(57)【要約】 【課題】  電気的接続信頼性および封止後の樹脂の耐イオンマイグレーション性に優れる接着剤、多層回路基板、半導体用部品および半導体装置を提供することにある。【解決手段】  本発明の接着剤は、半田接合される第１の端子を有する面に接着する接着剤であって、エポキシ樹脂と、硬化剤と、カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物とを含み、かつ、前記エポキシ樹脂にグリシジルアミン型エポキシ樹脂を含むことを特徴とする。【選択図】  図１
2012079880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田接合される第１の端子を有する面に接着する接着剤であって、
エポキシ樹脂と、硬化剤と、カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物と、を含み、
かつ、前記エポキシ樹脂にグリシジルアミン型エポキシ樹脂を含むことを特徴とする接着剤。
【請求項２】
さらに、フィルム形成性樹脂を含み、フィルム状である請求項１に記載の接着剤。
【請求項３】
前記第１の端子に半田バンプが設けられている請求項１または２に記載の接着剤。
【請求項４】
前記エポキシ樹脂における前記グリシジルアミン型エポキシ樹脂の含有量が、１０〜１００重量％である請求項１ないし３のいずれかに記載の接着剤。
【請求項５】
前記フィルム形成性樹脂がフェノキシ樹脂またはアクリルゴムである請求項２ないし４のいずれかに記載の接着剤。
【請求項６】
さらに無機充填材を含む請求項１ないし５のいずれかに記載の接着剤。
【請求項７】
前記第１の端子を有する面と、前記第１の端子に対応する第２の端子を有する面を接着するものである請求項１ないし６のいずれかに記載の接着剤。
【請求項８】
請求項７に記載の接着剤の硬化物を含むことを特徴とする多層回路基板。
【請求項９】
請求項７に記載の接着剤の硬化物を含むことを特徴とする半導体用部品。
【請求項１０】
請求項７に記載の接着剤の硬化物を含むことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着剤、多層回路基板、半導体用部品および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の高機能化および軽薄短小化の要求に伴い、半導体パッケージ等の電子部品の高密度集積化、高密度実装化が進んでおり、これら電子部品の小型化、多ピン化が進んでいる。これら電子部品の電気的な接続を得るには、半田接合が用いられている。この半田接合としては、例えば半導体素子同士の導通接合部、フリップチップで搭載したパッケージのような半導体素子と回路基板間との導通接合部、回路基板同士の導通接合部等が挙げられる。この半田接合部には、電気的な接続強度および機械的な接続強度を確保するために、一般的にアンダーフィルと呼ばれる封止樹脂が注入されている（アンダーフィル封止）。
この半田接合部によって生じた空隙（ギャップ）を液状封止樹脂（アンダーフィル材）で補強する場合、半田接合後に液状封止樹脂（アンダーフィル材）を供給し、これを硬化することによって半田接合部を補強している。しかしながら、電子部品の薄型化、小型化に伴い、半田接合部は狭ピッチ化／狭ギャップ化しているため、半田接合後に液状封止樹脂（アンダーフィル材）を供給してもギャップ間に液状封止樹脂（アンダーフィル材）が行き渡らなく、完全に充填することが困難になるという問題が生じている。
【０００３】
このような問題に対して、異方導電フィルムを介して端子間の電気的接続と封止とを一括で行う方法が知られている。例えば半田粒子を含む接着フィルムを、部材間に介在させて熱圧着させることにより、両部材の電気接続部間に半田粒子を介在させ、他部に樹脂成分を充填する方法が記載されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この方法では、電気的接続信頼性や封止後の樹脂の耐イオンマイグレーション性を確保することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−２７６８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、電気的接続信頼性および封止後の樹脂の耐イオンマイグレーション性に優れる接着剤、多層回路基板、半導体用部品および半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記（１）〜（１０）に記載の本発明により達成される。
（１）  半田接合される第１の端子を有する面に接着する接着剤であって、
エポキシ樹脂と、硬化剤と、カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物と、を含み、
かつ、前記エポキシ樹脂にグリシジルアミン型エポキシ樹脂を含むことを特徴とする接着剤。
（２）  さらに、フィルム形成性樹脂を含み、フィルム状である上記（１）に記載の接着剤。
（３）  前記第１の端子に半田バンプが設けられている上記（１）または（２）に記載の接着剤。
（４）  前記エポキシ樹脂における前記グリシジルアミン型エポキシ樹脂の含有量が、１０〜１００重量％である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の接着剤。
（５）  前記フィルム形成性樹脂がフェノキシ樹脂またはアクリルゴムである上記（２）ないし（４）のいずれかに記載の接着剤。
（６）  さらに無機充填材を含む上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の接着剤。
（７）  前記第１の端子を有する面と、前記第１の端子に対応する第２の端子を有する面を接着するものである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の接着剤。
（８）  上記（７）に記載の接着剤の硬化物を含むことを特徴とする多層回路基板。
（９）  上記（７）に記載の接着剤の硬化物を含むことを特徴とする半導体用部品。
