(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性フィルムの厚さ方向に埋め込まれた熱伝導・電気伝導体を前記フィルムに対し３〜９０体積％含み、
前記熱伝導・電気伝導体が導電性ペーストであり、
かつ前記フィルムが、温度−７０℃〜２００℃の範囲において、０．５〜５０００MPaの貯蔵弾性率を有することを特徴とする接続用熱・電気伝導性フィルム。
【請求項２】
前記の熱・電気伝導性フィルムが、
（ａ）エポキシ樹脂及びその硬化剤１００重量部、及び
（ｂ）グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含有するガラス転移温度が−１０℃以上で、かつ重量平均分子量が１×１０5以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体５０〜３００重量部
を含む、請求項１に記載の熱・電気伝導性フィルム。
【請求項３】
三層構造の絶縁性のフィルムの厚さ方向に埋め込まれた熱伝導・電気伝導体を前記フィルムに対し３〜９０体積％含み、
前記熱伝導・電気伝導体が導電性ペーストであり、
かつ前記フィルムが、温度−７０℃〜２００℃の範囲において、内層が、６０００〜５００００MPaの貯蔵弾性率を有し、かつ外層が、０．５〜５０００MPaの貯蔵弾性率を有することを特徴とする電気接続用熱・電気伝導性フィルム。
【請求項４】
前記の熱・電気伝導性フィルムの外層が、
（ａ）エポキシ樹脂及びその硬化剤１００重量部、及び
（ｂ）グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含有するガラス転移温度が−１０℃以上で、かつ重量平均分子量が１×１０5以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体５０〜３００重量部
を含む、請求項３に記載の熱・電気伝導性フィルム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱・電気伝導性フィルムをウエハ上に接着した後、小片に分割する半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱・電気伝導性フィルムをウエハ上に接着した後、小片に分割して作製される半導体装置。
【請求項７】
搭載配線基板の半導体チップ搭載面に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱・電気伝導性フィルムを備えた半導体搭載用配線基板。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれかに記載の接続用熱・電気伝導性フィルムを製造するための製造方法であって、
絶縁性フィルムに穴あけ加工を行った後、導電性ペーストを印刷することにより、前記フィルムの厚さ方向に埋め込まれた熱伝導・電気伝導体を形成することを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱・電気伝導性フィルム及びその用途に関し、特に熱応力緩衝性の電気接続用熱・電気伝導性フィルム及びその用途、例えば半導体搭載用配線基板、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の発達に伴い電子部品の搭載密度が高くなり、チップスケールパッケージやチップサイズパッケージ（以下ＣＳＰと呼ぶ）と呼ばれるような半導体チップサイズとほぼ同等なサイズを有する半導体パッケージや半導体のベアチップ実装等新しい形式の実装方法が採用され始めている。
【０００３】
半導体素子をはじめとする各種電子部品を搭載した実装基板として、最も重要な特性の一つとして信頼性がある。その中でも、熱疲労に対する接続信頼性は、実装基板を用いた機器の信頼性に直接関係するため、非常に重要な項目である。
【０００４】
この接続信頼性を低下させる原因として、熱膨張係数の異なる各種材料を用いていることから生じる熱応力が挙げられる。これは、半導体チップの熱膨張係数が約４ppm/℃と小さいのに対し、電子部品を実装する配線板の熱膨張係数が１５ppm/℃以上と大きいことから熱衝撃に対して熱ひずみが発生し、その熱ひずみによって熱応力が発生するものである。
【０００５】
従来型のＱＦＰ及びＳＯＰタイプのリードフレームを有する半導体パッケージを実装した基板では、リードフレームの部分で熱応力を吸収し、信頼性を保っていた。
【０００６】
