JP2007197617A - 接着フィルム - Google Patents

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Abstract

【課題】 フォトマスクを介して露光させ、現像処理することによってパターン形成をすることができ、しかも、パターン形成した後においても、加熱すれば、そのパターンを維持したまま高い接着性を発揮し、ギャップ保持層を有する感光性の接着フィルムを提供する。
【解決手段】 エポキシ樹脂と光酸発生剤を含む感光性エポキシ樹脂接着剤組成物からなる接着フィルムであって、感光性エポキシ樹脂接着剤組成物がエポキシ当量100〜300g/当量の多官能エポキシ樹脂と、エポキシ当量450〜10000g/当量の多官能エポキシ樹脂とからエポキシ樹脂を含むと共に、接着フィルムの端部が光硬化しており、実質的に圧力による変形を起こさない状態であることを特徴とする接着フィルムを提供する。接着フィルムは支持基材の片面に積層されていることが好ましく、さらには、接着フィルムがロール状に巻回されていることが好ましい。
【選択図】 なし

Description

本発明は、接着フィルムに関するものであり、詳しくは、フォトマスクを介して露光させ、現像処理することによってパターン形成することができ、しかも、そのようにしてパターン形成した後においても、加熱すれば、そのパターンを維持したまま、高い接着性を発現する感光性エポキシ樹脂接着剤組成物からなる接着フィルムに関するものである。
近年、情報通信機器の小型化や高集積化に伴い、内部の実装部品も従来のリードフレームパッケージからBGA、CSPなどのような新しい高密度半導体パッケージに移行しつつあり、そのために、例えば、半導体素子と回路基板との接合や複数の回路基板同士の接合のために、パターン形成した接着剤を用いることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、一般的に従来から知られている感光性の接着剤組成物は、露光、現像してパターン形成する際に、接着剤組成物に用いられている樹脂が架橋し、硬化すると接着性に乏しくなるので、パターン形成した後の接着剤組成物層を被着体を接着するためには、高温度で被着体に熱圧着せざるを得ないのが実状である。
また、従来の感光性の接着剤組成物は、上記したようにパターン形成する際に、架橋、硬化しているので、たとえ高温度で熱圧着したとしても、熱圧着前と比べて若干は軟化するものの、充分な流動性を有するまでには至らない。その結果、接着剤と被着体がその界面で充分に密着していないので、接着界面に部分的な空隙が生じ、接着剤と被着体との間に充分な接着力を得ることが困難となるのである。もちろん、このような接着剤によって接着させる半導体素子や回路基板は、本来、加熱によって損傷を受けやすいので、できれば上記したような高温での接着処理は、本来、避けるべきものである。
特開2003−297876号公報 本発明者らは、上記問題を解決するために鋭意検討を行った結果、エポキシ樹脂と光酸発生剤を含む感光性エポキシ樹脂接着剤組成物におけるエポキシ樹脂として、エポキシ当量の異なる多官能エポキシ樹脂を併用することによって、高温での接着処理を行わなくても優れた接着性を有する接着剤組成物が得られることを見い出した。
しかしながら、これら感光性を有する接着剤組成物から接着フィルムを作製するために、支持基材上に所望の厚みで層状に接着剤組成物を塗工し、加熱乾燥したのち、これをロール状で巻き取った場合に、ロール状物の幅方向の中央部が巻き取る際の巻き締まりなどで厚みが薄くなってしまうという不具合を生じることがある。
