説明

電子材料用接着剤組成物

【課題】薄膜化しても、応力緩和性、耐熱性、プロセス適合性に優れた電子材料用接着剤組成物の提供。
【解決手段】下記(a)成分、(b)成分、(c)成分、(d)成分を含有することを特徴とする電子材料用接着剤組成物。(a)成分:エポキシ樹脂。(b)成分:硬化剤。(c)成分:質量平均分子量(Mw1)が5,000以上、500,000未満であり、質量平均分子量(Mw1)と数平均分子量(Mn1)の比(Mw1/Mn1)が2.5以下であるアクリル酸エステル系樹脂。(d)成分:質量平均分子量(Mw2)が500,000以上、2,500,000未満であり、質量平均分子量(Mw2)と数平均分子量(Mn2)の比(Mw2/Mn2)が3.0以下であるアクリル酸エステル系樹脂。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体の他、太陽電池やLEDの使用部材、電子ペーパーをはじめFPD関連部材、配線板用多層材等の薄型製品の層間絶縁材料等の電子材料用接着剤組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、半導体などの電子材料に用いられる接着剤として、エポキシ樹脂、硬化剤、アクリル酸エステル系樹脂を含有する接着剤組成物が用いられている。該接着剤組成物は、半導体チップと配線基板の熱膨張係数の差を吸収し、熱応力に起因する半導体チップの反りを低減できる応力緩和性を有する。
【0003】
このような電子材料用接着剤組成物として、例えば特許文献1にはエポキシ樹脂、硬化剤、潜在性硬化剤または潜在性硬化促進剤、エポキシ基含有アクリル共重合体ゴムからなる、重量平均分子量が1万以上200万以下の高分子化合物を含む接着剤組成物が開示されている。
また、特許文献2には、重量平均分子量が50万〜150万であるアクリル系高分子量ポリマー成分と、重量平均分子量が10万〜70万であるアクリル系低分子量ポリマー成分とを組み合わせた粘着剤樹脂組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第4165072号公報
【特許文献2】特開2004−210866号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
電子材料用接着剤組成物には、上述した応力緩和性はもちろんのこと、表面実装時のリフロー工程においてクラックの発生を抑制できること(耐熱性)や、未硬化状態での樹脂の流動性、弾性率、タックなどが組み立てプロセスに適合していること(プロセス適合性)などの特性も求められる。
【0006】
ところで、電子材料用接着剤組成物は、被接着体に直接塗布したり、剥離フィルムなどに塗布して接着フィルムとした上で、被接着体同士(例えば半導体チップと配線基板など)を貼り合わせたりして用いられる。
近年、半導体チップの小型化や高性能化に伴い、接着剤組成物からなる層や接着フィルムにも薄膜化が求められている。
【0007】
しかしながら、特許文献1に記載の接着剤組成物や特許文献2に記載の粘着剤樹脂組成物では、薄膜化すると、応力緩和性、耐熱性、プロセス適合性のすべてを満足することは困難であった。
また、特許文献2に記載のように、アクリル酸エステル系樹脂を溶液重合により合成した場合、原料として用いたモノマーがアクリル酸エステル系樹脂中に残留しやすい。このアクリル酸エステル系樹脂を、残留モノマーを除去することなく用いると接着剤組成物の耐熱性が低下することがあった。特に、低分子量のアクリル酸エステル系樹脂を溶液重合により合成した場合は、モノマーが残留しやすかった。接着剤組成物の耐熱性が低下すると、電子材料用の接着剤(特に、半導体チップと配線基板を接着させるための接着剤)として実用に耐えることが困難となる。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、薄膜化しても、応力緩和性、耐熱性、プロセス適合性に優れた電子材料用接着剤組成物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】
本発明者らは鋭意検討した結果、特定の分子量分布を有する低分子量のアクリル酸エステル系樹脂と高分子量のアクリル酸エステル系樹脂を併用することで、薄膜化しても、優れた応力緩和性、耐熱性、プロセス適合性を発現できる電子材料用接着剤組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0010】
すなわち、本発明の電子材料用接着剤組成物は、下記(a)成分、(b)成分、(c)成分、(d)成分を含有することを特徴とする。
(a)成分:エポキシ樹脂
(b)成分:硬化剤
(c)成分:質量平均分子量(Mw1)が5,000以上、500,000未満であり、質量平均分子量(Mw1)と数平均分子量(Mn1)の比(Mw1/Mn1)が2.5以下であるアクリル酸エステル系樹脂
(d)成分:質量平均分子量(Mw2)が500,000以上、2,500,000未満であり、質量平均分子量(Mw2)と数平均分子量(Mn2)の比(Mw2/Mn2)が3.0以下であるアクリル酸エステル系樹脂
また、前記(c)成分が、懸濁重合法により合成されたことが好ましい。
【発明の効果】
【0011】
本発明の電子材料用接着剤組成物によれば、薄膜化しても、応力緩和性、耐熱性、プロセス適合性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の電子材料用接着剤組成物からなる接着フィルムの一例を示す断面図である。
