JP2001055482A - 半導体用樹脂ペースト及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents
半導体用樹脂ペースト及びそれを用いた半導体装置Info
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Abstract
応力緩和性に優れ、大型チップと銅フレームとの接着に
適したペーストを提供する。 【解決手段】 エポキシ樹脂、潜在性硬化剤、イミダゾ
ール化合物及び無機フィラーからなり、エポキシ樹脂は
液状エポキシ樹脂とエポキシ基を有する反応性希釈剤か
らなる半導体樹脂ペーストである。
Description
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。
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。
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。
り、チップが大型化してきており、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。
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。
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。また従来の
マウント用樹脂は硬化に150〜200℃のオーブンで1〜2時
間加熱処理する必要があった。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。
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。
を低下させないで低弾性率化をはかったもので、一般式
(1)の構造を有する液状エポキシ樹脂とエポキシ基を
有する反応性希釈剤の重量比が60:40〜90:10
である(A)エポキシ樹脂、(B)潜在性硬化剤、
(C)イミダゾール化合物、(D)無機フィラーからな
り、成分(A)100重量部に対し、成分(B)が0.
5〜5重量部、成分(C)が0.5〜10重量部である
半導体用樹脂ペーストである。また、上記の半導体用樹
脂ペーストを用いて製作された半導体装置である。
(A)は、一般式(1)の構造を有する液状エポキシ樹
脂とエポキシ基を有する反応性希釈剤の重量比が60:
40〜90:10である液状のエポキシ樹脂である。一
般式(1)で示されるものは分子量により各種のものが
あるが、分子量が小さく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。
と混合するエポキシ基を有する反応性希釈剤には、例え
ば、n−ブチルグリシジルエーテル、バーサティック酸
グリシジルエステル、スチレンオサイド、エチルヘキシ
ルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、
クレジルグリシジルエーテル、ブチルフェニルグリシジ
ルエーテル等があり、これらの内の1種類あるいは複数
種と併用可能である。
とエポキシ基を有する反応性希釈剤の重量比は60:4
0〜90:10であることが好ましい。反応性希釈剤の
重量比が40を越えると接着強度が弱く、10未満では
樹脂ペーストとしたときに粘度が高くなり作業性が低下
する。
して用いてもよい。上記エポキシ樹脂と混合する場合の
他のエポキシ樹脂としては,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。
ポキシ樹脂の硬化剤として用いられ、例えばアジピン酸
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やジシアンジアミド等の潜在性硬化
剤である。潜在性硬化剤を用いるとフェノール硬化剤単
独で硬化した場合に比べ著しく熱時接着強度が高くな
る。又潜在性硬化剤はフェノール硬化剤よりも当量が小
さいため、併用することにより粘度がそれ程高くなく、
又潜在性であるため保存性にも優れたペーストを得るこ
とができる。潜在性硬化剤(B)の配合量は全エポキシ
樹脂に対し、0.5〜5重量部使用するのが好ましい。0.5
重量部未満では熱時接着強度が弱く、5重量部を越える
と低応力性が低下する。
めイミダゾール化合物(C)を使用することを必須とし
ている。一般にイミダゾール化合物は、目的とする温度
170〜250℃で硬化時間が短いことが知られてい
る。イミダゾール化合物としては、例えば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
の内の1種類あるいは複数種と併用可能である。イミダ
ゾール化合物の配合量は、全エポキシ樹脂に対し、0.
