JP2004018715A - Resin paste composition and semiconductor device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂ペースト組成物、さらに詳しくはＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子をリードフレーム、セラミック配線板、ガラスエポキシ配線板、ポリイミド配線板等の基板に接着するのに好適な樹脂ペースト組成物及びこれを用いた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体用基板としては従来の金属フレームだけでなく、セラミック配線板、ガラスエポキシ配線板、ポリイミド配線板等が使用されてきており、半導体素子を接着する基板の表面状態は大きく変化してきている。また従来の金属フレームに関しても、低コスト化の面からめっき工程などが変わり、金属フレームめっき面の表面状態が大きく変化してきている。このため、従来の樹脂ペースト組成物を使用すると、ブリードアウトと呼ばれる、樹脂成分の基板へのにじみ出し現象が生じることがあり、半導体装置の信頼性及び半導体装置の生産性を低下させる原因となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の樹脂ペースト組成物に有機チタン化合物を添加することで、樹脂と充填材の親和性を向上させることにより、従来技術の問題点であった金属フレーム、セラミック配線板、ガラスエポキシ配線板、ポリイミド配線板等の各種基板へのブリードアウトを低減することができ、且つ、反応性が高く、硬化性が良好で、接着性に優れる樹脂ペースト組成物を提供するものである。
本発明は、また、上記樹脂ペースト組成物を用いて高信頼性で高生産性の半導体装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（Ａ）アクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物、（Ｂ）ラジカル開始剤、（Ｃ）有機チタン化合物及び（Ｄ）充填材を含有してなる樹脂ペースト組成物に関する。
また、本発明は、この樹脂ペースト組成物を用いて半導体素子を基板に接着した後、封止してなる半導体装置を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる（Ａ）成分のアクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物としては、１分子中に１個以上のアクリル基又はメタクリル基を有する化合物であり、例えば、下記の一般式（Ｉ）〜（Ｘ）で表される化合物が使用できる。
【０００６】
（１）一般式（Ｉ）
【化１】
【０００７】
一般式（Ｉ）で示される化合物としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、アミルアクリレート、イソアミルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、イソデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、トリデシルアクリレート、ヘキサデシルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソステアリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、トリシクロ［５．２．１．０２，６］デシルアクリレート、２−（トリシクロ）［５．２．１．０２，６］デカ−３−エン−８又は９−イルオキシエチルアクリレート等のアクリレート化合物、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、ヘキサデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、イソステアリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、トリシクロ［５．２．１．０２，６］デシルメタクリレート、２−（トリシクロ）［５．２．１．０２，６］デカ−３−エン−８又は９−イルオキシエチルメタクリレート等のメタクリレート化合物がある。
【０００８】
（２）一般式（ＩＩ）
【化２】
で示される化合物。
【０００９】
一般式（ＩＩ）で示される化合物としては、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、ダイマージオールモノアクリレート等のアクリレート化合物、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシブチルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレート、ダイマージオールモノメタクリレート等のメタクリレート化合物等がある。
【００１０】
（３）一般式（ＩＩＩ）
【化３】
で示される化合物。
【００１１】
一般式（ＩＩＩ）でしめされる化合物としては、ジエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリプロピレングリコールアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、２−エトキシエチルアクリレート、２−ブトキシエチルアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、２−ベンゾイルオキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート等のアクリレート化合物、ジエチレングリコールメタクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリプロピレングリコールメタクリレート、２−メトキシエチルメタクリレート、２−エトキシエチルメタクリレート、２−ブトキシエチルメタクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、２−フェノキシエチルメタクリレート、フェノキシジエチレングリコールメタクリレート、フェノキシポリエチレングリコールメタクリレート、２−ベンゾイルオキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルメタクリレート等のメタクリレート化合物
【００１２】
（４）一般式（ＩＶ）
【化４】
【化５】
で示される化合物。
【００１３】
一般式（ＩＶ）で示される化合物としては、ベンジルアクリレート、２−シアノエチルアクリレート、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、グリシジルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、テトラヒドロピラニルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、４−アクリロイルオキシ−１，２，２，６，６−ペンタメチルピペリジン、４−アクリロイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、アクリロキシエチルホスフェート、アクリロキシエチルフェニルアシッドホスフェート、β−アクリロイルオキシエチルハイドロジェンフタレート、β−アクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート等のアクリレート化合物、ベンジルメタクリレート、２−シアノエチルメタクリレート、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、グリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、テトラヒドロピラニルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、４−メタクリロイルオキシ−１，２，２，６，６−ペンタメチルピペリジン、４−メタクリロイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、メタクリロキシエチルホスフェート、メタクリロキシエチルフェニルアシッドホスフェート等のメタクリレート、β−メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンフタレート、β−メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート等のメタクリレート化合物がある。
