半導体素子固定用フィルム状接着剤、それを用いた半導体装置、及び、その半導体装置の製造方法
【課題】 半導体素子固定用フィルム状接着剤であるにも拘らず、その厚さを基板上に設置される電子部品の厚さよりも厚くしながらボイドの発生を十分に防止することができ、しかも基板上に設置された電子部品の厚さによって基板と半導体素子との間に生じてしまう空間をその半導体素子固定用フィルム状接着剤によって十分に埋め込むことができ、凹凸のある基板に半導体素子を効率よく且つ確実に接着することが可能な半導体素子固定用フィルム状接着剤を提供すること。
【解決手段】 １４０℃における溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下である材料からなる接着剤用フィルムを複数枚積層してなるものであり、且つ、厚さが２００μｍ〜２０００μｍであることを特徴とする半導体素子固定用フィルム状接着剤。
【解決手段】 １４０℃における溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下である材料からなる接着剤用フィルムを複数枚積層してなるものであり、且つ、厚さが２００μｍ〜２０００μｍであることを特徴とする半導体素子固定用フィルム状接着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子固定用フィルム状接着剤、それを用いた半導体装置、並びに、その半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、電子機器の高機能化や軽薄短小化が進み、電子機器に用いられる様々な部品の高密度集積化や高密度実装化が要求されている。そして、このような電子機器に用いられる半導体装置においては、その小型化や多ピン化が進められている。また、このような半導体装置に用いられる半導体素子を実装する基板についても、その小型化や細配線化が進められており、例えば、電子機器への半導体装置の収納性を高めるため、リジット基板とフレキシブル基板とを積層して一体化した折り曲げ可能なリジットフレックス基板が使われるようになってきた。
【０００３】
このような状況下において、従来のようなリードフレームを使用する半導体装置では小型化に限界があるため、基板上に半導体素子を実装するＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）といったエリア実装型の搭載方式を採用した半導体装置が提案されてきた。そして、このような半導体装置に用いられている半導体素子の電極と、基板の電極とを電気的に接続する方法としては、ワイヤーボンディング方式やＦＣ（Ｆｒｉｐ Ｃｈｉｐ）接続方式が知られており、近年では、より小型化に有利なＦＣ接続方式と、ＢＧＡやＣＳＰ搭載方式とを採用して得られる半導体装置が開示されている。
【０００４】
しかしながら、このような搭載方式を採用した従来の半導体装置においては、一つの半導体装置に対して半導体素子を一つしか収納できないことから半導体装置の小型化に限界があった。また、このような従来の搭載方式を採用した半導体装置においては、半導体素子が動作するために必要な受動素子等の電子部品が半導体装置の外部に配置されていたことから、これを用いる電子機器の小型化にも限界があり、更には配線長が長くなってしまうため高速信号を扱う場合に設計上の制約が大きくなっていた。
【０００５】
そこで、受動素子等の電子部品を半導体装置の内部に備えることを可能とした半導体装置が研究、開示されてきた。このような半導体装置としては、例えば、特開平８−１６２６０８号公報（特許文献１）に記載の基板上に半導体素子とコンデンサ（電子部品）とを一体成型した半導体装置や、特開２００５−１２１９９号公報（特許文献２）に記載の基板と、前記基板上に実装された受動素子と、前記受動素子の表面に積層された半導体素子とを備える半導体装置等が挙げられる。このような半導体装置においては、基板上に半導体素子を接着するために半導体素子固定用接着剤が用いられている。そして、このような半導体素子固定用接着剤の分野においても、得られる半導体装置の小型化を図るために、種々の半導体素子固定用接着剤が研究、開示されてきている。
【０００６】
例えば、特開２００５−６０４１７号公報（特許文献３）においては、（Ａ）テトラカルボン酸二無水物からなる酸二無水物成分、及び、特定のシリコーンジアミンと、特定の芳香族ジアミンを主たる成分として含有するジアミン成分より重合されたポリイミド樹脂１００重量部、（Ｂ）エポキシ樹脂５〜２００重量部、（Ｃ）エポキシ樹脂硬化剤０．１〜１００重量部、（Ｄ）無機フィラー０〜３００重量部、（Ｅ）有機溶剤１００〜５００重量部よりなるスクリーン印刷用接着剤ワニスが開示されている。しかしながら、特許文献３に記載の従来の液体型の半導体素子固定用接着剤を用いた場合、その接着剤中に有機溶剤を含むため乾燥し難く、膜厚を厚くした場合には形成された接着剤層の膜にボイドが生じてしまっていた。そのため、このような液体型の半導体素子固定用接着剤においては、乾燥後の接着剤層の厚みを２００μｍ以上とすることはできず、基板上に設置された電子部品の厚さによって基板と半導体素子との間に生じてしまう空間を、その半導体素子固定用接着剤で埋め込むことができなかった。また、このような従来の液体型の半導体素子固定用接着剤においては、その接着剤をスクリーン印刷で付着させていたことから生産コスト面でも問題があった。
【０００７】
また、特開平１０−２５９３６４号公報（特許文献４）においては、接着剤フィルム（ａ）と、第２の接着剤層を形成した接着剤フィルム（ｂ）と、有機溶剤可溶性接着剤からなる塗布液を塗布、乾燥して形成した接着剤フィルム（ｃ）とからなる電子部品用接着テープが開示されている。しかしながら、特許文献４に記載の従来の半導体素子固定用接着剤においては、接着剤層の数だけ塗工工程が必要で塗工設備、生産コスト面で大きな問題があった。更に、有機溶剤可溶性接着剤層を乾燥させる際に有機溶剤を蒸発させることが困難であるとともに、乾燥させて得られる有機溶剤可溶性接着剤層中にボイドが生じてしまうという問題があった。そのため、特許文献４に記載されているような半導体素子固定用接着剤においては、その厚みを２００μｍ以上とすることはできず、基板上に設置された電子部品の厚さによって基板と半導体素子との間に生じてしまう空間を、その半導体素子固定用接着剤で埋め込むことができなかった。
【０００８】
更に、特開２００１−４９２２０号公報（特許文献５）においては、（Ａ）シリカ、（Ｂ）フェノキシ樹脂、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂及び（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤を必須成分とし、組成物中のシリカ含有量が５０〜８０質量％であり、且つ（Ｂ）フェノキシ樹脂／（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂の重量比が０．０２〜１の範囲であるフィルム状接着剤用組成物が開示されている。しかしながら、特許文献５に記載のフィルム状の半導体素子固定用接着剤においては、基板上に設置された電子部品の厚さが厚い場合には、基板と半導体素子との間に生じてしまう空間をその半導体素子固定用接着剤で十分に埋め込むことができなかった。
【特許文献１】特開平８−１６２６０８号公報
【特許文献２】特開２００５−１２１９９号公報
【特許文献３】特開２００５−６０４１７号公報
【特許文献４】特開平１０−２５９３６４号公報
【特許文献５】特開２００１−４９２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、半導体素子固定用フィルム状接着剤であるにも拘らず、その厚さを基板上に設置される電子部品の厚さよりも厚くしながらボイドの発生を十分に防止することができ、しかも基板上に設置された電子部品の厚さによって基板と半導体素子との間に生じてしまう空間をその半導体素子固定用フィルム状接着剤によって十分に埋め込むことができ、凹凸のある基板に半導体素子を効率よく且つ確実に接着することが可能な半導体素子固定用フィルム状接着剤、それを用いた半導体装置、並びに、その半導体装置の製造方法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】
【００１０】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、１４０℃における溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下である材料からなる接着剤用フィルムを複数枚積層することにより、基板上の電子部品の厚さよりも厚い厚さを有する半導体素子固定用フィルム状接着剤を得ることができ、これによってボイドの発生を十分に防止しつつ、基板上に設置された電子部品の厚さによって基板と半導体素子との間に生じてしまう空間を、半導体素子固定用フィルム状接着剤によって十分に埋め込んで基板に半導体素子を効率よく且つ確実に接着することが可能となるということを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤は、１４０℃における溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下である材料からなる接着剤用フィルムを複数枚積層してなるものであり、且つ、厚さが２００μｍ〜２０００μｍであることを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、本発明における材料の溶融粘度の測定方法を説明する。すなわち、本発明における材料の溶融粘度の測定方法は、測定装置としてフローテスター（島津製作所製の商品名「ＣＦＴ−５００Ａ」）を用い、試験片の樹脂を予め所定の温度に加熱し、その溶融物が細管を通過する時の粘性抵抗より測定する方法である。
【００１３】
また、上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤としては、前記材料が、（Ａ）シリカと、（Ｂ）フェノキシ樹脂と、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂と、（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤とを含有し、（Ａ）シリカの含有量が５０〜８０質量％であり、且つ、（Ｂ）フェノキシ樹脂と（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂との重量比（（Ｂ）フェノキシ樹脂／（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂）が０．０２〜１の範囲である接着剤用組成物であることが好ましい。
【００１４】
さらに、上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤としては、前記材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度以上であって且つ前記材料の熱硬化開始温度以下である温度範囲内の温度において、前記複数枚の接着剤用フィルムを積層したものであることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤を用いて、半導体素子を基板に接着することを特徴とする方法である。
【００１６】
さらに、本発明の半導体装置は、半導体素子と、基板と、前記半導体素子と基板とを接着している上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、半導体素子固定用フィルム状接着剤であるにも拘らず、その厚さを基板上に設置される電子部品の厚さよりも厚くしながらボイドの発生を十分に防止することができ、しかも基板上に設置された電子部品の厚さによって基板と半導体素子との間に生じてしまう空間をその半導体素子固定用フィルム状接着剤によって十分に埋め込むことができ、凹凸のある基板に半導体素子を効率よく且つ確実に接着することが可能な半導体素子固定用フィルム状接着剤、それを用いた半導体装置、及び、その半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
【００１９】
（半導体素子固定用フィルム状接着剤）
先ず、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤について説明する。すなわち、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤は、１４０℃における溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下である材料からなる接着剤用フィルムを複数枚積層してなるものであり、且つ、厚さが２００μｍ〜２０００μｍであることを特徴とするものである。このような半導体素子固定用フィルム状接着剤は、従来の半導体素子固定用接着剤を使った半導体素子と基板とを接着する方法に適応可能でありながら、半導体素子に実装する温度において低溶融粘性を示し、これによって前記半導体素子固定用フィルム状接着剤が基板上の凹凸に追従して、基板と半導体素子とに生じる空間を、その半導体素子固定用フィルム状接着剤で埋め込みながら半導体素子を基板に効率よく且つ確実に固定することを可能とするものである。
【００２０】
本発明にかかる材料は、上述の本発明における材料の溶融粘度の測定方法を採用して測定される１４０℃における溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下となる材料である。このような溶融粘度が５０Ｐａ・ｓを超えると、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤を用いて半導体素子と基板とを接着する際に、基板上に設置された電子部品の厚さによって生じる基板上の凹凸に前記半導体素子固定用フィルム状接着剤を追従させることができず、基板と半導体素子との間に空間が生じてしまう。
