JP2000096023A

JP2000096023A - 樹脂ペースト組成物及びこれを用いた半導体装置

Info

Publication number: JP2000096023A
Application number: JP10268261A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Yamada; 和彦山田; Yasuo Miyamoto; 泰雄宮本; Masao Kawasumi; 雅夫川澄
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1998-09-22
Publication date: 2000-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】反応性が高く、硬化性が良好で、接着性に優
れ、しかも金属フレーム、セラミック配線板、ガラスエ
ポキシ配線板、ポリイミド配線板等の基板へのブリート
アウトが少ない、耐ブリード性に優れた樹脂ペースト組
成物及びこれを用いて製造が容易な半導体装置を提供す
る。【解決手段】エポキシ樹脂、硬化剤、フィラー、一般
式（Ｉ）【化１】〔式中、ｎは３〜２１の整数であり、Ｘは各々独立に水
素又はフッ素であり、これらの総数の７０％以上がフッ
素である〕で表されるフッ素含有アルカン酸及び脂肪族
モノカルボン酸を含有してなる樹脂ペースト組成物及び
この樹脂ペースト組成物を用いて半導体素子を基板に接
着してなる半導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ等の
半導体素子をリードフレーム、セラミック配線板、ガラ
スエポキシ配線板、ポリイミド配線板等の基板に接着す
るのに好適な樹脂ペースト組成物及びこれを用いた半導
体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体用基板としては、従来の金
属フレームだけでなく、セラミック配線板、ガラスエポ
キシ配線板、ポリイミド配線板などが使用されてきてお
り、半導体素子を接着する基板の表面状態は大きく変化
してきている。また、従来の金属フレームに関しても、
低コスト化の面からめっき工程などが変わり、金属フレ
ームめっき面の表面状態が大きく変化してきている。こ
のため、従来の樹脂ペースト組成物を使用すると、ブリ
ードアウトと呼ばれる、樹脂成分の基板へのにじみ出し
現象が生じることがあり、半導体装置の信頼性を低下さ
せる原因となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題点を解消し、反応性が高く、硬化性が良好
で、接着性に優れ、しかも金属フレーム、セラミック配
線板、ガラスエポキシ配線板、ポリイミド配線板等の基
板へのブリートアウトが少ない、耐ブリード性に優れた
樹脂ペースト組成物及びこれを用いて製造が容易な半導
体装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、エポキシ樹
脂、硬化剤、フィラー、一般式（Ｉ）

【化２】〔式中、ｎは３〜２１の整数であり、Ｘは各々独立に水
素又はフッ素であり、これらの総数の７０％以上がフッ
素である〕で表されるフッ素含有アルカン酸及び脂肪族
モノカルボン酸を含有してなる樹脂ペースト組成物並び
にこの樹脂ペースト組成物を用いて半導体素子を基板に
接着してなる半導体装置に関する。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の樹脂ペースト組成
物について詳細に説明する。本発明に用いられるエポキ
シ樹脂としては、特に制限はないが、硬化性の点から１
分子中に２個以上のエポキシ基を有する化合物が好まし
い。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂〔ＡＥＲ−Ｘ８５０１（旭化
成工業(株)、商品名）、Ｒ−３０１（油化シェルエポキ
シ(株)、商品名）、ＹＬ−９８０（油化シェルエポキシ
(株)、商品名）〕、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂
〔ＹＤＦ−１７０（東都化成(株)、商品名）〕、ビスフ
ェノールＡＤ型エポキシ樹脂〔Ｒ−１７１０（三井石油
化学工業(株)、商品名）〕、フェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂〔Ｎ−７３０Ｓ（大日本インキ化学工業
(株)、商品名）、Quatrex−２０１０（ダウ・ケミカル
社、商品名）〕、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
〔ＹＤＣＮ−７０２Ｓ（東都化成(株)、商品名）、ＥＯ
ＣＮ−１００（日本化薬(株)、商品名）〕、多官能エポ
キシ樹脂〔ＥＰＰＮ−５０１（日本化薬(株)、商品
名）、ＴＡＣＴＩＸ−７４２（ダウ・ケミカル社、商品
名）、ＶＧ−３０１０（三井石油化学工業(株)、商品
名）、１０３２Ｓ（油化シェルエポキシ(株)、商品
名）〕、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂〔ＨＰ−
４０３２（大日本インキ化学工業(株)、商品名）〕、脂
環式エポキシ樹脂〔ＥＨＰＥ−３１５０（ダイセル化学
工業(株)、商品名）〕、アミン型エポキシ樹脂〔ＥＬＭ
−１００（住友化学工業(株)、商品名）、ＹＨ−４３４
Ｌ（東都化成(株)、商品名）〕、レゾルシン型エポキシ
樹脂〔デナコールＥＸ−２０１（ナガセ化成工業(株)、
商品名）〕、ネオペンチルグリコール型エポキシ樹脂
〔デナコールＥＸ−２１１（ナガセ化成工業(株)、商品
名）〕、ヘキサンディネルグリコール型エポキシ樹脂
〔デナコールＥＸ−２１２（ナガセ化成工業(株)、商品
名）〕、エチレン・プロピレングリコール型エポキシ樹
脂〔デナコールＥＸ−８１０、８１１、８５０、８５
１、８２１、８３０、８３２、８４１、８６１（ナガセ
化成工業(株)、商品名）〕及び一般式（II）

