JP2005112891A - Film substrate for packaging semiconductor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィルム基板上にフリップチップボンディング技術を用いて半導体チップを実装するいわゆるCOFに適用して好適なフィルムサブストレートに関するものである。 The present invention relates to a film substrate suitable for application to a so-called COF in which a semiconductor chip is mounted on a film substrate using a flip chip bonding technique.
COF技術は、TAB技術に代わる新しい半導体実装用フィルムサブストレート技術として注目を集めている。最近では従来TAb技術が用いられていた、半導体装置の実装、特には液晶表示素子、EL表示素子、電気泳動表示素子、粒子回転型表示素子、等、薄型ディスプレイ、電子ペーパーなどの駆動ICの実装方法として広く用いられている。また最近では半導体実装用フィルムサブストレートを経て、BGA:ボールグリッドアレイ、マイクロ・ボールグリッドアレイ、チップスケールパッケージを得るパッケージ方法が広く実用化されている。
COF技術は、回路素子パッケージの薄型化や多ピン化への対応が容易であることのほか、半導体チップ等の実装において一括ボンディングを採用することが可能であること等、数多くの優れた特徴を有する。特に一括ボンディングは、リードフレームを使用したワイヤボンディングの場合に比較して、ボンディング時間を著しく短縮することが可能であり、例えば300ピンのパッケージの場合、ワイヤボンディング法によっては45〜60秒を必要とするボンディング作業を僅か1〜2秒程度で完了することが出来る。
The COF technology is attracting attention as a new semiconductor substrate film substrate technology that replaces the TAB technology. Recently, mounting of semiconductor devices, in which the conventional TAb technology has been used, particularly mounting of driving ICs such as liquid crystal display elements, EL display elements, electrophoretic display elements, particle rotation type display elements, thin displays, electronic paper, etc. Widely used as a method. Recently, a packaging method for obtaining BGA: ball grid array, micro ball grid array, and chip scale package through a film substrate for semiconductor mounting has been widely put into practical use.
The COF technology has many excellent features such as being easy to cope with the thinning and multi-pin circuit element package, and being able to adopt batch bonding for mounting semiconductor chips and the like. Have. In particular, batch bonding can significantly reduce the bonding time compared to wire bonding using a lead frame. For example, in the case of a 300-pin package, 45 to 60 seconds are required depending on the wire bonding method. The bonding operation can be completed in only about 1 to 2 seconds.
フィルムサブストレートは、通常、長尺の絶縁材料製フィルム(例えばポリイミドフィルム)に導電材料として機能する銅箔を貼り合わせたような構造となっており、銅箔に所定のエッチングを施すことによって所望のパターンのパッドを形成する。これらのパッド部分には、半導体チップのボンディング作業を容易かつ確実にするため、必要な箇所に金、錫又は半田めっき、あるいは金めっきが行われる。また接合部には場合によってバンプと呼ばれる突起が形成される。 The film substrate has a structure in which a copper foil functioning as a conductive material is usually bonded to a long insulating material film (for example, a polyimide film), and desired by performing predetermined etching on the copper foil. The pattern pad is formed. These pad portions are subjected to gold, tin or solder plating, or gold plating at necessary portions in order to facilitate and surely perform a semiconductor chip bonding operation. In addition, protrusions called bumps are sometimes formed in the joint.
COF技術を用いて生産した半導体回路素子パッケージの信頼性を阻害する一つの大きな要因は、冷却と加熱の繰返しの結果として発生する熱歪によるクラック(導電材料や半導体チップ、チップ/導体間の接続部などの破断又は亀裂)である。この種のクラックは、導電材料である銅と、半導体(シリコン)チップ、および支持基材との間の熱膨張差に起因するものである。信頼性を阻害する他の要因として、支持体フィルムの吸湿による伸縮の結果として発生する歪によるクラックを、同様に例示する事ができる。
COF技術が適用される、最も大きな用途は液晶表示素子などの平面型ディスプレイの駆動用ICの実装である。かかる駆動用ICは平面型ディスプレイの2辺ないし4辺に取り付けられる。COFのいわゆるアウターリードが、平面型表示素子の2辺ないし4辺から引き出されている電極に接続される訳である。組立工程の合理化の観点よりは、この接続が、なるべく一度に行えることが好ましい、つまりCOFのアウターリード側のワーク幅、リード数は多ければ多いほど良いということである。現状では、ワーク幅が広がる以上にリード数が増えており、リード線幅とリード線間は非常に狭くなってきている。かかる狭い間隔のリード線が広いワーク幅に配置された場合、一般に累積ピッチ問題と呼ばれる誤差の累積によるリード端子の位置ずれが発生する。誤差は熱膨張係数の差、湿度膨張係数の差によって生ずるため、これらの特性は非常に重要である。
One major factor that hinders the reliability of semiconductor circuit element packages produced using COF technology is cracking due to thermal strain that occurs as a result of repeated cooling and heating (conductive material, semiconductor chip, chip / conductor connection) Breaking or cracking of the part. This type of crack is caused by a difference in thermal expansion between copper, which is a conductive material, a semiconductor (silicon) chip, and a supporting base material. As another factor that hinders reliability, a crack due to strain generated as a result of expansion and contraction due to moisture absorption of the support film can be exemplified as well.
The largest application to which the COF technology is applied is mounting a driving IC for a flat display such as a liquid crystal display element. Such a driving IC is attached to two to four sides of the flat display. The so-called outer leads of the COF are connected to the electrodes drawn from the two to four sides of the flat display element. From the viewpoint of rationalization of the assembly process, it is preferable that this connection be made at a time, that is, the larger the work width and the number of leads on the outer lead side of the COF, the better. At present, the number of leads is increasing more than the workpiece width is widened, and the distance between the lead wire width and the lead wire is becoming very narrow. When such narrowly spaced lead wires are arranged in a wide workpiece width, the lead terminal is displaced due to error accumulation, which is generally called an accumulated pitch problem. These characteristics are very important because errors are caused by differences in thermal expansion coefficient and humidity expansion coefficient.
