半導体用接着剤シート、これを用いた半導体接続用基板および半導体装置
【課題】帯電防止効果を有し、信頼性に優れた半導体装置を得ることのできる半導体用接着剤シート、半導体接続用基板を提供すること。
【解決手段】保護フィルム層の少なくとも片面に２層以上の接着剤層を有する半導体用接着剤シートであって、前記接着剤層の少なくとも１層の表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□であることを特徴とする半導体用接着剤シート。
【解決手段】保護フィルム層の少なくとも片面に２層以上の接着剤層を有する半導体用接着剤シートであって、前記接着剤層の少なくとも１層の表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□であることを特徴とする半導体用接着剤シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体用接着剤シートに関する。より詳しくは、半導体集積回路を実装する際に用いられる、テープオートメーテッドボンディング（ＴＡＢ）方式のパターン加工テープ、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージ用インターポーザー等の半導体接続用基板、リードフレーム固定テープ、ＬＯＣ固定テープ、半導体素子等の電子部品とリードフレームや絶縁性支持基板などの支持部材との接着剤すなわちダイボンディング材、ヒートスプレッダ、補強板、シールド材の接着剤、ソルダーレジスト、異方導電性フィルム、銅張積層板、カバーレイ等を作製するために適した接着剤シート、半導体接続用基板ならびに半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路（ＩＣ）の実装には、金属製のリードフレームを用いた方式がもっとも多く用いられているが、近年ではガラスエポキシやポリイミド等の有機絶縁性フィルム上にＩＣ接続用の導体パターンを形成した、インターポーザーと称する半導体接続用基板を介した方式が増加している。パッケージ形態としては、デュアルインラインパッケージ（ＤＩＰ）、スモールアウトラインパッケージ（ＳＯＰ）、クアッドフラットパッケージ（ＱＦＰ）等のパッケージ形態が用いられてきた。しかし、ＩＣの多ピン化とパッケージの小型化に伴って、最もピン数を多くできるＱＦＰにおいても限界に近づいている。そこで、パッケージの裏面に接続端子を配列するＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）、ＣＳＰ（チップスケールパッケージ）が用いられるようになってきた。
【０００３】
半導体接続用基板の接続方式としては、テープオートメーテッドボンディング（ＴＡＢ）方式、ワイヤーボンディング方式、フリップチップ方式等が挙げられる。
【０００４】
半導体接続用基板には、ＴＡＢ用接着剤付きテープを使用することができる。ＴＡＢ方式は、インナーリードを有する接続方式に有利であることは当然であるが、ＢＧＡ方式では半田ボール用の孔やＩＣ用のデバイスホールを機械的に打ち抜いた後に銅箔をラミネートするプロセスに特に適している。一方、インナーリードを有しないワイヤーボンディングおよびフリップチップ接続の場合は、ＴＡＢ用接着剤付きテープだけでなく、すでに銅箔を積層し接着剤を加熱硬化させた銅張積層板を用いることも可能である。
【０００５】
図１にＢＧＡ方式の半導体装置の例を示す。ＢＧＡ方式は、ＩＣ１を接続した半導体集積回路接続用基板の外部接続部としてＩＣのピン数にほぼ対応する半田ボール６を格子上（グリッドアレイ）に有することを特徴としている。プリント基板への接続は、半田ボール面をすでに半田が印刷してあるプリント基板の導体パターン４上に一致するように乗せて、リフローにより半田を融解して行なわれる。最大の特徴は、インターポーザーの面を使用できるため、ＱＦＰ等の周囲の辺しか使用できないパッケージと比較して多くの端子を少ないスペースに配置できることにある。この小型化機能をさらに進めたものに、チップスケールパッケージ（ＣＳＰ）があり、マイクロＢＧＡ（μ−ＢＧＡ）、ファインピッチＢＧＡ（ＦＰＢＧＡ）、メモリーＢＧＡ（ｍ−ＢＧＡ）、ボードオンチップ（ＢＯＣ）等の構造が提案されている。μ−ＢＧＡはインターポーザーからビームリードを出してＩＣと接続することが特徴であり、ｍ−ＢＧＡ、ＢＯＣ（図１）、ＦＰ−ＢＧＡではＩＣとインターポーザー間はワイヤーボンディング接続される。ワイヤーボンディング接続は微細ピッチの対応が難しい反面、煩雑なビームリード加工が不要であり、かつ従来のリードフレーム用のワイヤーボンダーが使用できるため、コスト的に有利である。これらの構造を有するパッケージのＩＣとインターポーザーを接着する際にも接着剤すなわちダイボンディング材が使用される。
【０００６】
さらに、半導体接続用基板には、剛性と平面性の付与のための補強板（スティフナー）あるいは放熱のための放熱板（ヒートスプレッダー）等の部品を積層することも行われるが、その際にも接着剤が使用される。
【０００７】
電子機器の小型化、高密度化が進行するに伴い、これらの接着剤はいずれも最終的にパッケージ内に残留することが多いため、接着性、耐熱性、サーマルサイクル性等の諸特性を満たすことが求められる。これらを満たす半導体用接着剤シートとして、シート化された接着剤組成物を１７０℃で２時間加熱硬化した後と、さらに１５０℃で２５０時間放置した後の引張弾性率変化率が１００％以下であることを特徴とする半導体装置用接着剤組成物が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２４９７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
また、ＩＣとインターポーザーを張り合わせる際や、ＩＣチップ実装後のパッケージ移送時に発生する帯電電流と呼ばれる静電気により、ＩＣチップが破壊されることから、この帯電電流を除去することが重要な課題となっている。上記対策として、半導体装置の生産工程において、例えば、イオナイザー等の静電気除去装置を使用して周囲環境における静電気発生を抑制しているが、十分な帯電防止効果が得られず、生産性も十分ではない。本発明はこのような問題点を解決し、帯電防止効果を有し、信頼性に優れた半導体装置を得ることのできる半導体用接着剤シート、半導体接続用基板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】
【０００９】
すなわち本発明は、保護フィルム層の少なくとも片面に２層以上の接着剤層を有する半導体用接着剤シートであって、前記接着剤層の少なくとも１層の表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□であることを特徴とする半導体用接着剤シート、およびこれを用いた半導体接続用基板ならびに半導体装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体用接着剤シートは、絶縁性を保ちつつ帯電防止効果を有するため、これを用いて信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明における半導体用接着剤シート（以下、接着剤シートという）とは、スティフナー、ヒートスプレッダ、半導体素子や配線基板（インターポーザー）用半導体集積回路を実装する際に用いられる、ＴＡＢ方式のパターン加工テープ、ＢＧＡパッケージ用インターポーザー等の半導体接続用基板、リードフレーム固定テープ、ＬＯＣ 固定テープ、半導体素子等の電子部品とリードフレームや絶縁性支持基板などの支持部材との接着剤すなわちダイボンディング材、ヒートスプレッダ、補強板、シールド材の接着剤、ソルダーレジスト等を作製するために好適に用いられるが、それら被着体の形状および材料は特に限定されない。
【００１２】
本発明における接着剤シートは、保護フィルム層の少なくとも片面に２層以上の接着剤層を有し、前記接着剤層の少なくとも１層の表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□であることを特徴とする。すべての接着剤層の表面抵抗率が１×１０１２Ω／□を超えるある場合、充分な帯電防止効果が得られない。一方、すべての接着剤層の表面抵抗率が１×１０１０Ω／□未満である場合、その接着剤層において充分な絶縁性が得られない。なお本発明における表面抵抗率は、ＪＩＳＣ−６４７１フレキシブルプリント配線板用銅張積層板試験方法７．２表面層の絶縁抵抗に準じた方法にて測定したものである。
【００１３】
表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□の接着剤層（以下、接着剤層（Ａ）と示す）は、接着剤層の少なくとも一方の最外層に有することが好ましい。接着剤層（Ａ）を最外層に有することにより、被着体の帯電防止効果が得られやすい。