【図2】図1に示す接着フィルムを用いた半導体搭載用配線基板の一例を示す断面図である。
【図3】(a)は図1に示す接着フィルムを用いた半導体装置の一例を示す断面図であり、(a)は図1に示す接着フィルムを用いた半導体装置の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明について詳細に説明する。
[電子材料用接着剤組成物]
本発明の電子材料用接着剤組成物(以下、単に「接着剤組成物」という。)は、下記(a)成分、(b)成分、(c)成分、(d)成分を含有する。
なお、本発明において、質量平均分子量、および数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)用いて測定し、標準ポリスチレンで換算した値である。
【0014】
<(a)成分>
(a)成分は、エポキシ樹脂である。なお、本発明では、エポキシ樹脂の原料となるエポキシモノマーも(a)成分に含まれるものとする。
(a)成分としては、硬化して接着作用を呈するものであれば特に制限されず、二官能以上(1分子中にエポキシ基を2個以上含有)で、好ましくは分子量が5,000未満のエポキシモノマー、または質量平均分子量が5,000未満のエポキシ樹脂、より好ましくは分子量が3,000未満のエポキシモノマー、または質量平均分子量が3,000未満のエポキシ樹脂などが挙げられる。これらエポキシモノマーやエポキシ樹脂の質量平均分子量の下限値は300以上が好ましい。
【0015】
二官能エポキシ樹脂(1分子中にエポキシ基を2個含有するエポキシ樹脂)としては、ビスフェノールA型またはビスフェノールF型エポキシ樹脂などが挙げられる。
ビスフェノールA型またはビスフェノールF型エポキシ樹脂としては、例えば三菱化学株式会社製の「JER827」、「JER828」などが挙げられる。
【0016】
三官能以上のエポキシ樹脂としては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などが挙げられる。
フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、日本化薬株式会社製の「EPPN−201」などが挙げられる。
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、住友化学工業株式会社製の「ESCN−190」、「ESCN−195」;日本化薬株式会社製の「EOCN1012」、「EOCN1025」、「EOCN1027」などが挙げられる。
【0017】
(a)成分の含有量は、接着剤組成物100質量%中、10〜90質量%が好ましく、20〜80質量%がより好ましい。(a)成分の含有量が10質量%以上であれば、十分な接着性が得られる。一方、(a)成分の含有量が90質量%以下であれば、弾性率が高くなるのを抑制でき、成形時に容易にフローできる。
【0018】
<(b)成分>
(b)成分は、硬化剤である。
(b)成分としては、エポキシ樹脂の硬化剤として通常用いられているものを使用でき、例えばアミン、ポリアミド、酸無水物、ポリスルフィド、三フッ化ホウ素、およびフェノール性水酸基を1分子中に2個以上有する化合物(例えばビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等)や、各種のフェノール樹脂などが挙げられる。中でも吸湿時の耐電食性に優れることからフェノール樹脂が好ましく、特にフェノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂が好ましい。
フェノールノボラック樹脂としては、DIC株式会社製の「フェノライトTD−2090」、「フェノライトTD−2131」などが挙げられる。
ビスフェノールノボラック樹脂としては、DIC株式会社製の「フェノライトLF−4871」などが挙げられる。
これらフェノール樹脂の質量平均分子量は500〜2,000であることが好ましく、700〜1,400のであることがより好ましい。
【0019】
(b)成分の含有量は、(a)成分であるエポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して、(b)成分である硬化剤の反応基(エポキシ基との反応基)が0.6〜1.4当量となる量が好ましいく、より好ましくは0.8〜1.2当量となる量である。(b)成分の含有量が上記範囲内であれば、接着剤組成物の耐熱性がより向上する。
【0020】
<(c)成分>
(c)成分は、質量平均分子量(Mw1)が5,000以上、500,000未満であり、質量平均分子量(Mw1)と数平均分子量(Mn1)の比(Mw1/Mn1)が2.5以下であるアクリル酸エステル系樹脂である。
質量平均分子量(Mw1)が5,000以上であれば、十分な凝集力が得られるので、薄膜化しても耐熱性に優れた接着剤組成物が得られる。一方、質量平均分子量(Mw1)が500,000未満であれば、高温リフロー性に優れた接着剤組成物が得られるので、薄膜化しても耐熱性に優れる。
また、質量平均分子量(Mw1)と数平均分子量(Mn1)の比(Mw1/Mn1)が2.5以下であれば、薄膜化しても耐熱性に優れた接着剤組成物が得られる。また、接着剤組成物の耐湿性が向上するとともに、実装時の発泡を抑制でき、プロセス適合性に優れた接着剤組成物が得られる。質量平均分子量(Mw1)と数平均分子量(Mn1)の比は2.0以下が好ましい。下限値については特に制限されない。
【0021】
