JP2010177244A - Resin paste for die bonding, method for manufacturing semiconductor device using the same, and semiconductor device obtained by the method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子とリードフレームや絶縁性支持基板等の支持部材との接合材料として用いられるダイボンディング用樹脂ペースト、当該樹脂ペーストを用いた半導体装置の製造方法、および当該製造方法により得られる半導体装置に関する。 The present invention relates to a resin paste for die bonding used as a bonding material between a semiconductor element such as IC or LSI and a support member such as a lead frame or an insulating support substrate, a method for manufacturing a semiconductor device using the resin paste, and the The present invention relates to a semiconductor device obtained by a manufacturing method.
ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子とリードフレームや絶縁性支持基板等の支持部材との接合材料、すなわちダイボンディング材として、従来から、Ａｕ−Ｓｉ共晶合金、半田、銀ペースト等が知られている。しかし、Ａｕ−Ｓｉ共晶合金は、耐熱性及び耐湿性は高いが、弾性率が大きいために、大型チップに適用した場合に割れやすい傾向がある。また、Ａｕ−Ｓｉ共晶合金は、高価であるという難点もある。一方、半田は、安価であるものの、耐熱性に劣り、その弾性率はＡｕ−Ｓｉ共晶合金と同様に高く、大型チップへの適用は難しい。 Conventionally, Au—Si eutectic alloy, solder, silver paste, and the like are known as a bonding material between a semiconductor element such as an IC or LSI and a support member such as a lead frame or an insulating support substrate, that is, a die bonding material. . However, the Au—Si eutectic alloy has high heat resistance and moisture resistance, but has a large elastic modulus, and therefore tends to be easily broken when applied to a large chip. In addition, the Au—Si eutectic alloy has a drawback that it is expensive. On the other hand, although solder is cheap, it is inferior in heat resistance, and its elastic modulus is as high as that of an Au—Si eutectic alloy, so that it is difficult to apply it to a large chip.
これに対し、銀ペースト（例えば特許文献１を参照）は、安価で、耐湿性が高く、Ａｕ−Ｓｉ共晶合金及び半田と比較して弾性率が低く、さらに３５０℃の熱圧着型ワイヤボンダーに適用できる耐熱性を有する。そのため、現在は、上述のダイボンディング材の中でも銀ペーストが広く用いられている。しかし、ＩＣやＬＳＩの高集積化が進み、それに伴ってチップが大型化していく状況に対応させて、銀ペーストをチップ全面に広げて塗布することは困難であり、効率的であるとはいえない。 On the other hand, a silver paste (see, for example, Patent Document 1) is inexpensive, has high moisture resistance, has a lower elastic modulus than Au—Si eutectic alloy and solder, and has a thermocompression bonding wire bonder at 350 ° C. It has heat resistance that can be applied. Therefore, at present, silver paste is widely used among the above-described die bonding materials. However, it is difficult and efficient to spread the silver paste over the entire surface of the chip in response to the progress of high integration of ICs and LSIs and the accompanying increase in size of the chip. Absent.
一方、チップの大型化に対応できるダイボンディング材として、特定のポリイミド樹脂を用いた接着フィルム、及び特定のポリイミド樹脂に導電性フィラーや無機フィラーを加えたダイボンディング用接着フィルム等のフィルム状のダイボンディング材が知られている（特許文献２〜４を参照）。
On the other hand, as a die bonding material that can cope with an increase in the size of a chip, a film-shaped die such as an adhesive film using a specific polyimide resin and an adhesive film for die bonding in which a conductive filler or an inorganic filler is added to a specific polyimide resin Bonding materials are known (see
接着フィルム型のダイボンディング材は、支持基板上に容易にダイボンディング層を形成することができる。特に、特許文献２〜４で開示されたような接着フィルムは、４２アロイリードフレーム等の支持基板に対して好適に使用でき、さらに良好な熱時接着性を有する点で優れている。しかし、ダイボンディング材として接着フィルムを支持基板へ効率的に貼り付ける場合には、予め接着フィルムをチップサイズに切り出すか又は打ち抜き、次いで支持基板に貼り付けるための貼付装置が必要となる。また、接着フィルムを打ち抜いて複数個のチップ分を一括で貼り付ける方法は、接着フィルムの無駄が生じやすい傾向がある。さらに、支持基板の大部分は、基板内部に内層配線が形成されているため、接着フィルムを貼り付ける表面には凹凸が多く、接着フィルム貼付時に空隙が生じて、信頼性が低下しやすい傾向がある。
The adhesive film type die bonding material can easily form a die bonding layer on a support substrate. In particular, the adhesive films as disclosed in
また、近年、ＢＯＣ(Board On Chip)型の半導体装置が注目され、有機基板等の絶縁性支持基板が使用されている。上述の絶縁性支持基板を使用する半導体装置の製造工程では、絶縁性支持基板の耐熱性等を考慮して、例えば２００℃以下の比較的低い温度で半導体素子を搭載する必要がある。しかし、特許文献２〜４で開示されているような接着フィルムは、低温接着性に劣る傾向があり、比較的低い温度で半導体チップを貼り付けることが困難である場合が多い。そのため、ＢＯＣ型の半導体装置の製造において、低温接着性に優れるダイボンディング用樹脂ペーストが注目されている。しかし、ダイボンディング用樹脂ペーストは、熱時接着性が十分ではなく、熱時接着性の更なる向上が望まれている。
In recent years, a BOC (Board On Chip) type semiconductor device has attracted attention, and an insulating support substrate such as an organic substrate has been used. In the manufacturing process of the semiconductor device using the above-described insulating support substrate, it is necessary to mount the semiconductor element at a relatively low temperature of, for example, 200 ° C. or less in consideration of the heat resistance of the insulating support substrate. However, adhesive films as disclosed in
また、ダイボンディング用樹脂ペーストを用いて半導体装置を製造する場合には、一般的に、半導体素子をダイボンディング材に貼り付ける前に、基板やダイボンディング材が吸湿した水分を取り除く、いわゆる「プリベーク工程」が実施される。プリベーク工程によって、ダイボンディング層を形成する後硬化時にダイボンディング層にクラックやボイドが発生することを防ぐことができる。しかし、近年、工程管理や組立時間の短縮化の点から、上述のプリベーク工程を省いても、後硬化時にクラックやボイドの発生が少ないダイボンディング用樹脂ペーストが求められている。 When manufacturing a semiconductor device using a die bonding resin paste, the so-called “pre-baking” is generally used to remove moisture absorbed by the substrate and the die bonding material before the semiconductor element is attached to the die bonding material. Step "is performed. The pre-bake process can prevent cracks and voids from being generated in the die bonding layer during post-curing to form the die bonding layer. However, in recent years, from the viewpoint of process control and shortening of assembly time, there has been a demand for a die bonding resin paste that is less likely to generate cracks and voids during post-curing even if the above-described pre-baking process is omitted.
本発明は、上述の状況に鑑み、比較的低い温度で半導体素子を貼り付ける必要があるＢＯＣ(Board On Chip)用基板等を含む様々な基板に適用できるとともに、印刷法によって容易に塗布でき、熱時接着性を向上でき、かつプリベーク工程を省いても後硬化時にクラックやボイドの発生が少ないダイボンディング用樹脂ペーストの提供を目的とする。また、本発明は、当該ダイボンディング用樹脂ペーストを用いて、効率良く半導体装置を製造する方法、及び信頼性の高い半導体装置を提供することを目的とする。 In view of the above situation, the present invention can be applied to various substrates including a BOC (Board On Chip) substrate that requires a semiconductor element to be attached at a relatively low temperature, and can be easily applied by a printing method. It is an object of the present invention to provide a resin paste for die bonding that can improve adhesiveness during heat and has few cracks and voids during post-curing even if the pre-bake process is omitted. It is another object of the present invention to provide a method for efficiently manufacturing a semiconductor device using the die bonding resin paste and a highly reliable semiconductor device.