【００１４】
本発明において、接着剤層は（Ａ）のみからなるものであってもよいが、接着剤層（Ａ）に加え、表面抵抗率が１×１０１４Ω／□以上である接着剤層（Ｂ）を有することが好ましい。接着剤層（Ｂ）を設けることにより、絶縁性がより良好となる。
【００１５】
接着剤層（Ａ）は、導電性フィラーを含むことが好ましい。導電性フィラーとしては、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレス等の金属粉、酸化亜鉛、酸化錫等の金属酸化物およびアルミニウムやガリウム等異種金属をドーピングした金属酸化物、カーボンブラック、セラミック、ニッケル、アルミニウム等を銀で被覆したもの等が挙げられる。これらの中でも、安定した導電特性、物質の安定性の観点から、酸化亜鉛、酸化錫、異種金属をドーピングした酸化亜鉛および異種金属をドーピングした酸化錫が好ましい。これらを単独もしくは複数含有することができる。
【００１６】
導電性フィラーの平均粒子径は、０．３〜２０μｍが好ましく、２μｍ以下がより好ましい。導電性フィラーの含有量は、その種類や剥離帯電を低下させる程度によるため、一概には決定できないが、接着剤層を構成する導電性フィラー以外の組成物１００重量部に対して、好ましくは１０重量部以上、より好ましくは２０重量部以上、さらに好ましくは３０重量部以上であり、好ましくは１５０重量部以下、より好ましくは１００重量部以下、さらに好ましくは７０重量部以下である。
【００１７】
接着性、耐熱性、絶縁信頼性等の観点から、本発明の接着剤層には、熱可塑性樹脂ならびに熱硬化性樹脂をそれぞれ少なくとも１種類含むことが好ましい。熱可塑性樹脂は接着性、可撓性、熱応力の緩和、低吸水性による絶縁性の向上等の機能を有する。また、熱硬化樹脂だけでは、固いが脆い接着剤膜になり得るが、そこに熱可塑性樹脂を加えることで靱性が加わり、優れた接着剤が得られる。
【００１８】
熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではないが、接着性、可撓性、熱応力の緩和効果の点から、ＮＢＲ、ＳＥＢＳ、炭素数１〜８の側鎖を有するアクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステルとアクリロニトリルを共重合成分とする共重合体（アクリルゴム）、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ尿素樹脂等、公知のものが例示される。また、熱可塑性樹脂は、１種類でも複数種用いても良い。これらの熱可塑性樹脂は後述の熱硬化性樹脂との反応が可能な官能基を有していてもよい。具体的には、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、水酸基、メチロール基、イソシアネート基、ビニル基、シラノール基等である。これらの官能基によりエポキシ樹脂との結合が強固になり、耐熱性が向上するので好ましい。
【００１９】
ポリアミド樹脂としては、炭素数が３６であるジカルボン酸（いわゆるダイマー酸）を必須成分として含むものが好適である。ダイマー酸を含むポリアミド樹脂は、常法によるダイマー酸とジアミンの重縮合により得られるが、この際にダイマー酸以外のアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等のジカルボン酸を共重合成分として含有してもよい。ジアミンはエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン等の公知のものが使用でき、吸湿性、溶解性の点から２種以上用いてもよい。
【００２０】
熱可塑性樹脂として、接着性、耐熱性、耐薬品性等のバランスから好ましいものとして、カルボキシル基を有するアクリロニトリル−ブタジエン共重合体（ＮＢＲ−Ｃ）、スチレン−ブタジエン−エチレン樹脂（ＳＥＢＳ−Ｃ）、エポキシ基やカルボキシル基、水酸基を有するアクリルゴムが挙げられる。ここで「Ｃ」はカルボキシル基を有することを意味する。
【００２１】
ＮＢＲ−Ｃとしては、例えばアクリロニトリルとブタジエンを約１０／９０〜５０／５０のモル比で共重合させた共重合ゴムの末端基をカルボキシル化したもの、あるいはアクリロニトリル、ブタジエンとアクリル酸、マレイン酸などのカルボキシル基含有重合性単量体の三元系共重合ゴムなどが挙げられる。具体的には、ＰＮＲ−１Ｈ（日本合成ゴム（株）製）、“ニポール”１０７２Ｊ、“ニポール”ＤＮ６１２、“ニポール”ＤＮ６３１（以上日本ゼオン（株）製）、“ハイカー”ＣＴＢＮ（ＢＦグッドリッチ社製）等がある。また、ＳＥＢＳ−Ｃとしては、ＭＸ−０７３（旭化成（株）製）が例示できる。
【００２２】
カルボキシル基含有アクリルゴムとしては、ＳＧ−２８０ＤＲ、ＳＧ−７０Ｌ、ＷＳ−０２３Ｂ（以上ナガセケムテックス（株）製）、エポキシ基含有アクリルゴムとしては、ＳＧ−Ｐ３、ＳＧ−８０Ｈ（以上ナガセケムテックス（株）製）、“ニポール”ＡＲ−５１（日本ゼオン（株）製）、水酸基等含有アクリルゴムとしては、ＸＦ−１８３４（トウペ（株）製）等が例示できる。
【００２３】
中でも、ジエン結合を主鎖に含まないため高温酸化劣化しにくいことから、エポキシ基やカルボキシル基、水酸基を有するアクリルゴムが特に好ましく用いられる。
【００２４】
熱硬化性樹脂は、耐熱性、高温での絶縁性、耐薬品性、接着剤層の強度等のバランスを実現するために好ましく用いられる。具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、フラン樹脂、シアン酸エステル樹脂等公知のものが例示される。エポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものなら特に制限されないが、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、レゾルシノール、ジヒドロキシナフタレン、ジシクロペンタジエンジフェノール等のジグリシジルエーテル、エポキシ化フェノールノボラック、エポキシ化クレゾールノボラック、エポキシ化トリスフェニロールメタン、エポキシ化テトラフェニロールエタン、エポキシ化メタキシレンジアミン、シクロヘキサンエポキサイド等の脂環式エポキシ等が挙げられる。具体的には、ＹＤ−１２８（東都化成（株）製）、“エピコート”８２８、“エピコート”１００１、“エピコート”１８０（以上ジャパンエポキシレジン（株）製）等が例示できる。さらに、難燃性付与のために、ハロゲン化エポキシ樹脂、特に臭素化エポキシ樹脂を用いることも有効である。この際、臭素化エポキシ樹脂のみでは難燃性の付与はできるものの、接着剤の耐熱性の低下が大きくなるため、非臭素化エポキシ樹脂との混合系とすることがさらに有効である。臭素化エポキシ樹脂の例としては、テトラブロモビスフェノールＡとビスフェノールＡの共重合型エポキシ樹脂、あるいは“ＢＲＥＮ”−Ｓ（日本化薬（株）製）等の臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂が挙げられる。これらの臭素化エポキシ樹脂は臭素含有量およびエポキシ当量を考慮して２種類以上用いても良い。
【００２５】
フェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂等の公知のフェノール樹脂がいずれも使用できる。例えば、フェノール、クレゾール、ｐ−ｔ−ブチルフェノール、ノニルフェノール、ｐ−フェニルフェノール等のアルキル置換フェノール、テルペン、ジシクロペンタジエン等の環状アルキル変性フェノール、ニトロ基、ハロゲン基、シアノ基、アミノ基等のヘテロ原子を含む官能基を有するもの、ナフタレン、アントラセン等の骨格を有するもの、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、レゾルシノール、ピロガロール等の多官能性フェノールからなる樹脂が挙げられる。
【００２６】
熱硬化性樹脂の合計含有量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して５〜４００重量部が好ましく、より好ましくは５０〜２００重量部である。含有量が５重量部以上であると、高温での弾性率向上効果が得られ、接着剤シートの耐熱性を向上させることができる。含有量が４００重量部以下であると、接着剤シートの可撓性が保持され、応力緩和効果と耐熱性のバランスが取れ、好ましい。
【００２７】
