KR100483102B1

KR100483102B1 - 접착제 및 양면 접착 필름

Info

Publication number: KR100483102B1
Application number: KR10-1999-7003011A
Authority: KR
Inventors: 야마모또，가즈노리; 시마따，야스시; 구마시로，야스시; 이나다，데이찌; 히로유끼 구리야; 가네다，아이죠; 다께오 도미야마; 노무라，요시히로; 호소까와，요이찌; 기리하라，히로시; 아끼라 가게야마
Original assignee: 히다치 가세고교 가부시끼가이샤
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 2005-04-14
Also published as: CN1923939B; CN1923939A; CN1837317B; KR20000048963A; CN1837317A

Abstract

본 발명은 칩 탑재 후 온도 저항 사이클 특성 및 칩-탑재형 반도체의 내습성을 개선하기 위한 것으로, 반도체 칩(6)을 유기계 지지 기판(4) 상에 탑재할 때 사용되는 접착 부재(3)로서 기능하며 동적 점탄성 측정 장치(dynamic visco-elasticity measuring instrument)에서 측정되는 25℃ 및 260℃에서의 저장 탄성율이 각각 10 ∼ 2000MPa 및 3 ∼ 50MPa인 접착제, 이를 이용하여 만든 양면 접착 필름, 반도체 장치, 반도체 칩 탑재용 기판, 및 이들을 제조하는 방법을 제공한다.

Description

접착제 및 양면 접착 필름{SEMICONDUCTOR DEVICE, SEMICONDUCTOR CHIP MOUNTING SUBSTRATE, METHODS OF MANUFACTURING THE DEVICE AND SUBSTRATE, ADHESIVE, AND ADHESIVE DOUBLE COATED FILM}

본 발명은, 반도체 장치, 그 제조법 및 상기 반도체 장치의 제조에 적절하게 사용되는 반도체칩 탑재용 기판, 그 제조법, 접착제 및 양면 접착 필름에 관한 것이다.

최근, 전자 기기의 소형화, 고주파수 동작화의 동향에 따라, 이것에 탑재하는 반도체 패키지는 기판에 고밀도로 실장하는 것이 요구되고, 소형·경량화가 진행됨과 동시에, 외부 단자가 패키지 하부에 영역 어레이형 배치된 마이크로 BGA(볼그리드 어레이)나 CSP(칩 사이즈 패키지)라 불리는 소형의 패키지의 개발이 진행되고 있다.

이들 패키지는, 2층 배선 구조를 갖는 유리 에폭시 기판이나 1층 배선 구조의 폴리이미드 기판 등의 유기 기판 상에 절연성 접착제를 통해 칩을 탑재하고, 칩측의 단자와 배선판측 단자가 와이어 본드 내지는 TAB(테이프 오토메이티드 본딩)의 내측 본딩 방식으로 접속되고, 접속부와 칩 상면부 내지는 단면부가 에폭시계 밀봉재 내지는 에폭시계 액형 밀봉재로 밀봉되고, 배선 기판 이면에 땜납볼 등 금속단자가 영역 어레이형으로 배치되어 있는 구조가 채용되어 있다. 그리고, 이들 패키지의 여러개가 전자 기기의 기판에 땜납 리플로우 방식으로 고밀도로 면부착 일괄 실장하는 방식이 채용되고 있다.

그러나, 이들 패키지에 이용되는 절연성의 접착제의 일례로서는, 동적 점탄성 장치로 측정되는 25℃에서의 저장 탄성율이 3000MPa 이상의 액형의 에폭시 다이본드재가 이용되고 있고, 패키지를 기판에 실장한 후의 땜납볼 접속부(2차측)의 접속 신뢰성이 나빠, 내온도 사이클 신뢰성이 뒤떨어지고 있었다.

또한, 다른 사례에서는, 절연성의 접착제로서 25℃에서의 저장 탄성율이 10MPa 이하의 액형 실리콘계 탄성 중합체가 제안되어 있고, 상기한 내온도 사이클성이 우수한 것의 배선 기판 표면에 대한 고온 시의 접착성이 뒤떨어져 내흡습 리플로우성이 뒤떨어진다고 하는 문제가 있었다.

특히, 내리플로우성에 대해서는 양자의 사례에 있어서도, 액형의 절연성 접착제를 유기 기판에 도포하는 과정에서 보이드를 매립하기 쉽고, 보이드가 기점이 되어, 흡습 리플로우 시에 크랙이 진전되거나, 유기 기판이 팽창되거나 하는 불량 모드가 관찰되었다.

또한, 전자 기기의 발달에 따라 전자 부품의 탑재 밀도가 높게 되고, 저비용을 기대할 수 있는 프린트 배선판에의 반도체의 베어칩 실장이 진행되고 있다.

반도체칩의 실장용 기판으로서는 알루미나 등의 세라믹 기판이 많이 이용되고 있다. 이것은, 반도체칩의 열팽창 계수가 약 4ppm/℃로 작기 때문에, 접속 신뢰성을 확보하기 위해 열팽창 계수가 비교적 작은 실장용 기판의 사용이 요구되고 있는 점과, 반도체칩이 발생하는 열을 외부로 방열시키기 쉽게 하기 위해 열전도율이 비교적 높은 실장용 기판의 사용이 요구되고 있는 것이 주된 이유였다. 이러한 세라믹 기판에의 반도체칩 실장에는 은페이스트로 대표되는 액형의 접착제가 사용되고있다.

또한, 필름형 접착제는, 플렉시블 프린트 배선판 등으로 이용되고 있고, 아크릴로니트릴부타디엔 고무를 주성분으로 하는 계통이 많이 이용되고 있다.

프린트 배선판 관련 재료로서의 검토에서는, 흡습 후의 땜납 내열성을 향상시킨 것으로서는, 특개소60-243180호 공보에 게재되는 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 폴리이소시아네이트 및 무기 필러를 포함하는 접착제가 있고, 또한 특개소61-138680호 공보에 게재되는 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 분자 중에 우레탄 결합을 갖는 양 말단이 제1급 아민 화합물 및 무기 필러를 포함하는 접착제가 있지만, PCT(프레셔-쿠커-테스트) 처리 등의 엄격한 조건 하에서의 내습성 시험을 행한 경우에는, 열화가 크게 불충분하였다.

세라믹 기판에의 반도체칩 실장에 은페이스트 접착제를 사용하면, 은 필러의 침강이 있기 때문에 분산이 균일하지 않은 것, 페이스트의 보존 안정성에 유의해야만 하는 것, 반도체칩 실장의 작업성이 LOC(리드온칩) 등에 비교해 뒤떨어지는 것 등의 문제가 있었다.

또한, 필름형 접착제는 아크릴로니트릴부타디엔 고무를 주성분으로 하는 계통이 많이 이용되어 있지만, 고온에서 장시간 처리한 후의 접착력의 저하가 큰 점이나, 내 전기 부식성이 뒤떨어지는 등의 결점이 있었다. 특히, 반도체 관련 부품의 신뢰성 평가로 이용되는 PCT 처리 등의 엄격한 조건 하에서 내습성 시험을 행한 경우의 열화가 컸다.

특개소60-243180호 공보, 특개소61-138680호 공보에 게재되는 것에서는, PCT 처리 등의 엄격한 조건 하에서의 내습성 시험을 행한 경우에는 열화가 크게 불충분하였다.

이들 프린트 배선판 관련 재료로서의 접착제를 이용하여 반도체칩을 프린트배선판에 실장하는 경우에는, 반도체칩과 프린트 배선판의 열팽창 계수의 차가 커서 리플로우 시에 크랙이 발생하기 때문에 사용할 수 없었다. 또한, 온도 사이클 테스트나 PCT 처리 등의 엄격한 조건 하에서의 내습성 시험을 행한 경우의 열화가 커서, 사용할 수 없었다.

<발명의 개시>

본 발명은, 유리 에폭시 기판이나 플렉시블 기판 등의 프린트 배선판에 열팽창 계수의 차가 큰 반도체칩을 실장하는 경우에 필요한 내열성, 내 전기 부식성, 내습성을 갖고, 특히, PCT 처리 등, 엄격한 조건 하에서의 내습성 시험을 행한 경우의 열화가 작아지는 접착제, 접착 필름 및 이 접착 필름을 이용하여 반도체칩과 배선판을 접착시킨 반도체 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은, 유기계 지지 기판에 접착 부재를 개재하여 반도체칩을 탑재하고, 외부 단자가 기판 이면에 영역 어레이형으로 배열된 반도체 장치에 있어서, 실장 후의 내온도 사이클성을 향상함과 동시에, 내흡습 리플로우성을 향상하는 반도체 장치, 그 제조법 및 상기 반도체 장치의 제조에 적절하게 사용되는 반도체칩 탑재용 기판, 그 제조법, 접착제 및 양면 접착 필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 반도체 장치는, 유기계 지지 기판에 접착 부재를 개재하여 반도체칩이 탑재된 반도체 장치에 있어서, 상기 유기계 지지 기판의 반도체칩이 탑재되는 측에는 소정의 배선이 형성되어 있고, 상기 유기계 지지 기판의 반도체칩이 탑재되는 측의 반대측에는 외부 접속용 단자가 영역 어레이형으로 형성되어 있고, 상기 소정의 배선은 반도체칩 단자 및 상기 외부 접속용 단자와 접속되어 있고, 적어도 상기 반도체칩 단자와 소정의 배선과의 접속부가 수지 밀봉되어 있고, 상기 접착 부재는 접착제층을 구비하는 것으로, 상기 접착제의 동적 점탄성 측정 장치로 측정되는 25℃의 저장 탄성율이 10∼2000MPa 또한 260℃에서의 저장 탄성율이 3∼50MPa인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 반도체칩 탑재용 기판은, 접착 부재를 개재하여 반도체칩이 탑재되는 유기계 기판의 반도체칩 탑재용 기판에 있어서, 상기 유기계 기판의, 반도체칩이 탑재되는 측 및 반도체칩이 탑재되는 측의 반대측 중 적어도 어느 한 측에는 소정의 배선이 형성되어 있고, 상기 유기계 기판의 반도체칩이 탑재되는 측의 반대측에는 외부 접속용 단자가 영역 어레이형으로 형성되어 있고, 상기 접착 부재는 접착제층을 구비하는 것으로, 상기 접착제 경화물의 동적 점탄성 측정 장치로 측정되는 25℃의 저장 탄성율이 10∼2000MPa 또한 260℃에서의 저장 탄성율이 3∼50MPa이고, 상기 접착 부재는 소정의 크기로 상기 유기계 기판 상의 소정의 개소(箇所)에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 반도체칩 탑재용 기판의 제조법은, 반도체칩이 탑재되는 측 및 반도체칩이 탑재되는 측의 반대측 중 적어도 어느 한 측에는 소정의 배선이 형성되고, 반도체칩이 탑재되는 측의 반대측에는 외부 접속용 단자가 영역 어레이형으로 형성된 유기계 기판에, 동적 점탄성 측정 장치로 측정되는 경화물의 25℃의 저장 탄성율이 10∼2000MPa 또한 260℃에서의 저장 탄성율이 3∼50MPa인 접착제층을 구비하는 접착 부재이고 상기 접착제가 DSC(시차 열량계)를 이용하여 측정한 경우의 전체 경화 발열량의 10∼40%의 발열을 끝낸 반경화 상태의 것인 접착 부재 필름을, 소정의 크기로 절단하여 상기 유기계 기판 상에 열 압착하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 반도체 장치의 제조법은, 반도체칩이 탑재되는 측 및 반도체칩이 탑재되는 측의 반대측 중 적어도 어느 한 측에는 소정의 배선이 형성되고 반도체칩이 탑재되는 측의 반대측에는 외부 접속용 단자가 영역 어레이형으로 형성된 유기계 기판의 반도체 탑재용 기판에, 동적 점탄성 측정 장치로 측정되는 경화물의 25℃의 저장 탄성율이 10∼2000MPa 또한 260℃에서의 저장 탄성율이 3∼50MPa인 접착제층을 구비하는 접착 부재를 접착하는 공정, 접착 부재를 개재하여 반도체칩을 탑재하는 공정, 상기 소정의 배선을 반도체칩 단자 및 상기 외부 접속용 단자와 접속하는 공정, 적어도 상기 반도체칩 단자와 소정의 배선과의 접속부를 수지 밀봉하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 접착제는 하기의 A∼D의 조성으로 이루어진다.

A. (1) 에폭시 수지 및 그 경화제 100중량부에 대해, (2)글리시딜(메터) 아크릴레이트 (즉, 아크릴레이트 및/또는 메터크릴레이트) 2∼6중량%을 포함하는 Tg(유리 전이 온도)가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300중량부 및 (3) 경화 촉진제 0.1∼5중량부를 포함하는 접착제.

B. (1) 에폭시 수지 및 그 경화제 100중량부에 대해, (2) 에폭시 수지와 상용성이 있고 또한 중량 평균 분자량이 3만 이상의 고분자량 수지 10∼40중량부, (3) 글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6중량%을 포함하는 Tg(유리 전이 온도)가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300중량부 및 (4) 경화 촉진제 0.1∼ 5중량부를 포함하는 접착제.

C. (1) 에폭시 수지 및 페놀 수지 100중량부에 대해, (2) 글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6중량%을 포함하는 Tg가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300중량부 및 (3) 경화 촉진제 0.1∼5중량부를 포함하는 접착제.

D. (1) 에폭시 수지 및 페놀 수지 100중량부에 대해, (2) 페녹시 수지 10∼40중량부, (3) 글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6중량%을 포함하는 Tg가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300중량부 및 (4) 경화 촉진제 0.1∼5중량부를 포함하는 접착제.

본 발명의 양면 접착 필름은, 하기 E∼H의 3층 구조의 것이다.