すなわち、本発明の第１の特徴は、（Ａ）カルボキシル基を有するブタジエンのポリマーと、（Ｂ）熱硬化性樹脂と、（Ｃ）フィラーと、（Ｄ）シリコーンゴム粒子をシリコーン樹脂で被覆したシリコーン複合パウダと、（Ｅ）印刷用溶剤とを含むダイボンディング用樹脂ペーストであって、上記成分（Ｄ）の含有量が、上記成分（Ａ）、上記成分（Ｂ）及び上記成分（Ｄ）を含む樹脂成分の全重量を基準として、３０重量％以上であるダイボンディング用樹脂ペーストに関する。ここで、上記ダイボンディング用樹脂ペーストは、固形分が４０〜９０重量％であり、チキソトロピー指数が１．５〜８．０であり、粘度（２５℃）が５〜１０００Ｐａ・ｓであることが好ましい。また、上記シリコーン複合パウダの平均粒径は１〜２０μｍであることが好ましい。 That is, the first feature of the present invention is that (A) a butadiene polymer having a carboxyl group, (B) a thermosetting resin, (C) a filler, and (D) silicone rubber particles are coated with a silicone resin. A resin paste for die bonding containing a silicone composite powder and (E) a printing solvent, wherein the component (D) is contained in the components (A), (B) and (D). It is related with the resin paste for die bonding which is 30 weight% or more on the basis of the total weight of the resin component containing this. Here, the resin paste for die bonding has a solid content of 40 to 90% by weight, a thixotropy index of 1.5 to 8.0, and a viscosity (25 ° C.) of 5 to 1000 Pa · s. preferable. The average particle size of the silicone composite powder is preferably 1 to 20 μm.
本発明の第２の特徴は、支持基板上に上記ダイボンディング用樹脂ペーストを塗布する工程と、塗布された上記樹脂ペーストを乾燥してＢステージ化する工程と、Ｂステージ化した上記樹脂ペースト上に半導体素子を搭載する工程と、上記樹脂ペーストを後硬化する工程とを有する半導体装置の製造方法に関する。 The second feature of the present invention is that a step of applying the resin paste for die bonding on a support substrate, a step of drying the applied resin paste to form a B stage, and a step of forming the B paste on the resin paste The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, which includes a step of mounting a semiconductor element on the substrate and a step of post-curing the resin paste.
本発明の第３の特徴は、支持基板上に上記ダイボンディング用樹脂ペーストを塗布する工程と、塗布された上記樹脂ペースト上に半導体素子を搭載する工程と、上記樹脂ペーストを硬化する工程とを有する半導体装置の製造方法に関する。 The third feature of the present invention is that a step of applying the die bonding resin paste on a support substrate, a step of mounting a semiconductor element on the applied resin paste, and a step of curing the resin paste. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
本発明の第４の特徴は、上記半導体装置の製造方法により得られる半導体装置に関する。 A fourth feature of the present invention relates to a semiconductor device obtained by the method for manufacturing a semiconductor device.
本発明のダイボンディング用樹脂ペーストは、扱いやすく、低応力性であることに加えて、低温接着性及び熱時接着性に優れている。なお、本明細書で記載する「低温接着性に優れる」とは、例えば、２００℃以下の比較的低い温度で加熱及び加圧して半導体素子を搭載できることを意図している。また、「熱時接着性に優れる」とは、例えば、半導体素子搭載後の製造工程において高温加熱（例えば２５０℃）に置かれた場合であっても、ダイボンディング層が耐熱性を示し、接着信頼性を維持することを意図している。したがって、本発明によれば、半導体素子を搭載する基板に対して、印刷法によって容易に塗布することが可能なダイボンディング用樹脂ペーストを提供することができる。また、本発明のダイボンディング用樹脂ペーストは、比較的低い温度で半導体素子を貼り付ける必要があるＢＯＣ用基板を含む様々な基板に適用できる。例えば、２００℃以下の比較的低い温度で半導体を貼り付ける必要がある、有機基板等の絶縁性支持基板に対して特に好適である。 The resin paste for die bonding of the present invention is easy to handle and low stress, and is excellent in low temperature adhesion and hot adhesion. Note that “excellent in low-temperature adhesion” described in the present specification intends that a semiconductor element can be mounted by heating and pressurizing at a relatively low temperature of 200 ° C. or less, for example. Also, “excellent adhesiveness when heated” means, for example, that the die bonding layer exhibits heat resistance even when it is placed in high-temperature heating (for example, 250 ° C.) in the manufacturing process after mounting the semiconductor element, It is intended to maintain reliability. Therefore, according to this invention, the resin paste for die bonding which can be apply | coated easily with the printing method with respect to the board | substrate which mounts a semiconductor element can be provided. In addition, the resin paste for die bonding of the present invention can be applied to various substrates including a BOC substrate where a semiconductor element needs to be attached at a relatively low temperature. For example, it is particularly suitable for an insulating support substrate such as an organic substrate in which a semiconductor needs to be attached at a relatively low temperature of 200 ° C. or lower.
また、本発明のダイボンディング用樹脂ペーストはダイボンディング材の吸湿性が低いため、半導体素子貼付け前のプリベーク工程を省いても、後硬化時にダイボンディング層におけるクラック及びボイドの発生を改善することができる。これらのことによって、半導体装置組立時の工程管理や組立時間の短縮化が図れるだけでなく、信頼性の高い半導体装置を効率良く提供することが可能となる。 In addition, since the die bonding resin paste of the present invention has a low hygroscopic property of the die bonding material, it is possible to improve the generation of cracks and voids in the die bonding layer at the time of post-curing even if the pre-bake process before the semiconductor element is attached is omitted. it can. As a result, not only process management and assembly time can be shortened when assembling the semiconductor device, but also a highly reliable semiconductor device can be efficiently provided.
以下、本発明をさらに詳細に説明する。本発明の第１の特徴は、ダイボンディング用樹脂ペーストに関する。本発明によるダイボンディング用樹脂ペースト（以下、単に「樹脂ペースト」という場合もある）は、（Ａ）カルボキシル基を有するブタジエンのポリマーと、（Ｂ）熱硬化性樹脂と、（Ｃ）フィラーと、（Ｄ）シリコーン複合パウダと、（Ｅ）印刷用溶剤とを含む。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The first feature of the present invention relates to a resin paste for die bonding. The resin paste for die bonding according to the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “resin paste”) includes (A) a polymer of butadiene having a carboxyl group, (B) a thermosetting resin, (C) a filler, (D) Silicone composite powder and (E) printing solvent.
成分（Ａ）であるカルボキシル基を有するブタジエンのポリマーとしては、少なくともブタジエンと、カルボキシル基を有する化合物との共重合体であればよい。例えば、ブタジエンのホモポリマー又はブタジエンとアクリロニトリル等の他の重合性化合物とのコポリマーを主鎖とし、その末端の少なくとも一方にカルボキシル基を有するものであればよい。印刷性、低温接着性及び熱時接着力の観点からは、成分（Ａ）の数平均分子量は５００〜１００００であることが好ましく、１０００〜７０００であることがより好ましい。本発明において、成分（Ａ）は、下記一般式（１）で表されるカルボキシル基を有する。 The butadiene polymer having a carboxyl group as the component (A) may be a copolymer of at least butadiene and a compound having a carboxyl group. For example, a butadiene homopolymer or a copolymer of butadiene and another polymerizable compound such as acrylonitrile may be used as long as it has a main chain and has a carboxyl group at at least one of its ends. From the viewpoint of printability, low-temperature adhesiveness, and hot adhesiveness, the number average molecular weight of the component (A) is preferably 500 to 10,000, and more preferably 1000 to 7000. In the present invention, the component (A) has a carboxyl group represented by the following general formula (1).
〔一般式（１）中、ｘ／ｙは９５／５〜５０／５０であり、ｎは５〜５０の整数である。〕 [In general formula (1), x / y is 95 / 5-50 / 50, and n is an integer of 5-50. ]
上記一般式（１）で表される化合物は、市販品として入手することも可能である。例えば、Ｈｙｃａｒ ＣＴＢＮ−２００９×１６２、ＣＴＢＮ−１３００×３１、ＣＴＢＮ−１３００×８、ＣＴＢＮ−１３００×１３、及びＣＴＢＮＸ−１３００×９（いずれも宇部興産株式会社製、商品名）が挙げられる。これらの化合物は、アクリロニトリルを導入した低分子量液状ポリブタジエンを主鎖とし、その末端にカルボキシル基を有するものである。また、本発明において好適な成分（Ａ）の他の例として、カルボキシル基を有する低分子量液状ポリブタジエンである、ＮＩＳＳＯ−ＰＢ−Ｃ−２０００（日本曹達株式会社製、商品名）等が挙げられる。本発明では上述の化合物を、単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。 The compound represented by the general formula (1) can also be obtained as a commercial product. For example, Hycar CTBN-2009 × 162, CTBN-1300 × 31, CTBN-1300 × 8, CTBN-1300 × 13, and CTBNX-1300 × 9 (all manufactured by Ube Industries, Ltd., trade names) can be mentioned. These compounds have a low molecular weight liquid polybutadiene introduced with acrylonitrile as a main chain and have a carboxyl group at the terminal. Other examples of the component (A) suitable for the present invention include NISSO-PB-C-2000 (trade name, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.), which is a low molecular weight liquid polybutadiene having a carboxyl group. In this invention, the above-mentioned compound can be used individually or in combination of 2 or more types.
