(57)【要約】【課題】導電性と良好な熱時接着力とを兼備えた導電性接着フィルム、並びにこれを用いた接着シート及び半導体装置を提供する。【解決手段】（Ａ）熱可塑性樹脂及び（Ｂ）カーボンフィラーを含有する導電性接着フィルム、この導電性接着フィルムとダイシングフィルムとを積層した構造を有する接着シート、及び導電性接着フィルムを用いて、半導体素子同士又は半導体素子と支持部材とを接着した構造を有する半導体装置。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）熱可塑性樹脂及び（Ｂ）カーボンフィラーを含有する導電性接着フィルム。
【請求項２】
カーボンフィラーの１次粒子の平均粒子径が５００ｎｍ以下である請求項１に記載の導電性接着フィルム。
【請求項３】
カーボンフィラーがカーボンブラックである請求項１に記載の導電性接着フィルム。
【請求項４】
導電性接着フィルム中のカーボンフィラーの濃度が１０ｗｔ％〜８０ｗｔ％である請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性接着フィルム。
【請求項５】
熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）が５０℃以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性接着フィルム。
【請求項６】
熱可塑性樹脂が式（Ｉ）
【化１】
2007277522.tif 000017
で表されるテトラカルボン酸二無水物を全テトラカルボン酸二無水物の３０モル％以上含むテトラカルボン酸二無水物と、式（II）
【化２】
2007277522.tif 000018
（ただし、Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は炭素数１〜１０のアルキレンを示し、ｎは２〜３０の整数を示す。）で表されるジアミンを全ジアミンの１０モル％以上含むジアミンとを反応させて得られるポリイミド樹脂を含有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性接着フィルム。
【請求項７】
（Ｃ）エポキシ樹脂をさらに含有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電性接着フィルム。
【請求項８】
（Ｄ）無機フィラーをさらに含有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の導電性接着フィルム。
【請求項９】
導電性接着フィルムが半導体のダイボンディング材の用途に用いられる請求項１〜８のいずれか１項に記載の導電性接着フィルム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の導電性接着フィルムとダイシングフィルムとを積層した構造を有する接着シート。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の導電性接着フィルムを用いて、半導体素子同士又は半導体素子と支持部材とを接着した構造を有する半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子や半導体パッケージをリードフレーム、有機基板等に接着するのに好適な導電性接着フィルム、並びにこれを用いた接着シート及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＣやＬＳＩとリードフレームの接合にはＡｕ−Ｓｉ共晶合金、半田、銀ペースト等が用いられている。
【０００３】
このうち、Ａｕ−Ｓｉ共晶合金は、耐熱性及び耐湿性は高いが、弾性率が大きいため大型チップへ適用した場合に割れやすいほか、高価であるという難点がある。
【０００４】
半田は安価であるものの、耐熱性が劣り、更に弾性率はＡｕ−Ｓｉ共晶合金と同様に高く、大型チップへの適用が困難である。
【０００５】
一方、銀ペーストは安価で、耐湿性が高く、弾性率は上記３者の中では最も低く、３５０℃の熱圧着型ワイヤボンダーに適用できる耐熱性も有するので、現在はＩＣやＬＳＩとリードフレームの接着用材料の主流である。
【０００６】
しかし、近年ＩＣやＬＳＩの高集積化が進み、それに伴ってチップが大型化しているなかで、ＩＣやＬＳＩとリードフレームとを銀ペーストで接合しようとする場合、銀ペーストをチップ全面に広げ塗布するには困難を伴う。
【０００７】
非特許文献１において、導電性フィラーを熱可塑性樹脂に充填したダイボンド用の接着フィルムが報告された。これは熱可塑性樹脂の融点付近まで温度を上げ、加圧接着するものである。
【０００８】
非特許文献１で報告された導電性接着フィルムでは、融点が低い熱可塑性樹脂を選んで用いると接着温度を低くすることができ、リードフレームの酸化等、チップに与えるダメージは少なくてすむ。
【０００９】
しかし、熱時接着力が低いのでダイボンド後の熱処理、例えばワイヤボンディング工程、封止工程等に耐えられない。そのような熱処理に耐えられるようにするために融点の高い熱可塑性樹脂を用いると、接着温度が高くなり、リードフレームの酸化等のダメージを受ける問題がある。
【００１０】
これらの問題点を解決するものとして、特定のポリイミド樹脂を用いた接着フィルム、及びこれに導電性フィラー又は無機フィラーを含有する接着フィルムがある（例えば、特許文献１及び２参照）。
【００１１】
上記のようなダイボンド用接着フィルムは、従来の熱可塑性樹脂を用いたフィルムと比較し、リードフレームへのダメージが小さく、熱時接着力にも優れている。
【００１２】
しかし、有機化合物を主体とした絶縁性支持基板への信頼性が保障されるまでには至らない。
【００１３】
