエポキシ樹脂等の未反応成分を多く含んだ
状態でフィルム化できるため、接着フィルムのライフ
(有効使用期間)が長くなるという利点がある。
ジの後半から、Cステージ状態で初めてゲル化が起こ
り、ゲル化が起こった段階でのエポキシ樹脂等の未反応
成分が少ないため、流動性が低く、圧力がかかった場合
でも、ゲル中よりしみだす未反応成分が少ないため、接
着性が低下する。
キシ基と低分子量のエポキシ樹脂のエポキシ基の反応し
やすさについては明らかではないが、少なくとも同程度
の反応性を有していればよく、アクリル系共重合体に含
まれるエポキシ基のみが選択的に反応するものである必
要はない。
着剤の硬化の程度を示す。Aステージはほぼ未硬化でゲ
ル化していない状態であり、DSCを用いて測定した場
合の全硬化発熱量の0〜20%の発熱を終えた状態であ
る。Bステージは若干硬化、ゲル化が進んだ状態であり
全硬化発熱量の20〜60%の発熱を終えた状態であ
る。Cステージはかなり硬化が進み、ゲル化した状態で
あり、全硬化発熱量の60〜100%の発熱を終えた状
態である。
ヒドロフラン)等の浸透性の大きい溶剤中に接着剤を浸
し、25℃で20時間放置した後、接着剤が完全に溶解
しないで膨潤した状態にあるものをゲル化したと判定し
た。なお、実験的には、以下のように判定した。
5℃で20時間放置した後、非溶解分を200メッシュ
のナイロン布で濾過し、これを乾燥した後の重量を測定
(重量W2)した。THF抽出率(%)をつぎの数式
(2)のように算出した。THF抽出率が80重量%を
越えるものをゲル化していないとし、80重量%以下の
ものをゲル化していると判定した。
り、溶融粘度が大きくでき、さらにチクソトロピック性
を発現できるために、上記効果をさらに大きくすること
が可能となる。
熱性向上、接着剤に難燃性の付与、接着時の温度におい
て適正な粘度をもたせること、表面硬度の向上等の特性
も付与できる。 ( 図面の簡単な説明)図1(a)は本発明による単層
の熱硬化性接着フィルムの断面図、図1(b)は本発明
による3層接着フィルムの断面図である。
した半導体搭載用基板の断面図である。
した半導体搭載用基板の断面図である。
る。
面図である。
置の一実施例の製造工程を示す断面図である。
置の他の実施例の製造工程を示す断面図である。
面図である。( 発明を実施するための最良の形態)以
下、図面に基づき本発明の各種実施例について説明す
る。 <実施例1>図1(a)は単層の熱硬化性接着フィルム
の断面図であり、動的粘弾性装置で測定されるその硬化
物の25℃における弾性率が10から2000MPaの
範囲であり、かつ260℃における弾性率が3から50
MPaの範囲で規定され、DSC(示差熱量計)を用い
て測定した場合の全硬化発熱量の10〜40%の発熱を
終えた半硬化状態の熱硬化性接着剤1からなる。熱硬化
性接着フイルム内に残存する溶媒量を2%以下に乾燥さ
れたエポキシ基含有アクリル共重合体フィルムを用い
た。
ドフィルム2の両面に塗工された3層の接着フィルムの
断面図を示す。この例ではポリイミドフィルムとして宇
部興産製の50μm厚のユーピレックス(商品名)を用
いた。
子部と配線基板側端子部とを接続するのに好適な、接着
部材3を有機配線基板4に熱圧着した半導体搭載用基板
の断面図、図3はTABのインナーボンディング方式で
半導体端子部と配線板側端子部と接続するのに好適な、
接着部材3をテープ状配線基板5に熱圧着した半導体搭
載用基板の断面図である。図4は図2の半導体搭載用基
板にチップ6をフェイスアップで接着し、半導体端子部
と配線板側端子部とがワイヤ7によりワイヤボンディン
グされ、封止材で封止されてなる半導体装置の断面図、
図5は図3の半導体搭載用基板にチップ6をフェイスダ
ウンで接着したのちTABのインナーボンディング方式
で半導体端子部と基板側端子部とが接続され、チップ6
端面が液状封止材8で封止されてなる半導体装置の断面
図である。なお、図8に示すように、配線9を基板の半
導体チップ搭載側とは反対側に形成してもよい。この場
合、外部接続端子12は、半導体チップ搭載側とは反対
の側に形成された配線9の表面に形成される。また、配
線9の露出部分は、レジスト11により覆われる。
の製造工程を示す。
25℃における弾性率が10から2000MPaの範囲
であり、かつ260℃における弾性率が3から50MP
aの範囲で規定され、DSCを用いて測定した場合の全
硬化発熱量の10〜40%の発熱を終えた半硬化状態の
熱硬化性接着剤1で構成される熱硬化性接着テープ(接
着部材)3を所定の大きさに切断プレスで切断する(図
6(a))。
のCu配線が施され、外部はんだ端子用スルーホールが
形成されたポリイミドフィルム基板(有機配線基板)4
上面に精密に位置合わせした後、熱プレスにて熱圧着し
半導体搭載用基板を得る(図6(b))。
断、およびポリイミドフィルム基板への精密位置決め搭
載及び仮固定は個々に行い、その後、搭載した熱硬化性
接着フィルムを一括して熱プレスにて本圧着して7連の
フレーム状半導体搭載用基板を得た。さらにこの例で
は、熱硬化性接着フィルム3を切断する工程の前に、帯
電した空気を吹き付けるエリミノスタット(静電気除
去)工程を実施し、帯電した絶縁性のフィルムが切断工
程時に治具に貼り付くことを防止した。また、さらに仮
接着ならびに一括して本接着をする際の熱硬化性接着フ
ィルム3に接触する熱プレスの上型にはテフロンないし
はシリコンの離型表面処理を施し、熱硬化性フィルムが
上型に粘着することを防止した。こうして得られた多連
半導体搭載用フレーム基板に半導体チップ6をフェイス
アップにて精密位置決め搭載し、熱プレスにて加圧し接
着するチップマウント工程を経る。この例では半導体チ
