JP3265244B2 - 接着剤及び半導体装置 - Google Patents
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Description
装置に関し、更に詳しくは、半導体素子を支持部材(特
に、銅リードフレーム)に接着してなる半導体装置がリ
フロー炉を通して基板上に実装されるとき、パッケージ
クラックが起こらないような接着剤及びその接着剤を用
いて製造される信頼性の高い半導体装置に関する。
リードフレーム(支持部材)の接着方法としては、エポ
キシ樹脂、ポリイミド樹脂等の有機材料に銀粉等を分散
させてペースト状態とし、これを接着剤とする方法が主
に用いられている。この方法では、一般に、銀ペースト
をディスペンサーやスタンピングマシンを用いてリード
フレームに塗布した後、半導体素子を圧着し、加熱硬化
して、半導体素子とリードフレームとを接着する。ま
た、リードフレームの材質は、従来、鉄−ニッケルの合
金である42アロイが用いられてきた。しかし、リード
フレームの熱・電気伝導性、配線基板との密着性等の点
から、最近は材質が銅合金である銅リードフレームの使
用の割合が大きくなってきている。
装置の実装方法は、半導体装置のリードを基板に直接半
田付けする表面実装が主流となっている。この表面実装
には、基板全体を赤外線などで加熱するリフローソルダ
リングが用いられ、パッケージは200℃以上の高温に
加熱される。この時、パッケージの内部、特に接着剤層
中に水分が存在すると、この水分が気化してダイパッド
と封止材の間に回り込み、パッケージにクラック(リフ
ロークラック)が発生する。特に銅リードフレームで
は、42アロイフレームに比べリフロークラックの発生
率が高く、このリフロークラックは半導体装置の信頼性
を著しく低下させるため、深刻な問題・技術課題となっ
ている。
て、半導体装置全体を防湿梱包し、表面実装の直前に開
封して使用する方法や、表面実装の直前に前記半導体装
置を100℃で24時間乾燥させ、その後実装を行う方
法が提案されている。また、接着剤を改良する観点か
ら、例えば、水分吸着剤を含有する接着剤(特開平6−
181227号公報)や、エポキシ基を2個以上含有す
るエポキシ樹脂とシリコーン変性フェノールアラルキル
樹脂を含有する接着剤(特開平6−326139号公
報)等が提案されている。
防湿梱包や乾燥を行う方法は、製造工程が長くなり、手
間もかかる。また、特開平6−181227号公報や特
開平6−326139号公報に提案されている接着剤を
用いる方法では、リフロークラックの発生は支持部材と
して42アロイリードフレームを用いた場合には低減さ
れるものの、支持部材として銅リードフレームを用いた
場合には必ずしも満足できるほど低減されない。本発明
の目的は、前記の従来技術の問題を解決し、リフローク
ラックを発生させない接着剤、特に支持部材に銅リード
フレームを用いた場合に好適な接着剤を提供することで
ある。
として銅リードフレームを用いた場合にも、リフローク
ラックを発生させない接着剤とその接着剤の有効な特性
を種々検討する過程で、本発明を完成するに至った。す
なわち、本発明は、支持部材に半導体素子を接着させる
接着剤であって、(A)揮発分が10重量%以下、
(B)250℃におけるピール接着力が0.3kgf以
上、及び(C)チップ反り変化量が15μm以下、であ
る接着剤接着剤である。
びチップ反り変化量は、次の方法によって測定する。接
着剤の揮発分の測定:接着剤約1gをアルミカップに移
し、秤量して接着剤の重量(M1)を求める。ついで、
これを200℃の乾燥機中で2時間加熱し、秤量して接
着剤の重量(M2)を求める。 接着剤の揮発分(wt%)=[(M2−M1)/M1]×
100
8mm×8mmのシリコンチップを、被検接着剤を用い
て150℃、1時間、次いで175℃、5時間加熱して
接着させ、温度85℃、湿度85%に設定された恒温恒
湿機中で24時間吸湿させた後、250℃、20秒加熱
時の引き剥がし強さを、プッシュプルゲージを用いて測
定する(図1)。
ムと5mm×13mmのシリコンチップを、被検接着剤
を用いて150℃、1時間加熱して接着させ、表面粗さ
計を用い直線状に11mmスキャンし、チップのベース
ラインからの最大高さ(t1)を求める。ついで、これを
175℃の乾燥機中で5時間加熱し、表面粗さ計を用い
直線状に11mmスキャンし、チップのベースラインか
らの最大高さ(t2)を求める。t2−t1をチップ反り
変化量とする。
を用いて支持部材に接着してなる半導体装置にも関す
る。
量%以下であり、好ましくは5重量%以下である。揮発
分が10重量%を越えると、支持部材と半導体装置を接
着させた後に接着剤層中にボイドが発生し、リフローク
ラックの原因となるので好ましくない。本発明の接着剤
の250℃におけるピール接着力(以下、ピール接着力
という。)は0.3kgf以上であり、好ましくは0.