【００２１】
このような材料の１４０℃における溶融粘度としては、１Ｐａ・ｓ〜５０Ｐａ・ｓであることがより好ましい。このような溶融粘度が前記下限未満では、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤が柔らかくなりすぎて、基板に半導体素子を接着する際の操作性が低下する傾向にある。
【００２２】
また、このような材料としては１４０℃における溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下である材料であれば特に制限されず、公知の接着剤用の組成物等を適宜用いることができる。そして、このような材料の中でも、より十分にボイドの発生を防止することができ、しかも凹凸のある基板に半導体素子をより効率よく接着することが可能となるという観点から、（Ａ）シリカと、（Ｂ）フェノキシ樹脂と、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂と、（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤とを含有し、（Ａ）シリカの含有量が５０〜８０質量％であり、且つ、（Ｂ）フェノキシ樹脂と（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂との重量比（（Ｂ）フェノキシ樹脂／（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂）が０．０２〜１の範囲である接着剤用組成物を用いることが好ましい。
【００２３】
本発明の材料として好適に用いることができる前記接着剤用組成物に用いられる（Ａ）シリカとしては特に限定されず、破砕状や球状の溶融シリカ粉末が挙げられる。このような（Ａ）シリカの中でも平均粒径が５〜４０μｍの球状シリカと平均粒径が０．１〜５μｍの微粒子球状シリカの混合物を用いることがより好ましい。このような（Ａ）シリカを用いる場合には、全球状シリカ中に占める微粒子球状シリカの割合が５０質量％以下であることが好ましく、５〜５０質量％の範囲であることがより好ましい。前記微粒子球状シリカの割合が５０質量％を超えると、組成物の溶融粘度が増大して仮圧着特性を低下させる傾向があり、他方、微粒子球状シリカの割合が５質量％未満であると接着剤用フィルムとしたときのフィルムの表面状態の安定性が低下したり、フィルム自体が脆くなったりする傾向がある。このように、前記微粒子球状シリカ比率が５〜５０質量％の範囲にある場合には、幅広い粒度分布となるため安定したフィルム表面性状及びフィルム流動性を示すことが可能となる。
【００２４】
また、前記接着剤用組成物中の（Ａ）シリカの含有量は、５０〜８０質量％の範囲であることが好ましい。本発明にかかる接着剤用フィルムの線膨張率低減の観点からは（Ａ）シリカをより多く含有させることが好ましいが、このような接着剤用組成物中の（Ａ）シリカの含有量が８０質量％を超えると、バインダーとして働く樹脂成分が不足することによって前記接着剤用組成物の粘度が上昇し、接着剤用組成物からなる接着剤用フィルムが脆くなって仮圧着性能が著しく低下する傾向にある。また、前記接着剤用組成物中の（Ａ）シリカの含有量が５０質量％未満では、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤の線膨張率が十分に低減できないため、半導体素子と、電子部品及び基板との間の応力が大きくなる傾向にあり、例えば、半導体装置（パッケージ）を組み立てた後の温度サイクル試験（−６５〜１５０℃）の際に半導体装置が発生する応力に耐えられないケースが生じる。
【００２５】
さらに、前記接着剤用組成物中の（Ａ）シリカの含有量としては、より確実に前記接着剤用組成物の１４０℃における溶融粘度を５０Ｐａ・ｓ以下とするという観点からは、５０〜７０質量％であることがより好ましい。
【００２６】
また、前記接着剤用組成物に用いられる（Ｂ）フェノキシ樹脂は特に制限されず、公知のフェノキシ樹脂を用いることができる。（Ｂ）フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡのようなビスフェノールとエピクロロヒドリンとから得られる分子量が１００００以上となる熱可塑性樹脂を挙げることができる。このようなフェノキシ樹脂としては、より確実に前記接着剤用組成物の１４０℃における溶融粘度を５０Ｐａ・ｓ以下とするという観点からは、分子量が１００００〜３５０００のものであることが好ましい。また、このようなフェノキシ樹脂は、エポキシ樹脂と構造が類似していることから、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂との相溶性がよく、更に、接着性もよいという特徴を有する。（Ｂ）フェノキシ樹脂としては、主骨格がビスフェノールＡ型のものが好適に用いられるが、その他にもビスフェノールＡ／Ｆ混合型フェノキシ樹脂や臭素化フェノキシ樹脂等の市販のフェノキシ樹脂も好適に用いることができる。
【００２７】
また、前記接着剤用組成物に用いられる（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、フェノールノボラックグリシジルエーテル型、オルソクレゾールノボラックグリシジルエーテル型、フルオレンビスフェノールグリシジルエーテル型、トリアジングリシジルエーテル型、ナフトールグリシジルエーテル型、ナフタレンジオールグリシジルエーテル型、トリフェニルグリシジルエーテル型、テトラフェニルグリシジルエーテル型、ビスフェノールＡグリシジルエーテル型、ビスフェノールＦグリシジルエーテル型、ビスフェノールＡＤグリシジルエーテル型、ビスフェノールＳグリシジルエーテル型、トリメチロールメタングリシジルエーテル型等が例として挙げられる。このような（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂の中でも、分子内に２個以上のグルシジルエーテル基を持つものが好ましい。また、このような（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、１種を単独で、或いは２種以上のものを混合して使用することが可能である。
【００２８】
（Ｂ）フェノキシ樹脂／（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂で計算される重量比は０．０２〜１の範囲であることが好ましく、０．１〜０．７の範囲であることがより好ましい。前記重量比が０．０２未満では得られる前記接着剤用組成物をフィルム形状とすることができない傾向にあり、他方、前記重量比が１を越えると、得られるフィルムが脆くなる傾向にある。また、（Ｂ）フェノキシ樹脂／（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂で計算される重量比は、より確実に前記接着剤用組成物の１４０℃における溶融粘度を５０Ｐａ・ｓ以下とするという観点からは、０．３〜０．５の範囲であることが特に好ましい。
【００２９】
さらに、前記接着剤用組成物に用いられる（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤には、アミン類、酸無水物類、多価フェノール類等の公知の硬化剤を使用することができるが、好ましくは常温以上の所定の温度、例えば（Ｂ）フェノキシ樹脂と（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂とその他必要により加えられる樹脂（但し、（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤を除く）からなる樹脂成分が必要な粘着性を示す温度以上で硬化性を発揮し、しかも速硬化性を発揮する潜在性硬化剤である。このような潜在性硬化剤としては、ジシアンジアミド、イミダゾール類、ヒドラジド類、三弗化ホウ素−アミン錯体、アミンイミド、ポリアミン塩及びこれらの変性物、更にマイクロカプセル型のものも使用可能である。これらは、１種を単独で或いは２種以上混合して使用することができる。このような潜在性硬化剤を使用することで室温での長期保存も可能な保存安定性の高いフィルム接着剤用組成物を提供できる。このようなエポキシ樹脂硬化剤の含有量としては（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂に対して、通常、０．５〜５０質量％の範囲である。
【００３０】
また、前記接着剤用組成物には、（Ａ）〜（Ｄ）成分以外にも、本発明の効果を損なわない範囲において他の樹脂を少量含有させてもよい。このような他の樹脂としては特に制限されず、例えば、シランカップリング材、表面改質材を挙げることができる。
【００３１】
以下において、前記接着剤用組成物中に含有される（Ｂ）フェノキシ樹脂と、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂と、必要により加えられる他の樹脂（但し、（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤を除く）とからなる成分を樹脂成分といい、このような樹脂成分を均一な組成物としたときの軟化点を樹脂成分の軟化点という。
【００３２】
（Ｂ）フェノキシ樹脂と、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂との混合比率は、その成分の組み合わせによって変わるものではあるが、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤がより優れた仮圧着性を示すという観点から、前記樹脂成分の混合物の軟化点が、好ましくは１００℃以下、更に好ましくは５０〜１００℃、最も好ましくは６５〜９０℃の範囲となるように（Ｂ）フェノキシ樹脂と、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂とを混合することが好ましい。前記樹脂成分の軟化点が１００℃を超える場合は、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤のシートが硬く、脆くなるとともに仮圧着が困難となる傾向にあり、また、軟化点が５０℃未満の場合、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤の表面にタック性が強く発現してハンドリング性が著しく低下するとともに、常温保存時に前記半導体素子固定用フィルム状接着剤が流動してしまう傾向にある。
【００３３】
また、前記接着剤用組成物中の前記樹脂成分中に占める（Ｂ）フェノキシ樹脂の割合としては、５０質量％以下であることが好ましい。（Ｂ）フェノキシ樹脂の割合を５０質量％以下とすることで、前記半導体素子固定用フィルム状接着剤のシートに支持性を持たせることが容易となる傾向にある。また、前記樹脂成分中に占める（Ｂ）フェノキシ樹脂の割合としては、１０〜５０質量％であることがより好ましい。（Ｂ）フェノキシ樹脂の割合が１０質量％未満の場合には、得られる前記半導体素子固定用フィルム状接着剤のシートが脆くなり、樹脂成分の軟化点も低くなるため前記シート単独での支持性が発現しにくくなる傾向にあり、他方、５０質量％を超えると、前記シートが硬くなり、前記シート単独では割れやすくなる傾向にある。更に、前記接着剤用組成物中の前記樹脂成分中に占める（Ｂ）フェノキシ樹脂の割合としては、より確実に前記接着剤用組成物の１４０℃における溶融粘度を５０Ｐａ・ｓ以下とするという観点からは、１０〜３０質量％であることが特に好ましい。
【００３４】
また、前記接着剤組成物には、他の添加剤として、例えばカップリング剤、酸化防止剤、難燃剤、着色剤、応力緩和剤としてブタジエン系ゴムやシリコーンゴム等を含有することも可能である。このような添加剤の中でもシリカとの界面を補強し高い破壊強度を発現させるとともに接着力を向上するという観点から、前記カップリング剤が好ましい。また、このようなカップリング剤としては、アミノ基、エポキシ基を含有したものを用いることがより好ましい。
【００３５】
本発明にかかる接着剤用フィルムは、前記材料をフィルム化して得られるものである。このようにして、前記材料をフィルム化して得られる本発明にかかる接着剤用フィルムは、常温においてタック性が小さく作業性に優れるものとなる傾向にある。
【００３６】
また、このようなフィルム化の方法としては特に制限されず、適宜公知の方法を採用することが可能である。以下において、本発明の材料として好適な前記接着剤用組成物をフィルム化する好適な方法を説明する。
【００３７】
前記接着剤用組成物をフィルム化する好適な方法としては、例えばトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ＭＩＢＫやＭＥＫ等のケトン系、モノグライム、ジグライム等のエーテル系の単独又は混合した有機溶媒に前記接着剤用組成物を溶解させ、得られたワニスを離型処理されたＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴ等の基材（保護フィルム）に塗工し、前記接着剤用組成物の硬化開始温度以下の熱処理を施し、乾燥する方法を挙げることができる。また、このような前記接着剤用組成物から形成される接着剤用フィルムの厚みは、ボイドの発生を防止するという観点から、１０〜１５０μｍの範囲であることが好ましい。
【００３８】
以下、図面を参照しながら本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３９】