【００１４】
（５）一般式（Ｖ）
【化６】
で示される化合物。
【００１５】
一般式（Ｖ）で示される化合物としては、エチレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、１，３−ブタンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ダイマージオールジアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート等のジアクリレート化合物、エチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、１，９−ノナンジオールジメタクリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ダイマージオールジメタクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジメタクリレート等のジメタクリレート化合物がある。
【００１６】
（６）一般式（ＶＩ）
【化７】
で示される化合物。
【００１７】
一般式（ＶＩ）で示される化合物としては、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート等のジアクリレート化合物、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート等のジメタクリレート化合物がある。
【００１８】
（７）一般式（ＶＩＩ）
【化８】
で示される化合物。
【００１９】
一般式（ＶＩＩ）で示される化合物としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ又はビスフェノールＡＤ１モルとグリシジルアクリレート２モルとの反応物、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ又はビスフェノールＡＤ１モルとグリシジルメタクリレート２モルとの反応物等がある。
【００２０】
（８）一般式（ＶＩＩＩ）
【化９】
で示される化合物
【００２１】
一般式（ＶＩＩＩ）で示される化合物としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ又はビスフェノールＡＤのポリエチレンオキサイド付加物のジアクリレート、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ又はビスフェノールＡＤのポリプロピレンオキサイド付加物のジアクリレート、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ又はビスフェノールＡＤのポリエチレンオキサイド付加物のジメタクリレート、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ又はビスフェノールＡＤのポリプロピレンオキサイド付加物のジメタクリレート等がある。
【００２２】
（９）一般式（ＩＸ）
【化１０】
で示される化合物。
【００２３】
一般式（ＩＸ）で示される化合物としては、ビス（アクリロキシプロピル）ポリジメチルシロキサン、ビス（アクリロキシプロピル）メチルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマー、ビス（メタクリロキシプロピル）ポリジメチルシロキサン、ビス（メタクリロキシプロピル）メチルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマー等がある。
【００２４】
（１０）一般式（Ｘ）
【化１１】
で示される化合物。
【００２５】
一般式（Ｘ）で示される化合物としては、無水マレイン酸を付加させたポリブタジエンと分子内に水酸基を持つアクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物を反応させて得られる反応物及びその水素添加物があり、例えばＭＭ−１０００−８０、ＭＡＣ−１０００−８０（共に、日本石油化学（株）商品名）等がある。
【００２６】
（Ａ）成分のアクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物としては、上記の化合物を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２７】
本発明に用いられる（Ｂ）のラジカル開始剤としては特に制限はないが、ボイド等の点から過酸化物が好ましく、また樹脂ペースト組成物の硬化性及び保存安定性の点から、急速加熱試験での過酸化物の分解温度が７０〜１７０℃のものが好ましい。
ラジカル開始剤の具体例としては、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ ２−エチルヘキサノエート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロドデカン、ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソフタレート、ｔ−ブチルパーベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン、クメンハイドロパーオキサイド等がある。
ラジカル開始剤の配合量は、（Ａ）成分の総量１００重量部に対して０．１〜１０重量部が好ましく、０．５〜５重量部が特に好ましい。この配合割合が０．１重量部未満であると、硬化性が低下する傾向があり、１０重量部を超えると、揮発分が多くなり、硬化物中にボイドと呼ばれる空隙が生じ易くなる傾向がある。
【００２８】
本発明に用いられる（Ｃ）の有機チタン化合物としては特に制限はないが、ブリード抑制効果の点からチタン酸エステル化合物が好ましい。
有機チタン化合物の具体例としては、テトラメチルチタネート、テトラエチルチタネート、テトラプロピルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、テトライソブチルチタネート、テトラ２−エチルヘキシルチタネート、テトラステアリルチタネート、テトラオクチレングリコールチタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル・アミノエチル）チタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジ−トリデシル）ホスファイトチタネート、ジクミルフェニルオキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ジイソステアロイルエチレンチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート等のチタン酸エステル化合物、ポリアルキルチタネート、ポリアリールチタネート、ポリアシルチタネート、ポリホスフェートチタネート等のチタネートポリマーがある。チタネートポリマーのゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより標準ポリスチレン換算で測定した数平均分子量（以下同様）は、５００〜５０００であることが好ましく、１０００〜３０００であることがより好ましい。
有機チタン化合物の配合量は、樹脂ペースト組成物の総量１００重量部に対して０．０１〜１０重量部が好ましく、０．０５〜５重量部が特に好ましい。この配合割合が０．０１重量部未満であると、ブリード抑制効果が低減する傾向があり、１０重量部を超えると、樹脂ペースト組成物の安定性が低下する傾向がある。
【００２９】
本発明に用いられる（Ｄ）の充填材としては特に制限はなく、各種のものが用いられるが、例えば金、銀、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、ステンレス、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、ホウ酸アルミニウム、窒化アルミニウム等の粉体が挙げられる。これらのうち、半導体パッケージの構造上、樹脂ペースト組成物に対して電気伝導性が要求される場合については、金、銀、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、ステンレス等の導電性の充填材を使用するのが好ましい。また樹脂ペースト組成物に対して電気絶縁性が要求される場合については、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、ホウ酸アルミニウム、窒化アルミニウム等の電気絶縁性の充填材を使用するのが好ましい。充填材の粒径は特に制限はないが、通常、平均粒径が０．０５〜５０μｍであることが好ましく、０．１〜３０μｍであることがより好ましい。
