JP2012182184A - 半導体接着用熱硬化性樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents

半導体接着用熱硬化性樹脂組成物および半導体装置 Download PDF

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Abstract

【課題】インライン方式とバッチ方式の両方式による硬化が可能で、十分な接着力等を有する半導体接着用熱硬化性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】（Ａ）ポリサルファイド骨格を分子内に有する（メタ）アクリレート、（Ｂ）１分子内に少なくとも１つのメタクリル基あるいはアクリル基を有する化合物、（Ｃ）ラジカル重合触媒、および（Ｄ）充填材を必須成分とする半導体接着用熱硬化性樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子をリードフレーム等の支持部材上に接着するために用いられる半導体接着用熱硬化性樹脂組成物、およびこれを用いた半導体装置に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子をリードフレームに接着する工程、いわゆるダイボンディング工程において、主として熱硬化性樹脂からなる接着剤組成物が用いられている。接着剤組成物を用いた場合、リードフレーム上に接着剤組成物を介して半導体素子をマウントした後、この接着剤組成物を硬化させる。従来、硬化方式としては、オーブンを用いたバッチ方式が主流となっている。
近年、半導体素子をリードフレームにマウントするダイボンダーの横に硬化炉を接続し、ダイボンディング工程、硬化工程、およびワイヤボンディング工程の各工程を同一ライン上で一括して行うインライン方式が採用されるようになっている。インライン方式によれば、各工程を一括して行うことができることから生産性を向上させることができる。インライン方式による製造は、今後さらに増加する傾向にある。
しかし、インライン方式に用いられる装置は、バッチ方式に用いられる装置に比べて高価であり、同一工場内にバッチ方式とインライン方式との両硬化方式の装置が混在することがある。このような場合、硬化方式に合わせて接着剤組成物を使い分ける必要があり、在庫管理が困難となるとともに、作業性も低下しやすい。
すなわち、インライン方式の場合、バッチ方式に比べて硬化時間が制約される。通常、バッチ方式の場合、１５０〜２００℃で６０〜１２０分の硬化処理が行われるが、インライン方式の場合、１５０〜２００℃で１５〜１２０秒の硬化処理により硬化を完了させなければならない。硬化条件の相違は、主としてエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の硬化に用いられる硬化剤の反応性に起因する。インライン方式用の接着剤組成物は、一般に短時間で硬化するように調整されており、バッチ方式に適用すると接着強度等の特性が低下しやすい。逆に、バッチ方式用の接着剤組成物は、一般に硬化に長時間を要することから、インライン方式に適用すると硬化が完了しない。
さらに、インライン方式の場合、温度が急激に上昇することから、接着剤組成物の内部に気泡が発生し、半導体素子の傾きや接着強度の低下が発生しやすい。また、硬化性を向上させるための弊害として、常温でも反応が進行しやすくなり、可使時間（ポットライフ）が短くなる。
一方、半導体装置の信頼性としては、耐半田クラック性が重要なものとして挙げられる。接着剤組成物には、この耐半田クラック性を向上させるために、半導体素子とリードフレームとの線膨張率の差を緩和できる応力緩和性（低弾性率性）も求められる。従来、低応力変性アクリレートおよびゴム成分を含有する接着剤組成物も知られているが、耐半田クラック性を向上させるために、さらに応力緩和性に優れる接着剤組成物が求められている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００１−２３７２５３号公報 特開２００９−６５０９２号公報