また近年ではチップ面積が大きくなり、同時に入力、出力信号線の数も増えているため、同様の問題は半導体との接続部であるパッド側でも生じている。
これらの問題の解決のために、基材に用いられる材料に、温度膨張係数、湿度膨張係数のなるべく小さい材料を用いようと云う考え方は広く一般化しているが、現実には、適当な材料が無く、実用化には、至っていない。
また導体側の観点より、導電材料に不純物を添加し、熱膨張係数を半導体であるシリコンに近づけようとする提案が成されている。例えば、導電材料として42アロイ(ニッケル42%、残部鉄である合金材料)や、コバール(ニッケル29重量%、コバルト17重量%、残部鉄である合金)を半導体実装用フィルムサブストレートの導電材料として使用することがに開示されている(特許文献1参照)。しかしながら導電材料を合金とすることは、その導電性を著しく低下せしめ、また、回路パターンを形成するエッチングに使う薬液が限定される等の問題点がある。導電材料の導電性は電気信号の伝送速度に著しい悪影響を与え、また回路の発熱も増加する。
以上述べてきたように、従来の半導体実装用フィルムサブストレートにおいては、温湿度による膨張係数の差に起因する位置ずれや、端子間の接続信頼性低化、導電材料や半導体チップに応力歪みが生じ、クラックが発生する可能性があるといった問題点を持つ物であった。
In order to solve these problems, the idea of using a material with the smallest possible temperature expansion coefficient and humidity expansion coefficient as the material used for the base material has been widely generalized. It has not been put into practical use.
Further, from the viewpoint of the conductor side, a proposal has been made to add an impurity to the conductive material so that the thermal expansion coefficient approaches that of silicon, which is a semiconductor. For example, as a conductive material, 42 alloy (nickel 42%, remaining iron alloy material) or Kovar (nickel 29% by weight, cobalt 17% by weight, remaining iron alloy) is used as the conductive material for the film substrate for semiconductor mounting. It is disclosed to use (see Patent Document 1). However, using an electrically conductive material as an alloy has problems such as significantly reducing the conductivity and limiting the chemical solution used for etching to form a circuit pattern. The conductivity of the conductive material has a significant adverse effect on the transmission rate of the electrical signal and also increases the heat generation of the circuit.
As described above, in conventional film substrates for semiconductor mounting, misalignment due to differences in expansion coefficient due to temperature and humidity, lower connection reliability between terminals, and stress distortion in conductive materials and semiconductor chips. It is a thing with the problem that it may arise and a crack may generate | occur | produce.
本発明は、温湿度による伸び縮みが小さく、結果として高い信頼性を与える半導体実装用フィルムサブストレートを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a film substrate for semiconductor mounting that is less stretched due to temperature and humidity, and as a result provides high reliability.
すなわち本発明は、一層、または二層以上の導電層を有する半導体実装用フィルムサブストレートにおいて、ベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類と、芳香族テトラカルボン酸無水物類とを反応させて得られるポリイミドからなるフィルムが基材であることを特徴とする半導体実装用フィルムサブストレートである。好ましい態様は、導電層と基材を接着する接着剤の引張弾性率が、基材の引張弾性率に対して下式の範囲であることを特徴とする請求項1記載の半導体実装用フィルムサブストレートである。
0.01 ≦ 接着剤の引張弾性率/基材の引張弾性率 ≦ 0.7
That is, the present invention is obtained by reacting an aromatic diamine having a benzoxazole structure with an aromatic tetracarboxylic acid anhydride in a film substrate for semiconductor mounting having one or more conductive layers. A film substrate for semiconductor mounting, wherein a film made of polyimide is a base material. 2. The film mounting sub-layer according to claim 1, wherein the tensile elastic modulus of the adhesive for bonding the conductive layer and the base material is in the range of the following formula with respect to the tensile elastic modulus of the base material. Straight.
0.01 ≦ Tensile modulus of adhesive / Tensile modulus of substrate ≦ 0.7
本発明では、剛性が高く、寸法安定性の高い基材上に、基材より柔らかい接着層を挟んで導電層(金属箔など)と半導体チップを搭載するため、半導体チップ/導体間の接続部には、基材の影響が及ぶことなく、また、線膨張係数の離れた基板/導電体の応力歪みを接着剤層で緩和吸収することが出来るため、結果として半導体と導電層との接続信頼性が著しく向上するという効果を得ることができるという利点がある。 In the present invention, a conductive layer (such as a metal foil) and a semiconductor chip are mounted on a base material having high rigidity and high dimensional stability with an adhesive layer softer than the base material interposed therebetween. Since the adhesive layer can relax and absorb the stress strain of the substrate / conductor having a different linear expansion coefficient without affecting the base material, the result is reliable connection between the semiconductor and the conductive layer. There is an advantage that the effect of significantly improving the property can be obtained.
本発明のポリイミドはベンゾオキサゾール構造を有するジアミン類と芳香族テトラカルボン酸無水物類の縮合により得られる物である。
本発明におけるベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類としては、具体的には以下のものが挙げられる。
Specific examples of the aromatic diamine having a benzoxazole structure in the present invention include the following.
本発明においては、全ジアミンの30モル%以下であれば下記に例示されるベンゾオキサゾール構造を有しないジアミン類を一種または二種以上を併用しても構わない。例えば、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、m−アミノベンジルアミン、p−アミノベンジルアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルホキシド、3,4’−ジアミノジフェニルスルホキシド、4,4’−ジアミノジフェニルスルホキシド、3,3’−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’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、1,4−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−2−[4−(4−アミノフェノキシ)−3−メチルフェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−3−メチルフェニル]プロパン、2−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−2−[4−(4−アミノフェノキシ)−3,5−ジメチルフェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−3,5−ジメチルフェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン,4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,1−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、2,2−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、1,1−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、4,4’−ビス[3−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾフェノン、4,4’−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ジフェニルスルホン、ビス[4−{4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ}フェニル]スルホン、1,4−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−トリフルオロメチルフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−フルオロフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−メチルフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−シアノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジフェノキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−5,5’−ジフェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−4,5’−ジフェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4−フェノキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−5−フェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−4−フェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−5’−フェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジビフェノキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−5,5’−ジビフェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−4,5’−ジビフェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4−ビフェノキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−5−ビフェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−4−ビフェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−5’−ビフェノキシベンゾフェノン、1,3−ビス(3−アミノ−4−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−4−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−5−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−5−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−4−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−4−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−5−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−5−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、2,6−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾニトリル、および上記芳香族ジアミンの芳香環上の水素原子の一部もしくは全てがハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基またはアルコキシ基、シアノ基、またはアルキル基またはアルコキシ基の水素原子の一部もしくは全部がハロゲン原子で置換された炭素数1〜3のハロゲン化アルキル基またはアルコキシ基で置換された芳香族ジアミン等が挙げられる。