充填材の配合量は特に限定しないが、樹脂ペースト組成物総量に対して２０〜９０重量％が好ましく、３０〜８５重量％であることがより好ましい。この配合量が２０重量％未満であると、熱時の接着強度が低下する傾向があり、８５重量％を超えると、粘度が増大し、作製時の作業性及び使用時の塗布作業性が低下する傾向がある。
【００３０】
（Ｄ）の充填材は、そのまま他の成分と混合してもよいが、あらかじめ（Ｃ）の有機チタン化合物で表面処理した後にその他の成分と混合してもよい。充填材を有機チタン化合物で表面処理する方法としては、例えばエタノールに（Ｃ）の有機チタン化合物をあらかじめ溶解させた溶液中に（Ｄ）の充填材を加え、４０℃で１２時間撹拌後、エタノール及び未反応の有機チタン化合物を除去し、乾燥して得る方法がある。
【００３１】
本発明の樹脂ペースト組成物には、必要に応じて、可とう化材を添加してもよい。本発明に用いられる可とう化材としては、各種の液状ゴムや熱可塑性樹脂が用いられるが、例えばポリブタジエン、マレイン化ポリブタジエン、アクリル化ポリブタジエン、メタクリル化ポリブタジエン、エポキシ化ポリブタジエン、アクリロニトリルブタジエンゴム、カルボキシ末端アクリロニトリルブタジエンゴム、アミノ末端アクリロニトリルブタジエンゴム、ビニル末端アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸メチル、ε−カプロラクトン変性ポリエステル、フェノキシ樹脂、ポリイミド等が挙げられる。これらの可とう化材の分子量には特に制限はないが、通常、数平均分子量が５００〜５００，０００であることが好ましく、１，０００〜２００，０００であることがより好ましい。また可とう化材の配合量としては、（Ａ）成分１００重量部に対して１〜１００重量部使用することが好ましく、５〜７０重量部使用することがより好ましい。この配合量が１重量部未満であると可とう化効果に劣り、１００重量部を超えると、粘度が増大し、樹脂ペースト組成物の作業性が低下する傾向がある。
【００３２】
本発明の樹脂ペースト組成物には、必要に応じて、シランカップリング剤を添加してもよい。本発明に用いられるシランカップリング剤としては特に制限はなく、例えばメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニル−トリス（２−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリ（メタクリロキシエトキシ）シラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−（４，５−ジヒドロイミダゾリル）プロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジイソプロペノキシシラン、メチルトリグリシドキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、トリメチルシリルイソシアネート、ジメチルシリルイソシアネート、フェニルシリルトリイソシアネート、テトライソシアネートシラン、メチルシリルトリイソシアネート、ビニルシリルトリイソシアネート、エトキシシラントリイソシアネート等が挙げられる。カップリング剤の配合量は、樹脂ペースト組成物の総量１００重量部に対して０．１〜１０重量部が好ましく、０．５〜５重量部が特に好ましい。この配合割合が０．１重量部未満であると、接着強度の向上効果に劣り、１０重量部を超えると、揮発分が多くなり、硬化物中にボイドと呼ばれる空隙が生じ易くなる傾向がある。
【００３３】
本発明になる樹脂ペースト組成物には、さらに必要に応じて酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の吸湿剤、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、高級脂肪酸等の濡れ向上剤、シリコーン油等の消泡剤、無機イオン交換体等のイオントラップ剤、粘度調整のための溶剤等を単独又は数種類を組み合わせて、適宜添加することができる。なお、溶剤を添加する場合、ボイドの点から樹脂ペースト組成物の総量に対して３重量％以下とすることが好ましい。
【００３４】
本発明の樹脂ペースト組成物を製造するには、（Ａ）アクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物、（Ｂ）ラジカル開始剤、（Ｃ）有機チタン化合物及び（Ｄ）充填材を、必要に応じて用いられる各種添加剤とともに、一括又は分割して撹拌器、ライカイ機、３本ロール、プラネタリーミキサー等の分散・溶解装置を適宜組み合わせた装置に投入し、必要に応じて加熱して混合、溶解、解粒混練又は分散して均一なペースト状とすれば良い。
本発明の樹脂ペースト組成物は、２５℃における粘度が２０〜２５０Ｐａ・ｓであることが好ましく、４０〜１５０Ｐａ・ｓであることがより好ましい。
【００３５】
本発明においては、さらに上記のようにして製造した樹脂ペースト組成物を用いて半導体素子と基板とを接着した後、封止することにより半導体装置とすることができる。
【００３６】
基板としては、銅、４２アロイ等の金属リードフレーム、セラミック基板、銅等のヒートスプレッダー、ガラスエポキシ基板、ＢＴ基板、アリブ基板、ポリイミド基板等の樹脂基板、ポリイミド製等のテープキャリア等が挙げられる。なお、上記の各種基板上には、銅等の配線が施されていてもよく、金属リードフレームや配線の表面には、金、銀、Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕ、ニッケル、Ｎｉ−Ｐｄ、Ｓｎ−Ｎｉ等のめっきが施されているか、ソルダーレジストでコートされていてもよい。また、ヒートスプレッダー表面には、金、銀、ニッケルメッキ又は黒化処理、ソルダーレジストコートが施されていてもよい。
【００３７】
本発明の樹脂ペースト組成物を用いて半導体素子を基板に接着させるには、まず基板上に樹脂ペースト組成物をディスペンス法、スクリーン印刷法、スタンピング法等により塗布した後、半導体素子を圧着し、その後オーブン又はヒートブロック等の加熱装置を用いて加熱硬化することにより行うことができる。さらに、ワイヤボンド工程を経た後、通常の方法により封止することにより完成された半導体装置とすることができる。
【００３８】
上記加熱硬化は、低温での長時間硬化の場合や、高温での速硬化の場合により異なるが、通常、温度１００〜３００℃、好ましくは１３０〜２２０℃で、５秒〜３時間、好ましくは１５秒〜１時間行うことが好ましい。
封止は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、マレイミド樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂を含む封止材を用いるモールディング（トランスファーモールディング）、ポッティング、プリモールド等により行なうことができる。
【００３９】
図１に、本発明の半導体装置の一態様であるＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）の断面図を示す。リードフレーム１のダイパッド部２に、半導体素子４が本発明の樹脂委ペースト組成物３によって接着されており、ワイヤ６によってリードフレーム１のリード部５にワイヤボンディングされている。リードフレーム１、半導体素子４及びワイヤ６が、リードフレーム１のリード部５の外部接続部のみを露出させて封止材７により封止されている。
【００４０】
【実施例】
次に、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれによって制限されるものではない。
比較例及び実施例で用いた化合物を以下に例示する。
（１）アクリル酸エステル化合物及びメタクリル酸エステル化合物
ＤＣＰ−Ａ（共栄社化学（株）製、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレートの商品名）、Ｒ−５５１（日本化薬（株）製ビスフェノールＡポリエチレングリコールジアクリレートの商品名、式（ＶＩＩＩ）中、ｐ＋ｑ＝約４）、ラウリルアクリレート
（２）ラジカル開始剤
