JP3539242B2 - 接着部材、接着部材を設けた半導体搭載用配線基板及びこれを用いた半導体装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着部材、接着部材を設けた半導体搭載用配線基板及び接着部材を用いて半導体チップとインターポーザと呼ばれる配線基板とを接着させた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の発達に伴い電子部品の搭載密度が高くなり、チップスケールパッケージやチップサイズパッケージ（以下ＣＳＰと呼ぶ）と呼ばれる半導体チップサイズとほぼ同等なサイズを有する半導体パッケージや半導体のベアチップ実装など新しい形式の実装方法が採用され始めている。
【０００３】
半導体素子をはじめとする各種電子部品を搭載した実装基板として最も重要な特性の一つとして信頼性がある。その中でも、熱疲労に対する接続信頼性は実装基板を用いた機器の信頼性に直接関係するため非常に重要な項目である。
この接続信頼性を低下させる原因として、熱膨張係数の異なる各種材料を用いていることから生じる熱応力が挙げられる。これは、半導体チップの熱膨張係数が約４ｐｐｍ／℃と小さいのに対し、電子部品を実装する配線板の熱膨張係数が１５ｐｐｍ／℃以上と大きいことから熱衝撃に対して熱ひずみが発生し、その熱ひずみによって熱応力が発生するものである。
従来のＱＦＰやＳＯＰ等のリードフレームを有する半導体パッケージを実装した基板では、リードフレームの部分で熱応力を吸収し信頼性を保っていた。
しかし、ベアチップ実装では、はんだボールを用いて半導体チップの電極と配線板の配線パッドを接続する方式やバンプと称する小突起を作製して導電ペーストで接続する方式を取っており、熱応力がこの接続部に集中して接続信頼性を低下させていた。この熱応力を分散させるためにアンダーフィルと呼ばれる樹脂をチップと配線板の間に注入させることが有効であることがわかっているが、実装工程を増やし、コストアップを招いていた。また、従来のワイヤボンディングを用いて半導体チップの電極と配線板の配線パッドを接続する方式もあるが、ワイヤを保護するために封止材樹脂を被覆せねばならずやはり実装工程を増やしていた。
【０００４】
ＣＳＰは他の電子部品と一括して実装できるために、日刊工業新聞社発行表面実装技術１９９７−３号記事「実用化に入ったＣＳＰ（ファインピッチＢＧＡ）のゆくえ」中の５ページ表１に示されたような各種構造が提案されている。その中でも、インターポーザと呼ばれる配線基板にテープやキャリア基板を用いた方式の実用化が進んでいる。これは、前述表の中で、テセラ社やＴＩ社などが開発している方式を含むものである。これらはインターポーザと呼ばれる配線基板を介するために、信学技報ＣＰＭ９６−１２１，ＩＣＤ９６−１６０（１９９６−１２）「テープＢＧＡタイプＣＳＰの開発」やシャープ技報第６６号（１９９６−１２）「チップサイズパッケージ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）開発」に発表されているように優れた接続信頼性を示している。
これらのＣＳＰの半導体チップとインターポーザと呼ばれる配線基板との間には、それぞれの熱膨張率差から生じる熱応力を緩和するような接着部材が使われることが好ましい。かつ、耐湿性や高温耐久性も要求される。さらに、製造工程管理のしやすさから、フィルムタイプの接着部材が求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の接着部材には、熱応力の緩和の作用、耐熱性や耐湿性を有することが必要である。それに加え、製造プロセスの上からは、半導体チップに設けられた電気信号を出力するための電極部分に接着剤が流出してこないことが必要であり、かつ、配線基板に設けられた回路との間に空隙を残してはならない。電極部分に接着剤が流出すると電極の接続不良が発生し、回路と接着剤との間に空隙があると耐熱性、耐湿性の低下が起こりやすい。このため、接着剤のフロー量をコントロールすることが重要である。また、熱硬化性樹脂を含むフィルム状接着剤は、経時変化によりフロー量や接着強度の低下が起こりやすい。そのため、接着部材には、その可使期間を通したフロー量や接着強度のコントロールが必要となってきている。
【０００６】
本発明は、ガラスエポキシ基板やフレキシブル基板等のインターポーザと呼ばれる配線基板に熱膨張係数の差が大きい半導体チップを実装する場合に必要な耐熱性、耐湿性を有する接着部材、この接着部材を設けた半導体搭載用配線基板、及びこの接着部材を用いて半導体チップと配線基板を接着させた半導体装置の提供及び使用工程での接着部材の取扱性向上を課題とした。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、両面に接着剤層を備えた接着部材であって、その片面(Ａ面）の接着剤層を２５℃、５０％ＲＨの雰囲気で１〜３０日保管した場合の（１〜３０日の何れの日でも）フロー量が１００〜１０００μmでありかつポリイミドフィルムと貼り合せ硬化させたときの接着強度が３００〜３０００Ｎ／ｍであり、反対面(Ｂ面）の接着剤層を２５℃、５０％ＲＨの雰囲気で１〜９０日保管した場合の（１〜９０日の何れの日でも）フロー量が５０〜１０００μｍであり、かつポリイミドフィルムと貼り合せ硬化させたときの接着強度が３００〜３０００Ｎ／ｍであることを特徴とする接着部材である。
本発明でのフロー量は、７５μm厚のフィルム状接着剤をφ１０ｍｍのポンチで打抜いたものをサンプルとし、２５ｍｍ×２５ｍｍに切断した２枚のポリエチレンテレフタレートフィルムの中央部に挟み、１００℃、３ＭＰａ、５分の条件でプレスした後のサンプルの大きさを測定し、プレス前後の半径の差を算出したものである。また、ポリイミドフィルムと貼り合せ硬化させたときの接着強度は、フィルム状接着剤の両面に厚さ５０μｍのポリイミドフィルムを貼り合せ、硬化させたものを１０ｍｍ幅にカットして、その両面のポリイミドフィルムを支持し、室温の雰囲気中で１８０度方向に５０ｍｍ／分の速度でＴ字ピール強度を測定したものである。
【０００８】
本発明の接着部材は、少なくとも片面の接着剤層が、動的粘弾性測定装置を用いて測定した場合の貯蔵弾性率が２５℃で２０〜２，０００ＭＰａであり、２６０℃で３〜５０ＭＰａである硬化物特性を有する接着剤であると好ましい。
また、本発明の接着部材は、少なくとも片面の接着剤層にエポキシ樹脂およびエポキシ基、カルボキシル基の少なくとも１種類の官能基を有する熱可塑性樹脂を含有すると好ましい。
そして、本発明の接着部材は、少なくとも片面（Ａ面）に（１）エポキシ樹脂及びその硬化剤１００重量部、（２）エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂５〜４０重量部、（３）グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含むＴｇ（ガラス転移温度）が−１０℃以上でかつ重量平均分子量が８０万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体１００〜３００重量部、（４）硬化促進剤０．１〜５重量部を含む接着剤を設けると好ましく、具体的にはエポキシ樹脂の硬化剤がフェノール樹脂で、エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂であるフェノキシ樹脂を用いた、（１）エポキシ樹脂及びフェノール樹脂１００重量部、（２）フェノキシ樹脂５〜４０重量部、（３）グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含むＴｇ（ガラス転移温度）が−１０℃以上でかつ重量平均分子量が８０万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体１００〜３００重量部、（４）硬化促進剤０．１〜５重量部を含む接着剤を設けると好ましい。
また本発明の接着部材は、少なくとも片面（Ａ面）に（１）エポキシ樹脂及びその硬化剤１００重量部、（２）グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含むＴｇ（ガラス転移温度）が−１０℃以上でかつ重量平均分子量が８０万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体１００〜３００重量部、（３）硬化促進剤０．１〜５重量部を含有する接着剤を設けることが好ましく、具体的にはエポキシ樹脂の硬化剤がフェノール樹脂である（１）エポキシ樹脂及びフェノール樹脂１００重量部、（２）グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含むＴｇ（ガラス転移温度）が−１０℃以上でかつ重量平均分子量が８０万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体１００〜３００重量部、（３）硬化促進剤０．１〜５重量部を含有する接着剤を設けると好ましい。また、無機フィラーを接着剤の樹脂分１００体積部に対して１〜２０体積部含有する接着剤を少なくともＡ面の接着剤層に設けると好ましい。
