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Dokumentenidentifikation DE60209594T2 10.08.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001273630
Titel Harz-Zusammensetzung, Klebefilm und Metallfolien-Laminat für Halbleitergeräte
Anmelder Toray Industries, Inc., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Fujimaru, Koichi, Otsu-shi, Shiga 520-0842, JP;
Yoshimura, Toshio, Fukuoka-shi, Fukuoka 813-0016, JP;
Matsumura, Nobuo, Kusatsu-shi, Shiga 525-0025, JP
Vertreter Kador & Partner, 80469 München
DE-Aktenzeichen 60209594
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 27.06.2002
EP-Aktenzeichen 020143616
EP-Offenlegungsdatum 08.01.2003
EP date of grant 08.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.08.2006
IPC-Hauptklasse C08L 77/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H01L 23/495(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B32B 19/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   H01L 23/29(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Harzzusammensetzungen und insbesondere Harzzusammensetzungen, die für Halbleitervorrichtungen verwendet werden, die hervorragende elektrische und mechanische Eigenschaften haben müssen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein für Halbleitervorrichtungen verwendetes Klebemittel. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Klebefilm bzw. Klebemittelfilm, der beim automatischen Gurten (TAB) bzw. Filmbonding verwendet wird, das ein Verfahren zum Packen von Halbleitervorrichtungen darstellt, eine Klebefolie, die zum Verbinden von integrierten Halbleiterschaltkreisen mit einer Einschubeinrichtung verwendet wird, die ein Substrat zum Verbinden von integrierten Halbleiterschaltkreisen darstellt, um die Schaltungen durch Drahtanschlüsse zu packen, und eine Halbleitervorrichtung, die diesen Klebemittelfilm und diese -folie verwendet.

2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik

Mit zunehmender Umgebungstemperatur werden Harzmoleküle im allgemeinen aktiv, so daß die Länge und das Volumen des Harzes zunehmen und sich der Elastizitätsmodul verschlechtert. Harzzusammensetzungen, bei denen sich Größe und Elastizitätsmodul leicht ändern, können herkömmlich nicht bei der Hochpräzisionsverarbeitung verwendet werden. Wenn eine Harzzusammensetzung, die mit einem anderen Material, wie Metallen oder Keramik, laminiert ist, z.B. einem Wärmezyklustest unterzogen wird, bei dem Erwärmen und Abkühlen wiederholt werden, führt auch der Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Harzzusammensetzung und den verschiedenen Materialien zu einer internen Belastung und beeinträchtigt die Elastizität. Als Ergebnis wird die Adhäsion zwischen laminierten Schichten beeinträchtigt, und es kommt in einigen Fällen zu einer Schichtentrennung. Außerdem müssen Harzzusammensetzungen, die als Klebemittel für Halbleitervorrichtungen verwendet werden, selbst bei den Bedingungen beim Wärmezyklustest und beim Aufschmelzlöten eine ausreichende Adhäsion aufweisen.

Es ist bekannt, daß eine Abnahme des Elastizitätsmoduls von Harzzusammensetzungen die Adhäsion der Harzzusammensetzungen verbessert. Dies führt jedoch zu einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten, und der Elastizitätsmodul wird bei einer hohen Temperatur deutlich verringert. Als Ergebnis wird die Adhäsion beeinträchtigt und die Aufschmelzbeständigkeit ist schlecht.

Um andererseits bei Harzzusammensetzungen den Wärmeausdehnungskoeffizienten zu verringern und den Elastizitätsmodul zu erhöhen, wird die Vernetzungsdichte der Harzzusammensetzungen erhöht, oder es wird eine harte Struktur, wie ein Benzolring, eingeführt. Diese Methoden sind wirksam, um den Elastizitätsmodul zu erhöhen, verringern den Wärmeausdehnungskoeffizienten jedoch nicht ausreichend. Als Ergebnis erhöht das Schrumpfen beim Härten der Harzzusammensetzungen die interne Belastung, und der höhere Elastizitätsmodul führt leicht dazu, daß in der Klebharzzusammensetzung ein Sprödbruch auftritt. Somit wird die Adhäsion der Harzzusammensetzungen beeinträchtigt. Bei einem anderen Verfahren werden Glasfasern, anorganische Partikel von Siliciumoxid oder dgl., einem Harzmaterial zugesetzt, dessen Elastizitätsmodul bei Raumtemperatur niedrig ist, um bei dieser Harzzusammensetzung den Wärmeausdehnungskoeffizienten zu verringern und den Elastizitätsmodul bei hoher Temperatur zu erhöhen. In diesem Fall muß jedoch eine große Menge der anorganischen Komponente zugesetzt werden, und somit wird der Anteil der organischen Komponenten verhältnismäßig geringer, so daß die resultierende Harzzusammensetzung spröde wird und die Adhäsion der Harzzusammensetzung deutlich beeinträchtigt wird.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Folglich besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine stark klebende Harzzusammensetzung bereitzustellen, die eine hohe Aufschmelzbeständigkeit, einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und einen hohen Elastizitätsmodul aufweist.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klebharzzusammensetzung, die folgendes umfaßt: eine Phasentrennungsstruktur mit mindestens zwei Phasen aus einer Matrixphase und einer dispergierten Phase; und anorganische Partikel mit einer mittleren primären Partikelgröße von 0,1 &mgr;m oder weniger, wobei die anorganischen Partikel hauptsächlich entweder in der Matrixphase oder der Grenzfläche zwischen der Matrixphase und der dispergierten Phase vorliegen.

Der Gehalt der anorganischen Partikel kann im Bereich von 5 bis 50 Gew.-% liegen.

Vorzugsweise bildet die Matrixphase und/oder die dispergierte Phase eine Kettenstruktur.

Vorzugsweise liegen das Flächenverhältnis der Matrixphase im Bereich von 50 bis 95 und das Flächenverhältnis der dispergierten Phase im Bereich von 5 bis 50.

Der Elastizitätsmodul der Harzzusammensetzung nach dem Härten beträgt bei einer Temperatur von 150°C vorzugsweise 25 MPa oder mehr.

Das Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul der Harzzusammensetzung bei 30°C und dem Elastizitätsmodul bei 150°C beträgt vorzugsweise 30 oder weniger.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Klebemittelfilm für Halbleitervorrichtungen. Der Klebemittelfilm umfaßt eine organische isolierende Schicht und eine auf der Oberfläche der organischen isolierenden Schicht ausgebildete Klebemittelschicht. Die Klebemittelschicht umfaßt die vorstehend beschriebene Harzzusammensetzung.

Der Klebemittelfilm kann ferner eine Schutzschicht umfassen, die abgelöst werden kann.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen mit einer Metallfolie laminierten Film, der den vorstehend beschriebenen Klebemittelfilm und eine Metallfolie umfaßt, die auf die Klebemittelschicht des Klebemittelfilms laminiert ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Halbleitervorrichtung, die diesen mit Metallfolie laminierten Film umfaßt.

Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung, die einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und einen hohen Elastizitätsmodul hat, als Klebemittel für Halbleitervorrichtungen kann eine Halbleitervorrichtung erreicht werden, die eine Klebemittelschicht mit hervorragender Aufschmelzlötbeständigkeit und Adhäsion einschließt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung weist eine Phasentrennungsstruktur zwischen mindestens zwei Phasen auf und enthält anorganische Partikel mit einer mittleren primären Partikelgröße von 0,1 &mgr;m oder weniger.

