| 【発明の名称】 |
接着剤組成物、接着フィルム、半導体搭載用配線基板及び半導体装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】稲田 禎一
【氏名】伊藤 敏彦
【氏名】田中 勝
【氏名】畠山 恵一
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| 【要約】 |
【課題】ガラスエポキシ基板やフレキシブル基板等のインターポーザと呼ばれる配線基板に必要な耐熱性、耐湿性を損なうことなく、かつＢステージでのタック性が小さく取り扱い性に優れた接着フィルム、この接着フィルムを備えた半導体搭載用配線基板、及びこの接着フィルムを用いて半導体チップと配線基板を接着させた半導体装置の提供を課題とした。
【解決手段】エポキシ樹脂及び架橋性高分子重合体を必須成分とする接着剤組成物であり、該架橋性高分子重合体が、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−７０℃以上−２０℃未満である低Ｔｇ架橋性共重合体を含んでいることを特徴とする接着剤組成物を使用する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エポキシ樹脂及び架橋性高分子重合体を必須成分とする接着剤組成物であり、該架橋性高分子重合体が、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−７０℃以上−２０℃未満である低Ｔｇ架橋性共重合体を含んでいることを特徴とする接着剤組成物。
【請求項２】 架橋性高分子重合体が、Ｔｇが−７０℃以上−２０℃未満である低Ｔｇ架橋性共重合体及びＴｇが−２０℃以上１００℃未満である高Ｔｇ架橋性共重合体の混合物であることを特徴とする請求項１に記載の接着剤組成物。
【請求項３】 架橋性高分子重合体のうち５０重量％以上が低Ｔｇ架橋性共重合体であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の接着剤組成物。
【請求項４】 低Ｔｇ架橋性共重合体の重量平均分子量が１０万以上２００万以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の接着剤組成物。
【請求項５】 低Ｔｇ架橋性共重合体の原料となるモノマーのうち、０．５〜６．０重量％がグリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレートであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の接着剤組成物。
【請求項６】 高Ｔｇ架橋性共重合体の重量平均分子量が１０万以上であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の接着剤組成物。
【請求項７】 高Ｔｇ架橋性共重合体の原料となるモノマーのうち、０．５〜６．０重量％がグリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレートであることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の接着剤組成物。
【請求項８】 エポキシ樹脂及び必要に応じて用いられるその硬化剤の未硬化状態での軟化点が２０℃以上である請求項１〜７のいずれかに記載の接着剤組成物。
【請求項９】 無機フィラーを、接着剤組成物の固形分１００体積部に対して１〜２０体積部含む請求項１〜８のいずれかに記載の接着剤組成物。
【請求項１０】 無機フィラーがアルミナ、シリカ、水酸化アルミニウム、アンチモン酸化物のいずれかである請求項９に記載の接着剤組成物。
【請求項１１】 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０℃で２０〜５００ＭＰａであり、２６０℃で３〜５０ＭＰａである請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の接着剤組成物。
【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれかに記載の接着剤組成物をフィルム状に加工した接着フィルム。
【請求項１３】 接着剤が全硬化発熱量の０〜４０％の発熱を終えた状態であることを特徴とする請求項１２に記載の接着フィルム。
【請求項１４】 請求項１〜１１のいずれかに記載の接着剤組成物をコア材の両面に形成して得られる接着フィルム。
【請求項１５】 接着剤が全硬化発熱量の０〜４０％の発熱を終えた状態であることを特徴とする請求項１４に記載の接着フィルム。
【請求項１６】 コア材が耐熱性熱可塑性フィルムである請求項１４又は請求項１５のいずれかに記載の接着フィルム。
【請求項１７】 配線基板の半導体チップ搭載面に請求項１２〜１６のいずれかに記載の接着フィルムを備えた半導体搭載用配線基板。
