JP3209954B2 - ダイアタッチペースト - Google Patents
ダイアタッチペーストInfo
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- H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
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- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
- H01L2924/1025—Semiconducting materials
- H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
- H01L2924/10253—Silicon [Si]
Description
及び速硬化性に優れた半導体接着用ペーストに関するも
のである。
一歩をたどっており、これに伴い製造コスト削減は重要
な課題となっている。半導体パッケージ組立の中で、ダ
イアタッチペーストで半導体とリードフレームを接着す
る工程が有るが、この工程に関しては時間短縮、及び低
温硬化がポイントになっている。硬化の過程はバッチ式
オーブン法、インライン(熱盤等)で硬化させる方法に
大別されるが、コスト削減という観点からいずれの方法
でも硬化時間の短縮が重要となっている。インラインで
用いられるいわゆる速硬化性ペーストを用いた場合、通
常のダイマウントは、150℃から200℃で30秒か
ら60秒の間で行われる。しかし今後は更に低温、短時
間硬化可能なペーストの開発が望まれている。
性の向上が要求されているので、硬化時間の短縮が不可
欠となる。オーブン硬化の場合、通常のダイマウントは
150℃から200℃で60分から120分の間で行わ
れるが、今後は20分以内で硬化させることが要求され
るようになる。また現在はオーブン硬化からインライン
硬化へと移る過渡期にあるため、完全にインライン硬化
のみに絞り込むことはできない。従って、オーブン/イ
ンライン硬化併用ペーストの開発も併せて要求されてい
る。
耐半田クラック性が重要であるが、ダイアタッチペース
トとしては特に低応力性、高接着性が必要である。
ポキシ樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、等
が知られているが、例えばインライン硬化で30秒以内
に硬化が可能及び/又はオーブン硬化で15分以内で硬
化が可能であり且つ耐半田クラック性に適した特性を維
持する材料は全く見いだされていなかった。又、特性を
満足したとしても常温での粘度上昇が激しすぎ使用に適
さない材料しかなかった。
あるが、硬化収縮の問題、接着性が乏しい等実用性のあ
るものは見いだされていなかった。
ジアルキレングリコール、ジイソシアネートを反応させ
て得られるウレタンアクリレートは主鎖骨格の柔軟性か
ら低応力化が期待される樹脂系である。しかし、この樹
脂単独では応力性に優れているものの、依然接着力に乏
しく問題があった。そこで、この問題を解決する方法と
して、さらにリン酸エステル類を用いる方法が特開平7
ー292048号公報等で提案されている。しかしなが
ら本発明者らの検討により、半導体分野において、半導
体チップを金属のリードフレーム又はガラスーエポキシ
樹脂を代表とする有機基板との接着に対してはそれらの
成分のみでは全く接着強度が得られない事が判明した。
これは、半導体チップとリードフレームに金線等を取り
付ける工程(以下ワイヤーボンディングという)には2
00℃以上まで温度を上げる必要があるためであり、前
記構成要素のみでは熱時接着力が全く得られず、本発明
用途のような高温時(200℃〜350℃)における無
機表面と有機物の密着性には更なる改良が必要であっ
た。
レート樹脂の欠点を改良すべく検討を行った結果、特定
のアクリレート樹脂、重合開始剤、カップリング剤とし
ての特定のリン酸系化合物及び脂環式エポキシ基を含む
アルコキシシラン、及び銀粉を組み合わせたところ、前
記半導体チップと金属フレーム又は有機基板との接着性
が優れていることを見いだした。しかし、ペースト製造
工程において接着剤全成分を混練し得られたペーストの
可使時間(粘度が10%上昇する時間)が著しく悪くな
り、長時間、正確な塗布量を要求されるダイアタッチ用
途には問題があることがわかった。そこで原因を追究し
た結果、特定のウレタンジ(メタ)アクリレート、リン
酸エステル類、脂環式アルコキシシラン及び重合開始剤
を予め混練し、それぞれ常温又は加温状態で所定の時間
静置し、脂環式エポキシ基アルコキシシランとリン酸基
を有する(メタ)アクリレートを希釈条件下において十
分に反応させた後、残りの成分を配合し混練することに
よりペースト可使時間が充分に延長されることを見いだ
した。更に得られたペーストは、優れた接着性、低応力
性、耐半田クラック性を維持し、且つ非常に短時間でも
硬化が可能なダイアタッチペーストであることを見いだ
し、本発明を完成させるに至ったものである。
分、(B)成分、及び(C)成分を含有する事を特徴と