In the present invention, one or two or more diamines having no benzoxazole structure exemplified below may be used as long as they are 30 mol% or less of the total diamine. For example, 4,4′-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- (3 -Aminophenoxy) phenyl] sulfone, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3 , 3,3-hexafluoropropane, m-phenylenediamine, o-phenylenediamine, p-phenylenediamine, m-aminobenzylamine, p-aminobenzylamine, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diamino Diphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl sulfide, 3, '-Diaminodiphenyl sulfoxide, 3,4'-diaminodiphenyl sulfoxide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfoxide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 3,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-
本発明において用いられるテトラカルボン酸無水物は芳香族テトラカルボン酸無水物類である。芳香族テトラカルボン酸無水物類としては、具体的には、以下のものが挙げられる。
本発明においては、全テトラカルボン酸二無水物の30モル%以下であれば下記に例示される非芳香族のテトラカルボン酸二無水物類を一種または二種以上を併用しても構わない。用いられるテトラカルボン酸無水物としては、例えば、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルフィド二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ビフェニル二無水物、2,2−ビス[(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、ペンタン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサ−1−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、3−エチルシクロヘキサ−1−エン−3−(1,2),5,6−テトラカルボン酸二無水物、1−メチル−3−エチルシクロヘキサン−3−(1,2),5,6−テトラカルボン酸二無水物、1−メチル−3−エチルシクロヘキサ−1−エン−3−(1,2),5,6−テトラカルボン酸二無水物、1−エチルシクロヘキサン−1−(1,2),3,4−テトラカルボン酸二無水物、1−プロピルシクロヘキサン−1−(2,3),3,4−テトラカルボン酸二無水物、1,3−ジプロピルシクロヘキサン−1−(2,3),3−(2,3)−テトラカルボン酸二無水物、ジシクロヘキシル−3,4,3‘,4’−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6ラカルボン酸二無水物、1−プロピルシクロヘキサン−1−(2,3),3,4−テトラカルボン酸二無水物、1,3−ジプロピルシクロヘキサン−1−(2,3),3−(2,3)−テトラカルボン酸二無水物、ジシクロヘキシル−3,4,3‘,4’−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物等である。これらのテトラカルボン酸二無水物は単独でも二種以上を用いることも可能である。
また、本発明の線状ポリイミドまたは線状ポリアミド酸の分子末端を炭素−炭素二重結合を有する末端基で封止するために無水マレイン酸等を用いることが出来る。無水マレイン酸の使用量は、芳香族ジアミン成分1モル当たり0.001〜1.0モル比である。
In the present invention, one or two or more non-aromatic tetracarboxylic dianhydrides exemplified below may be used in combination as long as they are 30 mol% or less of the total tetracarboxylic dianhydrides. Examples of the tetracarboxylic acid anhydride used include 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3, 3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfide dianhydride, bis (3 4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 1,3-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) benzene dianhydride, 1, 4- (3,4-dicarboxyphenoxy) benzene dianhydride, 4,4′-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) biphenyl dianhydride, 2,2-bis [(3,4-dicarboxyphenoxy) Phenyl] propane dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, butane-1,2,3,4-tetra Carboxylic dianhydride, pentane-1,2,4,5-tetracarboxylic dianhydride, cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, cyclopentane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, cyclohexane -1,2,4,5-tetracarboxylic dianhydride, cyclohex-1-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, 3-ethylcyclohex-1-ene-3- ( 1 2), 5,6-tetracarboxylic dianhydride, 1-methyl-3-ethylcyclohexane-3- (1,2), 5,6-tetracarboxylic dianhydride, 1-methyl-3-ethylcyclohexane Sa-1-ene-3- (1,2), 5,6-tetracarboxylic dianhydride, 1-ethylcyclohexane-1- (1,2), 3,4-tetracarboxylic dianhydride, -Propylcyclohexane-1- (2,3), 3,4-tetracarboxylic dianhydride, 1,3-dipropylcyclohexane-1- (2,3), 3- (2,3) -tetracarboxylic acid Dianhydride, dicyclohexyl-3,4,3 ′, 4′-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.1] heptane-2,3,5,6 lacarboxylic dianhydride, 1-propylcyclohexane -1- (2,3), 3,4-tetracarboxylic Acid dianhydride, 1,3-dipropylcyclohexane-1- (2,3), 3- (2,3) -tetracarboxylic dianhydride, dicyclohexyl-3,4,3 ′, 4′-tetracarboxylic Acid dianhydride, bicyclo [2.2.1] heptane-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.2] octane-2,3,5,6-tetracarboxylic Acid dianhydride, bicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride and the like. These tetracarboxylic dianhydrides can be used alone or in combination of two or more.
In addition, maleic anhydride or the like can be used to seal the molecular ends of the linear polyimide or linear polyamic acid of the present invention with terminal groups having a carbon-carbon double bond. The amount of maleic anhydride used is 0.001 to 1.0 molar ratio per mole of aromatic diamine component.
本発明のポリイミドは、有機溶媒中で前記のジアミン類と前記のテトラカルボン酸無水物を反応して得られるポリアミド酸溶液を、支持体に塗布・乾燥してグリーンフィルムと成し、さらに支持体上で、あるいは支持体から剥がした状態でグリーンフィルムを高温熱処理することにより脱水閉環反応を行うことによって得られる物である。 The polyimide of the present invention is a green film obtained by applying a polyamic acid solution obtained by reacting the diamines and the tetracarboxylic anhydride in an organic solvent to a support and drying, and further forming a support. It is obtained by performing a dehydration ring-closing reaction by heat-treating the green film at a high temperature while being peeled off from the support.
本発明で使用する有機溶媒としては、原料モノマーおよび生成するポリアミド酸のいずれをも溶解するものであれば特に限定されないが、例えば,N−メチル−2−ピロリドン,N−アセチル−2−ピロリドン,N,N−ジメチルホルムアミド,N,N−ジエチルホルムアミド,N,N−ジメチルアセトアミド,ジメチルスルホキシド,ヘキサメチルホスホリックアミド,エチルセロソルブアセテート,ジエチレングリコールジメチルエーテル,スルホラン,ハロゲン化フェノール類等があげられ,これらの有機溶媒は,単独あるいは混合して使用することができる。有機溶媒の使用量は,仕込みモノマーを溶解するのに十分な量であればよく,通常は5〜50重量%であり,好ましくは10〜20重量%の固形分を含むものであればよい。
本発明で用いるポリアミド酸の有機溶媒溶液は、固形分を好ましくは5〜40重量%、より好ましくは10〜30重量%を含有するものであって、またその粘度はブルックフィールド粘度計による測定で10〜2000Pa・s、好ましくは100〜1000Pa・sのものが、安定した送液が可能であることから好ましい。重合反応は、有機溶媒中で撹拌および/または混合しながら、0〜80℃の温度範囲で、10分〜30時間連続して進められるが、必要により重合反応を分割したり、温度を上下させてもかまわない。この場合に、両反応体の添加順序には特に制限はないが、芳香族ジアミン類の溶液中に芳香族テトラカルボン酸類を添加するのが好ましい。
The organic solvent used in the present invention is not particularly limited as long as it dissolves both the raw material monomer and the generated polyamic acid, and examples thereof include N-methyl-2-pyrrolidone, N-acetyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoric amide, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol dimethyl ether, sulfolane, halogenated phenols, etc. Organic solvents can be used alone or in combination. The organic solvent may be used in an amount sufficient to dissolve the charged monomer, and is usually 5 to 50% by weight, preferably 10 to 20% by weight.
