JP4374317B2

JP4374317B2 - 電子部品用接着テープ組成物

Info

Publication number: JP4374317B2
Application number: JP2005004187A
Authority: JP
Inventors: サンピルキム; ハエサンジュン; ウーセオックキム; セヨンチャ
Original assignee: Toray Advanced Materials Korea Inc
Current assignee: Toray Advanced Materials Korea Inc
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2025-01-11
Also published as: TWI283263B; US20090011166A1; TW200613497A; KR100637322B1; CN100352880C; US20060089465A1; JP2006117899A; KR20060035285A; CN1763145A; SG121926A1

Description

本発明は、電子部品に用いられる接着テープ組成物に係り、ＦＰＣ（柔軟性回路基板）、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）、および半導体装置を構成するリードフレームのリード、放熱板、半導体チップ、ダイパッドなどの部品同士の間の接着に用いることのできる電子部品用接着テープ組成物に関する。

一般に、従来の半導体装置に用いられる接着テープには、リードフレーム固定用接着テープ、放熱板接着用テープ、ＴＡＢテープ、ＬＯＣ（Lead On Chip）テープなどが挙げられるが、リードフレーム固定用接着テープは、リードフレームのリードを固定してリードフレーム自体および半導体組み立て工程の全ての生産性および歩留まりの向上を目的に用いられ、リードフレームの製造者によってリードフレーム上に接着され、半導体組み立て業社に移送され、半導体チップを搭載、ワイヤーポンディングなどの工程を終えた後にエポキシ・モールディングコンパウンドで密封するので、接着テープは半導体器具パッケージ内に含まれる。また、放熱板接着用接着テープなどの各テープもリードフレーム固定用接着テープと同様に半導体パッケージ内に含まれる。

したがって、電子部品用接着テープには、接着力はもちろん半導体レベルでの一般的な信頼性およびテーピング時の作業性、半導体装置の組み立て工程から組み立て以後の完製品として用いられるまで、外部から加えられる高温、湿度、電圧などの苛酷な条件に耐えられるような十分な物性を取り揃えなければならない。

従来におけるこのような用途で用いられている電子部品用接着テープとしては、ポリイミドフィルムのような耐熱性ベースフィルム上にポリアクリロニトリル樹脂、ポリアクリレート樹脂、レゾールフェノール樹脂、またはアクリロニトリル−ブタジエン共重合体などの合成ゴム系樹脂が単独で用いられたり、他の樹脂に変更、または他の樹脂と混合してなる接着剤が塗布され、コーティングと乾燥段階を経てＢ段階に切り換えられた接着テープが用いられているが、これは耐熱性が十分ではなく、最近の半導体装置の組み立て工程においての高くなった加熱条件（〜２６０℃）に耐え切れないという問題点がある。

近年、このような問題点を解決するために熱硬化性イミド樹脂を適用しているが、リードフレームなどの接着基剤にこれを接着固定するために加えられる熱および圧力が非常に高くて、テーピング（接着）の際にリードなどの接着基剤の変形などを引き起こすような問題点と、テーピング装置などの金属材料を損傷させるような深刻な問題点を有している。

また、最近、半導体装置内部において、薄型化や多ピン化の確保によってパッケージ構造が微細化・高集積化され、これに用いられる接着テープなどの有機材料に関してもその電気的、化学的、物理的な特性に対する要求が厳しくなりつつある傾向であるので、十分な電気的信頼性および耐久性を有しながら、接着力、作業性などの優秀な電子部品用接着テープ組成物の開発が要求されている。

このような問題点を解決するために、当社では下記特許文献１の「電子部品用耐熱性接着テープ」を公開している。上記特許に提示された組成によって、既存に用いられていた電子部品用接着テープに比べて接着力、電気的信頼性などのような多くの問題点が改善されて現業界で広く用いられている。

しかしながら、電子および半導体部品の持続的な微細化、薄型化、集積化に伴って電子部品用接着テープも持続的な発展が要求されていた。それで、研究を重ねた結果、本発明を完成した。