（１０）  上記（７）に記載の接着剤の硬化物を含むことを特徴とする半導体装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電気的接続信頼性および封止後の樹脂の耐イオンマイグレーション性に優れる接着剤、多層回路基板、半導体用部品および半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、半導体装置の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の接着剤、多層回路基板、半導体用部品および半導体装置について説明する。
本発明の接着剤は、半田接合される第１の端子を有する面に接着する接着剤であって、
エポキシ樹脂と、硬化剤と、カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物と、を含み、
かつ、前記エポキシ樹脂にグリシジルアミン型エポキシ樹脂を含むことを特徴とする。
また、本発明の多層回路基板は、上記の接着剤の硬化物を含むことを特徴とする。
また、本発明の半導体用部品は、上記の接着剤の硬化物を含むことを特徴とする。
また、本発明の半導体装置は、上記の接着剤の硬化物を含むことを特徴とする。
【００１０】
まず、本発明の接着剤について詳細に説明する。
前記接着剤は、グリシジルアミン型エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂と、硬化剤と、カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物と、を含む樹脂組成物で構成されている。これにより、半田接合性に優れるものである。
【００１１】
本発明に用いられるグリシジルアミン型エポキシ樹脂は、分子量や構造は限定されるものではない。例として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、テトラグリシジルジアミノジフェニルスルホン、トリグリシジルアミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾール等がある。これらのグリシジルアミン型エポキシ樹脂を用いることにより、硬化物の耐熱性が向上し、温度サイクル試験時の電気的接続信頼性が向上するという効果が得られる。したがって、本発明の多層回路基板、半導体用部品および半導体装置は、広い温度域で半田接続部に対する保護性が高く、温度変化による導通不良が生じにくい。また、これらの中でも、特にトリグリシジルアミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾールを用いることが好ましい。これにより、本発明の接着剤を溶融挙動に優れるものとすることができる。
【００１２】
これらグリシジルアミン型エポキシ樹脂は、その他のエポキシ樹脂と配合して用いても良い。グリシジルアミン型エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂としては、室温で固形のエポキシ樹脂と、室温で液状のエポキシ樹脂のうち、いずれを用いてもよいし、両者を混合して用いても良い。これにより、樹脂の溶融挙動の設計の自由度をさらに高めることができる。
【００１３】
室温で固形のエポキシ樹脂としては、特に限定されるものではなく、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ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、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、３官能エポキシ樹脂、４官能エポキシ樹脂等が挙げられる。
また、室温で液状のエポキシ樹脂は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂またはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等が挙げられる。また、これらを組み合わせて用いてもよい。
【００１４】
これらのグリシジルアミン型エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂の配合量は、接着剤の配合成分の合計量に対して、好ましくは、２５重量％以上７５重量％以下であり、より好ましくは４５重量％以上７０重量％以下である。上記範囲とすることにより、良好な硬化性が得られると共に、良好な溶融挙動の設計が可能となる。
【００１５】
また、接着剤中のエポキシ樹脂におけるグリシジルアミン型エポキシ樹脂の配合量は、好ましくは１０重量％以上１００重量％以下であり、より好ましくは２０重量％以上１００重量％以下である。上記範囲とすることにより、硬化物の耐熱性が向上し、電気的接続信頼性が向上する。
【００１６】
また、本発明の接着剤は、樹脂成分として、前記エポキシ樹脂以外の樹脂を含んでも良い。このような樹脂としては、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、（メタ）アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂等が挙げられる。
【００１７】
本発明に用いられる硬化剤としては、フェノール類、アミン類、チオール類等が挙げられる。エポキシ樹脂との良好な反応性、硬化時の低寸法変化および硬化後の適切な物性（例えば、耐熱性、耐湿性等）が得られるという点で、フェノール類が特に好適に用いられる。
【００１８】
フェノール類としては、特に限定されるものではないが、接着フィルムの硬化後の物性を考えた場合、２官能以上が好ましい。たとえば、ビスフェノールＡ、テトラメチルビスフェノールＡ、ジアリルビスフェノールＡ、ビフェノール、ビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＦ、トリスフェノール、テトラキスフェノール、フェノールノボラック類、クレゾールノボラック類等が挙げられるが、溶融粘度、エポキシ樹脂との反応性および硬化後の物性を考えた場合、フェノールノボラック類およびクレゾールノボラック類を好適に用いることができる。
