JP2003119440A - 半導体用接着フィルム、およびこれを用いた半導体用接着フィルム付きリードフレームならびに半導体装置 - Google Patents
半導体用接着フィルム、およびこれを用いた半導体用接着フィルム付きリードフレームならびに半導体装置Info
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- H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
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- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
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Abstract
素子との低温接着が可能であって温度サイクル性も良好
な半導体用接着フィルムを提供する。 【解決手段】 支持フィルムと、前記支持フィルムの両
面に形成された接着剤層とからなる半導体用接着フィル
ムにおいて、前記接着剤層がガラス転移温度200℃以
下、線膨張係数70ppm以下、貯蔵弾性率3GPa以
下の接着剤からなり、かつ、接着フィルム全体の厚さが
43〜57μmであるように構成する。
Description
ルム、および、これを用いた半導体用接着フィルム付き
リードフレームならびに半導体装置に関する。
よって大型化する一方、それを収納するパッケージの大
きさに関しては、プリント回路設計上の制約、電子機器
小型化の要求などから、小さな外形が要求されている。
この傾向に対応して、半導体チップの高密度化と高密度
実装に対応した新しい実装方式がいくつか提案されてい
る。なかでも、メモリー素子に提案されている、チップ
の上にリードを接着するリード・オン・チップ(LO
C)構造によると、チップ内配線やワイヤーボンディン
グの合理化、配線短縮による信号高速化、および、パッ
ケージサイズの小型化を図ることができる。
リードフレームのような異種材料との接着界面が存在
し、その接着信頼性が半導体パッケージの信頼性に非常
に大きな影響を与える。パッケージ組立作業時の工程温
度に耐える信頼性、接着作業性は勿論のこと、半導体パ
ッケージ信頼性の指標のひとつである温度サイクル性試
験において、半導体チップとリードフレームとを接続す
るワイヤーの断線が起きないということも、重要な項目
である。
は、ペースト状の接着剤や、耐熱性基材に接着剤を塗布
したものが使用されてきた。その方法の一つとして、ポ
リイミド樹脂を用いたホットメルト型の接着剤フィルム
が挙げられる(特開平5-105850号、5-112760号、5-1127
61号公報参照)。しかしながら、ホットメルト型の接着
剤は、接着剤樹脂のガラス転移温度が高いために接着に
要する温度が非常に高くなり、近年さらに高密度化した
半導体チップや銅製リードフレームのような被着材に熱
損傷を与える恐れが大きい。
を満足するために求められる接着フィルムの特性として
は、半導体チップやリードフレームの線膨張係数に近づ
くように線膨張係数が低く、温度サイクルによって発生
する応力を緩和するために低貯蔵弾性率であることが必
要である。しかし、貯蔵弾性率が低すぎると半導体パッ
ケージ製造工程のワイヤーボンド時に半導体チップとリ
ードフレームの接合ができなくなるといった問題があ
る。
高速化のため、リードフレームの材質が42アロイから
銅へ変わってきている。テープ貼付およびチップ貼付時
の熱による銅の酸化、また、銅とチップの熱膨張係数の
差による熱ストレスを改善するため、低温接着性および
温度サイクル性が求められている。
ードフレームと半導体素子との低温接着が可能であって
温度サイクル性も良好な半導体用接着フィルム、およ
び、半導体素子との低温接着が可能で、信頼性の高い半
導体装置を提供できる接着フィルム付きリードフレー
ム、ならびに、低温接着が可能で温度サイクル性も良好
な接着フィルムにより接着されてなる、信頼性に優れた
半導体装置を提供することを目的とする。
性と半導体装置の温度サイクル性を両立できる半導体用
接着フィルムの開発を進めた結果、特定の特性を持った
接着剤を用い、その接着剤を支持フィルムの両面に有す
る接着フィルムの全体の厚みを特定の範囲に規定するこ
とで前記問題を解決できることを見出した。そこで、本
発明の第一の側面によれば、支持フィルムと、前記支持
フィルムの両面に形成された接着剤層とからなる半導体
用接着フィルムであって、前記接着剤層がガラス転移温
度200℃以下、線膨張係数70ppm以下、貯蔵弾性
率3GPa以下の接着剤からなり、かつ、接着フィルム
全体の厚さが43〜57μmである半導体用接着フィル
ムが提供される。本発明の第二の側面によれば、リード
フレームと、前記リードフレームに接着された上記本発
明に係る半導体用接着フィルムとを含む半導体用接着フ
ィルム付きリードフレームが提供される。本発明の第三
の側面によれば、リードフレームと半導体素子とを含む
半導体装置であって、前記リードフレームと前記半導体
素子とが上記本発明に係る半導体用接着フィルムを介し
て互いに接着されている半導体装置が提供される。
ム(以下、単に「接着フィルム」と記す。)は、支持フ
ィルムと、この支持フィルムの両面に形成された接着剤
層とからなる三層構造の両面接着フィルムであり、接着
フィルム全体の厚さは43〜57μmである。この接着
フィルムの接着剤層は、ガラス転移温度(以下、「T
g」と記す。)200℃以下、線膨張係数70ppm以
下、貯蔵弾性率3GPa以下という特性を有する接着剤
からなる。
00℃以下であり、190℃以下であることが好まし
く、一方、耐リフロークラック性等のパッケージ信頼性
の観点から、120℃以上であることが好ましく、16
0〜185℃であることが一層好ましい。接着剤の線膨
張係数は、温度サイクル性(熱サイクル性)の観点から
