JP2011204917A - 半導体用接着剤および半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
グリシジル基を有する化合物(A)、グリシジル基と反応可能な官能基を有する化合物(B)およびリン原子含有化合物(C)とを含む半導体用接着剤であって、前記グリシジル基を有する化合物(A)が、下記成分(a)を該化合物(A)全重量に対して95重量%以上の割合で含有するものであることを特徴とする半導体用接着剤。
[成分(a):1分子中に含まれるグリシジル基の数が2である成分]
【選択図】なし
Description
(1)液状の低応力剤を添加する方法(例えば、特許文献1参照)、
(2)固形の低応力剤を添加する方法(例えば、特許文献2参照)、
(3)架橋密度を低下させる方法(例えば、特許文献3参照)、
(4)樹脂骨格に柔軟構造を導入する方法(例えば、特許文献4参照)、
(5)低ガラス転移温度(Tg)のポリマーを添加する方法(例えば、特許文献5参照)などが検討されてきたが、例えば(1)の方法では液状の低応力剤自体が高粘度であるため十分な低弾性率化効果を得ることが可能な配合量添加すると高粘度で扱いにくくなる傾向にあり、(2)の方法では液状樹脂組成物中の固形分の割合が増えるため高粘度で扱いにくくなる傾向にあり、(3)の方法では高温での強度などの機械特性が悪化する傾向にあり、(4)の方法では柔軟骨格を導入した樹脂の粘度が高いため液状樹脂組成物も高粘度で扱いにくくなる傾向にあり、(5)の方法では溶剤を使用しなければ液状樹脂組成物を得ることができず、溶剤は液状樹脂組成物硬化中に揮発する必要があるので反りが問題となるようなチップサイズ(チップサイズが小さい場合にはほとんど反りは問題とならない)には不適であるなどの欠点も残されている。
このように作業性に優れ、反りが小さく十分な低応力性を有する樹脂組成物がダイアタッチ材料として望まれているが、十分に満足するものはなかった。
一方、ダイアタッチフィルムであれば,低応力材を添加しても作業性への影響は少なく,反りの発生しにくいダイアタッチ材として有用であるが,有機基板などへ半導体素子を接着する際、有機基板内の配線の有無に由来する基板表面の凹凸への埋込み性が悪く,ボイドの原因となってしまう欠点がある。
[1]グリシジル基を有する化合物(A)、グリシジル基と反応可能な官能基を有する化合物(B)およびリン原子含有化合物(C)とを含む半導体用接着剤であって、前記グリシジル基を有する化合物(A)が、下記成分(a)を該化合物(A)全重量に対して95重量%以上の割合で含有するものであることを特徴とする半導体用接着剤。
[成分(a):1分子中に含まれるグリシジル基の数が2である成分]
[成分(b1):1分子中に含まれるグリシジル基と反応可能な官能基の数が2である成分]
[成分(b2):1分子中に含まれるグリシジル基と反応可能な官能基の数が3以上である成分]
[条件式1:0.9≦p/(q+r)≦1.2]
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係る半導体用接着剤は、グリシジル基を有する化合物(A)を含み、該化合物(A)は、グリシジル基の数が2である成分(a)を該化合物(A)全重量に対して95重量%以上の割合で含有する。
本発明に係る半導体用接着剤は、グリシジル基と反応可能な官能基を有する化合物(B)を含む。化合物(B)は化合物(A)と反応し,低応力性を有する半導体用接着剤を得ることができる。ここでグリシジル基と反応可能可能な官能基とはカルボキシル基、水酸基、アミノ基、メルカプト基、酸無水物などが挙げられるが特に化合物(A)との反応性を高める,長期保存性という観点ではカルボキシル基、フェノール性水酸基、アミノ基であることが好ましい。カルボキシル基を有する化合物としては、各種フタル酸,ダイマー酸,トリメリット酸,シクロヘキサンジカルボン酸,カルボキシル基末端ブタジエン−アクリロニトリル共重合体などが挙げられる。フェノール性水酸基を有する化合物としては、ビスフェノールF、ビスフェノールA、ビスフェノールS、テトラメチルビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールS、ジヒドロキシジフェニルエーテル、ジヒドロキシベンゾフェノン、テトラメチルビフェノール、エチリデンビスフェノール、メチルエチリデンビス(メチルフェノール)、シクロへキシリデンビスフェノール、ビフェノールなどのビスフェノール類およびその誘導体、トリ(ヒドロキシフェニル)メタン、トリ(ヒドロキシフェニル)エタンなどの3官能のフェノール類およびその誘導体、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなどのフェノール類とホルムアルデヒドを反応することで得られる化合物で2核体または3核体がメインのものおよびその誘導体などが挙げられる。アミノ基を有する化合物としては、脂肪族アミン、芳香族アミン、ジシアンジアミド、ジヒドラジド化合物などが挙げられる。なおこれらの中でも長期保存性と熱時硬化性とを両立させるという観点からフェノール性水酸基を有する化合物を用いることが好ましい。
