粘接剂组合物及其制造方法、使用它的粘接薄膜、半导体装载用基板及半导体装置制造方法及图纸

一种粘接剂组合物及其制造方法，该组合物由环氧树脂（ａ）、固化剂（ｂ）、以及与环氧树脂为非相溶的高分子化合物（ｃ）所组成，必要时还包括填充剂（ｄ）或／和固化促进剂（ｅ）；其制造方法为：先混合环氧树脂（ａ）以及固化剂（ｂ）与填充剂（ｄ），再混合与环氧树脂系为非相溶的高分子化合物（ｃ）于该混合物。本发明专利技术还涉及将上述粘接剂组合物制成薄膜状而形成的粘接薄膜、于电路基板的芯片装载面设置有该粘接薄膜的半导体装载用基板、以及使用该粘接薄膜或半导体装载用基板的半导体装置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术系涉及粘接剂组合物及其制造方法、使用该粘接剂组合物的粘接薄膜、半导体装载用基板及半导体装置，具体说是涉及具有于半导体装载用基板上安装热膨胀系数差异大的半导体元件时所需要的耐热性、耐湿性，并可以形成在使用时能抑制挥发的粘接薄膜的粘接剂组合物及其制造方法、使用该粘接剂组合物的粘接薄膜、半导体装载用基板以及半导体装置。
技术介绍
近年来，随着电子设备的发达，电子部品的装载密度也逐渐提高，芯片层级封装(chip scale package)或芯片大小封装(chip size package，以下简称CSP)等与半导体芯片大小的略相等大小的半导体封装，或半导体裸露芯片的安装等，新形安装方法已开始受到采用。作为装载以半导体元件为代表的各种电子零件的安装基板，其最重要的特性之一即为可靠性。而其中由于直接关系到使用安装基板的设备的可靠性，因此对于热疲劳的连接可靠性系为非常重要的因素。导致该连接可靠性的下降的原因，可举由于使用热膨胀系数相异的各种材料而产生的热应力。一般半导体元件的热膨胀系数较低，大约为4ppm/℃，而安装电子部品的配线板的热膨胀系数则高达15ppm/℃以上，这样会对热冲击产生热应变，该热应变又会导致热应力的产生。以往安装有QFP或SOP等具有导线架的半导体组件的基板中，由其导线架部份吸收热应力，因此可以维持可靠性。但是，裸露芯片安装中，是采用将半导体芯片的电极与配线板的配线板焊接点利用焊锡球连接的方式，或制作称为凸块(bump)的小突起以导电糊连接的方式，此时热应力集中于这些连接部而导致连接可靠性的下降。为了分散该热应力，已知有将称为下充填(Underfill)的树脂注入于半导体元件与配线板之间的有效方法，但该方法同时又增加了安装步骤，导致成本上升。另外，也有利用以往的导线焊法(wire bonding)将半导体元件的电极与电路板的配线焊接点连接的方式，而在这种方式中为保护导线必须用封装树脂进行包覆，因而也增加了安装步骤。由于CSP可以与其它电子零件一起安装，因此曾提出了日刊工业新闻社发行的表面安装技术1997-3月号“进入实用化的CSP(微细间距BGA)的发展方向”一文中第5页表1所示的各种结构。其中正推行实用化的是将卷带或载体基板用于被称为插入板的配线基板上的方式。这种方式中包括上述表中Tesera公司及TI公司等开发的方式。如信学技报CPM96-121，ICD96-160(1996-12)“卷带BGA尺寸CSP的开发”及Sharp技报第66号(1996-12)“芯片大小封装(Chip Size Package)开发”所述，这些方式中由于介入了被称为插入板的配线基板，因此呈现出了良好的连接可靠性。在这些CSP半导体元件与被称作插入板的配线基板之间，是以使用能将由于各自的热膨胀不同而产生的热应力予以减降的粘接薄膜为宜。并且，也有对耐湿性以及高温耐久性的要求。