そこで本発明者らは、さらに上記問題点であるロール状に巻回しても接着フィルムの中央部の厚みが薄くならず、均一厚みの接着フィルムを得るべく検討を重ねた結果、接着フィルムを巻き取る前に、フィルム端部にあらかじめ光照射して硬化させ、この部分にギャップ保持機能を持たせることで、上記問題が解決することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明はエポキシ樹脂と光酸発生剤を含む感光性エポキシ樹脂接着剤組成物からなる接着フィルムであって、感光性エポキシ樹脂接着剤組成物がエポキシ当量100〜300g/当量の多官能エポキシ樹脂と、エポキシ当量450〜10000g/当量の多官能エポキシ樹脂とからエポキシ樹脂を含むと共に、接着フィルムの端部が光硬化しており、実質的に圧力による変形を起こさない状態であることを特徴とする接着フィルムを提供するものである。さらに、好ましい態様としては、接着フィルムが支持基材の片面に積層されていることが好ましく、また、接着フィルムがロール状に巻回されていることが好ましい。
本発明の接着フィルムによれば、露光と現像処理によってパターン形成することができ、しかも、パターン形成した後においても、加熱すれば、そのパターンを維持したまま、耐湿信頼性や耐薬品性に優れる高い接着性を発現することができる。従って、本発明の接着フィルムを用いて第1の被着体上に微細なパターンを形成した後、このパターンを維持したまま、第2の被着体を熱圧着して、被着体間に所望の空隙を形成することができるのである。
さらに、本発明は取扱性を向上させるために、接着フィルムをロール状に巻回した場合でも、接着フィルムの中央部の厚みが巻き締まりなどによって薄くならずに均一な厚みの接着フィルムを得ることができるので、本発明の接着フィルムを用いて被着体間に空隙を形成する際に、空隙のギャップを精度よく形成することができるという効果を奏する。
本発明の接着フィルムを構成する感光性エポキシ樹脂接着剤組成物は、エポキシ樹脂と光酸発生剤を含むものであり、当該エポキシ樹脂はエポキシ当量100〜300g/当量の多官能エポキシ樹脂(以下、低エポキシ当量エポキシ樹脂ということもある)と、エポキシ当量450〜10000g/当量の多官能エポキシ樹脂(以下、高エポキシ当量エポキシ樹脂ということもある)とを含むものである。
上記感光性エポキシ樹脂接着剤組成物における低エポキシ当量エポキシ樹脂は、溶融粘度が低いので接着時の被着体表面への濡れ性に優れており、また、露光と現像によって、高い解像度のパターン形成が可能となる。このような低エポキシ当量エポキシ樹脂としては、具体的にはグリシジルエーテル型エポキシ樹脂が挙げられ、特に、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビフェニル型、ノボラック型またはフルオレン型のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂を用いることが好ましい。
一方、上記低エポキシ当量エポキシ樹脂と併用する高エポキシ当量エポキシ樹脂は、それ自体で可撓性を有するので、本発明の接着フィルムに自己支持性および柔軟性を付与することができる。このような高エポキシ当量エポキシ樹脂としては、具体的にはビスフェノールA型フェノキシ樹脂やビスフェノールF型フェノキシ樹脂が好ましく用いられる。ここに云うフェノキシ樹脂とは、ビスフェノールAやビスフェノールFとエピクロルヒドリンとを化学反応させ、分子量を格段に大きくしたエポキシ樹脂を云う。
本発明の接着フィルムは、低エポキシ当量エポキシ樹脂と高エポキシ当量エポキシ樹脂とを併用しているので、被着体表面への濡れ性に優れ、露光、現像処理によって、微細なパターン形成が可能であると共に、このようなパターン形成の後においても、そのパターンを保持したまま、高い接着性を維持できるのである。
上記併用系のエポキシ樹脂としては、低エポキシ当量エポキシ樹脂5〜90重量%と高エポキシ当量エポキシ樹脂10〜95重量%との混合系、さらに低エポキシ当量エポキシ樹脂10〜60重量%と高エポキシ当量エポキシ樹脂40〜90重量%との混合系で用いることが好ましい。低エポキシ当量エポキシ樹脂の割合が90重量%を超えると、上記高エポキシ当量エポキシ樹脂と組み合わせて用いても、得られる組成物をフィルム化しがたく、高エポキシ当量エポキシ樹脂の割合が95重量%を超えると、上記低エポキシ当量エポキシ樹脂と組み合わせて用いても、得られる組成物は、露光、現像によって微細なパターンを形成しがたくなり、また、被着体との間に耐湿信頼性や耐薬品性に優れた接着を行うことができない場合がある。