成分（Ｂ）である熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、硬化時の基板に対する接着強度に優れる点で、エポキシ樹脂を使用することが好ましい。エポキシ樹脂は、フェノール樹脂もしくは分子中にフェノール性水酸基を有する化合物と、硬化促進剤とを含む樹脂混合物として用いてもよい。エポキシ樹脂のなかでも、分子内に少なくとも２個のエポキシ基を含む多官能エポキシ樹脂が好ましい。硬化性や硬化物特性の点から、フェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂が特に好ましい。このような樹脂の具体例として、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＦもしくはハロゲン化ビスフェノールＡ等のビスフェノールとエピクロルヒドリンとの縮合物； フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル； クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル； 及びビスフェノールＡノボラック樹脂のグリシジルエーテル等が挙げられる。これらは、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。 Although it does not specifically limit as a thermosetting resin which is a component (B), It is preferable to use an epoxy resin at the point which is excellent in the adhesive strength with respect to the board | substrate at the time of hardening. The epoxy resin may be used as a resin mixture containing a phenol resin or a compound having a phenolic hydroxyl group in the molecule and a curing accelerator. Among epoxy resins, polyfunctional epoxy resins containing at least two epoxy groups in the molecule are preferable. From the viewpoint of curability and cured product characteristics, phenol glycidyl ether type epoxy resins are particularly preferred. Specific examples of such resins include condensates of bisphenols such as bisphenol A, bisphenol AD, bisphenol S, bisphenol F or halogenated bisphenol A with epichlorohydrin; glycidyl ethers of phenol novolac resins; glycidyl ethers of cresol novolac resins; Examples thereof include glycidyl ether of bisphenol A novolac resin. These can be used alone or in combination of two or more.
成分（Ｂ）として上記エポキシ樹脂を用いる場合の含有量は、上記成分（Ａ）１００重量部に対し１〜３００重量部であることが好ましく、５〜２００重量部であることがより好ましく、１０〜１００重量部であることが特に好ましい。この含有量が３００重量部を超えると、ペーストの保管安定性が低下しやすい傾向がある。 The content of the epoxy resin as the component (B) is preferably 1 to 300 parts by weight, more preferably 5 to 200 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the component (A). It is especially preferable that it is -100 weight part. If this content exceeds 300 parts by weight, the storage stability of the paste tends to decrease.
また、上記フェノール樹脂又は分子中にフェノール性水酸基を有する化合物は、分子中に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有するものであればよい。例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、ポリ−ｐ−ビニルフェノール、フェノールアラルキル樹脂等が挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。フェノール樹脂又は分子中にフェノール性水酸基を有する化合物を用いる場合の含有量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して１〜１５０重量部であることが好ましく、５〜１００重量部であることがより好ましい。この含有量が１５０重量部を超えると、硬化性が不十分となる恐れがある。 Moreover, the said phenol resin or the compound which has a phenolic hydroxyl group in a molecule | numerator should just have at least 2 phenolic hydroxyl group in a molecule | numerator. For example, phenol novolak resin, cresol novolak resin, bisphenol A novolak resin, poly-p-vinylphenol, phenol aralkyl resin and the like can be mentioned. These can be used alone or in combination of two or more. The content in the case of using a phenol resin or a compound having a phenolic hydroxyl group in the molecule is preferably 1 to 150 parts by weight, more preferably 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin. . If this content exceeds 150 parts by weight, the curability may be insufficient.
また、上記硬化促進剤は、エポキシ樹脂を硬化させるために用いられるものであればよい。特に限定されないが、例えば、イミダゾール類、ジシアンジアミド誘導体、ジカルボン酸ジヒドラジド、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾール−テトラフェニルボレート、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７−テトラフェニルボレート等が挙げられる。これらは、２種以上を併用してもよい。硬化促進剤を用いる場合の含有量は、エポキシ樹脂１００重量部に対し、１〜５０重量部であることが好ましく、より好ましくは１〜２０重量部である。この含有量が５０重量部を超えると、ペーストの保管安定性が低下する恐れがある。 Moreover, the said hardening accelerator should just be used in order to harden an epoxy resin. Although not particularly limited, for example, imidazoles, dicyandiamide derivatives, dicarboxylic acid dihydrazide, triphenylphosphine, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, 2-ethyl-4-methylimidazole-tetraphenylborate, 1,8-diazabicyclo (5,4 , 0) Undecene-7-tetraphenylborate and the like. Two or more of these may be used in combination. The content in the case of using a curing accelerator is preferably 1 to 50 parts by weight, more preferably 1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin. If this content exceeds 50 parts by weight, the storage stability of the paste may be reduced.
また、（Ｂ）熱硬化性樹脂として、１分子中に少なくとも２個の熱硬化性イミド基を有するイミド化合物を使用することもできる。そのような化合物の例としては、オルトビスマレイミドベンゼン、メタビスマレイミドベンゼン、パラビスマレイミドベンゼン、１，４−ビス（ｐ−マレイミドクミル）ベンゼン、１，４−ビス（ｍ−マレイミドクミル）ベンゼンが挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。 Moreover, the imide compound which has at least 2 thermosetting imide group in 1 molecule can also be used as (B) thermosetting resin. Examples of such compounds include orthobismaleimide benzene, metabismaleimide benzene, parabismaleimide benzene, 1,4-bis (p-maleimidocumyl) benzene, 1,4-bis (m-maleimidocumyl). Benzene is mentioned. These can be used alone or in combination of two or more.
さらに、下記一般式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）で表されるイミド化合物等を用いることも好ましい。
〔式中、ＸやＹは、Ｏ、ＣＨ２、ＣＦ２、ＳＯ２、Ｓ、ＣＯ、Ｃ（ＣＨ３）２又はＣ（ＣＦ３）２を示し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、それぞれ独立に水素、低級アルキル基、低級アルコキシ基、フッ素、塩素又は臭素を示し、Ｄはエチレン性不飽和二重結合を有するジカルボン酸残基を示し、ｍは０〜４の整数を示す。〕 [Wherein, X and Y represent O, CH 2 , CF 2 , SO 2 , S, CO, C (CH 3 ) 2 or C (CF 3 ) 2 , and R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represent hydrogen, a lower alkyl group, a lower alkoxy group, fluorine, chlorine or bromine, and D represents a dicarboxylic acid residue having an ethylenically unsaturated double bond. Represents a group, and m represents an integer of 0 to 4. ]
上記一般式（Ｉ）のイミド化合物としては、例えば、４，４−ビスマレイミドジフェニルエーテル、４，４−ビスマレイミドジフェニルメタン、４，４−ビスマレイミド−３，３’−ジメチル−ジフェニルメタン、４，４−ビスマレイミドジフェニルスルホン、４，４−ビスマレイミドジフェニルスルフィド、４，４−ビスマレイミドジフェニルケトン、２，２’−ビス（４−マレイミドフェニル）プロパン、４，４−ビスマレイミドジフェニルフルオロメタン、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２，２−ビス（４−マレイミドフェニル）プロパン等が挙げられる。 Examples of the imide compound of the general formula (I) include 4,4-bismaleimide diphenyl ether, 4,4-bismaleimide diphenylmethane, 4,4-bismaleimide-3,3′-dimethyl-diphenylmethane, 4,4- Bismaleimide diphenyl sulfone, 4,4-bismaleimide diphenyl sulfide, 4,4-bismaleimide diphenyl ketone, 2,2′-bis (4-maleimidophenyl) propane, 4,4-bismaleimide diphenylfluoromethane, 1,1 1,3,3,3-hexafluoro-2,2-bis (4-maleimidophenyl) propane and the like.