5kgf以上である。ピール接着力が0.3kgf未満
では、接着剤と半導体素子、又は接着剤と支持部材に剥
離が発生し、リフロークラックの原因となるので好まし
くない。本発明の接着剤を用いた場合のチップ反り変化
量は15μm以下であり、好ましくは12μm以下であ
る。チップ反り変化量が15μmを越えると、接着剤層
の熱応力が大きくなり、耐リフロークラック性を低下さ
せるので好ましくない。
としては、例えば、次のような組成の樹脂がある。 (a)重合可能なエチレン性炭素−炭素二重結合を有す
る化合物(例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ルなどのアクリル酸系モノマー、メタクリル酸メチル、
メタクリル酸エチルなどのメタクリル酸系モノマー、ス
チレン、ビニルトルエンなどのビニル系モノマー等):
30〜80重量部、 (b)反応性エラストマ(例えば、カルボキシル基両末
端ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、エポキシ基
両末端ブタジエン−アクリロニトリル共重合体等):0
〜60重量部、及び (c)熱で硬化して網目状高分子を生成しうる反応性化
合物(例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビスマ
レイミド樹脂、シアナート樹脂等):5〜30重量部。 なお、上記(a)、(b)及び(c)を含む有機材料の
合計量は100(重量部)とする。
(C)の特性を越えない範囲で、銀粉、シリカ粉、アル
ミナ粉等の充填材を加えることができる。銀粉はフレー
ク状、樹枝状、球形、不定形等の銀粉が使用でき、シル
ベストTCG−1(徳力化学研究所製)、シルフレーク
Agc−A(福田金属箔粉工業社製)等の市販品が使用
できる。銀粉を加える場合の使用量は、上記接着剤10
0重量部に対して900重量部以下(接着剤全量の90
重量%以下)、更に好ましくは567重量部以下(接着
剤全量の85重量%以下)である。
持部材は銅リードフレームであるが、42アロイリード
フレーム、絶縁基板、配線付き基板等にも使用できる。
銅リードフレームとしては、例えば、MF202(三菱
電機製)、EFTEC64T(古河電気工業製)等があ
る。
ィスペンス法、スタンピング法、スクリーン印刷等によ
り銅リードフレーム等の支持部材に本発明の接着剤を塗
布し、これに半導体素子を載置し、熱風循環式乾燥機、
ヒートブロック等の加熱装置を用いて加熱硬化させて半
導体素子と支持部材とを接着させ、リードフレームと半
導体素子とを金線等のワイヤで接続し、その後、エポキ
シ樹脂等の封止材で封止して、製造される。このように
して製造される半導体装置の一例を図2に示す。
剤についての揮発分、ピール接着力及びチップ反り変化
量の各特性を表1に示す。測定方法は前述した通り。
剤についての揮発分、ピール接着力及びチップ反り変化
量の各特性を表1に示す。
剤についての揮発分、ピール接着力及びチップ反り変化
量の各特性を表1に示す。
剤についての揮発分、ピール接着力及びチップ反り変化
量の各特性を表1に示す。
剤についての揮発分、ピール接着力及びチップ反り変化
量の各特性を表1に示す。
剤についての揮発分、ピール接着力及びチップ反り変化
量の各特性を表1に示す。
剤についての揮発分、ピール接着力及びチップ反り変化
量の各特性を表1に示す。
を用いて、以下に示すような半田リフロークラック試験
を行った。半田リフロークラック試験方法:銅リードフ
レームと8mm×10mm×0.3mmのシリコンチッ
プを上記接着剤を用いて150℃、1時間加熱して接着
させた後、封止材(日立化成製 CEL−4620)に
より封止し、半田リフロー試験用パッケージ(QFP、
14mm×20mm×1.4mm)を組み立てた。その
パッケージを、温度85℃、湿度85%に設定された恒
温恒湿機中で48時間吸湿させた。その後、240℃、
10秒のIRリフローを行い、パッケージクラックの発
生数を顕微鏡(倍率:15倍)で観察した。試験の結
果、実施例1〜4の接着剤を使用したパッケージはクラ
ックの発生が見られなかったが、比較例1〜3の接着剤
を使用したパッケージは全数にクラックが発生してい
た。
部材との接着剤として使用でき、半田リフロー時のリフ
ロークラックの発生は低減される。支持部材としては、
銅リードフレームが特に好適である。請求項2の半導体
装置は、半田リフロー時のリフロークラックの発生が低
減され、信頼性が高い。
する方法を説明する正面図である。
面図である。
ージ 5.熱盤 11.半導体素子 12.接着剤 13.リードフレーム 14.ワイヤ 15.封止材
Claims (2)
- 【請求項1】 支持部材に半導体素子を接着させる接着
剤であって、(A)揮発分が10重量%以下、(B)2
50℃におけるピール接着力が0.3kgf以上、及び
(C)チップ反り変化量が15μm以下、である接着
剤。 - 【請求項2】請求項1の接着剤を用いて半導体素子を支
持部材に接着してなる半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25996597A JP3265244B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 接着剤及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP25996597A JP3265244B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 接着剤及び半導体装置 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001345955A Division JP2002194323A (ja) | 2001-11-12 | 2001-11-12 | 接着剤及び半導体装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1197459A JPH1197459A (ja) | 1999-04-09 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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1997
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