図１は、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０の構成の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。図１に示す本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０は複数枚の接着剤用フィルム２０を備える。このように、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０は接着剤用フィルム２０を複数枚積層してなり、且つ、厚さＬが２００μｍ〜２０００μｍのものである。
【００４０】
このような半導体素子固定用フィルム状接着剤の厚さＬが２００μｍ未満では、半導体素子を接着させる基板上に設置されている電子部品の厚さよりも半導体素子固定用フィルム状接着剤の厚さが薄くなるため、前記電子部品によって基板と半導体素子との間に生じてしまう空間を前記半導体素子固定用フィルム状接着剤によって埋め込むことができなくなる。他方、このような半導体素子固定用フィルム状接着剤の厚さＬが２０００μｍを超えると使用時に厚さ方向で十分な熱が伝わらなくなる。
【００４１】
また、このような半導体素子固定用フィルム状接着剤の厚さＬとしては、２５０μｍ〜１８００μｍとすることが好ましく、３００μｍ〜１５００μｍとすることがより好ましい。前記半導体素子固定用フィルム状接着剤の厚さＬが前記下限未満では、基板と半導体素子との間に生じてしまう空間を前記半導体素子固定用フィルム状接着剤によってより十分に埋め込むことができなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると使用時に厚さ方向で十分な熱を伝えることが困難となる傾向にある。
【００４２】
また、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０としては、前記材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度以上であって且つ前記材料の熱硬化開始温度以下である温度範囲内の温度において、前記複数枚の接着剤用フィルム２０を積層したものであることが好ましい。前記材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度以上であって且つ前記材料の熱硬化開始温度以下である温度範囲内の温度において、前記複数枚の接着剤用フィルム２０を積層した場合には、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤中において前記接着剤用フィルム２０の界面２１がなくなる傾向にある。従って、このような条件を満たす本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０は、あたかも１枚の接着剤用シートからなるもののように見える。
【００４３】
本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０の硬化物の線膨張率は、常温（２３℃）において３０ｐｐｍ以下であることが好ましい。前記線膨張率の値が３０ｐｐｍより高いと、電子部品や基板等との線膨張率の差が大きくなるため、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０による電子部品や基板に対する応力を十分に抑制できなくなり、得られる半導体装置の使用時に一部が破壊してしまう傾向にある。また、電子部品や基板の線膨張率に合わせるという観点からは、このような半導体素子固定用フィルム状接着剤１０の硬化物の線膨張率としては１０〜２０ｐｐｍであることがより好ましい。
【００４４】
接着剤用フィルム２０を複数枚積層する方法としては特に制限されず、前述のようにして接着剤用フィルム２０を予め複数枚調製した後、これらを順次積層させてもよく、前述のようにして本発明の材料を含有するワニスを保護フィルム上に塗工し、乾燥させて接着剤用フィルム２０を調製した後、得られた接着剤用フィルム２０の表面に再度前記ワニスを塗工し、乾燥させて接着剤用フィルム２０を順次積層させてもよい。また、このような接着剤用フィルム２０を複数枚積層する工程は、半導体素子に前記半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を供給する際に同時に行ってもよい。
【００４５】
このような接着剤用フィルムを複数枚積層する方法としては、前記材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度以上であって且つ前記材料の熱硬化開始温度以下である温度範囲内の温度において、前記複数枚の接着剤用フィルム２０を積層させる方法を採用することが好ましい。前記材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度未満において前記接着剤用フィルムを積層させた場合には、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤１０中において接着剤用フィルム２０の界面２１が残ってしまう傾向にあり、他方、前記材料の熱硬化開始温度を超えた温度において前記接着剤用フィルムを積層させた場合には、接着剤用フィルム２０中の材料が硬化してしまうことから、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤１０が接着剤として機能しなくなる傾向にある。
【００４６】
（半導体装置の製造方法）
次に、本発明の半導体装置の製造方法について説明する。すなわち、本発明の半導体装置の製造方法は、上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤を用いて、半導体素子を基板に接着することを特徴とする方法である。
【００４７】
以下、図面を参照しながら本発明の半導体装置の製造方法の好適な一実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４８】
図２は、本発明に用いられる基板の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。図２に示す基板３０においては、基板３０上に電子部品４０が搭載されている。
【００４９】
基板３０としては特に制限されないが、回路が形成された基板を適宜用いることができ、例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）を用いることができる。また、基板３０上に搭載される電子部品４０としては特に制限されないが、例えば抵抗素子、コンデンサー等の受動部品を挙げることができる。
【００５０】
また、回路形成された基板３０の上に電子部品４０を搭載する方法も特に制限されず、半田を用いた従来の表面搭載技術や、導電ペーストを用いる方法、スタッドバンプを用いる方法等といった従来公知の方法を適宜採用することができる。
【００５１】
次に、このような基板３０を用いた本発明の半導体装置の製造方法の好適な方法を説明する。このような本発明の半導体装置の製造方法の好適な方法は、基本的には、半導体素子に上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤を供給する工程（i）と、電子部品が搭載された基板の表面に前記半導体素子固定用フィルム状接着剤の表面が積層されるようにして前記半導体素子を基板に接着する工程（ii）と、前記半導体素子と基板とをボンディングワイヤーを介して接続する工程（iii）と、封止樹脂により基板と半導体素子とを封止して半導体装置を得る工程（iv）とを含む方法である。
【００５２】
先ず、工程（i）について説明する。すなわち、工程（i）は、半導体素子に上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤を供給する工程である。
【００５３】
図３は、半導体素子固定用フィルム状接着剤積層半導体素子の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。すなわち、図３は、半導体素子５０の裏面５０ａに半導体素子固定用フィルム状接着剤１０が積層されている状態を示す。半導体素子固定用フィルム状接着剤１０は接着剤用フィルム２０が複数枚積層してなる前述の本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤である。更に、このような半導体素子５０としては特に制限されず、公知の半導体素子を適宜用いることができる。
【００５４】
このような前記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに供給する方法としては特に制限されず、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａを積層させることが可能な方法を適宜採用することができる。半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに供給する好適な方法としては、半導体素子５０の裏面５０ａに接着剤用フィルム２０を貼り合せた後、所望の厚さとなるまで順次接着剤用フィルム２０を積層させて半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに供給する方法や、接着剤用フィルム２０を予め目的の厚さに積層して得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに貼り合せて半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに供給する方法等を挙げることができる。
【００５５】
また、このような前記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに供給する際に用いる装置としては特に制限されず、例えば、ロールラミネーター等のような公知の装置を適宜用いることができる。
【００５６】
また、このような半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに張り合わせる際には、接着剤用フィルム２０を構成する材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度以上であって且つ前記材料の熱硬化開始温度以下である温度範囲内の温度において半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を張り合わせることが好ましい。このような温度条件下において半導体素子５０に半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を張り合わせることで、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０中において、接着剤用フィルム２０の界面がなくなる傾向にある。また、このような温度条件が前記材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度未満である場合には、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０中において接着剤用フィルム２０の界面が残ってしまう傾向にあり、他方、熱硬化開始温度を超えると、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに張り合わせる段階において、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０が硬化してしまい、半導体素子を基板に接着する際に基板に対する接着性が低下する傾向にある。
【００５７】
また、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに供給した後においては、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０面にダイシングフィルムを貼り合せ、ダイシングマシンにより半導体素子を個片化することにより、裏面に接着剤が供給された半導体素子固定用フィルム状接着剤積層半導体素子を得ることができる。
【００５８】
このようなダイシングフィルムは特に制限されず、適宜公知のダイシングフィルムを用いることができる。更に、前記ダイシングマシンも特に制限されず、適宜公知のダイシングマシンを用いることができる。
【００５９】
次に、工程（ii）〜（iv）について説明する。すなわち、工程（ii）は電子部品が搭載された基板の表面に前記半導体素子固定用フィルム状接着剤の表面が積層されるようにして前記半導体素子を基板に実装する工程であり、工程（iii）は前記半導体素子と基板とをボンディングワイヤーを介して接続する工程であり、工程（iv）は、封止樹脂により基板と半導体素子とを封止して半導体装置を得る工程である。
【００６０】
図４（ａ）〜（ｄ）は、このような工程（ii）〜（iv）の好適な一実施形態を示す概略図である。図４（ａ）は電子部品４０が搭載されている基板３０を示し、図４（ｂ）は電子部品４０が搭載された基板３０の表面に半導体素子５０が実装された状態を示し、図４（ｃ）は半導体素子５０がボンディングワイヤー６０を介して基板３０と接続された状態を示し、図４（ｄ）は基板３０と半導体素子５０とが封止樹脂７０で封止された半導体装置８０を示す。なお、図４（ａ）及び（ｂ）が工程（ii）に対応し、図４（ｃ）が工程（iii）に対応し、図４（ｄ）が工程（iv）に対応する。
【００６１】
工程（ii）においては、先ず、図４（ａ）に示すような基板３０を準備する。このような基板３０は、前述の図２に示す基板３０と同様のものであり、前述のようにして電子部品４０を基板３０に搭載させて得られるものである。そして、前述の図３に示すような半導体素子固定用フィルム状接着剤１０積層半導体素子５０を準備する。
【００６２】
次に、図４（ｂ）に示すように、電子部品４０が搭載された基板３０の表面に半導体素子固定用フィルム状接着剤１０の表面が積層されるようにして半導体素子５０を基板３０上に実装する（工程（ii））。
【００６３】