【請求項１８】 半導体チップと回路付き基板または回路付きフィルムを請求項１２〜１６のいずれかに記載の接着フィルムを介して接着することを特徴とする半導体装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、接着剤組成物、接着フィルム、半導体搭載用配線基板及び半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＳＰは他の電子部品と一括して実装できるために、日刊工業新聞社発行表面実装技術１９９７−３号記事「実用化に入ったＣＳＰ（ファインピッチＢＧＡ）のゆくえ」中の５ページ表１に示されたような各種構造が提案されている。その中でも、インターポーザと呼ばれる配線基板にテープキャリア基板を用いた方式の実用化が進んでいる。これは、前述表の中で、テセラ社やＴＩ社などが開発している方式を含むものである。これらはインターポーザと呼ばれる配線基板を介するために、信学技報ＣＰＭ９６−１２１，IＣＤ９６−１６０（１９９６−１２）「テープＢＧＡタイプＣＳＰの開発」やシャープ技報第６６号（１９９６−１２）「チップサイズパッケージ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）開発」に発表されているように優れた接続信頼性を示している。これらのＣＳＰの半導体チップとインターポーザと呼ばれる配線基板との間には、それぞれの熱膨張率差から生じる熱応力を低減するような接着フィルムが使われる。このような接着フィルムには耐湿性や高温耐久性が要求されている。
【０００３】フィルムタイプの接着剤は、フレキシブル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。プリント配線板関連材料として耐湿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及び無機フイラーを含む接着剤があり、また特開昭６１−１３８６８０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級アミン化合物及び無機フイラーを含む接着剤がある。また特開昭５７−２１０６９５号公報及び特開昭５９−６６４７６号公報に示されるエポキシ変性アクリルゴム、エポキシ樹脂、硬化剤を含む接着剤がある。また、 特開平３−２５５１８６号公報に示されるエポキシ変性アクリルゴム、エポキシ樹脂、硬化剤を含む接着剤がある。しかし、接着剤のＴｇが高いと低温で接着剤が固くなるため、低温でのパッケージのそりが大きくなり、信頼性が低下する問題があった。また、接着剤のＴｇが低い場合、未硬化フィルムの室温でのタック性が大きくなり、作業性が低下する問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ガラスエポキシ基板やフレキシブル基板等のインターポーザと呼ばれる配線基板に必要な耐熱性、耐湿性を損なうことなく、かつＢステージでのタック性が小さく取り扱い性に優れた接着フィルム、この接着フィルムを備えた半導体搭載用配線基板、及びこの接着フィルムを用いて半導体チップと配線基板を接着させた半導体装置の提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００５】本発明は以下に記載の各事項に関する。
（１） エポキシ樹脂及び架橋性高分子重合体を必須成分とする接着剤組成物であり、該架橋性高分子重合体が、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−７０℃以上−２０℃未満である低Ｔｇ架橋性共重合体を含んでいることを特徴とする接着剤組成物。
（２） 架橋性高分子重合体が、Ｔｇが−７０℃以上−２０℃未満である低Ｔｇ架橋性共重合体及びＴｇが−２０℃以上１００℃未満である高Ｔｇ架橋性共重合体の混合物であることを特徴とする（１）に記載の接着剤組成物。
（３） 架橋性高分子重合体のうち５０重量％以上が低Ｔｇ架橋性共重合体であることを特徴とする（１）又は（２）のいずれかに記載の接着剤組成物。
（４） 低Ｔｇ架橋性共重合体の重量平均分子量が１０万以上であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の接着剤組成物。
（５） 低Ｔｇ架橋性共重合体の原料となるモノマーのうち、０．５〜６．０重量％がグリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレートであることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の接着剤組成物。
（６） 高Ｔｇ架橋性共重合体の重量平均分子量が１０万以上であることを特徴とする（２）〜（５）のいずれかに記載の接着剤組成物。
（７） 高Ｔｇ架橋性共重合体の原料となるモノマーのうち、０．５〜６．０重量％がグリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレートであることを特徴とする（２）〜（６）のいずれかに記載の接着剤組成物。