E. 내열성 열가소성 필름을 코어재에 이용하고, 코어재의 양면에, (1) 에폭시 수지 및 그 경화제 100중량부에 대해, (2) 글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6중량%를 포함하는 Tg(유리 전이 온도)가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300 중량부 및 (3) 경화 촉진제 0.1∼5중량부를 포함하는 접착제를 갖는 3층 구조의 양면 접착 필름.

F. 내열성 열가소성 필름을 코어재에 이용하고, 코어재의 양면에, (1) 에폭시 수지 및 그 경화제 100중량부에 대해, (2) 에폭시 수지와 상용성이 있고 또한 중량 평균 분자량이 3만 이상의 고분자량 수지 10∼40중량부, (3) 글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6중량%을 포함하는 Tg(유리 전이 온도)가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300 중량부 및 (4) 경화 촉진제 0.1∼5중량부를 포함하는 접착제를 갖는 3층 구조의 양면 접착 필름.

G. 내열성 열가소성 필름을 코어재에 이용하고, 코어재의 양면에, (1) 에폭시 수지 및 페놀 수지 100 중량부에 대해, (2) 글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6중량%을 포함하는 Tg가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300중량부 및 (3) 경화 촉진제 0.1∼5중량부를 포함하는 접착제를 갖는 3층 구조의 양면 접착 필름.

H. 내열성 열가소성 필름을 코어재에 이용하고, 코어재의 양면에, (1) 에폭시 수지 및 페놀 수지 100중량부에 대해, (2) 페녹시 수지 10∼40중량부, (3) 글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6중량%을 포함하는 Tg가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300중량부 및 (4) 경화 촉진제 0.1∼5중량부를 포함하는 접착제를 갖는 3층 구조의 양면 접착 필름.

본 발명의 반도체 장치에 있어서, 소정의 배선은 반도체칩 단자와, 와이어 본드 또는 TAB(테이프 오토메이티드 본딩)의 내측 본딩 방식 등에 의해 직접 접속할 수 있다.

본 발명의 반도체 장치에서 접착 부재는 필름 형태인 것이 바람직하고, 접착 부재는 접착제층을 구비하는 것으로, 접착제의 수지 성분으로서는 에폭시 수지, 에폭시기 함유 아크릴 공중합체, 에폭시 수지 경화제 및 에폭시 수지 경화 촉진제를 포함하는 것이 사용된다.

접착 부재는 코어재에서 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리아미드이미드 또는 폴리에테르이미드 필름 등의 유리 전이 온도가 200℃ 이상의 내열성 열가소성 필름을 사용하고, 그 코어재의 양면에 접착제층이 형성된 구조의 것이 바람직하다. 내열성 열가소성 필름으로서 액정 폴리머 필름도 사용된다. 접착제층 중의 잔존 용매량은 5중량% 이하가 바람직하다.

본 발명의 반도체칩 탑재용 기판에 있어서, 접착 부재는 필름형인 것이 바람직하고, 접착 부재는 접착제층을 구비하는 것으로, 접착제의 수지 성분으로서는 에폭시 수지, 에폭시기 함유 아크릴 공중합체, 에폭시 수지 경화제 및 에폭시 수지 경화 촉진제를 포함하는 것이 사용된다.

접착 부재는 코어재에서 폴리이미드, 폴리 에테르술폰, 폴리아미드이미드 또는 폴리에테르이미드 필름 등의 유리 전이 온도가 200℃ 이상의 내열성 열가소성 필름을 사용하고, 그 코어재의 양면에 접착제층이 형성된 구조의 것이 바람직하다. 내열성 열가소성 필름으로서 액정 폴리머 필름도 사용된다. 접착제층 중의 잔존 용매량은 5중량% 이하가 바람직하다.

유기계 기판 상의 소정의 개소에 형성된 접착 부재는 소정의 크기로 펀칭용금형으로 펀칭된 필름이 사용되고, 유기계 기판 상의 소정의 개소에 형성된 접착 부재는 그 접착 부재의 접착제가 DSC를 이용하여 측정한 경우의 전체 경화 발열량의 10∼40%의 발열을 끝낸 반경화 상태의 필름이고, 소정의 크기로 절단된 후 상기 유기계 기판 상에 열 압착된다.

본 발명의 반도체칩 탑재용 기판의 제조법에 있어서, 절단한 접착 부재 필름은 개개로 정밀 위치 결정 후, 열 프레스로 가접착하고, 복수의 접착 부재 필름을 다수의 관련된 유기계 기판에 얹어 놓은 후, 가열한 이형 표면 처리 금형으로 눌러 일괄해서 접착할 수 있다. 이형 표면 처리 금형의 표면 이형재로는 테플론 및 실리콘 중 적어도 한종이 바람직하다. 접착 부재 필름의 반송 시에 발생하는 정전기를 제거하는 엘리미노 스타트 공정을 접착 부재 필름 절단 공정 전에 적어도 1공정 가할 수 있다.

본 발명의 반도체 장치의 제조법에 있어서, 반도체 탑재용 기판의 하면측과 반도체칩측의 양면으로부터 가열하고, 적어도 칩측의 온도를 높게 할 수 있다.

본 발명의 접착제에 있어서, DSC를 이용하여 측정한 경우의 전체 경화 발열량의 10∼40%의 발열을 끝낸 상태로 하여 사용하는 것이 바람직하고, 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정한 경우의 접착제 경화물의 저장 탄성율이 25℃에서 10∼2000MPa이고, 260℃에서 3∼50MPa인 것이 바람직하다.

무기 필러가 접착제 수지 성분 100체적부에 대해 2∼20체적부 사용되고, 무기 필러는 알루미나, 실리카가 바람직하다.

접착제를 베이스 필름 상에 형성하여 접착 필름으로 하고, 이 접착 필름을 이용하여 반도체칩과 배선판을 접착시켜 반도체 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 양면 접착 필름에 있어서, 접착제는 DSC를 이용하여 측정한 경우의 전체 경화 발열량의 10∼40%의 발열을 끝낸 상태로 하여 사용하는 것이 바람직하고, 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정한 경우의 접착제 경화물의 저장 탄성율이 25℃에서 10∼2000MPa이고, 260℃에서 3∼50MPa인 것이 바람직하다. 무기 필러가 접착제 수지 성분 100체적부에 대해 2∼20체적부 사용되고, 무기 필러는 알루미나, 실리카가 바람직하다.

코어재에 이용하는 내열성 열가소성 필름은 유리 전이 온도 200℃ 이상인 것이 바람직하고, 이러한 유리 전이 온도 200℃ 이상의 내열성 열가소성 필름으로서는 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리아미드이미드 또는 폴리에테르이미드 필름이 바람직하다. 코어재에 이용하는 내열성 열가소성 필름으로서 액정 폴리머 필름도 사용된다.

종래의 기술에서 진술한 과제를 해결하기 위해, 우선 유기 배선 기판 상에 절연성 접착제를 개재하여 반도체칩을 탑재하고, 칩측 단자와 배선판측 단자가 금 와이어 본딩으로 접속되고, 땜납볼 외부 단자가 기판 이면에 영역 어레이형으로 배열된 반도체 패키지에 대해, 이것에 이용하는 절연성 접착제의 물질과 마더 보드 실장 후의 내온도 사이클성과의 관계를 FEM 탄소성 해석 수법을 이용하여 조사하였다.

그 결과, 칩의 CTE(선 열팽창 계수: 3.5ppm)와 마더보드의 CTE(14∼18ppm )와의 차로부터 생기는 기판 땜납볼 외부 단자부에 걸리는 응력은 절연성 접착제의 탄성율 E를 저하시킬수록 적어지며, 동적 점탄성 측정 장치로 측정되는, 탄성율 E가 2000MPa 이하, 바람직하게는 1000MPa 이하이면, 최외주부의 땜납 단자의 상당 왜곡은 충분히 작고, Coffin-Manson 측에 적용시키더라도, - 55℃∼ 125℃의 온도사이클로 1000사이클 이상의 피로 수명이 있는 것을 알았다.

반대로, 통상의 에폭시계 다이본딩재의 탄성율 E는 3000MPa 이상이고, 땜납볼의 내온도 사이클 신뢰성에 대해 문제가 있는 것을 알았다.

한편, 절연성 접착제의 탄성율 E를 실리콘 탄성 중합체 정도의 10MPa 이하로 내리면, 리플로우 온도의 상한 온도 260℃에서는 탄성율 E는 측정 한계를 넘을수록 작아지고, 강도 멤버로서의 기능이 없어지는 영역으로 되어, 기판 표면 및 실리콘칩과의 접착 유지를 기대할 수 없게 된다. 전단 접착 강도의 온도 의존성은 탄성율의 온도 의존성과 마찬가지의 경향이 있고, 온도가 높아질수록 작아진다. 즉, 리플로우 온도 260℃에서의 탄성율 E가 적어도 3MPa 이상이 아니면 전단 접착 강도를 기대할 수 없다. 리플로우 온도 260℃에서 칩 혹은 기판과의 계면에 박리가 생기면, 그 후에 실시하는 내온도 사이클 시험에서의 금와이어 단선 불량이나 내습성 시험에서의 부식 단선 불량에 이른다.

따라서, 칩을 유기 배선 기판에 탑재하기 위한 절연성 접착제(접착제 경화물)의 상온 시의 탄성율로서는 10∼2000MPa의 범위, 바람직하게는 50∼1500MPa, 가장 바람직하게는 100∼1000MPa의 범위, 리플로우 온도 260℃에서의 탄성율로서는 3∼50Mpa의 범위의 것을 사용하는 것이, 내온도 사이클성 및 내흡습 리플로우성을 만족하기 위한 조건인 것을 알았다.

상기한 탄성율의 온도 의존성을 갖는 각종 열경화성 수지를 탐색한 결과, 에폭시기 함유 아크릴 공중합체가, 그 범위의 물질을 구현할 수 있는 적합한 접착제인 것을 알았다.

또한, 내흡습 리플로우성을 열화시키는 요인으로서, 유기 배선 기판과 절연성 접착제와의 계면에 발생하는 보이드가 있다. 액형의 열경화성 접착제를 소량 적하시켜 도포하는 통상의 방식에서는, 보이드를 오염시키기 쉬워 흡습 리플로우 시에 크랙, 기판 팽창의 원인이 된다.

그래서, 상기한 에폭시 함유 아크릴 공중합체를 필름 형태로 가공하고, 잔존용매량을 5% 이하, 바람직하게는 2% 이하로 건조함과 동시에, DSC(시차 열량계)를 이용하여 측정한 경우의 전체 경화 발열량의 10∼40%의 B-스테이지 경화 상태로 한 접착 필름을, 소정의 치수로 절단하고, 유기 배선 기판에 열프레스로써 부착하여, 반도체 탑재용 기판을 얻는다.

그 후, 칩을 탑재·열 압착하여, 와이어 본딩 공정, 밀봉 공정을 거쳐 패키지 완성품을 얻는다.

이와 같이 하여 얻어진 패키지는, 칩 및 기판과의 계면에 간극이나 보이드가 발생하기 어렵지만, 칩의 열 압착 시에 반도체 탑재용 기판측뿐만 아니라 칩측의 양면에서도 가열하는 쪽이 칩과 접착제와의 계면에 간극이 발생하기 어렵고, 기판의 배선부 사이에 수지가 충분히 매립되어, 내흡습 리플로우성이 향상하는 것을 발견하였다. 또한, 상기한 접착 필름의 잔존 용매량을 5% 이하 바람직하게는 2% 이하로 컨트롤하면, 접착 필름의 경화 과정에서 기포가 발생하고, 내흡습 리플로우성이 저하하는 일이 없는 것을 발견하였다.

상기한 물질을 갖는 접착 필름의 적용은, 칩측 단자와 배선판측 단자가 금와이어 본딩으로 접속되고, 외부 단자가 기판 이면에 영역 어레이형으로 배열된 반도체 패키지에 대해서만 아니라, 칩측 단자와 배선판측 단자가 TAB(테이프 오토메이티드 본딩)의 내측 본딩 방식으로 접속된 패키지(칩측 단자와 배선판측 단자가 직접접속된 방식의 패키지)에도 동일한 작용과 효과가 있고, 반도체칩이 접착제를 통해 유기 배선 기판에 접착되어 있는 구조를 갖는 영역 어레이 패키지 전부의 내온도 사이클성 및 내흡습 리플로우성을 동시에 만족한다. 외부 접속용 단자는 영역 어레이형, 즉, 기판 이면의, 전면에 격자형으로 또는 주변부에 일렬 혹은 수열 배치되어 있다.

유기 배선 기판으로서는, BT(비스말레이미드) 기판, 유리 에폭시 기판 등 FR -4 기판이어도 좋고, 폴리이미드 필름 기판 등이어도 좋으므로 기판 재질에 한정되지 않는다. 또한, 상기한 접착 필름은 상기한 물질을 갖는 열경화성 접착제로 형성하는 것도 가능하지만, 테이프로서 감거나, 보내거나 할 때의 강성을 확보하기 위해 폴리이미드 필름의 양면에 도포한 3층 구조로 하여도 좋다. 상기한 동일한 작용과 효과가 있는 것을 발견하였다.

접착 필름의 유기 배선 기판에의 접착 방법은 접착 필름을 소정의 형상으로 절단하고, 그 후, 절단시킨 필름의 정확한 정렬을 행하고, 유기 배선 기판에 열 압착한다.

접착 필름의 절단 방법은, 필름을 소정의 형상으로 정확하게 절단하는 방법이면 어떤 방법이어도 좋지만, 작업성, 접착성을 생각하면, 펀칭 금형을 이용하여 접착 필름을 절단하고, 그 후 유기 배선 기판에 가압착, 또는 본압착시키는 것이 바람직하다.

절단된 접착 필름의 유기 배선 기판에의 열 압착은, 접착 필름 절단 후, 프레스재에 흡인에 의해 흡착시켜 정렬을 정확하게 행한 후, 유기 배선 기판 상에 가압착하여, 그 후 열프레스로 본압착하는 방법과, 펀칭용 금형으로 접착 필름을 펀칭 후 가압착하여, 그 후 열프레스로 본압착하는 방법이 있다. 또한, 펀칭 금형을 이용한 경우에는, 펀칭 금형으로 펀칭된 테이프를 그대로 본압착하는 방법이 있다.