するダイアタッチペーストである。 (A)ウレタンジアクリレート及び/又はウレタンジメ
タクリレート、下記構造(1)を有するリン酸基含有ア
クリレート及び/又はリン酸基含有メタクリレート、脂
環式エポキシ基を含むアルコキシシラン、重合開始剤を
0〜50℃で反応させたもの、(B)下記構造(2a)
を有するモノアクリレート又は下記構造(2b)を有す
るモノメタクリレート、(C)銀粉。
2、b+c=3)
数10以上の置換基)
リレートは常法によりヒドロキシアルキルアクリル酸、
ポリアルキレングリコール、ジイソシアネートの反応に
より合成される。
は2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシ
プロピルアクリレートがある。ポリアルキレングリコー
ルの例としてはポリエチレングリコールやポリプロピレ
ングリコール、ポリブチレングリコール等がある。又、
ジイソシアネートの例としてはヘキサメチレンジイソシ
アネート、イソフォロンジイソシアネート、トルエンジ
イソシアネート及びその水素添加物等がある。
度が高いためこのままではペースト化しても塗布作業性
が悪く実用に適さない。そこで希釈剤として(メタ)ア
クリル基を一つ含むモノ(メタ)アクリレートを添加す
る。更に本発明に使用されるモノ(メタ)アクリレート
は式(2a)、(2b)で示され、さらには置換基R1
が脂環族、及び/又は芳香族基を含み置換基R1中の全
炭素数が10個以上であることが必須である。この条件
を満たす事により希釈剤としての効果だけでなく嵩高い
置換基を有するため硬化中の収縮を押さえることがで
き、界面の接着信頼性を高めることができる。脂環族、
芳香族基を含まず炭素数が10個以上の置換基の場合は
硬化収縮に関しては低減できるが脂肪族炭化水素の特性
により接着性が低下してしまうので好ましくない。モノ
(メタ)アクリレートの例としては
酸基含有エステル類は式(1)で示されるもので有れば
特に限定されるものではないが、例を挙げると日本化薬
(株)製PM−21等である。
0/20〜20/80である事が好ましい。成分(A)
の量が80/20を超えるとペースト粘度が高すぎて塗
布作業性が悪くなる。一方、20/80よりも少ない
と、接着強度が得られなくなる。
化物やアゾ化合物等がある。有機過酸化物は、急速加熱
試験(試料1gを電熱板の上にのせ4℃/分で昇温したと
きの分解開始温度)における分解温度が40℃から14
0℃であることが好ましい。分解温度が40℃に満たな
い場合は、常温における保存性が悪くなり、140℃を
超えると硬化時間が極端に長くなるためである。
オキシネオデカネート、t−ブチルパーオキシネオデカ
ネート、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオ
キシネオデカネート、1,1,3,3−テトラメチルブ
チルパーオキシネオデカネート、1,1,3,3−テト
ラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサネート、
ビス(4−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボ
ネート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボ
ネート、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,
3,5−トリメチルシクロヘキサン、t−ブチルパーオ
キシベンゾエート、t−ブチルパーオキシ3,5,5−
トリメチルヘキサネート、t−ブチルパーオキシ−2−
エチルヘキシルモノカーボネート、t−ヘキシルパーオ
キシ−2−エチルヘキサネート等があり、アゾ化合物の
例としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、
1,1’−アゾビス(1−アセトキシ−1−フェニルエ
タン)等がある。
は単独あるいは硬化性を制御するため2種類以上を混合
して用いることもできる。更に、樹脂の保存性を向上す
るために各種重合禁止剤を予め添加しておくことも可能
である。
の添加量としては、成分(A)+成分(B)の総重量に
対して0.1重量%から5重量%であることがることが
好ましく、0.1%以下だと硬化速度が遅くなり、5重
量%以上だと接着強度が低下するので好ましくない。
状の銀粉がある。平均粒径としては、0.5μm〜15
μmが好ましい。平均粒径が0.5μmより小さいと製
品粘度が高くなり、ロール等の混練が不可能となり、ま
た平均粒径が15μmより大きいとディスペンサー等を
用いたペースト塗布時のノズル詰まり、または接着剤層
の厚みが制御しにくく好ましくない。添加量としては、
全ペーストに対し60重量%から85重量%の範囲であ
ることが好ましい。60%に満たない場合、体積抵抗率
が高くなり、85%を超えるとペースト粘度が高くな
り、塗布作業性において好ましくない。
シランとは例えば、信越化学工業(株)・製、KBM−3
03等が知られている。
クリレートと脂環式エポキシ基を含むアルコキシシラン
の総添加量は成分(A)+成分(B)の総重量に対して
0.1重量%から5重量%であることが好ましい。0.