上記導電性フィラーを含有するフィルムは、熱時の接着強度や接着面積の均一性は良くなるが、導電性を得るために導電性フィラーを多く入れると接着強度が大きく低下し、導電性と接着強度の両立は難しかった。
【００１４】
このように、接着フィルムにおいて、導電性を得るために単に導電性の導電性フィラーの含有量を多くしただけでは接着強度は低下することから、フィルムの導電性と接着強度の両立は極めて困難であり、また、ＨＡＳＴ試験などの高温高湿環境下における信頼性試験に対して耐性が低くなる傾向があった。
【００１５】
しかしながら、近年の半導体実装方式は、半田の鉛フリー化への要求から、従来のものより高い温度での耐リフロー性が要求されている。
【特許文献１】特開平０６−１４５６３９号公報
【特許文献２】特開平０７−２２８６９７号公報
【非特許文献１】マイクロエレクトロニック  マニュファクチャリング  アンド  テスティング（ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ  ＡＮＤ  ＴＥＳＴＩＮＧ、  １９８５年１０月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明はこれらの困難な命題に対応し、導電性と良好な熱時接着力とを兼備えた導電性接着フィルム、並びにこれを用いた接着シート及び半導体装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の導電性接着フィルムは、（Ａ）熱可塑性樹脂及び（Ｂ）カーボンフィラーを含有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の導電性接着フィルムはまた、カーボンフィラーの１次粒子の平均粒子径が、好ましくは５００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の導電性接着フィルムにおいて、（Ｂ）カーボンフィラーはカーボンブラックであってよく、導電性接着フィルム中のカーボンフィラーの濃度は、好ましくは１０〜８０ｗｔ％である。
【００２０】
更に、本発明の導電性接着フィルムは、熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）が、好ましくは５０℃以下であることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の導電性接着フィルムは、熱可塑性樹脂が式（Ｉ）
【化１】
2007277522.tif 000002
【００２２】
で表されるテトラカルボン酸二無水物を全テトラカルボン酸二無水物の３０モル％以上含むテトラカルボン酸二無水物と、式（II）
【化２】
2007277522.tif 000003
【００２３】
（ただし、Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は炭素数１〜１０のアルキレンを示し、ｎは２〜３０の整数を示す。）で表されるジアミンを全ジアミンの１０モル％以上含むジアミンとを反応させて得られるポリイミド樹脂を含有することを特徴とする。
【００２４】
本発明の導電性接着フィルムは、（Ａ）熱可塑性樹脂及び（Ｂ）カーボンフィラーに加えて、さらに（Ｃ）エポキシ樹脂を含有してもよい。
【００２５】
本発明の導電性接着フィルムはまた、（Ａ）熱可塑性樹脂、（Ｂ）カーボンフィラー、及び（Ｃ）エポキシ樹脂に加えて、さらに（Ｄ）無機フィラーを含有してもよい。
【００２６】
本発明の導電性接着フィルムは、半導体のダイボンディング材の用途に用いられうる。
【００２７】
また、本発明の接着シートは、上述のような導電性接着フィルムとダイシングフィルムとを積層した構造を有することを特徴とする。
【００２８】
さらに、本発明の半導体装置は、上述のような導電性接着フィルムを用いて、半導体素子同士又は半導体素子と支持部材とを接着した構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の接着フィルムは、耐リフロー性の特性を得るに十分な接着強度と導電性とを両立でき、且つ、ダイボンド用として利用する際の低荷重、チップからの接着フィルムのはみ出し量の制約下でも上記特性の両立が可能であり、これを用いた接着シート及び半導体装置においても同様の優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明においては、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低い熱可塑性樹脂に、粒径が小さく、嵩の小さいカーボンフィラーを充填することで、導電性が付与され、さらに低温接着性、熱時の凝集接着力が与えられた半導体用途の接着フィルムを得ることができる。
【００３１】
また、本発明の接着フィルムは、フィルム中に粒径の小さなカーボンフィラーを導入することにより、従来のダイボンド用接着フィルムと同等以上の接着強度と、良好な導電性を得ることができる。
【００３２】
本発明に用いられるカーボンフィラーは、粒径が小さく、高充填できるものが望ましい。粒子の直径の測定方法としては、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、フィラーの粒径を測定する方法などが挙げられる。
【００３３】
同一のカーボン充填量では１次粒子のサイズが小さいほどフィルムの接着凝集力が増す。カーボンフィラーの１次粒子の平均粒子径の具体的なサイズとしては５００ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下であればさらに好ましい。
【００３４】
このようなサイズを有するカーボンフィラーとしては、例えば、カーボンブラックなどがあげられる。
【００３５】
