JPH0410442A - 接着剤組成物および半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は接着剤組成物および半導体装置に関する。

（従来の技術） 従来、樹脂封止型半導体装置の組立において。

リードフレームにＩＣ，ＬＳＩを接合する工程の低コス
ト化を目的として、半日または導電性接着剤が使用され
ている。導電性接着剤には特公昭６３−４７０１号公報
に示されているように９通常、銀（Ａｇ）粉末を配合し
たエポキシ樹脂が用いうしており、該エポキシ樹脂（ビ
スフェノールＡ型またはノボラック型）の硬化剤として
ノボラック型フェノール樹脂が用いられ、また硬化促進
剤として、イミダゾール類等が用いられている。

近年、ＬＳＩの集積度の高密度化により、チップが大型
化してきており、一方、リードフレームは鉄系の４２合
金リードフレームから銅フレームに変わってきている。

銅フレームとチップを上記のような従来のエポキシ系接
着剤により接合した場合、チップの大型化にともない、
チップの反応が大きくなり、特性変動の要因になる。

すなわち、このチップの反りはチップと銅の熱膨張率の
差（チップ：　３．５　Ｘ　１０−’　１／’Ｃ，銅フ
レーム：　１７Ｘ　１０−６１　／’Ｃ，４２合金リー
ドフレーム：　４．４Ｘ　１０”　１／℃）から歪が生
じ、それがチップ反りとなって現われているものである
。

このチップ反応は接着剤の弾性率にも依存しておシ２弾
性率が小さい程、上記歪が吸収され、チップ反りが小さ
くなる。

そこで、今後更に大型化するチップと、銅フレームとの
歪を吸収する様な低弾性で且り速硬化性の接着剤が強く
要望されている。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、前記従来技術の問題点である。

チップ反りを緩和する接着剤組成物およびこれを用いた
半導体装置を提供することにある。

本発明は、１．３−ビス（ジカルボキシフェニル）−１
，１，＆　３テトラ置換ジンロキサン二無水物と。

アルコールまたはアルコール誘導体とを反応させた後、
エポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物を反応させ
て得られるエポキシ樹脂または１．３−ビス（ジカルボ
キシフェニル）−１，１，＆３テトラ置換ジシロキサン
とエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物を反応さ
せ得られるエポキシ樹脂を含有してなる接着剤組成物に
関する。

１．３−ビス（ジカルボキシフェニル）　−１，１，３
゜３−テトラ置換ジシロキサン二無水物は一般式（３）
％式％ （但シ、カルボキシル基の位置は、それぞれ独立に４３
位または３．４位に結合し、Ｒはアルキル基またはフェ
ニル基である）で表わされる。

１．３−ビス（ジカルボキシフェニル）　−１，１，λ
３−テトラ置換ジシロキサンは一般式（Ｂ）で表わされ
る。

アルコールまたはアルコール誘導体は一般式＋ＣＩＨＯ
−Ｒ１°°°゛°°（Ｃ） （但し、Ｒ１は飽和又は不飽和の有機基でエーテル結合
またはエステル結合を有してもよい）で表わされる。

エポキシ化合物は例えば次の一般式（Ｄ＋、　（Ｅｌ、
　（Ｆ’１等で表わされる。

一般式の） 一般式（Ｅ） 一般式（Ｆ’） （但し、カルボキシル基の位置はそれぞれ独立に２．３
位、または３．４位に結合し、Ｒはアルキル基またはフ
ェニル基である）で表わされる。

（但し＋　Ｒ４は１価、２価または３価の有機基である
） エポキシ化合物はエポキシ基を２個以上有するエポキシ
化合物が用いられるが、エポキシ基を１個有するエポキ
シ化合物を併用してもよい。

これらの材料を用い例えば、一般式囚の二無水物と一般
式（Ｃ）のアルコールまたはアルコール誘導体を反応さ
せ９次に一般式［Ｅ）のエポキシ化合物を反応させれば
一般式ｆＧ）で表わされるエポキシ樹脂が得られる。

また例えば、一般式（Ｂ）のシロキサンと一般式（Ｄ）
のエポキシ化合物および一般式（Ｅ）のエポキシ化合物
を反応させると、一般式ｆＨ）で表わされる本発明にな
るエポキシ樹脂が得られる。

本発明におけるエポキシ樹脂は必要によシ溶剤の存在下
で１．３−ビス（ジカルボキシフェニル）−１，１，’
３．３テトラ置換ジシロキサン二無水物と好ましくは当
量のアルコールまたはアルコール誘導体を反応させた後
、必要により触媒の存在下でエポキシ基を２個以上有す
るエポキシ化合物を反応させて得られる。