The organic solvent solution of the polyamic acid used in the present invention preferably contains 5 to 40% by weight, more preferably 10 to 30% by weight of the solid content, and the viscosity is measured by a Brookfield viscometer. Those having a viscosity of 10 to 2000 Pa · s, preferably 100 to 1000 Pa · s are preferred because stable liquid feeding is possible. The polymerization reaction is continuously carried out in the temperature range of 0 to 80 ° C. for 10 minutes to 30 hours while stirring and / or mixing in an organic solvent. The polymerization reaction can be divided or the temperature can be increased or decreased as necessary. It doesn't matter. In this case, the order of addition of both reactants is not particularly limited, but it is preferable to add aromatic tetracarboxylic acids to the solution of aromatic diamines.
また、重合反応の前に芳香族ジアミン類に少量の末端封鎖剤を添加して重合を制御することを行ってもよい。
本発明で使用される閉環触媒の具体例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミンなどの脂肪族第3級アミンおよびイソキノリン、ピリジン、ベータピコリンなどの複素環式第3級アミンなどが挙げられるが、複素環式第3級アミンから選ばれる少なくとも一種のアミンを使用するのが好ましい。
Moreover, you may perform polymerization by adding a small amount of terminal blockers to aromatic diamines before a polymerization reaction.
Specific examples of the ring-closing catalyst used in the present invention include aliphatic tertiary amines such as trimethylamine and triethylamine, and heterocyclic tertiary amines such as isoquinoline, pyridine and betapicoline. It is preferable to use at least one amine selected from tertiary amines.
重合反応中に真空脱泡することは、良質なポリアミド酸の有機溶媒溶液を製造するのに有効な方法である。また、重合反応の前に芳香族ジアミン類に少量の末端封鎖剤を添加して重合を制御することを行ってもよい。 Vacuum defoaming during the polymerization reaction is an effective method for producing a high-quality polyamic acid organic solvent solution. Moreover, you may perform polymerization by adding a small amount of terminal blockers to aromatic diamines before a polymerization reaction.
本発明では閉環触媒を用いても良い。本発明で使用される閉環触媒の具体例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミンなどの脂肪族第3級アミンおよびイソキノリン、ピリジン、ベータピコリンなどの複素環式第3級アミンなどが挙げられるが、複素環式第3級アミンから選ばれる少なくとも一種のアミンを使用することが好ましい。 In the present invention, a ring-closing catalyst may be used. Specific examples of the ring-closing catalyst used in the present invention include aliphatic tertiary amines such as trimethylamine and triethylamine, and heterocyclic tertiary amines such as isoquinoline, pyridine and betapicoline. It is preferable to use at least one amine selected from tertiary amines.
本発明で使用される脱水剤の具体例としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸などの脂肪族カルボン酸無水物、および無水安息香酸などの芳香族カルボン酸無水物などが挙げられるが、無水酢酸および/または無水安息香酸が好ましい。ポリアミド酸に対する閉環触媒の含有量は、閉環触媒の含有量(モル)/ポリアミド酸の含有量(モル)が0.5〜8となる範囲が好ましい。また、ポリアミド酸に対する脱水剤の含有量は、脱水剤の含有量(モル)/ポリアミド酸の含有量(モル)が0.1〜4となる範囲が好ましい。尚、この場合には、アセチルアセトンなどのゲル化遅延剤を併用してもよい。 Specific examples of the dehydrating agent used in the present invention include aliphatic carboxylic acid anhydrides such as acetic anhydride, propionic anhydride, and butyric anhydride, and aromatic carboxylic acid anhydrides such as benzoic anhydride, Acetic anhydride and / or benzoic anhydride are preferred. The content of the ring-closing catalyst with respect to the polyamic acid is preferably in a range where the content (mol) of the ring-closing catalyst / the content (mol) of the polyamic acid is 0.5 to 8. In addition, the content of the dehydrating agent relative to the polyamic acid is preferably in a range where the content of dehydrating agent (mole) / polyamic acid content (mole) is 0.1 to 4. In this case, a gelation retarder such as acetylacetone may be used in combination.
本発明のポリイミドフィルムは、ポリアミド酸溶液を支持体にフィルム状に連続的に押し出し又は塗布し、次いで乾燥することにより得たグリーンフィルムを、前記支持体から剥離し、延伸、乾燥、熱処理することにより製造されるが、ポリアミド酸の有機溶媒からポリイミドフィルムを製造する代表的な方法としては、閉環触媒および脱水剤を含有しないポリイミド酸の有機溶媒溶液をスリット付き口金から支持体上に流延してフィルムに成形し、支持体上で加熱乾燥することにより自己支持性を有するグリーンフィルムにした後、支持体よりフィルムを剥離し、更に高温下で乾燥熱処理することによりイミド化する熱閉環法、および閉環触媒および脱水剤を含有せしめたポリド酸の有機溶媒をスリット付き口金から支持体上に流延してフィルム状に成形し、支持体上でイミド化を一部進行させて自己支持性を有するフィルムとした後、支持体よりフィルムを剥離し、加熱乾燥/イミド化し、熱処理を行う化学閉環法が挙げられる。 The polyimide film of the present invention is obtained by continuously extruding or applying a polyamic acid solution to a support in the form of a film, followed by drying, peeling the green film from the support, stretching, drying, and heat treatment. As a typical method for producing a polyimide film from an organic solvent of polyamic acid, an organic solvent solution of polyimide acid that does not contain a ring-closing catalyst and a dehydrating agent is cast on a support from a nozzle with a slit. The film is then formed into a film and heated to dry on the support to form a green film having self-supporting properties. Then, the film is peeled off from the support and further heat-dried at a high temperature for imidization, Then, an organic solvent of polydoic acid containing a ring-closing catalyst and a dehydrating agent is cast from a slit base onto a support. Examples include a chemical ring closure method in which a film is formed into a film and partially imidized on a support to form a film having self-supporting properties, then the film is peeled off from the support, dried / imidized by heating, and heat-treated. It is done.
