(57)【要約】  【課題】  フレキシブルプリント基板に対して半導体素子を超音波接合によって実装するに際し、液状樹脂を注入するという工程を必要とせず、しかも超音波接合によって半導体素子とフレキシブルプリント基板とを接合した場合であってもフレキシブルプリント基板や半導体素子に反りを生じたり半導体素子にクラックが発生することなく、これらの電気的接続安定性を高めることを一の課題とする。  【解決手段】  超音波接合法によって接合されるバンプ付き半導体素子又はフレキシブルプリント基板の接合面に接着されるアンダーフィル接着フィルムであって、前記バンプの高さの０．４〜１．１倍の厚みを有し、硬化後の引張り弾性率が０．０１〜３ＧＰａ、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２５０℃以下のアンダーフィル接着フィルムとする。【選択図】          図２
2005112916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波接合法によって接合されるバンプ付き半導体素子又はフレキシブルプリント基板の接合面に接着されるアンダーフィル接着フィルムであって、前記バンプの高さの０．４〜１．１倍の厚みを有し、硬化後の引張り弾性率が０．０１〜３ＧＰａ、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２５０℃以下であることを特徴とするアンダーフィル接着フィルム。
【請求項２】
バンプ付き半導体素子とフレキシブルプリント基板とが何れか一方に接着されたアンダーフィル接着フィルムを挟んで超音波接合法によって接合されてなる半導体装置であって、該アンダーフィル接着フィルムは、接合前の厚みが前記バンプの高さの０．４〜１．１倍、硬化後の引張り弾性率が０．０１〜３ＧＰａ、さらにガラス転移温度（Ｔｇ）が２５０℃以下であることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記半導体素子の厚みが１００μｍ以下であり、前記アンダーフィル接着フィルムの硬化後の引張り弾性率が０．０１〜０．５ＧＰａであることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を超音波接合を用いたフェイスダウン方式でマザーボード、ドーターボード等の配線回路基板上に実装する際の封止に用いられるアンダーフィル用接着フィルム、及び該アンダーフィル用接着フィルムを用いた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の半導体デバイスの性能向上に伴い、半導体装置の薄型化や軽量化、情報伝達の高速化が要求されている。そこで、半導体素子をフェイスダウン形式で配線回路が形成されたマザーボードやドーターボード等の配線回路基板上に実装される方法（フリップチップ方式、ダイレクトチップアタッチ方式等）が注目されている。
【０００３】
フェイスダウン形式の実装方法としては、従来、半導体素子を配線回路基板に対して高荷重あるいは長時間、圧接して実装される、いわゆる圧接工法による実装方式のものが採用されていたが、該圧接工法を用いた場合には、半導体素子や配線回路基板へのダメージや、残留応力の発生などによって接続信頼性が低下するという問題が指摘されている。
【０００４】
近年では、半導体装置の高スループット化や接続信頼性向上の観点から、半導体素子に形成されたバンプと基板の接続部とを超音波を加えながら加熱加圧して接続する、いわゆる超音波接合法を用いたフリップチップ実装方法が注目されている（特許文献１、２参照）。
【０００５】
また、超音波接合法を用いたフリップチップ実装方法では、電極部分の電気的接続の信頼性をより一層高めるために、半導体素子と配線回路基板との空隙にアンダーフィル材と呼ばれる液状の熱硬化性樹脂を注入し、硬化させて樹脂硬化層を形成することにより、電極部分に集中する応力を該樹脂層にも分散させる方法が採られている（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２０００−６０８４４０号公報
【特許文献２】特開２００１−３６８０３９号公報
【０００６】
また、配線回路基板上に予め熱可塑性樹脂を配しておき、該熱可塑性樹脂を加熱溶融させた状態で半導体素子をフェイスダウンする方法や（特許文献３参照）、配線回路基板上に樹脂層を塗布しておき、その上から半導体素子をフェイスダウン方法（特許文献４、５参照）も開示されている。
【特許文献３】特開２００１−１５６１１０号公報
【特許文献４】特開２０００−３３９６４８号公報
【特許文献５】特開２００２−２７０６４２号公報