また、上記一般式（ＩＩ）のイミド化合物としては、例えば、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕エーテル、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕メタン、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕フルオロメタン、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス〔４−（３−マレイミドフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕スルフィド、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕ケトン、２，２−ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕プロパン、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２，２−ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕プロパン等が挙げられる。 Examples of the imide compound of the general formula (II) include bis [4- (4-maleimidophenoxy) phenyl] ether, bis [4- (4-maleimidophenoxy) phenyl] methane, and bis [4- (4 -Maleimidophenoxy) phenyl] fluoromethane, bis [4- (4-maleimidophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-maleimidophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (4-maleimidophenoxy) phenyl] sulfide Bis [4- (4-maleimidophenoxy) phenyl] ketone, 2,2-bis [4- (4-maleimidophenoxy) phenyl] propane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2, 2-bis [4- (4-maleimidophenoxy) phenyl] propane and the like can be mentioned.
上記イミド化合物を用いる場合の含有量は、成分（Ａ）１００重量部に対して２００重量部を超えない程度、好ましくは１００重量部を超えない程度である。この含有量が２００重量部を超えると、ペーストの保管安定性が低下しやすい。 When the imide compound is used, the content is not more than 200 parts by weight, preferably not more than 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of the component (A). If this content exceeds 200 parts by weight, the storage stability of the paste tends to decrease.
また、上記イミド化合物の硬化を促進するため、ラジカル重合剤を使用してもよい。ラジカル重合剤としては、例えば、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。ラジカル重合剤の使用量は、上記イミド化合物１００重量部に対して、概ね０．０１〜１．０重量部が好ましい。 Moreover, in order to accelerate | stimulate hardening of the said imide compound, you may use a radical polymerization agent. Examples of the radical polymerization agent include acetylcyclohexylsulfonyl peroxide, isobutyryl peroxide, benzoyl peroxide, octanoyl peroxide, acetyl peroxide, dicumyl peroxide, cumene hydroperoxide, azobisisobutyronitrile, and the like. Can be mentioned. As for the usage-amount of a radical polymerization agent, about 0.01-1.0 weight part is preferable with respect to 100 weight part of said imide compounds.
上記成分（Ｃ）のフィラーとしては、例えば、銀粉、金粉、銅粉等の導電性（金属）フィラー；シリカ、アルミナ、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機物質フィラー等が挙げられる。これらフィラーのうち、銀粉、金粉、銅粉等の導電性（金属）フィラーは、接着剤に導電性、伝熱性又はチキソトロピー性を付与する目的で添加される。一方、シリカ、アルミナ、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機物質フィラーは、接着剤に低熱膨張性、低吸湿率、チキソトロピー性を付与する目的で添加される。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the filler of the component (C) include conductive (metal) fillers such as silver powder, gold powder, and copper powder; inorganic substance fillers such as silica, alumina, titania, glass, iron oxide, and ceramic. Among these fillers, conductive (metal) fillers such as silver powder, gold powder, and copper powder are added for the purpose of imparting conductivity, heat conductivity, or thixotropy to the adhesive. On the other hand, inorganic fillers such as silica, alumina, titania, glass, iron oxide, and ceramic are added for the purpose of imparting low thermal expansion, low moisture absorption, and thixotropy to the adhesive. These can be used alone or in combination of two or more.
これら導電性フィラー又は無機物質フィラーは、それぞれ２種以上を混合して用いることもできる。物性を損なわない範囲であれば、導電性フィラーの１種以上と無機物質フィラーの１種以上とを混合して用いてもよい。また、必要に応じて、半導体装置の電気的信頼性を向上させる目的で、フィラー成分として無機イオン交換体を用いてもよい。 These conductive fillers or inorganic fillers can be used in combination of two or more. As long as the physical properties are not impaired, one or more conductive fillers and one or more inorganic fillers may be mixed and used. Moreover, you may use an inorganic ion exchanger as a filler component for the purpose of improving the electrical reliability of a semiconductor device as needed.
無機イオン交換体としては、樹脂ペースト硬化物を熱水中で抽出したときに水溶液中に抽出されるイオン、例えば、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−、Ｆ−、ＲＣＯＯ−、Ｂｒ−等のイオンに対して捕捉作用が認められるものが有効である。このようなイオン交換体の具体例としては、天然に産出されるゼオライト、沸石類、酸性白土、白雲石、ハイドロタルサイト類等の天然鉱物、人工的に合成された合成ゼオライトが挙げられる。 Examples of the inorganic ion exchanger include ions extracted into an aqueous solution when the resin paste cured product is extracted in hot water, for example, ions such as Na + , K + , Cl − , F − , RCOO − and Br −. Those having a trapping action are effective. Specific examples of such ion exchangers include naturally occurring zeolites, natural minerals such as zeolites, acid clay, dolomite, hydrotalcites, and artificially synthesized synthetic zeolites.
上記フィラー成分の含有量は、成分（Ａ）１００重量部に対して、１〜１００重量部であることが好ましく、より好ましくは２〜５０重量部である。このフィラーの含有量は、ペーストに十分なチキソトロピー性（チキソトロピー指数：１．５以上）を付与する観点から、１重量部以上であることが好ましい。さらにこのフィラーの量は、接着性の観点から１００重量部以下であることが好ましく、これを超えて含有量が多くなると、硬化物の弾性率が高くなる傾向があり、その結果、ダイボンディング材の応力緩和能が低くなって、半導体装置の実装信頼性が低下する恐れがある。 It is preferable that content of the said filler component is 1-100 weight part with respect to 100 weight part of component (A), More preferably, it is 2-50 weight part. The content of the filler is preferably 1 part by weight or more from the viewpoint of imparting sufficient thixotropic properties (thixotropic index: 1.5 or more) to the paste. Furthermore, the amount of the filler is preferably 100 parts by weight or less from the viewpoint of adhesiveness. If the content exceeds this amount, the elastic modulus of the cured product tends to increase. As a result, the die bonding material There is a risk that the stress relaxation ability of the semiconductor device will be lowered, and the mounting reliability of the semiconductor device will be reduced.
また、上記フィラーの混合及び混練は、通常の攪拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミル等の分散機を適宜、組み合わせて行うことができる。 Moreover, mixing and kneading | mixing of the said filler can be performed combining suitably dispersers, such as a normal stirrer, a raking machine, a three roll, a ball mill.
上記成分（Ｄ）であるシリコーン複合パウダは、シリコーンゴム粒子の表面をシリコーン樹脂で被覆した粉末であり、樹脂ペーストの吸湿性を低下させ、かつ低応力性を維持するのに有効である。このようなシリコーン複合パウダは、未被覆のシリコーンゴム粒子と比較して、樹脂ペースト中で優れた分散性を示す傾向がある。本発明において、成分（Ｄ）のシリコーン複合パウダは、耐熱性を有し、低吸湿であり、低応力及び低弾性であれば、シリコーンゴム粒子及びその表面を被覆するシリコーン樹脂の各構造は特に制限されるものではない。しかし、樹脂ペーストに対する良好な分散性を得る観点から、本発明では、成分（Ｄ）として、ジメチルシロキサンを架橋させたゴム粉末に対し、シロキサン結合を有する樹脂で三次元架橋させて得られるパウダを使用することが好ましい。 The silicone composite powder as the component (D) is a powder obtained by coating the surface of silicone rubber particles with a silicone resin, and is effective in reducing the hygroscopicity of the resin paste and maintaining low stress. Such silicone composite powders tend to exhibit superior dispersibility in the resin paste compared to uncoated silicone rubber particles. In the present invention, the silicone composite powder of component (D) has heat resistance, low moisture absorption, low stress, and low elasticity, so that each structure of the silicone rubber particles and the silicone resin covering the surface thereof is particularly It is not limited. However, from the viewpoint of obtaining good dispersibility with respect to the resin paste, in the present invention, as a component (D), a powder obtained by three-dimensionally crosslinking a rubber powder obtained by crosslinking dimethylsiloxane with a resin having a siloxane bond is used. It is preferable to use it.
