JP2007110099A - ダイボンディング材及びダイボンディング材用樹脂ペースト - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂ペーストを塗布することによって形成されるダイボンディング材、特に印刷法によって形成されるダイボンディング材において、ダイボンディング時の温度・圧力などの条件を広裕度化させ、組立工程における作業性を向上させることが可能なダイボンディング材を提供すること。
【解決手段】樹脂ペーストを塗布することによって形成されたダイボンディング材であって、膜厚がａμｍであり、粒径ｂμｍの球形樹脂フィラーを含有し、膜厚ａμｍと粒径ｂμｍとが、０．９５ａ＞ｂ＞０．７ａの関係を満たし、粒径ｂμｍの球形樹脂フィラーが、膜厚ａμｍのダイボンディング材１ｃｍ^２あたりに５個以上存在することを特徴とするダイボンディング材。
【選択図】なし

Description

本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子とリードフレームや絶縁性支持基板等の基板とを接合する材料として用いられるダイボンディング材に関する。また、本発明は、ダイボンディング材を形成するために用いられるダイボンディング材用樹脂ペーストに関する。さらに、本発明は、ダイボンディング材用樹脂ペーストを用いた半導体装置の製造方法、並びにダイボンディング材付き基板、及び半導体装置に関する。

ＩＣやＬＳＩと、有機基板やリードフレームとを接合するためのダイボンディング材として、ポッティング型ペースト状接着剤、またはフィルム状接着剤等が広く用いられている。

ポッティング型ペースト状接着剤は、基板上に均一に接着剤層を形成することが難しく、半導体パッケージの信頼性に劣る面があった。これを解決するため、フィルム状の接着剤（接着フィルム）がポッティング型ペースト状接着剤に替えて広く用いられるようになってきた。しかし、近年、パッケージの小型・軽量化に伴い、絶縁性支持基板の使用が広範になっており、接着フィルムを絶縁性支持基板へ効率的に供給・貼付しようとすると、予め接着フィルムをチップサイズに切り出して、又は打ち抜いて、基板へ貼り付ける必要がある。接着フィルムを切り出し、基板に貼り付ける方法では、生産効率を上げるための貼付装置が必要となる。また、接着フィルムを打ち抜き、基板上に複数個のチップのための接着フィルムを一括で貼り付ける方法では、接着フィルムの無駄が生じやすい。したがって、製造コストの低減を目的として、ダイボンディング材を量産性の高い印刷法で供給する方法が注目されている。

また、絶縁性支持基板の大部分は、基板内部に内層配線が形成されているため接着フィルムを貼り付ける表面は凹凸が多く、接着フィルム貼り付け時に空隙が生じ信頼性が低下しやすい。そこで、信頼性の観点からも、最近は印刷法によりダイボンディング材を形成する方法が注目されている。

印刷法によりダイボンディング材を形成する場合、印刷時に生じる印刷端部の盛上りをダイボンディング圧力によって平坦化させ、ダイボンディング材を半導体チップ全面に接着させる必要がある。また、過度の圧力によって必要以上にダイボンディング材の面積を広げないことや、ダイボンディング時の温度、圧力、時間を制御することによって均一な膜厚のダイボンディング材を形成することが重要となる。ダイボンディング材の平坦化、膜厚の均一化などを達成するためには、ダイボンディング時の温度、圧力、時間などを制御しなければならないが、その厳密な制御には困難を伴う。そこで、半導体チップをダイボンディングする前（圧着する前）のダイボンディング材の状態を予め制御することにより、温度、圧力、時間などのダイボンディング時の条件に裕度を持たせることが求められている。

本発明の目的は、樹脂ペーストを塗布することによって形成されるダイボンディング材、好ましくは印刷法によって形成されるダイボンディング材において、ダイボンディング時の温度、圧力、時間などの条件を広裕度化させ、組立工程における作業性を向上させることが可能なダイボンディング材を提供することである。また、本発明の目的は、前記ダイボンディング材を形成するために用いられるダイボンディング材用樹脂ペーストを提供することである。さらに、本発明の目的は、前記ダイボンディング材用樹脂ペーストを用いた半導体装置の製造方法、ダイボンディング材付き基板、及び半導体製造装置を提供することである。

