JP6337417B2 - 接着シートおよび電子部品 - Google Patents
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Description
(1)回路が形成された回路部材同士を電気的に接続する際に用いられる接着シートであって、
接着フィルムと、該接着フィルムに接合された下地フィルムとを有し、
前記下地フィルムは、前記接着フィルム側から積層された第1の層と第2の層とを備える積層体からなり、
前記第1の層の弾性率は、前記第2の層の弾性率よりも低いことを特徴とする接着シート。
(2)前記接着フィルムは、フラックス機能を有するものである上記(1)に記載の接着シート。
(3)前記第1の層は、25℃での弾性率が5000MPa以下である上記(1)または(2)に記載の接着シート。
(4)前記第2の層は、25℃での弾性率が10000MPa以下である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の接着シート。
(5)前記第1の層は、その平均厚さが5μm以上、200μm以下である上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の接着シート。
(6)前記第2の層は、その平均厚さが5μm以上、200μm以下である上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の接着シート。
(7)前記接着フィルムは、(A)重量平均分子量が300〜1500であるフェノール系硬化剤と、(B)25℃で液状であるエポキシ樹脂と、(C)フラックス活性を有する化合物と、(D)重量平均分子量が1万〜100万である成膜性樹脂とを含有する上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の接着シート。
(8)前記接着フィルムは、さらに、硬化促進剤を含むものである上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の接着シート。
(9)前記接着フィルムは、さらに、シランカップリング剤を含むものである上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の接着シート。
(10)前記接着フィルムは、さらに、無機充填材を含む上記(1)ないし(9)のいず
れかに記載の接着シート。
(11)上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の接着シートが備える前記接着フィルムの硬化物を有することを特徴とする電子部品。
図1は、本発明の接着シートの実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<<接着フィルム1>>
接着フィルム1は、半導体チップと回路基板との間に形成される空隙に充填される封止樹脂として機能するともに、接着フィルム1の加熱時には、回路基板が備える端子および半導体チップが備える端子の少なくとも一方に対応するように設けられた半田バンプが溶融した際に、半田バンプの表面に形成された酸化膜を還元させて、溶融状態の半田バンプの濡れ性を向上させる機能を有するものである。
ある成膜性樹脂(以下、化合物(D)とも記載する。)とを含有するものであるのが好ましい。かかる構成材料で構成することにより、接着フィルム1に、フラックス機能を確実に付与することができる。
(A)重量平均分子量が300〜1500であるフェノール系硬化剤
重量平均分子量が300〜1500であるフェノール系硬化剤(前記化合物(A))としては、特に限定されず、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールA型ノボラック樹脂、ビスフェノールF型ノボラック樹脂、ビスフェノールAF型ノボラック樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、フェノールノボラッック樹脂、クレゾールノボラック樹脂を用いるのが好ましい。これにより、接着フィルム1の硬化物のガラス転移温度を効果的に高めることができ、アウトガスとなるフェノール系ノボラック樹脂の量を低減することができる。
(B)25℃で液状であるエポキシ樹脂
接着フィルム1が(B)25℃で液状であるエポキシ樹脂(前記化合物(B))を含むことにより、上述したような接着フィルム1をより容易に得ることができ、さらに、下地フィルム2の剥離性をより適切なものとすることができる。
