JPH06333963A - 低応力接着剤樹脂組成物を用いてなる半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無溶剤で低温、短時間での効果が可能なこと
によってダイボンド工程のインライン化を達成でき、大
型チップと銅系リードフレームという熱膨脹係数が大き
く異なる被接着物にも好適に使用できる高信頼性の低応
力接着剤樹脂組成物を用い、耐熱衝撃性にすぐれた半導
体装置を提供すること。 【構成】 １分子中にヒドロキシフェニル基を２個有
し、数平均分子量が５００〜４０００の変性シリコーン
オイルとエポキシ樹脂との反応物からなる可撓化剤、マ
イクロカプセル化イミダゾール誘導体および／または融
点が７０℃以上の固形イミダゾール誘導体からなる硬化
剤を配合した低応力接着剤樹脂組成物、前記樹脂組成物
に、導電性充填剤または絶縁性無機充填剤を配合した低
応力接着剤樹脂組成物、前記樹脂組成物にエポキシ樹脂
を配合した低応力接着剤樹脂組成物を介して半導体チッ
プとリードフレームとが接着された半導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低応力接着剤樹脂組成
物を用いてなる半導体装置に関する。さらに詳しくは、
樹脂で封止され、とくに耐熱衝撃性にすぐれた半導体装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エレクトロニクス産業のいちじるしい発
展に伴い、ＬＳＩなどの半導体素子は高集積化とチップ
大型化の傾向にあり、接合時の残留応力によってチップ
のクラックや歪みが生じ、信頼性が低下することが問題
になるとともに、大量生産に伴う半導体製品の値下がり
にあいまって、その量産における作業性の向上ならびに
コストダウンが重要な課題となっている。

【０００３】従来、半導体装置は、半導体チップをリー
ドフレームまたは基板導体上に金箔を用いてダイボンド
する工程（以下、Ａｕ−Ｓｉ法という）と、ついでこれ
をハーメチックシールにより封止する工程により製造さ
れていた。

【０００４】こののち、熱硬化性樹脂によって封止する
方法が開発され、これに伴い銀粉を含む導電性樹脂によ
ってダイボンドする方法が採用されるようになり、いち
じるしい生産性の向上およびコストの低減がはかられて
いる。

【０００５】最近では、なお一層のコストの低減および
チップの消費電力増大に伴う熱放散性の向上の必要性か
ら、リードフレーム材も従来の４，２−アロイから銅系
材料に移行しつつある。このばあい、銅の酸化を防ぐた
めに２００℃以下、好ましくは１８０℃以下の低温でか
つ短時間に接着が完了するダイボンド樹脂が必要であ
る。

【０００６】しかしながら、従来から用いられてきたエ
ポキシ系またはポリイミド系のダイボンド樹脂の大部分
は、その硬化方法としてはオーブンによる加熱硬化方法
が主体であり、硬化時間も３０分〜２時間程度の長時間
を必要とするため、樹脂接着による工程のインライン化
が不可能である。また、このようなダイボンド樹脂を、
たとえば３００〜３５０℃、２０〜３０秒の高温、短時
間で硬化させると、樹脂組成物中の溶剤や反応性希釈剤
などの比較的低沸点の成分の気化によるボイドの発生
や、さらにはエポキシ樹脂の分解が起こり、被接着物が
汚染されるという問題があり、たとえ硬化温度を上げて
短時間で硬化させたとしても、それによって腐食による
電気的な不良が生じ、半導体装置の信頼性が低下するな
どの新たな問題が生じ、実用的ではない。また、もちろ
ん前記のようにリードフレーム材として銅系材料を用い
たばあいには、このような高温（３００〜３５０℃）で
硬化させることは酸化の問題上好ましくない。

【０００７】一方、特開昭５９−１４９９５６号公報や
特開昭６０−４５２１号公報などに開示されているイン
ライン化を目指した最近の速硬化型ダイボンド樹脂にお
いても、硬化温度が２００℃をこえるものが多く、また
２００℃以下で硬化が可能なダイボンド樹脂であって
も、ポットライフが短いため、使用中に粘度変化が起こ
り、一定のダイボンド樹脂を塗布することが困難になる
などの問題がある。