Die anorganischen Partikel sind nicht auf sphärische begrenzt sondern können elliptische, schuppenförmige, stäbchenartige oder fasrige sein. Die mittlere primäre Partikelgröße der anorganischen Partikel beträgt 0,1 &mgr;m oder weniger und liegt vorzugsweise im Bereich von 1 nm bis 0,08 &mgr;m. Eine mittlere primäre Partikelgröße von mehr als 0,1 &mgr;m erschwert es, den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Harzzusammensetzung zu verringern und den Elastizitätsmodul zu erhöhen. Die mittlere primäre Partikelgröße steht hier für die größte Häufigkeit in der Partikelgrößenverteilung der anorganischen Partikel, wenn diese unabhängig voneinander existieren. Die mittlere primäre Partikelgröße steht auch für den Durchmesser der Partikel, wenn sie sphärisch sind, und die maximale Länge, wenn sie elliptisch oder flach sind. Wenn die Partikel stäbchenartig oder fasrig sind, steht die mittlere primäre Partikelgröße für die maximale Länge in Längsrichtung der Partikel. Die mittlere primäre Partikelgröße des Pulvers aus anorganischen Partikeln kann nach einem Laserbeugungs/Streuverfahren oder einem dynamischen Lichtstreuverfahren gemessen werden. Das Meßverfahren muß jedoch in Abhängigkeit von der Partikelform, dem Herstellungsverfahren der Partikel, dem Medium zum Dispergieren der Partikel und dem Dispersionsverfahren der anorganischen Partikel geeignet ausgewählt werden.

Der Gehalt der anorganischen Partikel liegt im Bereich von 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt in der Harzzusammensetzung, und vorzugsweise im Bereich von 7 bis 30 Gew.-%. Ein Gehalt der anorganischen Partikel von weniger als 5 Gew.-% macht es problematisch, den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Harzzusammensetzung zu verringern und den Elastizitätsmodul zu erhöhen. Ein Gehalt der anorganischen Partikel von mehr als 50 Gew.-% verringert die Adhäsion der Harzzusammensetzung allmählich.

In der vorliegenden Erfindung können irgendwelche anorganischen Partikel verwendet werden, die Keramik einschließen. Zu Beispielen von Keramikpartikeln gehören einfaches Keramikpulver, ein Pulvergemisch aus Glas und Keramik und Kristallglas bzw. kristallisiertes Glas.

Zu einfachem Keramikpulver gehören Aluminiumoxid (Al2O3), Zirconiumdioxid (ZrO2), Magnesiumoxid (MgO), Berylliumoxid (BeO), Mullit (3Al2O3·2SiO2), Cordierit (5SiO2·2Al2O3·2MgO), Spinell (MgO·Al2O3), Forsterit (2MgO·SiO2), Anorthit (CaO·Al2O3·2SiO2), Celsian (BaO·Al2O3·2SiO2), Siliciumdioxid (SiO2), Enstatit (MgO·SiO2) und Aluminiumnitrid (AlN). Die Reinheit dieser Keramikpulver beträgt vorzugsweise 90 Gew.-% oder mehr. Wenn Aluminiumnitridpulver verwendet wird, können dem Pulver 0,5 bis 20 Gew.-% Calcium-Zusätze, wie CaC2, CaVO3, CaCN2, CaF2 und CaO, oder Yttrium-Zusätze, wie Y2O3, zugegeben werden. Es können Pulvergemische zugesetzt werden, die folgendes enthalten: 0,01 bis 15 Gew.-%, auf der Basis des elementaren Metalls, von Zusätzen, einschließlich Yttrium, Metallen der Seltenen Erden, Erdalkalimetallen und Kohlenstoff; 1 bis 5 Gew.-% Carbide, wie MgC2, ZrC, VC und NbC; oder Oxide, wie BeO. Ein bevorzugter Gehalt von Zusätzen beträgt 1 bis 10 Gew.-% Y2O3 und BeO, 1 bis 5 Gew.-% Calciumoxid oder 1 Gew.-% oder weniger Kohlenstoff. Es kann ein einziger Zusatz oder ein Gemisch von zwei oder mehr Zusätzen verwendet werden.

Das Pulvergemisch von Glas und Keramik ist z.B. ein Pulver einer Glaszusammensetzung, das SiO2, Al2O3, CaO oder B2O3 und falls erforderlich MgO, TiO2 oder dgl. enthält. Insbesondere enthält das Pulvergemisch aus Glas und Keramik SiO2-B2O3-Glas, PbO-SiO2-Al2O3-B2O3-Glas, CaO-SiO2-Al2O3-B2O3-Glas oder dgl. und mindestens eine Keramikkomponente, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, Magnesiumoxid, Berylliumoxid, Mullit, Cordierit, Spinell, Forsterit, Anorthit, Celsian, Siliciumdioxid und Aluminiumnitrid besteht.

Das Kristallglas ist z.B. MgO-Al2O3-SiO2- und Li2O-Al2O3-SiO2-Kristallglas. Das Kristallglas wird so hergestellt, daß MgO-Al2O3-SiO2-Glas z.B. B2O3 und ein keimbildendes Material zugesetzt werden, darauf folgt das Glühen bei einer Temperatur von 900 bis 1000°C, um Cordieritkristalle abzutrennen, wodurch dessen Festigkeit zunimmt, oder derart, daß dem LiO2-Al2O3-SiO2-Glas ein keimbildendes Material zugesetzt wird, darauf folgt das Abtrennen von Spodumen, wodurch dessen Festigkeit zunimmt.

Als anorganische Partikel können Diatomit, Zinkoxid, Calciumcarbonat, Glimmer, Fluorkohlenstoffharzpulver, Diamantpulver und dgl. verwendet werden.

Die anorganischen Partikel können falls erforderlich einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Zu Beispielen der Oberflächenbehandlung gehören eine wasserabweisende Behandlung unter Verwendung von Siliconöl oder dgl., eine hydrophobe oder hydrophile Behandlung unter Verwendung eines Silanhaftmittels oder dgl. und das Einführen einer organischen funktionellen Gruppe, wie einer Hydroxylgruppe, einer Aminogruppe, einer Carboxylgruppe, einer Epoxygruppe, einer Acrylsäuregruppe, einer Vinylgruppe, einer Alkylgruppe oder einer Arylgruppe. Die Oberflächenbehandlung wird geeignet ausgewählt, um die Affinität gegenüber der Harzzusammensetzung, die Kohäsion an der Grenzfläche zwischen den anorganischen Partikeln und der Harzzusammensetzung, das Dispergieren oder dgl. zu verbessern.

Phasentrennungsstruktur bedeutet in der vorliegenden Erfindung, daß in organischen Komponenten der Harzzusammensetzung mehrere Phasen vorliegen und die Struktur der Phasen disperse/Matrixphasen, eine Gitterlaminatstruktur (lamellenartige Struktur) oder andere aufweisen kann. Die Phasentrennungsstruktur weist vorzugsweise eine Matrixphase und eine dispergierte Phase auf. Die Matrixphase steht für die hauptsächliche Phase in der Phasentrennungsstruktur einer gehärteten Harzzusammensetzung. Die dispergierte Phase steht für eine Phase in der Matrixphase und kann irgendeine Form haben, einschließlich einer Kugel, einer zylinderartigen Form und einer unbestimmten Form. Vorzugsweise bildet eine Vielzahl von dispergierten Phasen eine Kettenstruktur. In der Kettenstruktur der dispergierten Phase sind zwei oder mehr unabhängige dispergierte Phasen verbunden und bilden irgendeine Struktur aus einer linearen, einer Honigwaben-, einer dendritischen und einer sternförmigen (asteriated) Struktur, wodurch eine Netzwerkstruktur höherer Ordnung entsteht.