가압착은 펀칭된 접착 테이프가 유기 배선 기판에 접착하면 좋고, 특별히 조건은 한정하지 않는다.

본압착 시의 접착 필름의 압착 온도는 30∼250℃가 바람직하고, 70∼150℃가 더욱 바람직하다. 압착 온도가 30℃ 이하에서는 접착 필름의 탄성율이 높고, 접착력이 낮을 뿐만 아니라, 유기 배선 기판의 배선 상에 접착시킬 때에는, 배선의 주위로의 접착제의 매립성이 나빠 바람직하지 못하다. 접착 온도가 250℃ 이상에서는 배선이 산화되고, 또한 유기 배선 기판이 부드럽게 되어 작업성상 바람직하지 못하다.

본압착의 압력은 1∼20㎏/㎠이 바람직하고, 3∼10㎏/㎠이 더욱 바람직하다. 압착 압력이 1㎏/㎠ 이하에서는 접착 필름의 접착력, 배선 주위의 매립성이 나쁘고, 20㎏/㎠ 이상에서는 접착제가 소정의 위치 이외로 돌출되어 접착제의 치수 정밀도가 나쁘게 된다.

본압착 시간은 상기 압착 온도, 압착 압력으로 접착할 수 있는 시간이면 좋지만, 작업성을 생각하면 0.3∼60초가 바람직하고, 0.5∼10초가 더욱 바람직하다.

본압착용 열프레스는 접착제가 프레스 표면에 접착하지 않도록 표면에 이형(離型)제 처리한 것이 바람직하고, 특히 테플론, 실리콘을 이용한 것이 이형성이나 작업성상 바람직하다.

본 발명에 있어서 사용되는 에폭시 수지는, 경화하여 접착 작용을 나타내는 것이면 좋다. 이관능 이상으로, 바람직하게는 분자량이 5000 미만, 보다 바람직하게는 3000 미만의 에폭시 수지가 사용된다. 특히, 분자량이 500 이하의 비스페놀 A형 또는 비스페놀 F형 액형 수지를 이용하면 적층 시의 유동성을 향상할 수 있어 바람직하다. 분자량이 500 이하의 비스페놀 A형 또는 비스페놀 F형 액형 수지는,유화(油化)셸 에폭시 주식회사로부터, 에피코트 807, 에피코트 827, 에피코트 828이라는 상품명으로 시판되어 있다. 또한, 다우 케미컬 일본 주식회사에서는, D. E. R. 330, D. E. R. 331, D. E. R. 361이라는 상품명으로 시판되어 있다. 또한, 동도화성(東都化成) 주식회사로부터 YD128, YDF170이라는 상품명으로 시판되어 있다.

에폭시 수지로서는, 고 Tg(유리 전이 온도)화를 목적으로 다관능 에폭시 수지를 가하여도 좋고, 다관능 에폭시 수지로서는, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지 등이 예시된다.

페놀노볼락형 에폭시 수지는, 일본화약(日本化藥) 주식회사로부터 EPPN-201이라는 상품명으로 시판되어 있다. 또한, 크레졸노볼락형 에폭시 수지는 스미토모 화학 공업 주식회사로부터 ESCN-001, ESCN-195라는 상품명으로, 또한, 상기 일본 화약(日本化藥) 주식회사로부터 EOCN1012, EOCN1025, EOCN1027이라는 상품명으로 시판되어 있다. 또한, 에폭시 수지로서, 브롬화 에폭시 수지, 브롬화 비스페놀 A형 에폭시 수지(예를 들면 스미토모 화학 공업 주식회사 제조 상품명 ESB - 400), 브롬화 페놀노볼락형 에폭시 수지[예를 들면, 일본화약(日本化藥) 주식회사 제 상품명 BREN-105BREN-S] 등을 사용할 수 있다.

에폭시 수지의 경화제는, 에폭시 수지의 경화제로서 통상 이용되고 있는 것을 사용할 수 있고, 아민, 폴리아미드, 산무수물, 폴리설파이드, 3풀루오로화 붕소 및 페놀성 수산기를 1분자 중에 2개 이상 갖는 화합물인 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S 등을 들 수 있다. 특히 흡습 시의 내 전기 부식성이 우수하기 때문에 페놀 수지인 페놀노볼락 수지, 비스페놀 노볼락 수지 또는 크레졸 노볼락 수지 등을 이용하는 것이 바람직하다.

이러한 바람직한 경화제는, 대일본(大日本) 잉크 화학 공업 주식회사로부터, 페놀라이트 LF2882, 페놀라이트 LF2822, 페놀라이트 TD-2090, 페놀라이트 TD-2149, 페놀라이트 VH4150, 페놀라이트 VH4170이라는 상품명으로 시판되어 있다. 또한, 경화제로서, 브롬화페놀 화합물인 테트라 브로모비스 페놀 A[제인화성(帝人化成) 주식회사제 상품명 파이어가드 FG-2000) 등을 사용할 수 있다.

경화제와 함께 경화 촉진제를 이용하는 것이 바람직하고, 경화 촉진제로서는, 각종 이미다졸류를 이용하는 것이 바람직하다. 이미다졸로서는, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸륨트리메리테이트 등을 들 수 있다.

이미다졸류는, 시코쿠 화성공업(化成工業) 주식회사로부터 2E4MZ, 2PZ-CN, 2PZ-CNS라는 상품명으로 시판되어 있다.

에폭시 수지와 상용성이 있고 또한 중량 평균 분자량이 3만 이상인 고분자량수지로서는 페녹시 수지, 고분자량 에폭시 수지, 초고분자량 에폭시 수지, 극성이 큰 관능기 함유 고무, 극성이 큰 관능기 함유 반응성 고무 등을 들 수 있다. B 스테이지에서의 접착제의 태크성의 저감이나 경화 시의 가요성을 향상시키기 위해 중량 평균 분자량이 3만 이상으로 된다. 상기 극성이 큰 관능기 함유 반응성 고무는, 아크릴 고무에 카르복실기와 같은 극성이 큰 관능기를 부가한 고무를 들 수 있다. 여기서, 에폭시 수지와 상용성이 있다고 하는 것은, 경화 후에 에폭시 수지와 분리하여 2가지 이상의 상으로 분리되지 않고, 균질 혼화물을 형성하는 성질을 말한다.

페녹시 수지는, 동도화성(東都化成) 주식회사로부터 페노토토 YP-40, 페노토토 YP-50, 페노토토 YP-60 등의 상품명으로 시판되어 있다. 고분자량 에폭시 수지는, 분자량이 3만∼8만의 고분자량 에폭시 수지, 또한, 분자량이 8만을 넘는 초고분자량 에폭시 수지(특공평7-59617호, 특공평7- 596l8호, 특공평7- 59619호, 특공평7- 59620호, 특공평7-64911호, 특공평7-68327호 공보 참조)가 있고, 어느 것이나 히타치카세이공업 주식회사에서 제조하고 있다. 극성이 큰 관능기 함유 반응성 고무로서, 카르복실기 함유 아크릴 고무는, 제국화학공업(帝國化學産業) 주식회사로부터 HTR - 860P라는 상품명으로 시판되고 있다.

상기 에폭시 수지와 상용성이 있고 또한 중량 평균 분자량이 3만 이상의 고분자량 수지의 첨가량은, 에폭시 수지를 주성분으로 하는 상(이하 에폭시 수지 상이라고 함)의 가요성의 부족, 태크성의 저감이나 크랙 등에 의한 절연성의 저하를 방지하기 위해 10중량부 이상, 에폭시 수지 상의 Tg의 저하를 방지하기 위해 40중량부 이하로 된다.

글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6중량%를 포함하는, Tg가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체는, 제국화학산업(帝國化學産業) 주식회사로부터 시판되고 있는 상품명 HTR-860p-3을 사용할 수 있다. 관능기 모노머가 카르본산 타입의 아크릴산이나, 수산기 타입의 히드록시메틸(메터) 아크릴 레이트를 이용하면 가교 반응이 진행하기 쉽고, 와니스 상태에서의 겔화, B 스테이지 상태에서의 경화도의 상승에 의한 접착력의 저하 등의 문제가 있기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 관능기 모노머로서 이용하는 글리시딜(메터) 아크릴레이트의 양은, 2∼6중량%의 공중합체비로 한다. 접착력을 얻기 위해서, 2중량 % 이상으로 하고, 고무의 겔화를 방지하기 위해 6중량% 이하로 된다. 잔여부는 에틸(메터) 아크릴레이트나 부틸(메터) 아크릴레이트 또는 양자의 혼합물을 이용할 수 있지만, 혼합 비율은 공중합체의 Tg를 고려하여 결정한다. Tg가 -10℃ 미만이면 B 스테이지 상태에서의 접착 필름의 태크성이 커져 취급성이 악화하므로, -10℃ 이상으로 된다. 중합 방법은 펄 중합, 용액 중합 등을 들 수 있고, 이들에 의해 얻을 수 있다.

에폭시기 함유 아크릴계 공중합체의 중량 평균 분자량은, 80만 이상으로 되고, 이 범위에서는, 시트형, 필름형에서의 강도나 가요성의 저하나 태크성의 증대가 적기 때문이다.

상기 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 첨가량은, 필름의 강도의 저하나 태크성이 커지는 것을 방지하기 위해 100중량부 이상으로 되고, 에폭시기 함유 아크릴 고무의 첨가량이 증가하면, 고무 성분의 상이 많아지고, 에폭시 수지 상이 적어지기 때문에, 고온에서의 취급성의 저하가 발생하기 때문에, 300중량부 이하로 된다.

접착제에는, 이종 재료 사이의 계면 결합을 잘 하기 위해, 커플링제를 배합하는 것도 가능하다. 커플링제로서는, 실란 커플링제가 바람직하다.

실란 커플링제로서는, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리 에톡시실란, γ-우레이도프로필트리에톡시실란, N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다.

상기한 실란 커플링제는, T-글리시독시트리프로필트리에톡시실란이 NUC A-187, γ-머캅토프로필트리메톡시실란이 NUC A-189, γ-아미노프로필리 에톡시실란이 NUC A-1100, 우레이도프로필에톡시실란이 NUC A-1160, N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필트리메톡시실란이 NUC A-1120이라는 상품명으로, 어느 것이나 일본 유니카 주식회사로부터 시판되어 있어 적절하게 사용할 수 있다.

커플링제의 배합량은, 첨가에 의한 효과나 내열성 및 비용으로부터, 수지 100중량부에 대해 0.1∼ 10중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.

또한, 이온성 불순물을 흡착하여, 흡습 시의 절연 신뢰성을 잘 하기 위해, 이온 포착제를 배합할 수 있다. 이온 포착제의 배합량은, 첨가에 의한 효과나 내열성, 비용보다, 5∼10중량부가 바람직하다. 이온 포착제로서는 구리가 이온화하여 용출하는 것을 방지하기 위해 구리해(害) 방지제로서 알려진 화합물 예를 들면, 트리아진티올 화합물, 비스페놀계 환원제를 배합하는 것도 가능하다. 비스페놀계 환원제로서는, 2, 2'-메틸렌-비스-(4-메틸-6-제3-부틸페놀), 4, 4'-티오-비스-(3-메틸-6-제3-부틸페놀) 등을 들 수 있다.

트리아진티올 화합물을 성분으로 하는 구리해 방지제는, 산쿄제약 주식회사에서, 디스네트 DB라는 상품명으로 시판되고 있다. 또한 비스페놀계 환원제를 성분으로 하는 구리해 방지제는, 吉富제약 주식회사로부터 요시녹스 BB라는 상품명으로 시판되고 있다.

또한, 접착제의 취급성이나 열전도성을 잘 하는 것, 난연성을 제공하는 것, 용융 점도를 조정하는 것, 틱소트로픽성을 제공하는 것, 표면 경도의 향상 등을 목적으로서, 무기 필러를 접착제 수지 성분 100체적부에 대해 2∼20체적부를 배합하는 것이 바람직하다. 배합의 효과의 점에서 배합량이 2체적부 이상, 배합량이 많아지면 접착제의 저장 탄성율의 상승, 접착성의 저하, 보이드 잔존에 의한 전기 특성의 저하 등의 문제를 일으키므로 20체적부 이하로 된다.

무기 필러로서는, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 규산칼슘, 규산마그네슘, 산화칼슘, 산화마그네슘, 알루미나분말, 질화알루미늄분말, 붕산 알루미늄 휘스커(alminum borate whisker), 질화붕소분말, 결정성 실리카, 비정질 실리카 등을 들 수 있다.

열전도성을 잘 하기 위해서는, 알루미나, 질화알루미늄, 질화붕소, 결정성 실리카, 비정질 실리카 등이 바람직하다.

이 중, 알루미나는 방열성이 좋고, 내열성, 절연성이 양호한 점에서 적합하다. 또한, 결정성 실리카 또는 비정질 실리카는 방열성의 점에서는 알루미나보다 뒤떨어지지만, 이온성 불순물이 적기 때문에 PCT 처리 시의 절연성이 높고, 동박, 알루미늄선, 알루미늄판 등의 부식이 적은 점에서 적합하다.

난연성을 부여하기 위해서는, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 3산화안티몬등이 바람직하다.

용융 점도의 조정이나 틱소트로픽성의 부여의 목적에는, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 규산칼슘, 규산마그네슘, 산화칼슘, 산화마그네슘, 알루미나, 결정성 실리카, 비정질 실리카 등이 바람직하다.

표면 경도의 향상에 대해서는, 단섬유 알루미나, 붕산 알루미늄 휘스커 등이 바람직하다.