（８） エポキシ樹脂及び必要に応じて用いられるその硬化剤の未硬化状態での軟化点が２０℃以上である（１）〜（７）のいずれかに記載の接着剤組成物。
（９） 無機フィラーを、接着剤組成物の固形分１００体積部に対して１〜２０体積部含む（１）〜（８）のいずれかに記載の接着剤組成物。
（１０） 無機フィラーがアルミナ、シリカ、水酸化アルミニウム、アンチモン酸化物のいずれかである請求項９に記載の接着剤組成物。
（１１） 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０℃で２０〜５００ＭＰａであり、２６０℃で３〜５０ＭＰａである（１）〜（１０）のいずれかに記載の接着剤組成物。
（１２） （１）〜（１１）のいずれかに記載の接着剤組成物をフィルム状に加工した接着フィルム。
（１３） 接着剤が全硬化発熱量の０〜４０％の発熱を終えた状態であることを特徴とする（１２）に記載の接着フィルム。
（１４） （１）〜（１１）のいずれかに記載の接着剤組成物をコア材の両面に形成して得られる接着フィルム。
（１５） 接着剤が全硬化発熱量の０〜４０％の発熱を終えた状態であることを特徴とする（１４）に記載の接着フィルム。
（１６） コア材が耐熱性熱可塑性フィルムである（１４）又（１５）のいずれかに記載の接着フィルム。
（１７） 配線基板の半導体チップ搭載面に（１２）〜（１６）のいずれかに記載の接着フィルムを備えた半導体搭載用配線基板。
（１８） 半導体チップと回路付き基板または回路付きフィルムを（１２）〜（１６）のいずれかに記載の接着フィルムを介して接着することを特徴とする半導体装置。
【発明の実施の形態】
【０００６】本発明の接着剤組成物に必須成分として含有されるエポキシ樹脂は、主鎖にベンゼン環などの芳香環を含み、末端または側鎖に少なくとも２つのエポキシ基を有するものである。エポキシ樹脂は、硬化して接着作用を呈するものを、軟化点が２０℃以上であるものが好ましい。軟化点が２０℃未満のものを用いた場合、フィルムのタック性が大きくなりやすく、作業性が低下する傾向がある。二官能以上で、好ましくは重量平均分子量が５０００未満、より好ましくは３０００未満のエポキシ樹脂が使用できる。なお、本発明において、重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって、標準ポリスチレンの検量線を用いて測定したものである。
【０００７】軟化点が高いことから、ノボラック型エポキシ樹脂などの多官能エポキシ樹脂を主成分とすることが好ましい。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。フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、日本化薬株式会社から、ＥＰＰＮ−２０１という商品名で市販されており、これを使用することができる。クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、住友化学工業株式会社から、ＥＳＣＮ−１９０、ＥＳＣＮ−１９５という商品名で、日本化薬株式会社からは、ＥＯＣＮ１０１２、ＥＯＣＮ１０２５、ＥＯＣＮ１０２７という商品名で、さらに、東都化成株式会社から、ＹＤＣＮ７０１、ＹＤＣＮ７０２、ＹＤＣＮ７０３、ＹＤＣＮ７０４という商品名で市販されており、これらを使用することができる。
【０００８】溶融粘度を調節するために、前記多官能エポキシ樹脂と共に少量の二官能エポキシ樹脂を用いてもよい。二官能エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等が挙げられる。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やビスフェノールＦ型エポキシ樹脂は、油化シェルエポキシ株式会社から、エピコート８０７、エピコート８２７、エピコート８２８という商品名で、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、さらに、東都化成株式会社から、ＹＤ８１２５、ＹＤＦ８１７０という商品名で市販されており、これらを利用することができる。
【０００９】エポキシ樹脂の硬化剤は、エポキシ樹脂の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、ポリスルフィド、三弗化硼素、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、ピスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、フエノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等が挙げられる。特に軟化点が高い点で多官能のフェノール樹脂であるフエノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等を用いるのが好ましい。フェノールノボラック樹脂は、例えば、大日本インキ化学工業株式会社からバーカムＴＤ−２０９０、バーカムＴＤ−２１３１、さらには、変性フェノールノボラック樹脂として大日本インキ化学工業株式会社からはプライオーフェンＶＨ４１５０、プライオーフェンＶＨ４１７０、三井化学株式会社からはＸＬＣ−２Ｌ、ＸＬＣ−３Ｌ、ＸＬＣ−４Ｌという商品名の樹脂が市販されており、これらを使用することができる。ビスフェノールノボラック樹脂は、例えば、大日本インキ化学工業株式会社からフェノライトＬＦ２８８２、フェノライトＬＦ２８２２という商品名で市販されており、これを使用することができる。