Die Flächenverhältnisse der Matrixphase und der dispergierten Phase liegen vorzugsweise im Bereich von 50 bis 95 % bzw. im Bereich von 5 bis 50%.

Der Gehalt der anorganischen Partikel in der Harzzusammensetzung liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 Gew.-%. Vorzugsweise sind die anorganischen Partikel hauptsächlich entweder in der Matrixphase oder den dispergierten Phasen vorhanden, sind jedoch nicht in beiden Phasen gleichmäßig vorhanden. Die anorganischen Partikel können hauptsächlich an der Grenzfläche zwischen der Matrixphase und den dispergierten Phasen vorliegen, und vorzugsweise liegen sie hauptsächlich in der Nähe der Grenzflächen in der Matrixphase vor. Stärker bevorzugt bilden die dispergierten Phasen eine Kettenstruktur, in der mindestens zwei dispergierte Phasen verbunden sind und die anorganischen Partikel hauptsächlich in der Nähe der Grenzflächen zwischen der Matrixphase und den dispergierten Phasen in den Matrixphasen vorliegen, oder die dispergierten Phasen bilden die Kettenstruktur, in der mindestens zwei dispergierte Phasen verbunden sind und die anorganischen Partikel hauptsächlich in den dispergierten Phasen vorliegen.

Das Flächenverhältnis zwischen der Matrixphase und den dispergierten Phasen, die Bildung einer Kettenstruktur höherer Ordnung und der Zustand der anorganischen Partikel in der Phasentrennungsstruktur können entsprechend der Komponenten in der Harzzusammensetzung und dem Dispersionsverfahren für die anorganischen Partikel bestimmt werden.

Die Trennungsstruktur von Matrix/dispergierter Phase, die Dispersion der anorganischen Partikel, der Zustand und die Kettenstruktur höherer Ordnung der dispergierten Phasen werden durch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) beobachtet, wobei die Harzzusammensetzung falls erforderlich mit Osmiumsäure, Rutheniumoxid, Phosphorwolframsäure oder dgl. gefärbt wird. Das Flächenverhältnis zwischen der Matrixphase und den dispergierten Phasen wird z.B. durch Bildanalyse einer TEM-Photographie beobachtet. Um das Flächenverhältnis der Matrixphase und der dispergierten Phasen zu messen, kann ein transparenter Film mit gleichmäßiger Dicke und einheitlichem spezifischem Gewicht auf die TEM-Photographie gelegt werden, und die Bereiche der dispergierten Phase werden auf den Film kopiert, darauf folgt das Ausschneiden und Wiegen.

Nachdem die Harzzusammensetzung gehärtet worden ist, beträgt deren Elastizitätsmodul bei 150°C 25 MPa oder mehr. Das Verhältnis der Elastizitätsmodule bei 30°C und bei 150°C ((Eleastizitätsmodul bei 30°C)/(Elastizitätsmodul bei 150°C)) beträgt 30 oder weniger. Im besten Zustand der Harzzusammensetzung beträgt der Elastizitätsmodul 25 MPa oder mehr, und das Verhältnis der Elastizitätsmodule bei 30°C und 150°C beträgt 30 oder weniger. Wenn der Elastizitätsmodul bei 150°C weniger als 25 MPa beträgt, macht die durch das Verbinden der Vorrichtung erzeugte Wärme die Klebemittelschicht des Klebemittelfilms weich, der aus der Harzzusammensetzung erzeugt worden ist, folglich wird ein Hohlraum im Leitungsführungsmuster erzeugt oder es kommt zu einem Adhäsionsfehler zwischen dem Leiter oder dem Chip und dem Leitungsführungsmuster. Wenn das Verhältnis der Elastizitätsmodule bei 30°C und 150°C mehr als 30 beträgt, kommt es leicht zu einer Verwerfung im Klebemittelfilm.

Stärker bevorzugt beträgt der Elastizitätsmodul 50 MPa oder mehr und stärker bevorzugt 80 MPa oder mehr. Noch bevorzugter beträgt das Verhältnis der Elastizitätsmodule bei 30°C und 150°C 20 oder weniger und stärker bevorzugt 10 oder weniger.

Die Harzzusammensetzung mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften war noch nicht bekannt. Wenn der Harzzusammensetzung eine geringe Menge anorganischer Partikel zugesetzt wird, können ein geringerer Wärmeausdehnungskoeffizient und ein höherer Elastizitätsmodul erreicht werden, und die entstehende Harzzusammensetzung kann stark klebend sein. Es wird angenommen, daß die anorganischen Partikel, die an den Grenzflächen zwischen der Matrixphase und den dispergierten Phasen konzentriert sind und in den dispergierten Phasen vorliegen, erlauben, daß die dispergierten Phasen eine Kettenstruktur höherer Ordnung bilden, so daß die Ausdehnung in Längsrichtung und die Volumenausdehnung der Harzzusammensetzung beim Erwärmen und Abkühlen geringer werden und der Wärmeausdehnungskoeffizient somit kleiner wird. Es wird auch angenommen, daß die Kettenstruktur höherer Ordnung die Fluidisierung der Harzzusammensetzung hemmt und der Elastizitätsmodul bei hoher Temperatur somit zunimmt.

Die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung mit der Phasentrennungsstruktur enthält eine Vielzahl von Harzkomponenten, einschließlich einem thermoplastischen Harz oder einem wärmehärtenden Harz.

Zu dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten thermoplastischen Harz gehören Polyolefin, wie Polyethylen, Polypropylen und Ethylen-Copolymere, Styrolharze, wie Polystyrol und ABS-Harz, Polyvinylchlorid, Vinylidenchlorid, Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polybutylenterephthalat, Polyacrylatharz, Polyoxybenzoyl, Polycarbonat, Polyacetal, Polyphenylenester und Polyimid, und es ist nicht auf diese begrenzt, sofern es bei Temperaturen im Bereich von 80 bis 200°C Plastizität aufweist. In Hinblick auf die Stabilität bei hoher Temperatur und die elektrischen Eigenschaften werden vorzugsweise Polyamidharze verwendet. Stärker bevorzugt wird ein flexibles, wenig Wasser absorbierendes Polyamid verwendet, das eine Dicarbonsäure mit 36 Kohlenstoffatomen enthält (eine sogenannte Dimersäure). Im allgemeinen werden Polyamidharze, die Dimersäure enthalten, in einem üblichen Verfahren durch Polykondensation von Dimersäure und Diamin hergestellt. Gleichzeitig kann als Copolymerisationskomponente eine Dicarbonsäure, wie Adipinsäure, Azelainsäure oder Sebacinsäure, zugesetzt werden. Zu dem Diamin gehören Ethylendiamin, Hexamethylendiamin und Piperazin. Angesichts der Hygroskopie und Löslichkeit können zwei oder mehr Diamine gemischt werden.

