フィルム状接着剤、接着シート及び半導体装置
【課題】基材表面の凹部の埋め込み性に十分に優れると共に、基材の反りを十分に低減することが可能なフィルム状接着剤を提供する。
【解決手段】第一の樹脂、第一の樹脂とは主骨格が異なる第二の樹脂及びフィラー１５を含有するフィルム状接着剤であって、硬化後、第一の樹脂を主成分として含む第一の相１１と、第二の樹脂を主成分として含む第二の相１２とが相分離した海島構造のモルホロジーを有し、第一の相及び第二の相のうちいずれか一方の相にフィラー１５が偏在しているフィルム状接着剤。
【解決手段】第一の樹脂、第一の樹脂とは主骨格が異なる第二の樹脂及びフィラー１５を含有するフィルム状接着剤であって、硬化後、第一の樹脂を主成分として含む第一の相１１と、第二の樹脂を主成分として含む第二の相１２とが相分離した海島構造のモルホロジーを有し、第一の相及び第二の相のうちいずれか一方の相にフィラー１５が偏在しているフィルム状接着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム状接着剤、接着シート及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配線板に半導体素子を始めとする各種電子部品を搭載した実装基板の最も重要な特性の一つとして信頼性が挙げられる。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影響を与えるため、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の一つとして、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。
【０００３】
配線板に実装される半導体素子の熱膨張係数は一般的に約４ｐｐｍ／℃と小さいのに対し、それを実装する配線板の熱膨張係数は、通常１５ｐｐｍ／℃以上と大きくなっている。そのため、実装基板が熱衝撃を受けると、半導体素子と配線板との間での熱歪みによって熱応力が発生する。
【０００４】
近年、半導体チップを接着して多段に積層したスタックドＭＣＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｃｈｉｐ Ｐａｃｋａｇｅ）が普及している。このようなパッケージでの接続信頼性を左右する要素の一つとして、接着面に空隙を発生させることなく半導体チップを実装できるか否かが挙げられる。特に、配線などに起因する凹凸を表面に有する基板上に半導体チップを積層する場合、凹部における埋め込み性が重要となる。
【０００５】
このようなパッケージは、フィルム状接着剤（接着剤層）を有する接着シートを用いた以下のような方法で製造することができる。まず、接着シートを備えた半導体チップを、凹凸表面を有する半導体チップ搭載用の配線板や半導体ウエハなどの基材に接着シートを介して圧着する。その後、接着シートの加熱硬化により半導体チップと基材を接着し、更にワイヤボンディングにより半導体チップを基材に接続する。その後、さらに別の半導体チップの接着剤層を介して接着しながら積層して半導体チップを基材にワイヤボンディングにより接続する工程を必要に応じて繰り返して行う。これにより半導体チップが多段に積層される。そして、ワイヤボンディングにより接続する工程をすべて終了後、半導体チップを樹脂封止する。
【０００６】
最近、半導体装置の小型化や薄型化を実現するため、基材の薄型化が進んでいる。一方で、上述の熱膨張係数の差異に由来する素子の反り（歪み）を低減する観点から、基材に対して低温・低荷重での実装が強く求められている。しかしながら、従来、半導体チップを低温・低荷重で基材に圧着して実装するだけでは、基材表面の凹部（窪みや溝）に接着剤層を埋め込むことは困難である。
【０００７】
そこで、接着シート付き半導体チップにおける接着シートを基材の表面に熱圧着して固定し、更にその後のパッケージ封止工程で、熱及び圧力により凹部に封止材を埋め込む処理が現在の主流となっている。特許文献１及び２には、このようなプロセスに適合する接着シートに用いられる接着剤組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３０２８３９号公報
【特許文献２】特開２００２−２２０５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一方、半導体チップの積層方法や基板の形状が多様化しており、接着シートに求められる特性も多様化している。
【００１０】
特に、接着シートを構成する接着剤層には、その硬化前において、基材表面の凹部に埋め込み性を有するための流動性に優れることが求められる。その一方で、接着剤層の硬化物には、基材の反りを低減するための柔軟性に優れることが求められる。
【００１１】
そこで、本発明は、基材表面の凹部の埋め込み性に十分に優れると共に、基材の反りを十分に低減することが可能なフィルム状接着剤、これを備える接着シート及びこれを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第一の樹脂、第一の樹脂とは主骨格が異なる第二の樹脂及びフィラーを含有するフィルム状接着剤であって、第一の樹脂を主成分として含む第一の相と、第二の樹脂を主成分として含む第二の相とが相分離した海島構造のモルホロジーを有し、第一の相及び第二の相のうちいずれか一方の相にフィラーが偏在している、フィルム状接着剤を提供する。
【００１３】
本発明のフィルム状接着剤によれば、相分離構造を有しているため、用いる樹脂が有する特性（流動性、柔軟性等）を効果的に引き継ぐことができる。そのため、硬化前（Ｂステージ）の流動性と、硬化後の応力緩和性に優れるフィルム状接着剤となる。また、分離した相のどちらか一方にフィラーが偏在することで、流動性及び柔軟性を目的の範囲に制御することが可能である。これにより、フィルム状接着剤は、基材表面の凹部の埋め込み性に十分に優れると共に、基材の反りを十分に低減することができると考えられる。
【００１４】
本発明のフィルム状接着剤において、第一の樹脂がブタジエン骨格を有する樹脂であると、硬化前に適度な流動性を有すると共に、硬化後の応力緩和性も向上するため、被着体（支持基材等）の反りをより一層低減することができる。
【００１５】
また、第二の樹脂が（メタ）アクリル共重合体であると、フィルム形成性に優れるためフィルム状接着剤の硬化後の柔軟性が向上し、半導体チップと実装基板の熱膨張係数の差に由来する反りをより一層低減することができる。
【００１６】
本発明のフィルム状接着剤は、第一及び第二の樹脂とは主骨格が異なる第三の樹脂を更に含有することができる。これにより、第一及び第二の相がより均一な相分離構造を形成することができる。
【００１７】
第三の樹脂がクレゾールノボラック型のエポキシ樹脂であると、均一な相分離構造をさらに確実に形成することができる。
【００１８】
本発明はまた、支持フィルムと、該支持フィルムの一方の面上に設けられた上記本発明のフィルム状接着剤とを備える接着シートを提供する。
【００１９】
本発明はさらに、半導体チップと、該半導体チップを搭載する支持基材と、半導体チップ及び支持基材間に設けられ、半導体チップ及び支持基材を接着する接着部材とを備える半導体装置であって、接着部材が、上記本発明のフィルム状接着剤の硬化物である半導体装置を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、基材表面の凹部の埋め込み性に十分に優れると共に、基材の反りを十分に低減することが可能なフィルム状接着剤、これを備える接着シート及びこれを用いた半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るフィルム状接着剤の硬化後の表面モルホロジーを表す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るフィルム状接着剤の硬化後の表面モルホロジーを表す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る接着シートを示す模式断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る半導体装置を示す模式断面図である。
【図５】実施例１のフィルム状接着剤の硬化物の走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】実施例３のフィルム状接着剤の硬化物の走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】比較例１のフィルム状接着剤の硬化物の走査型電子顕微鏡写真である。
【図８】試験片の反りの評価方法を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右などの位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。また、本明細書における「（メタ）アクリル」とは「アクリル」及びそれに対応する「メタクリル」を意味し、「（メタ）アクリレート」とは「アクリレート」及びそれに対応する「メタクリレート」を意味する。
【００２３】
［フィルム状接着剤］
本発明のフィルム状接着剤は、第一の樹脂、第二の樹脂及びフィラーを含有する接着剤組成物をフィルム状に成形したものである。以下、本実施形態に係る接着剤組成物を構成する成分について説明する。
【００２４】
（第一の樹脂）
第一の樹脂は、硬化前（Ｂステージ）において流動性が良好であり、かつ半導体チップを実装する場合に要求される耐熱性及び耐湿性を接着剤層に付与することができるような樹脂から選択される樹脂である。
【００２５】
第一の樹脂として、柔軟性の比較的高い熱硬化性樹脂を用いることが好ましく、具体的には、ブタジエン骨格を有する樹脂を用いることができ、ブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂を用いることがより好ましい。
【００２６】
第一の樹脂が、ブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂であると、ブタジエン骨格の存在により、硬化後の応力緩和性を向上させることができる。また、後述する第二の樹脂として例えばアクリルゴムを用いた場合、ブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂はアクリルゴムとの相溶性が低く、硬化後に相分離構造が明確に現れるため、アクリルゴムの柔軟性を効果的に発現することができる。なお、エポキシ樹脂における繰り返し単位当たりのブタジエン骨格を有するブロックの割合は、４５〜７０モル％であることが好ましく、５５〜６５モル％であることがより好ましい。
【００２７】
第一の樹脂の重量平均分子量は、１５００〜５００００であることが好ましく、２０００〜１００００であることがより好ましい。また、第一の樹脂の融点は−１０〜５０℃であることが好ましく、０〜２０℃であることがより好ましい。重量平均分子量が上記範囲内であれば、明確な相分離構造をより確実に形成可能となる。また融点が上記範囲内であれば、流動性がより良好となるため基板段差の埋め込み性がより一層向上し、フィルム状接着剤として良好な効果を発現できる。なお、本発明において用いられる重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）で標準ポリスチレンによる検量線を用いたポリスチレン換算値である。
【００２８】
第一の樹脂としてブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ樹脂の硬化剤として、通常用いられている公知の硬化剤を添加することができる。硬化剤として、例えば、アミン類、ポリアミド、酸無水物、ポリスルフィド、三フッ化ホウ素、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳのようなフェノール性水酸基を１分子中に２個以上有するビスフェノール類、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂又はクレゾールノボラック樹脂等のフェノール樹脂が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００２９】
かかるフェノール樹脂は、市販のものを入手可能であり、常法により合成することもできる。市販の上記フェノール樹脂としては、例えば、ミレックスＸＬＣシリーズ及びミレックスＸＬシリーズ（以上、三井化学社製、製品名）、並びに、ＨＥ−２００Ｃ−１０（日本エアウォーター社製、フェノール樹脂、製品名））が挙げられる。
【００３０】
硬化剤の配合量は、接着剤組成物中に含まれるエポキシ樹脂１００質量部に対して、１０〜２００質量部であることが好ましく、１００〜１５０質量部であることがより好ましい。これにより、硬化反応において十分な反応率を得ることができる。硬化剤の配合量が１０質量部未満では、十分な反応率を得ることができず、良好な接着強度及び接続抵抗が得られ難い傾向がある。硬化剤の配合量が２００質量部を超えると、フィルム状接着剤の流動性の低下、接続抵抗の上昇、ポットライフの低下が発生する傾向がある。
【００３１】
なお、上述のようにエポキシ樹脂とフェノール樹脂とを併せて含有する場合、それらの配合比は、（エポキシ当量／水酸基当量）で、０．７０／０．３０〜０．３０／０．７０であると好ましく、０．６５／０．３５〜０．３５／０．６５であるとより好ましく、０．６０／０．４０〜０．４０／０．６０であると更に好ましく、０．６０／０．４０〜０．５０／０．５０であると特に好ましい。ここで（エポキシ当量／水酸基当量）は、フェノール樹脂における水酸基当量に対する、エポキシ樹脂におけるエポキシ当量の比を示す。この配合比が上記範囲外となると、０．７０／０．３０〜０．３０／０．７０である場合と比較して、フィルム状接着剤の硬化性が低下したり、未硬化の状態でのフィルム状接着剤の粘度が高くなったり、流動性が低下したりする傾向にある。
【００３２】
（第二の樹脂）