ジクミルパーオキサイド
（３）有機チタン化合物
ＫＲ４６Ｂ（味の素（株）製、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネートの商品名）、ＫＲ１３８Ｓ（味の素（株）製、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネートの商品名）
（４）可とう化材
ＣＴＢＮ１３００×３１（宇部興産（株）製カルボキシ末端アクリロニトリルブタジエン共重合体の商品名、数平均分子量： １０，０００）、ＰＢ−４７００（ダイセル化学工業（株）製エポキシ化ポリブタジエンの商品名、数平均分子量： ３，５００）
（５）シランカップリング剤
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
（６）充填材
ＢＮ−ＧＰ（電気化学工業（株）製窒化ホウ素の商品名、平均粒径： ２μｍ）
ＴＣＧ−１（徳力化学研究所（株）製銀粉の商品名、平均粒径： ２μｍ）
（７）表面処理ＢＮ−ＧＰ： ５００ｇのエタノールに６ｇのＫＲ４６Ｂを溶解した均一な溶液に、２００ｇのＢＮ−ＧＰを加えた。この分散液を４０℃で１２時間撹拌した後、デカンテーションにより上澄み液を処理し、さらにロータリーエバポレーターでエタノールを留去し、次いで４０℃で１２時間進級乾燥し、有機チタン酸化合物で表面処理された表面処理ＢＮ−ＧＰを得た。
【００４１】
表１に示す配合割合で、各材料を混合し、３本ロールを用いて混練した後、６．７×１０２Ｐａ以下｛５トル（Ｔｏｒｒ）以下｝で１０分間脱泡処理を行い、樹脂ペースト組成物を得た。
この樹脂ペースト組成物の特性（粘度、接着強度、ブリードアウト）を下記に示す方法で調べた。その結果を表１に示す。
【００４２】
（１）粘度：ＥＨＤ型回転粘度計（東京計器社製）を用いて２５℃における粘度（Ｐａ・ｓ）を測定した。
（２）接着強度：樹脂ペースト組成物をＡｇめっき付き銅リードフレームのダイパッド部（サイズ：４ｍｍ×３．５ｍｍ）上に、直径約１．５ｍｍの円形に塗布し、この上に２ｍｍ×２ｍｍのＳｉチップ（厚さ約０．４ｍｍ）を圧着してダイパッド部とＳｉチップの間に樹脂ペースト組成物を展延させ、さらに１５０℃に設定したオーブンに投入し１時間加熱硬化させた。これを自動接着力試験装置（ＢＴ１００、Ｄａｇｅ社製）を用い、室温における剪断接着強度（ｋｇ／チップ）を測定した。樹脂ペースト組成物の塗布量は、実施例１、２及び比較例１は８０μｇ、実施例３、４及び比較例２は２００μｇ、実施例５は１６０μｇとした。
（３）ブリードアウト：樹脂ペースト組成物をＡｇめっき付き銅リードフレーム、Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕめっき付き銅リードフレームのダイパッド部（サイズ：９ｍｍ×１１ｍｍ）及びポリイミド基板上に直径約１．５ｍｍの円形に塗布し、２５℃で１時間放置した後、１５０℃に設定したオーブンに投入し１時間加熱硬化させた。これについて光学顕微鏡を用いて、硬化物からのＡｇめっき面、Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕめっき面及びポリイミド面へのにじみ幅を観察測定した。樹脂ペースト組成物の塗布量は、実施例１、２、５及び比較例１は１６０μｇ、実施例３、４及び比較例２は４００μｇとした。
【００４３】
【表１】
表１の結果から、本発明の樹脂ペースト組成物（実施例１、２、３、４及び５）は従来の有機チタン化合物を添加していない樹脂ペースト組成物（比較例１及び２）に比較して、各種基板へのブリードアウトの抑制に関して顕著な効果が見られた。
さらに、本発明の樹脂ペースト組成物（実施例１、２、３、４及び５）は比較例１、２に比較して同等の粘度及び接着強度を示しており、有機チタン化合物を添加してもその他の特性に関しては大きな影響を与えないことが確認された。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の樹脂ペースト組成物は、半導体装置のダイボンディング材として使用した場合に、金属フレーム、セラミック配線板、ガラスエポキシ配線板、ポリイミド配線板等の基板へのブリードアウトの発生を抑えることができる。また、本発明の樹脂ペースト組成物は塗布作業性が良好で、硬化性に優れ、低温から高温に渡って優れた接着強度を有する。
本発明の半導体装置は、上記の樹脂ペースト組成物を使用しているため、信頼性及び生産性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の一態様を示す断面図。
【符号の説明】
１ リードフレーム
２ リードフレームのダイパッド部
３ 樹脂ペースト組成物
４ 半導体素子
５ リードフレームのリード部
６ ワイヤ
７ 封止材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin paste composition, more specifically, a resin paste composition suitable for bonding a semiconductor element such as an IC or LSI to a substrate such as a lead frame, a ceramic wiring board, a glass epoxy wiring board, or a polyimide wiring board. And a semiconductor device using the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, not only conventional metal frames, but also ceramic wiring boards, glass epoxy wiring boards, polyimide wiring boards, and the like have been used as semiconductor substrates, and the surface condition of the substrate to which semiconductor elements are bonded has changed significantly. . Also, with respect to the conventional metal frame, the plating step and the like have changed in terms of cost reduction, and the surface condition of the metal frame plating surface has changed greatly. For this reason, when a conventional resin paste composition is used, a phenomenon called a bleed-out, in which a resin component oozes out onto a substrate, may occur, which causes a reduction in the reliability of the semiconductor device and the productivity of the semiconductor device. ing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention improves the affinity between a resin and a filler by adding an organic titanium compound to a conventional resin paste composition, so that a metal frame, a ceramic wiring board, a glass epoxy, An object of the present invention is to provide a resin paste composition which can reduce bleed out to various substrates such as a wiring board and a polyimide wiring board, has high reactivity, has good curability, and has excellent adhesiveness.
