JP2008098419A - 封止フィルム、及びこれを用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＡＷ電極面と基板表面とが封止材で汚染されることがなく、信頼性に優れたＳＡＷデバイスを簡便に得ることを可能とする封止フィルムを提供すること。
【解決手段】Ａ層及びＢ層を備え、Ａ層の８０℃以上１５０℃以下の温度範囲における最低ずり粘度が１，０００Ｐａ・ｓ以上５０，０００Ｐａ・ｓ未満であり、Ｂ層の８０℃以上１５０℃以下の温度範囲における最低ずり粘度が５０，０００Ｐａ・ｓ以上であることを特徴とする封止フィルム。
【選択図】図１

Description

本発明は、封止フィルム、及びこれを用いた半導体装置に関する。

携帯電話に代表される移動体通信機器の高周波化・軽薄短小化（テレビ機能搭載携帯電話の普及）が進んでいる。これに伴い、電波のノイズを除去するための弾性表面波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ、以下ＳＡＷともいう。）フィルターの需要が増大し、ＳＡＷフィルターにも小型・軽量化が求められている。

小型・軽量化のために、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）型のＳＡＷフィルターが提案されている。ＣＳＰ型のＳＡＷフィルターは、基板上に小型化した多数のＳＡＷフィルター用チップ（以下、ＳＡＷチップともいう。）を搭載しチップを封止した後に、ダイシングにより基板を個片化して作製することができる。

ＳＡＷチップを基板に実装する際には、ＳＡＷチップが、ＳＡＷチップのＳＡＷ電極が形成された面（以下、ＳＡＷ電極面ともいう。）が基板のＳＡＷチップ接続用配線パターンが形成された面（以下、基板表面ともいう。）に対面するように、基板上に配置され、ＳＡＷ電極が基板の配線パターンとバンプにより接続される。ＳＡＷチップは、弾性表面波を発生するためのＳＡＷ電極面が他の部材に接触すると、弾性表面波の発生阻害が生じることがある。また、弾性表面波を伝播する基板、例えば水晶に他の部材が接触すると、弾性表面波の伝播阻害が生じることがある。したがって、ＳＡＷチップを樹脂などの材料（封止材）で封止する際には、ＳＡＷ電極面と基板表面とが封止材で汚染されることがないようにしなければならない。すなわち、ＳＡＷチップと基板表面とのあいだに設けられたバンプの高さに相当する高さの空間が、ＳＡＷフィルター内に中空の状態で維持されなければならない。

上記を達成するために、ＳＡＷチップを保護する保護層を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法においては、まず、ＳＡＷチップを基板上にバンプの高さに相当する高さ離して配置し、次いで、エポキシ樹脂フィルムなどのフィルムを用いて、フィルムの端部が基板表面（ＳＡＷチップと接続される配線パターンが設けられている面）に達するようにＳＡＷチップを覆い、さらに、該フィルム表面（ＳＡＷチップと接する面の反対面）に液状の紫外線硬化型樹脂などの樹脂を塗布し、硬化させる。

特開平１１−１７４９０号公報

しかしながら、上記の方法は、煩雑で長い工程が必要である。したがって、本発明は、ＳＡＷ電極面と基板表面とが封止材で汚染されることがなく、信頼性に優れたＳＡＷデバイスを簡便に得ることを可能とする封止フィルムを提供することを目的とする。また、本発明は、前記封止フィルムを用いた半導体装置を提供することを目的とする。

本発明の発明者らによる鋭意検討の結果、特定の粘度を有するＡ層及びＢ層を含む封止フィルムにより上記課題が解決されることを見出した。

本発明は、Ａ層及びＢ層を備え、Ａ層の８０℃以上１５０℃以下の温度範囲における最低ずり粘度が１，０００Ｐａ・ｓ以上５０，０００Ｐａ・ｓ未満であり、Ｂ層の８０℃以上１５０℃以下の温度範囲における最低ずり粘度が５０，０００Ｐａ・ｓ以上であることを特徴とする封止フィルムに関する。
前記封止フィルムは、好ましくは、弾性表面波デバイスに用いられる封止フィルムであって、弾性表面波デバイスが弾性表面波チップ、基板及び封止フィルムを有し、弾性表面波チップが、弾性表面波チップの電極面が基板と対向するように基板上に配置され、弾性表面波チップの電極がバンプを介して基板に接続され、弾性表面波チップと基板との間に空間があり、弾性表面波チップが封止フィルムにより封止されており、封止フィルムのＢ層が、弾性表面波チップの電極面とは反対の面、弾性表面波チップの側面、及び基板に接するように用いられる。
また、前記封止フィルムは、Ａ層の厚みが（ａ＋ｂ）μｍ以上（（ａ＋ｂ）×２）μｍ以下であり、Ｂ層の厚みが（ｂ×１／１０）μｍ以上ｂμｍ以下であることが好ましい。ここで、ａは弾性表面波チップの厚み、ｂはバンプの高さである。
さらに、前記封止フィルムは、Ａ層及びＢ層が熱硬化性成分を含有し、熱硬化性成分がエポキシ樹脂及び硬化剤を含むことが好ましい。
また、前記封止フィルムに含まれるＡ層は、好ましくは、（１）軟化点又は融点が−４０〜５０℃である熱硬化性成分、（２）重量平均分子量１０万以上の高分子量成分、及び（３）無機フィラーを含有し、高分子量成分の含有量が熱硬化性成分１００重量部に対し５〜１００重量部であり、無機フィラーの含有量がＡ層全体の体積に対して４０〜８０体積％である。
さらに、前記Ａ層を硬化して得られる硬化物の２００℃における弾性率が１００ＭＰａ以上であり、２５〜１５０℃の温度範囲における平均線膨張係数が４０ｐｐｍ以下であることが好ましい。
また、前記封止フィルムに含まれるＢ層の２５℃における破断伸びが５０％以上５００％以下であることが好ましい。
他の本発明は、半導体チップを前記封止フィルムを用いて封止した半導体装置に関する。半導体チップは、弾性表面波チップであることが好ましい。

