JP4432173B2 - 液状樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子を金属フレーム等に接着する液状樹脂組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高密度実装の一環として複数機能の１チップ化が進み半導体素子の大型化は加速する一方であるが、同時に半導体製品の厚み自体はより薄くなる傾向にある。
このような動向の中半導体素子をリードフレーム等の基板に接着するダイアタッチペーストにはより低応力性かつ高接着性が要求されるが、従来のダイアタッチ材では高接着性と超低応力性を併せ持つものは存在しなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は大型チップでも使用可能な超低応力性と高接着性を併せ持つ高信頼性の液状樹脂組成物を提供し、ひいては本発明の液状樹脂組成物を使用することで高信頼性のパッケージを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（Ａ）フィラー、（Ｂ）常温で液状のエポキシ樹脂、（Ｃ）硬化剤を必須成分とし、常温で液状のエポキシ樹脂（Ｂ）のうち少なくとも５ｗｔ％が、１分子内に２つ以上のエポキシ基を有する化合物とＮ-フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランとの反応物であること特徴とする液状樹脂組成物である。
また、上記の液状樹脂組成物をダイアタッチ材として使用して製作したことを特徴とする半導体装置。
【０００５】
本発明に用いるフィラー（Ａ）は用いる分野が半導体用途のためハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等のイオン性不純物量が１０ｐｐｍ以下であることが望ましい。また要求特性により銀、金、銅、ニッケルなどの金属フィラー、シリカ、窒化アルミ、窒化ボロンなどの無機フィラーをあるいは焼成フェノール粒子、ポリイミド粒子等の有機フィラーを単独あるいは併用して使用可能である。
形状としてはフレーク状、繊維状、樹脂状、不定形あるいは球状のものを単独あるいは混合して用いることができる。さらに粒径に関しては通常平均粒径が２〜１０μｍ、最大粒径は５０μｍ程度のものが好ましく、比較的細かいフィラーと粗いフィラーを混合して用いてもよい。
【０００６】
また本発明に用いるエポキシ樹脂は常温で液状の物に限定しているが、常温で液状の物でないとペースト状の樹脂組成物を得ることができない。ここで常温で液状のエポキシ樹脂とは例えば常温で固形のものでも常温で液状のエポキシ樹脂あるいは溶剤と混合することで常温で安定して液状を示す物を含む。
【０００７】
本発明に用いる液状エポキシ樹脂には、１分子内に２個以上のエポキシ基をもつ化合物と式［１］に示される化合物の反応物がエポキシ樹脂に対して少なくとも５ｗｔ％含まれる。これは１分子内に２個以上のエポキシ基をもつ化合物のエポキシ基を式［１］に示される化合物との反応に使用することにより硬化物の架橋密度を低下させることが目的で、硬化物の弾性率を調整し特に１５ｍｍを越えるような大型チップへの適用が可能になるためである。また式［１］の化合物を使用するのは、通常シランカップリング材は接着力の向上に有用であることは知られているが、液状樹脂組成物中にそのまま添加した場合には硬化中に揮発しやすく望む高接着性を充分に得られないことが多く、また硬化中にボイドとなり硬化物中に欠陥として残存する可能性が高いので好ましくない。またフィラーとあらかじめ反応させる方法も一般的であるが、フィラーの凝集の制御が難しく、特にダイアタッチ用途の場合には粗粒子はペースト層の厚みの安定性を低下させるので好ましくない。式［１］の化合物としては、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランが好ましい。
ここで１分子内に２個以上のエポキシ基をもつ化合物と式［１］に示される化合物の反応物がエポキシ樹脂に対して少なくとも５ｗｔ％含まれると限定しているが、これは５％より少なく含有される場合には目的とする架橋密度の低下が充分に得られないためである。
【０００８】
１分子内に２個以上のエポキシ基をもつ化合物と式［１］に示される化合物の反応物のみをエポキシ樹脂として使用しても差し支えないが、目的とする低応力性のレベルにより通常のエポキシ樹脂を併用してもかまわない。ここで通常のエポキシ樹脂とは例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェノールノボラック、クレゾールノボラック類とエピクロルヒドリンとの反応により得られるポリグリシジルエーテル、１、６ージヒドロキシナフタレンジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル等の脂肪族エポキシ、ジグリシジルヒダントイン等の複素環式エポキシ、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、ジシクロペンタジエンジオキサイド、アリサイクリックジエポキシーアジペイトのような脂環式エポキシ、さらにはｎ−ブチルグリシジルエーテル、バーサティック酸グリシジルエステル、スチレンオサイド、エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、ブチルフェニルグリシジルエーテル等のような通常のエポキシ樹脂の希釈剤として用いられるものがあり、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。