The present invention also provides a highly reliable and highly productive semiconductor device using the above resin paste composition.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a resin paste composition containing (A) an acrylate compound or a methacrylate compound, (B) a radical initiator, (C) an organic titanium compound, and (D) a filler.
The present invention also provides a semiconductor device in which a semiconductor element is bonded to a substrate using the resin paste composition and then sealed.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The acrylate compound or methacrylate compound of the component (A) used in the present invention is a compound having one or more acryl or methacryl groups in one molecule, and for example, the following general formula (I) Compounds represented by (X) to (X) can be used.
[0006]
(1) General formula (I)
Embedded image
[0007]
Examples of the compound represented by the general formula (I) include methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, amyl acrylate, isoamyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, and octyl. Acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate, isodecyl acrylate, lauryl acrylate, tridecyl acrylate, hexadecyl acrylate, stearyl acrylate, isostearyl acrylate, cyclohexyl acrylate, isobornyl acrylate, tricyclo [5.2.1 .0 2,6 ] Decyl acrylate, 2- (tricyclo) [5.2.1.0 2,6 Acrylate compounds such as deca-3-en-8 or 9-yloxyethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-butyl methacrylate, amyl methacrylate, isoamyl methacrylate , Hexyl methacrylate, heptyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, nonyl methacrylate, decyl methacrylate, isodecyl methacrylate, lauryl methacrylate, tridecyl methacrylate, hexadecyl methacrylate, stearyl methacrylate, isostearyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, isobornyl methacrylate Leh , Tricyclo [5.2.1.0 2,6 Decyl methacrylate, 2- (tricyclo) [5.2.1.0 2,6 And methacrylate compounds such as deca-3-en-8 or 9-yloxyethyl methacrylate.
[0008]
(2) General formula (II)
Embedded image
A compound represented by the formula:
[0009]
Examples of the compound represented by the general formula (II) include acrylate compounds such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxybutyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, and dimer diol monoacrylate, and 2-hydroxyethyl methacrylate. And methacrylate compounds such as 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxybutyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate and dimer diol monomethacrylate.
[0010]
(3) General formula (III)
Embedded image
A compound represented by the formula:
[0011]
Examples of the compound represented by the general formula (III) include diethylene glycol acrylate, polyethylene glycol acrylate, polypropylene glycol acrylate, 2-methoxyethyl acrylate, 2-ethoxyethyl acrylate, 2-butoxyethyl acrylate, methoxydiethylene glycol acrylate, and methoxypolyethylene glycol acrylate. Acrylate compounds such as 2-phenoxyethyl acrylate, phenoxydiethylene glycol acrylate, phenoxypolyethylene glycol acrylate, 2-benzoyloxyethyl acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, diethylene glycol methacrylate, polyethylene glycol methacrylate, and polypropylene glycol Methacrylate, 2-methoxyethyl methacrylate, 2-ethoxyethyl methacrylate, 2-butoxyethyl methacrylate, methoxydiethylene glycol methacrylate, methoxypolyethylene glycol methacrylate, 2-phenoxyethyl methacrylate, phenoxydiethylene glycol methacrylate, phenoxypolyethylene glycol methacrylate, 2-benzoyloxyethyl Methacrylate compounds such as methacrylate and 2-hydroxy-3-phenoxypropyl methacrylate
[0012]
(4) General formula (IV)
Embedded image
Embedded image
A compound represented by the formula:
[0013]
Examples of the compound represented by the general formula (IV) include benzyl acrylate, 2-cyanoethyl acrylate, γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, glycidyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, tetrahydropyranyl acrylate, dimethylaminoethyl acrylate, and diethylaminoethyl acrylate , 4-acryloyloxy-1,2,2,6,6-pentamethylpiperidine, 4-acryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, acryloxyethyl phosphate, acryloxyethylphenylacid phosphate, β Acrylate compounds such as acryloyloxyethyl hydrogen phthalate and β-acryloyloxyethyl hydrogen succinate; benzyl methacrylate; Cyanoethyl methacrylate, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, glycidyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, tetrahydropyranyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, 4-methacryloyloxy-1,2,2,6,6-pentane Methacrylates such as methylpiperidine, 4-methacryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, methacryloxyethyl phosphate, methacryloxyethylphenylacid phosphate, β-methacryloyloxyethyl hydrogen phthalate, β-methacryloyloxyethylhydrol There are methacrylate compounds such as gensuccinate.
[0014]
(5) General formula (V)
Embedded image
A compound represented by the formula:
[0015]
Examples of the compound represented by the general formula (V) include ethylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,9-nonanediol diacrylate, and 1,3-butanediol. Diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, dimer diol diacrylate, diacrylate compounds such as dimethylol tricyclodecane diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, 1,9-nonanediol dimethacrylate, 1,3-butanediol dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, dimer diol dimethacrylate, dimethylol tricyclodecanedi There are dimethacrylate compounds such as methacrylate.
[0016]
(6) General formula (VI)
Embedded image
A compound represented by the formula:
[0017]
Examples of the compound represented by the general formula (VI) include diacrylate compounds such as diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, and polypropylene glycol diacrylate; and diethylene glycol. There are dimethacrylate compounds such as dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, tripropylene glycol dimethacrylate, and polypropylene glycol dimethacrylate.