【０００９】
そして、本発明の接着部材は、上記の接着剤でＡ面およびＢ面の２層の接着剤層のみからなる接着部材である。また、本発明の接着部材は、Ａ面およびＢ面の上記接着剤層をコア材の両面に設けたものである。コア材として、耐熱性熱可塑フィルムが好ましく、耐熱性熱可塑フィルムの軟化点温度が２６０℃以上であることがさらに好ましい。具体的にはガラス転移温度が２００℃以上の特性を示すポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、フッ素系樹脂のポリテトラフルオロエチレン、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマーまたは液晶ポリマーを用いたものが好ましい。これらのコア材は、平滑なフィルムばかりでなく多孔質フィルムを用いても良い。
【００１０】
また、本発明は、配線基板の半導体チップ搭載面に上記の接着部材のＡ面を配線基板に接するように設けた半導体搭載用配線基板である。
【００１１】
さらに、本発明は、上記接着部材を用いて半導体チップとインターポーザと呼ばれる配線基板を接着部材のＡ面を配線基板側にして接着させた半導体装置である。特に、半導体チップの面積が、配線基板の面積の７０％以上であると好ましい半導体装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
両面に接着剤層を有する接着部材においては、配線基板に接する接着剤層と半導体チップに接する接着剤層では求められるフロー量が異なる。本発明者らは種々検討した結果、配線基板表面には厚みが１０〜３０μｍの回路が形成されており、この回路を十分に埋め込むために１００μｍ以上のフロー量が必要であること、電極を汚さないためには１０００μｍを超えてはならないことがわかった。また、半導体チップ表面には１〜１０μｍのパッシべーション膜が形成されているだけであり、５０μｍ以上のフロー量があれば空隙を発生しないことがわかった。
更に、接着強度は、３００〜３０００Ｎ／ｍである必要がある。３００Ｎ／ｍ未満であると耐熱性や耐湿性が劣ること、また、３０００Ｎ／ｍを超える接着剤はフィルム状接着剤でのタック性が非常に大きく取り扱い性に欠けることがわかった。
【００１３】
可使期間についても配線基板に接する接着剤層と半導体チップに接する接着剤層では求められる期間が異なる。これは、半導体装置の組立て工程において、接着部材はまず配線基板に貼り付けられ、その後に半導体チップと貼り合わされることが多いためである。接着部材単体を冷蔵保管することは比較的容易であり、室温で３０日の可使期間があれば十分に対応できる。しかし、接着部材を貼り付けた配線基板を冷蔵保管することはより大きな保管庫を必要とし、組立てコストが上昇する。そのため、配線基板に貼り付け後の可使期間は９０日が必要である。
以上述べたように、接着部材には被接着体により異なる機能が求められているため、接着部材はそれぞれの要求特性を満足する機能の異なる複数の層からなることが望ましい。
【００１４】
本発明の接着部材に使用した接着剤硬化物の動的粘弾性測定装置で測定した貯蔵弾性率は、２５℃で２０〜２，０００ＭＰａで、２６０℃で３〜５０ＭＰａという低弾性率でなければならない。貯蔵弾性率の測定は、接着剤硬化物に引張り荷重をかけて、周波数１０Ｈｚ、昇温速度５〜１０℃／分で−５０℃から３００℃まで測定する温度依存性測定モードで行った。貯蔵弾性率が２５℃で２，０００ＭＰａを超えるものと２６０℃で５０ＭＰａを超えるものでは、半導体チップと配線基板であるインターポーザとの熱膨張係数の差によってリフロー時に発生する熱応力を緩和させる効果が小さくなり、剥離やクラックを発生する恐れがある。一方、貯蔵弾性率が２５℃で２０ＭＰａ未満では接着部材の取扱性や接着剤層の厚さ精度が悪くなり、２６０℃で３ＭＰａ未満ではリフロークラックを発生しやすくなる。
【００１５】
本発明の接着部材において接着剤に使用するエポキシ樹脂は、硬化して接着作用を呈するものであればよく、二官能以上で、好ましくは分子量が５０００未満、より好ましくは３０００未満のエポキシ樹脂が使用できる。二官能エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型樹脂等が例示される。ビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型液状樹脂は、油化シェルエポキシ株式会社から、エピコート８０７、エピコート８２７、エピコート８２８という商品名で市販されている。また、ダウケミカル日本株式会社からは、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３０、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３１、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３６１という商品名で市販されている。さらに、東都化成株式会社から、ＹＤ８１２５、ＹＤＦ８１７０という商品名で市販されている。
【００１６】
エポキシ樹脂としては、高Ｔｇ化を目的に多官能エポキシ樹脂を加えてもよく、多官能エポキシ樹脂としては、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等が例示される。フェノールノボラック型エポキシ樹脂は、日本化薬株式会社から、ＥＰＰＮ−２０１という商品名で市販されている。クレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、住友化学工業株式会社から、ＥＳＣＮ−１９０、ＥＳＣＮ−１９５という商品名で市販されている。また、前記日本化薬株式会社から、ＥＯＣＮ１０１２、ＥＯＣＮ１０２５、ＥＯＣＮ１０２７という商品名で市販されている。さらに、前記東都化成株式会社から、ＹＤＣＮ７０１、ＹＤＣＮ７０２、ＹＤＣＮ７０３、ＹＤＣＮ７０４という商品名で市販されている。
【００１７】
エポキシ樹脂の硬化剤は、エポキシ樹脂の硬化剤として通常用いられているものを使用でき、アミン、ポリアミド、酸無水物、ポリスルフィッド、三弗化硼素及びフェノール性水酸基を１分子中に２個以上有する化合物であるビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ等が挙げられる。特に吸湿時の耐電食性に優れるためフェノール樹脂であるフェノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂またはクレゾールノボラック樹脂等を用いるのが好ましい。このような好ましいとした硬化剤は、大日本インキ化学工業株式会社から、フェノライトＬＦ２８８２、フェノライトＬＦ２８２２、フェノライトＴＤ−２０９０、フェノライトＴＤ−２１４９、フェノライトＶＨ４１５０、フェノライトＶＨ４１７０という商品名で市販されている。
【００１８】
硬化剤とともに硬化促進剤を用いるのが好ましく、硬化促進剤としては、各種イミダゾール類を用いるのが好ましい。イミダゾールとしては、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテート等が挙げられる。イミダゾール類は、四国化成工業株式会社から、２Ｅ４ＭＺ、２ＰＺ−ＣＮ、２ＰＺ−ＣＮＳという商品名で市販されている。
【００１９】
フィルム化する上では、高分子量の熱可塑性樹脂が必須成分となる。この熱可塑性樹脂は、官能基を有していることが望ましく、官能基による架橋反応により、耐リフロー性を始めとする耐熱性を上げることができる。官能基の種類としては、特に制限する必要はないが、エポキシ樹脂やその硬化剤との反応性を有するエポキシ基またはカルボキシル基などが実用的である。これらの官能基を有する熱可塑性樹脂としては、エポキシ基やカルボキシル基を有するアクリル系共重合体やブタジエン系共重合体などがある。この中でもエポキシ基含有アクリル系共重合体は、フロー性や接着強度を制御しやすく好適である。
これらの熱可塑性樹脂として、エポキシ基を有するブタジエン系共重合体がダイセル化学工業株式会社からエポフレンドＡ−１０１０、Ａ−１０２０という商品名で市販されている。エポキシ基を有するアクリル系共重合体は、帝国化学産業株式会社から、ＨＴＲ−８６０Ｐ−３という商品名で市販されている。カルボキシル基を有するブタジエン系共重合体は、日本合成ゴム株式会社から、ＰＮＲ−１という商品名で市販されている。カルボキシル基を有するアクリル系共重合体は、帝国化学産業株式会社から、ＨＴＲ−８６０Ｐという商品名で市販されている。
