JP2001164231A - High-purity adhesive for semiconductor - Google Patents

High-purity adhesive for semiconductor

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JP2001164231A
JP2001164231A JP34704899A JP34704899A JP2001164231A JP 2001164231 A JP2001164231 A JP 2001164231A JP 34704899 A JP34704899 A JP 34704899A JP 34704899 A JP34704899 A JP 34704899A JP 2001164231 A JP2001164231 A JP 2001164231A
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Japan
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adhesive
purity
silica
fumed silica
particle size
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Shigeru Koshibe
茂 越部
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the subject highly reliable adhesive excellent in adhesivity, stability and workability, and capable of markedly improving the moisture resistance of high-density semiconductor devices. SOLUTION: This adhesive for semiconductors contains 0.1-20 wt.% of high- purity fumed silica (ultrafine particulate silica made by combustion method and having an average particle size of 5-100 nm and water-soluble chlorine level of <=25 ppm) and preferably contains 5-70 wt.% of high-purity silica balloons <=5 μm in average size, <=60% in CV value and <=10 μS/cm in the electric conductivity of the extract water; wherein a base adhesive is pref. at least one selected from flexible adhesives, i.e., silicone-, flexible epoxy- and thermoplastic elastomer-based ones.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、高密度半導体装置
用の接着剤に関するものである。ここでいう接着剤と
は、半導体装置を組み立てるに際し、半導体チップ、放
熱板、回路基板等を取り付けるため異種素材を接着する
とともに機密保護及び衝撃緩衝の役目をするものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adhesive for a high-density semiconductor device. Here, the adhesive is used to attach a semiconductor chip, a heat radiating plate, a circuit board, and the like to attach different kinds of materials when assembling the semiconductor device, and also to perform a role of security protection and shock absorption.

【0002】[0002]

【従来の技術】情報及び通信分野に於ける技術の急速な
進歩に呼応して、電子機器の性能向上、小型化、軽量化
及び低コスト化が強く求められている。これらの要望を
満たすため、電子機器の心臓部である半導体装置の高密
度化が必須のものとなっている。半導体装置の高密度化
は、例えば、半導体ベアチップを基板に直接取り付ける
フリップチップ・ボンディング加工法、更には、電極を
面状に配置したBGA(ボール・グリッド・アレイ)加
工法やCSP(チップ・サイズ・パッケージ)加工法等
の技術によりその実現が図られている。
2. Description of the Related Art In response to rapid advances in technology in the information and communication fields, there is a strong demand for improved performance, smaller size, lighter weight, and lower cost of electronic devices. To meet these demands, it is essential to increase the density of semiconductor devices, which are the heart of electronic devices. To increase the density of a semiconductor device, for example, a flip chip bonding method for directly attaching a semiconductor bare chip to a substrate, a BGA (ball grid array) processing method in which electrodes are arranged in a plane, or a CSP (chip size)・ Package) Realization is achieved by techniques such as processing methods.

【0003】半導体装置の高密度化に当たって、接着剤
を使用して半導体チップ、放熱板、回路基板等を取り付
ける技術が進歩している。この技術は、異種素材同士を
接着するとともに半導体装置を腐食及び熱応力より守る
役目をするものである。即ち、接着剤には接着力だけで
なく高い品質性能が求められる。
In order to increase the density of semiconductor devices, techniques for attaching a semiconductor chip, a heat sink, a circuit board, and the like using an adhesive have been developed. This technique serves to adhere different materials and protect the semiconductor device from corrosion and thermal stress. That is, the adhesive is required to have not only adhesive strength but also high quality performance.

【0004】半導体装置は自然環境下で長期使用すると
漏電や断線により動作不良を起こす場合がある。この大
きな原因の一つが電気回路等の腐食によるものである。
外部より水が侵入し、素材中の水溶性不純物が溶出する
ことにより半導体装置の電気回路部分が腐食し動作不良
を起こすものである。又、外部からの水侵入を防止する
ためには、半導体装置は高精度で接着する必要があり、
接着剤の作業性も重要な要因である。
When a semiconductor device is used for a long period of time in a natural environment, malfunction may occur due to electric leakage or disconnection. One of the major causes is corrosion of electric circuits and the like.
Water enters from the outside and water-soluble impurities in the material are eluted, thereby corroding the electric circuit portion of the semiconductor device and causing malfunction. Also, in order to prevent water intrusion from the outside, the semiconductor device needs to be bonded with high precision,
The workability of the adhesive is also an important factor.