[0018]
(7) General formula (VII)
Embedded image
A compound represented by the formula:
[0019]
Examples of the compound represented by the general formula (VII) include a reaction product of bisphenol A, bisphenol F or 1 mol of bisphenol AD and 2 mol of glycidyl acrylate, a reaction product of bisphenol A, bisphenol F or 1 mol of bisphenol AD and 2 mol of glycidyl methacrylate, or the like. There is.
[0020]
(8) General formula (VIII)
Embedded image
Compound represented by
[0021]
Examples of the compound represented by the general formula (VIII) include diacrylate of a polyethylene oxide adduct of bisphenol A, bisphenol F or bisphenol AD, diacrylate of a polypropylene oxide adduct of bisphenol A, bisphenol F or bisphenol AD, bisphenol A, bisphenol Examples include dimethacrylate of a polyethylene oxide adduct of F or bisphenol AD, and dimethacrylate of a polypropylene oxide adduct of bisphenol A, bisphenol F or bisphenol AD.
[0022]
(9) General formula (IX)
Embedded image
A compound represented by the formula:
[0023]
Examples of the compound represented by the general formula (IX) include bis (acryloxypropyl) polydimethylsiloxane, bis (acryloxypropyl) methylsiloxane-dimethylsiloxane copolymer, bis (methacryloxypropyl) polydimethylsiloxane, and bis (methacryloxypropyl). And the like) methylsiloxane-dimethylsiloxane copolymer.
[0024]
(10) General formula (X)
Embedded image
A compound represented by the formula:
[0025]
Examples of the compound represented by the general formula (X) include a reaction product obtained by reacting polybutadiene to which maleic anhydride is added with an acrylate compound or a methacrylate compound having a hydroxyl group in a molecule, and a hydrogenated product thereof. There are, for example, MM-1000-80 and MAC-1000-80 (both are trade names of Nippon Petrochemical Co., Ltd.).
[0026]
As the acrylate compound or methacrylate compound of the component (A), the above compounds can be used alone or in combination of two or more.
[0027]
The radical initiator (B) used in the present invention is not particularly limited, but is preferably a peroxide in terms of voids and the like, and a rapid heating test in view of the curability and storage stability of the resin paste composition. It is preferable that the decomposition temperature of the peroxide at 70 to 170 ° C.
Specific examples of the radical initiator include 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy 2-ethylhexanoate, 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclohexane, and 1,1-bis (t -Butylperoxy) cyclododecane, di-t-butylperoxyisophthalate, t-butylperbenzoate, dicumyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t- (Butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexyne, cumene hydroperoxide and the like.
The mixing amount of the radical initiator is preferably from 0.1 to 10 parts by weight, particularly preferably from 0.5 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total amount of the component (A). When the compounding ratio is less than 0.1 part by weight, the curability tends to decrease, and when it exceeds 10 parts by weight, the volatile matter increases, and voids called voids tend to be easily generated in the cured product. is there.
[0028]
The organic titanium compound (C) used in the present invention is not particularly limited, but a titanate compound is preferred from the viewpoint of bleed control effect.
Specific examples of the organic titanium compound include tetramethyl titanate, tetraethyl titanate, tetrapropyl titanate, tetraisopropyl titanate, tetrabutyl titanate, tetraisobutyl titanate, tetra-2-ethylhexyl titanate, tetrastearyl titanate, tetraoctylene glycol titanate, and isopropyl trititanate. Isostearoyl titanate, isopropyl trioctanoyl titanate, isopropyl dimethacrylisostearoyl titanate, isopropyl tridodecylbenzenesulfonyl titanate, isopropyl isostearyl diacryl titanate, isopropyl tris (dioctyl phosphate) titanate, isopropyl tricumyl phenyl titanate, isopropyl tris (dioctyl pyro) (Sphate) titanate, isopropyltri (N-aminoethylaminoethyl) titanate, tetraisopropylbis (dioctylphosphite) titanate, tetraoctylbis (ditridecylphosphite) titanate, tetra (2,2-diallyloxymethyl-1-) Butyl) bis (di-tridecyl) phosphite titanate, dicumylphenyloxyacetate titanate, bis (dioctylpyrophosphate) oxyacetate titanate, diisostearoylethylene titanate, titanate compounds such as bis (dioctylpyrophosphate) ethylene titanate, There are titanate polymers such as polyalkyl titanates, polyaryl titanates, polyacyl titanates, polyphosphate titanates, and the like. The number average molecular weight of the titanate polymer measured by gel permeation chromatography in terms of standard polystyrene (the same applies hereinafter) is preferably from 500 to 5,000, more preferably from 1,000 to 3,000.
The compounding amount of the organic titanium compound is preferably from 0.01 to 10 parts by weight, particularly preferably from 0.05 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total amount of the resin paste composition. If the blending ratio is less than 0.01 parts by weight, the bleed control effect tends to decrease, and if it exceeds 10 parts by weight, the stability of the resin paste composition tends to decrease.
[0029]
The filler (D) used in the present invention is not particularly limited, and various fillers can be used. For example, gold, silver, copper, nickel, iron, aluminum, stainless steel, silicon oxide, silicon carbide, boron nitride, Powders such as aluminum oxide, aluminum borate, and aluminum nitride are given. Among these, when the electrical conductivity is required for the resin paste composition due to the structure of the semiconductor package, a conductive filler such as gold, silver, copper, nickel, iron, aluminum, and stainless steel is used. Is preferred. When the resin paste composition is required to have electric insulation, it is preferable to use an electric insulating filler such as silicon oxide, silicon carbide, boron nitride, aluminum oxide, aluminum borate, and aluminum nitride. preferable. The particle size of the filler is not particularly limited, but usually, the average particle size is preferably 0.05 to 50 μm, and more preferably 0.1 to 30 μm.
