JP2002060715A - アリル基またはビニル基を有するエポキシ樹脂を含有するダイ結合性接着剤 - Google Patents

アリル基またはビニル基を有するエポキシ樹脂を含有するダイ結合性接着剤

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 集積回路チップのリードフレームや他の基板
あるいはアセンブリーの印刷基板への結合に用いる接着
剤において、速硬化性、高接着強度、柔軟性、疎水性を
もつダイ結合性接着剤を提供する。 【解決手段】 フリーラジカル重合又はヒドロシリル化
による硬化可能な樹脂１０〜８０質量％（ａ）、ビニル
又はアルリ官能基を有するエポキシ化合物０．１〜３０
質量％（ｂ）および（ｂ）の硬化剤０．１〜３質量％
（ｃ）、（ａ）の硬化剤０．１〜１０質量％（ｄ）、更
に所望により、充てん剤２０〜９０質量％（ｅ）を含有
する接着剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アリルまたはビニ
ル不飽和を有するエポキシ樹脂の存在により、改善され
た接着性を備えたダイ結合性接着剤に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】接着剤組成物は半導体
パッケージの二次加工及び組立における種々の目的、例
えば、集積回路チップのリードフレームまたは他の基板
への結合及び回路パッケージまたはアセンブリーの印刷
配線板への結合に用いられる。これらの用途における主
要な要求は、伝統的にエポキシ樹脂で達成された、速硬
化性と高接着強度である。しかしながら、エポキシ樹脂
はもろいことがあり、ダイ結合性接着剤に柔軟性、疎水
性及び他の目的をもたらすために、他の樹脂が評価さ
れ、用いられてきた。同様に、代りの樹脂が常にエポキ
シ樹脂によりもたらされる強い接着性を示すとは限らな
い。したがって、半導体パッケージの製造において用い
られる接着剤のすべての要求を満たす性質の調和をもた
らすダイ結合性接着剤についての必要性がある。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）フリー
ラジカル重合により硬化可能な、すなわち、炭素−炭素
不飽和を有する、樹脂またはヒドロシリル化（hydrosil
ation）により硬化可能な、すなわち、水素化ケイ素基
を有する、樹脂、（ｂ）アリルまたはビニル不飽和を含
有するエポキシ化合物、（ｃ）前記樹脂のための硬化剤
及び前記エポキシ化合物のための硬化剤並びに（ｄ）所
望により、１以上の充てん剤を含む接着剤組成物であ
る。この組成物は、接着促進剤またはカップリング剤を
含有してもよい。本発明者は、アリルまたはビニル不飽
和を含有するエポキシ化合物の添加が、炭素−炭素不飽
和を含有するベース樹脂に対して接着性能における予想
外の増加を与えることを発見した。他の態様では、本発
明は、本発明の接着剤で基板に接着された半導体ダイを
有する半導体パッケージである。
【０００４】ミクロ電子工学用途における接着剤として
用いることができるフリーラジカル硬化性樹脂は、たと
えば、マレイミド、たとえば、チバ・スペシャルティ・
ケミカルズ（Ciba Specialty Chemicals）から入手可能
なもの、シロキサン及び、ポリシロキサン、たとえば、
ジェレスト（Gelest）から入手可能なもの、ポリエーテ
ル、たとえば、バスフ（BASF）から入手可能なもの、ポ
リエステル、たとえば、ユニケマ（Uniqema）またはバ
イエル（Bayer）から入手可能なもの、ポリ（ブタジエ
ン）、たとえば、エルフ−アトケム（Elf-Atochem）か
ら入手可能なもの、ポリウレタン、たとえば、バイエル
またはバスフから入手可能なもの並びにアクリレート樹
脂、たとえば、サートマー（Sartomer）またはユーシー
ビー・ラドキュア（UCB Radcure）から入手可能なもの
を包含する。
【０００５】ヒドロシリル化により硬化するシロキサン
及びポリシロキサンは、線状または環状ポリマーであっ
て、１分子当り少なくとも２個のケイ化水素官能基をも
つ。ポリエーテル、ポリエステル及びポリウレタンは好
ましくは末端不飽和を含有するが、ポリマー鎖内に不飽
和を含有してもよい。最終配合物に特定の材料特性、た
とえば、レオロジー特性、親水または疎水特性、靭性、
強度または柔軟性を与えるために、実施者は特別の樹脂
を選択するだろう。この樹脂は接着剤組成物中に１０〜
８０質量％の範囲で存在する。
【０００６】エポキシ化合物はアリルまたはビニル官能
基を有する任意のエポキシ化合物でよい。例としては、
２，６−ジグリシジルフェニルアリルエーテル、リモネ
ンジオキシド、グリシジルビニルベンジルエーテルまた
はグリシジルビニルエーテルを包含する。エポキシ化合
物は接着剤組成物中に０．１〜３０質量％の範囲で存在
する。
【０００７】ベース樹脂のための代表的な硬化剤は、熱
または光開始剤であり得る、フリーラジカル開始剤であ
る。開始剤は接着剤組成物中に０．１〜１０質量％、好
ましくは０．１〜３．０質量％の量で存在する。好まし
い熱開始剤は、ペルオキシド、たとえば、ブチルペルオ
クトエート及びジクミルペルオキシド並びにアゾ化合