カーボンフィラーの量としては、必要とされる導電性にもよるが、１０ｗｔ％〜８０ｗｔ％が好ましい。８０ｗｔ％を超えると接着強度が低下する傾向がある。
【００３６】
また、導電性と接着強度を両立させるには、１５ｗｔ％〜７０ｗｔ％が好ましく、２０ｗｔ％〜６０ｗｔ％がさらに好ましい。
【００３７】
カーボンフィラーは、それぞれ異なった２種類のフィラーを混合しても良い。この場合、１次粒子の平均粒子径が異なっているほうがフィルム内で最密充填され、フィルムの凝集力が増すため、好ましい。
【００３８】
本発明の導電性接着フィルムを構成する熱可塑性樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられるが、これらに限定されない。本発明に用いる熱可塑性樹脂としては、Ｔｇが５０℃以下であるものが好ましく、また３００℃以上の耐熱性があるものが好ましい。
【００３９】
本発明に用いる熱可塑性樹脂は、式（Ｉ）
【化３】
2007277522.tif 000004
【００４０】
で表されるテトラカルボン酸二無水物を全テトラカルボン酸二無水物の３０モル％以上含むテトラカルボン酸二無水物と、式（II）
【化４】
2007277522.tif 000005
【００４１】
（ただし、Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は炭素数１〜１０のアルキレンを示し、ｎは２〜３０の整数を示す。）で表されるジアミンを全ジアミンの１０モル％以上含むジアミンとを反応させて得られるポリイミド樹脂を含有してもよい。
【００４２】
式（II）で表される化合物としては、例えば、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３がエチレンやプロピレン、ブチレンである化合物があげられ、エーテルジアミン  Ｄ２０００（ＢＡＳＦ社製、商品名）やエーテルジアミン  Ｄ４００（ＢＡＳＦ社製、商品名）などの市販のものを用いることができる。なお、分子量としては、ＧＰＣ測定において、ポリスチレン換算の重量平均分子量が４０００以下のものであることが好ましい。ポリエーテルジアミンの重量平均分子量が４０００よりも大きい場合、平均分子量が充分に大きいポリアミドを得るのが難しくなる傾向があり、このポリアミドの平均分子量が充分でないとフィルム形成が困難となる。また、重量平均分子量が大きいポリエーテルジアミンを用いて得られたポリイミドをベースポリマーとして作製した接着フィルムは半導体用途の接着剤としては接着力が充分ではないものとなる傾向がある。
【００４３】
本発明の導電性接着フィルムは、熱時強度向上の目的で、熱硬化性樹脂を含有することができる。ここで熱硬化性樹脂とは、加熱により３次元的網目構造を形成し、硬化する樹脂のことである。
【００４４】
熱硬化性樹脂としては、従来公知のものを使用することができ、特に制限はないが、中でも半導体周辺材料としての利便性（高純度品の入手容易、品種が多い、反応性を制御しやすい）の点で、エポキシ樹脂（通常エポキシ樹脂硬化剤を併用する）又は１分子中に少なくとも２個の熱硬化性イミド基を有するイミド化合物が好ましい。
【００４５】
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤を用いる場合、用いるエポキシ樹脂は、分子内に少なくとも２個のエポキシ基を含むもので、硬化性や硬化物特性の点からフェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂が好ましい。このような樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＦ又はハロゲン化ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの縮合物、ノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００４６】
ノボラック型エポキシ樹脂としては、特に制限はなく、例えばクレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、ビスフェノールＡノボラック樹脂のグリシジルエーテル等が挙げられ、これらは硬化物の架橋密度が高く、フィルムの熱時の接着強度を高くすることができる点で好ましい。
【００４７】
また、これらのエポキシ樹脂は単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。
【００４８】
本発明に用いられるエポキシ樹脂硬化剤としては、特に制限はなく、例えば、フェノール系化合物、脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族ポリアミン、ポリアミド、脂肪族酸無水物、脂環族酸無水物、芳香族酸無水物、ジシアンジアミド、有機酸ジヒドラジド、三フッ化ホウ素アミン錯体、イミダゾール類、第３級アミン等が挙げられるが、中でもフェノール系化合物が好ましく、分子中に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有するフェノール系化合物がより好ましい。
【００４９】
エポキシ樹脂硬化剤は、上記に例示した中でも、パッケージ組み立て加熱時におけるチップ表面、装置等の汚染、又は臭気の原因となるアウトガスを有効に低減できる点で、ナフトールノボラック樹脂又はトリスフェノールノボラック樹脂が好ましい。
【００５０】
上記ナフトールノボラック樹脂としては、下記一般式（III）又は下記一般式（IV）で表される、分子内に芳香環を３個以上有するナフトール系化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【化５】
2007277522.tif 000006
【化６】