第二の樹脂は、第一の樹脂とは主骨格が異なる樹脂であり、第一の樹脂との相溶性が極めて低い樹脂である。フィルム状接着剤のフィルム形成性を向上させる観点から、第二の樹脂は、重量平均分子量が１０万〜１００万の高分子量成分であることが好ましい。これにより、フィルム状接着剤は、第一の相と第二の相とが相分離した海島構造のモルホロジーを形成し易くなる。
【００３３】
上記高分子量成分は、エポキシ基、アルコール性又はフェノール性水酸基、カルボキシル基等の架橋性官能基を有することが好ましい。架橋性官能基を有する高分子量成分としては、（メタ）アクリル共重合体（（メタ）アクリル樹脂）、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノキシ樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられる。これらの中でも、（メタ）アクリル基を有するモノマーを重合して得られる（メタ）アクリル共重合体が好ましい。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００３４】
（メタ）アクリル共重合体としては、（メタ）アクリル酸エステル共重合体、アクリルゴム等を使用することができ、アクリルゴムが好ましい。アクリルゴムは、アクリル酸エステルを主成分とし、主として、ブチルアクリレートとアクリロニトリルとの共重合体、エチルアクリレートとアクリロニトリルとの共重合体等からなるゴムである。また、アクリルゴムは、アクリロニトリルをメチルメタクリレートに置換したアクリロニトリルフリーのゴムであってもよい。
【００３５】
また、（メタ）アクリル共重合体は、グリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレート等のエポキシ基を有するアクリルモノマーをモノマー単位として有することが好ましい。すなわち、（メタ）アクリル共重合体（好ましくはアクリルゴム）はエポキシ基を有することが好ましい。
【００３６】
高分子量成分の重量平均分子量は、より好ましくは１０万〜９０万であり、更に好ましくは２０万〜８５万である。この分子量が１０万未満であるとフィルム状接着剤の硬化後の耐熱性及び接着力が低下する傾向があり、分子量が１００万を超えるとフィルム状接着剤の流動性が低下する傾向がある。
【００３７】
また、高分子量成分は、重量平均分子量が互いに異なる２種類又は３種類のものを併せて用いることが好ましい。さらに、１０万〜３０万の重量平均分子量を有する１種類以上の高分子量成分と、互いに異なる５０万以上の重量平均分子量を有する２種類又は３種類の高分子量成分とを併せて用いることがより好ましい。これらにより、一層高い接着強度を有するフィルム状接着剤が得られる。このフィルム状接着剤は、粘度が低くても、硬化後の耐熱性及び耐湿性により優れたものとなる。
【００３８】
なお、高分子量成分が２種類以上接着剤組成物に含まれる場合、それらは別個に重合して得られるものである。
【００３９】
高分子量成分のガラス転移温度（Ｔｇ）は−５０〜＋５０℃であることが好ましく、−２０℃〜＋４０℃であることがより好ましく、−１０℃〜＋４０℃であることが更に好ましい。Ｔｇが−５０℃未満であると、−５０〜＋５０℃の範囲内にある場合と対比して、接着剤層の柔軟性が高くなりすぎる傾向にある。またＴｇが＋５０℃を超えると、−５０〜＋５０℃の範囲内にある場合と対比して、フィルム状接着剤の柔軟性が低下する傾向にある。
【００４０】
第二の樹脂の含有割合は、第一の樹脂１００質量部に対して２０〜６０質量部であることが好ましく、３０〜５０質量部であることがより好ましい。第二の樹脂の含有割合が２０質量部以上であるとフィルム成形性により一層優れるものとなり、６０質量部以下であるとフィルム状接着剤の流動性を制御しやすくなる。
【００４１】
（第三の樹脂）
本発明の半導体用接着フィルムには、上述の第一及び第二の樹脂と共に、第一及び第二の樹脂とは主骨格が異なる第三の樹脂を含むことができる。第三の樹脂は、第一の樹脂と第二の樹脂とをつなぐバインダー的な作用を有する樹脂であり、第二の樹脂との相溶性が比較的高い熱硬化性樹脂であることが好ましい。これにより、接着剤組成物を有機溶媒中で混合、混練してワニスを調製する時に、ワニスの安定性をより一層向上できるとともに、硬化物の耐熱性をより確実に向上することができる。また、第三の樹脂は、その硬化後の弾性率が第一の樹脂に比べ高いことが好ましく、０．１〜１．０ＧＰａであることがより好ましい。
【００４２】
第三の樹脂としては、第一及び第二の樹脂がより良好に相分離するよう両者の相溶性を調整することが可能であり、また反りを抑制しつつ耐熱性をより確実に向上できるよう架橋点を調整することができるものであればよく、例えば、エポキシ樹脂が挙げられる。
【００４３】
このようなエポキシ樹脂としては、エピクロルヒドリンと、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ及びビスフェノールＡＤなどからなる群より選択される少なくとも一種とから誘導されるビスフェノール型エポキシ樹脂、エピクロルヒドリンとフェノールノボラック及びクレゾールノボラックの一方又は双方とから誘導されるエポキシノボラック樹脂、ナフタレン環を含んだ骨格を有するナフタレン系エポキシ樹脂、並びにグリシジルアミン、グリシジルエーテル、ビフェニル、脂環式などの１分子内に２個以上のグリシジル基を有する各種のエポキシ化合物を、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。エポキシ樹脂は、エレクトロマイグレーション防止、すなわちマイグレーション防止の観点から、不純物イオン（Ｎａ＋、Ｃｌ−など）や、加水分解性塩素などを３００ｐｐｍ以下に低減した高純度品を用いることが好ましい。中でも、フィルム状接着剤の耐熱性を向上する観点から、第三の樹脂として、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂を好適に用いることができる。
【００４４】
第三の樹脂の重量平均分子量は、８００以上であることが好ましく、８００〜１５００であることがより好ましい。また、第三の樹脂の融点は４０℃以上であることが好ましく、４０〜８０℃であることがより好ましい。重量平均分子量が上記の範囲内であれば、接着剤組成物を有機溶媒中で混合、混練してワニスを調製したときに、ワニスの保存安定性がより向上する。また、融点が上記の範囲内であれば、流動性がより良好となるため基板段差の埋め込み性がより一層向上し、フィルム状接着剤として良好な効果を発現できる。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、「ＹＤＣＮ−７００−１０」（製品名、東都化成社製）が挙げられる。
【００４５】
第三の樹脂の配合量は、第一及び第二の樹脂の合計１００質量部に対して２０〜８０質量部であることが好ましく、２４〜５４質量部であることがより好ましい。配合量が２０質量部未満の場合、ワニスの保存安定性が低下する傾向があり、８０質量部を超える場合、架橋密度の増加によって反り量が大きくなる傾向がある。
【００４６】
第三の樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、硬化剤として、第一の樹脂で挙げられたものと同様の通常用いられている公知の硬化剤を使用することができる。
【００４７】
硬化剤の配合量は、接着剤組成物中に含まれるエポキシ樹脂１００質量部に対して、１０〜２００質量部であることが好ましく、１００〜１５０質量部であることがより好ましい。これにより、硬化反応において十分な反応率を得ることができる。硬化剤の配合量が１０質量部未満では、十分な反応率を得ることができず、良好な接着強度及び接続抵抗が得られ難い傾向がある。硬化剤の配合量が２００質量部を超えると、フィルム状接着剤の流動性の低下、接続抵抗の上昇、ポットライフの低下等が発生する傾向がある。
【００４８】
（フィラー）
フィラーは固体粒子であり、Ｂステージ状態におけるフィルム状接着剤のダイシング性の向上、フィルム状接着剤の取り扱い性の向上、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、接着力の向上などを目的として接着剤組成物に配合される。かかる観点から、フィラーは無機フィラーであると好ましい。
【００４９】
無機フィラーは固体粒子状の無機化合物であれば特に限定されない。無機フィラーの材質の具体例としては、例えば、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、アンチモン酸化物などが挙げられる。無機フィラーは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００５０】
熱伝導性向上のためには、無機フィラーの材質が、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ又は非晶性シリカであると好ましい。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、無機フィラーが、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、結晶性シリカ又は非晶性シリカであると好ましい。また、ダイシング性を向上させるために、無機フィラーはアルミナ又はシリカであると好ましい。
【００５１】
無機フィラーは、平均粒径が互いに異なる２種類又は３種類の無機フィラーであると好ましい。これにより、接着力が更に高まると共に、一層良好なフィルム成形性を示す接着剤組成物が得られる。
【００５２】
無機フィラーの平均粒径は、０．００５〜２．０μｍであると好ましい。平均粒径がこの範囲外であると、この範囲内にある場合と比較して接着剤層の接着力が低下する傾向にある。更に高い接着力を得ると共に良好な成膜性を達成する観点から、この平均粒径は０．００５〜１．５μｍであるとより好ましく、０．００５〜１．０μｍであると更に好ましい。
【００５３】
無機フィラーの表面はさまざまな官能基のうち一種類の官能基が覆っていることが好ましい。さまざまな官能基とはヒドロキシル基、エポキシ基、フェニル基、アクリル基などである。ヒドロキシル基、エポキシ基のような極性の高い官能基を有する無機フィラーは極性の大きな相へ偏在し、フェニル基、アクリル基のような極性の小さい官能基を有する無機フィラーは極性の小さな相へ偏在することができる。
【００５４】
なお、フィラーの表面はシランカップリング剤で処理されていてもよく、例えば、エポキシシラン、フェニルシラン、アクリルシラン等で表面処理がされたものを用いることができる。フィラーの表面処理の状態により、フィラーの偏在する相を適宜制御することができる。
【００５５】
フィラーの配合量は、接着剤組成物中に含まれる接着剤成分（第一の樹脂、第二の樹脂、必要の応じて含まれる第三の樹脂及び硬化剤）１００質量部に対して、４０〜１８０質量部であると好ましく、６０〜１２０質量部であるとより好ましい。この含有割合が上記数値範囲内にあることで、４０質量部を下回る場合と比較して、ダイシング時に樹脂のバリの発生をより抑制し、ダイシング性が向上すると共に接着力が高まり、ワイヤボンディング性が良好になるという効果を奏する。また、この含有割合が上記数値範囲内にあることで、１８０質量部を超える場合と比較して、未硬化の状態での流動性が高くなり、フィルム成形性が更に優れたものとなるという効果を奏する。
【００５６】
本実施形態のフィルム状接着剤は、１５０℃以上の温度で重合するモノマーを含有してもよく、そのモノマーがエポキシ樹脂以外のモノマーであると好ましい。これにより、フィルム状接着剤の粘度の経時変化を一層抑制することができ、フィルム特性をより長く維持することができる。一方で、フィルム状接着剤を１５０℃以上に加熱して、このモノマーを高分子量化させて硬化することで、硬化後のフィルム状接着剤の耐熱性及び耐湿性を高い状態で保持することができる。なお、ここでの「モノマー」は、重合可能な化合物を意味する。
【００５７】
このようなモノマーとしては、例えば、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）などの多官能（メタ）アクリレートモノマーなどが挙げられる。その中でも、ＤＰＨＡが好ましい。１５０℃以上の温度で重合するモノマーは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００５８】
本実施形態のフィルム状接着剤は、上述の各成分の他、本発明の目的を達成する限りにおいて、硬化促進剤、触媒、添加剤、カップリング剤、可塑剤、粘着性付与剤等の接着剤組成物に含まれ得る通常の成分を含んでもよい。
【００５９】
以上、フィルム状接着剤は、本発明の目的を達成する限りにおいて、上述の各成分のそれぞれにおいて例示されたもののいずれを組み合わせてもよい。
【００６０】
フィルム状接着剤は、第一の樹脂を主成分として含む第一の相と、第二の樹脂を主成分として含む第二の相とが相分離した海島構造のモルホロジーを有し、第一の相及び第二の相のうちいずれか一方にフィラーが偏在している。
【００６１】
図１及び２は、本実施形態に係るフィルム状接着剤の硬化後の表面モルホロジーを表す模式図である。図１（ａ）に示すように、第一の樹脂を主成分として含む第一の相１１が島相を形成し、第二の樹脂を主成分として含む第二の相１２が海相を形成し、島相を形成する第一の相１１中にフィラー１５が偏在している。なお、図１（ｂ）に示すように、海相を形成する第二の相１２中にフィラー１５が偏在していてもよい。また、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一の樹脂を含有する第一の相１１が海相であり、第二の樹脂を含有する第二の相１２が島相となっていてもよい。
【００６２】
本発明のフィルム状接着剤は、第一の樹脂、第二の樹脂及びフィラーの種類、配合割合等を適宜変更することにより、モルホロジーを調整することができる。例えば、第一の樹脂としてブタジエン骨格を有する樹脂を選択し、第二の樹脂として（メタ）アクリル共重合体を選択した場合、フィラーは、第一の樹脂を主成分として含む第一の相に偏在する傾向にある。
