JPH11284114A

JPH11284114A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH11284114A
Application number: JP8104998A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kirihara; 博桐原; Yoshihiro Nomura; 好弘野村; Yoichi Hosokawa; 羊一細川; Kazunori Yamamoto; 和徳山本
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】応力緩和能力、耐熱性、耐電食性、耐湿性を
有し、ＰＣＴ（プレッシャークッカーテスト）処理等厳
しい条件下での耐湿性試験を行った場合の劣化が小さく
なる接着剤をあらかじめ塗布したヒートスプレッダーを
用いて構成したＣＳＰ（チップサイズパッケージ）型半
導体装置を提供する。【解決手段】接着剤３があらかじめ塗布されたヒート
スプレッダー５を用いて半導体チップ２とヒートスプレ
ッダー５とが接着されており、接着剤３が、重量平均分
子量が５，０００未満のエポキシ樹脂及びその硬化剤の
合計量１００重量部、硬化促進剤０．１〜５重量部、並
びにグリシジル（メタ）アクリレートに由来する共重合
単位２〜６重量％を含むガラス転移温度が−１０℃以上
でかつ重量平均分子量が６００，０００以上であるエポ
キシ基含有アクリル系共重合体１００〜３００重量部を
含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートスプレッダ
ーを有するチップサイズパッケージ型の半導体装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の発達に伴い電子部品の
搭載密度が高くなり、半導体装置の小型化が進められ、
半導体チップとほぼ同等な大きさであるチップサイズパ
ッケージ（ＣＳＰ、以下ＣＳＰと称することがある）が
用いられている。ＣＳＰは半導体チップをインターポー
ザーと呼ばれる半導体チップと外部端子をつなぐ基板に
実装して成形された物で、半導体ベアチップと異なり、
良品検査を終えた信頼性のある電子部品である。近年の
半導体装置の高集積化に伴い、動作時の発熱量が多くな
ってきており、半導体装置の発熱を抑制するために、動
作電圧の低減やロスの少ない設計等の本質的な改善とと
もに、ファンを設置した強制冷却や、放熱のためのヒー
トスプレッダー及び放熱フィンの設置等の対策がとられ
ている。

【０００３】放熱性に優れるアルミニウムや銅等のヒー
トスプレッダーを半導体チップに直接とりつけるために
は、ヒートスプレッダーと半導体チップとの熱膨張係数
の差が大きいことから、ヒートスプレッダーと半導体チ
ップとの間に生じる応力を緩和することができ、しかも
耐熱性、耐電食性、耐湿性を有し、特にＰＣＴ処理等の
厳しい条件下での耐湿性試験を行った場合の劣化が小さ
い接着剤が必要である。しかしながら、従来公知の接着
剤では、これらの要求を満足させることはできなかっ
た。

【０００４】例えば、ＣＳＰに使われるインターポーザ
ーとしては、半導体チップの熱膨張係数約４ｐｐｍ／℃
に近い熱膨張係数を有するアルミナ等のセラミック基板
や柔軟性のあるポリイミドテープ又は厚いポリイミド基
板などが用いられており（日経エレクトロニクス１９９
６年Ｎｏ．６６８号参照）、半導体チップをインターポ
ーザーに固定する際に接着剤を用いており、セラミック
基板をインターポーザーに用いた場合は、銀ペーストに
代表される液状の接着剤が使われている。しかしながら
液状の接着剤には、接着剤の保存安定性に留意しなけれ
ばならないこと、作業性がＬＯＣ等に比較して劣ること
などの問題があり、特に銀ペーストには、銀フィラーの
沈降があるため分散が均一でないという問題がある。

【０００５】また、半導体用接着剤には、銀ペースト等
のペースト又は液状接着剤の他、フィルム状の接着剤が
フレキシブルプリント配線板等で用いられ、アクリロニ
トリルブタジエンゴムを主成分とする系が多い。

【０００６】特開昭６０−２４３１８０号公報には、ア
クリル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソシアネート及び
無機フィラーを含むフィルム状接着剤が記載され、特開
昭６１−１３８６８０号公報には、アクリル系樹脂、エ
ポキシ樹脂、分子中にウレタン結合を有する両末端が第
一級アミン化合物及び無機フィラーを含むフィルム状接
着剤が記載されている。このようなフィルム状接着剤
は、アクリロニトリルブタジエンゴムを主成分とする系
が多く用いられているものの、高温で長時間処理した後
の接着力の低下が大きいことや、耐電食性に劣ることな
どの欠点があった。特に、半導体関連部品の信頼性評価
で用いられるＰＣＴ（プレッシャークッカーテスト）処
理等の厳しい条件下で耐湿性試験を行った場合の劣化が
大きかった。例えば、上記の特開昭６０−２４３１８０
号公報、特開昭６１−１３８６８０号公報に示されるも
のでは、ＰＣＴ処理等の厳しい条件下での耐湿性試験を
行った場合には、劣化が大きく不十分であった。

【０００７】これらプリント配線板関連材料としての接
着剤を用いてアルミニウムや銅製のヒートスプレッダー
を半導体チップに接着する場合には、ヒートスプレッダ
ーと半導体チップとの熱膨張係数の差が大きく、リフロ
ー時や発熱時にクラックを発生したり温度サイクルテス
トやＰＣＴ処理等の厳しい条件下での耐湿性試験を行っ
た場合の劣化が大きいため、実用には適さない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、放熱用のヒ
ートスプレッダーを有するＣＳＰ型半導体装置であっ
て、ヒートスプレッダーとの熱膨張係数の差が大きい半
導体チップを接着する場合に必要な応力緩和能力、耐熱
性、耐電食性、耐湿性を有し、特にＰＣＴ処理等厳しい
条件下での耐湿性試験を行った場合の劣化が小さくなる
接着剤をあらかじめ塗布したヒートスプレッダーを用い
て構成した半導体装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、放熱性を向上
させるためのヒートスプレッダーを有するチップサイズ
パッケージ（チップスケールパッケージ）型の半導体装
置であって、接着剤があらかじめ塗布されたヒートスプ
レッダーを用いて半導体チップとヒートスプレッダーと
が接着されており、接着剤が、（１）重量平均分子量が
５，０００未満のエポキシ樹脂（１ａ）及びその硬化剤
（１ｂ）の合計量１００重量部、（２）硬化促進剤０．
１〜５重量部、並びに（３）グリシジル（メタ）アクリ
レートに由来する共重合単位２〜６重量％を含むガラス
転移温度が−１０℃以上でかつ重量平均分子量が６０
０，０００以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合
体１００〜３００重量部を含有するものである半導体装
置を提供するものである。

【００１０】本発明は、また、本発明の半導体装置の一
態様として、上記接着剤中の硬化剤（１ｂ）がフェノー
ル樹脂である半導体装置を提供するものである。

【００１１】本発明は、また、本発明の半導体装置の一
態様として、上記接着剤が更に、エポキシ樹脂（１ａ）
及びその硬化剤（１ｂ）の合計量１００重量部に対し、
（４）エポキシ樹脂（１ａ）と相溶性がありかつ重量
平均分子量が３０，０００以上の高分子量樹脂１０〜４
０重量部を含有するものである半導体装置を提供するも
のである。