본 발명의 접착 필름은, 접착제의 각 성분을 용제에 용해 내지 분산하여 와니스로 하고, 페이스 필름 상에 도포, 가열하여 용제를 제거함으로써, 접착제층을 베이스 필름 상에 형성하여 얻어진다. 베이스 필름으로서는, 폴리테트라플루오로에틸렌필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트필름, 이형 처리한 폴리에틸렌테레프탈레이트필름, 폴리에틸렌필름, 폴리프로필렌필름, 폴리메틸펜텐필름, 폴리이미드필름 등의 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 페이스 필름은, 사용 시에 박리하여 접착 필름만을 사용하는 것도 가능하고, 페이스 필름과 동시에 사용하고, 후에 제거하는 것도 가능하다.

본 발명에서 이용하는 플라스틱 필름으로서는, 예를 들면, 캡톤(도오레, 듀퐁주식회사제 상품명), 아피칼(가네가후치화학공업주식회사제 상품명) 등의 폴리이미드필름, 루미라(도레이, 듀퐁주식회사제 상품명), 퓨렉스(帝人주식회사제 상품명) 등의 폴리 에틸렌테레프탈레이트필름 등을 사용할 수 있다.

와니스화의 용제는, 비교적 저비점의, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸이소부틸케톤, 2-에톡시에탄올, 톨루엔, 부틸셀로솔브, 메탄올, 에탄올, 2-메톡시에탄올 등을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 도포막성을 향상하는 등의 목적으로, 고비점 용제를 가하여도 좋다. 고비점 용제로서는, 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드, 메틸 필로리돈, 시클로헥사논 등을 들 수 있다.

와니스의 제조는, 무기 필러의 분산을 고려한 경우에는, 자동 모르타르(automated mortar), 3개 롤 및 비드밀 등에 의해, 또한 이들을 조합하여 행할 수 있다. 필러와 저분자량물을 미리 혼합한 후, 고분자량물을 배합함으로써 혼합에 요하는 시간을 단축하는 것도 가능해진다. 또한, 와니스로 한 후, 진공 탈기에 의해 와니스 중의 기포를 제거하는 것이 바람직하다.

상기 플라스틱 필름 등의 베이스 필름 상에 접착제 와니스를 도포하고, 가열건조하여 용제를 제거하지만, 이에 따라 얻어지는 접착제는 DSC를 이용하여 측정한 전체 경화 발열량의 10∼40%의 발열을 끝낸 상태로 된다. 용제를 제거할 때에 가열하지만, 이 때, 접착제 조성물의 경화 반응이 진행하여 겔화된다. 그 때의 경화 상태가 접착제의 유동성에 영향을 주고, 접착성이나 취급성을 적정화한다. DSC(시차 주사열 분석)는 측정 온도 범위 내에서, 발열, 흡열이 없는 표준 시료와의 온도차를 늘 상쇄하도록 열량을 공급 또는 제거하는 제로 레벨법을 측정 원리로 하는 것으로, 측정 장치가 시판되어 있고 그것을 이용하여 측정할 수 있다. 수지 조성물의 반응은 발열 반응이고, 일정한 승온 속도에 시료를 승온해 가면, 시료가 반응하여 열량이 발생한다. 그 발열량을 차트에 출력하고, 베이스 라인을 기준으로 하여 발열 곡선과 베이스 라인으로 둘러싸인 면적을 구하고, 이것을 발열량으로 한다. 실온으로부터 250℃까지 5∼10℃/분의 승온 속도로 측정하고, 상기한 발열량을 구한다. 이들은, 전자동으로 행하는 것도 있어, 그것을 사용하면 용이하게 행할 수 있다. 다음에, 상기 베이스 필름에 도포하고, 건조하여 얻은 접착제의 발열량은 다음과 같이 하여 구한다. 우선, 25℃에서 진공 건조기를 이용하여 용제를 건조시킨 미경화 시료의 전 발열량을 측정하고, 이것을 A(J/g)로 한다. 이어서, 도포, 건조한 시료의 발열량을 측정하고, 이것을 B로 한다. 시료의 경화도 C(%)(가열, 건조에 의해 발열을 끝낸 상태)는, 다음의 수학식 1로 얻어진다.

C(% ) = (A-B) × 100/A

본 발명의 접착제의 동적 점탄성 측정 장치로 측정한 저장 탄성율은, 25℃에서 20∼2000MPa이고, 260℃에서 3∼50MPa라는 저탄성율이 아니면 안된다. 저장 탄성율의 측정은 접착제 경화물(DSC를 이용하여 측정한 경우의 전체 경화 발열량의 95∼100%의 발열을 끝낸 접착제)에 인장 하중을 걸어, 주파수 10㎐, 승온 속도 5∼10℃/분에서 -50℃에서 300℃까지 측정하는 온도 의존성 측정 모드로 행하였다. 25℃에서의 저장 탄성율이 2000MPa를 초과하는 것으로서는, 반도체칩과 프린트 배선판의 열 팽창 계수의 차에 의해 리플로우 시에 발생하는 응력을 완화시키는 효과가 작아지기 때문에 크랙을 발생시키게 된다. 한편, 저장 탄성율이 20MPa 미만에서는, 접착제의 취급성이 나빠진다. 바람직하게는 50∼1000MPa이다.

본 발명은 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체와 에폭시 수지계 접착제에 있어서, 실온 부근에서의 탄성율이 낮은 것을 특징으로 한다. 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체는 실온 부근에서의 탄성율이 낮기 때문에, 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체의 혼합비를 크게 함으로써, 반도체칩과 프린트 배선판의 열팽창 계수의 차에 기인하여, 리플로우 시의 가열 냉각 과정에서 발생하는 응력을 완화하는 효과에 의해 크랙을 억제할 수 있다. 또한, 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체는 에폭시 수지와의 반응성이 우수하기 때문에, 접착제 경화물이 화학적이고, 논리적으로 안정되기 때문에 PCT 처리로 대표되는 내습성 시험에 우수한 성능을 나타낸다. 또한, 하기의 방법에 의해, 종래의 접착 필름의 강도의 저하, 가효성의 저하, 태크성의 증대 등 취급성의 점에서의 문제를 해결하였다.

1) 본 발명에서 규정한 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체를 사용함으로써, 리플로우 시의 크랙 발생을 억제할 수 있다.

2) 분자량이 큰 아크릴계 공중합체를 사용함으로써 공중합체의 첨가량이 적은 경우에도, 접착 필름의 필름 강도, 가요성을 확보할 수 있다.

3) 에폭시 수지와 상용성이 있고 또한 중량 평균 분자량 3만 이상의 고분자량 수지를 가함으로써, 태크성을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 접착제에서는, 에폭시 수지와 고분자량 수지가 상용성이 좋게 균일하게 되어 있고, 아크릴계 공중합체에 포함되는 에폭시기가 이들과 부분적으로 반응하고, 미반응의 에폭시 수지를 포함하여 전체가 가교하여 겔화하기 때문에, 그것이 유동성을 억제하여, 에폭시 수지 등을 많이 포함하는 경우에 있어서도 취급성을 손상하는 일이 없다. 또한, 미반응의 에폭시 수지가 겔 상태에서 다수 잔존하고 있기 때문에, 압력이 걸린 경우, 겔 상태에서 미반응 성분이 배어 나오기 때문에, 전체가 겔화한 경우라도, 접착성의 저하가 적어진다.

접착제의 건조 시에는, 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체에 포함되는 에폭시기나 에폭시 수지가 함께 반응하지만, 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체는 분자량이 크고, 1분자 체인 중에 에폭시 기가 많이 포함되기 때문에, 반응이 약간 진행한 경우라도 겔화한다. 통상, DSC를 이용하여 측정한 경우의 전체 경화 발열량의 10에서 40%의 발열을 끝낸 상태, 즉 A 또는 B 스테이지 전반의 단계에서 겔화가 일어난다. 그 때문에, 에폭시 수지 등의 미반응 성분을 많이 포함한 상태로 겔화하고 있어, 용융 점도가 겔화하지 않고 있는 경우에 비교하여, 대폭 증대하고 있어 취급성을 손상하는 일이 없다. 또한 압력이 걸린 경우, 겔 상태에서 미반응 성분이 배어 나오기 때문에, 겔화한 경우라도 접착성의 저하가 적다. 또한, 접착제가 에폭시 수지 등의 미반응 성분을 많이 포함한 상태로 필름화할 수 있기 때문에, 접착 필름의 라이프(유효 사용 기간)가 길어진다고 하는 이점이 있다.

종래의 에폭시 수지계 접착제에서는 B 스테이지의 후반으로부터, C 스테이지 상태에서 처음으로 겔화가 발생하여, 겔화가 발생한 단계에서의 에폭시 수지 등의 미반응 성분이 적기 때문에, 유동성이 낮고, 압력이 걸린 경우라도, 겔 상태에서 배어 나오는 미반응 성분이 적기 때문에, 접착성이 저하한다.

또, 아크릴계 공중합체에 포함되는 에폭시기와 저분자량의 에폭시 수지의 에폭시기의 반응의 용이성에 대해서는 분명하지 않지만, 적어도 동일 정도의 반응성을 갖고 있으면 좋고, 아크릴계 공중합체에 포함되는 에폭시기만이 선택적으로 반응할 필요는 없다.

또 이 경우, A, B, C 스테이지는 접착제의 경화의 정도를 나타낸다. A 스테이지는 거의 미경화로 겔화하지 않고 있는 상태이고, DSC를 이용하여 측정한 경우의 전 경화 발열량의 0∼20%의 발열을 끝낸 상태이다. B 스테이지는 약간 경화, 겔화가 진행한 상태이고 전 경화 발열량의 20∼60%의 발열을 끝낸 상태이다. C 스테이지는 경화가 꽤 진행하여 겔화한 상태이고, 전체 경화 발열량의 60∼100%의 발열을 끝낸 상태이다.

겔화의 판정에 대해서는, THF(테트라히드로푸란) 등의 침투성이 큰 용제 중에 접착제를 침지하여 25℃에서 20시간 방치한 후, 접착제가 완전히 용해하지 않고 팽윤된 상태에 있는 것을 겔화하였다고 판정하였다. 또, 실험적으로는, 이하와 같이 판정하였다.

THF 중에 접착제(중량W1)를 침지하고, 25℃에서 20시간 방치한 후, 비용해분을 200메쉬의 나일론천으로 여과하고, 이것을 건조한 후의 중량을 측정(중량W2)하였다. THF 추출율(%)을 다음의 수학식 2와 같이 산출하였다. THF 추출율이 80중량%을 초과하는 것을 겔화하지 않도록 하고, 80중량% 이하의 것을 겔화하고 있다고 판정하였다.

본 발명에서는, 필러를 첨가함으로써 용융 점도를 크게 할 수 있고, 또한 틱소트로픽성을 발현할 수 있기 때문에, 상기 효과를 더욱 크게 하는 것이 가능해진다.

또한, 상기한 효과 외에, 접착제의 방열성 향상, 접착제에 난연성을 제공하고, 접착 시의 온도에 있어서 적정인 점도를 갖게 하는 것, 표면 경도의 향상 등의 특성도 제공할 수 있다. 본 발명의 접착 필름을 이용하여 반도체칩과 배선판을 접착시킨 반도체 장치는, 내리플로우성, 온도 사이클 테스트, 내 전기 부식성, 내습성(내 PCT성) 등에 우수하였다.

본 발명에서 코어재에 이용되는 내열성열가소성 필름은 유리 전이 온도 Tg가 200℃ 이상의 폴리머 또는 액정 폴리머를 이용한 필름인 것이 바람직하고, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드 또는 전방향족 폴리에스테르 등이 적절하게 이용된다. 필름의 두께는, 5∼200㎛의 범위 내에서 이용하는것이 바람직하지만, 한정되는 것은 아니다. Tg가 200℃ 이하의 열가소성 필름을 코어재에 이용한 경우에는, 땜납 리플로우 시 등의 고온 시에 소성 변형을 일으키는 경우가 있어, 바람직하지 못하다.

본 발명에서 코어재의 양면에 형성되는 접착제는, 접착제의 각 성분을 용제로 용해 내지 분산하여 와니스로 하고, 코어재가 되는 내열성 열가소성 필름 상에 도포, 가열하여 용제를 제거함으로써 제작할 수 있고, 접착제층을 코어재가 되는 내열성 열가소성 필름 상에 형성함으로써 3층 구조의 양면 접착 필름을 얻을 수 있다. 접착제의 두께는 2∼150㎛의 범위에서 이용되고, 이것보다 얇으면 접착성이나 열응력 완충 효과에 부족하고, 두꺼우면 경제적이 아니게 되지만, 제한하는 것이 아니다.

또한, 접착제의 각성분을 용제로 용해 내지 분산하여 와니스로 하고, 이 와니스를 베이스 필름 상에 도포, 가열하여 용제를 제거함으로써 접착제 성분만으로 이루어지는 접착 필름을 제작하고, 이 접착제 성분만으로 이루어지는 접착 필름을 코어재가 되는 내열성 열가소성 필름의 양면에 접합시킴으로써 3층 구조의 양면 접착 필름을 얻는 것도 가능하다. 여기서, 접착제 성분만으로 이루어지는 접착 필름을 제작하기 때문에 베이스 필름에서는, 폴리테트라플루오로에틸렌 필름, 폴리 에틸렌테레프탈레이트 필름, 이형 처리한 폴리 에틸렌테레프탈레이트필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리이미드 필름 등의 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 플라스틱 필름으로서는, 예를 들면, 캡톤(도레이, 듀퐁주식회사제 상품명), 아피칼(가네가후치화학공업주식회사제 상품명) 등의 폴리이미드 필름, 루미라(도레이, 듀퐁주식회사제 상품명), 퓨렉스(帝人주식회사제 상품명)등의 폴리 에틸렌테레프탈레이트 필름 등을 사용할 수 있다.