このような半導体素子５０を基板３０上に実装する方法としては特に制限されず、フィルム状の半導体素子固定用接着剤を利用して半導体素子を基板又は電子部品に接着させることが可能な従来の方法を適宜採用することができる。このような実装方法としては、上部からの加熱機能を有するフリップチップボンダーを用いた実装技術を用いる方法、下部からのみの加熱機能を有するダイボンダーを用いる方法、ラミネーターを用いる方法等の従来公知の加熱、加圧方法を挙げることができる。このように、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を用いて半導体素子５０を基板３０上に実装することで、電子部品４０により生じる基板上の凹凸に、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を追従させながら基板と半導体素子とを接着することが可能となり、図４（ｂ）に示すように、半導体素子と基板との間を全て半導体素子固定用フィルム状接着剤で覆うことができる。すなわち、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を用いることで、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０で基板の凹凸を埋め込むことができるため、基板と半導体素子との間に空間が生じることがなく半導体素子を基板に固定することが可能となる。
【００６４】
本発明の半導体装置の製造方法においては、半導体素子５０を基板３０上に実装する際の温度条件を半導体素子固定用フィルム状接着剤１０の溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下（より好ましくは１〜５０Ｐａ・ｓの範囲）となる温度で実装することが好ましい。このような温度条件において、半導体素子を基板上に実装することで、基板上の凹凸を半導体素子固定用フィルム状接着剤でより効率よく埋め込みながら半導体素子を基板に固定することが可能となる。なお、このような条件を満たす具体的な温度範囲は半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を製造する際に選択する材料の種類によって異なるものではあるが、例えば、前述の本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤に用いられた材料が前記接着剤用組成物である場合には１４０〜１８０℃程度であることが好ましい。
【００６５】
また、半導体素子５０を基板３０上に実装する際の圧力条件は用いる半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を製造する際に選択する材料によっても異なるものではあるが、一般に０．１〜１ｋｇｆ／ｃｍ２程度であることが好ましい。前記圧力が前記下限未満では、電子部品により生じる基板上の凹凸を半導体素子固定用フィルム状接着剤で埋め込むために時間がかかり、更にはボイドの発生を十分に防止できなくなる傾向にあり、他方前記上限を超えると、接着剤のはみ出しを制御できなくなる傾向にある。
【００６６】
次に、工程（iii）においては、図４（ｃ）に示すように、半導体素子５０と基板３０とをボンディングワイヤー６０を介して接続する。このような半導体素子５０と基板３０とをボンディングワイヤー６０を介して接続する方法としては特に制限されず、従来公知の方法、例えば、ワイヤーボンディング方式の方法、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式の方法等を適宜採用することができる。
【００６７】
次に、工程（iv）においては、図４（ｄ）に示すように、封止樹脂７０により基板３０と半導体素子５０とを封止して半導体装置８０を得る。封止樹脂７０としては特に制限されず、半導体装置の製造に用いることができる適宜公知の樹脂を用いることができる。また、封止樹脂７０を用いる方法としても特に制限されず、適宜公知の方法を採用することが可能である。
【００６８】
このような本発明の半導体装置の製造方法によれば、電子部品４０によって生じる基板３０上の凹凸が半導体素子固定用フィルム状接着剤１０によって埋め込むことができるため、基板３０と半導体素子５０との間に空間を生じることなく半導体素子５０を基板３０に固定することができ、これによって、容積を抑制したまま電子部品４０を効率よく内蔵させた半導体装置８０を製造することが可能となる。
【００６９】
（半導体装置）
次に、本発明の半導体装置について説明する。すなわち、本発明の半導体装置は、半導体素子と、基板と、前記半導体素子と基板とを接着している上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤とを備えることを特徴とするものである。
【００７０】
以下、図面を参照しながら本発明の半導体装置の好適な一実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７１】
図５は、本発明の半導体装置の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。図５に示す本発明の半導体装置８０は、基本的には、半導体素子５０と、基板３０と、前記半導体素子と基板とを接着している上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０とを備える。また、図５に示す半導体装置においては、基板３０上に電子部品４０が搭載されている。更に、基板３０と半導体素子５０とがボンディングワイヤー６０を介して接続されている。また、図５に示す半導体装置においては、半導体素子５０と、基板３０と、前記半導体素子と基板とを接着している半導体素子固定用フィルム状接着剤１０とが封止樹脂７０に覆われている。
【００７２】
このような半導体装置に用いられる半導体素子固定用フィルム状接着剤１０、基板３０、電子部品４０、半導体素子５０等については前述の通りであり、用途に応じて適宜基板や電子部品等を選択して配置することができる。また、このような半導体装置の製造方法も前述の通りである。
【００７３】
このような半導体装置は、上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤を用いているため、容積を抑制したまま電子部品４０を効率よく内蔵させることができることから、特に、携帯電話等の小型化が求められる用途の電子機器等に好適に用いることができる。
【実施例】
【００７４】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７５】
（実施例１）
先ず、ロールラミネーターを用いて、厚さ１５０μｍの半導体機能面の裏面に、温度５０℃、荷重０．３ＭＰａの条件で、厚さ１３０μｍの接着剤用フィルム（新日鐵化学製、商品名「ＮＥＸ−１３０Ｃ」）を配置した。
【００７６】
次に、ロールラミネーターを用いて、厚さ１５０μｍの半導体機能面の裏面に配置された前記接着剤用フィルムの表面に、温度５０℃、荷重０．３ＭＰａの条件で、厚さ１３０μｍの接着剤用フィルム（新日鐵化学製、商品名「ＮＥＸ−１３０Ｃ」）を更に３枚貼り合わせた。このようにして得られた半導体素子固定用フィルム状接着剤の厚さは５２０μｍであった。なお、温度５０℃における前記接着剤用フィルムに用いた材料の溶融粘度は１７０００Ｐａ・ｓであり、得られた半導体素子固定用フィルム状接着剤中において、接着剤用フィルムの界面が見えなくなっていた。
【００７７】
その後、ロールラミネーターを用いて、半導体素子固定用フィルム状接着剤面にダイシングフィルム（リンテック製、商品名「Ｄ−１１」）を貼り合せた後、ダイシングマシンにより半導体素子を個片化することにより、裏面に接着剤が供給された半導体素子固定用フィルム状接着剤積層半導体素子を得た。
【００７８】
次に、ＦＲ−５基板（日立化成社製の商品名「ＭＣＬ−Ｅ−６７９Ｆ」）を用いて作成されたプリント配線板上の所定の端子に半田ペーストを印刷し、半田ペースト印刷済み端子に対応する部位に長辺６００μｍ、短辺３００μｍの抵抗素子（以下において、「電子部品」という。）３０個をＳＭＴペーストにより仮固定した後、リフロー炉に投入し、電子部品とプリント配線板を電気的に接続させて、基板上に電子部品を搭載させた。この際の電子部品の高さは、平均で２３０μｍであった。
【００７９】
そして、半導体素子固定用フィルム状接着剤積層半導体素子を１６０℃に加熱しながら荷重０．０６ＭＰａの条件で、電子部品が搭載された基板上に実装した。この際、前述の測定方法により測定した半導体素子固定用フィルム状接着剤の溶融粘度は３０Ｐａ・ｓであった。このようにして前記半導体素子固定用フィルム状接着剤により、電子部品が搭載された基板上に半導体素子が固定され、電子部品が搭載された基板上に半導体素子が実装された構造物を得た。このようにして得られた構造物に対して、ＩＲ観察と断面観察とを行ったところ、得られた構造物中にはボイドがないことが確認された。また、このような構造物においては、前記電子部品により生じる基板上の凹凸が前記半導体素子固定用フィルム状接着剤により埋め込まれていることが確認された。
【００８０】
次に、このようにして得られた構造物を用いて、半導体素子と前記プリント回路基板とをボンディングワイヤーを介して電気的に接続し、封止樹脂によって封止した。このようにして得られた半導体装置に対して動作確認を行ったが問題がないものであることが確認された。
【００８１】
このような結果からも明らかなように、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤においては、従来の半導体素子固定用接着剤にない厚さのフィルム状の接着剤とすることができ、ボイドなく、しかも前記電子部品により生じる基板上の凹凸を、前記半導体素子固定用フィルム状接着剤により埋め込みながら基板と半導体素子とを接着することが可能となることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上説明したように、本発明によれば、半導体素子固定用フィルム状接着剤であるにも拘らず、その厚さを基板上に設置される電子部品の厚さよりも厚くしながらボイドの発生を十分に防止することができ、しかも基板上に設置された電子部品の厚さによって基板と半導体素子との間に生じてしまう空間をその半導体素子固定用フィルム状接着剤によって十分に埋め込むことができ、凹凸のある基板に半導体素子を効率よく且つ確実に接着することが可能な半導体素子固定用フィルム状接着剤、それを用いた半導体装置、及び、その半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。
【００８３】
したがって、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤は、半導体素子を凹凸のある基板上にボイドの発生を防止しながら効率よく接着することができるため、半導体装置の小型化を図れる半導体素子固定用フィルム状接着剤として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】半導体素子固定用フィルム状接着剤の構成の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明に用いられる基板の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図３】半導体素子固定用フィルム状接着剤積層半導体素子の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法の好適な一実施形態を示す工程概略図である。
【図５】本発明の半導体装置の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０…半導体素子固定用フィルム状接着剤、２０…接着剤用フィルム、２１…接着剤用フィルムの界面、３０…基板、４０…電子部品、５０…半導体素子、５０ａ…半導体素子の裏面、６０…ボンディングワイヤー、７０…封止樹脂、８０…半導体装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子固定用フィルム状接着剤、それを用いた半導体装置、並びに、その半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、電子機器の高機能化や軽薄短小化が進み、電子機器に用いられる様々な部品の高密度集積化や高密度実装化が要求されている。そして、このような電子機器に用いられる半導体装置においては、その小型化や多ピン化が進められている。また、このような半導体装置に用いられる半導体素子を実装する基板についても、その小型化や細配線化が進められており、例えば、電子機器への半導体装置の収納性を高めるため、リジット基板とフレキシブル基板とを積層して一体化した折り曲げ可能なリジットフレックス基板が使われるようになってきた。
【０００３】
このような状況下において、従来のようなリードフレームを使用する半導体装置では小型化に限界があるため、基板上に半導体素子を実装するＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）といったエリア実装型の搭載方式を採用した半導体装置が提案されてきた。そして、このような半導体装置に用いられている半導体素子の電極と、基板の電極とを電気的に接続する方法としては、ワイヤーボンディング方式やＦＣ（Ｆｒｉｐ Ｃｈｉｐ）接続方式が知られており、近年では、より小型化に有利なＦＣ接続方式と、ＢＧＡやＣＳＰ搭載方式とを採用して得られる半導体装置が開示されている。
【０００４】
しかしながら、このような搭載方式を採用した従来の半導体装置においては、一つの半導体装置に対して半導体素子を一つしか収納できないことから半導体装置の小型化に限界があった。また、このような従来の搭載方式を採用した半導体装置においては、半導体素子が動作するために必要な受動素子等の電子部品が半導体装置の外部に配置されていたことから、これを用いる電子機器の小型化にも限界があり、更には配線長が長くなってしまうため高速信号を扱う場合に設計上の制約が大きくなっていた。
