(57)【要約】【課題】  溶融時の流動性が高く、従来よりも低い圧力で充分な接着性を確保することができるフィルム状エポキシ樹脂組成物及びフィルム状接着剤を提供する。【解決の手段】  ２５℃での動的粘度が１００Ｐａ・ｓ以下の液状エポキシ樹脂をエポキシ樹脂の５０重量％以上含有し、かつ分子内に少なくとも２個の水酸基を有する軟化点１２５℃以下の固形硬化剤を含有し、さらに、エポキシ樹脂と上記硬化剤との合計１００重量部に対して分子量１０，０００〜１，０００，０００のシート化剤を５〜４５重量部含有し、しかも加熱溶融時の動的粘度が１００〜５，０００Ｐａ・ｓであるフィルム状エポキシ樹脂組成物。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱溶融時の動的粘度が１００〜５，０００Ｐａ・ｓであるフィルム状エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
分子内に少なくとも２個の水酸基を有する軟化点１２５℃以下の固形硬化剤を含有し、さらに、エポキシ樹脂と前記硬化剤との合計１００重量部に対して重量平均分子量１０，０００〜１，０００，０００のシート化剤を５〜４５重量部含有する請求項１記載の組成物。
【請求項３】
前記硬化剤は、フェノールノボラック樹脂、アラルキルフェノールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂及びテルペンフェノール樹脂からなる群から選択される少なくとも１種である請求項２記載の組成物。
【請求項４】
エポキシ樹脂の５０重量％以上は、２５℃での動的粘度が１００Ｐａ・ｓ以下の液状エポキシ樹脂である請求項２又は３のいずれか記載の組成物。
【請求項５】
さらに、無機フィラーを組成物全量の３０〜８０重量％含有する請求項２〜４のいずれか記載の組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか記載の組成物からなるフィルム状接着剤。
【請求項７】
請求項６記載の接着剤を使用してなる半導体部品又は半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム状エポキシ樹脂組成物に関し、とくに半導体部品又は半導体装置の製造に使用するフィルム状接着剤に好適な溶融時に高流動性のフィルム状エポキシ樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話をはじめとする各種電子機器の小型化が進み、そこに組み込まれる半導体部品や半導体装置はますます薄型、軽量化が要望されるに至り、その結果、構成要素である半導体チップ、実装基板等も一層の薄型化の傾向にある。このため、半導体チップ等の剛性や強度が以前のものに比べて低くなっており、その実装やパッケージングにあたって外力を作用させることを出来るだけ控える必要が生じている。
【０００３】
一方、フィルム状接着剤は、半導体の製造において広く用いられており、例えば、半導体チップのパッケージングでは、チップをワイヤーボンディングする前に基板に固定するために従来からフィルム状接着剤を使用している。このフィルム状接着剤は一般にダイボンフィルム又はダイボンディングフィルムと呼ばれている。また、フリップチップ接続等においてバンプと回路基板とを接続する際に、基板の配線とチップの配線との導通を確保しつつ、同時にバンプの封止機能を兼ね備えたフィルム状接着剤が使用されている。
【０００４】
ところで、フィルム状又はシート状エポキシ樹脂組成物としては、例えば、液状エポキシ樹脂、潜在性硬化剤、シート化剤及び高熱伝導性フィラーからなるエポキシ樹脂組成物を成形してなるシート状物がある（例えば、特許文献１参照。）。しかしこのものは、高熱伝導性基板用であって接着剤用途に適するものではない。また、溶融時動的粘度も１０，０００Ｐａ・ｓを超え、流動性が低い。また、ダイボンディング用フィルム状接着剤としては、例えば、熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂とその硬化剤、及びシリカを配合してなるものがある（例えば、特許文献２参照。）。しかしながらこのものは、多量のシリカを含有する必要があり溶融時の流動性が低い。このように、フィルム状エポキシ樹脂組成物、特に半導体用接着剤用途のフィルム状エポキシ樹脂組成物は、高溶融粘度のものが通常であった。このような従来の、溶融時に流動性の低い接着剤では、実装時やパッケージング時にチップ等を接着する際にある程度の大きさの圧力を作用させざるを得ず、このためチップ等にダメージを与えることを回避することは困難であり、薄型半導体部品等の製造時の瑕疵は無視できないものであった。従って、実装やパッケージングにあたって外力を作用させることを出来るだけ控えて半導体部品や半導体装置の製造における瑕疵率を低下させる必要があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７９８８６号公報