タック性が強くなり、ハンドリング性が低下することが防止される。また、25℃における粘度を上記上限値以下とすることで、接着フィルム1の柔軟性と屈曲性を確保することができる。さらに、このような粘度のエポキシ樹脂を用いることにより、上述したような接着フィルム1をより容易に得ることができ、下地フィルム2の剥離性をより好適なものとすることができるとともに、半導体チップおよび回路基板に対する接着性を特に優れたものとすることができる。
(C)フラックス活性を有する化合物
また、接着フィルム1が(C)フラックス活性を有する化合物(前記化合物(C))を含むことにより、回路基板が備える端子および半導体チップが備える端子の少なくとも一方に対応するように設けられた半田バンプの表面に形成された酸化膜を除去すること、また、場合によっては、回路基板および半導体チップが備える端子の表面に形成された酸化膜を除去することができる。その結果、端子同士を確実に半田接合することができるため、半導体チップが回路基板上に優れた接続信頼性をもって電気的に接続される。
、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。
(式(2)中、nは、1以上20以下の整数を表す。)
前記カルボキシル基を備える(C)フラックス活性を有する化合物に係る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、プレーニト酸、ピロメリット酸、メリット酸、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。
(D)重量平均分子量が1万〜100万である成膜性樹脂
また、接着フィルム1が接着フィルム1の成膜性を向上させる(D)重量平均分子量が1万〜100万である成膜性樹脂を含むことにより、フィルム状態にするのが容易となる。また、接着フィルム1の機械的特性にも優れる。
(E)その他の化合物
また、接着フィルム1は、硬化促進剤をさらに含んでもよい。
お、溶媒の使用量は、溶媒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。
<<下地フィルム2>>
下地フィルム2は、後述するように、半導体チップを回路基板上に搭載する場合、複数の個別回路が設けられたウエハ200に、接着シート10(接着フィルム1)をラミネートする際に、接着フィルム1の下地層(支持層)として機能するものである。
(a)熱硬化性樹脂
熱硬化性樹脂は、樹脂組成物の主成分として含まれるものである。
(b)フィルム形成性樹脂
また、熱硬化性樹脂は、前記熱硬化性樹脂とフィルム形成性樹脂成分とを併用することが好ましい。これにより、25℃において、接着フィルム10を確実にフィルム状をなすものとすることができる。
(c)硬化促進剤
さらに、熱硬化性樹脂は、硬化促進剤を含むものであることが好ましい。硬化促進剤を添加することによって、ウエハ200に接着シート100をラミネートした後に、接着シート10に含まれる樹脂組成物を容易に硬化することができる。
(d)充填材
さらに、熱硬化性樹脂は、充填材を含んでも良い。これにより、樹脂組成物の線膨張係数を低下させること、また、樹脂組成物の最低溶融粘度を調整することが容易となる。
(e)その他の添加剤
また、熱硬化性樹脂には、硬化剤(フラックスとして作用するものを除く)、シランカップリング剤、可塑剤、安定剤、粘着付与剤、滑剤、酸化防止剤、無機フィラー、帯電防止剤や顔料等の添加剤がさらに含まれていてもよい。
<回路基板上への半導体チップの搭載方法>
図2は、本発明の接着シートを用いて、回路基板上に半導体チップを搭載する方法を説明するための斜視図、図3は、本発明の接着シートを用いて、ウエハ上に接着シートをラミネートした状態を説明するための縦断面図である。
[1]まず、接着シート10と、複数の個別回路210が設けられたウエハ200と
を用意し、この接着シート10を、接着フィルム1が個別回路210と対向するようにして配置した後、接着シート10をウエハ200に対してラミネートする(図2(a)参照。)。
[2]次に、接着シート10から下地フィルム2を剥離して、個別回路210側に接
着フィルム1が接合されたウエハ200を得る(図2(b)参照。)。
[3]次に、接着フィルム1が接合されたウエハ200を、ダイシングソー600を
用いて、個別回路210毎に個片化することにより、接着フィルム1が接合された半導体チップ300を得る(図2(c)参照。)。
[4]次に、個別回路410を備える回路基板400を用意し、前工程[3]で得ら