【００１０】硬化剤の配合量は、エボキシ樹脂のエボキシ基に対して、硬化剤のエポキシ基との反応基が０．６〜１．４当量であることが好ましく、０．８〜１．２当量使用することが特に好ましい。硬化剤が０．６当量未満の場合、１．４当量を越える場合ともに、耐熱性が低下する傾向がある。
【００１１】硬化剤とともに硬化促進剤を用いるのが好ましく、硬化促進剤としては、一般的にエポキシ樹脂の硬化促進剤として用いられるものを利用することができ、例えば、各種イミダゾール類が使用できる。イミダゾール類としては、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。イミダゾール類は、四国化成工業株式会社から、２Ｅ４ＭＺ、２ＰＺ−ＣＮ、２ＰＺ−ＣＮＳという商品名で市販されており、これらを使用することができる。また、硬化促進剤としてはフィルムの可使期間が長くなる点で、潜在性硬化促進剤が特に好ましい。その代表例としてはジシアンジミド、アジピン酸ジヒドラジド等のジヒドラジド化合物、グアナミン酸、メラミン酸、エポキシ化合物とイミダゾールの化合物との付加化合物、エポキシ化合物とジアルキルアミン類との付加化合物、アミンとチオ尿素との付加化合物、アミンとイソシアネートとの付加化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、室温での活性を低減できる点でアダクト型の構造をとっているものが好ましい。硬化促進剤の配合量は、エポキシ樹脂及び硬化剤の合計１００重量部に対して０．０１〜１０重量部であることが好ましい。０．０１重量部未満であると硬化速度が遅くなる傾向にあり、また１０重量部を超えると可使期間が短くなる傾向がある。
【００１２】可撓性を付与する目的で、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を添加しても良く、このようなものとしては、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、アクリロイル基、メタクロイル基、カルボキシル基などの極性の大きい官能基を含有するゴムなどが挙げられる。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の添加量はエポキシ樹脂及びその硬化剤の合計１００重量部に対して5重量部以上４０重量部以下が好ましい。エポキシ樹脂を主成分とする相の可撓性の不足、タック性の低減やクラックなどによる絶縁性の低下が防止できるため５重量部以上が好ましく、エポキシ樹脂相のＴｇの低下が防止できることから４０重量部以下が好ましい。
【００１３】本発明における架橋性高分子重合体は、主鎖は主に脂肪鎖からなるものであり、架橋性官能基としてエポキシ基、カルボキシル基または水酸基のような、熱などで樹脂組成物中の各樹脂成分と反応する官能基を有する。該架橋性高分子重合体はＴｇが−７０℃以上、−２０℃未満である低Ｔｇ架橋性共重合体を必須成分として含む。なお、本発明においては、Ｔｇが−７０℃以上−２０℃未満の架橋性共重合体を指して低Ｔｇ架橋性共重合体と記載する。低Ｔｇ架橋性共重合体としては、エポキシ基、カルボキシル基、水酸基などの官能基を含むゴムを用いることができ、例えば前記官能基を含有したＮＢＲ、アクリルゴム（アクリル酸エステルを主成分としたゴムで、例えばブチルアクリレートのアクリロニトリル等との共重合体、エチルアクリレートのアクリロニトリル等との共重合体など）などが挙げられる。共重合体のＴｇの値が−７０℃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る傾向がある。また、Ｔｇが−２０℃以上の場合、−６５℃といった低温条件下でのそり量が大きくなるため、半導体装置の信頼性に悪影響を及ぼすおそれがある。このＴｇの値は−５０℃以上−３５℃未満であることが好ましい。このような低Ｔｇ架橋性共重合体としては、例えば、グリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレートを０．５〜６．０重量％含むエポキシ基含有アクリル共重合体を用いることができる。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アクリレート、ヒドロキシメチルメタクリレート等を含む共重合体を用いると、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でるおそれがある。また、官能基モノマーとして用いるグリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレートの量は、エポキシ基含有アクリル共重合体の０．５〜６．０重量％が好ましい。耐熱性を確保するため、０．５重量％以上が好ましく、弾性率を低く抑えるために６．０重量％以下が好ましい。６．０重量％を超えた場合には、接着剤硬化物の弾性率が高くなりやすく、実装信頼性が低下する傾向がある。