【特許文献２】特開２００３−２６１８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の現状に鑑みて、本発明は、溶融時の流動性が高く、従来よりも低い圧力で充分な接着性を確保することができるフィルム状エポキシ樹脂組成物及びフィルム状接着剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、加熱溶融時の動的粘度が低いフィルム状エポキシ樹脂組成物を見いだし、この知見に基づいて本発明を完成した。
すなわち、本発明は、加熱溶融時の動的粘度が１００〜５，０００Ｐａ・ｓであるフィルム状エポキシ樹脂組成物（以下、本発明の組成物ともいう）である。
【０００８】
本発明の１態様は、分子内に少なくとも２個の水酸基を有する軟化点１２５℃以下の固形硬化剤を含有し、さらに、エポキシ樹脂と上記硬化剤との合計１００重量部に対して重量平均分子量１０，０００〜１，０００，０００のシート化剤を５〜４５重量部含有する組成物である。
本発明の他の態様においては、上記硬化剤は、フェノールノボラック樹脂、アラルキルフェノールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂及びテルペンフェノール樹脂からなる群から選択される少なくとも１種である。
本発明の別の態様では、エポキシ樹脂の５０重量％以上は、２５℃での動的粘度が１００Ｐａ・ｓ以下の液状エポキシ樹脂である。
本発明のさらに他の態様では、さらに、無機フィラーを組成物全量の３０〜８０重量％含有する。
本発明はまた、上記いずれかの組成物からなるフィルム状接着剤でもある。
本発明はさらに、上記接着剤を使用してなる半導体部品又は半導体装置でもある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は上述の構成により、溶融時の流動性が高く、従来よりも低い圧着圧力で充分な接着力を確保することができるフィルム状エポキシ樹脂組成物及びフィルム状接着剤を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の組成物は、加熱溶融時の動的粘度が１００〜５，０００Ｐａ・ｓであるフィルム状組成物である。動的粘度は、動的粘弾性で測定した複素粘性率である。加熱溶融時の動的粘度が１００Ｐａ・ｓ未満であると接着剤のブリードが生じ、５，０００Ｐａ・ｓを超えると流動性が低くなり、圧着時の高い圧力でチップ等にダメージを与えるおそれがある。好ましくは上限は３，０００Ｐａ・ｓである。なお、本発明のフィルム状エポキシ樹脂組成物及びフィルム状接着剤は、支持テープ層を持たないフィルム状のものであるが、使用時に除去される離型シートを有するものを含む。
【００１１】
本発明の組成物においてエポキシ樹脂としては特に限定されず、常温で固形のものでも液状のものでもよい。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、水素化添加ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、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、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレンエポキシ樹脂、サルファイド変性エポキシ樹脂、ダイマー酸変性エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アミノエポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、ポリ（エポキシ化シクロヘキセンオキサイド）などの多官能エポキシ樹脂等が好ましく挙げられる。これらエポキシ樹脂は、単独もしくは２種以上用いてもよい。
【００１２】
