JP6769912B2 - 半導体接着用シート及び半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子を金属リードフレームやセラミックス基板、有機基板等の支持基材に固定するための半導体接着用シート及びその接着用シートを用いた半導体装置に関する。

半導体装置において、金属リードフレームやセラミック基板、有機基板上の所定部分にＬＥＤ、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子（以下、半導体チップとも称する）を固定する工程は、半導体装置の信頼性に影響を与える重要な工程の一つである。従来から、この接続方法として、樹脂に充填材を分散させたペースト状の樹脂組成物を接着剤として使用する方法が知られている。

電子機器の小型軽量化、高機能化の動向に対応して、半導体パッケージの小型化、薄型化、狭ピッチ化が益々加速する中、半導体素子においては薄型化、大型化の傾向があり、半導体パッケージの体積に占める半導体素子の比率が大きくなってきている。このため、半導体素子の応力歪の影響が無視できなくなってきた。

これに対して、特許文献１には、特殊な化学構造を有するエポキシ樹脂を用いることで、応力緩和性に優れたダイボンディングペーストが得られることが開示されている。

特開２００７−２９４７１２号公報

しかしながら、より薄型化、大型化する半導体素子に関し、これを実装する半導体装置においては、リフロー後の反りが問題となり、この反りを低減できる半導体接着用材料が求められている。

本発明者らは、鋭意検討した結果、両面に接着剤層を有する３層構造の半導体接着用シートにおいて、中心に配置された支持基材の弾性率を所定の範囲のものにすることで、半導体装置のリフロー後の反りを小さくできることを見出し本発明を完成した。

すなわち、本発明の半導体接着用シートは、弾性率が１００〜２５０ＧＰａの範囲の支持基材と、前記支持基材の両面に設けられた（Ａ）少なくとも脂肪族炭化水素基を有するビスマレイミド樹脂を含む熱硬化性樹脂、（Ｂ）硬化剤、及び（Ｃ）充填材を含有してなる接着剤層と、からなることを特徴とする。ここで、支持基材は、厚さ３〜２０μｍの金属箔であることが好ましく、接着剤層は、銀粒子を２５〜７５体積％含む熱硬化性樹脂組成物から形成されることが好ましい。

本発明の半導体装置は、本発明の半導体接着用シートを介して、半導体素子が支持基材に接着されてなることを特徴とする。

本発明の半導体接着用シートによれば、支持基材上に安定して対象物を固定することができ、特に、半導体装置の製造にあたって半導体素子等がリフロー工程を経る場合であっても、リフロー後の反りを小さくすることができる。

本発明の半導体装置によれば、上記本発明の半導体接着用シートを用いるため、リフロー後の反りが小さく、半導体素子を支持基板上に安定して接着できるため、製品信頼性が高いものとなる。

本発明の一実施形態である半導体接着用シートの概略構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態である半導体装置の概略構成を示す断面図である。

以下、本発明について、一実施形態を参照しながら詳細に説明する。
＜半導体接着用シート＞
図１に示したように、本発明の一実施形態である半導体接着用シート１は、弾性率が１００〜２５０ＧＰａの範囲の支持基材２と、該支持基材２の両面に設けられた接着剤層３と、を有してなる。この半導体接着用シート１は、支持基材２の両面に接着剤層３が形成されているため、接着対象物を任意の箇所に接着可能とできる。

ここで、この半導体接着用シート１は、通常、片面を半導体素子の固定用の支持基材に、もう片面を半導体素子に、それぞれ接触、固着させて、半導体素子を支持基材に実装させた半導体装置とできる。このとき、接着剤層３は、それぞれ接着対象となる支持基材や半導体素子等に応じて適宜選択可能である。

この半導体接着用シート１は、半導体素子と支持基材とを接合するのに好適であり、特に大型の半導体素子の接合において、従来よりも反りの低減効果が良好である。

〈支持基材〉
本実施形態において、支持基材２は、後述する接着剤層３を安定して保持できる支持基材であって、１００〜２５０ＧＰａの範囲となる弾性率を有する基材である。

ここで、支持基材２としては、上記特性を有するものであれば特に限定されないが、金属、セラミックス、樹脂等の材料が挙げられる。この支持基材２の厚さは、３〜２０μｍが好ましい。

支持基材２の弾性率が上記のように１００〜２５０ＧＰａの範囲にあると、作業性が良好であるとともに、大型の半導体素子を金属リードフレームやセラミック基板、有機基板に実装してもリフロー後の反りが抑制できる。