【化３】〔式中、ｎは０〜５の整数を表す〕で示されるエポキシ
樹脂〔Ｅ−ＸＬ−２４、Ｅ−ＸＬ−３Ｌ（三井東圧化学
(株)、商品名）〕などが挙げられる。これらのエポキシ
樹脂を適宜組み合わせて用いることもできる。

【０００６】また、エポキシ樹脂として、１分子中にエ
ポキシ基を１個だけ有するエポキシ化合物（反応性希釈
剤）を含んでいてもよい。このようなエポキシ化合物
は、本発明の樹脂ペースト組成物の特性を阻害しない範
囲で使用されるが、エポキシ樹脂全量に対して０〜１０
重量％の範囲で使用することが好ましい。このようなエ
ポキシ化合物の市販品としては、ＰＧＥ（日本化薬
(株)、商品名）、ＰＰ−１０１（東都化成(株)、商品
名）、ＥＤ−５０２、５０９（旭電化工業(株)、商品
名）、ＹＥＤ−１２２（油化シェルエポキシ(株)、商品
名）、ＫＢＭ−４０３（信越化学工業(株)、商品名）、
ＴＳＬ−８３５０、ＴＳＬ−８３５５、ＴＳＬ−９９０
５（東芝シリコーン(株)、商品名）などが挙げられる。

【０００７】本発明に用いられる硬化剤としては、特に
制限はないが、例えば、フェノールノボラック樹脂〔Ｈ
−１（明和化成工業(株)、商品名）、ＶＲ−９３００
（三井東圧化学(株)、商品名）〕、フェノールアラルキ
ル樹脂〔ＸＬ−２２５（三井東圧化学(株)、商品
名）〕、アリル化フェノールノボラック樹脂〔ＡＬ−Ｖ
Ｒ−９３００（三井東圧化学(株)、商品名）〕、下記一
般式（III）

【化４】〔式中、Ｒ¹はメチル基、エチル基等のアルキル基を示
し、Ｒ²は水素又は炭化水素基を示し、ｎは２〜４の整
数を示す〕で表される特殊フェノール樹脂〔ＰＰ−７０
０−３００（日本石油化学(株)、商品名）〕、ジシアン
ジアミド、下記一般式（IV）

【化５】〔式中、Ｒ³はｍ−フェニレン基、ｐ−フェニレン基等
の２価の芳香族基、炭素数２〜１２の直鎖又は分岐鎖の
アルキレン基を示す〕で表される二塩酸ジヒドラジド
〔ＡＤＨ、ＰＤＨ、ＳＤＨ（日本ヒドラジン工業(株)、
商品名）〕、エポキシ樹脂とアミン化合物の反応物から
なるマイクロカプセル型硬化剤〔ノバキュア（旭化成工
業(株)、商品名）〕などが挙げられる。