【０００８】さらにチップの大型化にあいまって銅系リ
ードフレームが用いられたばあいには、Ａｕ−Ｓｉ法や
半田による接合はもとより、従来のダイボンド樹脂を用
いてもチップにクラックが発生するなどの問題があり、
応力緩和が可能な低応力ダイボンド樹脂が必要となって
いる。ところが、従来のダイボンド樹脂は耐熱性および
耐湿性を良好にするという観点から開発されており、こ
のため形成された硬化物が可撓性に乏しく、半導体チッ
プに加わる応力が大きいという問題がある。

【０００９】一般に応力を低減させる方法には、樹脂組
成物の熱膨張率が低くして熱歪みを小さくする方法と、
弾性率を低くして熱歪みによる応力を小さくする方法と
が知られている。

【００１０】前記熱膨張率を低くする方法としては、無
機充填剤を多量に添加する方法があるが、このばあい、
樹脂組成物の粘度は無機充填剤の添加とともに増加す
る。ところが、ダイボンド樹脂は、その塗布方法がディ
スペンス方法またはスタンピング方法であるばあいが多
く、これらの作業性の点からその性状は低粘度の液状で
あることが強く求められている。したがって、高充填化
による低熱膨張化はダイボンド樹脂を目的としたばあい
には、好ましくない。

【００１１】前記低応力化の方法としては、可撓化剤を
添加する方法があるが、従来から用いられている、たと
えば長鎖アルキレンポリアミン、ポリオキシアルキレン
グリコール、長鎖アルキレンオキサイドを有するビスフ
ェノールＡ型ジグリシジルエーテルなどの可撓化剤を配
合して弾性率を低下させる方法には、形成された硬化物
の耐熱性や耐湿性が低下するという欠点がある（特公昭
５９−８７１８号公報、特公昭５９−３０８２０号公
報、特公昭５９−２２６０６６号公報など）。

【００１２】一方、耐湿性の低下が比較的小さい可撓化
剤としては、両末端にエポキシ樹脂と反応しうる官能基
を有するポリブタジエンや、ブタジエンとアクリロニト
リルとの共重合体などからえられるエラストマー変性可
撓化剤が提案されている（特公昭５９−１１３０２１号
公報、特公昭５９−５８０２４号公報、特公昭６２−９
２４８号公報など）。しかしながら、前記エラストマー
変性可撓化剤には、高温時においてエラストマー中の不
飽和結合が酸化され劣化するために、可撓化効果が消失
するという問題や、組成物が非常に高粘度になるという
問題がある。

【００１３】また、熱安定性にすぐれた可撓化剤である
低弾性率を呈するシリコーン樹脂やシリコーンゴムを分
散させるという方法も知られている（特公昭６２−８４
１４７号公報など）。しかしながら、シリコーン樹脂は
金属製のフレームなどとの接着性が乏しく、またシリコ
ーンゴムはエポキシマトリクスとの界面強度が弱いた
め、形成された硬化物の透湿性が大きくなり、耐湿性が
わるく、機械的強度が小さいという点で信頼性に欠ける
という問題がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、前記従来技術に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、無溶
剤で低温、短時間での硬化が可能なことによってダイボ
ンド工程のインライン化を達成することができ、大型チ
ップと銅系リードフレームという熱膨張係数が大きく異
なる被接着物にも好適に使用することができる高信頼性
の低応力接着剤樹脂組成物を用いることにより、とくに
耐熱衝撃性にすぐれた半導体装置がえられることを見出
し、本発明を完成するにいたった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、１
分子中にヒドロキシフェニル基を２個有し、数平均分子
量が５００〜４０００の変性シリコーンオイルとエポキ
シ樹脂との反応物からなる可撓化剤ならびにマイクロカ
プセル化イミダゾール誘導体および／または触点が７０
℃以上の固形イミダゾール誘導体からなる硬化剤を配合
してなる低応力接着剤樹脂組成物、前記低応力接着剤樹
脂組成物に、さらに金、銀、銅、ニッケルおよびそれか
らなる合金から選ばれた金属の微粉末または導電性カー
ボンブラックの微粉末からなる導電性充填剤、または絶
縁性無機充填剤として酸化アルミニウム、酸化マグネシ
ウム、酸化ケイ素および酸化チタンから選ばれた酸化物
または炭化ホウ素、チッ化ホウ素およびチッ化アルミニ
ウムから選ばれた非酸化物を配合してなる低応力接着剤
樹脂組成物、もしくは前記各低応力接着剤樹脂組成物に
エポキシ樹脂を配合してなる低応力接着剤樹脂組成物を
介して、半導体チップとリードフレームとが接着されて
なる半導体装置に関する。

