JP3456920B2 - ダイアタッチペースト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する利用分野】本発明は、速硬化性及び耐湿
接着性に優れた半導体接着用ダイアタッチペーストに関
するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より半導体パッケージ組立工程にお
いて、半導体（ＩＣチップ）をリードフレームに接着固
定し、ワイヤーボンディング時のチップのズレを防止す
るためにダイアタッチペーストが用いられている。ダイ
アタッチペーストには半導体に蓄積する熱や静電気をリ
ードフレームに逃すための導電性ペースト、特に銀ペー
スト及びそれを必要としない絶縁性ペーストが存在する
が、本発明は両者に関するものである。 【０００３】従来よりダイアタッチペーストはオーブン
にて温度１５０〜２００℃で１〜２時間以上の時間をか
けて熱硬化させるのが常法となっており、エポキシ樹脂
をベースレジンとした製品が多く市場に出されている。
しかしながら、最近のコンピューター量産化や低コスト
化に伴い生産性の向上が要求されるようになりつつあ
り、ダイアタッチペーストにも速硬化性が要求されるよ
うになった。この場合、オーブン硬化では１５分以内、
熱盤硬化（インラインキュア）では１〜２分がその開発
ターゲットとなっている。 【０００４】更に従来より、リードフレームの材質とし
ては例えば４２アロイや銅等（表面のメッキとして金、
銀、ニッケル／パラジウム等）の金属が主流となってい
るが、最近ではコンピューターの高性能化のため、ＢＧ
Ａ（ボールグリッドアレイ）パッケージがさかんに用い
られるようになってきている。そのため、チップ（半導
体）とソルダーレジスト（有機基板）との接着性がかな
り重視されるようになってきている。この場合、おおよ
そ温度１５０℃〜１７５℃で１５分以内の硬化が要求さ
れるため、新しい材料の開発が必要となっている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、アクリレー
ト樹脂組成物を用い、速硬化性、耐熱性、有機基板に対
する耐湿接着性に優れたダイアタッチペーストを提供す
るものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】即ち本発明は、下記
（Ａ）〜（Ｇ）を必須成分とし、それぞれの重量比が
［ａ］〜［ｆ］で表されるダイアタッチペーストであ
る。 （Ａ）ヒドロキシアルキルアクリル酸又はヒドロキシア
ルキルメタクリル酸、ポリアルキレングリコール、及び
ジイソシアネートを反応させて得られるウレタンジアク
リレートまたはウレタンジメタクリレート、（Ｂ）一般
式（１）で示されるジアクリレート及び／又はジメタク
リレート、（Ｃ）一般式（２）で示されるリン酸基含有
アクリレート及び／又は一般式（３）で示されるリン酸
基含有メタクリレート、（Ｄ）脂環式エポキシ基を有す
るアルコキシシラン、（Ｅ）有機過酸化物及び／又はア
ゾ化合物、（Ｆ）無機フィラー、及び（Ｇ）ポリカルボ
ジイミド樹脂。 【０００７】 【化１】 【０００８】 【化４】 【０００９】 【化５】 【００１０】［ａ］ ０．１≦Ａ／Ｂ≦５ ［ｂ］ ０．００１≦（Ｃ＋Ｄ）／（Ａ＋Ｂ）≦０．０
５ ［ｃ］ ０．１≦Ｃ／Ｄ≦１０ ［ｄ］ ０．００１≦Ｅ／（Ａ＋Ｂ）≦０．０５ ［ｅ］ ０．１０≦Ｆ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ＋
Ｇ）≦０．８０ ［ｆ］ ０．０１≦Ｇ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）≦０．
３０ 【００１１】 【発明の実態の形態】本発明に用いられるウレタンジア
クリレート又はウレタンジメタクリレート（成分Ａ）は
常法によりヒドロキシアルキルアクリル酸又はメタクリ
ル酸、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。 【００１２】ヒドロキシアルキルアクリル酸又はメタク
リル酸の例としては２−ヒドロキシエチルアクリレート
又はメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレ
ート又はメタクリレートがある。アルキレングリコール
の例としてはプロピレングリコールやテトラメチレング
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。 【００１３】成分Ｂの一般式（１）で示されるジアクリ
レート及び／又はジメタクリレートの例としては、ジメ
チロールトリシクロデカンジ（メタ）アクリレート等が
挙げられる。 【００１４】成分Ａと成分Ｂの配合比は０．１≦Ａ／Ｂ
≦５であることが必要である。０．１を下回るとペース
トの硬化収縮が激しくなり、チップの反りや剥離を生じ
る。逆に５を上回ると接着強度が低下し、粘度が著しく
上昇する。 【００１５】成分Ｃの一般式（２）で示されるリン酸基
含有アクリレート及び／又は一般式（３）で示されるリ
ン酸基含有メタクリレートは、カップリング剤として機
能するものである。成分Ｄの脂環式エポキシ基を有する
アルコキシシランとしては、例えば、信越化学工業(株)
・製、ＫＢＭ−３０３等が知られている。成分Ｃと成分
Ｄの総添加量は成分Ａ及び成分Ｂの総重量に対して、
０．００１≦（Ｃ＋Ｄ）／（Ａ＋Ｂ）≦０．０５である
ことが好ましい。０．００１を下回ると接着性に効果を
示さず、０．０５より多いと成分Ｃと成分Ｄの反応に伴
い粘度が著しく上昇するとともに接着性がかえって低下
する。 【００１６】本発明において成分Ｃと成分Ｄは必須成分
であり一方が欠けても本発明を具現する事はできない。
その構成比は０．１≦Ｃ／Ｄ≦１０が好ましい。０．１
を下回るとアルコキシシランの濃度が低くなり接着界面
への効果が低下する。また１０を越えるとリン酸基濃度
が高くなり必要以上に接着界面に作用し接着性を低下さ
せてしまう。 【００１７】成分Ｃ及び成分Ｄの作用としてはは両者が
混合することにより、脂環式エポキシが重合し、側鎖に
アルコキシシランがあるオリゴマーが生成し、界面への
接着が強固になると推定される。 【００１８】次に成分Ｅの有機過酸化物の例としては、
キュミルパー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。 【００１９】これら有機過酸化物、アゾ化合物は単独あ
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。 【００２０】これら有機過酸化物、アゾ化合物の添加量
としては０．００１≦Ｅ／（Ａ＋Ｂ）≦０．０５である
ことが好ましい。０．００１より少ないと硬化速度が遅
くなり、０．０５より多いと有機過酸化物及び／又はア
ゾ化合物同士の反応等により接着強度が低下したり、ペ
ーストのポットライフが悪くなり好ましくない。 【００２１】次に無機フィラーの例としては、絶縁フィ
ラーと導電性フィラーに大別され何れを用いることも可
能である。前者の例としてはシリカ、アルミナ、窒化ア
ルミ、ポリイミド等があり、一般的にはシリカを使用す
る。平均粒径としては、３０μｍ以下のものが好まし
い。平均粒径が３０μｍより大きいと接着剤層の厚みが
制御しにくく好ましくない。 【００２２】導電性フィラーとしては銀、金、銅、鉄、
ニッケル等の各種金属粉が用いられるが銀粉を用いるの
が一般的である。銀粉は導電性を付与するために用いら
れ、ハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等のイオン性
不純物の含有量は10ppm以下であることが好ましい。又
銀粉の形状としてはフレーク状、樹脂状や球状等が用い
られる。必要とするペーストの粘度により、使用する銀
粉の粒径は異なるが、通常平均粒径は2〜10μｍ、最大
粒径は50μｍ程度のものが好ましい。又比較的粗い銀粉
と細かい銀粉とを混合して用いることもでき、形状につ
いても各種のものを適宜混合してもよい。添加量として
は、全ペーストに対し１０重量％から８０重量％の範囲
であることが好ましい。１０％に満たない場合や８０％
を超える場合、塗布作業性において好ましくない。 【００２３】本発明に用いられる成分Ｇのポリカルボジ