【００１９】
硬化剤としてフェノール類が用いられる場合、その配合量は、接着剤の配合成分の合計量に対して、５重量％以上が好ましく、さらに１０重量％以上であることが好ましい。これにより、前記接着剤を確実に硬化させることができる。また、３０重量％以下が好ましく、さらに２５重量％以下が好ましい。これにより、フェノール類をエポキシ樹脂と過不足なく反応させることができ、耐マイグレーション性が良好になる。
【００２０】
フェノール類の配合量は、エポキシ樹脂に対する当量比で規定してもよい。具体的には、エポキシ樹脂に対するフェノール類の当量比は、０．５以上１．２以下であり、好ましくは０．６以上１．１以下であり、さらに好ましくは０．７以上０．９８以下である。エポキシ樹脂に対するフェノール類の当量比を前記下限値以上とすることで、硬化後の耐熱性、耐湿性を確保することができる。また、この当量比を前記上限値以下とすることで、硬化後のエポキシ樹脂と未反応の残留フェノール類の量を低減することができ、耐マイグレーション性が良好となる。
【００２１】
他の硬化剤としては、たとえば、イミダゾール化合物を使用することができる。イミダゾール化合物の融点は１５０℃以上が好ましい。融点が１５０℃以上のイミダゾール化合物を用いることにより、接続安定性及び保存性に優れた接着剤を得ることができる。融点が１５０℃以上のイミダゾール化合物として、２−フェニルヒドロキシイミダゾール、２−フェニル−４−メチルヒドロキシイミダゾール等が挙げられる。なお、イミダゾール化合物の融点の上限に特に制限はなく、たとえば接着剤の接着温度に応じて適宜設定することができる。
【００２２】
硬化剤としてイミダゾール化合物が使用される場合、その配合量は、例えば、接着剤の配合成分の合計量に対して、０．００５重量％以上１０重量％以下、好ましくは０．０１重量％以上５重量％以下が好ましい。イミダゾール化合物の配合比を０．００５重量％以上とすることにより、硬化触媒としての機能をさらに効果的に発揮させて、接着剤の硬化性を向上させることができる。また、イミダゾール化合物の配合比を１０重量％以下とすることにより、半田が溶融する温度において樹脂の溶融粘度が高すぎず、半田接合部周辺を空隙なく封止し、良好な半田接合構造を得ることができる。また、接着性をさらに向上させることができる。
【００２３】
これらの硬化剤は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２４】
本発明で使用されるカルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物とは、分子中にカルボキシル基および／またはフェノール性水酸基が少なくとも１つ以上存在する化合物をいい、液状であっても固体状であってもよい。
カルボキシル基を含有するフラックス活性化合物としては、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸等が挙げられる。フェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物としては、フェノール類が挙げられる。
【００２５】
脂肪族酸無水物としては、無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物等が挙げられる。
【００２６】
環式酸無水物としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物等が挙げられる。
【００２７】
芳香族酸無水物としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート等が挙げられる。
【００２８】
脂肪族カルボン酸としては、下記式（１）で示される化合物が挙げられる。
ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）n−ＣＯＯＨ    （１）
上記式（１）において、ｎは、０以上２０以下の整数である。
また、フラックス活性、接着時のアウトガス及び接着剤の硬化後の弾性率やガラス転移温度のバランスから、上記式（１）中のｎは、３以上１０以下が好ましい。ｎを３以上とすることにより、接着剤の硬化後の弾性率の増加を抑制し、被接着物との接着性を向上させることができる。また、ｎを１０以下とすることにより、弾性率の低下を抑制し、接続信頼性をさらに向上させることができる。
【００２９】
上記式（１）で示される化合物として、たとえば、ｎ＝３のグルタル酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）３−ＣＯＯＨ）、ｎ＝４のアジピン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）4−ＣＯＯＨ）、ｎ＝５のピメリン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）５−ＣＯＯＨ）、ｎ＝８のセバシン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）8−ＣＯＯＨ）およびｎ＝１０の（ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）10−ＣＯＯＨ）が挙げられる。
他の脂肪族カルボン酸としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、琥珀酸等が挙げられる。
【００３０】
芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレートニ酸、ピロメリット酸、メリット酸、トリイル酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、トルイル酸、ケイ皮酸、サリチル酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）、１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体；フェノールフタリン；ジフェノール酸等が挙げられる。