【０００８】硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂１００重
量部に対して０．０１〜９０重量部とするのが好まし
く、０．１〜５０重量部とすることがより好ましい。硬
化剤の配合量が０．０１重量部未満であると硬化性が低
下する傾向があり、９０重量部を超えると粘度が上昇
し、作業性が低下する傾向がある。

【０００９】本発明における樹脂ペースト組成物には、
必要に応じて硬化促進剤を添加することができる。硬化
促進剤としては、有機ボロン塩化合物〔ＥＭＺ・Ｋ、Ｔ
ＰＰＫ（北興化学工業(株)、商品名）〕、三級アミン類
又はその塩〔ＤＢＵ、Ｕ−ＣＡＴ１０２、１０６、８３
０、８４０、５００２（サンアプロ社、商品名）〕、イ
ミダゾール類〔キュアゾール、２Ｐ４ＭＨＺ、Ｃ１７
Ｚ、２ＰＺ−ＯＫ（四国化成(株)、商品名）〕などが挙
げられる。硬化剤及び必要に応じて添加される硬化促進
剤は、それぞれ単独で用いてもよく、また、複数種の硬
化剤及び硬化促進剤を適宜組み合わせて用いてもよい。
硬化促進剤の使用量は、エポキシ樹脂１００重量部に対
して２０重量部以下が好ましい。

【００１０】本発明におけるフィラーとしては、特に制
限はなく、各種のものが用いられるが、例えば、金、
銀、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼等
の導電性の粉体、酸化珪素、窒化硼素、硼酸アルミニウ
ム等の非導電性の粉体が挙げられる。フィラーの配合量
は、特に限定されないが、樹脂ペースト組成物の総量１
００重量部に対して５〜９５重量部とするのが好まし
く、２０〜８０重量部とするのがより好ましい。この配
合量が５重量部未満であると、粘度が低くなり作業性が
低下する傾向があり、９５重量部を超えると、逆に粘度
が高くなり作業性が低下する傾向がある。

【００１１】本発明の樹脂ペースト組成物は、さらに一
般式（Ｉ）で表されるフッ素含有アルカン酸を含有す
る。フッ素含有アルカン酸としては、一般式（Ｖ）

【化６】〔但し、ｍは２〜２０の整数である〕で表されるペルフ
ルオロアルカン酸が好ましい。このようなペルフルオロ
アルカン酸としては、ペルフルオロ酪酸、ペルフルオロ
カプロン酸、ペルフルオロカプリル酸、ペルフルオロカ
プリン酸、ペルフルオロラウリン酸などが挙げられる。
一般式（Ｉ）で表される化合物の配合量は、樹脂ペース
ト組成物の総量１００重量部に対して０．０１〜１．０
重量部とすることが好ましく、０．０３〜０．７重量部
とすることがより好ましい。この配合量が少なすぎると
ブリードアウト抑制効果が低下する傾向があり、多すぎ
ると接着強度が低下する傾向がある。

【００１２】本発明に用いられる脂肪族モノカルボン酸
としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、クロトン酸、
酪酸、チグリン酸、ピバリン酸、吉草酸、ソルビン酸、
カプロン酸、２−エチル酪酸、tert−ブチル酢酸、イソ
カプロン酸、ヘプタン酸、ヘプテン酸、２−オクテン
酸、カプリル酸、２−エチルヘキサン酸、２−プロピル
ペンタン酸、２−ノネン酸、ノナン酸、２−デセン酸、
カプリン酸、ウンデシレン酸、ウンデシル酸、ラウリン
酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、パ
ルミチン酸、２−ヘキシルデカン酸、ステアリン酸、イ
ソステアリン酸、オレイン酸、エライジン酸、ヘプタデ
カン酸、ヘプタデセン酸、リノール酸、リノレン酸、パ
リナリン酸、ノナデカン酸、アラキジン酸などが挙げら
れるが、炭素数６〜２０のものが好ましい。炭素数が６
未満になるとブリードアウト抑制効果が低下する傾向が
あり、２１以上になると溶剤や他の樹脂との相溶性が悪
くなる傾向がある。