【００１６】

【作用および実施例】本発明の半導体装置に用いられる
低応力接着剤樹脂組成物に配合される可撓化剤は、前記
したように、１分子中にヒドロキシフェニル基を２個有
し、数平均分子量が５００〜４０００の変性シリコーン
オイルとエポキシ樹脂（以下、エポキシ樹脂Ａという）
との反応物である。

【００１７】前記変性シリコーンオイルは、ヒドロキシ
フェニル基を１分子中に２個有するため、ゲル化が起こ
らず低粘度の樹脂組成物をうるうえで有利な可撓化剤を
うることができる。なお、前記２個のヒドロキシフェニ
ル基は分子の末端および内部のいずれに存在していても
よい。

【００１８】また、前記変性シリコーンオイルは、数平
均分子量が５００〜４０００、好ましくは６００〜３０
００であるため、低粘度であるとともに、相安定性にす
ぐれた可撓化剤をうることができる。

【００１９】前記変性シリコーンオイルのシロキサン骨
格のケイ素原子に結合している基としては、たとえば炭
素数１〜５のアルキル基、フェニル基、炭素数１〜５の
フッ素置換アルキル基などから選ばれた１種または２種
以上の置換基や、ヒドロキシフェニル基を有する基など
があげられる。

【００２０】かかる変性シリコーンオイルの具体例とし
ては、たとえばヒドロキシフェニル基を２個有する、ポ
リジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルジブチルシ
ロキサン、ポリジエチルシロキサンなどがあげられる
が、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００２１】前記変性シリコーンオイルと反応させるエ
ポキシ樹脂Ａは、１分子あたり平均２〜４個のグリシジ
ル基を有するものであることが好ましい。かかるエポキ
シ樹脂Ａ１分子あたりのグリシジル基の数が平均２個未
満であるばあいには、分子量が充分に増加せず、えられ
る樹脂組成物の速硬化性が劣る傾向があり、また平均４
個よりも多いばあいには、変性シリコーンオイルとの反
応の際に急激な粘度の増加やゲル化が起こり、目的とす
る低粘度の可撓化剤がえられなくなる傾向がある。な
お、本発明においては、官能基を２個有する２官能性エ
ポキシ樹脂に、それよりも多い数の官能基を有するエポ
キシ樹脂を適宜配合するなどして平均２〜４個の官能基
数を有するものにして用いてもよい。

【００２２】また、前記エポキシ樹脂Ａの粘度は、塗布
する際の最終的な低応力接着剤樹脂組成物が液状を呈す
るという点から２５℃で０．１〜４００Ｐ、なかんづく
０．５〜２００Ｐであることが好ましい。

【００２３】本発明においては、エポキシ樹脂Ａとして
は、前記条件を満たしているものであればいずれも好ま
しく用いることができ、その具体例としては、たとえば
ジグリシジルビスフェノールＡ、ジグリシジルビスフェ
ノールＦ、ジグリシジルビスフェノールＳ、ジヒドロキ
シビフェニルのジグリシジルエーテル、ジヒドロキシベ
ンゾフェノンのジグリシジルエーテル、ジグリシジルフ
タル酸、ジグリシジルアニリン、１，６−ジヒドロキシ
ナフタレンのジグリシジルエール、２，７−ジヒドロキ
シナフタレンのジグリシジルエーテルなどの２官能性エ
ポキシ樹脂、トリヒドロキシビフェニルのトリグリシジ
ルエーテル、テトラヒドロキシビフェニルのテトラグリ
シジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレート、テ
トラグリシジルジアミノジフェニルメタン、テトラグリ
シジルジアミノメチルシクロヘキサン、テトラグリシジ
ルｍ−キシレンジアミン、アルキル多価フェノール型エ
ポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、モ
ノヒドロキシナフタレンノボラック型エポキシ樹脂、ジ
ヒドロキシナフタレンノボラック型エポキシ樹脂などの
３官能性以上のエポキシ樹脂などがあげられ、これらは
単独でまたは２種以上を混合して用いることができる
が、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００２４】前記変性シリコーンオイルとエポキシ樹脂
Ａとを、たとえばアミン化合物、トリフェニルホスフィ
ンなどのリン化合物、イミダゾール類などの通常の触媒
を用いてチッ素ガス雰囲気下、７０〜１５０℃程度で５
〜３０時間程度反応させることによって可撓化剤をうる
ことができる。