また、本発明で使用するパウダは平均粒径が１〜２０μｍであることが好ましい。平均粒径が１〜１０μｍであることがより好ましい。パウダの平均粒径が２０μｍを超えると、樹脂ペーストへの分散性が低下するだけでなく、基板やチップに対してダメージを与える異物となる可能性がある。なお、本明細書で記載する「平均粒径」は、光散乱法による測定によって得られる値とする。本発明において好適に使用できるシリコーン複合パウダは、市販品として入手可能である。例えば、ＫＭＰ−６００、ＫＭＰ−６０１、ＫＭＰ−６０２、ＫＭＰ−６０５、Ｘ−５２−７０３０（いずれも信越化学工業株式会社製、商品名）が挙げられる。必要に応じて、これらを２種類以上混合して用いてもよい。 Moreover, it is preferable that the average particle diameter of the powder used by this invention is 1-20 micrometers. The average particle size is more preferably 1 to 10 μm. If the average particle diameter of the powder exceeds 20 μm, not only the dispersibility in the resin paste is lowered, but also there is a possibility that it becomes a foreign substance that damages the substrate or the chip. The “average particle diameter” described in the present specification is a value obtained by measurement by a light scattering method. Silicone composite powders that can be suitably used in the present invention are available as commercial products. For example, KMP-600, KMP-601, KMP-602, KMP-605, X-52-7030 (all are trade names made by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). If necessary, two or more of these may be mixed and used.
上記（Ｄ）シリコーン複合パウダの含有量は、樹脂ペーストを構成する全樹脂成分の合計量を基準として、３０重量％以上であることが好ましい。また、その上限は７０重量％以下であることが好ましく、６０重量％以下であることがより好ましい。なお、全樹脂成分とは、成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｄ）及び必要に応じて添加されるその他の樹脂成分を意図している。全樹脂成分における（Ｄ）シリコーン複合パウダの含有量が３０重量％未満であると、シリコーン複合パウダを配合することによって得られる所期の効果が得られ難くなる傾向がある。一方、含有量が７０重量％を超えると、樹脂ペーストの硬化後の接着強度が低下する傾向にある。 The content of the (D) silicone composite powder is preferably 30% by weight or more based on the total amount of all resin components constituting the resin paste. Further, the upper limit is preferably 70% by weight or less, and more preferably 60% by weight or less. In addition, with all the resin components, the component (A), the component (B), the component (D), and the other resin component added as needed are intended. When the content of (D) silicone composite powder in all the resin components is less than 30% by weight, the desired effect obtained by blending the silicone composite powder tends to be difficult to obtain. On the other hand, if the content exceeds 70% by weight, the adhesive strength after curing of the resin paste tends to decrease.
上記成分（Ｅ）である印刷用溶剤は、フィラーを均一に混練又は分散できる溶剤のなかから選択することが好ましい。また、印刷時の溶剤の揮散防止、及びＢステージ化における乾燥性を考えて、沸点が１００℃以上２５０℃以下の溶剤を選ぶことが好ましい。 The printing solvent as component (E) is preferably selected from solvents that can uniformly knead or disperse the filler. Further, it is preferable to select a solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher and 250 ° C. or lower in consideration of prevention of volatilization of the solvent during printing and drying property in B-stage.
上記印刷用溶剤としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグライムともいう）、トリエチレングリコールジメチルエーテル（トリグライムともいう）、ジエチレングリコールジエチルエーテル、２−（２−メトキシエトキシ）エタノール、γ−ブチロラクトン、イソホロン、カルビトール、カルビトールアセテート、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、酢酸２−（２−ブトキシエトキシ）エチル、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ、ジオキサン、シクロヘキサノン、アニソール、印刷用インキの溶剤として使われる石油蒸留物を主体とした溶剤等が挙げられる。これらは２種類以上を混合して用いてもよい。これら溶剤の中でも特に、吸水性が低くいことから、カルビトールアセテートが好ましい。 Examples of the printing solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, diethylene glycol dimethyl ether (also referred to as diglyme), triethylene glycol dimethyl ether (also referred to as triglyme), diethylene glycol diethyl ether, 2- (2-methoxyethoxy) ethanol, γ -Butyrolactone, isophorone, carbitol, carbitol acetate, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 2- (2-butoxyethoxy) ethyl acetate, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve, dioxane, cyclohexanone, anisole, Examples include solvents mainly composed of petroleum distillates used as solvents for printing inks. You may use these in mixture of 2 or more types. Among these solvents, carbitol acetate is preferred because of its low water absorption.
上記印刷用溶剤（Ｅ）の含有量は、成分（Ａ）１００重量部に対して、１０〜１００重量部であることが好ましい。 The content of the printing solvent (E) is preferably 10 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (A).
本発明の樹脂ペーストの印刷中に、泡、ボイドの発生が目立つ場合は、上記印刷用溶剤（Ｅ）中に脱泡剤、破泡剤、抑泡剤等を添加することが効果的である。添加量は、抑泡効果を発揮させる観点から、溶剤（Ｅ）中に０．０１重量％以上であることが好ましい。樹脂ペーストの粘度安定性や接着性の観点から、溶剤（Ｅ）中に１０重量％以下とすることが好ましい。 When bubbles and voids are noticeable during the printing of the resin paste of the present invention, it is effective to add a defoaming agent, a defoaming agent, a defoaming agent, etc. in the printing solvent (E). . The addition amount is preferably 0.01% by weight or more in the solvent (E) from the viewpoint of exerting a foam suppression effect. From the viewpoint of viscosity stability and adhesiveness of the resin paste, the content is preferably 10% by weight or less in the solvent (E).
本発明の樹脂ペーストには、接着力を向上させるため、シランカップリング剤、チタン系カップリング剤、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系添加剤等を適宜加えてもよい。 In order to improve the adhesive strength, a silane coupling agent, a titanium-based coupling agent, a nonionic surfactant, a fluorine-based surfactant, a silicone-based additive, and the like may be appropriately added to the resin paste of the present invention.
上述の各種成分を含む本発明の樹脂ペーストは、樹脂ペースト乾燥後の体積減少に起因する形状変化抑制の観点から、固形分は４０重量％以上であることが好ましい。また、樹脂ペーストの流動性及び印刷作業性向上の観点から、固形分は９０重量％以下であることが好ましい。すなわち、本発明の樹脂ペーストの固形分は、４０〜９０重量％であることが好ましい。 The resin paste of the present invention containing the above-described various components preferably has a solid content of 40% by weight or more from the viewpoint of suppressing shape change due to volume reduction after drying the resin paste. Moreover, it is preferable that solid content is 90 weight% or less from a viewpoint of the fluidity | liquidity of a resin paste, and a printing workability | operativity improvement. That is, the solid content of the resin paste of the present invention is preferably 40 to 90% by weight.
また、本発明の樹脂ペーストのチキソトロピー指数は、１．５〜８．０であることが好ましい。このチキソトロピー指数が１．５以上であると、印刷法による塗布によって、基板上に供給された樹脂ペーストのダレ等の発生を抑制して、印刷形状を良好に保ち易い点で好ましい。また、このチキソトロピー指数が８．０以下であると、印刷法による塗布によって基板上に供給された樹脂ペーストの「欠け」やカスレ等の発生を抑制し易くなる点で好ましい。なお、本明細書で記載する「チキソトロピー指数」は、Ｅ型回転粘度計で、２５℃、回転数１ｍｉｎ−１で測定したときの値と、回転数１０ｍｉｎ−１で測定したときの値との比として定義する。チキソトロピー指数の求め方については、実施例で詳しく説明する。 Moreover, it is preferable that the thixotropy index | exponent of the resin paste of this invention is 1.5-8.0. It is preferable that the thixotropy index is 1.5 or more from the viewpoint that it is easy to maintain a good printing shape by suppressing the occurrence of sagging of the resin paste supplied onto the substrate by application by a printing method. In addition, it is preferable that the thixotropy index is 8.0 or less because it is easy to suppress the occurrence of “chips” and / or scum of the resin paste supplied on the substrate by coating by a printing method. In addition, the “thixotropic index” described in the present specification is an E-type viscometer with a value measured at 25 ° C. and a rotational speed of 1 min −1 , and a value measured at a rotational speed of 10 min −1 . Define as a ratio. The method for obtaining the thixotropy index will be described in detail in Examples.