【０００５】
そこで、受動素子等の電子部品を半導体装置の内部に備えることを可能とした半導体装置が研究、開示されてきた。このような半導体装置としては、例えば、特開平８−１６２６０８号公報（特許文献１）に記載の基板上に半導体素子とコンデンサ（電子部品）とを一体成型した半導体装置や、特開２００５−１２１９９号公報（特許文献２）に記載の基板と、前記基板上に実装された受動素子と、前記受動素子の表面に積層された半導体素子とを備える半導体装置等が挙げられる。このような半導体装置においては、基板上に半導体素子を接着するために半導体素子固定用接着剤が用いられている。そして、このような半導体素子固定用接着剤の分野においても、得られる半導体装置の小型化を図るために、種々の半導体素子固定用接着剤が研究、開示されてきている。
【０００６】
例えば、特開２００５−６０４１７号公報（特許文献３）においては、（Ａ）テトラカルボン酸二無水物からなる酸二無水物成分、及び、特定のシリコーンジアミンと、特定の芳香族ジアミンを主たる成分として含有するジアミン成分より重合されたポリイミド樹脂１００重量部、（Ｂ）エポキシ樹脂５〜２００重量部、（Ｃ）エポキシ樹脂硬化剤０．１〜１００重量部、（Ｄ）無機フィラー０〜３００重量部、（Ｅ）有機溶剤１００〜５００重量部よりなるスクリーン印刷用接着剤ワニスが開示されている。しかしながら、特許文献３に記載の従来の液体型の半導体素子固定用接着剤を用いた場合、その接着剤中に有機溶剤を含むため乾燥し難く、膜厚を厚くした場合には形成された接着剤層の膜にボイドが生じてしまっていた。そのため、このような液体型の半導体素子固定用接着剤においては、乾燥後の接着剤層の厚みを２００μｍ以上とすることはできず、基板上に設置された電子部品の厚さによって基板と半導体素子との間に生じてしまう空間を、その半導体素子固定用接着剤で埋め込むことができなかった。また、このような従来の液体型の半導体素子固定用接着剤においては、その接着剤をスクリーン印刷で付着させていたことから生産コスト面でも問題があった。
【０００７】
また、特開平１０−２５９３６４号公報（特許文献４）においては、接着剤フィルム（ａ）と、第２の接着剤層を形成した接着剤フィルム（ｂ）と、有機溶剤可溶性接着剤からなる塗布液を塗布、乾燥して形成した接着剤フィルム（ｃ）とからなる電子部品用接着テープが開示されている。しかしながら、特許文献４に記載の従来の半導体素子固定用接着剤においては、接着剤層の数だけ塗工工程が必要で塗工設備、生産コスト面で大きな問題があった。更に、有機溶剤可溶性接着剤層を乾燥させる際に有機溶剤を蒸発させることが困難であるとともに、乾燥させて得られる有機溶剤可溶性接着剤層中にボイドが生じてしまうという問題があった。そのため、特許文献４に記載されているような半導体素子固定用接着剤においては、その厚みを２００μｍ以上とすることはできず、基板上に設置された電子部品の厚さによって基板と半導体素子との間に生じてしまう空間を、その半導体素子固定用接着剤で埋め込むことができなかった。
【０００８】
更に、特開２００１−４９２２０号公報（特許文献５）においては、（Ａ）シリカ、（Ｂ）フェノキシ樹脂、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂及び（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤を必須成分とし、組成物中のシリカ含有量が５０〜８０質量％であり、且つ（Ｂ）フェノキシ樹脂／（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂の重量比が０．０２〜１の範囲であるフィルム状接着剤用組成物が開示されている。しかしながら、特許文献５に記載のフィルム状の半導体素子固定用接着剤においては、基板上に設置された電子部品の厚さが厚い場合には、基板と半導体素子との間に生じてしまう空間をその半導体素子固定用接着剤で十分に埋め込むことができなかった。
【特許文献１】特開平８−１６２６０８号公報
【特許文献２】特開２００５−１２１９９号公報
【特許文献３】特開２００５−６０４１７号公報
【特許文献４】特開平１０−２５９３６４号公報
【特許文献５】特開２００１−４９２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、半導体素子固定用フィルム状接着剤であるにも拘らず、その厚さを基板上に設置される電子部品の厚さよりも厚くしながらボイドの発生を十分に防止することができ、しかも基板上に設置された電子部品の厚さによって基板と半導体素子との間に生じてしまう空間をその半導体素子固定用フィルム状接着剤によって十分に埋め込むことができ、凹凸のある基板に半導体素子を効率よく且つ確実に接着することが可能な半導体素子固定用フィルム状接着剤、それを用いた半導体装置、並びに、その半導体装置の製造方法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】
【００１０】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、１４０℃における溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下である材料からなる接着剤用フィルムを複数枚積層することにより、基板上の電子部品の厚さよりも厚い厚さを有する半導体素子固定用フィルム状接着剤を得ることができ、これによってボイドの発生を十分に防止しつつ、基板上に設置された電子部品の厚さによって基板と半導体素子との間に生じてしまう空間を、半導体素子固定用フィルム状接着剤によって十分に埋め込んで基板に半導体素子を効率よく且つ確実に接着することが可能となるということを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤は、１４０℃における溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下である材料からなる接着剤用フィルムを複数枚積層してなるものであり、且つ、厚さが２００μｍ〜２０００μｍであることを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、本発明における材料の溶融粘度の測定方法を説明する。すなわち、本発明における材料の溶融粘度の測定方法は、測定装置としてフローテスター（島津製作所製の商品名「ＣＦＴ−５００Ａ」）を用い、試験片の樹脂を予め所定の温度に加熱し、その溶融物が細管を通過する時の粘性抵抗より測定する方法である。
【００１３】
また、上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤としては、前記材料が、（Ａ）シリカと、（Ｂ）フェノキシ樹脂と、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂と、（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤とを含有し、（Ａ）シリカの含有量が５０〜８０質量％であり、且つ、（Ｂ）フェノキシ樹脂と（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂との重量比（（Ｂ）フェノキシ樹脂／（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂）が０．０２〜１の範囲である接着剤用組成物であることが好ましい。
【００１４】
さらに、上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤としては、前記材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度以上であって且つ前記材料の熱硬化開始温度以下である温度範囲内の温度において、前記複数枚の接着剤用フィルムを積層したものであることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤を用いて、半導体素子を基板に接着することを特徴とする方法である。
【００１６】
さらに、本発明の半導体装置は、半導体素子と、基板と、前記半導体素子と基板とを接着している上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、半導体素子固定用フィルム状接着剤であるにも拘らず、その厚さを基板上に設置される電子部品の厚さよりも厚くしながらボイドの発生を十分に防止することができ、しかも基板上に設置された電子部品の厚さによって基板と半導体素子との間に生じてしまう空間をその半導体素子固定用フィルム状接着剤によって十分に埋め込むことができ、凹凸のある基板に半導体素子を効率よく且つ確実に接着することが可能な半導体素子固定用フィルム状接着剤、それを用いた半導体装置、及び、その半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
【００１９】
（半導体素子固定用フィルム状接着剤）
先ず、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤について説明する。すなわち、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤は、１４０℃における溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下である材料からなる接着剤用フィルムを複数枚積層してなるものであり、且つ、厚さが２００μｍ〜２０００μｍであることを特徴とするものである。このような半導体素子固定用フィルム状接着剤は、従来の半導体素子固定用接着剤を使った半導体素子と基板とを接着する方法に適応可能でありながら、半導体素子に実装する温度において低溶融粘性を示し、これによって前記半導体素子固定用フィルム状接着剤が基板上の凹凸に追従して、基板と半導体素子とに生じる空間を、その半導体素子固定用フィルム状接着剤で埋め込みながら半導体素子を基板に効率よく且つ確実に固定することを可能とするものである。
【００２０】
本発明にかかる材料は、上述の本発明における材料の溶融粘度の測定方法を採用して測定される１４０℃における溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下となる材料である。このような溶融粘度が５０Ｐａ・ｓを超えると、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤を用いて半導体素子と基板とを接着する際に、基板上に設置された電子部品の厚さによって生じる基板上の凹凸に前記半導体素子固定用フィルム状接着剤を追従させることができず、基板と半導体素子との間に空間が生じてしまう。
【００２１】
このような材料の１４０℃における溶融粘度としては、１Ｐａ・ｓ〜５０Ｐａ・ｓであることがより好ましい。このような溶融粘度が前記下限未満では、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤が柔らかくなりすぎて、基板に半導体素子を接着する際の操作性が低下する傾向にある。
【００２２】
また、このような材料としては１４０℃における溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下である材料であれば特に制限されず、公知の接着剤用の組成物等を適宜用いることができる。そして、このような材料の中でも、より十分にボイドの発生を防止することができ、しかも凹凸のある基板に半導体素子をより効率よく接着することが可能となるという観点から、（Ａ）シリカと、（Ｂ）フェノキシ樹脂と、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂と、（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤とを含有し、（Ａ）シリカの含有量が５０〜８０質量％であり、且つ、（Ｂ）フェノキシ樹脂と（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂との重量比（（Ｂ）フェノキシ樹脂／（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂）が０．０２〜１の範囲である接着剤用組成物を用いることが好ましい。
【００２３】
本発明の材料として好適に用いることができる前記接着剤用組成物に用いられる（Ａ）シリカとしては特に限定されず、破砕状や球状の溶融シリカ粉末が挙げられる。このような（Ａ）シリカの中でも平均粒径が５〜４０μｍの球状シリカと平均粒径が０．１〜５μｍの微粒子球状シリカの混合物を用いることがより好ましい。このような（Ａ）シリカを用いる場合には、全球状シリカ中に占める微粒子球状シリカの割合が５０質量％以下であることが好ましく、５〜５０質量％の範囲であることがより好ましい。前記微粒子球状シリカの割合が５０質量％を超えると、組成物の溶融粘度が増大して仮圧着特性を低下させる傾向があり、他方、微粒子球状シリカの割合が５質量％未満であると接着剤用フィルムとしたときのフィルムの表面状態の安定性が低下したり、フィルム自体が脆くなったりする傾向がある。このように、前記微粒子球状シリカ比率が５〜５０質量％の範囲にある場合には、幅広い粒度分布となるため安定したフィルム表面性状及びフィルム流動性を示すことが可能となる。
【００２４】
