JP4082625B2 - エポキシブリードアウト防止剤 - Google Patents

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Description

本発明は、リードフレームやプリント配線板等の半導体配線基材とICチップとをエポキシ樹脂によって接着固定するダイボンディング工程におけるエポキシブリードアウト防止剤及び防止方法に関する。
リードフレームやプリント配線板等の半導体配線基材とICチップとをエポキシ樹脂によって接着固定するダイボンディング工程においては、接着面(通常、金、銀、銅、パラジウム等のめっきが施されている)の表面粗さが大きすぎたり、表面が変色防止剤、封孔処理剤等の有機物で汚染されていると、エポキシ樹脂塗布時に、樹脂または添加剤の滲み出し(エポキシブリードアウト)が発生する。このエポキシブリードアウトは、ダイボンディング強度を低下させたり、その後のワイヤーボンディング工程での不良原因となったりする。従来、このようなエポキシブリードアウトを防止するために、接着面の表面粗さを小さくし、毛細管現象を抑制したり、表面を洗浄し汚染物を取り除いたりしていた。しかし、接着面の表面粗さは、ダイボンディング強度や、アセンブリマシンの画像認識能力に影響を与えるため、一概に小さくすることはできない。また、表面を洗浄することは、変色防止処理や封孔処理効果まで損なってしまうため問題であった。
これらの問題を解決するために、カルボン酸、チオール等を主成分とする溶液に基材を浸漬し、1〜数分子程度の有機被膜を吸着させることで、基材面の表面粗さを変えたり、変色防止被膜や封孔処理被膜を洗浄剥離することなく、また、吸着する有機被膜が非常に薄いため、ワイヤーボンディング性、モールディング性等のアセンブリ特性に悪影響を与えず、エポキシブリードアウトを防止できることが特許文献1に示されている。
しかし、最近の半導体チップの大型化や半導体パッケージの薄型化に伴い、反りの問題等を改善するため、低応力、低弾性、低粘度のダイボンディング樹脂(以下、低応力タイプのダイボンディング樹脂と称す)の使用が多くなっており、これらの樹脂は滲み出し易い成分を含有している場合が多く、その結果、エポキシブリードアウトが発生しやすくなってきている。上記特許文献1の技術では、低応力タイプのダイボンディング樹脂を用いた場合には、対応しきれずエポキシブリードアウトが発生してしまう。従って、低応力タイプのダイボンディング樹脂にも対応したエポキシブリードアウト防止剤の開発が望まれている。
特開平11−195662号公報
本発明は、リードフレームやプリント配線板等の半導体配線基材とICチップとをエポキシ樹脂によって接着固定するダイボンディング工程において、上述の低応力タイプのダイボンディング樹脂を用いた場合においても、ダイボンディング強度や、アセンブリ特性に悪影響を与えず、変色防止処理や封孔処理効果を損なうことがなく、エポキシブリードアウトの発生を防止することができるエポキシブリードアウト防止剤を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意研究を行った結果、エポキシブリードアウト防止剤を含有する溶液に基材を浸漬し、めっき面の表面に有機被膜を吸着させることによってエポキシブリードアウトを防止する工程で、従来より更に低応力タイプのダイボンディング樹脂に対してもブリードアウトを防止する効果をもつ一群の有機化合物を見出した。即ち、上記文献に記載のカルボン酸、チオール化合物等よりエポキシブリードアウト防止効果が高い化合物を見出し本発明を成すに至った。
本発明は以下のとおりである。
(1)炭素原子が3個以上24個以下であるフルオロ炭化水素基CxHyFz−(x=3〜24、y=0〜48、z=1〜49、y+z≦2x+1)と、メルカプト基、アミノ基、リン酸エステル基、カルボキシル基、イミダゾリル基、トリアゾリル基及びテトラゾリル基からなる群から選ばれた極性基R−を有する含フッ素有機化合物を含有することを特徴とするダイボンディング工程におけるエポキシブリードアウト防止剤。

)変色防止剤又は封孔処理剤を含有することを特徴とする前記(1)に記載のエポキシブリードアウト防止剤。
)変色防止剤が、含窒素複素環状化合物を含有することを特徴とする前記()項に記載のエポキシブリードアウト防止剤。
)含窒素複素環状化合物が、イミダゾール誘導体、トリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、チアゾール誘導体のいずれかであることを特徴とする前記()に記載のエポキシブリードアウト防止剤。
)(1)〜()のいずれかに記載のエポキシブリードアウト防止剤を含有する溶液に配線基材を浸漬するか、または該エポキシブリードアウト防止剤を含有する溶液を配線基材に散布・塗布することを特徴とするエポキシブリードアウト防止方法。