韓国特許公開番号２００４−０００９６１６号

本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、接着力およびテーピング作業性が優秀で、半導体装置のリードフレームの周辺の部品同士の間やその他の各電子部品の接着の際に十分な耐熱性および優秀な電気的信頼性を有する接着テープ組成物を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明による接着テープ組成物は、１〜２０重量％のカルボキシル基を含むアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）１００重量部と、５〜３００重量部のエポキシ樹脂と、５０〜２００重量部のフェノール樹脂、および２〜５０重量部のアミン系並びに酸無水物系硬化剤のうちから選ばれた１種以上の硬化剤を含むことを特徴とする。

好ましくは、前記ＮＢＲが１０〜６０重量％のアクリロニトリルと１〜２０重量％のカルボキシル基とを含み、重量平均分子量が３,０００〜２００,０００である。

より好ましくは、前記フェノール樹脂はノボラック系およびレゾール系のうちから選ばれた１種以上のフェノール樹脂であり、リング・アンド・ボール法（ring and ball method）によって測定され、軟化点が５０〜１２０℃である。

以上のように、本発明による接着テープ組成物によると、接着力およびテーピング作業性が優秀で、半導体装置のリードフレームの周辺の部品同士の間やその他の各電子部品を接着する際に十分な耐熱性および優秀な電気的信頼性などを有するという效果を奏する。

以下、本発明の実施形態および図面を参照して本発明を詳しく説明する。これらの実施形態は専ら本発明をより具体的に説明するためのものであって、本発明の要旨によって本発明の範囲がこれらの実施形態によって制限されないということは当業界で通常の知識を有する者にとっては自明なことであろう。

図１は、本発明の一実施形態による電子部品用接着テープ組成物を用いたテープの断面図であって、耐熱性フィルム１０の片面にカルボキシル基が含まれたアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）およびエポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化剤などでなる接着層２０が形成されていて、この上部面に剥離性フィルム３０をラミネートしてなるものを図式化したものである。

前記耐熱性フィルム１０は、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンテレフタレートなどの耐熱性フィルムを用いることができ、このうちポリイミドフィルムを使用することが最も好ましい。耐熱性フィルムの厚さは、薄すぎたり（１０μｍ以下）または厚すぎたり（７０μｍ以上）する場合は、テープのテーピング作業の際にテープのパンチング（punching）が困難となるので、１０〜７０μｍ、好ましくは４０〜６０μｍの範囲にすることが好ましい

前記接着層２０は、カルボキシル基の含まれたＮＢＲ１００重量に対し多官能性エポキシ樹脂３〜３００重量部、多官能性フェノール樹脂３〜３００重量部の割合でなっており、これに硬化剤、ゴム架橋剤、およびその他の添加剤が含まれている。

前記カルボキシル基の含まれたＮＢＲは、重量平均分子量が２,０００〜２００,０００で、好ましくは３,０００〜２００,０００であり、また、アクリロニトリル含有率が１０〜６０重量％、好ましくは２０〜５０重量％で、カルボキシル基含有率が１〜２０重量％であるものを用いる。この際、重量平均分子量が２,０００より小さいと熱安定性が不良になり、また、２００,０００より大きくなると溶媒に対する溶解性が悪くなって溶液を製造する際に粘度が増加して作業性が不良になり、接着力も低下する。また、アクリロニトリル含量が１０重量％より小さい場合は溶媒に対する溶解性が低下し、６０重量％より大きくなると電気絶縁性が不良になる。そして、カルボキシル基の含有率が１〜２０重量％である場合、ＮＢＲと他の樹脂と、そして接着基剤との結合が容易になるので接着力が増加する。

本発明に用いられたエポキシ樹脂は、ＮＢＲ１００重量に対して５〜３００重量部を添加でき、ビスフェノールエー（Bisphenol−Ａ）タイプエポキシ、ビスフェノールエフ（Ｆ）タイプエポキシ、ノボラックエポキシを用いることができ、エポキシの当量（ｇ／ｅｑ）は、２００〜１０００であるものを用いることができる。

前記フェノール樹脂は、ノボラック系またはレゾール系のうちから選ばれた１種以上のものであり、ＮＢＲ１００重量に対して５〜３００重量部、好ましくは５０〜２００重量部を添加する。フェノール樹脂の含量が３００重量部より大きい場合は、接着層がブリットル（brittle）なものになって接着剤への使用が不可能となる。フェノール樹脂の分子量は２００〜９００であることが好ましく、リング・アンド・ボール法によって測定されて軟化点が５０〜１２０℃であることが好ましい。軟化点が５０℃以下のものを用いると、電子部品用接着テープのテーピング作業の際に接着層が流れてテーピングツール（tool）やリードフレームの願わない所まで接着層が滲むようになり、テーピングツールの故障やリードフレームの不良を引き起こす恐れがあり、逆に、軟化点が１２０℃より高い場合は、テープの接着のために高い温度を加えなければならず、これにより電子部品の熱変形が惹起され得るので、適正温度である５０〜１２０℃の軟化点を有する樹脂を用いなければならない。