本発明の接着フィルムを構成する感光性エポキシ樹脂接着剤組成物は、上述エポキシ樹脂と共に光酸発生剤を含有するものである。本発明における光酸発生剤とは、感光性エポキシ樹脂接着剤組成物からなる本発明の接着フィルムを露光させた際に酸を発生し、この酸によってエポキシ樹脂を架橋、硬化させる作用をするものである。このような光酸発生剤としては、例えば種々のオニウム塩、具体的にはBF4、PF6、AsF6、SbF6などを対イオンとするトリアリルスルホニウム塩、ジアリルヨードニウム塩などの従来から知られているものを用いることができる。これらの光酸発生剤は、市販品として入手することもできる。上記光酸発生剤は、通常、エポキシ樹脂100重量%に対して、1〜15重量部、好ましくは1〜10重量部の割合で配合することができる。
本発明の接着フィルムに用いる感光性エポキシ樹脂接着剤組成物は、上記低エポキシ当量エポキシ樹脂と高エポキシ当量エポキシ樹脂と光酸発生剤を含むものであるが、必要に応じて、難燃剤や離型剤、レベリング剤などの各種添加剤を含有させてもよい。
上記感光性エポキシ樹脂接着剤組成物からなる本発明の接着フィルムを得るには、例えば以下の方法を採用することができる。
まず、感光性エポキシ樹脂接着剤組成物を得るために、エポキシ樹脂と光酸発生剤と、必要により各種添加剤を任意の有機溶剤、例えばジオキサン、シクロヘキサンなどに溶解させて感光性エポキシ樹脂接着剤組成物の溶液を得、これを本発明の接着フィルムを形成するためのワニスとする。
次いで、このワニスをコンマコータなどの公知の塗工機を用いて、ポリエステルフィルムなどのプラスチックフィルムなどからなる支持基材の片面に塗工、乾燥させることで、所望の厚みを有する接着フィルムを得ることができる。ここで用いる支持基材としては、後述するように接着フィルムの端部に紫外線などの光照射を行い、端部に位置する感光性エポキシ樹脂接着剤を硬化させる必要があるので、透明性を有するものが好ましく、さらには耐熱性や可撓性を有するものがよく、従って、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルや、ポリイミドなどの材質からなるフィルムを用いることが好ましい。
なお、塗工機や乾燥機を使用して長尺の接着フィルムを作製した場合は、これをロール状に巻き取ることでロール状の接着フィルムを得ることができる。
本発明の接着フィルムは、その端部が光硬化しており、実質的に圧力による変形を起こさない状態であることを特徴とするものであるが、そのためには上記のようにして作製した接着フィルムの端部のみに紫外線などの活性光線を照射して、端部に位置する感光性エポキシ樹脂接着剤組成物を構成するエポキシ樹脂を硬化させる必要がある。
紫外線などの活性光線の照射方法としては、上記したように支持基材上に感光性エポキシ樹脂接着剤組成物を塗布、乾燥させた後、連続工程もしくはバッチ工程で端部のみに活性光線を照射する。このときに端部以外の部分に活性光線が照射されないように遮蔽板を設けておくことが好ましい。具体的には、活性光線が紫外線の場合は、例えばスポット紫外線ランプを工程内に設置して、照射線量10〜20mJ/cm2程度で1分間照射するだけでよい。
また、活性光線の照射によって接着フィルムの光硬化する端部の幅(光照射幅)としては、ギャップ保持層としての機能を発揮する幅であれば特に限定されないが、通常は、接着フィルム幅に対して1.5〜7%、または、光照射幅(長さ)としては5〜20mm程度とする。
本発明の接着フィルムは上記のように、その端部を光硬化させて実質的に圧力による変形を起こさないようにしているので、これをロール状に巻き取っても巻き締まりなどで端部以外の部分(中央部)の厚みが薄くなるという不具合が生じることがなく、従って、この接着フィルムを用いて被着体同士を空隙を保持しながら接着した場合に一定厚みの空隙(ギャップ)を形成することができるものである。