70ppm以下であり、低温接着性の観点から30pp
m以上であることが好ましく、50〜68ppmである
ことが一層好ましい。接着剤の貯蔵弾性率は、温度サイ
クル性の観点から3GPa以下であり、1〜2.8GP
aであることが好ましく、1.5〜2.5GPaである
ことが一層好ましい。貯蔵弾性率が低すぎると、接着剤
が柔らかくなってワイヤーボンド性に悪影響を及ぼし、
線膨張係数も大きくなって温度サイクル性に影響する恐
れがある。
クラック性の観点から、接着剤のはみ出し長さは2mm
以下であることが好ましく、1mm以下であることがよ
り好ましく、0.5mm以下であることが一層好まし
い。ここで、はみ出し長さとは、厚さ25μmの支持フ
ィルムの両面に厚さ12.5μmの接着剤層が形成され
てなる全体の厚さ50μm、面積19×50mmの三層
構造の接着フィルムサンプルを350℃、3MPa、1
分の条件で加熱圧着した際に前記接着フィルムサンプル
の長辺から直角方向にはみ出た接着剤の長さを長辺方向
の中央部で測定した値である。接着剤のはみ出し長さを
上記のものとすることにより、Tgが低い場合でも、パ
ッケージの重要な特性である耐リフロークラック性を良
好に保つことができる。
は、ポリイミド樹脂またはポリアミド樹脂等に代表され
る、耐熱性の熱可塑性樹脂の1種以上を主成分として含
む接着剤(接着剤組成物)を用いることが好ましい。こ
こで、ポリイミド樹脂とは、ポリアミドイミド樹脂、ポ
リエステルイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等のイ
ミド基を有する樹脂を意味し、ポリアミド酸の熱または
化学閉環によって得られるものである。接着力の観点か
らは、アミド基を含む樹脂を用いることが好ましい。こ
こで、アミド基とは、イミド閉環後も残存しているアミ
ド基であり、イミド前駆体であるアミド酸中のアミド基
は含まない。このアミド基は、イミド基およびアミド基
(イミド閉環後も残存しているアミド基)の合計量に対
し、接着力の観点から10モル%以上であることが好ま
しく、吸水率の観点から90モル%以下であることが好
ましく、20〜70モル%であることがより好ましく、
30〜50モル%であることが一層好ましい。
れる樹脂は、基本的に、ジアミン(A)および/または
ジイシシアネート(A’)と酸無水物(B)および/ま
たはジカルボン酸またはそのアミド形成性誘導体(C)
から合成され、上記所定の各種特性、すなわち、Tg、
線膨張係数および貯蔵弾性率が所定の値となるように、
さらには、好ましくは上記した接着剤のはみ出し長さが
所定の値となるよう、これらの反応成分の組合せ、その
反応比、反応条件、分子量、接着剤への添加剤の有無と
その種類、エポキシ樹脂等の添加樹脂などの調整を行
う。
ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ド
デカメチレンジアミン等のアルキレンジアミン;パラフ
ェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、メタトル
イレンジアミン等のアリーレンジアミン;4,4’−ジ
アミノジフェニルエーテル(DDE)、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
スルホン、3,3’−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、3,3’−ジアミ
ノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンズアニリド
等のジアミノジフェニル誘導体;1,4−ビス(4−ア
ミノクミル)ベンゼン(BAP)、1,3−ビス(4−
アミノクミル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフ
ェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノ
キシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキ
シ)ベンゼン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノ
キシ)フェニル]プロパン(BAPP)、2,2−ビス
[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、
ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホ
ン(m−APPS)、ビス[4−(4−アミノフェノキ
シ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(4−ア
ミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、
および、下記一般式(1)で表されるジアミン、下記一
般式(2)で表されるシロキサンジアミン等が挙げられ
る。これらのジアミンは単独で、または複数種を組み合
わせて用いられる。
R3、R4はそれぞれ独立に水素もしくは炭素数1〜4
のアルキル基またはアルコキシ基であって、これらのう
ち少なくとも2個以上はアルキル基またはアルコキシ基
であり、Xは−CH2−、−C(CH3)2−、−O
−、−SO2−、−CO−または−NHCO−で表され
る基である。) 一般式(2):
であり、R6およびR7はそれぞれ独立に1価の有機基
であり、nは1〜100の整数である。)
は、具体的には、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,
5’−テトラメチルジフェニルメタン、4,4’−ジア
ミノ−3,3’,5,5’−テトラエチルジフェニルメ
タン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テト
ラ−n−プロピルジフェニルメタン、4,4’−ジアミ