Der Gehalt des thermoplastischen Harzes in der Harzzusammensetzung liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 90 Gew.-%. Wenn der Gehalt des thermoplastischen Harzes weniger als 1 Gew.-% beträgt, wird die entstehende Harzzusammensetzung nicht flexibel, und wenn es als Klebemittelschicht eines Klebemittelfilms für Halbleitervorrichtungen verwendet wird, kann ein Riß in der Klebemittelschicht auftreten. Wenn der Gehalt mehr als 90 Gew.-% beträgt, wird die entstehende Harzzusammensetzung zu flexibel, um eine Last zu tragen, wenn Halbleiterchips montiert werden. Folglich wird in der Klebemittelschicht ein großer Hohlraum erzeugt, und somit kommt es zu einem Adhäsionsfehler. Der Gehalt des thermoplastischen Harzes liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 70 Gew.-%.

Zu dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten wärmehärtenden Harz gehören Phenol-Novolak-Epoxidverbindungen; Cresol-Novolak-Epoxidverbindungen; Bisphenol A-Epoxidverbindungen; Bisphenol F-Epoxidverbindungen; Bisphenol S-Epoxidverbindungen; Epoxidverbindungen, die von einem Thiodiphenol-, Phenol- oder Naphtholaralkylharz mit einer Xylylenbrücke stammen; Epoxidverbindungen, die von einem Phenol-Dicyclopentadien-Harz stammen; alicyclische Epoxidverbindungen, heterocyclische Epoxidverbindungen; Glycidylester-Epoxidverbindungen, die durch die Reaktion einer mehrbasischen Säure, wie Phthalsäure oder Dimersäure, mit Epichlorhydrin erzeugt werden; Glycidylamin-Epoxidverbindungen, die durch die Reaktion eines Polyamins, wie Diaminodiphenylmethan, Diaminodiphenylsulfon, oder Isocyanursäure, mit Epichlorhydrin hergestellt werden; bromierte Epoxidverbindungen; und Epoxidverbindungen mit einer Cyclohexenoxidstruktur, wie mit &egr;-Caprolacton denaturiertes 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat, mit Trimethylcaprolacton denaturiertes 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat oder mit &bgr;-Methyl-&dgr;-valerolacton denaturiertes 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat. Außerdem können Organopolysiloxan mit einer Glycidylgruppe und mit Silicon denaturierte Epoxidverbindungen verwenden werden, die durch die Reaktion der vorstehend beschriebenen Epoxidverbindungen mit Organosiloxan mit einer Carboxylgruppe erzeugt werden. Es können mindestens zwei Verbindungen dieser Epoxidverbindungen und der mit Silicon denaturierten Epoxidverbindungen kombiniert werden.

Zusätzlich zum Epoxidharz enthält das wärmehärtende Harz vorzugsweise einen Härter, der mit Epoxidharz reagieren kann. Zu Beispielen von Härtern gehören Polyamine, wie Diethylentriamin, Triethylentetramin, m-Xyloldiamin und Diaminodiphenylmethan; Polyamide, wie Polyamiddimer; Anhydride, wie Phthalsäureanhydrid, Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Trimellitsäureanhydrid und Methylnadinsäureanhydrid (methyl nadic anhydride); 3-Aminophenol; Resorcinol; Catechin; Hydrochinon; Pyrogallol; 3-Hydroxybenzoesäure;3-Cyanophenol; 2,3-Diaminophenol; 2-Amino-3-hydroxybenzoesäure; 3-Hydroxyphenylacetamid; 3-Hydroxyisophthalsäure; 3-Hydroxyphenylessigsäure; 3-Phenolsulfonsäure; Phenolharze, wie Phenol-Novolak, Phenolaralkyl, Bisphenol A und Bisphenol F; Phenolharz vom Resol-Typ; tertiäre Amine, wie Polymercaptan, 2-Ethyl-4-methylimidazol und Tris(dimethylaminomethyl)phenol; und Lewis-Säure-Komplexe, wie ein Bortrifluorid-Ethylenamin-Komplex, die Härter sind jedoch nicht darauf begrenzt.

Als Härter für die wärmehärtenden Harze und die Epoxidharze werden vorzugsweise Phenolharze verwendet. Phenolharze sind mit Polyamiden kompatibel und dienen als geeignetes Mischmaterial, um den Polyamiden eine angemessene Wärmebeständigkeit und Durchschlagfestigkeit zu verleihen, wenn die Polyamide fest geworden sind. Die Wärmebeständigkeit und die Durchschlagfestigkeit sind für das Gleichgewicht zwischen dem Isolationswiderstand und der Adhäsion der Harzzusammensetzung wichtig.

Der Gehalt des wärmehärtenden Harzes in der Harzzusammensetzung, die zur Klebemittelschicht des Klebemittelfilms führt, liegt im Bereich von 0,1 bis 80 Gew.-% und vorzugsweise im Bereich von 20 bis 70 Gew.-%. Ein Gehalt des wärmehärtenden Harzes von weniger als 0,1 Gew.-% verringert die Wärmebeständigkeit der Klebemittelschicht und ein Gehalt des wärmehärtenden Harzes von mehr als 80 Gew.-% beeinträchtigt die Flexibilität der Klebemittelschicht, und es kommt somit zu einem Riß in der Klebemittelschicht. Es können z.B. bekannte Härtebeschleuniger verwendet werden, einschließlich aromatisches Polyamin, Bortrifluorid-Amin-Komplexe wie ein Bortrifluorid-Triethylamin-Komplex, Imidazol-Derivate, wie 2-Alkyl-4-methylimidazol und 2-Phenyl-4-alkylimidazol, organische Säure, wie Phthalsäureanhydrid und Trimellitsäureanhydrid, Dicyandiamid und Triphenylphosphin. Der Gehalt des Härtebeschleunigers in der Klebemittelschicht beträgt vorzugsweise 10 Gew.-% oder weniger.

Außerdem kan eine organische oder anorganische Substanz, wie ein Antioxidans oder ein Ionen-Scavenger, zugesetzt werden, wenn er die Adhäsion der Klebemittelschicht nicht beeinträchtig.

Die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung kann für Harzsubstrate, Fasern, ungereckte Folien, gereckte Folien, Heißpreßmaterialien, ein mehrschichtiges Substrat, mit Metallfolie laminierte Substrate, Anstriche, Klebemittel und dgl. verwendet werden. Insbesondere wird die Harzzusammensetzung vorteilhaft als Klebemittel für Halbleitervorrichtungen verwendet, da sie stark isolierend ist. Insbesondere wird die Harzzusammensetzung für ein mehrschichtiges Substrat, Klebemittelfilme, Klebefolien zum Verbinden von Halbleitern und Leitungsführungsplatten und mit Metallfolie laminierte Substrate verwendet.

Auf der Klebemittelschicht des erfindungsgemäßen Klebemittelfilms kann eine Schutzschicht erzeugt werden, um zu verhindern, daß die Klebemittelschicht mit Staub, Öl, Wasser und dgl. verunreinigt wird. Die Schutzschicht verbessert auch die Bearbeitbarkeit, wenn aus der Harzzusammensetzung ein sehr dünner Film erzeugt wird. Die Schutzschicht kann ein Polyester- oder Polyolefinfilm, der mit Silicon oder einer Fluorverbindung beschichtet ist, oder mit diesem Polyester- oder Polyolefin laminiertes Papier sein, und die Schutzschicht ist nicht darauf begrenzt, sofern sie abgelöst werden kann, ohne die Harzzusammensetzung zu beschädigen. Wenn Schutzschichten auf beiden Oberflächen der Harzzusammensetzung vorgesehen sind, unterscheidet sich die Ablösefestigkeit einer Schutzschicht vorzugsweise von der der anderen Schutzschicht. Die Dicke der Schutzschicht kann willkürlich gewählt werden und liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 125 &mgr;m.