【００１４】このエポキシ基含有アクリル共重合体はグリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレート以外の残部はＴｇを低下させるためにエチルアクリレートやブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレートを７０モル％以上含むことが好ましく、その他に、アクリロニトリル、アクリルアミド、エチルメタクリレートやブチルメタクリレートを含むことが可能である。
【００１５】本発明の架橋性高分子重合体としては、Ｔｇが−７０℃以上−２０℃未満の低Ｔｇ架橋性共重合体と、Ｔｇが−２０℃以上、１００℃未満の高Ｔｇ架橋性共重合体を併用することもできる。なお、本発明においては、Ｔｇが−２０℃以上、１００℃未満の架橋性共重合体を指して高Ｔｇ架橋性共重合体と記載する。高Ｔｇ架橋性共重合体としては、Ｔｇが−１０℃以上のものを使用することが好ましい。高Ｔｇ架橋性共重合体の原料となるモノマーとしては、低Ｔｇ架橋性共重合体に用いることができるものと同様のものを利用できる。例えば、グリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレートを０．５〜６．０重量％含むエポキシ基含有アクリル共重合体を好ましく用いることができる。Ｔｇはモノマーの配合比によって調整することができる。低Ｔｇ架橋性共重合体と高Ｔｇ架橋性共重合体とを併用することで、極性が高い表面に対する接着性が向上する。低Ｔｇ架橋性共重合体の配合量が、架橋性高分子重合体のうち５０重量％以上であることが低温でのそり量を低減できる点で好ましい。
【００１６】Ｔｇが−２０℃以上、１００℃未満で重量平均分子量が１０万以上の架橋性高分子成分としては、エポキシ基、カルボキシル基、水酸基などを架橋点として含むゴムを用いることができ、例えば官能基を含有したＮＢＲ、アクリルゴム（アクリル酸エステルを主成分としたゴムで、例えばブチルアクリレートのアクリロニトリル等との共重合体、エチルアクリレートのアクリロニトリル等との共重合体など）などが挙げられる。
【００１７】エポキシ基含有アクリル共重合体の重量平均分子量は、１０万以上であることが好ましい。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く抑えられるためである。また、分子量が大きくなるにつれフロー性が小さく配線の回路充填性が低下してくるので、エポキシ基含有アクリル共重合体の重量平均分子量は、２００万以下であることが好ましい。特に好ましくは３０万以上１００万以下である。
【００１８】エポキシ基含有アクリル共重合体の配合量は、エポキシ樹脂と硬化剤の合計量１００重量部に対して、弾性率低減や成形時のフロー性付与のため１０重量部以上４００重量部以下が好ましい。４００重量部超では流動性が低下し、回路充填性が低下する傾向がある。エポキシ基含有アクリル共重合体の配合量は、１００〜３００重量部とされることが特に好ましい。
【００１９】本発明の接着剤は、無機フィラーを接着剤樹脂分１００体積部に対して１〜２０体積部含むと好ましく、無機フィラーがアルミナ、シリカ、水酸化アルミ、アンチモン酸化物のいずれか１種類以上であることが好ましい。
【００２０】本発明の接着剤はワニス化して用いることができる。ワニス化の溶剤は、特に制限はなく、一般にワニス化の溶剤として用いられれている物を好ましく利用することができる。例えば、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン化合物、メタノール、エタノール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール等のアルコール化合物、ブチルセルソルブのようなエーテル化合物、トルエン等の芳香族炭化水素などを好ましく用いることができる。また、塗膜性を向上するなどの目的で、前記のような溶剤に高沸点溶剤を加えて用いても良い。高沸点溶剤としては、例えば、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。
【００２１】本発明の接着フィルムは前記接着剤をフィルム状に形成させて得られる。このような接着フィルムは、例えば、前記ワニスを加熱乾燥させて得ることができ、ＤＳＣ（示差走査熱分析）を用いて硬化発熱量を測定した値が全硬化発熱量の０〜４０％の発熱を終えた状態とすることが好ましい。また、、ＤＳＣを用いて硬化発熱量を測定した値が、未硬化状態での組成物の硬化発熱量の１０〜４０％であることが特に好ましい。