また９本発明におけるエポキシ樹脂は、必要により溶剤
および触媒の存在下で１．３−ビス（ジカルボキシフェ
ニル）　−１，１，３，３テトラ置換ジシロキサンにエ
ポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物を反応させて
得られる。

本発明になる接着剤組成物は、少なくとも上記で得られ
たエポキシ樹脂を含有するものである。

１．３−ビス（ジカルボキシフェニル）−１，１，３゜
３テトラ置換ジシロキサン二無水物は前記一般式（５）
で表わされるが９例えば、１．３−ビス（３，４−ジカ
ルボキシフェニル）−１，１，＆３−テトラメチルジシ
ロキサン二無水物（以下５ＸＤＡと略す）。

１−　（２，３−ジカルボキシフェニル）　−３−（３
゜４−ジカルボキシフェニル）　−１，１，３，３−テ
トラメチルジシロキサン二無水物等かあ、ｊ６，１．３
−ビス（ジカルボキシフェニル）　−１，１，３，３−
テトラ置換ジシロキサンとしては前記一般式（Ｅ３）で
表わされるが９例えば、１．３−ビス（３，４−ジカル
ボキシフェニル）　−１，１，３，３−テトラメチルジ
シロキサン（以下５ＸＴＡと略す）、１−（２，３−ジ
カルボキシフェニル）−３−（３，４−ジカルボキシフ
ェニル）　−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサ
ン等がある。

アルコールまたはアルコール誘導体としては。

メタノール、エタノール、プロパツール、イソプロピル
アルコール、フタノール、アリルアルコール、オレイル
アルコール等の１価アルコール、エチレングリコール、
プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールグ
ａパ／等の多価アルコール、ブトキシェタノール、エチ
レングリコールモノブチルエーテルなどの１種または２
種以上が用いられる。

本発明に用いられるエポキシ基を１個有するエポキシ化
合物およびエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物
としては、ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジ
ルエーテル、ＣＩ！〜Ｃ１４の長鎖脂肪酸のグリシジル
エステル、プロピレンオキサイド、フェニルグリシジル
エーテル、クレジルクリシジルエーテル、ビニルシクロ
ヘキセンオキサイド等の１価のエポキシ樹脂、ジグリシ
ジルエーテルビスフェノールＡ、ジグリシジルエーテル
ビスフェノールＡＤ、ジグリシジルエーテルビスフェノ
ールＦ、ジグリシジルエーテルビスフェノールＳ、ナフ
タレン骨格型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格型エポキシ
樹脂、ジヒドロキシベンゾフェノンのジグリシジルエー
テル、ジグリシジルアニリン、スピロ環骨格型エポキシ
樹脂環状脂肪族ジエボキシド、ジペンテンエボキシド、
１．３−ビス（グリシドキシプロビル）　−１，１，＆
　３テトラメチルジシロキサン等の２価のエポキシ樹脂
、フェノールノボラックのエポキシ樹脂、クレゾールノ
ボラックのエポキシ樹脂等の多価のエポキシ樹脂の１種
または２種以上を用いることができる。

必要に応じて用いられる溶剤としては、トルエン。

キシレン等の芳香族系溶剤、エチレングリコールモノブ
チルエーテル、エチレングリコールモツプチルエーテル
アセテート等のアルコール誘導体。

Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のケトン系溶剤などが１
種またＦｉ２種以上使用可能である。

必要に応じて用いられる触媒としては、ベンジルジメチ
ルアミン等のアミン系触媒、トリフェニルホスフィン等
の有機ホスフィン化合物などが使用できる。

エポキシ樹脂は１例えばエチレングリコールモノブチル
エーテルアセテート中で一般式囚で表わされる二無水物
１モルに、好ましくけ２モルのアルコールまたはアルコ
ール誘導体を８０〜１５０℃で付加反応（エステル化反
応）させ９次に好ましくはエポキシ基を２個以上有する
エポキシ化合物を略２モル６０〜１２０℃で反応させて
得られる。

またエポキシ樹脂は１例えば一般式（Ｂ）で表わされる
ジシロキサン１モルにエポキシ基を１個有するエポキシ
化合物１〜３モルをエチレングリコールモツプチルエー
テルアセテートの中で、ベンジルジメチルアミンの存在
下、８０〜１５０℃で反応させ１次にエポキシ基を２個
以上有するエポキシ化合物１〜３モルを６０〜１２０℃
で反応させて得られる。

