(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）反応性エラストマーを１０〜３０質量％、（Ｂ）２個以上のグリシジルエーテル基を有するエポキシ樹脂４０〜６５質量％、（Ｃ）フェノール樹脂、（Ｄ）硬化促進剤を含有し、前記（Ｂ）エポキシ樹脂と（Ｃ）フェノール樹脂との比率が、官能基当量比で１：０．６〜１：１であり、
前記（Ａ）反応性エラストマーが、水酸基を有する芳香族ポリアミドと液状ゴムとのブロック共重合体、または、少なくともポリビニルブチラールとポリスチレンとからなる共重合体であることを特徴とする半導体装置用接着剤組成物。
【請求項２】
前記水酸基を有する芳香族ポリアミドと液状ゴムとのブロック共重合体中における液状ゴムの比率が、３０〜７５質量％であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置用接着剤組成物。
【請求項３】
前記少なくともポリビニルブチラールとポリスチレンとからなる共重合体の酸価が５０〜１００ＫＯＨ−ｍｇ／ｇであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置用接着剤組成物。
【請求項４】
前記（Ｄ）硬化促進剤が、１種類以上の塩基性触媒を含有し、半導体装置用接着剤組成物中における該塩基性触媒の比率が３〜１６質量％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置用接着剤組成物。
【請求項５】
シランカップリング剤を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置用接着剤組成物。
【請求項６】
導電性粒子を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体装置用接着剤組成物。
【請求項７】
非導電性粒子を含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の半導体装置用接着剤組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の半導体装置用接着剤組成物からなる層を有することを特徴とする半導体装置用接着シート。
【請求項９】
半導体ベアチップのフリップチップ実装用であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の半導体装置用接着剤組成物。
【請求項１０】
半導体ベアチップのフリップチップ実装用であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置用接着シート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップや半導体素子をインターポーザーやマザーボードなどに実装するのに好適な半導体装置用接着剤組成物、及びそれを積層してなる半導体装置用接着シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体パッケージは、集積度の向上と共にＤＩＰ（Ｄｕａｌ Ｉｎ−ｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）に代表されるリード挿入型のパッケージから、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）といった表面実装型のパッケージへと発展し、多ピン化、狭ピッチ化が進められてきた。これと共にプリント配線板も片面実装から両面実装が可能となり、実装密度が飛躍的に向上した。
さらに、パッケージの端子配置を、周辺配置からエリアアレイ状にすることにより一段の高密度化が実現された。その代表としてＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）タイプ、さらにはチップサイズとほぼ同程度のサイズまでのパッケージを小型化したＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）の出現がある。こうした高密度実装に対応したパッケージの流れの中で、同時に高速化対応が求められてきており、サーバなどでは、高速化対応と高密度実装がこれまで以上に要求されている。