【００２２】フィルム中の残存溶媒量が３重量％以下であることが好ましい。また、接着フィルム硬化物の動的粘弾性測定装置で測定した貯蔵弾性率は０℃で２０〜２００ＭＰａであり、２５０℃で３〜５０ＭＰａ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。貯蔵弾性率が０℃で２００ＭＰａを超えるものと２５０℃で５０ＭＰａを超えるものでは、半導体チップと配線基板であるインターポーザとの熱膨張係数の差によって発生する熱応力を緩和させる効果が小さくなる傾向があり、剥離やクラックを発生する恐れがある。一方、貯蔵弾性率が０℃で２０ＭＰａ未満では接着剤の取扱性や接着剤層の厚み精度が悪くなる傾向があり、２６０℃で３ＭＰａ未満ではリフロークラックが発生しやすい傾向がある。
【００２３】本発明で用いるキャリアフィルムとしては市販の物を利用でき、例えばポリイミドフィルムは東レ・デュポン株式会社からカプトンという商品名で、鐘淵化学工業株式会社からアピカルという商品名で市販されている。またポリエチレンテレフタレートフィルムは、東レ・デュポン株式会社からルミラーという商品名で、帝人株式会社からピューレックスという商品名で市販されている。
【００２４】ワニスの製造は、無機フィラーの分散を考慮した場合には、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。
【００２５】接着フィルムの厚みは、２５〜２５０μｍが好ましいが、これに限定されるものではない。２５μｍよりも薄いと応力緩和効果が乏しくなる傾向があり、厚いとコスト高になりやすい。また、接着フィルムの厚さが回路厚よりも薄い場合、埋め込み性が落ちる傾向がある。
【００２６】本発明の接着フィルムは、コア材の両面に接着剤を形成したものであってもよい。コア材の厚みは５〜２００μｍの範囲内であることが好ましいが、これに限定されるものではない。コア材の両面に形成される接着剤の厚みは、各々１０〜２００μｍの範囲が好ましい。これより薄いと接着性や応力緩和効果に乏しい傾向があり、厚いとコスト高になりやすい。
【００２７】本発明でコア材に用いられるフィルムとしては、耐熱性ポリマまたは液晶ポリマ、フッ素系ポリマなどを用いた耐熱性熱可塑フィルムが好ましく、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、全芳香族ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマーなどが好適に用いられる。また、コア材は、接着フィルムの弾性率低減のために多孔質フィルムを用いることもできる。好ましくは軟化点温度が２６０℃以上の特性を有するものが使用される。軟化点温度が２６０℃未満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接着剤との剥離を起こす場合がある。
【００２８】ポリイミドフィルムは、宇部興産株式会社からユーピレックスという商品名で、東レ・デュポン株式会社からカプトンという商品名で、鐘淵化学工業株式会社からアピカルという商品名で市販されている。ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、三井・デュポンフロロケミカル株式会社からテフロンという商品名で、ダイキン工業株式会社からポリフロンという商品名で市販されている。エチレンテトラフルオロエチレンコポリマーフィルムは、旭硝子株式会社からアフロンＣＯＰという商品名で、ダイキン工業株式会社からネオフロンＥＴＦＥという商品名で市販されている。テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマーフィルムは、三井・デュポンフロロケミカル株式会社からテフロンＦＥＰという商品名で、ダイキン工業株式会社からネオフロンＦＥＰという商品名で市販されている。テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマーフィルムは、三井・デュポンフロロケミカル株式会社からテフロンＰＦＡという商品名で、ダイキン工業株式会社からネオフロンＰＦＡという商品名で市販されている。液晶ポリマフィルムは、株式会社クラレからベクトラという商品名で市販されている。さらに、多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、住友電気工業株式会社からポアフロンという商品名で、ジャパンゴアテックス株式会社からゴアテックスという商品名で市販されている。