上記支持体とは、ポリアミド酸溶液をフィルム状に成形する際に用いられる例えばドラム状またはベルト状の回転体である。ポリアミド酸溶液は支持体上に塗布され、加熱乾燥により自己支持性を与えられる。支持体の表面は金属、プラスチック、ガラス、磁器などが挙げられ、好ましくは金属であり、更に好ましくは錆びなくて耐腐食に優れるSUS材である。また、Cr、Ni、Snなどの金属めっきをしても良い。本発明における支持体表面は必要に応じて鏡面にしたり、あるいは梨地状に加工することができる。 The support is, for example, a drum-shaped or belt-shaped rotating body used when the polyamic acid solution is formed into a film. The polyamic acid solution is applied on a support and is self-supporting by heat drying. The surface of the support may be metal, plastic, glass, porcelain, etc., preferably metal, and more preferably SUS material that does not rust and has excellent corrosion resistance. Further, metal plating such as Cr, Ni, or Sn may be performed. The surface of the support in the present invention can be mirror-finished or processed into a satin finish if necessary.
次に本発明の半導体実装用フィルムサブストレート、いわゆるCOFテープの製法を、図1を用いて説明する。本発明のCOFテープは通常法により作製される。
(1)まず、所定の幅にスリットされたポリイミドフィルムを基材テープとして用いる。
(2)接着剤は、基材テープの両端部分を除いて基材にコーティングされる。
(3)次いで、導電層(銅箔などの金属箔)を張り合わせる。
(4)必要により搬送用、位置合わせ用の穴開けを行う。
(5)通常のサブトラクティブ法により銅箔をパターン化し表面処理、常法により接続用バンプを形成する。
(6)必要に応じ、半田レジスト、あるいはカバーコートを塗布する。
ここまでが半導体実装用フィルムサブストレートの製法となる。得られたCOFテープは、さらに、
(7)ICチップを実装する。
(8)ICチップを封止する工程を経て、主基板に実装される。
Next, the manufacturing method of the film substrate for semiconductor mounting of this invention, what is called a COF tape is demonstrated using FIG. The COF tape of the present invention is produced by a usual method.
(1) First, a polyimide film slit to a predetermined width is used as a base tape.
(2) The adhesive is coated on the substrate except for both end portions of the substrate tape.
(3) Next, a conductive layer (metal foil such as copper foil) is bonded together.
(4) Drill holes for conveyance and alignment as necessary.
(5) The copper foil is patterned by a normal subtractive method, surface treatment is performed, and connection bumps are formed by a conventional method.
(6) Apply solder resist or cover coat as necessary.
The process up to here is the manufacturing method of the film substrate for semiconductor mounting. The obtained COF tape is further
(7) Mount an IC chip.
(8) It is mounted on the main substrate through a process of sealing the IC chip.
ここでは、基本的な構成として導電層が1層の場合について説明したが、2層以上の場合についても、一般的に知られている方法を適用することが出来る。
本発明に用いられる接着剤としては、請求項2に記載のごとく接着剤の引張弾性率が基材の引張弾性率より小さいことが好ましい。接着剤の引張弾性率/基材の引張弾性率(引張弾性率の比)が0.01〜0.7が好ましく、0.5以下がさらに好ましく、0.2以下がなお好ましく、0.1以下が特に好ましい。接着剤の引張弾性率が基材フィルムのそれより高いと線膨張係数の離れた基板/導電体の応力歪みを接着剤層で緩和吸収することが出来なくなり、結果として半導体と導電層との接続信頼性が向上するという効果が発現されなくなるので好ましくない。
Here, the case where the number of conductive layers is one has been described as a basic configuration, but a generally known method can be applied to the case where there are two or more layers.
As the adhesive used in the present invention, as described in
本発明に用いられる接着剤としてはエポキシ系、ウレタン系、アクリル系、シリコーン系、ポリエステル系、イミド系、ポリアミドイミド系等を用いることができる。またさらに詳しくは、例えば、主としてポリアミド樹脂等のフレキシブルな樹脂とフェノール等の硬質の材料とを主成分として、エポキシ樹脂、イミダゾール類等を含むものが例示される。さらに具体的には、ダイマー酸ベースのポリアミドイミド樹脂、常温固体のフェノール、常温液状のエポキシ等を適度に混合したもの等を例示できる、適度な軟らかさ、硬さ、接着性等を有し、半硬化状態を容易にコントロールできる。また、ポリアミドイミド樹脂としては重量平均分子量が5000〜100000のものが好適である。さらに、ポリアミドイミド樹脂原料のカルボン酸とアミンとによりアミドイミド樹脂の凝集力も変化するため、適宜フェノールやエポキシ樹脂の分子量、軟化点等を選択することが好ましい。また、ポリアミドイミド樹脂の代わりにポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリロニトリルブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ブチラール樹脂等が使用できる。さらにこれらのシリコーン変性された材料などはフレキシビリティも発現するのでより好ましい。また、フェノール樹脂やエポキシ樹脂だけでなく、マレイミド樹脂、レゾール樹脂、トリアジン樹脂等も使用できる。またニトリルブタジエンゴムなどを配合、共重合する事も可能である。 As the adhesive used in the present invention, epoxy-based, urethane-based, acrylic-based, silicone-based, polyester-based, imide-based, polyamide-imide-based, and the like can be used. In more detail, for example, a resin mainly containing a flexible resin such as a polyamide resin and a hard material such as phenol and containing an epoxy resin, an imidazole, or the like is exemplified. More specifically, dimer acid-based polyamideimide resin, room temperature solid phenol, room temperature liquid epoxy and the like can be exemplified, having moderate softness, hardness, adhesiveness, etc. The semi-cured state can be easily controlled. Further, as the polyamideimide resin, those having a weight average molecular weight of 5,000 to 100,000 are suitable. Furthermore, since the cohesive force of the amideimide resin also changes depending on the carboxylic acid and amine of the polyamideimide resin raw material, it is preferable to select the molecular weight, softening point, etc. of the phenol or epoxy resin as appropriate. Moreover, a polyamide resin, a polyester resin, an acrylonitrile butadiene resin, a polyimide resin, a butyral resin, or the like can be used instead of the polyamideimide resin. Furthermore, these silicone-modified materials and the like are more preferable because they exhibit flexibility. In addition to phenolic resins and epoxy resins, maleimide resins, resole resins, triazine resins and the like can also be used. Nitrile butadiene rubber can also be blended and copolymerized.