また、本発明の樹脂ペーストの粘度（２５℃）は、印刷作業性の観点から５〜１０００Ｐａ・ｓであることが好ましい。また、樹脂ペーストの粘度は、印刷法の種類により適宜調整することが好ましい。例えば、スクリーンメッシュ版等のようにマスク開口部にメッシュ等が貼ってある場合は、メッシュ部の抜け性を考慮して５〜１００Ｐａ・ｓの範囲に調整することが好ましく、ステンシル版等の場合は２０〜５００Ｐａ・ｓの範囲に調整することが好ましい。また、乾燥後の樹脂ペーストに残存するボイドが多く見られる場合は、１５０Ｐａ・ｓ以下の粘度に調整することが有効である。なお、上記粘度は、Ｅ型回転粘度計を用いて、２５℃、回転数０．５ｍｉｎ−１で測定したときの値とする。 Moreover, it is preferable that the viscosity (25 degreeC) of the resin paste of this invention is 5-1000 Pa.s from a viewpoint of printing workability | operativity. The viscosity of the resin paste is preferably adjusted as appropriate depending on the type of printing method. For example, when a mesh or the like is pasted on the mask opening, such as a screen mesh plate, it is preferable to adjust to a range of 5 to 100 Pa · s in consideration of the detachability of the mesh portion. Is preferably adjusted to a range of 20 to 500 Pa · s. When many voids remain in the resin paste after drying, it is effective to adjust the viscosity to 150 Pa · s or less. In addition, let the said viscosity be a value when it measures by 25 degreeC and rotation speed 0.5min < -1 > using an E-type rotational viscometer.
本発明の第２の特徴は、半導体装置の製造方法に関する。本発明による半導体装置の製造方法の一実施形態は、支持基板上に本発明によるダイボンディング用樹脂ペーストを塗布する工程と、支持基板上に塗布された樹脂ペーストを乾燥してＢステージ化（乾燥半硬化）する工程と、Ｂステージ化した樹脂ペースト上に半導体素子を搭載する工程と、樹脂ペーストを後硬化する工程とを有する。より具体的には、支持基板上に本発明の樹脂ペーストをスクリーン印刷法により供給（塗布）する工程と、次いで樹脂ペーストをＢステージ化させることで半硬化の樹脂ペースト層（ダイボンディング層）を形成する工程と、乾燥半硬化の樹脂ペースト層上にＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子（チップ）を適当な条件下で加熱及び加圧して貼り付ける工程と、さらに樹脂ペースト層を後硬化することによって樹脂ペーストの硬化物からなるダイボンディング層を形成する工程とを有することを特徴とする。 The second feature of the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. One embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of applying a resin paste for die bonding according to the present invention on a support substrate, and drying the resin paste applied on the support substrate to form a B-stage (drying) A step of semi-curing), a step of mounting a semiconductor element on a B-staged resin paste, and a step of post-curing the resin paste. More specifically, a step of supplying (applying) the resin paste of the present invention on a support substrate by a screen printing method, and then forming a semi-cured resin paste layer (die bonding layer) by converting the resin paste into a B-stage. A step of forming, a step of attaching a semiconductor element (chip) such as an IC or LSI on a dry and semi-cured resin paste layer by heating and pressing under appropriate conditions, and further post-curing the resin paste layer And a step of forming a die bonding layer made of a cured resin paste.
上記Ｂステージ化を行う工程の温度としては、１００〜２００℃が好ましく、１２０〜１８０℃であることがより好ましい。Ｂステージ化のための加熱時間は、作業効率の観点から１２０分以下とすることが好ましい。有機溶剤（Ｄ）を用いる場合は、揮発率を高くする観点から、５分以上とすることが好ましい。また、Ｂステージ化させたペーストのクラックを防ぐためには、室温からの昇温工程、または昇温させた温度から室温への降温工程を、それぞれ１０分以上かけて、徐々に加熱または冷却することが好ましい。また、乾燥半硬化の樹脂ペースト層上にＩＣ及びＬＳＩ等の半導体素子（チップ）を適当な条件下で加熱及び加圧して貼り付ける工程において、加熱温度は、有機基板等を用いる場合には、有機基板の耐熱性の観点から２００℃以下が好ましく、接着性の観点からは１００〜２００℃であることが好ましい。 As temperature of the process of performing the said B-stage, 100-200 degreeC is preferable and it is more preferable that it is 120-180 degreeC. The heating time for the B stage is preferably 120 minutes or less from the viewpoint of work efficiency. When using an organic solvent (D), it is preferable to set it as 5 minutes or more from a viewpoint of making a volatility high. In addition, in order to prevent cracking of the B-staged paste, the heating process from room temperature or the cooling process from the temperature rising to room temperature is gradually heated or cooled over 10 minutes or more, respectively. Is preferred. In addition, in the process of applying a semiconductor element (chip) such as IC and LSI on a dry and semi-cured resin paste layer by heating and pressing under appropriate conditions, the heating temperature is as follows: 200 degreeC or less is preferable from a heat resistant viewpoint of an organic substrate, and it is preferable that it is 100-200 degreeC from an adhesive viewpoint.
本発明の樹脂ペーストは溶剤を含有しているが、上述の製造方法を適用した場合、溶剤の大部分は樹脂ペーストのＢステージ化等の加熱時に揮発する。そのため、本発明によれば、樹脂ペーストからなるダイボンディング層にボイドの少ない、良好な実装信頼性を有する半導体装置を提供することができる。一方、パッケージ信頼性に影響がなければ、樹脂ペーストの乾燥半硬化（Ｂステージ化）を省略し、製造工程を簡略化することも可能である。本発明の第３の特徴は、上述の製造方法における別の実施形態に関する。すなわち、本発明による半導体装置の製造方法における別の実施形態は、支持基板上に本発明のダイボンディング用樹脂ペーストを塗布する工程と、基板上に塗布された樹脂ペースト上に半導体装置を搭載する工程と、樹脂ペーストを硬化する工程を有する。 The resin paste of the present invention contains a solvent. However, when the above-described production method is applied, most of the solvent is volatilized during heating such as B-staging of the resin paste. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device having good mounting reliability with few voids in a die bonding layer made of a resin paste. On the other hand, if there is no effect on the package reliability, it is possible to omit the semi-curing (B-stage) of the resin paste and simplify the manufacturing process. The third feature of the present invention relates to another embodiment of the manufacturing method described above. That is, another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of applying the die bonding resin paste of the present invention on a support substrate, and mounting the semiconductor device on the resin paste applied on the substrate. And a step of curing the resin paste.
上述の製造方法における実施形態のいずれも、ダイボンディング層の形成工程において、本発明の樹脂ペーストを使用することを除き、その実施方法及び条件、さらに他の製造工程等については慣用の技術を適用することができる。特に限定するものではないが、本発明による製造方法において、支持基板への樹脂ペーストの供給は、印刷法による塗布によって実施することが好ましい。支持基板としては、特に限定されないが、例えば、４２アロイリードフレーム、銅リードフレーム等のリードフレーム； ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂等のプラスチックフィルム； ガラス不織布等の基材にポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂等を含む樹脂組成物を含浸し硬化させたもの（プリプレグ）、若しくはアルミナ等のセラミックス製の支持部材等であってよい。なお、樹脂ペーストの後硬化は、実装組立工程に支障がなければ、半導体素子を封止するための封止材の後硬化工程と併せて実施してもよい。 In any of the above-described manufacturing methods, except for using the resin paste of the present invention in the step of forming the die bonding layer, the conventional method is applied to the method and conditions, and other manufacturing steps. can do. Although not particularly limited, in the production method according to the present invention, it is preferable to supply the resin paste to the support substrate by coating by a printing method. Although it does not specifically limit as a support substrate, For example, lead frames, such as a 42 alloy lead frame and a copper lead frame; Plastic films, such as a polyimide resin, an epoxy resin, and a polyimide-type resin; Polyimide resin, epoxy on base materials, such as a glass nonwoven fabric A resin composition containing a resin, a polyimide resin, or the like (impregnated and cured) (prepreg), or a support member made of ceramics such as alumina may be used. Note that the post-curing of the resin paste may be performed in combination with the post-curing process of the sealing material for sealing the semiconductor element as long as there is no problem in the mounting assembly process.
