(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス転移温度２５０℃以下の耐熱性樹脂と前記樹脂に対して１０重量％以下のカップリング剤とを含み、前記樹脂に対して３〜３０重量％の沸点が２５０℃以上である溶剤と沸点が２５０℃より低い溶剤とにより調製したワニスから形成したフィルム状接着剤であって、フィルム状接着剤の残存溶剤量が０．５〜１０重量％である耐リフロー性に優れたフィルム状接着剤。
【請求項２】
前記ワニスから形成した接着剤層が基材の少なくとも一面に形成されてなる請求項１に記載の耐リフロー性に優れたフィルム状接着剤。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のフィルム状接着剤を備えるリードフレーム。
【請求項４】
請求項３に記載のリードフレームに半導体素子を搭載した半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体パッケージにおいて接着部材として用いられるフィルム状接着剤及びそれを用いたリードフレーム及び半導体装置に関する。特に耐リフロー性に優れたフィルム状接着剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体パッケージではＬＯＣ（ｌｅａｄ  ｏｎ  ｃｈｉｐ）やＣＯＬ（ｃｈｉｐ  ｏｎ  ｌｅａｄ）構造、あるいは枠タブ構造等においてリードフレームとチップの接続に、また放熱板付き、複合リードフレームにおいてインナーリードとヒートスプレッダの接続にベースフィルムの片側または両側に接着剤を塗布した複合フィルムからなる接合部材が用いられている。
従来、半導体用リードフレームと半導体素子との接合にはエポキシ系やゴム変成エポキシ系などの熱硬化性接着剤、あるいポリイミドやポリアミドイミド等の耐熱性ホットメルト接着剤が使用されている。これらの接着剤を用いてパッケージを組んだ場合、吸湿後にはんだリフロー等の加熱を行なう接着剤中の水分が気化膨張してパッケージが膨れ、はなはだしい場合にはクラックが生じるという問題がある。
この問題に対処するため吸湿後の加熱によって膨れない耐リフロー性の優れた接着剤が望まれている。
従来、接着温度低下あるいは加工性向上の観点から溶剤を残存させることが試みられている。例えば、意識的に溶剤を残留させ樹脂を柔らかくしたり（特開平３−６４３８６）、ポリイミドの溶融加工に際し、溶剤を加工助剤として用いたり（特開昭６０−１１８７４１）、（特開昭５５−１６０２６）しているが、加工性は向上するが半導体パッケージに用いた場合、耐リフロー性が向上することについてはなんら示唆していない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点を解決するものであり、半導体パッケージにおいて接着部材として用いられる耐リフロー性に優れたフィルム状接着剤、それを用いたリードフレーム及び半導体装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の溶剤を特定量耐熱性樹脂ワニス中に混合した接着剤組成物から形成した接着剤層が耐リフロー性に優れることを見い出し、本発明を完成するに至った。
本発明の接着剤組成物は、ガラス転移温度２５０℃以下の耐熱性樹脂と沸点が２５０℃以上である溶剤が前記樹脂に対して３〜３０重量％、カップリング剤が前記樹脂に対して１０重量％以下、フィラーが前記樹脂に対して１００重量％以下、沸点が２５０℃より低い溶剤からなることを特徴とする。
接着剤組成物は耐リフロー性に優れたフィルム状接着剤であることができ、接着剤組成物が基材の少なくとも一面に形成されてなる耐リフロー性に優れたフィルム状接着剤であることができる。
前記の接着剤層はリードフレーム上で使用され、リードフレームに半導体素子を搭載し半導体装置とすることができる。
【０００５】
すなわち、本発明はガラス転移温度２５０℃以下の耐熱性樹脂と沸点が２５０℃以上である溶剤が該樹脂に対して３〜３０重量％、カップリング剤が該樹脂に対して１０重量％以下、フィラーが該樹脂に対して１００重量％以下、沸点が２５０℃より低い溶剤からなることを特徴とする耐リフロー性に優れた接着剤組成物、及びそれを用いたリードフレーム、及び半導体装置を提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられる接着剤はガラス転移温度２５０℃以下、好ましくは１５０〜２５０℃の耐熱性熱可塑性樹脂を主成分とする耐熱性接着剤であることが望ましく、そのためにはポリイミド接着剤およびポリアミド接着剤が好ましい。
ここでポリイミドとはポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリエーテルイミド等のイミド基を有する樹脂を含む。
【０００７】
本発明において接着剤層中に残存される溶剤は沸点が２５０℃以上で、好ましくは５０℃以上で固体である溶剤である。該溶剤としてはスルホラン、グリセリン等が挙げられる。接着剤を溶解する溶剤として沸点が２５０℃より低い溶剤を用い、接着剤溶液中に沸点が２５０℃以上の溶剤を添加してフィルム状接着剤を作製するのが好ましい。
本発明において残存溶剤量はフィルムを３００℃、３０分乾燥して、乾燥前後の重量変化から算出した。
残存溶剤量が０．５％より少ないと耐リフロー性向上の効果が少なく、１０ｗｔ％より多いと接着時の発泡が著しくなり、好ましくない。
【０００８】
本発明において耐リフロー性の評価はフィルム状接着剤を銅板に貼り付けた後、水中に温室で２４時間浸潰した後、所定の温度の熱盤上に２０秒間放置した際、フィルム状接着剤の周辺部に発泡が初めて生じる温度を発泡温度として耐リフロー性の指標とした。