本発明の接着フィルムは、例えば、適宜の第1の被着体、例えば、ガラス基板、有機基板、シリコン基板等の表面に貼り合わせて、これにフォトマスクを介して紫外線、電子線、マイクロ波などの適宜の活性光線を露光させ、前述したように光酸発生剤の作用によってエポキシ樹脂を架橋、硬化させた後、現像処理(未露光部を現像剤を用いて溶解、除去)し、次いで、必要に応じて露光後加熱することによって、第1の被着体上に所要のパターンを有する接着フィルムを残存させることができる。上記現像剤としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン、メチルエチルケトンなどの有機溶剤が用いられる。このような現像剤を用いる現像処理には、例えば浸漬法やスプレー法などを採用することができる。
上記のようにして第1の被着体上にパターン状に形成された接着フィルムの厚みは、通常、10〜100μmの範囲であり、好ましくは20〜50μmの範囲である。
次いで、このような第1の被着体上にパターン状に形成された接着フィルムの上に第2の被着体を重ねて、通常、90〜200℃、好ましくは100〜160℃の温度にて加熱、加圧することによって、上記接着フィルムにそのパターンを維持させたまま、第1と第2の被着体とを接着することができる。
以下に実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。なお、以下において部および%とは、重量部および重量%を意味する。
実施例1
低エポキシ当量エポキシ樹脂としてエポキシ当量250g/当量のビスフェノールA型エポキシ樹脂10部と、高エポキシ当量エポキシ樹脂としてエポキシ当量8690g/当量のビスフェノールF型フェノキシ樹脂90部と、光酸発生剤として4,4−ビス[ジ(β−ヒドロキシエトキシ)フェニルスルフィニオ]フェニルスルフィド−ビス(ヘキサフルオロアンチモネート)9部をジオキサンに溶解させて、固形分濃度50%の感光性エポキシ樹脂接着剤組成物からなるワニスとして得た。
このワニスを幅300mm、厚み50μmのポリエステルフィルム上に塗布し、80℃に加熱、乾燥させて、上記感光性エポキシ樹脂接着剤組成物よりなる厚み35μmの長尺状の接着フィルムを100m長さに作製したのち、この接着フィルムの両端部から1cm幅の部分にスポット紫外線ランプによって紫外線を500mJ/cm2の照射線量で照射して本発明の接着フィルムを得た。
この接着フィルムを巻き取ってロール状に巻回したのち、巻き戻して長尺状の接着フィルムにおける感光性エポキシ樹脂接着剤組成物からなる感光性接着層の厚みを測定したところ、両端部、中央部共に35μmであった。
上記にて得られた本発明の接着フィルムをガラス板の表面に80℃で貼り合わせてポリエステルフィルムを剥離転写し、高圧水銀灯を用いて、このガラス板表面の接着フィルムをフォトマスクを介して1000J/cm2の露光量にて露光させた。さらに、80℃で10分間、露光後加熱した後、N−メチル−2−ピロリドンを現像液として現像して、100μm幅の線が100μm間隔で平行して並ぶパターンを形成した。
次いで、このパターン上にラミネータを用いて150℃の温度にてガラス板を貼り合わせて、ガラス板の間に本発明の感光性を有する接着フィルムから得られたパターンによって間隔30μmの空隙を有せしめつつ、上記一対のガラス板を相互に接着することができた。
上記と同様にして、ウエハ上に本発明の接着フィルムを転写したのち、全面露光させ、80℃で10分間、露光後加熱し、次いで、N−メチル−2−ピロリドンを現像液として現像した。これを3mm四方の小片に裁断し、スライドガラス上に温度150℃、圧力5kg/cm2の条件下に10秒間熱圧着し、さらに、温度150℃で1時間加熱して、後硬化させた後、剪断接着力を測定したところ、5MPa以上であった。また、この小片を温度60℃、相対湿度90%の条件下に200時間放置する吸湿試験の後においても、剪断接着力は5MPa以上であった。
比較例1
実施例1において、接着フィルムの両端部に紫外線照射しなかった以外は、実施例1と同様にしてロール状に巻き取った接着フィルムを作製し、巻き戻して長尺状の接着フィルムにおける感光性エポキシ樹脂接着剤組成物からなる感光性接着層の厚みを測定したところ、両端部の厚みは35μmであったが、中央部の厚みは30μmであった。
この接着フィルムを用いて実施例1と同様に一定間隔の空隙を有するようにガラス板を接着したが、パターン化された接着フィルムに厚みのバラツキが見られた。