【００２０】
接着剤に使用するグリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含むＴｇが−１０℃以上でかつ重量平均分子量が８０万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体は、帝国化学産業株式会社から市販されている商品名ＨＴＲ−８６０Ｐ−３を使用することができる。官能基モノマーが、カルボン酸タイプのアクリル酸や、水酸基タイプのヒドロキシメチル（メタ）アクリレートを用いると、架橋反応が進行しやすく、ワニス状態でのゲル化、Ｂステージ状態での硬化度の上昇による接着力の低下等の問題があるため好ましくない。また、官能基モノマーとして用いるグリシジル（メタ）アクリレートの量は、２〜６重量％の共重合体比とする。接着力を得るため、２重量％以上とし、ゴムのゲル化を防止するために６重量％以下とされる。残部はエチル（メタ）アクリレートやブチル（メタ）アクリレートまたは両者の混合物を用いることができるが、混合比率は、共重合体のＴｇを考慮して決定する。Ｔｇが−１０℃未満であるとＢステージ状態での接着剤層のタック性が大きくなり取扱性が悪化するので、−１０℃以上とされる。重合方法はパール重合、溶液重合等が挙げられ、これらにより得ることができる。
エポキシ基含有アクリル系共重合体の重量平均分子量は、８０万以上とされ、この範囲では、シート状、フィルム状での強度や可撓性の低下やタック性の増大が少ないからである。また、分子量が大きくなるにつれフロー性が小さく配線の回路充填性が低下してくるので、エポキシ基含有アクリル系共重合体の重量平均分子量は、２００万以下であることが好ましい。
上記エポキシ基含有アクリル系共重合体の配合量は、弾性率低減や成形時のフロー性抑制のため１００重量部以上とされ、エポキシ基含有アクリルゴムの配合量が増えると、ゴム成分の相が多くなり、エポキシ樹脂相が少なくなるため、高温での取扱性の低下が起こるため、３００重量部以下とするのが好ましい。
【００２１】
接着剤に使用するエポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂としては、フェノキシ樹脂、高分子量エポキシ樹脂、超高分子量エポキシ樹脂などが挙げられる。Ｂステージにおける接着剤のタック性の低減や硬化時の可撓性を向上させるため重量平均分子量が３万以上とされる。ここで、エポキシ樹脂と相溶性があるとは、硬化後にエポキシ樹脂と分離して二つ以上の相に分かれることなく、均質混和物を形成する性質を言う。エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂の配合量は、エポキシ樹脂を主成分とする相（以下エポキシ樹脂相という）の可撓性の不足、タック性の低減やクラック等による絶縁性の低下を防止するため５重量部以上、エポキシ樹脂相のＴｇの低下を防止するため４０重量部以下とするのが好ましい。
フェノキシ樹脂は、東都化成株式会社から、フェノトートＹＰ−４０、フェノトートＹＰ−５０という商品名で市販されている。また、フェノキシアソシエート社から、ＰＫＨＣ、ＰＫＨＨ、ＰＫＨＪいう商品名で市販されている。高分子量エポキシ樹脂は、分子量が３万〜８万の高分子量エポキシ樹脂、さらには、分子量が８万を超える超高分子量エポキシ樹脂（特公平７−５９６１７号、特公平７−５９６１８号、特公平７−５９６１９号、特公平７−５９６２０号、特公平７−６４９１１号、特公平７−６８３２７号公報参照）があり、何れも日立化成工業株式会社で製造している。
【００２２】
接着剤の取扱い性の向上、熱伝導性の向上、溶融粘度の調整、チクソトロピック性の付与などのため、無機フィラーを配合することが好ましい。無機フィラーとしては、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、アルミナ、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカなどが挙げられる。熱伝導性向上のためには、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が好ましい。溶融粘度の調整やチクソトロピック性の付与の目的には、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、アルミナ、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が好ましい。
上記無機フィラー配合量は、接着剤樹脂分１００体積部に対して１〜２０体積部が好ましい。配合の効果の点から配合量が１体積部以上、配合量が多くなると、接着剤層の貯蔵弾性率の上昇、接着性の低下、ボイド残存による電気特性の低下等の問題を起こすので２０体積部以下である。
【００２３】
接着剤層には、異種材料間の界面結合をよくするために、カップリング剤を配合することもできる。カップリング剤としては、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤が挙げられ、その中でもシランカップリング剤が好ましい。
シランカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
前記したシランカップリング剤は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランがＮＵＣ Ａ−１８７、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランがＮＵＣ Ａ−１８９、γ−アミノプロピルトリエトキシシランがＮＵＣ Ａ−１１００、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシランがＮＵＣ Ａ−１１６０、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランがＮＵＣ Ａ−１１２０という商品名で、いずれも日本ユニカ−株式会社から市販されている。
カップリング剤の配合量は、配合による効果や耐熱性およびコストから、樹脂１００重量部に対し０．１〜１０重量部を配合するのが好ましい。
【００２４】
さらに、接着剤には、イオン性不純物を吸着して、吸湿時の絶縁信頼性をよくするために、イオン捕捉剤を配合することができる。イオン捕捉剤の配合量は、配合による効果や耐熱性、コストより、１〜１０重量部が好ましい。イオン捕捉剤としては、銅がイオン化して溶け出すのを防止するため銅害防止剤として知られる化合物、例えば、トリアジンチオール化合物、ビスフェノール系還元剤を配合することもできる。ビスフェノール系還元剤としては、２，２’−メチレン−ビス−（４−メチル−６−第３−ブチルフェノール）、４，４’−チオ−ビス−（３−メチル−６−第３−ブチルフェノール）等が挙げられる。また、無機イオン吸着剤を配合することもできる。無機イオン吸着剤としては、ジリコニウム系化合物、アンチモンビスマス系化合物、マグネシウムアルミニウム系化合物等が挙げられる。
トリアジンチオール化合物を成分とする銅害防止剤は、三協製薬株式会社から、ジスネットＤＢという商品名で市販されている。ビスフェノール系還元剤を成分とする銅害防止剤は、吉富製薬株式会社から、ヨシノックスＢＢという商品名で市販されている。また、無機イオン吸着剤は、東亜合成化学工業株式会社からＩＸＥという商品名で各種市販されている。
【００２５】
本発明においてコア材の両面に設ける接着剤層は、接着剤の各成分を溶剤に溶解ないし分散してワニスとし、キャリアフィルム上に塗布、加熱し溶剤を除去することにより、予めキャリアフィルム上に形成しておくことができる。キャリアフィルムとしては、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルムが使用できる。キャリアフィルムは、使用時に剥離して接着部材のみを使用することもできるし、キャリアフィルムとともに使用し、後で除去することもできる。
本発明で用いるキャリアフィルムの例として、ポリイミドフィルムは、東レ・デュポン株式会社からカプトンという商品名で、鐘淵化学工業株式会社からアピカルという商品名で市販されている。ポリエチレンテレフタレートフィルムは、東レ・デュポン株式会社からルミラーという商品名で、帝人株式会社からピューレックスという商品名で市販されている。
【００２６】