ノ−3,3’,5,5’−テトライソプロピルジフェニ
ルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−
テトラブチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−
3,3’−ジメチル−5,5’−ジエチルジフェニルメ
タン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチル−5,
5’−ジイソプロピルジフェニルメタン、4,4’−ジ
アミノ−3,3’−ジエチル−5,5’−ジイソプロピ
ルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,5−ジ
メチル−3’,5’−ジエチルジフェニルメタン、4,
4’−ジアミノ−3,5−ジメチル−3’,5’−ジイ
ソプロピルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−
3,5−ジエチル−3’,5’−ジイソプロピルジフェ
ニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,5−ジエチル−
3’,5’−ジブチルジフェニルメタン、4,4’−ジ
アミノ−3,5−ジイソプロピル−3’,5’−ジブチ
ルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−
ジイソプロピル−5,5’−ジブチルジフェニルメタ
ン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチル−5,
5’−ジブチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ
−3,3’−ジエチル−5,5’−ジブチルジフェニル
メタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフ
ェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチ
ルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−
ジn−プロピルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ
−3,3’−ジイソプロピルジフェニルメタン、4,
4’−ジアミノ−3,3’−ジブチルジフェニルメタ
ン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5−トリメチルジ
フェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5−
トリエチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−
3,3’,5−トリ−n−プロピルジフェニルメタン、
4,4’−ジアミノ−3,3’,5−トリイソプロピル
ジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5
−トリブチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−
3−メチル−3’−エチルジフェニルメタン、4,4’
−ジアミノ−3−メチル−3’−イソプロピルジフェニ
ルメタン、4,4’−ジアミノ−3−エチル−3’−イ
ソプロピルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3
−エチル−3’−ブチルジフェニルメタン、4,4’−
ジアミノ−3−イソプロピル−3’−ブチルジフェニル
メタン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビス(3,
3’,5,5’−テトラメチルジフェニル)イソプロパ
ン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビス(3,3’,
5,5’−テトラエチルジフェニル)イソプロパン、
4,4’−ジアミノ−2,2’−ビス(3,3’,5,
5’−テトラn−プロピルジフェニル)イソプロパン、
4,4’−ジアミノ−2,2’−ビス(3,3’,5,
5’−テトライソプロピルジフェニル)イソプロパン、
4,4’−ジアミノ−2,2’−ビス(3,3’,5,
5’−テトラブチルジフェニル)イソプロパン、4,
4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラメチルジ
フェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’,
5,5’−テトラエチルジフェニルエーテル、4,4’
−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラ−n−プロピ
ルジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,
3’,5,5’−テトライソプロピルジフェニルエーテ
ル、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラ
ブチルジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,
3’,5,5’−テトラメチルジフェニルスルホン、
4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラエチ
ルジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノ−3,
3’,5,5’−テトラn−プロピルジフェニルスルホ
ン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラ
イソプロピルジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノ
−3,3’,5,5’−テトラブチルジフェニルスルホ
ン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラ
メチルジフェニルケトン、4,4’−ジアミノ−3,
3’,5,5’−テトラエチルジフェニルケトン、4,
4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラn−プロ
ピルジフェニルケトン、4,4’−ジアミノ−3,
3’,5,5’−テトライソプロピルジフェニルケト
ン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラ
ブチルジフェニルケトン、4,4’−ジアミノ−3,
3’,5,5’−テトラメチルベンズアニリド、4,
4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラエチルベ
ンズアニリド、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,
5’−テトラn−プロピルベンズアニリド、4,4’−
ジアミノ−3,3’,5,5’−テトライソプロピルベ
ンズアニリド、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,
5’−テトラブチルベンズアニリド等が挙げられる。
ては、それぞれ独立にトリメチレン基、テトラメチレン
基、フェニレン基、トルイレン基等が好ましく用いら
れ、R 6およびR7としてはそれぞれ独立にメチル基、
エチル基、フェニル基等が好ましく用いられ、複数個の
R6と複数個のR7は、それぞれ互いに同一でも異なっ
ていてもよい。一般式(2)のシロキサンジアミンにお
いて、R5およびR8がどちらもトリメチレン基であ
り、R6およびR7がどちらもメチル基である場合に、
mが1のもの、平均10前後のもの、平均20前後のも
の、平均30前後のもの、平均50前後のもの、および
平均100前後のものが、それぞれ順に、LP−710
0、X−22−161AS,X−22−161A、X−
22−161B、X−22−161CおよびX−22−
161E(いずれも信越化学工業(株)商品名)として
市販されている。
上記に例示したジアミンにおいて、アミノ基をイソシア
ネート基に換えたものを好ましく用いることができ、こ
れらは単独で、または複数種を組み合わせて用いられ
る。
リット酸、ピロメリット酸二無水物、3, 3’, 4,
4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BT
DA)、3, 3’, 4, 4’−ビフェニルテトラカルボ
ン酸二無水物、2, 2−ビスフタル酸ヘキサフルオロイ
ソプロピリデン二無水物、ビス(3, 4−ジカルボキシ
フェニル)エーテル二無水物、ビス(3, 4−ジカルボ
キシフェニル)スルホン二無水物、4,4’−ビス
(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルホ
ン二無水物、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキ
シフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、エチレン
グリコールビストリメリテート二無水物(EBTA)、
デカメチレングリコールビストリメリテート二無水物
(DBTA)、ビスフェノールAビストリメリテート二
無水物(BABT)、2,2−ビス[4−(3、4−ジ
カルボキシフェニルベンゾイルオキシ)フェニル]ヘキ
サフルオロプロパン二無水物、4,4’−[1,4−フ
ェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスフェニル
ビストリメリテート二無水物、無水マレイン酸、無水メ
チルマレイン酸、無水ナジック酸、無水アリルナジック
酸、無水メチルナジック酸、テトラヒドロ無水フタル
酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
これらは単独で、または複数種を組み合わせて用いられ
る。
誘導体(C)としては、テレフタル酸、イソフタル酸、
ビフェニルカルボン酸、フタル酸、ナフタレンジカルボ
ン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸等が挙げられ、
これらのジカルボン酸のアミド形成性誘導体としては、
これらのジカルボン酸のジクロリド、ジアルキルエステ
ル等が挙げられる。また、ジアミン(A)、ジカルボン
酸(C)の一部をアミノ安息香酸等のアミノカルボン酸
で置き換えてもよい。これらは単独で、または複数種を
組み合わせて用いられる。
アルキレンジアミン、メタフェニレンジアミン、メタト
ルイレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエー
テル(DDE)、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ホン、3,3’
−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノベ
ンゾフェノン、1,3−ビス(4−アミノクミル)ベン
ゼン、1,4−ビス(4−アミノクミル)ベンゼン、
1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,
4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−
ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス
[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン
(BAPP)、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フ
