JP2002226675A - 絶縁性ペースト - Google Patents

絶縁性ペースト

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JP2002226675A
JP2002226675A JP2001027819A JP2001027819A JP2002226675A JP 2002226675 A JP2002226675 A JP 2002226675A JP 2001027819 A JP2001027819 A JP 2001027819A JP 2001027819 A JP2001027819 A JP 2001027819A JP 2002226675 A JP2002226675 A JP 2002226675A
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epoxy resin
insulating paste
resin
substrate
integer
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Takeshi Kaneko
健 金古
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Kyocera Chemical Corp
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Toshiba Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリイミド基板など樹脂基板に対しての接着
性に優れ、実装信頼性が高い絶縁性ペーストを提供す
る。 【解決手段】 (A)液状エポキシ樹脂、(B)前記エ
ポキシ樹脂の硬化剤、(C)シリカ粉末および(D)下
記一般式で示される有機リン酸エステル (但し、式中、nは0又は1〜3の整数を、aは1〜3
の整数を、bは0又は1〜2の整数を、それぞれ表す)
を必須成分としてなる絶縁性ペーストである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁性ペーストに
関し、より詳しくは、ガラスエポキシ基板、BT基板、
ポリイミド基板等の樹脂基板に、半導体チップなどの素
子を接着させるための絶縁性ペーストに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、PPGA(プラスチックピン
グリットアレイ)やBGA(ボールグリットアレイ)を
含むCOB(チップオンボード)タイプの半導体装置に
おいて、半導体チップの樹脂基板への接着には、エポキ
シ樹脂を主体とする非導電性ペーストが使用され、この
半導体チップを接続する工程は、素子の長期信頼性に影
響を与える重要な工程の一つである。
【0003】従来、この絶縁性ペーストを構成する原料
としては、エポキシ樹脂(固形、液体)と、その硬化剤
としてアミン系化合物、酸無水物、フェノール系化合物
が用いられている。また、半導体素子と封止用樹脂との
熱膨張係数の差から生じる応力歪を低減するため、充填
剤としてシリカ粉末が用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、パッケージの小
型化、薄型化、多ピン化の進行に伴い、さらなる絶縁性
ペーストの特性向上が必要とされるようになっている。
【0005】特に、樹脂基板と半導体素子を接着させて
いる絶縁性ペーストの密着性については、より一層満足
される樹脂材料が要求されるようになっている。従来の
ペーストでは、素子の長期信頼性をなくす原因として、
素子・基板間のペースト界面を発生源とするモールド樹
脂の剥離やクラックが問題となっている。これらは、絶
縁性ペーストの基板からの剥離がきっかけなってできる
と考えられている。これらの評価方法として、ペースト
によって接着された素子/基板との接着強度および半導
体の信頼性評価としてはリフロー半田耐熱性の試験が行
われる。
【0006】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、ポリイミド基板など樹脂基板に対しての接着性に
優れ、実装信頼性が高い絶縁性ペーストを提供しようと
するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、後述する配合の
組成物が、上記の目的を達成できることを見いだし、本
発明を完成したものである。
【0008】即ち、本発明は、(A)液状エポキシ樹
脂、(B)前記エポキシ樹脂の硬化剤、(C)シリカ粉
末および(D)下記一般式で示される有機リン酸エステ
【化2】 (但し、式中、nは0又は1〜3の整数を、aは1〜3
の整数を、bは0又は1〜2の整数を、それぞれ表す)
を必須成分としてなることを特徴とする絶縁性ペースト
であり、またその絶縁性ペーストにおいて、(D)の有
機リン酸エステルが、(A)、(B)、(C)成分の合
計に対して0.1〜10重量%の割合で含有されるもの
である。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。
【0010】本発明に用いる(A)液状エポキシ樹脂と
しては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する樹脂
で液状のものであれば、いかなるものでも使用すること
ができる。例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、
ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラックフェノー
ル型エポキシ樹脂(ノボラック・エポキシ樹脂)、クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル
型エポキシ樹脂、特殊多官能型エポキシ樹脂等が挙げら
れ、これらは単独又は2種以上混合して使用することが
できる。なお、市販のエポキシ樹脂(ビスフェノール型
エポキシ樹脂)には、反応性希釈剤または可塑剤を含む
ものがあるが、本発明においても反応性希釈剤または可
塑剤を使用して液状とすることができる。
【0011】本発明に用いる(B)のエポキシ樹脂の硬
化剤としては、前記した液状エポキシ樹脂と反応し硬化
可能なものであれば、いかなるものでも使用することが
でき、例えば、ノボラックフェノール樹脂、クレゾール
ノボラックフェノール樹脂、メチルヘキサヒドロフタル
酸無水物、無水フタル酸誘導体、ジシアンジアミド、イ
ミダゾール、アルミニウムキレート、BF3 のようなル
イス酸のアミン錯体等が挙げられる。これらの硬化剤
は、単独であるいは硬化を阻害しない範囲において2種
以上を混合して使用することができる。また、これらの
硬化剤は、予め溶剤に溶解させておくことができる。こ
こで溶剤としては、ジオキサン、ヘキサン、トルエン、
キシレン、ジエチルベンゼン、シクロヘキサノン、エチ
ルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブア
セテート、ブチルカルビトールアセテート、ジエチレン
グリコールジエチルエーテル等が挙げられ、これらは単
独又は2種以上混合して使用することができる。さら
に、前記(A)エポキシ樹脂に(B)硬化剤を添加した
後のものを、これらの溶剤に溶解させることも可能であ
る。
【0012】本発明に用いる(C)シリカ粉末として
は、通常充填剤として使用されているシリカ粉末を広く
使用することができるが、特に不純物濃度が低く、平均
粒径が30μm以下の微粉末が望ましい。平均粒径が3
0μmを超えると、得られる絶縁性ペーストの耐湿性お
よび塗布作業性が悪くなり、好ましくない。また、シリ
カ粉末の配合割合は、特に限定されないが、全体に対し
て20〜70重量%の割合とすることが望ましい。
【0013】本発明に用いる(D)有機リン酸エステル
としては、下式に示される構造をもち、
【化3】 (但し、式中、nは0又は1〜3の整数を、aは1〜3
の整数を、bは0又は1〜2の整数を、それぞれ表す) 特徴としては、有機リン酸エステルの末端側にビニルエ
ステル樹脂の構造を含んでいることである。具体的に
は、例えば、KAYAMER PM−2、PM−21
(日本化薬社製、商品名)、EB168、PM170
(ダイセルユーシ−ビ−社製、商品名)などが挙げられ
る。
【0014】また、これら有機リン酸エステルの配合割
合は、とくに限定されないが、上記(A)、(B)、
(C)の合計量に対して0.1〜10重量%の割合が望
ましい。その割合が0.1重量%未満では、得られるペ
ーストの基板との密着が不十分となり、10重量%を超
えると耐熱性が不十分となり好ましくない。
【0015】本発明の絶縁性ペーストは、上述した
(A)液状エポキシ樹脂、(B)エポキシ樹脂の硬化
剤、(C)シリカ粉および(D)有機リン系化合物を必
須成分とするが、本発明の目的に反しない限り、また必
要に応じて、粘度調整のための溶剤、反応性希釈剤、消
泡剤、カップリング剤その他各種の添加剤を適宜配合す
ることができる。
【0016】粘度調整のための溶剤としては、例えば、
酢酸セロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソル
ブ、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトール
アセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、
ジアセトンアルコール、N−メチルピロリドン、ジメチ
ルホルムアミド、γ−ブチルラクトン、1,3−ジメチ
ル−2−イミダゾリジドン等が挙げられ、これらは単独
又は2種以上混合して使用することができる。
【0017】反応性希釈剤としては、例えば、n−ブチ
ルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、2
−エチルヘキシルグリシジルエーテル、スチレンオキサ
イド、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、p−sec−ブチルフェニルグリシジルエ
ーテル、グリシジルメタクリレート、t−ブチルフェニ
ルグリシジルエーテル、ジグリシジルエーテル、(ポ
リ)エチレングリコール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、トリメチロールプロパン
トリグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジ
グリシジルエーテル等が挙げられ、これらは単独又は2
種以上混合して使用することができる。
【0018】さらに、カップリング剤としては、例え
ば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランや
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げ
ることができる。
【0019】本発明の絶縁性ペーストは、常法に従い上
述した各成分を十分混合した後、更に例えばディスパー
ス、ニーダー、三本ロールミル等による混練処理を行