【００１２】本発明は、また、本発明の半導体装置の一
態様として、上記のエポキシ樹脂（１ａ）と相溶性があ
りかつ重量平均分子量が３０，０００以上の高分子量樹
脂がフェノキシ樹脂である半導体装置を提供するもので
ある。

【００１３】本発明は、また、本発明の半導体装置の一
態様として、接着剤があらかじめ塗布されたヒートスプ
レッダーが、ヒートスプレッダーに、接着剤を溶剤に溶
解したワニスを塗布し、加熱して溶媒を除去することに
よりヒートスプレッダー上に接着剤層を形成して得られ
た接着剤付きヒートスプレッダーである半導体装置を提
供するものである。

【００１４】本発明は、また、上記の半導体装置の一態
様として、接着剤付きヒートスプレッダー上の接着剤層
を形成している接着剤が、ＤＳＣを用いて測定した場合
の接着剤の全硬化発熱量の１０〜４０％の発熱を終えた
状態にある半導体装置を提供するものである。

【００１５】本発明は、また、本発明の半導体装置の一
態様として、上記の接着剤が、ＤＳＣを用いて測定した
場合の全硬化発熱量の１００％の発熱を終えた状態まで
硬化させて動的粘弾性測定装置を用いて測定した場合の
貯蔵弾性率が２５℃で２０〜２，０００ＭＰａであり、
２６０℃で３〜５０ＭＰａであるものである半導体装置
を提供するものである。

【００１６】本発明は、また、本発明の半導体装置の一
態様として、上記の接着剤が、無機フィラーを２〜２０
体積％含有するものである半導体装置を提供するもので
ある。

【００１７】本発明は、また、上記の半導体装置の一態
様として、無機フィラーがアルミナ、シリカ、炭化ケイ
素、窒化ホウ素及び窒化アルミニウムからなる群から選
ばれるものである半導体装置を提供するものである。

【００１８】本発明は、また、本発明の半導体装置の一
態様として、ヒートスプレッダーがアルミニウム、銅、
アルミニウム合金又は銅合金からなる群から選ばれる金
属で形成されたものである半導体装置を提供するもので
ある。

【００１９】本発明は、また、本発明の半導体装置の一
態様として、ヒートスプレッダーの少なくとも接着剤が
塗布される部分にカップリング剤による表面処理が施さ
れている半導体装置を提供するものである。

【００２０】本発明は、また、本発明の半導体装置の一
態様として、ヒートスプレッダーが銅又は銅合金で形成
されたものであり、ヒートスプレッダーの少なくとも接
着剤が塗布される部分に黒化処理が施されている半導体
装置を提供するものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】まず、本発明に用いられる接着剤
について説明する。

【００２２】本発明に用いられる接着剤中のエポキシ樹
脂（１ａ）としては、硬化して接着作用を呈するもので
あればよい。二官能以上で、分子量又は重量平均分子量
（ポリスチレン換算値、以下同様）が５，０００未満、
例えば３００〜５，０００未満、好ましくは３，０００
未満、例えば３００〜３，０００未満のエポキシ樹脂が
使用される。特に、重量平均分子量が５００以下のビス
フェノールＡ型又はビスフェノールＦ型液状樹脂を用い
ると、ヒートスプレッダーと半導体チップの接着時の流
動性を向上することができて好ましい。重量平均分子量
が５００以下のビスフェノールＡ型又はビスフェノール
Ｆ型液状樹脂は、油化シェルエポキシ株式会社から、エ
ピコート８０７、エピコート８２７、エピコート８２８
という商品名で市販されている。また、ダウケミカル日
本株式会社からは、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３０、Ｄ．Ｅ．Ｒ．
３３１、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３６１という商品名で市販されて
いる。さらに、東都化成株式会社から、ＹＤ１２８、Ｙ
ＤＦ１７０という商品名で市販されている。

【００２３】エポキシ樹脂（１ａ）としては、高Ｔｇ化
を目的に三官能以上の多官能エポキシ樹脂を用いてもよ
く、多官能エポキシ樹脂としては、フェノールノボラッ
ク型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂等が例示される。三官能以上の多官能エポキシ樹脂を
用いる場合、その量は二官能エポキシ樹脂と多官能エポ
キシ樹脂との合計量の１０〜５０重量％とすることが好
ましい。

【００２４】フェノールノボラック型エポキシ樹脂の例
としては、日本化薬株式会社から、ＥＰＰＮ−２０１と
いう商品名で市販されているものが挙げられる。また、
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の例としては、住
友化学工業株式会社から、ＥＳＣＮ−００１、ＥＳＣＮ
−１９５という商品名で、また、前記日本化薬株式会社
から、ＥＯＣＮ１０１２、ＥＯＣＮ１０２５、ＥＯＣＮ
１０２７という商品名で市販されているものが挙げられ
る。

【００２５】エポキシ樹脂（１ａ）の硬化剤（１ｂ）と
しては、エポキシ樹脂の硬化剤として通常用いられてい
るものを使用でき、アミン、ポリアミド、酸無水物、ポ
リスルフィド、三弗化硼素及びフェノール性水酸基を１
分子中に２個以上有する化合物であるビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、フェノール
樹脂等が挙げられる。特に吸湿時の耐電食性に優れるた
め、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラ
ック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等のフェノール樹
脂を用いるのが好ましい。これらの樹脂としては、例え
ば、重量平均分子量が５００〜２，０００、特に１，０
００〜１，５００のものが好適に用いられる。

【００２６】このような特に好ましいとした硬化剤の例
としては、大日本インキ化学工業株式会社から市販され
ているフェノライトＬＦ２８８２、フェノライトＬＦ２
８２２、フェノライトＴＤ−２０９０、フェノライトＴ
Ｄ−２１４９、フェノライトＶＨ４１５０、フェノライ
トＶＨ４１７０（商品名）等が挙げられる。

【００２７】硬化剤（１ｂ）は、接着剤中のエポキシ基
１ｍｏｌ当たり、エポキシ基と反応性を有する基、例え
ばフェノール性ヒドロキシル基が０．８〜１．２モルと
なる量で用いることが好ましく、０．９５〜１．０５モ
ルとなる量で用いることがより好ましい。

【００２８】硬化剤（１ｂ）とともに硬化促進剤を用い
る。硬化促進剤（４）としては、各種イミダゾール類を
用いることが好ましい。イミダゾールとしては、２−メ
チルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾー
ル、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１
−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリ
テート等が挙げられる。

【００２９】イミダゾール類の市販品の例としては、四
国化成工業株式会社から２Ｅ４ＭＺ、２ＰＺ−ＣＮ、２
ＰＺ−ＣＮＳという商品名で市販されているものなどが
挙げられる。