本発明の接着剤シートを構成する接着剤層に熱硬化性樹脂の硬化剤および硬化促進剤を含有することは何等制限されない。例えば、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールおよび１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７などの３級アミン化合物、３，３’５，５’−テトラメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’５，５’−テトラエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジメチル−５，５’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、２，２’３，３’−テトラクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、３，４，４’−トリアミノジフェニルスルホン等の芳香族ポリアミン、三フッ化ホウ素トリエチルアミン錯体等の三フッ化ホウ素のアミン錯体、２−アルキル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−アルキルイミダゾール等のイミダゾール誘導体、無水フタル酸、無水トリメリット酸等の有機酸、ジシアンジアミド、トリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホスフィンおよびトリ（ノニルフェニル）ホスフィンなどの有機ホスフィン化合物等が使用できる。これらを単独または２種以上用いても良い。含有量は接着剤組成物１００重量部に対して０．１〜５０重量部であると好ましい。
【００２８】
また、硬化剤として、シランカップリング剤を併用することもできる。シランカップリング剤は、ケイ素に有機マトリックスと親和もしくは結合可能な有機官能基と、無機材料と結合可能な加水分解基を有する。有機官能基としては、アルキル基、フェニル基、アミノ基、エポキシ基、ビニル基、メタクリロキシ基、メルカプトキシ基等があり、一般的には炭素数１〜６のアルキレン基を介してケイ素原子と結合している。中でも有機官能基としてエポキシ基、アミノ基を有しているものは反応性がよく、接着剤の耐リフロー性に優れ、好ましい。具体的には、有機官能基がアミノ基の場合、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピル−トリス（β−メトキシーエトキシーエトキシ）シラン、Ｎ−メチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、 Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、トリアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−４，５−ジヒドロキシイミダゾールプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。有機官能基がエポキシ基の場合、β−３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランなどが挙げられる。
【００２９】
以上の成分以外に、膜強度を向上させ、接着強度、耐熱性を向上させる目的で無機フィラーを含有しても良い。無機フィラーの含有量は、接着剤組成物全体の５〜６０重量％であることが好ましい。５重量％以上であると、膜強度向上効果が得られ、６０重量％以下であると、接着強度を損なわずに、膜強度向上効果が高い。無機フィラーの種類については、特に耐リフロー性の点より、半田リフロー時の２５０〜２６０℃といった温度で分解が生じないものが好ましい。具体例としては、シリカ、アルミナ等の金属酸化物、あるいはガラスが挙げられる。これらを単独または２種以上混合して用いても良い。
【００３０】
中でも熱分解温度が３００℃を大きく超える点、接着剤シートの流動性を調整しやすい点、粒径の安定性からシリカが特に好ましい。粒子形状、結晶性は特に制限はされず、破砕系、球状、鱗片状などが用いられるが、塗料への分散性が良く、接着剤組成物の接着強度・膜強度等に優れ、かつ熱膨張係数の低下効果が大きいことから、溶融球状シリカが好ましく用いられる。この溶融シリカの製造方法は、必ずしも溶融状態を経る必要はなく、例えば結晶性シリカを溶融する方法および各種原料から合成する方法などが挙げられる。
【００３１】
無機フィラーの粒径については、特に限定されないが、分散性および塗工性、耐リフロー性等の観点から、平均粒径は、０．０１〜２μｍであることが好ましい。平均粒径が０．０１μｍ以上であると、接着剤製造工程中、接着剤塗料における粒子凝集を生じることなく、均一な分散状態とすることが可能で、膜強度を向上させ、接着強度、耐熱性を向上させることが出来る。平均粒径が２μｍ以下であると、接着剤組成分中の粒子分散も良く、被着体への埋まり込み不良も生じず、膜強度向上効果に優れる。
【００３２】
なお、無機フィラーの平均粒径は、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置、動的光散乱式粒径分布測定装置などを用いて測定することができる。また、硬化後の接着剤層断面のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）観察により、接着剤層中に含有する粒子径を調べることもできる。
【００３３】
また、これらの無機フィラーに耐熱性、接着強度等の向上のため、シランカップリング剤等を用いて、表面処理を施しても良い。
【００３４】
本発明において全体の接着剤層の厚みは、被着体の凹凸への埋まり込み、接着強度、耐リフロー性、耐サーマルサイクル性等との関係で適宜選択でき、特に制限されないが、１０〜５００μｍが好ましい。
【００３５】
本発明の接着剤シートは、１層以上の剥離可能な保護フィルム層を有する。例えば、保護フィルム層／接着剤層（Ａ）／接着剤層（Ｂ）の構成、あるいは図２に示す保護フィルム層／接着剤層（Ａ）／接着剤層（Ｂ）／保護フィルム層の構成がこれに該当する。接着剤層、保護フィルム層に加えてポリイミド等の絶縁性フィルムが積層された複合構造も含まれる。接着剤シートは加熱処理により硬化度を調節してもよい。硬化度の調節は、接着剤シートを配線基板あるいはＩＣに接着する際の接着剤のフロー過多を防止するとともに加熱硬化時の水分による発泡を防止する効果がある。硬化度は、例えば、ＪＩＳ−Ｋ７２１０に規定される貼り合わせ加工温度における最低粘度（フローテスタ法）で定義できる。フローテスタ法は条件の規定が必要であるが、一例として温度を１２０℃、ダイ寸法２×５ｍｍ、試験圧力９．８ＭＰａとすると３０００〜６００００Ｐａ・ｓ、好ましくは６０００〜３００００Ｐａ・ｓが好適である。
【００３６】
ここでいう保護フィルム層とは、絶縁体層および導体パターンからなる配線基板層（ＴＡＢテープ等）あるいは導体パターンが形成されていない層（スティフナー等）に接着剤層を貼り合わせる前に、接着剤層の形態および機能を損なうことなく剥離できれば特に限定されないが、例えばポリエステル、ポリオレフィン、ポリフェニレンスルフィド、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート等のプラスチックフィルム、これらにシリコーンあるいはフッ素化合物等の離型剤のコーティング処理を施したフィルムおよびこれらのフィルムをラミネートした紙、離型性のある樹脂を含浸あるいはコーティングした紙等が挙げられる。保護フィルム層は着色されているとさらに好ましい。保護フィルムを剥離したかどうか目で見て確認することができるため、剥がし忘れを防ぐことができる。
【００３７】
接着剤層の両面に保護フィルム層を有する場合、それぞれの保護フィルム層の接着剤層に対する剥離力をＦ１、Ｆ２（Ｆ１＞Ｆ２）としたとき、Ｆ１−Ｆ２は好ましくは５Ｎｍ−１以上、さらに好ましくは１５Ｎｍ−１以上である。また、剥離力Ｆ１、Ｆ２はいずれも好ましくは１〜２００Ｎｍ−１、さらに好ましくは３〜１００Ｎｍ−１である。
【００３８】
次に本発明の接着剤シートおよび半導体装置の製造方法の例について説明する。
【００３９】
（１）接着剤シート
（ａ）接着剤組成物を溶剤に溶解した塗料を、離型性を有するポリエステルフィルム上に塗布、乾燥する。接着剤層の膜厚は１０〜１００μｍとなるように塗布することが好ましい。乾燥条件は、１００〜２００℃、１〜５分である。溶剤は特に限定されないが、トルエン、キシレン、クロルベンゼン等の芳香族系、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎメチルピロリドン等の非プロトン系極性溶剤単独あるいは混合物が好適である。
【００４０】
（ｂ）（ａ）のフィルムに上記よりさらに剥離強度の弱い離型性を有するポリエステルあるいはポリオレフィン系の保護フィルム層をラミネートして本発明の接着剤シートを得る。さらに接着剤厚みを増す場合は、該接着剤シートを複数回積層すればよい。ラミネート後に、例えば４０〜７０℃で２０〜２００時間程度熱処理して硬化度を調節してもよい。
【００４１】
（２）半導体装置