ェニル]スルホン(m−APPS)、ビス[4−(4−
アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2ービス
[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフル
オロプロパン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,
5’−テトラメチルジフェニルメタン、4,4’−ジア
ミノ−3,3’,5,5’−テトラエチルジフェニルメ
タン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テト
ライソプロピルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ
−3,3’−ジメチル−5,5’−ジエチルジフェニル
メタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチル−
5,5’−ジイソプロピルジフェニルメタン、4,4’
−ジアミノ−3,3’−ジエチル−5,5’−ジイソプ
ロピルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,
3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ
−3,3’−ジエチルジフェニルメタン、4,4’−ジ
アミノ−3,3’−ジイソプロピルジフェニルメタン、
さらに、LP−7100、X−22−161AS,X−
22−161Aの商品名で市販されている上記一般式
(2)のシロキサンジアミンが使用される。
無水トリメリット酸、3, 3’, 4, 4’−ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、2, 2−
ビスフタル酸ヘキサフルオロイソプロピリデン二無水
物、ビス(3, 4−ジカルボキシフェニル)エーテル二
無水物、ビス(3, 4−ジカルボキシフェニル)スルホ
ン二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフ
ェノキシ)ジフェニルスルホン二無水物、2,2−ビス
[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]
プロパン二無水物、エチレングリコールビストリメリテ
ート二無水物(EBTA)、デカメチレングリコールビ
ストリメリテート二無水物(DBTA)、ビスフェノー
ルAビストリメリテート二無水物(BABT),4,
4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデ
ン)]ビスフェニルビストリメリテート二無水物、無水
マレイン酸、無水ナジック酸、無水アリルナジック酸が
用いられる。
フィルムとの密着性を向上させるために、カップリング
剤を含んでいてもよい。カップリング剤としては、たと
えば、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメ
トキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピ
ルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメ
チルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメ
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、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリエトキ
シシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリクロ
ルシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ
−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイド
プロピルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラ
ン、メチルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラン
等のシランカップリング剤;イソプロピルトリイソステ
アロイルチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチ
タネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニ
ルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロ
ホスフェート)チタネート等のチタネート系カップリン
グ剤;およびアセトアルコキシアルミニウムジイソプロ
ピレート等のアルミニウム系カップリング剤等を好まし
く使用することができる。これらは単独で、または複数
種を組み合わせて用いられる。カップリング剤の添加量
は、接着剤中の耐熱熱可塑性樹脂100重量部に対して
0.5〜20重量部であることが好ましく、2〜10重
量部であることがより好ましい。添加量が20重量部を
超えると、耐熱性およびリードフレームや半導体素子と
の接着性が低下する傾向がみられる。
硬化剤、硬化促進剤、ならびに、セラミック粉、ガラス
粉、銀粉、銅粉などのフィラーを含んでいてもよい。こ
のエポキシ樹脂としては、1分子当たり平均で2個以上
のエポキシ基を有していればよく、特に制限はないが、
たとえば、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル、
ビスフェノールFのジグリシジルエーテル、フェノール
ノボラック型エポキシ樹脂、多価アルコールのポリグリ
