JP2000239627A - ダイアタッチペースト - Google Patents

ダイアタッチペースト

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JP2000239627A
JP2000239627A JP11047507A JP4750799A JP2000239627A JP 2000239627 A JP2000239627 A JP 2000239627A JP 11047507 A JP11047507 A JP 11047507A JP 4750799 A JP4750799 A JP 4750799A JP 2000239627 A JP2000239627 A JP 2000239627A
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JP
Japan
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resin
paste
thermosetting resin
inorganic filler
curing
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JP11047507A
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English (en)
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Toshiro Takeda
敏郎 竹田
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
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    • HELECTRICITY
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    • H01L2924/013Alloys
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    • H01L2924/01322Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
    • HELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱時接着強度を低下させないで、IC等の大
型チップと銅フレーム等の組合せでもチップクラックや
反りによるIC等の特性不良が起こらず、速硬化でかつ
ボイドの発生のない樹脂ペーストを提供する。 【解決手段】 (A)熱硬化性樹脂と(B)無機フィラ
ーとを必須成分としてなり、熱硬化性樹脂中に含まれる
窒素原子の量が2〜10重量%であるダイアタッチペー
ストである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はIC、LSI等の半
導体素子を金属フレーム等に接着する樹脂ペーストに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】エレクトロニクス業界の最近の著しい発
展により、トランジスター、IC、LSI、超LSIと進化して
きており、これら半導体素子に於ける回路の集積度が急
激に増大すると共に大量生産が可能となり、これらを用
いた半導体製品の普及に伴って、その量産に於ける作業
性の向上並びにコストダウンが重要な問題となってき
た。従来は半導体素子を金属フレームなどの導体にAu-S
i共晶法により接合し、次いでハーメチックシールによ
って封止して、半導体製品とするのが普通であった。し
かし量産時の作業性、コストの面より、樹脂封止法が開
発され、現在は一般化されている。これに伴い、マウン
ト工程に於けるAu-Si共晶法の改良としてハンダ材料や
樹脂ペースト即ちマウント用樹脂による方法が取り上げ
られるようになった。
【0003】しかし、ハンダ法では信頼性が低いこと、
素子の電極の汚染を起こし易いこと等が欠点とされ、高
熱伝導性を要するパワートランジスター、パワーICの素
子に使用が限られている。これに対しマウント用樹脂は
ハンダ法に較べ、作業性に於いても信頼性等に於いても
優れており、その需要が急激に増大している。
【0004】更に近年、IC等の集積度の高密度化によ
り、チップが大型化してきている。一方、従来用いられ
てきたリードフレームである42合金フレームが高価なこ
とより、コストダウンの目的から銅フレームが用いられ
るようになってきた。ここでIC等のチップの大きさが約
4〜5mm角より大きくなると、IC等の組立工程での加熱に
より、マウント法としてAu-Si共晶法を用いると、チッ
プの熱膨張率と銅フレームの熱膨張率との差からチップ
のクラックや反りによる特性不良が問題となってきてい
る。
【0005】即ちこれは、チップの材料であるシリコン
等の熱膨張率が3×10-6/℃であるのに対し、42合金フレ
ームでは8×10-6/℃であるが、銅フレームでは20×10-6
/℃と大きくなる為である。これに対し、マウント法と
してマウント用樹脂を用いることが考えられるが、従来
のエポキシ樹脂系ペーストでは、熱硬化性樹脂で三次元
硬化する為、弾性率が高く、チップと銅フレームとの歪
を吸収するには至らなかった。
【0006】また、硬化時に架橋密度を小さくするよう
なエポキシ樹脂、例えばエポキシモノマーを多量に含む
ものを使用すれば弾性率を低くできるが、接着強度が低
下するという欠点があった。更に通常のエポキシ樹脂は
粘度が高く、これに無機フィラーを配合すると粘度が高
くなりすぎ、ディスペンス時の糸ひきが発生し作業性が
悪くなる。作業性を改良するために多量の溶剤を添加す
るとボイドが発生するという問題があった。
【0007】また従来のマウント用樹脂は硬化に150〜2
00℃のオーブンで1〜2時間加熱処理する必要があった。
しかし、最近では半導体組立工程の合理化のため、オー
ブンで30分以内に硬化するインライン化の要求が高ま
っている。速硬化にするためには、硬化促進剤を多量に
添加する方法があるが、常温または低温での保存性、す
なわちポットライフやシェルライフが短くなり、1液タ
イプでは実用性がなく、熱時の接着強度も低いという欠
点があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱時
接着強度を低下させないで、IC等の大型チップと銅フ
レーム等の組合せでもチップクラックや反りによるIC
等の特性不良が起こらず、速硬化でかつボイドの発生の
ない樹脂ペーストを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)熱硬化
性樹脂と(B)無機フィラーとを必須成分としてなり、
熱硬化性樹脂中に含まれる窒素原子の量が2〜10重量
%であるダイアタッチペーストである。
【0010】本発明に用いる熱硬化性樹脂(A)とは、
樹脂、硬化剤、硬化促進剤等からなる一般的な熱硬化性
樹脂であり、その熱硬化性樹脂中に含まれる窒素原子の