イミド樹脂はイソシアネートの脱炭酸反応によって得ら
れる樹脂である。アクリル樹脂に配合することによって
硬化物の脆さを改善し、引っ張り剪断試験における伸び
率を大幅に改良することが出来る。添加量は樹脂成分
（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）１００重量部に対して１〜３０
重量部が望ましい。１重量部未満では伸び率向上効果に
乏しく、３０重量部を越えると硬化速度を低下させた
り、粘度が高くなりすぎて作業性を低下させるので好ま
しくない。 【００２４】本発明における樹脂ペーストは必要により
反応性希釈剤、溶剤、消泡剤、界面活性剤、チキソ調製
剤、エラストマー等の添加剤を用いることができる。 【００２５】本発明者は、アクリレート樹脂を用いるこ
とにより、従来のエポキシ樹脂系に比較して硬化反応速
度を著しく速くすることに成功した。更に有機基板との
密着性及び有機基板との線膨張率差を低減するために柔
軟なウレタンアクリレート樹脂を混合した。特にこの樹
脂系にピロメリット酸やトリメリット酸のアルキルエス
テルを配合することで吸湿処理後の接着強度の低下を最
小限に防ぐことが出来た。またこのアクリレート樹脂系
において、絶縁ペーストは銀ペーストに比較すると弾性
率が著しく低下するため接着強度が得られないという現
象が観測されたが、反応性希釈剤としてかさ高い置換基
を有する二官能（メタ）アクリレートを用いることによ
り架橋密度を増すことでその現象を妨げた。この場合、
かさ高い置換基の役割は、耐熱性の向上、硬化収縮の軽
減等である。 【００２６】カップリング剤としてはリン酸系カップリ
ング剤（成分Ｃ）及び脂環式エポキシ基含有カップリン
グ剤（成分Ｄ）を混合することが重要となる。これはお
そらく成分Ｃのリン酸基により成分Ｄの脂環式エポキシ
基が開環し、その際の生成物が接着性向上に関与してい
るのではないかと考えられる。 【００２７】 【実施例】以下本発明を実施例で具体的に説明する。 ＜実施例１＞ ヒドロキシエチルアクリレート、テトラメチレングリコ
ール、イソフォロンジイソシアネートを反応させて得ら
れるウレタンジアクリレート（東亞合成(株)・製、アロ
ニックスＭ−１６００）；５０重量部 ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート（共栄社
化学（株）・製、ＤＣＰ−Ａ）；１００重量部 リン酸基含有メタクリレート（日本化薬(株)、ＫＡＹＡ
ＭＥＲ，ＰＭ−２１）；１重量部 脂環式エポキシアルコキシシラン（信越化学工業(株)、
ＫＢＭ−３０３）；０．５重量部 有機過酸化物開始剤（日本油脂(株)、パーヘキサ３
Ｍ）；１重量部 ポリカルボジイミド樹脂（日清紡（株）、カルボジライ
ト１０Ｍ−ＳＰ；１５重量部 【００２８】上記原料を全て添加後、３本ロールにて混
練、得られた溶液（ワニスという）４０重量部に対し
て、シリカフィラー（電気化学工業（株）・製、ＦＢ−
３０、平均粒径６μｍ）４０重量部及びシリカフィラー
（（株）アドマチックス・製、ＳＯ−２５Ｒ、平均粒径
０．５μｍ）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絶縁性ダイ
アタッチペーストを得た。 【００２９】得られたペーストの粘度は、Ｅ型回転粘度
計を用いて２．５ｒｐｍでの値を測定した。更に有機基
板上に得られた銀ペーストを塗布後６ｍｍ角のチップを
マウントし、熱盤上（１７０℃、１２０秒）及びオーブ
ン内（１５０℃１５分）にて硬化させた。但し、この場
合有機基板としてビスマレイミド−トリアジン（ＢＴ）
レジン製基板上にソルダーレジスト（太陽インキ社・
製、ＰＳＲ−４０００／ＣＡ−４０）を形成したものを
用いた。接着強度は常温（２５℃）及び熱時（２００
℃）にて自動せん断強度測定装置（ＤＡＧＥ社製,ＢＴ
−１００）を用いて測定した。 【００３０】更に、オーブンにて硬化したサンプルを吸
湿処理（温度８５℃／湿度８５％／７２時間）させた後
の接着（熱時）強度も併せて測定した。これは半導体パ
ッケージの長期信頼性の指標となるものであり、接着強
度の低下が少ないほど良好とされている。 【００３１】また、実際にワイヤーボンディングシミュ