特に、欧米においては、高速化対応こそが電子機器の性能向上に欠かせないとの見方がある。高速化対応とは、隣接するデバイス間の配線長と接続長を如何に短くするかである。このため、ＣＳＰよりもさらに配線長、接続長を短くでき、さらに工程数の削減により低コストを実現できるフリップチップ実装技術が注目されている。
【０００３】
フリップチップ実装方式としては、チップの端子に半田バンプを設け、半田接続を行う方式が一般的に知られている。この方式では、各環境下に曝した場合、接続するチップと基板との熱膨張差に基づくストレスが接続界面で発生し、接続信頼性が低下する問題がある。このため、接続界面のストレスを緩和する目的で、アンダーフィル材をチップ／基板間に注入する方式が検討されている。しかし、この注入工程は、生産性、コストの面で不利になり、さらに液状であるアンダーフィル材自身のライフ管理の問題もある。
このような問題を解決すべく、最近では異方導電性と封止機能を兼ね備えた接続材料を用いたフリップチップ実装が脚光を浴びている。このフリップチップ実装技術を生かした高速化対応として、ＣＳＰでは、従来汎用されていたワイヤボンディング接続に替え、半導体チップを異方導電性と封止機能を兼ね備えた接続材料を介してインターポーザーに実装する（フリップチップＣＳＰ）が考案されている。さらに、複数の半導体ベアチップやシングルチップパッケージを内蔵し、あたかも一つのＬＳＩのような機能を持つＭＣＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｃｈｉｐ Ｐａｃｋａｇｅ）にも上記接続材料の応用が期待されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＣＳＰやＭＣＰでも、従来からのパッケージと同様に、マザーボードへはＩＲリフロー炉にて半田ボールを介して実装されるが、昨今の環境問題に伴う半田の鉛レス及び鉛フリー化などにより、その溶融温度は上昇し、パッケージの耐熱性向上が急務になっている。当然、フリップチップ接続に用いられる接続材料にも厳しい耐湿熱性が求められてきており、ＩＲリフロー工程で、接続材料中に含まれる水分が気化することによって発生するポップコーン現象や剥離を防止しなければならない。この防止対策として、半導体メーカーでは、半導体デバイスを出荷の際に防湿梱包したり、実装現場では、実装工程前に半導体デバイスをオーブンで加熱乾燥するなどの工程を加えている。しかし、防湿梱包によるコストアップや梱包開封による作業性の悪化、加熱乾燥のコストが大きな負担となっている。
また、生産性向上の観点からは、短時間でのフリップチップ接続が好ましく、半導体チップや基板への影響から低温での熱圧着が望まれている。しかしながら、現在開発されているフリップチップ実装用接続材料には、充分な耐リフロー性と短時間、低温接続性を同時に満足しているものは無く、本発明は上記課題を解決するためになされたものである。
【０００５】
即ち、本発明は、ＩＲリフロー工程で、接続材料中に含まれる水分が気化することによって発生するポップコーン現象や剥離を生じさせないよう、耐湿熱性に優れた接続材料を提供することにある。
同時に、短時間、低温接続性に優れ、配線面への接続を配慮して、電気絶縁性に優れた接続材料を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置用接着剤組成物は、（Ａ）反応性エラストマーを１０〜３０質量％、（Ｂ）２個以上のグリシジルエーテル基を有するエポキシ樹脂４０〜６５質量％、（Ｃ）フェノール樹脂、（Ｄ）硬化促進剤を含有し、（Ｂ）エポキシ樹脂と（Ｃ）フェノール樹脂との比率が、官能基当量比で１：０．６〜１：１であり、前記（Ａ）反応性エラストマーが、水酸基を有する芳香族ポリアミドと液状ゴムとのブロック共重合体、または、少なくともポリビニルブチラールとポリスチレンとからなる共重合体であることを特徴とする。
また、前記水酸基を有する芳香族ポリアミドと液状ゴムとのブロック共重合体中における液状ゴムの比率が、３０〜７５質量％であることが好ましい。
また、前記少なくともポリビニルブチラールとポリスチレンとからなる共重合体の酸価が５０〜１００ＫＯＨ−ｍｇ／ｇであることが好ましい。