还有，从易于管理制造工程的观点出发，也要求采用薄膜状的粘接薄膜。薄膜状的粘接剂已应用于软性印刷配线板等领域，大多使用以丁腈橡胶为主要成分的类型。作为提高印刷配线板材料的耐湿性的例子有日本专利特开昭60-243180号公报所揭示的含有丙烯酸系树脂、环氧树脂、聚异氰酸酯以及无机填充剂的粘接剂，以及特开昭61-138680号公报所揭示的含有丙烯酸系树脂、环氧树脂、于分子中具有尿烷键且两端为一级胺的化合物以及无机填充剂的粘接剂。薄膜状的粘接剂大多使用以丁腈橡胶为主要成分的体系。但其中存在的缺点是在高温下经长时间处理后粘接力会大幅度下降，且耐电蚀性较差。尤其是，进行用于半导体相关组件的可靠性评估的PCT(压力蒸锅测试)处理等条件严格的耐湿性试验时，会发生较大程度的劣化。特开昭60-243180号公报、特开昭61-138680号公报所揭示的粘接剂在进行PCT处理等条件严格的耐湿性试验时，有较大程度的劣化。使用这些作为印刷配线板相关材料的粘接剂将半导体元件安装于配线基板时，由于半导体元件与被称作插入板的配线基板的热膨胀系数相差较大，在再流动时会发生龟裂而无法使用。并且，进行温度循环测试或PCT处理等条件严格的耐湿性试验时，发生较大程度的劣化而无法使用。本专利技术人等，在特开2000-154361号公报等中发现通过降低粘接薄膜在室温附近的弹性率，可以缓和由半导体芯片与配线基板间的热膨胀差异所引起的加热冷却时所产生的热应力，从而避免在再流动中发生龟裂和温度循环试验后发生破坏，具有良好的耐热性。但是，今后当对于耐热性及耐再流动龟裂性的要求变得更加苛刻时，必须提高高温下的剥离强度以及高温下的弹性率，而赋予更高层次的耐热性、耐湿性。另外需要进一步降低粘接剂的挥发组分含量。如果挥发组分超过某一程度，则作业步骤中周边设备有可能受到污染。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有于半导体装载用基板上安装热膨胀系数差异大的半导体元件时所需要的耐热性、耐湿性，并可以形成在使用时能抑制挥发的粘接薄膜的粘接剂组合物及其制造方法、使用该粘接剂组合物的粘接薄膜、半导体装载用基板以及半导体装置。本专利技术的粘接剂组合物，其特征在于由环氧树脂(a)，固化剂(b)，以及与环氧树脂系为非相溶性的高分子化合物(c)所组成，进而，必要时也可含有填充剂(d)或/和固化促进剂(e)。本专利技术的粘接剂组合物，其另一特征在于在经固化的阶段的截面中，其成分分离成为二相。本专利技术的粘接剂组合物，其又一特征在于可提供在240℃时的储存弹性率在1至20MPa的固化物。本专利技术的粘接剂组合物，其再一特征在于于经固化的阶段，具有平均孔径为0.01微米至2微米的空孔，而空孔的体积含量在0.1至20体积％范围内。本专利技术的粘接剂组合物的制造方法，其特征在于将环氧树脂(a)及固化剂(b)与填充剂(d)混合以后，于这些混合物中混合与环氧树脂为非相溶性的高分子化合物(c)。本专利技术的粘接薄膜，其特征在于将上述的粘接剂组合物形成为薄膜状而成。本专利技术的粘接薄膜，其另一特征在于将粘接剂组合物与聚酰亚胺薄膜的层压固化物，经吸湿处理后，在260℃作120秒的热处理时，层压固化物中无直径2毫米以上的剥离产生。本专利技术的粘接薄膜，其又一特征在于具有平均孔径在0.01微米至2微米的空孔，而且空孔的体积含量在0.1至20体积％范围内。本专利技术的粘接薄膜，其再一特征在于经固化阶段的截面中，其成分分离为二相。本专利技术的粘接薄膜，其特征在于在60℃、经72小时后流动性减低量在50％以下。本专利技术的附有基材的粘接薄膜，是于基材层的单面或双面，直接或介以其它膜层将上述粘接薄膜层压而成。