本発明の第４の特徴は、上述の本発明による半導体装置の製造方法によって得られる半導体装置に関する。本発明による半導体装置は、本発明による樹脂ペーストから構成されるダイボンディング層を有することを特徴とするものであり、半導体装置のその他の構成部材及び構造については特に限定されない。本発明による半導体装置は、代表的には、支持基板に所定の配線を形成した半導体素子搭載用基板と、ダイボンディング層と、半導体素子と、上述の配線と半導体素子の端子とを接続するワイヤと、ワイヤによる接続部を少なくとも封止する封止材とから構成される。 A fourth feature of the present invention relates to a semiconductor device obtained by the above-described method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. The semiconductor device according to the present invention has a die bonding layer composed of the resin paste according to the present invention, and there are no particular limitations on the other components and structure of the semiconductor device. A semiconductor device according to the present invention typically includes a semiconductor element mounting substrate having a predetermined wiring formed on a support substrate, a die bonding layer, a semiconductor element, and a wire for connecting the wiring and the terminal of the semiconductor element. And a sealing material that seals at least the connecting portion by the wire.
図１は、本発明による半導体装置の一実施形態であるＢＯＣ型半導体装置の構造を示す模式的断面図である。図１に示したように、ＢＯＣ型半導体装置１００は、中央部に窓を設けた基板２の一方の面にダイボンディング層４を介して半導体素子６が搭載され、基板２の半導体素子搭載面と反対面に配線パターン８、絶縁層１０及び半田ボール１２が形成され、半導体素子２の端子部（不図示）と配線パターン８とがワイヤ１４によって接続され、さらに少なくともその接続部が樹脂等の封止材１６によって封止された構造を有する。本発明による樹脂ペーストは、図１によって例示したＢＯＣ型半導体装置の製造において特に好適である。しかし、本発明による樹脂ペーストは、ＢＯＣ型半導体装置の製造に限定されることなく、その他の構成を有する半導体装置の製造においても好適に使用可能である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a BOC type semiconductor device which is an embodiment of a semiconductor device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the BOC
以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
１．樹脂ペーストの調製
（実施例１）
カルボキシル基を有するブタジエンのポリマー（Ａ）をベース樹脂として、ＣＴＢＮＸ−１３００×９（宇部興産株式会社製、商品名）を１００重量部秤量し、これをらいかい機に入れた。ここに、熱硬化性樹脂（Ｂ）として予め用意していた、エポキシ樹脂（ＹＤＣＨ−７０２）２５重量部とフェノール樹脂（Ｈ−１）１５重量部とを含むカルビトールアセテート溶液（なお、溶剤であるカルビトールアセテートは６０重量部）、及び硬化促進剤（ＴＰＰＫ）０．５重量部を加えて混合した。
1. Preparation of resin paste (Example 1)
Using a butadiene polymer (A) having a carboxyl group as a base resin, 100 parts by weight of CTBNX-1300 × 9 (trade name, manufactured by Ube Industries, Ltd.) was weighed and placed in a raking machine. Here, a carbitol acetate solution prepared in advance as a thermosetting resin (B) and containing 25 parts by weight of an epoxy resin (YDCH-702) and 15 parts by weight of a phenol resin (H-1) (in addition, a solvent) 60 parts by weight of carbitol acetate) and 0.5 parts by weight of a curing accelerator (TPPK) were added and mixed.
続いて、先に調製した混合物に、フィラー（Ｃ）として、シリカ微粉末であるアエロジルを８重量部、およびシリコーン複合パウダ（Ｄ）として、ＫＭＰ−６００を６０重量部加え、さらに印刷用溶剤（Ｅ）であるカルビトールアセテートを２６重量部添加し、粘度を調整した後に、１時間にわたって撹拌及び混練し、ダイボンディング用樹脂ペースト（固形分７０．９重量％）を得た。 Subsequently, 8 parts by weight of silica fine powder Aerosil as filler (C) and 60 parts by weight of KMP-600 as silicone composite powder (D) were added to the previously prepared mixture, and a printing solvent ( After adding 26 parts by weight of carbitol acetate as E) and adjusting the viscosity, the mixture was stirred and kneaded for 1 hour to obtain a resin bonding for die bonding (solid content: 70.9% by weight).
（実施例２〜５、比較例１〜３）
ベース樹脂（Ａ）、熱硬化性樹脂（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、シリコーン複合パウダ（Ｄ）および溶剤（Ｅ）として使用する原料の種類や含有量を適宜変更したことを除き、実施例１と同様の工程に従って、各々のダイボンディング用樹脂ペーストを得た。各樹脂ペーストの配合を表１に示す。
(Examples 2-5, Comparative Examples 1-3)
Example 1 except that the types and contents of raw materials used as the base resin (A), thermosetting resin (B), filler (C), silicone composite powder (D) and solvent (E) were appropriately changed. Each die-bonding resin paste was obtained according to the same steps as those described above. Table 1 shows the composition of each resin paste.
（比較例４〜６）
成分（Ｄ）として、シリコーン複合パウダにかえてシリコーンゴムを使用するとともに、その他のベース樹脂（Ａ）、熱硬化性樹脂（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、および溶剤（Ｅ）の種類や含有量を適宜変更したことを除き、実施例１と同様の工程に従って、各々のダイボンディング用樹脂ペーストを得た。各樹脂ペーストの配合を表１に示す。
(Comparative Examples 4-6)
As the component (D), silicone rubber is used instead of the silicone composite powder, and the types and contents of other base resins (A), thermosetting resins (B), fillers (C), and solvents (E). Each die bonding resin paste was obtained according to the same steps as in Example 1 except that was appropriately changed. Table 1 shows the composition of each resin paste.
※各組成の含有量の単位は全て重量部である。
※表１における略号は次の通りである。
ＣＴＢＮＸ−１３００×９：宇部興産（株）製、商品名、カルボキシル基を有するブタジエン−アクリロニトリル共重合体（官能基数２．３／ｍｏｌ、数平均分子量：３５００、アクリロニトリルの含有量：１７重量％）
ＹＤＣＨ−７０２：東都化成（株）製、商品名、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２２０）
ＥＳＣＮ−１９５：日本化薬（株）製、商品名、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００）
Ｈ−１：明和化成（株）製、商品名、フェノールノボラック樹脂（ＯＨ当量１０６）
ＶＨ−４１７０：大日本インキ化学工業（株）製、商品名、ビスフェノールＡノボラック樹脂（ＯＨ当量１１８）
ＴＰＰＫ：東京化成工業（株）製、商品名、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボラート
* The unit of content of each composition is all parts by weight.
* Abbreviations in Table 1 are as follows.
CTBNX-1300 × 9: manufactured by Ube Industries, Ltd., trade name, butadiene-acrylonitrile copolymer having a carboxyl group (functional group number 2.3 / mol, number average molecular weight: 3500, acrylonitrile content: 17% by weight)
YDCH-702: manufactured by Toto Kasei Co., Ltd., trade name, cresol novolac type epoxy resin (epoxy equivalent 220)
ESCN-195: Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name, cresol novolac type epoxy resin (epoxy equivalent 200)
H-1: Meiwa Kasei Co., Ltd., trade name, phenol novolac resin (OH equivalent 106)
VH-4170: manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc., trade name, bisphenol A novolak resin (OH equivalent 118)
TPPK: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., trade name, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate
アエロジル：日本アエロジル（株）製、商品名アエロジル＃３８０（シリカの微粉末）
ＫＭＰ−６００：信越化学工業（株）製（平均粒径５μｍ）
トレフィルＥ−６０１：東レ・ダウコーニング（株）製、商品名、シリコーンエラストマ（平均粒径２μｍ）
ＣＡ：カルビトールアセテート
ＮＭＰ：Ｎ−メチル−２−ピロリドン
Aerosil: Nippon Aerosil Co., Ltd., trade name Aerosil # 380 (silica fine powder)
KMP-600: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (average particle size 5 μm)
Trefill E-601: Toray Dow Corning Co., Ltd., trade name, silicone elastomer (
CA: carbitol acetate NMP: N-methyl-2-pyrrolidone
２．樹脂ペーストの評価
各実施例及び各比較例で調製した各樹脂ペーストについて、以下の測定を実施した。
（粘度およびチキソトロピー指数）
粘度およびチキソトロピー指数の測定条件は以下のとおりである。測定結果を表２に示す。
・粘度：東機産業（株）製、Ｅ型粘度計で直径１９．４ｍｍ、３°コーンを用いて、２５℃での粘度を測定した（回転数０．５ｍｉｎ−１）。
・チキソトロピー指数：上記粘度計を用いて、回転数１ｍｉｎ−１および１０ｍｉｎ−１での粘度を測定し、次式により求めた。
［数１］
チキソトロピー指数＝（１ｍｉｎ−１での粘度）／（１０ｍｉｎ−１での粘度）
2. Evaluation of resin paste
The following measurements were performed for each resin paste prepared in each example and each comparative example.