また、（Ｄ）硬化促進剤が、１種類以上の塩基性触媒を含有し、半導体装置用接着剤組成物中における塩基性触媒の比率が３〜１６質量％であることが好ましい。
本発明の半導体装置用接着剤組成物は、シランカップリング剤を含有することが好ましい。
本発明の半導体装置用接着剤組成物は、導電性粒子を含有することが好ましい。
本発明の半導体装置用接着剤組成物は、非導電性粒子を含有することが好ましい。
本発明の半導体装置用接着シートは、半導体装置用接着剤組成物からなる層を有することを特徴とする。
本発明の半導体装置用接着剤組成物、及び半導体装置用接着シートは、半導体ベアチップのフリップチップ実装用に好適に用いられる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置用接着剤組成物は、（Ａ）反応性エラストマー、（Ｂ）エポキシ樹脂、（Ｃ）フェノ−ル樹脂、（Ｄ）硬化促進剤を必須成分として含有する接着剤組成物である。
なお、本発明における（Ａ）反応性エラストマー、（Ｂ）エポキシ樹脂、（Ｃ）フェノ−ル樹脂、（Ｄ）硬化促進剤の質量％は、半導体装置用接着剤組成物に含まれる上記（Ａ）〜（Ｄ）の総質量に対する割合であって、その他の成分は含まれない。
以下、（Ａ）〜（Ｄ）それぞれについて詳しく説明する。
本発明における（Ａ）反応性エラストマーとは、エラストマーに官能基を付与することによって、反応性を付与したものである。
この反応性エラストマーは、後述するエポキシ樹脂に製膜性を付与する目的で使用されるものであり、（Ａ）反応性エラストマーとしては、水酸基を有する芳香族ポリアミドと液状ゴムとのブロック共重合体であるゴム変性芳香族ポリアミド、またはポリビニルブチラールとポリスチレンとからなる共重合体が挙げられる。
上記ゴム変性芳香族ポリアミドは、例えば、３，４’−ジアミノジフェニルエーテルを２４．６〜２９．８質量％、５−ヒドロキシイソフタル酸を２．８〜３．５質量％、イソフタル酸を１５．２〜１９．３質量％、両末端カルボニル変性アクリロニトリルブタジエン共重合体を４７．４〜５７．４質量％の組成比で脱水縮合して得られる。
また、この際使用される両末端カルボニル変性アクリロニトリルブタジエン共重合体としては、Ｇｏｏｄｒｉｃｈ社製：商品名；Ｈｙｃａｒ  ＣＴＢＮ１３００×８で、アクリロニトリル量が１８質量％、平均分子量が約３６００のものが挙げられる。
【０００８】
上述した例で得られるゴム変性芳香族ポリアミドは、分子量が約１０００００、粘度が０．４〜０．６ｄｌ／ｇ、水酸基当量が４８８０〜６３３０である。
また、本発明において、上記ゴム変性芳香族ポリアミド中に、液状ゴムが３０〜７５質量％の比率で含まれていることが好ましく、より好ましくは、４５〜６０質量％である。この比率が３０質量％未満の場合、後述する半導体装置用接着シートが半硬化状態のとき脆さが現れてしまうため好ましくない。また、７５質量％を超えると、半導体装置用接着シートの硬化物の耐熱性、及び強靭性が劣化する恐れがある。
【０００９】
本発明における（Ａ）反応性エラストマーとしては、ゴム変性芳香族ポリアミドの他に、分子内にカルボキシル基を含有するポリビニルブチラールとポリスチレンとからなる共重合体が挙げられる。
本発明において、上記ポリビニルブチラールとポリスチレンとからなる共重合体は、酸価が５０〜１００ＫＯＨ−ｍｇ／ｇが好ましく、より好ましくは７０〜８２ＫＯＨ−ｍｇ／ｇである。この酸価が、５０ＫＯＨ−ｍｇ／ｇ未満の場合、後述するエポキシ樹脂やフェノール樹脂との相溶性が低下するため好ましくない。また、１００ＫＯＨ−ｍｇ／ｇを超えると、硬化後に、ポリビニルブチラールがもつ未反応のカルボキシル基が残存し、硬化物の耐吸湿性、電気絶縁性などに悪影響を及ぼす恐れがある。
【００１０】
本発明の半導体装置用接着剤組成物中において、上記（Ａ）反応性エラストマーの比率は、１０〜３０質量％である。（Ａ）反応性エラストマーの比率が１０質量％未満の場合、後述する半導体装置用接着シートが半硬化状態のとき脆さが現れる。また、３０質量％を超えると、硬化物の耐熱性、低吸湿性、高接着性、電気絶縁性など、必須成分として含まれているエポキシ樹脂特有の性質が十分に得られない。上記耐熱性等の性質に欠けると、半導体装置用接着剤としての信頼性面にかける恐れがある。
