JPH06181227A - 接着剤及び半導体装置 - Google Patents

接着剤及び半導体装置

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JPH06181227A
JPH06181227A JP33211892A JP33211892A JPH06181227A JP H06181227 A JPH06181227 A JP H06181227A JP 33211892 A JP33211892 A JP 33211892A JP 33211892 A JP33211892 A JP 33211892A JP H06181227 A JPH06181227 A JP H06181227A
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JP
Japan
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adhesive
manufactured
semiconductor device
epoxy resin
weight
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Pending
Application number
JP33211892A
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English (en)
Inventor
Jun Taketazu
潤 竹田津
Nobuo Ichimura
信雄 市村
Kimihide Fujita
公英 藤田
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06181227A publication Critical patent/JPH06181227A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Die Bonding (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置のダイボンディング剤として使用
した場合に、半田リフロー時のリフロークラックの発生
を低減し、半導体装置としての信頼性を向上させること
ができる接着剤を提供する。 【構成】 (1)末端にカルボキシル基を有するアクリ
ロニトリルブタジエン共重合体とエポキシ基を2個以上
有するエポキシ樹脂との反応生成物、(2)硬化剤およ
び(3)水分吸着剤を含有してなる接着剤ならびにこの
接着剤を用いて半導体素子を支持部材に接合してなる半
導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は接着剤及び半導体装置に
関し、さらに詳しくはリフローソルダリング時にリフロ
ークラックの無い高信頼性の半導体装置を得ることがで
きる接着剤及びこれを用いた半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置を製造する際の半導体
素子とリードフレーム(支持部材)の接合方法として、
(1)金−シリコン共晶体等の無機材料を接着剤として
用いる方法、(2)エポキシ樹脂系、ポリイミド樹脂系
等の有機材料に銀粉等を分散させてペースト状態とし、
これを接着剤として用いる方法などがある。しかしなが
ら、前者の方法ではコストが高く、350℃から400
℃程度の高い熱処理が必要であり、また接着剤が硬く、
熱応力によってチップの破壊が起こるため、最近では銀
粉を含んだ銀ペーストを用いる後者の方法が主流となっ
ている。この方法は、一般に銀ペーストをディスペンサ
ーやスタンピングマシンを用いてリードフレームに塗布
した後、半導体素子をダイボンディングし、加熱硬化さ
せて接合するものである。加熱硬化の方法としては、オ
ーブン中で硬化させるバッチ方式と、加熱されたプレー
ト上で硬化させるインライン方式とがある。さらにこの
半導体装置は、外部を封止材により封止後、基板上に半
田付けされ実装される。現在、高密度、高効率実装のた
め、半田実装は半導体装置のリードを基板に直接半田付
けする面付け実装法が主流となっている。半田実装に
は、基板全体を赤外線などで加熱するリフローソルダリ
ングが用いられ、パッケージは200℃以上の高温に加
熱される。このため、パッケージ内部、特に接着剤層中
または封止材中に含まれる水分が気化してダイパッドと
封止材の間に回り込み、パッケージにクラック(リフロ