【０００７】
一方、半導体装置の薄型化や軽量化の要請に伴い、半導体素子を実装する配線回路基板としては可撓性に優れたフレキシブルプリント基板が多用される傾向にあり、このようなフレキシブルプリント基板に対しても、電極部分への応力集中を緩和して電気的接続信頼性を高めることが必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１、２のように、半導体素子と配線回路基板とを超音波接合した後、これらの間に熱硬化性樹脂を注入する方法では、注入ノズルを配置するための空間を半導体素子の実装位置周辺に設けなければならず、小型化、薄型化の要求が高まるにつれてそのような空間の確保が困難となり、液状樹脂を注入することが難しくなっている。
【０００９】
また、特許文献３〜５記載のような、配線回路基板上に樹脂液や樹脂層を予め配しておき、その上から半導体素子を超音波接合により実装する方法をフレキシブルプリント基板に適用した場合、超音波接合の際に樹脂層に歪みが生じてしまい、フレキシブルプリント基板や半導体素子に反りが生じたり、場合によっては半導体素子にクラックが発生するという問題がある。
【００１０】
本発明は、上述のような従来の問題に鑑みてなされたものであり、フレキシブルプリント基板に対して半導体素子を超音波接合によって実装するに際し、液状樹脂を注入するという工程を必要とせず、しかも超音波接合によって半導体素子とフレキシブルプリント基板とを接合した場合であってもフレキシブルプリント基板や半導体素子に反りを生じたり半導体素子にクラックが発生することなく、これらの電気的接続安定性を高めることを一の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題に鑑み、本発明は、超音波接合法によって接合されるバンプ付き半導体素子又はフレキシブルプリント基板の接合面に接着されるアンダーフィル接着フィルムであって、前記バンプの高さの０．４〜１．１倍の厚みを有し、硬化後の引張り弾性率が０．０１〜３ＧＰａ、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２５０℃以下であるアンダーフィル接着フィルムを提供する。
【００１２】
また、本発明は、バンプ付き半導体素子とフレキシブルプリント基板とが何れか一方に接着されたアンダーフィル接着フィルムを挟んで超音波接合法によって接合されてなる半導体装置であって、該アンダーフィル接着フィルムは、接合前の厚みが前記バンプの高さの０．４〜１．１倍、硬化後の引張り弾性率は０．０１〜３ＧＰａ、さらにガラス転移温度（Ｔｇ）が２５０℃以下である半導体装置を提供する。
【００１３】
さらに、前記半導体素子の厚みが１００μｍ以下である場合、前記アンダーフィル接着フィルムの硬化後の引張り弾性率が０．０１〜０．５ＧＰａである半導体装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るアンダーフィル接着フィルムは、半導体素子又はフレキシブルプリント基板の何れかの接合面に接着して用いられるものであるため、実装後に注入ノズル等による注入を必要としない。また、接合前のアンダーフィル接着フィルムの厚みをバンプの高さの０．４〜１．１倍とすることにより、超音波接合による半導体素子とフレキシブルプリント基板との電気的接続を妨げることなく電極部分にかかる応力を緩和することができる。さらに、硬化後の引張り弾性率を０．００１〜３ＧＰａとし且つガラス転移温度（Ｔｇ）を２５０℃以下とすることにより、超音波接合による樹脂の歪みを防止し、半導体素子やフレキシブルプリント基板に反りやクラックを発生させることがない。
【００１５】
また、本発明の半導体装置は、該アンダーフィル接着フィルムを介して半導体素子とフレキシブルプリント基板とが超音波接合されてなるものであるため、反りやクラックがなく、電気的接続信頼性にも優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のアンダーフィル接着フィルム及び半導体装置の一最良の形態について説明する。
【００１７】
図１〜４は、本発明の半導体装置について、その製造方法の一例を示した概略図である。先ず、図１に示すように、Ａｕスタッドバンプ１を備えた半導体素子３に対し、該スタッドバンプ１の上からアンダーフィル接着フィルム２を仮接着し、アンダーフィル接着フィルム付き半導体素子とする。
【００１８】
次に、図２に示すように、該アンダーフィル接着フィルム付き半導体素子を超音波フリップチップボンダーでフレキシブルプリント基板４上に実装することにより、図３に示すような半導体装置１０を得ることができる。
【００１９】