上記したように、バッチ方式とインライン方式との両硬化方式が混在する場合、いずれの硬化方式によっても硬化させることができる接着剤組成物が求められる。また、接着剤組成物には、半導体素子とリードフレームとの接着性や応力緩和性が良好であるとともに、生産性の観点から可使時間が長いことも求められる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、バッチ方式およびインライン方式のいずれの硬化方式によっても硬化させることができるとともに、接着性、応力緩和性等の特性も良好な半導体接着用熱硬化性樹脂組成物を提供することを目的としている。また、本発明は、このような半導体接着用熱硬化性樹脂組成物によって支持部材と半導体素子とが接着された半導体装置を提供することを目的としている。
本発明の半導体接着用熱硬化性樹脂組成物は、（Ａ）ポリサルファイド骨格を分子内に有する（メタ）アクリレート、（Ｂ）（Ａ）成分以外の１分子内に少なくとも１つのメタクリル基あるいはアクリル基を有する化合物、（Ｃ）ラジカル重合触媒、および（Ｄ）充填材を必須成分とすることを特徴とする。
本発明の半導体装置は、支持部材上に半導体素子が接着されてなるものであって、該接着が上記した本発明の半導体接着用熱硬化性樹脂組成物により行われていることを特徴とする。
本発明の半導体接着用熱硬化性樹脂組成物によれば、（Ａ）ポリサルファイド骨格を分子内に有する（メタ）アクリレート、（Ｂ）１分子内に少なくとも１つのメタクリル基あるいはアクリル基を有する化合物、（Ｃ）ラジカル重合触媒、および（Ｄ）充填材を必須成分として含有することで、バッチ方式およびインライン方式のいずれの硬化方式によっても硬化させることができるとともに、接着性、応力緩和性等の特性も良好にすることができる。
本発明の半導体装置によれば、本発明の半導体接着用熱硬化性樹脂組成物によって支持部材上に半導体素子を接着することで、バッチ方式およびインライン方式のいずれの硬化方式によっても製造できるものとして生産性を向上させるとともに、耐半田クラック性等の信頼性も良好とすることができる。
本発明の半導体装置の一例を示す断面図。
以下、本発明の半導体接着用熱硬化性樹脂組成物（以下、接着剤組成物と記す）および半導体装置の実施形態について説明する。
本発明の接着剤組成物は、（Ａ）ポリサルファイド骨格を分子内に有する（メタ）アクリレート（以下、ポリサルファイド変性（メタ）アクリレートと記す）、（Ｂ）（Ａ）成分以外の１分子内に少なくとも１つのメタクリル基あるいはアクリル基を有する化合物、（Ｃ）ラジカル重合触媒、および（Ｄ）充填材を必須成分とすることを特徴とする。
なお、本明細書における（メタ）アクリル酸とはアクリル酸およびこれに対応するメタクリル酸を意味し、（メタ）アクリレートとはアクリレートおよびこれに対応するメタクリレートを意味する。
本発明の接着剤組成物によれば、（Ａ）ポリサルファイド変性（メタ）アクリレート、（Ｂ）１分子内に少なくとも１つのメタクリル基あるいはアクリル基を有する化合物、（Ｃ）ラジカル重合触媒、および（Ｄ）充填材を必須成分として含有することで、バッチ方式およびインライン方式のいずれの硬化方式によっても硬化させることができるとともに、接着強度、応力緩和性、可使時間等についても良好とすることができる。
従来、低応力変性アクリレートとして、ウレタン変性アクリレート、エポキシ変性アクリレート等が汎用的に用いられている。しかし、ウレタン変性アクリレートは、可撓性に優れるが、その反面で耐熱性に劣るという欠点がある。また、エポキシ変性アクリレートは、耐熱性に優れるが、堅くて脆い硬化物を形成するという欠点がある。このように、可撓性に富み、かつ耐熱性も良好な硬化物を得ることは難しい。本発明の接着剤組成物によれば、上記した（Ａ）〜（Ｄ）成分を必須成分として含有することで、可撓性や耐熱性についても良好とすることができる。