ークラック)が生じ、半導体装置の信頼性が低下する欠
点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の従来
技術の欠点を除去し、リフロークラックの無い接着剤及
びこれを用いた半導体装置を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、(1)末端に
カルボキシル基を有するアクリロニトリルブタジエン共
重合体とエポキシ基を2個以上有するエポキシ樹脂との
反応生成物、(2)硬化剤及び(3)水分吸着剤を含有
してなる接着剤およびこの接着剤を用いて半導体素子を
支持部材に結合してなる半導体装置に関する。
【0005】本発明に用いられる末端にカルボキシル基
を有するアクリロニトリルブタジエン共重合体として
は、例えば液状ポリブタジエンCTBN−1009シリ
ーズ、1300シリーズ(宇部興産製)などが挙げられ
る。
【0006】本発明に用いられるエポキシ樹脂としては
1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂
としては、例えばビスフェノールA、ビスフェノール
F、ビスフェノールADなどとエピクロクヒドリドンと
から誘導されるエポキシ樹脂、例えばAER−X850
1(旭化成工業社製)、YDF−170(東都化成社
製)、R−710(三井石油化学社製)、ノボラック型
エポキシ樹脂N−730S(大日本インキ社製)、フェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂Quatrex−20
10(ダウ・ケミカル社製)、クレゾールノボラック型
エポキシ樹脂YDCN−702S(東都化成社製)、E
OCN−100(日本化薬社製)、ビスフェノールA型
エポキシ樹脂R−301、YL−980(油化シェルエ
ポキシ社製)、多官能エポキシ樹脂EPPN−501
(日本化薬社製)、TACTIX−742(ダウ・ケミ
カル社製)、VG−3101(三井石油化学社製)、1
032S(油化シェルエポキシ社製)、ナフタレン骨格
を有するエポキシ樹脂HP−4032(大日本インキ社
製)、脂環式エポキシ樹脂EHPE−3150(ダイセ
ル化学社製)などが挙げられる。これらのエポキシ樹脂
を適宜組み合わせて用いてもよい。さらに目的に応じ
て、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、パラターシャリブチルフェニルグリシジルエ
ーテル、パラセカンダリフェニルグリシジルエーテル、
アミン型エポキシ樹脂ELM−100(住友化学社製)
などの反応性希釈剤を用いてもよい。
【0007】本発明における反応生成物は、前記のエポ
キシ樹脂と、前記の末端にカルボキシル基を有するアク
リロニトリルブタジエン共重合体とを10/90〜90
/10(重量部)の比率で、80℃〜120℃で30分
〜6時間程度反応させて得られる。反応時に必要に応じ
て下記の希釈剤を使用してもよい。
【0008】本発明に用いられる硬化剤としては、特に
制限はないが、例えばフェノール樹脂H−1(明和化成
社製)、フェノールアラルキル樹脂XL−225(三井
東圧化学社製)、ジシアンジアミドSP−10(日本カ
ーバイド社製)、二塩酸ジヒドラジドADH、PDH、
SDH(四国化成社製)、マイクロカプセル型硬化剤ノ
バキュア(旭化成工業社製)などが挙げられる。
【0009】本発明の水分吸着剤としては、特に制限は
ないが、例えば合成結晶アルミノ・シリケートの含水金
属塩、商品名としてはユニオン昭和(株)製モレキュラ
ーシーブなどが挙げられる。この使用量は、接着剤の総
量に対して1〜20重量%の範囲が好ましい。1重量%
未満ではリフロークラック抑制に劣り、20重量%を越
えると粘度が上昇する傾向がある。
【0010】本発明に必要に応じて用いられる充填剤と
しては銀粉末が好ましく、粒径、形状等に制限はなく、
フレーク状、樹枝状、球形、不定形等の銀粉末が使用可
能である。例えば、シルベストTCG−1(徳力化学研
究所製)、シルフレークAgc−A(福田金属箔粉工業
社製)等が挙げられる。
【0011】さらに、本発明になる接着剤は、硬化性を
向上させるために硬化促進剤を含有することができ、そ
の例としては有機ボロン塩EMZ・K、TPP・K(北
興化学社製)、三級アミン類及びその塩DBU、U−C
AT102、106、830、340、5002(サン
アプロ社製)キュアゾールC11Z−CNS、C11Z、2
P4MHZ、2PHZなどのイミダゾール類(四国化成