【００３１】
フェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物としては、フェノール、ｏ−クレゾール、２，６−キシレノール、ｐ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｏ−エチルフェノール、２，４−キシレノール、２，５キシレノール、ｍ−エチルフェノール、２，３−キシレノール、メジトール、３，５−キシレノール、ｐ−ターシャリブチルフェノール、カテコール、ｐ−ターシャリアミルフェノール、レゾルシノール、ｐ−オクチルフェノール、ｐ−フェニルフェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＦ、ビフェノール、ジアリルビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＡ、トリスフェノール、テトラキスフェノール等のフェノール性水酸基を含有するモノマー類、フェノールノボラック樹脂、ｏ−クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＦノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等が挙げられる。
【００３２】
これらのフラックス活性化合物の中でも、本発明の接着剤の硬化剤として作用しうる化合物（フラックス活性を有する硬化剤）が好ましい。すなわち、前記フラックス活性化合物は、半田バンプ表面の酸化膜を、導電部材と電気的に接合できる程度に還元する作用を示し、且つ、樹脂成分と結合する官能基を有する化合物（フラックス活性を有する硬化剤）であることが好ましい。例えば樹脂成分がエポキシ樹脂を含む場合、フラックス活性を有する硬化剤は、カルボキシル基と、エポキシ基と反応する基（例えば、カルボキシル基、水酸基、アミノ基等）とを有していてもよい。
このようにフラックス活性を有する硬化剤は、半田接続する際に半田表面の酸化膜を、導電部材と電気的に接合できる程度に還元する作用を示し、その後の硬化反応中に樹脂骨格中に取り込まれることになる。したがって、フラックス洗浄の工程を省略することができる。
【００３３】
従来のフラックス活性化合物を単純に用いると、フラックス洗浄が不十分であった場合に、残存するフラックス活性化合物により半田を構成する金属が金属イオンとなり、樹脂中に溶出することがあった。この樹脂中の溶出した金属イオンは、電圧が印加されると、電極間を移動し隣接端子間を短絡させる原因となる場合があった（イオンマイグレーション）。これに対して、上述したようなフラックス活性を有する硬化剤を用いる場合は、フラックス活性化合物が樹脂骨格中に取り込まれるため、フラックス活性化合物として残存し難くなり、上述したような金属イオンを発生させるのを低減することができ、イオンマイグレーションの発生を抑制できる。
【００３４】
前記フラックス活性化合物は、１種で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。前記フラックス活性化合物の含有量は、前記接着剤全体の１〜２０重量％であり、好ましくは３〜１８重量％、更に好ましくは５〜１５重量％である。この範囲であると、半田表面の酸化膜を電気的に接合できる程度に十分に還元することができ、かつ、樹脂成分の硬化時には、樹脂中に効率よく付加して、樹脂の弾性率又はＴｇを高めることができる。また、未反応のフラックス活性を有する硬化剤に起因するイオンマイグレーションの発生を抑制することができる。
【００３５】
本発明の接着剤は、フィルム形成樹脂を含んでも良い。これにより、フィルム状の接着剤（接着フィルム）とすることができ、第１の端子を有する面等の被接着物へ接着する際の作業性に優れる。
【００３６】
フィルム形成性樹脂としては、たとえば、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン、ポリプロピレン、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、アクリルゴム等を用いることができる。これらは、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３７】
フィルム形成性樹脂として、フェノキシ樹脂が用いられる場合、その数平均分子量が５０００〜５００００であるフェノキシ樹脂が好ましい。このようなフェノキシ樹脂を用いることにより、硬化前の接着フィルムの流動性を好適なものに調整することができ、層間厚みを均一にすることができる。フェノキシ樹脂の骨格は、ビスフェノールＡタイプ、ビスフェノールＦタイプ、ビフェニル骨格タイプなどが挙げられるが、これらに限定されない。好ましくは、飽和吸水率が１％以下であるフェノキシ樹脂が、接合時や半田実装時の高温下においても発泡や剥離などの発生を抑えることができるため、好ましい。
また、前記フィルム形成性樹脂として、接着性や他の樹脂との相溶性を向上させる目的で、ニトリル基、エポキシ基、水酸基、カルボキシル基を有するものを用いてもよく、このような樹脂として、たとえばアクリルゴムを用いることができる。
【００３８】
前記フィルム形成性樹脂として、アクリルゴムが用いられる場合、フィルム状の接着剤（接着フィルム）を作製する際の成膜安定性を向上させることができる。また、接着フィルムの弾性率を低下させ、被接着物と接着フィルム間の残留応力を低減することができるため、被接着物に対する密着性を向上させることができる。
【００３９】
フィルム形成性樹脂の配合量は、例えば、接着フィルムの配合成分の合計量に対して、５重量％以上４５重量％以下とすることが好ましい。フィルム形成性樹脂が上記範囲内で配合される場合、成膜性の低下が抑制されるとともに、接着フィルムの硬化後の弾性率の増加が抑制されるため、被接着物との密着性をさらに向上させることができる。また、上記範囲内とすることにより、接着フィルムの溶融粘度の増加が抑制される。
【００４０】