（Ａ）成分のポリサルファイド変性（メタ）アクリレートは、分子中に１個以上のポリサルファイド骨格を有するものであり、特に２官能以上の（メタ）アクリレートが好ましい。（Ａ）成分のポリサルファイド変性（メタ）アクリレートは、主としてバッチ方式およびインライン方式のいずれの硬化方式によって硬化させた場合であっても接着強度や応力緩和性を良好とするために添加される。
ここで、ポリサルファイド骨格とは、−Ｓ−Ｓ−なる硫黄２原子が直接連結した構造を有する骨格をいい、−Ｓ−なる硫黄１原子のみからなるチオエーテル骨格と区別される。（Ａ）成分のポリサルファイド変性（メタ）アクリレート、具体的にはポリサルファイド骨格は、このような硫黄２原子が直接連結した構造を分子内に少なくとも１つ有するものであればよい。
（Ａ）成分のポリサルファイド変性（メタ）アクリレートとしては、接着強度や応力緩和性をより良好にする観点から、下記一般式（１）で表されるポリサルファイド骨格を有するものが好ましい。
（−Ｒ１−Ｓｍ）ｎ− …（１）
（但し、Ｒ１はオキシアルキレン基であり、ｍはポリサルファイド骨格中のＳの平均含有量を表すものであって１〜３の範囲内が好ましく、１．５〜２．５の範囲内がより好ましく、ｎは１分子中におけるポリサルファイド骨格の平均含有量を表すものであって１〜５０の範囲内が好ましく、２〜３０の範囲内がより好ましい。）
また、オキシアルキレン基Ｒ１としては、下記式（２）で示されるオキシアルキレン基が好ましい。
−Ｃ２Ｈ４−Ｏ−ＣＨ２−Ｏ−Ｃ２Ｈ４− …（２）
ポリサルファイド変性（メタ）アクリレートは、例えば、ポリサルファイド変性エポキシ樹脂のエポキシ基に、アクリル酸、メタクリル酸等を反応させてアクリル化する方法により製造することができる。また、例えば、メルカプタン末端ポリサルファイド化合物に、ヘキサンジオールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート等を反応させてアクリル化する方法により製造することができる。
ポリサルファイド変性（メタ）アクリレートとしては、例えば、ポリサルファイド変性エポキシ樹脂と、アミン、カルボン酸、水酸基含有化合物、チオール等の官能基を有する化合物とを反応させた後、エポキシ基が開環してできた水酸基に対し、さらにトリレンジイソシアネート等の有機ジイソシアネートとヒドロキシエチルアクリレート等の水酸基を有する（メタ）アクリレートとを反応させて製造されるポリサルファイド骨格を有するポリウレタン（メタ）アクリレートを用いることもできる。
また、ポリサルファイド変性（メタ）アクリレートとしては、例えば、ポリサルファイド変性エポキシ樹脂と、アミン、カルボン酸、水酸基含有化合物、チオール等の官能基を有する化合物とを反応させた後、エポキシ基が開環してできた水酸基にアクリル酸やメタクリル酸等を反応させてアクリル化することにより製造されるものを用いることもできる。
上記したポリサルファイド変性（メタ）アクリレートの製造に用いられるポリサルファイド変性エポキシ樹脂は、分子中にポリサルファイド骨格およびエポキシ基を有するポリサルファイド化合物であり、特に分子中にポリサルファイド骨格および２以上のエポキシ基を有するポリサルファイド化合物が好ましい。このようなポリサルファイド化合物としては、芳香族環を含有するポリサルファイド化合物と、芳香族環を含有しないポリサルファイド化合物とが挙げられる。
芳香族環を含有するポリサルファイド化合物の場合、芳香族環は、好ましくは、ビスフェノール骨格を含有する有機基、ノボラック型の有機基、芳香族環を有するグリシジルアミン型の有機基等が挙げられ、なかでもビスフェノール骨格を含む有機基が特に好ましい。このようなビスフェノール骨格を含む有機基としては、例えばビスフェノールＡ型骨格、ビスフェノールＡＤ型骨格、ビスフェノールＳ型骨格、ハロゲン化ビスフェノールＡ型骨格、ビスフェノールＦ型骨格、ハロゲン化ビスフェノールＦ型骨格等を有するものを挙げることができる。