The amount of the filler is not particularly limited, but is preferably 20 to 90% by weight, more preferably 30 to 85% by weight, based on the total amount of the resin paste composition. If the amount is less than 20% by weight, the adhesive strength during heating tends to decrease. If the amount exceeds 85% by weight, the viscosity increases, and the workability at the time of production and the workability at the time of use decrease. Tend to.
[0030]
The filler of (D) may be mixed with other components as it is, or may be mixed with other components after surface treatment with the organic titanium compound of (C) in advance. As a method of surface-treating the filler with an organic titanium compound, for example, the filler (D) is added to a solution obtained by previously dissolving the organic titanium compound (C) in ethanol, and the mixture is stirred at 40 ° C. for 12 hours, and then ethanol is added. And a method in which unreacted organic titanium compound is removed and dried.
[0031]
If necessary, a flexible material may be added to the resin paste composition of the present invention. As the flexible material used in the present invention, various liquid rubbers and thermoplastic resins are used.For example, polybutadiene, maleated polybutadiene, acrylated polybutadiene, methacrylated polybutadiene, epoxidized polybutadiene, acrylonitrile butadiene rubber, carboxy terminal Examples include acrylonitrile butadiene rubber, amino-terminated acrylonitrile butadiene rubber, vinyl-terminated acrylonitrile butadiene rubber, styrene butadiene rubber, polyvinyl acetate, polymethyl acrylate, ε-caprolactone-modified polyester, phenoxy resin, and polyimide. Although the molecular weight of these flexible materials is not particularly limited, usually, the number average molecular weight is preferably from 500 to 500,000, and more preferably from 1,000 to 200,000. The amount of the flexible material is preferably 1 to 100 parts by weight, more preferably 5 to 70 parts by weight, per 100 parts by weight of the component (A). If the amount is less than 1 part by weight, the effect of flexibilization is poor, and if it exceeds 100 parts by weight, the viscosity increases and the workability of the resin paste composition tends to decrease.
[0032]
If necessary, a silane coupling agent may be added to the resin paste composition of the present invention. The silane coupling agent used in the present invention is not particularly limited. For example, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriacetoxy Silane, vinyl-tris (2-methoxyethoxy) silane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, methyltri (methacryloxyethoxy) silane, γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, γ- Aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropylmethyl Rudimethoxysilane, N-β- (N-vinylbenzylaminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-anilinopropyltrimethoxysilane, γ-ureidopropyltrimethoxysilane, γ-ureidopropyltriethoxysilane, 3- (4,5-dihydroimidazolyl) propyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane , Γ-glycidoxypropylmethyldiisopropenoxysilane, methyltriglycidoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, trimethylsilyl Isocyanate, dimethylsilyl isocyanate, phenylsilyl triisocyanate, tetraisocyanate silane, methyl triisocyanate, vinylsilyl triisocyanate, and ethoxysilane triisocyanate and the like. The compounding amount of the coupling agent is preferably from 0.1 to 10 parts by weight, particularly preferably from 0.5 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total amount of the resin paste composition. When the compounding ratio is less than 0.1 part by weight, the effect of improving the adhesive strength is inferior. When the compounding ratio exceeds 10 parts by weight, volatile components increase, and voids called voids tend to be easily generated in the cured product. .
[0033]
The resin paste composition according to the present invention may further include, if necessary, a hygroscopic agent such as calcium oxide and magnesium oxide, a fluorinated surfactant, a nonionic surfactant, a wetting improver such as a higher fatty acid, and a silicone oil. An antifoaming agent, an ion trapping agent such as an inorganic ion exchanger, a solvent for adjusting the viscosity, and the like can be appropriately added alone or in combination of several kinds. When a solvent is added, the content is preferably 3% by weight or less based on the total amount of the resin paste composition from the viewpoint of voids.
[0034]
In order to produce the resin paste composition of the present invention, (A) an acrylate compound or a methacrylate compound, (B) a radical initiator, (C) an organic titanium compound, and (D) a filler are optionally added. Along with the various additives used, put together or divided into a stirrer, a raikai machine, a three-roll, an appropriate combination of dispersing and dissolving devices such as a planetary mixer, heating and mixing if necessary, It may be dissolved, pulverized, kneaded or dispersed to form a uniform paste.
The resin paste composition of the present invention preferably has a viscosity at 25 ° C of 20 to 250 Pa · s, more preferably 40 to 150 Pa · s.
[0035]
In the present invention, a semiconductor device can be obtained by bonding a semiconductor element and a substrate using the resin paste composition produced as described above and then sealing the semiconductor element and the substrate.
[0036]
Examples of the substrate include a metal lead frame such as copper and 42 alloy, a ceramic substrate, a heat spreader such as copper, a glass epoxy substrate, a BT substrate, a resin substrate such as an rib substrate and a polyimide substrate, and a tape carrier such as polyimide. . In addition, wiring of copper or the like may be provided on the above-described various substrates, and gold, silver, Ni-Pd-Au, nickel, Ni-Pd, Sn- It may be plated with Ni or coated with a solder resist. The surface of the heat spreader may be subjected to gold, silver, nickel plating or blackening treatment, or a solder resist coat.
[0037]
To adhere a semiconductor element to a substrate using the resin paste composition of the present invention, first, a resin paste composition is applied on a substrate by a dispensing method, a screen printing method, a stamping method, and the like, and then the semiconductor element is pressed. Thereafter, it can be performed by heating and curing using a heating device such as an oven or a heat block. Further, after a wire bonding step, the semiconductor device is sealed by a usual method, so that a completed semiconductor device can be obtained.
