JP4387085B2 - ダイアタッチペースト及び半導体装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子を金属フレーム、有機基板に接着する絶縁性半導体用樹脂ペーストに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣ等の半導体素子を金属フレーム、有機基板に接着する方法として半導体用樹脂ペーストが一般的に使用されている。近年、環境対応の一環として半導体装置を基板に搭載する際に使用する半田から鉛を除去撤廃するために半田リフロー温度を従来の２２０〜２４５℃から２６０〜２７０℃にする必要があり、半導体用樹脂ペーストには半田リフロー温度の上昇に伴い発生する熱応力の増加に対する耐性をより一層求められるようになってきている。
【０００３】
更に大型半導体素子に対応するため弾性率を小さくして低応力性を重視したダイアッタチペーストの場合、高温での接着力が十分でなく２６０〜２７０℃といった高温での半田リフロー時に剥離が発生し、場合によっては半導体素子のクラックに進展し信頼性の点でも不満足なものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、信頼性に優れた絶縁性半導体用ダイアタッチペースト及び耐半田クラック性等の信頼性に優れた半導体装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
[１]（Ａ）熱硬化性樹脂組成物と（Ｂ）有機樹脂粒子とを含み、半導体素子を金属フレームや有機基板に接着するダイアタッチペーストであって、
前記（Ｂ）有機樹脂粒子がシロキサン結合を三次元網目状に架橋した構造を持つポリオルガノシルセスキオキサン粉末であることを特徴とするダイアタッチペースト（無機充填材を含むものを除く）、
[２]前記（Ｂ）有機樹脂粒子が、平均粒径が０．５〜１５μｍで且つ最大粒径が５０μｍ以下である[１]記載のダイアタッチペースト、
[３][１]又は[２]記載のダイアタッチペーストを用いて製作されてなる半導体装置
である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられる有機樹脂粒子は、無機粒子に比べて軟らかく、樹脂への分散性に優れるという特徴がある。
【０００７】
本発明に用いる熱硬化性樹脂組成物（Ａ）は、熱硬化性樹脂、硬化剤、硬化促進剤等からなる一般的な熱硬化性樹脂組成物であり、特に限定されるものではないがペーストを形成する材料であることから室温で液状であることが望ましい。
【０００８】
本発明に望ましく用いる液状の樹脂としては、例えば、液状のシアネート樹脂、液状エポキシ樹脂、ラジカル重合性の各種アクリル樹脂、アリール基を有するトリアリールイソシアヌレートなどが挙げられ、液状エポキシ樹脂としてはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルアミン型の液状エポキシ樹脂などが挙げられる。
【０００９】
シアネート樹脂の硬化触媒としては、例えば、銅アセチルアセトナート、亜鉛アセチルアセトナート等の金属錯体が挙げられる。
エポキシ樹脂の硬化剤としては、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、ジシアンジアミド、ジカルボン酸ジヒドラジド化合物、フェノール樹脂等が例として挙げられる。ジヒドラジド化合物の例としては、アジピン酸ジヒドラジド、ドデカン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、P-オキシ安息香酸ジヒドラジド等のカルボン酸ジヒドラジドなどが挙げられる。
【００１０】
硬化促進剤兼硬化剤としては各種のイミダゾール化合物があり、その例としては、２−メチルイミダゾール，２−エチルイミダゾール，２−フェニルイミダゾール，２−フェニル−４−メチルイミダゾール，２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール，２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール，２−Ｃ11Ｈ23−イミダゾール等の一般的なイミダゾールやトリアジンやイソシアヌル酸を付加し、保存安定性を付与した２，４−ジアミノ−６−｛２−メチルイミダゾール−（１）｝−エチル−Ｓ−トリアジン、またそのイソシアネート付加物等があり、これらは何れも１種類あるいは複数種と併用して使うことが可能である。
【００１１】
本発明においては室温で固体の熱硬化性樹脂成分を特性低下が起きない程度に混合して用いることも充分可能である。例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェノールノボラック、クレゾールノボラック類とエピクロルヒドリンとの反応により得られるポリグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル等の脂肪族エポキシ、ジグリシジルヒダントイン等の複素環式エポキシ、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、ジシクロペンタジエンジオキサイド、アリサイクリックジエポキシーアジペイトのような脂環式エポキシがあり、これらの内の１種類あるいは複数種と併用可能である。
【００１２】
本発明に用いる（Ｂ）有機樹脂粒子には、例えば、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリテトラフロロエチレン等のフッ素樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ベンゾグアナミンやメラミンとホルムアルデヒドとの架橋物等が挙げられる。さらに好ましくは有機樹脂粒子がシロキサン結合を三次元網目状に架橋した構造を持つポリオルガノシルセスキオキサン粉末又は／及び直鎖状のジメチルポリシロキサンを架橋した構造を持つシリコーンゴムの微粉末又は／及び直鎖状のジメチルポリシロキサンを架橋した構造を持つシリコーンゴムの微粉末の表面をシロキサン結合を三次元網目状に架橋した構造を持つポリオルガノシルセスキオキサン粉末で被覆した微粉末である。