Nachfolgend wird das Herstellungsverfahren des Klebemittelfilms und des mit Metallfolie laminierten Films für Halbleitervorrichtungen beschrieben. Die Form des Klebemittelfilms und des Laminatfilms ist nicht begrenzt und kann bandartig oder bahnenartig sein. Der Klebemittelfilm und der mit Metall laminierte Film weisen ein Substrat mit einer Dicke von 20 bis 125 &mgr;m auf, das aus Plastik, wie Polyimid, Polyester, Poly(phenylensulfid), Polyethersulfon, Poly(etheretherketon), Aramid, Polycarbonat oder Polyacrylat, oder einem Verbundstoff, wie mit einem Epoxidharz imprägniertes Glasfasergewebe, hergestellt ist. Das Substrat kann erzeugt werden, indem eine Vielzahl von daraus ausgewählten Filmen laminiert wird. Das Substrat kann falls erforderlich einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden, wie der Hydrolyse, Koronaentladung, kaltem Plasma, physikalischem Aufrauhen und eine leicht klebende Beschichtung. Wenn die Steifigkeit des Substrats für die Behandlung zu gering ist, kann auf die Rückseite des Substrats ein steifer Film oder dgl. laminiert werden, der in einem späteren Verfahren abgelöst werden kann.

Die anorganischen Partikel können mit einer Knetvorrichtung oder dgl. in die Harzzusammensetzung gemischt werden. In einer anderen Ausführungsform kann eine Paste von anorganischen Partikeln oder eine Suspension, die aus anorganischen Partikeln und einem Lösungsmittel oder den anorganischen Partikeln, einem Lösungsmittel und einer Harzkomponente besteht, mit einem Walzwerk, einer Kugelmühle oder dgl. hergestellt und anschließend mit einer erforderlichen Harzkomponente gemischt werden.

Beim Mischverfahren werden z.B. die anorganischen Partikel, eine Harzkomponente und ein Lösungsmittel gemischt. Das Lösungsmittel kann die verwendeten Harze lösen und ist z.B. Methylcellosolve, Butylcellosolve, Methylethylketon, Dioxan, Aceton, Cyclohexan, Cyclopentanon, Isobutylalkohol, Isopropylalkohol, Tetrahydrofuran, Dimethylsulfoxid, &ggr;-Butyrolacton, Toluol, Xylol, Chlorbenzol, Benzylalkohol, Isophoron, Methoxymethylbutanol, Ethyllactat, Propylenglycolmonomethylether und von Propylenglycolmonomethylether stammendes Acetat, N-Methylpyrrolidon, Wasser oder andere Lösungsmittel, die mindestens eines dieser Lösungsmittel enthalten. Dem Gemisch kann ein Stabilisator, ein Dispersionsmittel, ein Fällungsinhibitor, ein Weichmacher, ein Antioxidans oder dgl. zugesetzt werden. Diese Materialien werden mit einer Kugelmühle, einem Reibzerkleinerer, einem Walzwerk, einer Knetvorrichtung, einer Sandmühle oder dgl. gemischt. Nicht dispergiertes Material und geliertes Material werden falls erforderlich mit einem Filter mit einer Siebweite, die größer als die Größe der anorganischen Partikel ist, aus der entstehenden Harzzusammensetzung entfernt.

Die Harzzusammensetzung wird in einem Lösungsmittel gelöst und dann auf einen flexiblen isolierenden Film oder einen leitfähigen Film aufgebracht, darauf folgt das Trocknen, wodurch eine Klebemittelschicht erzeugt wird. Die Dicke der Klebemittelschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 100 &mgr;m. Stärker bevorzugt liegt die Dicke im Bereich von 2 bis 25 &mgr;m. Die aufgebrachte Harzzusammensetzung wird 1 bis 5 Minuten bei 100 bis 200°C getrocknet, und somit entsteht ein Klebemittelfilm. Dieser Klebemittelfilm wird mit dem Schutzfilm laminiert und in Streifen mit einer Breite im Bereich von 35 bis 158 mm geschnitten. Damit ist das für Halbleitervorrichtungen verwendete Klebeband komplett. Um einen mit Metall laminierten Film zu erzeugen, wird der Klebemittelfilm andererseits mit einer Metallfolie laminiert und falls erforderlich gehärtet.

Das resultierende Klebeband für Halbleitervorrichtungen und der mit Metallfolie laminierte Film werden für ein Halbleiter verbindendes Substrat verwendet, und das Halbleiter verbindende Substrat wird für eine Halbleitervorrichtung verwendet.

Nachfolgend werden Verfahren zur Herstellung einer Klebefolie für Halbleitervorrichtungen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung und zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung dieser Klebefolie beschrieben. Die Harzzusammensetzung wird in einem Lösungsmittel gelöst und dann auf einen Polyesterfilm mit einer geringen Ablösefestigkeit aufgebracht, darauf folgt das Trocknen. Die Oberfläche der auf den Polyesterfilm aufgebrachten Harzzusammensetzung wird mit einem Polyester- oder Polyolefinschutzfilm mit einer viel geringeren Ablösefestigkeit laminiert, wodurch eine Klebefolie entsteht. Die entstandene Klebefolie wird einer Thermokompression unterzogen, um sie mit einem mit Kupfer laminierten TAB-Band mit einer Leitungsführung zu verbinden. Die andere Oberfläche der Klebefolie wird ebenfalls der Thermokompression unterzogen, um sie mit einem IC zu verbinden, und wird dann bei 120 bis 180°C gehärtet. Die IC und eine Leistungsführungsplatte werden durch Drahtanschlüsse miteinander verbunden und dann mit einem Harz abgedichtet. Schließlich werden durch Aufschmelzen Lötkügelchen erzeugt, und damit ist die Halbleitervorrichtung komplett.

Wie vorstehend aufgeführt, können der Klebemittelfilm für Halbleitervorrichtungen, der mit Metallfolie laminierte Film, das Halbleiter verbindende Substrat, die Klebefolie für Halbleitervorrichtungen und die Halbleitervorrichtung erzeugt werden.

Beispiele

Die vorliegende Erfindung wird anhand von Beispielen weiter erläutert, ist jedoch nicht auf diese Beispiele begrenzt. Zuerst wird ein Verfahren zur Auswertung der Harzzusammensetzung beschrieben.

Auswertung 1. Adhäsionsfestigkeit

Eine elektrolytische Kupferfolie mit einer Dicke von 18 &mgr;m wurde bei 130°C und 0,1 MPa auf ein 35 mm breites Probenband laminiert, wobei die Harzzusammensetzung als Klebemittel diente. Danach wurden in dieser Reihenfolge Wärmebehandlungen in einem Luftofen bei 80°C für 3 Stunden, bei 100°C für 5 Stunden und bei 160°C für 5 Stunden durchgeführt, wodurch ein mit Kupferfolie laminierter Film erzeugt wurde. Eine Leitungsführung aus Kupfer mit einer Breite von 2 mm wurde durch Kupferätzen in einem Muster auf dem mit Kupferfolie laminierten Film aufgebracht, und es wurde die Zugfestigkeit des mit Kupferfolie laminierten Films gemessen. Die Messung der Zugfestigkeit (N/m) wurde bei einer Zugrate von 50 mm/min und bei 90° mit einer Testmaschine für die Zugfestigkeit "Tensilon" UTM-4-100, von Orientech hergestellt, durchgeführt, um die Adhäsionsfestigkeit der Harzzusammensetzung festzustellen.