実施例2
低エポキシ当量エポキシ樹脂としてエポキシ当量186g/当量のビフェニル型エポキシ樹脂40重量部を用いると共に、高エポキシ当量エポキシ樹脂としてエポキシ当量4400g/当量のビスフェノールF型エポキシ樹脂60重量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、感光性エポキシ樹脂接着剤組成物を調製し、これから厚み35μmの感光性の接着フィルムを作製すると共に、この接着フィルムの両端部から1cm幅の部分にスポット紫外線ランプによって紫外線を500mJ/cm2の照射線量で照射して本発明の接着フィルムを得た。
この接着フィルムを巻き取ってロール状に巻回したのち、巻き戻して長尺状の接着フィルムにおける感光性エポキシ樹脂接着剤組成物からなる感光性接着層の厚みを測定したところ、両端部、中央部共に35μmであった。
実施例1と同様にして、得られた感光性を有する接着フィルムを用いて、間隔30μmの空隙を有するように、パターン化した接着剤組成物層にて一対のガラス板を接着することができた。また、実施例1と同様にして、ウエハに感光性接着性フィルムを転写し、全面露光、露光後加熱、現像した後、3mm四方の小片とし、これをスライドガラスに熱圧着した。剪断接着力を測定したところ、5MPa以上であった。また、この小片の吸湿試験後の剪断接着力も5MPa以上であった。
実施例3
低エポキシ当量エポキシ樹脂としてエポキシ当量186g/当量のビフェニル型エポキシ樹脂50重量部を用いると共に、高エポキシ当量エポキシ樹脂としてエポキシ当量4400g/当量のビスフェノールF型エポキシ樹脂50重量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、感光性エポキシ樹脂接着剤組成物を調製し、これから厚み35μmの感光性の接着フィルムを得ると共に、この接着フィルムの両端部から1cm幅の部分にスポット紫外線ランプによって紫外線を500mJ/cm2の照射線量で照射して本発明の接着フィルムを得た。
この接着フィルムを巻き取ってロール状に巻回したのち、巻き戻して長尺状の接着フィルムにおける感光性エポキシ樹脂接着剤組成物からなる感光性接着層の厚みを測定したところ、両端部、中央部共に35μmであった。
実施例1と同様にして、得られた感光性の接着フィルムをガラス板上でパターン形成した後、上記ガラス板の上に間隔30μmの空隙を有せしめつつ、第2のガラス板を接着することができた。また、実施例1と同様にして、ウエハに感光性接着性フィルムを転写し、全面露光、露光後加熱、現像した後、3mm四方の小片とし、これをスライドガラスに熱圧着した。剪断接着力を測定したところ、5MPa以上であった。また、この小片の吸湿試験後の剪断接着力も5MPa以上であった。
実施例4
低エポキシ当量エポキシ樹脂としてエポキシ当量177g/当量のノボラック型エポキシ樹脂40重量部を用いると共に、高エポキシ当量エポキシ樹脂としてエポキシ当量8690g/当量のビスフェノールF型フェノキシ樹脂60重量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、感光性エポキシ樹脂接着剤組成物を調製し、これから厚み50μmの感光性の接着フィルムを得ると共に、この接着フィルムの両端部から1cm幅の部分にスポット紫外線ランプによって紫外線を500mJ/cm2の照射線量で照射して本発明の接着フィルムを得た。
この接着フィルムを巻き取ってロール状に巻回したのち、巻き戻して長尺状の接着フィルムにおける感光性エポキシ樹脂接着剤組成物からなる感光性接着層の厚みを測定したところ、両端部、中央部共に50μmであった。
実施例1と同様にして、この感光性接着性フィルムをガラス板上でパターン形成した後、上記ガラス板の上に間隔45μmの空隙を有せしめつつ、第2のガラス板を接着することができた。また、実施例1と同様にして、ウエハに感光性接着性フィルムを転写し、全面露光、露光後加熱、現像した後、3mm四方の小片とし、これをスライドガラスに熱圧着した。剪断接着力を測定したところ、5MPa以上であった。また、この小片の吸湿試験後の剪断接着力も5MPa以上であった。