このように、（Ａ）反応性エラストマーが、本発明の半導体装置用接着剤組成物の必須成分であって、反応性を付与されたエラストマーであるため、エポキシ樹脂など他の樹脂との相溶性を向上させる。
また、硬化後は、エラストマーが取り込まれることにより、系全体の熱膨張係数の上昇が抑制される。この熱膨張係数の上昇が抑制されることによって、チップと接着剤間、及び接着剤と基板間との熱膨張差に基づくストレスを低減することができる。
【００１１】
本発明における（Ｂ）エポキシ樹脂としては、分子内に２個以上のグリシジルエーテル基を有するものである。
（Ｂ）エポキシ樹脂として、グリシジルエステルを有するものは、加水分解を起こし易く、ＰＣＴ（プレッシャークッカーテスト）後に硬化物が被着体との間に剥離を起こし易い。また、グリシジルアミンを有するエポキシ樹脂は、そのグリシジルアミン自身が触媒としても作用する可能性があるため、Bステージ（半硬化状態）をコントロールし難く、保存安定性を損ね易い。一方、線状脂肪族エポキシドを有するエポキシ樹脂は、その線状脂肪族エポキシドが主鎖に官能基を有する為反応性に乏しい。従って、エポキシ樹脂の中でもグリシジルエーテル基を有しているものが好適に用いられる。
特に、グリシジルエーテル基が芳香族環に直接結合しているタイプのエポキシ樹脂が最も好ましい。
【００１２】
さらに詳しくは、このタイプのエポキシ樹脂の中でも、硬化物が耐熱性、低吸湿性、高接着性、電気絶縁性等に優れている点から、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂などが好適に用いられる。具体的には、大日本インキ化学工業社製：商品名；エピクロンＨＰ−７２００、ＨＰ−７２００Hなどのジシクロペンタジエン型、油化シェルエポキシ社製：商品名；エピコートＹＸ４０００、ＹＸ４０００Ｈなどのビフェニル型、日本化薬社製：商品名；ＮＣ−３０００Ｐのビフェニルノボラック型、大日本インキ化学工業社製：商品名；エピクロンＨＰ−４０３２、ＨＰ−４０３２Ｐなどのナフタレン型、日本化薬社製：商品名；ＥＯＣＮ−１０２０−５５、ＥＯＣＮ−４５００、ＥＯＣＮ−４６００、ＣＥＲ−１０２０などのクレゾールノボラック型、日本化薬社製：商品名；ＢＲＥＮ−Ｓ、ＢＲＥＮ−１０５、ＢＲＥＮ−３０４などの臭素化フェノールノボラック型等が挙げられる。特に臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂は、本発明の組成物に難燃性を付与する為の有効な手段であり、好ましく用いられる。
【００１３】
本発明の半導体装置用接着剤組成物中における上記（Ｂ）エポキシ樹脂の比率は、４０〜６５質量％である。この比率が４０質量％未満の場合、硬化物の耐熱性、低吸湿性、高接着性、電気絶縁性などエポキシ樹脂特有の性質が十分に得られず、半導体装置用接着剤組成物としての信頼性面に欠ける。また、６５質量％を超えると、物理的に半硬化状態の半導体装置用接着シートが脆くなり、取り扱い性がよくない。
このように、（Ｂ）エポキシ樹脂が、本発明の半導体装置用接着剤組成物の必須成分であることによって、耐熱性、低吸湿性、高接着性、電気絶縁性に優れた半導体装置用接着剤組成物、および半導体装置用接着シートを得ることができる。
【００１４】
本発明における（Ｃ）フェノ−ル樹脂は、（Ｂ）エポキシ樹脂と反応して３次元網状構造を形成する。
上記（Ｃ）フェノ−ル樹脂としては、レゾールフェノ−ル樹脂、フェノ−ルノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、レゾールシノール樹脂、キシレン樹脂などのフェノール誘導体があるが、中でもフェノールノボラック樹脂は、反応性に優れ、特に半導体装置用途において、耐湿耐熱性に優れるため好ましい。
本発明に用いられるフェノールノボラック樹脂は、軟化点が６０〜１５０℃であることが好ましく、より好ましくは７０〜１３０℃である。これは、軟化点が６０℃未満の場合、保存安定性に欠け、１５０℃を超えるものでは反応性に乏しく、Bステージ（半硬化状態）をコントロールし難い理由による。