社製)などが挙げられる。これらの硬化促進剤は単独で
用いてもよく、数種類の硬化剤及び硬化促進剤を適宜組
み合わせて用いてもよい。
【0012】本発明になる接着剤は、その作成時の作業
性及び使用時の塗布作業性をより良好にするため、必要
に応じて希釈剤を添加することができる。これらの希釈
剤としては、ブチルセロソルブ、カルビトール、酢酸ブ
チルセロソルブ、酢酸カルビトール、エチレングリコー
ルジエチルエーテル、α−テルピネオールなどの比較的
沸点の高い有機溶剤、PGE(日本化薬社製)、PP−
101(東都化成社製)、ED−502、503(旭電
化社製)、YED−122(油化シェルエポキシ社
製)、KBM−403、LS−7970(信越化学工業
社製)、TSL−8350、8355、9905(東芝
シリコーン社製)などの1分子中に1〜2個のエポキシ
基を有する希釈剤等が挙げられる。
【0013】本発明になる接着剤には、更に必要に応じ
てKBM−573(信越化学社製)などのシランカップ
リング剤、チタンカップリング剤等の接着力向上剤、ア
ニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等の濡れ性向
上剤、シリコーン油などの消泡剤等を適宜添加すること
ができる。
【0014】本発明になる接着剤は、例えば前記のエポ
キシ樹脂と前記の末端にカルボキシル基を有するアクリ
ロニトリルブタジエン共重合体及び前記の希釈剤とをフ
ラスコ内で80〜120℃の温度で溶解混合してワニス
とし、このワニスに硬化剤、水分吸着剤及び必要により
充填剤、硬化促進剤を例えば三本ロール、プラネタリミ
キサ、らいかい機、ボールミル等により混合して得られ
る。本発明になる接着剤は、半導体素子をリードフレー
ム等の支持部材に接着させる際に用いられる半導体素子
用接着剤として用いることが好ましい。
【0015】本発明になる接着剤を用いた半導体装置
は、リードフレーム等の支持部材に本発明の接着剤を注
射筒を用いたディスペンス法、スタンピング法、スクリ
ーン印刷法等により塗布したのち、半導体素子を圧着
し、その後熱風循環式乾燥器、ヒートブロックなどの加
熱装置を用いて加熱硬化して半導体素子を支持部材に接
合し、その後通常のワイヤボンディング工程、封止工程
を経て製造される。
【0016】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 実施例1 YDCN−702S(クレゾールノボラック樹脂、東都
化成製商品名)10重量部にCTBN−1009(液状
ポリブタジエン、宇部興産製商品名)30重量部、H−
1(フェノールノボラック樹脂、明和化成製商品名)
1.9重量部及び酢酸ブチルセロソルブ18.28重量
部を加え、80℃に加熱して1時間撹拌して反応物を得
た。これを23℃〜25℃まで冷却した後、キュアゾー
ルC11ZCNS(イミダゾール、四国化成製商品名)、
KBM−573(シランカップリング剤、信越化学製商
品名)、水分吸着剤としてモレキュラーシーブ(3A、
パウダー状、ユニオン昭和(株)製商品名)、銀粉TC
G−1(徳力化学研究所製商品名)を表1に示す配合比
(重量部、以下同じ)でらいかい機により混合し接着剤
を得た。この接着剤を用い、下記の半田リフロークラッ
ク試験を行った。試験結果を表1に示す。
【0017】実施例2 エピコート1001(ビスA型エポキシ樹脂、油化シェ
ル化学製商品名)10重量部にCTBN−1009(液
状ポリブタジエン、宇部興産製商品名)30重量部、H
−1(フェノールノボラック樹脂、明和化成製商品名)
1.9重量部及び酢酸ブチルセロソルブ12.55重量
部を加え、80℃に加熱して1時間撹拌して反応物を得
た。これを23℃〜25℃まで冷却した後、キュアゾー
ルC11ZCNS(イミダゾール、四国化成製商品名)、
KBM−573(シランカップリング剤、信越化学製商
品名)、水分吸着剤としてモレキュラーシーブ(3A、
パウダー状、ユニオン昭和(株)製商品名)、銀粉TC
G−1(徳力化学研究所製商品名)を表1に示す配合比
でらいかい機により混合し接着剤を得た。この接着剤を
用い、下記の半田リフロークラック試験を行った。試験
結果を表1に示す。
【0018】実施例3 エピコート1007(ビスA型エポキシ樹脂、油化シェ
ル化学製商品名)10重量部にCTBN−1009(液
状ポリブタジエン、宇部興産製商品名)30重量部、H
−1(フェノールノボラック樹脂、明和化成製商品名)
0.5重量部及び酢酸ブチルセロソルブ11.15重量
部を加え、80℃に加熱して1時間撹拌して反応物を得