本专利技术的附有基材的粘接薄膜，于其单面或双面，具有保护粘接剂层的膜层。本专利技术的半导体装载用基板，于配线基板的芯片装载面具备有上述粘接薄膜。本专利技术的半导体装置，其特征在于使用上述粘接薄膜或半导体装载用基板。附图说明图1是表示本专利技术半导体装置的图，图中，1为半导体芯片，2为粘接薄膜，3为配线基板，4为封装材料，5为梁式引线，而6为焊球。具体实施例方式下面进一步详细说明本专利技术。本专利技术中所使用的环氧树脂(a)，只要经固化呈显粘接作用即可，就无特殊限制。优选二官能团以上的分子量低于5000，更优选分子量低于3000的环氧树脂。例如，双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂等二官能团环氧树脂、酚醛清本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粘接薄膜，其特征在于，是将粘接剂组合物形成为薄膜状而成的粘接薄膜，该粘接薄膜是将粘接剂组合物单独形成为薄膜状而成，或者是在基材层的一面或两面形成粘接剂组合物而成的，所述粘接剂组合物含有（ａ）环氧树脂、（ｂ）固化剂、　 　（ｃ）与环氧树脂为非相溶性的高分子化合物以及（ｄ）平均粒径为０．００５微米至０．１微米的填充剂。

【技术特征摘要】
JP 2000-2-15 2000-41346;JP 2000-11-16 2000-349737;1.一种粘接薄膜，其特征在于，是将粘接剂组合物形成为薄膜状而成的粘接薄膜，该粘接薄膜是将粘接剂组合物单独形成为薄膜状而成，或者是在基材层的一面或两面形成粘接剂组合物而成的，所述粘接剂组合物含有(a)环氧树脂、(b)固化剂、(c)与环氧树脂为非相溶性的高分子化合物以及(d)平均粒径为0.005微米至0.1微米的填充剂。2.如权利要求1所述的粘接薄膜，其特征在于填充剂(d)为二氧化硅。3.如权利要求1所述的粘接薄膜，其特征在于填充剂(d)的表面覆盖有有机物。4.如权利要求1所述的粘接薄膜，其特征在于填充剂(d)的与水的接触角为0度至100度。5.如权利要求1所述的粘接薄膜，其特征在于把(a)环氧树脂与(b)固化剂的合计重量设为A，把(c)与环氧树脂为非相溶性的高分子化合物的重量设为B时，其比值A∶B为0.24-1.0。6.如权利要求1所述的粘接薄膜，其特征在于(a)环氧树脂为以环球式测定的软化点在50℃以上的固态环氧树脂。7.如权利要求1所述的粘接薄膜，其特征在于(a)环氧树脂不具有变异原性。8.如权利要求1所述的粘接薄膜，其特征在于(b)固化剂为羟基当量在150克/当量以上的酚醛树脂。9.如权利要求1所述的粘接薄膜，其特征在于(b)固化剂，为下述通式(I)所示的酚醛树脂， 式中，R1可以相同或各不相同，表示氢原子、碳原子数1至10的直链或带支链的烷基、环烷基、芳烷基、链烯基、羟基、芳基、或卤素原子，n表示1至3的整数，而m表示0至50的整数。10.如权利要求9所述的粘接薄膜，其特征在于通式(I)所示的酚醛树脂的吸水率在2体积％以下。11.如权利要求1所述的粘接薄膜，其特征在于(c)与环氧树脂为非相溶性的高分子化合物为...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻田祯一，住谷圭二，富山健男，岩仓哲郎，川上广幸，铃木雅雄，松崎隆行，细川羊一，畠山惠一，岛田靖，田中裕子，栗谷弘之，
申请(专利权)人：日立化成工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]