【0005】半導体装置は組立時や使用時の熱応力によ
り不良を起こす場合がある。この原因の一つが半導体部
材と接着剤との熱膨張差である。例えば、半導体チップ
の熱膨張は小さく接着剤の熱膨張が大きいので、接着剤
は膨張しようとし半導体がその膨張を抑えようとするの
で応力が発生し、それが半導体装置の故障原因になり、
最悪の場合半導体装置自身の破壊の原因になるのであ
る。
[0005] In some cases, a semiconductor device may fail due to thermal stress during assembly or use. One of the causes is a difference in thermal expansion between the semiconductor member and the adhesive. For example, since the thermal expansion of the semiconductor chip is small and the thermal expansion of the adhesive is large, the adhesive tends to expand and the semiconductor tries to suppress the expansion, so stress is generated, which causes a failure of the semiconductor device,
In the worst case, it causes destruction of the semiconductor device itself.

【0006】従来の接着剤は、作業性を良くしたり熱膨
張を小さくするために充填剤としてシリカが使用され
る。具体的には、接着剤の粘度やチキソ性を調整し作業
性を良くするため燃焼製法による煤状の超微粒子シリカ
(ヒュームドシリカ)、熱膨張を下げるため溶融シリカ
(ヒューズドシリカ)が使用されている。しかし、今ま
では補助的又は増量的な役割とされ重要視されていなか
った。特に、ヒュームドシリカは塩化硅素を酸水素炎下
で燃焼させるという製法より、腐食性物質である易水溶
性の塩素を含有するという問題を抱えていた。この塩素
は半導体装置の主たる腐食物質の一つである(電子通信
学会要旨集R82−81、23〜28、1983年)。
又、ヒューズドシリカはコスト面より破砕状や粗粒子含
有球状のものが使用されてきた。
Conventional adhesives use silica as a filler to improve workability and reduce thermal expansion. Specifically, soot-like ultrafine silica (fumed silica) produced by a combustion process is used to adjust the viscosity and thixotropy of the adhesive to improve workability, and fused silica (fused silica) is used to reduce thermal expansion Have been. However, until now, it has been regarded as a supplementary or augmenting role and has not been regarded as important. In particular, fumed silica had a problem that it contained easily water-soluble chlorine, which is a corrosive substance, rather than the method of burning silicon chloride in an oxyhydrogen flame. This chlorine is one of the main corrosive substances in semiconductor devices (Abstracts of the Institute of Electronics, Communication and Communication Engineers R82-81, 23-28, 1983).
Further, the fused silica has been used in a crushed form or a spherical form containing coarse particles from the viewpoint of cost.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、半導体装置
の高密度化に対応できる高品質の接着剤を提供するもの
である。この接着剤は、寸法精度及び接着力に優れ、か
つ、半導体装置の高信頼性を保証できるものである。特
に、塩素含有量の少ないヒュームドシリカを使用するこ
とにより耐腐食性に優れる接着剤を提供しようとするも
のである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a high-quality adhesive which can cope with a higher density of a semiconductor device. This adhesive is excellent in dimensional accuracy and adhesive strength, and can guarantee high reliability of the semiconductor device. In particular, an object is to provide an adhesive having excellent corrosion resistance by using fumed silica having a low chlorine content.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1は、高純度ヒュ
ームドシリカ(平均粒径5〜100nm、水溶性塩素量
25ppm以下の特性を有する燃焼製法超微粒子シリ
カ)を0.1〜20重量%含有する半導体用接着剤であ
る。
A first aspect of the present invention is to provide a high purity fumed silica (combustion-processed ultrafine silica having an average particle diameter of 5 to 100 nm and a water-soluble chlorine content of 25 ppm or less) in an amount of 0.1 to 20% by weight. % For semiconductors.

【0009】請求項2は、平均粒径5μm以下、CV値
60%以下、抽出水電気伝導度10μS/cm以下の特
性を有する高純度球状シリカを5〜70重量%含有する
請求項1に記載の半導体用接着剤である。
A second aspect of the present invention is to contain a high-purity spherical silica having an average particle diameter of 5 μm or less, a CV value of 60% or less, and an electric conductivity of extracted water of 10 μS / cm or less in an amount of 5 to 70% by weight. Semiconductor adhesive.