와니스화의 용제는, 비교적 저비점의, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸이소부틸케톤, 2-에톡시에탄올, 톨루엔, 부틸셀루솔브, 메탄올, 에탄올, 2-메톡시에탄올 등을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 도포막성을 향상하는 등의 목적으로, 고비점 용제를 가하여도 좋다. 고비점 용제로서는, 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드, 메틸피롤리돈, 시클로헥사논 등을 들 수 있다.

와니스의 제조는, 무기필러의 분산을 고려한 경우에는, 자동 모타(automated mortor), 3개 롤 및 비드밀 등에 의해, 또한 이들을 조합하여 행할 수 있다. 필러와 저분자량물을 미리 혼합한 후, 고분자량물을 배합함으로써 혼합에 요하는 시간을 단축하는 것도 가능해진다. 또한, 와니스로 한 후, 진공 탈기에 의해 와니스 중의 기포를 제거하는 것이 바람직하다.

상기 접착제는, 코어재가 되는 내열성 열가소성 필름 또는 플라스틱 필름 등베이스 필름 상에 접착제 와니스를 도포하여, 가열 건조하여 용제를 제거함으로써 얻어지지만, 이에 따라 얻어지는 접착제는 DSC를 이용하여 측정한 전체 경화 발열량의 10∼40%의 발열을 끝낸 상태로 하는 것이 바람직하다. 용제를 제거할 때에 가열하지만, 이 때, 접착제 조성물의 경화 반응이 진행하여 겔화된다. 그 때의 경화 상태가 접착제의 유동성에 영향을 주고, 접착성이나 취급성을 적정화한다. DSC(시차 주사열 분석)는, 측정 온도 범위 내에서, 발열, 흡열이 없는 표준 시료와의 온도차를 늘 상쇠하도록 열량을 공급 또는 제거하는 제로 단위법을 측정 원리로 하는 것으로, 측정 장치가 시판되어 있고 그것을 이용하고 측정할 수 있다. 수지 조성물의 반응은, 발열 반응이고, 일정한 승온 속도로 시료를 승온해 가면, 시료가 반응하여 열량이 발생한다. 그 발열량을 차트에 출력하고, 베이스 라인을 기준으로 하여 발열 곡선과 베이스 라인으로 둘러싸인 면적을 구하고, 이것을 발열량으로 한다. 실온으로부터 250℃까지 5∼10℃/분의 승온 속도로 측정하고, 상기한 발열량을 구한다. 이들은, 전자동으로 행하는 것도 있어, 그것을 사용하면 용이하게 행할 수 있다.

상기 코어재가 되는 내열성 열가소성 필름 또는 베이스 필름에 도포하고, 건조하여 얻은 접착제의 발열량은, 다음과 같이 하여 구한다. 우선, 접착제 성분만을 추출하고, 25℃에서 진공 건조기를 이용하여 용제를 건조시킨 미경화 시료의 전발열량을 측정하고, 이것을 A(J/g)로 한다. 다음에, 도포, 건조한 시료의 발열량을 측정하여, 이것을 B로 한다. 시료의 경화도 C(%) (가열, 건조에 의해 발열을 끝낸 상태)는, 다음의 수학식 1로 얻어진다.

<수학식 1>

C(% ) = (A-B) × 100/A

본 발명의 접착제 성분의 동적 점탄성 측정 장치로 측정한 저장 탄성율은, 25℃에서 20∼2000MPa이고, 260℃에서 3∼50MPa라는 저탄성율인 것이 바람직하다. 저장 탄성율의 측정은, 접착제 경화물에 인장 하중을 걸어, 주파수 10㎐, 승온 속도 5∼10℃/분에서 -50℃에서 300℃까지 측정하는 온도 의존성 측정 모드로 행하였다. 25℃에서의 저장 탄성율이 2000MPa를 초과하는 것으로는, 반도체칩과 프린트 배선판의 열팽창 계수의 차에 의해 리플로우 시에 발생하는 응력을 완화시키는 효과가 작아지기 때문에 크랙을 발생시키게 된다. 한편, 저장 탄성율이 20MPa 미만에서는 취급성이 나쁘게 된다.

본 발명에서는, 코어재에 내열성 열가소성 필름을 이용하는 3층 구조를 취함으로써, 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체와 에폭시 수지계 접착제에 있어서, 실온 부근에서의 탄성율이 낮은 것에 기인하는 접착 필름의 취급성이 낮은 것을 개선하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 3층 구조에 의해, 실온 부근에서의 강성이 없는 접착 필름의 정렬 등의 작업을 용이하게 자동화할 수 있고, 더구나, 본 접착제계의 우수한 열응력 완화 효과를 발현할 수 있다. 본 발명에서는, 하기의 방법에 의해 종래의 저탄성율 접착 필름의 강성의 저하 등에 의한 취급성의 점에서의 문제를 해결하였다.

1) 코어재에 내열성 열가소성 필름을 배치한 3층 구조를 취함으로써 저탄성율의 접착제를 필름 형태로 용이하게 취급할 수 있다.

2) 본 발명에서 규정한 코어재가 되는 내열성 열가소성 필름을 이용함으로써, 리플로우 시의 접착 필름의 소성 변형을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 에폭시 수지와 고분자량 수지가 상용성이 좋고 균일하게 되어 있고, 아크릴계 공중합체에 포함되는 에폭시기가 이들과 부분적으로 반응하여, 미반응의 에폭시 수지를 포함하여 전체가 가교하여 겔화하기 때문에, 그것이 유동성을 억제하여, 에폭시 수지 등을 많이 포함하는 경우에 있어서도 취급성을 손상하는 일이 없다. 또한, 미반응의 에폭시 수지가 겔 상태에서 다수 잔존하고 있기 때문에, 압력이 걸린 경우 겔 상태에서 미반응 성분이 배어 나오기 때문에, 전체가 겔화한 경우라도 접착성의 저하가 적어진다.

접착제의 건조 시에는, 에폭시기 함유 아크릴계 공중 함체에 포함되는 에폭시기나 에폭시 수지가 함께 반응하지만, 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체는 분자량이 크고, 1분자 체인 중에 에폭시기가 많이 포함되기 때문에, 반응이 약간 진행한 경우에서도 겔화한다. 통상, DSC를 이용하여 측정한 경우의 전 경화 발열량의 10에서 40%의 발열을 끝낸 상태, 즉 A 또는 B 스테이지 전반의 단계에서 겔화가 일어난다. 그 때문에, 에폭시 수지 등의 미반응 성분을 많이 포함한 상태로 겔화하고 있고, 용융 점도가 겔화하지 않고 있는 경우에 비교하여, 대폭 증대하고 있어, 취급성을 손상하는 일이 없다. 또한 압력이 걸린 경우, 겔 상태에서 미반응 성분이 배어 나오기 때문에, 겔화한 경우라도, 접착성의 저하가 적다. 또한, 접착제가 에폭시 수지 등의 미반응 성분을 많이 포함한 상태로 필름화할 수 있기 때문에, 접착 필름의 라이프(유효 사용 기간)가 길어진다고 하는 이점이 있다.

종래의 에폭시 수지계 접착제에서는 B 스테이지의 후반으로부터, C 스테이지 상태로 처음으로 겔화가 일어나고, 겔화가 발생한 단계에서의 에폭시 수지 등의 미반응 성분이 적기 때문에, 유동성이 낮고, 압력이 걸린 경우에도, 겔 상태에서 배어나오는 미반응 성분이 적기 때문에 접착성이 저하한다.

또, 아크릴계 공중합체에 포함되는 에폭시 기와 저분자량의 에폭시 수지의 에폭시기의 반응의 용이성에 대해서는 분명하지 않지만, 적어도 동일 정도의 반응성을 갖고 있으면 좋고, 아크릴계 공중합체에 포함되는 에폭시기만이 선택적으로 반응할 필요는 없다.

또 이 경우, A, B, C 스테이지는 접착제의 경화의 정도를 나타낸다. A 스테이지는 거의 미경화로 겔화하지 않고 있는 상태이고, DSC를 이용하여 측정한 경우의 전체 경화 발열량의 0∼20%의 발열을 끝낸 상태이다. B 스테이지는 약간 경화, 겔화가 진행한 상태이고 전체 경화 발열량의 20∼60%의 발열을 끝낸 상태이다. C 스테이지는 경화가 꽤 진행하여 겔화한 상태이고, 전 경화 발열량의 60∼100%의 발열을 끝낸 상태이다.

겔화의 판정에 대해서는, THF(테트라히드로푸란) 등의 침투성이 큰 용제 중에 접착제를 침지하고, 25℃에서 20시간 방치한 후, 접착제가 완전히 용해하지 않고 팽윤된 상태에 있는 것을 겔화된 것으로 판정하였다. 또, 실험적으로는, 이하와 같이 판정하였다.

THF 중에 접착제(중량W1)를 침지하고, 25℃에서 20시간 방치한 후, 비용해분을 200메쉬의 나일론천으로 여과하고, 이것을 건조한 후의 중량을 측정(중량W2) 하였다. THF 추출율(%)을 다음의 수학식 2와 같이 산출하였다. THF 추출율이 80중량%을 초과하는 것을 겔화되지 않는 것으로 하고, 80중량% 이하의 것을 겔화된 것으로 판정하였다.

<수학식 2>

본 발명에서는 필러를 첨가함으로써, 용융 점도를 크게 할 수 있으며 더욱 틱소트로픽성을 발현할 수 있기 때문에 상기 효과를 더욱 크게하는 것이 가능해진다.

또한, 상기한 효과 외에 접착제의 방열성 향상, 접착제에 난연성의 부여, 접착 시의 온도에서 적정한 점도를 갖게 하는 것, 표면 경도의 향상 등의 특성도 부여할 수 있다.

도 1의(a)는 본 발명에 따른 단층의 열경화성 접착 필름의 단면도, 도 1의(b)는 본 발명에 따른 3층 접착 필름의 단면도.

도 2는 접착 부재를 유기 배선 기판에 열압착한 반도체 탑재용 기판의 단면도.

도 3은 접착 부재를 유기 배선 기판에 열압착한 반도체 탑재용 기판의 단면도.

도 4는 본 발명의 반도체 장치의 단면도.

도 5는 본 발명의 반도체 장치의 다른예의 단면도.

도 6은 반도체 탑재용 기판 및 반도체 장치 중 일 실시예의 제조 공정을 나타내는 단면도.

도 7은 반도체 탑재용 기판 및 반도체 장치의 다른 실시예의 제조 공정을 나타내는 단면도.

도 8은 본 발명의 반도체 장치의 다른예의 단면도.

＜발명을 실시하기 위한 최량의 형태＞

이하, 도면에 기초하여 본 발명의 각 종 실시예에 대해서 설명한다.

<실시예 1>

도 1의 (a)는 단층의 열경화성 접착 필름의 단면도이며, 동적 점탄성 장치로 측정되는 그 경화물의 25℃에서의 탄성율이 10 내지 2000MPa의 범위이며 또한 260℃에서의 탄성율이 3 내지 50MPa의 범위로 규정되며, DSC(시차 열량계)를 이용하여 측정한 경우의 전체 경화 발열량의 10 ∼ 40%의 발열을 끝낸 반경화 상태의 열경화성 접착제(1)로 이루어진다. 열경화성 접착 필름 내에 잔존하는 용매량을 2% 이하로 건조된 에폭시기 함유 아크릴 공중합체 필름을 이용하였다.

도 1의 (b)는 열경화성 접착제(1)를 폴리이미드 필름(2)의 양면에 도포된 3층의 접착 필름의 단면도를 나타낸다. 이 예에서는 폴리이미드 필름으로서 우베 흥산 제조의 50㎛ 두께의 유피렉스(상품명)를 이용하였다.

도 2는 와이어본딩 방식으로 반도체 단자부와 배선 기판측 단자부를 접속하는데 적합한 접착 부재(3)를 유기 배선 기판(4)에 열압착한 반도체 탑재용 기판의 단면도, 도 3은 TAB의 내측 본딩 방식으로 반도체 단자부와 배선판측 단자부와 접속하는데 적합한 접착 부재(3)를 테이프형 배선 기판(50)에 열압착한 반도체 탑재용 기판의 단면도이다. 도 4는 도 2의 반도체 탑재용 기판에 칩(6)을 페이스업으로 접착하고, 반도체 단자부와 배선판측 단자부가 와이어(7)에 의해 와이어본딩되며, 밀봉재로 밀봉되어 이루어진 반도체 장치의 단면도, 도 5는 도 3의 반도체 탑재용 기판에 칩(6)을 페이스 다운으로 접착한 후 TAB의 내측 본딩 방식으로 반도체 단자부와 기판측 단자부가 접속되며, 칩(6) 단부면이 액형 밀봉재(8)로 밀봉되어 이루어진 반도체 장치의 단면도이다. 또, 도 8에 도시한 바와 같이 배선(9)을 기판의 반도체 칩 탑재측과는 반대측에 형성하여도 좋다. 이 경우, 외부 접속 단자(12)는 반도체 칩 탑재측과는 반대의 측에 형성된 배선(9)의 표면에 형성된다. 또한, 배선(9)의 노출 부분은 레지스트(11)에 의해 덮어진다.

도 6에 반도체 탑재용 기판 및 반도체 장치의 제조 공정을 나타낸다.

동적 점탄성 장치로 측정되는 그 경화물의 25℃에서의 탄성율이 10 내지 2000MPa의 범위이며, 또한 260℃에서의 탄성율이 3 내지 50MPa의 범위에서 규정되며 DSC를 이용하여 측정한 경우의 전체 경화 발열량의 10 ∼ 40%의 발열을 끝낸 반경화 상태의 열경화성 접착제(1)에서 구성되는 열경화성 접착 테이프(접착 부재 ; 3)를 소정의 크기로 절단 프레스로 절단한다(도 6의 (a)).

절단된 열경화성 접착 테이프(3)를, 1층의 Cu 배선이 실시되며 외부 땜납 단자용 관통 구멍이 형성된 폴리이미드 필름 기판(유기 배선 기판 ; 4) 상면에 정밀하게 정렬한 후, 열프레스로써 열압착하여 반도체 탑재용 기판을 얻는다(도 6의 (b)).