しかし、ベアチップ実装では、はんだボールを用いて、半導体チップの電極と配線板の配線パッドを接続する方式や、バンプと呼ばれる小突起を作製して導電ペーストで接続方式をとっており、熱応力が接続部に集中して接続信頼性を低下させていた。この熱応力を分散させるために、樹脂をチップと配線板の間に注入させることが有効であること（アンダーフィル）が公知であるが、アンダーフィルを形成するために実装工程が増え、コストアップを招いていた。また、従来のワイヤボンディングを用いて半導体チップの電極と配線板の配線パットを接続する方式もあるが、ワイヤを保護するために封止材樹脂を被覆せねばならず、やはり実装工程を増やしていた。
【０００７】
このように半導体装置の高密度化の要請から、エリアアレイが必要になってきており、応力緩和性に優れた配線板等の電気接続部が必要になっている。また、半導体パッケージの高密度化、微細化に伴い、半導体のパッケージでは精密な位置合わせが可能で、かつ応力緩和が可能な材料が要求されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、半導体装置の高密度化に有用な、エリアアレイ形状で応力緩和性に優れ、かつ熱抵抗が低く、接着性及び耐候性に優れるプリント配線板材料、例えば熱・電気伝導性フィルム等の半導体搭載用配線基板、半導体装置等に用いる熱応力緩衝性の電気接続部を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁性フィルムの厚さ方向に埋め込まれた又は前記フィルムを貫通する熱伝導・電気伝導体を前記フィルムに対し３〜９０体積％含み、かつ前記フィルムが、温度−７０℃〜２００℃の範囲において、０．５〜５０００MPaの貯蔵弾性率を有することを特徴とする接続用熱・電気伝導性フィルムに関する。
【００１０】
また、本発明は、三層構造の絶縁性のフィルムの厚さ方向に埋め込まれた又は前記フィルムを貫通する熱伝導・電気伝導体を前記フィルムに対し３〜９０体積％含み、かつ前記フィルムが、温度−７０℃〜２００℃の範囲において、内層が、６０００〜５００００MPaの貯蔵弾性率を有し、かつ外層が、０．５〜５０００MPaの貯蔵弾性率を有することを特徴とする電気接続用熱・電気伝導性フィルムに関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる絶縁性のフィルム（外層）は、粘弾性測定装置を用いて測定した場合の貯蔵弾性率が、温度−７０℃〜２００℃の範囲で０．５〜５０００MPaである。貯蔵弾性率は、温度−７０℃〜２００℃の範囲で０．５〜３５００MPaであることが好ましく、温度２５℃〜２００℃の範囲で０．５〜１０００MPaであることが更に好ましい。貯蔵弾性率が５０００MPa超であると応力緩和性が低下するため、信頼性が低下する点で好ましくない。弾性率は０．５MPa以上であることが好ましく、０．５MPa未満であると容易に内部で凝集破壊するため、耐熱性が低下する点で好ましくない。該フィルムの厚さは、３〜５００μmであることが好ましく、２０〜３００μmであることが更に好ましい。貯蔵弾性率を、この範囲に制御する方法としては、ガラス転移点Ｔｇの低いポリマーとガラス転移点Ｔｇの高いポリマーを組み合わせる等の方法がある。
【００１２】
本発明の熱伝導・電気伝導体は、銀、金、銅、ニッケル又はスズ等が挙げられる。熱伝導・電気伝導体は、単一の元素、化合物、金属、合金からなることができる。
【００１３】
本発明の熱伝導・電気伝導性フィルムの効果を充分に発現させるため、本発明のフィルム中に占める熱伝導・電気伝導の体積率は、前記フィルムに対して３〜９０体積％である。３体積％未満では、熱伝導性が低くなり、また、高電流を印加した場合、電気伝導性が小さくなる。９０体積％以上では、フィルムの長手方向の伝導性が発現しやすく、また、接着性が低くなる。フィルム中に占める熱伝導・電気伝導体の体積比率は、前記フィルムに対して、８〜５０％が好ましく、１０〜４０％が更に好ましい。
【００１４】
本発明の熱・電気伝導性フィルムは、絶縁性の樹脂フィルムに穴あけした後、熱伝導・電気伝導体を形成する方法等により製造することができる。例えば、穴あけする方法としては、レーザ、ドリル、金型、エッチング等が挙げられる。該フィルムをその厚さ方向に貫通する熱伝導・電気伝導体は、穴あけ加工を施したフィルムに導電性ペーストを印刷することで設けることができる。印刷方法としては、スクリーン印刷法やスキージを用いた印刷法等を適用できる。例えば、導電性ペーストとして銀ペーストを使用する場合は、絶縁樹脂フィルムにレーザで穴あけした後、スキージを用いて銀ペーストを印刷することで、絶縁性のフィルムに、図１のように、その厚さ方向に貫通する熱伝導・電気伝導体を設けた熱・電気伝導性フィルムを作製することができる。その形状は、円柱状、直方体状、球状、四角柱状又は円錐形等であることができる。幅（直径）は、１〜２０００μmであることが好ましい。
