JP2016088992A - 半導体接着用樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明で使用される(A)熱硬化性樹脂は、一般に接着剤用途として使用される熱硬化性樹脂であれば特に限定されずに使用できる。中でも、液状樹脂であることが好ましく、室温(25℃)で液状である樹脂がより好ましい。この(A)熱硬化性樹脂としては、例えば、シアネート樹脂、エポキシ樹脂、ラジカル重合性のアクリル樹脂、マレイミド樹脂などが挙げられる。この(A)熱硬化性樹脂を含むことで、適度な粘度を有する接着材料(ペースト)を得ることができる。
これら無機充填材の中でも、導電性用途の半導体接着用樹脂組成物には特に入手が容易なこと、形状や粒径の種類が多く、導電性が良好であり、加熱しても導電性が変化しない点で銀粉が好ましく、絶縁用途の半導体接着用樹脂組成物には入手の容易さと種類の豊富さの点でシリカが好ましい。これらの充填材は、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特に限定されず、例えば、フレーク状、鱗片状、樹枝状、球状等の形状の充填材が用いられる。
このアルキレン基等の二価の炭化水素基は、基中に−O−を含んでいてもよく、また水素原子の1個又はそれ以上がフッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子等で置換されていてもよい。Aとしては、例えば、エポキシ基側から−CH2−O−CH2CH2CH2−、−CH2−O−CH2−であるものが好ましい。
nは1〜3の整数であり、2又は3が好ましく、3が特に好ましい。
触媒の使用量は、イソチオシアネートモノマー1molに対して好ましくは0.00001〜1molであり、より好ましくは、0.0001〜0.01molである。触媒の使用量が多すぎると効果が飽和し、非経済的であり、少なすぎると触媒効果が不足し、反応速度が遅く、生産性が低下する場合がある。
上記一般式(4)で表される化合物としては、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロへキシル(メタ)アタリレート、tert−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロオクチル(メタ)アクリレート、シクロドデシル(メタ)アタリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、4−メチロールシクロヘキシルアクリレート、4−メチルシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、シクロへキシルメチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの化合物としては市販品を使用でき、例えば、ライトエステルIB−X(共栄社化学株式会社製、商品名)、FA−544(日立化成工業株式会社製、商品名)、ライトアクリレートIB−XA(共栄社化学株式会社製、商品名)、FA−513M(日立化成工業株式会社製、商品名)、FA−513A(日立化成工業抹式会社製、商品名)、CHDMMA(日本化成工業株式会社製、商品名)等が挙げられる。
本発明の半導体装置は、本発明の半導体接着用樹脂組成物を用いて公知の方法により製造でき、例えば、半導体素子と半導体素子支持部材との間に上記半導体接着用樹脂組成物を介して接着、固定することにより行われる。例えば、本発明の半導体接着用樹脂組成物を介して半導体素子をその支持部材であるリードフレームにマウントし、半導体接着用樹脂組成物を200℃、2分間の条件で加熱硬化させた後、リードフレームのリード部と半導体素子上の電極とをワイヤボンディングにより接続し、次いで、これらを封止樹脂により封止して製造することができる。ボンディングワイヤとしては、例えば、銅、金、アルミ、金合金、アルミニウム−シリコン等からなるワイヤが例示される。また、導電性ペーストを硬化させる際の温度は、通常、100〜230℃であり、好ましくは100〜200℃であり、銅製リードフレームを使用している場合は190℃以下が特に好ましく、0.5〜2時間程度加熱することが好ましい。
本発明の半導体装置は、熱時接着強度及び吸湿後の熱時接着強度に優れた半導体接着用樹脂組成物により半導体素子が接着固定されているので、耐半田リフロー性に優れており、高い信頼性を具備している。
(合成例1)
攪拌機、還流冷却器、滴下ロート及び温度計を備えた1Lセパラブルフラスコに、イソチオシアン酸メチル 73.1g(1.0mol)、2−エチルヘキセン酸スズ(II) 0.9g(0.0023mol)、トルエン 316.1gを収め、オイルバスにて70℃に加熱した。その中に、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業社製、商品名:KBE−803) 243.2g(1.02mol)を滴下し、その後、110℃にて2時間加熱撹拌して、下記化学式(6)で表される有機ケイ素化合物1を得た。