ップ側の加熱温度を少なくとも半導体搭載用基板側より
高く設定し、両面から加熱・圧着した。
端子部とを金線でワイヤボンディングするワイヤボンデ
ィング工程(図6(c))、およびエポキシ系封止材に
てトランスファーモールド成形して封止する封止工程
(図6(d))、そしてはんだボールを搭載しリフロー
工程をへて外部端子9を形成するはんだボール形成工程
をへて、本発明による半導体装置を得た(図6
(e))。封止材8として日立化成製ビフェニル系エポ
キシ封止材CEL−9200(商品名)を用いた。 <比較例1>1層のCu配線が施され、外部はんだ端子
用スルーホールが形成されたポリイミドフィルム配線基
板(実施例11で使用したのと同じ)上面に、エポキシ
樹脂を主成分とし、その硬化物のDMA(動的粘弾性測
定装置)で測定される25℃の弾性率が3000MPa
の絶縁性液状接着剤をダイボンド装置にて滴下・塗布
し、半導体チップを精密に位置決めし搭載した。その
後、クリーンオーブン内で所定の硬化時間を経たのち、
実施例1と同じワイヤボンディング工程、封止工程、及
びはんだボール形成工程をへて半導体装置を得た。 <比較例2>実施例1で使用したのと同じポリイミド配
線基板に、シリコン樹脂を主成分としその硬化物の25
℃の弾性率が10MPaであり、かつ260℃における
弾性率が測定不可能なほど小さい絶縁性液状接着剤、を
ダイボンド装置にて滴下・塗布し、半導体チップを搭載
し、その後、実施例1と同じ工程をへて半導体装置を得
た。 <実施例2>図7に半導体搭載用基板および半導体装置
の製造工程を示す。
25℃における弾性率が10から2000MPaの範囲
であり、かつ260℃における弾性率が3から50MP
aの範囲で規定され、DSCを用いて測定した場合の全
硬化発熱量の10〜40%の発熱を終えた半硬化状態の
熱硬化性接着剤1で構成される熱硬化性接着テープ(接
着部材)3を所定の大きさに切断プレスで切断する(図
7(a))。
のCu配線が施され、TABテープ同様のインナーリー
ド部と外部はんだ端子用のスルーホールが形成されたポ
リイミドフィルム基板5の上面に精密に位置合わせした
後、熱プレスにて熱圧着して半導体搭載用基板を得た
(図7(b))。
程前の静電気除去工程、および熱プレス上型面への離型
表面処理を施した同じ工程にて、多連半導体搭載用フレ
ーム基板を得た。
体チップ6をフェイスダウンで精密位置合わせして順次
搭載し、熱プレスにて熱圧着した(図7(c))。その
後、基板側端子であるCuインナーリード部10を個々
にTABインナーリードボンダー(この例ではシングル
ポイントボンダー)を用いて、チップ側の端子部に接続
するインナーリードボンディングを経て(図7
(d))、チップ端面とポリイミドフィルム基板5の上
面とをエポキシ系液状封止材8をディスペンスにて被覆
し(図7(e))、所定の加熱・硬化時間を経て、半導
体装置を得た(図7(f))。この例では、インナーリ
ード部にはCuの上にSnめっきが施されたものを用
い、半導体端子部にはAuめっきバンプが形成されてい
るものを用いてAu/Sn接合により接続した。 <比較例3>1層のCu配線が施され、TABテープの
インナーリード部と外部はんだ端子用のスルーホールが
形成された実施例2と同じポリイミドフィルム基板の上
面に、エポキシ樹脂を主成分とし、その硬化物のDMA
で測定される25℃の弾性率が3000MPaの絶縁性
液状接着剤をダイボンド装置にて滴下・塗布し、半導体
チップを精密に位置決めし搭載した。しかし、樹脂がイ
ンナーボンディング部にまで流れ、その後のインナーボ
ンディングができなかったが、そのまま実施例2と同様
にチップ端面をエポキシ樹脂を主体とする液状封止材で
封止し、はんだボールを形成した比較品を得た。 <比較例4>1層のCu配線が施され、TABテープの
インナーリード部と外部はんだ端子用のスルーホールが
形成された実施例2と同じポリイミドフィルム基板の上
面に、シリコン樹脂を主成分としその硬化物の25℃の
弾性率が10MPaであり、かつ260℃における弾性
率が測定不可能なほど小さい絶縁性液状接着剤、をダイ
ボンド装置にて滴下・塗布し、実施例2と同様に半導体
チップを搭載した。しかし、樹脂がインナーボンディン
グ部にまで流れ、その後のインナーボンディングができ
なかったが、そのまま実施例2と同様にチップ端面をエ
ポキシ樹脂を主体とする液状封止材で封止し、はんだボ
ールを形成した比較品を得た。 <比較例5>シリコン樹脂を主成分としその硬化物の2
5℃の弾性率が10MPaであり、かつ260℃におけ
る弾性率が測定不可能なほど小さい絶縁性液状接着剤を
テフロン板に注型し、その後、所定の加熱温度・時間に
より硬化させて、低弾性のフィルムを得た。このフィル
ムの両面に比較例3に記載したエポキシ樹脂を主体とす
る熱硬化性接着剤を両面に塗布し、1層のCu配線が施
されTABテープのインナーリード部と外部はんだ端子
用のスルーホールが形成された実施例2と同じポリイミ
ドフィルム基板の上面に、熱プレスで熱圧着し、その
後、半導体チップをフェイスダウンで接着した後、実施
例2に記載したインナーリードボンディング工程、封止
工程をへてはんだボールを形成した比較品を得た。実施
例1、実施例2、比較例1〜5の半導体装置のについ
て、耐吸湿リフロー試験を実施するとともに、FR−4
配線基板にリフロー実装した各半導体装置について耐温
度サイクル試験を実施した結果を表1に示す。吸湿リフ
ロー試験については、吸湿前と85℃85%RHの条件
下で24時間および48時間吸湿させたのち最高温度2
40℃のIRリフローを実施した試験品中の剥離、クラ
ックをSAT(超音波探査探傷装置)で調べた結果を表
示した。また、各サンプルの耐温度サイクル試験は、基