【００１５】
また、予め形成された熱伝導・電気伝導体を樹脂フィルムの中に埋め込む方法がある。例えば、銀ペーストをプラスチックフィルム上に印刷してバンプを形成し、これと樹脂フィルムを圧着し、その後プラスチックフィルムのみを剥離等により、除去する方法がある。また、特願平１０−４７１１３号公報に記載されているように、金属箔上に金属のバンプを形成した箔を使用して、これに樹脂フィルムを圧着し、その後不要な金属箔をエッチング等で除去する方法により、図２に示されるような、本発明の熱・電気伝導性フィルムを作製することができる。この方法では、穴あけを行う必要がないため、工程が簡易になる点で好ましい。
【００１６】
本発明のフィルムは、所定の大きさに分割した後、半導体チップと配線板とを接着するために用いることができる。また、得られたフィルムの両面に加圧加熱下で積層し、不必要な部分をエッチングで除去し、配線板を形成したものを使用することもできる。ウエハ状態の半導体に貼り付けた後、所定の大きさに切り出して、半導体装置を作製することができ、それを配線板と接着して使用することもできる。また、印刷配線板に本発明の熱・電気伝導性フィルムを設けることで、半導体搭載用配線基板とすることもできる。
【００１７】
本発明の熱・電気伝導性フィルムは、内層となる樹脂層の両面に外層となる樹脂層を積層した三層構造の樹脂フィルムであることが、剪断変形し易く、位置ずれが少ない点で好ましい。ここで、外層は、単層の熱・電気伝導性フィルムと同じ材料を用いて形成することができる。例えば、図３のような構造を有するフィルムが挙げられる。また、内層となる樹脂層の片面にのみ外層となる樹脂層を積層し、二層構造とすることもできる。
【００１８】
本発明によれば、内層には、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム等の樹脂層を利用することができる。このうち熱膨張率が４〜１２ppm/℃であり、引張り弾性率が５GPa以上であるものがフィルムの変形が少なく、精密な位置合わせが可能である点で好ましい。本発明に用いる絶縁性のフィルム（内層）は、貯蔵弾性率が、温度−７０℃〜２００℃の範囲で、６０００〜５００００MPaである。また、貯蔵弾性率は、６０００〜３００００MPaであることが好ましく、６０００〜１５０００MPaであることが更に好ましい。このようなフィルムとしては、液晶ポリマフィルム、アラミドフィルム、ポリイミドフィルム、ガラスクロス、アラミド繊維等で補強したエポキシ樹脂からなるフィルム等を用いることができる。ここで、本発明の特質に悪影響を与えない範囲で、任意に、添加剤等を添加することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、本発明の三層型熱・電気伝導性フィルムにおいて、外層の貯蔵弾性率は５０００MPa以下である。本発明のフィルムは、その厚さが１μm〜５mmであることが好ましく、５０μm〜１mmであることが更に好ましい。また、厚さの比率が内層に対して外層の厚さの総計が２倍以上であることが好ましく、１０倍以上であることが更に好ましい。例えば、内層が１〜４００μmである場合、各外層は１〜４０００μmであることが好ましい。また、内層が２０〜１００μmであり、外層が２０〜３００μmであると、位置ずれが少なく、応力緩和性が高いため、更に好ましい。内層が薄すぎる場合、弾性率が小さいために応力緩和性が高いが、変形や熱膨張による位置ずれが大きい。また、内層が厚すぎる場合、位置ずれは小さいが、剪断変形しにくいため、応力緩和が十分でなく、基板のそりが大きくなる等の問題がある。
【００２０】