レーションを行った後のチップの剥離状況を超音波探傷
機を用いて観測した。その剥離の有無を表中に示す。結
果として実施例に示す処方（配合比率）にて調製したペ
ーストはオーブン／熱盤硬化ともに充分な接着強度を示
し、ワイヤーボンディングによるチップの剥離は全く観
測されなかった。従って、半導体パッケージとしての信
頼性の高いものである。 【００３２】＜実施例２〜８、比較例１〜８＞表中に示
した組成にした以外は実施例１と全く同様にして絶縁性
ペーストの作製及び評価を行った。 【００３３】 【表１】【００３４】 【表２】【００３５】＜表中の化合物の説明＞ Ｍ−１６００：ヒドロキシエチルアクリレート、テトラ
メチレングリコール、イソフォロンジイソシアネートか
ら成るウレタンジアクリレート（東亞合成(株)・製、ア
ロニックスＭ−１６００） ウレタンアクリレート２：ポリエステル構造を含有する
ウレタンジアクリレート（東亞合成(株)・製、アロニッ
クスＭ−１１００） ＤＣＰ−Ａ：ジメチロールトリシクロデカンジアクリレ
ート（共栄社化学（株）・製、ライトアクリレートＤＣ
Ｐ−Ａ） 成分Ｃ：一般式（３）においてａ＝１，ｂ＝１，ｃ＝
２、リン酸基含有メタクリレート（日本化薬(株)、ＫＡ
ＹＡＭＥＲ，ＰＭ−２１） 成分Ｄ：脂環式エポキシ基含有アルコキシシラン（信越
化学工業(株)・製、ＫＢＭ−３０３） パーヘキサ３Ｍ：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（日本油脂
(株)・製、パーヘキサ３Ｍ） 銀粉１：粒径０．５〜５０μｍで平均粒径３μｍのフレ
ーク状銀粉 ＦＢ−３０：電気化学工業（株）・製、平均粒径６μｍ
シリカフィラー ＳＯ−２５Ｒ：（株）アドマチックス・製、平均粒径
０．５μｍシリカフィラー 【００３６】 【発明の効果】本発明により、速硬化性、耐熱性、有機
基板に対する耐湿接着性に優れた絶縁性ダイアタッチペ
ーストを得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ // Ｈ０１Ｌ 21/52 Ｈ０１Ｌ 21/52 Ｅ (Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｃ０８Ｌ 79:02 79:02） (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09J 4/00 - 4/06 C08G 59/22 - 59/30 C08K 3/00 - 3/40 C08L 63/00 - 63/10 C09J 179/00 - 179/08 H01L 21/52

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 下記（Ａ）〜（Ｇ）を必須成分とし、そ
   れぞれの重量比が［ａ］〜［ｆ］で表されることを特徴
   とするダイアタッチペースト。 （Ａ）ヒドロキシアルキルアクリル酸又はヒドロキシア
   ルキルメタクリル酸、ポリアルキレングリコール、及び
   ジイソシアネートを反応させて得られるウレタンジアク
   リレートまたはウレタンジメタクリレート、（Ｂ）一般
   式（１）で示されるジアクリレート及び／又はジメタク
   リレート、（Ｃ）一般式（２）で示されるリン酸基含有
   アクリレート及び／又は一般式（３）で示されるリン酸
   基含有メタクリレート、（Ｄ）脂環式エポキシ基を有す
   るアルコキシシラン、（Ｅ）有機過酸化物及び／又はア
   ゾ化合物、（Ｆ）無機フィラー、及び（Ｇ）ポリカルボ
   ジイミド樹脂 【化１】【化２】 【化３】 ［ａ］ ０．１≦Ａ／Ｂ≦５ ［ｂ］ ０．００１≦（Ｃ＋Ｄ）／（Ａ＋Ｂ）≦０．０
   ５ ［ｃ］ ０．１≦Ｃ／Ｄ≦１０ ［ｄ］ ０．００１≦Ｅ／（Ａ＋Ｂ）≦０．０５ ［ｅ］ ０．１０≦Ｆ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ+Ｇ）
   ≦０．８０ ［ｆ］ ０．０１≦Ｇ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）≦０．
   ３０