板実装後に−25℃(30分、air)〜150℃(3
0分、air)の温度サイクルを実施したのち、パッケ
ージ外部端子のはんだボールの接続抵抗を4端子法で測
定し、50mΩ以上になったものを不良とした。
剤3との界面に剥離およびボイドが極めて少なく、SA
T(超音波探査探傷装置)で検知できない。 △:熱硬化性接着剤3の塗布時に有機配線基板の配線間
への埋め込みが充分でなくボイドが観察され、その箇所
から剥離が進展しているものが、サンプル10中2〜
3。 ×:上記した剥離がパッケージ外部にまで至り、リフロ
ー後はパッケージに膨れ、クラックが観察されるもがサ
ンプル10中10。剥離してワイヤーボンディング部や
インナーリード部の断線にまで至るものが観察される。 耐温度サイクル性 ○:はんだボール接続部の接続抵抗が変化しない。 ×:はんだボール接続部の接続抵抗が50mΩを越える
端子が1つでも存在する。 −:インナーボンディングが出来ず、接続抵抗を測定で
きない。評価不可。 <実施例3>エポキシ樹脂としてビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂(エポキシ当量200、油化シェルエポキシ
株式会社製のエピコート828を使用)45重量部、ク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量22
0、住友化学工業株式会社製のESCN001を使用)
15重量部、エポキシ樹脂の硬化剤としてフェノールノ
ボラック樹脂(大日本インキ化学工業株式会社製のプラ
イオーフェンLF2882を使用)40重量部、エポキ
シ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が3万以上の
高分子量樹脂としてフェノキシ樹脂(分子量5万、東都
化成株式会社製のフェノトートYP−50を使用)15
重量部、エポキシ基含有アクリルゴムとしてエポキシ基
含有アクリルゴム(分子量100万、帝国化学産業株式
会社製のHTR−860P−3を使用)150重量部、
硬化促進剤として硬化促進剤1−シアノエチル−2−フ
ェニルイミダゾール(キュアゾール2PZ−CN)0.
5重量部、シランカップリング剤としてγ−グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン(日本ユニカー株式会社
製のNUC A−187を使用)0.7重量部からなる
組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、真
空脱気した。得られたワニスを、厚さ75μmの離型処
理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布
し、140℃で5分間加熱乾燥して、膜厚が80μmの
Bステージ状態の塗膜を形成し接着フィルムを作製し
た。
C(デュポン社製912型DSC)を用いて測定(昇温
速度、10℃/分)した結果、全硬化発熱量の15%の
発熱を終えた状態であった。また、THF中に接着剤
(重量W1)を浸し、25℃で20時間放置した後、非
溶解分を200メッシュのナイロン布で濾過し、これを
乾燥した後の重量を測定(重量W2)し、THF抽出率
(=(W1−W2)×100/W1)を求めたところ、
THF抽出率は35重量%であった。さらに、接着剤硬
化物の貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置(レオロジ製、
DVE−V4)を用いて測定(サンプルサイズ 長さ2
0mm、幅4mm、膜厚80μm、昇温速度5℃/分、
引張りモード 自動静荷重)した結果、25℃で360
MPa、260℃で4MPaであった。 <実施例4>実施例3で用いたフェノキシ樹脂を、カル
ボキシル基含有アクリロニトリルブタジエンゴム(分子
量40万、日本合成ゴム株式会社製のPNR−1を使
用)に変更したほか、実施例1と同様にして接着フィル
ムを作製した。なお、この状態での接着剤の硬化度は、
DSCを用いて測定した結果、全硬化発熱量の20%の
発熱を終えた状態であった。THF抽出率は、35重量
%であった。さらに、接着剤硬化物の貯蔵弾性率を動的
粘弾性測定装置を用いて測定した結果、25℃で300
MPa、260℃で3MPaであった。 <実施例5>実施例3の接着剤ワニスの接着剤固形分1
00体積部に対してシリカを10体積部添加し、ビーズ
ミルで60分間混練したワニスを用いて実施例1と同様
にして接着フィルムを作製した。DSCを用いて測定し
た結果、全硬化発熱量の15%の発熱を終えた状態であ
った。THF抽出率は、30重量%であった。さらに、
接着剤硬化物の貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置を用い
て測定した結果、25℃で1,500MPa、260℃
で10MPaであった。 <実施例6>実施例3で用いたフェノキシ樹脂を用いな
いこと以外実施例1と同様にして接着フィルムを作製し
た。DSCを用いて測定した結果、全硬化発熱量の15
%の発熱を終えた状態であった。THF抽出率は、35
重量%であった。さらに、接着剤硬化物の貯蔵弾性率を
動的粘弾性測定装置を用いて測定した結果、25℃で3
50MPa、260℃で4MPaであった。 <比較例6>実施例3のエポキシ基含有アクリルゴムの
量を150重量部から50重量部にしたこと以外は実施
例1と同様にして接着フィルムを作製した。DSCを用
いて測定した結果、全硬化発熱量の20%の発熱を終え
た状態であった。THF抽出率は、40重量%であっ
た。さらに、接着剤硬化物の貯蔵弾性率を、動的粘弾性
測定装置を用いて測定した結果、25℃で3,000M