シジルエステル、多塩基酸のポリグリシジルエステル、
脂環式エポキシ樹脂、ヒダントイン系エポキシ樹脂等を
挙げることができる。
明の接着フィルム3は、支持フィルム1の両面に接着剤
層2,2を有する三層構造である。その総厚み(接着フ
ィルム3全体の厚さ)は、リードフレームや半導体素子
との接着性の観点から43μm以上であり、温度サイク
ル性の観点から57μm以下であり、より好ましくは4
5〜55μm、さらに好ましくは47〜53μmであ
る。接着剤層の厚さは、接着性、生産性の観点から1μ
m以上であることが好ましく、温度サイクル性の観点か
ら30μm以下であることが好ましく、10〜15μm
であることがさらに好ましい。
アミド、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポ
リエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリカー
ボネート等の絶縁性耐熱性樹脂フィルムが好ましく用い
られる。支持フィルムの厚さは、特に限定するものでは
ないが、通常は5〜50μmであることが好ましく、2
0〜30μmであることがさらに好ましい。支持フィル
ムのTgは、本発明で用いられる接着剤のTgより高い
ものが使用されることが好ましく、200℃以上である
ことが好ましく、250℃以上であることが一層好まし
い。支持フィルムの吸水率は、3重量%以下であること
が好ましく、2重量%以下であることがより好ましい。
好ましい実施形態において用いられる支持フィルムは、
Tgが250℃以上、吸水率が2重量%以下、熱膨張係
数が3×10−5/℃以下という物性を備えた絶縁性耐
熱性樹脂フィルムであり、以上の点から、ポリイミドフ
ィルムであることが特に好ましい。
とが望ましい。これは、支持フィルムと接着剤層の接着
力を高め、支持フィルムと接着剤層間のはく離を防ぐた
めである。支持フィルムの表面処理方法としては、アル
カリ処理、シランカップリング処理等の化学処理、サン
ドマット処理等の物理的処理、プラズマ処理、コロナ処
理等のいずれの処理も使用可能である。接着剤の種類に
応じて最も適した処理を用いればよいが、本発明におい
ては、化学処理またはプラズマ処理が特に適している。
としては、特に制限はないが、接着剤を有機溶媒に溶解
し接着剤ワニスとし、これを支持フィルムの両面に塗布
することにより、好ましく行うことができる。ここで用
いられる有機溶媒は、上記接着剤成分を均一に溶解また
は混練できるものであれば特に制限はなく、たとえば、
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メ
チル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジエチ
レングリコールジメチルエーテル、トルエン、ベンゼ
ン、キシレン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラ
ン、ジオキサン等が挙げられる。これらは複数種を混合
して用いてもよい。塗工方法は、特に制限はないが、た
とえば、ロールコート、リバースロールコート、グラビ
アコート、バーコート、コンマコート等が挙げられる。
また、接着剤ワニス中に支持フィルムを通して塗工して
もよいが、厚みの制御が困難となる場合がある。
後、加熱処理して溶剤の除去およびイミド化を行うこと
で、三層構造の接着フィルムが製造できる。加熱処理す
る場合の処理温度は、溶剤が除去できる温度であればよ
い。塗布と乾燥は、片面ずつ行ってもよいし、両面を同
時に行ってもよい。
付きリードフレームは、リードフレームと、このリード
フレームに接着された上記本発明に係る接着フィルムと
を含むものである。本発明の接着フィルムを用いること
により、半導体素子との低温接着が可能で、信頼性に優
れた接着フィルム付きのリードフレームを、作業性、歩
留まりよく簡便に製造することができる。本発明の接着
フィルムは、低温での接着が可能であるため、特に、酸
化されやすい銅製リードフレームを用いた接着フィルム
付きリードフレームの製造に有用である。
えば、本発明の接着フィルムを所定の大きさに切断し、
得られたフィルム片をリードフレームに接着する方法に
より製造できる。接着フィルムの切断方法は、フィルム
を所定の形状に正確に切断できる方法であればいずれの
方法でもよいが、作業性を考えると、打ち抜き金型を用
いて接着フィルムを切断し、打ち抜かれたフィルム片を
そのままリードフレームの所定位置に接着することが好
ましい。この時の接着温度は、通常、接着力の観点から
150℃以上であることが好ましく、接着剤層の熱劣化
やリードフレームの酸化の観点から300℃以下である
ことが好ましく、より好ましくは200〜250℃とす
る。接着圧力は、通常、0.1〜20MPaであること
が好ましく、0.3〜10MPaであることがより好ま
しい。接着圧力が0.1MPa未満では、十分な接着力
を得ることができないことがあり、20MPaを超える
と、接着剤が所定の位置を越えてはみ出し、寸法精度が
悪くなることがある。加圧時間は、前記接着温度、接着
圧力で接着できる時間であればよいが、作業性を考える
と0.3〜60秒であることが好ましく、0.5〜10
秒であることがさらに好ましい。
ムと半導体素子とを含み、リードフレームと半導体素子
とが上記本発明に係る接着フィルムを介して互いに接着
されたものである。本発明の接着フィルムを用いること
により、信頼性に優れた半導体装置を作業性、歩留まり
よく簡便に製造することができる。
フィルム付きリードフレームを用いて、図2に示すよう
な半導体装置を、以下のようにして製造することができ
る。まず、接着フィルム3が貼り付けられたリードフレ
ーム5(接着フィルム3付きリードフレーム5)の、リ
ードフレーム5が接着されていないもう片面の接着剤層
に半導体素子4を接着した後、必要に応じ接着フィルム
3の硬化処理を行う。次に、金線等からなるボンディン
グワイヤ7を用いて、リードフレーム5と半導体素子4