また、図４に示すように、前記アンダーフィル接着フィルム２をフレキシブルプリント基板４上に仮接着しておき、半導体素子３とフレキシブルプリント基板４とを同様にして超音波接合によって実装してもよい。
【００２０】
アンダーフィル接着フィルムを半導体素子やフレキシブルプリント基板上に仮接着する方法としては、ローラーやプレス機などを用いて加熱、加圧して仮接着する方法が例示できる。仮接着する際の温度や圧力等については特に限定されず、アンダーフィル接着フィルムを一時的に接着させることができ、Ａｕスタッドバンプ等のバンプが変形しないような条件とすればよい。
例えば、ポリカルボジイミド樹脂組成物を用いてなるアンダーフィル接着フィルムを仮接着する場合、温度は常温〜１５０℃とすることが好ましく、４０〜１２０℃とすることがより好ましい。
また、バンプを変形させない圧力としては、例えば０．１〜３０ｇｆ／バンプとすることが好ましく、５〜２５g／バンプとすることがより好ましい。
【００２１】
さらに、半導体素子とフレキシブルプリント基板とを超音波接合し、且つアンダーフィル接着フィルムを該半導体素子と該フレキシブルプリント基板の空隙に充填させるための加圧条件としては、バンプの材質や個数等によって適宜設定されるものであるが、例えば、０．０１〜０．３ｋｇｆ／バンプの範囲に設定され、好ましくは０．０２〜０．１ｋｇｆ／バンプの範囲に設定される。
また、超音波の振幅は１〜３μｍ、発振時間は０．５〜１．０秒が好ましい。
【００２２】
本発明のアンダーフィル接着フィルムは、フレキシブルプリント基板又は半導体素子に粘着可能な低溶融粘度と高耐熱性とを備えたものが好ましいという観点から、熱硬化性樹脂組成物を用いて形成するのがよい。
該熱硬化性樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。
さらに、アンダーフィル接着フィルムの保存性や接着性、間隙への充填性などの観点からは、ポリカルボジイミド樹脂を用いて形成されたアンダーフィル接着フィルムが好ましい。
【００２３】
以下に、熱硬化性樹脂の一例として、ポリカルボジイミド共重合体およびその製造方法について説明する。
【００２４】
好ましい一態様としてのポリカルボジイミド樹脂は、例えば下記式（１）および（２）で示される構造単位を合計ｍ個、並びに下記式（３）で示される構造単位をｎ個有し、且つ量末端にモノイソシアナートより誘導された末端構造単位を有する共重合体である。
【００２５】
【化１】
2005112916.tif 000003
【化２】
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【化３】
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【００２６】
ここで、ｍは通常、２以上１０００以下の整数であり、好ましくは２〜１０の整数である。また、ｎは通常１以上５００以下の整数であり、好ましくは１〜１０の整数である。さらに、ｍ＋ｎは３〜１５００、好ましくは３〜２０であり、ｍ／（ｍ＋ｎ）は１／５０〜１／３０、好ましくは１／１１〜１／３である。
【００２７】
また、前記末端構造単位としては、置換又は非置換のアリール基や、アルキル基があげられる。非置換のアリール基としては、フェニル、ナフチルなどが挙げられ、置換基を有するアリール基としては、代表的にはトリル、イソプロピルフェニル、メトキシフェニル、クロロフェニルなどが挙げられる。
また、アルキル基としては、ｎ−ブチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−オクチルなどの炭素数１〜１０のアルキル基が挙げられる。
【００２８】
上述のようなポリカルボジイミド樹脂は、末端にカルボキシル基を有する２官能液状ゴムと有機ジイソシアナートとを非プロトン性溶媒中で反応させた後、鎖長制御のための有機モノイソシアナートとカルボジイミド化触媒を作用させることによって得ることができる。
【００２９】
２官能液状ゴムとしては、液状ポリブタジエン（例えば、宇部興産（株）製Ｈｙｃａｒ  ＣＴＢ（登録商標）や日本曹達（株）製Ｃ−１０００）、液状ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体（例えば、宇部興産（株）製Ｈｙｃａｒ  ＣＴＢＮ（登録商標）や日本曹達（株）製Ｃｌ−１０００）を例示することができる。
これらは単独で用いても２種以上を混合して用いてもよく、また、これらの変性品を用いてもよい。
【００３０】
有機ジイソシアナートとしては、芳香族又は脂肪族のジイソシアナートを使用することができる。これらは単独で用いても２種以上を混合して用いてもよい。
