JP5207595B2 - 樹脂組成物及び樹脂組成物を使用して作製した半導体装置 - Google Patents
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Description
このような多孔質絶縁膜は、その構造上一般的に機械的強度か弱いという問題がある。すなわち従来の絶縁膜を使用した半導体素子に比較して外部からのストレスに対して敏感で、これまで問題とされなかったストレスでも絶縁膜の破壊に至る場合がある。
そこで発生するストレスを少なくするために、封止材料、ダイアタッチ材料といった半導体構成材料に対して低応力性のものが要求されると共に、半導体生産プロセスの見直しも行われている。
半導体素子をリードフレーム、有機基板といった支持体に接着するダイアタッチプロセスにおいてはダイアタッチ後に半導体素子と支持体の熱膨張率の異なりに基づく反りが発生するが、過度の反りは層間絶縁膜のダメージの原因となるため、反りの小さいダイアタッチ材料が求められると共に低温で硬化することが可能な硬化性に優れる材料が求められている。(例えば、特許文献1参照。)
一般に低温での硬化性をよくすると室温での粘度上昇も短時間でおこり、またワイヤボンド時、半田リフロー時などの高温プロセス下での接着力が低下するといった傾向があった。
[1]ラジカル重合可能な官能基を有する化合物(A)、重合開始剤(B)、銀粉(C)及びスルフィド結合を有する化合物(D)を含む樹脂組成物であって、前記化合物(A)は、ポリオールとラジカル重合可能な官能基及びカルボキシ基を有する化合物又はその誘導体との反応により得られる化合物、又は、ラジカル重合可能な官能基及び水酸基を有する化合物とポリイソシアネートとポリオールとを反応することで得られる化合物、およびラジカル重合可能な官能基及び水酸基を有する化合物とポリカルボン酸化合物とを反応することで得られる化合物からなる群から選ばれ、前記ポリオールはポリアルキレンオキサイドポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオールとポリイソシアネートとの反応により得られるポリオールであり、かつ、前記スルフィド結合を有する化合物(D)は、ビス(トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(トリブトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(ジメトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(ジブトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(トリブトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(ジメトキシメチルシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(ジエトキシメチルシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(ジブトキシメチルシリルプロピル)ジスルフィドからなる群から選ばれることを特徴とする樹脂組成物。
[2]前記化合物(A)のラジカル重合可能な官能基がビニル基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アリル基、及びマレイミド基から選ばれる少なくとも1つである[1]項に記載の樹脂組成物。
[3]前記化合物(A)のラジカル重合可能な官能基が(メタ)アクリロイル基である[1]又は[2]項に記載の樹脂組成物。
[4]前記重合開始剤(B)が有機過酸化物である[1]〜[3]項のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
[5] [1]〜[4]項のいずれか1項に記載の樹脂組成物を半導体用ダイアタッチペースト又は放熱部材接着用材料として用いて作製したことを特徴とする半導体装置。
以下、本発明について詳細に説明する。
中でも耐加水分解性に優れるポリカーボネートポリオールや水酸基を有する(メタ)アクリレートと水酸基を有しない(メタ)アクリレートとの共重合により得られるポリオールとラジカル重合可能な官能基及びカルボキシ基を有する化合物又はその誘導体との反応により得られる化合物は好適に用いられ、芳香族環を含まないものも特に好ましく用いられる。
本発明の樹脂組成物は、通常蛍光灯等の照明下で使用されるので光重合開始剤が含まれていると使用中の反応により粘度上昇が観察されるため実質的に光重合開始剤を含有することは好ましくない。実質的にとは、粘度上昇が観察されない程度で光重合開始剤が微量に存在してもよく、好ましくは、含有しないことである。
