粘合劑、粘合膜、半導體器件及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種在將LSI、LED、激光二極管（laserdiode)等半導體芯片粘合或 直接電接于撓性基板、玻璃環氧樹脂基板、玻璃基板、陶瓷基板、硅中介層等電路基板時，或 者在將半導體芯片彼此接合或層合時所使用的粘合劑等。
【背景技術】
[0002] 近年來，伴隨半導體器件的小型化和高密度化，作為在電路基板上安裝半導體芯 片的方法，倒裝芯片（flipchip)安裝受到關注，正迅速推廣。在倒裝芯片安裝中，作為用 于確保接合部分的連接可靠性的方法，作為通常的方法采用以下方法：使環氧樹脂類粘合 劑介于形成于半導體芯片上的凸塊電極（bumpelectrode)和電路基板的焊盤電極（pad electrode)之間。其中，含有聚酰亞胺樹脂、環氧樹脂及無機粒子的粘合劑利用聚酰亞胺樹 脂的耐熱性和絕緣特性、環氧樹脂的粘合性和耐水性、及無機粒子的低吸水性和低熱線膨 脹性，多用于電氣、電子、建筑、汽車、航空器等各種用途（例如，參見專利文獻1~3)。
[0003] 此外，將半導體芯片及電路基板等的金屬電極進行焊接時，使用助焊劑（flux material)。助焊劑的主要功能在于使焊接部潔凈、防止金屬的氧化、并提高焊料的潤濕性。 作為助焊劑，已知有松香系材料（例如，專利文獻4、5)。
[0004] 專利文獻1:日本特開2004-319823號公報
[0005] 專利文獻2:日本專利3995022號公報
[0006] 專利文獻3 :日本特開2009-277818號公報
[0007] 專利文獻4 :日本特開2001-219294號公報
[0008] 專利文獻5 :日本特開2005-059028號公報
【發明內容】
[0009] 倒裝芯片的安裝中，為了除去所吸濕的水分而進行加熱、或在半導體芯片安裝 工藝中進行加熱，由于這些加熱，以往的粘合劑緩慢地進行固化反應，半導體芯片的凸塊 電極變得難以貫通粘合劑，所以有時電連接變得不穩定，或者混入氣泡而使連接可靠性 變差。此外，有時上述加熱導致粘合劑流動，厚度產生不均，連接可靠性變差。進而，對 于使用以往的粘合劑而制作的半導體器件而言，還存在以下課題：進行吸濕回流焊處理 (absorption-reflowprocess)及熱循環處理之類需要更強耐久性的處理時，有時難以確 保足夠的連接可靠性。
[0010] 為了解決這些問題，本發明的目的在于提供一種在熱干燥處理及安裝工藝的加熱 條件下、保存性優異的粘合劑。
[0011] 本發明是一種含有（a)聚酰亞胺、（b)環氧化合物及（c)酸改性松香的粘合劑。
[0012] 根據本發明，可得到一種對熱干燥處理及安裝工藝中的加熱處理的穩定性優異的 粘合劑。
【具體實施方式】
[0013] 本發明的粘合劑是一種含有（a)聚酰亞胺、（b)環氧化合物及（c)酸改性松香的 粘合劑。
[0014] 本發明的粘合劑由于含有（a)聚酰亞胺，所以耐熱性及耐藥品性優異。特別是通 過使用在聚酰亞胺的側鏈上具有至少一個具有高極性的官能團（選自由酚羥基、磺酸基及 硫醇基組成的組）的化合物，可以提高聚酰亞胺的有機溶劑可溶性及與環氧樹脂的相容 性，而且在熱處理時可以促進環氧化合物的開環反應、及對其他有機溶劑可溶性聚酰亞胺 的加成反應，由此能夠得到具有更高密度網狀結構的固化物。作為這樣的聚酰亞胺的合成 方法，例如可以舉出以下方法：首先，使具有酚羥基、磺酸基、硫醇基等具高極性的官能團的 二胺與酸二酐反應，合成聚酰亞胺前體，然后，使用伯單胺作為封端劑，進行該聚酰亞胺前 體的末端修飾，接下來，在150°C以上進行熱處理，使聚酰亞胺閉環。除此之外，還可以舉出 下述方法：預先使酸二酐與作為封端劑的伯單胺反應后，添加具有官能團的二胺，從而合成 經末端修飾的聚酰亞胺前體，進而在150°C以上的高溫下使聚酰亞胺閉環。但，并不限于上 述例示的方法。
[0015] 需要說明的是，本發明所使用的（a)聚酰亞胺，如果為在選自以下的至少1種的溶 劑中于23°C溶解20質量％以上的有機溶劑可溶性聚酰亞胺，則得到的粘合劑清漆的涂布 性提高，故優選。作為溶劑，可舉出為酮系溶劑的丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環戊酮、 環己酮；為醚系溶劑的1，4_二氧雜環己烷、四氫呋喃、二乙二醇二甲醚（Diglyme);為二醇 醚系溶劑的甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丁醚、二乙二 醇甲乙醚；為其他溶劑的芐醇、N-甲基吡咯烷酮、y-丁內酯、乙酸乙酯、N，N-二甲基甲酰 胺。