れた半導体チップ300を、フリップチップボンダー500を用いて、回路基板400が備える個別回路410の端子と、半導体チップ300が備える回路基板の端子201とが半田バンプ202を介して対向するように位置合わせを行い、回路基板400上に載置する(図2(d)参照。)。
[5]次に、フリップチップボンダー500を用いて、回路基板400と半導体チッ
プ300とをこの状態で、加圧・加熱した後、冷却する(図2(e)参照。)。
樹脂が充填される。この空隙に対する封止樹脂の充填では、前記工程[1]において、各間隙203に対して接着フィルム1が均一な厚さ(高さ)で充填されているため、端子接合同士間に形成された複数の空隙に対して、高充填率に封止樹脂を充填することができる。
[6]次に、接着フィルム1の構成材料に熱硬化性樹脂が含まれる場合、回路基板4
00と半導体チップ300とを再度、加熱する(図2(f)参照。)。
<下地フィルムの製造>
第1の最外層21を構成する樹脂として低密度ポリエチレン樹脂(日本ポリエチレン株式会社製、商品名「ノバテックLL UF240」)を、第2の最外層22を構成する樹脂としてナイロン樹脂(宇部興産株式会社製、商品名「UBEナイロン 1022B」)を準備した。
<接着フィルムの製造>
フェノールアラルキル樹脂(三井化学株式会社製、商品名「XLC−4L」)10.20質量部と、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、商品名「EPICLON 840−S」)22.00質量部と、フラックス機能を有する化合物であるトリメ
リット酸(東京化成工業株式会社製)8.20質量部と、成膜性樹脂としてフェノキシ樹脂(新日鐵化学株式会社製、商品名「FX−280S」)9.30質量部と、硬化促進剤として2−フェニル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、商品名「2P4MZ」)0.05質量部と、シランカップリング剤として3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業株式会社製、商品名「KBE−503」)0.25質量部と、シリカフィラー(株式会社アドマテックス製、商品名「SC1050」)50.00質量部とを、メチルエチルケトンに溶解、分散し、固形分濃度50%の接着フィルム用樹脂ワニスを調製した。
<基材付き接着フィルムの製造>
上記で得られた接着フィルム用樹脂ワニスを、基材ポリエステルフィルム(ベースフィルム、帝人デュポンフィルム株式会社製、商品名「ピューレックスA53」)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の接着フィルムが形成された基材付き接着フィルムを得た。
<基材付き接着シートの製造>
上記で得られた下地フィルムと、基材付き接着フィルムとを、第1の最外層21と接着フィルムとが接するように、70℃のロール式ラミネーターで貼り合わせることにより接着フィルムを下地フィルムに転写し、基材付き接着シートを得た。
(実施例2)
<下地フィルムの製造>
第1の最外層21を構成する樹脂として低密度ポリエチレン樹脂(日本ポリエチレン株式会社製、商品名「ノバテックLL UF240」)を、第2の最外層22を構成する樹脂としてポリプロピレン樹脂(日本ポリプロ株式会社製、商品名「ノバテックPP FL03H」)を準備した。
<接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、固形分濃度50質量%の接着フィルム用樹脂ワニスを調製した。
<基材付き接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、厚さ25μmの接着フィルムが形成された基材付き接着フィルムを得た。
<基材付き接着シートの製造>
上記で得られた下地フィルムと、基材付き接着フィルムとを、第1の最外層21と接着フィルムが接するように、70℃のロール式ラミネーターで貼り合わせることにより接着フィルムを下地フィルムに転写し、基材付き接着シートを得た。
(実施例3)
<下地フィルムの製造>
第1の最外層21を構成する樹脂としてナイロン樹脂(宇部興産株式会社製、商品名「UBEナイロン 1022B」)を、第2の最外層22を構成する樹脂としてエチレン・ビニルアルコール共重合樹脂(日本合成化学工業株式会社製、商品名「ソアノールAT4403」)を準備した。
<接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、固形分濃度50質量%の接着フィルム用樹脂ワニスを調製した。