化合物(D)を使用する第1の理由は良好な接着特性を得るためである。硫黄を含有する化合物が金属との密着を向上させることはよく知られているが、なかでもスルフィド結合を有する化合物(D)をラジカル重合可能な官能基を有する化合物(A)、重合開始剤(B)、銀粉(C)と同時に使用することで良好な接着性を有する樹脂組成物を得ることが可能となる。特にスルフィド結合とアルコキシシラン基を有する化合物を用いた場合に接着性向上効果が著しい。硫黄とアルコキシシラン基を有する化合物として3−メルカプトプロピルトリメトキシシランが一般的だが、ラジカル重合可能な官能基を有する化合物(A)と同時に用いた場合には反応が室温でも進行する。特に化合物(A)として(メタ)アクリロイル基を有する化合物を用いた場合には、室温でも10分以下で流動しなくなる場合もある。そこで本発明では活性水素基を有しない化合物(D)を使用する。このような化合物としてはビス(トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(トリブトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(ジメトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(ジブトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(トリブトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(ジメトキシメチルシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(ジエトキシメチルシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(ジブトキシメチルシリルプロピル)ジスルフィドなどが挙げられる。グリシジル基を有するシランカップリング剤との併用も好ましい。
このように化合物(D)は銀粉表面と反応すること、しかも60℃付近から非常に緩やかに反応し始めることが確認できた。この点が非常に重要であり、室温以下で保存している間には化合物(D)は銀粉表面と反応せず硬化反応中に反応し始めるため、化合物(D)は硬化反応時に支持体表面及び銀粉表面の両方に作用することが可能であることを示している。この結果、支持体との接着力向上と同時に銀粉−樹脂間の結合が強固になるため樹脂硬化物の凝集力を向上させることが可能となる。
このようにラジカル重合可能な官能基を有する化合物(A)、重合開始剤(B)、銀粉(C)及びスルフィド結合を有する化合物(D)を用いることで、低温硬化性に優れながらも保存性がよく、良好な密着性、低応力性を示す樹脂組成物を得ることが可能となった。
本発明の樹脂組成物は、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た後真空下脱泡することにより製造することができる。
以下実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、これらに限定されるものではない。配合割合は重量部で示す。
化合物(A)としてポリテトラメチレングリコールとイソホロンジイソシアネートと2−ヒドロキシメチルメタクリレートとの反応により得られたウレタンジメタクリレート化合物(分子量約1600、以下化合物A1)を、重合開始剤(B)としてジクミルパーオキサイド(日本油脂(株)製、パークミルD、急速加熱試験における分解温度:126℃、以下重合開始剤1)及びジ(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(日本油脂(株)製、パーロイルTCP、急速加熱試験における分解温度:82℃、以下重合開始剤2)を、銀粉(C)として平均粒径8μm、最大粒径30μmのフレーク状銀粉(以下銀粉)を、化合物(D)としてテトラスルフィド結合及びエトキシシラン基を有する化合物(日本ユニカー(株)製、A−1289、以下化合物D)を、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート(日本化成(株)製、CHDMMA、以下化合物Y1)、2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸(共栄社化学(株)製、ライトエステルHO−MS、以下化合物Y2)、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート(共栄社化学(株)製、ライトエステル1、6HX、以下化合物Y3)、グリシジル基を有するカップリング剤(信越化学工業(株)製、KBM−403E、以下化合物Z1)を表1のように配合し、3本ロールを用いて混練し、脱泡することで樹脂組成物を得た。配合割合は重量部である。得られた樹脂組成物を以下の方法により評価した。評価結果を表1に示す。
化合物(A)として以下の化合物を使用した。
ポリテトラメチレングリコールとマレイミド化酢酸の反応により得られたビスマレイミド化合物(分子量580、以下化合物A2)
シクロヘキサンジカルボン酸のジアリルエステルとポリプロピレングリコールとの反応により得られたジアリルエステル化合物(分子量1000、ただし原料として用いたシクロヘキサンジカルボン酸のジアリルエステルを約15%含む、以下化合物A3)
1,4−シクロヘキサンジメタノール/1,6−ヘキサンジオール(=3/1(重量比))と炭酸ジメチルの反応により得られたポリカーボネートジオールとメチルメタクリレートの反応により得られたポリカーボネートジメタクリレート化合物(分子量1000、以下化合物A4)
酸価108mgKOH/gで分子量4600のアクリルオリゴマーと2−ヒドロキシメタクリレート/ブチルアルコール(=1/2(モル比))との反応により得られたメタクリル化アクリルオリゴマー(分子量5000、以下化合物A5)