【0010】請求項3は、ベースとなる接着剤が柔軟性
接着剤、シリコーン系・柔軟エポキシ系・熱可塑エラス
トマー系の柔軟性接着剤より選択される少なくとも1種
であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の
半導体用接着剤である。
According to a third aspect of the present invention, the base adhesive is at least one selected from the group consisting of a flexible adhesive and a silicone-based / flexible epoxy-based / thermoplastic elastomer-based flexible adhesive. The adhesive for semiconductors according to claim 1 or 2.

【0011】本発明は、高純度のヒュームドシリカを使
用する。ヒュームドシリカは接着剤の粘性やチキソ性の
調整に必須の原料であり、この添加により作業性が抜群
に良くなり精密接着が可能となる。シリカ特性としては
平均粒径5〜100nm、水溶性塩素量25ppm以下
が必要である。平均粒径は小さすぎても大きすぎても流
動性に悪影響を与える。塩素量は少ない方が耐食性に良
いことは言うまでもない。又、添加量は0.1〜20重
量%であり、少なすぎると効果が得らないし多すぎると
粘度上昇等の問題を発生する。
The present invention uses fumed silica of high purity. Fumed silica is an essential raw material for adjusting the viscosity and thixotropy of the adhesive, and the addition of the fumed silica significantly improves workability and enables precise bonding. The silica properties require an average particle size of 5 to 100 nm and a water-soluble chlorine content of 25 ppm or less. If the average particle size is too small or too large, the fluidity is adversely affected. It goes without saying that the smaller the chlorine amount, the better the corrosion resistance. The addition amount is 0.1 to 20% by weight. If the amount is too small, no effect is obtained, and if it is too large, problems such as an increase in viscosity occur.

【0012】今までは接着剤の主原料である樹脂の高純
度化や防食手法に検討の主眼が注がれ、微量添加剤であ
るヒュームドシリカは軽視されてきた(ECC、198
7、5、11〜13)。しかし、本発明者はヒュームド
シリカの高純度化が耐食性向上に極めて重要であること
を見出したものである。
Until now, the main focus of the study has been on the purifying and anticorrosion techniques of the resin which is the main raw material of the adhesive, and the fumed silica which is a trace additive has been neglected (ECC 198).
7, 5, 11-13). However, the present inventors have found that high purification of fumed silica is extremely important for improving corrosion resistance.

【0013】接着剤の熱膨張を低減するためには、高品
質の球状シリカを用いることが好ましい。高純度で粗粒
のない等方性(球状)のシリカを適量添加することによ
り半導体装置の熱歪みを最適化することができる。平均
粒径5μm以下、CV値60%以下、抽出水電気伝導度
10μS/cm以下の特性を有する球状シリカを5〜7
0重量%含有することが好ましい。粗粒が局部応力問題
の原因であることは公知である(電子通信学会要旨集、
2−244、1985年)。シリカの粒度分布を狭くす
ることにより、シリカがスペーサー的な機能を果たし接
着精度を高めることに寄与する。又、添加量は熱膨張率
を調整するための最適値が存在する(5〜70重量%の
範囲)。
In order to reduce the thermal expansion of the adhesive, it is preferable to use high quality spherical silica. By adding an appropriate amount of isotropic (spherical) silica having high purity and no coarse particles, thermal distortion of the semiconductor device can be optimized. Spherical silica having an average particle diameter of 5 μm or less, a CV value of 60% or less, and an extraction water electric conductivity of 10 μS / cm or less is used for 5 to 7 spherical silica.
It is preferably contained at 0% by weight. It is known that coarse grains cause local stress problems (Abstracts of IEICE,
2-244, 1985). By narrowing the particle size distribution of the silica, the silica functions as a spacer and contributes to increasing the bonding accuracy. The amount of addition has an optimum value for adjusting the coefficient of thermal expansion (in the range of 5 to 70% by weight).

【0014】CV値というのは、下記式から求められる
ものである。CV値(%)=(D1−D2)÷2Dp×1
00上式中D2は累計16重量%のときの粒径、D1は累
計84重量%のときの粒径、Dpは平均粒径、即ち、累
計50重量%のときの粒径を表す。
The CV value is obtained from the following equation. CV value (%) = (D1−D2) ÷ 2Dp × 1
In the above formula, D2 represents the particle size at a total of 16% by weight, D1 represents the particle size at a total of 84% by weight, and Dp represents the average particle size, that is, the particle size at a total of 50% by weight.