（ａ）ＴＡＢ用接着剤付きテープに３５〜１２μｍの電解銅箔を、１３０〜１７０℃、０．１〜０．５ＭＰａの条件でラミネートし、続いてエアオーブン中で８０〜１７０℃の加熱キュア処理を行い、銅箔付きＴＡＢ用テープを作製する。得られた銅箔付きＴＡＢ用テープの銅箔面に常法によりフォトレジスト膜形成、エッチング、レジスト剥離、電解ニッケルメッキ、電解金メッキ、ソルダーレジスト膜作製をそれぞれ行い、半導体接続用基板を作製する。
【００４２】
（ｂ）（ａ）の半導体接続用基板に、（１）で得られた接着剤シートを加熱圧着し、さらに接着剤シートの反対面にＩＣを加熱圧着する。この状態で１２０〜１８０℃の加熱硬化を行う。
【００４３】
（ｃ）ＩＣと半導体接続用基板を１１０〜２００℃、１００〜１５０ｋＨｚ程度の条件でワイヤーボンディング接続した後、樹脂封止する。
【００４４】
（ｄ）最後にハンダボールをリフローにて搭載し、本発明の半導体装置を得ることができる。
【実施例】
【００４５】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。まず、実施例および比較例で用いた評価方法について説明する。
【００４６】
＜１＞評価用パターンテープの作製
ＴＡＢ用接着剤付きテープ（東レ（株）製、商品名＃７１００）に１８μｍ厚の電解銅箔を、１４０℃、０．３ＭＰａ、０．３ｍ／分の条件でロールラミネートした。続いてエアオーブン中で、８０℃で３時間、１００℃で５時間、１５０℃で５時間の順次加熱キュア処理を行い、銅箔付きＴＡＢ用テープを作製した。得られた銅箔付きＴＡＢ用テープの銅箔面に、常法によりフォトレジスト膜を形成し、エッチング、レジスト剥離を行い、導体幅２５μｍ、導体間距離２５μｍのくし形状導体パターンを持つ、評価用パターンテープを作製した。
【００４７】
＜２＞接着強度
上記＜１＞で作製した評価用パターンテープの導体パターン上に本発明の接着剤シートを１３０℃、０．５ＭＰａ、０．３ｍ／分の条件でロールラミネートした。その後、エアオーブン中で、１００℃で１時間、１６０℃で２時間の順次ポストキュアを行い、評価用サンプルを作製した。接着剤シート側から５ｍｍ幅にスリットした後、接着剤シートを９０°方向に５０ｍｍ／分の速度で剥離し、その際の接着力を測定した。接着強度は、加工性、ハンドリング性、装置の信頼性の観点より、５Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましい。
【００４８】
＜３＞耐リフロー性
上記＜２＞の方法で作製したポストキュア済み評価用サンプルを３０ｍｍ角に切断したものを２０個片準備した。そのサンプルを１２５℃で１２時間加熱乾燥した後に３０℃、７０％ＲＨの条件下、１６８時間吸湿させた後、最高温度２５０℃、１０秒または最高温度２６０℃、１０秒のＩＲリフローにかけ、その剥離状態を超音波短傷機により観察した。各リフロー温度における試験で剥離が生じたサンプルが２０個片中何個あるかを調べ、その割合を不良率とした。
【００４９】
＜４＞表面抵抗率
上記＜１＞の方法で作製した銅箔付きＴＡＢ用テープの銅箔面に、ＪＩＳＣ−６４７１フレキシブルプリント配線板用銅張積層板試験方法７．２表面層の絶縁抵抗に準じた方法にてパターン作製し、表面抵抗率を測定した。
【００５０】
＜５＞パッケージ不良率
上記＜１＞の方法で作製した銅箔付きＴＡＢ用テープに常法によりフォトレジスト膜形成、エッチング、レジスト剥離、電解ニッケルメッキ、電解金メッキ、ソルダーレジスト膜作成をそれぞれ行い、半導体接続用基板を作製した。この半導体接続用基板に、接着剤シートの表面抵抗率の高い接着剤層（Ｂ）を加熱圧着し、さらに接着剤シートの表面抵抗率の低い接着剤層（Ａ）にＩＣを加熱圧着した。この状態で１６０℃２時間の加熱硬化を行った。ＩＣと半導体接続用基板を２００℃、１５０ｋＨｚの条件でワイヤーボンディング接続した後、樹脂封止を行った。図３に作製した半導体装置の断面図を示す。作製した半導体装置１００個うちのパッケージ不良であった個数をパッケージ不良率とした。
【００５１】
＜６＞サーマルサイクル性
上記＜２＞の方法で作製したポストキュア済み評価用サンプルを３０ｍｍ角に切断したものを２０個片準備した。そのサンプルをサーマルサイクル試験機（タバイエスペック（株）製、ＰＬ−３型）に投入し、−６５℃〜１７５℃でのサーマルサイクル試験を行った。最低温度、最高温度をそれぞれ３０分間保持するサイクルとし、計５００サイクル行った後の、サンプルにおける層間剥離の有無を評価した。剥離が生じたサンプルが２０個片中何個あるかを調べ、その割合を不良率とした。
【００５２】
実施例１〜６、比較例１
エポキシ基含有アクリルゴム（ナガセケムテックス（株）製、商品名ＳＧ−Ｐ３）を４０重量部、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、商品名エピコート１８０）１７重量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、商品名エピコート８２８）１７重量部、球状シリカ（（株）トクヤマ製、商品名ＳＥ−１、平均粒径０．７μｍ）２０重量部、フェノールノボラック樹脂（群栄化学工業（株）製、商品名ＰＳＭ４２６１）５．９重量部、２−ウンデシルイミダゾール（四国化成工業（株）製、商品名キュアゾールＣ１１Ｚ）０．１重量部を配合し、濃度２８重量％となるようにＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）／モノクロルベンゼン／ＭＩＢＫ（メチルエチルイソブチルケトン）等量混合溶媒に４０℃で撹拌、溶解して接着剤溶液（ｂ）を作製した。
【００５３】
この接着剤溶液（ｂ）をバーコータで、シリコーン離型剤付きの厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（藤森工業(株)製“フィルムバイナ”ＧＴ）に厚さ５０μｍ（実施例１〜６の場合）、または厚さ７０μｍ（比較例１の場合）となるように塗布し、１５０℃で４分間乾燥後、保護フィルムを貼り合わせて、表面抵抗率４×１０１４Ω／□の接着剤層（Ｂ）を形成した。
【００５４】
上記接着剤溶液（ｂ）に、酸化亜鉛（ハクスイテック（株）製、商品名１種酸化亜鉛）、Ａｌをドープさせた酸化亜鉛（ハクスイテック（株）製、商品名パゼットＣＫ）、酸化錫（三井金属鉱業（株）製、商品名パストラン）を表１に示す量混合して接着剤溶液（ａ）とした。
【００５５】
この接着剤溶液（ａ）をバーコータで、シリコーン離型剤付きの厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（藤森工業(株)製“フィルムバイナ”ＧＴ）に厚さ２０μｍとなるように塗布し、１５０℃で４分間乾燥後、前記方法で形成した接着剤層（Ｂ）にロールラミネートし、接着剤シートを作製した。得られた接着剤シートの評価結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
表１の実施例および比較例の結果から明らかなように、本発明により接着剤全体の絶縁効果を有しつつも、ＩＣチップに対する帯電防止効果を有する接着剤シートが得られた。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】ＢＧＡ方式の半導体装置の一態様の断面図。
【図２】本発明の電子機器用接着剤シートの一態様の断面図。
【図３】本発明の電子機器用接着剤シートを用いたＢＧＡ方式の半導体装置の一態様の断面図。
【符号の説明】
【００５９】
１ ＩＣ
２、９ 接着剤層
３ 絶縁体層
４ 導体パターン
５ ボンディングワイヤー
６ 半田ボール
７ 封止樹脂
８ 保護フィルム層
１０ 表面抵抗率の低い層
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体用接着剤シートに関する。より詳しくは、半導体集積回路を実装する際に用いられる、テープオートメーテッドボンディング（ＴＡＢ）方式のパターン加工テープ、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージ用インターポーザー等の半導体接続用基板、リードフレーム固定テープ、ＬＯＣ固定テープ、半導体素子等の電子部品とリードフレームや絶縁性支持基板などの支持部材との接着剤すなわちダイボンディング材、ヒートスプレッダ、補強板、シールド材の接着剤、ソルダーレジスト、異方導電性フィルム、銅張積層板、カバーレイ等を作製するために適した接着剤シート、半導体接続用基板ならびに半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路（ＩＣ）の実装には、金属製のリードフレームを用いた方式がもっとも多く用いられているが、近年ではガラスエポキシやポリイミド等の有機絶縁性フィルム上にＩＣ接続用の導体パターンを形成した、インターポーザーと称する半導体接続用基板を介した方式が増加している。パッケージ形態としては、デュアルインラインパッケージ（ＤＩＰ）、スモールアウトラインパッケージ（ＳＯＰ）、クアッドフラットパッケージ（ＱＦＰ）等のパッケージ形態が用いられてきた。しかし、ＩＣの多ピン化とパッケージの小型化に伴って、最もピン数を多くできるＱＦＰにおいても限界に近づいている。そこで、パッケージの裏面に接続端子を配列するＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）、ＣＳＰ（チップスケールパッケージ）が用いられるようになってきた。