この弾性率が１００ＧＰａよりも小さいと反りの抑制が十分でなく、弾性率が２５０ＧＰａよりも大きいと作業性や取り扱い性に劣る。また、この厚さが３μｍより薄いと作業性に劣るとともに反りの抑制が十分でなく、厚さが２０μｍより厚いと取り扱い性に劣るため好ましくない。

なお、本明細書における弾性率は、ヤング率（Ｐａ）を意味し、一方向の引張応力の方向に対するひずみ量との関係で定義され、例えば、引張試験機を用いて、ＪＩＳＺ２２４１に準拠したサンプルの標線が示すひずみと、それに対応する応力が直線的な関係を示す領域において、ひずみ量に対する応力の傾きを求めることで算出できる。

本実施形態で使用可能な支持基材２の材料としては、例えば、鉄および鉄合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金、銅および銅合金等の金属製のものが好ましいものとして挙げられる。より具体的には、例えば、ハステロイ、パーマロイ、インバー合金、コバール、４２アロイ、４５アロイ、５０アロイ等に代表される鉄ニッケル合金、クロファー合金、ＺＭＧ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４００番台等に代表されるＦｅ−Ｃｒフェライト系合金（ステンレス鋼を包含する）、Ａ２０００番台〜７０００番台、ジュラルミン（Ａ２０２４）、超ジュラルミン（Ａ２０１７）等に代表されるアルミニウム合金、ニモニック、インコネル等に代表されるニッケル基合金、Ｄｕｃｒｏｌｌｏｙ（Ｃｒ−５Ｆｅ−１Ｙ_２Ｏ_３）、Ｍｏ−Ｆｅ−Ｃｒ合金に代表されるＣｒ基合金、Ｃ１０００番台〜Ｃ６０００番台に代表される銅合金、チタン、タンタル、ジルコニウム、モリブデンおよびタングステンが挙げられる。

〈接着剤層〉
ここで用いる接着剤層３は、（Ａ）熱硬化性樹脂、（Ｂ）硬化剤、及び（Ｃ）充填材を含有してなる樹脂組成物から形成される接着剤層である。この接着剤層３は、半導体装置の製造に用いることができ、上記成分を含有する公知の樹脂組成物から形成されるものである。

ここで用いられる（Ａ）熱硬化性樹脂は、少なくとも脂肪族炭化水素基を有するビスマレイミド樹脂を含む熱硬化性樹脂である。本実施形態の半導体接着用シートは半導体素子を支持基材に接着する用途に使用されることから、耐吸湿性、耐熱性が良好であることが求められ、このような観点から、上記マレイミド樹脂が用いられる。

なかでも、主鎖に脂肪族炭化水素基を有するビスマレイミド樹脂が、耐吸湿性、耐熱性、フィルム性が良好であるため好ましい。脂肪族炭化水素基を有するビスマレイミド樹脂は、２つのマレイミド基を連結する主鎖が、炭素数が１以上の脂肪族炭化水素基を有して構成されるものである。ここで、脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分枝鎖状及び環状のいずれの形態でもよい。この脂肪族炭化水素基について、一つの実施形態では炭素数は６以上である。その他の実施形態では、炭素数は１２以上である。さらに、その他の実施形態では、炭素数は２４以上である。
また、この脂肪族炭化水素基はマレイミド基に直接結合していることがよい。
このようなビスマレイミド樹脂を含有することで、耐熱性に優れるとともに、低応力で吸湿後の熱時接着強度の良好な半導体接着用シートが得られる。

具体的には、次の一般式（１）で表されるイミド拡張型のビスマレイミド化合物（Ａ１）が挙げられる。

（式中、ｎは１〜１０の整数である。）

このビスマレイミド化合物（Ａ１）としては、例えば、ＢＭＩ−３０００（デジグナーモレキュールズ社製、商品名；分子量３０００）、ＢＭＩ−５０００（デジグナーモレキュールズ社製、商品名；分子量５０００）、等が挙げられる。

このビスマレイミド化合物（Ａ１）はポリスチレン換算による数平均分子量は５００以上５０００以下であり、１０００以上３０００以下が好ましい。数平均分子量が５００未満では耐熱性が低下し、５０００を超えると半導体装置製造時の仮貼り性が低下する傾向にある。