(c)成分のアクリル酸エステル系樹脂としては、(メタ)アクリル酸エステルの単独重合体、(メタ)アクリル酸エステルと、該(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能な官能基含有モノマーやその他のビニル系モノマーとの共重合体が挙げられる。
ここで、「(メタ)アクリル酸」とは、メタクリル酸およびアクリル酸を示し、「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレートおよびアクリレートを示す。
【0022】
(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、iso−オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシメチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0023】
官能基含有モノマーとしては、例えば(メタ)アクリル酸、β−カルボキシエチルアクリレート、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸等のカルボキシル基含有モノマー;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、クロロ−2−ヒドロキシプロピルアクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、アリルアルコール等のヒドロキシル基含有モノマー;、グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有モノマー;アミノメチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有モノマー;アクリルアミド、メチロール(メタ)アクリルアミド、メトキシエチル(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有モノマー;メタクリロキシプロピルメトキシシラン等のアルコキシ基含有モノマー;アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート等のアセトアセチル基含有モノマーなどが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0024】
その他のビニル系モノマーとしては、スチレン、メチルスチレン、ビニルトルエン等の芳香族ビニルモノマー、酢酸ビニル、塩化ビニル、(メタ)アクリロニトリルなどが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0025】
(c)成分のアクリル酸エステル系樹脂は、懸濁重合法により合成することが好ましい。
例えば溶液重合法で低分子量のアクリル酸エステル系樹脂を合成した場合、原料として用いたモノマーがアクリル酸エステル系樹脂中に残留しやすい。このアクリル酸エステル系樹脂を、残留モノマーを除去することなく接着剤組成物に用いると耐熱性が低下する傾向にある。また、乳化重合法でアクリル酸エステル系樹脂を合成した場合、乳化重合に用いた界面活性剤がアクリル酸エステル系樹脂中に残留しやすい。このアクリル酸エステル系樹脂を、界面活性剤を除去することなく接着剤組成物に用いると接着後の信頼性(接着性など)が低下する傾向にある。
懸濁重合法により低分子量のアクリル酸エステル系樹脂を合成すれば、上述したようなモノマーや界面活性剤が残留することに起因した性能低下を抑制できる。また、残留モノマーや界面活性剤を除去する手間も省ける。
なお、溶液重合法や乳化重合法によりアクリル酸エステル系樹脂を合成した場合は、残留モノマーや界面活性剤を除去してから用いるのがよい。
【0026】
アクリル酸エステル系樹脂の質量平均分子量や数平均分子量は、モノマーの種類や配合量、重合条件(重合時間や重合温度など)を調節することで制御できる。また、低分子量のアクリル酸エステル系樹脂を合成する場合には、重合開始剤(例えばアゾビスイソブチロニトリルなど)と連鎖移動剤(例えばドデシルメルカプタンなど)を併用するのがよい。
【0027】
(c)成分の含有量は固形分換算で、接着剤組成物100質量%中、2〜50質量%が好ましく、4〜30質量%がより好ましい。(c)成分の含有量が2質量%以上であれば、弾性率が高くなるのを抑制でき、成形時に容易にフローできる。一方、(c)成分の含有量が50質量%以下であれば、十分な接着性が得られる。
【0028】
<(d)成分>
(d)成分は、質量平均分子量(Mw2)が500,000以上、2,500,000未満であり、質量平均分子量(Mw2)と数平均分子量(Mn2)の比(Mw2/Mn2)が3.0以下であるアクリル酸エステル系樹脂である。
質量平均分子量(Mw2)が500,000以上であれば、熱膨張率差から生じる熱応力を十分に吸収できるので、薄膜化しても応力緩和性に優れた接着剤組成物が得られる。なお、質量平均分子量(Mw2)が2,500,000以上のアクリル酸エステル系樹脂を、三次元架橋を起こすことなく合成することは現実的ではないため、接着剤組成物の材料として用いるのは困難である。
また、質量平均分子量(Mw2)と数平均分子量(Mn2)の比(Mw2/Mn2)が3.0以下であれば、薄膜化しても耐熱性に優れた接着剤組成物が得られる。また、接着剤組成物の耐湿性が向上するとともに、実装時の発泡を抑制でき、プロセス適合性に優れた接着剤組成物が得られる。質量平均分子量(Mw2)と数平均分子量(Mn2)の比は2.5以下が好ましい。下限値については特に制限されない。