上記課題を達成するために、本発明では以下の構成をとった。
すなわち、本発明は、膜厚がａμｍであり、粒径ｂμｍの球形樹脂フィラーを含有し、膜厚ａμｍと粒径ｂμｍとが、０．９５ａ＞ｂ＞０．７ａの関係を満たし、粒径ｂμｍの球形樹脂フィラーが、膜厚ａμｍのダイボンディング材１ｃｍ^２あたりに５個以上存在することを特徴とするダイボンディング材に関する。前記樹脂ペーストは印刷法により塗布されることが好ましい。また、前記樹脂ペーストの固形分濃度が４０〜９０重量％、２５℃におけるチキソトロピー指数が１．５〜８、及び２５℃における粘度が５〜１０００Ｐａ・ｓであることが好ましい。
別の本発明は、上記ダイボンディング材を形成するために用いられるダイボンディング材用樹脂ペーストに関する。
別の本発明は、（１）上記ダイボンディング材用樹脂ペーストを基板上に塗布する工程、（２）基板上に塗布された樹脂ペーストを乾燥してダイボンディング材を得る工程、（３）ダイボンディング材上に半導体チップを搭載する工程、（４）ダイボンディング材を硬化する工程、を含む半導体装置の製造方法に関する。
別の本発明は、上記ダイボンディング材を備えたダイボンディング材付き基板に関する。
別の本発明は、上記ダイボンディング材を備えた半導体装置に関する。

本発明の樹脂ペーストを用いて形成されたダイボンディング材は、半導体チップを基板に搭載する工程での温度・圧力・時間等に対する裕度が拡大され厳密な工程管理を必要としない、均一なダイボンディング材である。

以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明のダイボンディング材は、樹脂ペーストを用いて形成されたダイボンディング材であり、溶剤乾燥後の膜厚がａμｍであり、球径ｂμｍの球形樹脂フィラーを含む。球形樹脂フィラーの球径ｂμｍは、樹脂ペーストを基板上に塗布して、溶剤を乾燥した後に得られるダイボンディング材の膜厚ａμｍに対して、０．９５ａ＞ｂ＞０．７ａの関係にある。球径ｂμｍが０．９５ａμｍ以上であると、ダイボンディング工程の際、半導体チップに貼り付かなくなる部分が生じやすく、半導体装置の信頼性を低下させる。また、球径ｂμｍが０．７ａμｍ以下であると、ダイボンディング工程の際、ダイボンディング材が広がりやすくなり、はみ出しや汚染が生じやすくなる。

本発明において、膜厚とは、溶剤乾燥後のダイボンディング材の平坦部の膜厚をいう。樹脂ペーストを用いてダイボンディング材を形成した場合、ダイボンディング材が平坦に形成されないことがある。例えば、印刷法を用いてダイボンディング材を形成した場合、ダイボンディング材の周辺部が盛り上がった形状になることがある。本発明においては、このような盛り上がった形状を有する部分を除いた平坦な部分、好ましくはダイボンディング材の中央部分の膜厚を測定する。測定には、触針式膜厚計、レーザー膜厚計などを用いることができる。

球径ｂμｍの球形樹脂フィラーは、膜厚がａμｍのダイボンディング材１ｃｍ^２あたりに５個以上存在する。好ましくは５〜１０００個であり、より好ましくは１０〜１０００個である。球径ｂμｍの球形樹脂フィラーが５個未満である場合、ダイボンド時にチップの傾きやダイボンディング材のはみ出しなどが生じやすくなる。球形樹脂フィラーの個数が多すぎると、パッケージ信頼性が低下しやすくなる。ダイボンディング材を半導体装置に用いる際、ダイボンディング材の大きさは特に限定されず、半導体チップの大きさに応じて適宜設定することができる。任意の大きさを有する膜厚がａμｍのダイボンディング材において、球径ｂμｍの球形樹脂フィラーは、ダイボンディング材１ｃｍ^２あたりに５個以上となる密度で存在すればよい。

球形樹脂フィラーとは、真球形に限らない。略球形の樹脂フィラーも本発明の球形樹脂フィラーに含まれる。本発明においては、球形樹脂フィラーのアスペクト比が０．８〜１．０であることが好ましく、０．９〜１．０であることがより好ましい。特に、真球形の樹脂フィラーがダイボンド層の厚さを均一にする点で好ましく用いられる。ここで、アスペクト比とは、フィラーの長径（μｍ）と短径（μｍ）との比（長径／短径）をいう。