Pa、260℃で5MPaであった。 <比較例7>実施例3のエポキシ基含有アクリルゴムの
量を150重量部から400重量部にしたこと以外は実
施例1と同様にして接着フィルムを作製した。DSCを
用いて測定した結果、全硬化発熱量の20%の発熱を終
えた状態であった。THF抽出率は、30重量%であっ
た。さらに、接着剤硬化物の貯蔵弾性率を動的粘弾性測
定装置を用いて測定した結果、25℃で200MPa、
260℃で1MPaであった。 <比較例8>実施例3のエポキシ基含有アクリルゴムの
150重量部をフェノキシ樹脂に変更(フェノキシ樹脂
160重量部)した他、実施例1と同様にして接着フィ
ルムを作製した。この接着フィルムの全硬化発熱量は2
0%であり、THF抽出率は、90重量%であった。ま
た、貯蔵弾性率は、25℃で3,400MPa、260
℃で3MPaであった。 <比較例9>実施例3のエポキシ基含有アクリルゴムを
アクリロニトリルブタジエンゴムに変更した他は、実施
例1と同様にして接着フィルムを作製した。この接着フ
ィルムの全硬化発熱量は、20%、THF抽出率は、9
0重量%であった。また、貯蔵弾性率は、25℃で50
0MPa、260℃で2MPaであった。得られた接着
フィルムを用いて作製した半導体装置について、耐熱
性、耐電食性、耐湿性を調べた。耐熱性の評価方法に
は、半導体チップと厚み25μmのポリイミドフィルム
を基材に用いたフレキシブルプリント配線板を接着フィ
ルムで貼り合せた半導体装置サンプル(片面にはんだボ
ールを形成)の耐リフロークラック性と温度サイクル試
験を適用した。耐リフロークラック性の評価は、サンプ
ル表面の最高温度が240℃でこの温度を20秒間保持
するように温度設定したIR(赤外線)リフロー炉にサ
ンプルを通し、室温で放置することにより冷却する処理
を2回繰り返したサンプル中のクラックの観察で行っ
た。クラックの発生していないものを良好とし、発生し
ていたものを不良とした。温度サイクル試験は、サンプ
ルを−55℃雰囲気に30分間放置し、その後125℃
の雰囲気に30分間放置する工程を1サイクルとして、
破壊が起きるまでのサイクル数を示した。また、耐電食
性の評価は、FR−4基板にライン/スペース=75/
75μmのくし形パターンを形成し、この上に接着フィ
ルムを貼り合せたたサンプルを作製し、85℃/85%
RH/DC6V印加の条件下で1,000時間後の絶縁
抵抗値を測定することにより行った。絶縁抵抗値が10
Ω以上を示したものを良好とし、10Ω未満であったも
のを不良とした。また、耐湿性評価は、半導体装置サン
プルをプレッシャークッカーテスター中で96時間処理
(PCT処理)後接着フィルムの剥離及び変色を観察す
ることにより行った。接着フィルムの剥離及び変色の認
められなかったものを良好とし、剥離のあったもの又は
変色のあったものを不良とした。その結果を表2に示
す。
シ樹脂及びその硬化剤、エポキシ樹脂と相溶性の高分子
量樹脂、エポキシ基含有アクリル系共重合体、硬化促進
剤をともに含む接着剤であり、実施例6は、エポキシ樹
脂及びその硬化剤、エポキシ基含有アクリル系共重合
体、硬化促進剤をともに含む接着剤であり、本発明で規
定した25℃及び260℃での貯蔵弾性率を示してい
る。これらは、耐リフロークラック性、温度サイクル試
験、耐電食性、耐PCT性が良好であった。
含有アクリル系共重合体の量が少ないため貯蔵弾性率が
高く応力を緩和できずに耐リフロークラック性、温度サ
イクルテストでの結果が悪く信頼性に劣る。また、比較
例7は、本発明で規定したエポキシ基含有アクリル系共
重合体の量が多すぎるため貯蔵弾性率が低く良好である
が、接着フィルムの取扱性が悪い。比較例8は、本発明
で規定したエポキシ基含有アクリル系共重合体を含まな
い組成であるため貯蔵弾性率が高く比較例1と同様、応
力を緩和できずに耐リフロークラック性、温度サイクル
テストでの結果が悪い。比較例9は、本発明で規定した
エポキシ基含有アクリル系共重合体を含まず、それ以外
のゴム成分を含み25℃での貯蔵弾性率が低いが耐電食
性に劣る結果を示した。 <実施例7>エポキシ樹脂としてビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂(エポキシ当量200、油化シェルエポキシ
株式会社製商品名のエピコート828を使用)45重量
部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当
量220、住友化学工業株式会社製商品名のESCN0
01を使用)15重量部、エポキシ樹脂の硬化剤として
フェノールノボラック樹脂(大日本インキ化学工業株式
会社製商品名のプライオーフェンLF2882を使用)
40重量部、エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均
分子量が3万以上の高分子量樹脂としてフェノキシ樹脂
(分子量5万、東都化成株式会社製商品名のフェノトー
トYP−50を使用)15重量部、エポキシ基含有アク
リル系共重合体としてエポキシ基含有アクリルゴム(分
子量100万、帝国化学産業株式会社製商品名のHTR
−860P−3を使用)150重量部、硬化促進剤とし
て硬化促進剤1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾ
ール(キュアゾール2PZ−CN)0.5重量部、シラ
ンカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン(日本ユニカー株式会社製商品名のNU
C A−187を使用)0.7重量部からなる組成物
に、メチルエチルケトンを加えて攪拌混合し、真空脱気
した。得られたワニスを、厚さ50μmのプラズマ処理