また、その他のビスマレイミド樹脂としては、次の一般式（２）で表されるビスマレイミド化合物（Ａ２）が挙げられる。

（式中、Ｑは炭素数６以上の２価の直鎖状、分枝鎖状又は環状の脂肪族炭化水素基を示し、Ｐは２価の原子又は有機基であって、Ｏ、ＣＯ、ＣＯＯ、ＣＨ_２、Ｃ（ＣＨ_３）_２、Ｃ（ＣＦ_３）_２、Ｓ、Ｓ_２、ＳＯ及びＳＯ_２から選ばれる２価の原子又は有機基を少なくとも１つ以上含む基であり、ｍは１〜１０の整数を表す。）

ここで、Ｑで表される基は、炭素数６〜４４であることが好ましい。Ｐで表される２価の原子は、Ｏ、Ｓ等が挙げられ、２価の有機基は、ＣＯ、ＣＯＯ、ＣＨ_２、Ｃ（ＣＨ_３）_２、Ｃ（ＣＦ_３）_２、Ｓ_２、ＳＯ、ＳＯ_２等、また、これらの原子又は有機基を少なくとも１つ以上含む有機基が挙げられる。上記した原子又は有機基を含む有機基としては、上記以外の構造として、炭素数１〜３の炭化水素基、ベンゼン環、シクロ環、ウレタン結合等を有するものが挙げられ、その場合のＰとして次の化学式で表される基が例示できる。

このビスマレイミド化合物（Ａ２）としては、ＢＭＩ−１５００（デジグナーモレキュールズ社製、商品名；分子量１５００）、ＢＭＩ−１７００（デジグナーモレキュールズ社製、商品名；分子量 １７００）、等が挙げられる。
この（Ａ）成分は１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。

ここで用いられる（Ａ）熱硬化性樹脂としては、上記マレイミド樹脂に、例えば、シアネート樹脂、エポキシ樹脂、ラジカル重合性のアクリル樹脂、マレイミド樹脂などの他の熱硬化性樹脂を併用してもよい。併用する熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂が好ましい。

さらに、エポキシ樹脂のなかでも、（Ａ３）アリル化ビスフェノールとエピクロルヒドリンの重合物であるアリル化エポキシ樹脂が好ましく用いられる。この（Ａ３）アリル化エポキシ樹脂は、例えば、多価フェノール化合物をメタノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール等のアルコール類やアセトン、メチルエチルケトン等のケトン類等の溶剤に溶解後、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等の塩基を用いて塩化アリルや臭化アリル等のハロゲン化アリルと反応させて多価フェノール化合物のアリルエーテルを得た後、アリル化多価フェノール化合物とエピハロヒドリン類の混合物に触媒として水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の固体を一括添加又は徐々に添加しながら２０〜１２０℃で０．５〜１０時間反応させることによって得ることができる。

さらに、本実施形態において、（Ａ３）成分のアリル化ビスフェノールとエピクロルヒドリンの重合物は、次の一般式（３）で表される化合物

（式中、Ｒ^１〜Ｒ^８は、それぞれ独立に水素原子、置換又は無置換のアルキル基及び置換又は無置換のアリル基から選ばれる基であって、そのうちの少なくとも１つは置換又は無置換のアリル基であり、ＸはＳＯ、ＳＯ_２、ＣＨ_２、Ｃ（ＣＨ_３）_２、Ｃ（ＣＦ_３）_２、Ｏ、ＣＯ及びＣＯＯから選ばれる２価の原子又は有機基であり、ｋは０又は１である。）が好ましく用いられる。

このように、本実施形態は（Ａ１）成分および／または（Ａ２）成分と（Ａ３）成分の特定の樹脂成分を併用することが好ましい。ここで、（Ａ３）成分の配合量は、（Ａ）成分の合計質量中に５〜５０質量％含まれるものが好ましい。５質量％未満であると熱硬化性樹脂組成物の硬化性に問題が生じるおそれがあり、５０質量％を超えるとフィルム性、接着性や吸水性が劣るおそれがある。

一方、本実施形態に用いられる（Ａ１）成分と（Ａ２）成分の配合割合は、（Ａ）成分の合計質量中に５０〜９５質量％含まれるものが好ましい。また、質量％での［（Ａ１）成分の含有量／（Ａ２）の含有量］の比が０／１００〜９０／１０であることが好ましい。