【００３１】
芳香族ジイソシアナートとしては、下式（４）又は（５）に示す構造のものを使用することができる。
【化４】
2005112916.tif 000006
（式中、Ｘ1は炭素数１〜５のアルキル基、アルコキシル基又はハロゲンを表す）
【化５】
2005112916.tif 000007
（式中、Ｘ2は炭素数０〜５のアルキレン基、オキシ基、スルホ基又はスルホキシル基、Ｘ3、Ｘ4は炭素数１〜５のアルキル基、アルコキシル基又はハロゲンを表す）
【００３２】
前記式（４）で示される構造の芳香族ジソシアナートとしては、例えば、ｍ−フェニレンジイソシアナート、２，４−トリレンジソシアナート、２，６−トリレンジソシアナート、６−メトキシ−２，４−フェニレンジイソシアナート、５−ブロモ−２，４−トリレンジイソシアナートを挙げることができる。
【００３３】
また、前記式（５）で示される構造の芳香族ジソシアナートとしては、例えば、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート、３，３’，５，５’−テトラエチル−４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート、４，４’−ジフェニルイソプロピリデンジイソシアナート、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアナート、４，４’−ジフェニルスルフィドジイソシアナート、４，４’−ジフェニルスルホキシドジソシアナート、３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ビフェニルジイソシアナート、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニルジイソシアナート、３，３’−ジブロモ−４，４’−ビフェニルジイソシアナートを挙げることができる。
【００３４】
また、脂肪族ジイソシアナートとしては、下記（６）、（７）又は（８）で示される構造のものを使用することができる。
【化６】
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（式中、Ｘ5およびＸ6は炭素数０〜５のアルキレン基、Ｘ7は炭素数１〜５のアルキル基又は炭素数０〜５のアルキレン基を表す）
【化７】
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（式中、Ｘ8は炭素数１〜１８のアルキレン基を表す）
【化８】
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（式中、Ｘ9、Ｘ10は炭素数０〜５のアルキレン基を表す）
【００３５】
前記式（６）で示される構造の脂肪族ジイソシアナートとしては、例えば、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアナート、ノルボルナンジイソシアナート、４，４’−シクロヘキサンジイソシアナート、イソホロンジイソシアナート、メチルシクロヘキサン−２，４−ジイソシアナート、２，４−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサンを挙げることができる。
【００３６】
また、前記式（７）で示される構造の脂肪族ジイソシアナートとしては、ヘキサメチレンジイソシアナート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、オクタメチレンジイソシアナート、ドデカメチレンジソシアナートを挙げることができる。
【００３７】
また、前記式（８）で示される構造の脂肪族ジイソシアナートとしては、キシリレンジイソシアナート、α，α，α’，α’−テトラメチルキシリレンジイソシアナート、４−イソシアナトメチル−フェニルイソシアナートを挙げることができる。
【００３８】
鎖長制御のために用いるモノイソシアナートとしては、例えばフェニルイソシアナート、ナフチルイソシアナート、トリルイソシアナート、イソプロピルフェニルイソシアナート、メトキシフェニルイソシアナート、クロロフェニルイソシアナートなどの置換、非置換のアリール基を有するイソシアナート、或いはｎ−ブチルイソシアナート、ｎ−ヘキシルイソシアナート、ｎ−オクチルイソシアナートなどの炭素数１〜１０のアルキルイソシアナート等が挙げられる。
【００３９】