【0029】
(d)成分のアクリル酸エステル系樹脂としては、(メタ)アクリル酸エステルの単独重合体、(メタ)アクリル酸エステルと、該(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能な官能基含有モノマーやその他のビニル系モノマーとの共重合体が挙げられる。
これら(メタ)アクリル酸エステル、官能基含有モノマー、その他のビニル系モノマーとしては、(c)成分の説明において先に例示した(メタ)アクリル酸エステル、官能基含有モノマー、その他のビニル系モノマーが挙げられる。
【0030】
(d)成分のアクリル酸エステル系樹脂は、懸濁重合法または溶液重合法により合成することが好ましく、質量平均分子量(Mw2)と数平均分子量(Mn2)の比が3.0以下であるアクリル酸エステル系樹脂を容易に合成できる点で、懸濁重合法により合成することがより好ましい。
例えば乳化重合法でアクリル酸エステル系樹脂を合成した場合、乳化重合に用いた界面活性剤がアクリル酸エステル系樹脂中に残留しやすい。このアクリル酸エステル系樹脂を、界面活性剤を除去することなく接着剤組成物に用いると接着後の信頼性が低下する傾向にある。
懸濁重合法または溶液重合法によりアクリル酸エステル系樹脂を合成すれば、上述したような界面活性剤が残留することに起因した性能低下を抑制できる。また、界面活性剤を除去する手間も省ける。
なお、乳化重合法によりアクリル酸エステル系樹脂を合成した場合は、界面活性剤を除去してから用いるのがよい。
【0031】
アクリル酸エステル系樹脂の質量平均分子量や数平均分子量は、モノマーの種類や配合量、重合条件(重合時間や重合温度など)を調節することで制御できる。
【0032】
(d)成分の含有量は固形分換算で、接着剤組成物100質量%中、5〜80質量%が好ましく、10〜60質量%がより好ましい。(d)成分の含有量が5質量%以上であれば、弾性率が高くなるのを抑制でき、成形時に容易にフローできる。加えて、プロセス適合性に優れた接着剤組成物が得られる。一方、(d)成分の含有量が80質量%以下であれば、十分な接着性が得られる。
【0033】
また、(d)成分は、上述した(c)成分との質量比((c)成分/(d)成分)が固形分換算で0.1〜1.0であることが好ましく、0.2〜0.8であることがより好ましい。(d)成分の割合が少なすぎると、耐熱性が低下する傾向にある。一方、(d)成分の割合が多すぎると、プロセス適合性が低下する傾向にある。
【0034】
<その他の成分>
本発明の接着剤組成物は、作業性や信頼性向上のために、イオン捕捉剤、充填剤、不飽和基を有するオリゴマー、光開始剤、光増感剤等の添加剤を含有してもよい。
【0035】
<調製方法>
本発明の接着剤組成物は、上述した(a)成分、(b)成分、(c)成分、(d)成分を有機溶媒に溶解または分散させて調製するのが好ましい。また、(c)成分や(d)成分を有機溶媒に溶解または分散させて樹脂溶液とし、これらに(a)成分および(b)成分を加えてもよい。
有機溶媒としては、芳香族系溶媒(例えばトルエン、キシレンなど)、ケトン系溶媒(例えばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)、エステル系溶媒(例えば酢酸エチル、酢酸ブチルなど)等が好適である。
また、上述したイオン捕捉剤、充填剤などを添加したり、不飽和基を有するオリゴマー、光開始剤、光増感剤等を併用して光・熱によるハイブリッド硬化させたりしてもよい。
【0036】
以上説明したように、本発明の接着剤組成物は、上述した(a)成分、(b)成分、(c)成分、(d)成分を含有するので、薄膜化しても、優れた応力緩和性、耐熱性、プロセス適合性を発現できる。
【0037】
本発明の接着剤組成物は、半導体、太陽電池やLEDの使用部材、電子ペーパーをはじめとするFPD関連部材、配線板用多層材等の薄型製品の層間絶縁材料等に用いられる接着剤として好適である。
【0038】
本発明の接着剤組成物は、通常、剥離フィルム等に塗布、乾燥してフィルム状にして使用されるが、被接着体に直接塗布してもよい。
接着剤組成物をフィルム状にして使用する場合には、膜厚が100μm以下のフィルム(接着フィルム)とするのが好ましく、薄膜化の観点からは10〜30μmがより好ましい。本発明の接着剤組成物であれば、膜厚の薄い接着フィルムとしても、優れた応力緩和性、耐熱性、プロセス適合性を発現できるので、特に膜厚が10〜30μmの接着フィルムは、薄くて機能的であるとともに、近年の半導体チップ等の小型化・高性能化にも対応できる。
なお、接着剤組成物を直接塗布する場合には、用途に応じてディスペンサーなどの塗布装置を活用することが望ましい。
以下、本発明の接着剤組成物を接着フィルムにして半導体装置に用いた場合の一例について説明する。
【0039】
[接着フィルム]
図1は、本発明の接着剤組成物からなる接着フィルム10の一例を示す断面図である。
この例の接着フィルム10は、剥離フィルムR上に形成されている。
剥離フィルムRとしては、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、離型処理した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等のプラスチックフィルムなどが挙げられる。
【0040】
接着フィルム10は、例えば、本発明の接着剤組成物を剥離フィルムR上に塗布し、乾燥して有機溶媒を除去することで得られる。