【００６３】
ここで、フィルム状接着剤のモルホロジーは、硬化した後のフィルム状接着剤の表面状態を走査型電子顕微鏡を用いて観察することにより確認することができる。
【００６４】
［接着シート］
本発明のフィルム状接着剤は、支持フィルム上に積層して接着シートとして用いることができる。図３は、本発明の好適な実施形態に係る接着シートを示す模式断面図である。この接着シート１０は、支持フィルム１と、その表面上に形成されたフィルム状接着剤（以下、「接着剤層」という）２とを備える。
【００６５】
接着シート１０は、例えば、下記のようにして得ることができる。まず、上述の接着剤組成物を有機溶媒中で混合、混練してワニスを調製する。次いで、このワニスを支持フィルム１の表面上に塗布し、加熱により乾燥する。こうして、支持フィルム１と、その表面上に形成された接着剤層２とを備える接着シート１０が得られる。
【００６６】
上記の混合、混練は、通常の撹拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミルなどの分散機を適宜組み合わせて行うことができる。乾燥のための加熱の条件は、使用した溶媒が十分に揮発する条件であれば特に制限はないが、通常６０〜２００℃で、０．１〜９０分間加熱して行う。
【００６７】
上記ワニスの調製に用いる有機溶媒は、材料を均一に溶解、混練又は分散できるものであれば制限はなく、従来公知のものを使用することができる。このような溶剤としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、トルエン、キシレンなどが挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。これらの中でも、乾燥速度が速く、価格が安い点でメチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどを使用することが好ましい。これら有機溶剤の一部は、通常、接着シート１０中の接着剤層２に揮発分として残存する。
【００６８】
接着剤層２中に揮発分として残存する有機溶媒の含有量は、接着剤層２の全質量基準で３質量％以下であることが好ましい。耐熱信頼性及び作業効率向上の観点からは、この割合は１．５質量％以下であることがより好ましく、１．０質量％以下であることが更に好ましい。なお、この有機溶媒の含有量の下限は特に限定されないが、上述と同様の観点から０．０１質量％であることが好ましい。
【００６９】
接着剤層２は、熱硬化性であって、硬化前（Ｂステージ状態）の８０℃における溶融粘度が８００Ｐａ・ｓ〜４００００Ｐａ・ｓであると好ましく、８００Ｐａ・ｓ〜２８０００Ｐａ・ｓであるとより好ましい。また、特定の基材への接着強度が３ＭＰａ以上、かつ厚みが５〜２５０μｍであると好ましい。上述の溶融粘度が８００Ｐａ・ｓを下回ると、上記数値範囲内にある場合と比較して、半導体チップ側面からの接着剤組成物のはみ出しが生じやすくなる。また、この溶融粘度が４００００Ｐａ・ｓを超えると、上記数値範囲内にある場合と比較して、被着体表面における凹部への接着剤層の埋め込み性が低下する。
【００７０】
また、上記特定の基材への接着強度が３ＭＰａ未満であると、接着性が低下する傾向ある。さらに、接着剤層２の厚みが５μｍを下回ると、上記数値範囲内にある場合と比較して、被着体表面における凹部への接着剤層の埋め込み性が低下し、応力緩和効果や接着性が低下する。一方、この厚みが２５０μｍを上回ると、経済性が低下すると共に、半導体装置の小型化の要求に反するという不具合が生じる。同様の観点から接着剤層２の厚みは１０〜２５０μｍであるとより好ましく、２０〜１００μｍであると更に好ましく、４０〜８０μｍであると特に好ましい。
【００７１】
このような接着剤層２は、８０℃での圧着により基材表面への埋め込みが可能となる。
【００７２】
ダイシング性に優れる点から、接着剤層２の硬化前（Ｂステージ状態）の２５℃における貯蔵弾性率は２００〜６０００ＭＰａであることが好ましい。更に、ダイシング性に優れ、かつ半導体ウエハとの密着性が優れる点でこの貯蔵弾性率は２００〜２０００ＭＰａであることがより好ましい。
【００７３】
また、接着剤層２の硬化前（Ｂステージ状態）の８０℃における貯蔵弾性率は０．０００１〜１０ＭＰａであることが好ましい。これにより、８０℃程度の温度における半導体ウエハへの良好なラミネート性が得られる。特に半導体ウエハへの密着性が高い点で、８０℃における貯蔵弾性率は０．００１〜５ＭＰａであることがより好ましい。
【００７４】
接着剤層２の硬化後（Ｃステージ状態）の１７０℃における貯蔵弾性率は２０〜１０００ＭＰａであることが好ましい。これにより、接着剤層２は、更に良好なワイヤボンディング性を示すことができる。
【００７５】
接着剤層２の貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置（例えばＴＡインスツルメンツ製、製品名「ＲＳＡ ＩＩ」）を用いて測定することができる。例えば、長さ２０ｍｍ及び幅４ｍｍの検体を用いて、ひずみ量０．０１（％）、一定周波数１０．０（ｓ−１）、昇温速度５℃／分及び温度範囲−５０〜２６０℃の条件で測定することができる。
【００７６】
支持フィルム１は、従来公知のダイシングテープであってもよい。この場合、接着シート１０は、ダイシングテープ１と、その表面上に形成された接着剤層２とを備えたダイシングテープ一体型の接着フィルムとなる。このダイシングテープ一体型の接着シートを用いると、半導体ウエハへのラミネート工程が一回で済むため、作業の更なる効率化が可能である。
【００７７】
上記ダイシングテープとしては、例えば、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、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などが挙げられる。これらのフィルムに対して、必要に応じてプライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理などの表面処理を行ってもよい。
【００７８】
ダイシングテープは粘着性を有することが好ましい。そのため、上述のプラスチックフィルムに粘着性を付与したものを用いてもよいし、上述のプラスチックフィルムの片面に粘着剤層を設けても良い。粘着剤層は、液状成分の比率、高分子量成分のＴｇを調整することなどによって得られる適度なタック強度を有する樹脂組成物を塗布乾燥することで形成可能である。
【００７９】
タック強度は、４０℃で０．５〜３．５Ｎ程度であることが好ましく、１．５〜２．５Ｎであることがより好ましい。４０℃におけるタック強度が０．５Ｎを下回るとダイシング時にダイシングテープからカットした半導体チップがはがれ易くなる傾向がある。また、４０℃におけるタック強度が３．５Ｎを超えるとダイシングテープからピックアップしにくくなる傾向がある。
【００８０】
接着シート１０を半導体装置を製造する際に用いる場合、接着剤層２は、ダイシングの際には半導体チップが飛散しない粘着力を有し、その後のピックアップの際にはダイシングテープから容易に剥離することが望まれる。例えば、接着剤層２の粘着性が高すぎるとピックアップが困難になることがある。そのため、適宜、接着剤層２のタック強度を調節することが好ましい。そのためには、接着剤層２の室温におけるフロー率を上昇させることにより、粘着強度及びタック強度が上昇する傾向があり、フロー率を低下させれば粘着強度及びタック強度が低下する傾向があることを利用すればよい。
【００８１】
例えば、フロー率を上昇させるためには、可塑剤の含有量の増加、粘着性付与剤含有量の増加などの方法がある。逆にフロー率を低下させるためには、上記化合物の含有量を減らせばよい。可塑剤としては、例えば、単官能のアクリルモノマー、単官能エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系のいわゆる希釈剤が挙げられる。
【００８２】
フロー率は、１２０℃、０．４ＭＰａの条件で３秒間接着剤層２を保持したときに、７〜２５％程度であることが好ましく、１０〜２０％程度であることがさらに好ましい。この条件でのフロー率が７％を下回ると基板の配線段差や半導体チップの多段積層におけるチップとチップ間のワイヤを埋め込むことが難しくなる傾向がある。また、２５％を超えると基板圧着時に半導体チップからのはみ出しや、過度な流動によるチップ・チップ間の接近によって絶縁性が保持しにくくなる傾向がある。
【００８３】
ダイシングテープ上に接着剤層を積層する方法としては、印刷のほか、予め作成したフィルム状の接着剤層をダイシングテープ上にプレスやホットロールによってラミネートする方法が挙げられる。特に、連続的に製造でき、効率が良い点でホットロールによってラミネートする方法が好ましい。
【００８４】
ダイシングテープの膜厚は、特に制限はなく、接着剤層の膜厚や接着シートの用途によって適宜、当業者の知識に基づいて定められるものであるが、経済性がよく、フィルムの取扱い性が良い点で好ましくは６０〜１５０μｍ、より好ましくは７０〜１３０μｍである。
【００８５】
本実施形態に係る接着シート１０は、配線回路などに起因して形成された凹凸表面の凹部充填性が良好である。したがって、半導体装置の製造における半導体チップと基材との間や半導体チップ同士の間を接着するための工程において、接着信頼性に優れる接着シートとして使用することができる。本実施形態に係る接着シート１０は、半導体素子搭載用の基材に半導体チップを実装する場合に必要な耐熱性、耐湿性、絶縁性を有し、かつ作業性にも優れる。
【００８６】
上記半導体チップにおける半導体ウエハとしては、単結晶シリコンの他、多結晶シリコン、各種セラミック、ガリウム砒素などの化合物半導体が挙げられる。また、半導体搭載用の基材としては、例えば、ダイパットを有するリードフレーム、セラミック基板、有機基板が挙げられる。これらは、基材の材質に制限されることなく用いられる。セラミック基板としては、例えば、アルミナ基板及び窒化アルミニウム基板が挙げられる。また、有機基板としては、例えば、ガラスクロス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、ポリイミドフィルムを用いたポリイミドフィルム基板が挙げられる。
【００８７】
有機基板と接着剤層２との間の接着強度は、より十分な接着力を確保する観点から、２６５℃で３ＭＰａ以上であると好ましい。なお、ここでの「接着強度」は、上記「特定の基材への接着強度」における「特定の基材」を有機基板に代えて測定されるものである。この接着強度は、上述のエポキシ樹脂の選定、（ｂ）高分子量成分の分子量分布の調整、並びに（ｂ）高分子量成分と（ｃ）フィラーとの配合比の調整などにより３ＭＰａ以上に制御することができる。
【００８８】
図４は、本発明に係る半導体装置の一実施形態を示す断面図である。図４に示す半導体装置１００は、同サイズの半導体チップを２つ以上備えるパッケージであって、いわゆるスタックドＣＳＰと称されるものである。半導体装置１００は、基材２０及び基材２０の一面側において積層された３個の半導体チップＡ１を備えている。そして、半導体チップＡ１と基材２０との間、及び半導体チップＡ１同士の間に、上記実施形態に係る接着シート１０から形成された硬化接着剤層２ａが介在している。硬化接着剤層２ａは、上記接着剤層２の硬化体である。
【００８９】
基材２０は、基板３と、基板３の一面上に設けられた配線４と、配線４の下方において基板３を貫通する貫通孔を通って基板３の他方面側に導出された端子５とから主として構成される。基材２０の配線４側の面は、配線４が形成されているために凹凸表面が形成されている。各半導体チップＡ１は、ワイヤ６を介して配線４と接続されている。
【００９０】
このような構成を有する半導体装置１００の製造において、本実施形態では、基材２０の凹部を埋め込み、かつ上部の半導体チップＡ１との絶縁性を確保することが可能となる。
【００９１】
硬化接着剤層２ａを介して半導体チップＡ１を基材２０上に形成するには、例えば、下記のような工程を経る。まず、ダイシングテープである支持フィルム１及びその表面上に設けられた接着剤層２からなる接着シート１０の接着剤層２側に、更に半導体ウエハを０〜８０℃程度で貼り合わせる。次いで、回転刃又はレーザーを用いてそれらを所定の寸法及び形状になるように切断して、接着剤層２と貼り合わされた半導体チップＡ１を得る。支持フィルム１を接着剤層２から剥離除去した後、接着剤層２を、半導体チップＡ１とは反対側の面で基材２０に圧着し、更に加熱する。この加熱により、接着剤層２は基材２０と半導体チップＡ１及び半導体チップＡ１同士を接着する硬化接着剤層２ａとなる。
【００９２】
この際の圧着荷重は、０．００１〜１ＭＰａ程度であると好ましく、０．０１〜０．５ＭＰａであるとより好ましく、０．０１〜０．３ＭＰａであると更に好ましい。圧着荷重が０．００１ＭＰａ未満であると、ボイド（空隙）が発生しやすくなり、耐熱性に劣る。また、圧着荷重が１ＭＰａを超えると、半導体チップＡ１を破壊する可能性がある。また、圧着温度（加熱温度）は８０〜１４０℃であると好ましく、１００〜１２０℃であるとより好ましい。
【００９３】
また、加熱処理は、硬化すべき接着剤層２と貼り合わされた半導体チップＡ１のみに施されることが好ましい。あるいはその半導体チップＡ１と、接着対象である基材２０又は別の半導体チップＡ１との両方が加熱されてもよい。加熱温度は６０〜２４０℃であることが好ましく、８０〜１８０℃であることがより好ましい。加熱温度が６０℃を下回ると、凹部への埋め込み性が低下する傾向にあり、２４０℃を超えると基材２０などが変形し、反りが大きくなる傾向にある。加熱方法は、加熱対象をホットプレートに接触させる方法、加熱対象に赤外線又はマイクロ波を照射する方法、並びに加熱対象に熱風を吹き付ける方法などが挙げられる。
【００９４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００９５】
例えば、本発明の別の実施形態において、接着シートは接着剤層のみから構成されてもよい。この場合、接着剤組成物を含む上記ワニスを被塗布用フィルムの表面上に塗布し、更にワニスを加熱により乾燥した後、被塗布用フィルムを剥離除去して接着剤層からなる接着シートが得られる。