【００３０】硬化促進剤の量は、エポキシ樹脂（１ａ）
及び硬化剤（１ｂ）の合計量１００重量部に対し、０．
１〜５重量部とする。

【００３１】本発明に用いられるエポキシ基含有アクリ
ル系共重合体は、グリシジル（メタ）アクリレートに由
来する共重合単位２〜６重量％を含み、Ｔｇ（ガラス転
移温度）が−１０℃以上、例えば−１０℃〜３０℃でか
つ重量平均分子量が６００，０００以上、例えば６０
０，０００〜２，０００，０００、好ましくは８００，
０００〜１，２００，０００のものである。このような
エポキシ基含有アクリル系共重合体としては、帝国化学
産業株式会社から市販されている商品名ＨＴＲ−８６０
Ｐ−３を使用することができる。ここで、（メタ）アク
リレートとはアクリレート及び／又はメタクリレートを
意味し、例えば、グリシジル（メタ）アクリレートと
は、グリシジルアクリレート及び／又はグリシジルメタ
クリレートを意味する。エポキシ基含有アクリル系共重
合体中のグリシジル（メタ）アクリレートに由来する共
重合単位の量が２重量％未満であると、接着剤の接着力
が不十分となる傾向があり、６重量％を超えると、エポ
キシ基含有アクリル系共重合体のゲル化が起こりやすく
なることがある。エポキシ基含有アクリル系共重合体の
Ｔｇが−１０℃未満であると、Ｂステージ状態での接着
剤のタック性が大きくなり、接着剤付きヒートスプレッ
ダー取扱性が悪化することがある。また、エポキシ基含
有アクリル系共重合体の重量平均分子量が６００，００
０未満であると、接着剤層の強度や可撓性の低下やタッ
ク性の増大により、接着剤付きヒートスプレッダー強度
及び取扱い性が悪化することがある。

【００３２】エポキシ基含有アクリル系共重合体の合成
に用いられるグリシジル（メタ）アクリレート以外の共
重合モノマーとしては、例えば、アクリロニトリル、ア
ルキル（メタ）アクリレート等が好ましい。アルキル
（メタ）アクリレートとしては、例えば、エチル（メ
タ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート等が挙
げられる。カルボキシル基や水酸基等の官能基を有する
モノマー、例えばカルボン酸タイプのアクリル酸や、水
酸基タイプのヒドロキシメチル（メタ）アクリレートを
用いると、架橋反応が進行しやすく、接着剤のワニス状
態でのゲル化、Ｂステージ状態での硬化度の上昇による
接着力の低下等の問題があるため好ましくない。

【００３３】グリシジル（メタ）アクリレートに由来す
る共重合単位２〜６重量％を含むＴｇ（ガラス転移温
度）が−１０℃以上でかつ重量平均分子量が６００，０
００以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合体の具
体例としては、例えば、（ａ）アクリロニトリル１８〜
４０重量％、（ｂ）官能基モノマーとしてグリシジル
（メタ）アクリレート２〜６重量％並びに（ｃ）エチル
アクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレ
ート及びブチルメタクリレートからなる群から選ばれる
少なくとも１種のモノマー５４〜８０重量％を共重合さ
せて得られる共重合体が挙げられる。エチルアクリレー
ト、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート及びブ
チルメタクリレートは１種単独で又は２種以上を混合し
て用いることができ、混合比率は共重合体のＴｇを考慮
して決定する。重合方法はパール重合、溶液重合等が挙
げられ、これらにより得ることができる。

【００３４】本発明に用いられる接着剤中のエポキシ基
含有アクリル系共重合体の配合量は、エポキシ樹脂（１
ａ）及び硬化剤（１ｂ）の合計量１００重量部に対して
１００〜３００重量部である。エポキシ基含有アクリル
系共重合体の量が１００重量部未満では、接着剤層の強
度が低下したりタック性が大きくなることがあり、３０
０重量部を超えると、接着剤中でのゴム成分であるエポ
キシ基含有アクリル系共重合体の相が多くなり、エポキ
シ樹脂相が少なくなるため、高温での取扱い性が悪化す
ることがある。

【００３５】エポキシ樹脂（１ａ）と相溶性がありかつ
重量平均分子量が３０，０００以上の高分子量樹脂とし
ては、フェノキシ樹脂、高分子量エポキシ樹脂、超高分
子量エポキシ樹脂、極性の大きい官能基含有ゴム、極性
の大きい官能基含有反応性ゴムなどが挙げられる。重量
平均分子量が３０，０００以上という高分子量の高分子
量樹脂を配合することにより、Ｂステージにおける接着
剤のタック性の低減や、硬化時の可撓性を向上させるこ
とができる。従って、高分子量樹脂（２）の重量平均分
子量は３０，０００以上とされ、好ましくは３０，００
０〜６００，０００、より好ましくは３０，０００〜３
００，０００、更に好ましくは４５，０００〜２００，
０００である。ここで、エポキシ樹脂（１ａ）と相溶性
があるとは、硬化後にエポキシ樹脂（１ａ）と分離して
二つ以上の相に分かれることなく、均質混和物を形成す
る性質を言う。

【００３６】フェノキシ樹脂の市販品の例としては、東
都化成株式会社からフェノトートＹＰ−４０、フェノト
ートＹＰ−５０、フェノトートＹＰ−６０等の商品名で
市販されているものなどが挙げられる。

【００３７】高分子量エポキシ樹脂としては、重量平均
分子量が３０，０００〜８０，０００の高分子量エポキ
シ樹脂が、超高分子量エポキシ樹脂としては、重量平均
分子量が８０，０００を超えるもの、好ましくは８０，
０００を超え、２００，０００以下のものが挙げられ
（特公平７−５９６１７号公報、特公平７−５９６１８
号公報、特公平７−５９６１９号公報、特公平７−５９
６２０号公報、特公平７−６４９１１号公報、特公平７
−６８３２７号公報参照）、いずれも日立化成工業株式
会社で製造され、市販されている。

【００３８】極性の大きい官能基含有反応性ゴムとして
は、アクリロニトリルブタジエンゴムやアクリルゴムに
カルボキシル基のような極性が大きい官能基を付加した
ゴムが挙げられる。カルボキシル基含有アクリロニトリ
ルブタジエンゴムの市販品としては、日本合成ゴム株式
会社から市販されているＰＮＲ−１（商品名）、日本ゼ
オン株式会社から市販されているニポール１０７２Ｍ
（商品名）等がある。カルボキシル基含有アクリルゴム
の市販品としては、帝国化学産業株式会社から市販され
ているＨＴＲ−８６０Ｐ（商品名）等がある。

【００３９】本発明に用いられる接着剤において、エポ
キシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が３０，０
００以上の高分子量樹脂の配合量は、エポキシ樹脂（１
ａ）及び硬化剤（１ｂ）の合計量１００重量部に対して
１０〜４０重量部とする。高分子量樹脂の量が１０重量
部未満では、エポキシ樹脂を主成分とする相（以下、エ
ポキシ樹脂相という）の可撓性の不足、タック性の低減
やクラック等による絶縁性の低下を防止する効果が不十
分となる傾向があり、４０重量部を超えると、エポキシ
樹脂相のＴｇが低下することがある。

【００４０】接着剤には、異種材料間の界面結合をよく
するために、カップリング剤を配合することもできる。
カップリング剤としては、シランカップリング剤が好ま
しい。

【００４１】シランカップリング剤としては、γ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプト
プロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリ
エトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシ
ラン、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリ
メトキシシラン等が挙げられる。