しかしながら、本発明においては、エポキシ樹脂の５０重量％以上、より好ましくは７０重量％以上は、２５℃での動的粘度が１００Ｐａ・ｓ以下の液状エポキシ樹脂であることが好ましい。従って、いうまでもなく、エポキシ樹脂の全部が上記液状エポキシ樹脂である場合を含む。なお、単一のエポキシ樹脂では上記のごとき特性は有さなくても、２種以上混合することにより上記のごとき特性を有するものも、上記液状エポキシ樹脂として使用することができる。
【００１３】
上記液状エポキシ樹脂としては、例えば、上述のエポキシ樹脂のうち、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡＤジグリシジルエーテルおよびこれらの部分縮合により得られる鎖状オリゴマー混合物などのビスフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、サルファイド変性エポキシ樹脂、アミノエポキシ樹脂、ダイマー酸変性エポキシ樹脂などの１種または２種以上の混合物を用いることができる。これらのうちでは、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂などが入手しやすいなどの点から好ましい。
【００１４】
上記エポキシ樹脂の配合量は、本発明の組成物中、１５〜２５重量％が好ましく、１７〜２３重量％がより好ましい。
【００１５】
本発明の組成物において、硬化剤としては分子内に少なくとも２個の水酸基を有する軟化点１２５℃以下、好ましくは１２０℃以下、より好ましくは１００℃以下の固形硬化剤を用いる。このような固形硬化剤としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、アラルキルフェノールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、テルペンフェノール樹脂等であって軟化点が上記範囲のものを挙げることができる。
【００１６】
上記硬化剤の配合量は、エポキシ基１モルに対して０．５〜１．５モルが好ましく、より好ましくは０．９〜１．１モルである。
【００１７】
上記硬化剤は、後述するシート化剤でエポキシ組成物をゲル化させる条件では実質的に硬化剤として作用せずにＢステージのシート状物にすることができるが、そののちの硬化条件では硬化剤として作用し、Ｃステージの硬化物が形成される。
【００１８】
また、硬化促進剤（硬化触媒と称されるものを含む）を使用してもよい。このような硬化促進剤としては特に限定されず、たとえばイミダゾール系硬化促進剤、アミンアダクト型硬化促進剤（例えば、アミキュア（商品名）（味の素社製））、リン系硬化促進剤、ホスホニウム塩系硬化促進剤（例えば、テトラフェニルホスホニウムブロミド、テトラブチルホスホニウムブロミド、メチルトリフェニルホスホニウムブロミド、エチルトリフェニルホスホニウムブロミド、ｎ−ブチルトリフェニルホスホニウムブロミド）、双環式アミジン類とその誘導体（例えば、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７）、有機金属錯体、ポリアミンの尿素化物（ウレア変性ポリアミン）等を挙げることができる。なかでも、イミダゾール系硬化促進剤、リン系硬化促進剤が好ましい。
【００１９】
上記イミダゾール系硬化促進剤の具体例を挙げれば、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−エチル−Ｓトリアジンイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、これらをカプセル化したもの（例えば、ノバキュアー（商品名）（旭化成エポキシ社製）として市販されているもの）等を挙げることができる。
【００２０】
上記リン系硬化促進剤の具体例を挙げれば、例えば、トリフェニルフォスフィン（ＴＰＰ）、トリブチルフォスフィン（ＴＢＰ）、トリオルソトリルフォスフィン（ＴＯＴＰ）、トリフェニルフォスフィンオキサイド（ＴＰＰＯ）等を挙げることができる。
【００２１】
上記硬化促進剤の配合量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して０．５〜２０重量が好ましく、より好ましくは２〜１０重量部である。
【００２２】
本発明においては、上記エポキシ樹脂と上記硬化剤との合計１００重量部に対して重量平均分子量１０，０００〜１，０００，０００のシート化剤を５〜４５重量部含有する。
【００２３】