本発明の接着剤組成物の硬化剤としては９例えば、多価
フェノール類、多塩基酸類、芳香族ポリアミン、イミダ
ゾール類等が用いられる。

多価フェノール類は、フェノール類とアルデヒドとの塩
基性触媒下での縮合物で９例えば、フェノール、クレゾ
ール、キシレノール等の１価フェノール類又は、レゾル
シン、カテコール、ハイドロキノン等の多価フェノール
類とホルムアルデヒドとの酸性触媒下での２〜３核体を
主体とした縮合物であるノボラック型フェノール樹脂等
がある。

多塩基酸類としては、ピロメリット酸無水物。

トリメリット酸無水物、無水マレイン酸、無水フタル酸
、無水エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキ
サヒドロ無水フタル酸などがある。

これらの硬化剤は、２種以上を併用してもよいが。

ノボラック型フェノール樹脂が好ｔしい。

該接着剤は必要により、硬化促進剤、カップリング剤、
充てん剤９反応性希釈剤、溶剤等を含むことができる。

硬化促進剤としては９例えば、トリフェニルホスフィン
のような有機ホスフィン化合物、１．８−ジアザビシク
ロ（５，４，０）ウンデセン−７のテトラフェニルボレ
ートのようなボロン［，２−７ｃニル−４−メチル−５
−ヒドロキシメチルイミダゾールのようなイミダゾール
類１等の各種硬化促進剤が使用可能である。

カップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシラン、Ｎ−フェニルγ−アミノプロピルト
リメトキシシラン等のシリコーン系カップリング剤など
が使用可能である。

充てん剤としては、シリカ粉、アルミナ粉等の絶縁粉、
金粉、銀粉、ニッケル粉、グラファイト。

カーボンブラック等の導電性粉などの１種または２種以
上が用いられ、導電性粉では銀粉、絶縁粉ではシリカ粉
が好ましｂｏ 反応性希釈剤としては、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のような通常の反応性希釈
剤が使用可能である。

溶剤としては、ブチルセロソルブ、プｆ　ルセＯソルブ
アセテート等のアルコール誘導体、Ｎ−メチル−２−ピ
ロリドン等のケトン系溶剤、キシレン、トルエン等の芳
香族系溶剤、メチルエチルケトン、メチルインブチルケ
トン等のケトン系溶剤などがある。

本発明の接着剤組成物は例えば、上記で得たエポキシ樹
脂とノボラックフェノール樹脂をフラスコ中で８０〜１
００℃で溶解、混合し、これを２０〜３０℃に冷却後、
充てん剤としての銀粉。

硬化促進剤、カップリング剤などを三本ロールにより混
練して得られる。

半導体装置は接着剤組成物で半導体素子をリードフレー
ムに接合して得られるが、接着剤組成物を例えば、銅フ
レームにデイスペンサー等によって塗布し、半導体素子
を搭載し、その後、１５０〜２００℃の熱風循環式乾燥
器、或Ｖｉ２００〜３５０℃のヒートブロック等で接着
剤組成物を硬化し、これを通常の方法で樹脂封止するこ
とにより得られる。

（作用） 本発明の接着剤組成物は硬化後の弾性率が低いためニ、
銅フレームに接着されたチップの反りは極めて小さいも
のとなるものと思われる。

（実施例） 以下１本発明を実施例により詳しく説明する。

なお９例中１部とあるのけ断らない限シ重量部を意味す
る。

実施例１ １．３−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１、
１，３，３−テトラメチルジシロキサン（以下５ＸＴＡ
と略す）２３．１部と、　Ｃｔｚ　−Ｃｘ４の長鎖の脂
肪族グリシジルエステル（エポキシ当ｔ：２５０シェル
社製商品名カージュラＥ−１０）２５部とを触媒として
ベンジルジメチルアミン０．０９部の存在下に１２０℃
で５時間反応させ、これにピフェニル骨格型エポキシ樹
脂（エポキシ当量：１７７大日本インキ社製商品名ＹＸ
−４０００）を３５部、溶°剤としてエチレングリコー
ルモノブチルエーテルアセテート３６部を加え、８０℃
で８時間反応させ、５ＸＴＡとエポキシ化合物の反応生
成物を得た。

この反応生成物１４３部に、ノボラックフェノール樹脂
（重量平均分子量二８００明和化成社製商品名）１−１
）１３部、エチレングリコールモツプチルエーテル２０
部を加え、８０℃で３０分加熱し溶解した後、２０〜３
０℃に冷却し、これにテトラフェニルホスホニウムテト
ラフェニルボレート６部、銀粉（フレーク状、平均粒径
２．８μｍ徳力化学社製商品名ＴＣＧ−１　）３３９部
を加え三本ロールで混練し、均一な接着剤組成物を得た
。