外層に使用する樹脂材料は、熱硬化性樹脂と可塑性を有する樹脂の混合物であることが好ましい。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、シアネート樹脂、シリコーン樹脂及びそれらの硬化剤、硬化促進剤等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。硬化後の耐熱性が良い点で、特にエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は、硬化して接着作用を呈するものであれば良い。二官能以上で、好ましくは分子量が５０００未満、より好ましくは３０００未満のエポキシ樹脂を用いることができる。二官能エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型又はビスフェノールＦ型樹脂等が例示される。ビスフェノールＡ型又はビスフェノールＦ型液状樹脂としては、油化シェルエポキシ株式会社製エピコート８０７、エピコート８２７、若しくはエピコート８２８、また、ダウケミカル日本株式会社製Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３０、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３１、若しくはＤ．Ｅ．Ｒ．３６１、更に、東都化成株式会社製ＹＤ８１２５若しくはＹＤＦ８１７０等の上市品を用いることができる。
【００２１】
エポキシ樹脂としては、高ガラス転移点（Ｔｇ）化を目的に多官能エポキシ樹脂を添加することができる。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、日本化薬株式会社製ＥＰＰＮ−２０１等が挙げられ、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、住友化学工業株式会社製ＥＳＣＮ−１９０若しくはＥＳＣＮ−１９５、また、日本化薬株式会社製ＥＯＣＮ１０１２、ＥＯＣＮ１０２５、若しくはＥＯＣＮ１０２７、更に、東都化成株式会社製ＹＤＣＮ７０１、ＹＤＣＮ７０２、ＹＤＣＮ７０３、若しくはＹＤＣＮ７０４等の上市品を用いることができる。
【００２２】
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、三フッ化ホウ素及び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、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ等が挙げられる。特に吸湿時の耐電食性に優れるため、フェノール樹脂であるフェノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂又はクレゾールノボラック樹脂等を用いるのが好ましい。ビスフェノールＡ以外のものは、変異原性を有しない点で環境や人体への悪影響も小さいので好ましい。
【００２３】
本発明によれば、硬化剤は、エポキシ樹脂を硬化させることが可能であれば、公知のものを用いることができ、特に制限されない。このような硬化剤としては、例えば、多官能フェノール類、アミン類、イミダゾール化合物、酸無水物、有機リン化合物、及びこれらのハロゲン化物、ポリアミド、ポリスルフィド、三フッ化ホウ素等が挙げられる。多官能フェノール類の例としては、単環二官能フェノールであるビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、ナフタレンジオール類、ビフェノール類、及びこれらのハロゲン化物、アルキル基置換体等が挙げられる。また、これらのフェノール類とアルデヒド類との重縮合物であるフェノールノボラック樹脂、レゾール樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、及びクレゾールノボラック樹脂等のフェノール樹脂等が挙げられる。硬化剤として、例えば、大日本インキ化学工業株式会社製のフェノライト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ＶＨ４１５０、又はフェノライトＶＨ４１７０等の上市品を用いることができる。
【００２４】
硬化剤と共に、硬化促進剤を用いるのが好ましく、硬化促進剤としては、公知のものを用いることができ、特に制限されない。例えば、各種イミダゾール類を用いることができる。イミダゾールとしては、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。室温で硬化速度が遅いもの、例えば、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール等が好ましい。イミダゾール類としては、四国化成工業株式会社製の２Ｅ４ＭＺ、２ＰＺ−ＣＮ、又は２ＰＺ−ＣＮＳ等の上市品を用いることができる。
【００２５】