<基材付き接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、厚さ25μmの接着フィルムが形成された基材付き接着フィルムを得た。
<基材付き接着シートの製造>
上記で得られた下地フィルムと、基材付き接着フィルムとを、第1の最外層21と接着フィルムが接するように、70℃のロール式ラミネーターで貼り合わせることにより接着フィルムを下地フィルムに転写し、基材付き接着シートを得た。
(比較例1)
<下地フィルムの製造>
下地フィルム(4)として、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−S75(厚み75μm)」を用いた。
<接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、固形分濃度50質量%の接着フィルム用樹脂ワニスを調製した。
<基材付き接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、厚さ25μmの接着フィルムが形成された基材付き接着フィルムを得た。
<基材付き接着シートの製造>
上記で得られた下地フィルムと、基材付き接着フィルムとを、下地フィルムと接着フィルムとが接するように、70℃のロール式ラミネーターで貼り合わせることにより接着フィルムを下地フィルムに転写し、基材付き接着シートを得た。
(比較例2)
<下地フィルムの製造>
下地フィルム(5)として、低密度ポリエチレン樹脂(日本ポリエチレン株式会社製、商品名「ノバテックLD LF441MD」)を用いて厚み120μmのフィルムを成形し、接着フィルムを転写する側の表面をコロナ処理することによって下地フィルム(5)を作製した。
<接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、固形分濃度50質量%の接着フィルム用樹脂ワニスを調製した。
<基材付き接着フィルムの製造>
実施例1と同様にして、厚さ25μmの接着フィルムが形成された基材付き接着フィルムを得た。
<基材付き接着シートの製造>
上記で得られた下地フィルムと、基材付き接着フィルムとを、下地フィルムと接着フィルムとが接するように、70℃のロール式ラミネーターで貼り合わせることにより接着フィルムを下地フィルムに転写し、基材付き接着シートを得た。
(物性評価)
上記実施例、比較例で得られた下地フィルムならびに接着シートについて、以下の手法により各項目の評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例における下地フィルムの第1の最外層と第2の最外層、比較例における下地フィルムについて、30mm×5mmの短冊状に切り出して試料を作製し、25℃での弾性率を、引っ張り試験機(TAインスツルメント株式会社製、動的粘弾性測定装置RS3A)を用いて、ASTM D638に準拠して測定した。
<25℃での引張試験における伸び率>
実施例における下地フィルムの第1の最外層と第2の最外層、比較例における下地フィルムについて、ASTM D638に準拠して得られたダンベル試験片を、引張試験機(
株式会社オリエンテック製、RTA−100)を用いて、ASTM D638に準拠して測定した。
<平均厚さ>
実施例における下地フィルムの第1の最外層と第2の最外層、比較例における下地フィルムについて、110mm×110mmに切り出すことによって試料を作製し、触針式膜厚計(株式会社ミツトヨ製、ミューチェッカM−413)を用いて10mm間隔で厚みを100箇所測定し、平均厚みを算出した。
<60℃における溶融粘度>
実施例ならびに比較例で得られた接着フィルムを積層することによって、厚み100μmの測定用サンプルを作製し、粘弾性測定装置(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製「MARS」)を用いて、パラレルプレート20mmφ、ギャップ0.05mm、周波数0.1Hz、昇温速度10℃/分の条件にて測定し、60℃における溶融粘度を測定した。
<下地フィルムと接着フィルムとの界面での25℃における剥離強度>
実施例における下地フィルムの第1の最外層と接着フィルムとの剥離強度、比較例にお