乾燥条件としては、形成される接着フィルム10を完全に硬化させることなく、有機溶媒を除去することができる条件であればよく、通常、乾燥温度は40〜160℃、乾燥時間は5〜60分である。
【0041】
[半導体搭載用配線基板]
図2は、本発明の接着剤組成物からなる接着フィルム10を用いた半導体搭載用配線基板20の一例を示す断面図である。
この例の半導体搭載用配線基板20は、配線21を備えた配線基板22と、該配線基板22の半導体チップ搭載面に貼り付けられた接着フィルム10とを有する。
配線基板22としては、アルミナ基板、窒化アルミナ基板等のセラミック基板;ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたFR4基板、ガラスクロスにビスマレイミド−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基材として用いたポリイミドフィルム基板等の有機基板などが挙げられる。
【0042】
配線21の形状としては、図2に示すような片面配線の他、両面配線、多層配線などが挙げられ、必要に応じて電気的に接続された貫通孔や非貫通孔が設けられていてもよい。
なお、配線21が後述する半導体装置の外部表面に露出する場合には、配線21の露出面に保護樹脂層を設けることが好ましい。
【0043】
半導体搭載用配線基板20は、例えば、接着フィルム10を剥離フィルムRと共に所定の形状に切断し、切断した接着フィルム10を配線基板22の半導体チップ搭載面に熱圧着することで得られる。
【0044】
[半導体装置]
図3は、本発明の接着剤組成物からなる接着フィルム10を用いた半導体装置の一例を示す断面図あり、図3(a)は、接着フィルム10を用いて半導体チップ31と、配線21を備えた配線基板22とを接着させ、半導体チップ31のパッド31aと配線基板22上の配線21とをボンディングワイヤ32で接続し、封止材33で封止して外部接続端子34を設けた半導体装置30aの断面図である。一方、図3(b)は、接着フィルム10を用いて半導体チップ31と、配線21を備えた配線基板22とを接着させ、半導体チップ31のパッド31aに配線基板22のインナーリード35をボンディングし、封止材33で封止して外部接続端子34を設けた半導体装置30bの断面図である。
【0045】
図3(a)に示す半導体装置30aは、半導体チップ31と配線基板22の間に接着フィルム10を配置し、熱圧着した後、加熱して接着フィルム10を硬化させた後、半導体チップ31のパッド31aと配線基板22上の配線21とをボンディングワイヤ32で接続し、封止材33で封止、外部接続端子34であるハンダボールを設けることで得られる。
一方、図3(b)に示す半導体装置30bは、半導体チップ31と配線基板22の間に接着フィルム10を配置し、熱圧着した後、加熱して接着フィルム10を硬化させた後、半導体チップ31のパッド31aに配線基板22のインナーリード35をボンディングして、封止材33で封止、外部接続端子34であるハンダボールを設けることで得られる。
【0046】
また、半導体チップと配線基板とを接着させる際には、図2に示す半導体搭載用配線基板20を用い、剥離フィルムRを剥がして、露出した接着フィルム10上に半導体チップ31を載せ、熱圧着してもよい。
さらに、半導体ウエハに接着フィルム、およびダイシングテープをラミネートした後、半導体ウエハおよび接着フィルムをチップに切断し、その後で、配線基板とチップとを、接着フィルムを介して接着してもよい。この方法によれば、チップ毎に接着フィルムを貼り付ける工程を省略できる。
【0047】
半導体チップと配線基板を、接着フィルムを介して接着する際は、配線基板の回路を空隙なく埋め込み、十分な接着性を発現する程度の温度、荷重、時間で、熱圧着すればよい。
【0048】
なお、半導体装置は、図3(a)、(b)に示す構造に限定されず、例えば、半導体チップと半導体チップに貼り付けられた接着フィルムとからなるものでもよい。
【実施例】
【0049】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下の各例で使用したアクリル酸エステル系樹脂の合成方法、および各種測定・評価方法は以下の通りである。なお、例中、断りがなければ「%」は質量%を示し、「部」は質量部を示す。
【0050】
[測定方法]
<質量平均分子量および数平均分子量の測定>
アクリル酸エステル系樹脂の質量平均分子量および数平均分子量は、GPC法により標準ポリスチレン換算で求めた。測定条件を以下に示す。
・装置:東ソー株式会社製、「HLC−8120」
・カラム: 東ソー株式会社製、「GMHXL」、サンプル用3本、リファレンス用2本
・ガードカラム:東ソー株式会社製、「HXL−H」
・サンプル濃度:0.1%になるようにテトラヒドロフランで希釈した。
・移動相溶媒:テトラヒドロフラン
・流量:1.0ml/分
・カラム温度:40℃
【0051】
<残留モノマーの濃度の測定>
アクリル酸エステル系樹脂中の残留モノマーの濃度は、ガスクロマトグラフィー(GC)法により求めた。測定条件を以下に示す。
・装置:日立製作所株式会社製、「G−3900」
・カラム:ジーエルサイエンス株式会社製、「PACKED COLUMN J」
・サンプル濃度:0.07%になるようにジメチルホルムアミドで希釈した。
・注入量:1.0μL
・カラム温度:50℃で5分保持した後、10℃/分で昇温して100℃に到達した後、さらに50℃/分で昇温し、250℃で5分保持した。
【0052】
[評価方法]