比較例2
実施例4において、接着フィルムの両端部に紫外線照射しなかった以外は、実施例4と同様にしてロール状に巻き取った接着フィルムを作製し、巻き戻して長尺状の接着フィルムにおける感光性エポキシ樹脂接着剤組成物からなる感光性接着層の厚みを測定したところ、両端部の厚みは50μmであったが、中央部の厚みは45μmであった。
この接着フィルムを用いて実施例4と同様に一定間隔の空隙を有するようにガラス板を接着したが、パターン化された接着フィルムに厚みのバラツキが見られた。
実施例5
低エポキシ当量エポキシ樹脂としてエポキシ当量177g/当量のノボラック型エポキシ樹脂10重量部を用いると共に、高エポキシ当量エポキシ樹脂としてエポキシ当量475g/当量のビスフェノールA型エポキシ樹脂90重量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、感光性エポキシ樹脂接着剤組成物を調製し、これから厚み35μmの感光性の接着フィルムを得ると共に、この接着フィルムの両端部から1cm幅の部分にスポット紫外線ランプによって紫外線を500mJ/cm2の照射線量で照射して本発明の接着フィルムを得た。
この接着フィルムを巻き取ってロール状に巻回したのち、巻き戻して長尺状の接着フィルムにおける感光性エポキシ樹脂接着剤組成物からなる感光性接着層の厚みを測定したところ、両端部、中央部共に35μmであった。
実施例1と同様にして、この感光性接着性フィルムをガラス板上でパターン形成した後、上記ガラス板の上に間隔30μmの空隙を有せしめつつ、第2のガラス板を接着することができた。また、実施例1と同様にして、ウエハに感光性接着性フィルムを転写し、全面露光、露光後加熱、現像した後、3mm四方の小片とし、これをスライドガラスに熱圧着した。剪断接着力を測定したところ、5MPa以上であった。また、この小片の吸湿試験後の剪断接着力も5MPa以上であった。
比較例3
高エポキシ当量エポキシ樹脂を用いることなく、エポキシ当量250g/当量のビスフェノールA型エポキシ樹脂を低エポキシ当量エポキシ樹脂として100重量部と、実施例1と同じ光酸発生剤9重量部を用いて、実施例1と同様にして、感光性エポキシ樹脂接着剤組成物を固形分濃度50重量%のワニスとして得、このワニスをポリエステルフィルム上に塗布し、80℃に加熱し、乾燥させたが、塗膜はベタツキが著しく、ドライフィルムとしての感光性の接着フィルムを得ることができなかった。
比較例4
低エポキシ当量エポキシ樹脂を用いることなく、エポキシ当量8690g/当量のビスフェノールF型エポキシ樹脂を高エポキシ当量エポキシ樹脂として100重量部と、実施例1と同じ光酸発生剤9重量部を用いて、実施例1と同様にして、感光性エポキシ樹脂接着剤組成物を固形分濃度50重量%のワニスとして得、このワニスをポリエステルフィルム上に塗布し、80℃に加熱し、乾燥させて、厚み35μmの感光性の接着フィルムを得ると共に、この接着フィルムの両端部から1cm幅の部分にスポット紫外線ランプによって紫外線を500mJ/cm2の照射線量で照射して接着フィルムを得た。
実施例1と同様にして、この感光性の接着フィルムをガラス板の表面に転写し、フォトマスクを介して露光させ、露光後加熱した後、現像したところ、フォルム全体が膨潤し、目的とするパターンを形成することができなかった。

Claims (3)

  1. エポキシ樹脂と光酸発生剤を含む感光性エポキシ樹脂接着剤組成物からなる接着フィルムであって、感光性エポキシ樹脂接着剤組成物がエポキシ当量100〜300g/当量の多官能エポキシ樹脂と、エポキシ当量450〜10000g/当量の多官能エポキシ樹脂とからエポキシ樹脂を含むと共に、接着フィルムの端部が光硬化しており、実質的に圧力による変形を起こさない状態であることを特徴とする接着フィルム。
  2. 接着フィルムが、支持基材の片面に積層されている請求項1記載の接着フィルム。
  3. 接着フィルムがロール状に巻回されている請求項1または2記載の接着フィルム。

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