2007277522.tif 000007
【００５１】
（式中、複数のＲ４はそれぞれ独立に、水素、炭素数１〜１０のアルキル基、フェニル基、又は水酸基を示し、ｑは１〜１０の整数であり、Ｘは２価の有機基を示し、Ｙは下記式
【化７】
2007277522.tif 000008
【００５２】
から選ばれる２価の置換基を示す。）
上記一般式（III）及び（IV）において置換基Ｘの具体例としては、例えば、下記式
【化８】
2007277522.tif 000009
【００５３】
で表される２価の置換基等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００５４】
このようなナフトール系化合物をさらに具体的に例示すれば、下記一般式（Ｖ）又は（VI）で表されるキシリレン変性ナフトールノボラックや、下記一般式（VII）で表されるｐ−クレゾールとの縮合によるナフトールノボラック等が挙げられるが、これらに限定されない。
【化９】
2007277522.tif 000010
【化１０】
2007277522.tif 000011
【化１１】
2007277522.tif 000012
【００５５】
（上記式（Ｖ）〜（VI）中、ｒは１〜１０の整数である。）
また、上記のトリスフェノールノボラック樹脂としては、分子内に３個のヒドロキシフェニル基を有するトリスフェノール系化合物が挙げられるが、中でも下記一般式（VIII）で表される化合物が好ましい。
【化１２】
2007277522.tif 000013
【００５６】
（式中、複数のＲ５は各々独立に水素、炭素数１〜１０のアルキル基、フェニル基、及び水酸基から選ばれる基を示し、Ｗは下記式
【化１３】
2007277522.tif 000014
【００５７】
から選ばれる四価の有機基を示す。）
このようなトリスフェノール系化合物の具体的な例としては、例えば、
４，４’，４”−メチリデントリスフェノール、
４，４’−［１−［４−［１−（４−ヒドロキシフェニル）−１−メチルエチル］フェニル］エチリデン］ビスフェノール、
４，４’，４”−エチリジントリス［２−メチルフェノール］、
４，４’，４”−エチリジントリスフェノール、
４，４’−［（２−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２−メチルフェノール］、
４，４’−［（４−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２−メチルフェノール］、
４，４’−［（２−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２，３−ジメチルフェノール］、
４，４’−［（４−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２，６−ジメチルフェノール］、
４，４’−［（３−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２，３−ジメチルフェノール］、
２，２’−［（２−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［３，５−ジメチルフェノール］、
２，２’−［（４−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［３，５−ジメチルフェノール］、
２，２’−［（２−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２，３，５−トリメチルフェノール］、
４，４’−［（２−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２，３，６−トリメチルフェノール］、
４，４’−［（３−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２，３，６−トリメチルフェノール］、
４，４’−［（４−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２，３，６−トリメチルフェノール］、
４，４’−［（２−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２−シクロヘキシル−５−メチルフェノール］、
４，４’−［（３−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２−シクロヘキシル−５−メチルフェノール］、
４，４’−［（４−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２−シクロヘキシル−５−メチルフェノール］、
４，４’−［（３，４−ジヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２−メチルフェノール］、
４，４’−［（３，４−ジヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２，６−ジメチルフェノール］、
４，４’−［（３，４−ジヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２，３，６−トリメチルフェノール］、
４−［ビス（３−シクロヘキシル−４−ヒドロキシ−６−メチルフェニル）メチル］−１，２−ベンゼンジオール、
４，４’−［（２−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［３−メチルフェノール］、
４，４’，４”−（３−メチル−１−プロパニル−３−イリデン）トリスフェノール、
４，４’−［（２−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２−メチルエチルフェノール］、