2. Wärmebeständigkeit beim Löten

Eine elektrolytische Kupferfolie mit einer Dicke von 18 &mgr;m wurde bei 130°C und 0,1 MPa auf ein 35 mm breites Probenband laminiert, wobei die Harzzusammensetzung als Klebemittel diente. Danach wurden in dieser Reihenfolge Wärmebehandlungen in einem Luftofen bei 80°C für 3 Stunden, bei 100°C für 5 Stunden und bei 160°C für 5 Stunden durchgeführt, wodurch ein mit Kupferfolie laminierter Film erzeugt wurde. Der mit Kupferfolie laminierte Film wurde zu einem Quadrat mit 30 mm geschnitten. Nachdem er 48 Stunden in einer Atmosphäre mit 80°C und 85 % RH konditioniert worden war, ließ man den mit Kupferfolie laminierten Film sofort 60 Sekunden lang auf einem Lötbad schwimmen, so daß sich die Seite mit der Kupferfolie nach oben richtete. Damit wurde die maximale Temperatur des Lötbades bestimmt, bei der kein Quellen und Ablösen auftrat.

3. Wärmeausdehnungskoeffizient

Es wurde nur die Harzzusammensetzung, die als Klebemittel dient, mit einer Laminiervorrichtung zu einer Schicht mit einer vorbestimmten Dicke geformt, und danach wurden in dieser Reihenfolge Wärmebehandlungen in einem Luftofen bei 80°C für 3 Stunden, bei 100°C für 5 Stunden und bei 160°C für 5 Stunden durchgeführt, damit die Klebemittelschicht härtet. Die Harzzusammensetzung wurde zu einer vorbestimmten Form geschnitten, und danach wurde der Wärmeausdehnungskoeffizient der Harzzusammensetzung gemessen. Mit einem Thermoanalysegerät TMA/SS6000, von Seiko Instruments hergestellt, wurde die Wärmeausdehnung der Harzzusammensetzung bei einer Erwärmungsrate von 5°C/min bei Temperaturen im Bereich von 30 bis 160°C in bezug auf die Länge einer Probe der Harzzusammensetzung bei 30°C gemessen, und somit wurde der durchschnittliche Wärmeausdehnungskoeffizient (ppm/°C) bei Temperaturen im Bereich von 30 bis 160°C bestimmt.

4. Elastizitätsmodul

Es wurde nur die Harzzusammensetzung, die als Klebemittel dient, mit einer Laminiervorrichtung zu einer Schicht mit einer vorbestimmten Dicke geformt, und danach wurden in dieser Reihenfolge Wärmebehandlungen in einem Luftofen bei 80°C für 3 Stunden, bei 100°C für 5 Stunden und bei 160°C für 5 Stunden durchgeführt, damit die Klebemittelschicht härtet. Die Harzzusammensetzung wurde zu einer vorbestimmten Form geschnitten, und danach wurde der Elastizitätsmodul der Harzzusammensetzung gemessen. Die Messung wurde mit einem DMS 6100, von Seiko Instruments hergestellt, bei einer Schwingungsfrequenz von 1 Hz bei einer Erwärmungsrate von 5°C/min bei Temperaturen im Bereich von Raumtemperatur bis 260°C gemessen.

5. TEM-Beobachtung

Es wurde nur die Harzzusammensetzung, die als Klebemittel dient, zu einer Schicht geformt, und danach wurden in dieser Reihenfolge Wärmebehandlungen in einem Luftofen bei 80°C für 3 Stunden, bei 100°C für 5 Stunden und bei 160°C für 5 Stunden durchgeführt, damit die Klebemittelschicht härtet. Die Phasentrennungsstruktur in der Klebemittelschicht wurde durch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) beobachtet, und es wurden das Flächenverhältnis der Matrixphase zu den dispergierten Phasen, die Form und Größe der Dispersionsphasen und der Dispersionszustand der anorganischen Partikel bestimmt. Um das Flächenverhältnis der Matrixphase zu den dispergierten Phasen zu bestimmen, wurde ein Polyethylenterephthalatfilm ("Lumirror" von Toray hergestellt) mit einer Dicke von 25 &mgr;m auf die TEM-Photographie mit 15 cm2 gelegt, die mit einer 10000-fachen Vergrößerung gemacht worden war, und die Bereiche, die der Matrixphase und den dispergierten Phasen entsprechen, wurden ausgeschnitten und jeweils gewogen. Die Messung des Flächenverhältnisses wurde dreimal durchgeführt, und es wurde das durchschnittliche Flächenverhältnis berechnet.

Bezugsbeispiel (Polyamidharzsynthese)

Mit einer Dimersäure, PRIPOL 1009, von Unichema hergestellt, und Adipinsäure als Säuren, werden Säure- und Aminreaktanten vorbereitet, so daß das Säure/Amin-Verhältnis etwa 1 beträgt, und es werden ein Schaumverhütungsmittel und 1 % oder weniger Phosphatkatalysator zugesetzt, um ein Wechselwirkungsmaterial (interactant) herzustellen. Dieses Wechselwirkungsmaterial wurde 1 Stunden bei 140°C erwärmt, danach auf 205°C erwärmt und 1,5 Stunden gerührt. Das Wechselwirkungsmaterial wurde 0,5 Stunden in einem Vakuum von 2 kPa belassen, damit es abkühlt. Schließlich wurde ein Antioxidans zugesetzt, und damit wurde ein Polyamidharz mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 20000 und einer Säurezahl von 10 erhalten.

Beispiel 1 Herstellung einer Suspension von anorganischen Partikeln

Mit "Aerosil" OX-50, das eine mittlere primäre Partikelgröße von 40 nm hat, von Nippon Aerosil hergestellt, als sphärische anorganische Partikel wurde 1 kg einer Siliciumdioxidsuspension hergestellt.

Die Bestandteile der Siliciumdioxidsuspension waren 90 Gew.-Teile anorganische Partikel, d.h. "Aerosil" OX-50, 10 Gew.-Teile des Polyamids vom Bezugsbeispiel, 350 Gew.-Teile Benzylalkohol und 350 Gew.-Teile Isopropylalkohol.

Das flüssige Gemisch dieser Materialien wurden 30 Minuten mit einem Homogenisierapparat mit 1000 U/min gerührt, um die anorganischen Partikel vorläufig zu dispergieren, und wurde anschließend 1 Stunde mit einer DYNO-MILL, Typ KDL-A, von Willy A. Bachofen hergestellt, mit 85 % Zirconiumdioxidkügelchen mit einem Durchmesser von 0,3 mm in bezug auf die Kapazität der Mühle mit einer Rotation der Scheibe von 3000 U/min bei einem Durchsatz von 400 mm/min gerührt, um die anorganischen Partikel hauptsächlich zu dispergieren. Somit wurde eine Siliciumdioxidsuspension (a) hergestellt.