ける下地フィルムと接着フィルムとの剥離強度について、ステンレス(SUS304製)板に長さ200mm、幅25mmの両面テープを貼り、実施例または比較例の接着シートを両面テープのステンレス板と反対側の面と接着フィルム面とが接するように貼ることによって試料を作製した。得られた試料の下地フィルムを、引張試験機(株式会社オリエンテック製、RTC−1250A)を用いて、25℃において180度の角度で剥離させ、下地フィルムと接着フィルムとの界面での25℃における剥離強度を測定した。
<半導体チップ上のバンプ間の接着フィルムの充填性>
実施例及び比較例において得られた接着シートをラミネートした後の半導体チップ上のバンプ間の接着フィルムの充填性について、以下の手順で評価した。
○:凹凸部の周辺にボイドまたは空隙が観察されなかった。
×:凹凸部の周辺にボイドまたは空隙が観察された。
<半導体チップ上のバンプの突出性>
実施例及び比較例において得られた接着シートをラミネートした後の、半導体チップ上のバンプの先端部分の接着フィルム層からの突出性について、以下の手順で評価した。
◎:全てのバンプの先端部が周囲の接着フィルムの埋め込み部よりも1μm以上突出している。
○:一部のバンプの先端部が周囲の接着フィルムの埋め込み部よりも1μm以上突出していない。
×:全てのバンプの先端部が周囲の接着フィルムの埋め込み部よりも1μm以上突出していない。
<樹脂噛みの有無>
半田バンプ(Sn―3.5Ag、融点221℃)を有する半導体チップ1(サイズ5mm×5mm、厚さ0.15mm)に、実施例または比較例で得られた接着シートの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チップ1を得た。
間加熱して、半田バンプを溶融させて半田接続を行った。さらに、180℃、60分間加熱して、接着フィルムを硬化させて、半導体チップ1と、半導体チップ2とが接着フィルムの硬化物で接着された半導体装置を得た。
◎:半田接続部の断面において、バンプの幅に対して10%以下の長さの樹脂の噛み込みのある半田接続部が5カ所以下である。
○:半田接続部の断面において、バンプの幅に対して10%以下の長さの樹脂の噛み込みのある半田接続部が6カ所以上10カ所以下である。
×:半田接続部の断面において、バンプの幅に対して10%以下の長さの樹脂の噛み込みのある半田接続部が11カ所以上である。
1、101 接着フィルム
2、102 下地フィルム
21 第1の層
22 第2の層
200 ウエハ
201 端子
202 半田バンプ
203 間隙
210、410 個別回路
300 半導体チップ
400 回路基板
500 フリップチップボンダー
600 ダイシングソー
Claims (10)
- 回路が形成された回路部材同士を電気的に接続する際に用いられる接着シートであって、
接着フィルムと、該接着フィルムに接合された下地フィルムとを有し、
前記下地フィルムは、前記接着フィルム側から積層された第1の層と第2の層とを備える積層体からなり、
前記第1の層の弾性率は、前記第2の層の弾性率よりも低く、
前記接着フィルムは、(C)フラックス活性を有する化合物を含有し、
前記(C)フラックス活性を有する化合物は、カルボキシル基もしくはフェノール性水酸基のいずれか、または、カルボキシル基およびフェノール性水酸基の両方を備える化合物であることを特徴とする接着シート。 - 前記接着フィルムは、(C)フラックス活性を有する化合物に加え、さらに(A)重量平均分子量が300より大きく1500より小さいフェノール系硬化剤と、(B)25℃で液状であるエポキシ樹脂と、(D)重量平均分子量が1万より大きく100万より小さい成膜性樹脂とを含有する請求項1に記載の接着シート。
- 前記第1の層は、25℃での弾性率が5000MPa以下である請求項1または2に記載の接着シート。
- 前記第2の層は、25℃での弾性率が10000MPa以下である請求項1ないし3のいずれかに記載の接着シート。
- 前記第1の層は、その平均厚さが5μm以上、200μm以下である請求項1ないし4のいずれかに記載の接着シート。
- 前記第2の層は、その平均厚さが5μm以上、200μm以下である請求項1ないし5のいずれかに記載の接着シート。
- 前記接着フィルムは、さらに、硬化促進剤を含むものである請求項1ないし6のいずれかに記載の接着シート。
- 前記接着フィルムは、さらに、シランカップリング剤を含むものである請求項1ないし
7のいずれかに記載の接着シート。 - 前記接着フィルムは、さらに、無機充填材を含む請求項1ないし8のいずれかに記載の接着シート。
- 請求項1ないし9のいずれかに記載の接着シートが備える前記接着フィルムの硬化物を有することを特徴とする電子部品。
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