ポリサルファイド変性エポキシ樹脂としては、下記一般式（３）で表されるポリサルファイド骨格を有するものが好ましい。
（−Ｒ１−Ｓｍ）ｎ− …（３）
（但し、Ｒ１はオキシアルキレン基であり、ｍはポリサルファイド骨格中のＳの平均含有量を表すものであって１〜３の範囲内が好ましく、１．５〜２．５の範囲内がより好ましく、ｎは１分子中におけるポリサルファイド骨格の平均含有量を表すものであって１〜５０の範囲内が好ましく、２〜３０の範囲内がより好ましい。）
また、オキシアルキレン基Ｒ１としては、下記式（４）で表されるオキシアルキレン基が好ましい。
−Ｃ２Ｈ４−Ｏ−ＣＨ２−Ｏ−Ｃ２Ｈ４− …（４）
ポリサルファイド変性エポキシ樹脂は、ポリサルファイド骨格に加えて、ポリプロピレングリコール骨格、ポリエチレングリコール骨格等を分子中に有することができる。
このようなポリサルファイド変性エポキシ樹脂としては、市販品を用いることもでき、例えば、東レファインケミカル社製のＦＬＥＰ−１０、ＦＬＥＰ−５０、ＦＬＥＰ−６０、ＦＬＥＰ−８０、ＦＬＥＰ−４１０Ｃ、ＦＬＥＰ−１２５Ｘ、モートン・インターナショナル社製のＥＬＰ−６１２、ＺＬ−１８５６等を挙げることができる。これらのポリサルファイド変性エポキシ樹脂は、単独で使用してもよいし、複数種を混合して使用してもよい。
また、上記したポリサルファイド変性（メタ）アクリレートの製造に用いられるメルカプタン末端ポリサルファイド化合物は、ポリサルファイド骨格を有するとともに、末端にメルカプタン基を有するものである。メルカプタン末端ポリサルファイド化合物としては、下記一般式（５）で表されるポリサルファイド骨格を有するものが好ましい。
（−Ｒ１−Ｓｍ）ｎ− …（５）
（但し、Ｒ１はオキシアルキレン基であり、ｍはポリサルファイド骨格中のＳの平均含有量を表すものであって１〜３の範囲内が好ましく、１．５〜２．５の範囲内がより好ましく、ｎは１分子中におけるポリサルファイド骨格の平均含有量を表すものであって１〜５０の範囲内が好ましく、２〜３０の範囲内がより好ましい。）
また、オキシアルキレン基Ｒ１としては、下記式（６）で示されるオキシアルキレン基が好ましい。
−Ｃ２Ｈ４−Ｏ−ＣＨ２−Ｏ−Ｃ２Ｈ４− …（６）
メルカプタン末端ポリサルファイド化合物は、ポリサルファイド骨格に加えて、ポリプロピレングリコール骨格、ポリエチレングリコール骨格等を分子中に有することができる。
このようなメルカプタン末端ポリサルファイド化合物としては、市販品を用いることもでき、例えば、東レファインケミカル社製のチオコールＬＰ−２、チオコールＬＰ−３、チオコールＬＰ−１２、チオコールＬＰ−３１、チオコールＬＰ−３２、チオコールＬＰ−５５、チオコールＬＰ−５６、チオコールＬＰ−７０、チオコールＬＰ−７２、チオコールＬＰ１４０、チオコールＬＰ２８２等が挙げられる。これらのメルカプタン末端ポリサルファイド化合物は、単独で使用してもよいし、複数種を混合して使用してもよい。
上記したポリサルファイド変性エポキシ樹脂やメルカプタン末端ポリサルファイド化合物等をアクリル化してポリサルファイド変性（メタ）アクリレートを製造するために用いられる（メタ）アクリル基含有化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、ブタンジオールジアクリレート、ブタンジオールジメタクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、プロピ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、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、グリセリンプロピレンオキサイド付加トリアクリレート等が挙げられる。これらの（メタ）アクリル基含有化合物は、エポキシ基、メルカプタン基、水酸基等との反応性を有し、各種のポリサルファイド化合物と反応させてアクリル化させることで、ポリサルファイド変性（メタ）アクリレートを製造することができる。
