JP2011063715A - 電子部品接合用接着剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】硬化性化合物及びトリアジンジチオール化合物を含有する電子部品接合用接着剤。
【選択図】なし
Description
以下、本発明を詳述する。
上記硬化性化合物は特に限定されないが、エポキシ化合物を含有することが好ましい。
上記エポキシ化合物は特に限定されず、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールAD型、ビスフェノールS型等のビスフェノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。また、電子部品接合用接着剤を低粘度化できることから、上記エポキシ化合物として、レゾルシノール型エポキシ化合物も好ましい。これらのエポキシ化合物は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記反応性高分子化合物を含有することで、熱によるひずみが発生する際の電子部品接合用接着剤の接合信頼性が向上する。
上記エポキシ基を有する高分子化合物を含有することで、電子部品接合用接着剤の硬化物は優れた可撓性を発現する。そのため、上記エポキシ化合物と上記エポキシ基を有する高分子化合物との両方を含有する場合、電子部品接合用接着剤の硬化物は、上記エポキシ化合物に由来する優れた機械的強度、耐熱性及び耐湿性と、上記エポキシ基を有する高分子化合物に由来する優れた可撓性とを兼備することができ、耐冷熱サイクル性、耐リフロークラック性及び寸法安定性等に優れ、高い接合信頼性及び接続信頼性を発現する。
上記エピスルフィド化合物を含有することで、電子部品接合用接着剤は速硬化性に優れ、硬化剤によって一旦硬化反応が開始すると極めて速く硬化する。
なお、上記エピスルフィド化合物は、エポキシ樹脂の少なくとも一部のエポキシ基の酸素原子が硫黄原子に置換されていてもよく、全てのエポキシ基の酸素原子が硫黄原子に置換されていてもよい。
また、上記エピスルフィド化合物は、例えば、チオシアン酸カリウム、チオ尿素等の硫化剤を使用して、エポキシ樹脂から容易に合成することができる。
上記トリアジンジチオール化合物を含有することで、本発明の電子部品接合用接着剤は電子部品に対する接着力が高く、本発明の電子部品接合用接着剤を用いることで、耐リフロークラック性に優れた半導体装置が得られる。また、上記トリアジンジチオール化合物は、上記エポキシ化合物等の上記硬化性化合物との相溶性が高く、本発明の電子部品接合用接着剤において、電子部品の剥離や導通部分のショートにつながる溶け残りが生じることもない。
なお、上記トリアジンジチオール化合物の代わりにトリアジンモノチオール化合物を含有する電子部品接合用接着剤は、電子部品に対する接着力が低下し、得られる半導体装置が充分な耐リフロークラック性を得ることができない。また、上記トリアジンジチオール化合物の代わりにトリアジントリチオール化合物を含有する電子部品接合用接着剤においては、上記硬化性化合物との相溶性が低いことによってトリアジントリチオール化合物の溶け残りが生じ、このような溶け残りは、電子部品の剥離や導通部分のショートを引き起こし、半導体装置の絶縁信頼性を低下させる。
なお、ジスネットDB(三協化成社製)は、上記式(1)で表される構造を有するトリアジンジチオール化合物であり、ジスネットAF(三協化成社製)は、上記式(2)で表される構造を有するトリアジンジチオール化合物である。
上記硬化剤は特に限定されず、例えば、イミダゾール化合物、チオール化合物、酸無水物、フェノール等が挙げられる。
上記アルキルポリチオール化合物は特に限定されず、例えば、1,4−ブタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,10−デカンジチオール等が挙げられる。
上記脂環式酸無水物は特に限定されず、例えば、ポリアゼライン酸無水物、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、ノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチル−ノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物、シクロヘキサン−1,2,3−トリカルボン酸−1,2無水物、シクロヘキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2無水物等が挙げられる。
上記チキソトロピー付与剤は特に限定されず、例えば、金属微粒子、炭酸カルシウム、ヒュームドシリカ、酸化アルミニウム、窒化硼素、窒化アルミニウム、硼酸アルミ等の無機微粒子等が挙げられる。なかでも、ヒュームドシリカが好ましい。
