(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）下記式（１−１）〜式（１−４）で示される２官能以上の多官能エポキシ樹脂から選択される少なくとも一つのエポキシ樹脂と、（ｂ）アミノ基又はカルボキシル基を有する３官能以上のポリアミド樹脂と、（ｃ）フェノール樹脂とを含有することを特徴とする半導体装置用接着剤。
【化１】
0003586405.tif 000012
（式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｌは０〜１０の整数を表し、ｍは０〜３の整数を表し、ｎは０〜４の整数を表す。））
【請求項２】
全樹脂固形分に対して、上記エポキシ樹脂が５〜５０重量％、上記ポリアミド樹脂が３０〜８０重量％、フェノール樹脂が０．２５〜６５重量％である請求項１に記載の半導体装置用接着剤。
【請求項３】
前記ポリアミド樹脂の酸価及びアミン価の総和が３以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置用接着剤。
【請求項４】
ポリイミドフィルムの少なくとも一面に、請求項１に記載の接着剤よりなる接着剤層が設けられていることを特徴とする半導体装置用接着テープ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの組立工程に用いられる、特にデバイスの高密度実装に適したＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式に用いるのに好適な半導体装置用接着剤及びその接着剤を用いたＴＡＢ用テープ、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒｅｙ  ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）等のインターポーザーに好適なＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）用テープ、およびリードフレーム固定用テープ、およびリー  ドフレームとフィルムキャリアテープをワイヤーボンディングにより接続する方式に用いる半導体装置用接着テープに関し、特に面実装型半導体装置に好適な接着剤及び接着テープに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型、薄型、軽量で実装密度の高い半導体製造装置の要求が高まっている中、電子部品の中核を構成しているＩＣパッケージについては、ワイヤーボンディング技術を利用した周辺実装型のＴＡＢ方式を用いた従来のパッケージが主流であったが、最近では、ＢＧＡ、ＣＳＰと呼ばれる面実装型のものが高密度実装可能なＩＣパッケージとして脚光を浴びている。ＢＧＡ及びＣＳＰはパッケージの裏面に面格子状の半田ボールを外部接続端子として設けている。ＩＣ（半導体集積回路）の電極は、回路配線パターン変換基板であるＩＣ用基板を介してプリント基板の電極と接続される。このＩＣ用基板の種類により種々のタイプに分類されるが、従来プラスチックＢＧＡ（以下、「Ｐ−ＢＧＡ」と略す）、セラミックＢＧＡ、テープＢＧＡ（以下、「Ｔ−ＢＧＡ」と略す）、高機能ＢＧＡ等、種々のタイプのものが開発されている。
【０００３】
最近まではワイヤーボンディング技術を利用したＰ−ＢＧＡが主流となっていたが、ＴＡＢ技術を利用したＴ−ＢＧＡが更なる高密度化が可能であり、放熱性にも優れているため主流になりつつある。また、ＣＳＰは、ＢＧＡをさらに小型化したパッケージであり、その構造から低インピーダンス、周波数応答の高速性等の優れた電気特性を有するパッケージである。この新しい方式を用いた半導体装置は、主にノート型パソコン、携帯電話、その他小型電化製品等に使用されており、それらの薄型化、小型化、軽量化に大きく貢献している。
【０００４】
ＴＡＢ方式のパッケージに用いられているＴＡＢ用テープは、ポリイミドフィルムに接着剤を介して金属箔を積層したものであって、接着剤には十分な可撓性が要求される。例えば、従来用いられているＴＡＢ用テープの接着剤としては、主剤としてポリアミド樹脂を用い、そのポリアミド樹脂とフェノール樹脂等の硬化成分とによって構成されたものが一般的に使用されている。そしてこのポリアミド樹脂は、ダイマー酸等のジカルボン酸とジアミンとからなり両末端にアミノ基又はカルボキシル基を有し、酸価またはアミン価が３未満のものが主体となるものであり、また、硬化成分はノボラックフェノール樹脂およびビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が多用されている。