（Ｂ）成分の１分子内に少なくとも１つのメタクリル基あるいはアクリル基を有する化合物は、（Ａ）成分のポリサルファイド変性（メタ）アクリレートのみだと接着剤組成物の粘度が上昇して作業性、特にダイアタッチペーストとしての作業性が低下することから、粘度を調整して作業性を改善するために添加されるものであり、（Ａ）成分のポリサルファイド変性（メタ）アクリレート以外のものである。１分子内に少なくとも１つのメタクリル基あるいはアクリル基を有することで、（Ａ）成分のポリサルファイド変性（メタ）アクリレートとの相溶性を向上させるとともに、硬化性を向上させることができる。
（Ｂ）成分のメタクリル基あるいはアクリル基を有する化合物としては、例えば、脂環式（メタ）アクリル酸エステル、脂肪族（メタ）アクリル酸エステル、芳香族（メタ）アクリル酸エステル等が挙げられ、具体的には、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、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、フェノキシエチルメタクリレート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのものは、単独で使用してもよいし、複数種を混合して使用してもよい。
（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分と（Ｂ）成分との合計量中、１０〜９０質量％が好ましく、２０〜７０質量％がより好ましく、特に２０〜６０質量％が好ましい。１０質量％未満であると、接着剤組成物の粘度が高くなるために作業性が低下するおそれがあり、９０質量％を越えると、十分な接着性を得られないおそれがある。
（Ｃ）成分のラジカル重合触媒は、通常ラジカル重合に用いられる触媒であれば特に限定されないが、熱ラジカル重合触媒が好ましく、特に急速加熱試験（試料１ｇを電熱板の上にのせ、４℃／分で昇温した時の分解開始温度）における分解温度が４０〜１４０℃となるものが好ましい。分解温度を４０℃以上とすることで、接着剤組成物の常温での保存性を良好にすることができ、１４０℃以下とすることで、接着剤組成物の硬化時間が極端に長くなることを抑制し、バッチ方式およびインライン方式の両硬化方式に適応できるものとすることができる。
このようなラジカル重合触媒としては、例えば、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート、ジクミルパーオキサイド等が挙げられる。これらのものは、単独で使用してもよいし、硬化性を制御するために複数種を混合して使用してもよい。さらに、接着剤組成物の保存性を向上させるために、各種の重合禁止剤を添加することもできる。
ラジカル重合触媒の配合量は、（Ａ）成分と（Ｂ）成分との合計量１００質量部に対して、０．１〜１０質量部が好ましい。１０質量部以下とすることで、接着剤組成物の粘度の経時変化を小さくして作業性の良好なものとすることができ、０．１質量部以上とすることで、硬化性を十分として、バッチ方式およびインライン方式の両硬化方式に適応できるものとすることができる。
（Ｄ）成分の充填材としては、無機充填材、有機充填材が挙げられる。無機充填材としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム等の金属粉末や、溶融シリカ、結晶シリカ、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、タルク等の酸化物や窒化物等の無機粉末が挙げられる。これらのうち、金属粉末は、主として導電性や熱伝導性を付与するために用いられる。有機充填材としては、例えば、シリコーン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ベンゾグアナミンやメラミンとホルムアルデヒドとの架橋物等からなる粉末が挙げられる。