Herstellung eines Klebebandes für Halbleitervorrichtungen

Das Polyamidharz von Bezugsbeispiel 1, das ein thermoplastisches Harz ist, Härter, die aus HP 4032, von Dainihon Ink Chem. hergestellt, und "Shonol" BKS-316 und "Shonol" CKM-908, von Showa Highpolymer hergestellt, bestanden, und die Siliciumdioxidsuspension (a) wurden entsprechend der in den Tabellen 1 und 2 aufgeführten Zusammensetzung gemischt. Das Gemisch wurde bei 30°C in einem gemischten Lösungsmittel gelöst, das Isopropylalkohol, Benzylalkohol und Monochlorbenzol enthielt, und damit wurde eine Klebemittellösung hergestellt. Diese Klebemittellösung wurde mit einer Dicke von 12 &mgr;m auf den Polyethylenterephthalatfilm "Lumirror" mit einer Dicke von 25 &mgr;m aufgebracht und 1 Minute bei 100°C und 2 Minuten bei 160°C getrocknet, so daß daraus eine Klebefolie geformt wurde. Diese Klebefolie wurde bei 120°C und 0,1 MPa auf einen 75 &mgr;m dicken Polyimidfilm "Upilex" 75S, von Ube Industries hergestellt, laminiert, wodurch ein Klebeband für Halbleitervorrichtungen entstand. Dieses Klebeband wurde nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren ausgewertet, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Laut TEM-Beobachtung betrug das Flächenverhältnis der Matrixphase zu den dispergierten Phasen 70/30 und die anorganischen Partikel lagen an den Grenzflächen zwischen der Matrixphase und den dispergierten Phasen vor. Die dispergierten Phasen hatten eine Kettenstruktur höherer Ordnung, wie es in 1 gezeigt ist.

Beispiel 2

Eine Harzzusammensetzung und ein Klebeband für Halbleitervorrichtungen wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß die Siliciumdioxidsuspension (a) 3 Stunden statt 1 Stunde dispergiert wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Laut TEM-Beobachtung betrug das Flächenverhältnis der Matrixphase zu den dispergierten Phasen 70/30 und die anorganischen Partikel waren an den Grenzflächen zwischen der Matrixphase und den dispergierten Phasen konzentriert. Die dispergierten Phasen hatten aufgrund der anorganischen Partikel eine Kettenstruktur höherer Ordnung, wie es in 2 dargestellt ist.

Beispiel 4

Eine Harzzusammensetzung und ein Klebeband für Halbleitervorrichtungen wurden wie in Beispiel 2 hergestellt, außer daß als sphärische anorganische Partikel "Aerosil" 90G verwendet wurde, das eine mittlere primäre Partikelgröße von 20 nm hat und von Nippon Aerosil hergestellt wird.

Laut TEM-Beobachtung betrug das Flächenverhältnis der Matrixphase zu den dispergierten Phasen 70/30 und die anorganischen Partikel waren an den Grenzflächen zwischen der Matrixphase und den dispergierten Phasen konzentriert. Die dispergierten Phasen hatten aufgrund der anorganischen Partikel eine Kettenstruktur höherer Ordnung, wie es in 3 gezeigt ist.

Beispiele 5 und 6

Es wurden Harzzusammensetzungen und Klebebänder für Halbleitervorrichtungen hergestellt, wobei gemäß Tabelle 1 "Aerosil" 90G als sphärische anorganische Partikel verwendet wurde, das in Beispiel 4 benutzt worden war und eine mittlere primäre Partikelgröße von 20 nm hat. Die Flächenverhältnisse der Matrixphase zu den dispergierten Phasen betrugen jeweils 70/30, und die anorganischen Partikel waren an den Grenzflächen zwischen der Matrixphase und den dispergierten Phasen konzentriert. Die dispergierten Phasen hatten aufgrund der anorganischen Partikel eine Kettenstruktur mit höherer Ordnung.

Beispiel 7

Wie in Beispiel 2 wurden eine Harzzusammensetzung und ein Klebeband für Halbleitervorrichtungen hergestellt, außer daß als sphärische anorganische Partikel "Aerosil" R972 verwendet wurde, das eine mittlere primäre Partikelgröße von 16 nm hat und von Nippon Aerosil hergestellt wird. Laut TEM-Beobachtung betrug das Flächenverhältnis der Matrixphase zu den dispergierten Phasen 65/35 und die anorganischen Partikel waren an den Grenzflächen zwischen der Matrixphase und den dispergierten Phasen konzentriert. Die dispergierten Phasen hatten aufgrund der anorganischen Partikel eine Kettenstruktur höherer Ordnung.

Beispiel 8

Mit "Aerosil" 90G, das eine mittlere primäre Partikelgröße von 20 nm hat und von Nippon Aerosil hergestellt wird, als sphärische anorganische Partikel wurde 1 kg Siliciumdioxidsuspension hergestellt.

Die Bestandteile der Siliciumdioxidsuspension waren 90 Gew.-Teile anorganische Partikel, d.h. "Aerosil" 90G, 10 Gew.-Teile des Härters HP 4032, von Dainihon Ink Chem. hergestellt, und 700 Gew.-Teile Benzylalkohol.

Das flüssige Gemisch dieser Materialien wurde 30 Minuten mit einem Homogenisierapparat mit 1000 U/min gerührt, um die anorganischen Partikel vorläufig zu dispergieren, und anschließend 3 Stunden mit einer DYNO-MILL, Typ KDL A von Willy A. Bachofen hergestellt, mit 85 % Zirconiumdioxidkügelchen mit einem Durchmesser von 0,3 mm in bezug auf die Kapazität der Mühle mit einer Rotation der Scheibe von 3000 U/min bei einem Durchsatz von 400 ml/min gerührt, um die anorganischen Partikel hauptsächlich zu dispergieren. Somit wurde eine Siliciumdioxidsuspension (a) hergestellt. Mit dieser Siliciumdioxidsuspension wurde ein Klebemittel, d.h. eine Harzzusammensetzung, so hergestellt, daß sie die gleiche Zusammensetzung wie in Beispiel 4 hatte, und es wurde ein Klebeband hergestellt und wie in Beispiel 4 ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Laut TEM-Beobachtung betrug das Flächenverhältnis der Matrixphase zu den dispergierten Phasen 70/30, und die anorganischen Partikel waren hauptsächlich in den dispergierten Phasen und insbesondere in der Nähe der Grenzflächen zwischen der Matrixphase und den dispergierten Phasen in den dispergierten Phasen vorhanden. Die dispergierten Phasen bildeten eine Struktur höherer Ordnung, in der die sphärischen dispergierten Phasen fest zusammengeballt sind, so daß sie im wesentlich verknüpft sind, wie es in 4 dargestellt ist.

Beispiel 9

Mit "Aerosil" OX-50, das eine mittlere primäre Partikelgröße von 40 nm hat und Nippon Aerosil hergestellt wird, als sphärische anorganische Partikel wurde 1 kg Siliciumdioxidpaste hergestellt.

Die Bestandteile der Siliciumdioxidsuspension waren 35 Gew.-Teile anorganische Partikel, d.h. "Aerosil" OX-50, 65 Gew.-Teile des Polyamids vom Bezugsbeispiel, 200 Gew.-Teile Benzylalkohol.