また、本発明の接着剤は、シランカップリング剤をさらに含んでもよい。シランカップリング剤を含む構成とすることにより、接着剤の被接着物への密着性をさらに高めることができる。シランカップリング剤としては、エポキシシランカップリング剤、芳香族含有アミノシランカップリング剤等が挙げられる。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。シランカップリング剤の配合量は、接着剤の配合成分の合計量に対して、たとえば０．０１〜５重量％とすることができる。
【００４１】
前記接着剤は、無機充填材を更に含んでも良い。これにより、接着剤の線膨張係数を低下することができ、それによって信頼性を向上することができる。
【００４２】
前記無機充填材としては、例えば銀、酸化チタン、シリカ、マイカ等を挙げることができるが、これらの中でもシリカが好ましい。また、シリカフィラーの形状としては、破砕シリカと球状シリカがあるが、球状シリカがさらに好ましい。
【００４３】
無機充填材の平均粒径は、特に限定されないが、０．０１μｍ以上、２０μｍ以下が好ましく、０．０５μｍ以上、５μｍ以下が特に好ましい。上記範囲とすることで、接着剤内で無機充填材の凝集を抑制し、外観を向上させることができる。
【００４４】
無機充填材の含有量は、特に限定されないが、前記接着剤全体に対して１０〜８０重量％が好ましく、特に２０〜７５重量％が好ましい。上記範囲とすることで、硬化後の接着剤と被接着物との間の線膨張係数差が小さくなり、熱衝撃の際に発生する応力を低減させることができるため、被接着物の剥離をさらに確実に抑制することができる。さらに、硬化後の接着剤の弾性率が高くなりすぎるのを抑制することができるため、本発明の接着剤の硬化物を含む多層回路基板、半導体用部品および半導体装置の信頼性が上昇する。
【００４５】
本発明の接着剤が無機充填材を含む場合、接着剤から無機充填材を除いた部分における各成分（エポキシ樹脂、硬化剤、カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物、フィルム形成性樹脂等）の配合比率は、それぞれ上述した配合比率であることが好ましい。
【００４６】
さらに、本発明の接着剤は、上記以外の成分を含んでいてもよい。たとえば、樹脂の相溶性、安定性、作業性等の各種特性向上のため、各種添加剤を適宜添加してもよい。
【００４７】
本発明の接着剤を液状接着剤として用いる場合、溶剤を混合して用いることができる。これにより、液状接着剤塗布時の作業性を向上することができる。前記溶剤としては、特に限定されないが、上述したような樹脂組成物の構成材料に対して、不活性なものが好ましく、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ＤＩＢＫ(ジイソブチルケトン)、シクロヘキサノン、ＤＡＡ（ジアセトンアルコール）等のケトン類、ベンゼン、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素類、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブ系、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＢＥ（ニ塩基酸エステル）、ＥＥＰ（３−エトキシプロピオン酸エチル）、ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）等が挙げられる。また、液状接着剤中、溶剤の含有量は、５重量％以下となることが好ましい。
【００４８】
本発明の液状接着剤の製造方法としては、例えば、各成分、添加物などをプラネタリーミキサー、三本ロール、二本熱ロール、ライカイ機などの装置を用いて分散混練したのち、真空下で脱泡処理して製造することができる。
本発明の接着剤が液状接着剤である場合、第１の端子を有する面に接着剤を塗布して用いることができる。
【００４９】
本発明の接着剤をフィルム状とする場合、上述した接着剤の配合成分を溶剤中に混合して得られたワニスを、ポリエステルシート等の剥離処理を施した基材上に塗布し、所定の温度で、実質的に溶剤を含まない程度にまで乾燥させることにより、接着フィルムを得ることができる。ここで用いられる溶剤は、上述した液状接着剤に用いられる溶剤と同様のものが好適に用いられる。溶剤の使用量は、溶剤に混合した成分の固形分が１０〜６０重量％となる範囲であることが好ましい。
【００５０】
得られた接着フィルムの厚さは、特に限定されないが、１〜３００μｍであることが好ましく、特に５〜２００μｍであることが好ましい。厚さが前記範囲内であると、接合部の間隙に樹脂成分を十分に充填することができ、樹脂成分の硬化後の機械的接着強度を確実なものとすることができる。
【００５１】
本発明の接着剤がフィルム状である場合、第１の端子を有する面に接着剤（接着フィルム）を接着する方法としては、例えばロールラミネーター、平板プレス、ウエハーラミネーター等による接着が挙げられる。これらの中でもラミネート時に空気を巻き込まないようにするため、真空下でラミネートする方法（真空ラミネーター）が好ましい。
また、ラミネート条件としては、特に限定されず、ボイドなくラミネートできる条件が好ましい。具体的には、６０〜１５０℃×１秒〜１２０秒間が好ましく、特に８０〜１２０℃×５〜６０秒間が好ましい。ラミネート条件が前記範囲内であると、貼着性、樹脂のはみ出しの抑制効果および樹脂の硬化度のバランスに優れた接着フィルムを得ることができる。
また、加圧条件も特に限定されないが、０．２〜２．０ＭＰａが好ましく、特に０．５〜１．５ＭＰａが好ましい。
【００５２】
前記接着剤の１５０℃の溶融粘度は、特に限定されないが、１０〜１，０００Ｐａ・ｓが好ましく、特に２０〜８００Ｐａ・ｓが好ましい。溶融粘度が前記範囲内であると、特に半田接合性に優れる。
【００５３】
本発明の接着剤は、半田接合される第１の端子を有する面に用いられるものである。半田接合される第１の端子を有する面としては、半田接合される部材の面であれば特に限定されない。前記半田接合される部材として、例えば、半導体素子、基板、半導体パッケージ、半導体ウエハ等が挙げられる。本発明の接着剤は、フラックス活性を有するものであり、半田接続を必要とされる部材の接続において好適に用いることができるものである。