【０００３】
半導体接続用基板の接続方式としては、テープオートメーテッドボンディング（ＴＡＢ）方式、ワイヤーボンディング方式、フリップチップ方式等が挙げられる。
【０００４】
半導体接続用基板には、ＴＡＢ用接着剤付きテープを使用することができる。ＴＡＢ方式は、インナーリードを有する接続方式に有利であることは当然であるが、ＢＧＡ方式では半田ボール用の孔やＩＣ用のデバイスホールを機械的に打ち抜いた後に銅箔をラミネートするプロセスに特に適している。一方、インナーリードを有しないワイヤーボンディングおよびフリップチップ接続の場合は、ＴＡＢ用接着剤付きテープだけでなく、すでに銅箔を積層し接着剤を加熱硬化させた銅張積層板を用いることも可能である。
【０００５】
図１にＢＧＡ方式の半導体装置の例を示す。ＢＧＡ方式は、ＩＣ１を接続した半導体集積回路接続用基板の外部接続部としてＩＣのピン数にほぼ対応する半田ボール６を格子上（グリッドアレイ）に有することを特徴としている。プリント基板への接続は、半田ボール面をすでに半田が印刷してあるプリント基板の導体パターン４上に一致するように乗せて、リフローにより半田を融解して行なわれる。最大の特徴は、インターポーザーの面を使用できるため、ＱＦＰ等の周囲の辺しか使用できないパッケージと比較して多くの端子を少ないスペースに配置できることにある。この小型化機能をさらに進めたものに、チップスケールパッケージ（ＣＳＰ）があり、マイクロＢＧＡ（μ−ＢＧＡ）、ファインピッチＢＧＡ（ＦＰＢＧＡ）、メモリーＢＧＡ（ｍ−ＢＧＡ）、ボードオンチップ（ＢＯＣ）等の構造が提案されている。μ−ＢＧＡはインターポーザーからビームリードを出してＩＣと接続することが特徴であり、ｍ−ＢＧＡ、ＢＯＣ（図１）、ＦＰ−ＢＧＡではＩＣとインターポーザー間はワイヤーボンディング接続される。ワイヤーボンディング接続は微細ピッチの対応が難しい反面、煩雑なビームリード加工が不要であり、かつ従来のリードフレーム用のワイヤーボンダーが使用できるため、コスト的に有利である。これらの構造を有するパッケージのＩＣとインターポーザーを接着する際にも接着剤すなわちダイボンディング材が使用される。
【０００６】
さらに、半導体接続用基板には、剛性と平面性の付与のための補強板（スティフナー）あるいは放熱のための放熱板（ヒートスプレッダー）等の部品を積層することも行われるが、その際にも接着剤が使用される。
【０００７】
電子機器の小型化、高密度化が進行するに伴い、これらの接着剤はいずれも最終的にパッケージ内に残留することが多いため、接着性、耐熱性、サーマルサイクル性等の諸特性を満たすことが求められる。これらを満たす半導体用接着剤シートとして、シート化された接着剤組成物を１７０℃で２時間加熱硬化した後と、さらに１５０℃で２５０時間放置した後の引張弾性率変化率が１００％以下であることを特徴とする半導体装置用接着剤組成物が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２４９７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
また、ＩＣとインターポーザーを張り合わせる際や、ＩＣチップ実装後のパッケージ移送時に発生する帯電電流と呼ばれる静電気により、ＩＣチップが破壊されることから、この帯電電流を除去することが重要な課題となっている。上記対策として、半導体装置の生産工程において、例えば、イオナイザー等の静電気除去装置を使用して周囲環境における静電気発生を抑制しているが、十分な帯電防止効果が得られず、生産性も十分ではない。本発明はこのような問題点を解決し、帯電防止効果を有し、信頼性に優れた半導体装置を得ることのできる半導体用接着剤シート、半導体接続用基板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】
【０００９】
すなわち本発明は、保護フィルム層の少なくとも片面に２層以上の接着剤層を有する半導体用接着剤シートであって、前記接着剤層の少なくとも１層の表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□であることを特徴とする半導体用接着剤シート、およびこれを用いた半導体接続用基板ならびに半導体装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体用接着剤シートは、絶縁性を保ちつつ帯電防止効果を有するため、これを用いて信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明における半導体用接着剤シート（以下、接着剤シートという）とは、スティフナー、ヒートスプレッダ、半導体素子や配線基板（インターポーザー）用半導体集積回路を実装する際に用いられる、ＴＡＢ方式のパターン加工テープ、ＢＧＡパッケージ用インターポーザー等の半導体接続用基板、リードフレーム固定テープ、ＬＯＣ 固定テープ、半導体素子等の電子部品とリードフレームや絶縁性支持基板などの支持部材との接着剤すなわちダイボンディング材、ヒートスプレッダ、補強板、シールド材の接着剤、ソルダーレジスト等を作製するために好適に用いられるが、それら被着体の形状および材料は特に限定されない。
【００１２】
本発明における接着剤シートは、保護フィルム層の少なくとも片面に２層以上の接着剤層を有し、前記接着剤層の少なくとも１層の表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□であることを特徴とする。すべての接着剤層の表面抵抗率が１×１０１２Ω／□を超えるある場合、充分な帯電防止効果が得られない。一方、すべての接着剤層の表面抵抗率が１×１０１０Ω／□未満である場合、その接着剤層において充分な絶縁性が得られない。なお本発明における表面抵抗率は、ＪＩＳＣ−６４７１フレキシブルプリント配線板用銅張積層板試験方法７．２表面層の絶縁抵抗に準じた方法にて測定したものである。
【００１３】
表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□の接着剤層（以下、接着剤層（Ａ）と示す）は、接着剤層の少なくとも一方の最外層に有することが好ましい。接着剤層（Ａ）を最外層に有することにより、被着体の帯電防止効果が得られやすい。
【００１４】
本発明において、接着剤層は（Ａ）のみからなるものであってもよいが、接着剤層（Ａ）に加え、表面抵抗率が１×１０１４Ω／□以上である接着剤層（Ｂ）を有することが好ましい。接着剤層（Ｂ）を設けることにより、絶縁性がより良好となる。
【００１５】
接着剤層（Ａ）は、導電性フィラーを含むことが好ましい。導電性フィラーとしては、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレス等の金属粉、酸化亜鉛、酸化錫等の金属酸化物およびアルミニウムやガリウム等異種金属をドーピングした金属酸化物、カーボンブラック、セラミック、ニッケル、アルミニウム等を銀で被覆したもの等が挙げられる。これらの中でも、安定した導電特性、物質の安定性の観点から、酸化亜鉛、酸化錫、異種金属をドーピングした酸化亜鉛および異種金属をドーピングした酸化錫が好ましい。これらを単独もしくは複数含有することができる。
【００１６】
導電性フィラーの平均粒子径は、０．３〜２０μｍが好ましく、２μｍ以下がより好ましい。導電性フィラーの含有量は、その種類や剥離帯電を低下させる程度によるため、一概には決定できないが、接着剤層を構成する導電性フィラー以外の組成物１００重量部に対して、好ましくは１０重量部以上、より好ましくは２０重量部以上、さらに好ましくは３０重量部以上であり、好ましくは１５０重量部以下、より好ましくは１００重量部以下、さらに好ましくは７０重量部以下である。
【００１７】
接着性、耐熱性、絶縁信頼性等の観点から、本発明の接着剤層には、熱可塑性樹脂ならびに熱硬化性樹脂をそれぞれ少なくとも１種類含むことが好ましい。熱可塑性樹脂は接着性、可撓性、熱応力の緩和、低吸水性による絶縁性の向上等の機能を有する。また、熱硬化樹脂だけでは、固いが脆い接着剤膜になり得るが、そこに熱可塑性樹脂を加えることで靱性が加わり、優れた接着剤が得られる。
【００１８】
熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではないが、接着性、可撓性、熱応力の緩和効果の点から、ＮＢＲ、ＳＥＢＳ、炭素数１〜８の側鎖を有するアクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステルとアクリロニトリルを共重合成分とする共重合体（アクリルゴム）、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ尿素樹脂等、公知のものが例示される。また、熱可塑性樹脂は、１種類でも複数種用いても良い。これらの熱可塑性樹脂は後述の熱硬化性樹脂との反応が可能な官能基を有していてもよい。具体的には、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、水酸基、メチロール基、イソシアネート基、ビニル基、シラノール基等である。これらの官能基によりエポキシ樹脂との結合が強固になり、耐熱性が向上するので好ましい。
【００１９】
ポリアミド樹脂としては、炭素数が３６であるジカルボン酸（いわゆるダイマー酸）を必須成分として含むものが好適である。ダイマー酸を含むポリアミド樹脂は、常法によるダイマー酸とジアミンの重縮合により得られるが、この際にダイマー酸以外のアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等のジカルボン酸を共重合成分として含有してもよい。ジアミンはエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン等の公知のものが使用でき、吸湿性、溶解性の点から２種以上用いてもよい。
【００２０】
熱可塑性樹脂として、接着性、耐熱性、耐薬品性等のバランスから好ましいものとして、カルボキシル基を有するアクリロニトリル−ブタジエン共重合体（ＮＢＲ−Ｃ）、スチレン−ブタジエン−エチレン樹脂（ＳＥＢＳ−Ｃ）、エポキシ基やカルボキシル基、水酸基を有するアクリルゴムが挙げられる。ここで「Ｃ」はカルボキシル基を有することを意味する。
【００２１】
ＮＢＲ−Ｃとしては、例えばアクリロニトリルとブタジエンを約１０／９０〜５０／５０のモル比で共重合させた共重合ゴムの末端基をカルボキシル化したもの、あるいはアクリロニトリル、ブタジエンとアクリル酸、マレイン酸などのカルボキシル基含有重合性単量体の三元系共重合ゴムなどが挙げられる。具体的には、ＰＮＲ−１Ｈ（日本合成ゴム（株）製）、“ニポール”１０７２Ｊ、“ニポール”ＤＮ６１２、“ニポール”ＤＮ６３１（以上日本ゼオン（株）製）、“ハイカー”ＣＴＢＮ（ＢＦグッドリッチ社製）等がある。また、ＳＥＢＳ−Ｃとしては、ＭＸ−０７３（旭化成（株）製）が例示できる。
【００２２】
カルボキシル基含有アクリルゴムとしては、ＳＧ−２８０ＤＲ、ＳＧ−７０Ｌ、ＷＳ−０２３Ｂ（以上ナガセケムテックス（株）製）、エポキシ基含有アクリルゴムとしては、ＳＧ−Ｐ３、ＳＧ−８０Ｈ（以上ナガセケムテックス（株）製）、“ニポール”ＡＲ−５１（日本ゼオン（株）製）、水酸基等含有アクリルゴムとしては、ＸＦ−１８３４（トウペ（株）製）等が例示できる。
【００２３】
中でも、ジエン結合を主鎖に含まないため高温酸化劣化しにくいことから、エポキシ基やカルボキシル基、水酸基を有するアクリルゴムが特に好ましく用いられる。
【００２４】
熱硬化性樹脂は、耐熱性、高温での絶縁性、耐薬品性、接着剤層の強度等のバランスを実現するために好ましく用いられる。具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、フラン樹脂、シアン酸エステル樹脂等公知のものが例示される。エポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものなら特に制限されないが、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、レゾルシノール、ジヒドロキシナフタレン、ジシクロペンタジエンジフェノール等のジグリシジルエーテル、エポキシ化フェノールノボラック、エポキシ化クレゾールノボラック、エポキシ化トリスフェニロールメタン、エポキシ化テトラフェニロールエタン、エポキシ化メタキシレンジアミン、シクロヘキサンエポキサイド等の脂環式エポキシ等が挙げられる。具体的には、ＹＤ−１２８（東都化成（株）製）、“エピコート”８２８、“エピコート”１００１、“エピコート”１８０（以上ジャパンエポキシレジン（株）製）等が例示できる。さらに、難燃性付与のために、ハロゲン化エポキシ樹脂、特に臭素化エポキシ樹脂を用いることも有効である。この際、臭素化エポキシ樹脂のみでは難燃性の付与はできるものの、接着剤の耐熱性の低下が大きくなるため、非臭素化エポキシ樹脂との混合系とすることがさらに有効である。臭素化エポキシ樹脂の例としては、テトラブロモビスフェノールＡとビスフェノールＡの共重合型エポキシ樹脂、あるいは“ＢＲＥＮ”−Ｓ（日本化薬（株）製）等の臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂が挙げられる。これらの臭素化エポキシ樹脂は臭素含有量およびエポキシ当量を考慮して２種類以上用いても良い。
【００２５】
フェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂等の公知のフェノール樹脂がいずれも使用できる。例えば、フェノール、クレゾール、ｐ−ｔ−ブチルフェノール、ノニルフェノール、ｐ−フェニルフェノール等のアルキル置換フェノール、テルペン、ジシクロペンタジエン等の環状アルキル変性フェノール、ニトロ基、ハロゲン基、シアノ基、アミノ基等のヘテロ原子を含む官能基を有するもの、ナフタレン、アントラセン等の骨格を有するもの、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、レゾルシノール、ピロガロール等の多官能性フェノールからなる樹脂が挙げられる。
【００２６】
熱硬化性樹脂の合計含有量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して５〜４００重量部が好ましく、より好ましくは５０〜２００重量部である。含有量が５重量部以上であると、高温での弾性率向上効果が得られ、接着剤シートの耐熱性を向上させることができる。含有量が４００重量部以下であると、接着剤シートの可撓性が保持され、応力緩和効果と耐熱性のバランスが取れ、好ましい。
【００２７】
本発明の接着剤シートを構成する接着剤層に熱硬化性樹脂の硬化剤および硬化促進剤を含有することは何等制限されない。例えば、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールおよび１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７などの３級アミン化合物、３，３’５，５’−テトラメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’５，５’−テトラエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジメチル−５，５’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、２，２’３，３’−テトラクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、３，４，４’−トリアミノジフェニルスルホン等の芳香族ポリアミン、三フッ化ホウ素トリエチルアミン錯体等の三フッ化ホウ素のアミン錯体、２−アルキル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−アルキルイミダゾール等のイミダゾール誘導体、無水フタル酸、無水トリメリット酸等の有機酸、ジシアンジアミド、トリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホスフィンおよびトリ（ノニルフェニル）ホスフィンなどの有機ホスフィン化合物等が使用できる。これらを単独または２種以上用いても良い。含有量は接着剤組成物１００重量部に対して０．１〜５０重量部であると好ましい。
【００２８】
また、硬化剤として、シランカップリング剤を併用することもできる。シランカップリング剤は、ケイ素に有機マトリックスと親和もしくは結合可能な有機官能基と、無機材料と結合可能な加水分解基を有する。有機官能基としては、アルキル基、フェニル基、アミノ基、エポキシ基、ビニル基、メタクリロキシ基、メルカプトキシ基等があり、一般的には炭素数１〜６のアルキレン基を介してケイ素原子と結合している。中でも有機官能基としてエポキシ基、アミノ基を有しているものは反応性がよく、接着剤の耐リフロー性に優れ、好ましい。具体的には、有機官能基がアミノ基の場合、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピル−トリス（β−メトキシーエトキシーエトキシ）シラン、Ｎ−メチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、 Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、トリアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−４，５−ジヒドロキシイミダゾールプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。有機官能基がエポキシ基の場合、β−３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランなどが挙げられる。