ワニス化の溶剤は、比較的低沸点の、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、２−エトキシエタノール、トルエン、ブチルセルソルブ、メタノール、エタノール、２−メトキシエタノールなどを用いるのが好ましい。また、塗膜性を向上するなどの目的で、高沸点溶剤を加えても良い。高沸点溶剤としては、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、メチルピロリドン、シクロヘキサノンなどが挙げられる。
ワニスの製造は、無機フィラーの分散を考慮した場合には、らいかい機、３本ロール及びビーズミル等により、またこれらを組み合わせて行なうことができる。フィラーと低分子量物をあらかじめ混合した後、高分子量物を配合することにより、混合に要する時間を短縮することも可能となる。また、ワニスとした後、真空脱気によりワニス中の気泡を除去することが好ましい。
【００２７】
接着部材における接着剤層の厚みは、各々２５〜２５０μｍが好ましいが、これに制限するものではない。２５μｍよりも薄いと応力緩和効果に乏しく、厚いと経済的でなくなる。
また、複数の接着フィルムを貼合わせることにより、所望の膜厚の接着部材を得ることもできる。この場合には、接着フィルム同士の剥離が発生しないような貼合わせ条件が必要である。
【００２８】
本発明の接着部材は、コア材の両面に接着剤層を形成したものであってもよい。コア材の厚みは、５〜２００μｍの範囲内であることが好ましいが、制限するものではない。コア材の両面に形成される接着剤層の厚みは、各々２５〜２５０μｍの範囲が好ましい。これより薄いと接着性や応力緩和効果に乏しく、厚いと経済的でなくなるが、制限するものではない。
【００２９】
本発明でコア材に用いられるフィルムとしては、好ましくは、耐熱性熱可塑フィルムであり、更に好ましくは、軟化点温度が２６０℃以上の耐熱性熱可塑フィルムである。軟化点温度が２６０℃未満の耐熱性熱可塑性フィルムをコア材に用いると、はんだリフロー時などの高温時に接着剤との剥離を起こすおそれがある。更には、液晶ポリマを用いた耐熱性熱可塑性フィルム、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、全芳香族ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマーなどが好適に用いられる。また、耐熱性熱可塑フィルムは、接着部材の弾性率低減のために多孔質フィルムを用いることもできる。
ポリイミドフィルムは、宇部興産株式会社からユーピレックスという商品名で、東レ・デュポン株式会社からカプトンという商品名で、鐘淵化学工業株式会社からアピカルという商品名で市販されている。ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、三井・デュポンフロロケミカル株式会社からテフロンという商品名で、ダイキン工業株式会社からポリフロンという商品名で市販されている。エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマーフィルムは、旭硝子株式会社からアフロンＣＯＰという商品名で、ダイキン工業株式会社からネオフロンＥＴＦＥという商品名で市販されている。テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマーフィルムは、三井・デュポンフロロケミカル株式会社からテフロンＦＥＰという商品名で、ダイキン工業株式会社からネオフロンＦＥＰという商品名で市販されている。テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマーフィルムは、三井・デュポンフロロケミカル株式会社からテフロンＰＦＡという商品名で、ダイキン工業株式会社からネオフロンＰＦＡという商品名で市販されている。液晶ポリマフィルムは、株式会社クラレからベクトラという商品名で市販されている。さらに、多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、住友電気工業株式会社からポアフロンという商品名で、ジャパンゴアテックス株式会社からゴアテックスという商品名で市販されている。
【００３０】
コア材の両面に形成される接着剤層は、接着剤の各成分を溶剤に溶解ないし分散してワニスとすることができる。このワニスをコア材となる耐熱性熱可塑フィルム上に塗布、加熱し溶剤を除去することにより接着剤層を耐熱性熱可塑フィルム上に形成することができる。この工程を耐熱性熱可塑フィルムの両面について行うことにより、コア材の両面に接着剤層を形成した接着部材を作製することができる。この場合には、両面の接着剤層同士がブロッキングしないようにカバーフィルムで表面を保護することが望ましい。しかし、ブロッキングが起こらない場合には、経済的な理由からカバーフィルムを用いないことが好ましく、制限を加えるものではない。
また、接着剤の各成分を溶剤に溶解ないし分散してワニスとしたものを、前述のキャリアフィルム上に塗布、加熱し溶剤を除去することにより接着剤層をキャリアフィルム上に形成し、この接着剤層をコア材の両面に貼合わせることにコア材の両面に接着剤層を形成した接着部材を作製することができる。この場合には、キャリアフィルムをカバーフィルムとして用いることもできる。
【００３１】
本発明の半導体搭載用配線基板に用いる配線基板としては、セラミック基板や有機基板など基板材質に限定されることなく用いることができる。セラミック基板としては、アルミナ基板、窒化アルミ基板などを用いることができる。有機基板としては、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたＦＲ−４基板、ビスマレイミド−トリアジン樹脂を含浸させたＢＴ基板、さらにはポリイミドフィルムを基材として用いたポリイミドフィルム基板などを用いることができる。
配線の形状としては、片面配線、両面配線、多層配線いずれの構造でもよく、必要に応じて電気的に接続された貫通孔、非貫通孔を設けてもよい。
さらに、配線が半導体装置の外部表面に現われる場合には、保護樹脂層を設けることが好ましい。
接着部材を配線基板へ張り付ける方法としては、接着部材を所定の形状に切断し、その切断された接着部材を配線基板の所望の位置に熱圧着する方法が一般的ではあるが、これを限定するものではない。
【００３２】
本発明の半導体装置の構造としては、半導体チップの電極と配線基板とがワイヤボンディングで接続されている構造、半導体チップの電極と配線基板とがテープオートメーテッドボンディング（ＴＡＢ）のインナーリードボンディングで接続されている構造等があるがこれらに限定されるものではなく何れの場合でも効果がある。
接着部材を用いて半導体装置を組み立てる方法を図１〜図３を例に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
本発明の接着部材は、両面に接着剤層を設けた接着部材であり、図１（ａ）に示すようにフィルム状のＡ面（片面）接着剤層１とＢ面（他面）接着剤層２から構成される接着部材（断面図）でも、図１（ｂ）に示すようにコア材３の片面にＡ面接着剤層１、他面にＢ面接着剤層２を設けて構成される接着部材（断面図）でも良い。図２（ａ）、（ｂ）は、半導体搭載用配線基板の断面図であり、配線４を形成した配線基板５の配線側に、所定の大きさに切り抜いた接着部材のＡ面側接着剤層を配線側にして例えば１４０℃、０．５ＭＰａ、５秒の一定条件で熱圧着して形成した半導体搭載用配線基板の断面図を示している。図３は半導体装置の断面図であり、図２に示した接着部材の配線基板と反対側に半導体チップ６を例えば１７０℃、１ＭＰａ、５秒の一定条件で熱圧着し、さらに１７０℃、１時間加熱して接着部材の接着剤層を硬化させた後、図３（ａ）、（ｂ）では半導体チップのパッドと配線基板上の配線とをボンディングワイヤ７で接続し、図３（ｃ）、（ｄ）では半導体チップのパッドに基板のインナーリード７’をボンディングして、封止材８で封止、外部接続端子９であるはんだボールを設けた半導体装置を示した。
半導体チップと配線基板の間に発生する熱応力は、半導体チップと配線基板の面積差が小さい場合に著しいが、本発明の半導体装置は低弾性率の接着部材を用いることによりその熱応力を緩和して信頼性を確保する。これらの効果は、半導体チップの面積が、配線基板の面積の７０％以上である場合に非常に有効に現われるものである。また、このように半導体チップと配線基板の面積差が小さい半導体装置においては、外部接続端子はエリア状に設けられる場合が多い。
【００３３】