物、たとえば、２，２′−アゾビス（２−メチル−プロ
パンニトリル）及び２，２′−アゾビス（２−メチル−
ブタンニトリル）を包含する。好ましい一連の光開始剤
は、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ciba Special
ty Chemicals）からイルガキュア（Irgacure）という商
標で販売されているものである。ある配合物では、光硬
化及び熱硬化の両方共が好ましく、たとえば、硬化過程
は照射により開始することができ、より遅い過程工程に
おいて、硬化を熱を適用することにより完了させること
ができる。
【０００８】エポキシ樹脂のエポキシ官能基のための代
表的硬化剤はルイス塩基、たとえば、アミン、たとえ
ば、Ａｎｃａｍｉｎｅ ２３３７ｘｓ及び４，４′−ビ
ス（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン〔両方共エア・
プロダクツ（Air Products）から市販されている〕、イ
ミダゾール、たとえば、四国化成工業（Shikoku Chemic
als）の製品である、Ｃｕｒｅｚｏｌ ２Ｅ４ＭＺ−Ｃ
Ｎ、アミド、たとえば、エア・プロダクツの製品であ
る、Ｄｉｃｙａｎａｍｉｄｅ、ポリアミド、たとえば、
ヘンケル（Henkel）の製品であるＶｅｒｓａｍｉｄｅ
１４０、第３級アミン、たとえば、エア・プロダクツの
製品である、Ａｍｉｃｕｒｅ ＤＢＵである。代わり
に、ルイス酸、たとえば、ローディア（Rhodia）の製品
である、Ｒｈｏｄｏｒａｓｉｌ ２０７４〔（トリルク
ミル）ヨードニウムテトラキス（ペンタフルオルフェニ
ル）ボーレート〕、またはジェネラル・エレクトリック
（General Electric）の製品である、ＧＥ ＵＶ９３８
０Ｃは、カチオン性硬化を開始させるのに用いることが
できる。エポキシ官能基のための硬化剤は、全配合物の
０．１〜３質量％の範囲で組成物中に存在する。
【０００９】一般に、これらの組成物は７０℃〜２５０
℃の温度範囲内で硬化し、硬化は１０秒から３時間の範
囲内にもたらされるだろう。各配合物の時間及び温度硬
化プロフィルは、配合物の成分により変化するが、硬化
プロフィルのパラメーターは、過度の実験をすることな
しに当業者により調整し得る。
【００１０】ある組成物においては、有機または無機の
充てん剤を加えることが望ましい。適当な伝導性充てん
剤はカーボンブラック、グラファイト、金、銀、銅、プ
ラチナ、パラジウム、ニッケル、アルミニウム、炭化ケ
イ素、窒化ホウ素、ダイアモンド及びアルミナである。
適当な非伝導性充てん剤は、バーミキュライト、雲母、
ケイ灰石、炭酸カルシウム、チタニア、砂、ガラス、溶
融シリカ、フュームドシリカ、硫酸バリウム並びにハロ
ゲン化エチレンポリマー、たとえば、テトラフルオルエ
チレン、トリフルオルエチレン、フッ化ビニリデン、フ
ッ化ビニル、塩化ビニリデン及び塩化ビニルの粒子であ
る。所望による充てん剤は、存在する場合には、組成物
の２０〜９０質量％の量である。
【００１１】適当な接着促進剤またはカップリング剤は
シラン、ケイ酸エステル、金属アクリレートまたはメタ
クリレート、チタン酸エステル並びに、キレート化配位
子を含有する化合物、たとえば、ホスフィン、メルカプ
タン及びアセトアセテートである。存在する場合には、
カップリング剤は、１０質量％までで、好ましくは、
０．１〜０．３質量％の量で存在する。
【００１２】本発明をさらに下記の例により説明する
が、これらの例は発明を限定することを意図するもので
はない。接着剤でリードフレーム上の接着剤パッドに接
着されたシリコンダイ（前記ダイ及びリードフレームは
注型化合物中に封入されている）からなる半導体パッケ
ージを、ＪＥＳＤ２２−Ａ１１２と称するＪＥＤＥＣ固
体状態技術協会（SolidState Technology Associatio
n）の試験プロトコルを用いて信頼度を試験する。この
方法において、半導体パッケージを、１６８時間、８５
℃及び８５％相対湿度に当て、次いで、５分間の標準は
んだ再流動傾斜プロフィルを用いて赤外線オーブン中で
２４０℃に曝す。パッケージの信頼度不合格は、パッケ
ージ界面のあらゆる離層または亀裂の入った注型化合物
として現われる。
【００１３】ダイとリードフレームを接着する接着剤の
破損を試験する、発明者の以前の実験は、ダイ結合性接
着剤を用いてリードフレームに接着したダイの封入され
ていないアセンブリーを用いて行なわれた。これらの実
験において、封入されていないアセンブリーをオーブン
中で１７５℃で３０分硬化した。硬化後、アセンブリー
を２つの群に分けた。第１群は、２４０℃で１分間の後
に、１７５℃で４時間からなる、熱乾燥環境に曝した
後、ダイ剪断強度について試験した。
【００１４】第２群は、８５℃で、８５％の相対湿度で
１６８時間からなる熱湿環境に曝した後、ダイ剪断強度
について試験した。曝露後、各群のアセンブリーを２５
０℃まで加熱した後、ダイを基板から剪断した。アセン
ブリーのあるものは、ダイをリードフレームに接着する
接着剤の凝集モード破壊を示し、他のものはダイとリー
ドフレームを接着する接着剤の接着層モード破壊を示し