モノイソシアナートは、ジイソシアナート成分１００モルに対して１〜１０モルを用いるのが好ましい。モノイソシアナートの使用量がこれより少ないと、得られるポリカルボジイミドの分子量が大きくなりすぎたり架橋反応による溶液粘度の上昇や溶液の固化を生じたりして、ポリカルボジイミド溶液の保存安定性を著しく低下させるおそれがある。一方、モノイソシアナートの使用量がこれより多いと、得られるポリカルボジイミド溶液の溶液粘度が低すぎ、溶液の塗布乾燥によるフィルム成形において、成膜に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００４０】
重合反応に用いる触媒は、種々のものを使用することができるが、中でも、３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレン−１−オキシド、１−フェニル−２−ホスホレン−１−オキシド、１−フェニル−２−ホスホレン−１−スルフィド、１−エチル−３−メチル−２−ホスホレン−１−オキシド、３−メチル−１−フェニルホスホール−１−オキシドやこれらに対応する異性体、および３−ホスホレンが好ましい。また、トリフェニルホスフィンオキシド、トリトリルホスフィンオキシド、ビス（オキサジフェニルホスフィノ）エタンなどのホスフィンオキシド類も使用することができる。
【００４１】
触媒量は使用するイソシアナート成分全量に対して０．００１〜５モル％とすることが好ましい。使用量がこの範囲よりも少ないと重合に時間がかかりすぎ実用的でなく、一方、この範囲を超えると反応が速すぎて反応途中にゲル状に固化したり、保存安定性が著しく低下するおそれがある。
【００４２】
ポリカルボジイミド樹脂を得るには、非プロトン性有機溶媒中、両末端にカルボキシル基を有する鎖状液状ゴムとジイソシアナートをカルボジイミド化触媒の存在下に１０〜１５０℃、好ましくは４０〜１１０℃にて重合反応を行う。
重合時の反応温度が１５０℃を超えると、反応が速すぎたり、副反応が起きて反応途中にゲル状に固化したり、保存安定性が著しく低下するおそれがある。
また、重合時の反応温度が１０を下回ると反応が遅すぎたり、ポリカルボジイミド共重合体溶液にイソシアナート官能基が残存することによって溶液の安定性が低下するおそれがある。
【００４３】
非プロトン性有機溶媒としては、トルエン、キシレン、炭素数３〜５のアルキルトルエン、ベンゼン、炭素数３〜３６のアルキルベンゼン、ナフタレン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトン、ブタノン、シクロヘキサン、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
これらの溶媒は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよく、また、反応に関与しない他成分が混在していてもよい。
これらの溶媒の使用量は、ポリマー溶液中で液状ゴムを７０重量部、トリレンジイソシアナートを３０重量部、１−ナフチルイソシアナートをトリレンジイソシアナートに対して２モル部を混合し、混合物を５０℃で１時間攪拌した後に混合物中にカルボジイミド化触媒を添加する。赤外分光法により反応の経過を確認しながら温度を１００℃に昇温し、この温度で２時間カルボジイミド化反応を行う。
【００４４】
本発明のアンダーフィル接着フィルムを製造するには、例えば上述のポリカルボジイミド共重合体溶液のような樹脂溶液を、キャスティング、スピンコーティング、ロールコーティングなどの公知の方法を用いて適当な厚さに成膜する。成膜された膜は、通常、溶媒の除去に必要な温度で乾燥する。即ち、ポリカルボジイミド等の樹脂の硬化反応をあまり進行させずに乾燥させるよう、塗工温度は例えば２０〜３５０℃、好ましくは５０〜２５０℃、最も好ましくは７０〜２００℃とする。また、乾燥時間は、例えば３０秒〜３０分とし、好ましくは１〜１０分、最も好ましくは２〜５分とする。乾燥温度が２０℃よりも低いと、フィルム中に溶剤が残存し、フィルムの信頼性が乏しくなり好ましくない。また、乾燥温度が３５０℃より高いと、樹脂の熱硬化が進んでしまうおそれがある。乾燥温度が３０秒より短いと、フィルム中に溶剤が残存し、フィルムの信頼性が乏しくなり好ましくない。また、乾燥時間が３０分より長いと、樹脂の熱硬化が進んでしまうおそれがある。
【００４５】
本発明のアンダーフィル接着フィルムの製造に際しては、その加工性、耐熱性を損なわない範囲で微細な無機充填材を配合してよい。また、表面平滑性を出すための平滑剤、れべリング剤、脱泡剤などの各種添加剤を必要に応じて添加してもよい。これらの配合量は、樹脂１００重量部に対して０．１〜１００重量部、好ましくは０．２〜５０重量部とする。
【００４６】
また、接着力向上のため、接着フィルムにシランカップリング剤、チタン系カップリング剤、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系添加剤などの各種添加剤を必要に応じて添加してもよい。
