JP2001019821A - ダイアタッチペースト及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のダイアタッチペーストの特性を維持し
つつ、且つ非常に短時間でも硬化が可能なペーストを提
供する。 【解決手段】 （Ａ）イソシアヌル酸エチレンオキサイ
ド変性ジアクリレート又はトリアクリレート、（Ｂ）モ
ノアクリレート及び／又はモノメタクリレート、（Ｃ）
リン酸基含有アクリレート及び／又はリン酸基含有メタ
クリレート、（Ｄ）脂環式エポキシ基を有するアルコキ
シシラン、（Ｅ）有機過酸化物及び／又はアゾ化合物、
（Ｆ）無機フィラー、（Ｇ）ポリカルボジイミド樹脂か
らな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した半導体装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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】近年半導体パッケージの生産量は増加の
一歩をたどっており、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、この工程に関しては時間短縮及び低温
硬化がキーポイントになっている。硬化の過程はバッチ
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、より低温、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、ダイアタッチペース
トとしてはさらにシリコンチップとリードフレームとの
線膨張の差を緩和するために低応力性が重要である。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）を維持する材
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。

【０００４】

【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見いだすべく鋭
意検討した結果完成させるに至ったものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）一般式
（１）で示されるイソシアヌル酸エチレンオキサイド変
性ジアクリレート又はトリアクリレート、（Ｂ）一般式
（２）で示されるモノアクリレート及び／又はモノメタ
クリレート、（Ｃ）一般式（３）で示されるリン酸基含
有アクリレート及び／又は一般式（４）で示されるリン
酸基含有メタクリレート、（Ｄ）脂環式エポキシ基を有
するアルコキシシラン、（Ｅ）有機過酸化物及び／又は
アゾ化合物、（Ｆ）無機フィラー、（Ｇ）ポリカルボジ
イミド樹脂からなるダイアタッチペーストである。

【０００６】

【化１】

【化２】

【化３】

【化４】

【０００７】

【発明の実施の形態】更に好ましい形態としては、該
（Ａ）一般式（１）で示されるイソシアヌル酸エチレン
オキサイド変性ジアクリレート又はトリアクリレートと
該（Ｂ）一般式（２）で示されるモノアクリレート及び
／又はモノメタクリレートとの重量比が８０／２０から
２０／８０であるダイアタッチペーストである。また、
上記のダイアタッチペーストを用いて製作した半導体装
置である。

【０００８】本発明に用いられるアクリレート樹脂は一
般式（１）で示されるイソシアヌル酸エチレンオキサイ
ド変性ジアクリレート又はトリアクリレートと一般式
（２）で示されるモノアクリレート及び／又はモノメタ
クリレートの重量比が８０／２０〜２０／８０である事
が好ましい。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】一般式（１）で示されるアクリレート樹脂
は粘度が高いため反応性希釈剤として（メタ）アクリル
基を一つ含むモノ（メタ）アクリレートを添加する。更
に本発明に使用されるモノ（メタ）アクリレートは式
（２）で示され、さらには置換基Ｒ₂が脂環族及び／又
は芳香族基を含み、置換基Ｒ₂中の全炭素数が１０個以
上であることが重要である。この条件を満たす事により
希釈剤としての効果だけでなく、嵩高い置換基を有する
ため硬化中の収縮を押さえることができ、界面の接着信
頼性を高めることができる。脂環族、芳香族基を含まず
炭素数が１０個以上の置換基の場合は硬化収縮に関して
は低減できるが脂肪族炭化水素の特性により接着性が低
下してしまうので好ましくない。

【００１０】モノ（メタ）アクリレートの例としては、

【化５】 等が挙げられ、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】また、本発明においては他のアクリレート
樹脂を混合して用いてもよい。上記アクリレート樹脂と
混合する場合の他のアクリレート樹脂としては、例えば
ヒドロキシアルキルアクリル酸、ポリアルキレングリコ
ールおよびジイソシアネートの反応により得られるウレ
タンアクリレート、ポリエステルアクリレート等があ
る。

【００１２】次に、成分（Ｃ）と成分（Ｄ）の総添加量
は成分（Ａ）及び成分（Ｂ）の総重量に対して、０．０
０１≦（Ｃ＋Ｄ）／（Ａ＋Ｂ）≦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。

【００１３】本発明において成分（Ｃ）と成分（Ｄ）は
必須成分であり、一方が欠けても本発明を具現すること
はできない。その構成比は０．１≦Ｃ／Ｄ≦１０である
ことが好ましい。０．１を下回るとアルコキシシランの
濃度が低くなり、接着界面への効果が低下する。また、
１０を越えるとリン酸基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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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）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ライフ（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。