【００４２】前記したシランカップリング剤は、γ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシランがＮＵＣＡ−
１８７、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランが
ＮＵＣＡ−１８９、γ−アミノプロピルトリエトキシ
シランがＮＵＣＡ−１１００、γ−ウレイドプロピル
トリエトキシシランがＮＵＣＡ−１１６０、Ｎ−β−
アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン
がＮＵＣＡ−１１２０という商品名で、いずれも日本
ユニカー株式会社から市販されており、好適に使用する
ことができる。

【００４３】カップリング剤の配合量は、添加による効
果及びコストから、接着剤中、０．１〜９重量％とする
ことが好ましい。

【００４４】更に、イオン性不純物を吸着して、吸湿時
の絶縁信頼性をよくするために、イオン捕捉剤を配合す
ることができる。イオン捕捉剤の配合量は、添加による
効果や耐熱性、コストより、接着剤中、５〜１０重量％
が好ましい。イオン捕捉剤としては、銅がイオン化して
溶け出すのを防止するため銅害防止剤として知られる化
合物例えば、トリアジンチオール化合物、ビスフェノー
ル系還元剤を配合することもできる。ビスフェノール系
還元剤としては、２，２′−メチレン−ビス−（４−メ
チル−６−第３−ブチルフェノール）、４，４′−チオ
−ビス−（３−メチル−６−第３−ブチルフェノール）
等が挙げられる。

【００４５】トリアジンチオール化合物を成分とする銅
害防止剤は、三協製薬株式会社から、ジスネットＤＢと
いう商品名で市販されている。またビスフェノール系還
元剤を成分とする銅害防止剤は、吉富製薬株式会社か
ら、ヨシノックスＢＢという商品名で市販されている。

【００４６】更に、接着剤の取扱い性や熱伝導性をよく
すること、難燃性を与えること、溶融粘度を調整するこ
と、チクソトロピック性を付与すること、表面硬度の向
上などを目的として、接着剤に無機フィラーを配合して
もよい。接着剤中の無機フィラーの配合量は２〜２０体
積％とすることが好ましい。無機フィラーの量が２体積
％未満では、配合の効果が不十分となることがあり、２
０体積％を超えると、接着剤の貯蔵弾性率の上昇、接着
性の低下、ボイド残存による電気特性の低下等の問題を
起こすことがある。

【００４７】無機フィラーとしては、水酸化アルミニウ
ム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネ
シウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化
カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ粉末、窒化ア
ルミニウム粉末、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素粉
末、結晶性シリカ、非晶性シリカ等のシリカなどが挙げ
られる。

【００４８】熱伝導性をよくするためには、アルミナ、
窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性
シリカ等が特に好ましい。

【００４９】この内、アルミナは、放熱性が良く、耐熱
性、絶縁性が良好な点で好適である。また、結晶性シリ
カ又は非晶性シリカは、放熱性の点ではアルミナより劣
るが、イオン性不純物が少ないため、ＰＣＴ処理時の絶
縁性が高く、銅箔、アルミ線、アルミ板等の腐食が少な
い点で好適である。

【００５０】難燃性を与えるためには、水酸化アルミニ
ウム、水酸化マグネシウム等が好ましい。

【００５１】溶融粘度の調整やチクソトロピック性の付
与の目的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウ
ム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシ
ウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグ
ネシウム、アルミナ、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が
好ましい。

【００５２】表面硬度の向上に関しては、短繊維アルミ
ナ、ほう酸アルミウイスカ等が好ましい。

【００５３】本発明の半導体装置においては、上記の接
着剤があらかじめ塗布されたヒートスプレッダーを用い
て半導体チップとヒートスプレッダーとが接着されてい
る。図１に本発明の半導体装置の一態様の断面図を示
す。この図１に示す半導体装置は、例えば、配線付き基
板（１）に半導体チップ（２）をフェイスダウンで接着
材（３）で接着し、チップ側端子と基板側端子とをイン
ナーリード（４）でインナーリードボンディングにより
接合する。更に半導体チップ（２）の上面に接着剤付き
ヒートスプレッダー（５）を接着し、接合部及びチップ
側面を封止材６で被覆して完成品となる。図１の半導体
装置では、配線付き基板（１）に更に外部端子（はんだ
ボール）（７）が取りつけられている。本発明におい
て、基板としては、半導体チップ搭載ように用いられる
ものであれば特に制限はなく、例えばアルミナ等のセラ
ミック基板、柔軟性のある耐熱性樹脂テープ（ポリイミ
ドテープ等）、厚い耐熱性樹脂基板（ポリイミド基板
等）等が挙げられる。

【００５４】接着剤があらかじめ塗布されたヒートスプ
レッダーとしては、ヒートスプレッダーに、接着剤を溶
剤に溶解したワニスを塗布し、加熱して溶媒を除去する
ことによりヒートスプレッダー上に接着剤層を形成して
得られた接着剤付きヒートスプレッダーを用いることが
好ましい。

【００５５】本発明で用いる接着剤付ヒートスプレッダ
ーは、接着剤の各成分を溶解ないし分散してワニスと
し、ヒートスプレッダー上に塗布、加熱し溶剤を除去す
ることにより接着剤層をヒートスプレッダー上に形成し
て得られる。

【００５６】ヒートスプレッダーとしては、アルミニウ
ム、銅、アルミニウム合金及び銅合金などが用いられる
が、熱伝導性に優れるものであれば特に制限されるもの
ではない。ヒートスプレッダーの形状、サイズについて
は、通常、半導体チップのヒートスプレッダーを接着す
る面と同等かそれより大きい板状又は箔状のものであれ
ば、形状は特に制限されるものではない。また、ヒート
スプレッダーは、パッケージの外周からはみださない程
度の大きさであることが好ましい。また、ヒートスプレ
ッダーの厚みは、放熱性、強度を保持する点から５０〜
２００μｍとすることが好ましく、１００〜１５０μｍ
が更に好ましい。

【００５７】接着剤層との密着性を良好にするために、
ヒートスプレッダーの接着剤に接する表面を改質するこ
とが好ましい。アルミニウムの場合は、表面粗化やカッ
プリング剤などの表面処理が特に好ましい。表面処理に
用いられるカップリング剤としては、先に例示したもの
などが挙げられる。また、銅又は銅合金の場合には、配
線板の内層回路表面処理として一般的な黒化処理するこ
とが好適である。また、酸化処理又は酸化還元処理等
や、サンドブラストによる表面粗化処理等も好ましい。

【００５８】接着剤のワニス化に用いられる溶剤として
は、比較的低沸点のメチルエチルケトン、アセトン、メ
チルイソブチルケトン、２−エトキシエタノール、トル
エン、ブチルセロソルブ、メタノール、エタノール、２
−メトキシエタノール等を用いることが好ましい。ま
た、塗膜性を向上するなどの目的で、高沸点溶剤を加え
ても良い。高沸点溶剤としては、ジメチルアセトアミ
ド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、シ
クロヘキサノンなどが挙げられる。