また、本発明によれば、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好ましい。例えば、ジシアンジアミド、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。
【００２６】
外層に用いる樹脂材料のうち、可塑性を有する樹脂としては、アクリルゴム、ブタジエンゴム、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性ポリアミドイミド等が挙げられる。特に重量平均分子量が１×１０5以上の高分子量成分は、フィルムの強度が高い点で好ましい。
【００２７】
エポキシ樹脂と非相溶性であり、かつ重量平均分子量が１×１０5以上の高分子量成分としては、アクリル等のゴム、シリコーン樹脂、シリコーン変性ポリアミドイミド等のシリコーン変性樹脂等が挙げられる。なお、エポキシ樹脂と非相溶性であるとは、硬化後にエポキシ樹脂と分離して二つ以上の相に分かれる性質を言う。また、グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含むＴｇが−１０℃以上で、かつ重量平均分子量が１×１０5以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体（以下、Ａ共重合体と略す）は、接着性、耐熱性が高い点で特に好ましい。Ａ共重合体は、上市品を用いることができ、例えば、ＨＴＲ−８６０Ｐ−３（帝国化学産業株式会社製）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（メタ）アクリレートを用いると、架橋反応が進行し易く、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生じる傾向がある。
【００２８】
また、官能基モノマーとして用いるグリシジル（メタ）アクリレートの量は、２〜６重量％の共重合体比とすることが好ましい。接着力を得るため、２重量％以上が好ましく、ゴムのゲル化を防止するために６重量％以下が好ましい。残部は、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート又は両者の混合物を用いることができるが、混合比率は、共重合体のＴｇを考慮して決定する。Ｔｇが−１０℃未満であると、Ｂステージ状態でのフィルムのタック性が大きくなり、取扱い性が悪化する傾向があるので、−１０℃以上とすることが好ましい。このＴｇが高すぎる場合、フィルムの取扱い時室温で破断し易くなる。重合方法は、パール重合、溶液重合等が挙げられ、これらにより得ることができる。
【００２９】
接着剤には、異種材料間の界面結合を良くするために、カップリング剤を配合することもできる。カップリング剤としては、シランカップリング剤が好ましい。
【００３０】
シランカップリング剤としては、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。カップリング剤の配合量は、添加による効果や耐熱性及びコストから、樹脂１００重量部に対し０．１〜１０重量部を添加するのが好ましい。
【００３１】
本発明によれば、シランカップリング剤として、上市品を用いることができる。例えば、日本ユニカー株式会社製のものでは、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランとして、ＮＵＣ  Ａ−１８７；３−メルカプトプロピルトリメトキシシランとして、ＮＵＣ  Ａ−１８９；３−アミノプロピルトリエトキシシランとして、ＮＵＣ  Ａ−１１００；３−ウレイドプロピルトリエトキシシランとして、ＮＵＣ  Ａ−１１６０；Ｎ−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランとして、ＮＵＣ  Ａ−１１２０等が挙げられる。
【００３２】
本発明の樹脂組成物に、更に、イオン性不純物を吸着して、吸湿時の絶縁信頼性を良くするために、イオン補足材を配合することができる。また、本発明の樹脂組成物に、任意に、公知の他の添加剤を添加することができる。
【００３３】