이 예에서는 열경화성 접착 필름의 절단 및 폴리이미드 필름 기판으로의 정밀 위치 결정 탑재 및 가고정은 개개로 행하고, 그 후 탑재한 열경화성 접착 필름을 일괄하여 열프레스에서 본 압착하여 7연속의 프레임형 반도체 탑재용 기판을 얻었다. 또한 이 예에서는, 열경화성 접착 필름(3)을 절단하는 공정 전에 대전한 공기를 분무하는 엘리미노 스타트(정전기 제거) 공정을 실시하고 대전한 절연성의 필름이 절단 공정 시에 지그에 접합하는 것을 방지하였다. 또한, 더욱 가접착 및 일괄하여 본 접착을 할 때의 열경화성 접착 필름(3)에 접촉하는 열프레스의 상부형에는 테플론 내지는 실리콘의 이형 표면 처리를 실시하고, 열경화성 필름이 상부형에 점착하는 것을 방지하였다. 이렇게 해서 얻어진 다수의 관련된 반도체 탑재용 프레임 기판에 반도체 칩(6)을 페이스업으로 하여 정밀 위치 결정하여 탑재하고, 열프레스에서 가압하여 접착하는 칩 마운트 공정을 거친다(도 6의(c)). 이 예에서는 반도체 칩측의 가열 온도를 적어도 반도체 탑재용 기판측보다 높게 설정하고 양면에서부터 가열·압착하였다.

그 후, 반도체 칩측의 단자부와 기판측 단자부를 금선으로 와이어본딩하는 와이어본딩 공정(도 6의(d)) 및 에폭시계 밀봉재에서 트랜스퍼 몰드 성형하여 밀봉하는 밀봉 공정(도 6의 (e)), 그리고 땜납볼을 탑재하여 리플로우 공정을 거쳐서 외부 단자(9)를 형성하는 땜납볼 형성 공정을 거쳐 본 발명에 따른 반도체 장치를 얻었다(도 6의 (f)). 밀봉재(8)로서 히타치 카세이 제조 비페닐계 에폭시 밀봉재 CEL-9200(상품명)을 이용하였다.

<비교예 1>

1층의 Cu 배선이 실시되며 외부 땜납 단자용 관통 구멍이 형성된 폴리이미드 필름 배선 기판(실시예 1에서 사용한 것과 동일함) 상부면에 에폭시 수지를 주성분으로 하고, 그 경화물의 DMA(동적 점탄성 측정 장치)에서 측정되는 25℃의 탄성율이 3000MPa의 절연성 액형 접착제를 다이본드 장치에서 적하(滴下)·도포하고, 반도체 칩을 정밀하게 위치 결정하여 탑재하였다. 그 후, 크린 오븐 내에서 소정의 경화 시간을 거친 후, 실시예 1과 동일한 와이어 본딩 공정, 밀봉 공정 및 땜납볼 형성 공정을 거쳐 반도체 장치를 얻었다.

<비교예 2>

실시예 1에서 사용한 것과 동일한 폴리이미드 배선 기판에 실리콘 수지를 주성분으로 하여 그 경화물의 25℃의 탄성율이 10MPa이며, 또한 260℃에서의 탄성율이 측정 불가능할수록 작은 절연성 액형 접착제를 다이본드 장치에서 적하·도포하고 반도체 칩을 탑재하고, 그 후 실시예 1과 동일한 공정을 거쳐 반도체 장치를 얻었다.

<실시예 2>

도 7에 반도체 탑재용 기판 및 반도체 장치의 제조 공정을 나타낸다.

동적 점탄성 장치에서 측정되는 그 경화물의 25℃에서의 탄성율이 10 내지 2000MPa의 범위이며, 또한 260℃에서의 탄성율이 3 내지 50MPa의 범위로 규정되며, DSC를 이용하여 측정한 경우의 전체 경화 발열량의 10 ∼ 40%의 발열을 끝낸 반경화 상태의 열경화성 접착제(1)로 구성되는 열경화성 접착 테이프(접착 부재 ; 3)를 소정의 크기로 절단 프레스에서 절단한다(도 7의 (a)).

절단된 열경화성 접착 테이프(3)를 1층의 Cu 배선이 실시되며, TAB 테이프와 마찬가지의 내측 리드부와 외부 땜납 단자용 관통 구멍이 형성된 폴리이미드 필름 기판(5)의 상부면에 정밀하게 정렬한 후, 열프레스로 열압착하여 반도체 탑재용 기판을 얻었다(도 7의(b)).

이 예에서는 실시예 1에 기재된 절단 공정 전의 정전기 제거 공정 및 열프레스상형면으로의 이형 표면 처리를 실시한 동일한 공정에서 다수의 관련된 반도체 탑재용 프레임 기판을 얻었다.

그 후, 반도체 탑재용 프레임 기판에 반도체 칩(6)을 페이스 다운으로 정밀 정렬하여 순차 탑재하고, 열프레스로 열압착하였다(도 7의(c)). 그 후, 기판측 단자인 Cu 내측 리드부(10)를 개개로 TAB 내측 리드 본더(이 예에서는 싱글 포인트 본더)를 이용하여 칩측의 단자부에 접속하는 내측 리드 본딩을 거쳐서(도 7의(d)), 칩 단부면과 폴리이미드 필름 기판(5)의 상면을 에폭시계 액형 밀봉재(8)를 디스펜스에서 피복하고(도 7의(e)), 소정의 가열·경화 시간을 거쳐서, 반도체 장치를 얻었다(도 7의(f)). 이 예에서는 내측 리드부에는 Cu 상에 Sn 도금이 실시된 것을 이용하고, 반도체 단자부에는 Au 도금 범프가 형성되어 있는 것을 이용하여 Au/Sn 접합에 의해 접속하였다.

<비교예 3>

1층의 Cu 배선이 실시되며, TAB 테이프의 내측 리드부와 외부 땜납 단자용의 관통 구멍이 형성된 실시예 2와 동일한 폴리이미드 필름 기판의 상부면에 에폭시 수지를 주성분으로 하고, 그 경화물의 DMA에서 측정되는 25℃의 탄성율이 3000MPa의 절연성 액형 접착제를 다이본드 장치에서 적하·도포하고, 반도체 칩을 정밀하게 위치 결정하여 탑재하였다. 그러나, 수지가 내측 본딩부에까지 흐르며, 그 후의 내측 본딩이 가능하지 않았지만, 그대로 실시예 2와 마찬가지로 칩 단부면을 에폭시 수지를 주성분으로 하는 액형 밀봉재로 밀봉하고, 땜납볼을 형성하여 비교품을 얻었다.

<비교예 4>

1층의 Cu 배선이 실시되며, TAB 테이프의 내측 리드부와 외부 땜납 단자용의 관통 구멍이 형성된 실시예 2와 동일한 폴리이미드 필름 기판의 상부면에 실리콘 수지를 주성분으로 하여 그 경화물의 25℃의 탄성율이 10MPa이며 또한 260℃에서의 탄성율이 측정 불가능할수록 작은 절연성 액형 접착제를 다이본드 장치에서 적하·도포하고, 실시예 2와 마찬가지로 반도체 칩을 탑재하였다. 그러나, 수지가 내측 본딩부에까지 흐르고, 그 후의 내측 본딩이 가능하지 않았지만, 그대로 실시예 2와 마찬가지로 칩 단부면을 에폭시 수지를 주성분으로 하는 액형 밀봉재로 밀봉하고 땜납볼을 형성하여 비교품을 얻었다.

<비교예 5>

실리콘 수지를 주성분으로 하여 그 경화물의 25℃의 탄성율이 10MPa이며 또한 260℃에서의 탄성율이 측정 불가능할수록 작은 절연성 액형 접착제를 테플론판에 주형하고, 그 후 소정의 가열 온도·시간에 의해 경화시켜서 저탄성의 필름을 얻었다. 이 필름의 양면에 비교예 3에 기재한 에폭시 수지를 주성분으로 하는 열경화성 접착제를 양면에 도포하고, 1층의 Cu 배선이 실시되며 TAB 테이프의 내측 리드부와 외부 땜납 단자용 관통 구멍이 형성된 실시예 2와 동일한 폴리이미드 필름 기판의 상부면에, 열프레스로 열압착하고, 그 후 반도체 칩을 페이스 다운으로 접착한 후, 실시예 2에 기재한 내측 리드 본딩 공정, 밀봉 공정을 거쳐 땜납볼을 형성하여 비교품을 얻었다.

실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 ∼ 5의 반도체 장치에 대해서, 내흡습 리플로우 시험을 실시함과 동시에 FR-4 배선 기판에 리플로우 실장한 각 반도체 장치에 대해서 내온도 사이클 시험을 실시한 결과를 표 1에 나타낸다. 흡습 리플로우 시험에 대해서는 흡습 전과 85℃ 85%RH의 조건 하에서 24시간 및 48시간 흡습시킨 후 최고 온도 240℃의 IR 리플로우를 실시한 시험품 중의 박리, 크랙을 SAT(초음파 탐사 탐상 장치)에서 조사한 결과를 표시하였다. 또한, 각 샘플의 내온도 사이클 시험은 기판 실장 후에 -25℃(30분, air) ∼ 150℃(30분, air)의 온도 사이클을 실시한 후, 패키지 외부 단자의 땜납볼의 접속 저항을 4단자법으로 측정하고 50mΩ 이상이 된 것을 불량으로 하였다.

	내리플로우성			내온도 사이클성
	초기	85℃85%RH24h	85℃85%RH48h	-50℃∼ 150℃
	IR	+IR	+IR	500Cycle	1000Cycle
실시예 1	○	○	○	○	○
비교예 1	△	△	×	○	×
비교예 2	×	×	×	○	○
실시예 2	○	○	○	○	○
비교예 3	×	×	×	-	-
비교예 4	×	×	×	-	-
비교예 5	△	×	×	○	○

(주)

내리플로우성

○ : 칩(6) 및 유기 배선 기판(4, 5)과 열경화성 접착제(3)와의 계면에 박리 및 보이드가 매우 적으며, SAT(초음파 탐사 탐상 장치)에서 검지할 수 없다.

△ : 열경화성 접착제(3)의 도포 시에 유기 배선 기판의 배선 간에서의 매립이 충분하지 않아 보이드가 관찰되며, 그 개소에서 박리가 진전하고 있는 것이, 샘플 10 중 2 ∼ 3 .

× : 상기한 박리가 패키지 외부에까지 이르러서, 리플로우 후는 패키지에 팽창하고, 크랙이 관찰되는 것이 샘플 10 중 10. 박리하여 와이어 본딩부나 내측 리드부의 단선에까지 이르는 것이 관찰된다.

내온도 사이클성

○ : 땜납볼 접속부의 접속 저항이 변화하지 않는다.

× : 땜납볼 접속부의 접속 저항이 50mΩ를 넘는 단자가 1개라도 존재한다.

- : 내측 본딩이 가능하지 않고, 접속 저항을 측정할 수 없다. 평가 불가.

<실시예 3>

에폭시 수지로서 비스페놀 A형 에폭시 수지(에폭시당량 200, 유화셸에폭시 주식회사 제조의 에피코트 828을 사용) 45 중량부, 크레졸노볼락형 에폭시 수지(에폭시당량 220, 스미토모 화학 공업 주식회사 제조의 ESCN001을 사용) 15 중량부, 에폭시 수지의 경화제로서 페놀노볼락 수지(대일본 잉크 화학 공업 주식회사 제조의 플라이오펜 LF2882를 사용) 40 중량부, 에폭시 수지와 상용성이 있으며 또한 중량 평균 분자량이 3만 이상의 고분자량 수지로서 페녹시 수지(분자량 5만, 도토 화성 주식회사 제조의 페노토토 YP-50을 사용) 15 중량부, 에폭시기 함유 아크릴 고무로서 에폭시기 함유 아크릴 고무(분자량 100만, 데이코쿠 화학 산업 주식회사 제조의 HTR-860P-3을 사용) 150중량부, 경화 촉진제로서 경화 촉진제 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸(큐어졸 2PZ-CN) 0.5 중량부, 실란 커플링제로서 γ-글리시독시 프로필 트리메톡시 실란(일본 유니카 주식회사 제조의 NUCA-187을 사용) 0.7 중량부로 이루어지는 조성물에 메틸 에틸 케톤를 가하여 교반 혼합하여 진공 탈기하였다. 얻어진 와니스를 두께 75㎛의 이형 처리한 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 필름 상에 도포하고, 140℃에서 5분간 가열 건조하여 막 두께가 80㎛의 B 스테이지 상태의 도포막을 형성하여 접착 필름을 제작하였다.

또 이 상태에서의 접착제의 경화도는 DSC(듀퐁사 제조 912형 DSC)를 이용하여 측정(승온 속도, 10℃/분)한 결과, 전체 경화 발열량의 15%의 발열을 끝낸 상태였다. 또한, THF 중에 접착제(중량 W1)를 침지하고, 25℃에서 20 시간 방치한 후 비용해분을 200메쉬의 나일론천으로 여과하고, 이것을 건조한 후의 중량을 측정(중량W2)하고, THF 추출율(=(W1-W2) ×100/W1)을 구한 바, THF 추출율은 35 중량%였다. 또한, 접착제 경화물의 저장 탄성율을 동적 점탄성 측정 장치(레오러디 제조, DVE-V4)를 이용하여 측정(샘플 사이즈 길이 20㎜, 폭 4㎜, 막 두께 80㎛, 승온 속도 5℃/분, 인장 모드 자동 정하 중)한 결과, 25℃ 360MPa, 260℃에서 4MPa였다.