(Viscosity and thixotropy index)
The measurement conditions of the viscosity and the thixotropy index are as follows. The measurement results are shown in Table 2.
Viscosity: Viscosity at 25 ° C. was measured using an E-type viscometer manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. with a diameter of 19.4 mm and a 3 ° cone (rotation speed: 0.5 min −1 )
Thixotropy index: Using the above viscometer, the viscosities at rotational speeds of 1 min −1 and 10 min −1 were measured and determined by the following formula.
[Equation 1]
Thixotropic index = (viscosity at 1 min −1 ) / (viscosity at 10 min −1 )
（熱時ダイシェア強度）
太陽インキ製造（株）製のソルダーレジストＰＳＲ−４０００ＡＵＳ−５が塗布された有機基板に、各実施例および各比較例の樹脂ペーストを５×５ｍｍの大きさで印刷した。次に、印刷した樹脂ペーストを、６０℃で１５分間、さらに９０℃で３０分間にわたって乾燥させ半硬化状態にした（Ｂステージ化）。次に半硬化状態の樹脂ペースト上に、５×５ｍｍのシリコンチップ（厚さ０．４ｍｍ）を、１６０℃、４ｋｇｆ、１ｓのダイアタッチ条件で貼り付けた。その後、１８０℃のオーブンで１時間にわたって加熱することにより樹脂ペーストを硬化させた。このようにして得た半導体装置サンプルについて、自動接着力試験機（デイジ社製、ＢＴ−４００）を用い、２５０℃における剪断強さ（ｋｇｆ／チップ）を測定した。測定結果を表２に示す。表２に示した測定値が高いほど、熱時接着性に優れていることを意味する。
(Heat die shear strength)
The resin paste of each Example and each Comparative Example was printed in a size of 5 × 5 mm on an organic substrate on which a solder resist PSR-4000AUS-5 manufactured by Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd. was applied. Next, the printed resin paste was dried at 60 ° C. for 15 minutes and further at 90 ° C. for 30 minutes to be in a semi-cured state (B stage). Next, a 5 × 5 mm silicon chip (thickness 0.4 mm) was pasted on a semi-cured resin paste under die attach conditions of 160 ° C., 4 kgf, and 1 s. Thereafter, the resin paste was cured by heating in an oven at 180 ° C. for 1 hour. With respect to the semiconductor device sample thus obtained, the shear strength (kgf / chip) at 250 ° C. was measured using an automatic adhesive strength tester (manufactured by Daisy, BT-400). The measurement results are shown in Table 2. The higher the measured value shown in Table 2, the better the hot adhesiveness.
（クラック・ボイドの発生の有無）
厚さ０．２ｍｍの銅箔を両面剥離処理したＥ−６７９Ｆ（日立化成工業（株）製、商品名）を基板として使用し、その上に各実施例および各比較例の樹脂ペーストを、乾燥後の厚みが約４０μｍになるように７ｍｍ角の大きさに塗布した。その後、これを１２０℃、１００分にわたってオーブン中に入れ、樹脂ペースト層を乾燥した。ついで、２３℃５０％ＲＨに調湿されたクリーンルーム中に入れ、２４時間わたって放置した後、樹脂ペースト層に１０ｍｍ角（厚さ：０．５ｍｍ）のガラスチップを１２０℃、７ｋｇの条件で５秒間圧着した。引き続き、それらをオーブンに入れ、室温から１８０℃まで６０分かけて昇温した後に、１８０℃で６０分間にわたり加熱し、樹脂ペースト層を硬化させ、半導体装置サンプルを作製した。このようにして得られた各サンプルの樹脂ペースト層について、クラックやボイドの有無を目視にて観察した。結果を表２に示す。
(Check for cracks and voids)
E-679F (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) obtained by subjecting a 0.2 mm thick copper foil to double-sided peeling treatment was used as a substrate, and the resin pastes of the examples and comparative examples were dried on the substrate. It was applied in a size of 7 mm square so that the subsequent thickness was about 40 μm. Thereafter, this was placed in an oven at 120 ° C. for 100 minutes to dry the resin paste layer. Next, after putting it in a clean room conditioned at 23 ° C. and 50% RH and leaving it for 24 hours, put a 10 mm square (thickness: 0.5 mm) glass chip on the resin paste layer at 120 ° C. and 7 kg. Crimped for 5 seconds. Subsequently, they were put in an oven and heated from room temperature to 180 ° C. over 60 minutes, and then heated at 180 ° C. for 60 minutes to cure the resin paste layer, thereby producing a semiconductor device sample. The resin paste layer of each sample thus obtained was visually observed for cracks and voids. The results are shown in Table 2.
表２に示されるように、本発明によるシリコーン複合パウダを含む樹脂ペーストを使用した場合（実施例１〜５）、未被覆のシリコーンゴム（比較例４〜６）と比較して、熱時接着性に優れることが確認された。また、実施例１〜５と比較例１〜３との比較から分かるように、シリコーン複合パウダの含有量を全樹脂成分中の３０重量％以上とすることによって、ダイボンド前のプリベーク処理なしでも、後硬化後の樹脂ペースト層（ダイボンディング層）中にクラックやボイドを抑制することができる。以上のことから、所定量のシリコーン複合パウダを含む本発明による樹脂ペーストによれば、熱時接着性に優れるとともに、ボイド又はクラックのないダイボンディング層、さらには信頼性の高い半導体装置を提供することができることが明らかである。
As shown in Table 2, when the resin paste containing the silicone composite powder according to the present invention was used (Examples 1 to 5), compared with uncoated silicone rubber (Comparative Examples 4 to 6), adhesion during heating It was confirmed that it was excellent in performance. Moreover, as can be seen from the comparison between Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, the content of the silicone composite powder is 30% by weight or more in the total resin component, so that even without pre-bake treatment before die bonding, Cracks and voids can be suppressed in the post-cured resin paste layer (die bonding layer). From the above, according to the resin paste according to the present invention containing a predetermined amount of silicone composite powder, it provides a die bonding layer free from voids or cracks, and further a highly reliable semiconductor device, with excellent thermal adhesiveness. Obviously it can be.
２ 基板
４ ダイボンディング層
６ 半導体チップ
８ 配線パターン
１０ 絶縁層
１２ はんだボール
１４ ワイヤ
１６ 封止材
１００ 半導体装置
2
Claims (5)
前記成分（Ｄ）の含有量が、前記成分（Ａ）、前記成分（Ｂ）及び前記成分（Ｄ）を含む樹脂成分の全重量を基準として、３０重量％以上であることを特徴とするダイボンディング用樹脂ペースト。 (A) a butadiene polymer having a carboxyl group, (B) a thermosetting resin, (C) a filler, (D) a silicone composite powder in which silicone rubber particles are coated with a silicone resin, and (E) a solvent for printing. A resin paste for die bonding including:
The die characterized in that the content of the component (D) is 30% by weight or more based on the total weight of the resin component including the component (A), the component (B) and the component (D) Resin paste for bonding.
塗布された前記樹脂ペーストを乾燥して、Ｂステージ化する工程、
Ｂステージ化した前記樹脂ペースト上に半導体素子を搭載する工程、および
前記樹脂ペーストを後硬化する工程、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Applying the resin paste for die bonding according to claim 1 or 2 on a support substrate;
Drying the applied resin paste to form a B-stage;
A step of mounting a semiconductor element on the B-staged resin paste, and a step of post-curing the resin paste;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
塗布された前記樹脂ペースト上に半導体素子を搭載する工程、および
前記樹脂ペーストを硬化する工程
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Applying the resin paste for die bonding according to claim 1 or 2 on a support substrate;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of mounting a semiconductor element on the applied resin paste; and a step of curing the resin paste.
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