を施したポリイミドフィルム上に塗布し、130℃で5
分間加熱乾燥して、膜厚が50μmのBステージ状態の
塗膜を形成し片面接着フィルムを作製した。つぎに、こ
の片面接着フィルムのポリイミドフィルムの接着剤を塗
布していない面に同じワニスを塗布し、140℃で5分
間加熱乾燥して、膜厚が50μmのBステージ状態の塗
膜を形成し三層構造の両面接着フィルムを作製した。
分の硬化度は、DSC(デュポン社製商品名912型D
SC)を用いて測定(昇温速度、10℃/分)した結
果、全硬化発熱量の15%の発熱を終えた状態であっ
た。また、THF中に接着剤(重量W1)を浸し、25
℃で20時間放置した後、非溶解分を200メッシュの
ナイロン布で濾過し、これを乾燥した後の重量を測定
(重量W2)し、THF抽出率(=(W1−W2)×1
00/W1)を求めたところ、THF抽出率は35重量
%であった。さらに、接着剤硬化物の貯蔵弾性率を動的
粘弾性測定装置を用いて測定した結果、25℃で360
MPa、260℃で4MPaであった。 <実施例8>実施例7で用いたフェノキシ樹脂を、カル
ボキシル基含有アクリロニトリルブタジエンゴム(分子
量40万、日本合成ゴム株式会社製商品名のPNR−1
を使用)に変更したほか、実施例1と同様にして三層構
造の両面接着フィルムを作製した。なお、この状態での
接着フィルムの接着剤成分の硬化度は、DSCを用いて
測定した結果、全硬化発熱量の20%の発熱を終えた状
態であった。THF抽出率は、35重量%であった。さ
らに、接着剤硬化物の貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置
を用いて測定した結果、25℃で300MPa、260
℃で3MPaであった。 <実施例9>実施例7で用いた接着剤ワニスを厚さ50
μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布
し、140℃で5分間加熱乾燥して、膜厚が50μmの
Bステージ状態の塗膜を形成し、コア材となる耐熱性熱
可塑性フィルムに貼り合わせるための接着フィルムを作
製した。この接着フィルムを厚さ50μmのプラズマ処
理を施したポリイミドフィルムの両面に真空ラミネータ
を用いて、ラミネータロール温度80℃、送り速度0.
2m/分、線圧5kgのラミネート条件で貼り合わせる
ことにより三層構造の両面接着フィルムを作製した。な
お、この状態での接着フィルムの接着剤成分の硬化度
は、DSCを用いて測定した結果全硬化発熱量の20%
の発熱を終えた状態であった。THF抽出率は、35重
量%であった。さらに、接着剤硬化物の貯蔵弾性率を動
的粘弾性測定装置を用いて測定した結果、25℃で36
0MPa、260℃で4MPaであった。 <比較例10>実施例7で用いた接着剤ワニスを厚さ5
0μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布
し、140℃で5分間加熱乾燥して、膜厚が75μmの
Bステージ状態の塗膜を形成して接着フィルムを作製し
た。この接着フィルムを2枚用い、実施例3と同様のラ
ミネート条件で貼り合わせて、コア材を用いない接着フ
ィルムを作製した。得られた接着フィルムの接着剤成分
の全硬化発熱量は20%であり、THF抽出率は35重
量%であった。また、貯蔵弾性率は、25℃で360M
Pa、260℃で4MPaであった。 <比較例11>実施例7のコア材となる耐熱性熱可塑性
フィルムとして用いたポリイミドフィルムをポリプロピ
レンフィルムに変更した他は、実施例1と同様にして三
層構造の両面接着フィルムを作製した。この接着フィル
ムの接着剤成分の全硬化発熱量は、20%、THF抽出
率は、35重量%であった。また、貯蔵弾性率は、25
℃で360MPa、260℃で4MPaであった。 <比較例12>実施例7のエポキシ基含有アクリル系共
重合体をフェノキシ樹脂に変更した他(フェノキシ樹脂
165重量部)、実施例1と同様にして三層構造の両面
接着フィルムを作製した。この接着フィルムの接着剤成
分の全硬化発熱量は20%であり、THF抽出率は、9
0重量%であった。また、貯蔵弾性率は、25℃で3,
400MPa、260℃で3MPaであった。 <比較例13>実施例7のエポキシ基含有アクリル系共
重合体をアクリロニトリルブタジエンゴムに変更した他
は、実施例1と同様にして三層構造の両面接着フィルム
を作製した。この接着フィルム接着剤成分の全硬化発熱
量は、20%、THF抽出率は、90重量%であった。
また、貯蔵弾性率は、25℃で500MPa、260℃
で2MPaであった。
耐電食性、耐湿性を調べた。耐熱性の評価方法には、半
導体チップとプリント配線板を三層構造の両面接着フィ
ルムで貼り合せたサンプルの耐リフロークラック性と温
度サイクル試験を適用した。耐リフロークラック性の評
価は、サンプル表面の最高温度が240℃でこの温度を
20秒間保持するように温度設定したIRリフロー炉に
サンプルを通し、室温で放置することにより冷却する処
理を2回繰り返したサンプル中のクラックの観察で行っ
た。クラックの発生していないものを良好とし、発生し
ていたものを不良とした。温度サイクル試験は、サンプ
ルを−55℃雰囲気に30分間放置し、その後125℃
の雰囲気に30分間放置する工程を1サイクルとして、
破壊が起きるまでのサイクル数を示した。また、耐電食
性の評価は、FR−4基板にライン/スペース=75/
75μmのくし形パターンを形成し、この上に接着フィ
ルムを貼り合せたサンプルを作製し、85℃/85%R
H/DC6V印加の条件下で1,000時間後の絶縁抵
抗値を測定することにより行った。絶縁抵抗値が10Ω
以上を示したものを良好とし、10Ω未満であったもの