い、その後減圧脱泡して製造することができる。こうし
て製造した絶縁性ペーストは、通常、シリンジに充填し
ディスペンサを用いて、あるいはスクリーン印刷法を用
いて基材上に吐出し、半導体チップを接着して加熱等に
より硬化させる。その後、ワイヤボンディングを行い、
樹脂封止材で封止して樹脂封止型の化合物半導体装置を
製造することができる。なお、絶縁性ペーストを硬化さ
せるにあたっては、通常120℃〜200℃で1時間か
ら2時間の加熱により実施される。
【0020】
【作用】本発明の絶縁性ペーストは、(A)液状エポキ
シ樹脂に(B)エポキシ樹脂の硬化剤および、(C)シ
リカ粉末とともに特定の(D)有機リン酸エステルが配
合されることによって、熱時での接着強度が向上し、さ
らにリフロー半田耐熱性試験に優れ、信頼性を高いもの
とすることができたものである。
【0021】
【発明の実施形態】次に本発明を実施例によって具体的
に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定さ
れるものではない。以下の実施例および比較例において
「部」とは特に説明のない限り「重量部」を意味する。
【0022】実施例1 以下の化合物を準備した。
【0023】ビスフェノールFグリシジルエーテルのY
L983U(油化シェルエポキシ株式会社製、商品名)
100部、イミダゾールの2PHZ(四国化成株式会社
製、商品名)4部、ジシアンジアミドを4部、シリカ粉
末100部、希釈剤としてフェニルグリシジルエーテル
10部、および有機リン酸エステルとしてPM−2(日
本化薬社製、商品名)1部を十分混合した後、さらに三
本ロールで混練して、減圧脱泡および遠心脱泡処理を行
い、絶縁性ペーストを製造した。
【0024】比較例1 エポキシ樹脂をベースとした無溶剤型絶縁性ペーストの
代表として、以下の組成物を準備した。
【0025】ビスフェノールFグリシジルエーテルのY
L983U(油化シェルエポキシ株式会社製、商品名)
100部、イミダゾールの2PHZ(四国化成株式会社
製、商品名)4部、ジシアンジアミドを4部、シリカ粉
末100部、および希釈剤としてフェニルグリシジルエ
ーテル10部を十分混合した後、さらに三本ロールで混
練して、減圧脱泡および遠心脱泡処理を行い、比較例1
の絶縁性ペーストを製造した。
【0026】比較例2 比較例1の絶縁性ペーストの組成に添加剤としてトリエ
チルホスフェート(TEP)1部を添加し、比較例1と
同様にして、比較例2の絶縁性ペーストを製造した。
【0027】比較例3 比較例1の絶縁性ペーストの組成に添加剤としてトリフ
ェニルホスフイン(TPP)1部を添加し、比較例1と
同様にして、比較例2の絶縁性ペーストを製造した。
【0028】実施例1および比較例1〜3で得た絶縁性
ペーストを用いて、半導体チップと樹脂基板(BT基
板)とを接着硬化させて、接着強度を測定した。また、
封止剤にてモールドし、組み立てられたパッケージでリ
フロー半田耐熱性評価を行った。 評価は以下の条件で
行った。これらの結果を表1に示したが、いずれも本発
明が優れており、本発明の顕著な効果が認められた。
【0029】
【表1】 *1:BT基板(レジスト面)に4mm角のシリコンチ
ップを絶縁性ペーストを用いて接着し、キュア後、24
0℃におけるダイシェア強度を測定した。
【0030】*2:半導体チップを基板(BT)に接着
し、硬化後、モールド樹脂によりチップ上面を片面封止
した。それを60℃/60RH%、168hrsの吸水
処理を行った後リフロー処理(最大240℃×3回)し
た。1サンプルは、n=10で行い、それぞれのペース
ト/基板とのクラック・剥離状態をSAT/断面観察を
した。
【0031】
【発明の効果】以上の説明および表1から明らかなよう
に、本発明の絶縁性ペーストは、基板への密着性、リフ
ロー半田耐熱試験に優れ、実装工程中でのチップの剥離
の問題を克服できるものである。従って、この絶縁性ペ
ーストを使用することにより、信頼性の高い半導体装置
を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/52 H01L 21/52 E Fターム(参考) 4J002 CC032 CD051 CD061 CD081 DJ017 DK006 EL136 EP026 EU116 EW048 EZ006 FD017 FD142 FD146 FD208 GJ01 GQ01 4J040 EC061 EC071 EC091 EC251 HA306 HD24 JA05 JB02 KA03 KA16 LA09 NA20 5F047 BA34 BA51 5G305 AA07 AB24 AB34 BA09 CA15 CB23 CC02 CD08 CD12

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)液状エポキシ樹脂、(B)前記エ
    ポキシ樹脂の硬化剤、(C)シリカ粉末および(D)下
    記一般式で示される有機リン酸エステル 【化1】 (但し、式中、nは0又は1〜3の整数を、aは1〜3
    の整数を、bは0又は1〜2の整数を、それぞれ表す)
    を必須成分としてなることを特徴とする絶縁性ペース
    ト。
  2. 【請求項2】 (D)の有機リン酸エステルが、(A)
    エポキシ樹脂、(B)エポキシ樹脂の硬化剤および
    (C)シリカ粉末の合計量に対して0.1〜10重量%
    の割合で含有される請求項1記載の絶縁性ペースト。
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