1%以下だと接着性に効果を示さず、5%より多いと粘
度が著しく上昇する。
分は予め0〜50℃の温度で反応させておくことが必須
である。0℃より低い温度では反応が充分に進まないの
で好ましくなく、50℃を越えると副反応が起こるので
好ましくない。0〜50℃の範囲で一時間以上反応させ
たものを本発明の成分(A)として用いると得られるペ
ーストは保存安定性に優れ、低応力性、接着性及び速硬
化性に優れたものとなるので好ましい。
前述の重合禁止剤、消泡剤、界面活性剤、溶剤等の添加
剤を用いることができる。以下本発明を実施例で具体的
に説明する。
一粘稠溶液とした後に25℃恒温器中にて24時間静置
し反応させる。得られた溶液(以下ワニスという)25
重量部に対してフェノキシジエチレングリコールモノア
クリレート(新中村化学工業(株)・製、AMP−20G
Y)25重量部、銀粉(デグサ社製、SF−65)13
0重量部及び銀粉((株)徳力化学研究所・製、TCGー
1)20重量部を混合し、再度3本ロールにて分散混練
する。続いて真空下脱泡処理をして銀ペーストを得た。
度計を用いて調製直後及び1週間経過後(25℃下)に
測定、2.5rpmでの値から粘度上昇率を算出した。
その結果、粘度上昇率は約9%に留まり、冷凍保存しな
くても長期保存可能であることが明らかになった。更に
42アロイ製フレームに得られた銀ペーストを塗布後6
mm角のチップをマウントし、オーブン中(150℃1
5分)又は熱盤上(175℃60秒)にて硬化させた。
接着強度は常温(25℃)及び熱時(250℃)にて自
動せん断強度測定装置を用いて測定した。その結果、ワ
イヤーボンディング温度(約250℃)においても十分
な接着強度が得られることが確認され、超音波探傷機を
用いてもチップの剥離は全く観測されなかった(表1に
示す)。
の剥離:リードフレームに6mm×15mmのチップを
マウント後硬化し、250℃にてワイヤーボンディング
を行いチップの剥離の有無を観察した。
厚み200μmの銅フレームに6mm×15mm×0.
3mmのシリコンチップをペーストを用いて175℃6
0秒でペースト厚が20μmになるように接着し、接触
式表面粗さ計を用いて長手方向のチップの変位を測定し
その高低差により反り値を測定した。
20(住友ベークライト(株)・製)の封止材料を用い、
下記の条件で成形したパッケージを85℃、相対湿度8
5%、168時間吸水処理した後、IRリフロー(24
0℃、10秒)にかけ、断面観察により内部クラックの
数を測定し耐半田クラック性の指標とした。
を○、使用不可能なものを×として評価した。
同一の方法にて銀ペーストを得、その特性を評価した。
結果は表1及び表2に示してあるとおりである。
トを除いた以外はすべて実施例1と同様の方法でペース
トを得、評価した。
除いた以外はすべて実施例1と同様の方法でペーストを
得、評価した。 比較例6 実施例1のワニスの成分からウレタンジアクリレートを
除いた以外はすべて実施例1と同様の方法でペーストを
得、評価した。
ルパーオキシネオデカネート(急速加熱試験における分
解温度:65℃) 銀分1:デグサ社製、SF−65 銀粉2:(株)徳力化学研究所製、TCG−1
他に、従来の課題であった保存性及び接着性を併せ持っ
た工業的に有用な半導体接着用ペーストが製造可能とな
った。
Claims (7)
- 【請求項1】次の(A)成分、(B)成分及び(C)成
分を含有する事を特徴とするダイアタッチペースト。 (A)ウレタンジアクリレート及び/又はウレタンジメ
タクリレート、下記構造(1)を有するリン酸基含有ア
クリレート及び/又はリン酸基含有メタクリレート、脂
環式エポキシ基を含むアルコキシシラン、重合開始剤を
0〜50℃で反応させたもの、(B)下記構造(2a)
を有するモノアクリレート又は下記構造(2b)を有す
るモノメタクリレート、(C)銀粉。 【化1】 (式中、R:-H又は-CH3 ,a:0又は1、b:1又は2、c:1又は
2、b+c=3) 【化2】 (式中、R1:脂環族、及び/又は芳香族基を含み、炭素
数10以上の置換基) - 【請求項2】 成分(A)と成分(B)の比が、重量比で8
0/20〜20/80である請求項1記載のダイアタッ
チペースト。 - 【請求項3】 成分(A)の重合開始剤が、急速加熱試
験における分解温度が40℃〜140℃である有機過酸
化物、及び/又はアゾ化合物である請求項1又は2記載
のダイアタッチペースト。 - 【請求項4】 成分(A)中の重合開始剤の量が、成分
A+成分B総重量に対して0.1重量%〜5重量%であ
る請求項1、2又は3記載のダイアタッチペースト。 - 【請求項5】 成分(C)の平均粒径が0.5〜15μ
mである請求項1、2、3又は4記載のダイアタッチペ
ースト。 - 【請求項6】 成分(C)の添加量が成分(A)〜成分
(C)総重量の60重量%〜85重量%である請求項
1、2、3、4又は5記載のダイアタッチペースト。 - 【請求項7】 成分(A)に用いられるリン酸基含有ア
クリレート及び/又はリン酸基含有メタクリレートと脂
環式エポキシを含むアルコキシシランの総重量が、成分
(A)+成分(B)の総重量に対して、0.1〜5重量
%である請求項1、2、3、4、5又は6記載のダイア
タッチペースト。
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JP35118797A JP3209954B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | ダイアタッチペースト |
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JPH11186297A JPH11186297A (ja) | 1999-07-09 |
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---|---|---|---|---|
JP5844589B2 (ja) * | 2011-09-21 | 2016-01-20 | デクセリアルズ株式会社 | 異方性導電フィルム及びそれを用いた接続方法並びに接続構造体 |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP35118797A patent/JP3209954B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH11186297A (ja) | 1999-07-09 |
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