【００１３】脂肪族モノカルボン酸の配合量は、樹脂ペ
ースト組成物の総量１００重量部に対して０．０１〜
２．０重量部とするのが好ましく、０．０５〜１．０重
量部とするのがより好ましい。この配合量が少なく過ぎ
ると、ブリードアウト抑制効果が低下する傾向があり、
多すぎると、接着強度が低下する傾向がある。

【００１４】本発明の樹脂ペースト組成物には、ペース
ト組成物の作製時の作業性及び使用時の塗布作業性をよ
り良好ならしめるため、必要に応じて希釈剤を添加する
ことができる。これらの希釈剤としては、ブチルセロソ
ルブ、カルビトール、酢酸ブチルセロソルブ、酢酸カル
ビトール、エチレングリコールジエチルエーテル、α−
テルピネオール等の比較的沸点の高い有機溶剤が好まし
い。その使用量は、樹脂ペースト組成物１００重量部に
対して０〜３０重量部の範囲で使用することが好まし
い。

【００１５】本発明になる樹脂ペースト組成物に、アミ
ノ基を含有するシランカップリング剤を添加すると、よ
り耐ブリード性が向上する。使用しうるアミノ基を含有
するシランカップリング剤としては、例えば、下記の式
（VI）〜（XI）で表されるものがある。

【００１６】

【化７】

【００１７】本発明の樹脂ペースト組成物には、さらに
必要に応じて酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の吸
湿剤、その他のシランカップリング剤、チタンカップリ
ング剤等の接着力向上剤、ノニオン系界面活性剤、フッ
素系界面活性剤等の濡れ向上剤、シリコーン油等の消泡
剤、無機イオン交換体等のイオントラップ剤などを適宜
添加することができる。

【００１８】本発明の樹脂ペースト組成物を製造するに
は、エポキシ樹、硬化剤、フィラー、一般式（Ｉ）で表
されるフッ素含有アルカン酸及び脂肪族モノカルボン酸
並びに必要に応じて添加される希釈剤及び各種添加剤と
ともに、一括又は分割して攪拌器、らいかい器、３本ロ
ール、プラネタリーミキサー等の分散・溶解装置を適宜
組み合わせた装置に投入し、必要に応じて加熱して混
合、溶解、解粒混練又は分散して均一なペースト状とす
ればよい。

【００１９】本発明においては、さらに、上記のように
して製造した樹脂ペースト組成物を用いて半導体素子と
基板とを接着することにより半導体装置とすることがて
きる。本発明の樹脂ペースト組成物を用いて半導体素子
をリードフレーム等の支持部材に接着させるには、ま
ず、支持部材上に樹脂ペースト組成物をディスペンス
法、スクリーン印刷法、スタンピング法などにより塗布
した後、半導体素子を圧着し、その後オーブン、ヒート
ブロック等の加熱装置を用いて加熱硬化することにより
行うことができる。さらに、ワイヤボンド工程を経た
後、通常の方法により封止することにより完成された半
導体装置とすることができる。

【００２０】

【実施例】次に、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれによって制限されるものではない。な
お、以下の実施例及び比較例で用いた材料は、下記の方
法で作製したもの、あるいは入手したものである。

【００２１】（１）エポキシ樹脂の調製ＹＤＦ−１７０（東都化成(株)製のビスフェノールＦ型
エポキシ樹脂の商品名、エポキシ当量＝１７０）７．５
重量部及びＹＬ−９８０（油化シェルエポキシ(株)製ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂の商品名、エポキシ当量
＝１８５）７．５重量部を８０℃に加熱し、１時間攪拌
を続け、均一なエポキシ樹脂溶液を得た。