本発明の絶縁性のフィルムは、接着剤の各成分を溶剤に、溶解させ又は分散させてワニスとし、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、樹脂層をキャリアフィルム上に形成して得ることができる。絶縁性のフィルムを２層以上に分けて塗工した後、貼り合わせることにより得ることもできるが、工程が複雑になりコスト高になり易い。このようなキャリアフィルムとしては、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、離型処理した各種フィルム、例えば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等のプラスチックフィルム等が挙げられる。例えば、離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルムは、ルミラー（東レ・デュポン株式会社製）、ピューレックス（帝人株式会社製）のような上市品を用いることができる。
【００３４】
ワニス化の溶剤は、比較的低沸点の溶剤、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、２−エトキシエタノール、トルエン、ブチルセルソルブ、メタノール、エタノール、２−メトキシエタノール等を用いるのが好ましい。また、塗膜性を向上する等の目的で、高沸点溶剤を加えることもできる。高沸点溶剤としては、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、シクロヘキサノン等が挙げられる。
【００３５】
ワニスの製造は、擂解機、三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うことができる。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。
【００３６】
絶縁樹脂フィルムに穴あけする方法は、レーザ、ドリル、金型、エッチング等を用いることができる。フィルムを厚さ方向に貫通する熱伝導・電気伝導体は、穴あけ加工を施したフィルムに導電性ペーストを印刷することで設けることができる。印刷する方法は、スクリーン印刷やスキージを用いた印刷を用いることができる。例えば、導電性ペーストに銀ペーストを用いる場合は、絶縁樹脂フィルムにレーザで穴あけした後、スキージを用いて銀ペーストを印刷することで、絶縁性のフィルムに、その厚さ方向に貫通する熱伝導・電気伝導体を設けた熱・電気伝導性フィルムを作製することができる。また、予め金属箔上に金属のバンプを形成した後、樹脂フィルムを圧着し、その後不要な金属箔をエッチング等で除去する方法でも、本発明の熱・電気伝導性フィルムを作製することができる。本発明によれば、この方式を用いた場合、穴あけを行う必要がないため、工程が簡易になる点が好ましい。
【００３７】
本発明のフィルムは、接着又は電気接続するチップと配線板を考慮して、熱伝導・電気伝導体を配置したフィルムを、所定の大きさに分割した後、ベアチップのような半導体チップと配線板の接着及び電気接続に用いて、半導体パッケージを形成することができる。ウエハ状態の半導体に貼り付けた後、所定の大きさに切り出して、半導体装置を作製することができ、それを配線板と接着して用いることもできる。また、印刷配線板に本発明の熱・電気伝導性フィルムを設けることで、半導体搭載用配線基板とすることもできる。
【００３８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、これらの実施例はいかなる意味においても本発明を制限するものではない。ここで、「部」は、特に断らない限り、「重量部」を意味する。
【００３９】
絶縁性のフィルム（又は外層フィルム）の作製
熱硬化性樹脂として、ビスフェノールＡエポキシ樹脂４５部（エポキシ当量１９０、エピコート８２８、油化シェルエポキシ株式会社製）、及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂１５部（エポキシ当量１９５、ＥＳＣＮ１９５、住友化学工業株式会社製）、エポキシ樹脂の硬化剤としてフェノールノボラック樹脂４０部（プライオーフェンＬＦ２８８２、大日本インキ化学工業株式会社製）を用いた。可塑性を有する樹脂として、エポキシ基含有アクリルゴム１５０部（分子量約７×１０5、ＨＲＴＲ−８６０Ｐ−３、帝国化学産業株式会社製）を用いた。シランカップリング剤として、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．７部（ＮＵＣ  Ａ−１８７、日本ユニカー株式会社製）を用いた。上記の熱硬化性樹脂、硬化剤、可塑性を有する樹脂、シランカップリング剤の混合物に、溶剤としてメチルエチルケトンを添加し、撹拌混合し、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０．５部（キュアゾール２ＰＺ−ＣＮ、四国化成工業株式会社製）を添加し、撹拌モータで３０分混合し、ワニスを得た。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（ピューレックスＳ−３１、帝人株式会社製、水との接触度１３０度）上に塗布し、１４０℃で５分間加熱乾燥させて、膜厚が７５μmのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた絶縁性のフィルムを作製した。この樹脂フィルムの２５℃での弾性率は、３０００MPaであった。