【００５４】
前記第１の端子は、前記第１の端子を有する部材と、その他の回路や素子とを電気的に接続する部材であり、例えば、電極、バンプ、パッド部（例えば、ボンディングパッド、電極パッド）、ピラー、ポスト等が挙げられる。
本発明の接着剤はフラックス活性を有するため、前記第１の端子が半田接合される際に、半田表面の酸化膜を除去し、確実に半田接合を行うことができる。同時に、第１の端子を有する面と、前記第１の端子を有する面と半田接合される面との機械的接着強度を確保するものである。前記第１の端子が半田接合される部位としては、その他の回路や素子の電極、バンプ、パッド部、配線パターン、ピラー、ポスト等が挙げられる。
【００５５】
前記第１の端子は半田バンプが設けられていても良い。これにより、第１の端子の半田接合する際に簡便に行うことができる。この半田バンプの構成材料としては、特に限定されないが、例えば、錫−鉛系、錫−銀系、錫−亜鉛系、錫−ビスマス系、錫−アンチモン系、錫−銀−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀−銅系、錫−銀−銅−ビスマス系、インジウム、銀−インジウム、錫−インジウム等の半田を用いることができる。
【００５６】
本発明の接着剤は、前記第１の端子を有する面と、前記第１の端子に対応する第２の端子を有する面との接着に用いても良い。前記第２の端子を有する面としては、半田接合される部材の面であれば特に限定されず、上述の第１の端子を有する面と同様のものが挙げられる。本発明の接着剤は、フラックス活性を有するため、前記第１の端子と、前記第２の端子を半田接合する際に、半田表面の酸化膜を除去して確実に半田接合することができる。また、本発明の接着剤は、半田接合時に、好適な溶融粘度となるため、前記第１の端子を有する面と、前記第２の端子を有する面の間隙をボイドなく封止し、接着剤の硬化後、前記第１の端子を有する面と、前記第２の端子を有する面を確実に接着することができる。
また、前記第２の端子に半田バンプがもうけられていても良い。特に、半田バンプが設けられていない第１の端子と半田接合する場合、前記第２の端子は半田バンプが設けられていることが好ましい。これにより、第１の端子と第２の端子の半田接合を簡便に行うことができる。
【００５７】
次に、上述した接着剤を用いた多層回路基板、半導体用部品および半導体装置について説明する。
【００５８】
図１は、本発明の接着剤（接着フィルム）２を用いたフリップチップ実装による半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
図１に示すように、端子１１を有する半導体素子１を用意する（図１（ａ））。この半導体素子１の端子（第１の端子）１１を覆うように、上述したフラックス機能を有する接着剤（接着フィルム）２をラミネートする（図１（ｂ））。
接着剤（接着フィルム）２をラミネートする方法としては、上述したフィルム状の接着剤のラミネート方法を適宜用いることができる。
【００５９】
次に、上述した半導体素子１の端子１１と対応する位置にパッド部（第２の端子、不図示）を有する基板３を用意し、半導体素子１と基板３とを位置合わせしながら、フラックス機能を有する接着剤（接着フィルム）２を介して仮圧着する（図１（ｃ））。仮圧着する条件は、特に限定されないが、６０〜１５０℃×１秒〜１２０秒間が好ましく、特に８０〜１２０℃×５〜６０秒間が好ましい。また、加圧条件も特に限定されないが、０．２〜２．０ＭＰａが好ましく、特に０．５〜１．５ＭＰａが好ましい。
【００６０】
次に、端子１１をパッドと半田接合する半田接続部１１１を形成する（図１（ｄ））。端子１１が半田バンプではない場合、半田バンプが設けられたパッド（第２の端子）を用いても良いし、端子１１またはパッド上に半田を設置して半田接合しても良い。この際用いられる半田の構成材料としては、上述した半田バンプの構成材料と同様のものを用いることができる。
半田接続する条件は、使用する半田の種類にもよるが、例えば錫−銀の場合、２２０〜２６０℃×５〜５００秒間加熱して半田接続することが好ましく、特に２３０〜２４０℃×１０〜１００秒間加熱することが好ましい。
この半田接合は、半田が融解した後に、接着剤（接着フィルム）２が硬化するような条件で行うことが好ましい。すなわち、半田接合は、半田を融解させるが、接着剤（接着フィルム）２の硬化反応をあまり進行させないような条件で実施することが好ましい。これにより、半田接続部１１１の形状を、接続信頼性に優れるような安定した形状とすることができる。
【００６１】
次に、接着剤（接着フィルム）２を加熱して硬化させる。硬化させる条件は、特に限定されないが、１３０〜２２０℃×３０〜５００分間が好ましく、特に１５０〜２００℃×６０〜１８０分間が好ましい。
【００６２】
このようにして、半導体素子１と基板３とが接着剤（接着フィルム）２の硬化物で接着された半導体装置１０を得ることができる。半導体装置１０は、上述したような接着剤（接着フィルム）２の硬化物で接着されているので電気的接続信頼性に優れている。
【００６３】
上述の製造方法において、接着剤がフィルム状である場合について説明したが、本発明の接着剤はこれに限定されず、液状であっても良い。また、第一の端子（端子１１）が、突起状の端子である場合について説明したが、平面状の端子、陥没状の端子であっても、本発明の接着剤を好適に用いることができる。
【００６４】
また、同様の方法により、２つ以上の回路基板を、前記接着剤を硬化させて接合することにより、本発明の接着剤の硬化物を含む多層回路基板を得ることができる。
【００６５】
また、同様の方法により、２つ以上の半導体素子を、前記接着剤を硬化させて接合することにより、本発明の接着剤の硬化物を含む半導体用部品を得ることができる。
【実施例】
【００６６】
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６７】
（実施例１）
＜接着剤の調製＞
グリシジルアミン型エポキシ樹脂Ａ：５．５１重量部
エポキシ樹脂Ｃ：４９．６１重量部
硬化剤Ａ：２３．６８重量部
フィルム形成性樹脂：１０．００重量部
カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物：１０．００重量部
硬化促進剤：０．２０重量部
シランカップリング剤：１．００重量部
とを、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）に溶解して樹脂ワニスを得た。
得られた樹脂ワニスを、基材ポリエステルフィルム（東レ株式会社製、ルミラー）に厚さ５０μｍとなるように塗布して、１００℃、５分間乾燥して、厚さ２５μｍのフラックス活性を有する接着剤（接着フィルム）を得た。
【００６８】
＜半導体装置の製造＞
半導体素子（サイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ）の半田バンプが設けられた第１の端子を有する面に、得られた接着フィルムを真空ロールラミネーターで、１００℃でラミネートして、接着フィルム付きの半導体素子を得た。
次に、パッドを有する回路基板のパッドと、第１の端子に設けられた半田バンプとが当接するように位置あわせを行いながら回路基板に半導体素子を１００℃、３０秒間で仮圧着した。
次に、２３５℃、３０秒間加熱して、半田バンプを溶融させて半田接続を行った。
そして、１８０℃、６０分間加熱して、接着フィルムを硬化させて、半導体素子と、回路基板とが接着剤の硬化物で接着された半導体装置を得た。
【００６９】
（実施例２）
樹脂ワニスの調製において、配合量を下記のようにした以外は、実施例１と同様にした。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂Ａ：１３．２０重量部
エポキシ樹脂Ｃ：３９．５９重量部
硬化剤Ａ：２６．０１重量部
フィルム形成性樹脂：１０．００重量部
カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物：１０．００重量部
硬化促進剤：０．２０重量部
シランカップリング剤：１．００重量部
【００７０】
（実施例３）
樹脂ワニスの調製において、配合量を下記のようにした以外は、実施例１と同様にした。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂Ａ：２４．６５重量部
エポキシ樹脂Ｃ：２４．６５重量部
硬化剤Ａ：２９．４９重量部
フィルム形成性樹脂：１０．００重量部
カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物：１０．００重量部
硬化促進剤：０．２０重量部
シランカップリング剤：１．００重量部
【００７１】
（実施例４）
樹脂ワニスの調製において、配合量を下記のようにした以外は、実施例１と同様にした。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂Ａ：４３．５６重量部
硬化剤Ａ：３５．２４重量部
フィルム形成性樹脂：１０．００重量部
カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物：１０．００重量部
硬化促進剤：０．２０重量部
シランカップリング剤：１．００重量部
【００７２】
（実施例５）
樹脂ワニスの調製において、配合量を下記のようにした以外は、実施例１と同様にした。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂Ｂ：２４．６５重量部
エポキシ樹脂Ｃ：２４．６５重量部
硬化剤Ａ：２９．４９重量部
フィルム形成性樹脂：１０．００重量部
カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物：１０．００重量部
硬化促進剤：０．２０重量部
シランカップリング剤：１．００重量部
【００７３】
（実施例６）
樹脂ワニスの調製において、配合を下記のようにした以外は、実施例１と同様にした。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂Ａ：２２．１９重量部
エポキシ樹脂Ｃ：２２．１９重量部
硬化剤Ａ：２６．５４重量部
フィルム形成性樹脂：９．００重量部
カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物：９．００重量部
硬化促進剤：０．１８重量部
シランカップリング剤：０．９０重量部
無機充填材：１０．００重量部
【００７４】
（実施例７）
樹脂ワニスの調製において、配合量を下記のようにした以外は、実施例１と同様にした。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂Ａ：１２．３３重量部
エポキシ樹脂Ｃ：１２．３３重量部
硬化剤Ａ：１４．７４重量部
フィルム形成性樹脂：５．００重量部
カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物：５．００重量部
硬化促進剤：０．１０重量部
シランカップリング剤：０．５０重量部
無機充填材：５０．００重量部
【００７５】
（実施例８）
樹脂ワニスの調製において、配合を下記のようにした以外は、実施例１と同様にした。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂Ａ：４．９３重量部
エポキシ樹脂Ｃ：４．９３重量部
硬化剤Ａ：５．９０重量部
フィルム形成性樹脂：２．００重量部
カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物：２．００重量部
硬化促進剤：０．０４重量部
シランカップリング剤：０．２０重量部
無機充填材：８０．００重量部
【００７６】
（実施例９）
＜接着剤の調製＞
グリシジルアミン型エポキシ樹脂Ａ：２６．０６重量部
エポキシ樹脂Ｃ：２６．０６重量部
硬化剤Ａ：１８．３４重量部
硬化剤Ｂ：１８．３４重量部
カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物：１０．００重量部
硬化促進剤：０．２０重量部
シランカップリング剤：１．００重量部