量が2〜10重量%であることが必要である。窒素原子
が硬化した樹脂の成分中に存在することによって強固な
接着強度が得られるが、特にその量が2〜10重量%の
範囲で有れば吸湿後の接着強度の低下も少ないので、半
導体用ダイアタッチペーストとして用いると信頼性の高
い半導体装置、パッケージを得ることが出来る。更に好
ましくは、窒素原子含有量が3〜8重量%である。窒素
原子含有量が2重量%未満であると接着強度向上の効果
に乏しく、10重量%を越えると硬化樹脂成分の極性が
高くなりすぎてしまうため吸水率が大きくなり、吸湿後
の接着強度が低下してしまうので好ましくない。
【0011】窒素原子は、樹脂、硬化剤、硬化促進剤の
何れに含まれていても良いが、硬化性樹脂成分は常温で
液状のものが、配合するときの作業性及び配合後の粘度
の点から好ましい。
【0012】常温で窒素原子を含有する液状の樹脂とし
ては、液状のシアネート樹脂、グリシジルアミン型の液
状エポキシ樹脂、ラジカル重合性の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る。硬化
剤として窒素原子を有するものとしては脂肪族アミン、
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。
【0013】硬化促進剤としては各種のイミダゾール化
合物あり、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。
【0014】本発明においては窒素原子を含まない熱硬
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
ることができる。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。
【0015】本発明に用いる無機フィラー(B)として
は銀粉、シリカフィラー等がある。
【0016】銀粉は導電性を付与するために用いられ、
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。又銀粉
の形状としてはフレーク状、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。又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
も各種のものを適宜混合してもよい。
【0017】本発明に用いるシリカフィラーは平均粒径
1〜20μmで最大粒径50μm以下のものである。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時に、ニードルの出口
を塞ぎ、長時間の連続使用ができない。又比較的粗いシ
リカフィラーと細かいシリカフィラーとを混合して用い
ることもでき、形状についても各種のものを適宜混合し
てもよい。
【0018】又、必要とされる特性を付与するために本
発明以外の無機フィラーを添加してもよい。
【0019】本発明における樹脂ペーストには、必要に
より用途に応じた特性を損なわない範囲内で、シランカ
ップリング剤、チタネートカップリング剤、顔料、染
料、消泡剤、界面活性剤、溶剤等の添加剤を用いること
ができる。本発明の製造法としては、例えば、各成分を
予備混合し、三本ロール等を用いて混練し、ペーストを
得た後、真空下脱抱する方法等がある。
【0020】
【実施例】本発明を実施例で具体的に説明する.各成分
の配合割合は重量部とする。
【0021】<実施例1〜4、比較例1〜5>表1に示
した組成の各成分と無機フィラーを配合し、三本ロール
で混練して樹脂ペーストを得た。この樹脂ペーストを真
空チャンバーにて2mmHgで30分間脱泡しダイアタッチペ
ーストを得た。得られたペーストは以下の方法により各
種の性能を評価した。評価結果を表1に示す。
【0022】用いる原料成分は次のとおりである。 ・ビスフェノールF型エポキシ樹脂(BPF):粘度50
00mPa・s、エポキシ当量170 ・ *1:反応性希釈剤 :パラーターシャリーブチル
フェニルグリシジルエーテル ・ *2:次式のとおり
【化1】
【0023】・ *3:次式のとおり
【化2】 ・ *4:次式のとおり
【化3】
【0024】・ *5:次式のとおり
【化4】 ・潜在性硬化剤(B):ジシアンジアミド(DDA)
【0025】・ *6:次式のとおり
【化5】 ・ *7 1、1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5
−トリメチルシクロヘキサン
【0026】・ 無機フィラー(B): 銀粉 :粒径が0.1〜50μmで平均粒径3μmのフレーク状 シリカフィラー:平均粒径5μmで最大粒径20μmのシ
リカフィラー
【0027】<評価方法> ・粘度 :E型粘度計(3°コーン)を用い25
℃、2.5rpmでの値を測定し粘度とした。 ・接着強度 :2×2mmのシリコンチップをペース
トを用いて銅フレームにマウントし、175℃中20分
間の条件でオーブン中で硬化した。硬化後マウント強度
測定装置を用い25℃、250℃での熱時ダイシェア強
度を測定した。 ・ポットライフ:25℃の恒温槽内にペーストを放置し
た時の粘度が初期粘度の1.2倍以上に増粘するまでの
日数を測定した。
【0028】
【表1】
【0029】実施例1〜4では吸湿前後において熱時接
着強度の優れたペーストが得られるが、比較例1〜4で
は樹脂硬化物中の窒素原子量が少ないために接着強度が
全般に低いペーストしか得られない。逆に比較例5では
窒素原子量が多すぎるため極性が高くなって吸湿後の接
着強度が低下する。
【0030】
【発明の効果】本発明のダイアタッチペーストは、オー
ブン硬化での速硬化が可能で、熱時接着強度が高いた
め、IC等の大型チップと銅フレームとの接着に適してお
り、IC組立工程でのチップクラックやチップ歪みによる
IC等の特性不良を防止できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 AA021 CD001 CM021 DA116 DJ016 EN017 EN057 ER007 ER017 ER027 EU117 EU187 FD016 FD157 FD200 GJ01 4J040 EC031 EC061 EC071 EC081 EC121 EC261 EH021 HA066 HA306 JA05 JB02 KA01 KA03 KA32 KA42 LA03 LA05 LA08 MA02 NA20 5F047 AA11 BA23 BA34 BB11 BB16

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)熱硬化性樹脂と(B)無機フィラ
    ーを必須成分としてなり、熱硬化性樹脂中に含まれる窒
    素原子の量が2〜10重量%であることを特徴とするダ
    イアタッチペースト。
JP11047507A 1999-02-25 1999-02-25 ダイアタッチペースト Pending JP2000239627A (ja)

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