を不良とした。また、耐湿性評価は、耐熱性評価サンプ
ルをプレッシャークッカーテスター中で96時間処理
(PCT処理)後接着フィルムの剥離及び変色を観察す
ることにより行った。接着フィルムの剥離及び変色の認
められなかったものを良好とし、剥離のあったもの又は
変色のあったものを不良とした。その結果を表3に示
す。
熱性熱可塑性フィルムを用いた三層構造の両面接着フィ
ルムであり、接着剤成分にエポキシ樹脂及びその硬化
剤、エポキシ樹脂と相溶性の高分子量樹脂、エポキシ基
含有アクリル系共重合体をともに含ため、本発明で規定
した25℃及び260℃での貯蔵弾性率を示している。
これらは、取り扱い性に優れ、耐リフロークラック性、
温度サイクル試験、耐電食性、耐PCT性が良好であっ
た。
耐熱性熱可塑性フィルムを用いた三層構造の両面接着フ
ィルムではないため、取り扱い性に劣っていた。比較例
11は、コア材に耐熱性に劣るポリプロピレンフィルム
を用いたため、耐リフロー性及び温度サイクル試験結果
に劣っていた。比較例12は、本発明で規定したエポキ
シ基含有アクリル系共重合体を含まない組成であったた
めに、規定した25℃での貯蔵弾性率を超えた高い値を
示しており、耐リフロークラック性及び温度サイクル試
験結果に劣っていた。比較例13は、本発明で規定した
エポキシ基含有アクリルゴムを含まずに規定した25℃
での貯蔵弾性率に合わせていたために、耐電食性や耐P
CT性に劣る結果を示した。 (産業上の利用可能性)本発明により、耐吸湿リフロー
性に優れ、かつマザーボードに実装した状態での耐温度
サイクル性に優れる半導体パッケージを製造することが
できる。
付近での弾性率が低いために、ガラスエポキシ基板やポ
リイミド基板に代表されるリジッドプリント配線板及び
フレキシブルプリント配線板に半導体チップを実装した
場合の熱膨張係数の差がもとで起きる加熱冷却時の熱応
力を緩和させることができる。そのため、リフロー時の
クラックの発生が認められず、耐熱性に優れている。ま
た、エポキシ基含有アクリル系共重合体を低弾性率成分
として含んでおり、耐電食性、耐湿性、特にPCT処理
等厳しい条件下で耐湿試験を行なった場合の劣化が少な
く優れた特徴を有する接着材料を提供することができ
る。
を用いた三層構造の両面接着フィルムは、接着剤層の室
温付近での弾性率が低いにもかかわらず、取扱性に優
れ、しかも、ガラスエポキシ基板やポリイミド基板に代
表されるリジッドプリント配線板及びフレキシブルプリ
ント配線板に半導体チップを実装した場合の熱膨張係数
の差がもとで起きる加熱冷却時の熱応力を緩和させるこ
とができる。そのため、リフロー時のクラックの発生が
認められず、耐熱性に優れている。また、エポキシ基含
有アクリル系共重合体を低弾性率成分として含んでお
り、耐電食性、耐湿性、特にPCT処理等厳しい条件下
で耐湿試験を行なった場合の劣化が少なく優れた特徴を
有する接着材料を提供することができる。
レイ状に配列された半導体パッケージは特に携帯機器や
PDA用途の小型電子機器に搭載されるのに好適であ
る。
フィルムの断面図、図1(b)は本発明による3層接着
フィルムの断面図である。
半導体搭載用基板の断面図である。
半導体搭載用基板の断面図である。
である。
一実施例の製造工程を示す断面図である。
他の実施例の製造工程を示す断面図である。
である。
Claims (49)
- 【請求項1】有機系支持基板に接着部材を介して半導体
チップが搭載された半導体装置であって、 前記有機系支持基板の、半導体チップが搭載される側、
および、半導体チップが搭載される側の反対側の少なく
ともいずれかの側には、所定の配線が形成されており、 前記有機系支持基板の半導体チップが搭載される側の反
対側には外部接続用端子がエリアアレイ状に形成されて
おり、 前記所定の配線は半導体チップ端子および前記外部接続
用端子と接続されており、 少なくとも前記半導体チップ端子と所定の配線との接続
部が樹脂封止されており、 前記接着部材は接着剤層を備えるもので、 前記接着剤の動的粘弾性測定装置で測定される25℃の
貯蔵弾性率が10〜2000MPaかつ260℃での貯
蔵弾性率が3〜50MPaであることを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項2】所定の配線と半導体チップ端子とは、ワイ
ヤボンドまたは直接に接続される請求項1記載の半導体
装置。 - 【請求項3】接着部材がフィルム状である請求項1また
は2記載の半導体装置。 - 【請求項4】接着剤の樹脂成分が、エポキシ樹脂、エポ
キシ基含有アクリル共重合体、エポキシ樹脂硬化剤およ
びエポキシ樹脂硬化促進剤を含む請求項1〜3のいずれ
かに記載の半導体装置。 - 【請求項5】接着部材は、コア材の両面に接着剤層が形
成された構造である請求項1〜4のいずれかに記載の半
導体装置。 - 【請求項6】コア材が耐熱性熱可塑性フィルムである請
求項5記載の半導体装置。 - 【請求項7】耐熱性熱可塑性フィルムのガラス転移温度
が200℃以上である請求項6記載の半導体装置。 - 【請求項8】ガラス転移温度200℃以上の耐熱性熱可
塑性フィルムがポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポ
リアミドイミドまたはポリエーテルイミドである請求項
7記載の半導体装置。 - 【請求項9】耐熱性熱可塑性フィルムが液晶ポリマであ
る請求項7記載の半導体装置。 - 【請求項10】接着剤層の中の残存溶媒量が5重量%以
下である請求項1〜9のいずれかに記載の半導体装置。 - 【請求項11】接着部材を介して半導体チップが搭載さ
れる有機系基板の半導体チップ搭載用基板であって、 前記有機系基板の半導体チップが搭載される側および半