【００５９】ワニスの製造は、無機フィラーの分散を考
慮した場合には、らいかい機、３本ロール及びビーズミ
ルなどにより、またこれらを組み合わせて行うことがで
きる。フィラーと低分子量物をあらかじめ混合した後、
高分子量物を配合することにより、混合に要する時間を
短縮することも可能になる。また、ワニスとした後、真
空脱気によりワニス中の気泡を除去することが好まし
い。

【００６０】塗布方法は特に限定するものではないが、
例えば、コンマコート、ロールコート、リバースロール
コート、グラビアコート、バーコート、ブレードコート
等が挙げられる。

【００６１】上記ヒートスプレッダー上に接着剤ワニス
を塗布し、加熱乾燥して溶剤を除去する。加熱温度は、
通常９０〜２００℃、好ましくは１２０〜１５０℃であ
り、加熱時間はワニス中の溶剤の量や、塗膜の厚み等に
よっても異なるが、通常、３〜１０分、好ましくは４〜
７分である。これにより形成される接着剤層は、ＤＳＣ
を用いて測定した接着剤の全硬化発熱量の１０〜４０％
の発熱を終えた状態（硬化度：１０〜４０％）とするこ
とが好ましい。溶剤を除去する際に加熱するが、この
時、接着剤の硬化反応が進行しゲル化してくる。その際
の硬化状態が接着剤の流動性に影響し、接着性や取扱い
性を適正化する。ＤＳＣ（示差走査熱分析）は、測定温
度範囲内で、発熱、吸熱のない標準試料との温度差をた
えず打ち消すように熱量を供給又は除去するゼロ位法を
測定原理とするものであり、測定装置が市販されており
それを用いて測定できる。接着剤の硬化反応は、発熱反
応であり、一定の昇温速度で試料を昇温していくと、試
料が反応し熱量が発生する。その発熱量をチャートに出
力し、ベースラインを基準として発熱曲線とベースライ
ンで囲まれた面積を求め、これを発熱量とする。室温か
ら２５０℃まで５〜１０℃／分の昇温速度で測定し、前
記した発熱量を求める。これらは、全自動で行なうもの
もあり、それを使用すると容易に行なうことができる。
つぎに、ヒートスプレッダー上に塗布し、加熱乾燥して
得た接着剤層の発熱量は、つぎのようにして求める。

【００６２】まず、２５℃で真空乾燥器を用いてワニス
から溶剤を乾燥除去した未硬化試料の全発熱量を測定
し、これをＡ（Ｊ／ｇ）（全硬化発熱量）とする。つぎ
に、ヒートスプレッダー上に塗布、加熱乾燥して形成し
た接着剤層試料の発熱量を測定し、これをＢ（Ｊ／ｇ）
とする。接着剤層試料の硬化度Ｃ（％）（加熱、乾燥に
より発熱を終えた状態）は、つぎの式１で与えられる。

【００６３】Ｃ（％）＝（Α−Ｂ）×１００／Α 式１なお、本発明に用いられる接着剤は、硬化度１００％ま
で硬化したときの動的粘弾性測定装置で測定した貯蔵弾
性率（動的貯蔵弾性率）が、２５℃で２０〜２，０００
ＭＰａであることが好ましく、２６０℃で３〜５０ＭＰ
ａという低弾性率であることが好ましい。貯蔵弾性率の
測定は、接着剤の硬化度１００％まで硬化させた硬化物
に引張り荷重をかけて、周波数１０Ｈｚ、昇温速度５〜
１０℃／分で−５０℃から３００℃まで測定する温度依
存性測定モードで行う。硬化物の２５℃での貯蔵弾性率
が２，０００ＭＰａを超える接着剤は、半導体チップと
ヒートスプレッダーの熱膨張係数の差によって発生する
応力を緩和させる効果が小さくなるためクラックを発生
させる傾向がある。一方、硬化物の２５℃での貯蔵弾性
率が２０ＭＰａ未満のものでは、接着剤付きヒートスプ
レッダーの取扱い性が悪くなったり、高温時の接着力を
保持できなくなったりする。また、２６０℃での貯蔵弾
性率が３ＭＰａ未満のものでは、十分な接着力を保持す
ることができず、５０ＭＰａを超えるものでは、半導体
チップとヒートスプレッダーの熱膨張係数の差によって
発生する応力を緩和させる効果が小さくなるためクラッ
クを発生させる傾向がある。

【００６４】本発明では、半導体チップとヒートスプレ
ッダーを接着させる際の接着剤として、エポキシ基含有
アクリル系共重合体を含有するエポキシ樹脂系接着剤を
用いているため、接着剤の室温付近での弾性率が低い。
従って、エポキシ基含有アクリル系共重合体の混合比を
大きくすることで、半導体チップとヒートスプレッダー
の熱膨張係数の差に起因してリフロー時の加熱冷却過程
で発生する応力を緩和する効果によりクラックや剥離を
抑制することができ、優れた信頼性を示す半導体装置が
得られる。また、エポキシ基含有アクリル系共重合体は
エポキシ樹脂との反応性に優れるため、接着剤硬化物が
化学的、物理的に安定し、ＰＣＴ処理に代表される耐湿
性試験に優れた性能を示す。また、下記の理由により、
上記の接着剤を用いる本発明においては、従来の接着フ
ィルムを用いた場合の問題点が解決され、信頼性及び生
産性に優れる半導体装置が得られる。１）本発明において規定したエポキシ基含有アクリル系
共重合体を使用することにより、リフロー時のクラック
発生を抑制できる。２）分子量の大きいエポキシ基含有アクリル系共重合体
を使用することにより、共重合体の添加量が少ない場合
でも、ヒートスプレッダー上の接着剤層の強度を確保す
ることができる。３）エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が
３０，０００以上の高分子量樹脂を加えることにより、
接着剤層のタック性を低減することができ、接着剤付き
ヒートスプレッダーの取扱い性が向上する。

【００６５】更に、接着剤として上記の高分子量樹脂を
含有するものを用いた場合、エポキシ樹脂と高分子量樹
脂とが相溶性がよく均一になるため、加熱乾燥時にエポ
キシ基含有アクリル系共重合体に含まれるエポキシ基が
それらと部分的に反応し、未反応のエポキシ樹脂を含ん
で全体が架橋してゲル化する。それが接着剤層の流動性
を抑制し、未反応のエポキシ樹脂等を多く含む場合にお
いても接着剤付きヒートスプレッダーの取扱い性が損な
われることがない。また、未反応のエポキシ樹脂がゲル
中に多数残存しているため、圧力がかかった場合、ゲル
中より未反応成分がしみだすため、全体がゲル化した場
合でも、接着性の低下が少なくなる。