【００９６】
被塗布用フィルムとしては、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエーテルナフタレートフィルム及びメチルペンテンフィルムが挙げられる。
【００９７】
また、このようにして得られた接着剤層を支持フィルム上に圧着などの手段により積層して、支持フィルムと、その表面上に形成された接着剤層とを備える接着シートが作製されてもよい。
【００９８】
接着シートが接着剤層のみから構成される場合、まず半導体ウエハと接着剤層とを貼り合わせた後に、ダイシングテープを、接着剤層の半導体ウエハとは反対側の主面に貼り合わせてもよい。
【００９９】
接着シートを半導体ウエハに貼り付ける際のラミネート温度は、０〜８０℃が好ましく、１５〜８０℃がより好ましく、２０〜７０℃が更に好ましい。この温度が８０℃を超えると、接着シートを貼り付けた後の半導体ウエハが反りを生じやすくなる傾向にある。
【０１００】
また、接着シートは、接着剤層の支持フィルムとは反対側に保護フィルムを備えたものであってもよい。保護フィルムは、通常の接着シートに保護フィルムとして用いられるものであれば特に限定されず、例えばポリエチレン（ＰＥ）フィルムなどが挙げられる。
【０１０１】
さらに、接着剤層自体がダイシングテープとしての役割を果たしてもよい。このような接着剤層を有する接着シートは、ダイシングダイボンド一体型接着シートなどと呼ばれ、一つのシートでダイシングテープとしての役割と、接着シートとしての役割をともに果たす。接着シートにこのような機能を持たせるには、例えば、接着剤層が、光硬化性高分子量成分、光硬化性モノマー、光開始剤などの光硬化性成分を含んでいればよい。
【０１０２】
さらに接着剤層は１層のみでなくてもよく、２層以上が積層されていてもよい。
【０１０３】
また、上記接着シートから形成された硬化接着剤層を備えた半導体装置は、図４に示すものに限定されず、半導体チップと基材との間に上記硬化接着剤層を設けたものであればよい。したがって、例えば、いわゆるピラミッド型、逆ピラミッド型のスタックドＣＳＰであってもよい。
【実施例】
【０１０４】
以下、実施例を挙げて本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、下記の実施例における各操作は、脱泡工程を除き全て大気中で行われた。
【０１０５】
（１）半導体用接着フィルムの準備
半導体用接着フィルム（接着剤層）を作製するための各材料を以下の通り準備した。
（ａ）エポキシ樹脂
ＰＢ３６００：ダイセル化学社製、製品名、エポキシ化ポリブタジエン（エポキシ当量１９０）
ＴＳＲ−６０１：ＤＩＣ社製、製品名、ＣＴＢＮ変性エポキシ樹脂（エポキシ当量４６８）
ＹＤＣＮ−７００−１０：東都化成社製、製品名、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２１０）
ＹＤＦ−８１７０Ｃ：東都化成社製、製品名、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１５９）
ＹＳＬＶ−８０ＸＹ：東都化成社製、製品名、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９５）
【０１０６】
（ｂ）硬化剤
ＸＬＣ−ＬＬ：三井化学社製、製品名、フェノール樹脂（水酸基当量１７５）
ＨＥ−２００Ｃ−１０：日本エアウォーター社製、製品名、フェノール樹脂（水酸基当量２００）
【０１０７】
（ｃ）フィラー
ＳＥ２０５０：アドマテックス社製、製品名、シリカフィラー（平均粒径０．５００μｍ）
ＳＣ２０５０−ＨＬＧ：アドマテックス社製、製品名、シリカフィラー分散液（平均粒径０．５００μｍ）
ＳＥ２０５０−ＳＰＥ：アドマテックス社製、製品名、シリカフィラー（平均粒径０．５００μｍ）
ＳＥ２０５０−ＳＹＪ：アドマテックス社製、製品名、シリカフィラー（平均粒径０．５００μｍ）
Ｒ９７２：日本アエロジル社製、製品名、シリカフィラー（平均粒径０．０１６μｍ）
【０１０８】
（ｄ）カップリング剤
Ａ−１８９：日本ユニカー社製、製品名、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
Ａ−１１６０：日本ユニカー社製、製品名、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン
【０１０９】
（ｅ）硬化促進剤
２ＰＺ−ＣＮ：四国化成社製、製品名、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール
【０１１０】
（ｆ）アクリル共重合体
ＨＴＲ−８６０Ｐ−３：ナガセケムテックス社製、製品名、アクリルゴム（重量平均分子量８０万）
ＨＴＲ−８６０Ｐ−３改Ａ：ナガセケムテックス社製、アクリルゴム（重量平均分子量３０万）
ＨＴＲ−８６０Ｐ−３改Ｂ：ナガセケムテックス社製、アクリルゴム（重量平均分子量６０万）
【０１１１】
（実施例１〜５及び比較例１〜４）
表１及び２に示す配合割合（質量部）でエポキシ樹脂及び硬化剤を、シクロヘキサノンに加え混合した後、フィラーを添加し、カップリング剤、硬化促進剤及びアクリル共重合体を加え接着剤組成物のワニスを得た。
【０１１２】
次に、得られたワニスを真空脱気後、支持フィルムの主面上に塗工装置（テスター産業社製、製品名「Ａｕｔｏ Ｆｉｌｍ Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ」）を用いて塗布した。支持フィルムとしては、厚さ３８μｍの離型処理を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いた。その後、塗布したワニスを１２０℃で１５分間加熱処理することにより、支持フィルムの主面上に、Ｂステージ状態にある厚み４０μｍのフィルム状接着剤（接着剤層）を備えた接着シートを得た。
【０１１３】
（２）フィルム状接着剤のモルホロジー観察
得られた接着シートを３×３ｃｍのサイズに切り出し、１７０℃で５時間硬化したものをモルホロジー観察用の試験片とした。上記試験片の表面を、走査型電子顕微鏡（Ｐｈｉｌｉｐｓ社製、製品名「ＸＬ３０−ＦＥＧ」）を用いて３０００倍の倍率で観察した。
【０１１４】
また、試験表面の成分は、エネルギー分散型分析装置(ＥＤＡＸ社製、製品名「ＰＨＯＥＮＩＸシステム」)にて試料表面の元素分析及びマッピングで確認した。表１及び２に、相分離状態及びフィラーの偏在化状態を示す。
【０１１５】
実施例１のフィルム状接着剤の硬化物の表面ＳＥＭ写真を図５に示す。実施例１のフィルム状接着剤は、アクリルゴムを含む海相中にエポキシ樹脂を含む島相が存在しており、さらにフィラーが当該島相に偏在していることが確認された。なお、実施例２のフィルム状接着剤も、実施例１と同様の海島構造（フィラー含む）を有していた。
【０１１６】
また、実施例３のフィルム状接着剤の硬化物の表面ＳＥＭ写真を図６に示す。実施例３のフィルム状接着剤は、アクリルゴムを含む海相中にエポキシ樹脂を含む島相が存在しており、さらにフィラーが当該海相に偏在していることが確認された。実施例４のフィルム状接着剤も、実施例３と同様の海島構造（フィラー含む）を有していた。また、実施例５のフィルム状接着剤は、島相へフィラーが偏在化していることが確認された。
【０１１７】
さらに、比較例１のフィルム状接着剤の硬化物の表面ＳＥＭ写真を図７に示す。比較例１の半導体用接着フィルムでは、明確な海島構造が観察されず、フィラーはフィルム全体に均一に分散して存在していることが確認された。比較例２〜４のフィルム状接着剤も、比較例１と同様の状態が確認された。
【０１１８】
【表１】
【０１１９】
【表２】
【０１２０】
（３）半導体用接着フィルムの評価
実施例１〜５及び比較例１〜４で得られた接着シートを用いて以下に示す評価項目について評価を行った。
【０１２１】
［反り量の測定］
接着シートの接着剤層をポリイミドフィルム（宇部興産（株）製、商品名：ユーピレックスＳ、５０μｍ厚）上にラミネートし、３ｃｍ角に切断した試験片を作製した。この試験片を１２０℃で１時間、次いで、１６０℃で３０分間硬化した後、室温に戻して非接触形状測定装置ＹＰ−１０（ＳＯＮＹ製）を用いて反り量を測定した。
【０１２２】
図８は、反りの評価方法を示す模式断面図である。図８に示すように、試験片３０は、ポリイミドフィルム３１、硬化した接着剤層３２から構成される。反り量Ｌは、試験片３０の中心から５ｍｍ離れた場所での高さ（Ｈ）を測定し、下記式（１）から求めた。Ｌの値が小さいほど、反りが小さいことを示す。結果を表３及び４に示す。
【０１２３】
反り量Ｌ（％）＝１００×Ｈ（ｍｍ）／５（ｍｍ）・・・（１）
【０１２４】
［タック強度の測定］
接着剤層のタック強度を、レスカ社製のプローブタッキング試験機を用い、ＪＩＳ Ｚ０２３７−１９９１に記載の方法（プローブ直径：５．１ｍｍ、引き剥がし速度：１０ｍｍ／秒、接触荷重：１００ｇｆ／ｃｍ２、接触時間：１秒）により、３０℃及び４０℃で測定した。結果を表３及び４に示す。
【０１２５】
［フロー率の測定］
接着剤層のフロー率を下記の方法により算出した。まず、硬化前の接着剤層を５ｍｍ角に打ち抜き、カバーガラス（アズワン株式会社製）で挟み試験片とし、この状態で、接着剤層の対角線の長さＬ１（ｍｍ）を光学顕微鏡で測定した。次いで、試験片をテスター産業（株）製の熱圧着試験装置を用いて熱板温度１２０℃、圧力０．４ＭＰａで３秒間保持し、同様に接着剤層の対角線の長さＬ２（ｍｍ）を光学顕微鏡で測定し、下記式（２）によりフロー率（長さ変化）を算出した。フロー率が高いほど流動性に優れることを意味する。結果を表３及び４に示す。
フロー率（％）＝（Ｌ２−Ｌ１）×１００／Ｌ１・・・（２）
【０１２６】
［接着強度の測定］
接着剤層のダイシェア強度（接着強度）を下記の方法により測定した。まず、接着シートの接着剤層を、厚み４００μｍ、５．０ｍｍ角の半導体チップに６０℃で貼り付けた。次に、このチップの接着剤層側をレジスト（太陽インキ社製、製品名「ＡＵＳ３０８」）を塗布した基板（日立化成工業社製、製品名「Ｅ−６９７ＦＧ」）表面上に１００℃、０．０１ＭＰａ、１秒間の条件で熱圧着してサンプルを得た。その後、得られたサンプルの接着剤層を１１０℃で１時間、１２０℃で１時間、１４０℃で１時間、１７０℃で５時間の順でステップキュアにより硬化した。さらに、接着剤硬化後のサンプルを８５℃、８５ＲＨ％条件の下、４８時間放置した後、２６０℃でダイシェア強度を測定し、これを接着強度とした。結果を表３及び４に示す。
【０１２７】
［溶融粘度の測定］
硬化前の接着剤層の溶融粘度は下記の方法により測定した。すなわち、硬化前の接着剤層を二枚重ねにし、平行平板プレート法による溶融粘度の測定装置、ＴＡインスツルメンツ製ＡＲＥＳを用いて、ひずみ量１．０（％）、剪断速度０．１（ｓ−１）、１２０℃一定の条件で２０分測定し、１２０℃、２０分後の溶融粘度を求めた。溶融粘度が低いほど流動性に優れることを意味する。結果を表３及び４に示す。
【０１２８】
［貯蔵弾性率の測定］
硬化後の接着剤層の貯蔵弾性率は下記の方法により測定した。すなわち、硬化前の接着剤層を二枚重ねにし、１１０℃で１時間、１２０℃で１時間、１４０℃で１時間、さらに１７０℃で５時間硬化して、長さが２０ｍｍ及び幅が４ｍｍの検体を動的粘弾性測定装置（ＴＡインスツルメンツ製、製品名「ＲＳＡ ＩＩ」）を用いて、ひずみ量０．０１（％）、一定周波数１０．０（ｓ−１）及び昇温速度５℃／分の条件で−５０〜２６０℃の範囲で測定し、５０℃及び２００℃の貯蔵弾性率を求めた。結果を表３及び４に示す。
【０１２９】
［吸湿耐熱性の評価］
接着剤層の両面にポリイミドフィルム（ユーピレックスＳ、厚さ５０μｍ）を積層し、１７０℃で５時間の加熱により接着剤層を硬化した試験片を作製した。この試験片を８５℃相対湿度８５％の環境に４８時間放置した後、１０ｍｍ角に切断し、２６５℃のホットプレート上に乗せて１分以内に膨れや発泡が生じなければ「Ａ」、生じれば「Ｂ」として評価した。結果を表３及び４に示す。
【０１３０】
【表３】
【０１３１】
【表４】
【０１３２】
実施例１〜５では、良好な流動性を保持しながら、反り量を大幅に低減することができた。一方、明確な相分離をしない比較例では、実施例に比べ反り量が大きくなった。
【符号の説明】
【０１３３】
Ａ１…半導体チップ、１…支持フィルム、２…フィルム状接着剤（接着剤層）、２ａ…硬化接着剤層３…基板、４…配線、５…端子、６…ワイヤ、１０…接着シート、１１…第一の相、１２…第二の相、１５…フィラー、２０…基材、３０…試験片、３１…ポリイミドフィルム、３２…硬化後の接着剤層、１００…半導体装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム状接着剤、接着シート及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配線板に半導体素子を始めとする各種電子部品を搭載した実装基板の最も重要な特性の一つとして信頼性が挙げられる。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影響を与えるため、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の一つとして、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。
【０００３】
配線板に実装される半導体素子の熱膨張係数は一般的に約４ｐｐｍ／℃と小さいのに対し、それを実装する配線板の熱膨張係数は、通常１５ｐｐｍ／℃以上と大きくなっている。そのため、実装基板が熱衝撃を受けると、半導体素子と配線板との間での熱歪みによって熱応力が発生する。
【０００４】
近年、半導体チップを接着して多段に積層したスタックドＭＣＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｃｈｉｐ Ｐａｃｋａｇｅ）が普及している。このようなパッケージでの接続信頼性を左右する要素の一つとして、接着面に空隙を発生させることなく半導体チップを実装できるか否かが挙げられる。特に、配線などに起因する凹凸を表面に有する基板上に半導体チップを積層する場合、凹部における埋め込み性が重要となる。