【００２５】前記変性シリコーンオイルとエポキシ樹脂
Ａとの配合割合は、変性シリコーンオイル５〜９０重量
％、なかんづく２０〜８０重量％、すなわちエポキシ樹
脂Ａ１０〜９５重量％、なかんづく２０〜８０重量％で
あることが好ましい。かかる変性シリコーンオイルの配
合量が５重量％未満であるばあいには、弾性率が充分に
低下せず、えられる樹脂組成物の低応力化が充分に図れ
なくなる傾向があり、また９０重量％をこえるばあいに
は、反応性がいちじるしく低下するとともに、樹脂組成
物を用いて形成された硬化物の強度がいちじるしく低下
する傾向がある。

【００２６】かくしてえられる可撓化剤の具体例として
は、たとえばヒドロキシフェニル基を２個有するポリジ
メチルシロキサンとビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂および／またはグリシ
ジルアミン型エポキシ樹脂とを反応させてえられた反応
物などがあげられ、これらは単独でまたは２種以上を混
合して用いることができる。

【００２７】本発明においては、前記可撓化剤の粘度が
２５℃で２００ｃＰ以上であれば好適に樹脂組成物を調
製することができるが、該可撓化剤の２５℃での粘度
は、塗布する際の樹脂組成物が液状を呈するという点か
ら３００〜５００００ｃＰ程度であることがさらに好ま
しい。

【００２８】前記可撓化剤の配合量は、えられる樹脂組
成物の用途や用いる可撓化剤の種類などによって異なる
が、通常該樹脂組成物１００部（重量部、以下同様）に
対して５〜１００部、なかんづく２０〜９０部であるこ
とが好ましい。かかる可撓化剤の配合量が５部未満であ
るばあいには、弾性率が充分に低下せず、えられる樹脂
組成物の低応力化が充分に図れなくなる傾向がある。

【００２９】本発明に用いられる可撓化剤は、前記のご
とく低粘度であるため、後述する硬化剤やエポキシ樹脂
（以下、エポキシ樹脂Ｂという）と配合したばあいに、
えられる樹脂組成物は、ディスペンス、スタンピングな
どの作業性にすぐれたものとなり、該樹脂組成物を用い
て半導体チップとリードフレームとを接着する際には、
溶剤などをまったく必要としない。また、かかる可撓化
剤の粘度がある程度高いばあいであっても、たとえば後
述するエポキシ樹脂Ｂとして脂環式エポキシ樹脂を用い
ることにより、低粘度の樹脂組成物を調製することがで
きる。したがって、前記可撓化剤を用いたばあいには、
溶剤除去の工程が不要で、低温、短時間での硬化が可能
になり、作業環境の安全性からもダイボンド工程のイン
ライン化が達成されうる。また、低弾性率化に伴い、チ
ップにかかる応力が低減されることおよび１００％樹脂
成分であることから、硬化時にアウトガスが発生しない
ことなどを含め、半導体装置のすぐれた信頼性が確保さ
れる。

【００３０】本発明の半導体装置に用いられる低応力接
着剤樹脂組成物に配合される硬化剤は、前記したよう
に、マイクロカプセル化イミダゾール誘導体および／ま
たは融点が７０℃以上の固形イミダゾール誘導体からな
るものである。本発明においては、このように、マイク
ロカプセル化イミダゾール誘導体や液状ではなく固形状
である固形イミダゾール誘導体が硬化剤として用いられ
るため、えられる樹脂組成物が、その用途であるダイボ
ンド樹脂に要求される一液低粘度を呈するとともに、ロ
ングライフを有し、該樹脂組成物を用いて形成された硬
化物は、のちのワイヤーボンドに耐えうるすぐれた耐熱
性を呈するようになる。

【００３１】前記マイクロカプセル化イミダゾール誘導
体は、樹脂組成物に配合し、イミダゾール誘導体の融点
以上、１００℃程度以下に加熱したときにマイクロカプ
セルの表面層が溶融し、内部のイミダゾール誘導体が露
出して硬化剤として触媒効果を示すものである。