（Ｂ）エポキシ樹脂と（Ｃ）フェノール樹脂との比率は、官能基当量比すなわち、エポキシ基とフェノール性水酸基の当量比で１：０．６〜１：１である。官能基当量比で１：０．６より（Ｃ）フェノール樹脂の比率が小さいと、耐熱性や耐湿性において充分な性能を有する硬化物が得られず、１：１より（Ｃ）フェノール樹脂の比率が大きいと、未反応の（Ｃ）フェノール樹脂が残存し、硬化物の吸湿性などに影響を及ぼす恐れがある。
このように、（Ｃ）フェノール樹脂が、本発明の半導体装置用接着剤組成物の必須成分であることによって、上記（Ｂ）エポキシ樹脂と反応し、耐湿熱性に優れた半導体装置用接着剤組成物、および半導体装置用接着シートを得ることができる。
【００１５】
本発明における（Ｄ）硬化促進剤は、１種類以上の塩基性触媒を含有していることが望ましい。
上記塩基性触媒は、（Ｂ）エポキシ樹脂由来のエポキシ基と（Ｃ）フェノール樹脂由来のフェノール性水酸基との反応を促進するものである。
上記塩基性触媒としては、イミダゾール化合物が挙げられるが、特にエポキシアダクトタイプのイミダゾール化合物が好適に用いられる。
具体的に、イミダゾール化合物をコア成分とするマイクロカプセル化された塩基性触媒としては、ビスフェノールF及び／又はA型液状エポキシ樹脂中に３０〜４０重量％分散されたタイプが挙げられる。これは、常温時におけるＢステージ（半硬化状態）の安定性と高温時における速硬化性が両立できるのが特長である。旭化成エポキシ社製：商品名；ノバキュア（ＨＸ−３９２１ＨＰ、ＨＸ−３９４１ＨＰ、ＨＸ−３７２１、ＨＸ−３７４８、ＨＸ−３７４１、ＨＸ−３０８８、ＨＸ−３７２２、ＨＸ−３７４２、ＨＸ−３６１３）がこれに相当する。
【００１６】
また、液状エポキシ樹脂中に分散されていないタイプのエポキシアダクト型イミダゾール化合物を樹脂中に分散することによっても、同様の効果が得られる。このタイプはイミダゾール化合物単体であるため余分な組成を含まず、上記エポキシ樹脂硬化物の耐熱性、低吸湿性、高接着性、電気絶縁性といった特性を落としにくいメリットがある。
具体的には、味の素ファインテクノ社製：商品名；アミキュアＰＮ−２３、ＰＮ−３１、ＰＮ−４０、ＰＮ−Ｈや旭電化社製：商品名；アデカハードナーＥＨ−３２９３がある。
さらに、エポキシアダクトされていないタイプのイミダゾール化合物も、樹脂中に分散することによって同様に用いることができる。具体的には、四国化成工業社製：商品名；キュアゾールＡＭＺ−１２、ＡＭＺ−２０、ＡＭＺ−ＡＤＰ、ＡＭＺ−ＣＮ、ＡＭＺ−ＣＯＮＨ、ＡＭＺ−ＣＯなどが挙げられる。
但しこれら硬化促進剤は、調製時間内は使用する溶剤に溶けないことが大前提であり、この点から溶剤にはテトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、トルエン、キシレンなどが選択される。
【００１７】
上記塩基性触媒は、半導体装置用接着剤組成物中において、３〜１６質量％の比率で含有されていることが望ましい。塩基性触媒の比率が３質量％未満であると、充分な硬化反応速度が得られず、１６質量％を超えると硬化物の耐湿性、電気絶縁性などに影響を及ぼす恐れがある。
このように、（Ｄ）硬化促進剤が、本発明の半導体装置用接着剤組成物の必須成分であることによって、本発明の半導体装置用接着剤組成物、および半導体装置用接着シートの硬化反応が速やかに行われる。
【００１８】
本発明の半導体装置用接着剤組成物の調製方法としては、上述した範囲内の量の（Ａ）反応性エラストマー、（Ｂ）エポキシ樹脂、（Ｃ）フェノール樹脂をメチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、トルエン等の溶媒を用いて、常温〜５０℃程度で溶解させる。溶解した後、これに上述した（D）硬化促進剤を加え、分散させて、半導体装置用接着剤組成物の塗料とする。
また、必要に応じて、後述するシランカップリング剤、導電性粒子、非導電性粒子を上記塗料に加えることができる。
【００１９】
本発明の半導体装置用接着剤組成物は、上記（Ａ）反応性エラストマー、（Ｂ）エポキシ樹脂、（Ｃ）フェノール樹脂、（Ｄ）硬化促進剤を必須成分として含有する以外にも、必要に応じて、シランカップリング剤、導電性粒子、非導電性粒子を含有する。以下、それらの成分について詳しく説明する。
本発明におけるシランカップリング剤は、樹脂間の相溶性を向上させたり、被着体に対する接着力を高める目的で使用されるものである。