)(1)〜()のいずれかに記載のエポキシブリードアウト防止剤を含有する溶液に配線基材を浸漬するか、または該エポキシブリードアウト防止剤を含有する溶液を配線基材に散布・塗布することによりエポキシブリードアウト防止処理を施したことを特徴とする配線基材。
)(1)〜()のいずれかに記載のエポキシブリードアウト防止剤が表面に吸着していることを特徴とする配線基材。
)()又は()に記載の配線基材を用いたことを特徴とする半導体パッケージ。
本発明のエポキシブリードアウト防止剤を用いてリードフレーム、プリント配線板等の半導体配線基材表面にエポキシブリードアウト防止機能を有する有機化合物を吸着させるエポキシブリードアウト防止処理を行うことによって、低応力タイプのダイボンディング樹脂に対しても、変色防止効果や封孔処理効果を損なうことなくダイボンディング工程におけるエポキシブリードアウトを防止することが可能である。また、ワイヤーボンディング特性やモールディング性等のアセンブリ特性にも悪影響を与えることがない。
実施例の耐エポキシブリードアウト性評価におけるエポキシブリードアウト量の測定方法を示す図である。
本発明のエポキシブリードアウト防止剤は、炭素原子が3個以上24個以下であるフルオロ炭化水素基CxHyFz−(x=3〜24、y=0〜48、z=1〜49、y+z≦2x+1)と極性基R−を有する含フッ素有機化合物を含有する。
前記フルオロ炭化水素基としては、フルオロアルキル基、2重結合を含むフルオロアルケニル基、3重結合を含むフルオロアルキニル基等が挙げられ、フルオロアルキル基が好ましい。また、これらのフルオロ炭化水素基は、フルオロ炭化水素基全体の炭素原子が3個から24個であれば、直鎖状のものであっても良いし、側鎖を有していても良い。フルオロ炭化水素基の炭素数xは、3〜24であり、5〜12のものが特に好ましい。炭素数が少なすぎるとエポキシブリードアウト防止効果が低く、多すぎるとモールディング性(モールディング樹脂の密着性)を低下させる。また、フッ素数zは、多いほどエポキシブリードアウト防止効果が高いが、炭素数が多く分子が長い場合には、フッ素数が多すぎるとモールディング性の低下を招く場合もあるので、フッ素数zは11〜25が好ましい。
前記フルオロ炭化水素基としては、F(CF26−、F(CF28−、F(CF210−、F(CF26(CH22−、F(CF28(CH22−、F(CF210(CH22−、等を好ましく用いることができる。
また、前記極性基R−としては、イオウ(S)、窒素(N)、リン(P)、酸素(O)のいずれかを含む極性基、例えば、メルカプト基、アミノ基、含窒素複素環基、リン酸エステル基、カルボキシル基のいずれかを好ましく用いることができ、含窒素複素環基としては、例えば、イミダゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、およびそれらの誘導体を好ましく用いることができる。
前記極性基がリン酸エステル基の場合は、モノエステル(−OP(O)(OH)2)、ジエステル((−O)2P(O)(OH))、トリエステル((−O)3P(O))を用いることができる。
含窒素複素環基であるイミダゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基については、異性体が存在するが、本発明においては、異性体のどれをも用いることができ、また、混合物でも構わない。合成の都合上、含窒素環状化合物の窒素が直接フルオロ炭化水素基と結合しているものが得られやすく、好ましく用いることができる。また、イミダゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基の誘導体としては、置換基としてアルキル基やフェニル基を有するもの等が挙げられる。
したがって、本発明のエポキシブリードアウト防止剤として、好ましい含フッ素有機化合物としては、前記フルオロ炭化水素基CxHyFz−をA−として示すと、例えば、A−SH、A−NH2、A−OP(O)(OH)2、(A−O)2P(O)(OH)、(A−O)3P(O)、A−COOH、A−N233(1−イミダゾリル)、A−N322(1,2,3−トリアゾル−1−イル)、A−N4CH(1−テトラゾリル)等を挙げることができる。
本発明のエポキシブリードアウト防止剤は、水、有機溶媒等の溶媒に溶解させ、エポキシブリードアウト防止剤溶液として用いる。前記防止剤溶液中の上記有機化合物の濃度は0.1mg/L〜100g/L、好ましくは10mg/L〜10g/Lである。
上記有機化合物の濃度が低すぎる場合には、エポキシブリードアウト防止効果がなく、また濃度が高すぎても、効果が飽和し、それ以上の効果を期待できないため好ましくない。