【００１８】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。

【００１９】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。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２〜１０μ
ｍ、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。

【００２０】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。

【００２１】本発明に用いられる成分Ｇのポリカルボジ
イミド樹脂はイソシアネートの脱炭酸反応によって得ら
れる樹脂である。アクリル樹脂に配合することにより、
硬化物のガラス転移温度が上がり、耐熱性を向上させる
ことが出来る。また、ポリカルボジイミド樹脂中に含ま
れる極性基の働きで接着性も向上させることが出来る。
添加量は成分（Ａ）＋（Ｂ）の総重量に対して、１重量
％から３０重量％であることが好ましい。１重量％より
少ないと耐熱性及び接着性向上の効果が乏しく、３０重
量％より多いと硬化速度を低下させたり、粘度が高くな
りすぎて作業性を低下させるので好ましくない。

【００２２】本発明における樹脂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】本発明のペーストの製造方法としては、例
えば予備混合して三本ロール等を用いてペーストを得て
真空下脱泡する。本発明のダイアタッチペーストを用い
て半導体素子をリードフレーム等に接着して半導体装置
を製作することができ、これらの半導体装置は従来の特
性を維持しているため信頼性が高くかつ生産性も高いた
め優れた半導体装置を得ることができる。半導体装置の
製造方法は従来の公知の方法を用いることができる。

【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＞一般式（１）で示されるイソシアヌル
酸エチレンオキサイド変性ジアクリレート（東亞合成
（株）・製、Ｍ−２１５）、下記の構造式で示されるモ
ノアクリレート、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、ＫＢＭ３０３）、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、ポリカルボジイミド樹脂
（日清紡（株）・製、カルボジライト１０Ｍ−ＳＰ）、
更に無機フィラーとして平均粒径３μｍ、最大粒径２０
μｍ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。

【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：ペーストを用いて、２×２ｍｍのシリコン
チップを銅フレームにマウントし、１８０℃のオーブン
中で１５分硬化した。硬化後プッシュプルゲージを用い
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
スチップをマウントし、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、１５％を越えるものを不良とした。 ・ＷＢ処理時の剥離：リードフレームに６ｍｍ×１５ｍ
ｍのチップをマウントし、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
００ミクロンの銅フレームに６ｍｍ×１５ｍｍ×０．３
ｍｍのシリコンチップをペーストを用いて１７５℃１５
秒でペースト厚みが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。 ・耐パッケージクラック性：スミコンＥＭＥ−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℃、相対湿度８５
％、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 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

【００２６】＜比較例１〜９＞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。

【００２７】評価結果を表１及び表２に示す。

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【化１】

【００３０】

【化６】

【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、限定
された構造のイソシアヌルエチレンオキサイド変性ジア
クリレート又はトリアクリレートと嵩高い置換基を有す
るモノアクリレートの組み合わせにより速硬化性及び接
着性に優れ、更にポリカルボジイミド樹脂を添加するこ
とにより耐熱性及び接着性が向上し、その結果優れた耐
半田クラック性が発現されたペーストである。また、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、従来の特性を維持しながら生産性の高い半導体
装置である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 BG04X BG07W BG07Y CM04Z DA068 DE148 DE238 DF018 DJ018 EK007 EK017 EK057 EQ017 ET007 EX046 FD018 FD147 GQ05 4J040 EH001 EH002 FA151 FA152 FA161 FA162 FA171 FA172 FA211 FA212 HB41 HC14 HD35 JA05 KA42 LA05 NA20 4J100 AL08P AL67P BA07P BA11P BA15P BA64P BC26P BC43P BC44P BC45P BC75P CA01 FA03 JA46

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）一般式（１）で示されるイソシア
   ヌル酸エチレンオキサイド変性ジアクリレート又はトリ
   アクリレート、（Ｂ）一般式（２）で示されるモノアク
   リレート及び／又はモノメタクリレート、（Ｃ）一般式
   （３）で示されるリン酸基含有アクリレート及び／又は
   一般式（４）で示されるリン酸基含有メタクリレート、
   （Ｄ）脂環式エポキシ基を有するアルコキシシラン、
   （Ｅ）有機過酸化物及び／又はアゾ化合物、（Ｆ）無機
   フィラー、（Ｇ）ポリカルボジイミド樹脂からなること
   を特徴とするダイアタッチペースト。 【化１】 【化２】 【化３】 【化４】
2. 【請求項２】 該（Ａ）一般式（１）で示されるイソシ
   アヌル酸エチレンオキサイド変性ジアクリレート又はト
   リアクリレートと該（Ｂ）一般式（２）で示されるモノ
   アクリレート及び／又はモノメタクリレートとの重量比
   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】 請求項１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。