【０００５】
このようなパッケージは、フィルム状接着剤（接着剤層）を有する接着シートを用いた以下のような方法で製造することができる。まず、接着シートを備えた半導体チップを、凹凸表面を有する半導体チップ搭載用の配線板や半導体ウエハなどの基材に接着シートを介して圧着する。その後、接着シートの加熱硬化により半導体チップと基材を接着し、更にワイヤボンディングにより半導体チップを基材に接続する。その後、さらに別の半導体チップの接着剤層を介して接着しながら積層して半導体チップを基材にワイヤボンディングにより接続する工程を必要に応じて繰り返して行う。これにより半導体チップが多段に積層される。そして、ワイヤボンディングにより接続する工程をすべて終了後、半導体チップを樹脂封止する。
【０００６】
最近、半導体装置の小型化や薄型化を実現するため、基材の薄型化が進んでいる。一方で、上述の熱膨張係数の差異に由来する素子の反り（歪み）を低減する観点から、基材に対して低温・低荷重での実装が強く求められている。しかしながら、従来、半導体チップを低温・低荷重で基材に圧着して実装するだけでは、基材表面の凹部（窪みや溝）に接着剤層を埋め込むことは困難である。
【０００７】
そこで、接着シート付き半導体チップにおける接着シートを基材の表面に熱圧着して固定し、更にその後のパッケージ封止工程で、熱及び圧力により凹部に封止材を埋め込む処理が現在の主流となっている。特許文献１及び２には、このようなプロセスに適合する接着シートに用いられる接着剤組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３０２８３９号公報
【特許文献２】特開２００２−２２０５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一方、半導体チップの積層方法や基板の形状が多様化しており、接着シートに求められる特性も多様化している。
【００１０】
特に、接着シートを構成する接着剤層には、その硬化前において、基材表面の凹部に埋め込み性を有するための流動性に優れることが求められる。その一方で、接着剤層の硬化物には、基材の反りを低減するための柔軟性に優れることが求められる。
【００１１】
そこで、本発明は、基材表面の凹部の埋め込み性に十分に優れると共に、基材の反りを十分に低減することが可能なフィルム状接着剤、これを備える接着シート及びこれを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第一の樹脂、第一の樹脂とは主骨格が異なる第二の樹脂及びフィラーを含有するフィルム状接着剤であって、第一の樹脂を主成分として含む第一の相と、第二の樹脂を主成分として含む第二の相とが相分離した海島構造のモルホロジーを有し、第一の相及び第二の相のうちいずれか一方の相にフィラーが偏在している、フィルム状接着剤を提供する。
【００１３】
本発明のフィルム状接着剤によれば、相分離構造を有しているため、用いる樹脂が有する特性（流動性、柔軟性等）を効果的に引き継ぐことができる。そのため、硬化前（Ｂステージ）の流動性と、硬化後の応力緩和性に優れるフィルム状接着剤となる。また、分離した相のどちらか一方にフィラーが偏在することで、流動性及び柔軟性を目的の範囲に制御することが可能である。これにより、フィルム状接着剤は、基材表面の凹部の埋め込み性に十分に優れると共に、基材の反りを十分に低減することができると考えられる。
【００１４】
本発明のフィルム状接着剤において、第一の樹脂がブタジエン骨格を有する樹脂であると、硬化前に適度な流動性を有すると共に、硬化後の応力緩和性も向上するため、被着体（支持基材等）の反りをより一層低減することができる。
【００１５】
また、第二の樹脂が（メタ）アクリル共重合体であると、フィルム形成性に優れるためフィルム状接着剤の硬化後の柔軟性が向上し、半導体チップと実装基板の熱膨張係数の差に由来する反りをより一層低減することができる。
【００１６】
本発明のフィルム状接着剤は、第一及び第二の樹脂とは主骨格が異なる第三の樹脂を更に含有することができる。これにより、第一及び第二の相がより均一な相分離構造を形成することができる。
【００１７】
第三の樹脂がクレゾールノボラック型のエポキシ樹脂であると、均一な相分離構造をさらに確実に形成することができる。
【００１８】
本発明はまた、支持フィルムと、該支持フィルムの一方の面上に設けられた上記本発明のフィルム状接着剤とを備える接着シートを提供する。
【００１９】
本発明はさらに、半導体チップと、該半導体チップを搭載する支持基材と、半導体チップ及び支持基材間に設けられ、半導体チップ及び支持基材を接着する接着部材とを備える半導体装置であって、接着部材が、上記本発明のフィルム状接着剤の硬化物である半導体装置を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、基材表面の凹部の埋め込み性に十分に優れると共に、基材の反りを十分に低減することが可能なフィルム状接着剤、これを備える接着シート及びこれを用いた半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るフィルム状接着剤の硬化後の表面モルホロジーを表す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るフィルム状接着剤の硬化後の表面モルホロジーを表す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る接着シートを示す模式断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る半導体装置を示す模式断面図である。
【図５】実施例１のフィルム状接着剤の硬化物の走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】実施例３のフィルム状接着剤の硬化物の走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】比較例１のフィルム状接着剤の硬化物の走査型電子顕微鏡写真である。
【図８】試験片の反りの評価方法を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右などの位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。また、本明細書における「（メタ）アクリル」とは「アクリル」及びそれに対応する「メタクリル」を意味し、「（メタ）アクリレート」とは「アクリレート」及びそれに対応する「メタクリレート」を意味する。
【００２３】
［フィルム状接着剤］
本発明のフィルム状接着剤は、第一の樹脂、第二の樹脂及びフィラーを含有する接着剤組成物をフィルム状に成形したものである。以下、本実施形態に係る接着剤組成物を構成する成分について説明する。
【００２４】
（第一の樹脂）
第一の樹脂は、硬化前（Ｂステージ）において流動性が良好であり、かつ半導体チップを実装する場合に要求される耐熱性及び耐湿性を接着剤層に付与することができるような樹脂から選択される樹脂である。
【００２５】
第一の樹脂として、柔軟性の比較的高い熱硬化性樹脂を用いることが好ましく、具体的には、ブタジエン骨格を有する樹脂を用いることができ、ブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂を用いることがより好ましい。
【００２６】
第一の樹脂が、ブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂であると、ブタジエン骨格の存在により、硬化後の応力緩和性を向上させることができる。また、後述する第二の樹脂として例えばアクリルゴムを用いた場合、ブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂はアクリルゴムとの相溶性が低く、硬化後に相分離構造が明確に現れるため、アクリルゴムの柔軟性を効果的に発現することができる。なお、エポキシ樹脂における繰り返し単位当たりのブタジエン骨格を有するブロックの割合は、４５〜７０モル％であることが好ましく、５５〜６５モル％であることがより好ましい。
【００２７】
第一の樹脂の重量平均分子量は、１５００〜５００００であることが好ましく、２０００〜１００００であることがより好ましい。また、第一の樹脂の融点は−１０〜５０℃であることが好ましく、０〜２０℃であることがより好ましい。重量平均分子量が上記範囲内であれば、明確な相分離構造をより確実に形成可能となる。また融点が上記範囲内であれば、流動性がより良好となるため基板段差の埋め込み性がより一層向上し、フィルム状接着剤として良好な効果を発現できる。なお、本発明において用いられる重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）で標準ポリスチレンによる検量線を用いたポリスチレン換算値である。
【００２８】
第一の樹脂としてブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ樹脂の硬化剤として、通常用いられている公知の硬化剤を添加することができる。硬化剤として、例えば、アミン類、ポリアミド、酸無水物、ポリスルフィド、三フッ化ホウ素、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳのようなフェノール性水酸基を１分子中に２個以上有するビスフェノール類、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂又はクレゾールノボラック樹脂等のフェノール樹脂が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００２９】
かかるフェノール樹脂は、市販のものを入手可能であり、常法により合成することもできる。市販の上記フェノール樹脂としては、例えば、ミレックスＸＬＣシリーズ及びミレックスＸＬシリーズ（以上、三井化学社製、製品名）、並びに、ＨＥ−２００Ｃ−１０（日本エアウォーター社製、フェノール樹脂、製品名））が挙げられる。
【００３０】
硬化剤の配合量は、接着剤組成物中に含まれるエポキシ樹脂１００質量部に対して、１０〜２００質量部であることが好ましく、１００〜１５０質量部であることがより好ましい。これにより、硬化反応において十分な反応率を得ることができる。硬化剤の配合量が１０質量部未満では、十分な反応率を得ることができず、良好な接着強度及び接続抵抗が得られ難い傾向がある。硬化剤の配合量が２００質量部を超えると、フィルム状接着剤の流動性の低下、接続抵抗の上昇、ポットライフの低下が発生する傾向がある。
【００３１】
なお、上述のようにエポキシ樹脂とフェノール樹脂とを併せて含有する場合、それらの配合比は、（エポキシ当量／水酸基当量）で、０．７０／０．３０〜０．３０／０．７０であると好ましく、０．６５／０．３５〜０．３５／０．６５であるとより好ましく、０．６０／０．４０〜０．４０／０．６０であると更に好ましく、０．６０／０．４０〜０．５０／０．５０であると特に好ましい。ここで（エポキシ当量／水酸基当量）は、フェノール樹脂における水酸基当量に対する、エポキシ樹脂におけるエポキシ当量の比を示す。この配合比が上記範囲外となると、０．７０／０．３０〜０．３０／０．７０である場合と比較して、フィルム状接着剤の硬化性が低下したり、未硬化の状態でのフィルム状接着剤の粘度が高くなったり、流動性が低下したりする傾向にある。
【００３２】
（第二の樹脂）
第二の樹脂は、第一の樹脂とは主骨格が異なる樹脂であり、第一の樹脂との相溶性が極めて低い樹脂である。フィルム状接着剤のフィルム形成性を向上させる観点から、第二の樹脂は、重量平均分子量が１０万〜１００万の高分子量成分であることが好ましい。これにより、フィルム状接着剤は、第一の相と第二の相とが相分離した海島構造のモルホロジーを形成し易くなる。
【００３３】
上記高分子量成分は、エポキシ基、アルコール性又はフェノール性水酸基、カルボキシル基等の架橋性官能基を有することが好ましい。架橋性官能基を有する高分子量成分としては、（メタ）アクリル共重合体（（メタ）アクリル樹脂）、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノキシ樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられる。これらの中でも、（メタ）アクリル基を有するモノマーを重合して得られる（メタ）アクリル共重合体が好ましい。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００３４】
（メタ）アクリル共重合体としては、（メタ）アクリル酸エステル共重合体、アクリルゴム等を使用することができ、アクリルゴムが好ましい。アクリルゴムは、アクリル酸エステルを主成分とし、主として、ブチルアクリレートとアクリロニトリルとの共重合体、エチルアクリレートとアクリロニトリルとの共重合体等からなるゴムである。また、アクリルゴムは、アクリロニトリルをメチルメタクリレートに置換したアクリロニトリルフリーのゴムであってもよい。
【００３５】
また、（メタ）アクリル共重合体は、グリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレート等のエポキシ基を有するアクリルモノマーをモノマー単位として有することが好ましい。すなわち、（メタ）アクリル共重合体（好ましくはアクリルゴム）はエポキシ基を有することが好ましい。
【００３６】
高分子量成分の重量平均分子量は、より好ましくは１０万〜９０万であり、更に好ましくは２０万〜８５万である。この分子量が１０万未満であるとフィルム状接着剤の硬化後の耐熱性及び接着力が低下する傾向があり、分子量が１００万を超えるとフィルム状接着剤の流動性が低下する傾向がある。
【００３７】