【００４７】
さらに、熱伝導性の向上や弾性率の調節を図るべく、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、クロム、鉛、錫、亜鉛、パラジウム、半田などの金属あるいは合金、アルミナ、シリカ、マグネシア、窒化ケイ素などのセラミック、その他カーボンなどからなる種々の無機粉末を必要に応じて１種又は２種以上配合してもよい。
【００４８】
本発明のアンダーフィル接着フィルムは、上述のような熱硬化性樹脂を用いて形成することにより、硬化後の引張り弾性率が０．０１〜３ＧＰａとなるように構成される。
硬化後の引張り弾性率を０．０１〜３ＧＰａとすることにより、半導体素子とフレキシブルプリント基板とを超音波接合した場合にも、該アンダーフィル接着フィルムが熱によって歪みが発生し難くなり、フレキシブルプリント基板の反りや半導体素子のクラックを防止することができる。
特に、厚さ１００μｍ以下の半導体素子を用いて半導体装置を作製する場合、該アンダーフィル接着フィルムの硬化後の引張り弾性率は０．０１〜１ＧＰａとすることが好ましく、０．０１〜０．５ＧＰａとすることがより好ましい。
【００４９】
尚、本発明において、引張り弾性率（ＧＰａ）とは、動的粘弾性測定装置（セイコーインスツルメント社製、ＤＭＳ２１０）を用い、硬化したアンダーフィル接着フィルムのサンプル（１０ｍｍ幅×２０ｍｍ長さ）を測定対象とし、昇温速度を１０℃／分、周波数（正弦波）１０Ｈｚ、−５０〜３００℃の測定条件の下で測定した場合の３５℃での値をいう。
【００５０】
本発明のアンダーフィル接着フィルムの厚みは、半導体素子に形成されたバンプとフレキシブルプリント基板との電気的接続を妨げないという観点から、該バンプの接合前の高さに対して０．４〜１．１倍、好ましくは０．６〜１．０倍とする。
０．４倍未満であれば、半導体素子とフレキシブルプリント基板との間が充分に充填されず、電極部分への応力集中を緩和するという機能を充分に果たすことが困難となり、長期にわたる電気的接続信頼性が悪化することとなる。また、１．１倍を超えると、半導体素子とフレキシブルプリント基板との超音波接合による電気的接続の妨げとなる。
【００５１】
さらに、本発明のアンダーフィル接着フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）は、２５０℃以下とし、好ましくは２３０℃以下とする。ガラス転移温度（Ｔｇ）が２５０℃を超える場合には、フレキシブルプリント基板に反りが発生して電気的接続に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００５２】
尚、本発明において、ガラス転移温度（Ｔｇ）は、熱機械分析装置（セイコーインスツルメント社製、ＴＭＡ  ＳＳ／１００）を用い、硬化したアンダーフィル接着フィルムのサンプル（１０ｍｍ幅×２０ｍｍ長さ）を測定対象とし、昇温速度を１０℃／分で室温から３００℃まで昇温させた場合に測定された値をいう。
【００５３】
本発明のアンダーフィル接着フィルムは、使用するまでの間、両面を離型性プラスチックフィルムで保護しておくことが好ましい。離型性プラスチックフィルムで保護することにより、埃等の付着を防止し、且つ該アンダーフィル接着フィルムの強度を補強して搬送中における破損等をも防止することができる。
【００５４】
該離型性フィルムは、アンダーフィル接着フィルムを半導体素子又はフレキシブルプリント基板に仮接着する際の加熱加圧に耐え得るものであって、しかも剥離する際にはアンダーフィル接着フィルムに残らないようなものが好ましい。このような性質を有する材料としては、シリコーン系、長鎖アルキル系、フッ素系、脂肪族アミド系、シリカ系などの公知の離型剤などで離型処理された、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルムが挙げられる。また、ポリテトラフルオロエチレンフィルム等のフッ素樹脂フィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルムでもよい。
該離型性フィルムの厚みとしては、例えば１０〜２００μｍ、好ましくは２０〜１５０μｍとすればよい。
【実施例】
【００５５】
次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。尚、樹脂の合成は全て窒素気流下で行った。
【００５６】
（実施例１）