これらの中でも導電用途には、特に入手が容易なこと、形状や粒径の種類が多く、導電性も良好であり、加熱しても導電性が変化しにくい点で銀粉末が好ましく、絶縁用途の接着剤組成物には、入手の容易さと種類の豊富さの点でシリカ粉末が好ましい。充填材は、ハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等のイオン性不純物の含有量が１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。また、充填材の形状としては、フレーク状、鱗片状、樹脂状、球状等のいずれであってもよい。
充填材の粒径は、接着剤組成物に要求される粘度等によっても異なるが、例えば金属粉末では、平均粒径１〜１５μｍが好ましく、平均粒径１〜１０μｍがより好ましく、金属粉末以外の無機粉末では、平均粒径１〜２５μｍが好ましく、１〜１０μｍがより好ましい。充填材の平均粒径を上記範囲内とすることで、接着剤組成物に適度な粘度を付与することができ、また塗付時もしくは硬化時における樹脂成分のブリードを抑制することができる。
なお、充填材の最大粒径が５０μｍを大幅に超えると、ディスペンサにより接着剤組成物を塗付する際に、ニードルの出口を閉塞して長時間の使用ができなくなることから、充填材の最大粒径は５０μｍ以下が好ましい。充填材としては、平均粒径の大きいものと小さいものとを混合して用いてもよい。充填材の粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定することができる。
充填材としては、必要とされる特性を付与するために、上記以外の充填材を用いてもよい。例えば、粒径が１〜１００ｎｍ程度のナノスケール充填材や、シリカとアクリルとの複合充填材、有機フィラー表面に金属コーティングを施した充填材等の有機化合物と無機化合物とからなる複合充填材等が挙げられる。なお、充填材は、予め表面をアルコキシシラン、アシロキシシラン、シラザン、オルガノアミノシラン等のシランカップリング材等で処理したものを用いてもよい。
充填材の配合量は、（Ａ）成分と（Ｂ）成分との合計量１００質量部に対して、１００〜５０００質量部が好ましく、１００〜４０００質量部がより好ましい。配合量を１００質量部以上とすることで、硬化物の膨張係数が過度に大きくなることを抑制し、接着の信頼性を良好にすることができる。また、５０００質量部以下とすることで、粘度が過度に大きくなることを抑制し、作業性を良好にすることができる。
本発明の接着剤組成物は、上記した（Ａ）〜（Ｄ）成分を必須成分として含有するが、これらの成分以外にも必要に応じて、かつ本発明の趣旨に反しない限度において、硬化促進剤、ゴムやシリコーン等の低応力化剤、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、顔料、染料、消泡剤、界面活性剤、溶剤等の添加剤を適宜配合することができる。
本発明の接着剤組成物は、例えば、上記した（Ａ）〜（Ｄ）成分、必要に応じてその他の添加剤等を予備混合し、ロール等を用いて混練した後、真空下脱泡する等の方法によって製造することができる。
本発明の接着剤組成物は、支持部材上に半導体素子を接着するために用いられる。半導体素子を接着するための硬化方式は、バッチ方式およびインライン方式のいずれの硬化方式であってもよく、バッチ方式の場合は１５０〜２００℃で６０〜１２０分程度の硬化処理を行うことが好ましく、インライン方式の場合は１５０〜２００℃で１５〜１２０秒程度の硬化処理を行うことが好ましい。本発明の接着剤組成物によれば、上記した（Ａ）〜（Ｄ）成分を必須成分として含有することで、バッチ方式およびインライン方式のいずれの硬化方式によっても硬化させて半導体素子を接着することができ、またいずれの硬化方式によって硬化させた場合であっても接着強度や応力緩和性等を良好とすることができる。
