JP3929220B2

JP3929220B2 - ダイアタッチペースト及び半導体装置

Info

Publication number: JP3929220B2
Application number: JP2000017033A
Authority: JP
Inventors: 伸樹田中
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JP2001207033A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着性、速硬化性及び信頼性に優れた半導体接着用ペーストに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年半導体パッケージの生産量は増加の一歩をたどっており、これに伴い製造コストの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、及び低温硬化がキー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、インラインで硬化させる方法に大別されるが、インラインで用いられる速硬化性ペーストを用いた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、今後より低温、短時間硬化可能なペーストの開発が望まれている。
【０００３】
一方、パッケージとしての信頼性は、特に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さらにシリコンチップとリードフレームとの線膨張の差を緩和するために低応力性が重要である。
ダイアタッチペーストのベースレジンはエポキシ樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂系等が知られているが、例えば３０秒以内に硬化が可能であり、それぞれの用途に適した特性（接着性、低応力性等）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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のダイアタッチペーストの特性を維持し、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を見いだすべく鋭意検討した結果完成させるに至ったものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（Ａ）一般式（１）で示される（メタ）アクリレート基含有ポリブタジエン３〜２０重量部、（Ｂ）一般式（２）で示されるエポキシ基含有ポリブタジエン１〜１０重量部、（Ｃ）反応性希釈剤５〜３０重量部、（Ｄ）有機過酸化物及び／又はアゾ化合物０.０１〜５重量部、（Ｅ）無機フィラー２０〜９０重量部、（Ｆ）硫黄原子を含むシランカップリング剤０.００１〜１０重量部からなるダイアタッチペーストである。また、本発明のダイアタッチペーストを用いて製作された半導体装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる（メタ）アクリレート基含有ポリブタジエンは一般式（１）で示される。
【化３】

【０００７】
本発明に用いられる成分（Ａ）の配合量は、ペースト組成物１００重量部に対して３〜２０重量部とするのが好ましい。３重量部未満であると硬化性が悪くなるので好ましくなく、２０重量部を越えると作業性に問題が生じるので好ましくない。
【０００８】
本発明に用いられるエポキシ基含有ポリブタジエンは一般式（２）で示される。
【化４】