5〜10重量部使用するのが好ましい。0.5重量部未
満では熱時接着強度が弱く、10重量部を越えるとポッ
トライフ著しく短くなる。
は銀粉、シリカフィラー等がある。
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。
1〜20μmで最大粒径50μm以下のものである。平均粒
径が1μm以下だと粘度が高くなり、20μm以上だと塗
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。
発明以外の無機フィラーを添加してもよい。
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てペーストを得
た後、真空下脱抱すること等がある。
作された半導体装置は、オーブン硬化での速硬化が可能
で、熱次接着強度の低下がなく、大型チップと銅フレー
ム等の組み合わせでも反りがないため、信頼性の高い半
導体装置を得ることが出来る。半導体用樹脂ペーストを
用いて半導体装置を製作する方法は公知の方法を用いる
ことが出来る。
の配合割合は重量部とする。
び表2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分間脱泡した
後、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及び表2に示す。
A):粘度2000mPa・s、エポキシ当量210
A):粘度9000mPa・s、エポキシ当量185 ・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 ・反応性希釈剤 :フェニルグリシジルエーテル ・潜在性硬化剤(B):ジシアンジアミド(DDA) ・イミダゾール化合物(C):2−フェニル−4−メチ
ル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール(2P4MH
Z) ・ 無機フィラー(D):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
5rpmでの値を測定し粘度とした。 ・弾性率:テフロンシート上にペーストを幅10mm長
さ約150mm厚さ100μmに塗布し、200℃オー
ブン中30分間硬化した後、引っ張り試験機で試験長1
00mm引っ張り速度1mm/分にて測定し得られた応
力―ひずみ曲線の初期勾配より弾性率を算出した。 ・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200℃中30分間オー
ブン中で硬化した。硬化後マウント強度測定装置でを用
い25℃,250℃での熱時ダイシェア強度を測定し
た。 ・反り量:6×15×0.3mmシリコンチップを銅フ
レーム(200μm厚さ)に導電性樹脂ペーストでマウ
ントし、200℃20分間硬化した後、チップの反りを
表面粗さ計(測定長13mm)で測定した。 ・ポットライフ:25℃の恒温槽内に樹脂ペーストを放
置した時の粘度が初期粘度の1.2倍以上増粘するまで
の日数を測定した。
(低弾性率、低反り量)及びポットライフが長い優れた
ペーストが得られるが、比較例1はビスフェノールA型
エポキシ樹脂を使用したため低応力性が悪く、反り量が
大きくなりチップクラックが発生した。比較例2はビス
フェノールF型エポキシ樹脂を使用したため低応力性が
悪く、反り量が大きくなりチップクラックが発生した。
比較例3は反応性希釈剤の配合量が多く、接着強度が著
しく低下した。比較例4は反応性希釈剤の配合量が少な
く、粘度が著しく高くなり作業性が低下した。比較例5
は潜在性硬化剤の配合量が少なく、接着強度が著しく低
下した。比較例6は潜在性硬化剤の配合量が多く、反り
量が大きくなりチップクラックが発生した。比較例7は
イミダゾール化合物の配合量が少なく、接着強度が著し
く低下した。比較例8はイミダゾール化合物の配合量が
多く、ポットライフが著しく短くなった。
ブン硬化での速硬化が可能で、熱時接着強度が高く、か
つ応力緩和性に優れているため、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、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 一般式(1)の構造を有する液状エポキ
シ樹脂とエポキシ基を有する反応性希釈剤の重量比が6
0:40〜90:10である(A)エポキシ樹脂、
(B)潜在性硬化剤、(C)イミダゾール化合物、
(D)無機フィラーからなり、成分(A)100重量部
に対し、成分(B)が0.5〜5重量部、成分(C)が
0.5〜10重量部であることを特徴とする半導体用樹
脂ペースト。 【化1】 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体用樹脂ペーストを
用いて製作された半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23072799A JP3555930B2 (ja) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | 半導体用樹脂ペースト及びそれを用いた半導体装置 |
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JP3555930B2 JP3555930B2 (ja) | 2004-08-18 |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2001106873A (ja) * | 1999-10-07 | 2001-04-17 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体用樹脂ペースト及びそれを用いた半導体装置 |
WO2008050879A1 (fr) * | 2006-10-24 | 2008-05-02 | Nippon Steel Chemical Co., Ltd. | Composition de resine epoxy et produit durci |
KR101500215B1 (ko) * | 2013-12-06 | 2015-03-06 | 현대자동차주식회사 | 가변식 충격 흡수 장치 |
JPWO2018180451A1 (ja) * | 2017-03-29 | 2019-11-21 | Dic株式会社 | エポキシ樹脂、製造方法、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 |
WO2021137537A1 (ko) * | 2020-01-02 | 2021-07-08 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 에폭시 수지, 이를 포함하는 에폭시 도료 조성물, 상기 에폭시 도료 조성물에 의해 형성된 도막 및 상기 도막 부착 기재 |
-
1999
- 1999-08-17 JP JP23072799A patent/JP3555930B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2001106873A (ja) * | 1999-10-07 | 2001-04-17 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体用樹脂ペースト及びそれを用いた半導体装置 |
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US9371878B2 (en) | 2013-12-06 | 2016-06-21 | Hyundai Motor Company | Apparatus for variable shock absorption |
JPWO2018180451A1 (ja) * | 2017-03-29 | 2019-11-21 | Dic株式会社 | エポキシ樹脂、製造方法、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 |
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