【００３２】前記固形イミダゾール誘導体の融点は７０
℃以上、好ましくは９０〜２００℃である。かかる固形
イミダゾール誘導体の融点が７０℃未満であるばあいに
は、樹脂組成物の製造プロセスや、半導体装置の組み立
てプロセスにおいて、増粘に伴うポットライフの低下が
問題となるようになる。

【００３３】また、前記固形イミダゾール誘導体の平均
粒子径は、１〜１００μｍ程度であることが室温での配
合において前記可撓化剤などの樹脂成分に溶解せず、え
られる樹脂組成物のポットライフが長くなるなどの点か
ら好ましい。

【００３４】前記マイクロカプセル化イミダゾール誘導
体および固形イミダゾール誘導体に用いられるイミダゾ
ール誘導体の具体例としては、たとえば２−メチルイミ
ダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−
４−メチルイミダゾール、長鎖アルキル置換イミダゾー
ル、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、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−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイ
ミダゾールなどがあげられるが、本発明はこれらに限定
されるものではない。

【００３５】前記硬化剤の配合量は、前記可撓化剤、後
述するエポキシ樹脂Ｂや、用いる硬化剤の種類などによ
って異なるが、通常可撓化剤とエポキシ樹脂Ｂとの合計
量１００部に対して０．１〜１０部、なかんづく１〜５
部であることが好ましい。前記硬化剤の配合量が０．１
部未満であるばあいには、えられる樹脂組成物が硬化に
長時間を要し、インライン化が難しくなる傾向があり、
また１０部をこえるばあいには、樹脂組成物のポットラ
イフが急激に短くなる傾向がある。

【００３６】本発明の半導体装置に用いられる低応力接
着剤樹脂組成物は、前記可撓化剤および硬化剤を配合し
てえられるものであるが、本発明においては、該低応力
接着剤樹脂組成物に、前記可撓化剤の物性、えられる樹
脂組成物の用途などに応じてエポキシ樹脂Ｂを配合する
ことができる。

【００３７】前記エポキシ樹脂Ｂとしては、たとえば前
記エポキシ樹脂Ａとして例示されたものと同じものを用
いることができるが、これらのほかにも脂環式エポキシ
樹脂を用いることができ、かかる脂環式エポキシ樹脂を
用いたばあいには、えられる樹脂組成物を一層低粘度の
ものにすることができる。

【００３８】前記脂環式エポキシ樹脂の具体例として
は、たとえばビス（エポキシシクロヘキシルメチル）の
アジピン酸、コハク酸などの脂肪族２塩基酸のジグリシ
ジルエステル類、エポキシシクロヘキシルメチル−エポ
キシシクロヘキサンカルボン酸エステル、ビニルシクロ
ヘキセンジオキサイドなどがあげられる。

【００３９】前記脂環式エポキシ樹脂のエポキシ基は、
内部エポキシ基であり、硬化剤としてアミン系のものを
用いることはあまり有効ではないため、前記エポキシ樹
脂Ａとして用いたグリシジルタイプのエポキシ樹脂と併
用することが両者の共重合のかたちで硬化反応が進むよ
うになるという点から好ましい。このばあいの脂環式エ
ポキシ樹脂の配合割合は、前記グリシジルタイプのエポ
キシ樹脂の２０重量％以下、なかんづく５〜１０重量％
の範囲であることが好ましい。かかる脂環式エポキシ樹
脂の配合割合が２０重量％をこえるばあいには、脂環式
エポキシ樹脂は、比較的低沸点であるので、短時間に硬
化させるばあいに一般に用いられているホットプレート
上などで行なわれる硬化では、瞬時に硬化温度に達し、
かつ反応時間が短いため、気化してボイドが発生した
り、ジグリシジルタイプのエポキシ樹脂との共重合が円
滑に進まず、性能のバラツキが生じるなどの問題が生じ
やすくなる傾向がある。

【００４０】なお、前記エポキシ樹脂Ｂを樹脂組成物に
配合するばあいには、前記エポキシ樹脂Ａとの合計量が
前記変性シリコーンオイル１００部に対して１０〜１９
００部、なかんづく２５〜４００部となるように調整す
ることが、えられる樹脂組成物の低応力化の効果が充分
に発現され、反応が円滑に進行するという点から好まし
い。