本発明の封止フィルムにより、半導体チップを良好に封止フィルム内に埋め込み、封止することができ、信頼性に優れた半導体装置を容易に得ることができる。特に、半導体チップ電極面と基板表面の間への樹脂の流れ込みによる汚染がなく、信頼性に優れたＳＡＷデバイスを容易に得ることができる。本発明の封止フィルムによれば、半導体チップを一度のヒートプレスにより簡便に封止することが可能である。

本発明の封止フィルムはＡ層及びＢ層の２層を含む構造からなる。封止フィルムはＡ層及びＢ層の２層のみからなってもよいが、さらに任意の層を有していても良い。任意の層を有する封止フィルムとしては、例えば、基材層上にＡ層及びＢ層が積層された封止フィルム、基材層上にＡ層及びＢ層が積層され、さらにその上に保護フィルムが積層された封止フィルム、Ａ層とＢ層の間に中間層を有する封止フィルムがある。チップを封止する際には、基材層や保護フィルムは除去される。

本発明の封止フィルムは、好ましくは、ＳＡＷデバイス用の封止材として使用される。封止フィルムの用途はこれに限定されず、例えば、ＣＳＰパッケージ等のチップ搭載デバイスや、ＩＴ機器に用いられる抵抗や電気フィルター等の小型デバイス用の封止材として用いることができる。ＳＡＷチップを封止する際には、好ましくは、Ｂ層が内側の層、すなわち、ＳＡＷチップに接する層となる。この場合、Ａ層は外側の層、すなわち、ＳＡＷデバイスの表面となる層である。以下、本発明の封止フィルムについて、ＳＡＷデバイスに用いる場合を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の封止フィルム２によりＳＡＷチップ３が封止されてなるＳＡＷデバイス１の一例を示す断面模式図である。ＳＡＷデバイス１は、少なくともＳＡＷチップ３、基板６、及び封止フィルム２を有する。ＳＡＷチップ３は、その電極面７が基板６と対向するように配置されている。基板６のＳＡＷチップ３と対向する面には、ＳＡＷチップ接続用の配線パターン１１が形成されている。ＳＡＷチップ３の電極４はバンプ５を介して基板６の配線パターンに接続（接着）され、ＳＡＷチップ３の電極面７と基板６との間には、ほぼバンプ５の高さに対応する高さの空間８がある。ＳＡＷチップ３は封止フィルム２により封止されている。封止フィルム２のＢ層１０がＳＡＷチップ３の電極面７とは反対の面、及びＳＡＷチップ３の側面に接し、封止フィルム２の外周部２ａのＢ層が基板表面に接している。図１中、９はＡ層、１１は基板に設けられたＳＡＷチップ接続用配線パターンを示す。

封止フィルムを用いてＳＡＷチップを封止する際には、封止フィルムにＳＡＷチップを埋め込む。封止フィルムは、８０℃以上１５０℃以下の温度条件でチップを埋め込む際に、チップが破損することがないよう適度な流動性を有することが望ましい。したがって、チップの埋め込み性の観点から、Ａ層の８０℃以上１５０℃以下の温度範囲での最低ずり粘度は、１，０００Ｐａ・ｓ以上５０，０００Ｐａ・ｓ未満である。さらに、５，０００Ｐａ・ｓ以上２０，０００Ｐａ・ｓ未満であることが好ましい。最低ずり粘度が１，０００未満であるとフィルムの流動性が大きく、封止フィルムの厚みにバラツキが発生し、ＳＡＷデバイスの表面をフラットに保てなくなる。一方、５０，０００Ｐａ・ｓ以上であると流動性が悪くなり、チップが破損しない圧力でチップを封止フィルムに埋め込むことができない。

Ｂ層は、チップと基板の間への樹脂の流れ込みを防止し、かつ、チップと基板の間に十分な空隙を保つために、流動性が小さいことが望ましい。Ｂ層の８０℃以上１５０℃以下の温度範囲での最低ずり粘度は、５０，０００Ｐａ・ｓ以上である。Ｂ層の最低ずり粘度が５０，０００Ｐａ・ｓ未満であると樹脂の流れ性が大きく、チップと基板との間へ樹脂が流れ込み、十分な空隙を保つことができない。Ｂ層の最低ずり粘度は、好ましくは５０，０００Ｐａ・ｓ以上３００，０００Ｐａ・ｓ以下であり、より好ましくは８０，０００Ｐａ・ｓ以上２００，０００Ｐａ・ｓ以下である。

本発明において最低ずり粘度は、回転型レオメーターを用い、平行円板（直径８ｍｍ）にＡ層又はＢ層をそれぞれの層厚より２〜５μｍ小さなギャップ幅で挟み、周波数１Ｈｚ、歪み１％、昇温速度５℃／分の条件で測定した際の複素粘度の値として求めることができる。測定は、Ｂステージ状態の層について行う。

Ａ層はチップを良好に埋め込むために適した粘度を有し、Ｂ層はチップと基板との間に空間を保つために適した粘度を有する。ＳＡＷチップは、封止フィルムのＡ層がＳＡＷデバイスの表層となり、Ｂ層がチップおよび基板と接触する状態で封止される。

