JPH06196513A - 接着剤および半導体装置 - Google Patents

接着剤および半導体装置

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JPH06196513A
JPH06196513A JP34209492A JP34209492A JPH06196513A JP H06196513 A JPH06196513 A JP H06196513A JP 34209492 A JP34209492 A JP 34209492A JP 34209492 A JP34209492 A JP 34209492A JP H06196513 A JPH06196513 A JP H06196513A
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JP
Japan
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adhesive
manufactured
semiconductor device
epoxy resin
reflow
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JP34209492A
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English (en)
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Nobuo Ichimura
信雄 市村
Jun Taketazu
潤 竹田津
Akira Kageyama
晃 景山
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Showa Denko Materials Co Ltd
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Hitachi Chemical Co Ltd
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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】(A) エポキシ樹脂、(B) 硬化剤および(C) 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、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ない高信
頼性の半導体装置を得ることができる接着剤およびこれ
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知られている。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
近では銀ペーストを用いる後者の方法が主流となってい
る。
【0003】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が知られてい
る。このようにして得られた半導体装置は、外部を封止
材により封止後、基板上に半田付けされて実装される。
現在、高密度、高効率実装の点から、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。
【0004】
【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発生のない信
頼性に優れた接着剤およびこれを用いた半導体装置を提
供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A) エポキシ
樹脂、(B) 硬化剤および(C) 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
に接合してなる半導体装置に関する。
【0006】本発明に用いられる(A) エポキシ樹脂とし
ては特に制限はないが、硬化性の点から1分子中に2個
以上のエポキシ基を有することが好ましい。このような
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が挙げられ、そ
の市販品としては、エピコート1001、1007(油
化シェル化学社製)、AER−X8501(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Ouatrex−2010(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YD
CN−702S(東都化成社製)、EOCN−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)、1032S(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合わ
せて用いてもよい。またこれらのエポキシ樹脂は、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に溶解して用いてもよい。
【0007】本発明に用いられる(B) 硬化剤には特に制
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)、二塩基酸ジヒドラジドADH、PDH、
SDH(日本ヒドラジン社製)、マイクロカプセル型硬
化剤ノバキュア(旭化成工業社製)などを用いることが
できる。本発明に用いられる(C) 水分吸着剤としては、
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(社)製のモレキュラーシー
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。この使用量が1
重量%未満ではリフロークラック抑制効果に劣り、20
重量%を超えると粘度が上昇する傾向がある。
【0008】本発明に必要に応じて用いられる充填剤と
して銀粉末が好ましい。銀粉末の粒径、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。この市販品としては例えばシルベスト
TCG−1(徳力化学研究所製)、シルフレールAgc
−A(福田金属箔粉工業社製)等が挙げられる。また本
発明になる接着剤には硬化性を向上させるために硬化促
進剤を含有させることができる。その例としては、有機
ボロン塩EMZ・K、TPP・K(北興化学社製)、三
級アミン類およびその塩DBU、U−CAT102、1
06、830、340、5002(サンアプロ社製)、
キュアゾールC11Z−CNS、C11Z、2P4MHZ、
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、数種類の硬化剤および硬化促進剤を適宜組合わせて
用いてもよい。
【0009】本発明になる接着剤は、その製造時の作業
性および使用時の塗布作業性の向上の点から、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−10
1(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)、K
BM−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。さらに本発明になる接着剤に
は必要に応じて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。
【0010】本発明になる接着剤は、例えばエポキシ樹
脂と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
剤および必要により充填剤、硬化促進剤を例えば3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合させる際に用い
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。また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。
【0011】
【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型エポキシ
樹脂、東都化成社製商品名)10重量部に酢酸ブチルセ
ロソルブ18.28重量部、H−1(フェノールノボラ
ック樹脂、明和化成社製商品名)4.9重量部を加え、
80℃に加熱して1時間攪拌してワニスを得た。これを
23〜25℃まで冷却した後、キュアゾールC11ZCN
S(イミダゾール、四国化成社製商品名)、KBM−5
73(シランカップリング剤、信越化学社製商品名)お
よびモレキュラーシーブ(3A、パウダー状水分吸着
剤、ユニオン昭和社製商品名)および銀粉TCG−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。この接着剤を用いて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。
【0012】実施例2 エピコート1001(ビスA型エポキシ樹脂、油化シェ
ル化学社製商品名)10重量部に酢酸ブチルセロソルブ
12.55重量部、H−1(フェノールノボラック樹
脂、明和化成社製商品名)1.9重量部を加え、80℃
に加熱して1時間攪拌してワニスを得た。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、四国化成社製商品名)、KBM−573
(シランカップリング剤、信越化学社製商品名)、モレ
キュラーシーブ(3A、パウダー状水分吸着剤、ユニオ
ン昭和社製商品名)および銀粉TCG−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。この接着剤を用いて下記の半田リ
フロークラック試験を行った。試験結果を表1に示す。
【0013】実施例3 エピコート1007(ビスA型エポキシ樹脂、油化シェ
ル化学社製商品名)10重量部に酢酸ブチルセロソルブ
11.15重量部、H−1(フェノールノボラック樹
脂、明和化成社製商品名)0.5重量部を加え、80℃
に加熱して1時間攪拌してワニスを得た。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、四国化成社製商品名)、KBM−573
(シランカップリング剤、信越化学社製商品名)、モレ
キュラーシーブ(3A、パウダー状水分吸着剤、ユニオ
ン昭和社製商品名)および銀粉TCG−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。この接着剤を用いて下記の半田リ
フロークラック試験を行った。試験結果を表1に示す。
【0014】比較例1 実施例1において、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。 比較例2 実施例2において、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。 比較例3 実施例3において、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。
【0015】半田リフロークラック試験方法 (1)実施例およ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。その後日立化成社製エポキシ封止材(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および湿
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分で昇温し、180℃
/1時間硬化
【0016】
【表1】 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、パッケージの外部クラック発生を
抑制できることが示される。
【0017】
【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中の水分の発生を抑
えることができるため、これを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でき、高信頼性の半導体装置
を得ることができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A) エポキシ樹脂、(B) 硬化剤および
    (C) 水分吸着剤を含有してなる接着剤。
  2. 【請求項2】 水分吸着剤の含量を接着剤の総量の1〜
    20重量%としてなる請求項1記載の接着剤。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の接着剤に充填剤
    として銀粉末を添加してなる接着剤。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3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。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08218050A (ja) * 1995-02-09 1996-08-27 Mitsui Toatsu Chem Inc エポキシ系接着剤組成物
US5790239A (en) * 1995-05-29 1998-08-04 Nikon Corporation Illumination optical apparatus containing an optical integrator and projection exposure apparatus using the same
US6356333B1 (en) * 1998-11-25 2002-03-12 Seiko Epson Corporation Conductive adhesive with conductive particles, mounting structure, liquid crystal device and electronic device using the same
JP2002338932A (ja) * 2001-05-14 2002-11-27 Sony Chem Corp 接着剤
EP3276652A3 (de) * 2015-04-02 2018-04-25 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Verfahren zum herstellen einer substratanordnung mit einem klebevorfixiermittel, entsprechende substratanordnung, verfahren zum verbinden eines elektronikbauteils mit einer substratanordnung mit anwendung eines auf dem elektronikbauteil und/oder der substratanordnung aufgebrachten klebevorfixiermittels und mit einer substratanordnung verbundenes elektronikbauteil

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