上記シランカップリング剤としては、エポキシシラン系化合物、アミノシラン系化合物、ビニルシラン系化合物といったシランカップリング剤が挙げられる。
この中でも、特にエポキシシラン系化合物とアミノシラン系化合物は、上記相溶性や接着力の効果が大きいため好ましい。しかし、アミノシラン系化合物は、半導体装置用接着剤組成物、及び半導体装置用接着シートの保存安定性を損なう恐れがあることから、エポキシシラン系化合物が最も好ましい。
【００２０】
本発明の半導体装置用接着剤組成物、または半導体装置用接着シートをフリップチップ実装に用いて、異方導電性の機能を付与する場合や、半田代替用の導電性接着剤として用いる場合は、半導体装置用接着剤組成物中に導電性粒子を含有させてもよい。半導体装置用接着剤中に導電性粒子を含有させることによって、電極の接続用として利用することが可能となる。
フリップチップ実装に用いて異方導電性の機能を付与する場合の導電性粒子としては、金、銀、銅、ニッケル、半田などの金属粒子や、ポリスチレンなどの高分子の球状のコア材に、金、ニッケルなどの導電層を設けた粒子などを挙げることができる。
導電性粒子を含有させた半導体装置用接着剤組成物をフリップチップ実装に用いた場合は、導電性粒子がスタッドバンプと回路電極間に介在することで、スタッドバンプの高さばらつきが吸収される効果がある。そして、スタッドバンプの高さばらつきが吸収されると、スタッドバンプ作製時に、レべリングの精度を高める必要がないという利点がある。
【００２１】
また、スタッドバンプの高さばらつきがある場合は、導電性粒子の平均粒子径が高さばらつきよりも大きいことが必要で、更にスタッドバンプの最小間隔、及び半導体装置用接着シートの厚さよりも小さい導電性粒子が好適に使用される。導電性粒子の平均粒子径は、１〜１０μｍが好ましく、半導体装置用接着剤組成物中の含有量は全固形分の５〜３５質量％が好ましい。
また、半田代替の導電性接着剤として使用する場合は、導電性粒子として、金、銀、銅、ニッケル、半田などの金属粉が挙げられる。この中でも、高導電率を有する金、銀、銅が好適に用いられる。更に好ましくは、金属粉間の接触面積を上げられる点から、フレーク状のものがよい。
本発明の半導体装置用接着剤組成物に分散される導電性粒子の含有量は、全固形分の６０〜９０質量％であり、より好ましくは、７０〜８０質量％である。導電性粒子の含有量が６０質量％未満であると、十分な導電率が得られず、逆に９０質量％を超えると、十分な接着強度が得られなくなる。半田代替の導電性接着剤として使用する場合の含有する導電性粒子の平均粒子径は、５〜２０μｍが好ましい。
【００２２】
本発明における非導電性粒子は、半導体装置用接着剤組成物の粘度調整や、半導体装置用接着シートの熱膨張係数及び熱伝導率や弾性率の調整、難燃性の付与などを目的として使用されるものである。
非導電性粒子としては、粉砕型シリカ、溶融型シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、窒化チタン、窒化珪素、窒化硼素、硼化タングステン、炭化珪素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化モリブデン、マイカ、酸化亜鉛、カーボンブラック、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、またはこれらの表面をトリメチルシロキシル基などで処理したものなどが挙げられる。
また、非導電性粒子は、半導体装置用接着シートの厚さ以内のものならば使用できる。
また、非導電性粒子を上記導電性粒子と併用する場合には、導通を確実にとる点から、導電性粒子径よりも小さいことが好ましい。
このように、非導電性粒子を含有させることによって、半導体装置用接着剤組成物の粘度を調整し、低粘度の塗料でも支持体に塗工することが可能となるという効果がある。また、半導体装置用接着シートにおいては、非導電性粒子を含有させることによって、熱膨張差に基づくストレスの低減、熱伝導性が上がり、速硬化性を高めることができる。また、弾性率を調整することができるという効果がある。また、非導電性粒子を含有させることにより、難燃性が付与されるので、半導体装置用途には好適に用いられる。
【００２３】