チップを埋め込むために、Ａ層の厚みは（ａ＋ｂ）μｍ以上（（ａ＋ｂ）×２）μｍ以下であることが好ましい。ここで、ａは弾性表面波チップの厚み、ｂはバンプの高さである。（ａ＋ｂ）μｍ未満では厚みが不足し、チップを十分に埋め込むことができない場合がある。また、フィルターの小型化の観点から（（ａ＋ｂ）×２）μｍを超えないことが好ましい。

一方、チップと基板との間に空隙を保つ必要があることから、Ｂ層の厚みは（ｂ×１／１０）μｍ以上ｂμｍ以下であることが好ましい。Ｂ層の厚みが（ｂ×１／１０）未満であると、Ｂ層が封止時に破断し、Ａ層がチップと基板との間に流れ込む場合がある。一方、ｂμｍを超えると、封止フィルム全体の埋め込み性が低下してチップの埋め込みが困難になる場合がある。

チップの厚さａμｍについて特に限定はないが、通常５０〜３００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍである。バンプの高さｂμｍについても特に限定はないが、通常２５〜１００μｍ、好ましくは５０〜８０μｍである。

本発明におけるＡ層及びＢ層としては、上記粘度を有する層であればその成分に特に制限はない。

Ａ層は熱硬化性成分を含むことが好ましい。さらに、Ａ層が上記粘度を有するためには、（１）軟化点又は融点が−４０℃〜５０℃である熱硬化性成分、（２）重量平均分子量１０万以上の高分子量成分、及び（３）無機フィラーを含むことが好ましく、高分子量成分の含有量が熱硬化性成分１００重量部に対し５〜１００重量部であり、無機フィラーの含有量がＡ層全体の体積に対して４０〜８０体積％であることが特に好ましい。

Ａ層に用いられる熱硬化性成分としては特に制限はない。使用できる熱硬化性成分としては、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂及び必要に応じその硬化剤等が挙げられるが、耐熱性が高い点で、エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ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型エポキシ樹脂などの二官能エポキシ樹脂、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などのノボラック型エポキシ樹脂などを使用することができる。また、多官能エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂など、一般に知られているものを適用することができる。エポキシ樹脂は、単独または２種類以上を組み合わせて、使用することができる。

二官能エポキシ樹脂としては、油化シェルエポキシ株式会社製、商品名：エピコート８０７，８１５，８２５，８２７，８２８，８３４，１００１，１００４，１００７，１００９、ダウケミカル社製、商品名：ＤＥＲ−３３０，３０１，３６１、東都化成株式会社製、商品名：ＹＤ-８１２５，ＹＤＦ-８１７０，ＹＤＦ-８１７０Ｃなどが挙げられる。

フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、油化シェルエポキシ株式会社製、商品名：エピコート１５２，１５４、日本化薬株式会社製、商品名：ＥＰＰＮ−２０１、ダウケミカル社製、商品名：ＤＥＮ−４３８などが、また、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、日本化薬株式会社製、商品名：ＥＯＣＮ−１０２Ｓ，１０３Ｓ，１０４Ｓ，１０１２，１０２５，１０２７、東都化成株式会社製、商品名：ＹＤＣＮ７０１，７０２，７０３，７０４などが挙げられる。

多官能エポキシ樹脂としては、油化シェルエポキシ株式会社製、商品名：Ｅｐｏｎ １０３１Ｓ、チバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名：アラルダイト０１６３、ナガセ化成株式会社製、商品名：デナコールＥＸ−６１１，６１４，６１４Ｂ，６２２，５１２，５２１，４２１，４１１，３２１などが挙げられる。アミン型エポキシ樹脂としては、油化シェルエポキシ株式会社製、商品名：エピコート６０４、東都化成株式会社製、商品名：ＹＨ−４３４、三菱ガス化学株式会社製、商品名：ＴＥＴＲＡＤ−Ｘ，ＴＥＴＲＡＤ−Ｃ、住友化学工業株式会社製、商品名：ＥＬＭ−１２０などが挙げられる。

複素環含有エポキシ樹脂としては、チバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名：アラルダイトＰＴ８１０、ＵＣＣ社製、商品名：ＥＲＬ４２３４，４２９９，４２２１，４２０６などが挙げられる。

また、エポキシ樹脂の硬化剤としては、通常用いられている公知の硬化剤を使用することができる。たとえば、アミン類、ポリアミド、酸無水物、ポリスルフィド、三フッ化ホウ素、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳのようなフェノール性水酸基を１分子中に２個以上有するビスフェノール類、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂などのフェノール樹脂などが挙げられる。

特に吸湿時の耐電食性に優れる点で、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂などのフェノール樹脂が好ましい。好ましいフェノール樹脂系硬化剤としては、例えば、大日本インキ化学工業株式会社製、商品名：フェノライトＬＦ２８８２、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ＶＨ−４１５０、フェノライトＶＨ４１７０などが挙げられる。

Ａ層に関しては、硬化剤を除く熱硬化性成分の軟化点又は融点は−４０℃〜５０℃であることが好ましい。熱硬化性成分は、単独または２種類以上を組み合わせて用いることができる。２種類以上を組み合わせる場合、組み合わせた混合物である熱硬化性成分の軟化点又は融点が−４０℃〜５０℃であることが好ましい。軟化点又は融点が−４０℃未満であるとフィルム成膜性に劣る場合があり、軟化点又は融点が５０℃を超えると粘度が高くなり流れ性が低下する場合がある。軟化点は、環球法により測定することが可能である。