【００６６】接着剤のワニスの加熱乾燥時には、エポキ
シ基含有アクリル系共重合体が有するエポキシ基やエポ
キシ樹脂がともに反応するが、エポキシ基含有アクリル
系共重合体は分子量が大きく、１分子鎖中にエポキシ基
が多く含まれるため、反応が若干進んだ場合でもゲル化
する。通常、ＤＳＣを用いて測定した場合の全硬化発熱
量の１０〜４０％の発熱を終えた状態、すなわちＡ又は
Ｂステージ前半の段階でゲル化がおこる。そのため、エ
ポキシ樹脂等の未反応成分を多く含んだ状態でゲル化し
ており、溶融粘度がゲル化していない場合に比べて大幅
に増大しており、取扱い性を損なうことがない。また圧
力がかかった場合、ゲル中より未反応成分がしみ出すた
め、ゲル化した場合でも、接着性の低下が少ない。更
に、接着剤がエポキシ樹脂等の未反応成分を多く含んだ
状態でフィルム化できるため、接着剤付きヒートスプレ
ッダーの接着剤層のライフ（有効使用期間）が長くなる
という利点がある。

【００６７】従来のエポキシ樹脂系接着剤ではＢステー
ジの後半から、Ｃステージ状態で初めてゲル化が起こ
り、ゲル化が起こった段階でのエポキシ樹脂等の未反応
成分が少ないため、流動性が低く、圧力がかかった場合
でも、ゲル中よりしみだす未反応成分が少ないため、接
着性が低下する。

【００６８】なお、エポキシ基含有アクリル系共重合体
が有するエポキシ基と低分子量のエポキシ樹脂（１ａ）
のエポキシ基の反応しやすさについては明らかではない
が、少なくとも同程度の反応性を有していればよく、加
熱乾燥時にエポキシ基含有アクリル系共重合体に含まれ
るエポキシ基のみが選択的に反応するものである必要は
ない。

【００６９】なお、この場合、Ａ、Ｂ、Ｃステージは、
接着剤の硬化の程度を示す。Ａステージはほぼ未硬化で
ゲル化していない状態であり、ＤＳＣを用いて測定した
場合の全硬化発熱量の０〜２０％未満の発熱を終えた状
態である。Ｂステージは若干硬化、ゲル化が進んだ状態
であり、全硬化発熱量の２０〜６０％未満の発熱を終え
た状態である。Ｃステージはかなり硬化が進み、ゲル化
した状態であり、全硬化発熱量の６０〜１００％の発熱
を終えた状態である。

【００７０】ゲル化の判定については、ＴＨＦ（テトラ
ヒドロフラン）等の浸透性の大きい溶剤中に接着剤層を
浸し、２５℃で２０時間放置した後、接着剤層が完全に
溶解しないで膨潤した状態にあるものをゲル化したと判
定した。なお、実験的には、以下のように判定した。

【００７１】ＴＨＦ中に接着剤層（重量Ｗ１）を浸し、
２５℃で２０時間放置した後、非溶解分を２００メッシ
ュのナイロン布で濾過し、これを乾燥した後の重量を測
定（重量Ｗ２）した。ＴＨＦ抽出率（％）をつぎの式２
のように算出した。ＴＨＦ抽出率が８０重量％を超える
ものをゲル化していないとし、８０重量％以下のものを
ゲル化していると判定した。

【００７２】

【数１】本発明では、接着剤に無機フィラーを添加することによ
り、溶融粘度が大きくでき、更にチクソトロピック性を
発現できるために、前記効果をさらに大きくすることが
可能となる。

【００７３】更に、前記の効果に加えて、接着剤層の放
熱性向上、接着剤層に難燃性を付与、接着時の温度にお
いて適正な粘度をもたせること、表面硬度の向上等の特
性も付与できる。

【００７４】接着剤付きヒートスプレッダーを半導体チ
ップに接着する際の接着温度としては、通常３０〜２５
０℃、好ましくは１００〜１８０℃である。接着温度が
３０℃未満では、十分な接着力が得られないことがあ
り、２５０℃を超えると、ヒートスプレッダーが酸化し
てしまうことがある。また、接着剤層の硬化が速く進行
しすぎて半導体チップへの接着性が損なわれる恐れがあ
る。接着圧力は、通常０．３〜５ＭＰａ、好ましくは
０．５〜５ＭＰａ、より好ましくは１〜３ＭＰａとす
る。接着圧力が０．３ＭＰａ未満では、接着が不十分と
なることがあり、５ＭＰａを超えると、接着剤層が所定
の位置以外にはみ出し、寸法精度が悪くなることがあ
る。加圧時間は、前記接着温度、接着圧力で接着できる
時間ならよいが、作業性を考えると０．３〜４０秒が好
ましく、０．３〜３０秒がより好ましく、０．５〜２０
秒が更に好ましい。このようにしてヒートスプレッダー
を半導体チップに接着した後、接着剤層の硬化処理を行
う。硬化処理の硬化温度としては、ＤＳＣにて測定した
接着剤層の硬化度が１００％となる条件であればよい
が、１４０〜１９０℃が好ましく、１６０〜１８０℃が
更に好ましい。硬化時間は、前記硬化温度で接着剤層の
硬化度が１００％となる時間でよいが、３０分〜３時間
が好ましく、１〜２時間が更に好ましい。

【００７５】

【実施例】以下実施例により本発明をさらに具体的に説
明する。

【００７６】（実施例１）ヒートスプレッダーとして厚
さ１０５μｍの銅箔を用い、その接着剤を塗布する面
に、配線板の内層回路表面処理として一般的な酸化処理
を施し、引き続き還元処理を施した。

【００７７】また、エポキシ樹脂としてビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００、油化シェルエ
ポキシ株式会社製の商品名エピコート８２８を使用）４
５重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポ
キシ当量２２０、住友化学工業株式会社製の商品名ＥＳ
ＣＮ００１を使用）１５重量部、エポキシ樹脂の硬化剤
としてフェノールノボラック樹脂（大日本インキ化学工
業株式会社製の商品名ＬＦ２８８２を使用、重量平均分
子量：１，３００）４０重量部、エポキシ樹脂と相溶性
がありかつ重量平均分子量が３０，０００以上の高分子
量樹脂としてフェノキシ樹脂（重量平均分子量５０，０
００、東都化成株式会社製の商品名フェノトートＹＰ−
５０を使用）１５重量部、エポキシ基含有アクリル系共
重合体としてエポキシ基含有アクリルゴム（重量平均分
子量１，０００，０００、帝国化学産業株式会社製の商
品名ＨＴＲ−８６０Ｐ−３を使用）１５０重量部、硬化
促進剤として１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾ
ール（四国化成工業株式会社製の商品名キュアゾール２
ＰＺ−ＣＮ）０．５重量部からなる組成物に、メチルエ
チルケトンを加えて攪拌混合し、真空脱気した。得られ
たワニスを上記ヒートスプレッダー上に塗布し、１４０
℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が５０μｍのＢステージ
状態の塗膜（接着剤層）を形成し、接着剤付きヒートス
プレッダーを作製した。