溶媒として水を用いる場合、上記有機化合物が水に溶けにくい場合には、必要に応じてアルコール、ケトンなどの有機溶剤を添加する。添加する量は、上記有機化合物が水に溶けるのに必要な濃度でよいが、通常0.1g/L〜200g/Lであり、好ましくは1g/L〜50g/Lである。添加する量が少なすぎると溶解性が低く、また多すぎても上記有機化合物を溶解する効果は変わらないばかりか、上記有機化合物の濃度が薄くなりすぎて好ましくない。
さらに、上記有機化合物が水に溶けにくい場合には、必要に応じて、アニオン系、カチオン系、ノニオン系の界面活性剤のいずれかまたはこれらの混合物を1μg/L〜10g/L、好ましくは10μg/L〜1g/L添加する。
また、防止剤溶液中には、必要に応じて、リン酸系、ホウ酸系、有機酸系のpH緩衝剤を0.1g/L〜200g/L、好ましくは1〜50g/L添加する。少なすぎるとpH緩衝効果が低く、多すぎると効果が飽和し、多く加えるメリットがない。
また、防止剤溶液中に金属の溶出がある場合は必要に応じて、金属隠蔽剤として、アミン系、アミノカルボン酸系、カルボン酸系の錯化剤を0.1g/L〜200g/L、好ましくは1g/L〜50g/L添加する。少なすぎると金属を錯化して隠蔽する効果が少なく、多すぎると効果が飽和し、多く加えるメリットがない。
エポキシブリードアウト防止剤溶液のpHは特に限定する必要はないが、通常はpH1〜14の間であり、pH2〜12で処理することが好ましい。この範囲を逸脱すると、素材のダメージが大きく、エポキシブリードアウト防止効果が低い。
また、エポキシブリードアウト防止剤溶液の温度は、水溶液で行いうる温度範囲で可能であるが、通常5〜90℃、好ましくは10〜60℃とする。温度が低すぎるとエポキシブリードアウト効果が低く、高すぎても効果が飽和し、作業性が悪くなるだけで、温度を高くするメリットがない。
溶媒として有機溶媒を用いる場合、有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール、アセトン、メチルエチルケトン等のケトンが挙げられる。有機溶媒を用いる際のエポキシブリードアウト防止剤溶液の温度は室温が好ましい。
さらに、エポキシブリードアウト防止剤溶液での処理時間は、0.1秒以上300秒以下で効果を見て適宜調整すればよく、作業の再現性と効率を考慮すると1秒以上120秒以下が好ましい。短すぎると、エポキシブリードアウト防止の効果が低く、また作業の再現性が難しくなるし、長すぎても効果が飽和し、かつ作業効率が低くなる。
また、エポキシブリードアウト防止方法は、エポキシブリードアウト防止剤溶液に配線基材を浸漬するか、またはエポキシブリードアウト防止剤溶液を基材にシャワー、スプレーなどにより散布するか、スピンコーターなどにより塗布するなどして接触させた後、水洗、乾燥すればよい。
また、エポキシブリードアウト防止剤に主成分である上記含フッ素有機化合物とともに、めっき皮膜や金属素材等の金属表面の変色防止剤や封孔処理剤を含有させることにより、変色防止効果、封孔処理効果とブリードアウト効果を同時に付与することができる。
このような変色防止剤または封孔処理剤としては、それぞれ公知のものを用いることができる。例えば変色防止剤としては、イミダゾール誘導体、トリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、チアゾール誘導体等の含窒素複素環状化合物を用いることが好ましい。
上記のようなエポキシブリードアウト防止処理を行うことによって、配線基材表面のめっき面には上記含フッ素有機化合物が吸着し、1〜数分子程度の厚さの含フッ素有機化合物からなる被膜が形成される。そのため、めっき面とエポキシ樹脂との接触角を増加させ、エポキシ樹脂の滲み出しを抑制することが可能となる。なお、吸着する含フッ素有機化合物の被膜は非常に薄いため、ワイヤーボンディング性、モールディング性等のアセンブリ特性には悪影響を与えない。また、変色防止効果や封孔処理効果を損なうこともない。上記の方法によってエポキシブリードアウト防止処理を施した配線基材、およびそれを用いた半導体パッケージも本発明に包含される。
以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例1〜10
銅合金(Cu:97.7%−Sn:2.0%−Ni:0.2%−P:0.03%)製リードフレーム基材に密着性向上のために下地として銅ストライクめっきを行った後、リードフレーム全面に金めっき、銀めっき、銅めっきのいずれかを施した。その後表1に記載したエポキシブリードアウト防止剤処理を浸漬により行った。
尚、実施例8、9、10で用いたエポキシブリードアウト防止剤の極性基−N233、−N322、−N4CHは、それぞれ1−イミダゾリル基、1,2,3−トリアゾル−1−イル基、1−テトラゾリル基である。