また、硬化剤の軟化点又は融点は、６０℃以上１５０℃以下が好ましい。軟化点又は融点が６０℃未満であると、硬化物の耐熱性が十分に得られない場合がある。また、硬化剤の軟化点又は融点が１５０℃を超えると、フィルムの流動性が低下する場合がある。

Ａ層に使用される高分子量成分は、フィルムの取り扱い性、フィルム強度、可とう性、およびタック性の観点から重量平均分子量は、１０万以上であり、特に２０万〜３００万であることが好ましく、３０万〜１００万であることがより好ましい。重量平均分子量が１０万未満あるとフィルム性が低下することがある。なお、本発明において、重量平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算した値を示す。

このような高分子量成分としては、ポリイミド樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノキシ樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ブタジエンゴム、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等、及びそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

その中でも、高分子量成分のガラス転移温度（以下「Ｔｇ」という）は、−５０℃以上２０℃以下であるものが好ましい。Ｔｇが−５０℃以上であると、Ｂステージ状態での粘接着剤層のタック性が適当であり、取り扱い性に問題を生じないからである。またモノマーを用い、アクリルゴム（ポリマー）などの高分子量成分を製造する場合、その重合方法としては特に制限はなく、たとえば、パール重合、溶液重合などの方法を使用することができる。

高分子量成分の量は、熱硬化性成分１００重量部に対して、５〜１００重量部であることが好ましい。５重量部未満であると、硬化前のフィルムの強度が低く、またフィルムの伸びが小さくなり、取り扱い性が低下する場合がある。１００重量部を超えると流れ性が低下する場合がある。より好ましくは５〜８０重量部、さらに好ましくは５〜５０重量部である。

Ａ層の線膨張係数低減と機械的強度の向上、レーザーマーキング性の向上を目的に、Ａ層は、無機フィラーを含有していることが好ましい。無機フィラーの含有量は、好ましくはＡ層の全体積に対し４０〜８０体積％である。５０〜８０体積％であることがより好ましく、６５〜７５体積％であることがさらに好ましい。

無機フィラーとしては、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、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ、アンチモン酸化物などを使用することができ、これらの２種以上を併用することもできる。熱伝導性向上のためには、アルミナ、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。溶融粘度の調整やチクソトロピック性の付与の目的には、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。さらに、フィルム切削時に切削ブレードに樹脂が残ることがなく、短時間でフィルムを良好に切削、個片化できる点でアルミナ、シリカが好ましい。

無機フィラーの形状は、針状、鱗片状、板状、球状など特に制限はされることはないが、フィラーを高い割合で含有させても比較的高い流動性を得ることができる球状フィラーが好ましい。

無機フィラーの平均粒径は、フィルムの流動性と表面平滑性の点から０．１μｍ以上２０μｍ以下が好ましい。さらに好ましくは０．３μｍ以上１０μｍ以下である。平均粒径の下限が、０．１μｍ未満であるとフィラーの比表面積が大きくなり、その表面効果により流動性が低下する場合がある。一方、平均粒径が２０μｍを超えるとフィルムの平滑性が低下する場合がある。本発明においては、フィラーの粒度分布を測定し、その粒度分布において累積重量が５０％となる粒子径を平均粒径とする。フィラーの粒度分布は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置（日機装製マイクロトラック）を用いて測定することができる。

Ａ層を硬化して得られる硬化物の２５〜１５０℃の温度範囲における平均線膨張係数が４０ｐｐｍ以下であることが、パッケージに使用した場合に封止フィルムのそりが小さくなる点で好ましい。好ましくは３ｐｐｍ以上４０ｐｐｍ以下、より好ましくは３ｐｐｍ以上３０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは５ｐｐｍ以上２０ｐｐｍ以下である。平均線膨張係数が３ｐｐｍ未満であるか、又は、４０ｐｐｍを超えると基板と封止フィルムの平均線膨張係数の差が大きくなり、温度変化により応力が発生して、基板との界面の剥離や封止フィルム内にクラックが発生する場合がある。Ａ層の平均線膨張係数を上記範囲にするためには、有機物（熱硬化性成分及び高分子量成分）に比べて、熱膨張係数の低い無機フィラーをＡ層の全体積に対して４０〜８０体積％含有させることが好ましい。

本発明において、平均線膨張係数は、加熱硬化した層について、熱機械分析装置を用いて、毎分５℃の昇温速度で試料の伸びを測定し、２５℃から１５０℃の温度範囲における伸びの平均値として求めることができる。

また、高温での信頼性を保つために、Ａ層を硬化して得られる硬化物の弾性率が２００℃で１００ＭＰａ以上であることが好ましい。より好ましくは１００ＭＰａ以上５，０００ＭＰａ以下であり、さらに好ましくは３００ＭＰａ以上１，０００ＭＰａ以下である。弾性率が１００ＭＰａ未満であると強度不足によるリフロークラックが発生する場合があり、弾性率が５，０００ＭＰａを超えると熱応力の緩和効果が小さく、剥離やクラックが発生する場合がある。

本発明において、硬化物の弾性率は、加熱硬化した層について、動的粘弾性測定装置（引張りモード）を用いて、２００℃における貯蔵弾性率として求めることができる。

次に、Ｂ層は熱硬化性成分を含むことが好ましい。Ｂ層に用いられる熱硬化性成分としては、上述のＡ層と同じ熱硬化性成分が挙げられる。Ｂ層は、上述の粘度の観点から、また、破断伸びの観点から、熱硬化性成分の他に、高分子量成分を含むことが好ましく、さらに、高分子量成分の含有量が熱硬化性成分の含有量よりも多いことが好ましい。