【００４１】また、本発明に用いられる樹脂組成物に
は、半導体チップの裏面から帯電した電価を放出するな
どの目的で導電性充填剤を配合することができる。

【００４２】前記導電性充填剤としては、たとえば金、
銀、銅、ニッケルやそれからなる合金などの金属の微粉
末、導電性カーボンブラックの微粉末などからなるもの
があげられる。

【００４３】かかる導電性充填剤の形状にはとくに限定
がなく、またその平均粒子径についてもとくに限定がな
いが、通常０．０３〜３０μｍ程度、なかんづく０．１
〜１５μｍ程度であることが樹脂組成物の粘度に影響さ
れる作業性および接着時の樹脂組成物の厚さの均一性の
制御の面から好ましい。

【００４４】前記導電性充填剤の配合量にはとくに限定
がないが、通常えられる樹脂組成物１００部に対して２
〜９００部、なかんづく３〜８００部であることが好ま
しい。かかる導電性充填剤の配合量が２部未満であるば
あいには、充分な導電性が付与されにくくなる傾向があ
り、また９００部をこえるばあいには、樹脂組成物の粘
度がいちじるしく上昇し、作業性が低下するようになる
傾向がある。

【００４５】また、本発明に用いられる樹脂組成物に
は、絶縁特性を維持した状態で熱伝導性を向上させるな
どの目的で絶縁性無機充填剤を配合することができる。

【００４６】前記絶縁性無機充填剤としては、たとえば
酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸
化チタンなどの酸化物、炭化ホウ素、チッ化ホウ素、チ
ッ化アルミニウムなどの非酸化物などがあげられる。

【００４７】かかる絶縁性無機充填剤の形状にはとくに
限定がなく、またその平均粒子径についてもとくに限定
がないが、通常０．０３〜３０μｍ程度、なかんづく
０．１〜１５μｍ程度であることが樹脂組成物の粘度に
影響される作業性および接着時の樹脂組成物の厚さの均
一性の制御の面から好ましい。

【００４８】前記絶縁性無機充填剤の配合量にはとくに
限定がないが、通常えられる樹脂組成物１００部に対し
て５〜５５０部、なかんづく２０〜３００部であること
が好ましい。かかる絶縁性無機充填剤の配合量が５部未
満であるばあいには、充分な熱伝導性の向上効果が認め
られなくなる傾向があり、また５５０部をこえるばあい
には、樹脂組成物の粘度がいちじるしく上昇し、作業性
が低下するようになる傾向がある。

【００４９】さらに本発明に用いられる低応力接着剤樹
脂組成物には、前記のほかにも、その用途などに応じて
その他の各種添加剤を、配合量を調整して適宜添加して
もよく、かかる添加剤としては、たとえば樹脂組成物の
反応性や接着力などを向上させる目的で用いられる、ジ
シアンジアミド、フェノールおよび／またはナフトール
ノボラックなどのフェノール性水酸基を有する化合物、
ジアミノジフェニルスルフォンなどのジアミン化合物な
どや、シリコーン系、チタネート系などの表面処理剤な
どがあげられる。

【００５０】本発明の半導体装置に用いられる低応力接
着剤樹脂組成物は、前記可撓化剤、硬化剤、エポキシ樹
脂Ｂ、導電性充填剤、絶縁性無機充填剤、その他の添加
剤などを、たとえばライカイ器などで常温で混練し、均
一な組成になるように混合することによって製造するこ
とができる。

【００５１】かくしてえられる低応力接着剤樹脂組成物
は、その２５℃での粘度が２〜２０００Ｐ、ポットライ
フが１０日〜２カ月と低粘度でかつポットライフが長い
ものであるため、常温で長時間保存することができるの
で、作業性に非常にすぐれ、さらに目的に応じて粘度な
どの物性を調節することができるため、各種半導体素子
用のダイボンド樹脂として好適に使用しうるものであ
る。

【００５２】前記低応力接着剤樹脂組成物を介して半導
体チップとリードフレームとを接着することによって本
発明の半導体装置をうることができる。

【００５３】前記半導体装置を製造する方法としては、
たとえば接着すべき半導体チップとリードフレームとの
接着部に、前記低応力接着剤樹脂組成物をたとえばディ
スペンス工程、スクリーン印刷、スタンピング工法など
の任意の方法で定量的に必要量を塗布したのち、たとえ
ば１５０〜１８０℃で２分間以内の低温、短時間の加熱
で硬化させる方法などがあげられる。なお、前記半導体
チップおよびリードフレームにはとくに限定がなく、通
常用いられるものを用いることができる。