た。
【００１５】凝集モードで破壊した接着剤は、同じ接着
剤を用いた封入したパッケージについてのＪＥＤＥＣ試
験方法における高い信頼度と相関したが、でこぼこのな
い金属表面を示す接着層モードにおいて破壊した接着剤
は、同じ接着剤を用いた封入したパッケージについての
ＪＥＤＥＣ試験方法における低い信頼度と相関した。
【００１６】下記の例においては、アリルまたはビニル
官能基を有するエポキシ化合物を含みまたは含まない配
合物を、上記プロトコルを用いて、熱乾燥ダイ剪断強度
（Kgの力で測定）及び熱湿ダイ剪断強度について試験し
た。用いたダイは、裸銅または銀めっきしたリードフレ
ームに接着した、１２．５mm×１２．５mm×０．３８mm
のシリコンダイであった。
【００１７】接着剤組成物及び性能試験データを下表に
提示し、該データは、アリルまたはビニル官能基を有す
るエポキシ化合物を含有する接着剤配合物は、熱湿剪断
試験の間に凝集モードで破壊したが、アリル基またはビ
ニル官能基を含有しないエポキシ化合物は接着層モード
で破壊したことを示す。従って、データは、ビニルまた
はアリル不飽和を有するエポキシ化合物を含有する配合
物は、接着性能及び半導体パッケージ信頼度を改良する
ことを示している。組成は質量％で報告されている。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
【表３】
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年９月７日（２００１．９．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク アール．ボンニウ アメリカ合衆国，カリフォルニア 92823, ブレア，イースト エルム ストリート 3414 (72)発明者 ユン ケイ．シン アメリカ合衆国，カリフォルニア 91423, シャーマン オークス，コルバス アベニ ュ 4430 (72)発明者 ジナ ホアン アメリカ合衆国，カリフォルニア 92647, ハンティングトン ビーチ，ワーナー ア ベニュ 6241，ナンバー186 (72)発明者 マーティン ソブクザク アメリカ合衆国，カリフォルニア 92648, ハンティングトン ビーチ，セブンティー ンス ストリート 225 Ｆターム(参考） 4J040 DC022 DC072 DC092 EC221 ED161 EE051 EF351 GA30 HA026 HA036 HA066 HA136 HA196 HA206 HA306 HA326 HA346 HA356 HB41 HC03 HC12 HC14 HC23 HD03 HD25 HD30 HD41 KA11 KA14 KA16 KA42 LA06 LA08 NA20 PA30

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ダイ結合性接着剤であって、 （ａ）１０〜８０質量％の量で存在する、フリーラジカ
    ル重合によるか、ヒドロシリル化による硬化が可能な樹
    脂、 （ｂ）０．１〜３０質量％の量で存在する、ビニルまた
    はアリル官能基を有するエポキシ化合物、 （ｃ）０．１〜３質量％の量で存在する、前記エポキシ
    化合物のための硬化剤、 （ｄ）０．１〜１０質量％の量で存在する、前記樹脂の
    ための硬化剤、及び （ｅ）所望により、２０〜９０質量％の量で存在する充
    てん剤を含む接着剤。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のダイ結合性接着剤であ
    って、前記樹脂が、マレイミド、ポリエーテル、ポリエ
    ステル、ポリ（ブタジエン）、ポリウレタン、アクリレ
    ート、シロキサン及びポリシロキサンからなる群から選
    択される接着剤。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のダイ結合性接着剤であ
    って、前記エポキシ化合物が、２，６−ジグリシジルフ
    ェニルアリルエーテル、リモネンジオキシド、グリシジ
    ルビニルベンジルエーテル及びグリシジルビニルエーテ
    ルからなる群から選択される接着剤。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載のダイ結合性接着剤であ
    って、前記充てん剤が存在し、そして、カーボンブラッ
    ク、グラファイト、金、銀、銅、プラチナ、パラジウ
    ム、ニッケル、アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ホウ
    素、ダイアモンド、アルミナ、バーミキュライト、雲
    母、ケイ灰石、炭酸カルシウム、チタニア、砂、ガラ
    ス、溶融シリカ、フュームドシリカ、硫酸バリウム、テ
    トラフルオルエチレン、トリフルオルエチレン、フッ化
    ビニリデン、フッ化ビニル、塩化ビニリデン及び塩化ビ
    ニルからなる群から選択される接着剤。
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