を接合する。最後に、エポキシ樹脂等の封止材6でトラ
ンスファ成形して封止することにより、LOC構造の半
導体パッケージを製造することができる。図には示して
いないが、バスバーリードを備えたリードフレームを用
いるようにしてもよい。
力の観点から150℃以上であることが好ましく、接着
剤層の熱劣化およびリードフレームの酸化の観点から3
00℃以下であることが好ましく、200〜250℃で
あることがより好ましい。接着圧力は、通常、0.1〜
20MPaとすることが好ましく、0.3〜10MPa
とすることがより好ましい。接着圧力が0.1MPa未
満では、十分な接着力が得られない場合があり、20M
Paを超えると、接着剤が所定の位置を越えてはみ出
し、寸法精度が悪くなることがあり、また、半導体チッ
プが破壊する恐れが生じる場合もある。加圧時間は、前
記接着温度、接着圧力で接着できる時間であればよい
が、作業性を考えると0.3〜60秒であることが好ま
しく、0.5〜10秒であることがさらに好ましい。
発明はこれらに何ら制限されるものではない。 1.接着剤ワニスの製造 (1)ポリアミドイミドAの接着剤ワニスA 温度計、撹拌機、窒素導入管および分留塔をとりつけた
5リットルの4つ口フラスコに、窒素下、2,2−ビス
〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン2
05.0g(0.5モル)を入れ、N−メチル−2−ピ
ロリドン(以下、「NMP」と記す。)1200gに溶
解した。この溶液を−10℃に冷却し、この温度で、ト
リメリット酸モノクロライド105.3g(0.5モ
ル)を、温度が−5℃を越えないようにして添加した。
トリメリット酸モノクロライドが溶解したら、トリエチ
ルアミン76gを、温度が5℃を越えないようにして添
加した。室温で1時間撹拌を続けた後、180℃で9時
間反応させて、イミド化を完結させた。得られた反応液
をメタノール中に投入して、重合体を単離させた。これ
を乾燥した後、ジメチルホルムアミドに溶解し、メタノ
ール中に投入して再度重合体を単離した。その後、減圧
乾燥して精製されたポリアミドイミドAの粉末を得た。
得られたポリアミドイミドAの粉末60gをNMP20
0gに溶解して、接着剤ワニスAを得た。
B 温度計、撹拌機、窒素導入管および分留塔をとりつけた
5リットルの4つ口フラスコに、窒素雰囲気下、2,2
−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロ
パン143.5g(0.35モル)、1,3−ビス(ア
ミノプロピル)テトラメチルジシロキサン37.2g
(0.15モル)を入れ、NMP1200gに溶解し
た。この溶液を用いて、上記(1)のポリアミドイミド
Aの製造と同様に反応させて、ポリアミドイミドBの粉
末を得、この粉末60gをNMP200gに溶解して接
着剤ワニスBを得た。
C 温度計、撹拌機、窒素導入管および分留塔をとりつけた
5リットルの4つ口フラスコに、窒素雰囲気下、2,2
−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロ
パン123.0g(0.3モル)、1,3−ビス(アミ
ノプロピル)テトラメチルジシロキサン49.6g
(0.2モル)を入れ、NMP1200gに溶解した。
この溶液を用いて、上記(1)のポリアミドイミドAの
製造と同様に反応させて、ポリアミドイミドCの粉末を
得、この粉末60gをNMP200gに溶解して接着剤
ワニスCを得た。
D 温度計、撹拌機、窒素導入管および分留塔をとりつけた
5リットルの4つ口フラスコに、窒素雰囲気下、2,2
−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロ
パン61.5g(0.15モル)、1,3−ビス(アミ
ノプロピル)テトラメチルジシロキサン86.8g
(0.35モル)を入れ、NMP1200gに溶解し
た。この溶液を用いて、上記(1)のポリアミドイミド
Aの製造と同様に反応させて、ポリアミドイミドDの粉
末を得、この粉末60gをNMP200gに溶解して接
着剤ワニスDを得た。
シリコーンゴムフィラー(東レ・ダウコーニング社製ト
レフィルE−601)15重量部を添加して、接着剤ワ
ニスEを作製した。
シリカフィラー(龍森社製アドマファインSO−25
R)20重量部を添加して、接着剤ワニスFを作製し
た。
れを、ガラス板上に90μmの厚さに流延し、100℃
で10分間乾燥後、ガラス板から引き剥がし、鉄枠に固
定し、200℃で10分、300℃で10分乾燥して、
厚さ25μmの接着剤フィルム(接着剤層)を得た。得
られた各フィルムのTg、線膨張係数、貯蔵弾性率を、
それぞれ、以下のようにして測定した。得られた結果
を、表1に示す。
120を用い、ペネトレーション法により、昇温速度1
0℃/分、引張加重10gの条件で測定した。 [線膨張係数]セイコー電子工業(株)製TMA120
を用い、昇温速度10℃/分、引張加重10g、温度範
囲80〜120℃の条件で測定した。 [貯蔵弾性率](株)レオロジ製DVEレオスペクトラ
ーを用い、周波数10Hz、振幅10μm、引張加重は
自動制御の条件で測定した。
のようにして接着フィルムを作製した。 [実施例1]支持フィルムとして、カップリング剤によ
る化学処理によって表面処理を施した厚さ25μmのポ
リイミドフィルム(宇部興産(株)製 商品名:ユーピ
レックスSGA、吸水率1.3%、熱膨張係数1×10
−5/℃)を用い、この支持フィルム上に、ポリアミド
イミドBの接着剤ワニスBを塗布し、100℃で10分
間、300℃で10分間乾燥して、厚さ12.5μmの
接着剤層を両面に有する図1の構成の接着フィルムを得
た。
マ処理によって表面処理を施した厚さ25μmのポリイ
ミドフィルム(宇部興産(株)製 商品名:ユーピレッ
クスSPA、吸水率1.3%、熱膨張係数1×10−5
/℃)を用いる以外は、実施例1と同様にして、接着フ
ィルムを作製した。