球形樹脂フィラーの粒径ｂμｍは、目的とするダイボンディング材の厚さとの関係で定められるものであり、特に限定されるものではない。好ましくは、その粒径が（球形樹脂フィラーが真球形ではない場合には、その長径が）、１０〜３００μｍである。

本発明のダイボンディング材は、樹脂ペーストを塗布することによって形成される。ダイボンディング材用の樹脂ペーストは、好ましくは（１）べース樹脂、（２）熱硬化性樹脂、（３）上述の球形樹脂フィラー、（４）フィラー、（５）溶剤を含むが、これに限定されない。

（１）ベース樹脂は、半導体装置に用いた場合に信頼性に優れる樹脂であれば特に限定はない。ベース樹脂として、例えば、ポリイミド樹脂、ポリブタジエン樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂がある。これらは、単独で、又は２種類以上組合せて使用してもよい。

ベース樹脂として、優れた応力緩和性と熱時の接着力を有するカルボン酸末端基を有するブタジエンのホモポリマーまたはコポリマーが特に好適に用いられる。

カルボン酸末端基を有するブタジエンのホモポリマーまたはコポリマーとしては、例えばＨｙｃｅｒ ＣＴＢ−２００９×１６２、ＣＴＢＮ−１３００×３１、ＣＴＢＮ−１３００×８、ＣＴＢＮ−１３００×１３、ＣＴＢＮＸ−１３００×９（いずれも宇部興産（株）製）、ＮＩＳＳＯ−ＰＢ−Ｃ−２０００（日本曹達（株）製）などが挙げられる。

本発明の（２）熱硬化性樹脂として好ましいものは、エポキシ樹脂である。必要に応じ、エポキシ樹脂と共にフェノール樹脂または分子中にフェノール性水酸基を有する化合物を用いることができる。また、熱硬化性樹脂は、硬化促進剤と共に用いることができる。

エポキシ樹脂としては、通常、分子内に少なくとも２個のエポキシ基を含むものが用いられる。硬化性や硬化物特性の点からフェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂が好ましい。このような樹脂としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＦもしくはハロゲン化ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンの縮合物、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、ビスフェノールＡノボラック樹脂のグリシジルエーテル等がある。これらは、単独で、又は２種類以上組合せて使用してもよい。

エポキシ樹脂の量は、ベース樹脂１００重量部に対し１〜３００重量部、好ましくは１〜２００重量部程度とする。１重量部未満であると、接着性の低下が生じやすく、３００重量部を超えるとペーストの保管安定性が低下しやすい。

フェノール樹脂は、通常、分子中に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有するものが用いられる。このような樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、ポリ−ｐ−ビニルフェノール、フェノールアラルキル樹脂等がある。これらは、単独で、又は２種類以上組合せて使用してもよい。

分子中にフェノール性水酸基を有する化合物は、例えば、１，１’−ビフェニル−４，４’−ジオール、メチレンビスフェノール、４，４’−エチリデンビスフェノール、２，２’−メチレンビス（４−メチルフェノール）、４，４’−メチレンビス（２，６−ジメチルフェノール）、４，４’−（１−メチルエチリデン）ビス（２−メチルフェノール）、４，４’−シクロヘキシリデンビスフェノール、４，４’−（１，３−ジメチルブチリデン）ビスフェノール、４，４’−（１−メチルエチリデン）ビス（２，６−ジメチルフェノール）、４，４’−（１−フェニルエチリデン）ビスフェノール、５，５’−（１−メチルエチリデン）ビス（１，１’−ビフェニル−２−オール）、（２，３，４−トリヒドロキシフェニル）（４’−ヒドロキシフェニル）メタン、４，４’４”−メチリデントリスフェノール、４，４’−［１−［４−［１−（４−ヒドロキシフェニル）−１−メチルエチル］フェニル］エチリデン］ビスフェノール、４，４’，４”−エチリデントリス［２−メチルフェノール］、４，４’−［（２−ヒドロキシフェニル）メチレン］ビス［２，３，６−トリメチルフェノール］、２，２’−メチレンビス［６−［（２−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）メチル］−４−メチルフェノール］、２，４，６−トリス（４−ヒドロキシフェニルメチル）−１，３−ベンゼンジオール等がある。これらは、単独で、又は２種類以上組合せて使用してもよい。