本発明の接着剤は硬化状態を半硬化状態にコントロールされるが、硬化状態をコントロールする方法としては、例えば、接着剤を基材上に塗布、乾燥させる際の温風による加熱、遠/近赤外線による加熱、電子線の照射などが挙げられる。加熱によるコントロールでは、100〜200℃で、1〜60分加熱することが好ましく、130〜160℃で、5〜10分加熱することがさらに好ましい。また、TAB用テープをロール状に巻回した状態で、例えば40〜90℃程度の比較的低温で数時間〜数百時間熱処理することにより硬化状態をコントロールすることもできる。なお、硬化状態をコントロールする際の条件は、接着剤の組成や硬化機構、硬化速度を考慮して決定することが好ましい。このようにして、硬化状態をコントロールすることにより、半硬化状態の接着剤を得ることが可能となる。 In the adhesive of the present invention, the cured state is controlled to a semi-cured state. As a method for controlling the cured state, for example, heating with hot air when applying and drying the adhesive on a substrate, far / near Examples include heating with infrared rays and irradiation with electron beams. In the control by heating, it is preferable to heat at 100 to 200 ° C. for 1 to 60 minutes, more preferably at 130 to 160 ° C. for 5 to 10 minutes. Further, in a state where the TAB tape is wound in a roll shape, the cured state can be controlled by heat treatment at a relatively low temperature of, for example, about 40 to 90 ° C. for several hours to several hundred hours. The conditions for controlling the cured state are preferably determined in consideration of the composition of the adhesive, the curing mechanism, and the curing rate. In this way, it is possible to obtain a semi-cured adhesive by controlling the cured state.
本発明の接着剤は、いったん半硬化状態とされた状態で用いられる。ここで、半硬化状態とは、加熱することにより軟化又は溶融することが可能な固相状態のことである。本発明の接着剤には、半硬化状態を維持できるように、基本的にはフレキシビリティを与える成分と耐熱性を付与する成分とが含まれている。
なお、接着剤を塗布する前にポリイミドフィルム表面をプラズマ処理、コロナ処理、アルカリ処理することは、接着力を高めるために好ましい方法である。
The adhesive of the present invention is used once in a semi-cured state. Here, the semi-cured state is a solid state that can be softened or melted by heating. The adhesive of the present invention basically includes a component that imparts flexibility and a component that imparts heat resistance so that a semi-cured state can be maintained.
Note that plasma treatment, corona treatment, and alkali treatment on the polyimide film surface before applying the adhesive is a preferable method for increasing the adhesive force.
以下、本発明の有効性を実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の実施例における物性の評価方法は以下の通りである。
1.ポリアミド酸の還元粘度(ηsp/C)
ポリマー濃度が0.2g/dlとなるようにN−メチル−2−ピロリドンに溶解した溶液をウベローデ型の粘度管により30℃で測定した。
2.フィルム厚さ
フイルムの厚さは、マイクロメーター(ファインリューフ社製、ミリトロン1245D)を用いて測定した。
Hereinafter, the effectiveness of the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, the evaluation method of the physical property in the following examples is as follows.
1. Reduced viscosity of polyamic acid (ηsp / C)
A solution dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone so that the polymer concentration was 0.2 g / dl was measured at 30 ° C. using an Ubbelohde type viscosity tube.
2. Film thickness The film thickness was measured using a micrometer (Millitron 1245D, manufactured by Fine Reef).
3、ポリイミドフィルムの引張弾性率、引張破断強度および破断伸度
乾燥後のフィルムを長手方向(MD方向)および幅方向(TD方向)にそれぞれ長さ100mm、幅10mmの短冊状に切り出して試験片とし、引張試験機(島津製作所製オートグラフ(R) 機種名AG−5000A)を用い、引張速度50mm/分、チャック間距離40mmで測定し、引張弾性率、引張破断強度及び破断伸度を求めた。
4.接着剤の引張弾性率
ポリテトラフルオロエチレンシートに接着剤を乾燥後厚さが10μmとなるように塗布し、実施例に示される各々の接着剤の所定の硬化条件(温度、時間)にて硬化させた。該硬化膜をポリテトラフルオロエチレンシートより剥離し、上記ポリイミドフィルムと同様の方法で引張弾性率を測定した。
3. Tensile modulus, tensile breaking strength and breaking elongation of polyimide film Test piece by cutting the dried film into a strip of 100 mm length and 10 mm width in the longitudinal direction (MD direction) and the width direction (TD direction), respectively. And using a tensile tester (Autograph (R) model name AG-5000A manufactured by Shimadzu Corp.) at a tensile speed of 50 mm / min and a distance between chucks of 40 mm to obtain the tensile modulus, tensile breaking strength and breaking elongation. It was.
4). Tensile modulus of adhesive Adhesive is applied to a polytetrafluoroethylene sheet so that the thickness is 10 μm after drying, and cured under predetermined curing conditions (temperature, time) of each adhesive shown in the examples I let you. The cured film was peeled from the polytetrafluoroethylene sheet, and the tensile modulus was measured in the same manner as the polyimide film.
5.ポリイミドフィルムの線膨張係数(CTE)
下記条件で伸縮率を測定し、30〜300℃までを15℃間隔で分割し、各分割範囲の伸縮率/温度の平均値より求めた。
装置名 ; MACサイエンス社製TMA4000S
試料長さ ; 20mm
試料幅 ; 2mm
昇温開始温度 ; 25℃
昇温終了温度 ; 400℃
昇温速度 ; 5℃/min
雰囲気 ; アルゴン
5). Linear expansion coefficient (CTE) of polyimide film
The expansion / contraction rate was measured under the following conditions, and the range from 30 to 300 ° C. was divided at 15 ° C. intervals and obtained from the average value of the expansion / contraction rate / temperature of each divided range.
Device name: TMA4000S manufactured by MAC Science
Sample length; 20mm
Sample width: 2 mm
Temperature rise start temperature: 25 ° C
Temperature rising end temperature: 400 ° C
Temperature increase rate: 5 ° C / min
Atmosphere: Argon
6.ポリイミドフィルムの融点、ガラス転位温度
試料を下記条件でDSC測定し、融点(融解ピーク温度Tpm)とガラス転移点(Tmg)をJIS K 7121に準拠して下記測定条件で求めた。
装置名 ; MACサイエンス社製DSC3100S
パン ; アルミパン(非気密型)
試料重量 ; 4mg
昇温開始温度 ; 30℃
昇温速度 ; 20℃/min
雰囲気 ; アルゴン
6). Melting point of polyimide film, glass transition temperature A sample was subjected to DSC measurement under the following conditions, and a melting point (melting peak temperature Tpm) and a glass transition point (Tmg) were determined under the following measurement conditions in accordance with JIS K7121.