Ｂ層に用いられる高分子量成分としては、上述のＡ層と同じ高分子量成分が挙げられ、中でもポリイミド樹脂、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などが好ましい。破断伸びの観点からは、ゴムやエラストマー等の高分子量成分を含むことが好ましい。

Ｂ層とＡ層をラミネートにより貼り合せた場合に、その界面で剥離が発生し難いことから、Ｂ層に用いられる高分子量成分は、Ａ層に用いられる高分子量成分と同種類（ポリイミド樹脂、アクリルゴム、ＮＢＲ等）であることが好ましく、Ａ層に用いられる高分子量成分と同一であることがより好ましい。

高分子量成分の量は、熱硬化性成分１００重量部に対して、５０〜５００重量部であることが好ましい。５０重量部未満であると、破断伸びが低下する場合がある。５００重量部を超えると流れ性が低下する場合がある。より好ましくは、１００〜４００重量部、さらに好ましくは、１５０〜３００重量部である。

さらに、Ｂ層は、高温での弾性率の増大による耐熱性の向上、また、粘度の調整を目的に、無機フィラーを含有してもよい。無機フィラーとしては、上述のＡ層と同じ無機フィラーが挙げられる。無機フィラーの含有量は、Ｂ層の全体積に対し好ましくは５０体積％未満であり、より好ましくは１０体積％未満である。無機フィラーの含有量が５０体積％以上であると、破断伸びが不足する場合がある。無機フィラーの平均粒径は、フィルムの表面平滑性及び耐熱性の向上の観点から、０．１μｍ以下であることが好ましい。また、平均粒径が１０ｎｍ未満であると、フィラーの比表面積が大きくなり、フィルム内にフィラーを分散することが困難になり、フィルムの流動性が極端に低下する場合があるため、１０ｎｍ以上であることが好ましい。

Ｂ層は、破断伸びが５０％以上５００％以下であることが好ましい。破断伸びが５０％未満である場合はＢ層の伸びが不足し、封止フィルムがチップ及び基板の凹凸に対応することができず、チップを良好に埋め込むことができない場合がある。また、５００％を超えると樹脂がチップ下へ流れ込む場合がある。Ｂ層の破断伸びを上記範囲にするためには、ゴムやエラストマー等の高分子量成分を含むことが好ましい。

本発明において、破断伸びは、Ｂステージ状態の層について引張り試験を行い、（（Ｌ−Ｌ０）／Ｌ０）×１００（Ｌ０：試験前の標点間距離、Ｌ：破断時の標点間距離（ｍｍ））の式により求めることができる。

Ａ層及び／又はＢ層は、上記の熱硬化性成分、高分子量成分、及び無機フィラーの他に、着色剤、硬化促進剤、触媒、添加剤、カップリング剤等を含有していてもよい。また、Ａ層及び／又はＢ層は、波長３００〜１１００ｎｍの領域の透過率がそれぞれ１０％以下であることが好ましい。Ａ層及び／又はＢ層は着色剤を含むことが好ましい。着色剤としては、例えば、カーボンブラック、黒鉛、チタンカーボン、二酸化マンガン、フタロシアニン系等の顔料及び染料を用いることができる。また、上記無機フィラーを着色剤として作用させることも可能である。

着色剤の含有量は、それぞれＡ層全体の重量又はＢ層全体の重量に対し０．１〜１０重量％が好ましく、より好ましくは０．５〜２．０重量％である。着色剤の含有量が０．１重量％未満になると、フィルムに色が付かずレーザーマーキングを行った際にレーザーマーキング部の視認性が悪くなる場合がある。逆に、着色剤の含有量が１０重量％を超すと、イオン性不純物の増加、フィルム延性の低下または半導体チップとの接着強度の低下等の問題が発生してしまう場合がある。

また、レーザーマーキングに使用されるレーザーは、ＹＡＧレーザーであることが多いため、着色剤としてはＹＡＧレーザーにより揮発し易いカーボンブラックを使用することが好ましい。

なお、本発明の封止フィルムは、Ａ層とＢ層の２層を含む構造からなればよく、２層を含むフィルムの製造方法に関しては特に規定はない。例えば、Ａ層からなるフィルムＡ、及びＢ層からなるフィルムＢを作製し、フィルムＡ又はフィルムＢの軟化温度（好ましくは、８０〜１２０℃）で、両者を熱圧着する又はラミネータなどを使用して貼り合わせることによって製造できる。

Ａ層及びＢ層は、それぞれ基材層に、例えば、前記熱硬化性成分、前記高分子量成分、前記無機フィラー、及び前記着色剤を含む樹脂ワニスを塗工乾燥して作成することができる。これらに用いられる基材層としては、特に制限されることなく従来公知のものを使用することができる。なお、樹脂ワニスは、前記成分にシクロヘキサノンなどの溶剤を加えて撹拌混合して得ることができる。

Ａ層の乾燥後の厚さは、５０〜２００μｍであることが好ましく、５０〜１５０μｍであることがより好ましい。また、Ｂ層の乾燥後の厚さは、７〜７５μｍであることが好ましく、１０〜５０μｍであることがより好ましい。

なお、Ａ層及びＢ層は、それぞれ複数層を積層して膜厚を調整した後に使用しても良い。積層にはラミネータなどを用いることができる。

用いられる基材層としては、例えば、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、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等が挙げられる。また、必要に応じて基材層の表面に、プライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理、離型処理等の表面処理を行っても良い。基材の厚さは特に限定されず、３８〜１００μｍであることが好ましい。