４，４’−［（３−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２−メチルエチルフェノール］、
４，４’−［（４−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２−メチルエチルフェノール］、
２，２’−［（３−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［３，５，６−トリメチルフェノール］、
２，２’−［（４−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［３，５，６−トリメチルフェノール］、
４，４’−［（２−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２−シクロヘキシルフェノール］、
４，４’−［（３−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２−シクロヘキシルフェノール］、
４，４’−［１−［４−［１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）−１−メチルエチル］フェニル］エチリデン］ビス［２、６−ジメチルフェノール］、
４，４’，４”−メチリジントリス［２−シクロヘキシル−５−メチルフェノール］、
４，４’−［１−［４−［１−（３−シクロヘキシル−４−ヒドロキシフェニル）−１−メチルエチル］フェニル］エチリデン］ビス［２−シクロヘキシルフェノール］、
２，２’−［（３，４−ジヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［３，５−ジメチルフェノール］、
４，４’−［（３，４−ジヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２−（メチルエチル）フェノール］、
２，２’−［（３，４−ジヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［３，５，６−トリメチルフェノール］、
４，４’−［（３，４−ジヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２−シクロヘキシルフェノール］、
α，α’，α”−トリス（４−ヒドロキシフェニル）−１，３，５−トリイソプロピルベンゼン、
等が挙げられ、これらは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。
【００５８】
熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤を含む熱硬化性樹脂を用いる場合、その使用量としては、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、エポキシ樹脂を１〜２００重量部とすることが好ましく、１〜１００重量部がより好ましく、１〜９０重量部とすることがさらに好ましい。使用量が２００重量部を超えるとフィルム形成性が悪くなる傾向がある。
【００５９】
また、エポキシ樹脂硬化剤はエポキシ樹脂１００重量部に対して、０．１〜１５０重量部使用することが好ましく、０．１〜１２０重量部であることがより好ましく、１０〜１００重量部とすることがさらに好ましい。１５０重量部を超えると硬化性が不充分となる傾向がある。
【００６０】
また、本発明の接着フィルムは、さらに硬化促進剤を併用してもよい。硬化促進剤は、エポキシ樹脂を硬化させるために用いられるものであれば特に制限はなく、具体的には、例えば、イミダゾール類、ジシアンジアミド誘導体、ジカルボン酸ジヒドラジド、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾール−テトラフェニルボレート、１，８−ジアザビシクロ（５．４．０）ウンデセン−７−テトラフェニルボレート等が挙げられ、これらは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。
【００６１】
硬化促進剤の量はエポキシ樹脂１００重量部に対し、０．０１〜５０重量部が好ましく、０．０１〜２０重量部がより好ましく、０．１〜１０重量部とすることがさらに好ましい。ここで５０重量部を超えると保存安定性が悪くなる傾向があり、０．０１重量部未満では硬化促進剤としての効果が充分得られない傾向がある。
【００６２】
なお、熱硬化性樹脂を含有させた接着フィルムは、熱時の剪断接着力が高くなる特徴があるが、熱時のピール接着力は逆に低下する。したがって、接着フィルムの使用目的に応じて、熱硬化性樹脂含有又は非含有の接着フィルムとし、使い分けるのがよい。
【００６３】
本発明の接着フィルムには、カーボンフィラーと併用して、金属フィラーもしくは非金属フィラー、無機フィラーもしくは有機フィラー、及び／又は絶縁性フィラー等を使用してもよい。
【００６４】
無機フィラーとしては特に制限はないが、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、結晶性シリカ、非晶性シリカ、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化鉄、カーボン、セラミック、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、鉛、スズ等の金属、又はスズ／鉛、スズ／銀等の無機フィラーなどが挙げられる。フィラーの形状は特に制限されるものではないが、カーボンフィラーのカーボン粒子のサイズとは異なった大きさのフィラーを用いることで、フィルム中で最密充填され、フィルムの凝集力を強くすることができる。