【００７８】なおこの状態での接着剤層の硬化度は、Ｄ
ＳＣ（デュポン社製商品名・９１２型ＤＳＣ）を用いて
測定（昇温速度、１０℃／分）した結果、接着剤の全硬
化発熱量の１５％の発熱を終えた状態であった。また、
ＴＨＦ中に接着剤層（重量Ｗ１）を浸し、２５℃で２０
時間放置した後、非溶解分を２００メッシュのナイロン
布でろ過し、これを乾燥した後の重量を測定（重量Ｗ
２）し、ＴＨＦ抽出率（＝（Ｗ１―Ｗ２）×１００／Ｗ
１）を求めたところ、ＴＨＦ抽出率は３５重量％であっ
た。更に接着剤の硬化度１００％の硬化物の貯蔵弾性率
を動的粘弾性測定装置（レオロジ社製商品名、ＤＶＥ−
Ｖ４）を用いて測定（サンプルサイズ長さ２０ｍｍ、
幅４ｍｍ、膜厚５０μｍ、昇温速度５℃／分、引っ張り
モード自動静荷重）した結果、２５℃で３６０ＭＰ
ａ、２６０℃で４ＭＰａであった。

【００７９】半導体装置は、厚み２５μｍのポリイミド
フィルムを基材に用いたフレキシブルプリント配線板を
インターポーザーに用い、これと半導体チップを一体化
させた１２ｍｍ角のＣＳＰを用い、半導体チップと接着
剤付きヒートスプレッダーを貼り合わせることにより作
製した。貼り合わせ条件は１５０℃、０．５ＭＰａで３
０秒間加熱圧着した。これを１７０℃で６０分間乾燥機
中で後硬化させた。

【００８０】（実施例２）実施例１でヒートスプレッダ
ーとして用いた銅箔の替わりに、厚さ１５０μｍのアル
ミニウム箔の接着剤を塗布する表面を＃６００番手のブ
ラシで研磨し、清浄化した後γ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン（日本ユニカー株式会社製のＮＵＣ
Ａ−１８７を使用）のメチルエチルケトン溶液で表面
処理したものに変更した他は、実施例１と同様にして接
着剤付きヒートスプレッダーを作製した。次いで、この
接着剤付きヒートスプレッダーを用いて、実施例１と同
様にして半導体装置を作製した。

【００８１】（実施例３）実施例１で用いたフェノキシ
樹脂を、カルボキシル基含有アクリロニトリルブタジエ
ンゴム（重量平均分子量４００，０００、日本合成ゴム
株式会社製の商品名ＰＮＲ−１を使用）に変更した以外
は実施例１と同様にして、接着剤付きヒートスプレッダ
ーを作製した。なお、この状態での接着剤層の硬化度
は、ＤＳＣを用いて測定した結果、接着剤の全硬化発熱
量の２０％の発熱を終えた状態であった。接着剤層のＴ
ＨＦ抽出率は３５重量％であった。さらに、接着剤の硬
化度１００％の硬化物の貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装
置を用いて測定した結果、２５℃で３００ＭＰａ、２６
０℃で３ＭＰａであった。次いで、この接着剤付きヒー
トスプレッダーを用いて、実施例１と同様にして半導体
装置を作製した。

【００８２】（実施例４）実施例１の接着剤ワニスの接
着剤固形分１００体積部に対してアルミナを１０体積部
添加し、ビーズミルで６０分間混練したワニスを用い
て、実施例１と同様にして接着剤付きヒートスプレッダ
ーを作製した。この状態での接着剤層の硬化度は、ＤＳ
Ｃを用いて測定した結果、接着剤の全硬化発熱量の１５
％の発熱を終えた状態であった。接着剤層のＴＨＦ抽出
率は３０重量％であった。さらに、接着剤の硬化度１０
０％の硬化物の貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置を用い
て測定した結果、２５℃で１，８００ＭＰａ、２６０℃
で１０ＭＰａであった。次いで、この接着剤付きヒート
スプレッダーを用いて、実施例１と同様にして半導体装
置を作製した。

【００８３】（実施例５）実施例１で用いたフェノキシ
樹脂を用いないこと以外は実施例１と同様にして、接着
剤付きヒートスプレッダーを作製した。この状態での接
着剤層の硬化度は、ＤＳＣを用いて測定した結果、接着
剤の全硬化発熱量の１５％の発熱を終えた状態であっ
た。接着剤層のＴＨＦ抽出率は３５重量％であった。さ
らに、接着剤の硬化度１００％の硬化物の貯蔵弾性率を
動的粘弾性測定装置を用いて測定した結果、２５℃で３
５０ＭＰａ、２６０℃で４ＭＰａであった。次いで、こ
の接着剤付きヒートスプレッダーを用いて、実施例１と
同様にして半導体装置を作製した。

【００８４】（比較例１）実施例１のエポキシ基含有ア
クリルゴムの量を１５０重量部から５０重量部にしたこ
と以外は実施例１と同様にして、接着剤付きヒートスプ
レッダーを作製した。この状態での接着剤層の硬化度
は、ＤＳＣを用いて測定した結果、接着剤の全硬化発熱
量の２０％の発熱を終えた状態であった。接着剤層のＴ
ＨＦ抽出率は４０重量％であった。さらに、接着剤の硬
化度１００％の硬化物の貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装
置を用いて測定した結果、２５℃で３，０００ＭＰａ、
２６０℃で５ＭＰａであった。次いで、この接着剤付き
ヒートスプレッダーを用いて、実施例１と同様にして半
導体装置を作製した。

【００８５】（比較例２）実施例１のエポキシ基含有ア
クリルゴムの量を１５０重量部から４００重量部にした
こと以外は実施例１と同様にして、接着剤付きヒートス
プレッダーを作製した。この状態での接着剤層の硬化度
は、ＤＳＣを用いて測定した結果、接着剤の全硬化発熱
量の２０％の発熱を終えた状態であった。接着剤層のＴ
ＨＦ抽出率は３０重量％であった。さらに、接着剤の硬
化度１００％の硬化物の貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装
置を用いて測定した結果、２５℃で２００ＭＰａ、２６
０℃で１ＭＰａであった。次いで、この接着剤付きヒー
トスプレッダーを用いて、実施例１と同様にして半導体
装置を作製した。

【００８６】（比較例３）実施例１のエポキシ基含有ア
クリルゴムの１５０重量部をフェノキシ樹脂に変更（フ
ェノキシ樹脂１６５重量部）にしたこと以外は実施例１
と同様にして、接着剤付きヒートスプレッダーを作製し
た。この状態での接着剤層の硬化度は、ＤＳＣを用いて
測定した結果、接着剤の全硬化発熱量の２０％の発熱を
終えた状態であった。接着剤層のＴＨＦ抽出率は９０重
量％であった。さらに、接着剤の硬化度１００％の硬化
物の貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置を用いて測定した
結果、２５℃で３４００ＭＰａ、２６０℃で３ＭＰａで
あった。次いで、この接着剤付きヒートスプレッダーを
用いて、実施例１と同様にして半導体装置を作製した。

【００８７】実施例１〜５及び比較例１〜３で作製した
半導体装置の耐熱性及び耐湿性を調べた。耐熱性の評価
方法には、耐リフロークラック性と温度サイクル試験を
適用した。

【００８８】半導体装置の耐リフロークラック性の評価
は、サンプル表面の最高温度が２４０℃で、この温度を
２０秒間保持するように温度設定したＩＲリフロー炉に
サンプルを通し、室温で放置することにより冷却する処
理を２回繰り返したサンプル中の半導体チップとヒート
スプレッダー間の剥離の観察で行った。剥離の発生して
いないものを良好とし、発生していたものを不良とし
た。