Device name: DSC3100S manufactured by MAC Science
Pan : Aluminum pan (non-airtight)
Sample weight; 4mg
Temperature rising start temperature: 30 ° C
Temperature increase rate: 20 ° C / min
Atmosphere: Argon
7.熱分解温度
熱分解温度は、充分に乾燥した試料を下記条件でTGA測定(熱天秤測定)して、5%重量減をもって規定した。
装置名 ; MACサイエンス社製TG−DTA2000S
パン ; アルミパン(非気密型)
試料重量 ; 10mg
昇温開始温度 ; 30℃
昇温速度 ; 20℃/min
雰囲気 ; アルゴン
7). Thermal decomposition temperature The thermal decomposition temperature was defined by 5% weight loss by TGA measurement (thermobalance measurement) of a sufficiently dried sample under the following conditions.
Device name: TG-DTA2000S manufactured by MAC Science
Pan : Aluminum pan (non-airtight)
Sample weight: 10mg
Temperature rising start temperature: 30 ° C
Temperature increase rate: 20 ° C / min
Atmosphere: Argon
(実施例1)
(ポリアミド酸の重合およびポリイミドフィルムの製造)
窒素導入管,温度計,攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後,5−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンズオキサゾール500重量部を仕込んだ。次いでN−メチル−2−ピロリドン5000重量部を加えて完全に溶解させた後,ピロメリット酸二無水物485重量部を加え、25℃の反応温度で15時間攪拌すると,褐色で粘調なポリアミド酸溶液が得られた。このもののηsp/Cは2.0であった。
(Example 1)
(Polyamide acid polymerization and polyimide film production)
After the inside of a reaction vessel equipped with a nitrogen introduction tube, a thermometer, and a stirring rod was purged with nitrogen, 500 parts by weight of 5-amino-2- (p-aminophenyl) benzoxazole was charged. Next, after adding 5000 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone and completely dissolving it, adding 485 parts by weight of pyromellitic dianhydride and stirring for 15 hours at a reaction temperature of 25 ° C., a brown and viscous polyamide An acid solution was obtained. Ηsp / C of this product was 2.0.
続いて、このポリアミド酸溶液をステンレスベルトにウエット膜厚180ミクロンとなるようにコーティングし、80℃にて60分間乾燥した。乾燥後に自己支持性となったポリアミド酸フィルムをステンレスベルトから剥離しグリーンフィルムを得た。得られたグリーンフィルムを、連続式の乾燥炉に通し、200℃から400℃まで、ほぼ直線的に20分間にて昇温し10分間で冷却、厚み25μmの褐色のポリイミドフィルムを得た。 Subsequently, this polyamic acid solution was coated on a stainless steel belt to a wet film thickness of 180 microns and dried at 80 ° C. for 60 minutes. The polyamic acid film that became self-supporting after drying was peeled from the stainless steel belt to obtain a green film. The obtained green film was passed through a continuous drying furnace, heated from 200 ° C. to 400 ° C. almost linearly in 20 minutes, cooled in 10 minutes, and a brown polyimide film having a thickness of 25 μm was obtained.
上記方法により得られたポリイミドフィルムを用い、先に説明したCOF製法をもちいて半導体実装用フィルムサブストレートを作製した。まず幅508mmにスリットし、コロナ処理を行った次いで基材フィルムの表面に接着剤として、東洋紡績(株)製RV50を塗布厚み18μmとなるように塗布し、80℃のドライオーブンにて15分間乾燥させた。次いで、ジャパンエナジー製圧延銅箔、BHY−22−T(18μm)の接着処理面と前記フィルムの接着剤塗布面とを合わせ、シリコンゴムローラ式のラミネータにてロール温度120℃、送り速度60cm/分にてラミネートし、巻き取り後、真空乾燥器内にて150℃5時間処理して接着剤を硬化させ、フレキシブル銅張り積層フィルムを得た。
得られた銅張り積層フィルムを140mm幅にスリットし、量恥に搬送用のスプロケット孔お酔い位置合わせ用の孔をパンチングし、FPC用の連続加工機にセットした、以下は通常の片面回路の加工プロセスに従い、圧延銅箔の表面にフォトレジストを塗布し、所定のパターンを露光して現像を行なった後、パターニングしたレジストをマスクとし、塩化第二鉄水溶液を用いてエッチング処理を施した。パッド部を残して液状レジスト型のソルダーレジストを塗布・乾燥、マスク露光、現像し、パッド部分には、厚さ1.5μmの錫めっきを施し、500枚のCOF用フィルム基板を得た。
得られたCOFテープの最も線幅の細い部分は線幅/線間=60/60μmである。
Using the polyimide film obtained by the above method, a film substrate for semiconductor mounting was produced using the COF manufacturing method described above. First, it was slit to a width of 508 mm and subjected to corona treatment. Then, RV50 manufactured by Toyobo Co., Ltd. was applied as an adhesive on the surface of the base film so as to have a coating thickness of 18 μm, and then for 15 minutes in a dry oven at 80 ° C. Dried. Next, the rolled surface of Japan Energy rolled copper foil, BHY-22-T (18 μm) adhesion-treated surface and the adhesive-coated surface of the film were combined, and a roll temperature of 120 ° C. and a feed rate of 60 cm / min were obtained using a silicon rubber roller laminator. After laminating and winding, the adhesive was cured by treatment at 150 ° C. for 5 hours in a vacuum dryer to obtain a flexible copper-clad laminate film.
The obtained copper-clad laminated film was slit to 140 mm width, and the sprocket hole for transporting was punched in the amount of shame, and set in a continuous processing machine for FPC. According to the processing process, a photoresist was applied to the surface of the rolled copper foil, a predetermined pattern was exposed and developed, and then the patterned resist was used as a mask and an etching process was performed using a ferric chloride aqueous solution. A liquid resist type solder resist was applied and dried, mask exposure and development were performed while leaving the pad portion, and 1.5 μm thick tin plating was applied to the pad portion to obtain 500 COF film substrates.
The thinnest line width portion of the obtained COF tape is line width / line spacing = 60/60 μm.