【0015】本発明の接着剤は、精密接着の必須成分で
あるヒュームドシリカの高純度化を図り耐腐食性を大幅
に向上させたものである。又、最適粒度分布を有する高
純度球状シリカを添加し熱応力の低減を図るものであ
る。これら技術により、高密度半導体装置の高精度接着
及び高信頼性化が可能となる。
The adhesive of the present invention is obtained by purifying fumed silica, which is an essential component of precision bonding, to greatly improve corrosion resistance. Further, high-purity spherical silica having an optimum particle size distribution is added to reduce thermal stress. These techniques enable high-precision bonding and high reliability of high-density semiconductor devices.

【0016】本発明に使用する接着剤は通常の接着剤を
使用することができるが、応力の緩和を考えると柔軟性
接着剤を使用するのが好ましい。具体的には、シリコー
ン系接着剤・エポキシ系柔軟接着剤・熱可塑エラストマ
ー系接着剤から選択される少なくとも1種の接着剤が好
ましい。そして、各柔軟性接着剤は、エポキシ基・カル
ビノール基・水酸基・アミノ基・アルコキシ基・ビニル
基等の接着性官能基のうち少なくとも1種を骨格に持つ
ことが好ましい。
As the adhesive used in the present invention, an ordinary adhesive can be used, but it is preferable to use a flexible adhesive in consideration of relaxation of stress. Specifically, at least one kind of adhesive selected from a silicone-based adhesive, an epoxy-based flexible adhesive, and a thermoplastic elastomer-based adhesive is preferable. Each flexible adhesive preferably has at least one of adhesive functional groups such as an epoxy group, a carbinol group, a hydroxyl group, an amino group, an alkoxy group, and a vinyl group in its skeleton.

【0017】シリコーン系接着剤としては、ビニル基含
有型ポリシロキサンを好ましく使用することができる。
該ポリシロキサンは各種添加剤を加えることができ、硬
化剤や触媒類の存在下硬化しゴム弾性を有するシリコー
ンゴムとなる。このゴム弾性により半導体装置の組立時
又は使用時に発生する熱応力を緩和することができる。
硬化剤や触媒類はシリコーンメーカーのカタログ等に記
載の通りである。
As the silicone-based adhesive, a vinyl group-containing polysiloxane can be preferably used.
The polysiloxane can be added with various additives, and is cured in the presence of a curing agent or a catalyst to become a silicone rubber having rubber elasticity. Due to this rubber elasticity, thermal stress generated at the time of assembling or using the semiconductor device can be reduced.
Curing agents and catalysts are as described in catalogs of silicone manufacturers.

【0018】エポキシ樹脂は一般的に硬化後は柔軟性を
持たない硬質なものが多い。本発明では柔軟性を有する
エポキシ樹脂及び硬化剤を使用するのが好ましく、具体
的には炭化水素変性・エラストマー変性・ゴム変性・シ
リコーン変性等の変性樹脂を用いる。これらの樹脂に、
各種添加剤を加えた硬化物は弾性を持ち応力を緩和する
ことができる。
Many epoxy resins are generally hard and do not have flexibility after curing. In the present invention, it is preferable to use a flexible epoxy resin and a curing agent, and specifically, a modified resin such as hydrocarbon-modified, elastomer-modified, rubber-modified, or silicone-modified. For these resins,
The cured product to which various additives are added has elasticity and can reduce stress.

【0019】次に、熱可塑エラストマー系接着剤として
は、スチレン系・オレフィン系・ポリエステル系・ポリ
アミド系・ウレタン系等のものである。ビニル基・エポ
キシ基・水酸基・アルコキシ基・アクリル基・イソシア
ネート基等の反応性官能基を有するものが使用される。
Next, as the thermoplastic elastomer-based adhesive, a styrene-based, olefin-based, polyester-based, polyamide-based, urethane-based adhesive, or the like is used. Those having a reactive functional group such as a vinyl group, an epoxy group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acrylic group, and an isocyanate group are used.

【0020】本発明の接着剤には悪影響を与えない範囲
で他の接着成分を添加しても良い。エポキシ基・水酸基
・アミノ基・アルコキシ基等の官能基を有する化合物が
使用できる。
Other adhesive components may be added within a range that does not adversely affect the adhesive of the present invention. A compound having a functional group such as an epoxy group, a hydroxyl group, an amino group, or an alkoxy group can be used.

【0021】従来の接着剤は、接着精度が悪い、加工性
が悪い、接着力がバラツク、不均一に滲み出す、歩留ま
りが悪いといった問題を有している。
Conventional adhesives have problems such as poor adhesion accuracy, poor workability, uneven adhesion, non-uniform oozing, and poor yield.

