JPH04332143A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に耐湿性、耐加水分
解性等に優れ、半導体チップの大形化に対応した半導体
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】リードフレーム上の所定部分にＩＣ，Ｌ
ＳＩ等の半導体チップを接続する工程は、素子の長期信
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チップのシリコン面をリードフレ
ーム上の金メッキ面に加熱圧着するＡｕ　−Ｓｉ　共晶
法が主流であった。近年、金の高騰を契機として、樹脂
封止型半導体装置ではＡｕ　−Ｓｉ　共晶法から、半田
を使用する方法、導電性接着剤を使用する方法等に急速
に移行しつつある。

【０００３】しかし、半田を使用する方法は、一部で実
用化されたが、半田や半田ボールが飛散して電極等に付
着し、腐食断線の原因となることが指摘されている。一
方、導電性接着剤を使用する方法では、通常銀粉末を配
合したエポキシ樹脂が用いられ、約１０年程前から実用
化されてきたが、信頼性の面でＡｕ−Ｓｉ　共晶法に比
較して満足すべきものが得られなかった。導電性接着剤
を使用する場合は、半田法に比べて耐熱性に優れる等の
長所を有するものの、その反面、樹脂や硬化剤が半導体
チップの接着用としてつくられたものでなく、耐湿性や
耐加水分解性が悪く、アルミニウム電極の腐食を促進し
断線不良の原因となる場合が多く、半導体装置の信頼性
はＡｕ　−Ｓｉ　共晶法に劣る欠点があった。さらに、
最近、ＩＣ，ＬＳＩやＬＥＤ等の半導体チップの大形化
に伴い、チップクラックや反りが発生し、また接着力が
低下する等の欠点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解消するためになされたもので、耐湿性、耐加水分解
性、接着性に優れ、また反りの発生を低減し、チップの
大形化に対応した信頼性の高い半導体装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、後述する樹脂
組成物を用いることによって、上記の目的が達成される
ことを見いだし、本発明を完成したものである。

【０００６】すなわち、本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂
、（Ｂ）硬化触媒として、（ａ）有機基を有するアルミ
ニウム化合物及び（ｂ）Ｓｉ　に直結したＯＨ基もしく
は加水分解性を分子内に　１個以上有するシリコーン化
合物又はオルガノシラン化合物、並びに（Ｃ）導電性粉
末を必須成分とする樹脂組成物を用いて、半導体チップ
とリードフレームとを接着固定してなることを特徴とす
る半導体装置である。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】本発明に用いる樹脂組成物は、（Ａ）エポ
キシ樹脂、（Ｂ）の硬化触媒及び（Ｃ）導電性粉末を必
須成分とするものである。

【０００９】樹脂組成物に用いる（Ａ）エポキシ樹脂と
しては、工業生産されておりかつ本発明に効果的に使用
し得るものとして、例えば次のようなエポキシドが挙げ
られる。エピコート８２７，８２８，８３４，１００１
，１００２，１００７，１００９（油化シエルエポキシ
社製、商品名）、ＤＥＲ３３０，３３１，３３２，３３
４，３３５，３３６，３３７，６６０（ダウケミカル社
製、商品名）、アラルダイトＧＹ２５０，２６０，２８
０，６０７１，６０８４，６０９７，６０９９（チバガ
イギー社製、商品名）、ＥＰＩ−ＲＥＺ５１０，５１０
１（Ｊｏｎｅ　Ｄａｂｎｅｙ　社製、商品名）、エピク
ロン８１０，１０００，１０１０，３０１０（大日本イ
ンキ化学工業社製、商品名）、ＥＰシリーズ（旭電化社
製、商品名）等が挙げられ、これらは単独又は　２種以
上混合して使用することができる。また、これらのエポ
キシ樹脂の高純度タイプ品や希釈剤として使用される単
官能エポキシ樹脂類を配合することもできる。

