JP3473944B2 - ダイアタッチペースト及び半導体装置 - Google Patents

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】最近のコンピューターの普及に伴い半導
体パッケージの生産量は年々増加しており、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、この工程におい
て時間短縮、及び低温硬化がキーポイントになってい
る。ダイアタッチペーストの硬化方法としては、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３０
秒から６０秒の間で行われる。しかし、今後は更に低
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、半田接着時に高温下
にさらされた場合でもダイアタッチペースト層の剥離か
ら生じるパッケージのクラックを阻止するために、ダイ
アタッチペーストには特に低応力性、吸湿処理後の接着
性が要求されている。

【０００４】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）を満足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。

【０００５】

【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提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）ヒドロ
キシアルキル（メタ）アクリル酸、ポリアルキレングリ
コール及びジイソシアネートを反応させて得られるウレ
タンジ（メタ）アクリレート、（Ｂ）（メタ）アクリル
基を有する反応性希釈剤、（Ｃ）ジアリルモノグリシジ
ルイソシアヌル酸、（Ｄ）一般式（１）で示されるリン
酸基含有（メタ）アクリレート、（Ｅ）エポキシ基を有
するアルコキシシラン、（Ｆ）有機過酸化物及び／又は
アゾ化合物、（Ｇ）無機フィラーからなるダイアタッチ
ペーストである。

【化２】

【０００7】更に好ましい形態としては、該（Ａ）ヒド
ロキシアルキルアクリル酸、ポリアルキレングリコール
及びジイソシアネートを反応させて得られるウレタンジ
（メタ）アクリレートと該（Ｂ）（メタ）アクリル基を
有する反応性希釈剤との重量比が８０／２０から２０／
８０であるダイアタッチペーストである。また、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。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に用いられるアクリレート
樹脂はヒドロキシアルキル（メタ）アクリル酸、ポリア
ルキレングリコール及びジイソシアネートを反応させて
得られるウレタンジ（メタ）アクリレートと（メタ）ア
クリル基を有する反応性希釈剤の重量比が８０／２０〜
２０／８０である事が好ましい。ヒドロキシアルキル
（メタ）アクリル酸、ポリアルキレングリコール及びジ
イソシアネートを反応させて得られるウレタンジ（メ
タ）アクリレートの割合が、８０／２０より高いとペー
スト粘度が高すぎ塗布作業性が著しく悪くなる。一方、
２０／８０より小さいと接着性、耐熱性が悪くなる。

【０００９】本発明に用いられるウレタンジ（メタ）ア
クリレートは常法によりヒドロキシアルキルアクリル酸
又はメタクリル酸、ポリアルキレングリコール、ジイソ
シアネートの反応により合成される。ヒドロキシアルキ
ルアクリル酸又はメタクリル酸の例としては、２−ヒド
ロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタ
クリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２
−ヒドロキシプロピルメタクリレート等がある。ポリア
ルキレングリコールの例としては、ポリエチレングリコ
ールやポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコ
ール等がある。又、ジイソシアネートの例としてはヘキ
サメチレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシア
ネート、トルエンジイソシアネート及びその水素添加物
等がある。

【００１０】ウレタンジ（メタ）アクリレートと混合す
る（メタ）アクリル基を有する反応性希釈剤の例として
は、

【化３】 等のモノ（メタ）アクリレートや、ジメチロールトリシ
クロデカンジ（メタ）アクリレート等の多官能（メタ）
アクリレートが挙げられ、これらの内の１種類あるいは
複数種と併用可能である。

【００１１】（Ｃ）ジアリルモノグリシジルイソシアヌ
ル酸の添加量は成分（Ａ）及び成分（Ｂ）の総重量に対
して、０．０１≦Ｃ／（Ａ＋Ｂ）≦０．５であることが
好ましい。０．０１を下回ると吸湿処理後の接着性に効
果を示さず、０．５より多いとペースト粘度が高すぎ塗
布作業性が著しく悪くなる。