しかしながら、近年、集積回路の高密度化、回路の高電圧化が進み、面実装型のものが主流になりつつあり、ＴＡＢ用テープについてもファインピッチ化が進み、より耐熱性、電気絶縁性の高いものが要求されるようになっている。すなわちＴＡＢ用テープには、その一面には半田ボールが多数実装されるため、テープの層間を構成する接着剤には、耐熱性、電気絶縁性が良好なことが要求され、さらに半導体チップとＴＡＢ用テープとを接続するワイヤーボンディング性に優れた特性が要求されるようになった。その結果、従来の両末端に官能基を有するポリアミド樹脂と、ノボラックフェノール樹脂または、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を主成分とする接着剤を用いたＴＡＢ用接着テープでは、それらの要求を満足することが困難になってきた。
さらにまた、電子機器の使用される環境も多様化してきたため、ＴＡＢ用接着テープには、高温高湿下でも耐えられる高度な電気的信頼性を有することも要求されるようになってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のＴＡＢ用テープ等における上記のような問題を解決することを目的とするものである。すなわち、本発明の目的は、半導体装置が高密度化、小型化する中で、十分な可撓性、高電気絶縁性、高耐熱性、優れたワイヤーボンディング性、高温高湿下における優れた電気的信頼性を有し、特に面実装型の半導体装置、インターポーザーに用いるのに好適な半導体装置用接着剤、およびそれを用いた半導体装置用接着テープを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置用接着剤は、（ａ）下記式（１−１）〜式（１−４）で示される２官能以上の多官能エポキシ樹脂から選択される少なくとも一つのエポキシ樹脂と、（ｂ）アミノ基又はカルボキシル基を有する３官能以上のポリアミド樹脂と、（ｃ）フェノール樹脂とを含有することを特徴とする。
【０００７】
【化２】
0003586405.tif 000002
（式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｌは０〜１０の整数を表し、ｍは０〜３の整数を表し、ｎは０〜４の整数を表す。）
本発明の半導体装置用接着テープは、ポリイミドフィルムの少なくとも一面に、上記接着剤よりなる接着剤層が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる上記の２官能以上の多官能エポキシ樹脂は、１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。上記のエポキシ樹脂を使用することにより、接着剤を硬化することによって形成される硬化物の耐熱性が向上する。
【００１１】
これらのエポキシ樹脂の好ましいエポキシ当量（ｇ／ｅｑ．）は、式（１−４）で示されるエポキシ樹脂が１７０〜２５０、式（１−１）に示す構造の多官能エポキシ樹脂が２００〜３００、式（１−２）に示す構造の多官能エポキシ樹脂が２００〜２８０、式（１−３）に示す構造の多官能エポキシ樹脂が１６０〜２３０である。
【００１２】
本発明において、上記エポキシ樹脂の含有率は、接着剤の全樹脂固形分の５〜５０重量％の範囲にあることが望ましい。より好ましい範囲は、１０〜４０重量％である。エポキシ樹脂が５重量％より小さい場合および５０重量％より大きい場合は、それぞれ耐熱性および電気信頼性が不良になる。
【００１３】
本発明に用いることができるポリアミド樹脂は、両末端と側鎖にアミノ基又はカルボキシル基を有する３官能以上の樹脂であり、これらは、ジアミン及びジカルボン酸の一部を３官能以上のポリアミン又は３官能以上のカルボン酸に置き換えて得ることができる。なお、３官能以上のポリアミン又は３官能以上のカルボン酸は２種類以上を併用してもよい。これらのポリアミド樹脂の好ましい重量平均分子量は、５００〜５０，０００、さらに好ましくは１，０００〜２０，０００、最適には１，０００〜１０，０００である。これらの両末端と側鎖にアミノ基又はカルボキシル基を有する３官能以上のポリアミド樹脂は、接着層を硬化させた際に優れた可撓性を付与できるので好ましい。
【００１４】
上記ポリアミド樹脂の構成成分であるジアミンとしては、直鎖脂肪族ジアミン、例えば、エチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、デカメチレンジアミン等が好ましい。また、ジカルボン酸としては、直鎖型、例えば、脂肪酸を熱重合して得られるダイマー酸を用いることが好ましく、特に炭素数３８以下のダイマー酸が好ましい。これらのジカルボン酸を構成成分とするポリアミド樹脂を用いた接着剤組成物は、硬化によって、可撓性、電気絶縁性および耐水性が良好なものになる。