【0022】本発明の接着剤は、ペースト状又は固形状
で使用でき、テープ状等に加工することもできる。テー
プ状にした場合も、安定した高い接着力を保持すること
ができる。
The adhesive of the present invention can be used in the form of a paste or a solid, and can also be processed into a tape or the like. Even in the case of a tape shape, stable and high adhesive strength can be maintained.

【0023】本発明の接着剤は、接着すべき素材間に該
接着剤をつけて硬化させるものである。即ち、接着剤本
体が未硬化の状態で、半導体チップ等を貼付硬化させ半
導体装置を組立てるものである。その際、高純度ヒュー
ムドシリカ及び高純度微粒球状シリカを用いることによ
り、半導体装置の信頼性をより高く安定なものにするこ
とができる。
The adhesive of the present invention is to cure the adhesive by applying the adhesive between the materials to be bonded. That is, a semiconductor device is assembled by attaching and curing a semiconductor chip or the like in a state where the adhesive main body is uncured. At that time, by using high-purity fumed silica and high-purity fine-grained spherical silica, the reliability of the semiconductor device can be made higher and more stable.

【0024】ヒュームドシリカの添加による作業性の向
上効果は公知となっている(特公昭62−4345
2)。本発明は、今まで軽視されていた純度面、特に塩
素量について検討し、高純度化により抜群に優れた効果
があることを見出したものである。又、最適粒度の球状
シリカ及び柔軟性の接着剤ベースを使用することによ
り、さらなる改良が図れることを見出したものである。
The effect of improving the workability by adding fumed silica is known (Japanese Patent Publication No. Sho 62-4345).
2). The present invention has examined the purity aspect, especially the chlorine amount, which has been neglected so far, and has found out that there is a remarkably excellent effect by increasing the purity. It has also been found that further improvements can be achieved by using spherical silica of optimal particle size and a flexible adhesive base.

【0025】図1は、BGAに本発明の接着剤を適用し
たものである。半導体チップ25は、接着剤26を介し
て基板28に取り付けられている。29は半田ボールで
ある。半導体チップ25が接着剤26を介して基板28
に取り付けられており、これら全体がフレーム30で囲
まれている。外部へは配線27により接続されている。
接着剤26は、半導体チップ25を基板28に接着させ
るとともに、半導体装置に加わる熱応力を緩和する機能
をもつ。
FIG. 1 shows an example in which the adhesive of the present invention is applied to a BGA. The semiconductor chip 25 is attached to a substrate 28 via an adhesive 26. 29 is a solder ball. The semiconductor chip 25 is connected to the substrate 28 via the adhesive 26.
, Which are entirely surrounded by a frame 30. The outside is connected by a wiring 27.
The adhesive 26 has a function of bonding the semiconductor chip 25 to the substrate 28 and relaxing thermal stress applied to the semiconductor device.

【0026】以下、本発明を実施例、比較例及び検討例
にて具体的に説明する。ここで、部は全て重量部であ
る。
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, Comparative Examples, and Study Examples. Here, all parts are parts by weight.

【0027】高純度ヒュームドシリカの製法例は以下の
通りである。高純度化の要点は副生塩化水素の除去及び
脱塩化物による疎水化である。両技術とも公知公用の精
製技術及び疎水化技術等を応用し高純度ヒュームドシリ
カを製造することができる。 製法例1(親水性):市販のヒュームドシリカ(アエロ
ジル#200、三菱マテリアル)を流動層で熱処理を施
し、表面に付着している塩化水素を除去する。これによ
り含有塩素量は約1/10に低減する(通常品30〜1
50ppm、高純度品3〜15ppm)。脱塩素化は他
の方法、例えば、アンモニアガスによる塩化水素ガスの
吸着(分離膜使用)等を利用しても良い。 製法例2(疎水性):上記の親水性高純度ヒュームドシ
リカとシリコーンオイル類を高温下で反応させ表面を疎
水化する。通常のクロルシランとの反応による製法と比
べると含有塩素量は1/10以下に減少する(通常品5
0〜200ppm、高純度品3〜15ppm)。疎水化
は他の化学物質、例えば、ヘキサメチルジシラザン等を
利用しても良い。
An example of a method for producing high-purity fumed silica is as follows. The point of high purification is removal of by-product hydrogen chloride and hydrophobization by dechlorination. Both technologies can produce high-purity fumed silica by applying a publicly known purification technology and a hydrophobizing technology. Production method 1 (hydrophilic): A commercially available fumed silica (Aerosil # 200, Mitsubishi Materials) is subjected to a heat treatment in a fluidized bed to remove hydrogen chloride adhering to the surface. As a result, the chlorine content is reduced to about 1/10 (normal products 30 to 1).
50 ppm, high purity product 3-15 ppm). The dechlorination may use other methods, for example, adsorption of hydrogen chloride gas with ammonia gas (using a separation membrane) or the like. Production method 2 (hydrophobic): The hydrophilic high-purity fumed silica is reacted with silicone oils at a high temperature to make the surface hydrophobic. The chlorine content is reduced to 1/10 or less as compared with a normal production method by reaction with chlorosilane (Normal product 5).
0 to 200 ppm, high purity product 3 to 15 ppm). The hydrophobization may use another chemical substance, for example, hexamethyldisilazane.