接着部材の特性として、接着剤層のフロー量低下や接着強度低下は、半硬化状態（Ｂステージ状態）におけるエポキシ樹脂の反応が進んでしまうことによって引き起こされる。したがってフロー量や接着強度の低下を抑えるためには、エポキシ樹脂の反応を抑制することが必要である。具体的には、反応性が低い硬化剤や硬化促進剤の使用、硬化促進剤量の低減などが有効である。また、一般に潜在性硬化剤といわれているようなマイクロカプセル型やアダクト型などの硬化剤、硬化促進剤も有効である。 これらの中で、接着剤の特性を著しく変えることなく反応性を抑制するためには、硬化促進剤の変更、硬化促進剤量の低減が効果的である。
【００３４】
しかしながら、硬化促進剤を反応性の低いものへ変えたりその量を低減すると、接着剤硬化の際に発泡や硬化時間の増大を招く。
接着剤が加熱されると、温度上昇に伴い接着剤層の粘度が低下する。しかし、エポキシ樹脂の反応が始まると架橋反応が進むにつれて粘度が上昇する。エポキシ樹脂の反応性が低い場合には架橋反応の進行が遅いため粘度低下が著しく、残存溶媒の気化などの作用により発泡すると考えられる。この著しい粘度低下を抑制するためには、ステップ昇温などの緩やかな加熱により徐々に硬化を進める必要があり、硬化時間の増大を招く。
この問題を解決するためには、Ｂステージ状態での硬化を進めて接着剤の粘度をあらかじめ上げておくことが効果的である。しかし、その際には、エポキシ樹脂の架橋反応が進んでいるためにフロー量は低下する。
【００３５】
本発明における接着部材としては、前述の接着剤特性を踏まえた少なくとも２層の接着剤層を有する。１層（Ａ面）はフロー量が大きく成形性に優れた層であり、もう１層（Ｂ面）はフロー量は低いが保存安定性に優れ可使期間の長い層である。
本発明の接着部材は、室温で９０日保管した場合でも、成形性が低下することがなかった。さらに、本発明の接着部材を用いて半導体チップと配線基板を接着させた半導体装置は、耐温度サイクル性、吸湿処理後の耐リフロー性や耐ＰＣＴ処理性等に優れていた。
以下実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
【００３６】
【実施例】
（接着フィルム１）
エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０、油化シェルエポキシ株式会社製商品名エピコート８２８を使用）４５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９５、住友化学工業株式会社製商品名ＥＳＣＮ１９５を使用）１５重量部、エポキシ樹脂の硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製商品名プライオーフェンＬＦ２８８２を使用）４０重量部、エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂としてフェノキシ樹脂（分子量５万、東都化成株式会社製商品名フェノトートＹＰ−５０を使用）１５重量部、エポキシ基含有アクリル系重合体としてエポキシ基含有アクリルゴム（分子量１００万、Ｔｇ−７℃、帝国化学産業株式会社製商品名ＨＴＲ−８６０Ｐ−３を使用）１５０重量部、硬化促進剤として１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（四国化成工業株式会社製商品名キュアゾール２ＰＺ−ＣＮを使用）０．５重量部、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（日本ユニカー株式会社製商品名ＮＵＣ Ａ−１８７を使用）０．７重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、真空脱気した。この接着剤ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１４０℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が７５μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。この接着フィルムを２５℃、５０％ＲＨ（相対湿度）の雰囲気で保管したところ、１日後でフロー量４００μｍ、接着強度６００Ｎ／ｍ、３０日後でフロー量１８０μｍ、接着強度５００Ｎ／ｍ、９０日後でフロー量３０μｍ、接着強度２５０Ｎ／ｍであった。フロー量は、７５μm厚のフィルム状接着剤をφ１０ｍｍのポンチで打抜き、２５ｍｍ×２５ｍｍに切断した２枚のポリエチレンテレフタレートフィルムの中央部に挟み、１００℃、３ＭＰa、５分の条件でプレスした後のサンプルの大きさを測定し、プレス前後の半径の差を測定した。また、接着強度は、フィルム状接着剤の両面に５０μｍのポリイミドフィルム（宇部興産株式会社製商品名ユーピレックスＳを使用）をホットロールラミネータを用いて温度１００℃、圧力０．３ＭＰａ、速度０．３ｍ／分の条件で貼り合せ、その後１７０℃の温度で１時間硬化させ、１０ｍｍ幅にカットしたサンプルの両面のポリイミドフィルムを支持し、室温の雰囲気中で１８０度方向に５０ｍｍ／分の速度でＴ字ピール強度を測定した。さらに、接着フィルムを１７０℃１時間硬化させた接着剤硬化物の貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置（レオロジ社製、ＤＶＥ−Ｖ４）を用いて測定（サンプルサイズ：長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度５℃／分、引張りモード、１０Ｈｚ、自動静荷重）した結果、２５℃で３６０ＭＰａ、２６０℃で４ＭＰａであった。
【００３７】
（接着フィルム２）
エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０、油化シェルエポキシ株式会社製商品名エピコート８２８を使用）４５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９５、住友化学工業株式会社製商品名ＥＳＣＮ１９５を使用）１５重量部、エポキシ樹脂の硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製商品名プライオーフェンＬＦ２８８２を使用）４０重量部、エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂としてフェノキシ樹脂（分子量５万、東都化成株式会社製商品名フェノトートＹＰ−５０を使用）１５重量部、エポキシ基含有アクリル系重合体としてエポキシ基含有アクリルゴム（分子量１００万、Ｔｇ−７℃、帝国化学産業株式会社製商品名ＨＴＲ−８６０Ｐ−３を使用）１５０重量部、硬化促進剤として１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（四国化成工業株式会社製商品名キュアゾール２ＰＺ−ＣＮを使用）０．３重量部、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（日本ユニカー株式会社製商品名ＮＵＣ Ａ−１８７を使用）０．７重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、真空脱気した。この接着剤ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１６０℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が７５μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。この接着フィルムの特性を接着フィルム１と同様の条件で評価したところ、１日後でフロー量１８０μｍ、接着強度６５０Ｎ／ｍ、３０日後でフロー量９０μｍ、接着強度６００Ｎ／ｍ、９０日後でフロー量６０μｍ、接着強度４５０Ｎ／ｍであった。また、この接着剤硬化物の貯蔵弾性率は、２５℃で３６０ＭＰａ、２６０℃で４ＭＰａであった。
【００３８】
（接着フィルム３）
エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１７５、東都化成株式会社製商品名ＹＤ−８１２５を使用）１５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２１０、東都化成株式会社製商品名ＹＤＣＮ−７０３を使用）４５重量部、エポキシ樹脂の硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製商品名プライオーフェンＬＦ２８８２を使用）４０重量部、エポキシ基含有アクリル系重合体としてエポキシ基含有アクリルゴム（分子量１００万、Ｔｇ−７℃、帝国化学産業株式会社製商品名ＨＴＲ−８６０Ｐ−３を使用）１５０重量部、硬化促進剤として１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（四国化成工業株式会社製商品名キュアゾール２ＰＺ−ＣＮを使用）０．５重量部、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（日本ユニカー株式会社製商品名ＮＵＣ Ａ−１８７を使用）０．７重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、真空脱気した。この接着剤ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１４０℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が７５μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。この接着フィルムの特性を接着フィルム１と同様の条件で評価したところ、１日後でフロー量５００μｍ、接着強度７５０Ｎ／ｍ、３０日後でフロー量２５０μｍ、接着強度６００Ｎ／ｍ、９０日後でフロー量４０μｍ、接着強度４５０Ｎ／ｍであった。また、この接着剤硬化物の貯蔵弾性率は、２５℃で３５０ＭＰａ、２６０℃で４ＭＰａであった。
【００３９】
（接着フィルム４）
エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１７５、東都化成株式会社製商品名ＹＤ−８１２５を使用）１５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２１０、東都化成株式会社製商品名ＹＤＣＮ−７０３を使用）４５重量部、エポキシ樹脂の硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製商品名プライオーフェンＬＦ２８８２を使用）４０重量部、エポキシ基含有アクリル系重合体としてエポキシ基含有アクリルゴム（分子量１００万、Ｔｇ−７℃、帝国化学産業株式会社製商品名ＨＴＲ−８６０Ｐ−３を使用）１５０重量部、硬化促進剤として１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（四国化成工業株式会社製商品名キュアゾール２ＰＺ−ＣＮを使用）０．２５重量部、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（日本ユニカー株式会社製商品名ＮＵＣ Ａ−１８７を使用）０．７重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、真空脱気した。この接着剤ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１６０℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が７５μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。この接着フィルムの特性を接着フィルム１と同様の条件で評価したところ、1日後でフロー量２４０μｍ、接着強度８２０Ｎ／ｍ、３０日後でフロー量１５０μｍ、接着強度７８０Ｎ／ｍ、９０日後でフロー量１００μｍ、接着強度７００Ｎ／ｍであった。また、この接着剤硬化物の貯蔵弾性率は、２５℃で３５０ＭＰａ、２６０℃で４ＭＰａであった。
【００４０】
（接着フィルム５）
エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０、油化シェルエポキシ株式会社製商品名エピコート８２８を使用）４５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９５、住友化学工業株式会社製商品名ＥＳＣＮ１９５を使用）１５重量部、エポキシ樹脂の硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製商品名プライオーフェンＬＦ２８８２を使用）４０重量部、エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂としてフェノキシ樹脂（分子量５万、東都化成株式会社製商品名フェノトートＹＰ−５０を使用）１５重量部、エポキシ基含有アクリル系重合体としてエポキシ基含有アクリルゴム（分子量１００万、Ｔｇ−７℃、帝国化学産業株式会社製商品名ＨＴＲ−８６０Ｐ−３を使用）５０重量部、硬化促進剤として１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（四国化成工業株式会社製商品名キュアゾール２ＰＺ−ＣＮを使用）０．５重量部、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（日本ユニカー株式会社製商品名ＮＵＣ Ａ−１８７を使用）０．７重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、真空脱気した。この接着剤ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１４０℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が７５μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。この接着フィルムの特性を接着フィルム１と同様の条件で評価したところ、1日後でフロー量１０００μｍ、接着強度３００Ｎ／ｍ、３０日後でフロー量４５０μｍ、接着強度２００Ｎ／ｍ、９０日後でフロー量１００μｍ、接着強度５０Ｎ／ｍであった。また、この接着剤硬化物の貯蔵弾性率は、２５℃で３０００ＭＰａ、２６０℃で５ＭＰａであった。
【００４１】
（接着フィルム６）
エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０、油化シェルエポキシ株式会社製商品名エピコート８２８を使用）４５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９５、住友化学工業株式会社製商品名ＥＳＣＮ１９５を使用）１５重量部、エポキシ樹脂の硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製商品名プライオーフェンＬＦ２８８２を使用）４０重量部、エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂としてフェノキシ樹脂（分子量５万、東都化成株式会社製商品名フェノトートＹＰ−５０を使用）１５重量部、エポキシ基含有アクリル系重合体としてエポキシ基含有アクリルゴム（分子量１００万、Ｔｇ−７℃、帝国化学産業株式会社製商品名ＨＴＲ−８６０Ｐ−３を使用）５０重量部、硬化促進剤として１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（四国化成工業株式会社製商品名キュアゾール２ＰＺ−ＣＮを使用）０．２５重量部、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（日本ユニカー株式会社製商品名ＮＵＣ Ａ−１８７を使用）０．７重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、真空脱気した。この接着剤ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１６０℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が７５μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。この接着フィルムの特性を接着フィルム１と同様の条件で評価したところ、1日後でフロー量６００μｍ、接着強度３５０Ｎ／ｍ、３０日後でフロー量３００μｍ、接着強度３００Ｎ／ｍ、９０日後でフロー量１２０μｍ、接着強度２００Ｎ／ｍであった。また、この接着剤硬化物の貯蔵弾性率は、２５℃で３０００ＭＰａ、２６０℃で５ＭＰａであった。
【００４２】
（接着フィルム７）
エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１７５、東都化成株式会社製商品名ＹＤ−８１２５を使用）１５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２１０、東都化成株式会社製商品名ＹＤＣＮ−７０３を使用）４５重量部、エポキシ樹脂の硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製商品名プライオーフェンＬＦ２８８２を使用）４０重量部、エポキシ基含有アクリル系重合体としてエポキシ基含有アクリルゴム（分子量１００万、Ｔｇ−７℃、帝国化学産業株式会社製商品名ＨＴＲ−８６０Ｐ−３を使用）４００重量部、硬化促進剤として１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（四国化成工業株式会社製商品名キュアゾール２ＰＺ−ＣＮを使用）０．５重量部、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（日本ユニカー株式会社製商品名ＮＵＣ Ａ−１８７を使用）０．７重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、真空脱気した。この接着剤ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１４０℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が７５μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。この接着フィルムの特性を接着フィルム１と同様の条件で評価したところ、1日後でフロー量２００μｍ、接着強度２０００Ｎ／ｍ、３０日後でフロー量８０μｍ、接着強度１５００Ｎ／ｍ、９０日後でフロー量４０μｍ、接着強度４００Ｎ／ｍであった。また、この接着剤硬化物の貯蔵弾性率は、２５℃で２００ＭＰａ、２６０℃で１ＭＰａであった。
【００４３】
（接着フィルム８）
エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１７５、東都化成株式会社製商品名ＹＤ−８１２５を使用）１５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２１０、東都化成株式会社製商品名ＹＤＣＮ−７０３を使用）４５重量部、エポキシ樹脂の硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製商品名プライオーフェンＬＦ２８８２を使用）４０重量部、エポキシ基含有アクリル系重合体としてエポキシ基含有アクリルゴム（分子量１００万、Ｔｇ−７℃、帝国化学産業株式会社製商品名ＨＴＲ−８６０Ｐ−３を使用）４００重量部、硬化促進剤として１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（四国化成工業株式会社製商品名キュアゾール２ＰＺ−ＣＮを使用）０．２５重量部、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（日本ユニカー株式会社製商品名ＮＵＣ Ａ−１８７を使用）０．７重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、真空脱気した。この接着剤ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１６０℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が７５μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。この接着フィルムの特性を接着フィルム１と同様の条件で評価したところ、1日後でフロー量１５０μｍ、接着強度２２００Ｎ／ｍ、３０日後でフロー量１００μｍ、接着強度２０００Ｎ／ｍ、９０日後でフロー量８０μｍ、接着強度１８００Ｎ／ｍであった。また、この接着剤硬化物の貯蔵弾性率は、２５℃で２００ＭＰａ、２６０℃で１ＭＰａであった。
接着フィルム１〜８の配合とフロー量、接着強度、貯蔵弾性率を纏めて表１に示した。
【００４４】
【表１】

【００４５】
（実施例１）
Ａ面として接着フィルム１、Ｂ面として接着フィルム２とをホットロールラミネーターを用いて温度１００℃、圧力０．３ＭＰａ、速度０．３ｍ／分の条件で貼り合わせ、厚さ１５０μｍの接着部材を作製した。
【００４６】
（実施例２）
Ａ面として接着フィルム３とＢ面として接着フィルム４とをホットロールラミネーターを用いて温度１００℃、圧力０．３ＭＰａ、速度０．３ｍ／分の条件で貼り合わせ、厚さ１５０μｍの接着部材を作製した。
【００４７】
（実施例３）
厚さ２５μｍのポリイミドフィルム（宇部興産株式会社製商品名ユーピレックスＳＧＡ−２５を使用）の両面にホットロールラミネーターを用いて温度１１０℃、圧力０．３ＭＰａ、速度０．２ｍ／分の条件で、Ａ面として接着フィルム３とＢ面として接着フィルム４を貼り付け、ポリイミドフィルムの両面に接着剤層を備えた接着部材を作製した。
【００４８】
（実施例４）
コア材のポリイミドフィルムを厚さ２５μｍのテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマーフィルム（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製商品名テフロンＦＥＰを使用）にしたこと以外は実施例３と同様にしてテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマーフィルム両面に接着剤層を備えた接着部材を作製した。テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマーフィルムについては、濡れ性を向上し接着性を上げるのためにその両面を化学処理（株式会社潤工社製商品名テトラエッチを使用）したものを用いた。
【００４９】
（実施例５）
コア材のポリイミドフィルムを厚さ２５μｍの液晶ポリマフィルム（株式会社クラレ製商品名ベクトラＬＣＰ−Ａを使用）にしたこと以外は実施例３と同様にして液晶ポリマフィルム両面に接着剤層を備えた接着部材を作製した。
【００５０】
（比較例１）
２枚の接着フィルム１をホットロールラミネーターを用いて温度１００℃、圧力０．３ＭＰａ、速度０．３ｍ／分の条件で貼り合わせ、Ａ面とＢ面が接着フィルム１である厚さ１５０μｍの接着部材を作製した。
【００５１】
（比較例２）
２枚の接着フィルム２をホットロールラミネーターを用いて温度１００℃、圧力０．３ＭＰａ、速度０．３ｍ／分の条件で貼り合わせ、Ａ面とＢ面が接着フィルム２である厚さ１５０μｍの接着部材を作製した。
【００５２】
（比較例３）
Ａ面として接着フィルム５、Ｂ面として接着フィルム６とをホットロールラミネーターを用いて温度１００℃、圧力０．３ＭＰａ、速度０．３ｍ／分の条件で貼り合わせ、厚さ１５０μｍの接着部材を作製した。
【００５３】
（比較例４）
Ａ面として接着フィルム７、Ｂ面として接着フィルム８とをホットロールラミネーターを用いて温度１００℃、圧力０．３ＭＰａ、速度０．３ｍ／分の条件で貼り合わせ、厚さ１５０μｍの接着部材を作製した。
【００５４】
得られた接着部材を２５℃、５０％ＲＨの条件で３０日保管したのちに任意の大きさに金型で打ち抜いてＡ面が接するように厚み２５μｍのポリイミドフィルムを基材に用いた配線基板に貼り付けた。この時の貼付け条件は、温度１４０℃、圧力０．３ＭＰａ、時間２秒であった。さらにこの状態で２５℃、５０％ＲＨの条件で６０日（合わせて９０日）保管したのちに半導体チップを貼り付けた。この時の貼付け条件は、温度１５０℃、圧力０．４ＭＰａ、時間５秒であった。その後、リード線のボンディング、樹脂による封止を行い図３（ｃ）、（ｄ）に示す半導体チップと配線基板を接着部材で貼り合せた半導体装置サンプル（片面にはんだボールを形成）を作製した。そして、成形性の評価は、サンプルの断面観察を行い、配線基板と接着部材とが十分に密着しているものを○、空隙のあるものを×とした。さらに耐温度サイクル性、耐リフロー性、耐湿性を調べた。耐温度サイクル性は、サンプルを−５５℃雰囲気に３０分間放置し、その後１２５℃の雰囲気に３０分間放置する工程を１サイクルとして、１０００サイクル後のサンプルを超音波顕微鏡により観察し剥離やクラック等の破壊が発生していないものを○とし、発生していたものを×とした。耐リフロー性は、サンプルをサンプル表面の最高温度が２４０℃でこの温度を２０秒間保持するように温度設定したＩＲリフロー炉に通し、室温で放置することにより冷却する処理を２回繰り返したサンプル中の剥離やクラックを目視と超音波顕微鏡で観察した。剥離やクラックの発生していないものを○とし、発生していたものを×とした。耐湿性は、温度１２１℃、相対湿度１００％、２気圧の雰囲気で９６時間処理（ＰＣＴ処理）を行い、接着部材の剥離を超音波顕微鏡で観察した。接着部材の剥離の認められなかったものを○とし、剥離のあったものを×とした。その結果を表２に示す。
【００５５】
【表２】

【００５６】
実施例１〜５は、本発明で規定した２種類の接着剤層を有する接着部材を用いたものである。さらにその接着剤硬化物が本発明で好ましいとした２５℃及び２６０℃での貯蔵弾性率を示しいている。これらの接着部材を用いた半導体装置は、耐温度サイクル性、耐リフロー性、耐湿性が良好であった。また、接着部材の成形性も良好であった。