また、高分子量成分は、重量平均分子量が互いに異なる２種類又は３種類のものを併せて用いることが好ましい。さらに、１０万〜３０万の重量平均分子量を有する１種類以上の高分子量成分と、互いに異なる５０万以上の重量平均分子量を有する２種類又は３種類の高分子量成分とを併せて用いることがより好ましい。これらにより、一層高い接着強度を有するフィルム状接着剤が得られる。このフィルム状接着剤は、粘度が低くても、硬化後の耐熱性及び耐湿性により優れたものとなる。
【００３８】
なお、高分子量成分が２種類以上接着剤組成物に含まれる場合、それらは別個に重合して得られるものである。
【００３９】
高分子量成分のガラス転移温度（Ｔｇ）は−５０〜＋５０℃であることが好ましく、−２０℃〜＋４０℃であることがより好ましく、−１０℃〜＋４０℃であることが更に好ましい。Ｔｇが−５０℃未満であると、−５０〜＋５０℃の範囲内にある場合と対比して、接着剤層の柔軟性が高くなりすぎる傾向にある。またＴｇが＋５０℃を超えると、−５０〜＋５０℃の範囲内にある場合と対比して、フィルム状接着剤の柔軟性が低下する傾向にある。
【００４０】
第二の樹脂の含有割合は、第一の樹脂１００質量部に対して２０〜６０質量部であることが好ましく、３０〜５０質量部であることがより好ましい。第二の樹脂の含有割合が２０質量部以上であるとフィルム成形性により一層優れるものとなり、６０質量部以下であるとフィルム状接着剤の流動性を制御しやすくなる。
【００４１】
（第三の樹脂）
本発明の半導体用接着フィルムには、上述の第一及び第二の樹脂と共に、第一及び第二の樹脂とは主骨格が異なる第三の樹脂を含むことができる。第三の樹脂は、第一の樹脂と第二の樹脂とをつなぐバインダー的な作用を有する樹脂であり、第二の樹脂との相溶性が比較的高い熱硬化性樹脂であることが好ましい。これにより、接着剤組成物を有機溶媒中で混合、混練してワニスを調製する時に、ワニスの安定性をより一層向上できるとともに、硬化物の耐熱性をより確実に向上することができる。また、第三の樹脂は、その硬化後の弾性率が第一の樹脂に比べ高いことが好ましく、０．１〜１．０ＧＰａであることがより好ましい。
【００４２】
第三の樹脂としては、第一及び第二の樹脂がより良好に相分離するよう両者の相溶性を調整することが可能であり、また反りを抑制しつつ耐熱性をより確実に向上できるよう架橋点を調整することができるものであればよく、例えば、エポキシ樹脂が挙げられる。
【００４３】
このようなエポキシ樹脂としては、エピクロルヒドリンと、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ及びビスフェノールＡＤなどからなる群より選択される少なくとも一種とから誘導されるビスフェノール型エポキシ樹脂、エピクロルヒドリンとフェノールノボラック及びクレゾールノボラックの一方又は双方とから誘導されるエポキシノボラック樹脂、ナフタレン環を含んだ骨格を有するナフタレン系エポキシ樹脂、並びにグリシジルアミン、グリシジルエーテル、ビフェニル、脂環式などの１分子内に２個以上のグリシジル基を有する各種のエポキシ化合物を、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。エポキシ樹脂は、エレクトロマイグレーション防止、すなわちマイグレーション防止の観点から、不純物イオン（Ｎａ＋、Ｃｌ−など）や、加水分解性塩素などを３００ｐｐｍ以下に低減した高純度品を用いることが好ましい。中でも、フィルム状接着剤の耐熱性を向上する観点から、第三の樹脂として、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂を好適に用いることができる。
【００４４】
第三の樹脂の重量平均分子量は、８００以上であることが好ましく、８００〜１５００であることがより好ましい。また、第三の樹脂の融点は４０℃以上であることが好ましく、４０〜８０℃であることがより好ましい。重量平均分子量が上記の範囲内であれば、接着剤組成物を有機溶媒中で混合、混練してワニスを調製したときに、ワニスの保存安定性がより向上する。また、融点が上記の範囲内であれば、流動性がより良好となるため基板段差の埋め込み性がより一層向上し、フィルム状接着剤として良好な効果を発現できる。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、「ＹＤＣＮ−７００−１０」（製品名、東都化成社製）が挙げられる。
【００４５】
第三の樹脂の配合量は、第一及び第二の樹脂の合計１００質量部に対して２０〜８０質量部であることが好ましく、２４〜５４質量部であることがより好ましい。配合量が２０質量部未満の場合、ワニスの保存安定性が低下する傾向があり、８０質量部を超える場合、架橋密度の増加によって反り量が大きくなる傾向がある。
【００４６】
第三の樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、硬化剤として、第一の樹脂で挙げられたものと同様の通常用いられている公知の硬化剤を使用することができる。
【００４７】
硬化剤の配合量は、接着剤組成物中に含まれるエポキシ樹脂１００質量部に対して、１０〜２００質量部であることが好ましく、１００〜１５０質量部であることがより好ましい。これにより、硬化反応において十分な反応率を得ることができる。硬化剤の配合量が１０質量部未満では、十分な反応率を得ることができず、良好な接着強度及び接続抵抗が得られ難い傾向がある。硬化剤の配合量が２００質量部を超えると、フィルム状接着剤の流動性の低下、接続抵抗の上昇、ポットライフの低下等が発生する傾向がある。
【００４８】
（フィラー）
フィラーは固体粒子であり、Ｂステージ状態におけるフィルム状接着剤のダイシング性の向上、フィルム状接着剤の取り扱い性の向上、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、接着力の向上などを目的として接着剤組成物に配合される。かかる観点から、フィラーは無機フィラーであると好ましい。
【００４９】
無機フィラーは固体粒子状の無機化合物であれば特に限定されない。無機フィラーの材質の具体例としては、例えば、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、アンチモン酸化物などが挙げられる。無機フィラーは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００５０】
熱伝導性向上のためには、無機フィラーの材質が、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ又は非晶性シリカであると好ましい。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、無機フィラーが、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、結晶性シリカ又は非晶性シリカであると好ましい。また、ダイシング性を向上させるために、無機フィラーはアルミナ又はシリカであると好ましい。
【００５１】
無機フィラーは、平均粒径が互いに異なる２種類又は３種類の無機フィラーであると好ましい。これにより、接着力が更に高まると共に、一層良好なフィルム成形性を示す接着剤組成物が得られる。
【００５２】
無機フィラーの平均粒径は、０．００５〜２．０μｍであると好ましい。平均粒径がこの範囲外であると、この範囲内にある場合と比較して接着剤層の接着力が低下する傾向にある。更に高い接着力を得ると共に良好な成膜性を達成する観点から、この平均粒径は０．００５〜１．５μｍであるとより好ましく、０．００５〜１．０μｍであると更に好ましい。
【００５３】
無機フィラーの表面はさまざまな官能基のうち一種類の官能基が覆っていることが好ましい。さまざまな官能基とはヒドロキシル基、エポキシ基、フェニル基、アクリル基などである。ヒドロキシル基、エポキシ基のような極性の高い官能基を有する無機フィラーは極性の大きな相へ偏在し、フェニル基、アクリル基のような極性の小さい官能基を有する無機フィラーは極性の小さな相へ偏在することができる。
【００５４】
なお、フィラーの表面はシランカップリング剤で処理されていてもよく、例えば、エポキシシラン、フェニルシラン、アクリルシラン等で表面処理がされたものを用いることができる。フィラーの表面処理の状態により、フィラーの偏在する相を適宜制御することができる。
【００５５】
フィラーの配合量は、接着剤組成物中に含まれる接着剤成分（第一の樹脂、第二の樹脂、必要の応じて含まれる第三の樹脂及び硬化剤）１００質量部に対して、４０〜１８０質量部であると好ましく、６０〜１２０質量部であるとより好ましい。この含有割合が上記数値範囲内にあることで、４０質量部を下回る場合と比較して、ダイシング時に樹脂のバリの発生をより抑制し、ダイシング性が向上すると共に接着力が高まり、ワイヤボンディング性が良好になるという効果を奏する。また、この含有割合が上記数値範囲内にあることで、１８０質量部を超える場合と比較して、未硬化の状態での流動性が高くなり、フィルム成形性が更に優れたものとなるという効果を奏する。
【００５６】
本実施形態のフィルム状接着剤は、１５０℃以上の温度で重合するモノマーを含有してもよく、そのモノマーがエポキシ樹脂以外のモノマーであると好ましい。これにより、フィルム状接着剤の粘度の経時変化を一層抑制することができ、フィルム特性をより長く維持することができる。一方で、フィルム状接着剤を１５０℃以上に加熱して、このモノマーを高分子量化させて硬化することで、硬化後のフィルム状接着剤の耐熱性及び耐湿性を高い状態で保持することができる。なお、ここでの「モノマー」は、重合可能な化合物を意味する。
【００５７】
このようなモノマーとしては、例えば、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）などの多官能（メタ）アクリレートモノマーなどが挙げられる。その中でも、ＤＰＨＡが好ましい。１５０℃以上の温度で重合するモノマーは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００５８】
本実施形態のフィルム状接着剤は、上述の各成分の他、本発明の目的を達成する限りにおいて、硬化促進剤、触媒、添加剤、カップリング剤、可塑剤、粘着性付与剤等の接着剤組成物に含まれ得る通常の成分を含んでもよい。
【００５９】
以上、フィルム状接着剤は、本発明の目的を達成する限りにおいて、上述の各成分のそれぞれにおいて例示されたもののいずれを組み合わせてもよい。
【００６０】
フィルム状接着剤は、第一の樹脂を主成分として含む第一の相と、第二の樹脂を主成分として含む第二の相とが相分離した海島構造のモルホロジーを有し、第一の相及び第二の相のうちいずれか一方にフィラーが偏在している。
【００６１】
図１及び２は、本実施形態に係るフィルム状接着剤の硬化後の表面モルホロジーを表す模式図である。図１（ａ）に示すように、第一の樹脂を主成分として含む第一の相１１が島相を形成し、第二の樹脂を主成分として含む第二の相１２が海相を形成し、島相を形成する第一の相１１中にフィラー１５が偏在している。なお、図１（ｂ）に示すように、海相を形成する第二の相１２中にフィラー１５が偏在していてもよい。また、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一の樹脂を含有する第一の相１１が海相であり、第二の樹脂を含有する第二の相１２が島相となっていてもよい。
【００６２】
本発明のフィルム状接着剤は、第一の樹脂、第二の樹脂及びフィラーの種類、配合割合等を適宜変更することにより、モルホロジーを調整することができる。例えば、第一の樹脂としてブタジエン骨格を有する樹脂を選択し、第二の樹脂として（メタ）アクリル共重合体を選択した場合、フィラーは、第一の樹脂を主成分として含む第一の相に偏在する傾向にある。
【００６３】
ここで、フィルム状接着剤のモルホロジーは、硬化した後のフィルム状接着剤の表面状態を走査型電子顕微鏡を用いて観察することにより確認することができる。
【００６４】
［接着シート］
本発明のフィルム状接着剤は、支持フィルム上に積層して接着シートとして用いることができる。図３は、本発明の好適な実施形態に係る接着シートを示す模式断面図である。この接着シート１０は、支持フィルム１と、その表面上に形成されたフィルム状接着剤（以下、「接着剤層」という）２とを備える。
【００６５】
接着シート１０は、例えば、下記のようにして得ることができる。まず、上述の接着剤組成物を有機溶媒中で混合、混練してワニスを調製する。次いで、このワニスを支持フィルム１の表面上に塗布し、加熱により乾燥する。こうして、支持フィルム１と、その表面上に形成された接着剤層２とを備える接着シート１０が得られる。
【００６６】
上記の混合、混練は、通常の撹拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミルなどの分散機を適宜組み合わせて行うことができる。乾燥のための加熱の条件は、使用した溶媒が十分に揮発する条件であれば特に制限はないが、通常６０〜２００℃で、０．１〜９０分間加熱して行う。
【００６７】
上記ワニスの調製に用いる有機溶媒は、材料を均一に溶解、混練又は分散できるものであれば制限はなく、従来公知のものを使用することができる。このような溶剤としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、トルエン、キシレンなどが挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。これらの中でも、乾燥速度が速く、価格が安い点でメチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどを使用することが好ましい。これら有機溶剤の一部は、通常、接着シート１０中の接着剤層２に揮発分として残存する。
【００６８】
接着剤層２中に揮発分として残存する有機溶媒の含有量は、接着剤層２の全質量基準で３質量％以下であることが好ましい。耐熱信頼性及び作業効率向上の観点からは、この割合は１．５質量％以下であることがより好ましく、１．０質量％以下であることが更に好ましい。なお、この有機溶媒の含有量の下限は特に限定されないが、上述と同様の観点から０．０１質量％であることが好ましい。
【００６９】