【００５４】本発明の半導体装置には、無溶剤で１００
％樹脂成分である低応力接着剤樹脂組成物が用いられて
いるため、半導体チップとリードフレームとの接着部に
ボイドが発生せず、かつ該樹脂組成物の硬化時にアウト
ガスも発生しない。かかるアウトガスは半導体チップの
表面上に付着すると半導体装置としての信頼性を低下さ
せるものであるので、このアウトガスが発生しないこと
および形成された硬化物が低弾性率であるため半導体チ
ップにかかる応力が小さくなることから、半導体装置と
しての信頼性は非常にすぐれたものとなる。

【００５５】つぎに、本発明の低応力接着剤樹脂組成物
を用いてなる半導体装置を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定される
ものではない。

【００５６】［製造例１］１分子中にヒドロキシフェニ
ル基を２個有し、数平均分子量が１５００のポリジメチ
ルシロキサン４００部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂（エピコート８２８、油化シェルエポキシ（株）製、
２官能性、エポキシ当量１９０、粘度（２５℃）１４０
Ｐ、以下、Ｅ−１という）１００部およびトリフェニル
ホスフィン１部を、チッ素ガスを吹き込みながら１３０
℃で約２０時間反応させ、反応物（可撓化剤、以下、Ｓ
−１という）をえた。なお、反応率は９８％であり、可
撓化剤Ｓ−１の粘度（２５℃）は１８０００ｃＰであっ
た。

【００５７】［製造例２］１分子中にヒドロキシフェニ
ル基を２個有し、数平均分量が６００のポリジメチルシ
ロキサン１３５部、エポキシ樹脂Ｅ−１ １００部およ
びトリフェニルホスフィン１部を、チッ素ガスを吹き込
みながら１３０℃で約２０時間反応させ、反応物（可撓
化剤、以下、Ｓ−２という）をえた。なお、反応率は９
７％であり、可撓化剤Ｓ−２の粘度（２５℃）は１５０
００ｃＰであった。

【００５８】［製造例３］１分子中にヒドロキシフェニ
ル基を２個有し、数平均分子量が３０００のポリジメチ
ルシロキサン８１０部、エポキシ樹脂Ｅ−１ １００部
およびトリフェニルホスフィン１部を、チッ素ガスを吹
き込みながら１３０℃で約２０時間反応させ、反応物
（可撓化剤、以下、Ｓ−３という）をえた。なお、反応
率は９５％であり、可撓化剤Ｓ−３の粘度（２５℃）は
１６０００ｃＰであった。

【００５９】［製造例４］１分子中にヒドロキシフェニ
ル基を２個有し、数平均分子量が１５００のポリジメチ
ルシロキサン４６８部、ビスフェノールＦ型エポキシ樹
脂（ＹＬ−６０４２、油化シェルエポキシ（株）製、２
官能性、エポキシ当量１６０、粘度（２５℃）１３Ｐ）
１００部およびトリフェニルホスフィン１部を、チッ素
ガスを吹き込みながら１３０℃で約２０時間反応させ、
反応物（可撓化剤、以下、Ｓ−４という）をえた。な
お、反応率は９８％であり、可撓化剤Ｓ−４の粘度（２
５℃）は５０００ｃＰであった。

【００６０】［製造例５］１分子中にヒドロキシフェニ
ル基を２個有し、数平均分子量が１５００のポリジメチ
ルシロキサン８３部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
（エピコート１００１、油化シェルエポキシ（株）製、
２官能性、エポキシ当量４５０、固形物）１００部およ
びトリフェニルホスフィン１部を、チッ素ガスを吹き込
みながら１３０℃で約２０時間反応させ、反応物（可撓
化剤、以下、Ｓ−５という）をえた。なお、反応率は９
５％であり、可撓化剤Ｓ−５の粘度（２５℃）は４００
００ｃＰであった。