導体チップが搭載される側の反対側の少なくともいずれ
かの側には所定の配線が形成されており、 前記有機系基板の半導体チップが搭載される側の反対側
には外部接続用端子がエリアアレイ状に形成されてお
り、 前記接着部材は接着剤層を備えるもので、 前記接着剤硬化物の動的粘弾性測定装置で測定される2
5℃の貯蔵弾性率が10〜2000MPaかつ260℃
での貯蔵弾性率が3〜50MPaであり、 前記接着部材は所定の大きさで前記有機系基板上の所定
の箇所に形成されていることを特徴とする半導体チップ
搭載用基板。 - 【請求項12】接着部材がフィルム状である請求項11
記載の半導体チップ搭載用基板。 - 【請求項13】接着剤の樹脂成分が、エポキシ樹脂、エ
ポキシ基含有アクリル共重合体、エポキシ樹脂硬化剤お
よびエポキシ樹脂硬化促進剤を含む請求項11または1
2記載の半導体チップ搭載用基板。 - 【請求項14】接着部材は、コア材の両面に接着剤層が
形成された構造である請求項11〜13のいずれかに記
載の半導体チップ搭載用基板。 - 【請求項15】コア材が耐熱性熱可塑性フィルムである
請求項14記載の半導体チップ搭載用基板。 - 【請求項16】耐熱性熱可塑性フィルムのガラス転移温
度が200℃以上である、請求項15記載の半導体チッ
プ搭載用基板。 - 【請求項17】ガラス転移温度が200℃以上の耐熱性
熱可塑性フィルムがポリイミド、ポリエーテルスルホ
ン、ポリアミドイミドまたはポリエーテルイミドである
請求項16記載の半導体チップ搭載用基板。 - 【請求項18】耐熱性熱可塑性フィルムが液晶ポリマで
ある請求項15記載の半導体チップ搭載用基板。 - 【請求項19】接着剤層の中の残存溶媒量が5重量%以
下である請求項11〜18のいずれかに記載の半導体チ
ップ搭載用基板。 - 【請求項20】有機系基板上の所定の箇所に形成された
接着部材は所定の大きさに打ち抜き用金型で打ち抜かれ
たフィルムである請求項11〜19のいずれかに記載の
半導体チップ搭載用基板。 - 【請求項21】有機系基板上の所定の箇所に形成された
接着部材は、その接着部材の接着剤が示差熱量計を用い
て測定した場合の全硬化発熱量の10〜40%の発熱を
終えた半硬化状態のものであり、所定の大きさに切断さ
れた後前記有機系基板上に熱圧着されたフィルムである
請求項11〜20のいずれかに記載の半導体チップ搭載
用基板。 - 【請求項22】半導体チップが搭載される側には所定の
配線が形成され半導体チップが搭載される側の反対側に
は外部接続用端子がエリアアレイ状に形成された有機系
基板に、動的粘弾性測定装置で測定される硬化物の25
℃の貯蔵弾性率が10〜2000MPaかつ260℃で
の貯蔵弾性率が3〜50MPaである接着剤層を備える
接着部材であり前記接着剤が示差熱量計を用いて測定し
た場合の全硬化発熱量の10〜40%の発熱を終えた半
硬化状態のものである接着部材フィルムを、所定の大き
さに切断し前記有機系基板上に熱圧着することを含むこ
とを特徴とする半導体チップ搭載用基板の製造法。 - 【請求項23】切断した請求項22に記載の接着部材フ
ィルムを個々に精密位置決め後、熱プレスで仮接着し、
複数の接着部材フィルムを多連の請求項22に記載の有
機系基板に載置した後、加熱した離型表面処理金型で押
圧し一括して接着する請求項22に記載の半導体チップ
搭載用基板の製造法。 - 【請求項24】離型表面処理金型の表面離型材がテフロ
ン(登録商標)およびシリコーンの少なくとも一種であ
る請求項23記載の半導体チップ搭載用基板の製造法。 - 【請求項25】接着部材フィルムの搬送時に発生する静
電気を除くエリミノスタット工程を接着部材フィルム切
断工程前に少なくとも1工程加えた請求項22〜24の
いずれかに記載の半導体搭載用基板の製造法。 - 【請求項26】半導体チップが搭載される側および半導
体チップが搭載される側の反対側の少なくともいずれか
の側には所定の配線が形成され、半導体チップが搭載さ
れる側の反対側には外部接続用端子がエリアアレイ状に
形成された有機系基板の半導体チップ搭載用基板に、動
的粘弾性測定装置で測定される硬化物の25℃の貯蔵弾
性率が10〜2000MPaかつ260℃での貯蔵弾性
率が3〜50MPaである接着剤層を備える接着部材を
接着する工程、 接着部材を介して半導体チップを搭載する工程、 前記所定の配線を半導体チップ端子および前記外部接続
用端子と接続する工程、 少なくとも前記半導体チップ端子と所定の配線との接続
部を樹脂封止する工程を備えることを特徴とする半導体
装置の製造法。 - 【請求項27】半導体チップ搭載用基板の下面側と半導
体チップ側の両面から加熱し、少なくともチップ側の温
度を高くする工程を含む請求項26記載の半導体装置の
製造法。 - 【請求項28】(1)エポキシ樹脂およびその硬化剤1
00重量部と、 (2)グリシジル(メタ)アクリレート2〜6重量%を
含むTg(ガラス転移温度)が−10℃以上でかつ重量
平均分子量が80万以上であるエポキシ基含有アクリル
系共重合体100〜300重量部ならびに(3)硬化促
進剤0.1〜5重量部とを含む接着剤。 - 【請求項29】(1)エポキシ樹脂およびその硬化剤1
00重量部と、 (2)エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量
が3万以上の高分子量樹脂10〜40重量部、(3)グ
リシジル(メタ)アクリレート2〜6重量%を含むTg
(ガラス転移温度)が−10℃以上でかつ重量平均分子
量が80万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合
体100〜300重量部ならびに(4)硬化促進剤0.