【００１０】樹脂組成物に用いる（Ｂ）の硬化触媒とし
ては、（ａ）有機基を有するアルミニウム化合物および
（ｂ）Ｓｉ　に直結したＯＨ基もしくは加水分解性基を
分子内に　１個以上有するシリコーン化合物又はオルガ
ノシラン化合物を併用する。（ａ）有機基を有するアル
ミニウム化合物は、有機基としてメチル基、エチル基、
イソプロピル基などのアルキル基、ベンジル基などの芳
香族基、メトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基、
フェノキシ基、アセトオキシなどのアシルオキシ基、ア
セチルアセトン基等を有する化合物であり、具体的には
、トリイソプロピオキシアルミニウム、ジイソプロピオ
キシアセトオキシアルミニウム、アルミニウムトリスア
セチルアセトネート、アルミニウムトリスエチルアセト
アセトネート、トリスエチルアルミニウム等が挙げられ
、これらは単独もしくは　２種以上混合して使用するこ
とができる。また（ｂ）成分のうちＳｉ　に直結したＯ
Ｈ基もしくは加水分解性基を分子内に　１個以上有する
シリコーン化合物は、シロキサン骨格が直鎖状又は分岐
状のいずれでもよく、直鎖状のものは次の一般式

【００１１】

【化１】 （但し、式中Ｒ１　，Ｒ２　は水素原子、アルキル基、
芳香族基、不飽和アルキル基、ハロアルキル基、ＯＨ基
、またはアルコキシル基などの加水分解性基を表す）で
示されるものであり、ＯＨ基もしくは加水分解性基を分
子内に　１個以上含むものである。これらのシリコーン
化合物は単一の分子量である必要はなく、またいかなる
平均分子量のものでも用いることができる。また（ｂ）
成分のうちＳｉ　に直結したＯＨ基もしくは加水分解性
基を分子内に　１個以上有するオルガノシラン化合物と
しては次の一般式

【００１２】

【化２】 （但し、式中Ｒ３　，Ｒ４　，Ｒ５　，Ｒ６　はアルキ
ル基、芳香族基、アルコキシ基などの加水分解性基、Ｏ
Ｈ基を表し、Ｒ４　〜Ｒ６　のうち少なくとも　１個は
ＯＨ基もしくは加水分解性基である）で示されるものが
使用され、これらは単独又は　２種以上混合して使用す
ることができる。 これらの硬化触媒は、（ａ）有機基を有するアルミニウ
ム化合物と（ｂ）Ｓｉ　に直結したＯＨ基もしくは加水
分解性基を分子内に　１個以上有するシリコーン化合物
又はオルガノシラン化合物を併用することが本発明の目
的達成上に重要である。

【００１３】樹脂組成物に用いる（Ｃ）導電性粉末とし
ては、銀粉末、銅粉末、ニッケル粉末、表面に金属層を
有する粉末等が挙げられ、これらは単独又は　２種以上
混合して使用することができる。

【００１４】本発明における樹脂組成物は粘度調整のた
め、必要に応じて有機溶剤を使用することができる。そ
の溶剤類としては、ジオキサン、ヘキサン、酢酸セロソ
ルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルセ
ロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、
イソホロン等が挙げられ、これらは単独又は　２種以上
混合して使用することができる。

【００１５】本発明に用いる樹脂組成物は、上記のエポ
キシ樹脂、硬化触媒および導電性粉末を必須成分とする
が、本発明の目的に反しない範囲において、また必要に
応じて、消泡剤、カップリング剤、その他添加剤を配合
することができる。

【００１６】本発明に用いる樹脂組成物の製造方法は、
常法に従い各原料成分を十分混合した後、更に例えば三
本ロールによる混練処理をし、その後、減圧脱泡して製
造することができる。こうして製造した樹脂組成物をシ
リンジに充填し、ディスペンサーを用いてリードフレー
ム上に吐出させ半導体チップを接合した後、ワイヤボン
ディングを行い、樹脂封止材で封止して半導体装置を製
造することができる。

【００１７】

【作用】本発明の半導体装置は、上述した特定の樹脂組
成物を用いたことによって、チップを強固に接着すると
ともに特に耐湿性、耐加水分解性を改善し、しかもチッ
プの反りが少ない半導体装置を得ることができる。