<실시예 4>

실시예 3에서 이용한 페녹시 수지를 카르복실기 함유 아크릴로니트릴부타디엔 고무(분자량 40만, 일본 합성 고무 주식회사 제조의 PNR-1을 사용)에 변경한 것 외에 실시예 3과 마찬가지로 하여 접착 필름을 제작하였다. 또, 이 상태에서의 접착제의 경화도는 DSC를 이용하여 측정한 결과, 전체 경화 발열량의 20%의 발열을 끝낸 상태였다. THF 추출율은 35 중량%였다. 또한, 접착제 경화물의 저장 탄성율을 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정한 결과, 25℃에서 300MPa, 260℃에서 3Mpa였다.

<실시예 5>

실시예 3의 접착제 와니스의 접착제 고형분 100 체적부에 대해 실리카를 10 체적부 첨가하고, 비드밀로 60분간 반죽한 와니스를 이용하여 실시예 3과 마찬가지로 하여 접착 필름을 제작하였다. DSC를 이용하여 측정한 결과, 전체 경화 발열량의 15%의 발열을 끝낸 상태였다. THF 추출율은 30 중량%였다. 또한, 접착제 경화물의 저장 탄성율을 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정한 결과, 25℃에서 1,500MPa, 260℃에서 10MPa였다.

<실시예 6>

실시예 3에서 이용한 페녹시 수지를 이용하지 않은 것 이외 실시예 3과 마찬가지로 하여 접착 필름을 제작하였다. DSC를 이용하여 측정한 결과, 전체 경화 발열량의 15%의 발열을 끝낸 상태였다. THF 추출율은 35 중량%였다. 또한, 접착제 경화물의 저장 탄성율을 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정한 결과, 25℃에서 350MPa, 260℃에서 4MPa이었다.

<비교예 6>

실시예 3의 에폭시기 함유 아크릴 고무의 량을 150 중량부에서부터 50 중량부로 한 것 이외는 실시예 3과 마찬가지로 하여 접착 필름을 제작하였다. DSC를 이용하여 측정한 결과, 전체 경화 발열량의 20%의 발열을 끝낸 상태였다. THF 추출율은 40 중량%였다. 또한, 접착제 경화물의 저장 탄성율을 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정한 결과, 25℃에서 3,000MPa, 260℃에서 5MPa이었다.

<비교예 7>

실시예 3의 에폭시기 함유 아크릴 고무의 량을 150 중량부에서 400 중량부로 한 것 이외는 실시예 3과 마찬가지로 하여 접착 필름을 제작하였다. DSC를 이용하여 측정한 결과, 전체 경화 발열량의 20%의 발열을 끝낸 상태였다. THF 추출율은 30 중량%였다. 또한, 접착제 경화물의 저장 탄성율을 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정한 결과, 25℃에서 200MPa, 260℃에서 1MPa였다.

<비교예 8>

실시예 3의 에폭시기 함유 아크릴 고무의 150 중량부를 페녹시 수지로 변경(페녹시 수지 160 중량부)한 것 외에, 실시예 3과 마찬가지로 하여 접착 필름을 제작하였다. 이 접착 필름의 전체 경화 발열량은 20%이며, THF 추출율은 90 중량%였다. 또한, 저장 탄성율은, 25℃에서 3,400MPa, 260℃에서 3Mpa였다.

<비교예 9>

실시예 3의 에폭시기 함유 아크릴 고무를 아크릴로니트릴부타디엔 고무로 변경한 것 외는, 실시예 3과 마찬가지로 하여 접착 필름을 제작하였다. 이 접착 필름의 전체 경화 발열량은 20%, THF 추출율은 90 중량%였다. 또한, 저장 탄성율은 25℃에서 500MPa, 260℃에서 2MPa였다.

얻어진 접착 필름을 이용하여 제작한 반도체 장치에 대해서, 내열성, 내 전기 부식성, 내습성을 조사하였다. 내열성의 평가 방법에는 반도체 칩과 두께 25㎛의 폴리이미드 필름을 기재에 이용한 플렉시블 프린트 배선판을 접착 필름으로 접합한 반도체 장치 샘플(한쪽 면에 땜납볼을 형성)의 내리플로우 크랙성과 온도 사이클 시험을 적용하였다. 내리플로우 크랙성의 평가는 샘플 표면의 최고 온도가 240℃에서 이 온도를 20초간 유지하도록 온도 설정한 IR(적외선) 리플로우로에 샘플을 통과시키고, 실온으로 방치함으로써 냉각하는 처리를 2회 반복한 샘플 중의 크랙의 관찰로 행하였다. 크랙이 발생하지 않는 것을 양호하다고 하고, 발생하고 있는 것을 불량으로 하였다. 온도 사이클 시험은 샘플을 -55℃ 분위기에 30분간 방치하여 그 후 125℃의 분위기에 30분간 방치하는 공정을 1사이클로 해서 파괴가 일어나기까지의 사이클수를 나타내었다. 또한, 내 전기 부식성의 평가는 FR-4 기판에 라인/스페이스=75/75㎛의 빗형 패턴을 형성하고, 이 위에 접착 필름을 접합한 샘플을 제작하고, 85℃/ 85%RH/DC6V 인가의 조건 하에서 1000 시간 후의 절연 저항치를 측정함으로써 행하였다. 절연 저항치가 10Ω 이상을 나타낸 것을 양호하다고 하고, 10Ω 미만이던 것을 불량으로 하였다. 또한, 내습성 평가는, 반도체 장치 샘플을 프레셔 쿠커 테스터 중에서 96시간 처리(PCT 처리) 후 접착 필름의 박리 및 변색을 관찰함으로써 행하였다. 접착 필름의 박리 및 변색이 인정되지 않은 것을 양호하다고 하고, 박리가 있던 것 또는 변색이 있던 것을 불량으로 하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.

실시예 3, 4 및 5는 모두 에폭시 수지 및 그 경화제, 에폭시 수지와 상용성의 고분자량 수지, 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체, 경화 촉진제를 모두 포함하는 접착제이며, 실시예 6은 에폭시 수지 및 그 경화제, 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체, 경화 촉진제를 모두 포함하는 접착제이며, 본 발명에서 규정한 25℃ 및 260℃에서의 저장 탄성율을 나타내고 있다. 이들은 내리플로우 크랙성, 온도 사이클 시험, 내 전기 부식성, 내PCT성이 양호하였다.

비교예 6은 본 발명에서 규정한 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체의 량이 적기 때문에 저장 탄성율이 높고 응력을 완화할 수 없어 내리플로우 크랙성, 온도 사이클 테스트에서의 결과가 나쁘고 신뢰성이 뒤떨어진다. 또한, 비교예 7은 본 발명에서 규정한 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체의 량이 지나치게 많기 때문에 저장 탄성율이 낮아 양호하지만, 접착 필름의 취급성이 나쁘다. 비교예 8은 본 발명에서 규정한 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체를 포함하지 않은 조성이기 때문에 저장 탄성율이 높고 비교예 6과 마찬가지로, 응력을 완화할 수 없어 내리플로우 크랙성, 온도 사이클 테스트에서의 결과가 나쁘다. 비교예 9는 본 발명에서 규정한 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체를 포함하지 않으며, 그 이외의 고무 성분을 포함하여 25℃에서의 저장 탄성율이 낮지만 내 전기 부식성이 뒤떨어지는 결과를 나타내었다.

<실시예 7>

에폭시 수지로서 비스페놀 A형 에폭시 수지(에폭시당량 200, 유화셸에폭시 주식회사 제조 상품명의 에피코트 828을 사용) 45 중량부, 크레졸노볼락형 에폭시 수지(에폭시당량 220, 스미토모 화학 공업 주식회사 제조 상품명의 ESCN001을 사용) 15중량부, 에폭시 수지의 경화제로서 페놀노볼락 수지(대일본 잉크 화학 공업 주식회사 제조 상품명의 플라이오펜 LF2882를 사용) 40중량부, 에폭시 수지와 상용성이 있으며 또한 중량 평균 분자량이 3만 이상의 고분자량 수지로서 페녹시 수지(분자량 5만, 도토 화성 주식회사 제조 상품명의 페노토트YP-50을 사용) 15 중량부, 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체로서 에폭시기 함유 아크릴 고무(분자량 100만, 데이코쿠 화학 산업 주식회사 제조 상품명의 HTR -860P-3를 사용) 150 중량부, 경화 촉진제로서 경화 촉진제1-시아노에틸2-페닐이미다졸(큐어졸 2PZ-CN) 0.5 중량부, 실란 커플링제로서 γ-글리시독시 프로필 트리메톡시 실란(일본 유니카 주식회사 제조 상품명의 NUC A-187을 사용) 0.7 중량부로 이루어지는 조성물에, 메틸 에틸 케톤 외에 교반 혼합하여 진공 탈기하였다. 얻어진 와니스를 두께 50㎛의 플라즈마 처리를 실시한 폴리이미드 필름 상에 도포하고 130℃에서 5분간 가열 건조하여 막 두께가 50㎛의 B 스테이지 상태의 도포막을 형성하여 한쪽 면 접착 필름을 제작하였다. 이어서, 이 한쪽 면 접착 필름의 폴리이미드 필름의 접착제를 도포하지 않은 면에 동일한 와니스를 도포하고, 140℃에서 5분간 가열 건조하여, 막 두께가 50㎛의 B 스테이지 상태의 도포막을 형성하여 3층 구조의 양면 접착 필름을 제작하였다.

또 이 상태에서의 접착 필름의 접착제 성분의 경화도는 DSC(듀퐁사 제조 상품명 912형 DSC)를 이용하여 측정(승온 속도, 10℃/분)한 결과, 전체 경화 발열량의 15%의 발열을 끝낸 상태였다. 또한, THF 중에 접착제(중량 W1)를 침지하고 25℃에서 20시간 방치한 후, 비용해분을 200메쉬의 나일론 천으로 여과하고, 이것을 건조한 후의 중량을 측정(중량 W2)하고 THF 추출율(=(W1-W2)×100/W1)을 구한 바, THF 추출율은 35중량%였다. 또한, 접착제 경화물의 저장 탄성율을 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정한 결과, 25℃에서 360MPa, 260℃에서 4MPa였다.

<실시예 8>

실시예 7에서 이용한 페녹시 수지를 카르복실기 함유 아크릴로니트릴부타디엔 고무(분자량 40만, 일본 합성 고무 주식회사 제조 상품명의 PNR-1을 사용)로 변경한 것 외에 실시예 7과 마찬가지로 하여 3층 구조의 양면 접착 필름을 제작하였다. 또, 이 상태에서의 접착 필름의 접착제 성분의 경화도는 DSC를 이용하여 측정한 결과, 전체 경화 발열량의 20%의 발열을 끝낸 상태였다. THF 추출율은 35중량%였다. 또한, 접착제 경화물의 저장 탄성율을 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정한 결과, 25℃에서 300MPa, 260℃에서 3MPa였다.

<실시예 9>

실시예 7에서 이용한 접착제 와니스를 두께 50㎛의 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 필름 상에 도포하고, 140℃에서 5분간 가열 건조하고, 막 두께가 50㎛의 B 스테이지 상태의 도포막을 형성하고, 코어재가 되는 내열성 열가소성 필름에 접합시키기위한 접착 필름을 제작하였다. 이 접착 필름을 두께 50㎛의 플라즈마 처리를 실시한 폴리이미드 필름의 양면에 진공 라미네이터를 이용하여, 라미네이터롤 온도 80℃, 이송 속도 0.2m/분, 선압 5kg의 라미네이트 조건에서 접합시킴으로써 3층 구조의 양면 접착 필름을 제작하였다. 또, 이 상태에서의 접착 필름의 접착제 성분의 경화도는 DSC를 이용하여 측정한 결과 전체 경화 발열량의 20%의 발열을 끝낸 상태였다. THF 추출율은 35중량%였다. 또한, 접착제 경화물의 저장 탄성율을 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정한 결과, 25℃에서 360MPa, 260℃에서 4MPa였다.

<비교예 10>

실시예 7에서 이용한 접착제 와니스를 두께 50㎛의 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 필름 상에 도포하고, 140℃에서 5분간 가열 건조하여 막 두께가 75㎛의 B 스테이지 상태의 도포막을 형성하여 접착 필름을 제작하였다. 이 접착 필름을 2매 이용하여, 실시예 9과 마찬가지의 라미네이트 조건으로 접합시켜서 코어재를 이용하지 않은 접착 필름을 제작하였다. 얻어진 접착 필름의 접착제 성분의 전체 경화 발열량은 20%이며 THF 추출율은 35 중량%였다. 또한, 저장 탄성율은 25℃에서 360MPa, 260℃에서 4Mpa이었다.

<비교예 11>

실시예 7의 코어재가 되는 내열성 열가소성 필름으로서 이용한 폴리이미드 필름을 폴리프로필렌 필름으로 변경한 것 외는, 실시예 7과 마찬가지로 하여 3층 구조의 양면 접착 필름을 제작하였다. 이 접착 필름의 접착제 성분의 전체 경화 발열량은 20%, THF 추출율은 35중량%였다. 또한, 저장 탄성율은 25℃에서 360MPa, 260℃에서 4MPa였다.

<비교예 12>

실시예 7의 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체를 페녹시 수지로 변경한 것 외(페녹시 수지 165 중량부), 실시예 7과 마찬가지로 하여 3층 구조의 양면 접착 필름을 제작하였다. 이 접착 필름의 접착제 성분의 전체 경화 발열량은 20%이며 THF 추출율은 90 중량%였다. 또한, 저장 탄성율은 25℃에서 3,400MPa, 260℃에서 3MPa였다.

<비교예 13>

실시예 7의 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체를 아크릴로니트릴부타디엔 고무로 변경한 것 외는 실시예 7과 마찬가지로 하여 3층 구조의 양면 접착 필름을 제작하였다. 이 접착 필름 접착제 성분의 전체 경화 발열량은 20%, THF 추출율은 90중량%였다. 또한, 저장 탄성율은 25℃에서 500MPa, 260℃에서 2MPa이었다.