基材層が粘着性を有していてもよく、また、基材層の片面に粘着剤層を設けても良い。また粘着剤層は、低分子量成分（テルペン化合物等の粘着付与剤）とＴｇを調整した高分子量成分を含む適度なタック強度を有する樹脂ワニスを塗布乾燥することで形成可能である。

また、Ａ層又はＢ層を、保護フィルムで保護することが好ましい。保護フィルムとしては、例えば、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、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等が挙げられる。また、必要に応じてプライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理、離型処理等の表面処理を行っても良い。なお前記基材層を保護フィルムとして使用してもかまわない。基材層上に設けたＡ層及びＢ層上に保護フィルムを設置してもかまわない。保護フィルムの厚さは特に限定されず、１０〜１００μｍであることが好ましい。

封止フィルムの用途としては、従来の固形状または液状封止材と同様の用途が考えられる。使用方法としては、例えば、半導体チップや部品を実装した基板上に基材層（基材フィルム）つきの封止フィルムを熱板プレスやラミネータなどを使用して積層し、加熱硬化した後、基材層をはく離する方法がある。また、基材層をはく離した後、加熱硬化することもできる。

より具体的には、基板上にバンプにより接着された半導体チップに、基材層つきの封止フィルムを熱板プレスを使用して積層した後、基材層をはく離し、温度１４０〜１７０℃で、１〜５時間加熱硬化するなどの方法がある。さらに、必要に応じて表面研磨などの工程をとることができる。封止フィルムを積層する際には、半導体チップを充填するために温度、圧力、時間を適切に設定する。例えば、１００μｍの半導体チップを１３０μｍの本発明の封止フィルムで充填するためには、温度１００〜１５０℃、圧力０．４〜１ＭＰａ、１〜１０００ｓが好ましく、４〜１０ｓがより好ましい。

また、例えば、半導体チップや部品を実装した基板２枚を、実装した面が向かい合うように封止フィルムを挟んで熱板プレスやラミネータなどを使用して積層し、加熱硬化する方法がある。

以下、本発明の封止フィルムについて、実施例により具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

（フィルムＡ１）
熱硬化性成分（エポキシ樹脂）としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１７５、融点−１５℃、東都化成株式会社製のＹＤＦ−８１７０Ｃを使用）５０重量部、熱硬化性成分（硬化剤）として低吸水性フェノール樹脂（軟化点７６．５℃、三井化学株式会社製のＸＬＣ−ＬＬを使用）５０重量部、無機フィラーとしてシリカフィラー（平均粒径８．０μｍ、株式会社龍森製のＴＦＣ−２４を使用）５３０重量部、着色剤としてカーボンブラック１．５重量部、高分子量成分としてエポキシ基含有アクリルゴム（重量平均分子量８５万、ナガセケムテックス株式会社製のＨＴＲ−８６０Ｐ−３を使用）１８重量部、硬化促進剤として１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（四国化成工業株式会社製のキュアゾール２ＰＺ−ＣＮを使用）０．５重量部、及び、溶剤としてシクロヘキサノン５００重量部を撹拌混合し、樹脂ワニスを得た。

得られた樹脂ワニスを基材層である離型剤付きのベースフィルム（帝人株式会社製のピューレックスＡ３１）上に塗工し、９０℃１０分、１２０℃２０分乾燥して、厚み１００μｍのフィルムＡ１を得た。この場合の無機フィラーの体積分率は６９％であった。さらに、厚み１００μｍのフィルムＡ１ ２枚を、ラミネータを使用して８０℃で貼り合わせ、厚み２００μｍのフィルムＡ１を得た。

（フィルムＡ２）
熱硬化性成分（エポキシ樹脂）としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１７５、融点−１５℃、東都化成株式会社製のＹＤＦ−８１７０Ｃを使用）４４重量部とクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２２０、軟化点８０℃、東都化成株式会社製のＹＤＣＮ−７０３を使用）１５重量部、熱硬化性成分（硬化剤）としてビスフェノールＡ型ノボラック樹脂（軟化点１３０℃、大日本インキ化学工業株式会社製のＬＦ−２８８２を使用）４１重量部、無機フィラーとしてシリカフィラー（平均粒径０．５μｍ、アドマテック株式会社製のアドマファインＳＯ-Ｃ２を使用）１４３重量部、高分子量成分としてエポキシ基含有アクリルゴム（重量平均分子量８５万、ナガセケムテックス株式会社製のＨＴＲ−８６０Ｐ−３を使用）４２重量部、硬化促進剤として１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾ−ル（四国化成株式会社製のキュアゾール２ＰＺ-ＣＮを使用）０．５重量部、及び、溶剤としてシクロヘキサノン１０００重量部を用いた他はフィルムＡ１と同様にして、厚さ２５μｍと１００μｍのフィルムＡ２を得た。ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂の混合物は、室温（２５℃）において粘調性の液体であった（混合物の軟化点又は融点は室温以下であった。）。この場合の無機フィラーの体積分率は３４％であった。さらに、厚み１００μｍのフィルムＡ２ ２枚を、ラミネータを使用して８０℃で貼り合わせ、厚み２００μｍのフィルムＡ２を得た。