【０００９】
本発明に用いられる成分（Ｂ）の配合量は、ペースト組成物１００重量部に対して１〜１０重量部とするのが好ましく、１重量部未満であると硬化性が悪くなるという問題があり、１０重量部を越えると作業性が悪くなるという問題が生じるので好ましくない。成分（Ａ）１００重量部に対して成分（Ｂ）の配合量は、５０〜１００重量部とするのが好ましく、５０重量部未満であると硬化性が悪くなるので好ましくなく、１００重量部を越えると作業性に問題が生じるので好ましくない。
【００１０】
反応性希釈剤としては、モノ-（メタ）アクリル酸エステル化合物若しくはジ-（メタ）アクリル酸エステル化合物若しくは多官能（メタ）アクリル酸エステル化合物である。例をあげると、トリデシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ラウリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、２―ヒドロキシ１.３ジメタクリロキシプロパン、ポリプロピレンジメタクリレート、１.６ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等がある。
【００１１】
反応性希釈剤としては、上記の化合物を１種類あるいは複数種と併用して使用することができる。反応性希釈剤はペースト組成物１００重量部に対して５〜３０重量部とするのが好ましく、５重量部未満であると硬化性、作業性が悪くなるという問題があり、３０重量部を越えると硬化性、作業性が悪くなるという問題が生じるので好ましくない。成分（Ａ）と成分（Ｂ）の総量１００重量部に対して７５〜１５０重量部とするのがより好ましい。７５重量部未満であると硬化性が悪くなるので好ましくなく、１５０重量部を越えると作業性に問題が生じるので好ましくない。
【００１２】
有機過酸化物は、急速加熱試験（資料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１４０℃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℃を越えると硬化時間が極端に長くなるためである。
【００１３】
本発明で用いられる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る。
アゾ化合物の例としては、２，２’−アゾビスイソブチルニトリル、１，１’−アゾビス（１−アセトキシ−１−フェニルエタン）等がある。
【００１４】
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コントロールするため２種類以上を混合して用いることもできる。さらに、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。
【００１５】
これら有機過酸化物、アゾ化合物の添加量は、ペースト組成物１００重量部に対して、０．０１重量部から５重量部であることが好ましい。５重量部より多いとペーストのライフ（粘度経時変化）が大きく作業性に問題が生じる。０．０１重量部より少ないと硬化性が著しく低下するので好ましくない。
【００１６】
本発明に用いる無機フィラーとしては、銀粉、金粉、ニッケル粉、銅粉等の導電性フィラー、窒化アルミニウム、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ等の絶縁フィラーが挙げられる。
無機フィラーの配合量は、特に限定されないが、ペースト組成物総量１００重量部に対して２０〜９０重量部とするのが好ましい。この配合量が２０重量部未満であると、接着強度が低下する傾向があり、９０重量部を超えると、粘度が増大しペースト組成物の作業性が低下する傾向がある。
【００１７】
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。また、銀粉の形状としては、フレーク状、樹枝状、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。また、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便宜混合してもよい。
【００１８】
次に、絶縁フィラーの一つであるシリカフィラーは平均粒径１〜２０μｍで最大粒径５０μｍ以下のものが好ましい。平均粒径が１μｍ未満だと粘度が高くなり、２０μｍを越えると塗布または硬化時に樹脂分が流出するのでブリードが発生するため好ましくない。また、最大粒径が５０μｍを越えるとディスペンサーでペーストを塗布するときに、ニードル詰まりを起こすため好ましくない。更に、比較的粗いシリカフィラーと細かいシリカフィラー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便宜混合してもよい。
【００１９】
本発明に用いられる成分（Ｆ）の硫黄原子を含むシランカップリング剤は樹脂に配合することにより、密着性を格段に向上させることが出来る。添加量はペースト組成物に対して、０.００１重量部から１０重量部であることが好ましい。０.００１重量部より少ないと耐熱性及び接着性向上の効果が乏しく、１０重量部より多いと硬化速度を低下させるので好ましくない。成分（Ｆ）の例を挙げると、ビス（３―トリエトキシシリルプロピル）テトラスルファン、γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン等がある。
【００２０】
本発明における樹脂ペーストは必要によりカップリング剤、消泡剤、界面活性剤、エラストマー等の添加剤を用いることができる。
【００２１】
本発明のダイアタッチペーストの製造方法としては、例えば、全ての原材料を予備混合し、三本ロール等を用いてダイアタッチペーストを得た後、真空下脱泡する。
本発明によるダイアタッチペーストを用いて製作された半導体装置は、高生産性、高信頼性の半導体装置である。半導体装置の製造方法は公知の方法を用いることが出来る。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を実施例で具体的に説明する。
＜実施例１〜３＞
一般式（１）で示されるメタクリル変性ポリブタジエン（日本石油化学（株）製、ＭＭ−１０００−８０）、一般式（２）で示されるエポキシ変性ポリブタジエン（ダイセル化学工業（株）製、ＰＢ３６００）、反応性希釈剤としてモノメタクリレート（新中村化学工業（株）製、ライトエステル９ＥＧ）、重合開始剤として有機過酸化物（日本油脂（株）製、パーブチルＮＤ）、更に無機フィラーとして平均粒径３μｍ、最大粒径２０μｍのフレーク状銀粉、硫黄原子を含むシランカップリング剤（日本ユニカー（株）製、Ａ−１２８９）、カップリング剤としてリン酸基含有メタクリレート（日本化薬（株）製、ＰＭ−２１）及びアルコキシシラン（信越化学工業（株）製、ＫＢＭ４０３Ｅ）を表１のように配合し、３本ロールを用いて混錬し、脱泡後ペーストを得た。
得られたペーストを以下の方法により評価した。
【００２３】
＜評価方法＞
・粘度：２５℃でＥ型粘度計を用いて回転数２．５ｒｐｍでの粘度を測定した。
・接着強度：ペーストを用いて、６×６ｍｍのシリコンチップを銅フレームにマウントし、２００℃のホットプレート上で６０秒硬化した。硬化後、自動接着力測定装置を用い２６０℃での熱時ダイシェア強度を測定した。
・反り：低応力性の評価として反りを測定した。厚み２００ミクロンの銅フレームに６ｍｍ×１５ｍｍ×０．３ｍｍのシリコンチップをペーストを用いて２００℃６０秒でペースト厚みが２０μｍになるよう接着し、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量を測定した。
・耐パッケージクラック性：表１に示すペースト組成物を用い、下記のリードフレームとシリコンチップを、下記の硬化条件により硬化し、接着した。その後スミコンＥＭＥ−７３５１（住友ベークライト（株）製）の封止材料を用い、封止したパッケージを６０℃、相対湿度６０％、１６８時間吸水処理した後、ＩＲリフロー（２６０℃、１０秒）にかけ、断面観察により内部クラックの数を測定し、耐パッケージクラック性の指標とした。
パッケージ：ＱＦＰ
チップサイズ：１０×１０ｍｍ
フレーム：Ｃｕ
硬化条件：２２５℃８０秒で硬化させる。
【００２４】
＜比較例１〜３＞
実施例１と同様に、表１の配合処方により実施例１と同様にダオアタッチペーストを製作し、実施例１と同様の評価を行った。
【００２５】
評価結果を表１に示す。
【表１】

【００２６】
【発明の効果】
本発明のダイアタッチペーストは、接着強度、チップ反りで良好であり、且つ銅リードフレームにおいて耐半田クラック性が優れている。この結果、本発明のダイアタッチペーストを使用することで信頼性の優れた半導体装置を製造することができる。

Claims

（Ａ）一般式（１）で示される（メタ）アクリレート基含有ポリブタジエン３〜２０重量部、（Ｂ）一般式（２）で示されるエポキシ基含有ポリブタジエン１〜１０重量部、（Ｃ）反応性希釈剤５〜３０重量部、（Ｄ）有機過酸化物及び／又はアゾ化合物０.０１〜５重量部、（Ｅ）無機フィラー２０〜９０重量部、（Ｆ）硫黄原子を含むシランカップリング剤０.００１〜１０重量部からなることを特徴とするダイアタッチペースト。
請求項１記載のダイアタッチペーストを用いて製作された半導体装置。