フェノール樹脂または分子中にフェノール性水酸基を有する化合物の量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して０〜１５０重量部、好ましくは０〜１２０重量部である。１５０重量部を超えると硬化性が不十分となる場合がある。

硬化促進剤は、エポキシ樹脂を硬化させるために用いられるものであればよい。このようなものとしては、例えば、イミダゾール類、ジシアンジアミド誘導体、ジカルボン酸ジヒドラジド、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾール−テトラフェニルボレート、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７−テトラフェニルボレート等が用いられる。これらは、２種以上を併用してもよい。

硬化促進剤の量はエポキシ樹脂１００重量部に対し、０〜５０重量部、好ましくは０〜２０重量部である。５０重量部を超えるとペーストの保管安定性が低下しやすい。

熱硬化性樹脂として、１分子中に少なくとも２個の熱硬化性イミド基を有するイミド化合物を使用することもできる。そのような化合物の例としては、オルトビスマレイミドベンゼン、メタビスマレイミドベンゼン、パラビスマレイミドベンゼン、１，４−ビス（ｐ−マレイミドクミル）ベンゼン、１，４−ビス（ｍ−マレイミドクミル）ベンゼンのほか、下記の式（Ｉ）〜（III）で表されるイミド化合物等がある。

〔式中、Ｘ及びＹは、それぞれ独立にＯ、ＣＨ_２、ＣＦ_２、ＳＯ_２、Ｓ、ＣＯ、Ｃ（ＣＨ_３）_２又はＣ（ＣＦ_３）_２を示し、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７及びＲ_８は、それぞれ独立に水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子を示し、Ｄはエチレン性不飽和二重結合を有するジカルボン酸残基を示し、ｍは０〜４の整数を示す。〕

イミド化合物の量は、ベース樹脂１００重量部に対して０〜２００重量部、好ましくは０〜１００重量部である。２００重量部を超えるとペーストの保管安定性が低下しやすい。

式（Ｉ）のイミド化合物としては、例えば、４，４−ビスマレイミドジフェニルエーテル、４，４−ビスマレイミドジフェニルメタン、４，４−ビスマレイミド−３，３′−ジメチル−ジフェニルメタン、４，４−ビスマレイミドジフェニルスルホン、４，４−ビスマレイミドジフェニルスルフィド、４，４−ビスマレイミドジフェニルケトン、２，２′−ビス（４−マレイミドフェニル）プロパン、４，４−ビスマレイミドジフェニルフルオロメタン、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２，２−ビス（４−マレイミドフェニル）プロパン等がある。

式（II）のイミド化合物としては、例えば、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕エーテル、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕メタン、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕フルオロメタン、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス〔４−（３−マレイミドフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕スルフィド、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕ケトン、２，２−ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕プロパン、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２，２−ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕プロパン等がある。
イミド化合物は、単独で、又は２種類以上組合せて使用することができる。

これらイミド化合物の硬化を促進するため、ラジカル重合剤を使用してもよい。ラジカル重合剤としては、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリル等がある。このとき、ラジカル重合剤の量は、イミド化合物１００重量部に対して０．０１〜１．０重量部が好ましい。

（３）球形樹脂フィラーとしては、上述の条件を満たすものであれば、いずれのものを用いてもよい。球形樹脂フィラーとしては、例えば、シリコーン樹脂フィラー、スチレン樹脂フィラー、ジビニルベンゼン樹脂フィラー等が挙げられる。具体的には、積水化学工業株式会社製ＳＰ−２４０、ＳＰ−２７０等が挙げられる。

球形樹脂フィラーの含有量は、上述の条件を満たす含有量であればよいが、ベース樹脂１００重量部に対し、好ましくは０．０１〜５０重量部、より好ましくは０．１〜２０重量部、さらに好ましくは０．１〜１０重量部である。含有量が０．０１重量部未満であると、チップ搭載工程で十分な裕度が得られない場合がある。また、含有量が５０重量部を超えると、パッケージの信頼性が低下する場合がある。

（４）フィラーとしては、（３）球形樹脂フィラー以外のフィラーを用いることができる。例えば、銀粉、金粉、銅粉等の導電性（金属）フィラー、シリカ、アルミナ、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機物質フィラー等がある。

フィラーのうち、銀粉、金粉、銅粉等の導電性（金属）フィラーは、接着剤に導電性、伝熱性又はチキソトロピー性を付与する目的で添加される。また、シリカ、アルミナ、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機物質フィラーは、接着剤に低熱膨張性、低吸湿率、チキソトロピー性を付与する目的で添加される。