ここで用いられる（Ｂ）硬化剤は、使用する樹脂に応じて適宜選択すればよく、一般に、半導体接着用シートに用いられる硬化剤が使用できる。この（Ｂ）硬化剤としては、例えば、イミダゾール系硬化剤、ラジカル重合開始剤、フェノール系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、イミダゾリン系硬化剤、トリアジン系硬化剤及びホスフィン系硬化剤等が挙げられる。
なかでも、（Ｂ１）イミダゾール系硬化剤と（Ｂ２）ラジカル重合開始剤との組み合わせが好ましく、これによりラミネータによる仮貼り性と硬化性の両立が図れる。

本実施形態に用いられる（Ｂ１）イミダゾール系硬化剤は、例えば、２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１−デシル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノメチル−２−ウンデシルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−（２’−メチルイミダゾリル−（１’））−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付与物、２−メチルイミダゾールイソシアヌル酸付与物、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ピロロ（１，２−ａ）ベンズイミダゾールなどが挙げられる。

本実施形態に用いられる（Ｂ２）ラジカル重合開始剤は、通常、ラジカル重合に用いられている重合触媒であれば特に限定されないが、好ましくは、急速加熱試験（試料１ｇを電熱板の上に乗せ、４℃／分で昇温したときの分解開始温度の測定試験）における分解開始温度が４０〜１４０℃となるものである。分解開始温度が４０℃未満であると、接着性熱硬化型樹脂組成物の常温における保存性が不良となり、１４０℃を超えると硬化時間が極端に長くなる可能性がある。なお、ここで試料の加熱前の質量に対する１％質量減少時の温度を分解開始温度とする。

この条件を満たすラジカル重合触媒の具体例としては、例えば、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート、ジクミルパーオキサイド等が挙げられる。これらは単独でも、硬化性を制御するために２種類以上を混合して使用してもよい。

なお、熱硬化性樹脂組成物の保存性を向上するために、各種の重合禁止剤を予め添加しておくことも可能である。そのような重合禁止剤としては、例えば、ヒドロキノン、メチルヒドロキノン、ジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）等が挙げられる。

この（Ｂ）硬化剤の配合量は、（Ａ）成分の合計質量１００質量部に対して、０．１〜１０質量部が好ましい。この配合量が１０質量部を超えると、熱硬化性樹脂組成物の粘度の経時変化が大きくなり作業性が低下するおそれがあり、０．１質量部未満では、硬化性が著しく低下する可能性がある。

ここで用いられる（Ｃ）充填剤としては、一般に、半導体接着用シートに用いられる充填材として公知のものが使用できる。例えば、無機充填材、有機充填材等が挙げられる。ここで、無機充填材としては、例えば、金粉、銀粉、銅粉、アルミニウム粉、ニッケル粉等の金属粉や、溶融シリカ、結晶シリカ、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、炭酸カルシウム、タルク等の無機粉末及び該無機粉末の表面を金属で被覆した金属被覆型無機充填材等が挙げられる。

この（Ｃ）充填剤としては、例えば、導電性の用途には、特に銀粉が好ましい。銀粉は、入手が容易で、取扱いやすい上、形状、粒径の種類が多く、導電性が良好で、かつ、加熱しても導電性が変化しない等の有利な特性を有する。また、絶縁用途には、特にシリカが好ましい。シリカは、入手が容易で、取り扱いやすい特性を有する。

この（Ｃ）充填材の形状は特に限定されず、例えば、フレーク状（鱗片状）、樹枝状、球状のもの等が用いられる。また、半導体接着用の接着剤層に用いることができれば、その粒径も特に限定されず、例えば、平均粒径が１０ｎｍ〜１０μｍの充填材を用いることができる。この（Ｃ）充填材の平均粒径は、０．１〜１０μｍが好ましく、０．５〜１０μｍがより好ましい。ここで、許容される最大粒径は１０μｍ程度が好ましい。なお、本明細書において、平均粒径はレーザー回折式粒度分布測定装置を用いて得られる体積基準の粒度分布における５０％積算値（Ｄ_５０）である。

また、この（Ｃ）充填材の配合割合は、樹脂組成物を１００体積％としたとき、２５〜７５体積％が好ましく、５０〜７５体積％がより好ましい。充填材の配合割合が多いほど、接着剤層の弾性率が大きくなるため半導体装置の反り低減に有効である。この配合割合が、７５体積％を超えると接着力低下のおそれがあり、２５体積％未満であると接着シートの熱膨張率が大きくなり、半導体装置の反りが大きくなるおそれがある。