【００２９】
以上の成分以外に、膜強度を向上させ、接着強度、耐熱性を向上させる目的で無機フィラーを含有しても良い。無機フィラーの含有量は、接着剤組成物全体の５〜６０重量％であることが好ましい。５重量％以上であると、膜強度向上効果が得られ、６０重量％以下であると、接着強度を損なわずに、膜強度向上効果が高い。無機フィラーの種類については、特に耐リフロー性の点より、半田リフロー時の２５０〜２６０℃といった温度で分解が生じないものが好ましい。具体例としては、シリカ、アルミナ等の金属酸化物、あるいはガラスが挙げられる。これらを単独または２種以上混合して用いても良い。
【００３０】
中でも熱分解温度が３００℃を大きく超える点、接着剤シートの流動性を調整しやすい点、粒径の安定性からシリカが特に好ましい。粒子形状、結晶性は特に制限はされず、破砕系、球状、鱗片状などが用いられるが、塗料への分散性が良く、接着剤組成物の接着強度・膜強度等に優れ、かつ熱膨張係数の低下効果が大きいことから、溶融球状シリカが好ましく用いられる。この溶融シリカの製造方法は、必ずしも溶融状態を経る必要はなく、例えば結晶性シリカを溶融する方法および各種原料から合成する方法などが挙げられる。
【００３１】
無機フィラーの粒径については、特に限定されないが、分散性および塗工性、耐リフロー性等の観点から、平均粒径は、０．０１〜２μｍであることが好ましい。平均粒径が０．０１μｍ以上であると、接着剤製造工程中、接着剤塗料における粒子凝集を生じることなく、均一な分散状態とすることが可能で、膜強度を向上させ、接着強度、耐熱性を向上させることが出来る。平均粒径が２μｍ以下であると、接着剤組成分中の粒子分散も良く、被着体への埋まり込み不良も生じず、膜強度向上効果に優れる。
【００３２】
なお、無機フィラーの平均粒径は、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置、動的光散乱式粒径分布測定装置などを用いて測定することができる。また、硬化後の接着剤層断面のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）観察により、接着剤層中に含有する粒子径を調べることもできる。
【００３３】
また、これらの無機フィラーに耐熱性、接着強度等の向上のため、シランカップリング剤等を用いて、表面処理を施しても良い。
【００３４】
本発明において全体の接着剤層の厚みは、被着体の凹凸への埋まり込み、接着強度、耐リフロー性、耐サーマルサイクル性等との関係で適宜選択でき、特に制限されないが、１０〜５００μｍが好ましい。
【００３５】
本発明の接着剤シートは、１層以上の剥離可能な保護フィルム層を有する。例えば、保護フィルム層／接着剤層（Ａ）／接着剤層（Ｂ）の構成、あるいは図２に示す保護フィルム層／接着剤層（Ａ）／接着剤層（Ｂ）／保護フィルム層の構成がこれに該当する。接着剤層、保護フィルム層に加えてポリイミド等の絶縁性フィルムが積層された複合構造も含まれる。接着剤シートは加熱処理により硬化度を調節してもよい。硬化度の調節は、接着剤シートを配線基板あるいはＩＣに接着する際の接着剤のフロー過多を防止するとともに加熱硬化時の水分による発泡を防止する効果がある。硬化度は、例えば、ＪＩＳ−Ｋ７２１０に規定される貼り合わせ加工温度における最低粘度（フローテスタ法）で定義できる。フローテスタ法は条件の規定が必要であるが、一例として温度を１２０℃、ダイ寸法２×５ｍｍ、試験圧力９．８ＭＰａとすると３０００〜６００００Ｐａ・ｓ、好ましくは６０００〜３００００Ｐａ・ｓが好適である。
【００３６】
ここでいう保護フィルム層とは、絶縁体層および導体パターンからなる配線基板層（ＴＡＢテープ等）あるいは導体パターンが形成されていない層（スティフナー等）に接着剤層を貼り合わせる前に、接着剤層の形態および機能を損なうことなく剥離できれば特に限定されないが、例えばポリエステル、ポリオレフィン、ポリフェニレンスルフィド、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート等のプラスチックフィルム、これらにシリコーンあるいはフッ素化合物等の離型剤のコーティング処理を施したフィルムおよびこれらのフィルムをラミネートした紙、離型性のある樹脂を含浸あるいはコーティングした紙等が挙げられる。保護フィルム層は着色されているとさらに好ましい。保護フィルムを剥離したかどうか目で見て確認することができるため、剥がし忘れを防ぐことができる。
【００３７】
接着剤層の両面に保護フィルム層を有する場合、それぞれの保護フィルム層の接着剤層に対する剥離力をＦ１、Ｆ２（Ｆ１＞Ｆ２）としたとき、Ｆ１−Ｆ２は好ましくは５Ｎｍ−１以上、さらに好ましくは１５Ｎｍ−１以上である。また、剥離力Ｆ１、Ｆ２はいずれも好ましくは１〜２００Ｎｍ−１、さらに好ましくは３〜１００Ｎｍ−１である。
【００３８】
次に本発明の接着剤シートおよび半導体装置の製造方法の例について説明する。
【００３９】
（１）接着剤シート
（ａ）接着剤組成物を溶剤に溶解した塗料を、離型性を有するポリエステルフィルム上に塗布、乾燥する。接着剤層の膜厚は１０〜１００μｍとなるように塗布することが好ましい。乾燥条件は、１００〜２００℃、１〜５分である。溶剤は特に限定されないが、トルエン、キシレン、クロルベンゼン等の芳香族系、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎメチルピロリドン等の非プロトン系極性溶剤単独あるいは混合物が好適である。
【００４０】
（ｂ）（ａ）のフィルムに上記よりさらに剥離強度の弱い離型性を有するポリエステルあるいはポリオレフィン系の保護フィルム層をラミネートして本発明の接着剤シートを得る。さらに接着剤厚みを増す場合は、該接着剤シートを複数回積層すればよい。ラミネート後に、例えば４０〜７０℃で２０〜２００時間程度熱処理して硬化度を調節してもよい。
【００４１】
（２）半導体装置
（ａ）ＴＡＢ用接着剤付きテープに３５〜１２μｍの電解銅箔を、１３０〜１７０℃、０．１〜０．５ＭＰａの条件でラミネートし、続いてエアオーブン中で８０〜１７０℃の加熱キュア処理を行い、銅箔付きＴＡＢ用テープを作製する。得られた銅箔付きＴＡＢ用テープの銅箔面に常法によりフォトレジスト膜形成、エッチング、レジスト剥離、電解ニッケルメッキ、電解金メッキ、ソルダーレジスト膜作製をそれぞれ行い、半導体接続用基板を作製する。
【００４２】
（ｂ）（ａ）の半導体接続用基板に、（１）で得られた接着剤シートを加熱圧着し、さらに接着剤シートの反対面にＩＣを加熱圧着する。この状態で１２０〜１８０℃の加熱硬化を行う。
【００４３】
（ｃ）ＩＣと半導体接続用基板を１１０〜２００℃、１００〜１５０ｋＨｚ程度の条件でワイヤーボンディング接続した後、樹脂封止する。
【００４４】
（ｄ）最後にハンダボールをリフローにて搭載し、本発明の半導体装置を得ることができる。
【実施例】
【００４５】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。まず、実施例および比較例で用いた評価方法について説明する。
【００４６】
＜１＞評価用パターンテープの作製
ＴＡＢ用接着剤付きテープ（東レ（株）製、商品名＃７１００）に１８μｍ厚の電解銅箔を、１４０℃、０．３ＭＰａ、０．３ｍ／分の条件でロールラミネートした。続いてエアオーブン中で、８０℃で３時間、１００℃で５時間、１５０℃で５時間の順次加熱キュア処理を行い、銅箔付きＴＡＢ用テープを作製した。得られた銅箔付きＴＡＢ用テープの銅箔面に、常法によりフォトレジスト膜を形成し、エッチング、レジスト剥離を行い、導体幅２５μｍ、導体間距離２５μｍのくし形状導体パターンを持つ、評価用パターンテープを作製した。
【００４７】
＜２＞接着強度
上記＜１＞で作製した評価用パターンテープの導体パターン上に本発明の接着剤シートを１３０℃、０．５ＭＰａ、０．３ｍ／分の条件でロールラミネートした。その後、エアオーブン中で、１００℃で１時間、１６０℃で２時間の順次ポストキュアを行い、評価用サンプルを作製した。接着剤シート側から５ｍｍ幅にスリットした後、接着剤シートを９０°方向に５０ｍｍ／分の速度で剥離し、その際の接着力を測定した。接着強度は、加工性、ハンドリング性、装置の信頼性の観点より、５Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましい。
【００４８】
＜３＞耐リフロー性