【００２２】（２）硬化剤の調製Ｈ−１（明和化成(株)製フェノールノボラック樹脂の商
品名、水酸基当量＝１０６）１．０重量部及び希釈剤と
してＰＰ−１０１（東都化成(株)製アルキルフェニルグ
リシジルエーテルの商品名、エポキシ当量＝２３０）
２．０重量部を１００℃に加熱し、１時間攪拌を続け、
均一なフェノール樹脂溶液を得た。

【００２３】（３）硬化促進剤２Ｐ４ＭＨＺ（四国化成(株)製のイミダゾール化合物の
商品名）である。（４）フィラーＴＣＧ−１（徳力化学研究所製、銀粉の商品名）であ
る。

【００２４】実施例１〜４及び比較例１〜２表１に示す配合割合で上記のエポキシ樹脂、上記の硬化
剤及び硬化促進剤、希釈剤としてＰＰ−１０１、フィラ
ー、フッ素含有アルカン酸（ペルフルオロカプロン酸、
ペルフルオロラウリン酸）及び脂肪族モノカルボン酸を
混合し、３本ロールを用いて混練した後、５トル（Tor
r）以下で１０分間脱泡処理を行い、樹脂ペースト組成
物を得た。この樹脂ペースト組成物の特性（粘度、接着
強度及びブリードアウト）を下記の方法で測定し、結果
を表１に示す。

【００２５】粘度ＥＨＤ型回転粘度計（東京計器社製）を用いて２５℃に
おける粘度（Pa・s）を測定した。接着強度樹脂ペースト組成物をＡｇめっき付き銅リードフレーム
上に約２００μｇ塗布し、この上に２mm×２mmのＳｉチ
ップ（厚さ約０．４mm）を圧着し、さらに２００℃に設
定したヒートブロック上に載せ、６０秒加熱硬化させ
た。これを自動接着力試験装置（ＢＴ１００、Ｄａｇｅ
社製）を用い、室温における剪断接着強度（kg／チッ
プ）を測定した。

【００２６】ブリードアウト樹脂ペースト組成物をＡｇめっき付き銅リードフレーム
上に２００〜４００μｇ塗布し、２５℃で１時間放置し
た後、２００℃に設定したヒートブロック上に載せ、６
０秒加熱硬化させた。これについて光学顕微鏡を用い
て、硬化物からのＡｇめっき面へのにじみ幅を観察測定
した。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１に示した結果から、比較例１ではブリ
ードアウトの発生が大きく、比較例２ではブリードアウ
トの発生は抑制されるが、接着強度が低下し、充分な接
着強度が得られないことが分かる。それに対して実施例
１〜４に示した本発明の樹脂ペースト組成物は、接着強
度が高く、ブリードアウトの発生も抑制されることが確
認された。

【００２９】

【発明の効果】本発明の樹脂ペースト組成物は、半導体
装置のダイボンディング材として使用した場合に、接着
性に優れ、しかも金属フレーム、セラミック配線板、ガ
ラスエポキシ配線板、ポリイミド配線板等の基板へのブ
リードアウトの発生を抑えることができる。また、本発
明の半導体装置は、本発明になる樹脂ペースト組成物を
使用しているため、半導体素子の接着強度が高く、ブリ
ードアウトの発生も少なく、信頼性に優れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川澄雅夫茨城県日立市東町四丁目13番１号日立化成工業株式会社山崎工場内Ｆターム(参考） 4J040 EB032 EC061 EC071 HB23 HB24 JA05 KA16 KA42 LA11 MA02 MA04 MA05 MA10 NA20 5F047 BA34 BB04 BB16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂、硬化剤、フィラー、一般
式（Ｉ）【化１】〔式中、ｎは３〜２１の整数であり、Ｘは各々独立に水
素又はフッ素であり、これらの総数の７０％以上がフッ
素である〕で表されるフッ素含有アルカン酸及び脂肪族
モノカルボン酸を含有してなる樹脂ペースト組成物。
【請求項２】請求項１記載の樹脂ペースト組成物を用
いて半導体素子を基板に接着してなる半導体装置。