JP2001207033A - ダイアタッチペースト及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のダイアタッチペーストの特性を維持し
つつ、且つ非常に短時間でも硬化が可能なペーストを提
供する。 【解決手段】（Ａ）（メタ）アクリレート基含有ポリブ
タジエン３〜２０重量部、（Ｂ）エポキシ基含有ポリブ
タジエン１〜１０重量部、（Ｃ）反応性希釈剤５〜３０
重量部、（Ｄ）有機過酸化物及び／又はアゾ化合物０.
０１〜５重量部、（Ｅ）無機フィラー２０〜９０重量
部、（Ｆ）硫黄原子を含むシランカップリング剤０.０
０１〜１０重量部からなるダイアタッチペーストであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接着性、速硬化性
及び信頼性に優れた半導体接着用ペーストに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年半導体パッケージの生産量は増加の
一歩をたどっており、これに伴い製造コストの削減は重
要な課題となっている。半導体パッケージ組立の中でダ
イアタッチペーストで半導体とリードフレームを接着す
る工程が有るが、この工程に関しては時間短縮、及び低
温硬化がキーポイントになっている。硬化の過程はバッ
チ式オーブン法、インラインで硬化させる方法に大別さ
れるが、インラインで用いられる速硬化性ペーストを用
いた通常のダイマウントは、１５０℃から２００℃で３
０秒から６０秒の間で行われる。しかし、今後より低
温、短時間硬化可能なペーストの開発が望まれている。

【０００３】一方、パッケージとしての信頼性は、特に
耐半田クラック性が重要であるが、ダイアタッチペース
トとしてはさらにシリコンチップとリードフレームとの
線膨張の差を緩和するために低応力性が重要である。ダ
イアタッチペーストのベースレジンはエポキシ樹脂、シ
アネート樹脂、ビスマレイミド樹脂系等が知られている
が、例えば３０秒以内に硬化が可能であり、それぞれの
用途に適した特性（接着性、低応力性等）を維持する材
料は全く見いだされていなかった。又、特性を満足した
としても常温での粘度上昇が激しすぎ、使用に適さない
材料しかなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のダイ
アタッチペーストの特性を維持し、且つ非常に短時間で
も硬化が可能なダイアタッチペーストを見いだすべく鋭
意検討した結果完成させるに至ったものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）一般式
（１）で示される（メタ）アクリレート基含有ポリブタ
ジエン３〜２０重量部、（Ｂ）一般式（２）で示される
エポキシ基含有ポリブタジエン１〜１０重量部、（Ｃ）
反応性希釈剤５〜３０重量部、（Ｄ）有機過酸化物及び
／又はアゾ化合物０.０１〜５重量部、（Ｅ）無機フィ
ラー２０〜９０重量部、（Ｆ）硫黄原子を含むシランカ
ップリング剤０.００１〜１０重量部からなるダイアタ
ッチペーストである。また、本発明のダイアタッチペー
ストを用いて製作された半導体装置である。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる（メタ）アク
リレート基含有ポリブタジエンは一般式（１）で示され
る。

【化３】

【０００７】本発明に用いられる成分（Ａ）の配合量
は、ペースト組成物１００重量部に対して３〜２０重量
部とするのが好ましい。３重量部未満であると硬化性が
悪くなるので好ましくなく、２０重量部を越えると作業
性に問題が生じるので好ましくない。

【０００８】本発明に用いられるエポキシ基含有ポリブ
タジエンは一般式（２）で示される。

【化４】

【０００９】本発明に用いられる成分（Ｂ）の配合量
は、ペースト組成物１００重量部に対して１〜１０重量
部とするのが好ましく、１重量部未満であると硬化性が
悪くなるという問題があり、１０重量部を越えると作業
性が悪くなるという問題が生じるので好ましくない。成
分（Ａ）１００重量部に対して成分（Ｂ）の配合量は、
５０〜１００重量部とするのが好ましく、５０重量部未
満であると硬化性が悪くなるので好ましくなく、１００
重量部を越えると作業性に問題が生じるので好ましくな
い。

【００１０】反応性希釈剤としては、モノ-（メタ）ア
クリル酸エステル化合物若しくはジ-（メタ）アクリル
酸エステル化合物若しくは多官能（メタ）アクリル酸エ
ステル化合物である。例をあげると、トリデシルメタク
リレート、ベンジルメタクリレート、イソボルニルメタ
クリレート、ラウリルアクリレート、イソボルニルアク
リレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリ
エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレング
リコールジメタクリレート、２―ヒドロキシ１.３ジメ
タクリロキシプロパン、ポリプロピレンジメタクリレー
ト、１.６ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメ
チロールプロパントリメタクリレート等がある。