[0016] (a)聚酰亞胺的優選之一例為：具有通式（2)或通式（3)表示的結構，并且含有相 對于聚合物總量為5~15質量％的通式（1)表示的結構作為通式（2)或通式（3)中的R4。 通過使通式（1)表示的結構的含量為5質量％以上，可以對聚酰亞胺賦予向有機溶劑的可 溶性及適度的柔軟性。通過使該含量為15質量％以下，可以維持聚酰亞胺的剛直性，并確 保耐熱性及絕緣性。
[0017] 需要說明的是，此處的通過聚酰亞胺的合成而得到的聚合物（聚酰亞胺）的總量， 是指通過由二胺和酸二酐及封端劑構成的構成成分進行聚合而得到的聚合物的質量。該合 成時過量投入的、經聚合未成為聚合物的二胺、酸二酐及封端劑不包含在聚酰亞胺的質量 中。
【主權項】
1. 一種粘合劑，含有（a)聚酰亞胺、（b)環氧化合物及（c)酸改性松香。
2. 如權利要求1所述的粘合劑，其中，（a)聚酰亞胺為下述聚合物，所述聚合物具有通 式（2)或通式（3)表示的結構，并且含有相對于聚合物總量為5~15質量％的通式（1)表 示的結構作為通式（2)或通式（3)中的R 4;
式中，R1表示2價的烴基，在1分子內可以相同也可以不同，另外在不同的分子中可以 相同也可以不同，R2表示1價的烴基，在1分子內可以相同也可以不同，另外在不同的分子 中可以相同也可以不同，η表示1~10的整數；
式中，R3表示4~14價的有機基團，在1分子內可以相同也可以不同，另外在不同的分 子中可以相同也可以不同；此外，R4表不2~12價的有機基團，在1分子內可以相同也可以 不同，另外在不同的分子中可以相同也可以不同；此外，R 3、R4中的至少一個為芳香族基團， 所述芳香族基團含有至少一個選自由1，1，1，3, 3, 3 -六氟丙基、異丙基、醚基、硫醚基及SO2 基組成的組中的1個以上的基團；R5、R6表示選自由酚羥基、磺酸基及硫醇基組成的組中的 1個以上的基團，在1分子內可以相同也可以不同，另外在不同的分子中可以相同也可以不 同；X表示1價的有機基團；m表示8~200的整數；α、β分別表示〇~10的整數，α + β 表示0~10的整數；其中，重復數111中，20~90%表示α +β = 1~10。
3. 如權利要求1或2所述的粘合劑，其中，相對于100質量份的（b)環氧化合物，（c) 酸改性松香的含量為5質量份以上且為30質量份以下。
4. 如權利要求1~3中任一項所述的粘合劑，其中，還含有（d)無機粒子，相對于（a)~ (d)的總量，（d)無機粒子的含量為30~80質量％。
5. -種粘合劑膜，包含權利要求1~4中任一項所述的粘合劑。
6. 如權利要求5所述的粘合劑膜，其中，在23°C、55% RH的環境下保存1個月后的最 低熔融粘度在100~1000 OPa · s的范圍內。
7. -種半導體器件，包含權利要求1~4中任一項所述的粘合劑的固化物或者權利要 求5或6所述的粘合劑膜的固化物。
8. -種半導體器件的制造方法，使權利要求1~4中任一項所述的粘合劑或者權利要 求5或6所述的粘合劑膜介于第一電路構件與第二電路構件之間，經加熱加壓將所述第一 電路構件與所述第二電路構件電連接。
【專利摘要】本發明涉及一種將半導體芯片安裝于電路基板等時使用的粘合劑，本發明所要解決的課題是提供一種保存穩定性和連接可靠性這兩種特性均優異的粘合劑，用于解決上述課題的手段是含有(a)聚酰亞胺、(b)環氧化合物及(c)酸改性松香的粘合劑。
【IPC分類】H05K3-32, C09J179-08, C09J193-04, H05K1-14, C09J7-00, C09J163-00, H01L21-60, C09J11-04
【公開號】CN104870595
【申請號】CN201380068190
【發明人】藤丸浩一, 野中敏央
【申請人】東麗株式會社
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2013年12月4日
【公告號】WO2014103637A1