攪拌装置、滴下漏斗、還流冷却器、温度計を取りつけた５００ｍＬの四つ口フラスコに、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナートを７０．５７ｇ（２８２ｍｍｏｌ）、２官能液状ゴムとしてＢ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈ製ＨｙｃａｒＣＴＢ２０００Ｘ１６２を２７．３４ｇと日本曹達製ＮＩＳＳＯ−ＰＢ  Ｃｌ−１０００を５４．６８ｇ、並びにシクロヘキサンを２１７．９６ｇを仕込み、これを混合した。この混合液を４０℃で１時間撹拌した後、ｐ−イソプロピルフェニルイソシアナート１０．９１（６７．６８ｍｍｏｌ）と３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレン−２−オキシド０．５４ｇ（２．８２ｍｍｏｌ）をカルボジイミド化触媒として添加して攪拌しながら１００℃に昇温し、さらに２時間保持した。反応の進行は赤外分光法により確認した。具体的には、日本電子社製、ＦＴ／ＩＲ−２３０を用い、イソシアネートのＮ−Ｃ−Ｏ伸縮振動（２２７０ｃｍ-1）の吸収と、カルボジイミドのＮ−Ｃ−Ｎ伸縮振動（２１３５ｃｍ-1）の吸収と、結合部分のアミド基のＣ−Ｏ伸縮振動（１６９５ｃｍ-1）の吸収を観測しながら反応を行い、終点を確認した。反応終了後、反応液を室温まで冷却することによってポリカルボジイミド溶液を得た。
【００５７】
次いで、該ポリカルボジイミド溶液を剥離剤で処理したポリエチレンテレフタレートフィルムからなる厚さ５０μｍの離型性フィルム上に塗布し、１３０℃にて１分間加熱した後、１５０℃で１分間加熱することにより、アンダーフィル接着フィルムを作製した。
尚、得られたフィルムを１７５℃で５時間アフタキュアすることによって硬化させ、硬化後のフィルムについて、前記動的粘弾性測定装置（セイコーインスツルメント社製、ＤＭＳ２１０）を用いてガラス転移温度（Ｔｇ）を測定し、前記熱機械分析装置（セイコーインスツルメント社製、ＴＭＡ  ＳＳ／１００）を用いて３５℃での引張り弾性率（Ｅ’）を測定したところ、ガラス転移温度（Ｔｇ）は２３０℃、引張り弾性率（Ｅ’）は０．０３ＧＰａであった。
【００５８】
このようにして作製した硬化前のアンダーフィル接着フィルムを用い、上述のような半導体装置の製法に従って半導体装置を製造した。即ち、図１に示すように厚さ１００μｍの半導体素子のバンプ（材質Ａｕスタッドバンプ、高さ５０μｍ、１２８バンプ／ｃｈｉｐ、バンプピッチ２８０μｍ、ペリフェラル）上に該アンダーフィル接着フィルムを１００℃で貼り付けた後、図２に示すようにＣｕ配線（高さ１８μｍ、無電解Ｎｉ／Ａｕめっき処理）を設けたフレキシブルプリント基板（厚み２５μｍ）を載置した後、超音波フリップボンダー（日本アビオニクス（株）製、ＮＡＷ−１２６０Ｂ）を用い、加熱温度；ホーン１５０℃、ステージ１００℃、荷重；７kg／個（バンプ）、超音波発振時間；０．５秒、発振周波数；４０ｋHｚ、の条件でアンダーフィル接着フィルムを加熱溶融させて半導体素子とフレキシブルプリント基板との空隙内に充填させると同時に、バンプと接続用電極部とを当設させて金属接合させた。その後、１７５℃で５時間放置し、アンダーフィル接着フィルムを熱硬化することにより、図３に示すように半導体素子とフレキシブルプリント基板との空隙が該アンダーフィル接着フィルムで樹脂封止された半導体装置を１０個作製した。
【００５９】
（実施例２）
厚さが５０μｍの半導体素子を用いたこと以外は、実施例１と同様にして半導体装置を作製した。
【００６０】
（比較例１）
攪拌装置、滴下漏斗、還流冷却器、温度計を取りつけた５００ｍＬの四つ口フラスコに、ＴＤＩ（２，４−トリレンジイソシアナート８０％、２，６−トリレンジイソシアナート２０％の混合物）を１２５．３９ｇ（７２０ｍｍｏｌ）、ヘキサメチレンジイソシアナートを３０．２７ｇ（１８０ｍｍｏｌ）、トルエンを仕込み、これを混合した。この混合液を４０℃で１時間撹拌した後、１−ナフチルイソシアナート９．１４ｇ（５４ｍｍｏｌ）、と３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレン−２−オキシド０．８６ｇ（４．５ｍｍｏｌ）をカルボジイミド化触媒として添加して攪拌しながら１００℃に昇温し、さらに２時間保持した。実施例１と同様にして反応の進行を確認し、反応終了後、反応液を室温まで冷却することによってポリカルボジイミド溶液を得た。該ポリカルボジイミド溶液を用いて実施例１と同様にしてアンダーフィル接着フィルムを作製した。硬化後のガラス転移温度（Ｔｇ）および引張り弾性率（Ｅ’）を測定したところ、ガラス転移温度（Ｔｇ）は２０１℃、引張り弾性率（Ｅ’）は３．５４３ＧＰａであった。また、半導体装置についても実施例１と同様にして作製した。