ワニスCを使用する以外は、実施例1と同様にして、接
着フィルムを作製した。
ワニスCを使用する以外は、実施例2と同様にして、接
着フィルムを作製した。
ワニスBを用いて乾燥後の厚さが20μmの接着剤層を
形成するように塗布する以外は、実施例2と同様にし
て、厚さ20μmの接着剤層を両面に有する接着フィル
ムを得た。
ワニスBを用いて乾燥後の厚さが5μmの接着剤層を形
成するように塗布する以外は、実施例2と同様にして、
厚さ5μmの接着剤層を両面に有する接着フィルムを得
た。
ワニスAを使用する以外は、実施例2と同様にして、接
着フィルムを作製した。
ワニスDを使用する以外は、実施例2と同様にして、接
着フィルムを作製した。
外は、実施例2と同様にして、接着フィルムを作製し
た。
外は、実施例2と同様にして、接着フィルムを作製し
た。
と接着剤のはみ出し長さ、ならびに、低温接着性と温度
サイクル性の評価結果を表2にまとめて示す。各特性の
測定方法と評価方法は、以下のとおりである。 [接着剤のはみ出し長さ]実施例1〜4および比較例3
〜6の各接着フィルムについて、各フィルムを面積19
×50mmに切断して測定サンプルとし、これを350
℃、3MPa、1分の条件で加熱圧着してサンプルの長
辺から直角方向にはみ出た接着剤の長さを長辺方向の中
央部で測定し、はみ出し長さとした。 [低温接着性]得られた接着フィルムを打ち抜き金型を
用いて短冊状に打ち抜き、厚さ0.15mmの銅合金製
リードフレームの上に、0.2mm間隔、0.2mm幅
のインナーリードが当たるように乗せて、280℃、3
MPaで3秒間加圧して圧着し、接着フィルム付きリー
ドフレームを作製した。この接着フィルム付きリードフ
レームを2mの高さから地面に落下させた時の接着フィ
ルム片の脱落の有無により、低温接着性を評価した。脱
落の無いものを良好、有るものを不良とした。
作製したと同じ接着フィルム付きリードフレームを用
い、その接着剤層面に半導体素子を280℃、3MPa
で3秒間加圧して圧着した。その後、リードフレームと
半導体素子を金線でワイヤボンドし、ビフェニル系エポ
キシ樹脂成形材料(日立化成工業(株)製 商品名:C
EL−9200)でトランスファ成形により封止し、1
75℃で6時間硬化させ、図2に示すような半導体装置
を作製した。得られた半導体装置を、−65℃にて30
分間放置後175℃にて30分間放置する工程を1サイ
クルとして1000サイクル処理した後に、半導体素子
とリードフレームを接合している金線の断線の有無を観
察した。断線の無いものを良好、有るものを不良とし
た。
施例1〜4の接着フィルムはいずれも、本発明で規定し
た諸特性を満たしており、これらは低温接着性、温度サ
イクル性が共に良好であった。これに対し、比較例1の
接着フィルムは、その総厚みが本発明で規定した値より
も厚く、温度サイクル性に劣っていた。比較例2の接着
フィルムは、その総厚みが本発明で規定した値よりも薄
く、低温接着性および温度サイクル性に劣っていた。比
較例3の接着フィルムでは、接着剤のTgが本発明で規
定した値よりも高く、かつ、貯蔵弾性率が本発明で規定
した値よりも高いため、低温接着性に劣ると共に、温度
サイクル性に劣っていた。比較例4の接着フィルムで
は、接着剤の線膨張係数が本発明で規定した値よりも高
く、温度サイクル性に劣っていた。比較例5の接着フィ
ルムでは、接着剤のTgが本発明で規定した値よりも高
く、低温接着性に劣っていた。比較例6の接着フィルム
では、接着剤の貯蔵弾性率が本発明で規定した値よりも
高く、温度サイクル性に劣っていた。
着が可能で、特に銅製リードフレームを用いた接着フィ
ルム付きリードフレームの製造に有用である。また、こ
の接着フィルム付きリードフレームを用いて製造された
半導体装置は、温度サイクル性に優れ、高い信頼性を有
する。
態を模式的に示す断面図である。
に示す断面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 支持フィルムと、前記支持フィルムの両
面に形成された接着剤層とからなる半導体用接着フィル
ムであって、前記接着剤層がガラス転移温度200℃以
下、線膨張係数70ppm以下、貯蔵弾性率3GPa以
下の接着剤からなり、かつ、接着フィルム全体の厚さが
43〜57μmである半導体用接着フィルム。 - 【請求項2】 前記接着剤のはみ出し長さが2mm以下
である請求項1記載の半導体用接着フィルム(ここで、
前記はみ出し長さは、厚さ25μmの支持フィルムの両
面に厚さ12.5μmの接着剤層が形成されてなる全体
の厚さ50μm、面積19×50mmの接着フィルムサ
ンプルを350℃、3MPa、1分の条件で加熱圧着し
た際に前記接着フィルムサンプルの長辺から直角方向に
はみ出た接着剤の長さを長辺方向の中央部で測定した値
である。)。 - 【請求項3】 前記ガラス転移温度が120℃以上であ
る請求項1または2記載の半導体用接着フィルム。 - 【請求項4】 前記線膨張係数が30ppm以上である
請求項1〜3のいずれか1項記載の半導体用接着フィル
ム。 - 【請求項5】 前記貯蔵弾性率が1GPa以上である請
求項1〜4のいずれか1項記載の半導体用接着フィル
ム。 - 【請求項6】 前記接着剤層の厚みが1〜30μmであ
る請求項1〜5のいずれか1項記載の半導体用接着フィ
ルム。 - 【請求項7】 前記支持フィルムの厚みが5〜50μm
である請求項1〜6のいずれか1項記載の半導体用接着
フィルム。 - 【請求項8】 リードフレームと、前記リードフレーム
に接着された請求項1〜7のいずれか1項記載の半導体
用接着フィルムとを含む半導体用接着フィルム付きリー
ドフレーム。 - 【請求項9】 リードフレームと半導体素子とを含む半
導体装置であって、前記リードフレームと前記半導体素
子とが請求項1〜7のいずれか1項記載の半導体用接着
フィルムを介して互いに接着されている半導体装置。
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