【００１１】反応性希釈剤としては、上記の化合物を１
種類あるいは複数種と併用して使用することができる。
反応性希釈剤はペースト組成物１００重量部に対して５
〜３０重量部とするのが好ましく、５重量部未満である
と硬化性、作業性が悪くなるという問題があり、３０重
量部を越えると硬化性、作業性が悪くなるという問題が
生じるので好ましくない。成分（Ａ）と成分（Ｂ）の総
量１００重量部に対して７５〜１５０重量部とするのが
より好ましい。７５重量部未満であると硬化性が悪くな
るので好ましくなく、１５０重量部を越えると作業性に
問題が生じるので好ましくない。

【００１２】有機過酸化物は、急速加熱試験（資料１ｇ
を電熱板の上にのせ、４℃／分で昇温したときの分解開
始温度）における分解温度が４０℃から１４０℃である
ことが好ましい。分解温度が４０℃に満たない場合は、
常温における保存性が悪くなり、１４０℃を越えると硬
化時間が極端に長くなるためである。

【００１３】本発明で用いられる有機過酸化物の例とし
ては、キュミルパーオキシネオデカネート、ｔ−ブチル
パーオキシネオデカネート、１−シクロヘキシル−１−
メチルエチルパーオキシネオデカネート、１，１，３，
３−テトラメチルパーオキシネオデカネート、１，１，
３，３−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘ
キサネート、ビス（４−ブチルシクロヘキシル）パーオ
キシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピ
ルモノカーボネート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオ
キシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−
ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシ
３，５，５−トリメチルヘキサネート、ｔ−ブチルパー
オキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔ−ヘ
キシルパーオキシ−２−エチルヘキサネート等がある。
アゾ化合物の例としては、２，２’−アゾビスイソブチ
ルニトリル、１，１’−アゾビス（１−アセトキシ−１
−フェニルエタン）等がある。

【００１４】これら有機過酸化物、アゾ化合物は単独あ
るいは硬化性をコントロールするため２種類以上を混合
して用いることもできる。さらに、樹脂の保存性を向上
するために各種重合禁止剤を予め添加しておくことも可
能である。

【００１５】これら有機過酸化物、アゾ化合物の添加量
は、ペースト組成物１００重量部に対して、０．０１重
量部から５重量部であることが好ましい。５重量部より
多いとペーストのライフ（粘度経時変化）が大きく作業
性に問題が生じる。０．０１重量部より少ないと硬化性
が著しく低下するので好ましくない。

【００１６】本発明に用いる無機フィラーとしては、銀
粉、金粉、ニッケル粉、銅粉等の導電性フィラー、窒化
アルミニウム、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ等の
絶縁フィラーが挙げられる。無機フィラーの配合量は、
特に限定されないが、ペースト組成物総量１００重量部
に対して２０〜９０重量部とするのが好ましい。この配
合量が２０重量部未満であると、接着強度が低下する傾
向があり、９０重量部を超えると、粘度が増大しペース
ト組成物の作業性が低下する傾向がある。

【００１７】銀粉は導電性を付与するために用いられ、
ハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等のイオン性不純
物の含有量は１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。ま
た、銀粉の形状としては、フレーク状、樹枝状、球状等
が用いられる。必要とするペーストの粘度により、使用
する銀粉の粒径は異なるが、通常平均粒径は２〜１０μ
ｍ、最大粒径は５０μｍ程度のものが好ましい。また、
比較的粗い銀粉と細かい銀粉とを混合して用いることも
でき、形状についても各種のものを便宜混合してもよ
い。

【００１８】次に、絶縁フィラーの一つであるシリカフ
ィラーは平均粒径１〜２０μｍで最大粒径５０μｍ以下
のものが好ましい。平均粒径が１μｍ未満だと粘度が高
くなり、２０μｍを越えると塗布または硬化時に樹脂分
が流出するのでブリードが発生するため好ましくない。
また、最大粒径が５０μｍを越えるとディスペンサーで
ペーストを塗布するときに、ニードル詰まりを起こすた
め好ましくない。更に、比較的粗いシリカフィラーと細
かいシリカフィラーを混合して用いることもでき、形状
についても各種のものを便宜混合してもよい。

【００１９】本発明に用いられる成分（Ｆ）の硫黄原子
を含むシランカップリング剤は樹脂に配合することによ
り、密着性を格段に向上させることが出来る。添加量は
ペースト組成物に対して、０.００１重量部から１０重
量部であることが好ましい。０.００１重量部より少な
いと耐熱性及び接着性向上の効果が乏しく、１０重量部
より多いと硬化速度を低下させるので好ましくない。成
分（Ｆ）の例を挙げると、ビス（３―トリエトキシシリ
ルプロピル）テトラスルファン、γ―メルカプトプロピ
ルトリメトキシシラン等がある。