本発明に用いる（Ｂ）有機樹脂粒子の形状としてはフレーク状、鱗片状、樹脂状や球状等が用いられる。必要とするペーストの粘度により、使用する粒径は異なるが、通常平均粒径は０．５〜１５μｍ、最大粒径は５０μｍ程度のものが好ましい。平均粒径が０．５μｍ未満だと粘度が高くなり、１５μｍを越えると塗布又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。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、ニードルの出口を塞ぎ長時間の連続使用ができない。又比較的粗い有機樹脂粒子と細かい有機樹脂粒子とを混合して用いることもでき、種類、形状についても各種のものを適宜混合してもよい。
尚、本発明に用いる（Ｂ）有機樹脂粒子は、予め表面をアルコキシシラン、アシロキシシラン、シラザン、オルガノアミノシラン等のシランカップリング材等で処理したものを用いてもよい。
本発明の半導体用樹脂ペーストは、（Ａ）、（Ｂ）成分、及びその他の添加剤等を予備混合し、ロール等を用いて混練した後、真空下脱泡する等の製造方法で得られる。
半導体装置の製造方法は公知の方法を用いることができる。以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。配合割合は重量部で示す。
【００１３】
【実施例】
実施例１〜３、比較例１〜２
成分（Ａ）として、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの反応により得られるジグリシジルビスフェノールＡ（エポキシ当量１８０、室温で液体、以下ビスＡエポキシ）、クレジルグリシジルエーテル（エポキシ当量１８５、以下ＣＧＥ）、フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０４、軟化点８５℃、以下ＰＮ）、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール（四国化成工業（株）製、キュアゾール２ＰＨＺ）、グリシジル基を有するシランカップリング剤（信越化学工業（株）製、ＫＢＭ−４０３Ｅ）、成分（Ｂ）として平均粒径２μｍ、最大粒径４μｍのシロキサン結合を三次元網目状に架橋した構造を持つポリオルガノシルセスキオキサン粉末（以下有機樹脂粒子Ａ）、平均粒径５μｍ、最大粒径１０μｍの直鎖状のジメチルポリシロキサンを架橋した構造を持つシリコーンゴムの微粉末（以下有機樹脂粒子Ｂ）、平均粒径３μｍ、最大粒径１５μｍの破砕シリカ粉末（以下無機粒子Ａ）、平均粒径１．５μｍ、最大粒径７μｍの球状シリカ粉末（以下無機粒子Ｂ）を表１のように配合し、３本ロールを用いて混練し、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。評価結果を表１に示す。
【００１４】
評価方法
・粘度： E型粘度計（３°コーン）を用い２５℃、２．５ｒｐｍでの値を測定した。
・弾性率：１０ｘ１５０ｘ０．１ｍｍの試験片を作成し（硬化条件１５０℃、１５分）、引っ張り試験により加重−変位曲線を測定しその初期勾配より弾性率を求めた（測定長：１００ｍｍ、試験速度：１ｍｍ／分、測定温度：２５℃）。
・耐半田クラック性：表１に示すペースト組成物を用い、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−Ｇ７７０（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８５℃、相対湿度６０％、１６８時間吸湿処理した後、ＩＲリフロー処理（２６０℃、１０秒、３回リフロー）を行い、処理後のパッケージを超音波探傷装置（透過型）により剥離の程度を測定した。ダイアタッチ部の剥離面積が１０％未満の場合を合格とした。
パッケージ：３５ｘ３５ｍｍＢＧＡ
チップサイズ：１０×１０ｍｍ
硬化条件：１５０Ｃ３０分
【００１５】
【表１】
【００１６】
【発明の効果】
本発明のダイアタッチペーストは、信頼性に優れた絶縁性半導体用ダイアタッチペーストであり、その結果耐半田クラック性等の信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子を金属フレーム、有機基板に接着する絶縁性半導体用樹脂ペーストに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣ等の半導体素子を金属フレーム、有機基板に接着する方法として半導体用樹脂ペーストが一般的に使用されている。近年、環境対応の一環として半導体装置を基板に搭載する際に使用する半田から鉛を除去撤廃するために半田リフロー温度を従来の２２０〜２４５℃から２６０〜２７０℃にする必要があり、半導体用樹脂ペーストには半田リフロー温度の上昇に伴い発生する熱応力の増加に対する耐性をより一層求められるようになってきている。
【０００３】
更に大型半導体素子に対応するため弾性率を小さくして低応力性を重視したダイアッタチペーストの場合、高温での接着力が十分でなく２６０〜２７０℃といった高温での半田リフロー時に剥離が発生し、場合によっては半導体素子のクラックに進展し信頼性の点でも不満足なものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、信頼性に優れた絶縁性半導体用ダイアタッチペースト及び耐半田クラック性等の信頼性に優れた半導体装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