【００６５】
上記フィラーは所望する機能に応じて使い分けることができる。例えば、金属フィラーは、接着剤組成物に導電性、熱伝導性、チキソ性等を付与する目的で添加され、非金属無機フィラーは、接着フィルムに熱伝導性、低熱膨張性、低吸湿性等を付与する目的で添加され、有機フィラーは接着フィルムに靭性等を付与する目的で添加される。これらのフィラーは、単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。中でも、半導体装置に求められる特性を付与できる点で、金属フィラー、無機フィラー、又は絶縁性のフィラーが好ましく、無機フィラー、又は絶縁性フィラーの中では、樹脂ワニスに対する分散性が良好でかつ接着強度の向上に効果がある点で窒化ホウ素がより好ましい。
【００６６】
上記フィラーの平均粒子径は１０μｍ以下、最大粒子径は２５μｍ以下であることが好ましく、平均粒子径が５μｍ以下、最大粒子径が２０μｍ以下であることがさらに好ましい。平均粒子径が１０μｍを超え、かつ最大粒子径が２５μｍを超えると、破壊靭性向上の効果が得られない傾向がある。平均粒子径及び最大粒子径の下限には特に制限はないが、通常、どちらも０．１μｍ程度である。
【００６７】
上記フィラーは、平均粒子径１０μｍ以下、最大粒子径は２５μｍ以下の両方を満たすことが好ましい。最大粒子径が２５μｍ以下であるが平均粒子径が１０μｍを超えるフィラーを使用すると、高い接着強度が得られない傾向があり、平均粒子径は１０μｍ以下であるが最大粒子径が２５μｍを超えるフィラーを使用すると、粒径分布が広くなり接着強度にばらつきが出やすくなる傾向がある。
【００６８】
また、平均粒子径１０μｍ以下、最大粒子径は２５μｍ以下の両方を満たさない場合には、本発明において接着剤組成物を薄膜フィルム状に加工して使用する場合、表面が粗くなり接着力が低下する傾向がある。
【００６９】
上記フィラーの平均粒子径及び最大粒子径の測定方法としては、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、２００個程度のフィラーの粒径を測定する方法等が挙げられる。
【００７０】
ＳＥＭを用いた測定方法としては、例えば、接着剤組成物を用いて半導体素子と半導体支持基板とを接着した後、加熱硬化（好ましくは１５０〜２００℃で１〜１０時間）させたサンプルを作製し、このサンプルの中心部分を切断して、その断面をＳＥＭで観察する方法等が挙げられる。
【００７１】
上記フィラーの使用量は、使用するフィラーの種類、付与する特性又は機能に応じて決められるが、熱可塑性樹脂１００重量部に対して１〜８０００重量部とするのが好ましい。１重量部未満であるとフィラー添加による特性又は機能の付与の効果が得られない傾向があり、８０００重量部を超えると接着強度が低下する傾向がある。
【００７２】
本発明の接着フィルムは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、導電性粒子であるカーボンフィラー、及び必要に応じて無機フィラーや硬化促進剤などを有機溶媒中で混合、混練又は分散して塗工ワニスを調製した後、基材フィルム上に塗工ワニスの層を形成させ、加熱乾燥した後、基材を除去することによって、単層の接着フィルムとして得ることができる。
【００７３】
上記の混合、混練、分散は、通常の攪拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミル、ホモディスパー等の分散機を適宜、組み合わせて行うことができる。
【００７４】
また、本発明の接着フィルムは、印刷により上記ワニスを基板、リードフレーム等の表面に塗布した後、加熱乾燥することにより、基板、リードフレーム等の表面に形成することができる。上記の加熱乾燥の条件は、使用した溶媒が充分に揮散する条件であれば特に制限はないが、通常５０℃〜２００℃で、０．１〜９０分間加熱して行う。
【００７５】
本発明の接着フィルムを製造する際に用いる有機溶媒は、材料を均一に溶解、混練又は分散できるものであれば制限はなく、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トルエン、ベンゼン、キシレン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ、ジオキサン、シクロヘキサノン、酢酸エチル等が挙げられ、これらは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。
【００７６】
本発明の接着フィルム製造時に使用する基材フィルムは、上記の加熱乾燥条件に耐えるものであれば特に限定するものではなく、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエーテルナフタレートフィルム、メチルペンテンフィルム等が挙げられる。これらの基材としてのフィルムは２種以上組み合わせて多層フィルムとしてもよく、表面がシリコーン系、シリカ系等の離型剤などで処理されたものであってもよい。この時、基材フィルムを除去せずにフィルムの支持体とした基材つきフィルム状接着剤としてもよい。
【００７７】
本発明の接着フィルムは、半導体のダイボンディング材の用途に用いることができる。
【００７８】
また、本発明の接着フィルムは、基材フィルム層及び粘着剤層を含むダイシングテープと貼り合わせて、一枚の接着シートとすることもできる。このように予めダイシングテープと接着フィルムを積層しておくことによって、半導体装置製造工程を簡略化することができる。
【００７９】
得られた接着フィルムは、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子と半導体素子を搭載する支持部材との接着用途や、パッケージの種類に応じて、半導体素子同士の接着用途に用いることもできる。これにより、本発明の接着フィルムを用いて半導体素子同士又は半導体素子と支持部材とを接着した構造を有する半導体装置を得ることができる。