本発明の半導体装置用接着シートは、剥離性フィルム、絶縁性フィルム、剥離紙等の支持体の少なくとも一面に、上記半導体装置用接着剤組成物を積層してなるものである。
上記剥離性フィルムおよび絶縁性フィルムとして用いられるフィルム材質は、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル類、ポリエチレンなどのポリオレフイン類、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルサルフオン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、トリアセチルセルロースなどが好ましく使用され、さらに好ましくはポリエステル類、ポリオレフィン類およびポリイミドである。
剥離性フィルムは、これらの材質からなるフィルムにシリコーンなどの離型剤で剥離処理を施したものが好ましく使用される。
【００２４】
これらのフィルムの片面または両面に、本発明の半導体装置用接着剤組成物を有機溶媒に溶解、分散させて接着剤塗料とし、それを塗布し乾燥して接着剤層を形成し、好ましくはこの接着剤層を熱圧着時のボイドの抑制や流動性の抑制の理由で半硬化状態にする。
特に加工使用条件、例えば硬化時間の短縮、導体パターンへの埋め込み等でフロー性や発泡を押さえる為、半硬化状態を適宜コントロールする。半硬化状態のコントロール方法は限定しないが、エージング等でコントロールする事が好ましい。
接着剤層の乾燥後の厚さは、３〜２００μｍ、好ましくは５〜１００μｍである。
接着剤層を形成したフィルムの保管時には、必要に応じて保護フィルムを貼着し、使用時には剥がして用いる。
【００２５】
本発明の半導体装置用接着剤組成物および半導体装置用接着シートは、種々の電子部品において適用できるが、耐吸湿性ＩＲリフロー性に優れる点から、特にインターポーザーへの半導体ベアチップのフリップチップ実装に好適である。
また、ＢＧＡ、ＣＳＰ、ＭＣＰ等において、パッケージとマザーボードとを接続する半田ボール部分で発生する、チップと基板との熱膨張差に基づく接続界面のストレスを緩和する目的で、アンダーフィル材としても有用である。
さらに、半導体チップを外部環境から保護する、封止樹脂及び封止シートとしての使用や、導電性粒子を高充填することにより、半田代替の導電性接着剤としても利用可能である。
このように、半導体装置用接着剤組成物および半導体装置用接着シートを用いることによって、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
接着剤組成物の塗料の調製：
表１に示す各（Ａ）反応性エラストマー、（Ｂ）エポキシ樹脂、（Ｃ）フェノール樹脂をメチルエチルケトンに、それぞれ表２に示す質量％（固形分）となるように常温〜５０℃程度で溶解した。その後、（Ｄ）硬化促進剤を表２に示す質量％（固形分）となるように分散させて溶液を作製した。
シランカップリング剤、導電性粒子、非導電性粒子は、必要に応じて（Ａ）反応性エラストマー、（Ｂ）エポキシ樹脂、（Ｃ）フェノール樹脂、（Ｄ）硬化促進剤の全必須成分に対して、表２に示す質量％（固形分）になるように配合した。
その後、溶液を（Ａ）反応性エラストマー、（Ｂ）エポキシ樹脂、（Ｃ）フェノール樹脂、（Ｄ）硬化促進剤の全必須成分の固形分率が、４０〜５０質量％になるように調製して、半導体装置用接着剤組成物の塗料を得た。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【００２９】
評価方法：
（電気特性評価）
フレキシブル基板（商品名：エスパネックス、新日鐵化学社製）にフォトレジスト膜を熱圧着し、露光、エッチング、レジスト膜剥離を経て、試験用の導体／導体間距離５０μｍ／５０μｍのくし型回路を作製した。
次に、上記実施例１〜１０および比較例１〜５の半導体装置用接着剤組成物の塗料を、乾燥後の厚さが２５μｍとなるように、剥離処理を施した厚さ３８μｍのポリエステルフィルム上に塗布し、熱風循環型乾燥機中にて１００℃で３分間乾燥した後、剥離処理を施した厚さ３８μｍのポリエステルフィルムを貼り合わせて、絶縁抵抗値測定用の半導体装置用接着シートを作製した。続いて、片面のポリエステル保護フィルムを剥離した半導体装置用接着シートを、上記回路上に８０〜１２０℃で仮圧着し、次いで、もう一方のポリエステルフィルムを剥がして、真空プレス機（型式：ＫＶＨＣ、北川精機社製）にて加圧しながら１８０℃／１０分間加熱し、半導体装置用接着剤組成物からなる接着剤層を硬化させて電気特性評価試料とした。