接着剤層２は、熱硬化性であって、硬化前（Ｂステージ状態）の８０℃における溶融粘度が８００Ｐａ・ｓ〜４００００Ｐａ・ｓであると好ましく、８００Ｐａ・ｓ〜２８０００Ｐａ・ｓであるとより好ましい。また、特定の基材への接着強度が３ＭＰａ以上、かつ厚みが５〜２５０μｍであると好ましい。上述の溶融粘度が８００Ｐａ・ｓを下回ると、上記数値範囲内にある場合と比較して、半導体チップ側面からの接着剤組成物のはみ出しが生じやすくなる。また、この溶融粘度が４００００Ｐａ・ｓを超えると、上記数値範囲内にある場合と比較して、被着体表面における凹部への接着剤層の埋め込み性が低下する。
【００７０】
また、上記特定の基材への接着強度が３ＭＰａ未満であると、接着性が低下する傾向ある。さらに、接着剤層２の厚みが５μｍを下回ると、上記数値範囲内にある場合と比較して、被着体表面における凹部への接着剤層の埋め込み性が低下し、応力緩和効果や接着性が低下する。一方、この厚みが２５０μｍを上回ると、経済性が低下すると共に、半導体装置の小型化の要求に反するという不具合が生じる。同様の観点から接着剤層２の厚みは１０〜２５０μｍであるとより好ましく、２０〜１００μｍであると更に好ましく、４０〜８０μｍであると特に好ましい。
【００７１】
このような接着剤層２は、８０℃での圧着により基材表面への埋め込みが可能となる。
【００７２】
ダイシング性に優れる点から、接着剤層２の硬化前（Ｂステージ状態）の２５℃における貯蔵弾性率は２００〜６０００ＭＰａであることが好ましい。更に、ダイシング性に優れ、かつ半導体ウエハとの密着性が優れる点でこの貯蔵弾性率は２００〜２０００ＭＰａであることがより好ましい。
【００７３】
また、接着剤層２の硬化前（Ｂステージ状態）の８０℃における貯蔵弾性率は０．０００１〜１０ＭＰａであることが好ましい。これにより、８０℃程度の温度における半導体ウエハへの良好なラミネート性が得られる。特に半導体ウエハへの密着性が高い点で、８０℃における貯蔵弾性率は０．００１〜５ＭＰａであることがより好ましい。
【００７４】
接着剤層２の硬化後（Ｃステージ状態）の１７０℃における貯蔵弾性率は２０〜１０００ＭＰａであることが好ましい。これにより、接着剤層２は、更に良好なワイヤボンディング性を示すことができる。
【００７５】
接着剤層２の貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置（例えばＴＡインスツルメンツ製、製品名「ＲＳＡ ＩＩ」）を用いて測定することができる。例えば、長さ２０ｍｍ及び幅４ｍｍの検体を用いて、ひずみ量０．０１（％）、一定周波数１０．０（ｓ−１）、昇温速度５℃／分及び温度範囲−５０〜２６０℃の条件で測定することができる。
【００７６】
支持フィルム１は、従来公知のダイシングテープであってもよい。この場合、接着シート１０は、ダイシングテープ１と、その表面上に形成された接着剤層２とを備えたダイシングテープ一体型の接着フィルムとなる。このダイシングテープ一体型の接着シートを用いると、半導体ウエハへのラミネート工程が一回で済むため、作業の更なる効率化が可能である。
【００７７】
上記ダイシングテープとしては、例えば、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、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などが挙げられる。これらのフィルムに対して、必要に応じてプライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理などの表面処理を行ってもよい。
【００７８】
ダイシングテープは粘着性を有することが好ましい。そのため、上述のプラスチックフィルムに粘着性を付与したものを用いてもよいし、上述のプラスチックフィルムの片面に粘着剤層を設けても良い。粘着剤層は、液状成分の比率、高分子量成分のＴｇを調整することなどによって得られる適度なタック強度を有する樹脂組成物を塗布乾燥することで形成可能である。
【００７９】
タック強度は、４０℃で０．５〜３．５Ｎ程度であることが好ましく、１．５〜２．５Ｎであることがより好ましい。４０℃におけるタック強度が０．５Ｎを下回るとダイシング時にダイシングテープからカットした半導体チップがはがれ易くなる傾向がある。また、４０℃におけるタック強度が３．５Ｎを超えるとダイシングテープからピックアップしにくくなる傾向がある。
【００８０】
接着シート１０を半導体装置を製造する際に用いる場合、接着剤層２は、ダイシングの際には半導体チップが飛散しない粘着力を有し、その後のピックアップの際にはダイシングテープから容易に剥離することが望まれる。例えば、接着剤層２の粘着性が高すぎるとピックアップが困難になることがある。そのため、適宜、接着剤層２のタック強度を調節することが好ましい。そのためには、接着剤層２の室温におけるフロー率を上昇させることにより、粘着強度及びタック強度が上昇する傾向があり、フロー率を低下させれば粘着強度及びタック強度が低下する傾向があることを利用すればよい。
【００８１】
例えば、フロー率を上昇させるためには、可塑剤の含有量の増加、粘着性付与剤含有量の増加などの方法がある。逆にフロー率を低下させるためには、上記化合物の含有量を減らせばよい。可塑剤としては、例えば、単官能のアクリルモノマー、単官能エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系のいわゆる希釈剤が挙げられる。
【００８２】
フロー率は、１２０℃、０．４ＭＰａの条件で３秒間接着剤層２を保持したときに、７〜２５％程度であることが好ましく、１０〜２０％程度であることがさらに好ましい。この条件でのフロー率が７％を下回ると基板の配線段差や半導体チップの多段積層におけるチップとチップ間のワイヤを埋め込むことが難しくなる傾向がある。また、２５％を超えると基板圧着時に半導体チップからのはみ出しや、過度な流動によるチップ・チップ間の接近によって絶縁性が保持しにくくなる傾向がある。
【００８３】
ダイシングテープ上に接着剤層を積層する方法としては、印刷のほか、予め作成したフィルム状の接着剤層をダイシングテープ上にプレスやホットロールによってラミネートする方法が挙げられる。特に、連続的に製造でき、効率が良い点でホットロールによってラミネートする方法が好ましい。
【００８４】
ダイシングテープの膜厚は、特に制限はなく、接着剤層の膜厚や接着シートの用途によって適宜、当業者の知識に基づいて定められるものであるが、経済性がよく、フィルムの取扱い性が良い点で好ましくは６０〜１５０μｍ、より好ましくは７０〜１３０μｍである。
【００８５】
本実施形態に係る接着シート１０は、配線回路などに起因して形成された凹凸表面の凹部充填性が良好である。したがって、半導体装置の製造における半導体チップと基材との間や半導体チップ同士の間を接着するための工程において、接着信頼性に優れる接着シートとして使用することができる。本実施形態に係る接着シート１０は、半導体素子搭載用の基材に半導体チップを実装する場合に必要な耐熱性、耐湿性、絶縁性を有し、かつ作業性にも優れる。
【００８６】
上記半導体チップにおける半導体ウエハとしては、単結晶シリコンの他、多結晶シリコン、各種セラミック、ガリウム砒素などの化合物半導体が挙げられる。また、半導体搭載用の基材としては、例えば、ダイパットを有するリードフレーム、セラミック基板、有機基板が挙げられる。これらは、基材の材質に制限されることなく用いられる。セラミック基板としては、例えば、アルミナ基板及び窒化アルミニウム基板が挙げられる。また、有機基板としては、例えば、ガラスクロス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、ポリイミドフィルムを用いたポリイミドフィルム基板が挙げられる。
【００８７】
有機基板と接着剤層２との間の接着強度は、より十分な接着力を確保する観点から、２６５℃で３ＭＰａ以上であると好ましい。なお、ここでの「接着強度」は、上記「特定の基材への接着強度」における「特定の基材」を有機基板に代えて測定されるものである。この接着強度は、上述のエポキシ樹脂の選定、（ｂ）高分子量成分の分子量分布の調整、並びに（ｂ）高分子量成分と（ｃ）フィラーとの配合比の調整などにより３ＭＰａ以上に制御することができる。
【００８８】
図４は、本発明に係る半導体装置の一実施形態を示す断面図である。図４に示す半導体装置１００は、同サイズの半導体チップを２つ以上備えるパッケージであって、いわゆるスタックドＣＳＰと称されるものである。半導体装置１００は、基材２０及び基材２０の一面側において積層された３個の半導体チップＡ１を備えている。そして、半導体チップＡ１と基材２０との間、及び半導体チップＡ１同士の間に、上記実施形態に係る接着シート１０から形成された硬化接着剤層２ａが介在している。硬化接着剤層２ａは、上記接着剤層２の硬化体である。
【００８９】
基材２０は、基板３と、基板３の一面上に設けられた配線４と、配線４の下方において基板３を貫通する貫通孔を通って基板３の他方面側に導出された端子５とから主として構成される。基材２０の配線４側の面は、配線４が形成されているために凹凸表面が形成されている。各半導体チップＡ１は、ワイヤ６を介して配線４と接続されている。
【００９０】
このような構成を有する半導体装置１００の製造において、本実施形態では、基材２０の凹部を埋め込み、かつ上部の半導体チップＡ１との絶縁性を確保することが可能となる。
【００９１】
硬化接着剤層２ａを介して半導体チップＡ１を基材２０上に形成するには、例えば、下記のような工程を経る。まず、ダイシングテープである支持フィルム１及びその表面上に設けられた接着剤層２からなる接着シート１０の接着剤層２側に、更に半導体ウエハを０〜８０℃程度で貼り合わせる。次いで、回転刃又はレーザーを用いてそれらを所定の寸法及び形状になるように切断して、接着剤層２と貼り合わされた半導体チップＡ１を得る。支持フィルム１を接着剤層２から剥離除去した後、接着剤層２を、半導体チップＡ１とは反対側の面で基材２０に圧着し、更に加熱する。この加熱により、接着剤層２は基材２０と半導体チップＡ１及び半導体チップＡ１同士を接着する硬化接着剤層２ａとなる。
【００９２】
この際の圧着荷重は、０．００１〜１ＭＰａ程度であると好ましく、０．０１〜０．５ＭＰａであるとより好ましく、０．０１〜０．３ＭＰａであると更に好ましい。圧着荷重が０．００１ＭＰａ未満であると、ボイド（空隙）が発生しやすくなり、耐熱性に劣る。また、圧着荷重が１ＭＰａを超えると、半導体チップＡ１を破壊する可能性がある。また、圧着温度（加熱温度）は８０〜１４０℃であると好ましく、１００〜１２０℃であるとより好ましい。
【００９３】
また、加熱処理は、硬化すべき接着剤層２と貼り合わされた半導体チップＡ１のみに施されることが好ましい。あるいはその半導体チップＡ１と、接着対象である基材２０又は別の半導体チップＡ１との両方が加熱されてもよい。加熱温度は６０〜２４０℃であることが好ましく、８０〜１８０℃であることがより好ましい。加熱温度が６０℃を下回ると、凹部への埋め込み性が低下する傾向にあり、２４０℃を超えると基材２０などが変形し、反りが大きくなる傾向にある。加熱方法は、加熱対象をホットプレートに接触させる方法、加熱対象に赤外線又はマイクロ波を照射する方法、並びに加熱対象に熱風を吹き付ける方法などが挙げられる。
【００９４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００９５】
例えば、本発明の別の実施形態において、接着シートは接着剤層のみから構成されてもよい。この場合、接着剤組成物を含む上記ワニスを被塗布用フィルムの表面上に塗布し、更にワニスを加熱により乾燥した後、被塗布用フィルムを剥離除去して接着剤層からなる接着シートが得られる。
【００９６】
被塗布用フィルムとしては、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエーテルナフタレートフィルム及びメチルペンテンフィルムが挙げられる。
【００９７】
また、このようにして得られた接着剤層を支持フィルム上に圧着などの手段により積層して、支持フィルムと、その表面上に形成された接着剤層とを備える接着シートが作製されてもよい。
【００９８】
接着シートが接着剤層のみから構成される場合、まず半導体ウエハと接着剤層とを貼り合わせた後に、ダイシングテープを、接着剤層の半導体ウエハとは反対側の主面に貼り合わせてもよい。
【００９９】
接着シートを半導体ウエハに貼り付ける際のラミネート温度は、０〜８０℃が好ましく、１５〜８０℃がより好ましく、２０〜７０℃が更に好ましい。この温度が８０℃を超えると、接着シートを貼り付けた後の半導体ウエハが反りを生じやすくなる傾向にある。
【０１００】
また、接着シートは、接着剤層の支持フィルムとは反対側に保護フィルムを備えたものであってもよい。保護フィルムは、通常の接着シートに保護フィルムとして用いられるものであれば特に限定されず、例えばポリエチレン（ＰＥ）フィルムなどが挙げられる。
【０１０１】
さらに、接着剤層自体がダイシングテープとしての役割を果たしてもよい。このような接着剤層を有する接着シートは、ダイシングダイボンド一体型接着シートなどと呼ばれ、一つのシートでダイシングテープとしての役割と、接着シートとしての役割をともに果たす。接着シートにこのような機能を持たせるには、例えば、接着剤層が、光硬化性高分子量成分、光硬化性モノマー、光開始剤などの光硬化性成分を含んでいればよい。
【０１０２】
さらに接着剤層は１層のみでなくてもよく、２層以上が積層されていてもよい。
【０１０３】
また、上記接着シートから形成された硬化接着剤層を備えた半導体装置は、図４に示すものに限定されず、半導体チップと基材との間に上記硬化接着剤層を設けたものであればよい。したがって、例えば、いわゆるピラミッド型、逆ピラミッド型のスタックドＣＳＰであってもよい。
【実施例】
【０１０４】
以下、実施例を挙げて本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、下記の実施例における各操作は、脱泡工程を除き全て大気中で行われた。
【０１０５】
（１）半導体用接着フィルムの準備