【００１２】一般式（１）で示される成分（Ｄ）として
は、例えば、モノ（２−メタクリロイルオキシエチル）
アシッドホスフェート、ジ（２−メタクリロイルオキシ
エチル）アシッドホスフェート、モノ（２−アクリロイ
ルオキシエチル）アシッドホスフェート、ジ（２−アク
リロイルオキシエチル）アシッドホスフェート等があ
り、成分（Ｅ）としては、例えば、３−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシ
クロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等
がある。

【００１３】次に、成分（Ｄ）と成分（Ｅ）の総添加量
は成分（Ａ）、成分（Ｂ）及び成分（Ｃ）の総重量に対
して、０．００１≦（Ｄ＋Ｅ）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）≦０．
１であることが好ましい。０．００１を下回ると接着性
に効果を示さず、０．１より多いと硬化中のボイドによ
り、接着性が低下する。

【００１４】本発明において成分（Ｄ）と成分（Ｅ）は
必須成分であり、一方が欠けても本発明を具現する事は
できない。その構成比は０．１≦Ｄ／Ｅ≦１０であるこ
とが好ましい。０．１を下回るとリン酸基の濃度が低く
なり、リードフレーム界面への効果が低下する。また、
１０を越えるとリン酸基の濃度が高くなり必要以上に接
着界面に作用し接着性を低下させてしまう。

【００１５】次に、重合開始剤の例としては、有機過酸
化物やアゾ化合物等がある。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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】これら有機過酸化物、アゾ化合物の添加量
は、成分（Ａ）＋成分（Ｂ）＋成分（Ｃ）の総重量に対
して、０．１重量％から５重量％であることが好まし
い。５重量％より多いとペーストの粘度経時変化が大き
く作業性に問題が生じる。０．１重量％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。

【００１９】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。

【００２０】導電性を付与するフィラーとしては銀粉が
好ましく、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
２〜１０μｍ、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。

【００２１】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。

【００２２】本発明におけるダイアタッチペーストは、
必要により消泡剤、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。

【００２３】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、予備混合し、三本ロール等を用いて
ペーストを得た後、真空下脱泡して製作する。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
は、信頼性、生産性の高い半導体装置である。半導体装
置の製造方法は従来の公知の方法を使用することが出来
る。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例で具体的に説明する。 ＜実施例１〜８＞ドロキシアルキルアクリル酸、ポリア
ルキレングリコール及びジイソシアネートを反応させて
得られるウレタンジアクリレート（東亞合成（株）・
製、Ｍ−１６００）、下記の構造式で示されるモノアク
リレート又はジアクリレート、ジアリルモノグリシジル
イソシアヌル酸（四国化成工業（株）・製、ＭＡ−ＤＧ
ＩＣ）、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）及び脂環式エ
ポキシアルコキシシラン（信越化学工業（株）・製、Ｋ
ＢＭ３０３）、重合開始剤として下記の有機過酸化物
１、２及びアゾ化合物、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、又は平
均粒径５μｍ、最大粒径２０μｍのシリカフィラーを表
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。

【化４】

【００２５】＜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。 ・保存性：２５℃の恒温槽で７２時間静置後の粘度を測
定した。粘度の上昇が初期の粘度の１０％以下なら良
好、１０％を越えると不良とした。 ・接着強度：ダイアタッチペーストを用いて、６×６ｍ
ｍのシリコンチップを銅フレームにマウントし、所定の
硬化条件で硬化した。硬化後、及び硬化後８５℃／８５
％ＲＨ／７２時間処理後、自動せん断強度測定装置（Ｄ
ＡＧＥ社製、ＰＣ２４００）を用いて２５０℃での熱時
ダイシェア強度を測定した。 ・ボイド：リードフレームに１０ｍｍ×１０ｍｍのガラ
スチップをダイアタッチペーストを用いてマウントし、
所定の硬化条件で硬化後、外観を目視でボイドをチェッ
クした。被着面積の１５％以下のボイドならば良好、１
５％を越えるものを不良とした。