た。これを23℃〜25℃まで冷却した後、キュアゾー
ルC11ZCNS(イミダゾール、四国化成製商品名)、
KBM−573(シランカップリング剤、信越化学製商
品名)、水分吸着剤としてモレキュラーシーブ(3A、
パウダー状、ユニオン昭和(株)製商品名)、銀粉TC
G−1(徳力化学研究所製商品名)を表1に示す配合比
でらいかい機により混合し接着剤を得た。この接着剤を
用い、下記の半田リフロークラック試験を行った。試験
結果を表1に示す。
【0019】比較例1 実施例1のモレキュラーシーブを添加せず、実施例1と
同様にして接着剤を得た。この特性の評価結果を表1に
示す。 比較例2 実施例2のモレキュラーシーブを添加せず、実施例2と
同様にして接着剤を得た。この特性の評価結果を表1に
示す。 比較例3 実施例3のモレキュラーシーブを添加せず、実施例3と
同様にして接着剤を得た。この特性の評価結果を表1に
示す。 半田リフロークラック試験方法 (1)実施例及び比較例により得た接着剤を用い、下記
フレームとシリコンチップを、下記硬化条件により硬化
し接着した。その後日立化成製エポキシ封止材(商品名
CEL−4620)により封止し、半田リフロー試験用
パッケージを得た。そのパッケージを温度及び湿度がそ
れぞれ85℃、85%の条件に設定された恒温恒湿槽中
で48時間吸湿させた。その後215℃/90秒のリフ
ロー条件で半田リフローを行い、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。 チップサイズ:8mm×10mm パッケージ :QFP、14mm×20mm×2mm フレーム :メッキ無し42アロイ 硬化条件 :180℃まで30分で昇温、180℃/
1時間硬化
【0020】
【表1】
【0021】表1より、比較例では全部のパッケージに
外部クラックが発生し、半導体装置の信頼性低下につな
がるが、本発明の接着剤によれば、示されるようにパッ
ケージの外部クラック発生が抑制されることが示され
る。
【0022】
【発明の効果】本発明になる接着剤は、その吸湿抑制効
果により、半田リフロー時に接着剤層から揮発する水分
の絶対量を抑えることができ、半導体装置のダイボンデ
ィング剤として使用した場合に、半田リフロー時のリフ
ロークラックの発生を低減し、半導体装置としての信頼
性を向上させることができる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)末端にカルボキシル基を有するア
    クリロニトリルブタジエン共重合体とエポキシ基を2個
    以上有するエポキシ樹脂との反応生成物、(2)硬化剤
    および(3)水分吸着剤を含有してなる接着剤。
  2. 【請求項2】 水分吸着剤の量を、接着剤の総量に対し
    て1〜20重量%としてなる請求項1記載の接着剤。
  3. 【請求項3】 さらに充填剤を含有する請求項1または
    2記載の接着剤。
  4. 【請求項4】 充填剤が、銀粉末である請求項3記載の
    接着剤。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の接着剤
    を用いて半導体素子を支持部材に接合してなる半導体装
    置。
JP33211892A 1992-12-14 1992-12-14 接着剤及び半導体装置 Pending JPH06181227A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5807910A (en) * 1997-06-23 1998-09-15 Industrial Technology Research Institute Preolymerizing epoxy resin, functionalized rubber with filler to form adhesive
CN1296979C (zh) * 2002-11-08 2007-01-24 株式会社巴川制纸所 半导体器件使用的粘接带
JP2007224310A (ja) * 2007-03-30 2007-09-06 Sumitomo Bakelite Co Ltd 樹脂組成物および接着フィルム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1296979C (zh) * 2002-11-08 2007-01-24 株式会社巴川制纸所 半导体器件使用的粘接带
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