これらの基材について、ダイボンディングを行い、耐エポキシブリードアウト性(耐EBO性)、ワイヤーボンディング性(W/B性)、モールディング性、耐変色性の評価を行った。結果を表1に示す。表1中、浴組成における「−」は添加しないことを示し、評価における「−」は評価対象外であることを示す。
耐エポキシブリードアウト性の評価は以下の方法で行った。
市販の低応力ダイボンディング用エポキシ樹脂(エイブルボンド8340、エイブルスティック社製)をエポキシブリードアウト防止剤処理を行っためっき面にシリンジを用いて塗布後、大気中ホットプレートで、175℃、30分加熱硬化した後、エポキシ塗布部を金属顕微鏡(100倍)で観察した。図1に示すようにダイボンディング用エポキシ樹脂の周りに見られるエポキシブリードアウト(図1中、ダイボンディング用エポキシ樹脂は黒い円で示され、その黒い円の周囲にややうすく見える幅の狭い部分がエポキシブリードアウト部を示している)において、最もエポキシブリードアウトが激しい部分の滲み量(EBO量)を測定し、以下のように評価した。
○: 10μm未満
△: 10μm以上100μm未満
×: 100μm以上
ワイヤーボンディング性の評価は以下の方法で行った。
25μmの金ワイヤーを用いて、超音波併用熱圧着方式(温度:200℃、荷重:50g、時間:10ms)でワイヤーボンディングを行い、プルテスターでプル強度を測定し、以下のように評価した。
○: 10gf以上
×: 10gf未満
モールディング特性の評価は以下の方法で行った。
市販のモールディング用エポキシ樹脂(住友ベークライト製 EME−6300)をエポキシブリードアウト防止剤処理を行っためっき面に塗布した後、175℃、5時間加熱硬化し、その後、せん断強度を測定し、以下のように評価した。
○: 10kgf/cm2以上
×: 10kgf/cm2未満
変色防止効果の評価は、以下の方法で行った。
40℃、湿度90%で96時間加湿後、外観観察を行い、以下のように評価した。
○: 変色がない
×: 変色がある
比較例1
主成分としてカルボン酸を用いて、表1に記載のエポキシブリードアウト防止剤処理を施した以外は実施例1と同様にエポキシブリードアウト防止剤処理を行い、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
比較例2
表1に記載の基板を用い、エポキシブリードアウト防止剤処理を行わなかった以外は実施例1と同様に行い、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
Figure 0004082625
Figure 0004082625
Figure 0004082625

Claims (8)

  1. 炭素原子が3個以上24個以下であるフルオロ炭化水素基CxHyFz−(x=3〜24、y=0〜48、z=1〜49、y+z≦2x+1)と、メルカプト基、アミノ基、リン酸エステル基、カルボキシル基、イミダゾリル基、トリアゾリル基及びテトラゾリル基からなる群から選ばれた極性基R−を有する含フッ素有機化合物を含有することを特徴とするダイボンディング工程におけるエポキシブリードアウト防止剤。
  2. 変色防止剤又は封孔処理剤を含有することを特徴とする請求の範囲第1項に記載のエポキシブリードアウト防止剤。
  3. 変色防止剤が、含窒素複素環状化合物を含有することを特徴とする請求の範囲第項に記載のエポキシブリードアウト防止剤。
  4. 含窒素複素環状化合物が、イミダゾール誘導体、トリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、チアゾール誘導体のいずれかであることを特徴とする請求の範囲第項に記載のエポキシブリードアウト防止剤。
  5. 請求の範囲第1項〜第項のいずれかに記載のエポキシブリードアウト防止剤を含有する溶液に配線基材を浸漬するか、または該エポキシブリードアウト防止剤を含有する溶液を配線基材に散布・塗布することを特徴とするエポキシブリードアウト防止方法。
  6. 請求の範囲第1項〜第項のいずれかに記載のエポキシブリードアウト防止剤を含有する溶液に配線基材を浸漬するか、または該エポキシブリードアウト防止剤を含有する溶液を配線基材に散布・塗布することによりエポキシブリードアウト防止処理を施したことを特徴とする配線基材。
  7. 請求の範囲第1項〜第項のいずれかに記載のエポキシブリードアウト防止剤が表面に吸着していることを特徴とする配線基材。
  8. 請求の範囲第項又は第項に記載の配線基材を用いたことを特徴とする半導体パッケージ。
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