また、前記接着剤用組成物中の（Ａ）シリカの含有量は、５０〜８０質量％の範囲であることが好ましい。本発明にかかる接着剤用フィルムの線膨張率低減の観点からは（Ａ）シリカをより多く含有させることが好ましいが、このような接着剤用組成物中の（Ａ）シリカの含有量が８０質量％を超えると、バインダーとして働く樹脂成分が不足することによって前記接着剤用組成物の粘度が上昇し、接着剤用組成物からなる接着剤用フィルムが脆くなって仮圧着性能が著しく低下する傾向にある。また、前記接着剤用組成物中の（Ａ）シリカの含有量が５０質量％未満では、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤の線膨張率が十分に低減できないため、半導体素子と、電子部品及び基板との間の応力が大きくなる傾向にあり、例えば、半導体装置（パッケージ）を組み立てた後の温度サイクル試験（−６５〜１５０℃）の際に半導体装置が発生する応力に耐えられないケースが生じる。
【００２５】
さらに、前記接着剤用組成物中の（Ａ）シリカの含有量としては、より確実に前記接着剤用組成物の１４０℃における溶融粘度を５０Ｐａ・ｓ以下とするという観点からは、５０〜７０質量％であることがより好ましい。
【００２６】
また、前記接着剤用組成物に用いられる（Ｂ）フェノキシ樹脂は特に制限されず、公知のフェノキシ樹脂を用いることができる。（Ｂ）フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡのようなビスフェノールとエピクロロヒドリンとから得られる分子量が１００００以上となる熱可塑性樹脂を挙げることができる。このようなフェノキシ樹脂としては、より確実に前記接着剤用組成物の１４０℃における溶融粘度を５０Ｐａ・ｓ以下とするという観点からは、分子量が１００００〜３５０００のものであることが好ましい。また、このようなフェノキシ樹脂は、エポキシ樹脂と構造が類似していることから、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂との相溶性がよく、更に、接着性もよいという特徴を有する。（Ｂ）フェノキシ樹脂としては、主骨格がビスフェノールＡ型のものが好適に用いられるが、その他にもビスフェノールＡ／Ｆ混合型フェノキシ樹脂や臭素化フェノキシ樹脂等の市販のフェノキシ樹脂も好適に用いることができる。
【００２７】
また、前記接着剤用組成物に用いられる（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、フェノールノボラックグリシジルエーテル型、オルソクレゾールノボラックグリシジルエーテル型、フルオレンビスフェノールグリシジルエーテル型、トリアジングリシジルエーテル型、ナフトールグリシジルエーテル型、ナフタレンジオールグリシジルエーテル型、トリフェニルグリシジルエーテル型、テトラフェニルグリシジルエーテル型、ビスフェノールＡグリシジルエーテル型、ビスフェノールＦグリシジルエーテル型、ビスフェノールＡＤグリシジルエーテル型、ビスフェノールＳグリシジルエーテル型、トリメチロールメタングリシジルエーテル型等が例として挙げられる。このような（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂の中でも、分子内に２個以上のグルシジルエーテル基を持つものが好ましい。また、このような（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、１種を単独で、或いは２種以上のものを混合して使用することが可能である。
【００２８】
（Ｂ）フェノキシ樹脂／（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂で計算される重量比は０．０２〜１の範囲であることが好ましく、０．１〜０．７の範囲であることがより好ましい。前記重量比が０．０２未満では得られる前記接着剤用組成物をフィルム形状とすることができない傾向にあり、他方、前記重量比が１を越えると、得られるフィルムが脆くなる傾向にある。また、（Ｂ）フェノキシ樹脂／（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂で計算される重量比は、より確実に前記接着剤用組成物の１４０℃における溶融粘度を５０Ｐａ・ｓ以下とするという観点からは、０．３〜０．５の範囲であることが特に好ましい。
【００２９】
さらに、前記接着剤用組成物に用いられる（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤には、アミン類、酸無水物類、多価フェノール類等の公知の硬化剤を使用することができるが、好ましくは常温以上の所定の温度、例えば（Ｂ）フェノキシ樹脂と（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂とその他必要により加えられる樹脂（但し、（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤を除く）からなる樹脂成分が必要な粘着性を示す温度以上で硬化性を発揮し、しかも速硬化性を発揮する潜在性硬化剤である。このような潜在性硬化剤としては、ジシアンジアミド、イミダゾール類、ヒドラジド類、三弗化ホウ素−アミン錯体、アミンイミド、ポリアミン塩及びこれらの変性物、更にマイクロカプセル型のものも使用可能である。これらは、１種を単独で或いは２種以上混合して使用することができる。このような潜在性硬化剤を使用することで室温での長期保存も可能な保存安定性の高いフィルム接着剤用組成物を提供できる。このようなエポキシ樹脂硬化剤の含有量としては（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂に対して、通常、０．５〜５０質量％の範囲である。
【００３０】
また、前記接着剤用組成物には、（Ａ）〜（Ｄ）成分以外にも、本発明の効果を損なわない範囲において他の樹脂を少量含有させてもよい。このような他の樹脂としては特に制限されず、例えば、シランカップリング材、表面改質材を挙げることができる。
【００３１】
以下において、前記接着剤用組成物中に含有される（Ｂ）フェノキシ樹脂と、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂と、必要により加えられる他の樹脂（但し、（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤を除く）とからなる成分を樹脂成分といい、このような樹脂成分を均一な組成物としたときの軟化点を樹脂成分の軟化点という。
【００３２】
（Ｂ）フェノキシ樹脂と、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂との混合比率は、その成分の組み合わせによって変わるものではあるが、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤がより優れた仮圧着性を示すという観点から、前記樹脂成分の混合物の軟化点が、好ましくは１００℃以下、更に好ましくは５０〜１００℃、最も好ましくは６５〜９０℃の範囲となるように（Ｂ）フェノキシ樹脂と、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂とを混合することが好ましい。前記樹脂成分の軟化点が１００℃を超える場合は、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤のシートが硬く、脆くなるとともに仮圧着が困難となる傾向にあり、また、軟化点が５０℃未満の場合、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤の表面にタック性が強く発現してハンドリング性が著しく低下するとともに、常温保存時に前記半導体素子固定用フィルム状接着剤が流動してしまう傾向にある。
【００３３】
また、前記接着剤用組成物中の前記樹脂成分中に占める（Ｂ）フェノキシ樹脂の割合としては、５０質量％以下であることが好ましい。（Ｂ）フェノキシ樹脂の割合を５０質量％以下とすることで、前記半導体素子固定用フィルム状接着剤のシートに支持性を持たせることが容易となる傾向にある。また、前記樹脂成分中に占める（Ｂ）フェノキシ樹脂の割合としては、１０〜５０質量％であることがより好ましい。（Ｂ）フェノキシ樹脂の割合が１０質量％未満の場合には、得られる前記半導体素子固定用フィルム状接着剤のシートが脆くなり、樹脂成分の軟化点も低くなるため前記シート単独での支持性が発現しにくくなる傾向にあり、他方、５０質量％を超えると、前記シートが硬くなり、前記シート単独では割れやすくなる傾向にある。更に、前記接着剤用組成物中の前記樹脂成分中に占める（Ｂ）フェノキシ樹脂の割合としては、より確実に前記接着剤用組成物の１４０℃における溶融粘度を５０Ｐａ・ｓ以下とするという観点からは、１０〜３０質量％であることが特に好ましい。
【００３４】
また、前記接着剤組成物には、他の添加剤として、例えばカップリング剤、酸化防止剤、難燃剤、着色剤、応力緩和剤としてブタジエン系ゴムやシリコーンゴム等を含有することも可能である。このような添加剤の中でもシリカとの界面を補強し高い破壊強度を発現させるとともに接着力を向上するという観点から、前記カップリング剤が好ましい。また、このようなカップリング剤としては、アミノ基、エポキシ基を含有したものを用いることがより好ましい。
【００３５】
本発明にかかる接着剤用フィルムは、前記材料をフィルム化して得られるものである。このようにして、前記材料をフィルム化して得られる本発明にかかる接着剤用フィルムは、常温においてタック性が小さく作業性に優れるものとなる傾向にある。
【００３６】
また、このようなフィルム化の方法としては特に制限されず、適宜公知の方法を採用することが可能である。以下において、本発明の材料として好適な前記接着剤用組成物をフィルム化する好適な方法を説明する。
【００３７】
前記接着剤用組成物をフィルム化する好適な方法としては、例えばトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ＭＩＢＫやＭＥＫ等のケトン系、モノグライム、ジグライム等のエーテル系の単独又は混合した有機溶媒に前記接着剤用組成物を溶解させ、得られたワニスを離型処理されたＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴ等の基材（保護フィルム）に塗工し、前記接着剤用組成物の硬化開始温度以下の熱処理を施し、乾燥する方法を挙げることができる。また、このような前記接着剤用組成物から形成される接着剤用フィルムの厚みは、ボイドの発生を防止するという観点から、１０〜１５０μｍの範囲であることが好ましい。
【００３８】
以下、図面を参照しながら本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３９】
図１は、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０の構成の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。図１に示す本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０は複数枚の接着剤用フィルム２０を備える。このように、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０は接着剤用フィルム２０を複数枚積層してなり、且つ、厚さＬが２００μｍ〜２０００μｍのものである。
【００４０】
このような半導体素子固定用フィルム状接着剤の厚さＬが２００μｍ未満では、半導体素子を接着させる基板上に設置されている電子部品の厚さよりも半導体素子固定用フィルム状接着剤の厚さが薄くなるため、前記電子部品によって基板と半導体素子との間に生じてしまう空間を前記半導体素子固定用フィルム状接着剤によって埋め込むことができなくなる。他方、このような半導体素子固定用フィルム状接着剤の厚さＬが２０００μｍを超えると使用時に厚さ方向で十分な熱が伝わらなくなる。
【００４１】
また、このような半導体素子固定用フィルム状接着剤の厚さＬとしては、２５０μｍ〜１８００μｍとすることが好ましく、３００μｍ〜１５００μｍとすることがより好ましい。前記半導体素子固定用フィルム状接着剤の厚さＬが前記下限未満では、基板と半導体素子との間に生じてしまう空間を前記半導体素子固定用フィルム状接着剤によってより十分に埋め込むことができなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると使用時に厚さ方向で十分な熱を伝えることが困難となる傾向にある。
【００４２】
また、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０としては、前記材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度以上であって且つ前記材料の熱硬化開始温度以下である温度範囲内の温度において、前記複数枚の接着剤用フィルム２０を積層したものであることが好ましい。前記材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度以上であって且つ前記材料の熱硬化開始温度以下である温度範囲内の温度において、前記複数枚の接着剤用フィルム２０を積層した場合には、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤中において前記接着剤用フィルム２０の界面２１がなくなる傾向にある。従って、このような条件を満たす本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０は、あたかも１枚の接着剤用シートからなるもののように見える。
【００４３】
本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０の硬化物の線膨張率は、常温（２３℃）において３０ｐｐｍ以下であることが好ましい。前記線膨張率の値が３０ｐｐｍより高いと、電子部品や基板等との線膨張率の差が大きくなるため、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０による電子部品や基板に対する応力を十分に抑制できなくなり、得られる半導体装置の使用時に一部が破壊してしまう傾向にある。また、電子部品や基板の線膨張率に合わせるという観点からは、このような半導体素子固定用フィルム状接着剤１０の硬化物の線膨張率としては１０〜２０ｐｐｍであることがより好ましい。