得られた絶縁性のフィルムを１７０℃で１時間加熱・硬化させたものにつき、貯蔵弾性率を測定したところ、−７０℃で３．５GPa、２５０℃で２００MPa、１００℃で２０MPa、２００℃でMPaであった。
【００４０】
実施例１
絶縁性フィルム上の厚さ５０μmの銅箔上に、直径１００×高さ５０μmの銅バンプを２００μm間隔の格子状に設けたバンプ付き銅箔を温度８０℃、圧力０．３MPa、速度０．３m/分の条件でホットロールラミネーターを用いて貼り合わせ、更にバンプ部以外の銅箔をエッチングで除去した。バンプは、フィルム中に埋め込まれているが、貫通していなかった。
【００４１】
評価方法
（電気抵抗）
本発明のフィルムと、厚さ３５μmの銅箔（ＧＴＳ−３５、古河サーキットフォイル製）を、ホットロールラミネーターを用いて温度１００℃、圧力０．３MPa、速度０．３m/minの条件で貼り合わせ、その後１７０℃の温度で１時間硬化させ、縦横１０×１０mmの大きさにカットして、サンプルを形成した。
サンプルの両面の抵抗を測定した。なお、１０００Ω/cm以上のものをＯｐｅｎとした。
【００４２】
（耐ヒートサイクル性）
本発明のフィルムと、厚さ３５μmの銅箔（ＧＴＳ−３５、古河サーキットフォイル製）を、ホットロールラミネーターを用いて温度１００℃、圧力０．３MPa、速度０．３m/minの条件で貼り合わせ、その後１７０℃の温度で１時間硬化させ、縦横１０×１０mmの大きさにカットして、サンプルを形成した。
信頼性は、サンプルを−５５℃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サイクル後の剥離やクラック等の破壊の有無を、超音波顕微鏡を用いて評価した。○は、破壊あり、×は、破壊なしを示す。
【００４３】
（熱抵抗）
本発明のフィルムを放熱シート（膜厚０．０７mm）として、厚さ３５μm、縦横１０×１４mmの銅箔と、厚さ２mm、縦横３０×３０mmのアルミニウム板とを、温度１００℃、圧力１．９６MPaで３０分間加熱加圧して積層した。この試験片の銅箔にトランジスタ（２ＳＣ２２３３）をはんだで固着し、アルミニウム板側が放熱ブロックと接するようにして放熱ブロックの上において、トランジスタに電流を通じた。そして、トランジスタの温度（Ｔ1）と、放熱ブロック温度（Ｔ2）を測定し測定値と印加電力（Ｗ）から、次の式：
Ｘ〔℃／Ｗ〕＝｛（Ｔ1−Ｔ2）〔℃〕｝／｛Ｗ〔Ｗ〕｝
によって熱抵抗（Ｘ）を算出した。その結果を表１に示す。
【００４４】
（接着強度）
接着強度は、本発明のフィルムの両面に、５０μmのポリイミドフィルム、ユーピレックスＳ（宇部興産株式会社製）を、ホットロールラミネーターを用いて、温度１００℃、圧力０．３MPa、速度０．３m/minの条件で貼り合わせ、その後１７０℃の温度で１時間硬化させ、１０mm幅にカットしたサンプルの両面のポリイミドフィルムを支持し、ＴＯＹＯ  ＢＡＬＷＩＮ製ＵＴＭ−４−１００型テンシロンを用いて、室温の雰囲気中で１８０度方向に５０mm/minの速度で、Ｔ字ピール強度を測定した。
【００４５】
（弾性率）
本発明のフィルムを１７０℃１時間硬化させ、その状態での貯蔵弾性率を、動的粘弾性測定装置ＤＶＥ−Ｖ４（レオジロ社製）を用いて測定した（サンプルサイズ：長さ２０mm、幅４mm、膜厚８０μm、昇温速度５℃/min、引張りモード、１０Hz、自動静荷重）。
【００４６】
（はんだ耐熱性）
本発明のフィルムの両面に、厚さ５０μmのポリイミドフィルムを、温度８０℃、圧力０．３MPa、速度０．３m/分の条件で、ホットロールラミネーターを用いて貼り合わせ、その後１７０℃で１時間硬化した。このサンプルの縦横３０×３０mmの試験片を数個用意して、耐熱性を調べた。耐熱性の評価方法は、吸湿はんだ耐熱試験で８５℃／相対湿度８５％の環境下に、４８時間放置したサンプルを２６０℃のはんだ槽中に浮かべ、１２０秒までの膨れ等の異常発生を調べた。全てのサンプルで異常が観測されたものを×、異常が発生するサンプルとしないサンプルが観測されたものを△、全てのサンプルで異常が観測されなかったものを○として評価した。