本発明の半導体装置は、上記した本発明の接着剤組成物によって支持部材上に半導体素子が接着されていることを特徴とする。図１は、本発明の半導体装置の一例を示す断面図である。
半導体装置１は、支持部材である銅フレーム等のリードフレーム２と、半導体素子３とを有し、これらの間に接着剤組成物の硬化物からなる接着剤層４が形成されている。接着剤層４の厚さは、通常、１０〜３０μｍ程度である。半導体素子３の電極３１とリードフレーム２のリード部２１とはボンディングワイヤ５により電気的に接続されており、これらが封止用樹脂６によって封止されている。
このような半導体装置１は、接着剤組成物として本発明の接着剤組成物を用いることを除き、公知の製造方法により製造することができる。例えば、リードフレーム２上に接着剤組成物を介して半導体素子３をマウントした後、この接着剤組成物を加熱硬化させて接着剤層４とするとともに、リードフレーム２と半導体素子３とを接着する。このときの硬化方式は、既に説明したようにバッチ方式およびインライン方式のいずれの硬化方式であってもよい。
その後、リードフレーム２のリード部２１と半導体素子３の電極３１とを常温で超音波によるワイヤボンディングにより接続し、これらを封止用樹脂６によって封止する。ボンディングワイヤとしては、例えば銅、金、アルミニウム、金合金、アルミニウム−シリコン等からなるものが挙げられるが、コストおよびボンディング性の観点からはアルミニウムからなるものが好ましい。また、ボンディング時の超音波の出力、荷重等の条件は、特に限定されるものではなく、常法の範囲で適宜選択することができる。
本発明の半導体装置１によれば、本発明の接着剤組成物を用いることから、バッチ方式およびインライン方式のいずれの硬化方式によっても製造することができ、生産性に優れている。また、いずれの硬化方式によって硬化させた場合であっても、
接着強度や応力緩和性等が良好であることから、外部や内部におけるクラックの発生等を抑制することができ、信頼性も良好とすることができる。
以下、実施例を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜３、比較例１〜２）
表１に示す配合割合となるように各成分を配合し、混合した後、ロールで混練することにより実施例および比較例の接着剤組成物を製造した。なお、接着剤組成物の製造に用いた材料の詳細を以下に示す。
〔（Ａ）成分のポリサルファイド変性（メタ）アクリレート〕
ポリサルファイド変性エポキシ樹脂（東レファインケミカル社製、商品名：ＦＬＥＰ−６０、エポキシ当量２８０）２８０ｇにアクリル酸７１ｇをＮ，Ｎ−ジメチルベンジルアミンを触媒として１００℃で反応させて製造した。
〔（Ｂ）成分のメタクリル基あるいはアクリル基を有する化合物〕
・ラウリルアクリレート（新中村化学工業社製、商品名：ＮＫエステルＬＡ）
〔（Ｃ）成分のラジカル重合触媒〕
・ジクミルパーオキサイド（日本油脂社製、商品名：パークミルＤ）
〔（Ｄ）成分の充填材〕
・銀粉末（平均粒径３μｍ、粒径０．１〜３０μｍ、フレーク状）
・シリカ粉末（平均粒径３μｍ、最大粒径２０μｍ、球状）
〔その他〕
・ウレタンアクリレート（新中村化学工業社製、商品名：ＮＫオリゴＵＡ１６０
ＡＭ）
・カップリング剤（信越化学工業社製、商品名：ＫＢＭ−４０３、
アルコキシシラン）
次に、実施例および比較例の接着剤組成物について、以下の方法により評価を行った。結果を表１に示す。
（粘度）
Ｅ型粘度計（３°コーン）を用いて、２５℃、２．５ｒｐｍでの値を測定した。
（弾性率）