【００４４】
接着剤用フィルム２０を複数枚積層する方法としては特に制限されず、前述のようにして接着剤用フィルム２０を予め複数枚調製した後、これらを順次積層させてもよく、前述のようにして本発明の材料を含有するワニスを保護フィルム上に塗工し、乾燥させて接着剤用フィルム２０を調製した後、得られた接着剤用フィルム２０の表面に再度前記ワニスを塗工し、乾燥させて接着剤用フィルム２０を順次積層させてもよい。また、このような接着剤用フィルム２０を複数枚積層する工程は、半導体素子に前記半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を供給する際に同時に行ってもよい。
【００４５】
このような接着剤用フィルムを複数枚積層する方法としては、前記材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度以上であって且つ前記材料の熱硬化開始温度以下である温度範囲内の温度において、前記複数枚の接着剤用フィルム２０を積層させる方法を採用することが好ましい。前記材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度未満において前記接着剤用フィルムを積層させた場合には、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤１０中において接着剤用フィルム２０の界面２１が残ってしまう傾向にあり、他方、前記材料の熱硬化開始温度を超えた温度において前記接着剤用フィルムを積層させた場合には、接着剤用フィルム２０中の材料が硬化してしまうことから、得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤１０が接着剤として機能しなくなる傾向にある。
【００４６】
（半導体装置の製造方法）
次に、本発明の半導体装置の製造方法について説明する。すなわち、本発明の半導体装置の製造方法は、上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤を用いて、半導体素子を基板に接着することを特徴とする方法である。
【００４７】
以下、図面を参照しながら本発明の半導体装置の製造方法の好適な一実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４８】
図２は、本発明に用いられる基板の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。図２に示す基板３０においては、基板３０上に電子部品４０が搭載されている。
【００４９】
基板３０としては特に制限されないが、回路が形成された基板を適宜用いることができ、例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）を用いることができる。また、基板３０上に搭載される電子部品４０としては特に制限されないが、例えば抵抗素子、コンデンサー等の受動部品を挙げることができる。
【００５０】
また、回路形成された基板３０の上に電子部品４０を搭載する方法も特に制限されず、半田を用いた従来の表面搭載技術や、導電ペーストを用いる方法、スタッドバンプを用いる方法等といった従来公知の方法を適宜採用することができる。
【００５１】
次に、このような基板３０を用いた本発明の半導体装置の製造方法の好適な方法を説明する。このような本発明の半導体装置の製造方法の好適な方法は、基本的には、半導体素子に上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤を供給する工程（i）と、電子部品が搭載された基板の表面に前記半導体素子固定用フィルム状接着剤の表面が積層されるようにして前記半導体素子を基板に接着する工程（ii）と、前記半導体素子と基板とをボンディングワイヤーを介して接続する工程（iii）と、封止樹脂により基板と半導体素子とを封止して半導体装置を得る工程（iv）とを含む方法である。
【００５２】
先ず、工程（i）について説明する。すなわち、工程（i）は、半導体素子に上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤を供給する工程である。
【００５３】
図３は、半導体素子固定用フィルム状接着剤積層半導体素子の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。すなわち、図３は、半導体素子５０の裏面５０ａに半導体素子固定用フィルム状接着剤１０が積層されている状態を示す。半導体素子固定用フィルム状接着剤１０は接着剤用フィルム２０が複数枚積層してなる前述の本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤である。更に、このような半導体素子５０としては特に制限されず、公知の半導体素子を適宜用いることができる。
【００５４】
このような前記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに供給する方法としては特に制限されず、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａを積層させることが可能な方法を適宜採用することができる。半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに供給する好適な方法としては、半導体素子５０の裏面５０ａに接着剤用フィルム２０を貼り合せた後、所望の厚さとなるまで順次接着剤用フィルム２０を積層させて半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに供給する方法や、接着剤用フィルム２０を予め目的の厚さに積層して得られる半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに貼り合せて半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに供給する方法等を挙げることができる。
【００５５】
また、このような前記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに供給する際に用いる装置としては特に制限されず、例えば、ロールラミネーター等のような公知の装置を適宜用いることができる。
【００５６】
また、このような半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに張り合わせる際には、接着剤用フィルム２０を構成する材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度以上であって且つ前記材料の熱硬化開始温度以下である温度範囲内の温度において半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を張り合わせることが好ましい。このような温度条件下において半導体素子５０に半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を張り合わせることで、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０中において、接着剤用フィルム２０の界面がなくなる傾向にある。また、このような温度条件が前記材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度未満である場合には、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０中において接着剤用フィルム２０の界面が残ってしまう傾向にあり、他方、熱硬化開始温度を超えると、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに張り合わせる段階において、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０が硬化してしまい、半導体素子を基板に接着する際に基板に対する接着性が低下する傾向にある。
【００５７】
また、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を半導体素子５０の裏面５０ａに供給した後においては、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０面にダイシングフィルムを貼り合せ、ダイシングマシンにより半導体素子を個片化することにより、裏面に接着剤が供給された半導体素子固定用フィルム状接着剤積層半導体素子を得ることができる。
【００５８】
このようなダイシングフィルムは特に制限されず、適宜公知のダイシングフィルムを用いることができる。更に、前記ダイシングマシンも特に制限されず、適宜公知のダイシングマシンを用いることができる。
【００５９】
次に、工程（ii）〜（iv）について説明する。すなわち、工程（ii）は電子部品が搭載された基板の表面に前記半導体素子固定用フィルム状接着剤の表面が積層されるようにして前記半導体素子を基板に実装する工程であり、工程（iii）は前記半導体素子と基板とをボンディングワイヤーを介して接続する工程であり、工程（iv）は、封止樹脂により基板と半導体素子とを封止して半導体装置を得る工程である。
【００６０】
図４（ａ）〜（ｄ）は、このような工程（ii）〜（iv）の好適な一実施形態を示す概略図である。図４（ａ）は電子部品４０が搭載されている基板３０を示し、図４（ｂ）は電子部品４０が搭載された基板３０の表面に半導体素子５０が実装された状態を示し、図４（ｃ）は半導体素子５０がボンディングワイヤー６０を介して基板３０と接続された状態を示し、図４（ｄ）は基板３０と半導体素子５０とが封止樹脂７０で封止された半導体装置８０を示す。なお、図４（ａ）及び（ｂ）が工程（ii）に対応し、図４（ｃ）が工程（iii）に対応し、図４（ｄ）が工程（iv）に対応する。
【００６１】
工程（ii）においては、先ず、図４（ａ）に示すような基板３０を準備する。このような基板３０は、前述の図２に示す基板３０と同様のものであり、前述のようにして電子部品４０を基板３０に搭載させて得られるものである。そして、前述の図３に示すような半導体素子固定用フィルム状接着剤１０積層半導体素子５０を準備する。
【００６２】
次に、図４（ｂ）に示すように、電子部品４０が搭載された基板３０の表面に半導体素子固定用フィルム状接着剤１０の表面が積層されるようにして半導体素子５０を基板３０上に実装する（工程（ii））。
【００６３】
このような半導体素子５０を基板３０上に実装する方法としては特に制限されず、フィルム状の半導体素子固定用接着剤を利用して半導体素子を基板又は電子部品に接着させることが可能な従来の方法を適宜採用することができる。このような実装方法としては、上部からの加熱機能を有するフリップチップボンダーを用いた実装技術を用いる方法、下部からのみの加熱機能を有するダイボンダーを用いる方法、ラミネーターを用いる方法等の従来公知の加熱、加圧方法を挙げることができる。このように、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を用いて半導体素子５０を基板３０上に実装することで、電子部品４０により生じる基板上の凹凸に、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を追従させながら基板と半導体素子とを接着することが可能となり、図４（ｂ）に示すように、半導体素子と基板との間を全て半導体素子固定用フィルム状接着剤で覆うことができる。すなわち、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を用いることで、半導体素子固定用フィルム状接着剤１０で基板の凹凸を埋め込むことができるため、基板と半導体素子との間に空間が生じることがなく半導体素子を基板に固定することが可能となる。
【００６４】
本発明の半導体装置の製造方法においては、半導体素子５０を基板３０上に実装する際の温度条件を半導体素子固定用フィルム状接着剤１０の溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下（より好ましくは１〜５０Ｐａ・ｓの範囲）となる温度で実装することが好ましい。このような温度条件において、半導体素子を基板上に実装することで、基板上の凹凸を半導体素子固定用フィルム状接着剤でより効率よく埋め込みながら半導体素子を基板に固定することが可能となる。なお、このような条件を満たす具体的な温度範囲は半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を製造する際に選択する材料の種類によって異なるものではあるが、例えば、前述の本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤に用いられた材料が前記接着剤用組成物である場合には１４０〜１８０℃程度であることが好ましい。
【００６５】
また、半導体素子５０を基板３０上に実装する際の圧力条件は用いる半導体素子固定用フィルム状接着剤１０を製造する際に選択する材料によっても異なるものではあるが、一般に０．１〜１ｋｇｆ／ｃｍ２程度であることが好ましい。前記圧力が前記下限未満では、電子部品により生じる基板上の凹凸を半導体素子固定用フィルム状接着剤で埋め込むために時間がかかり、更にはボイドの発生を十分に防止できなくなる傾向にあり、他方前記上限を超えると、接着剤のはみ出しを制御できなくなる傾向にある。
【００６６】