【００１５】
本発明において、上記ポリアミド樹脂は、アミン価及び酸価の総和が３以上であることが好ましい。更に好ましくは３〜５００、より好ましくは５〜２００、最適には１０〜１００である。アミン価及び酸価の総和が３未満の場合は、硬化した接着剤の電気絶縁性が不良であり、一方、５００を超える場合は、硬化した接着剤の体積収縮率が大きくなる。
【００１６】
ポリアミド樹脂のアミン価及び酸価は、ポリアミド樹脂１ｇをトルエン／ｎ−ブタノール（１／１）混合液に溶解した溶液を用いて測定される。アミン価の測定は、指示薬としてブロムクレゾールグリーンの０．１％メタノール溶液を用い、滴定液として０．１Ｎ塩酸を用いて滴定することによって行なわれ、アミン価は当量の水酸化カリウムのｍｇで表示する。酸価の測定は、指示薬としてフェノールフタレインの０．１％メタノール溶液を用い、滴定液として０．５Ｎの水酸化カリウムを用いて滴定することによって行なわれ、酸価は当量の水酸化カリウムのｍｇで表示する。
【００１７】
本発明において、前記ポリアミド樹脂は、接着剤の全樹脂固形分の３０〜８０重量％含有させることが好ましく、さらに好ましくは４０〜７０重量％である。ポリアミド樹脂の含有率が３０重量％より少ないと、可撓性が十分に得られない。一方、含有率が８０重量％より多いと、電気絶縁性が低下し、また、接着剤層を形成し半硬化状態で、例えば銅箔等との貼合せを行うと、接着剤のはみ出し、銅箔の沈み込み等の問題を生じ易くなる。
【００１８】
本発明の接着剤においては、上記エポキシ樹脂およびポリアミド樹脂のほかに、第３の樹脂成分として、フェノール樹脂を含有する。フェノール樹脂を含有させることにより、接着剤の耐熱性がそれを含まないものよりもさらに良好なものとなる。フェノール樹脂としては、アルキルフェノール樹脂、ｐ−フェニルフェノール樹脂、ビスフェノールＡ型フェノール樹脂等のノボラックフェノール樹脂及びレゾールフェノール樹脂、ポリフェニルパラフェノール樹脂等公知のフェノール樹脂等があげられる。特にレゾールフェノール樹脂は、エポキシ樹脂硬化剤として働くので好ましく使用される。これらのフェノール樹脂はエポキシ樹脂１００重量部に対して５〜６０重量部の範囲で使用することが好ましい。
【００１９】
また、本発明の接着剤には、エポキシ樹脂以外の硬化樹脂成分として、マレイミド化合物を含有させることが好ましい。好ましいものとしては、高絶縁性が得られるＮ，Ｎ′−ｍ−フェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ′−ｍ−トルイレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ′−４，４−ビフェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ′−４，４′−〔３，３′−ジメチルビフェニレン〕ビスマレイミド等のビスマレイミド化合物である。これらのものは、全樹脂分の４０重量％以下の範囲で含有させることができる。
【００２０】
本発明の接着剤には、硬化剤として２−エチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、ポリアミン、酸無水物等を含有させてもよい。その含有量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲に設定される。
また、本発明の接着剤には、上記エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂、例えばビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、エラストマー変性エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂を併用することができ、前記エポキシ樹脂と同量以下の範囲で含有させることができる。
また、本発明の接着剤には、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ポリビニルアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂を併用することもできる。それらを併用することによりさらに可撓性が優れたものとなる。その含有量は５０重量％以下の範囲に設定される。
【００２１】