얻어진 접착 필름에 대해서 내열성, 내 전기 부식성, 내습성을 조사하였다. 내열성의 평가 방법에는 반도체 칩과 프린트 배선판을 3층 구조의 양면 접착 필름으로 접합한 샘플의 내리플로우 크랙성과 온도 사이클 시험을 적용하였다. 내리플로우 크랙성의 평가는 샘플 표면의 최고 온도가 240℃에서 이 온도를 20초간 유지하도록 온도 설정한 IR 리플로우로에 샘플을 통해서, 실온에서 방치함으로써 냉각하는 처리를 2회 반복한 샘플 중 크랙의 관찰로 행하였다. 크랙이 발생하지 않은 것을 양호하다고 하고 발생하고 있는 것을 불량으로 하였다. 온도 사이클 시험은 샘플을 -55℃ 분위기에 30분간 방치하고, 그 후 125℃의 분위기에 30분간 방치하는 공정을 1사이클로서 파괴가 일어나기까지의 사이클수를 나타내었다. 또한, 내 전기 부식성의 평가는 FR-4 기판에 라인/스페이스=75/75㎛의 빗형 패턴을 형성하고, 이 상부에 접착 필름을 접합한 샘플을 제작하고, 85℃/8 5%RH/DC6V 인가의 조건 하에서 1,000 시간 후의 절연 저항치를 측정함으로써 행하였다. 절연 저항치가 10Ω 이상을 나타낸 것을 양호하다고 하고, 10Ω 미만이었던 것을 불량으로 하였다. 또한, 내습성 평가는 내열성 평가 샘플을 프레셔 쿠커 테스터 중에서 96시간 처리(PCT 처리) 후 접착 필름의 박리 및 변색을 관찰함으로써 행하였다. 접착 필름의 박리 및 변색이 인정되지 않았던 것을 양호하다고 하고, 박리가 있던 것 또는 변색이 있던 것을 불량으로 하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.

실시예 7, 8, 9는 모두 코어재에 내열성 열가소성 필름을 이용한 3층 구조의 양면 접착 필름이며, 접착제 성분에 에폭시 수지 및 그 경화제, 에폭시 수지와 상용성의 고분자량 수지, 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체를 모두 포함하기 때문에, 본 발명에서 규정한 25℃ 및 260℃에서의 저장 탄성율을 나타내고 있다. 이들은 취급성이 우수하며, 내리플로우 크랙성, 온도 사이클 시험, 내 전기 부식성, 내PCT성이 양호하였다.

비교예 10은 본 발명에서 규정한 코어재에 내열성 열가소성 필름을 이용한 3층 구조의 양면 접착 필름이 아니기 때문에, 취급성이 뒤떨어지고 있었다. 비교예 11은 코어재에 내열성이 뒤떨어지는 폴리프로필렌 필름을 이용하였기 때문에, 내리플로우성 및 온도 사이클 시험 결과가 뒤떨어지고 있었다. 비교예 12는 본 발명에서 규정한 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체를 포함하지 않은 조성이었기 때문에, 규정한 25℃에서의 저장 탄성율을 넘었던 높은 값을 나타내고 있으며 내리플로우 크랙성 및 온도 사이클 시험 결과가 뒤떨어지고 있었다. 비교예 13은 본 발명에서 규정한 에폭시기 함유 아크릴 고무를 포함하지 않고서 규정한 25℃에서의 저장 탄성율에 맞춰져 있었기 때문에, 내 전기 부식성이나 내PCT성이 뒤떨어지는 결과를 나타내었다.

본 발명에 따라, 내흡습 리플로우성이 우수하며 또한 마더 보드에 실장한 상태에서의 내온도 사이클성이 우수한 반도체 패키지를 제조할 수 있다.

본 발명의 접착제 및 접착 필름은 실온 부근에서의 탄성율이 낮기 때문에, 유리 에폭시 기판이나 폴리이미드 기판에 대표되는 리지드 프린트 배선판 및 플렉시블 프린트 배선판에 반도체 칩을 실장한 경우의 열팽창 계수의 차가 원인으로 일어나는 가열 냉각 시의 열응력을 완화시킬 수 있다. 그 때문에, 리플로우 시의 크랙의 발생이 인정되지 않아 내열성이 우수하다. 또한, 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체를 저탄성율 성분으로서 포함하고 있으며 내 전기 부식성, 내습성, 특히 PCT 처리 등 엄격한 조건 하에서 내습 시험을 행한 경우의 열화가 적고 우수한 특징을 갖는 접착 재료를 제공할 수 있다.

본 발명의 코어재에 내열성 열가소성 필름을 이용한 3층 구조의 양면 접착 필름은 접착제층의 실온 부근에서의 탄성율이 낮음에도 불구하고 취급성이 우수하고 더구나 유리 에폭시 기판이나 폴리이미드 기판에 대표되는 리지드 프린트 배선판 및 플렉시블 프린트 배선판에 반도체 칩을 실장한 경우의 열팽창 계수의 차가 원인으로 일어나는 가열 냉각 시의 열응력을 완화시킬 수 있다. 그 때문에, 리플로우 시의 크랙의 발생이 인정되지 않고, 내열성이 우수하다. 또한, 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체를 저탄성율 성분으로서 포함하고 있으며, 내 전기 부식성, 내습성, 특히 PCT 처리 등 엄격한 조건 하에서 내습 시험을 행한 경우의 열화가 적고 우수한 특징을 갖는 접착 재료를 제공할 수 있다.

본 발명의 외부 단자가 기판 이면에 영역 어레이형으로 배열된 반도체 패키지는 특히 휴대 기기나 PDA 용도의 소형 전자 기기에 탑재되는데 적합하다.

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반도체 칩 탑재용 기판에 반도체 칩을 탑재하여 반도체 장치를 제조하는데 사용하는 접착제에 있어서, 상기 접착제는,

(1) 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지의 경화제를 필수성분으로 하고, 상기 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지의 경화제를 합친 100 중량부와,

(2) 글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6 중량%를 포함하는 Tg(유리 전이 온도)가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300 중량부와,

(3) 경화 촉진제 0.1∼5 중량부를 포함하며,

상기 에폭시 수지는 분자량 500 이하의 액상 이관능(二官能) 에폭시 수지 및 고형의 다관능(多官能) 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착제.
제28항에 있어서, 상기 경화제는 아민, 폴리아미드, 산무수물, 폴리설파이드, 3불화 붕소 및 페놀성 수산기를 1분자 중에 2개 이상 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 접착제.
반도체 칩 탑재용 기판에 반도체 칩을 탑재하여 반도체 장치를 제조하는데 사용하는 접착제에 있어서, 상기 접착제는,

(1) 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지의 경화제를 필수성분으로 하고, 상기 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지의 경화제를 합친 100 중량부와,

(2) 상기 에폭시 수지와 상용성이 있으며 또한 중량 평균 분자량이 3만 이상인 고분자량 수지 10∼40 중량부와,

(3) 글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6 중량%를 포함하는 Tg(유리 전이 온도)가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300 중량부와,

(4) 경화 촉진제 0.1∼5 중량부를 포함하며,

상기 에폭시 수지는 분자량 500 이하의 액상 이관능(二官能) 에폭시 수지 및 고형의 다관능(多官能) 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착제.
제30항에 있어서, 상기 경화제는 아민, 폴리아미드, 산무수물, 폴리설파이드, 3불화 붕소 및 페놀성 수산기를 1분자 중에 2개 이상 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 접착제.
반도체 칩 탑재용 기판에 반도체 칩을 탑재하여 반도체 장치를 제조하는데 사용하는 접착제에 있어서, 상기 접착제는,

(1) 에폭시 수지 및 페놀 수지를 필수성분으로 하고, 상기 에폭시 수지 및 상기 페놀 수지를 합친 100 중량부와,

(2) 글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6 중량%를 포함하는 Tg(유리 전이 온도)가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300 중량부와,

(3) 경화 촉진제 0.1∼5 중량부를 포함하며,

상기 에폭시 수지는 분자량 500 이하의 액상 이관능(二官能) 에폭시 수지 및 고형의 다관능(多官能) 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착제.
반도체 칩 탑재용 기판에 반도체 칩을 탑재하여 반도체 장치를 제조하는데 사용하는 접착제에 있어서, 상기 접착제는,

(1) 에폭시 수지 및 페놀 수지를 필수성분으로 하고, 상기 에폭시 수지 및 상기 페놀 수지를 합친 100 중량부와,

(2) 페녹시 수지 10∼40 중량부와,

(3) 글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6 중량%를 포함하는 Tg(유리 전이 온도)가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300 중량부와,

(4) 경화 촉진제 0.1∼5 중량부를 포함하며,

상기 에폭시 수지는 분자량 500 이하의 액상 이관능(二官能) 에폭시 수지 및 고형의 다관능(多官能) 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착제.
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제28항 내지 제33항 중 어느 한 항에 기재된 접착제를 베이스 필름 상에 형성하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 접착 필름.
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반도체 칩 탑재용 기판에 반도체 칩을 탑재하여 반도체 장치를 제조하는데 사용하는 양면 접착 필름으로서, 내열성 열가소성 필름을 코어재로 이용하여 상기 코어재의 양면에 접착제를 구비한 3층 구조의 양면 접착 필름에 있어서, 상기 접착제는,

(1) 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지의 경화제를 필수성분으로 하고, 상기 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지의 경화제를 합친 100 중량부와,

(2) 글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6 중량%를 포함하는 Tg(유리 전이 온도)가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300 중량부와,

(3) 경화 촉진제 0.1∼5 중량부를 포함하며,

상기 에폭시 수지는 분자량 500 이하의 액상 이관능(二官能) 에폭시 수지 및 고형의 다관능(多官能) 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 접착 필름.
제39항에 있어서, 상기 경화제는 아민, 폴리아미드, 산무수물, 폴리설파이드, 3불화 붕소 및 페놀성 수산기를 1분자 중에 2개 이상 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 양면 접착 필름.
반도체 칩 탑재용 기판에 반도체 칩을 탑재하여 반도체 장치를 제조하는데 사용하는 양면 접착 필름으로서, 내열성 열가소성 필름을 코어재로 이용하여 상기 코어재의 양면에 접착제를 구비한 3층 구조의 양면 접착 필름에 있어서, 상기 접착제는,

(1) 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지의 경화제를 필수성분으로 하고, 상기 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지의 경화제를 합친 100 중량부와,

(2) 상기 에폭시 수지와 상용성이 있으며 또한 중량 평균 분자량이 3만 이상인 고분자량 수지 10∼40 중량부와,

(3) 글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6 중량%를 포함하는 Tg(유리 전이 온도)가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300 중량부와,

(4) 경화 촉진제 0.1∼5 중량부를 포함하며,

상기 에폭시 수지는 분자량 500 이하의 액상 이관능(二官能) 에폭시 수지 및 고형의 다관능(多官能) 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 접착 필름.
제41항에 있어서, 상기 경화제는 아민, 폴리아미드, 산무수물, 폴리설파이드, 3불화 붕소 및 페놀성 수산기를 1분자 중에 2개 이상 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 양면 접착 필름.
반도체 칩 탑재용 기판에 반도체 칩을 탑재하여 반도체 장치를 제조하는데 사용하는 양면 접착 필름으로서, 내열성 열가소성 필름을 코어재로 이용하여 상기 코어재의 양면에 접착제를 구비한 3층 구조의 양면 접착 필름에 있어서, 상기 접착제는,

(1) 에폭시 수지 및 페놀 수지를 필수성분으로 하고, 상기 에폭시 수지 및 상기 페놀 수지를 합친 100 중량부와,

(2) 글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6 중량%를 포함하는 Tg(유리 전이 온도)가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300 중량부와,

(3) 경화 촉진제 0.1∼5 중량부를 포함하며,

상기 에폭시 수지는 분자량 500 이하의 액상 이관능(二官能) 에폭시 수지 및 고형의 다관능(多官能) 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 접착 필름.
반도체 칩 탑재용 기판에 반도체 칩을 탑재하여 반도체 장치를 제조하는데 사용하는 양면 접착 필름으로서, 내열성 열가소성 필름을 코어재로 이용하여 상기 코어재의 양면에 접착제를 구비한 3층 구조의 양면 접착 필름에 있어서, 상기 접착제는,

(1) 에폭시 수지 및 페놀 수지를 필수성분으로 하고, 상기 에폭시 수지 및 상기 페놀 수지를 합친 100 중량부와,

(2) 페녹시 수지 10∼40 중량부와,

(3) 글리시딜(메터) 아크릴레이트 2∼6 중량%를 포함하는 Tg(유리 전이 온도)가 -10℃ 이상이고 또한 중량 평균 분자량이 80만 이상인 에폭시기 함유 아크릴계 공중합체 100∼300 중량부와,

(4) 경화 촉진제 0.1∼5 중량부를 포함하며,

상기 에폭시 수지는 분자량 500 이하의 액상 이관능(二官能) 에폭시 수지 및 고형의 다관능(多官能) 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 접착 필름.
제39항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 시차 열량계를 이용하여 측정한 경우 상기 접착제가 전체 경화 발열량의 10∼40%의 발열을 끝낸 상태인 것을 특징으로 하는 양면 접착 필름.
제39항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정한 경우 상기 접착제의 경화물의 저장 탄성율이 25℃에서 10∼2000 MPa이고 260℃에서 3∼50 MPa인 것을 특징으로 하는 양면 접착 필름.
제45항에 있어서, 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정한 경우 상기 접착제의 경화물의 저장 탄성율이 25℃에서 10∼2000 MPa이고 260℃에서 3∼50 MPa인 것을 특징으로 하는 양면 접착 필름.
제28항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 시차 열량계를 이용하여 측정한 경우 상기 접착제가 전체 경화 발열량의 10∼40%의 발열을 끝낸 상태인 것을 특징으로 하는 접착제.
제28항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정한 경우 상기 접착제의 경화물의 저장 탄성율이 25℃에서 10∼2000 MPa이고 260℃에서 3∼50 MPa인 것을 특징으로 하는 접착제.
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