上記シート化剤は、本発明のエポキシ樹脂組成物を溶剤に溶解させたワニスを支持体に印刷等により塗布し、溶剤を留去した後に、固形のシート化物を形成しうるものである。上記重量平均分子量１０，０００〜１，０００，０００のシート化剤の具体例としては、上記範囲の分子量を有する、ポリイミド（例えば、リカコートＳＮ−２０（商品名）（新日本理化工業社製）等）、ポリアミドイミド（例えば、ＭＴ５０５０（商品名）（東洋紡社製）等）、ポリエーテルスルフォン（例えば、ＰＥＳＥ１０１０（商品名）（三井化学社製）、ＰＥＳ５００３Ｐ（商品名）（住友化学社製）等）、等が挙げられ、さらに、官能基を有するシート化剤として、エポキシ基含有アクリル樹脂（例えば、エポフレンドＡＴ−５０１（商品名）（ダイセル化学工業社製）、ＳＧ−Ｐ３−ＤＲ（商品名）（ナガセケムテックス社製）、ＳＧ−８０ＨＤＲ（商品名）（ナガセケムテックス社製）等）、水酸基含有アクリル樹脂（例えば、ＳＧ−６００ＬＢＤＲ（商品名）（ナガセケムテックス社製）、ＢＰＡＭ−０１（商品名）（日本化薬社製）等）等を挙げることができる。
【００２４】
上記シート化剤の配合量は、上記エポキシ樹脂と上記硬化剤との合計１００重量部に対して５〜４５重量部であり、より好ましくは８〜３５重量部、さらに好ましくは１０〜２５重量部である。該シート化剤の配合量が少なすぎると、所定の温度でタックフリー化させにくくなる傾向が生じやすく、一方、多くなりすぎると、配合物の粘度が高くなりシート状物に成形しにくくなる。
【００２５】
本発明の組成物には無機フィラーが含有されていてよい。上記無機フィラーとしては、例えば、結晶性シリカ、溶融シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、水酸化アルミ、炭酸カルシウム等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらは、平均粒径０．１〜１０μｍ、さらには０．１〜５μｍのものが好ましい。
【００２６】
上記無機フィラーは、本発明の組成物中に、１０〜８０重量％含有することが好ましい。上限はより好ましくは７５重量％であり、さらに好ましくは７０重量％であり、下限はより好ましくは４０重量％である。
【００２７】
本発明の組成物には、本発明の目的を阻害しないかぎり、その他の添加剤を使用することができる。このような添加剤としては、シランカップリング剤、レベリング剤、消泡剤、粘着剤等が挙げられる。シランカップリングとしては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、メルカプトシラン、スルフィドシラン、ウレイドシラン、アミノシラン等が挙げられる。レベリング剤としては、例えば、東芝シリコーン社製ＴＳＦ４４４５等、消泡剤としては、例えば、東レダウコーニング社製ＳＴ８６ＰＡ等、粘着剤としては、例えば、荒川化学社製ＫＥ−３１１、日本ゼオン社製クイントンＤ−１００（脂肪族系炭化水素樹脂）等が挙げられる。
【００２８】
本発明の組成物の製造方法にはとくに限定はなく、原料が均一に混ざり合うように混合すればよい。たとえばシート化剤、固形エポキシ樹脂、固形硬化剤等の固形成分を、溶剤中に無機フィラーを分散させたスラリーで固形分３０〜８０％となるように配合し、６０〜８０℃で完全に溶解させる。この際に使用される溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、トルエン、アセトン、メチルイソブチルケトン、ブチルセロソルブ、エタノール、シクロヘキサノン、メタノール、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、２−メチルピロリドン等を挙げることができる。これらは単独又は混合して使用される。これに液状エポキシ樹脂、カップリング剤、レベリング剤、消泡剤、粘着剤等の液状成分を室温にて混合し、ワニスを作成する。このワニスをロールコーター等の塗工機で、離型処理されたＰＥＴフィルム等の離型基材に乾燥膜厚が例えば１０〜６０μｍとなるように塗布し、加熱乾燥させてタックフリーのフィルム状接着剤とすることができる。上記フィルム状接着剤は、所定の形状に加工してから半導体部品・半導体装置の製造に供してもよい。
【００２９】