実施例２ １．３−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１、
１，３，３−テトラメチルジシロキサン二無水物（以下
５ＸＤＡと略す）２１．３部と、エチレングリコールモ
ツプチルエーテル１２ｍを、エチレングリコールモノブ
チルエーテルアセテート２９部中で、１２０℃で２時間
反応させ、これにジグリシジルエーテルビスフェノール
Ｆ（エポキシ当量：１７５東部化成社製商品名ＹＤＦ−
１７０）３５部および、ベンジルジメチルアミンｏ、ｏ
ａｓｔ−加え、８０℃で３時間反応させ、５ＸＤＡとエ
ポキシ樹脂の反応生成物を得た。

この反応生成物１４３部にノボラック樹脂（重量平均分
子量＝８００明和化成社製商品名Ｈ−１）１６部および
エチレングリコールモツプチルエーテル２０部を加え、
８０℃で３０分加熱溶解した後、２０〜３０℃に冷却し
、これに１．８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデ
セン−７のテトラフェニルボレート３部、銀粉（フレー
ク状、平均粒径２．８ｔｔｍ徳力化学社製商品名ＴＣＧ
−１）３４８部を加え、三本ロールで混練し、均一な接
着剤組成物を得た。

実施例３ 実施例２の銀粉（化学化学社製商品名Ｔ　ＣＧ　−１）
３４８部をシリカ粉（日本アエロジル社製商品名工ロジ
ールナ３８０）３部に変えた他は実施例２と同様にして
接着剤組成物を得た。

以上のように得られた接着剤組成物の特性の評価結果お
よび、評価方法を第１表に示した。以下の比較例につい
ても同様に行なった。

比較例１ 実施例１の５ＸＴＡとエポキシ化合物の反応生成物に代
えてグリシジル、エーテルビスフェノールＡ（シェル社
製商品名エピコート１００１）１０部、ノボランクフェ
ノール樹脂（商品名Ｈ−１）２．４ｍ、エチレングリコ
ールモノブチルエーテルｉ３ｍ、テトラフェニルホスホ
ニウムテトラフェニルボレート０．６部、銀粉（商品名
ＴＣＧ−１）３９部を用いて、実施例１と同様にして接
着剤組成物を得た。

比較例２ 実施例２の５ＸＤＡとエポキシ化合物の反応生成物に代
えて、ノボラック型エポキシ樹脂（ダウ社製商品名ＤＥ
Ｎ−４３８）１０部、エチレングリコールモツプチルエ
ーテル１５部、ノボラックフェノール樹脂（商品名Ｈ−
１）５部、１．８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウン
デセン−７のテトラフェニルボレート塩０．３部、銀粉
（商品名ＴＣＧ−１）４５部を用いて実施例２と同様に
して接着剤組成物を得た。

（発明の効果） 本発明の接着剤組成物によれば、ＩＣ，ＬＳＩチップの
反応が小さく、また、速硬化性のため十分な接着強度が
得られ、温度サイクルに対し、信頼性の高い半導体装置
が得られるとともに歩留向上に寄与できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１、３−ビス（ジカルボキシフエニル）−１、１、
   ３、３テトラ置換ジシロキサン二無水物と、アルコール
   またはアルコール誘導体とを反応させた後、エポキシ基
   を２個以上有するエポキシ化合物を反応させて得られる
   エポキシ樹脂または１、３−ビス（ジカルボキシフエニ
   ル）−１、１、３、３テトラ置換ジシロキサンとエポキ
   シ基を２個以上有するエポキシ化合物を反応させて得ら
   れるエポキシ樹脂を含有してなる接着剤組成物。 ２、エポキシ基を１個有するエポキシ化合物を併用する
   請求項１記載の接着剤組成物。 ３、硬化剤がノボラック型フェノール樹脂である請求項
   １または２記載の接着剤組成物。４、さらに充てん剤を
   含有する請求項１または２または３記載の接着剤組成物
   。 ５、充てん剤が導電性粉である請求項１、２または３記
   載の接着剤組成物。 ６、導電性粉が銀粉である請求項５記載の接着剤組成物
   。 ７、充てん剤が無機の絶縁粉である請求項１、２または
   ３記載の接着剤組成物。 ８、請求項１〜７のいずれかの接着剤組成物で、半導体
   素子をリードフレームに接合した半導体装置。