【００２６】・ワイヤーボンディング処理時の剥離：リ
ードフレームに６ｍｍ×１５ｍｍのチップをダイアタッ
チペーストを用いてマウントし、所定の硬化条件で硬化
後、２５０℃にてワイヤーボンディング処理を行ない、
ペレットの接着状態を観察した。剥離が無ければ良好、
剥離が観察されれば不良とした。 ・反り：低応力性の評価として反りを測定した。厚み２
００μｍの銅フレームに６ｍｍ×１５ｍｍ×０．３ｍｍ
のシリコンチップをダイアタッチペーストを用いてペー
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。

【００２７】・耐パッケージクラック性：スミコンＥＭ
Ｅ−７３２０（住友ベークライト（株）製）の封止材料
を用い、下記の条件で成形したパッケージを８５℃／６
０％ＲＨ／１６８時間吸水処理した後、ＩＲリフロー
（２４０℃、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：８０ｐＱＦＰ（１４×２０×２ｍｍ厚さ） チップサイズ：７．５×７．５ｍｍ（アルミ配線のみ） リードフレーム：Ｃｕ（ダイアタッチペーストを用いて
リードフレーム上に上記のチップを接着） 成形：１７５℃、２分間 ポストモールドキュア：１７５℃、４時間 全パッケージ数：１２

【００２８】＜比較例１〜７＞表２に示した組成の各成
分を配合し、実施例１と同様にペーストを得て、同様の
評価を行った。

【００２９】評価結果を表１及び表２に示す。

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】有機過酸化物１：日本油脂（株）製、キュ
ミルパーオキシネオデカネート（急速加熱試験における
分解温度：６５℃） 有機過酸化物２：日本油脂（株）製、ｔ−ブチルパーオ
キシイソプロピルモノカーボネート（急速加熱試験にお
ける分解温度：１０８℃） アゾ化合物：和光純薬工業（株）製、２，２’−アゾイ
ソブチルニトリル

【００３２】

【発明の効果】本発明のダイアタッチペーストは、柔軟
な構造のウレタンジ（メタ）アクリレートと（メタ）ア
クリル基を有する反応性希釈剤との組み合わせにより低
応力性に優れ、更にジアリルモノグリシジルイソシアヌ
ル酸を加えることにより吸湿後の接着性が向上し、その
結果優れた耐半田クラック性が発現された速硬化性ペー
ストである。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）ヒドロキシアルキル（メタ）アク
   リル酸、ポリアルキレングリコール及びジイソシアネー
   トを反応させて得られるウレタンジ（メタ）アクリレー
   ト、（Ｂ）（メタ）アクリル基を有する反応性希釈剤、
   （Ｃ）ジアリルモノグリシジルイソシアヌル酸、（Ｄ）
   一般式（１）で示されるリン酸基含有（メタ）アクリレ
   ート、（Ｅ）エポキシ基を有するアルコキシシラン、
   （Ｆ）有機過酸化物及び／又はアゾ化合物、（Ｇ）無機
   フィラーからなることを特徴とするダイアタッチペース
   ト。 【化１】
2. 【請求項２】 該（Ａ）ヒドロキシアルキル（メタ）ア
   クリル酸、ポリアルキレングリコール及びジイソシアネ
   ートを反応させて得られるウレタンジ（メタ）アクリレ
   ートと該（Ｂ）（メタ）アクリル基を有する反応性希釈
   剤との重量比が８０／２０から２０／８０である請求項
   １記載のダイアタッチペースト。
3. 【請求項３】 該（Ｃ）ジアリルモノグリシジルイソシ
   アヌル酸の添加量が成分（Ａ）及び成分（Ｂ）の総重量
   に対して、０．０１≦Ｃ／（Ａ＋Ｂ）≦０．５である請
   求項１及び２記載のダイアタッチペースト。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のダイア
   タッチペーストを用いて製作した半導体装置。