比較例１は、接着部材と半導体チップとの貼付けの際にＢ面のフロー量および接着強度が低かったため、成形性、耐温度サイクル性、耐リフロー性に劣っていた。比較例２は、接着部材と配線基板との貼付けの際にＡ面のフロー量および接着強度が低かったため、成形性、耐温度サイクル性、耐リフロー性に劣っていた。比較例３は、接着剤に含まれるエポキシ基含有アクリル系共重合体の量が少なすぎるため貯蔵弾性率が高く、Ａ面の接着強度が小さく、耐温度サイクル性、耐リフロー性に劣っていた。比較例４は、本発明で好ましいとしたエポキシ基含有アクリル系共重合体の量が多すぎるため貯蔵弾性率が低く、Ａ面のフロー量が低く、耐リフロー性に劣っていた。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の接着部材は、作業工程に合わせ室温で９０日保管した場合にも成形性が良好である。さらに本発明の接着部材を用いて半導体チップと配線基板を接着した半導体装置は、半導体チップと配線基板との熱膨張率差から加熱冷却時に発生する熱応力を接着部材が緩和させることができるため、耐温度サイクル性および耐リフロー性に優れている。また、耐湿性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明の接着部材を説明するための断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は本発明の半導体搭載用配線基板を説明するための断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は本発明の半導体装置を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１ ． Ａ面接着剤層
２ ． Ｂ面接着剤層
３ ． コア材
４ ． 配線
５ ． 配線基板
６ ． 半導体チップ
７ ． ボンディングワイヤ
７’． インナーリード
８ ． 封止材
９ ． 外部接続端子

Claims (19)

1. 両面に接着剤層を設けた接着部材であって、その片面(Ａ面）の接着剤層を２５℃、５０％ＲＨの雰囲気で１〜３０日保管した場合のフロー量が１００〜１０００μmであり、かつ接着剤層をポリイミドフィルムと貼り合せ硬化させたときの接着強度が３００〜３０００Ｎ／ｍであり、反対面(Ｂ面）の接着剤層を２５℃、５０％ＲＨの雰囲気で１〜９０日保管した場合のフロー量が５０〜１０００μmであり、かつポリイミドフィルムと貼り合せ硬化させたときの接着強度が３００〜３０００Ｎ／ｍであることを特徴とする接着部材。
2. 少なくとも片面の接着剤層が、動的粘弾性測定装置を用いて測定した場合の貯蔵弾性率が２５℃で２０〜２，０００ＭＰａであり、２６０℃で３〜５０ＭＰａである硬化物特性を有することを特徴とする請求項１に記載の接着部材。
3. 少なくとも片面の接着剤層が、エポキシ樹脂およびエポキシ基、カルボキシル基の少なくとも１種類の官能基を有する熱可塑性樹脂を含有する請求項１または請求項２に記載の接着部材。
4. 以下の組成を含有する接着剤を少なくともＡ面の接着剤層に設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の接着部材。
   （１）エポキシ樹脂及びその硬化剤１００重量部、（２）エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂５〜４０重量部、（３）グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含むＴｇ（ガラス転移温度）が−１０℃以上でかつ重量平均分子量が８０万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体１００〜３００重量部、（４）硬化促進剤０．１〜５重量部。
5. 以下の組成を含有する接着剤を少なくともＡ面の接着剤層に設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の接着部材。
   （１）エポキシ樹脂及びその硬化剤１００重量部、（２）グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含むＴｇ（ガラス転移温度）が−１０℃以上でかつ重量平均分子量が８０万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体１００〜３００重量部、（３）硬化促進剤０．１〜５重量部。
6. 以下の組成を含有する接着剤を少なくともＡ面の接着剤層に設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の接着部材。
   （１）エポキシ樹脂及びフェノール樹脂１００重量部、（２）フェノキシ樹脂５〜４０重量部、（３）グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含むＴｇ（ガラス転移温度）が−１０℃以上でかつ重量平均分子量が８０万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体１００〜３００重量部、（４）硬化促進剤０．１〜５重量部。
7. 以下の組成を含有する接着剤を少なくともＡ面の接着剤層に備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の接着部材。
   （１）エポキシ樹脂及びフェノール樹脂１００重量部、（２）グリシジル（メタ）アクリレート２〜６重量％を含むＴｇ（ガラス転移温度）が−１０℃以上でかつ重量平均分子量が８０万以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体１００〜３００重量部、（３）硬化促進剤０．１〜５重量部。
8. 無機フィラーを接着剤の樹脂分１００体積部に対して１〜２０体積部含有する接着剤を少なくともＡ面の接着剤層に設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の接着部材。
9. Ａ面およびＢ面の接着剤層のみからなることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の接着部材。
10. コア材の両面にＡ面およびＢ面の接着剤層を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の接着部材。
11. コア材が耐熱性熱可塑フィルムであることを特徴とする請求項１０に記載の接着部材。
12. 耐熱性熱可塑フィルムの軟化点温度が２６０℃以上であることを特徴とする請求項１１に記載の接着部材。
13. 耐熱性熱可塑フィルムが多孔質フィルムであることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の接着部材。
14. 耐熱性熱可塑フィルムが液晶ポリマであることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の接着部材。
15. 耐熱性熱可塑フィルムがポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミドまたはポリエーテルスルホンのいずれかであることを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の接着部材。
16. 耐熱性熱可塑フィルムがポリテトラフルオロエチレン、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマーのいずれかであることを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の接着部材。
17. 配線基板の半導体チップ搭載面に請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の接着部材のＡ面を配線基板に接するように設けた半導体搭載用配線基板。
18. 半導体チップと配線基板を請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の接着部材を用いて接着部材のＡ面を配線基板側にして接着させた半導体装置。
19. 半導体チップの面積が、配線基板の面積の７０％以上である半導体チップと配線基板を請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の接着部材を用いて接着部材のＡ面を配線基板側にして接着させた半導体装置。

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