を配合し、プラネタリーミキサーと３本ロールを用いて混合し、真空脱泡処理することにより接着剤（液状接着剤）を作製した。
【００７７】
＜半導体装置の製造＞
半田バンプが設けられた第１の端子を有する半導体素子（サイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ）に、得られた接着ペーストをエアーディスペンサーで、２５℃で塗布して、接着剤付きの半導体素子を得た。
次に、パッドを有する回路基板のパッドと、第１の端子に設けられた半田バンプとが当接するように位置あわせを行いながら回路基板に半導体素子を１００℃、３０秒間で仮圧着した。
次に、２３５℃、３０秒間加熱して、半田バンプを溶融させて半田接続を行った。
その後、１８０℃、６０分間加熱して、接着剤を硬化させて、半導体素子と、回路基板とが接着剤の硬化物で接着された半導体装置を得た。
【００７８】
（比較例１）
樹脂ワニスの調製において、グリシジルアミン型エポキシ樹脂を用いずに、配合を下記のようにした以外は、実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂Ｃ：５６．８０重量部
硬化剤Ａ：２２．００重量部
フィルム形成性樹脂：１０．００重量部
カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物：１０．００重量部
硬化促進剤：０．２０重量部
シランカップリング剤：１．００重量部
【００７９】
（比較例２）
樹脂ワニスの調製において、カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物を用いずに、配合を下記のようにした以外は、実施例１と同様にした。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂Ａ：２９．６５重量部
エポキシ樹脂Ｃ：２９．６５重量部
硬化剤Ａ：２９．４９重量部
フィルム形成性樹脂：１０．００重量部
硬化促進剤：０．２０重量部
シランカップリング剤：１．００重量部
【００８０】
（比較例３）
樹脂ペーストの調製において、グリシジルアミン型エポキシ樹脂を用いずに、配合を下記のようにした以外は、実施例９と同様にした。
エポキシ樹脂Ｃ：６０．８０重量部
硬化剤Ａ：１４．００重量部
硬化剤Ｂ：１４．００重量部
カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物：１０．００重量部
硬化促進剤：０．２０重量部
シランカップリング剤：１．００重量部
【００８１】
実施例又は比較例で使用した材料は以下のとおりである。
・グリシジルアミン型エポキシ樹脂Ａ：三菱化学（株）製、ｊＥＲ−６３０、トリグリシジルアミノフェノール、当量９０〜１０５
・グリシジルアミン型エポキシ樹脂Ｂ：住友化学（株）製、ＥＬＭ−１００、トリグリシジルアミノクレゾール、エポキシ当量１００
・エポキシ樹脂Ｃ：ＤＩＣ（株）製、エピクロン８４０Ｓ、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、エポキシ当量１８５
・硬化剤Ａ：住友ベークライト（株）製、ＰＲ−５５６１７、フェノールノボラック、活性水素当量１０３
・硬化剤Ｂ：明和化成（株）製、ＭＥＨ−８０００Ｈ、アリル化フェノールノボラック、活性水素当量１４１
・フィルム形成性樹脂：三菱化学（株）製、ｊＥＲ−ＹＸ６９５４Ｂ３５、フェノキシ樹脂
・カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物：東京化成工業（株）製、フェノールフタリン
・硬化促進剤：四国化成（株）製、２Ｐ４ＭＺ
・シランカップリング剤：信越化学工業（株）製、ＫＢＭ４０３、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
・  無機充填材：アドマテクス（株）製、アドマファインＳＯ−Ｅ１、合成球状シリカ、平均粒径０．２５μｍ
【００８２】
各実施例および比較例で得られた半導体装置について、以下の評価を行った。評価項目を内容と共に以下に示す。得られた結果を表１に示す。
【００８３】
１．イオンマイグレーション性
各実施例および比較例で得られた半導体装置について、１３０℃、８５％ＲＨの環境下で５Ｖの電圧を印加しながら、隣接バンプ間の絶縁抵抗値を連続測定し、イオンマイグレーションを評価した。各符号は、以下の通りである。
○：５００時間後の絶縁抵抗値が１．０Ｅ＋０６以上であった。
△：１００時間〜５００時間未満で絶縁抵抗値が１．０Ｅ＋０６以下に低下した。
×：０〜１００時間未満で絶縁抵抗値が１．０Ｅ＋０６以下に低下した。
【００８４】
２．電気的接続信頼性
各実施例および比較例で得られた半導体装置それぞれ２０個ずつについて、−５５℃の条件下に３０分、１２５℃の条件下に３０分ずつ交互に晒すことを１サイクルとする、温度サイクル試験を５００サイクル行い、試験後の半導体装置について、半導体素子と回路基板の接続抵抗値をデジタルマルチメーターで測定し、電気的接続信頼性を評価した。各符号は、以下の通りである。
○：２０個すべての半導体装置の接続抵抗値が１０Ω未満であった。
△：1個以上４個以下の半導体装置の接続抵抗値が１０Ω以上であった。
×：５個以上の半導体装置の接続抵抗値が１０Ω以上であった。
【００８５】
【表１】
2012079880.tif 000003
【００８６】
表１から明らかなように、実施例１〜９は、イオンマイグレーション性および電気的信頼性に優れていた。これに対して、グリシジルアミン型エポキシ樹脂を用いない比較例１及び比較例３では電気的接続信頼性に劣っていた。さらに、カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物を用いない比較例２は半田接合ができず、半導体装置を作成することができなかったため、電気的接続信頼性が取得できなかった。
【符号の説明】
【００８７】
１      半導体素子
１１    端子（第1の端子）
１１１  半田接続部
２      接着剤（接着フィルム）
３      基板
１０    半導体装置
【図１】
2012079880.tif 000004