表1のように配合し、実施例1と同様に3本ロールを用いて混練し、脱泡することで樹脂組成物を得た。配合割合は重量部である。得られた樹脂組成物を以下の方法により評価した。評価結果を表1に示す。
表1に示す割合で配合し実施例1と同様に樹脂組成物を得た。
なお比較例3ではメルカプト基とアルコキシシラン基を有する化合物として3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、KBM−803P、以下化合物Z2)を用いた。
得られた樹脂組成物を以下の方法により評価した。評価結果を表1に示す。
・粘度及び保存性:E型粘度計(3°コーン)を用い25℃、2.5rpmでの値を樹脂組成物作製後(初期)及び25℃48時間処理後に測定した。粘度が15〜25Pa・s、粘度の変化率が20%以下の場合を合格とした。粘度の単位はPa・sである。
・接着強度:表1に示す樹脂組成物を用いて6×6mmのシリコンチップをNi−Pd/Auめっきした銅フレームにマウントし、120℃オーブン中60分硬化した。硬化後及び吸湿処理(85℃、85%、72時間)後に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。260℃熱時ダイシェア強度が30N/チップ以上の場合を合格とした。接着強度の単位はN/チップである。
・弾性率:表1に示す樹脂組成物を用いて4×20×0.1mmのフィルム状の試験片を作製し(硬化条件120℃60分)、動的粘弾性測定機(DMA)にて引っ張りモードでの測定を行った。測定条件は以下の通りである。
測定温度:−100〜300℃
昇温速度:5℃/分
周波数:10Hz
荷重:100mN
25℃における貯蔵弾性率を弾性率とし5000MPa以下の場合を合格とした。弾性率の単位はMPaである。
・耐リフロー性:表1に示す樹脂組成物を用いて、下記のリードフレームとシリコンチップをオーブン中120℃60分間硬化し接着した。封止材料(スミコンEME−7026、住友ベークライト(株)製)を用い封止し、パッケージを作製した。このパッケージを30℃、相対湿度60%、168時間吸湿処理した後、IRリフロー処理(260℃、10秒、3回リフロー)を行った。処理後のパッケージを超音波探傷装置(透過型)により剥離の程度を測定した。ダイアタッチ部の剥離面積が10%未満の場合を合格とした。剥離面積の単位は%である。
パッケージ:QFP(14×20×2.0mm)
リードフレーム:Ni−Pd/Auめっきした銅フレーム
チップサイズ:6×6mm
Claims (5)
- ラジカル重合可能な官能基を有する化合物(A)、重合開始剤(B)、銀粉(C)及びスルフィド結合を有する化合物(D)を含む樹脂組成物であって、前記化合物(A)は、ポリオールとラジカル重合可能な官能基及びカルボキシ基を有する化合物又はその誘導体との反応により得られる化合物、又は、ラジカル重合可能な官能基及び水酸基を有する化合物とポリイソシアネートとポリオールとを反応することで得られる化合物、およびラジカル重合可能な官能基及び水酸基を有する化合物とポリカルボン酸化合物とを反応することで得られる化合物からなる群から選ばれ、前記ポリオールはポリアルキレンオキサイドポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオールとポリイソシアネートとの反応により得られるポリオールであり、かつ、前記スルフィド結合を有する化合物(D)は、ビス(トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(トリブトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(ジメトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(ジブトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(トリブトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(ジメトキシメチルシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(ジエトキシメチルシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(ジブトキシメチルシリルプロピル)ジスルフィドからなる群から選ばれることを特徴とする樹脂組成物。
- 前記化合物(A)のラジカル重合可能な官能基がビニル基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アリル基、及びマレイミド基から選ばれる少なくとも1つである請求項1記載の樹脂組成物。
- 前記化合物(A)のラジカル重合可能な官能基が(メタ)アクリロイル基である請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- 前記重合開始剤(B)が有機過酸化物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物を半導体用ダイアタッチペースト又は放熱部材接着用材料として用いて作製したことを特徴とする半導体装置。
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