【0028】塩素量の測定方法は以下の通りである。次
の3方法で試験し測定値の大きい値を採用する。 試験方法1:検体と純水を耐圧容器に入れ121℃で2
4時間放置し、抽出水の塩素量をイオンクロマトグラフ
にて測定し検体中の含有量に換算する。 試験方法2:検体を水酸化カリウム水溶液にて50℃で
4時間放置し、抽出水の塩素量をイオンクロマトグラフ
にて測定し検体中の含有量に換算する。 試験方法3:検体を水酸化ナトリウム水溶液で加熱溶解
後、硝酸を加え、次にチオシアン酸第2水銀アルコール
溶液と鉄ミョウバン溶液を加え、生成するチオシアン酸
鉄錯塩の量を比色法で定量する。
The method for measuring the amount of chlorine is as follows. The test is performed by the following three methods, and the larger measured value is adopted. Test method 1: Put sample and pure water in pressure vessel at 121 ° C
After leaving for 4 hours, the amount of chlorine in the extracted water is measured by ion chromatography and converted into the content in the sample. Test method 2: The specimen is left in an aqueous potassium hydroxide solution at 50 ° C. for 4 hours, and the chlorine content of the extraction water is measured by ion chromatography and converted into the content in the specimen. Test Method 3: After dissolving the sample in an aqueous sodium hydroxide solution, adding nitric acid, then adding a mercuric thiocyanate alcohol solution and an iron alum solution, and quantifying the amount of the produced iron thiocyanate complex by a colorimetric method. .

【0029】[0029]

【実施例1】製法例1に準じて製造した親水性の高純度
ヒュームドシリカ(A)5部、ゴム変性エポキシ樹脂
(TB−16、日本化薬)70部、キシレン変性フェノ
ール樹脂(XL−225、三井化学)25部及び触媒
(TPP、ケーアイ化成)1部を混合し3本ロールにて
5分間混練し接着剤を製造した。この接着剤を模擬BG
Aにおいて、FPC(フレキシブル・プリント・サーキ
ット)上に厚み100μmでスクリーン印刷し、半導体
チップを装着した。その後175℃で30分間加熱し
た。この接着層の厚み精度は±10μm以下で基板への
実装は問題がなかった。又、この模擬BGAを吸湿半田
処理し耐湿性テストを実施したところ160時間まで回
路の断線等の不良は発生しなかった。尚、高純度ヒュー
ムドシリカ(A)の特性は、平均粒径12nm、塩素量
10ppmであった。
Example 1 5 parts of hydrophilic high-purity fumed silica (A) produced according to Production Example 1, 70 parts of rubber-modified epoxy resin (TB-16, Nippon Kayaku), and xylene-modified phenol resin (XL- 225, Mitsui Chemicals, Inc.) and 1 part of a catalyst (TPP, K Kasei) were mixed and kneaded with a three-roll mill for 5 minutes to produce an adhesive. Simulate this adhesive with BG
In A, screen printing was performed on an FPC (flexible print circuit) with a thickness of 100 μm, and a semiconductor chip was mounted. Thereafter, heating was performed at 175 ° C. for 30 minutes. The thickness accuracy of this adhesive layer was ± 10 μm or less, and there was no problem in mounting on the substrate. Further, when the simulated BGA was subjected to a moisture absorption soldering treatment and a moisture resistance test was conducted, no failure such as disconnection of the circuit occurred up to 160 hours. The characteristics of the high-purity fumed silica (A) were an average particle size of 12 nm and a chlorine amount of 10 ppm.