（フィルムＡ３）
無機フィラーとしてシリカフィラー（平均粒径８．７μｍ、電気化学工業製のＦＢ−３５を使用）を２４５重量部使用した他は、フィルムＡ１と同様にして、厚み１１５μｍのフィルムＡ３を得た。この場合の無機フィラーの体積分率は５０％であった。さらに、厚み１１５μｍのフィルムＡ３ ２枚を、ラミネータを使用して８０℃で貼り合わせ、厚み２３０μｍのフィルムＡ３を得た。

（フィルムＡ４）
無機フィラーとしてシリカフィラー（平均粒径３．９μｍ、株式会社龍森製のＴＦＣ−１２を使用）を使用した他は、フィルムＡ１と同様にして、厚み１００μｍのフィルムＡ４を得た。この場合の無機フィラーの体積分率は６９％であった。さらに、厚み１００μｍのフィルムＡ４ ２枚を、ラミネータを使用して８０℃で貼り合わせ、厚み２００μｍのフィルムＡ４を得た。

（フィルムＢ１）
熱硬化性成分（エポキシ樹脂）としてクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２２０、軟化点８０℃、東都化成株式会社製のＹＤＣＮ−７０３を使用）６０重量部、熱硬化性成分（硬化剤）として低吸水性フェノール樹脂（軟化点７６．５℃、三井化学株式会社製のＸＬＣ−ＬＬ使用）４０重量部、無機フィラーとしてシリカフィラー（平均粒径１６ｎｍ、日本アエロジル株式会社製のＲ９７２Ｖを使用）３２重量部、高分子量成分としてエポキシ基含有アクリルゴム（重量平均分子量８５万、ナガセケムテックス株式会社製のＨＴＲ−８６０Ｐ−３を使用）２００重量部、硬化促進剤として１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾ−ル（四国化成株式会社製のキュアゾール２ＰＺ-ＣＮを使用）０．５重量部、溶剤としてシクロヘキサノン１５００重量部を用いた他はフィルムＡ１と同様にして、厚み１０μｍと５０μｍのフィルムＢ１を得た。この場合の無機フィラーの体積分率は４．５％であった。さらに、厚み５０μｍのフィルムＢ１ ２枚又は４枚を、ラミネータを使用して８０℃で貼り合わせ、厚み１００μｍ及び２００μｍのフィルムＢ１を得た。

得られたフィルムのＢステージ状態（溶剤乾燥後）、Ｃステージ状態（加熱硬化後）での各種特性を評価した。評価にあたっては、下記の方法を用いた。評価結果を表１に示す。

（評価方法）
（１）最低ずり粘度
サンプルは、厚みを１３０μｍ以上２６０μｍ未満に調整したフィルムを１０ｍｍ×１０ｍｍに切断したものを用いた。フィルム単体の厚みが１３０μｍ未満である場合は、複数枚数貼り合わせて１３０μｍ以上となるようにした。具体的には、フィルムを硬化が進まない温度（８０℃）で貼り合わせて、ずり粘度測定中に貼り合わせ面において剥離が生じないようにした。ずり粘度は、回転型レオメーター（レオメトリック サイエンティフィック製、ＡＲＥＳ）を用い、平行円板（直径８ｍｍ）にフィルムをフィルム厚より２〜５μｍ小さなギャップ幅で挟み、周波数１Ｈｚ、歪み１％で３０℃から３００℃まで（昇温速度５℃／分）測定した際の複素粘度の値である。８０℃から１５０℃の温度範囲における複素粘度の最低値を最低ずり粘度とした。

（２）弾性率（貯蔵弾性率）
１７０℃、１時間加熱硬化したフィルムの２００℃における貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置（レオロジ社製、ＤＶＥ−Ｖ４）を用いて測定した（サンプルサイズ：長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚１００μｍ又は１１５μｍ、昇温速度５℃／ｍｉｎ、引張りモード、１０Ｈｚ、自動静荷重、温度範囲−５０〜３００℃）。

（３）平均線膨張係数
１７０℃、１時間加熱硬化したフィルム（厚さ１００μｍ又は１１５μｍ）について、熱機械分析装置（セイコーインスツルメンツ製、ＳＳ６１００）を用いて、毎分５℃の昇温速度で試料の伸びを測定し、２５℃から１５０℃の伸びから、平均線膨張係数を求めた。

（４）破断伸び
厚さ１００μｍ又は１１５μｍのフィルムを１０ｍｍ×１００ｍｍに切断して、５０ｍｍの間隔をもつ標線を付けた。フィルムを室温（２３℃±２℃）で引張速度を５０ｍｍ／分として破断伸びを測定した。なお、破断伸び（％）＝（（Ｌ−Ｌ０）／Ｌ０）×１００（Ｌ０：試験前の標点間距離（５０ｍｍ）、Ｌ：破断時の標点間距離（ｍｍ））とした。

実施例および比較例に用いたフィルム及びその厚みは表２に示した。実施例１〜６および比較例１〜３に関しては、表１のフィルムから２つを選択し、２枚のフィルムをラミネータを使用して８０℃で貼り合わせることにより封止フィルムを作製した。比較例４および５に関しては表１のフィルムから１つを選択し、単層のフィルムを封止フィルムとした。