この評価試料を恒温恒湿槽中に投入し、電圧を印加して絶縁抵抗値を測定した。本試験は、温度：１３０℃／湿度：８５％ＲＨ／印加電圧：直流電圧５Ｖ／電圧印加時間：３３６時間で行った。さらに、くし型回路の導体（銅箔部）への電食の有無についても観察し、絶縁抵抗値の劣化の有無と合わせて、「良好な試料数／評価個数」の表記で結果を表３に示した。また、実施例１及び比較例１の絶縁抵抗値変化の一例を図１、図２に示した。
【００３０】
（耐リフロー性評価）
上記実施例１〜１０および比較例１〜５の半導体装置用接着剤組成物の塗料を、乾燥後の厚さが２５μｍとなるように、剥離処理を施した厚さ３８μｍのポリエステルフィルム上に塗布し、熱風循環型乾燥機中にて１００℃で３分間乾燥して半導体装置用接着シートを作製した後、剥離処理を施した厚さ３８μｍのポリエステル保護フィルムを貼り合わせた。  続いて、ポリエステル保護フィルムを剥離して、厚さ２５μｍの半導体装置用接着シート同士を６０〜１００℃でラミネートして、厚さ５０μｍの半導体装置用接着シートを得た。また、フロー性や発泡を押さえるため、適度なエ−ジング条件で半硬化状態をコントロ−ルした。
このようにして得られた上記半導体装置用接着シートを０．９ｃｍ×０．７ｃｍに切断した後、片面のポリエステル保護フィルムを剥離し、厚さ２００μｍ、大きさ２．０ｃｍ×２．０ｃｍの銅部分をエッチングしたガラスエポキシ基板（商品名；ＣＣＬ−ＥＬ１７０、三菱ガス化学社製）に９０〜１３０℃で仮圧着した。
さらに、他方のポリエステルフィルムを剥がして、０．９ｃｍ×０．７ｃｍのガラスチップを、接着剤に掛かる温度１８０〜２２０℃で５〜２０秒間、１ＭＰａの圧力で本圧着した。場合によっては本圧着の後、１５０〜１８０℃で１０〜３０分間加熱して接着剤層を硬化させ、耐リフロー性評価試料とした。
この評価試料を、恒温恒湿槽中に８５℃／８５％ＲＨの条件で１６８時間曝露し、その後２６０℃に設定されたＩＲリフロー炉を一回通過させ、剥離、発泡の有無を観察した。「良好な試料数／評価個数」の表記で、結果を表３に示した。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
比較例１は、本発明における（Ａ）反応性エラストマーの含有量の上限から外れており、比較例２は、用いられているエポキシ樹脂が、本発明における（Ｂ）エポキシ樹脂の種類とは異なる。また、比較例３は、本発明における（Ｂ）エポキシ樹脂の含有量の下限から外れている。また、比較例４及び５は、（Ｂ）エポキシ樹脂と（Ｃ）フェノ−ル樹脂との官能基当量比が、本発明における官能基当量比の範囲から外れている。
よって、表３に示す結果から明らかなように、比較例１〜５で得られた塗料は、電気特性および耐リフロー性について満足なものではなかった。一方、実施例１〜１０で得られた塗料は、電気特性および耐リフロー性に非常に優れていた。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は反応性エラストマーを必要最低限含有することによって、エポキシ樹脂硬化物のもつ耐熱性、低吸湿性、高接着性、電気絶縁性などの特性を極力低減させずに、耐リフロー性、短時間・低温接続性に優れた半導体装置用接着剤組成物および半導体装置用接着シートを得ることができる。
更に、半導体装置用接着剤組成物および半導体装置用接着シートを用いることによって、半田リフロー時に、リフロークラックのない高い信頼性をもつ半導体装置を得ることができ、工業的に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１の絶縁抵抗値変化のグラフ。
【図２】  比較例１の絶縁抵抗値変化のグラフ。
【図１】
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【図２】
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