本発明に係る半導体用接着剤は、リン原子含有化合物(C)を含む。リン原子含有化合物(C)は,グリシジル基を有する化合物(A)の硬化促進剤として働き,保存安定性にも優れる。
上述の通り本発明に係る樹脂組成物は、成分(a)を所定の割合で含有するグリシジル基を有する化合物(A)とグリシジル基と反応可能な官能基を有する化合物(B)と化合物(C)を含むが、化合物(A)に含まれるグリシジル基の数をp、化合物(B)に含まれるグリシジル基と反応可能な官能基の数をq,化合物(C)に含まれるグリシジル基と反応可能な官能基の数をrとした場合、硬化物の凝集力を向上させるという観点、および硬化物の反り低減という観点から以下の関係式1を満たすものであることが好ましい。
関係式1:0.9≦p/(q+r)≦1.2
本発明に係る半導体用接着剤には、グリシジル基を有する化合物(A)、グリシジル基と反応可能な官能基を有する化合物(B),リン原子含有化合物(C)を必須成分とするものであるが、リン原子含有化合物(C)以外のグリシジル基を有する化合物(A)の硬化促進剤、充填材、グリシジル基を有する化合物(A)以外の熱硬化性樹脂等を任意の割合で併用しても構わない。また、硬化物の耐リフロー性を向上させるためにはシアネート樹脂、アクリル樹脂、マレイミド樹脂との併用も好ましい。
また例えばダイアタッチ材として半導体用接着剤を使用する際には、ノズルを使用して半導体用接着剤を吐出することがあり、このような場合には充填材の粒径を前記上限値以下とすることによりノズルのつまりを防ぐことができる。
また、シアネート樹脂は、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、アクリル樹脂、マレイミド樹脂などの他の樹脂と併用することも可能である。
挙げられる。
本発明の半導体用接着剤は、例えば各成分を予備混合した後、3本ロールを用いて混練した後真空下脱泡することにより製造することができる。
本発明に係る半導体用接着剤は、接着剤として使用可能であるが、より具体的な例としてはダイアタッチ材として半導体装置の製造に用いることが挙げられる。この場合公知の方法により本発明に係る半導体用接着剤を用いることができるが、以下本発明の半導体用接着剤を用いた場合の具体的な半導体装置の製造例を述べる。
市販のダイボンダーを用いて、リードフレームや基板などの支持体の所定の部位に本発明の半導体用接着剤を導電性ペーストとしてディスペンス塗布した後、チップなどの半導体素子をマウントし、加熱硬化することができる。ここで、支持体としては、リードフレームや有機基板、フレキシブル基板などのプリント基板であり、有機基板に半導体素子を搭載し、金線により電気的接続を行うものであるが、半導体素子を搭載する支持基板としては半導体素子自体やその他のものであっても構わない。また、半導体素子を搭載する支持体上に印刷して使用したり、半導体用接着剤を半導体ウエハに印刷し、その後半導体素子に切断したものを支持体に搭載して使用することもできる。液状樹脂組成物の印刷方法としてはスクリーン印刷、ステンシル印刷などが可能であるが、表面の平滑性の観点からステンシルマスクを使ったステンシル印刷法により印刷(塗布)されることが好ましい。ステンシル印刷法は公知の方法にて行うことが可能である。その後、ワイヤーボンディングし、エポキシ樹脂を用いてトランスファー成形することによって半導体装置を作製する。またはフリップチップ接合後アンダーフィル材で封止したフリップチップBGA(Ball Grid Array)などのチップ裏面に導電性ペーストをディスペンスしヒートスプレッダー、リッドなどの放熱部品を搭載し加熱硬化するなどといった使用方法も可能である。
1分子内に含まれるグリシジル基の数が2である成分の割合が95%以上であるグリシジル基を有する化合物(A)としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(東都化成(株)製,YDF870GS,エポキシ当量約160,1分子内に含まれるグリシジル基の数が2である成分の割合95重量%,以下化合物A1)を、グリシジル基と反応可能な官能基を有する化合物(B)としてビスフェノールF(DIC(株)製,DIC−BPF,水酸基当量約100,1分子内に含まれるグリシジル基と反応可能な官能基の数が2である成分(以下b1成分)の割合89重量%、1分子内に含まれるグリシジル基と反応可能な官能基の数が3以上である成分(以下b2成分)の割合11重量%、以下化合物B1)を、化合物(C)としてテトラフェニルフォスフォニウム 4,4‘−スルフォニルジフェノラート(住友ベークライト(株)製,C03−MB,水酸基当量約238、以下化合物C1)を用いた。(実施例1に用いたグリシジル基を有する化合物(A)に含まれるグリシジル基の数pと、前記グリシジル基と反応可能な官能基を有する化合物(B)に含まれるグリシジル基と反応可能な官能基の数qと化合物(C)に含まれるグリシジル基と反応可能な官能基の数rとの比p/(q+r)は表1に示す。(以下実施例2〜6および比較例において同じ))。