[１]（Ａ）熱硬化性樹脂組成物と（Ｂ）有機樹脂粒子とを含み、半導体素子を金属フレームや有機基板に接着するダイアタッチペーストであって、
前記（Ｂ）有機樹脂粒子がシロキサン結合を三次元網目状に架橋した構造を持つポリオルガノシルセスキオキサン粉末であることを特徴とするダイアタッチペースト（無機充填材を含むものを除く）、
[２]前記（Ｂ）有機樹脂粒子が、平均粒径が０．５〜１５μｍで且つ最大粒径が５０μｍ以下である[１]記載のダイアタッチペースト、
[３][１]又は[２]記載のダイアタッチペーストを用いて製作されてなる半導体装置
である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられる有機樹脂粒子は、無機粒子に比べて軟らかく、樹脂への分散性に優れるという特徴がある。
【０００７】
本発明に用いる熱硬化性樹脂組成物（Ａ）は、熱硬化性樹脂、硬化剤、硬化促進剤等からなる一般的な熱硬化性樹脂組成物であり、特に限定されるものではないがペーストを形成する材料であることから室温で液状であることが望ましい。
【０００８】
本発明に望ましく用いる液状の樹脂としては、例えば、液状のシアネート樹脂、液状エポキシ樹脂、ラジカル重合性の各種アクリル樹脂、アリール基を有するトリアリールイソシアヌレートなどが挙げられ、液状エポキシ樹脂としてはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルアミン型の液状エポキシ樹脂などが挙げられる。
【０００９】
シアネート樹脂の硬化触媒としては、例えば、銅アセチルアセトナート、亜鉛アセチルアセトナート等の金属錯体が挙げられる。
エポキシ樹脂の硬化剤としては、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、ジシアンジアミド、ジカルボン酸ジヒドラジド化合物、フェノール樹脂等が例として挙げられる。ジヒドラジド化合物の例としては、アジピン酸ジヒドラジド、ドデカン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、P-オキシ安息香酸ジヒドラジド等のカルボン酸ジヒドラジドなどが挙げられる。
【００１０】
硬化促進剤兼硬化剤としては各種のイミダゾール化合物があり、その例としては、２−メチルイミダゾール，２−エチルイミダゾール，２−フェニルイミダゾール，２−フェニル−４−メチルイミダゾール，２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール，２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール，２−Ｃ11Ｈ23−イミダゾール等の一般的なイミダゾールやトリアジンやイソシアヌル酸を付加し、保存安定性を付与した２，４−ジアミノ−６−｛２−メチルイミダゾール−（１）｝−エチル−Ｓ−トリアジン、またそのイソシアネート付加物等があり、これらは何れも１種類あるいは複数種と併用して使うことが可能である。
【００１１】
本発明においては室温で固体の熱硬化性樹脂成分を特性低下が起きない程度に混合して用いることも充分可能である。例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェノールノボラック、クレゾールノボラック類とエピクロルヒドリンとの反応により得られるポリグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル等の脂肪族エポキシ、ジグリシジルヒダントイン等の複素環式エポキシ、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、ジシクロペンタジエンジオキサイド、アリサイクリックジエポキシーアジペイトのような脂環式エポキシがあり、これらの内の１種類あるいは複数種と併用可能である。
【００１２】
本発明に用いる（Ｂ）有機樹脂粒子には、例えば、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリテトラフロロエチレン等のフッ素樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ベンゾグアナミンやメラミンとホルムアルデヒドとの架橋物等が挙げられる。さらに好ましくは有機樹脂粒子がシロキサン結合を三次元網目状に架橋した構造を持つポリオルガノシルセスキオキサン粉末又は／及び直鎖状のジメチルポリシロキサンを架橋した構造を持つシリコーンゴムの微粉末又は／及び直鎖状のジメチルポリシロキサンを架橋した構造を持つシリコーンゴムの微粉末の表面をシロキサン結合を三次元網目状に架橋した構造を持つポリオルガノシルセスキオキサン粉末で被覆した微粉末である。
本発明に用いる（Ｂ）有機樹脂粒子の形状としてはフレーク状、鱗片状、樹脂状や球状等が用いられる。必要とするペーストの粘度により、使用する粒径は異なるが、通常平均粒径は０．５〜１５μｍ、最大粒径は５０μｍ程度のものが好ましい。平均粒径が０．５μｍ未満だと粘度が高くなり、１５μｍを越えると塗布又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。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、ニードルの出口を塞ぎ長時間の連続使用ができない。又比較的粗い有機樹脂粒子と細かい有機樹脂粒子とを混合して用いることもでき、種類、形状についても各種のものを適宜混合してもよい。
尚、本発明に用いる（Ｂ）有機樹脂粒子は、予め表面をアルコキシシラン、アシロキシシラン、シラザン、オルガノアミノシラン等のシランカップリング材等で処理したものを用いてもよい。
本発明の半導体用樹脂ペーストは、（Ａ）、（Ｂ）成分、及びその他の添加剤等を予備混合し、ロール等を用いて混練した後、真空下脱泡する等の製造方法で得られる。