本発明の接着剤の好ましい配合割合は、樹脂固形分として、エポキシ樹脂５〜５０重量％、ポリアミド３０〜８０重量％、フェノール樹脂０．２５〜６５重量％のものであり、さらに好ましい配合割合は、エポキシ樹脂１０〜４０重量％、ポリアミド４０〜７０重量％、フェノール樹脂０．５〜５０重量％のものである。
【００２２】
本発明の樹脂組成物には、絶縁性フィラーを用いることも好ましい。絶縁性の無機フィラーとしては、シリカ、タルク、アルミナ、石英粉、炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、マイカなどの金属酸化物、およびその他の無機顔料等が使用できる。また、絶縁性の有機フィラーとしては、フェノール化合物、イミド化合物、シロキサン化合物等が使用できる。本発明の接着剤にこれらのフィラーを含有させることにより、熱膨張係数の低下、弾性率の制御および熱硬化後の体積収縮の低下等の効果を得ることができる。上記フィラー量は、樹脂固形分１００重量部に対して、３０重量部までの範囲で配合することができる。
【００２３】
本発明の接着剤は、上記した材料を有機溶剤を用いて混合し、液状の樹脂組成物として用いられる。例えば、有機溶剤に上記各材料を添加し、混合して樹脂成分を溶解し、液状の樹脂組成物とする。好ましく使用される有機溶剤としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、メチルエチルケトン（以下、「ＭＥＫ」と略す）、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（以下、「ＴＨＦ」と略す）、エタノール、イソプロパノール（以下、「ＩＰＡ」と略す）、メチルセロソルブ等があげられる。これらの有機溶剤は二種以上をを併用することもできる。
【００２４】
本発明の電子部品用接着テープは、ポリイミドフィルムの少なくとも一面に前記接着剤よりなる接着剤層を積層することによって形成される。例えば、ポリイミドフィルムの一面に、上記液状の樹脂組成物を乾燥後の厚さが５〜１００μｍになるように塗工して得ることができる。また、剥離性フィルムに上記液状の樹脂組成物を塗工し、乾燥させた後、ポリイミドフィルムと貼り合わせることによって得ることもできる。
【００２５】
本発明に基体として用いることができるポリイミドフィルムとしては、厚さが１０〜２００μｍのものが好ましく、さらに好ましくは２５〜１２５μｍのものである。ポリイミドフィルムは、市販されており、東レ・デュポン社製の商品名：カプトン、宇部興産社製の商品名：ユーピレックス、鐘淵化学社製の商品名：アピカル等が好ましく使用される。
【００２６】
本発明において、接着剤は熱硬化型接着剤として働くが、塗工後に乾燥させ、半硬化状態にしておくことが好ましい。接着剤層には必要に応じて剥離性の保護フィルムを設け、使用時に剥がして使用するようにしてもよい。剥離性フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステルフィルム、ポリプロピレン等のポリオレフィンフィルム、ポリフェニレンエーテルフィルム等が使用できる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって説明する。下記において「部」は「重量部」を意味し、「％」は「重量％」を意味する。
【００２８】
実施例１
厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムに、下記組成の接着剤層形成用塗布液を乾燥後の厚さが１２μｍになるよう塗布し、１３０℃で５分間乾燥して、半硬化状態の接着剤層を形成し、さらに接着剤層に厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレート保護フィルムを設けて接着フィルムを作製した。
次いで、厚さ７５μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製、商品名：カプトンＥＮ）の一面に前記接着フィルムの保護フィルムを剥がして貼り合わせ、本発明の半導体装置用接着テープを得た。
【００２９】
0003586405.tif 000003
【００３０】
実施例２
接着剤層形成用塗布液として、下記組成のものを用いた以外は、実施例１と同様にして接着フィルム及び本発明の電子部品用接着テープを作製した。
0003586405.tif 000004
【００３１】
実施例３
接着剤層形成用塗布液として、下記組成のものを用いた以外は、実施例１と同様にして接着フィルム及び本発明の電子部品用接着テープを作製した。
0003586405.tif 000005
【００３３】