【0030】模擬BGAの試験方法は、以下の通りであ
る。 半導体チップ:櫛形電気回路を有する模擬素子を用い
た。 吸湿半田処理:温度125℃・湿度100%の環境下に
て24時間放置した後、赤外線炉で260℃・10秒で
3回加熱する。 耐湿性テスト:温度125℃・湿度100%の環境下に
て連続通電(5V)し放置する。
The test method of the simulated BGA is as follows. Semiconductor chip: A simulation element having a comb-shaped electric circuit was used. Moisture-absorbing soldering treatment: After being left for 24 hours in an environment of a temperature of 125 ° C. and a humidity of 100%, it is heated three times in an infrared furnace at 260 ° C. for 10 seconds. Moisture resistance test: Continuously energized (5 V) in an environment of a temperature of 125 ° C. and a humidity of 100%, and allowed to stand.

【0031】[0031]

【実施例2】製法例2に準じて試作した疎水性の高純度
ヒュームドシリカ(B)10部、高純度球状シリカ微粉
(東亞合成、HPS4−19)40部、シリコーン接着
剤51部(TSE260−3U:50部、触媒TC−
8:1部、東芝シリコーン)を使用し実施例1同様に接
着剤を製造した。印刷では優れた加工性を示した。又、
実施例1同様に吸湿半田処理を施し耐湿性テストを実施
したところ160時間まで不良は発生しなかった。尚、
高純度ヒュームドシリカ(B)の特性は、平均粒径12
nm、塩素量10ppm、高純度球状シリカ微粉の特性
は、平均粒径4μm、CV値45%、抽出水電気伝導度
5μS/cmであった。
Example 2 10 parts of hydrophobic high-purity fumed silica (B), 40 parts of high-purity spherical silica fine powder (TOA Gosei, HPS4-19), 51 parts of silicone adhesive (TSE260) -3U: 50 parts, catalyst TC-
8: 1, Toshiba Silicone) was used to produce an adhesive in the same manner as in Example 1. Printing showed excellent workability. or,
A moisture absorption test was performed in the same manner as in Example 1 to perform a moisture resistance test. As a result, no failure occurred up to 160 hours. still,
High-purity fumed silica (B) has an average particle size of 12
The characteristics of the high-purity spherical silica fine powder having an average particle diameter of 4 nm, a chlorine amount of 10 ppm, and an average particle size of 4 μm, a CV value of 45%, and an electric conductivity of extracted water of 5 μS / cm were obtained.

【0032】抽出水電気伝導度の測定方法は次の通りで
ある。 測定法:検体に純水を加え(重量比8対1)室温で24
時間放置し、抽出水の電気伝導度を測定する。
The method of measuring the electrical conductivity of the extracted water is as follows. Measuring method: Add pure water to the sample (weight ratio: 8: 1), and add 24 at room temperature.
Let stand for a while and measure the electrical conductivity of the extraction water.

【0033】[0033]

【比較例1】実施例1で高純度ヒュームドシリカAの代
わりに、塩素量が100ppmの市販品(アエロジル#
200、三菱マテリアル)を用いて同様に接着剤を製造
した。得られた接着剤を実施例1同様に吸湿半田後に耐
湿性テストを行ったところ、40時間で10%の不良を
発生し100時間で100%不良となった。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 In place of high purity fumed silica A in Example 1, a commercial product having 100 ppm of chlorine (Aerosil #) was used.
200, Mitsubishi Materials Corporation). The obtained adhesive was subjected to a moisture resistance test after moisture absorption soldering in the same manner as in Example 1. As a result, a failure of 10% occurred in 40 hours and a failure of 100% in 100 hours.

【0034】[0034]

【比較例2】実施例2で高純度ヒュームドシリカ(B)
の代わりに、市販品(アエロジルR−974、三菱マテ
リアル)を用いて同様に接着剤を製造した。この接着剤
は吸湿半田処理の有無に関係なく耐湿性テストで20時
間で10%、80時間で100%の不良を発生した。ア
エロジルR−974の特性は、平均粒径12nm、塩素
量150ppmであった。
Comparative Example 2 High Purity Fumed Silica (B) in Example 2
Was replaced with a commercially available product (Aerosil R-974, Mitsubishi Materials) to similarly produce an adhesive. This adhesive produced a 10% failure in 20 hours and a 100% failure in 80 hours in a moisture resistance test, regardless of the presence or absence of the moisture absorbing soldering treatment. The characteristics of Aerosil R-974 were such that the average particle size was 12 nm and the amount of chlorine was 150 ppm.