接着フィルムを介して、半導体チップと、ポリイミドフィルム(厚さ25μm)を基材に用いた配線基板とを、温度170℃、圧力65kPaの条件で5秒間熱圧着し、さらに170℃で1時間加熱して接着フィルムを硬化させて、半導体チップと配線基板とを貼り合せた後、片面(配線基板側)にハンダボールを形成させて半導体装置サンプルを作製し、以下のようにして埋め込み性、耐湿性、発泡の有無、耐リフロークラック性、耐温度サイクル性を調べた。なお、埋め込み性(流動性)、耐湿性、発泡の有無は接着剤組成物のプロセス適合性を評価するものであり、耐リフロークラック性、耐温度サイクル性は接着剤組成物の耐熱性・応力緩和性を評価するものである。
【0053】
<埋め込み性の評価>
半導体装置サンプルについて光学顕微鏡を用いて、接着剤組成物の回路への埋め込み状態を確認し、以下の評価基準にて評価した。なお、埋め込み性の評価が「×」の場合は、以降の評価は行わなかった。
○:配線基板に設けられた回路との間に空隙が認められない。
×:配線基板に設けられた回路との間に空隙が認められた。
【0054】
<耐湿性の評価>
半導体装置サンプルを温度121℃、湿度100%、2気圧の雰囲気(プレッシャークッカーテスト:PCT処理)で72時間放置した後の半導体装置サンプルの状態について目視にて観察し、以下の評価基準にて評価した。
○:接着フィルムの剥離が認められない。
×:接着フィルムの剥離が認められた。
【0055】
<発泡の有無>
半導体装置サンプルについて超音波顕微鏡を用いて発泡の有無を確認し、以下の評価基準にて評価した。
○:接着フィルムに発泡が認められない。
×:接着フィルムに発泡が認められた。
【0056】
<耐リフロークラック性>
半導体装置サンプル表面の最高温度が240℃でこの温度を20秒間保持するように温度設定したIRリフロー炉に半導体装置サンプルを通し、室温(25℃)で放置することにより冷却する処理を2回繰り返した後の半導体装置サンプル中のクラックを目視および超音波顕微鏡で観察し、以下の評価基準にて評価した。
○:目視および超音波顕微鏡観察ではクラックの発生が認められない。
△:目視観察ではクラックの発生が認められないが、超音波顕微鏡観察によりクラックの発生が認められた。
×:目視観察によりクラックの発生が認められた。
【0057】
<耐温度サイクル性>
半導体装置サンプルを−55℃の雰囲気に30分間放置し、その後125℃の雰囲気に30分間放置する工程を1サイクルとして、1000サイクル繰り返した後の半導体装置サンプルを超音波顕微鏡で観察し、以下の評価基準にて評価した。
○:剥離やクラック等の破壊が認められない。
×:剥離やクラック等の破壊が認められた。
【0058】
[アクリル酸エステル系樹脂の合成方法]
<合成例A>
4口フラスコにイオン交換水1600部を投入し、ポリビニルアルコール(日本合成化学工業株式会社製、「PVA−117」)1部を溶解した後、n−ブチルアクリレート693部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート7部、アゾビスイソブチロニトリル3.5部、ドデシルメルカプタン35部を仕込み、70℃の窒素ガス気流中で6時間、懸濁重合法により重合反応を行った。
固液分離後、減圧下で乾燥し、メチルエチルケトン1050部を加えて希釈し、固形分40.0%のアクリル酸エステル系樹脂溶液Aを得た。
得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液Aについて、質量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、および残留モノマーの濃度を測定した。結果を表1に示す。
【0059】
<合成例B>
ドデシルメルカプタンの仕込み量を7部に変更し、窒素ガス気流の温度を65℃に変更した以外は、合成例Aと同様にして、固形分40.0%のアクリル酸エステル系樹脂溶液Bを得た。
得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液Bについて、質量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、および残留モノマーの濃度を測定した。結果を表1に示す。
【0060】
<合成例C>
ドデシルメルカプタンを用いず、重合時間を8時間に変更し、希釈に用いたメチルエチルケトンの添加量を2800部に変更した以外は、合成例Aと同様にして、固形分20.0%のアクリル酸エステル系樹脂溶液Cを得た。
得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液Cについて、質量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、および残留モノマーの濃度を測定した。結果を表1に示す。
【0061】
<合成例D>
アゾビスイソブチロニトリルの仕込み量を1.4部に変更し、ドデシルメルカプタンを用いず、窒素ガス気流の温度を65℃に変更し、重合時間を24時間に変更し、希釈に用いたメチルエチルケトンの添加量を4300部に変更した以外は、合成例Aと同様にして、固形分14.3%のアクリル酸エステル系樹脂溶液Dを得た。
得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液Dについて、質量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、および残留モノマーの濃度を測定した。結果を表1に示す。
【0062】
<合成例E>