実施例1以外の化合物としては、以下の化合物を使用した。
グリシジル基と反応可能な官能基を有する化合物(B)としてフェノール・キシリレン樹脂(明和化成(株)製、MEH−7800SS、水酸基当量約175、b1成分の割合24重量%、b2成分の割合76重量%以下化合物B2)、硬化促進剤としてイミダゾール(四国化成工業(株)製、2P4MHZ、以下硬化促進剤1)、メタクリル末端オリゴマー(宇部興産(株)製,UM90(1/3)DM,以下メタクリレート1)、1,6ヘキサンジオールジメタクリレート(共栄社化学(株)製、1.6HX、以下メタクリレート2)、ラジカル開始剤としてジクミルパーオキサイド(日本油脂(株)製、パークミルD、急速加熱試験における分解温度:126℃、以下ラジカル開始剤1),充填材として平均粒径0.6μm,比表面積5.0m2/gのアモルファスシリカ(以下シリカ)、低応力剤としてフェノキシ樹脂(東都化成(株)製,YP−50U,重量平均分子量40000−45000,以下フェノキシ樹脂1)。
これらの中から選択した化合物を表1のように配合し、実施例1と同様に3本ロールを用いて混練し、脱泡することで樹脂組成物を得た。配合割合は重量部である。得られた樹脂組成物を以下の方法により評価した。評価結果を表1に示す。
表1に示す割合で配合し実施例1と同様に樹脂組成物を得た。
実施例以外の化合物としては、以下の化合物を使用した。
グリシジル基を有する化合物としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製,SB−403S,エポキシ当量約165,1分子内に含まれるグリシジル基の数が2である成分の割合75%,以下化合物A2)。
得られた樹脂組成物を以下の方法により評価した。評価結果を表1に示す。
粘度:E型粘度計(3°コーン)を用い25℃、2.5rpmでの値を樹脂組成物作製直後に測定した。作製直後の粘度が10〜50Pa・sの範囲内の場合を合格とした。(表1で合格は○,不合格は×と表記した。)
半導体装置:QFP(14×20×2.0mm)
リードフレーム:銀メッキした銅フレーム(被着部分が銀メッキ)
チップサイズ:6×6mm
Claims (6)
- グリシジル基を有する化合物(A)、グリシジル基と反応可能な官能基を有する化合物(B)およびリン原子含有化合物(C)とを含む半導体用接着剤であって、
前記グリシジル基を有する化合物(A)が、下記成分(a)を該化合物(A)全重量に対して95重量%以上の割合で含有するものであることを特徴とする半導体用接着剤。
[成分(a):1分子中に含まれるグリシジル基の数が2である成分] - 前記グリシジル基と反応可能な官能基を有する化合物(B)中、下記成分(b1)の割合が50重量%以上90重量%以下,下記成分(b2)の割合が10重量%以上50重量%未満である請求項1記載の半導体用接着剤。
[成分(b1):1分子中に含まれるグリシジル基と反応可能な官能基の数が2である成分]
[成分(b2):1分子中に含まれるグリシジル基と反応可能な官能基の数が3以上である成分] - 前記グリシジル基と反応可能な官能基を有する化合物(B)のグリシジル基と反応可能な官能基がカルボキシル基、フェノール性水酸基、アミノ基からなる群より選らばれる少なくとも1つである請求項1または2記載の半導体用接着剤。
- 分子量5000以上の有機化合物の含有量が、半導体用接着剤全重量に対して上限10重量%以下である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体用接着剤。
- 前記グリシジル基を有する化合物(A)に含まれるグリシジル基の数pと、
前記グリシジル基と反応可能な官能基を有する化合物(B)に含まれるグリシジル基と反応可能な官能基の数qと化合物(C)に含まれるグリシジル基と反応可能な官能基の数rが下記条件式1を満たす請求項1記載の半導体用接着剤。
[条件式1:0.9≦p/(q+r)≦1.2] - ダイアタッチ材を介して支持体上に半導体素子を載置して得られる半導体装置であって、前記ダイアタッチ材が請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体用接着剤であることを特徴とする半導体装置。
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