半導体部品・半導体装置の製造においては、上記フィルム状接着剤をダイボンディングフィルムとして用いて基板にチップ等を実装することができる。また、フリップチップ接続等においてバンプと回路基板とを接続する際に、基板の配線とチップの配線との導通を確保しつつ、同時にバンプの封止機能を兼ね備えた所謂ノンコンダクティブフィルム等として使用し、回路の接続をフィルム（接着剤）の硬化収縮力によって行い、チップの固定、電極の接続を同時に行うことができる。また、電極の接続を超音波法により行った後にフィルム状接着剤を硬化させてもよい。半導体部品・半導体装置としては、例えば、ＤＩＰ、ＳＯＰ、ＱＦＰ、ＢＧＡ、ＣＳＰ等の各種半導体パッケージ、半導体回路を実装した基板等が挙げられる。本発明のフィルム状接着剤は、溶融時の粘度が低く高流動性であるので、接着時の圧着圧力が従来より低くて済み、半導体製品の瑕疵率を大幅に低減することができ、高信頼性の半導体製品を製造することができる。
【００３０】
以下に実施例を示して、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３１】
実施例１〜５及び比較例１
表１の配合でワニスを作成し、このワニスを、離型処理された７５μｍ厚さのＰＥＴフィルムの離型処理された面に塗布して乾燥後、接着剤が５０μｍ厚になるように調整し、ＰＥＴフィルム上に接着剤フィルムを形成した。
【００３２】
なお、表中の略号は以下のとおりである。
ＲＥ３１０Ｓ：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（液状エポキシ樹脂）（日本化薬社製）
ＨＰ７２００Ｌ：ジシクロペンタジエンエポキシ樹脂（固形エポキシ樹脂）（エピクロン（商品名）、大日本インキ社製）
ＴＤ２１３１：フェノールノボラック樹脂（フェノライト（商品名）、大日本インキ社製、軟化点８０℃）
ＴＤ２０９０：フェノールノボラック樹脂（フェノライト（商品名）、大日本インキ社製、軟化点１２０℃）
ＢＰＡＭ−０１：水酸基含有アクリル樹脂（シート化剤）（日本化薬社製）
Ａ−１８７：グリシジルシラン（シランカップリング剤）（日本ユニカー社製）
ＳＥ１０５０：溶融シリカ（アドマテックス社製）
ＨＸ３９２１ＨＰ：ノバキュアー（商品名）（旭化成エポキシ社製）
ＴＳＦ４４４５：シリコン系レベリング剤（東芝シリコーン社製）
【００３３】
評価方法
屈曲性：上記で得たフィルム状接着剤を１００×５０ｍｍにカットしてサンプルとし、このサンプルを２５℃恒温槽に１時間放置した後、円筒形マンドレル試験機（１／４インチ）で屈曲性を試験した。
○：接着剤フィルムに割れが発生したり、ＰＥＴフィルムと接着剤フィルムとの界面に剥離が発生したりしなかった
×：接着剤フィルムに割れが発生したり、ＰＥＴフィルムと接着剤フィルムとの界面に剥離が発生した
溶融粘度：ＡＲＥＳ（レオメトリックサイエンティフィック・エフ・イー社製粘弾性測定装置）にてテンペラチャーランプモードで昇温２℃／分、周波数１０Ｈｚ、ひずみ量２％、パラレルプレートの条件で、５０℃から１５０℃までの動的粘性率（Ｅｔａ＊）を測定し、最低溶融粘度を記録した。
接着強度：ＰＥＴフィルム上に上記と同様にして、しかし厚み２０μｍの接着剤が形成された状態で、２×２ｍｍの大きさにカットし、６０〜８０℃のヒートブロックを押しつけることによりフィルム状接着剤をガラエポ基板（Ｅ６７９、１０×１０×０．６ｍｍ、日立化成社製）に貼り付けた後、ＰＥＴフィルムだけを除去した。フィルム状接着剤が貼りついた部分に、２×２×０．５ｍｍのシリコンチップの表面にポリイミド（ＰＩＸ−１４００、日立化成デュポン社製）をコートしたものを、２４０℃、２．５Ｎ、２０秒の条件でヒートブロックで圧着し、硬化した。その後、１５０℃のオーブン中で１時間硬化してから、８５℃／８５％の恒温恒湿槽に６時間放置し、さらに、２６０℃ピークのリフロー炉を通過させた。このものの接着強度をダイシェアーテスター（２４００Ａ、デイジー社製）にて室温で測定した。結果を表１に示した。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
上記実施例１〜５から、本発明のフィルム状接着剤は、２．５Ｎという低い圧着圧で充分な接着強度を発揮した。また、屈曲性にも優れていた。
一方、比較例１の場合は、シート化剤を過剰に含有し、しかも動的粘度は５，０００Ｐａ・ｓをはるかに超えて極めて高く、２．５Ｎの圧着圧では充分な接着強度を確保することができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、従来のエポキシ樹脂系フィルム状接着剤の欠点を克服し、より低い圧着圧で半導体の実装が可能となり、薄型チップ等に与えるダメージを回避して製品の信頼性を高めることができるので、半導体製造分野に好適なフィルム状エポキシ樹脂組成物及びフィルム状接着剤として極めて有用である。