前記硬化剤としては、アミン系硬化剤、または酸無水物系硬化剤を単独あるいは共に用いることができ、ＮＢＲ１００重量に対して２〜５０重量部を用いることが好ましい。また、ゴム架橋剤としては、有機・無機過酸化物を用いることができ、ＮＢＲ１００重量に対して１〜５重量部を添加して用いることが好ましい。

上記のような接着テープ組成物でなる接着層２０は、粘度が１００〜２,０００ＣＰＳ、好ましくは４００〜１,５００ＣＰＳで、耐熱性フィルム１０上に乾燥後の厚さが１０〜３０μｍになるように塗布し、５０〜２００℃で２〜１０分間硬化させた後、剥離性フィルム３０を貼り付ける過程を経ることで、電子部品用接着テープが得られる。

前記剥離性フィルム３０は厚さが２０〜１００μｍ、好ましくは３０〜６０μｍであるものが用いられ、使用可能な剥離性フィルムとしては、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンフィルム、そして、場合によってはこれらにシリコン樹脂で剥離性を与えたものを用いることができる。

一方、図２は、本発明の一実施形態による電子部品用接着テープ組成物を用いた他のテープの断面図であって、耐熱性フィルム１０の両面に接着層２０が形成されていて、各接着層２０の表面には剥離性フィルム３０をラミネートされている。

ＮＢＲ（アクリロニトリル含量２７.１重量％、カルボキシル基含量４.３重量％を含む。）２００重量部に、下記式１で表されるノボラックエポキシ樹脂１００重量部、下記式２で表されるフェノール樹脂１００重量部、そして硬化剤としてヘキサメトキシメチルメラミンを３重量部、無水フタル酸（phtalic anhydride）を３重量部添加し、ゴム板架橋剤として酸化亜鉛を１０重量部添加し、アセトン溶剤を用いて溶液の粘度を４００〜１,５００ＣＰＳに合わせた後、この接着剤液を充分に撹拌してから、厚さが５０μｍであるポリイミドフィルム上に乾燥後の厚さが２０μｍになるように塗布し、乾燥（１６０℃、３分）した後、厚さが３８μｍであるポリエチレンテレフタレートフィルムをラミネートし、接着テープを製造した。

実施例１のような組成のうち、フェノール樹脂のみを下記式３で表されるフェノール樹脂に取り替えることで製造された接着剤液を用い、実施例１と同様の方法で接着テープを製造した。