Das flüssige Gemisch dieser Materialien wurde 30 Minuten mit einem Homogenisierapparat mit 1000 U/min gerührt, um die anorganischen Partikel vorläufig zu dispergieren, und wurde anschließend zehnmal durch eine Mühle mit 3 Walzen (EXACT M-80) gegeben, so daß die anorganischen Partikel dispergiert wurden. Mit dieser Siliciumdioxidpaste wurde ein Klebemittel, d.h. eine Harzzusammensetzung, so hergestellt, daß sie die gleiche Zusammensetzung wie in Beispiel 1 aufwies, und es wurde ein Klebeband hergestellt und wie in Beispiel 1 ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Laut TEM-Beobachtung betrug das Flächenverhältnis der Matrixphase zu den dispergierten Phasen 70/30. Die anorganischen Partikel waren hauptsächlich in der Matrixphase vorhanden, und die dispergierten Phasen waren gestreute Sphären, wie es in 5 dargestellt ist.

Beispiel 10 Herstellung einer Klebefolie

Eine Klebemittellösung, die die in Beispiel 1 hergestellte Siliciumdioxidsuspension enthielt, wurde mit einem Beschichtungsstab auf einen 38 µm dicken Polyethylenterephthalatfilm mit einem Silicontrennmittel ("Film Bina" GT, von Fujimori Kogyo hergestellt) aufgebracht, so daß sie nach dem Trocknen eine Dicke von etwa 50 &mgr;m aufwies, und 5 Minuten bei 120°C getrocknet, womit die erfindungsgemäße Klebefolie komplett war.

Herstellung einer Halbleitervorrichtung

Eine elektrolytische Kupferfolie mit einer Dicke von 18 &mgr;m wurde bei 140°C und 0,1 MPa auf ein TAB-Klebeband, #7100 von Toray hergestellt, laminiert. Danach wurden in dieser Reihenfolge Wärmebehandlungen in einem Luftofen bei 80°C für 3 Stunden, bei 100°C für 5 Stunden und bei 150°C für 5 Stunden durchgeführt, was zu einem mit Kupferfolie laminierten TAB-Band führte. Die Oberfläche der Kupferfolie des TAB-Bandes wurde in üblicher Weise der Erzeugung einer Photoresistschicht, dem Ätzen, dem Entfernen des Resists, dem elektrolytischen Plattieren mit Nickel, dem elektrolytischen Plattieren mit Gold und dem Aufbringen eines Photolötresists unterzogen. Somit wurde ein mit einem Muster versehenes Band hergestellt. Die Dicke von Nickel und Gold betrug 3 &mgr;m bzw. 1 &mgr;m. Die erfindungsgemäße Klebefolie wurde bei 130°C und 0,1 MPa auf die Rückseite des mit einem Muster versehenen Bandes laminiert, und danach wurde eine IC mit einer Anschlußfläche in Form einer Aluminiumelektrode durch Thermokompression bei 170°C und 0,3 MPa mit der Klebefolie verbunden. Die IC auf der Klebefolie wurde 2 Stunden einer Wärmebehandlung bei 170°C unterzogen. Ein 25 &mgr;m langer Golddraht wurde bei 150°C und 110 kHz mit der IC verbunden. Die IC wurde mit einem flüssigen Dichtungsmittel, "Chipcoat" 8118, von Namics hergestellt, abgedichtet. Schließlich wurden Lötkügelchen vorgesehen, wodurch die Halbleitervorrichtung komplettiert wurde. Die resultierende Halbleitervorrichtung hatte eine hohe Festigkeit der Drahtanschlüsse, eine hohe Wärmezyklusbeständigkeit und Aufschmelzbeständigkeit.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Harzzusammensetzung und ein Klebeband wurden wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß keine Suspension von anorganischen Partikeln verwendet wurde. Laut der TEM-Beobachtung betrug das Flächenverhältnis der Matrixphase zu den dispergierten Phasen 70/30. Die dispergierten Phasen bildeten keine Struktur höherer Ordnung, und die sphärischen dispergierten Phasen waren gestreut voneinander getrennt, wie es in 6 dargestellt ist.

Vergleichsbeispiel 2

Eine Harzzusammensetzung und ein Klebeband wurden wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß als sphärische anorganische Partikel "Admafine" SO-C1 verwendet wurde, das eine mittlere primäre Partikelgröße von 0,2 bis 0,3 &mgr;m aufweist und von Admatechs hergestellt wird. Laut TEM-Beobachtung betrug das Flächenverhältnis der Matrixphase zu den dispergierten Phasen 70/30. Die anorganischen Partikel waren in der Matrixphase vorhanden, und die dispergierten Phasen bildeten keine Struktur höherer Ordnung.

Vergleichsbeispiel 3

Eine Harzzusammensetzung und ein Klebeband wurden wie in Beispiel 2 hergestellt, außer daß als sphärische anorganische Partikel "Admafine" SO-C1 verwendet wurde, das eine mittlere primäre Partikelgröße von 0,2 bis 0,3 &mgr;m aufweist und von Admatechs hergestellt wird.

Harzzusammensetzungen, die keine anorganischen Partikel (Vergleichsbeispiel 1) und anorganische Partikel mit einer größeren Partikelgröße (Vergleichsbeispiel 2 und 3) enthielten, zeigten keine Struktur höherer Ordnung, einen geringen Elastizitätsmodul bei hoher Temperatur, einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, und somit war die Aufschmelzbeständigkeit gering.

Tabelle 2

Anspruch[de]
  1. Klebharzzusammensetzung, umfassend: eine Phasentrennungsstruktur mit mindestens zwei Phasen aus einer Matrixphase und einer dispergierten Phase; und anorganische Partikel mit einer mittleren primären Partikelgröße von 0,1 &mgr;m oder weniger, wobei die anorganischen Partikel hauptsächlich entweder in der Matrixphase oder der Grenzfläche zwischen der Matrixphase und der dispergierten Phase vorliegen.
  2. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Gehalt der anorganischen Partikel im Bereich von 5 bis 50 Gew.-% liegt.
  3. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Matrixphase. und/oder die dispergierte Phase eine Kettenstruktur bilden.
  4. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Flächenverhältnis der Matrixphase im Bereich von 50 bis 95 und das Flächenverhältnis der dispergierten Phase im Bereich von 5 bis 50 liegt.
  5. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei deren Elastizitätsmodul nach dem Härten 25 MPa oder mehr bei einer Temperatur von 150°C beträgt.
  6. Klebefolie für Halbleitervorrichtungen, umfassend: eine organische isolierende Schicht und eine Klebemittelschicht, die auf der Oberfläche der organischen isolierenden Schicht ausgebildet ist., wobei die Klebemittelschicht eine Harzzusammensetzung nach Anspruch 1 umfaßt.
  7. Klebefolie nach Anspruch 6, die ferner eine Schutzschicht umfaßt, die im Falle der Herstellung einer Halbleitervorrichtung abgelöst wird.
  8. Mit einer Metallfolie laminierte Folie, umfassend: eine Klebefolie nach Anspruch 6 und eine auf die Klebemittelschicht der Klebefolie laminierte Metallfolie.
  9. Halbleitervorrichtung, umfassend eine mit einer Metallfolie laminierte Folie nach Anspruch B.
  10. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die anorganischen Partikel eine mittlere primäre Partikelgröße von 0,08 µm oder weniger aufweisen.
  11. Klebefolie nach Anspruch 6, wobei die Klebemittelschicht ein thermoplastisches Harz und einen Härter umfaßt.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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