また、半導体装置の電気的信頼性を向上させるフィラーとして、無機イオン交換体を加えても良い。ペースト硬化物を熱水中で抽出したとき、水溶液中に抽出されるイオン、例えば、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｃｌ⁻、Ｆ⁻、ＲＣＯＯ⁻、Ｂｒ⁻等のイオン捕捉作用が認められるものが有効である。このようなイオン交換体としては、天然に産出されるゼオライト、沸石類、酸性白土、白雲石、ハイドロタルサイト類などの天然鉱物、人工的に合成された合成ゼオライトなどが例として挙げられる。

これら導電性フィラー又は無機物質フィラーは２種以上を混合して用いることもできる。また、物性を損なわない範囲で導電性フィラーと無機物質フィラーとを混合して用いてもよい。

フィラーの量は、（１）ベース樹脂１００重量部に対して、通常、１〜１００重量部、好ましくは２〜５０重量部である。１重量部未満ではペーストに十分なチキソトロピー性（チキソトロピー指数：１．５以上）を付与しにくい。また、１００重量部を超えて多いと接着性が低下する。更に硬化物の弾性率が高くなり、その結果、ダイボンディング材の応力緩和能が低くなり半導体装置の実装信頼性が低下する。

（３）球形樹脂フィラー及び（４）フィラー、の混合・混練は、通常の撹拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミルなどの分散機を適宜、組み合せて行う。

本発明に用いられる溶剤（５）は、フィラーを均一に混練又は分散できる溶剤から選ぶ。印刷時の溶剤の揮散防止を考えて、沸点１００℃以上の溶剤を選ぶことが好ましい。

上記溶剤（５）としては、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグライムともいう）、トリエチレングリコールジメチルエーテル（トリグライムともいう）、ジエチレングリコールジエチルエーテル、２−（２−メトキシエトキシ）エタノール、γ―ブチロラクトン、イソホロン、カルビトール、カルビトールアセテート、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、酢酸２−（２−ブトキシエトキシ）エチル、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ、ジオキサン、シクロヘキサノン、アニソールのほかに、印刷用インキの溶剤として使われる石油蒸留物を主体とした溶剤などがある。これらは２種類以上混合して用いてもよい。

上記溶剤（５）の量は、ベース樹脂１００重量部に対して、通常、１０〜１５０重量部である。

また、樹脂ペーストの印刷中に泡、ボイドの発生が目立つ場合は、上記溶剤（５）中に脱泡剤、破泡剤、抑泡剤等を添加することが効果的である。添加量は溶剤中に０．０１〜１０重量％の範囲で添加するのが好ましい。０．０１重量％未満では抑泡効果が発揮されず、１０重量％を超えると接着性やペーストの粘度安定性が低下する。
また、接着力を向上させるため、シランカップリング剤、チタン系カップリング剤、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系添加剤等を適宜加えてもよい。

樹脂ペーストの固形分が樹脂ペーストの全体の重量に対し、４０〜９０重量％であることが好ましい。より好ましくは５０〜９０重量％、さらに好ましくは６０〜９０重量％である。上記固形分が４０重量％以上であると、ペースト乾燥後の体積減少に基づく形状変化抑制の観点から好ましく、９０重量％以下であると、ペーストの流動性および印刷作業性向上の観点から好ましい。

樹脂ペーストの２５℃におけるチキソトロピー指数は、１．５〜８であることが好ましい。樹脂ペーストのチキソトロピー指数が１．５以上であると、印刷法によって供給・塗布されたペーストにおけるダレ等の発生を抑制して、印刷形状を良好に保つという観点から好ましい。さらに、このチキソトロピー指数が８以下であると、印刷法によって供給・塗布されたペーストにおける「欠け」やカスレ等の発生抑制の観点から好ましい。

樹脂ペーストの２５℃における粘度は、５〜１０００Ｐａ・ｓであることが好ましい。樹脂ペーストの粘度が５〜１０００Ｐａ・ｓであると、印刷作業性の観点から好ましい。樹脂ペーストの粘度は、印刷法の種類により適宜調整することが好ましい。例えば、スクリーンメッシュ版等のようにマスク開口部にメッシュ等が張ってある場合は、メッシュ部の抜け性を考慮して５〜１００Ｐａ・ｓの範囲であることが好ましい。ステンシル版等の場合は２０〜５００Ｐａ・ｓの範囲に調整されていることが好ましい。また、乾燥後のペーストに残存するボイドが多く見られる場合は、ボイドを防ぐために１５０Ｐａ・ｓ以下の粘度に調整することが有効である。