【００６１】
（比較例２）
厚さを６４μｍとする以外は、実施例１と同様にしてアンダーフィル接着フィルムを作製した。また、半導体装置についても実施例１と同様にして作製した。
【００６２】
（比較例３）
実施例１と同様のアンダーフィル接着フィルムを用い、フリップチップボンダー（澁谷工業製、ＤＢ１００）で加熱、加圧して半導体素子のバンプと回路上の電極部分とを接合させ、半導体装置を作製した。加熱加圧の条件としては、加熱温度；ホーン１５０℃、ステージ１００℃、圧力；３０ｋｇｆ／個（バンプ）、処理時間；３分とした。さらに、実施例１と同様にして、実装後の半導体装置について、アンダーフィル接着フィルムの硬化を行った。
【００６３】
（比較例４）
攪拌装置、滴下漏斗、還流冷却器、温度計を取りつけた５００ｍＬの四つ口フラスコに、ＴＤＩ（２，４−トリレンジイソシアナート８０％、２，６−トリレンジイソシアナート２０％の混合物）を１６．６３ｇ（９５ｍｍｏｌ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナートを７１．７ｇ（２８６．５ｍｍｏｌ）、Ｈｙｃａｒ  ＣＴＢ２０００Ｘ１６２（同上）を１３．７８ｇ、ＮＩＳＳＯ−ＰＢ  Ｃｌ−１０００を２７．５６ｇ、シクロヘキサノン２４４．９５ｇを仕込み、これを混合した。この混合液を４０℃で１時間撹拌した後、ｐ−イソプロピルフェニルイソシアナート７．３９（４５．８４ｍｍｏｌ）と３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレン−２−オキシド０．７３ｇ（３．８２ｍｍｏｌ）をカルボジイミド化触媒として添加して攪拌しながら１００℃に昇温し、さらに２時間保持した。実施例１と同様にして反応の進行を確認し、反応終了後、反応液を室温まで冷却することによってポリカルボジイミド溶液を得た。該ポリカルボジイミド溶液を用いて実施例１と同様にしてアンダーフィル接着フィルムを作製した。硬化後のガラス転移温度（Ｔｇ）および引張り弾性率（Ｅ’）を測定したところ、ガラス転移温度（Ｔｇ）は２６３℃、引張り弾性率（Ｅ’）は１．２８ＧＰａであった。さらに、厚さ５０μｍの半導体素子を用い、他は実施例１と同様にして半導体装置を作製した。
【００６４】
以上のようにして得られた半導体装置全てについて、２５℃における初期の通電試験を行った。そして、初期通電の得られた半導体装置を用いてＪＥＤＥＣ  ｌｅｖｅｌ１（８５℃／８５ＲＨ×１６８ｈｒ）の試験を行い、続いてＩＲリフロー試験（２６０℃×１０ｓ）を行った。さらに、導通の得られている半導体装置について、サーマルサイクルテスト（条件；−５５℃×３０分と１２５℃×３０分を１０００サイクル）を行った。試験結果を下記表１に示す。
【００６５】
【表１】
2005112916.tif 000011
【００６６】
上記表１に示すように、実施例の半導体装置に関しては、初期の導通試験、ＪＥＤＥＣ  level１、ＩＲリフローおよびＴＣＴ（１０００サイクル）において、不良が全く発生しなかった。これに対し、比較例１の半導体装置では、初期導通が得られ難く、初期導通が得られたサンプルもＩＲリフロー、ＴＣＴにおいてチップが反り、接続不良が発生していることが確認された。比較例２の半導体装置では、バンプ高さに対するアンダーフィル接着フィルムの厚みが大きすぎ、初期導通が全く得られなかった。比較例３の半導体装置では、初期の導通試験では不良は発生しなかったが、ＪＥＤＥＣ  level１において不良が発生した。さらに、比較例４の半導体装置は、アフターキュア後に半導体素子が反り、接続不良が発生した。
【００６７】
このように、本発明の実施例である半導体装置によれば、半導体素子を超音波接合によってフレキシブルプリント基板に実装した場合であっても、フレキシブルプリント基板や半導体素子に反り等を生じさせず、長期にわたって接続信頼性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】半導体装置の製造工程の一例を示した断面図。
【図２】半導体装置の製造工程の一例を示した断面図。
【図３】本発明の半導体装置の一例を示した断面図。
【図４】半導体装置の製造工程の一例を示した断面図。
【符号の説明】
【００６９】
１        Ａｕスタッドバンプ
２        アンダーフィル接着フィルム
３        半導体素子
４        フレキシブルプリント基板
６        接続用電極部
【図１】
2005112916.tif 000012
【図２】
2005112916.tif 000013
【図３】
2005112916.tif 000014
【図４】
2005112916.tif 000015