【００８０】
上記支持部材としては、例えば、４２アロイリードフレーム、銅リードフレーム等のリードフレーム、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂、マレイミド系樹脂等のプラスチックフィルム、ガラス不織布等基材にエポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂、マレイミド系樹脂等のプラスチックを含浸・硬化させたもの、ガラス基板、アルミナ等のセラミックス基板などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００８１】
半導体素子と支持部材との接着又は半導体素子同士の接着の条件としては、半導体素子と支持部材との間又は半導体素子同士の間に本発明の接着フィルムを挾み、温度６０℃〜３００℃、時間０．１〜３００秒間で接着させる。
【００８２】
本発明の接着フィルムに熱硬化性樹脂を含有させた場合は、接着後の半導体素子にさらに熱を加えることで接着フィルムの被着体への密着や硬化を促進させ、接合部の強度を増すことが好ましい。この時の加熱条件は、通常、温度６０℃〜２２０℃、時間０．１〜６００分間であり、接着剤組成によって適切な条件を選択する。樹脂封止等を実施する場合には封止樹脂の硬化工程の加熱を利用してもよい。
【実施例】
【００８３】
以下、本発明を実施例により詳しく説明する。なお、下記の実施例及び比較例において、配合割合の部は重量部のことを意味する。
【００８４】
（ポリイミド合成）
温度計、攪拌機及び塩化カルシウム管を備えた５００ｍｌの四つ口フラスコに、ジアミンとして１，１２−ジアミノドデカン（０．０３５モル）、１，１，３，３−テトラメチル−１，３−ビス（３−アミノプロピル）ジシロキサン（０．０３５モル）、エーテルジアミン  Ｄ２０００（ＢＡＳＦ社製、式IIにおいて、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３がいずれもイソプロピレン、分子量２０００、０．０３モル）、及び溶剤としてＮ−メチル−２−ピロリドン１５０ｇをとり、６０℃で攪拌、溶解した。
【００８５】
ジアミンの溶解後、テトラカルボン酸無水物として４，４’−（４，４’−イソプロピリデンジフェノキシ）ビス（フタル酸二無水物）（０．１０モル）を少量ずつ添加した。６０℃で１時間反応させた後、Ｎ２ガスを吹き込みながら１７０℃で加熱し、水を溶剤の一部と共沸除去した。その反応液をポリイミド樹脂の溶液として得た。
【００８６】
上記ポリイミド樹脂を用いて、以下の方法で作製されたワニスをフィルム化した。
【００８７】
ポリイミド樹脂１００部（但しＮ−メチル−２−ピロリドン溶液中の固形分として）に対し、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂〔東都化成（株）製〕２２部、４，４’−［１−［４−［１−（４−ヒドロキシフェニル）−１−メチルエチル］フェニル］エチリデン］ビスフェノール〔本州化学工業（株）製〕８部を良く混錬してワニス（Ａ）（Ｎ−メチル−２−ピロリドン溶液中、固形分４０重量％）とした。
【００８８】
まず、カーボンフィラーの一次粒子の平均粒子径と接着強度及び体積抵抗率との関係を調査した実施例を以下に示す。
【００８９】
〔実施例１〕
ワニス（Ａ）にカーボンブラックＡ（１次粒子の平均粒子径９５ｎｍ）を全重量部中（ワニス（Ａ）中の固形分の重量部とカーボンブラックの重量部とをあわせたもの）のカーボンブラックＡの濃度が４０ｗｔ％になるよう加え、よく混錬してワニス１とした。
【００９０】
〔実施例２〕
ワニス（Ａ）にカーボンブラックＢ（１次粒子の平均粒子径５０ｎｍ）を全重量部中のカーボンブラックＢの濃度が４０ｗｔ％になるよう加え、よく混錬してワニス２とした。
【００９１】
〔実施例３〕
ワニス（Ａ）にカーボンブラックＣ（１次粒子の平均粒子径３５ｎｍ）を全重量部中のカーボンブラックＣの濃度が４０ｗｔ％になるよう加え、よく混錬してワニス３とした。
【００９２】
〔実施例４〕
ワニス（Ａ）にカーボンフィラーＤ（１次粒子の平均粒子径５００ｎｍ）を全重量部中のカーボンブラックＮの濃度が４０ｗｔ％になるよう加え、よく混錬してワニス４とした。
【００９３】
〔実施例５〕
ワニス（Ａ）にカーボンフィラーＬ（１次粒子の平均粒子径３０μｍ）を全重量部中のカーボンフィラーＫの濃度が４０ｗｔ％になるよう加え、よく混錬してワニス５とした。
【００９４】
〔実施例６〕
ワニス（Ａ）にカーボンフィラーＭ（１次粒子の平均粒子径２０μｍ）を全重量部中のカーボンフィラーＬの濃度が４０ｗｔ％になるよう加え、よく混錬してワニス６とした。
【００９５】
〔実施例７〕
ワニス（Ａ）にカーボンフィラーＮ（１次粒子の平均粒子径５μｍ）を全重量部中のカーボンブラックＭの濃度が４０ｗｔ％になるよう加え、よく混錬してワニス７とした。
【００９６】
〔比較例１〕
ワニス（Ａ）に窒化ホウ素フィラー（１次粒子の平均粒子径５μｍ）を全重量部中の窒化ホウ素の濃度が４０ｗｔ％になるよう加え、よく混錬してワニス８とした。
【００９７】
調合したワニス１〜８を剥離処理済みのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、８０℃で３０分、次いで１２０℃で３０分加熱し、その後室温でポリエチレンテレフタレートフィルムを剥して除き、厚さ３０μｍの接着フィルムを得た。
【００９８】
（評価試験）
実施例１〜７及び比較例１で得られた接着フィルムについて、体積抵抗率及びピール接着力の測定を行った。結果を表１に示した。