【００２９】コア材の両面に形成される接着剤は、接着剤の各成分を溶剤に溶解ないし分散してワニスとすることができる。このワニスをコア材となる耐熱性熱可塑フィルム上に塗布、加熱し溶剤を除去することにより接着剤層を耐熱性熱可塑フィルム上に形成することができる。この工程を耐熱性熱可塑フィルムの両面について行うことにより、コア材の両面に接着剤を形成した接着フィルムを作製することができる。この場合には、両面の接着剤層同士がブロッキングしないようにカバーフィルムで表面を保護することが望ましい。しかし、ブロッキングが起こらない場合には、経済的な理由からカバーフィルムを用いないことが好ましく、制限を加えるものではない。
【００３０】また、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たものを、前述のキャリアフィルム上に塗布、加熱し溶剤を除去することにより接着剤層をキャリアフィルム上に形成し、この接着剤層をコア材の両面に熱圧着によって貼合わせることによりコア材の両面に接着剤を形成した接着フィルムを作製することができる。例えば接着剤、コア材、接着剤の順で積層し、ホットロールラミネーターで貼合わせることによりコア材の両面に接着剤を形成した接着フィルムを作製することができる。このとき接着剤はキャリアフィルムを剥離してフィルム状の接着剤のみを使用することもできるし、キャリアフィルムを剥離せずに使用してもよい。キャリアフィルムを剥離せずに使用した場合、キャリアフィルムはカバーフィルムとしても利用できる。
【００３１】本発明の接着フィルムを備えた半導体搭載用配線基板に用いる配線基板としては、セラミック基板や有機基板など基板材質に限定されることなく用いることができる。例えばセラミック基板としては、アルミナ基板、窒化アルミ基板などを用いることができる。また、有機基板としては、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたＦＲ−４基板、ビスマレイミド−トリアジン樹脂を含浸させたＢＴ基板、さらにはポリイミドフィルムを基材として用いたポリイミドフィルム基板などを用いることができる。配線の形状としては、片面配線、両面配線、多層配線いずれの構造でもよく、必要に応じて電気的に接続された貫通孔、非貫通孔を設けてもよい。
【００３２】さらに、配線が半導体装置の外部表面に現われる場合には、保護樹脂層を設けることが好ましい。接着フィルムを配線基板へ張り付ける方法としては、接着フィルムを所定の形状に切断し、その切断された接着フィルムを配線基板の所望の位置に熱圧着する方法が一般的ではあるが、これに限定されるものではない。
【００３３】半導体チップと配線基板とを接着した半導体装置は、半導体チップと配線基板の間に接着フィルムを配設し、熱圧着することによって製造することができる。また、前記の接着フィルムを備えた半導体搭載用配線基板に半導体チップを載せ、熱圧着しても良い。半導体ウエハに接着フィルム、及びダイシングテープをラミネートした後、ウエハ及び接着フィルムをチップに切断し、その後、回路付き基板または回路付きフィルムとチップを、接着フィルムを介して接着する半導体装置の製造工程は、チップ毎の接着フィルム貼付の工程を省くことができる点で好ましい。
【００３４】本発明の半導体装置の構造としては、半導体チップの電極と配線基板とがワイヤボンディングで接続されている構造、半導体チップの電極と配線基板とがテープオートメーテッドボンディング（ＴＡＢ）のインナーリードボンディングで接続されている構造等があげられる。
【００３５】半導体チップと回路付き基板または回路付きフィルムを、接着フィルムを介して接着する半導体装置の製造工程において、熱圧着の条件は配線板の回路を空隙無く埋め込み、十分な接着性を発現する程度の温度、荷重、時間で貼りつければよい。チップの破損が起こりにくい点で荷重が１９６ｋＰａ以下であることが好ましく、特に９８ｋＰａ以下が好ましい。
【００３６】
【実施例】（実施例１）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２１０、東都化成株式会社製商品名ＹＤＣＮ−７０３を使用）３６重量部、エポキシ樹脂の硬化剤としてフェノール樹脂（三井化学株式会社製商品名ＸＬＣ−２Ｌを使用）３０重量部、架橋性高分子重合体としてエボキシ基含有アクリルゴム（分子量９０万、グリシジルメタクリレート３重量％、ブチルアクリレート８５重量％、アクリロニトリル１２％、Ｔｇの値は−４０℃）１４８重量部、硬化促進剤としてイミダゾール系硬化促進剤（四国化成株式会社製商品名キュアゾール２ＰＺ−ＣＮを使用）０．４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拝混合し、真空脱気した。この接着剤ワニスを、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の塗膜とし、接着剤フィルムを作製した。この接着剤フィルムを１７０℃で１時間加熱硬化させてその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（サンプルサイズ：長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度５℃／分、引張りモード、１０Ｈｚ、自動静荷重）した結果、０℃で３０ＭＰａ、２８０℃で５ＭＰａであった。