攪拌機、還流冷却器、滴下ロート及び温度計を備えた1Lセパラブルフラスコに、イソチオシアン酸メチル 73.1g(1.0mol)、トルエン 316.1gを収め、オイルバスにて70℃に加熱した。その中に、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業社製、商品名:KBE−903) 225.4g(1.02mol)を滴下し、その後、110℃にて2時間加熱撹拌して、下記化学式(7)で表される有機ケイ素化合物2を得た。
(実施例1)
熱硬化性樹脂として、イミド拡張型ビスマレイミド(デジグナーモレキュールズ社製、商品名:BMI−1500;数平均分子量 1500) 80質量部、ジアリルビスフェノールAジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、商品名:RE−810NM;エポキシ当量 223) 20質量部、ジクミルパーオキサイド(日本油脂株式会社製、商品名:パークミルD) 1質量部、銀粉としてフレーク状銀粉(粒径 0.1〜30μm、平均粒径 3μm) 250質量部、合成例1で得られた有機ケイ素化合物 2質量部、希釈剤としてジシクロペンタニルメタクリレート(日立化成工業株式会社製、商品名:FA−513M) 43質量部、を十分に混合し、さらに三本ロールで混練して半導体接着用樹脂組成物を調製した。
熱硬化性樹脂として、イミド拡張型ビスマレイミド(デジグナーモレキュールズ社製、商品名:BMI−1500;数平均分子量 1500)を50質量部、ジアリルビスフェノールAジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、商品名:RE−810NM;エポキシ当量 223)を50質量部、とした以外は実施例1と同様にして、半導体接着用樹脂組成物を調製した。
有機ケイ素化合物として、合成例1で得られた有機ケイ素化合物の代わりに、合成例2で得られた有機ケイ素化合物を2質量部とした以外は実施例1と同様にして、半導体接着用樹脂組成物を調製した。
有機ケイ素化合物を含有しないこと以外は実施例1と同様にして、半導体接着用樹脂組成物を調製した。
有機ケイ素化合物として、合成例1で得られた有機ケイ素化合物の代わりに、エポキシ基を含有するシランカップリング剤としてγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、商品名:KBM−803)を2質量部、とした以外は実施例1と同様にして、半導体接着用樹脂組成物を調製した。
[吸水率]:
得られた半導体接着用樹脂組成物を用いて、20mm×50mm×1mmのフィルム状の試験片を作製した(硬化条件 170℃で60分加熱)。得られた試験片を85℃、相対湿度85%の条件で168時間吸湿処理し、処理前後の質量の増加を測定することで吸水率を算出した。
[常温ライフ]:
調製後、一日冷凍(−20℃)保管した半導体接着用樹脂組成物を解凍して測定した粘度η0と、常温で48時間保管した後の粘度η48をそれぞれ3°コーンのE型粘度計を用いて、25℃、0.5rpmの条件で測定し、下記式により粘度変化率を算出し、変化率が10%以内を合格と判定した。
(粘度変化率)=(η48−η0)/η0×100(%)
6mm×6mmのシリコンチップを、半導体接着用熱硬化型樹脂組成物を用いて銅フレーム上にマウントし、インラインキュアの硬化条件である200℃で2分間加熱硬化させた。硬化後に垂直方向に引張り、接着強度測定装置を用い、260℃環境下での接着強度を測定した。
[吸湿後熱時接着強度]:
6mm×6mmのシリコンチップを、半導体接着用熱硬化型樹脂組成物を用いて銅フレーム上にマウントし、170℃で60分間加熱硬化させた。得られた半導体装置を、85℃、相対湿度85%で168時間の吸湿処理をした後に、垂直方向に引張り、接着強度測定装置を用い、260℃環境下での接着強度を測定した。
4mm×4mmのシリコンチップを得られた樹脂組成物を用いて銅フレームにマウントし、オーブンを使用し200℃で60分間加熱硬化(OV硬化)させた。これを、京セラケミカル株式会社製のエポキシ樹脂封止材(商品名:KE−G3000D(K))を用い、下記の条件で成形したパッケージを85℃、相対湿度60%で168時間の吸湿処理を施した後、IRリフロー処理(260℃で10秒間)を行い、パッケージの外部クラック(パッケージ表面のクラック)の発生の有無を顕微鏡(倍率:15倍)で観察し、その発生数を調べた。また、パッケージの内部クラックの発生数を超音波顕微鏡で観察した。5個のサンプルについてクラックの発生したサンプル数を示す。
〈成形条件〉
80pQFP、14mm×20mm×2mm
チップサイズ:4mm×4mm(表面アルミニウム配線のみ)
リードフレーム:銅
封止材の成形:175℃、1分間
ポストモールドキュアー:175℃、6時間
Claims (4)
- 前記(C)有機ケイ素化合物の配合量が、前記半導体接着用樹脂組成物中に0.1〜10質量%であることを特徴とする請求項1記載の半導体接着用樹脂組成物。
- さらに、(D)シクロアルキル構造を含有する希釈剤を含有することを特徴とする請求項1又は2記載の半導体接着用熱樹脂組成物。
- 請求項1乃至3のいずれか1項記載の半導体接着用樹脂組成物を介して、半導体素子を半導体素子支持部材上に接着してなることを特徴とする半導体装置。
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