比較例１
接着剤層形成用塗布液として、下記組成のものを用いた以外は、実施例１と同様にして比較例１の接着フィルムを作製した。
0003586405.tif 000006
【００３４】
比較例２
接着剤層形成用塗布液として、下記組成のものを用いた以外は、実施例１と同様にして比較例２の接着フィルムを作製した。
0003586405.tif 000007
【００３５】
比較例３
接着剤層形成用塗布液として、下記組成のものを用いた以外は、実施例１と同様にして比較例３の接着フィルムを作製した。
0003586405.tif 000008
【００３６】
比較例４
接着剤層形成用塗布液として、下記組成のものを用いた以外は、実施例１と同様にして比較例４の接着フィルムを作製した。
0003586405.tif 000009
【００３７】
比較例５
接着剤層形成用塗布液として、下記組成のものを用いた以外は、実施例１と同様にして比較例５の接着フィルムを作製した。
0003586405.tif 000010
【００３８】
（１）耐熱性測定用試験体の作製
前記実施例および比較例で作製した接着フィルムのポリエチレンテレフタレート保護フィルム及び厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離し、接着剤層の両面に１オンスの電解銅箔（平均厚さ３８μｍ）を貼り合わせ、１３０℃、１ｋｇ／ｃｍ２で加熱加圧処理を行った。さらに７０℃で４時間加熱  した後、７０℃から１６０℃までを８時間かけて等速昇温させ、次いで１６０℃で６時間加熱して、接着剤層を硬化させた。さらに銅箔をエッチングにて除去し、耐熱性測定用試験体を得た。
【００３９】
（２）ＰＣＢＴ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｏｋｅｒ  Ｂｉａｓｅｄ  Ｔｅｓｔ）試験用試験体の作製
実施例および比較例で作製した接着フィルムの保護フィルムを剥離し、厚さ７５μｍのポリイミドフィルムを重ね合わせ、１００℃、１ｋｇ／ｃｍ２で加熱圧  着して、ＴＣＰ用テープを作製した。次いで、このＴＣＰ用テープの厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離し、１オンスの電解銅箔（平均厚さ３８μｍ）を貼り合わせ、１３０℃、１ｋｇ／ｃｍ２で加熱加圧処理を行っ  た。さらに７０℃で４時間加熱した後、７０℃から１６０℃までを８時間かけて等速昇温させ、１６０℃で６時間加熱し、接着剤層を硬化させた。
次に、銅箔上にフォトレジスト膜を形成し、パターン露光、エッチングして、線間／線幅が５０μｍ／１００μｍの櫛形回路を形成し、これをＰＣＢＴ試験用試験体とした。
【００４０】
（試験方法）
（１）耐熱性測定試験
実施例１〜３および比較例１〜５の接着フィルムから得られた耐熱性測定用試験体を用いて、下記の特性評価試験を行った。
［熱分解開始温度の測定（ＴＧＡ法）（Thermal Gravity Analysis) ］
１．耐熱性測定用試験体から、硬化した接着剤層を試料として１０ｍｇ精秤した。
２．上記試料をＴＧＡ（熱重量分析機）にセッティングし、１０℃／ｍｉｎの昇温速度にて上限６００℃まで昇温して、その間の減量を測定した。
３．１０％の減量が認められた温度を熱分解開始温度とし、得られた結果を表１に示す。
【００４１】
２）ＰＣＢＴ試験
実施例１〜３、および比較例１〜５の試験体のＰＣＢＴ試験を行った。ＰＣＢＴ試験条件は、１３０℃、８５％ＲＨ／２．７ａｔｍ、印加電圧は１００Ｖとした。その結果を表１に示す。なお表１には、ＰＣＢＴ試験の評価結果として、電気抵抗が開始時の抵抗値から１０2Ω低下した時間を示す。
【００４２】
【表１】
0003586405.tif 000011
表１から明らかなように、本発明の半導体装置用接着剤を用いた場合は、過酷なＰＣＢＴ試験において５００時間以上にわたって電気抵抗が低下しなかった。また、ＴＧＡによる熱分解開始温度も、３６０℃以上であるのに対し、比較例の場合は、いずれも３４０℃以下であった。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の半導体装置用接着剤は、上記結果からも分かるように、その硬化物が良好な可撓性、高耐熱性及び高絶縁性を有するものになる。したがって、その接着剤を用いた本発明の半導体装置用接着テープを用いることにより、実装後の半導体装置は、その信頼性を長期にわたって維持することができる。特に、ＢＧＡ、ＣＳＰ構造などの高密度化が進む面実装型の半導体装置において、高耐熱性、高絶縁性さらには良好なワイヤーボンディング性等の好適な特性を有するものとなる。