4口フラスコにメチルエチルケトン1050部を投入し、n−ブチルアクリレート693部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート7部、アゾビスイソブチロニトリル3.5部、ドデシルメルカプタン5部を仕込み、70℃の窒素ガス気流中で6時間、溶液重合法により重合反応を行い、固形分40.0%のアクリル酸エステル系樹脂溶液Eを得た。
得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液Eについて、質量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、および残留モノマーの濃度を測定した。結果を表1に示す。
【0063】
<合成例F>
4口フラスコにメチルエチルケトン300部を投入し、n−ブチルアクリレート693部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート7部、アゾビスイソブチロニトリル1.05部を仕込み、60℃の窒素ガス気流中で24時間、溶液重合法により重合反応を行った。
ついで、メチルエチルケトン2500部を加えて希釈し、固形分20.0%のアクリル酸エステル系樹脂溶液Fを得た。
得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液Fについて、質量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、および残留モノマーの濃度を測定した。結果を表1に示す。
【0064】
<合成例G>
ドデシルメルカプタンの仕込み量を70部に変更した以外は、合成例Aと同様にして、固形分40.0%のアクリル酸エステル系樹脂溶液Gを得た。
得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液Gについて、質量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、および残留モノマーの濃度を測定した。結果を表1に示す。
【0065】
【表1】

【0066】
[実施例1]
(a)成分としてビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、「JER828」)270部、およびクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、「EOCN1012」)90部と、(b)成分としてビスフェノールノボラック樹脂(DIC株式会社製、「フェノライトLF−4871」)240部と、(c)成分として合成例Aにより得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液A100部(固形分換算で40部)と、(d)成分として合成例Dにより得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液D1119部(固形分換算で160部)とを撹拌混合し、真空脱気して、接着剤組成物を調製した。
得られた接着剤組成物を、剥離フィルムとして離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ75μm)上に塗布し、90℃で20分間、120℃で5分間加熱乾燥して、剥離フィルム上に膜厚が10μmの接着フィルムを形成した。得られた接着フィルムから剥離フィルムを剥がして半導体装置サンプルを作製し、埋め込み性、耐湿性、発泡の有無、耐リフロークラック性、耐温度サイクル性を評価した。結果を表2に示す。
【0067】
[実施例2]
(c)成分として合成例Bにより得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液B100部(固形分換算で40部)を用い、(d)成分として合成例Cにより得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液C800部(固形分換算で160部)を用いた以外は、実施例1と同様にして接着フィルムを作製し、評価を行った。結果を表2に示す。
【0068】
[実施例3]
(c)成分として合成例Bにより得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液B100部(固形分換算で40部)を用い、(d)成分として合成例Cにより得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液C800部(固形分換算で160部)を用い、接着フィルムの膜厚を60μmとした以外は、実施例1と同様にして接着フィルムを作製し、評価を行った。結果を表2に示す。
【0069】
[比較例1]
(c)成分として合成例Aにより得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液A500部(固形分換算で200部)を用い、(d)成分を用いなかった以外は、実施例1と同様にして接着フィルムを作製し、評価を行った。結果を表2に示す。
【0070】
[比較例2]
(c)成分として合成例Bにより得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液B500部(固形分換算で200部)を用い、(d)成分を用いなかった以外は、実施例1と同様にして接着フィルムを作製し、評価を行った。結果を表2に示す。
【0071】
[比較例3]