得られた封止フィルムの充填性、流れ込み性、はんだ耐熱性を評価した。評価にあたっては、下記の方法を用いた。評価結果を表２に示した。

（充填（埋め込み）性）
スライドガラス上に、バンプの代わりとしてダイボンドフィルム（日立化成工業（株）製、型番：ダイボンディングフィルムＨＳ−２３０、２５μｍ厚、５ｍｍ×５ｍｍ）を載せた。さらに、ダイボンドフィルムがガラスチップの中央に位置するように、ダイボンドフィルムの上にガラスチップ（１５０μｍ厚、１０ｍｍ×１０ｍｍ）を載せて１５０℃、０．１ＭＰａ、３秒で熱圧着させ、試験用素子を作製した（図２）。ガラスチップに表２におけるＢ層が接するように、ガラスチップに封止フィルム（２５ｍｍ×２５ｍｍ）を載せて、１２０℃、０．７ＭＰaで５秒の条件で熱板を用いてプレスした。そのガラスチップを光学顕微鏡で観察し、封止フィルムがガラスチップ側面に接している割合（ガラスチップ側面（チップ外周）の長さに対する、封止フィルムがガラスチップ側面に接している長さの割合）を算出した。その割合が９５％以上を○、８５％以上９５％未満を△、８５％未満を×とした。

（流れ込み（浸み込み）性）
充填性の評価方法と同様に試験用サンプルを作製し、ガラスチップに封止フィルムを載せてプレスした。そのガラスチップを光学顕微鏡で観察し、ガラスチップの端部から内部に向かい封止フィルムが流れ込んだ距離の最大値を測定した。流れ込んだ距離が５０μｍ未満を○、５０μｍ以上１００μｍ未満を△、１００μｍ以上を×とした。

（はんだ耐熱性）
充填性の評価方法と同様に試験用素子を作製し、ガラスチップに封止フィルムを載せてプレスし、封止フィルムによりガラスチップが封止されたサンプルを３個得た。これらの素子を、１７０℃、１時間硬化させた後、２４０℃のはんだ漕に１分間フロートし（浮かせ）、ふくれ、剥離の有無を目視および光学顕微鏡で観察した。ふくれ又は剥離が１個も観察されなかった場合を○、ふくれ又は剥離が１個以上観察された場合を△、ふくれ又は剥離がすべてに観察された場合を×とした。

実施例１〜６の封止フィルムは、いずれも充填性、流れ込み（浸み込み）性、及びはんだ耐熱性に優れていた。
また、従来の方法、すなわち、半導体チップをエポキシ樹脂フィルムなどのフィルムで覆い、さらに、該フィルム表面に液状の紫外線硬化型樹脂などの樹脂を塗布し、硬化させる方法によって半導体チップを封止した場合には、得られる半導体装置の表面がフラットとはいえなかった。これに対し、本発明の封止フィルムを用いて半導体チップを封止した場合には、表面がフラットな半導体装置が得られた。

図１は、本発明の封止フィルムによりＳＡＷチップが封止されてなるＳＡＷデバイスの一例を示す断面模式図である。 図２は、充填性を評価するための試験用素子の断面模式図である。

符号の説明

１ ＳＡＷデバイス
２ 封止フィルム
２ａ 封止フィルムの外周部
３ ＳＡＷチップ
４ 電極
５ バンプ
６ 基板
７ 電極面
８ 空間
９ Ａ層
１０ Ｂ層
１１ 配線
２１ ガラスチップ
２２ ダイボンドフィルム
２３ スライドガラス
２４ 試験用素子

Claims (9)

1. Ａ層及びＢ層を備え、Ａ層の８０℃以上１５０℃以下の温度範囲における最低ずり粘度が１，０００Ｐａ・ｓ以上５０，０００Ｐａ・ｓ未満であり、Ｂ層の８０℃以上１５０℃以下の温度範囲における最低ずり粘度が５０，０００Ｐａ・ｓ以上であることを特徴とする封止フィルム。
2. 弾性表面波デバイスに用いられる封止フィルムであって、弾性表面波デバイスが弾性表面波チップ、基板及び封止フィルムを有し、弾性表面波チップが、弾性表面波チップの電極面が基板と対向するように基板上に配置され、弾性表面波チップの電極がバンプを介して基板に接続され、弾性表面波チップと基板との間に空間があり、弾性表面波チップが封止フィルムにより封止されており、封止フィルムのＢ層が、弾性表面波チップの電極面とは反対の面、弾性表面波チップの側面、及び基板に接するように用いられる請求項１記載の封止フィルム。
3. Ａ層の厚みが（ａ＋ｂ）μｍ以上（（ａ＋ｂ）×２）μｍ以下であり、Ｂ層の厚みが（ｂ×１／１０）μｍ以上ｂμｍ以下である請求項２記載の封止フィルム。ここで、ａは弾性表面波チップの厚み、ｂはバンプの高さである。
4. Ａ層及びＢ層が熱硬化性成分を含有し、熱硬化性成分がエポキシ樹脂及び硬化剤を含む請求項１〜３いずれか記載の封止フィルム。
5. Ａ層が、（１）軟化点又は融点が−４０〜５０℃である熱硬化性成分、（２）重量平均分子量１０万以上の高分子量成分、及び（３）無機フィラーを含有し、高分子量成分の含有量が熱硬化性成分１００重量部に対し５〜１００重量部であり、無機フィラーの含有量がＡ層全体の体積に対して４０〜８０体積％である請求項１〜４いずれか記載の封止フィルム。
6. Ａ層を硬化して得られる硬化物の２００℃における弾性率が１００ＭＰａ以上であり、２５〜１５０℃の温度範囲における平均線膨張係数が４０ｐｐｍ以下である請求項１〜５いずれか記載の封止フィルム。
7. Ｂ層の２５℃における破断伸びが５０％以上５００％以下である請求項１〜６いずれか記載の封止フィルム。
8. 半導体チップを請求項１〜７いずれか記載の封止フィルムを用いて封止した半導体装置。
9. 半導体チップが弾性表面波チップである請求項８記載の半導体装置。

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