<接点不良率>
得られたCOFテープに半導体チップを搭載し、フリップチップボンディングを用いてボンディング処理を施した後、ポッティング法による樹脂封止を行なって半導体パッケージを製作した。得られた半導体パッケージのチップ/基板間の接点数は256である。
当該パッケージをエタック(R)温度サイクル試験装置(楠本化成(株)製)に装填して加熱冷却試験を実施した。試験は、−50℃の低温と150℃の高温との間を30分ごとに繰り返して加熱冷却させることによって行なった。試験時間は3000時間とした。試験後に導通検査を行い、接続点の不良率を求めた。評価結果を表1に示す。
<Contact failure rate>
A semiconductor chip was mounted on the obtained COF tape, subjected to a bonding process using flip chip bonding, and then sealed with a resin by a potting method to manufacture a semiconductor package. The number of contacts between the chip / substrate of the obtained semiconductor package is 256.
The package was loaded into an Etak (R) temperature cycle test apparatus (manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.) and a heating / cooling test was performed. The test was performed by repeatedly heating and cooling between a low temperature of −50 ° C. and a high temperature of 150 ° C. every 30 minutes. The test time was 3000 hours. A continuity test was conducted after the test to determine the defect rate at the connection point. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例2)
(ポリアミド酸の重合およびポリイミドフィルムの製造)
テトラカルボン酸二無水物として3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物653重量部を用いる以外は,実施例1と同様にしてポリアミド酸溶液を得た。このもののηsp/Cは1.5であり,実施例1と同様にして、厚み25μmの褐色のポリイミドフィルムを得た。
(COFテープおよび半導体パッケージの製造)
上記方法により得られたポリイミドフィルムを用いた他は実施例1と同様に操作して半導体回路素子パッケージを得た。以下同様に評価した。評価結果を表1に示す。
(Example 2)
(Polyamide acid polymerization and polyimide film production)
A polyamic acid solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that 653 parts by weight of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride was used as the tetracarboxylic dianhydride. Ηsp / C of this was 1.5, and a brown polyimide film having a thickness of 25 μm was obtained in the same manner as in Example 1.
(Manufacture of COF tape and semiconductor package)
A semiconductor circuit element package was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyimide film obtained by the above method was used. The same evaluation was made hereinafter. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例1)
基材フィルムとして東レ・デュポン(株)製ポリイミドフィルム、カプトン(R)H(25μm)を使用する以外は実施例1と同様に操作し、半導体回路素子パッケージを得た。以下同様に評価した。評価結果を表2に示す。
(比較例2)
基材フィルムとして宇部興産(株)製ポリイミドフィルム、ユーピレックス(R)S(25μm)を使用する以外は実施例1と同様に操作し、半導体回路素子パッケージを得た。以下同様に評価した。評価結果を表2に示す
(Comparative Example 1)
A semiconductor circuit element package was obtained in the same manner as in Example 1 except that a polyimide film manufactured by Toray DuPont Co., Ltd. and Kapton (R) H (25 μm) were used as the base film. The same evaluation was made hereinafter. The evaluation results are shown in Table 2.
(Comparative Example 2)
A semiconductor circuit element package was obtained in the same manner as in Example 1 except that a polyimide film manufactured by Ube Industries, Ltd. and Upilex (R) S (25 μm) were used as the base film. The same evaluation was made hereinafter. The evaluation results are shown in Table 2.
(実施例3)
接着剤として宇部興産(株)製UPA−8517Cを用いる以外は実施例1と同様に操作し、半導体回路素子パッケージを製作し、評価した。評価結果を表1に示す。なお、接着剤の塗布後の乾燥条件は、90℃×5分間、ラミネート後の熱処理は真空乾燥器中で180℃×90分間である。
(実施例4)
接着剤として宇部興産(株)製UPA−8517Cを用いる以外は実施例2と同様に操作し、半導体回路素子パッケージを製作し、評価した。評価結果を表1に示す。
(Example 3)
A semiconductor circuit element package was manufactured and evaluated in the same manner as in Example 1 except that UPA-8517C manufactured by Ube Industries, Ltd. was used as an adhesive. The evaluation results are shown in Table 1. In addition, the drying conditions after application | coating of an adhesive agent are 90 degreeC x 5 minutes, and the heat processing after a lamination are 180 degreeC x 90 minutes in a vacuum dryer.
Example 4
A semiconductor circuit element package was manufactured and evaluated in the same manner as in Example 2 except that UPA-8517C manufactured by Ube Industries, Ltd. was used as the adhesive. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例3)
接着剤として宇部興産(株)製UPA−8517Cを用いる以外は比較例1と同様に操作し、半導体回路素子パッケージを製作し、評価した。評価結果を表2に示す。
(比較例4)
接着剤として宇部興産(株)製UPA−8517Cを用いる以外は比較例2と同様に操作し、半導体回路素子パッケージを製作し、評価した。評価結果を表2に示す。
(Comparative Example 3)
A semiconductor circuit element package was manufactured and evaluated in the same manner as in Comparative Example 1 except that UPA-8517C manufactured by Ube Industries, Ltd. was used as the adhesive. The evaluation results are shown in Table 2.
(Comparative Example 4)
A semiconductor circuit element package was manufactured and evaluated in the same manner as in Comparative Example 2 except that UPA-8517C manufactured by Ube Industries, Ltd. was used as the adhesive. The evaluation results are shown in Table 2.
以上、述べてきたように本発明の半導体実装用フィルムサブストレートは、基材として熱線膨張係数の低いポリイミドフィルムを用いているので、温湿度による膨張係数の差に起因する位置ずれや、端子間の接続信頼性低下や導電材料や半導体チップの応力歪みにより引き起こされるクラック発生等の半導体回路素子パッケージの使用環境の温湿度変化による接続点の欠点発生等が抑制されるので、半導体回路素子パッケージの高い接続信頼性を実現し、電子機器の信頼性向上に大変に有用なる物であり、産業界に寄与することが大である。 As described above, the film substrate for semiconductor mounting according to the present invention uses a polyimide film having a low coefficient of thermal expansion as a base material. As a result, it is possible to suppress the occurrence of defects at the connection points due to changes in temperature and humidity in the usage environment of the semiconductor circuit element package, such as the occurrence of cracks caused by stress distortion of conductive materials and semiconductor chips. It realizes high connection reliability and is very useful for improving the reliability of electronic devices, and contributes greatly to the industry.
1.基材フィルム
2.接着剤
3.銅箔
4.半田レジスト
5.ICチップ
6.封止材
1. 1.
Claims (2)
0.01 ≦ 接着剤の引張弾性率/基材の引張弾性率 ≦ 0.7 2. The film substrate for semiconductor mounting according to claim 1, wherein the tensile elastic modulus of the adhesive for bonding the conductive layer and the base material is in the range of the following formula with respect to the tensile elastic modulus of the base material.
0.01 ≦ Tensile modulus of adhesive / Tensile modulus of substrate ≦ 0.7
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