(c)成分を用いず、(d)成分として合成例Cにより得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液C1000部(固形分換算で200部)を用いた以外は、実施例1と同様にして接着フィルムを作製し、評価を行った。結果を表2に示す。
【0072】
[比較例4]
(c)成分を用いず、(d)成分として合成例Dにより得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液D1398部(固形分換算で200部)を用いた以外は、実施例1と同様にして接着フィルムを作製し、評価を行った。結果を表2に示す。
【0073】
[比較例5]
(c)成分として合成例Gにより得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液G100部(固形分換算で40部)を用いた以外は、実施例1と同様にして接着フィルムを作製し、評価を行った。結果を表2に示す。
【0074】
[比較例6]
(c)成分として合成例Eにより得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液E100部(固形分換算で40部)を用いた以外は、実施例1と同様にして接着フィルムを作製し、評価を行った。結果を表2に示す。
【0075】
[比較例7]
(c)成分として合成例Bにより得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液B100部(固形分換算で40部)を用い、(d)成分として合成例Fにより得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液F800部(固形分換算で160部)を用いた以外は、実施例1と同様にして接着フィルムを作製し、評価を行った。結果を表2に示す。
【0076】
[参考例1]
(c)成分を用いず、(d)成分として合成例Cにより得られたアクリル酸エステル系樹脂溶液C1000部(固形分換算で200部)を用い、接着フィルムの膜厚を60μmとした以外は、実施例1と同様にして接着フィルムを作製し、評価を行った。結果を表2に示す。
【0077】
【表2】

【0078】
表2から明らかなように、実施例1〜3で得られた接着剤組成物は、薄膜化しても、プロセス適合性、応力緩和性・耐熱性に優れていた。
一方、(d)成分を含有しない比較例1、2で得られた接着剤組成物は、耐温度サイクル性および耐湿性に劣っていた。
(c)成分を含有しない参考例1で得られた接着剤組成物は、埋め込み性、耐湿性、発泡の有無、耐リフロークラック性、耐温度サイクル性の結果が実施例1〜3で得られた接着剤組成物と同程度であったが、接着フィルムの膜厚を10μmに薄くすると、耐リフロークラック性が低下した(比較例3参照)。また、比較例4で得られた接着剤組成物は、埋め込み性が悪くフィルム評価として適正な状態ではなかったため、耐湿性、発泡の有無、耐リフロークラック性、耐温度サイクル性は評価しなかった。
(c)成分として、質量平均分子量が4,100であるアクリル酸エステル系樹脂溶液Gを用いた比較例5で得られた接着剤組成物は、耐リフロークラック性に劣っていた。
(c)成分として、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が2.8であるアクリル酸エステル系樹脂溶液Eを用いた比較例6で得られた接着剤組成物は、耐湿性、耐リフロークラック性、耐温度サイクル性に劣ると共に、発泡が認められた。
(d)成分として、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が5.2であるアクリル酸エステル系樹脂溶液Fを用いた比較例7で得られた接着剤組成物は、耐湿性、耐リフロークラック性、耐温度サイクル性に劣ると共に、発泡が認められた。
【符号の説明】
【0079】
10:接着フィルム、
20:半導体搭載用配線基板
21:配線、
22:配線基板、
30a、30b:半導体装置、
31:半導体チップ、
32:ボンディングワイヤ、
33:封止材、
34:外部接続端子、
35:インナーリード。


【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記(a)成分、(b)成分、(c)成分、(d)成分を含有することを特徴とする電子材料用接着剤組成物。
(a)成分:エポキシ樹脂
(b)成分:硬化剤
(c)成分:質量平均分子量(Mw1)が5,000以上、500,000未満であり、質量平均分子量(Mw1)と数平均分子量(Mn1)の比(Mw1/Mn1)が2.5以下であるアクリル酸エステル系樹脂
(d)成分:質量平均分子量(Mw2)が500,000以上、2,500,000未満であり、質量平均分子量(Mw2)と数平均分子量(Mn2)の比(Mw2/Mn2)が3.0以下であるアクリル酸エステル系樹脂
【請求項2】
前記(c)成分が、懸濁重合法により合成されたことを特徴とする請求項1に記載の電子材料用接着剤組成物。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2013−67726(P2013−67726A)
【公開日】平成25年4月18日(2013.4.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−207523(P2011−207523)
【出願日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【出願人】(390028048)根上工業株式会社 (11)
【Fターム(参考)】