【0035】[0035]

【比較例3】実施例1にて、高純度ヒュームドシリカ
(A)の添加量を25部に変更し接着剤を製造した。こ
の接着剤は粘度が高すぎて印刷加工が困難であった。
Comparative Example 3 An adhesive was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the high-purity fumed silica (A) was changed to 25 parts. This adhesive had too high a viscosity and was difficult to print.

【0036】[0036]

【検討例1】実施例2にて、高純度球状シリカ微粉を添
加せずに接着剤を製造した。この接着剤を用いて組み立
てた模擬BGAの信頼性評価を行ったところ、吸湿半田
処理で5%の不良が発生し、次の耐湿性テストにおいて
40時間で5%、80時間で20%の不良が発生し16
0時間で全滅となった。この結果は比較例2よりは優れ
るが、実施例2よりは劣るものである。これは接着剤の
熱膨張率が球状シリカ添加時に比べ約20%大きいた
め、熱応力の影響を受け部分的な不良発生に結びついた
ものと推定される。
[Examination Example 1] In Example 2, an adhesive was produced without adding high-purity spherical silica fine powder. When the reliability of the simulated BGA assembled using this adhesive was evaluated, a defect of 5% was generated in the moisture absorption soldering process, and a defect of 5% in 40 hours and 20% in 80 hours in the next moisture resistance test. Occurs and 16
It disappeared in 0 hours. This result is superior to Comparative Example 2, but inferior to Example 2. This is presumed to be because the thermal expansion coefficient of the adhesive was about 20% larger than that when spherical silica was added, resulting in partial failure due to the influence of thermal stress.

【0037】[0037]

【検討例2】実施例2にて、シリコーン接着剤の代わり
に市販のエポキシ樹脂接着剤(チップコート1310、
ナッミクス)を用いて接着剤を製造した。この接着剤を
用いて組み立てた模擬BGAは吸湿半田処理時に60%
がクラック不良を発生した。尚、吸湿半田処理を施さず
に耐湿性テストを実施したところ、実施例2と同様の結
果が得られた。即ち、ヒュームドシリカの高純度化効果
のみ認められた。
[Examination Example 2] In Example 2, a commercially available epoxy resin adhesive (chip coat 1310,
(Namics) to produce an adhesive. The simulated BGA assembled using this adhesive has a 60%
Had crack defects. In addition, when the moisture resistance test was performed without performing the moisture absorption soldering treatment, the same result as in Example 2 was obtained. That is, only the effect of purifying fumed silica was confirmed.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明は、高密度半導体装置用に使用で
きる高品質の接着剤を提供するものである。特に、塩素
含有量の少ないヒュームドシリカを使用することにより
耐腐食性に優れる接着剤を提供するものである。本発明
によって製造した半導体装置は信頼性の高いものであ
る。
The present invention provides a high quality adhesive which can be used for high density semiconductor devices. In particular, an adhesive having excellent corrosion resistance is provided by using fumed silica having a low chlorine content. The semiconductor device manufactured according to the present invention has high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

19 バンプ 25 半導体チップ 26 接着剤 27 配線 28 基板 29 半田ボール 30 フレーム 19 Bump 25 Semiconductor chip 26 Adhesive 27 Wiring 28 Substrate 29 Solder ball 30 Frame

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】平均粒径5〜100nm、水溶性塩素量2
5ppm以下の特性を有する燃焼製法超微粒子シリカを
0.1〜20重量%含有する半導体用接着剤。
An average particle size of 5 to 100 nm and a water-soluble chlorine content of 2.
An adhesive for semiconductors containing 0.1 to 20% by weight of combustion-processed ultrafine silica having a characteristic of 5 ppm or less.
【請求項2】請求項1において、平均粒径5μm以下、
CV値60%以下、抽出水電気伝導度10μS/cm以
下の特性を有する球状シリカを5〜70重量%含有する
半導体用接着剤。
2. The method according to claim 1, wherein the average particle size is 5 μm or less.
An adhesive for semiconductors containing 5 to 70% by weight of spherical silica having a CV value of 60% or less and an extracted water electric conductivity of 10 μS / cm or less.
【請求項3】ベースとなる接着剤が、シリコーン系接着
剤・柔軟エポキシ系接着剤・熱可塑エラストマー系接着
剤から選択される少なくとも1種であることを特徴とす
る請求項1または請求項2に記載の半導体用接着剤。
3. The adhesive according to claim 1, wherein the base adhesive is at least one selected from a silicone adhesive, a flexible epoxy adhesive, and a thermoplastic elastomer adhesive. 3. The adhesive for semiconductors according to 1.).
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