【００１８】

【実施例】次に本発明を実施例によって具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例によって限定されるもの
ではない。実施例において「部」とは特に説明のない限
り「重量部」を意味する。

【００１９】実施例１ エポキシ樹脂ＹＬ９８０（油化シエルエポキシ社製、商
品名）２２部、フェニルグリシジルエーテル　４部、ア
ルミニウムトリスアセチルアセトネート　０．５部、ジ
フェニルジエトキシシラン　０．５部および銀粉末７３
部を混合し、更に三本ロールで混練して樹脂組成物（Ａ
）を製造した。

【００２０】実施例２ エポキシ樹脂ＹＬ９８０（前出）２２部、フェニルグリ
シジルエーテル　４部、アルミニウムトリスエチルアセ
トネート　０．５部、ジフェニルジエトキシシラン　０
．５部および銀粉末７３部を混合し、更に三本ロールで
混練して樹脂組成物（Ｂ）を製造した。

【００２１】実施例３ エポキシ樹脂エピコート８０７（油化シエルエポキシ社
製、商品名）２２部、フェニルグリシジルエーテル　３
部、アルミニウムトリスエチルアセトネート　０．５部
、ＳＨ６０１８（トーレ・ダウコーニング社製、商品名
、Ｓｉ　−ＯＨ基を有するもの）　０．５部および銀粉
末７４部を混合し、更に三本ロールで混練して樹脂組成
物（Ｃ）を製造した。

【００２２】比較例 市販のエポキシ樹脂ベースの溶剤型半導体ペースト（Ｄ
）を入手した。

【００２３】実施例１〜３で得た樹脂組成物（Ａ）、（
Ｂ）、（Ｃ）および比較例のペースト（Ｄ）を用いて、
半導体チップとリードフレームとを表１の半導体チップ
接着条件で接着硬化させて樹脂封止型半導体装置を製造
した。それらの半導体装置について、接着強度、加水分
解性イオン、耐湿性、チップの反りについて試験を行い
結果を得たので表１に示したが、いずれについても本発
明が優れており、本発明の効果が認められた。

【００２４】接着強度は、　２００μｍ　厚のリードフ
レーム（銅系）上に　４×１２ｍｍのシリコンチップを
接着し、２５℃の温度でプッシュプルゲージを用いて測
定した。加水分解性イオンは、樹脂組成物を表１の半導
体チップ接着条件と同じ条件で硬化させた後、　１００
メッシュに粉砕して、　１８０℃で　２時間加熱抽出を
行ったＣｌ　イオンの量をイオンクロマトグラフィーで
測定した。耐湿試験は、温度　１２１℃，圧力　２気圧
の水蒸気中における耐湿試験（ＰＣＴ）と、温度　１２
０℃，圧力　２気圧の水蒸気中印加電圧直流１５Ｖを通
電する耐湿試験（バイアス−ＰＣＴ）を各半導体装置６
０個について行い、時間の経過に伴う不良発生数を評価
した。なお、評価の方法は半導体素子を構成するアルミ
ニウム電極の腐食によるオープン又はリーク電流が許容
値の　５００％以上への上昇をもって不良と判定した。 チップの反りは、硬化後のチップ表面を表面粗さ計で測
定し、チップ中央部と端部との距離で示した。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】以上の説明及び表１の結果から明らかな
ように、本発明の半導体装置は、耐湿性、耐加水分解性
、接着性に優れ、また反りの発生を低減し、チップの大
形化に対応した信頼性の高いものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化触媒
   として、（ａ）有機基を有するアルミニウム化合物及び
   （ｂ）Ｓｉ　に直結したＯＨ基もしくは加水分解性基を
   分子内に　１個以上有するシリコーン化合物又はオルガ
   ノシラン化合物、並びに（Ｃ）導電性粉末を必須成分と
   する樹脂組成物を用いて、半導体チップとリードフレー
   ムとを接着固定してなることを特徴とする半導体装置。