次に、工程（iii）においては、図４（ｃ）に示すように、半導体素子５０と基板３０とをボンディングワイヤー６０を介して接続する。このような半導体素子５０と基板３０とをボンディングワイヤー６０を介して接続する方法としては特に制限されず、従来公知の方法、例えば、ワイヤーボンディング方式の方法、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式の方法等を適宜採用することができる。
【００６７】
次に、工程（iv）においては、図４（ｄ）に示すように、封止樹脂７０により基板３０と半導体素子５０とを封止して半導体装置８０を得る。封止樹脂７０としては特に制限されず、半導体装置の製造に用いることができる適宜公知の樹脂を用いることができる。また、封止樹脂７０を用いる方法としても特に制限されず、適宜公知の方法を採用することが可能である。
【００６８】
このような本発明の半導体装置の製造方法によれば、電子部品４０によって生じる基板３０上の凹凸が半導体素子固定用フィルム状接着剤１０によって埋め込むことができるため、基板３０と半導体素子５０との間に空間を生じることなく半導体素子５０を基板３０に固定することができ、これによって、容積を抑制したまま電子部品４０を効率よく内蔵させた半導体装置８０を製造することが可能となる。
【００６９】
（半導体装置）
次に、本発明の半導体装置について説明する。すなわち、本発明の半導体装置は、半導体素子と、基板と、前記半導体素子と基板とを接着している上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤とを備えることを特徴とするものである。
【００７０】
以下、図面を参照しながら本発明の半導体装置の好適な一実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７１】
図５は、本発明の半導体装置の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。図５に示す本発明の半導体装置８０は、基本的には、半導体素子５０と、基板３０と、前記半導体素子と基板とを接着している上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤１０とを備える。また、図５に示す半導体装置においては、基板３０上に電子部品４０が搭載されている。更に、基板３０と半導体素子５０とがボンディングワイヤー６０を介して接続されている。また、図５に示す半導体装置においては、半導体素子５０と、基板３０と、前記半導体素子と基板とを接着している半導体素子固定用フィルム状接着剤１０とが封止樹脂７０に覆われている。
【００７２】
このような半導体装置に用いられる半導体素子固定用フィルム状接着剤１０、基板３０、電子部品４０、半導体素子５０等については前述の通りであり、用途に応じて適宜基板や電子部品等を選択して配置することができる。また、このような半導体装置の製造方法も前述の通りである。
【００７３】
このような半導体装置は、上記本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤を用いているため、容積を抑制したまま電子部品４０を効率よく内蔵させることができることから、特に、携帯電話等の小型化が求められる用途の電子機器等に好適に用いることができる。
【実施例】
【００７４】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７５】
（実施例１）
先ず、ロールラミネーターを用いて、厚さ１５０μｍの半導体機能面の裏面に、温度５０℃、荷重０．３ＭＰａの条件で、厚さ１３０μｍの接着剤用フィルム（新日鐵化学製、商品名「ＮＥＸ−１３０Ｃ」）を配置した。
【００７６】
次に、ロールラミネーターを用いて、厚さ１５０μｍの半導体機能面の裏面に配置された前記接着剤用フィルムの表面に、温度５０℃、荷重０．３ＭＰａの条件で、厚さ１３０μｍの接着剤用フィルム（新日鐵化学製、商品名「ＮＥＸ−１３０Ｃ」）を更に３枚貼り合わせた。このようにして得られた半導体素子固定用フィルム状接着剤の厚さは５２０μｍであった。なお、温度５０℃における前記接着剤用フィルムに用いた材料の溶融粘度は１７０００Ｐａ・ｓであり、得られた半導体素子固定用フィルム状接着剤中において、接着剤用フィルムの界面が見えなくなっていた。
【００７７】
その後、ロールラミネーターを用いて、半導体素子固定用フィルム状接着剤面にダイシングフィルム（リンテック製、商品名「Ｄ−１１」）を貼り合せた後、ダイシングマシンにより半導体素子を個片化することにより、裏面に接着剤が供給された半導体素子固定用フィルム状接着剤積層半導体素子を得た。
【００７８】
次に、ＦＲ−５基板（日立化成社製の商品名「ＭＣＬ−Ｅ−６７９Ｆ」）を用いて作成されたプリント配線板上の所定の端子に半田ペーストを印刷し、半田ペースト印刷済み端子に対応する部位に長辺６００μｍ、短辺３００μｍの抵抗素子（以下において、「電子部品」という。）３０個をＳＭＴペーストにより仮固定した後、リフロー炉に投入し、電子部品とプリント配線板を電気的に接続させて、基板上に電子部品を搭載させた。この際の電子部品の高さは、平均で２３０μｍであった。
【００７９】
そして、半導体素子固定用フィルム状接着剤積層半導体素子を１６０℃に加熱しながら荷重０．０６ＭＰａの条件で、電子部品が搭載された基板上に実装した。この際、前述の測定方法により測定した半導体素子固定用フィルム状接着剤の溶融粘度は３０Ｐａ・ｓであった。このようにして前記半導体素子固定用フィルム状接着剤により、電子部品が搭載された基板上に半導体素子が固定され、電子部品が搭載された基板上に半導体素子が実装された構造物を得た。このようにして得られた構造物に対して、ＩＲ観察と断面観察とを行ったところ、得られた構造物中にはボイドがないことが確認された。また、このような構造物においては、前記電子部品により生じる基板上の凹凸が前記半導体素子固定用フィルム状接着剤により埋め込まれていることが確認された。
【００８０】
次に、このようにして得られた構造物を用いて、半導体素子と前記プリント回路基板とをボンディングワイヤーを介して電気的に接続し、封止樹脂によって封止した。このようにして得られた半導体装置に対して動作確認を行ったが問題がないものであることが確認された。
【００８１】
このような結果からも明らかなように、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤においては、従来の半導体素子固定用接着剤にない厚さのフィルム状の接着剤とすることができ、ボイドなく、しかも前記電子部品により生じる基板上の凹凸を、前記半導体素子固定用フィルム状接着剤により埋め込みながら基板と半導体素子とを接着することが可能となることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上説明したように、本発明によれば、半導体素子固定用フィルム状接着剤であるにも拘らず、その厚さを基板上に設置される電子部品の厚さよりも厚くしながらボイドの発生を十分に防止することができ、しかも基板上に設置された電子部品の厚さによって基板と半導体素子との間に生じてしまう空間をその半導体素子固定用フィルム状接着剤によって十分に埋め込むことができ、凹凸のある基板に半導体素子を効率よく且つ確実に接着することが可能な半導体素子固定用フィルム状接着剤、それを用いた半導体装置、及び、その半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。
【００８３】
したがって、本発明の半導体素子固定用フィルム状接着剤は、半導体素子を凹凸のある基板上にボイドの発生を防止しながら効率よく接着することができるため、半導体装置の小型化を図れる半導体素子固定用フィルム状接着剤として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】半導体素子固定用フィルム状接着剤の構成の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明に用いられる基板の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図３】半導体素子固定用フィルム状接着剤積層半導体素子の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法の好適な一実施形態を示す工程概略図である。
【図５】本発明の半導体装置の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０…半導体素子固定用フィルム状接着剤、２０…接着剤用フィルム、２１…接着剤用フィルムの界面、３０…基板、４０…電子部品、５０…半導体素子、５０ａ…半導体素子の裏面、６０…ボンディングワイヤー、７０…封止樹脂、８０…半導体装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１４０℃における溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下である材料からなる接着剤用フィルムを複数枚積層してなるものであり、且つ、厚さが２００μｍ〜２０００μｍであることを特徴とする半導体素子固定用フィルム状接着剤。
【請求項２】
前記材料が、（Ａ）シリカと、（Ｂ）フェノキシ樹脂と、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂と、（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤とを含有し、（Ａ）シリカの含有量が５０〜８０質量％であり、且つ、（Ｂ）フェノキシ樹脂と（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂との重量比（（Ｂ）フェノキシ樹脂／（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂）が０．０２〜１の範囲である接着剤用組成物であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子固定用フィルム状接着剤。
【請求項３】
前記材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度以上であって且つ前記材料の熱硬化開始温度以下である温度範囲内の温度において、前記複数枚の接着剤用フィルムを積層したものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体素子固定用フィルム状接着剤。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の半導体素子固定用フィルム状接着剤を用いて、半導体素子を基板に接着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半導体素子と、基板と、前記半導体素子と基板とを接着している請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の半導体素子固定用フィルム状接着剤とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項１】
１４０℃における溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以下である材料からなる接着剤用フィルムを複数枚積層してなるものであり、且つ、厚さが２００μｍ〜２０００μｍであることを特徴とする半導体素子固定用フィルム状接着剤。
【請求項２】
前記材料が、（Ａ）シリカと、（Ｂ）フェノキシ樹脂と、（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂と、（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤とを含有し、（Ａ）シリカの含有量が５０〜８０質量％であり、且つ、（Ｂ）フェノキシ樹脂と（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂との重量比（（Ｂ）フェノキシ樹脂／（Ｃ）グリシジルエーテル型エポキシ樹脂）が０．０２〜１の範囲である接着剤用組成物であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子固定用フィルム状接着剤。
【請求項３】
前記材料の溶融粘度が３００００Ｐａ・ｓ以下となる温度以上であって且つ前記材料の熱硬化開始温度以下である温度範囲内の温度において、前記複数枚の接着剤用フィルムを積層したものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体素子固定用フィルム状接着剤。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の半導体素子固定用フィルム状接着剤を用いて、半導体素子を基板に接着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半導体素子と、基板と、前記半導体素子と基板とを接着している請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の半導体素子固定用フィルム状接着剤とを備えることを特徴とする半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−６３３３３（Ｐ２００７−６３３３３Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４８１５４（Ｐ２００５−２４８１５４）
【出願日】平成１７年８月２９日（２００５．８．２９）
【出願人】（０００００６６４４）新日鐵化学株式会社 (747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２９日（２００５．８．２９）
【出願人】（０００００６６４４）新日鐵化学株式会社 (747)
【Ｆターム（参考）】
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