【００４７】
（耐ＰＣＴ性試験）
本発明のフィルムの両面に、厚さ５０μmのポリイミドフィルムを、温度８０℃、圧力０．３MPa、速度０．３m/分の条件で、ホットロールラミネーターを用いて貼り合わせ、その後１７０℃で１時間硬化した。このサンプルの縦横３０×３０mmの試験片を数個用意して、耐ＰＣＴ性を調べた。耐ＰＣＴ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、１６８時間後の接着部剤の剥離を観察することにより行った。剥離が観測されたものを×、剥離が観測されなかったものを○として評価した。
【００４８】
実施例２
絶縁性の樹脂フィルム上の厚さ３０μmの銅箔上に、直径１００×高さ５０μmの銅バンプを２００μm間隔の格子状に設けたバンプ付き銅箔を温度８０℃、圧力０．６MPa、速度０．３m/分の条件でホットロールラミネーターを用いて貼り合わせ、更にバンプ部以外の銅箔をエッチングで除去した。バンプは、フィルム中に埋め込まれ、フィルムを貫通していた。
【００４９】
実施例３
前記絶縁樹脂フィルムに、直径１００×深さ３０μmの穴をレーザにより形成し、その穴内に銀ペーストを印刷した。銀ペーストはフィルムを貫通していなかった。
【００５０】
実施例４
前記絶縁樹脂フィルムの両面に、厚さ２５μmのポリイミドフィルムをラミネートした後、直径１００μmの穴をレーザにより形成し、その穴内に銀ペーストを印刷した。銀ペーストはフィルムを貫通していた。
【００５１】
比較例１
フィルムに貫通する熱伝導・電気伝導体を形成せず、実施例１と同様にして行った。
【００５２】
実施例２、３、４及び比較例１で得たフィルムについて、上記の評価方法で特性を評価した。表１に、結果を示す。
【００５３】
【表１】
0003685111.tif 000002
注：実施例１及び３は、熱・電気伝導体が埋め込まれた状態であり、実施例２及び４は、熱・電気伝導体が貫通した状態であり、そして比較例１は、熱・電気伝導体を有していない。
【００５４】
実施例１〜４はいずれも、破壊はなく、信頼性が良好であるとともに、熱抵抗が低く、更に接着性、耐ＰＣＴ性及び耐ヒートサイクル性のすべてに優れる。
これに対し、比較例１は、電気的接続がなく、更に熱抵抗が高く熱の放散性に劣っている。
【００５５】
実施例５
半導体チップ（１０mm角、厚さ４５０μmのロジック素子）と、銅張積層板との間に、回路加工した配線板に実施例２で得られたフィルムを、半導体搭載装置（日立東京エレクトロニクス製ＣＭ−１１０）を用いて、パット部に最大誤差２０μmの精度で位置合わせしておいた。その後、１６０℃の熱板上で、荷重１kgを３秒間かけて、本発明のフィルムの樹脂を流動させ、硬化させ、接続を形成した。１７０℃で１時間更にキュアさせた後、半導体チップと銅張配線板の間を、樹脂（ＣＥＬ−Ｃ−７２００、日立化成工業製封止剤）で封止し、更に１７０℃で１時間キュアさせて、半導体パッケージを得た。
【００５６】
（ヒートサイクルによる絶縁信頼性試験）
サンプルを、−５５℃雰囲気に３０分間放置し、その後１２５℃雰囲気に３０分間放置する工程を１サイクルとして、３００サイクル、５００サイクル、１０００、２０００サイクル後の信頼性を評価した。評価は、超音波顕微鏡を用い、接合部の剥離及びクラック等の破壊について、発生の有無を調べた。○は、破壊あり、×は、破壊なしを示す。
【００５７】
【表２】
0003685111.tif 000003
【００５８】
本発明による接合部の実施例５は、２０００サイクル後も、破壊がなく、優れた信頼性を有している。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のフィルムを用いて、半導体チップを配線板に貼り付けたものは熱抵抗が低く、接着性にも優れ、耐ＰＣＴ性、耐ヒートサイクル性等も良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱・電気伝導性フィルム（貫通型）の一例である。
【図２】本発明の熱・電気伝導性フィルム（埋め込み型）の一例である。
【図３】本発明の三層型熱・電気伝導性フィルムの一例である。
【符号の説明】
１  熱伝導・電気伝導体
２  絶縁性フィルム、樹脂フィルム、外層フィルム
３  絶縁性フィルム、樹脂フィルム、内層フィルム
【図１】
0003685111.tif 000004
【図２】
0003685111.tif 000005
【図３】
0003685111.tif 000006