上記溶媒は特に限定されず、例えば、芳香族炭化水素類、塩化芳香族炭化水素類、塩化脂肪族炭化水素類、アルコール類、エステル類、エーテル類、ケトン類、グリコールエーテル(セロソルブ)類、脂環式炭化水素類、脂肪族炭化水素類等が挙げられる。
本発明の電子部品接合用接着剤が上記無機イオン交換体を含有する場合、上記無機イオン交換体の配合量は特に限定されないが、本発明の電子部品接合用接着剤中の好ましい下限が1重量%、好ましい上限が10重量%である。
上記混合する方法は特に限定されず、例えば、ホモディスパー、万能ミキサー、バンバリーミキサー、ニーダー等を用いる方法が挙げられる。
表1に示す組成に従って、ホモディスパーを用いて下記に示す各材料(重量部)を攪拌混合し、電子部品接合用接着剤を調製した。
ビスフェノールA型エポキシ(YL−980、ジャパンエポキシレジン社製)
エポキシ基含有アクリルポリマー(CP−30、日本油脂社製)
水添ビスフェノールA型エピスルフィド(YL−7007、ジャパンエポキシレジン社製)
トリアジンジチオール化合物(ジスネットDB、三協化成社製)
トリアジンジチオール化合物(ジスネットAF、三協化成社製)
トリアジントリチオール化合物(ジスネットF、三協化成社製)
トリアジンモノチオール化合物(4−アミノ−3メルカプト−6−メチル−1,2,4−トリアジン−5−オン、和光純薬工業社製)
イミダゾール化合物(2MZA、四国化成社製)
シランカップリング剤(KBM−573、信越化学社製)
シリカフィラー(UF−3、トクヤマ社製)
実施例及び比較例で得られた電子部品接合用接着剤について、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例及び比較例で得られた電子部品接合用接着剤を用いて、Siベアチップ(5mm×5mm)にSiベアチップ(3mm×3mm)を貼り合わせた。これを170℃1時間の条件で硬化した後、ダイシェア強度測定器(DAGE4000、DAGE社製)で260℃のダイシェア強度を測定した。ダイシェア強度が40N以上であった場合を「◎」、ダイシェア強度が20N以上40N未満であった場合を「○」、ダイシェア強度が10N以上20N未満であった場合を「△」、ダイシェア強度が10N未満であった場合を「×」とした。
また、ダイシェア強度測定後の剥離モードについて、完全凝集剥離であった場合(被着体界面(Siベアチップ)が露出していない場合、即ち、接着剤層部分で破壊が生じた場合)を「◎」、一部凝集剥離であった場合(両方のSiベアチップに接着剤が残っていたが、部分的に被着体界面(Siベアチップ)が露出していた場合)を「○」、界面剥離であった場合(一方のSiベアチップにのみ接着剤が残っていた場合)を「×」とした。
実施例及び比較例で得られた電子部品接合用接着剤を10mLシリンジ(岩下エンジニアリング社製)に充填し、シリンジ先端に精密ノズル(岩下エンジニアリング社製、ノズル先端径0.3mm)を取り付け、ディスペンサ装置(SHOT MASTER300、武蔵エンジニアリング社製)を用いて、吐出圧0.4MPa、基板とニードルとのギャップ200μm、塗布量5mgにて基板上に塗布した。
塗布を行った後、ペリフェラル状に110μmのパッド開口部を172個有する半導体チップ(チップ1)(厚さ80μm、10mm×10mm角、メッシュ状パターン、アルミ配線(厚み0.7μm、L/S=15/15)、表面の窒化シリコン膜の厚み1.0μm)をフリップチップボンダー(DB−100、澁谷工業社製)を用いて常温で0.1MPaの圧力で1秒間押圧することにより積層した。120℃で40分間加熱後、170℃で15分間加熱を行い、電子部品接合用接着剤を硬化させることにより、半導体チップ接合体を作製した。更に、この半導体チップの上に上記と同じ方法で、上記と同様の半導体チップを積層した。これを更に2回繰り返し、基板上に4つの半導体チップが積層されている半導体チップ接合体を作製した。
投入後、半導体装置のリフロークラックの発生の有無を超音波探傷装置(SAT)により観察し、リフロークラック発生数が0/30であった場合を「◎」、リフロークラック発生数が1/30であった場合を「○」、リフロークラック発生数が2/30であった場合を「△」、リフロークラック発生数が3/30以上であった場合を「×」として評価した。
実施例及び比較例で得られた電子部品接合用接着剤を、線幅25μm、間隔35μmの銅くし型電極に塗布し、その上から無アルカリガラスを200℃で貼り合わせ、接着剤を硬化させた。このサンプルに対し、更に170度1時間アフターキュアを行った後、120℃湿度85%のオーブンに入れ、両端に5Vの電圧をかけて300時間経過させた。
300時間の間にリーク電流が観測されなかった場合を「○」、リーク電流が観測された場合を「×」とした。
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