この接着剤層を形成する樹脂組成物には、以上の他、この種の組成物に一般に配合される、カップリング剤、希釈剤、硬化促進剤、ゴムやシリコーン等の低応力化剤、消泡剤、界面活性剤、着色剤（顔料、染料）、各種重合禁止剤、酸化防止剤、その他の各種添加剤を、必要に応じて配合することができる。

これらの各添加剤はいずれも１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。

この樹脂組成物は、公知の方法を適用して製造することができる。例えば、上記成分、及び必要に応じて配合される各種成分を、ポットミル、ボールミル、ビーズミル、ロールミル、ホモジナイザー、スーパーミル、ライカイ機等の公知の混練機を用いて、室温あるいは加熱下において混練した後、必要に応じて溶剤希釈して得られる。

〈半導体接着用シートの製造方法〉
本実施形態の半導体接着用シート１は、まず、上記したような接着材層３を形成する樹脂組成物を溶剤希釈して、その粘度を０．１〜２Ｐａ・ｓ程度に調製する。次いで、調製された樹脂組成物を、用意した支持基材２上に、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法等の公知の塗布方法により塗布し、乾燥処理し、半硬化状態とすることにより製造できる。

支持フィルムを使用する場合は、表面に離型剤層を設けた、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアクリロニトリル等のプラスチックフィルムが使用される。この支持フィルムの厚みは、ハンドリング性の点から、通常１０〜５０μｍ、好ましくは２５〜３８μｍである。この場合、一旦接着剤層３を支持フィルムに形成した後、得られたフィルム付きの接着剤層３を支持基材２の両面に転写することにより半導体接着用シート１が得られる。

また、上記方法により得られる半導体接着用シート１は、上記樹脂組成物からなる接着剤層３の乾燥後の厚みが３〜２０μｍとなるように塗布することが好ましい。乾燥後の厚みが３μｍより薄いとカスレやフィラー脱離などが起こり、乾燥後の厚みが２０μｍより厚いと樹脂割れなどのおそれがある。

ここで得られる半導体接着用シート１の厚さは、１０〜６０μｍ程度が好ましく、１０〜３０μｍがより好ましい。

＜半導体装置＞
本実施形態の半導体装置１０は、図２に示したように、半導体素子１１をリードフレーム１２の所定の箇所に、半導体接着用シート１の硬化物１ａを介して接合されてなり、上記のようにして得られた半導体接着用シート１を、リードフレーム１２上に半導体素子１１を接合する際、該半導体素子とリードフレーム１２とを、半導体接着用シート１を介して接合する公知の方法により製造できる。

さらに具体的には、例えば、本実施形態の半導体接着用シート１を介して半導体素子１１をその支持基材である銅フレーム、ＰＰＦ（パラジウム プリプレーティング リードフレーム）等の金属リードフレームにマウントし、半導体接着用シート１を加熱硬化させた後、リードフレーム１２の電極部と半導体素子１１上の電極１３とをワイヤボンディング１４により接続し、次いで、これらを封止樹脂１５を用いて封止する、あるいはパッケージに収納することにより製造することができる。ボンディングワイヤ１４としては、例えば、銅、金、アルミ、金合金、アルミ−シリコン等からなるワイヤが例示される。また、半導体接着用シート１を硬化させる際の温度は、通常、１００〜２３０℃、好ましくは、１００〜２００℃であり、銅製のリードフレームの場合は１９０℃以下が特に好ましい。また、加熱時間は０．５〜２時間程度が好ましい。