半導体用接着フィルム（接着剤層）を作製するための各材料を以下の通り準備した。
（ａ）エポキシ樹脂
ＰＢ３６００：ダイセル化学社製、製品名、エポキシ化ポリブタジエン（エポキシ当量１９０）
ＴＳＲ−６０１：ＤＩＣ社製、製品名、ＣＴＢＮ変性エポキシ樹脂（エポキシ当量４６８）
ＹＤＣＮ−７００−１０：東都化成社製、製品名、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２１０）
ＹＤＦ−８１７０Ｃ：東都化成社製、製品名、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１５９）
ＹＳＬＶ−８０ＸＹ：東都化成社製、製品名、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９５）
【０１０６】
（ｂ）硬化剤
ＸＬＣ−ＬＬ：三井化学社製、製品名、フェノール樹脂（水酸基当量１７５）
ＨＥ−２００Ｃ−１０：日本エアウォーター社製、製品名、フェノール樹脂（水酸基当量２００）
【０１０７】
（ｃ）フィラー
ＳＥ２０５０：アドマテックス社製、製品名、シリカフィラー（平均粒径０．５００μｍ）
ＳＣ２０５０−ＨＬＧ：アドマテックス社製、製品名、シリカフィラー分散液（平均粒径０．５００μｍ）
ＳＥ２０５０−ＳＰＥ：アドマテックス社製、製品名、シリカフィラー（平均粒径０．５００μｍ）
ＳＥ２０５０−ＳＹＪ：アドマテックス社製、製品名、シリカフィラー（平均粒径０．５００μｍ）
Ｒ９７２：日本アエロジル社製、製品名、シリカフィラー（平均粒径０．０１６μｍ）
【０１０８】
（ｄ）カップリング剤
Ａ−１８９：日本ユニカー社製、製品名、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
Ａ−１１６０：日本ユニカー社製、製品名、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン
【０１０９】
（ｅ）硬化促進剤
２ＰＺ−ＣＮ：四国化成社製、製品名、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール
【０１１０】
（ｆ）アクリル共重合体
ＨＴＲ−８６０Ｐ−３：ナガセケムテックス社製、製品名、アクリルゴム（重量平均分子量８０万）
ＨＴＲ−８６０Ｐ−３改Ａ：ナガセケムテックス社製、アクリルゴム（重量平均分子量３０万）
ＨＴＲ−８６０Ｐ−３改Ｂ：ナガセケムテックス社製、アクリルゴム（重量平均分子量６０万）
【０１１１】
（実施例１〜５及び比較例１〜４）
表１及び２に示す配合割合（質量部）でエポキシ樹脂及び硬化剤を、シクロヘキサノンに加え混合した後、フィラーを添加し、カップリング剤、硬化促進剤及びアクリル共重合体を加え接着剤組成物のワニスを得た。
【０１１２】
次に、得られたワニスを真空脱気後、支持フィルムの主面上に塗工装置（テスター産業社製、製品名「Ａｕｔｏ Ｆｉｌｍ Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ」）を用いて塗布した。支持フィルムとしては、厚さ３８μｍの離型処理を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いた。その後、塗布したワニスを１２０℃で１５分間加熱処理することにより、支持フィルムの主面上に、Ｂステージ状態にある厚み４０μｍのフィルム状接着剤（接着剤層）を備えた接着シートを得た。
【０１１３】
（２）フィルム状接着剤のモルホロジー観察
得られた接着シートを３×３ｃｍのサイズに切り出し、１７０℃で５時間硬化したものをモルホロジー観察用の試験片とした。上記試験片の表面を、走査型電子顕微鏡（Ｐｈｉｌｉｐｓ社製、製品名「ＸＬ３０−ＦＥＧ」）を用いて３０００倍の倍率で観察した。
【０１１４】
また、試験表面の成分は、エネルギー分散型分析装置(ＥＤＡＸ社製、製品名「ＰＨＯＥＮＩＸシステム」)にて試料表面の元素分析及びマッピングで確認した。表１及び２に、相分離状態及びフィラーの偏在化状態を示す。
【０１１５】
実施例１のフィルム状接着剤の硬化物の表面ＳＥＭ写真を図５に示す。実施例１のフィルム状接着剤は、アクリルゴムを含む海相中にエポキシ樹脂を含む島相が存在しており、さらにフィラーが当該島相に偏在していることが確認された。なお、実施例２のフィルム状接着剤も、実施例１と同様の海島構造（フィラー含む）を有していた。
【０１１６】
また、実施例３のフィルム状接着剤の硬化物の表面ＳＥＭ写真を図６に示す。実施例３のフィルム状接着剤は、アクリルゴムを含む海相中にエポキシ樹脂を含む島相が存在しており、さらにフィラーが当該海相に偏在していることが確認された。実施例４のフィルム状接着剤も、実施例３と同様の海島構造（フィラー含む）を有していた。また、実施例５のフィルム状接着剤は、島相へフィラーが偏在化していることが確認された。
【０１１７】
さらに、比較例１のフィルム状接着剤の硬化物の表面ＳＥＭ写真を図７に示す。比較例１の半導体用接着フィルムでは、明確な海島構造が観察されず、フィラーはフィルム全体に均一に分散して存在していることが確認された。比較例２〜４のフィルム状接着剤も、比較例１と同様の状態が確認された。
【０１１８】
【表１】
【０１１９】
【表２】
【０１２０】
（３）半導体用接着フィルムの評価
実施例１〜５及び比較例１〜４で得られた接着シートを用いて以下に示す評価項目について評価を行った。
【０１２１】
［反り量の測定］
接着シートの接着剤層をポリイミドフィルム（宇部興産（株）製、商品名：ユーピレックスＳ、５０μｍ厚）上にラミネートし、３ｃｍ角に切断した試験片を作製した。この試験片を１２０℃で１時間、次いで、１６０℃で３０分間硬化した後、室温に戻して非接触形状測定装置ＹＰ−１０（ＳＯＮＹ製）を用いて反り量を測定した。
【０１２２】
図８は、反りの評価方法を示す模式断面図である。図８に示すように、試験片３０は、ポリイミドフィルム３１、硬化した接着剤層３２から構成される。反り量Ｌは、試験片３０の中心から５ｍｍ離れた場所での高さ（Ｈ）を測定し、下記式（１）から求めた。Ｌの値が小さいほど、反りが小さいことを示す。結果を表３及び４に示す。
【０１２３】
反り量Ｌ（％）＝１００×Ｈ（ｍｍ）／５（ｍｍ）・・・（１）
【０１２４】
［タック強度の測定］
接着剤層のタック強度を、レスカ社製のプローブタッキング試験機を用い、ＪＩＳ Ｚ０２３７−１９９１に記載の方法（プローブ直径：５．１ｍｍ、引き剥がし速度：１０ｍｍ／秒、接触荷重：１００ｇｆ／ｃｍ２、接触時間：１秒）により、３０℃及び４０℃で測定した。結果を表３及び４に示す。
【０１２５】
［フロー率の測定］
接着剤層のフロー率を下記の方法により算出した。まず、硬化前の接着剤層を５ｍｍ角に打ち抜き、カバーガラス（アズワン株式会社製）で挟み試験片とし、この状態で、接着剤層の対角線の長さＬ１（ｍｍ）を光学顕微鏡で測定した。次いで、試験片をテスター産業（株）製の熱圧着試験装置を用いて熱板温度１２０℃、圧力０．４ＭＰａで３秒間保持し、同様に接着剤層の対角線の長さＬ２（ｍｍ）を光学顕微鏡で測定し、下記式（２）によりフロー率（長さ変化）を算出した。フロー率が高いほど流動性に優れることを意味する。結果を表３及び４に示す。
フロー率（％）＝（Ｌ２−Ｌ１）×１００／Ｌ１・・・（２）
【０１２６】
［接着強度の測定］
接着剤層のダイシェア強度（接着強度）を下記の方法により測定した。まず、接着シートの接着剤層を、厚み４００μｍ、５．０ｍｍ角の半導体チップに６０℃で貼り付けた。次に、このチップの接着剤層側をレジスト（太陽インキ社製、製品名「ＡＵＳ３０８」）を塗布した基板（日立化成工業社製、製品名「Ｅ−６９７ＦＧ」）表面上に１００℃、０．０１ＭＰａ、１秒間の条件で熱圧着してサンプルを得た。その後、得られたサンプルの接着剤層を１１０℃で１時間、１２０℃で１時間、１４０℃で１時間、１７０℃で５時間の順でステップキュアにより硬化した。さらに、接着剤硬化後のサンプルを８５℃、８５ＲＨ％条件の下、４８時間放置した後、２６０℃でダイシェア強度を測定し、これを接着強度とした。結果を表３及び４に示す。
【０１２７】
［溶融粘度の測定］
硬化前の接着剤層の溶融粘度は下記の方法により測定した。すなわち、硬化前の接着剤層を二枚重ねにし、平行平板プレート法による溶融粘度の測定装置、ＴＡインスツルメンツ製ＡＲＥＳを用いて、ひずみ量１．０（％）、剪断速度０．１（ｓ−１）、１２０℃一定の条件で２０分測定し、１２０℃、２０分後の溶融粘度を求めた。溶融粘度が低いほど流動性に優れることを意味する。結果を表３及び４に示す。
【０１２８】
［貯蔵弾性率の測定］
硬化後の接着剤層の貯蔵弾性率は下記の方法により測定した。すなわち、硬化前の接着剤層を二枚重ねにし、１１０℃で１時間、１２０℃で１時間、１４０℃で１時間、さらに１７０℃で５時間硬化して、長さが２０ｍｍ及び幅が４ｍｍの検体を動的粘弾性測定装置（ＴＡインスツルメンツ製、製品名「ＲＳＡ ＩＩ」）を用いて、ひずみ量０．０１（％）、一定周波数１０．０（ｓ−１）及び昇温速度５℃／分の条件で−５０〜２６０℃の範囲で測定し、５０℃及び２００℃の貯蔵弾性率を求めた。結果を表３及び４に示す。
【０１２９】
［吸湿耐熱性の評価］
接着剤層の両面にポリイミドフィルム（ユーピレックスＳ、厚さ５０μｍ）を積層し、１７０℃で５時間の加熱により接着剤層を硬化した試験片を作製した。この試験片を８５℃相対湿度８５％の環境に４８時間放置した後、１０ｍｍ角に切断し、２６５℃のホットプレート上に乗せて１分以内に膨れや発泡が生じなければ「Ａ」、生じれば「Ｂ」として評価した。結果を表３及び４に示す。
【０１３０】
【表３】
【０１３１】
【表４】
【０１３２】
実施例１〜５では、良好な流動性を保持しながら、反り量を大幅に低減することができた。一方、明確な相分離をしない比較例では、実施例に比べ反り量が大きくなった。
【符号の説明】
【０１３３】
Ａ１…半導体チップ、１…支持フィルム、２…フィルム状接着剤（接着剤層）、２ａ…硬化接着剤層３…基板、４…配線、５…端子、６…ワイヤ、１０…接着シート、１１…第一の相、１２…第二の相、１５…フィラー、２０…基材、３０…試験片、３１…ポリイミドフィルム、３２…硬化後の接着剤層、１００…半導体装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の樹脂、前記第一の樹脂とは主骨格が異なる第二の樹脂及びフィラーを含有するフィルム状接着剤であって、
前記第一の樹脂を主成分として含む第一の相と、前記第二の樹脂を主成分として含む第二の相と、が相分離した海島構造のモルホロジーを有し、前記第一の相及び第二の相のうちいずれか一方の相に前記フィラーが偏在している、フィルム状接着剤。
【請求項２】
前記第一の樹脂が、ブタジエン骨格を有する樹脂である、請求項１に記載のフィルム状接着剤。
【請求項３】
前記第二の樹脂が、（メタ）アクリル共重合体である、請求項１又は２に記載のフィルム状接着剤。
【請求項４】
前記第一及び第二の樹脂とは主骨格が異なる第三の樹脂を更に含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤。
【請求項５】
前記第三の樹脂が、クレゾールノボラック型のエポキシ樹脂である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤。
【請求項６】
支持フィルムと、該支持フィルムの一方の面上に設けられた請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤と、を備える接着シート。
【請求項７】
半導体チップと、該半導体チップを搭載する支持基材と、前記半導体チップ及び前記支持基材間に設けられ、前記半導体チップ及び前記支持基材を接着する接着部材と、を備える半導体装置であって、
前記接着部材が、請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤の硬化物である、半導体装置。
【請求項１】
第一の樹脂、前記第一の樹脂とは主骨格が異なる第二の樹脂及びフィラーを含有するフィルム状接着剤であって、
前記第一の樹脂を主成分として含む第一の相と、前記第二の樹脂を主成分として含む第二の相と、が相分離した海島構造のモルホロジーを有し、前記第一の相及び第二の相のうちいずれか一方の相に前記フィラーが偏在している、フィルム状接着剤。
【請求項２】
前記第一の樹脂が、ブタジエン骨格を有する樹脂である、請求項１に記載のフィルム状接着剤。
【請求項３】
前記第二の樹脂が、（メタ）アクリル共重合体である、請求項１又は２に記載のフィルム状接着剤。
【請求項４】
前記第一及び第二の樹脂とは主骨格が異なる第三の樹脂を更に含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤。
【請求項５】
前記第三の樹脂が、クレゾールノボラック型のエポキシ樹脂である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤。
【請求項６】
支持フィルムと、該支持フィルムの一方の面上に設けられた請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤と、を備える接着シート。
【請求項７】
半導体チップと、該半導体チップを搭載する支持基材と、前記半導体チップ及び前記支持基材間に設けられ、前記半導体チップ及び前記支持基材を接着する接着部材と、を備える半導体装置であって、
前記接着部材が、請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤の硬化物である、半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２４６５８６（Ｐ２０１１−２４６５８６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２０４９７（Ｐ２０１０−１２０４９７）
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
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