上記＜２＞の方法で作製したポストキュア済み評価用サンプルを３０ｍｍ角に切断したものを２０個片準備した。そのサンプルを１２５℃で１２時間加熱乾燥した後に３０℃、７０％ＲＨの条件下、１６８時間吸湿させた後、最高温度２５０℃、１０秒または最高温度２６０℃、１０秒のＩＲリフローにかけ、その剥離状態を超音波短傷機により観察した。各リフロー温度における試験で剥離が生じたサンプルが２０個片中何個あるかを調べ、その割合を不良率とした。
【００４９】
＜４＞表面抵抗率
上記＜１＞の方法で作製した銅箔付きＴＡＢ用テープの銅箔面に、ＪＩＳＣ−６４７１フレキシブルプリント配線板用銅張積層板試験方法７．２表面層の絶縁抵抗に準じた方法にてパターン作製し、表面抵抗率を測定した。
【００５０】
＜５＞パッケージ不良率
上記＜１＞の方法で作製した銅箔付きＴＡＢ用テープに常法によりフォトレジスト膜形成、エッチング、レジスト剥離、電解ニッケルメッキ、電解金メッキ、ソルダーレジスト膜作成をそれぞれ行い、半導体接続用基板を作製した。この半導体接続用基板に、接着剤シートの表面抵抗率の高い接着剤層（Ｂ）を加熱圧着し、さらに接着剤シートの表面抵抗率の低い接着剤層（Ａ）にＩＣを加熱圧着した。この状態で１６０℃２時間の加熱硬化を行った。ＩＣと半導体接続用基板を２００℃、１５０ｋＨｚの条件でワイヤーボンディング接続した後、樹脂封止を行った。図３に作製した半導体装置の断面図を示す。作製した半導体装置１００個うちのパッケージ不良であった個数をパッケージ不良率とした。
【００５１】
＜６＞サーマルサイクル性
上記＜２＞の方法で作製したポストキュア済み評価用サンプルを３０ｍｍ角に切断したものを２０個片準備した。そのサンプルをサーマルサイクル試験機（タバイエスペック（株）製、ＰＬ−３型）に投入し、−６５℃〜１７５℃でのサーマルサイクル試験を行った。最低温度、最高温度をそれぞれ３０分間保持するサイクルとし、計５００サイクル行った後の、サンプルにおける層間剥離の有無を評価した。剥離が生じたサンプルが２０個片中何個あるかを調べ、その割合を不良率とした。
【００５２】
実施例１〜６、比較例１
エポキシ基含有アクリルゴム（ナガセケムテックス（株）製、商品名ＳＧ−Ｐ３）を４０重量部、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、商品名エピコート１８０）１７重量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、商品名エピコート８２８）１７重量部、球状シリカ（（株）トクヤマ製、商品名ＳＥ−１、平均粒径０．７μｍ）２０重量部、フェノールノボラック樹脂（群栄化学工業（株）製、商品名ＰＳＭ４２６１）５．９重量部、２−ウンデシルイミダゾール（四国化成工業（株）製、商品名キュアゾールＣ１１Ｚ）０．１重量部を配合し、濃度２８重量％となるようにＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）／モノクロルベンゼン／ＭＩＢＫ（メチルエチルイソブチルケトン）等量混合溶媒に４０℃で撹拌、溶解して接着剤溶液（ｂ）を作製した。
【００５３】
この接着剤溶液（ｂ）をバーコータで、シリコーン離型剤付きの厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（藤森工業(株)製“フィルムバイナ”ＧＴ）に厚さ５０μｍ（実施例１〜６の場合）、または厚さ７０μｍ（比較例１の場合）となるように塗布し、１５０℃で４分間乾燥後、保護フィルムを貼り合わせて、表面抵抗率４×１０１４Ω／□の接着剤層（Ｂ）を形成した。
【００５４】
上記接着剤溶液（ｂ）に、酸化亜鉛（ハクスイテック（株）製、商品名１種酸化亜鉛）、Ａｌをドープさせた酸化亜鉛（ハクスイテック（株）製、商品名パゼットＣＫ）、酸化錫（三井金属鉱業（株）製、商品名パストラン）を表１に示す量混合して接着剤溶液（ａ）とした。
【００５５】
この接着剤溶液（ａ）をバーコータで、シリコーン離型剤付きの厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（藤森工業(株)製“フィルムバイナ”ＧＴ）に厚さ２０μｍとなるように塗布し、１５０℃で４分間乾燥後、前記方法で形成した接着剤層（Ｂ）にロールラミネートし、接着剤シートを作製した。得られた接着剤シートの評価結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
表１の実施例および比較例の結果から明らかなように、本発明により接着剤全体の絶縁効果を有しつつも、ＩＣチップに対する帯電防止効果を有する接着剤シートが得られた。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】ＢＧＡ方式の半導体装置の一態様の断面図。
【図２】本発明の電子機器用接着剤シートの一態様の断面図。
【図３】本発明の電子機器用接着剤シートを用いたＢＧＡ方式の半導体装置の一態様の断面図。
【符号の説明】
【００５９】
１ ＩＣ
２、９ 接着剤層
３ 絶縁体層
４ 導体パターン
５ ボンディングワイヤー
６ 半田ボール
７ 封止樹脂
８ 保護フィルム層
１０ 表面抵抗率の低い層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護フィルム層の少なくとも片面に２層以上の接着剤層を有する半導体用接着剤シートであって、前記接着剤層の少なくとも１層の表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□であることを特徴とする半導体用接着剤シート。
【請求項２】
表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□である接着剤層を、接着剤層の少なくとも一方の最外層に有することを特徴とする請求項１記載の半導体用接着剤シート。
【請求項３】
接着剤層の少なくとも１層の表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□であり、他の層の表面抵抗率が１×１０１４Ω以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体用接着剤シート。
【請求項４】
表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□である接着剤層が、酸化亜鉛、酸化錫、異種金属をドーピングした酸化亜鉛および異種金属をドーピングした酸化錫からなる群から選ばれる少なくとも１種の導電性フィラーを含有することを特徴とする請求項１記載の半導体用接着剤シート。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載の半導体用接着剤シートを用いた半導体接続用基板。
【請求項６】
請求項５記載の半導体接続用基板を用いた半導体装置。
【請求項１】
保護フィルム層の少なくとも片面に２層以上の接着剤層を有する半導体用接着剤シートであって、前記接着剤層の少なくとも１層の表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□であることを特徴とする半導体用接着剤シート。
【請求項２】
表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□である接着剤層を、接着剤層の少なくとも一方の最外層に有することを特徴とする請求項１記載の半導体用接着剤シート。
【請求項３】
接着剤層の少なくとも１層の表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□であり、他の層の表面抵抗率が１×１０１４Ω以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体用接着剤シート。
【請求項４】
表面抵抗率が１×１０１０〜１×１０１２Ω／□である接着剤層が、酸化亜鉛、酸化錫、異種金属をドーピングした酸化亜鉛および異種金属をドーピングした酸化錫からなる群から選ばれる少なくとも１種の導電性フィラーを含有することを特徴とする請求項１記載の半導体用接着剤シート。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載の半導体用接着剤シートを用いた半導体接続用基板。
【請求項６】
請求項５記載の半導体接続用基板を用いた半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−２６６３９４（Ｐ２００７−２６６３９４Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９０６１８（Ｐ２００６−９０６１８）
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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