【００２０】本発明における樹脂ペーストは必要により
カップリング剤、消泡剤、界面活性剤、エラストマー等
の添加剤を用いることができる。

【００２１】本発明のダイアタッチペーストの製造方法
としては、例えば、全ての原材料を予備混合し、三本ロ
ール等を用いてダイアタッチペーストを得た後、真空下
脱泡する。本発明によるダイアタッチペーストを用いて
製作された半導体装置は、高生産性、高信頼性の半導体
装置である。半導体装置の製造方法は公知の方法を用い
ることが出来る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例で具体的に説明する。 ＜実施例１〜３＞一般式（１）で示されるメタクリル変
性ポリブタジエン（日本石油化学（株）製、ＭＭ−１０
００−８０）、一般式（２）で示されるエポキシ変性ポ
リブタジエン（ダイセル化学工業（株）製、ＰＢ３６０
０）、反応性希釈剤としてモノメタクリレート（新中村
化学工業（株）製、ライトエステル９ＥＧ）、重合開始
剤として有機過酸化物（日本油脂（株）製、パーブチル
ＮＤ）、更に無機フィラーとして平均粒径３μｍ、最大
粒径２０μｍのフレーク状銀粉、硫黄原子を含むシラン
カップリング剤（日本ユニカー（株）製、Ａ−１２８
９）、カップリング剤としてリン酸基含有メタクリレー
ト（日本化薬（株）製、ＰＭ−２１）及びアルコキシシ
ラン（信越化学工業（株）製、ＫＢＭ４０３Ｅ）を表１
のように配合し、３本ロールを用いて混錬し、脱泡後ペ
ーストを得た。得られたペーストを以下の方法により評
価した。

【００２３】＜評価方法＞ ・粘度：２５℃でＥ型粘度計を用いて回転数２．５ｒｐ
ｍでの粘度を測定した。 ・接着強度：ペーストを用いて、６×６ｍｍのシリコン
チップを銅フレームにマウントし、２００℃のホットプ
レート上で６０秒硬化した。硬化後、自動接着力測定装
置を用い２６０℃での熱時ダイシェア強度を測定した。 ・反り：低応力性の評価として反りを測定した。厚み２
００ミクロンの銅フレームに６ｍｍ×１５ｍｍ×０．３
ｍｍのシリコンチップをペーストを用いて２００℃６０
秒でペースト厚みが２０μｍになるよう接着し、表面粗
さ計を用いて、長手方向のチップの変位を測定しその高
低差により反り量を測定した。 ・耐パッケージクラック性：表１に示すペースト組成物
を用い、下記のリードフレームとシリコンチップを、下
記の硬化条件により硬化し、接着した。その後スミコン
ＥＭＥ−７３５１（住友ベークライト（株）製）の封止
材料を用い、封止したパッケージを６０℃、相対湿度６
０％、１６８時間吸水処理した後、ＩＲリフロー（２６
０℃、１０秒）にかけ、断面観察により内部クラックの
数を測定し、耐パッケージクラック性の指標とした。 パッケージ：ＱＦＰ チップサイズ：１０×１０ｍｍ フレーム：Ｃｕ 硬化条件：２２５℃８０秒で硬化させる。

【００２４】＜比較例１〜３＞実施例１と同様に、表１
の配合処方により実施例１と同様にダオアタッチペース
トを製作し、実施例１と同様の評価を行った。

【００２５】評価結果を表１に示す。

【表１】

【００２６】

【発明の効果】本発明のダイアタッチペーストは、接着
強度、チップ反りで良好であり、且つ銅リードフレーム
において耐半田クラック性が優れている。この結果、本
発明のダイアタッチペーストを使用することで信頼性の
優れた半導体装置を製造することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）一般式（１）で示される（メタ）
   アクリレート基含有ポリブタジエン３〜２０重量部、
   （Ｂ）一般式（２）で示されるエポキシ基含有ポリブタ
   ジエン１〜１０重量部、（Ｃ）反応性希釈剤５〜３０重
   量部、（Ｄ）有機過酸化物及び／又はアゾ化合物０.０
   １〜５重量部、（Ｅ）無機フィラー２０〜９０重量部、
   （Ｆ）硫黄原子を含むシランカップリング剤０.００１
   〜１０重量部からなることを特徴とするダイアタッチペ
   ースト。 【化１】 【化２】
2. 【請求項２】 請求項１記載のダイアタッチペーストを
   用いて製作された半導体装置。