【００８９】温度サイクル試験は、サンプルを−５５℃
雰囲気に３０分間放置し、その後１２５℃の雰囲気に３
０分間放置する工程を１サイクルとして、耐リフロー性
評価と同様な半導体チップとヒートスプレッダー間の剥
離が起きるまでのサイクル数を測定し、そのサイクル数
が２０００回以上のものを良好とし、２０００回未満の
ものを不良とした。

【００９０】また、耐湿性評価は、半導体装置サンプル
をプレッシャークッカーテスター中で９６時間処理（Ｐ
ＣＴ処理：温度：１２１℃、湿度：１００％ＲＨ）後、
半導体チップとヒートスプレッダーの間の剥離及び接着
剤の変色を観察することにより行った。半導体チップと
ヒートスプレッダーの間の剥離及び接着剤の変色の認め
られなかったものを良好とし、剥離のあったもの又は変
色のあったものを不良とした。その結果を表１に示し
た。

【００９１】

【表１】実施例１、２、３及び４で用いた接着剤は、いずれもエ
ポキシ樹脂及びその硬化剤、エポキシ樹脂と相溶性の高
分子量樹脂、エポキシ基含有アクリル系共重合体、硬化
促進剤をともに含む接着剤であり、実施例５で用いた接
着剤は、エポキシ樹脂及びその硬化剤、エポキシ基含有
アクリル系共重合体、硬化促進剤をともに含む接着剤で
あり、いずれも本発明で規定した２５℃及び２６０℃で
の貯蔵弾性率を示す接着剤である。従って、これらの接
着剤をヒートスプレッダーに塗布したものを用いて半導
体チップと本発明で規定したヒートスプレッダーを貼り
合わせた実施例の半導体装置は、耐リフロー性、温度サ
イクル試験、耐ＰＳＴ性が良好であった。

【００９２】比較例１で用いた接着剤は、本発明で規定
した接着剤中のエポキシ基含有アクリル系共重合体の量
が少ないため、貯蔵弾性率が高く、応力が緩和できな
い。従って、比較例１の半導体装置は、耐リフロー性、
温度サイクル試験での結果が悪く信頼性に劣る。また、
比較例２で用いた接着剤は、本発明で規定した接着剤中
のエポキシ基含有アクリル系共重合体の量が多すぎるた
め、貯蔵弾性率は低く良好であるが、接着剤付きヒート
スプレッダーのＤ取り扱い性が悪い。比較例３で用いた
接着剤は、本発明で規定したエポキシ基含有アクリル系
共重合体を含まない接着剤組成であるため、貯蔵弾性率
が高く、比較例１と同様、応力が緩和できない。従っ
て、比較例３の半導体装置は、耐リフロー性、温度サイ
クル試験での結果が悪い。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の接着剤付
きヒートスプレッダーを用いて半導体チップとヒートス
プレッダーを貼り合わせた半導体装置は、接着剤の室温
付近での弾性率が低いために、半導体チップとヒートス
プレッダーの間の熱膨張係数の差が原因で起きる加熱冷
却時の熱応力を緩和させることができる。そのため、リ
フロー時の半導体チップとヒートスプレッダー間の剥離
の発生が認められず、耐熱性に優れている。また、エポ
キシ基含有アクリル系共重合体を低弾性率成分として含
んでおり、耐湿性、特にＰＣＴ処理等厳しい条件下で耐
湿試験を行った場合の劣化が少なく、優れた特徴を有す
る放熱性に優れた半導体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の一態様の断面図。

【符号の説明】

１配線付き基板２半導体チップ３接着材４インナーリード５接着剤付きヒートスプレッダー６封止材７外部端子（はんだボール）

フロントページの続き (72)発明者山本和徳茨城県下館市大字小川1500番地日立化成工業株式会社下館研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放熱性を向上させるためのヒートスプレ
ッダーを有するチップサイズパッケージ型の半導体装置
であって、接着剤があらかじめ塗布されたヒートスプレ
ッダーを用いて半導体チップとヒートスプレッダーとが
接着されており、接着剤が、（１）重量平均分子量が
５，０００未満のエポキシ樹脂（１ａ）及びその硬化剤
（１ｂ）の合計量１００重量部、（２）硬化促進剤０．
１〜５重量部、並びに（３）グリシジル（メタ）アクリ
レートに由来する共重合単位２〜６重量％を含むガラス
転移温度が−１０℃以上でかつ重量平均分子量が６０
０，０００以上であるエポキシ基含有アクリル系共重合
体１００〜３００重量部を含有するものである半導体装
置。
【請求項２】硬化剤（１ｂ）がフェノール樹脂である
請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】接着剤が、更に、（１）重量平均分子量
が５，０００未満のエポキシ樹脂（１ａ）及びその硬化
剤（１ｂ）の合計量１００重量部に対し、（４）エポキ
シ樹脂（１ａ）と相溶性がありかつ重量平均分子量が３
０，０００以上の高分子量樹脂１０〜４０重量部を含有
するものである請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】硬化剤（１ｂ）がフェノール樹脂であ
り、エポキシ樹脂（１ａ）と相溶性がありかつ重量平均
分子量が３０，０００以上の高分子量樹脂がフェノキシ
樹脂である請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】接着剤があらかじめ塗布されたヒートス
プレッダーが、ヒートスプレッダーに、接着剤を溶剤に
溶解したワニスを塗布し、加熱して溶媒を除去すること
によりヒートスプレッダー上に接着剤層を形成して得ら
れた接着剤付きヒートスプレッダーである請求項１〜４
いずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】接着剤付きヒートスプレッダー上の接着
剤層を形成している接着剤が、ＤＳＣを用いて測定した
場合の接着剤の全硬化発熱量の１０〜４０％の発熱を終
えた状態にある請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】接着剤が、ＤＳＣを用いて測定した場合
の全硬化発熱量の１００％の発熱を終えた状態まで硬化
させて動的粘弾性測定装置を用いて測定した場合の貯蔵
弾性率が２５℃で２０〜２，０００ＭＰａであり、２６
０℃で３〜５０ＭＰａであるものである請求項１〜６い
ずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】接着剤が、無機フィラーを２〜２０体積
％含有するものである請求項１〜７いずれかに記載の半
導体装置。
【請求項９】無機フィラーがアルミナ、シリカ、炭化
ケイ素、窒化ホウ素及び窒化アルミニウムからなる群か
ら選ばれるものである請求項８記載の半導体装置。
【請求項１０】ヒートスプレッダーがアルミニウム、
銅、アルミニウム合金又は銅合金からなる群から選ばれ
る金属で形成されたものである請求項１〜９いずれかに
記載の半導体装置。
【請求項１１】ヒートスプレッダーの少なくとも接着
剤が塗布される部分にカップリング剤による表面処理が
施されている請求項１〜１０いずれかに記載の半導体装
置。
【請求項１２】ヒートスプレッダーが銅又は銅合金で
形成されたものであり、ヒートスプレッダーの少なくと
も接着剤が塗布される部分に黒化処理が施されている請
求項１〜１１いずれかに記載の半導体装置。