ここで、半導体素子１１は、トランジスタ、ダイオード、発光素子等公知の半導体素子が挙げられる。

なお、図面では、半導体素子の支持基材として金属リードフレームを例示しているが、半導体素子を支持固定する部材であればよく、特に限定されない。例えば、有機基板やセラミック基板といった回路基板や放熱部材等に適用することもできる。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
＜接着剤樹脂組成物の原料＞
（Ａ２）成分：イミド拡張型ビスマレイミド（デジグナーモレキュールズ社製、商品名：ＢＭＩ−１５００；数平均分子量 １５００） ８０質量部
（Ａ３）成分：ジアリルビスフェノールＡジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製、商品名：ＲＥ−８１０ＮＭ；エポキシ当量 ２２３、加水分解性塩素 １５０ｐｐｍ（１Ｎ ＫＯＨ−エタノール、ジオキサン溶媒、還流３０分） ２０質量部
（Ｂ１）成分：２−ウンデシルイミダゾール（四国化成工業株式会社製、商品名：キュアゾールＣ１１Ｚ） １質量部
（Ｂ２）成分：ジクミルパーオキサイド（日本油脂株式会社製、商品名：パークミルＤ） １質量部
（Ｃ）成分：銀粉（商品名；ＡｇＣ−２１２Ｄ、福田金属箔粉工業（株）製） ２５０質量部
（Ｄ）成分：ＫＢＭ−８０３（信越化学工業株式会社製、商品名；チオール系シランカップリング剤） ２質量部
（Ｅ）成分：ＦＡ−５１３Ｍ（日立化成工業株式会社製、商品名） ４３質量部

＜支持基材＞
支持基材Ａ：厚さ １５μｍ、材質 ＳＵＳ３０４、竹内金属箔粉工業（株）製（弾性率 １９３ＧＰａ）

＜シート作製方法＞
上記接着剤樹脂組成物の原料である（Ａ）〜（Ｅ）成分を十分に混合し、さらに三本ロールで混練した後、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）で溶剤希釈して、その粘度を１Ｐａ・ｓ程度に調製し、接着剤樹脂組成物Ａを得た。
支持基材Ａ（ＳＵＳ３０４）の両主面に、得られた接着剤樹脂組成物Ａを、それぞれ厚さが１０μｍ±３μｍとなるようバーコート法により塗布し、１５０℃で３分間乾燥処理し、半硬化状態として半導体接着用シートを得た。

（実施例２）
接着剤樹脂組成物の原料として、上記（Ａ２）成分の代わりに、（Ａ１）成分：イミド拡張型ビスマレイミド（デジグナーモレキュールズ社製、商品名：ＢＭＩ−３０００；数平均分子量 ３０００） ８０質量部、を用いた以外は、実施例１と同様の操作により、接着剤組成物Ｂを得て、半導体接着用シートを得た。

（実施例３）
支持基材Ａの代わりに支持基材Ｂ（厚さ １５μｍ、材質 ４２アロイ、竹内金属箔粉工業（株）製（弾性率 １４７ＧＰａ））を用いた以外は実施例１と同様の操作により、半導体接着用シートを得た。

（比較例１）
支持基板Ａの代わりに、支持基材Ｃ（厚さ １２．５μｍ、材質 ユーピレックス−Ｓ（ポリイミドフィルム）、宇部興産製（弾性率 ９ＧＰａ））を用いた以外は実施例１と同様の操作により、半導体接着用シートを得た。
（比較例２）
支持基材Ａの代わりに、支持基材Ｃを用いた以外は実施例２と同様の操作により、半導体接着用シートを得た。
（比較例３）
接着剤樹脂組成物の原料として、上記（Ａ２）成分の代わりに、熱可塑ポリイミド（ＳＡＢＩＣ社製、商品名：Ｕｌｔｅｍ） ８０質量部、を用い、ＭＥＫの代わりにｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）で溶剤希釈した以外は、実施例１と同様の操作により接着剤樹脂組成物Ｃを得て、半導体接着用シートを得た。

＜評価方法＞
上記により得られた半導体接着用シートの特性を、以下の各試験により評価した。これらの結果を表１にまとめて示した。

［熱時接着強度］
６ｍｍ×６ｍｍのシリコンチップと得られた半導体接着用シートをラミネーターによって仮貼りし、銅リードフレームにマウントした後、１７０℃、６０分で加熱により半導体接着用シートを硬化させた。硬化後に引張り接着強度測定装置を用い、垂直方向における２６０℃環境下での接着強度を測定した。

［吸湿後接着強度］
６ｍｍ×６ｍｍのシリコンチップと得られた半導体接着用シートをラミネーターによって仮貼りし、銅リードフレームにマウントした後、１７０℃、６０分で加熱により半導体接着用シートを硬化させた。硬化後に、８５℃／相対湿度８５％／１６８時間吸湿処理し、引張り接着強度測定装置を用い、垂直方向における２６０℃環境下での接着強度を測定した。

［リフロー後の反り］
８ｍｍ×８ｍｍのシリコンチップと得られた半導体接着用シートをラミネーターによって仮貼りし、銅リードフレームにマウントした後、オーブンを使用し１７０℃、６０分（ＯＶ硬化）で硬化した。