【００３７】（実施例２）シリカフィラー（アエロジル株式会社製Ｒ−９７２を用いた）を樹脂の体積部１００に対して５体積部含む他は実施例１と同様にして作製した。貯蔵弾性率は０℃で３０ＭＰａ、２６０℃で１０ＭＰａであった。
【００３８】（実施例３）エポキシ基含有アクリル系重合体としてエポキシ基含有アクリルゴム（分子量９０万、グリシジルメタクリレート３重量％、ブチルアクリレート８５重量％、アクリロニトリル１２％、Ｔｇの値は−４０℃）７４重量部、エポキシ基含有アクリル系重合体としてエポキシ基含有アクリルゴム（分子量９０万、グリシジルメタクリレート３重量％、ブチルアクリレート６０重量％、アクリロニトリル３７％、Ｔｇ５℃）７４重量部を用いた他は実施例１と同様に作製した。貯蔵弾性率は０℃で１５０ＭＰａ、２６０℃で５ＭＰａであった。
【００３９】（実施例４）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の代わりにＢＰＡエポキシ樹脂（エポキシ当量１７５、東都化成株式会社製商品名ＹＤ−８１２５）２５重量部を使用した他は、実施例１と同様に作製した。エポキシ樹脂の軟化点は１０℃であった。貯蔵弾性率は０℃で１００ＭＰａ、２６０℃で１０ＭＰａであった。
【００４０】（比較例１）エポキシ基含有アクリル系重合体としてエボキシ基含有アクリルゴム（分子量９０万、クリシジルメタクリレート３重量％、エチルアクリレート３０重量％、ブチルアクリレート４０重量％、アクリロニトリル２７％、Ｔｇの値は−４℃）を用いた他は実施例１と同様にして作製した。貯蔵弾性率は０℃で２０００ＭＰａ、２６０℃で１０ＭＰａであった。
【００４１】得られた接着フィルムの２５℃でのタック性をブローブタックテスタ（レスカ社製）を用いて評価した。タック荷重が１２０ｇｆ以下を小、１２０ｇｆ超を大とした。
【００４２】また、得られた接着フィルムを用いて、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配線基板とを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）を作製し、耐熱性、難燃性、耐湿性、発泡の有無を調べた。耐熱性の評価方法には、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を目視と超音波顆微銘で観察した。クラックの発生していないものを○とし、発生していたものを×とした。耐温度サイクル性は、サンプルを−６５℃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、１０００サイクル後において超音波顕微鏡を用いて剥離やクラック等の破壊が発生していないものを○、発生したものを×とした。また、耐湿性評価は、温度１２１℃、湿度１００％、２気圧の雰囲気（プレッシャークッカーテスト：ＰＣＴ処理）で７２時間処理後に剥離を観察することにより行った。接着部材の剥離の認められなかったものを○とし、剥離のあったものを×とした。その結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
実施例１、２、３はこれらの接着剤硬化物は、本発明で好ましいと規定した０℃及び２６０℃での貯蔵弾性率を示しており、さらにこれらの接着部材を用いた半導体装置は、耐リフロークラック性、耐温度サイクル性、耐湿性が良好であった。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、低Ｔｇ架橋性共重合体を用いることによって、耐温度サイクル性に優れる接着剤組成物を得ることができる。また、軟化点の高いエポキシ樹脂を用いることによってタック性の小さい接着剤組成物を得ることができる。この接着剤組成物を利用することで、耐リフロークラック性、耐温度サイクル性、耐湿性に優れる接着フィルム、この接着フィルムを備えた半導体搭載用配線基板、及びこの接着フィルムを用いて半導体チップと配線基板を接着させた半導体装置を作製することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４４５５
【氏名又は名称】日立化成工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１０月１２日（２０００．１０．１２） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１２１５２５（Ｐ２００２−１２１５２５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年４月２６日（２００２．４．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３１２１６３（Ｐ２０００−３１２１６３） |
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