[0038]
The heat curing varies depending on the case of long-term curing at a low temperature or the case of rapid curing at a high temperature, but is usually at a temperature of 100 to 300 ° C, preferably 130 to 220 ° C, for 5 seconds to 3 hours, preferably It is preferably performed for 15 seconds to 1 hour.
The sealing can be performed by molding (transfer molding), potting, pre-molding, or the like using a sealing material containing a thermosetting resin such as an epoxy resin, a silicone resin, a maleimide resin, and an acrylic resin.
[0039]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a QFP (Quad Flat Package) which is one embodiment of the semiconductor device of the present invention. The semiconductor element 4 is bonded to the
[0040]
【Example】
Next, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
The compounds used in Comparative Examples and Examples are illustrated below.
(1) Acrylate compound and methacrylate compound
DCP-A (trade name of dimethylol tricyclodecane diacrylate manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), R-551 (trade name of bisphenol A polyethylene glycol diacrylate manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., in formula (VIII) p + q = about 4), lauryl acrylate
(2) Radical initiator
Dicumyl peroxide
(3) Organic titanium compound
KR46B (trade name of tetraoctylbis (ditridecylphosphite) titanate manufactured by Ajinomoto Co., Ltd.), KR138S (trade name of bis (dioctyl pyrophosphate) oxyacetate titanate manufactured by Ajinomoto Co.)
(4) Flexible material
CTBN1300 × 31 (trade name of carboxy-terminal acrylonitrile butadiene copolymer manufactured by Ube Industries, Ltd., number average molecular weight: 10,000), PB-4700 (trade name of epoxidized polybutadiene manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., number average) (Molecular weight: 3,500)
(5) Silane coupling agent
γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane
(6) Filler
BN-GP (trade name of boron nitride manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., average particle size: 2 μm)
TCG-1 (trade name of silver powder manufactured by Tokuriki Chemical Laboratory Co., Ltd., average particle size: 2 μm)
(7) Surface treatment BN-GP: 200 g of BN-GP was added to a uniform solution of 6 g of KR46B dissolved in 500 g of ethanol. After the dispersion was stirred at 40 ° C. for 12 hours, the supernatant was treated by decantation, and ethanol was distilled off with a rotary evaporator, followed by advanced drying at 40 ° C. for 12 hours, followed by surface treatment with an organic titanate compound. A surface-treated BN-GP was obtained.
[0041]
After mixing each material at the mixing ratio shown in Table 1 and kneading using three rolls, 6.7 × 10 2 Defoaming treatment was performed for 10 minutes at Pa or less {5 Torr (Torr) or less} to obtain a resin paste composition.
The characteristics (viscosity, adhesive strength, bleed-out) of this resin paste composition were examined by the following methods. Table 1 shows the results.
[0042]
(1) Viscosity: The viscosity (Pa · s) at 25 ° C. was measured using an EHD type rotational viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.).
(2) Adhesive strength: The resin paste composition was applied on a die pad portion (size: 4 mm × 3.5 mm) of a copper lead frame with Ag plating in a circular shape having a diameter of about 1.5 mm, and a 2 mm × 2 mm size was applied thereon. The Si chip (thickness: about 0.4 mm) was pressure-bonded to spread the resin paste composition between the die pad portion and the Si chip, and then placed in an oven set at 150 ° C. and cured by heating for 1 hour. The shear adhesive strength (kg / chip) at room temperature was measured using an automatic adhesive strength tester (BT100, manufactured by Dage). The application amount of the resin paste composition was 80 μg for Examples 1, 2 and Comparative Example 1, 200 μg for Examples 3, 4 and Comparative Example 2, and 160 μg for Example 5.
(3) Bleed-out: The resin paste composition is a copper lead frame with Ag plating, a die pad portion (size: 9 mm x 11 mm) of a copper lead frame with Ni-Pd-Au plating, and a circular shape having a diameter of about 1.5 mm on a polyimide substrate. And left at 25 ° C. for 1 hour, then put into an oven set at 150 ° C. and heat-cured for 1 hour. Using this, an optical microscope was used to observe and measure the bleeding width from the cured product to the Ag-plated surface, Ni-Pd-Au-plated surface, and polyimide surface. The application amount of the resin paste composition was 160 μg in Examples 1, 2, and 5, and Comparative Example 1, and 400 μg in Examples 3, 4, and Comparative Example 2.
[0043]
[Table 1]
From the results in Table 1, the resin paste compositions of the present invention (Examples 1, 2, 3, 4 and 5) were compared with the conventional resin paste compositions to which no organic titanium compound was added (Comparative Examples 1 and 2). As a result, a remarkable effect was obtained in suppressing bleed-out to various substrates.
Furthermore, the resin paste compositions of the present invention (Examples 1, 2, 3, 4 and 5) show comparable viscosities and adhesive strengths as compared with Comparative Examples 1 and 2; Has no significant effect on other properties.
[0045]
【The invention's effect】
When the resin paste composition of the present invention is used as a die bonding material for a semiconductor device, it can suppress the occurrence of bleed out to a substrate such as a metal frame, a ceramic wiring board, a glass epoxy wiring board, and a polyimide wiring board. . Further, the resin paste composition of the present invention has good application workability, excellent curability, and excellent adhesive strength from low to high temperatures.
Since the semiconductor device of the present invention uses the above resin paste composition, it has excellent reliability and productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a semiconductor device of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Lead frame
2 Die pad part of lead frame
3 resin paste composition
4 Semiconductor elements
5 Lead section of lead frame
6 wire
7 Sealant
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