実施例１のような組成のうち、フェノール樹脂のみを下記式４で表される樹脂に取り替えることで製造された接着剤液を用い、実施例１と同様の方法で接着テープを製造した。

実施例１のような組成のうち、フェノール樹脂のみを下記式５で表される樹脂に取り替えることで製造された接着剤液を用い、実施例１と同様の方法で接着テープを製造した。

実施例１のような組成のうち、フェノール樹脂のみを下記式６で表される樹脂に取り替えることで製造された接着剤液を用い、実施例１と同様の方法で接着テープを製造した。

実施例１のような組成のうち、フェノール樹脂のみを下記式７で表される樹脂に取り替えることで製造された接着剤液を用い、実施例１と同様の方法で接着テープを製造した。

実施例１のような組成のうち、フェノール樹脂のみを下記式８で表される樹脂に取り替えることで製造された接着剤液を用い、実施例１と同様の方法で接着テープを製造した。

実施例１のような組成のうち、フェノール樹脂のみを下記式９で表される樹脂に取り替えることで製造された接着剤液を用い、実施例１と同様の方法で接着テープを製造した。

実施例１のような組成のうち、フェノール樹脂のみを下記式１０で表される樹脂に取り替えることで製造された接着剤液を用い、実施例１と同様の方法で接着テープを製造した。

実施例１のような組成のうち、エポキシ樹脂のみを下記式１１で表される樹脂に取り替えることで製造された接着剤液を用い、実施例１と同様の方法で接着テープを製造した。

実施例１のような組成のうち、エポキシ樹脂のみを下記式１２で表される樹脂に取り替えることで製造された接着剤液を用い、実施例１と同様の方法で接着テープを製造した。

比較例１

韓国特許公開番号１９９８−００６８２８４号の「耐熱性接着テープ用接着剤組成物」による実施例１の方法で接着テープを製造した。

比較例２

韓国特許公開番号２００４−０００９６１６号の「電子部品用耐熱性接着テープ」による実施例１の方法で接着テープを製造した。
（特性評価方法）
〔接着力評価〕

１３０℃に固定されているプレス上に銅箔を載せておいて、各実施例と各比較例において製造された接着テープを、１０ｋｇ／ｍ^２の圧力で１秒間熱圧着させた後、引張強度試験器を用いて１８０°ＰＥＥＬ強度を測定した。
〔熱分解温度評価〕

ＤＵＰＯＮＴＶ４.１Ｃ２２００モデルＴＧＡを用いて窒素雰囲気下で測定した。
〔電気的信頼性評価〕

図３は、本発明の一実施形態による電子部品用接着テープ組成物を用いた電子部品用接着テープの電気的信頼性評価のための試片の概路図であって、軟質回路基板（ポリイミドフィルム上に銅箔がラミネートされている形態）の銅箔をエッチングして製造したものを示してあり、図４は、本発明の一実施形態による電子部品用接着テープ組成物を用いた電子部品用接着テープの電気的信頼性評価のための試片の断面図を示してある。

図３および図４のように、リード間の距離が１５０μｍである試片上に各実施例および各比較例において製造された接着テープを、３０ｋｇ／ｍ^２の圧力で２分間熱圧着させた後、１７０℃で１時間熱処理を施し、この試片を１３５℃、相対湿度８５％、５Ｖの条件で１００時間にかけて時間による抵抗値の変化を測定する電気的信頼性評価を実施した。

上記のような特性評価方法による結果は下記表１の通りである。ここで、電圧降下時間とは、電気的信頼性評価の際に接着剤組成物の影響で試片の抵抗値が10²(order)以上落ちるような時間をいうものであって、「Ｎ」は１００時間の間、電圧降下が発生しないような場合を意味する。

上記表１で分かるように、本発明による電子部品用接着テープ組成物を用いた電子部品用接着テープは、基本特性である接着力および熱分解温度が一般的な電子部品用テープとしての可能接着力が６００ｇ／ｃｍ、熱分解温度が２８０℃であることに比べ、優秀で十分な耐熱性を有しており、本発明の主な目標である電気的信頼性においても従来の電子部品用テープに比べて優れていた。

本明細書では、本発明者らが行った様々な製造および分析実験の中からいくつかの例のみを挙げて説明しているが、本発明の技術的思想はこれらに限定または制限されず、当業者によって変形されて様々な形で実施できることは言うまでもない。

本発明の一実施形態による電子部品用接着テープ組成物を用いたテープの断面図である。本発明の一実施形態による電子部品用接着テープ組成物を用いた他のテープの断面図である。本発明の一実施形態による電子部品用接着テープ組成物を用いた電子部品用接着テープの電気的信頼性を評価するための試片の概路図である。本発明の一実施形態による電子部品用接着テープ組成物を用いた電子部品用接着テープの電気的信頼性を評価するための試片の断面図である。

符号の説明

１０…耐熱性フィルム、２０…接着剤層、３０…剥離性フィルム、４０…ポリイミドフィルム、５０…銅箔

Claims

１０〜６０重量％のアクリロニトリルと１〜２０重量％のカルボキシル基とを含み、重量平均分子量が３，０００〜２００，０００であるＮＢＲ１００重量部と、
５〜３００重量部のエポキシ樹脂と、
５０〜２００重量部のフェノール樹脂と、
２〜５０重量部の酸無水物系硬化剤と、を含み、
前記フェノール樹脂は、リング・アンド・ボール法（ｒｉｎｇａｎｄｂａｌｌｍｅｔｈｏｄ）によって測定され、軟化点が５０〜１２０℃であり、下記式１で表されるフェノール樹脂を含有することを特徴とする、接着テープ組成物。