半導体装置の製造方法は公知の方法を用いることができる。以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。配合割合は重量部で示す。
【００１３】
【実施例】
実施例１〜３、比較例１〜２
成分（Ａ）として、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの反応により得られるジグリシジルビスフェノールＡ（エポキシ当量１８０、室温で液体、以下ビスＡエポキシ）、クレジルグリシジルエーテル（エポキシ当量１８５、以下ＣＧＥ）、フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０４、軟化点８５℃、以下ＰＮ）、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール（四国化成工業（株）製、キュアゾール２ＰＨＺ）、グリシジル基を有するシランカップリング剤（信越化学工業（株）製、ＫＢＭ−４０３Ｅ）、成分（Ｂ）として平均粒径２μｍ、最大粒径４μｍのシロキサン結合を三次元網目状に架橋した構造を持つポリオルガノシルセスキオキサン粉末（以下有機樹脂粒子Ａ）、平均粒径５μｍ、最大粒径１０μｍの直鎖状のジメチルポリシロキサンを架橋した構造を持つシリコーンゴムの微粉末（以下有機樹脂粒子Ｂ）、平均粒径３μｍ、最大粒径１５μｍの破砕シリカ粉末（以下無機粒子Ａ）、平均粒径１．５μｍ、最大粒径７μｍの球状シリカ粉末（以下無機粒子Ｂ）を表１のように配合し、３本ロールを用いて混練し、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。評価結果を表１に示す。
【００１４】
評価方法
・粘度： E型粘度計（３°コーン）を用い２５℃、２．５ｒｐｍでの値を測定した。
・弾性率：１０ｘ１５０ｘ０．１ｍｍの試験片を作成し（硬化条件１５０℃、１５分）、引っ張り試験により加重−変位曲線を測定しその初期勾配より弾性率を求めた（測定長：１００ｍｍ、試験速度：１ｍｍ／分、測定温度：２５℃）。
・耐半田クラック性：表１に示すペースト組成物を用い、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−Ｇ７７０（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８５℃、相対湿度６０％、１６８時間吸湿処理した後、ＩＲリフロー処理（２６０℃、１０秒、３回リフロー）を行い、処理後のパッケージを超音波探傷装置（透過型）により剥離の程度を測定した。ダイアタッチ部の剥離面積が１０％未満の場合を合格とした。
パッケージ：３５ｘ３５ｍｍＢＧＡ
チップサイズ：１０×１０ｍｍ
硬化条件：１５０Ｃ３０分
【００１５】
【表１】
【００１６】
【発明の効果】
本発明のダイアタッチペーストは、信頼性に優れた絶縁性半導体用ダイアタッチペーストであり、その結果耐半田クラック性等の信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。
Claims (3)
- （Ａ）熱硬化性樹脂組成物と（Ｂ）有機樹脂粒子とを含み、半導体素子を金属フレームや有機基板に接着するダイアタッチペーストであって、
前記（Ｂ）有機樹脂粒子がシロキサン結合を三次元網目状に架橋した構造を持つポリオルガノシルセスキオキサン粉末であることを特徴とするダイアタッチペースト（無機充填材を含むものを除く）。 - 前記（Ｂ）有機樹脂粒子が、平均粒径が０．５〜１５μｍで且つ最大粒径が５０μｍ以下である請求項１記載のダイアタッチペースト。
- 請求項１又は２記載のダイアタッチペーストを用いて製作されてなる半導体装置。
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|---|---|---|---|
| JP2002152240A JP4387085B2 (ja) | 2002-05-27 | 2002-05-27 | ダイアタッチペースト及び半導体装置 |
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Related Child Applications (1)
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003347322A JP2003347322A (ja) | 2003-12-05 |
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Family
ID=29769616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002152240A Expired - Lifetime JP4387085B2 (ja) | 2002-05-27 | 2002-05-27 | ダイアタッチペースト及び半導体装置 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2007277578A (ja) * | 2007-07-06 | 2007-10-25 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | ダイアタッチペースト及び半導体装置 |
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2002
- 2002-05-27 JP JP2002152240A patent/JP4387085B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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