シャドウモアレ測定装置（ＴｈｅｒｍｏｉｒｅＡＸＰ：Ａｋｒｏｍｅｔｒｉｘ製）を用いて、電子情報技術産業協会規格のＪＥＩＴＡ ＥＤ−７３０６に準じて、室温から２６０℃まで加熱し、その後室温まで冷却した時の高さ方向の変位を測定し、変位差の最も大きい値をリフロー後の反りとした。

［耐半田リフロー性］
８ｍｍ×８ｍｍのシリコンチップと得られた半導体接着用シートをラミネーターによって仮貼りし、銅リードフレームにマウントした後、オーブンを使用し、１７０℃、６０分（ＯＶ硬化）で硬化した。これを京セラ（株）製エポキシ封止材（商品名：ＫＥ−Ｇ３０００Ｄ（Ｋ））を用い、下記の条件で成形した。

得られたパッケージを８５℃、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）を３回行い、パッケージの外部クラックの発生数を顕微鏡（倍率：１５倍）で、また、パッケージの内部クラックの発生数を超音波顕微鏡で観察した。５個のサンプルについてクラックの発生したサンプル数を示す。

・パッケージ：ＰＢＧＡ（３０×３０×１．７ｍｍ厚さ）
・チップサイズ：８ｍｍ×８ｍｍ（表面アルミ配線のみ）
・リードフレーム：銅
・封止材の成形：１７５℃、１分間
・ポストモールドキュアー：１７５℃、６時間

表１からも明らかなように、弾性率１９３ＧＰａのＳＵＳ３０４、弾性率１４７ＧＰａの４２アロイを支持基材として使用し、その両面に所定の熱硬化性樹脂組成物からなる接着剤層を形成した半導体接着用シートを介してシリコンチップと銅リードフレームを接着した半導体装置である実施例１〜３は、十分な接着力が得られ、耐半田リフロー性に優れると同時に、リフロー後の反り抑制に有効であることがわかった。

したがって、本発明の樹脂シートは半導体接着用途に有用であり、これを用いて、十分に接着固定され、反りの抑制された、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。

１…半導体接着用シート、２…支持基材、３…接着剤層、１０…半導体装置、１１…半導体素子、１２…リードフレーム、１３…電極、１４…ボンディングワイヤ、１５…封止樹脂

Claims (8)

1. 弾性率が１００〜２５０ＧＰａの範囲の支持基材と、前記支持基材の両面に設けられた（Ａ）少なくとも脂肪族炭化水素基を有するビスマレイミド樹脂を含む熱硬化性樹脂、（Ｂ）硬化剤、及び（Ｃ）充填材を含有してなる接着剤層と、からなることを特徴とする半導体接着用シート。
2. 前記支持基材が、厚さ３〜２０μｍの金属箔であることを特徴とする請求項１記載の半導体接着用シート。
3. 前記脂肪族炭化水素基を有するビスマレイミド樹脂が、次の一般式（１）で表されるビスマレイミド化合物（Ａ１）
   

   

   （式中、ｎは１〜１０の整数を表す。）を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体接着用シート。
4. 前記脂肪族炭化水素基を有するビスマレイミド樹脂が、次の一般式（２）で表されるビスマレイミド化合物（Ａ２）を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の半導体接着用シート。
   

   

   （式中、Ｑは炭素数６以上の２価の直鎖状、分枝鎖状又は環状の脂肪族炭化水素基を示し、ＰはＯ、ＣＯ、ＣＯＯ、ＣＨ_２、Ｃ（ＣＨ_３）_２、Ｃ（ＣＦ_３）_２、Ｓ、Ｓ_２、ＳＯ及びＳＯ_２から選ばれる２価の原子又は有機基、或いは、これら原子又は有機基を少なくとも１つ以上含む有機基であり、ｍは１〜１０の整数を表す。）
5. 前記（Ａ）熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体接着用シート。
6. 前記接着剤層を形成する樹脂組成物が、前記充填材として銀粒子を２５〜７５体積％含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体接着用シート。
7. 前記接着剤層が、厚さ３〜２０μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の半導体接着用シート。
8. 請求項１〜７のいずれか１項記載の半導体接着用シートを介して、半導体素子が支持基材に接着されてなることを特徴とする半導体装置。

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