1〜5重量部とを含む接着剤。 - 【請求項30】(1)エポキシ樹脂およびフェノール樹
脂100重量部と、 (2)グリシジル(メタ)アクリレート2〜6重量%を
含むTgが−10℃以上でかつ重量平均分子量が80万
以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体100〜
300重量部ならびに(3)硬化促進剤0.1〜5重量
部とを含む接着剤。 - 【請求項31】(1)エポキシ樹脂およびそのフェノー
ル樹脂100重量部と、 (2)フェノキシ樹脂10〜40重量部、(3)グリシ
ジル(メタ)アクリレート2〜6重量%を含むTgが−
10℃以上でかつ重量平均分子量が80万以上であるエ
ポキシ基含有アクリル系共重合体100〜300重量部
ならびに(4)硬化促進剤0.1〜5重量部とを含む接
着剤。 - 【請求項32】接着剤を、示差熱量計を用いて測定した
場合の全硬化発熱量の10〜40%の発熱を終えた状態
にした請求項27〜31のいずれかに記載の接着剤。 - 【請求項33】動的粘弾性測定装置を用いて測定した場
合の接着剤硬化物の貯蔵弾性率が25℃で10〜200
0MPaであり、260℃で3〜50MPaである請求
項27〜32のいずれかに記載の接着剤。 - 【請求項34】無機フィラーを、接着剤樹脂成分100
体積部に対して2〜20体積部含む請求項27〜32の
いずれかに記載の接着剤。 - 【請求項35】無機フィラーがアルミナである請求項3
4記載の接着剤。 - 【請求項36】無機フィラーがシリカである請求項34
記載の接着剤。 - 【請求項37】請求項27〜36のいずれかに記載の接
着剤をベースフィルム上に形成して得られる接着フィル
ム。 - 【請求項38】請求項37に記載の接着フィルムを用い
て半導体チップと配線板を接着させた半導体装置。 - 【請求項39】耐熱性熱可塑性フィルムをコア材に用
い、コア材の両面に、 (1)エポキシ樹脂およびその硬化剤100重量部と、 (2)グリシジル(メタ)アクリレート2〜6重量%を
含むTg(ガラス転移温度)が−10℃以上でかつ重量
平均分子量が80万以上であるエポキシ基含有アクリル
系共重合体100〜300重量部ならびに(3)硬化促
進剤0.1〜5重量部とを含む接着剤を有する三層構造
の両面接着フィルム。 - 【請求項40】耐熱性熱可塑性フィルムをコア材に用
い、コア材の両面に、 (1)エポキシ樹脂およびその硬化剤100重量部と、 (2)エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量
が3万以上の高分子量樹脂10〜40重量部、(3)グ
リシジル(メタ)アクリレート2〜6重量%を含むTg
(ガラス転移温度)が−10℃以上でかつ重量平均分子
量が80万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合
体100〜300重量部ならびに(4)硬化促進剤0.
1〜5重量部とを含む接着剤を有する三層構造の両面接
着フィルム。 - 【請求項41】耐熱性熱可塑性フィルムをコア材に用
い、コア材の両面に、 (1)エポキシ樹脂およびフェノール樹脂100重量部
と、 (2)グリシジル(メタ)アクリレート2〜6重量%を
含むTgが−10℃以上でかつ重量平均分子量が80万
以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体100〜
300重量部ならびに(3)硬化促進剤0.1〜5重量
部とを含む接着剤を有する三層構造の両面接着フィル
ム。 - 【請求項42】耐熱性熱可塑性フィルムをコア材に用
い、コア材の両面に、 (1)エポキシ樹脂およびフェノール樹脂100重量部
と、 (2)フェノキシ樹脂10〜40重量部、(3)グリシ
ジル(メタ)アクリレート2〜6重量%を含むTgが−
10℃以上でかつ重量平均分子量が80万以上であるエ
ポキシ基含有アクリル系共重合体100〜300重量部
ならびに(4)硬化促進剤0.1〜5重量部とを含む接
着剤を有する三層構造の両面接着フィルム。 - 【請求項43】接着剤を、示差熱量計を用いて測定した
場合の全硬化発熱量の10〜40%の発熱を終えた状態
にした請求項39〜42のいずれかに記載の接着剤を有
する三層構造の両面接着フィルム。 - 【請求項44】動的粘弾性測定装置を用いて測定した場
合の接着剤硬化物の貯蔵弾性率が25℃で10〜200
0MPaであり、260℃で3〜50MPaである請求
項39〜43のいずれかに記載の接着剤を有する三層構
造の両面接着フィルム。 - 【請求項45】無機フィラーを、接着剤樹脂成分100
体積部に対して2〜20体積部含むことを特徴とする請
求項39〜44のいずれかに記載の接着剤を有する三層
構造の両面接着フィルム。 - 【請求項46】無機フィラーがアルミナまたはシリカで
ある請求項45記載の接着剤を有する三層構造の両面接
着フィルム。 - 【請求項47】コア材に用いる耐熱性熱可塑性フィルム
がガラス転移温度200℃以上である請求項39〜42
のいずれかに記載の三層構造の両面接着フィルム。 - 【請求項48】コア材に用いるガラス転移温度200℃
以上の耐熱性熱可塑性フィルムがポリイミド、ポリエー
テルスルホン、ポリアミドイミドまたはポリエーテルイ
ミドである請求項39〜42のいずれかに記載の三層構
造の両面接着00ルム。 - 【請求項49】コア材に用いる耐熱性熱可塑性フィルム
が液晶ポリマである請求項39〜42のいずれかに記載
の三層構造の両面接着フィルム。
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