上記粘度は、Ｅ型回転粘度計を用いて、２５℃で、回転数０．５ｒｐｍで測定したときの値とする。チキソトロピー指数は、Ｅ型回転粘度計で、２５℃で、回転数１ｒｐｍで測定したときの値と、回転数１０ｒｐｍで測定したときの値との比で定義する（チキソトロピー指数＝（１ｒｐｍでの粘度）／（１０ｒｐｍでの粘度））。

次に、本発明の半導体装置の製造方法について説明する。本発明の半導体装置の製造方法は、（１）ダイボンディング材用樹脂ペーストを基板上に塗布する工程、（２）基板上の塗布された樹脂ペーストを乾燥してダイボンディング材を得る工程、（３）ダイボンディング材上に半導体チップを搭載する工程、（４）ダイボンディング材を硬化する工程を含む半導体装置の製造方法である。ダイボンディング材用樹脂ペーストは溶剤を含有しているが、（２）の乾燥工程にてＢステージ化することにより溶剤の大部分が揮発するため、ダイボンディング層にボイドの少ない、良好な実装信頼性をもつ半導体装置を組み立てることができる。

より詳細に説明すると、ダイボンディング材用樹脂ペーストは、基板上に供給・塗布、好ましくは印刷法によって供給・塗布される。印刷法としては、凸版印刷、凹版印刷、オフセット印刷、平板印刷、凸版反転オフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、ステンシル印刷等の種々の方法を用いることができる。

基板としては、通常、半導体素子を支持するために用いられる支持基板であればいずれのものを用いてもよい。例えば、４２アロイリードフレームや銅リードフレーム等のリードフレーム、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂等のプラスチックフィルム、ガラス不織布等の基材にポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂等のプラスチックを含浸・硬化させたもの、アルミナ等のセラミックス製の支持部材（板状）等が挙げられる。

次いで、ダイボンディング材用樹脂ペーストを塗布した基板を乾燥半硬化させることにより、Ｂステージ状態のダイボンディング材付き基板とする。乾燥温度は、通常、８０〜２００℃であり、乾燥時間は、通常、５〜１８０分である。

乾燥半硬化させたＢステージ状態のダイボンディング材の厚さａμｍは、目的とする半導体装置に応じて定められるものであり、特に限定されるものではない。好ましくは、１０〜３００μｍである。

その後、このＢステージダイボンディング材付き基板に、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子（チップ）を貼り付け、加熱してチップを基板に接合する。半導体チップは、通常、２０〜３００℃で５０〜１０，０００ｇ重の荷重をかけ、０．１〜１０秒間圧着させることによりダイボンディング材を介して基板に接合することができる。

さらにその後、後硬化させる工程によりチップが基板に搭載され、半導体装置を得ることができる。後硬化温度は、通常、１５０〜２００℃、後硬化時間は、通常、０．５〜３時間である。後硬化工程は、実装信頼性に影響がない範囲で封止材の後硬化工程により硬化させてもよい。

また、樹脂ペーストを印刷法によって供給・塗布した後に、半導体装置信頼性に影響が無ければ、乾燥半硬化させることなく半導体チップを貼り付け、その後、加熱してチップを基板に接合することもできる。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
（実施例１）
ＣＴＢＮＸ−１３００×９（宇部興産（株）製）１００重量部を秤取し、これをらいかい機に入れ、予め用意していたエポキシ樹脂（ＹＤＣＨ−７０２）２５重量部及びフェノール樹脂（Ｈ−１）１５重量部のカルビトールアセテート（６０重量部）溶液（熱硬化性樹脂の固形分の濃度は約４０重量％）と、硬化促進剤（ＴＰＰＫ）０．５重量部を加え、混合し、続いて、シリカ微粉末であるアエロジル８重量部を加え、１時間撹拌・混練した。さらに、球形樹脂フィラー０．４重量部を加え、プラネタリーミキサーにて１０分間撹拌し、本発明のダイボンディング材用樹脂ペースト（樹脂ペーストＮｏ．１）を得た。