【０００９】
本発明で使用される硬化剤については、イオン性不純物が極めて少ないことが好ましい点を除きフェノール系化合物、有機酸無水物、アミン化合物などの使用が可能であり構造については特に限定されない。また必要に応じ、３級アミン、イミダゾール類、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフィンテトラフェニルボレート等といった硬化促進剤として知られている化合物を添加することもでき、さらに可とう性付与剤、消泡剤、カップリング剤等を用いることもできる。
【００１０】
本発明の製造方法は例えば各成分を予備混合した後、３本ロールを用いて混練し、混練後真空下脱泡し樹脂ペーストを得るなどがある。
本発明の液状樹脂組成物を用いて製作した半導体装置は高信頼性を有する。半導体装置の製作は公知の方法を用いることが出来る。
【００１１】
【実施例】
以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
配合割合は重量部で示す。
＜実施例１〜３＞
１分子内に２個以上のエポキシ基をもつ化合物と式［１］に示される化合物の反応物としては、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの反応により得られるジグリシジルビスフェノールＡ（エポキシ当量１８０、常温で液体、以下ビスＡエポキシ）１８０ｇとトルエン１０００ｍｌを３ｌのセパラブルフラスコに仕込み、ディーンスタークトラップにより脱水した後Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン（以下ＰＡＰＳ）２５５．４ｇを１０分かけて滴下し環流下４時間かけて反応した。反応後エバポレーターならびに減圧乾燥によりトルエンを除去した。得られた反応物は室温で粘ちょうな液体であった。（以下反応物Ａ）
【００１２】
粒径１〜３０μｍで平均粒径３μｍのフレーク状銀粉（以下銀粉）、クレジルグリシジルエーテル（エポキシ当量１８５）、フェノールノボラック（水酸基当量１０４、軟化点８０〜９０℃）、ジシアンジアミド、ジアザビシクロウンデセンを第１表に示す割合で配合し、３本ロールで混練して液状樹脂組成物を得た。
この液状樹脂組成物を真空チャンバーにて２ｍｍＨｇで３０分間脱泡した後以下の方法により各種性能を評価した。
【００１３】
＜評価方法＞
・粘度：Ｅ型粘度計（３°コーン）を用い２５℃、２．５ｒｐｍでの値を測定し粘度とした。
・Ｔｇ：４ｘ２０ｘ０．４ｍｍの試験片を作製し（硬化条件１５０℃６０分）引っ張りモードのＴＭＡで測定しＴＭＡ曲線の屈曲点をもってＴｇとした。
（測定長：１０ｍｍ、温度範囲：−１００℃〜３００℃、昇温速度：１０℃／分）
・弾性率：１０ｘ１５０ｘ０．１ｍｍの試験片を作製し（硬化条件１５０℃６０分）引っ張り試験により加重−変位曲線を測定しその初期勾配より弾性率を算出した。
（測定長：１００ｍｍ、試験速度：１ｍｍ／分、測定温度：２３℃）
・接着強度：６×６ｍｍのシリコンチップを液状樹脂組成物を用いて銅フレームにマウントし１５０℃オーブン中６０分間硬化した。硬化後自動マウント強度測定装置（ＤＡＧＥ ＰＣ−２４００）を用い２４０℃での熱時ダイシェア強度を測定した。また硬化後のサンプルを８５℃８５％７２時間吸水処理し２４０℃での熱時ダイシェア強度を測定した。吸湿処理による保持率を計算し８０％以上の場合を合格とした。
・イオン性不純物：２００℃６０分硬化した後粉砕した試料２ｇおよび純水４０ｍｌを抽出釜にいれ１２５℃２０時間抽出した上澄みを検液としイオンクロマトグラフにより塩素量およびナトリウム量の測定を行った。
・チップの反り：６ｘ１５ｘ０．３ｍｍのベアシリコンチップを０．２ｍｍ厚の銅フレームにマウントし表面粗さ計にてチップ表面長さ方向１３ｍｍでのプロファイルを測定し最高点と最低点の差をもってチップの反りとした。
（硬化条件：１５０℃６０分）
【００１４】
＜実施例４＞
用いるフィラーとして市販の破砕シリカ（平均粒径３μｍ、最大粒径１６μｍ以下シリカ）を使用した他は実施例１と同様にして液状樹脂組成物を作製し評価した。
【００１５】
＜比較例１〜４＞
第１表に示す配合割合で実施例１と全く同様にして導電性樹脂ペーストを作製した。
評価結果を第１表に示す。
【表１】

【００１６】
【発明の効果】
本発明の液状樹脂組成物は大型チップに適用しても反りが小さくさらに接着性に優れる従来になかった高信頼性の半導体素子接着用の液状樹脂組成物である。

Claims (2)

1. （Ａ）フィラー、（Ｂ）常温で液状のエポキシ樹脂、（Ｃ）硬化剤を必須成分とし、常温で液状のエポキシ樹脂（Ｂ）のうち少なくとも５ｗｔ％が、１分子内に２つ以上のエポキシ基を有する化合物とＮ-フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランとの反応物であること特徴とする液状樹脂組成物。
2. 請求項１記載の液状樹脂組成物をダイアタッチ材として使用して製作したことを特徴とする半導体装置。