【００９９】
なお、体積抵抗率及びピール強度の測定は下記に示す方法で行った。
【０１００】
（体積抵抗率測定）
導電性の指標としての体積抵抗率は、金属基板（１０ｍｍ×１０ｍｍ）同士の間に本発明の接着フィルム（１０ｍｍ×１０ｍｍ）を挾み、温度１８０℃、時間５秒間、４００ｇで接着させた後、１８０℃／１ｈの条件で硬化を行い、両方の基板からデジタルマイクロメータ（アドバンテスト社製、ＴＲ６８４６）で抵抗値を測定することによって求めた。
【０１０１】
（ピール強度測定：チップ引き剥がし強度）
接着フィルムを４ｍｍ×２ｍｍの大きさに切断した。このフィルムを、４００μｍウエハを２５０μｍハーフカットし、裏側方向に力を加えて割ることで１５０μｍの爪を形成した４ｍｍ×２ｍｍのシリコンチップと、４２アロイリードフレームの間に挟んだ。そこに４００ｇの荷重をかけて１６０℃で５秒間圧着させ、１８０℃で６０分間後硬化させた後、２６０℃で２０秒間加熱した時のチップ引剥し強さを、プッシュプルゲージを改良した図５に示す測定装置２０で測定した。この装置によれば接着剤の面接着強度を測定することができる。この数値が高いほどリフロークラックが発生しにくくなる。
【表１】
2007277522.tif 000015
【０１０２】
表１に示されるように、フィラー量が同じ場合、カーボンフィラーのサイズが小さいほうが接着強度が強い傾向があり、接着強度と導電性を両立することができることが明らかである。
【０１０３】
次に、カーボンフィラーの濃度と接着強度及び体積抵抗率との関係を調査した実施例を以下に示す。
【０１０４】
〔実施例８〕
ワニス（Ａ）にカーボンブラックＡ（１次粒子の平均粒子径９５ｎｍ）を全重量部中のカーボンブラックＡの濃度が１０ｗｔ％になるよう加え、よく混錬してワニス９とした。
【０１０５】
〔実施例９〕
ワニス（Ａ）にカーボンブラックＡ（１次粒子の平均粒子径９５ｎｍ）を全重量部中のカーボンブラックＡの濃度が３０ｗｔ％になるよう加え、よく混錬してワニス１０とした。
【０１０６】
〔実施例１０〕
ワニス（Ａ）にカーボンブラックＡ（１次粒子の平均粒子径９５ｎｍ）を全重量部中のカーボンブラックＡの濃度が３５ｗｔ％になるよう加え、よく混錬してワニス１１とした。
【０１０７】
〔実施例１１〕
ワニス（Ａ）にカーボンブラックＡ（１次粒子の平均粒子径９５ｎｍ）を全重量部中のカーボンブラックＡの濃度が４５ｗｔ％になるよう加え、よく混錬してワニス１２とした。
【０１０８】
〔実施例１２〕
ワニス（Ａ）にカーボンブラックＡ（１次粒子の平均粒子径９５ｎｍ）を全重量部中のカーボンブラックＡの濃度が５０ｗｔ％になるよう加え、よく混錬してワニス１３とした。
【０１０９】
〔実施例１３〕
ワニス（Ａ）にカーボンブラックＡ（１次粒子の平均粒子径９５ｎｍ）を全重量部中のカーボンブラックＡの濃度が８０ｗｔ％になるよう加え、よく混錬してワニス１４とした。
【０１１０】
〔実施例１４〕
ワニス（Ａ）に、カーボンブラックＡ（１次粒子の平均粒子径９５ｎｍ）と窒化ホウ素フィラー（１次粒子の平均粒子径５μｍ）を全重量部中のカーボンブラックＡの濃度が３０ｗｔ％、窒化ホウ素フィラーの濃度が２０ｗｔ％、全フィラー量が５０ｗｔ％となるように加え、よく混錬してワニス１５とした。
【０１１１】
（評価試験）
次に、調合したワニス９〜１５（実施例８〜１４）を前記と同様の工程を経て厚さ３０μｍの接着フィルムを得た。
【０１１２】
その後、実施例８〜１４で得られた接着フィルムについて、前記と同様の方法で体積抵抗率及びピール強度の測定を行った。結果を実施例１とともに表２に示した。
【表２】
2007277522.tif 000016
【０１１３】
表２に示されるように、カーボンフィラー量が多いほど体積抵抗率は下がる傾向があることが明らかである。
【０１１４】
一方、接着強度に関しては充填量の飽和点があり、ある量以上添加すると接着強度は下がってくる。
【０１１５】
しかし、上記飽和点は、フィラーの種類、熱可塑性樹脂の種類やＴｇの値により変化する。一般にＴｇが低い樹脂ほどこの飽和点は上がる傾向にある。
【０１１６】
また、導電度の要求によっては２種類のサイズのフィラーを混合することで、１種類の場合より多くフィラーを充填することができ、接着強度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の接着フィルムの一形態を示すもので、接着剤層のみからなる接着フィルムの断面模式図である。
【図２】本発明の接着フィルムの一形態を示すもので、基材フィルムの上に接着剤層が積層されている接着フィルムの断面模式図である。
【図３】本発明の接着フィルムの一形態を示すもので、ダイボンドフィルムとダイシングテープの両方の役割を果たすことができる接着フィルムの断面模式図である。
【図４】本発明の接着フィルムの使用方法の一例を示す半導体装置の断面模式図である。
【図５】ピール強度測定に用いる測定装置の断面模式図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１    接着フィルム
１’  接着フィルム
２    基材フィルム
３    ダイシングテープ
４    一段目の半導体素子
４’  二段目の半導体素子
５    支持部材
６    ワイヤ
７    封止剤
８    半田ボール
１０  半導体装置
１１  プッシュプルゲージ
１２  接着フィルム
１３  半導体素子
１４  ダイパッド部
１５  支え
１６  熱板
１７  支え
２０  測定装置
【図１】
2007277522.tif 000019
【図２】
2007277522.tif 000020
【図３】
2007277522.tif 000021
【図４】
2007277522.tif 000022
【図５】
2007277522.tif 000023