（実施例２〜７、比較例１〜３）
ベース樹脂、熱硬化性樹脂、フィラー及び／又は溶剤、さらに球形樹脂フィラーの種類及び配合量を変えて、実施例１と同様に行い、本発明のダイボンディング材用樹脂ペースト（樹脂ペーストＮｏ．２〜Ｎｏ．７）及び比較対照の樹脂ペースト（Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１０）を得た。表１に樹脂ペーストの配合を示した。

なお、表１において、種々の記号は下記の意味である。
ＣＴＢＮＸ−１３００×９：宇部興産株式会社、カルボン酸末端基を有するブタジエンの低分子量ポリマー
ＹＤＣＨ−７０２：東都化成株式会社、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２２０）
ＥＳＣＮ−１９５：日本化薬株式会社、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００）
Ｈ−１：明和化成株式会社、フェノールノボラック樹脂（ＯＨ当量１０６）
ＶＨ−４１７０：大日本インキ化学工業株式会社、ビスフェノールＡノボラック樹脂（ＯＨ当量１１８）
ＴＰＰＫ：東京化成工業株式会社、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボラート
２Ｐ４ＭＨＺ：四国化成工業株式会社、キュアゾール
ＳＰ−２４０：積水化学工業株式会社 球形樹脂フィラー（直径：４０μｍ）
ＳＰ−２７０：積水化学工業株式会社 球形樹脂フィラー（直径：７０μｍ）
アエロジル：日本アエロジル株式会社、３８０（シリカの微粉末）
ＣＡ：カルビトールアセテート
ＮＭＰ：Ｎ−メチル−２−ピロリドン

表２に樹脂ペースト及びダイボンディング材の評価結果を示す。評価方法は、以下に示すとおりである。

（樹脂ペーストの粘度及びチキソトロピー指数）
粘度：樹脂ペーストをトキメック社製Ｅ型粘度計で直径１９．４ｍｍ，３°コーンを用いて２５℃での粘度を測定した（０．５ｒｐｍ）。
チキソトロピー指数：上記粘度計を用いて測定し、下記式により求めた。
チキソトロピー指数＝（１ｒｐｍでの粘度）／（１０ｒｐｍでの粘度）

（膜厚ａμｍ）
得られた樹脂ペーストを、ステンシル印刷版を用いて、４２アロイリードフレーム上に５ｍｍ×５ｍｍの正方形パターンとなるよう印刷塗布し、１２０℃で６０分間乾燥させて、Ｂステージ化した樹脂ペースト（ダイボンディング材）を得た。周辺部の盛り上がった部分（正方形パターンの周囲１ｍｍ）を除いた平坦部（中央の３ｍｍ×３ｍｍの正方形パターンの部分）の膜厚を、をレーザー膜厚計（キーエンス社製、ＬＴ−９０１０Ｍ）を用いて測定した。

（樹脂フィラーの粒径ｂμｍ）
また、上記と同様の方法で得られたダイボンディング材中に存在する球形フィラーの個数を万能投影機（ニコン社製、プロファイルプロジェクターＶ１２）を用いて数え、１ｃｍ^２当りの個数を算出した。

（ペーストはみ出し）
上記と同様の方法で得られたダイボンディング材に６×６ｍｍのシリコンチップを１５０℃、１０００ｇ重の荷重をかけて５秒間圧着させた後、チップ周辺のダイボンディング材のはみ出しを目視にて観察した。

（ボイド）
上記と同様の方法で得られたシリコンチップ圧着後のダイボンディング材について、圧着状態を超音波映像装置（ＳＡＴ：Scanning Acoustic Tomograph、日立建機社製）を用いて内部ボイドの有無を観察した。