接着剤組成物を用いて、４×２０×０．１ｍｍのフィルム状の試験片を作製し（硬化条件：１５０℃、３０分）、動的粘弾性測定機（ＤＭＡ）にて引張モードでの測定を行った。測定条件は以下の通りである。なお、２５℃における貯蔵弾性率を弾性率とした。
測定温度：−１００〜３００℃
昇温速度：５℃／分
周波数 ：１０Ｈｚ
荷重 ：１００ｍＮ
（ポットライフ）
２５℃の恒温槽内に接着剤組成物を放置し、粘度が初期粘度の１．５倍以上となるまでの日数を測定した。
（接着強度）
２ｍｍ×２ｍｍのシリコンチップを接着剤組成物により銅フレームにマウントし、ホットプレート上（ＨＰ硬化、硬化条件：２００℃、６０秒間）またはオーブン（ＯＶ硬化、硬化条件：２００℃、６０分）によって硬化させた。硬化後、マウント強度測定装置を用いて、２６０℃での熱時ダイシェア強度を測定した。
（耐パッケージクラック性）
接着剤組成物を介して銅フレームに６×６ｍｍのシリコンチップをマウントし、ホットプレート上（ＨＰ硬化、硬化条件：２００℃、６０秒間）またはオーブン（ＯＶ硬化、硬化条件：２００℃、６０分）によって硬化させた。これを封止材（京セラケミカル社製、商品名：ＫＥ−Ｇ１２００）によって封止してパッケージを作製した。なお、パッケージおよびその製造条件の詳細を以下に示す。
パッケージ：８０ｐＱＦＰ（１４×２０×２ｍｍ厚さ）
チップサイズ：６×６ｍｍ（表面アルミ配線のみ）
リードフレーム：銅
封止材の成形：１７５℃、２分間
ポストモールドキュアー：１７５℃、８時間
このパッケージに対して吸湿処理（８５℃、相対湿度８５％、１６８時間）を行った後、ＩＲリフロー処理（２６０℃、１０秒）を行った。その後、ＩＲリフロー処理が行われたパッケージについて、外部クラックの発生数を顕微鏡（倍率：１５倍）により、また内部クラックの発生数を超音波顕微鏡により観察した。結果は、５個のパッケージに対してクラックが発生したパッケージの個数の割合で示した。
Figure 2012182184
表１から明らかなように、（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する実施例１〜３の接着剤組成物によれば、バッチ方式およびインライン方式のいずれの硬化方式によっても、接着強度（熱時接着強度）や応力緩和性を良好にすることができ、半導体装置の耐半田リフロー性を良好にすることができる。また、実施例１〜３の接着剤組成物によれば、粘度や可使時間についても、従来の接着剤組成物と同様に良好とすることができる。
１…半導体装置
２…リードフレーム
３…半導体素子

Claims (4)

  1. （Ａ）ポリサルファイド骨格を分子内に有する（メタ）アクリレート、
    （Ｂ）（Ａ）成分以外の１分子内に少なくとも１つのメタクリル基あるいはアクリル基を有する化合物、
    （Ｃ）ラジカル重合触媒、および
    （Ｄ）充填材
    を必須成分とすることを特徴とする半導体接着用熱硬化性樹脂組成物。
  2. 前記（Ａ）ポリサルファイド骨格を分子内に有する（メタ）アクリレートは、下記一般式（１）で表されるポリサルファイド骨格を有することを特徴とする請求項１記載の半導体接着用熱硬化性樹脂組成物。
    （−Ｒ１−Ｓｍ）ｎ− …（１）
    （但し、Ｒ１はオキシアルキレン基であり、ｍはポリサルファイド骨格中のＳの平均含有量を表すものであって１〜３の範囲内であり、ｎは１分子中におけるポリサルファイド骨格の平均含有量を表すものであって１〜５０の範囲内である。）
  3. 前記オキシアルキレン基Ｒ１は、下記式（２）で表されるオキシアルキレン基であることを特徴とする請求項１または２記載の半導体接着用熱硬化性樹脂組成物。
    −Ｃ２Ｈ４−Ｏ−ＣＨ２−Ｏ−Ｃ２Ｈ４− …（２）
  4. 支持部材上に半導体素子が接着されてなる半導体装置であって、
    前記接着が請求項１記載の半導体接着用熱硬化性樹脂組成物により行われていることを特徴とする半導体装置。
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