本発明の接着部材に使用される耐熱性接着剤は単独で用いてもよいし、ベースフィルム又はシート等の基材上に塗布または含浸して用いてもよい。また、耐熱性接着剤を単独で用いる場合は半導体チップやリードフレームなどの被着体に直接塗布して用いてもよいし、予めシート状にして被着体に適用し、熱圧着して用いてもよい。
【０００９】
本発明において用いられる基材はフィルム、ガラス布、炭素繊維布、ポリアラミド布等のクロス、銅箔、アルミ箔、ステンレス箔等の金属箔等である。
ベースフィルムとして用いられる耐熱性フィルムは、ポリイミド、ポリアミドやポリサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレートなどのエンジニアリングプラスチック等のフィルムが挙げられる。  耐熱性フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）は、本発明で用いられる耐熱性接着剤のＴｇより高いものが使用され、好ましくは２００℃以上、より好ましくは２５０℃以上のものが使用される。耐熱性フィルムの吸水率は３重量％以下、好ましくは２重量％以下のものが使用される。
従って、本発明に用いられる耐熱性フィルムとしては、Ｔｇ、吸水率、熱膨張係数の点からポリイミドフィルムが好ましい。Ｔｇが２５０℃以上、吸水率が２重量％以下、熱膨張係数が３ｘ１０−５／℃以下の物性を備えたフィルムが特に好ましい。
耐熱性フィルムは接着剤との接着力を増すために表面処理を施すことが望ましい。表面処理の方法としては、アルカリ処理、シランカップリング処理等の化学処理、サンドブラスト等の物理的処理、プラズマ処理、コロナ処理等のいずれの処理も使用可能であるが、接着剤の種類に応じて最も適した処理を用いればよい。本発明において耐熱性接着剤を適用するに際して、耐熱性フィルムに施す表面処理としては、化学処理またはプラズマ処理が特に適している。
【００１０】
本発明においてフィルム状接着剤は基材の片側または両側に耐熱性接着剤を塗布乾燥することによっても得られる。両側に塗布される耐熱性接着剤は同一でも異なっていても良い。
耐熱性接着剤（ワニス）を耐熱性フィルムに塗布する方法は特に制限はない。ドクターブレードやナイフコーター、ダイコーター等いずれの方法で塗布してもよい。またワニス中にフィルムを通して塗工してもよいが、厚みの制御が難しいので好ましくない。
【００１１】
本発明において耐熱性接着剤を塗布したフィルムを溶剤の除去やイミド化のために熱処理する場合に、熱処理温度はポリアミド酸ワニスであるかポリイミドワニスであるかで異なる。
ポリアミド酸ワニスの場合には、イミド化されるためにＴｇ以上の温度が必要であるがポリイミドワニスの場合には溶剤が除去できる温度であればよい。
本発明の接着剤にはセラミック粉、ガラス粉、銀粉、銅粉、ゴム粒子、樹脂粒子などのフィラーやカップリング剤を添加して用いてもよい。
ゴム粒子としては耐熱性の点からシリコーンゴム粒子が好ましく、特に接着剤樹脂との接着性、相溶性の点からコアシェル構造あるいは表面処理した粒子が好ましい。
【００１２】
カップリング剤としては、ビニルシラン、エポキシシラン、アミノシラン、メルカプトシラン、チタネート、アルミキレート、ジルコアルミネート等のカップリング剤が使用されるが、シランカップリング剤が好ましく、エポキシシラン系カップリング剤が特に好ましい。
【００１３】
【実施例】
以下、実地例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの範囲に限定されるものではない。
実施例
撹拌機、温度計、窒素ガス導入管及び留出管を備えた１０００ｍ１四つ口フラスコにアジピン酸とヘキサンジオールからなる分子量１５００のカルボキシ末端ポリエステル  １５ｇ、ビスフェノールＡビストリメリテート二無水物  ５．２５ｇ、スルホラン  １１０ｇ、３−メチル−１−フェニル−３−ホスホレン−１−オキシド  ０．０９ｇを加え、窒素雰囲気化、撹拌しながら２００℃に昇温した。ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４．７ｇを加えた後、２００℃で１時間反応させた後、室温まで冷却した。得られたコポリマー反応液をメタノールに注ぎ、得られる沈殿を分離し、これをミキサーで粉砕し、水洗した後、乾燥してポリエステル含量６０ｗｔ％のポリエステルイミド粉末を得た。得られたポリエステルイミド粉末をゲル浸透クロマトグラフィー（以下、ＧＰＣと略す；溶離液はＭＤＦ、液速度は１ｍｌ／分、検出はＵＶ検出器）を用いて測定したところ、重量平均分子量はポリスチレン換算で  ２３００００であった。
このポリエステルイミド粉末の３０ｇとγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン〔以下、ＣＰＬと略す〕の０．９ｇ（ＣＰＬの量：３重量％）をとり、シクロヘキサノン８６．４ｇ、スルホラン  ３．６ｇを加えて溶かし、ワニスを調整した。
上記ワニスを５０μｍ厚のポリイミドフィルム（宇部興産（株）製、ユーピレックスＳ）の片面に厚さが２５μｍとなるように塗布し、１００℃で１５分、さらに２５０℃で１５分加熱処理して耐熱性接着剤付きフィルムを得た。
接着剤層のペネトレーション法によるガラス転移温度は１５５℃であった。
得られた耐熱性接着剤層付き耐熱フィルムを１０ｍｍ×２０ｍｍの大きさに切断し、これをリードフレーム材である銅合金に、温度：１８０℃、圧力：３ＭＰａ及び時間：３秒の条件で圧着させたのち、水中に温室で２４時間浸漬した。吸水させたフィルム付き銅板を所定の温度の熱盤上に２０秒間置き、発泡温度を測定したところ２００℃であった。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のフィルム状接着剤は、吸湿後の耐リフロー性が優れている。