（ピール接着力）
太陽インキ製ソルダーレジストＰＳＲ−４０００ＡＵＳ−５が塗布された有機基板１に、樹脂ペーストをステンシル印刷版を用いて印刷し、６０℃で１５分、１００℃で３０分乾燥させダイボンディング材２（大きさ８×１０ｍｍ）を得た。５×５ｍｍのシリコンチップ３を、ダイボンディング材２の中心部に、１５０℃の熱盤４上で１０００ｇの荷重をかけ５秒間圧着させた。その後、１８０℃で１時間硬化させたのち、図１に示す装置を用いて２５０℃、２０秒加熱時の引き剥がし強さを測定した。
シリコンチップは、チップ端部に１５０μｍ厚の突起を有するシリコンチップを用いた。このシリコンチップは、４００μｍ厚のウエハをハーフカット（サイズ５×５ｍｍ、深さ２５０μｍ）し、ウエハ裏面方向に力を加えて割ることにより得られる。
図１に示す装置を用いた測定においては、まず、ソルダーレジスト付き有機基板１、ダイボンディング材２、及びシリコンチップ３からなる積層体を、熱盤４上に支え５ａ，５ｂで固定する。次いで、シリコンチップ２の突起部にプッシュプルゲージ６を掛け、プッシュプルゲージ６を図中矢印で示す方向に移動させたときの荷重を測定する。この荷重をピール接着力とする。

また、ダイボンディング時の圧着温度、圧力、時間の裕度を評価するため、樹脂ペーストＮｏ．１とＮｏ．８を用いて、以下の方法によりペースト広がりを測定した。結果を表３に示す。

（ペースト広がり）
太陽インキ製ソルダーレジストＰＳＲ−４０００ＡＵＳ−５が塗布された有機基板に樹脂ペーストを版厚８０μｍのステンシル印刷版を用いて印刷し、１２０℃で６０分乾燥させダイボンディング材（大きさ５ｍｍφ、厚み５０μｍ）を得た。１０×１０ｍｍのガラスチップを、表３に示す条件でダイボンディング材に貼り付けた。その後、万能投影機（ニコン社製、プロファイルプロジェクターＶ１２）を用いて、ダイボンディング材の最大径を測定した。

表３に示すとおり、実施例１のダイボンディング材は、圧着温度８０〜１５０℃、圧着荷重１０００〜３０００ｇ重、圧着時間１〜１０秒で圧着を行った場合にも、最大径は６．２〜６．５μｍであった。これに対し、比較例１のダイボンディング材は、圧着温度８０〜１５０℃、圧着荷重１０００〜３０００ｇ重、圧着時間１〜１０秒で圧着を行った場合に、最大径は６．４〜１０以上μｍにも広がった。実施例１のダイボンディング材は、ダイボンディング工程における裕度が広い。

本発明の樹脂ペーストを用いて形成されたダイボンディング材は、ダイボンディング材のはみ出しもなく、ダイボンディング層を均一に制御することができる。かつ、本発明のダイボンディング材は、圧着による内部ボイドの発生がないため良好な接着性を有する。また、本発明のダイボンディング材は、球形樹脂フィラーを含むため、圧着時の温度、圧力、時間の裕度が広がり、歩留りよく半導体装置を製造することができる。

ピール接着力を測定する装置の概略断面図である。

符号の説明

１ ソルダーレジスト付き有機基板
２ ダイボンディング材
３ シリコンチップ
４ 熱盤
５ａ，５ｂ 支え
６ プッシュプルゲージ

Claims (7)

1. 樹脂ペーストを塗布することによって形成されたダイボンディング材であって、
   膜厚がａμｍであり、
   粒径ｂμｍの球形樹脂フィラーを含有し、
   膜厚ａμｍと粒径ｂμｍとが、０．９５ａ＞ｂ＞０．７ａの関係を満たし、
   粒径ｂμｍの球形樹脂フィラーが、膜厚ａμｍのダイボンディング材１ｃｍ^２あたりに５個以上存在することを特徴とするダイボンディング材。
2. 樹脂ペーストが印刷法により塗布された請求項１記載のダイボンディング材。
3. 樹脂ペーストの固形分濃度が４０〜９０重量％、２５℃におけるチキソトロピー指数が１．５〜８、及び２５℃における粘度が５〜１０００Ｐａ・ｓである請求項１又は２記載のダイボンディング材。
4. 請求項１〜３いずれか記載のダイボンディング材を形成するためのダイボンディング材用樹脂ペースト。
5. （１）請求項４記載のダイボンディング材用樹脂ペーストを基板上に塗布する工程、
   （２）基板上に塗布された樹脂ペーストを乾燥してダイボンディング材を得る工程、
   （３）ダイボンディング材上に半導体チップを搭載する工程、
   （４）ダイボンディング材を硬化する工程、を含む半導体装置の製造方法。
6. 請求項１〜３いずれか記載のダイボンディング材を有するダイボンディング材付き基板。
7. 請求項１〜３いずれか記載のダイボンディング材を有する半導体装置。

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