【００６１】［製造例６］１分子中にヒドロキシフェニ
ル基を２個有し、数平均分子量が１５００のポリジメチ
ルシロキサン２５８部、グリシジルアミン型エポキシ樹
脂（ＥＬＭ−１００、住友化学工業（株）製、３官能
性、エポキシ当量１０７、粘度（２５℃）１２Ｐ、以
下、Ｅ−２という）１００部およびトリフェニルホスフ
ィン１部を、チッ素ガスを吹き込みながら１３０℃で約
２０時間反応させ、反応物（可撓化剤、以下、Ｓ−６と
いう）をえた。なお、反応率は９６％であり、可撓化剤
Ｓ−６の粘度（２５℃）は３０００ｃＰであった。

【００６２】［製造例７］１分子中にヒドロキシフェニ
ル基を２個有し、数平均分子量が１５００のポリジメチ
ルシロキサン２５８部、製造例４で用いたビスフェノー
ルＦ型エポキシ樹脂ＹＬ−６０４２とナフタレン型エポ
キシ樹脂（ＥＸＡ−４７００、大日本インキ化学工業
（株）製、４官能性、エポキシ当量１６０、固形物）と
の混合物（混合比（重合比）：ＹＬ−６０４２／ＥＸＡ
−４７００＝７／３）１００部およびトリフェニルホス
フィン１部を、チッ素ガスを吹き込みながら１３０℃で
約２０時間反応させ、予備反応物（可撓化剤、以下、Ｓ
−７という）をえた。なお、反応率は９６％であり、可
撓化剤Ｓ−７の粘度（２５℃）は６０００ｃＰであっ
た。

【００６３】［実施例１〜１８および比較例１］表１に
示す配合割合の組成をライカイ器を用いて常温で混合
し、低応力接着剤樹脂組成物をえた。

【００６４】なお、えられた低応力接着剤樹脂組成物の
２５℃での粘度（Ｐ）およびポットライフ（週間）を表
１に示す。

【００６５】つぎにえられた低応力接着剤樹脂組成物を
真空脱泡したのち、銅系のリードフレーム（銀メタライ
ズ（ダイパット部））上にディスペンスにより各リード
フレーム上の樹脂組成物の量が同一となるように塗布
し、１０ｍｍ角のガラスチップならびに２ｍｍ角および
１２ｍｍ×７ｍｍのシリコンチップをマウントしたの
ち、ホットプレート上で１８０℃、２分間加熱して硬化
させ、半導体装置をえた。

【００６６】えられた半導体装置の特性として、形成さ
れた硬化物のボイドの発生、接着強度および弾性率、な
らびに半導体装置の耐熱衝撃性を以下の方法にしたがっ
て調べた。その結果を表２に示す。 （イ）ボイドの発生 ガラスチップがマウントされた半導体装置を目視にて観
察し、ボイドの発生の有無を調べた。 （ロ）接着強度 ２ｍｍ角のシリコンチップがマウントされた半導体装置
を３００℃のホットプレート上に置き、プッシュプルゲ
ージを用いて熱時のダイ−シェア接着強度（ｇ／ｍ
ｍ²）を測定した。 （ハ）弾性率 硬化物から幅５〜１０ｍｍ、厚さ０．５〜１ｍｍの試験
片を作製し、粘弾性スペクトルメータを用いて２５℃で
の弾性率（ｋｇ／ｍｍ²）を測定した。

【００６７】なお、本発明においては、弾性率が２５０
ｋｇ／ｍｍ²以下のものを良とする。 （ニ）耐熱衝撃性 １２ｍｍ×７ｍｍのシリコンチップがマウントされた半
導体装置にアルミニウム配線を施してモデル素子とし、
樹脂封止（ＳＯＰ）したのち、耐ヒートサイクル試験
（−６５℃〜１５０℃）に供した。ヒートサイクル（７
５０サイクルおよび１０００サイクル）後の剥離数およ
びクラック数を超音波顕微鏡で調べた。なお、本発明に
おいては、剥離およびクラックの発生がまったく認めら
れなかったものを良とする。またアルミニウム配線にお
ける断線の有無を電気的測定により調べた。なお、本発
明においては、断線がまったく認められなかったものを
良とする。

【００６８】なお、表１中の剥離数、クラック数および
断線数は、それぞれ２０個で実施したうちの個数であ
る。

【００６９】また、表１中の各略号は、以下に示すとお
りである。

【００７０】 Ｃ−１ ：固形イミダゾール系硬化促進剤（２Ｐ４ＭＨ
Ｚ、四国化成（株）製、融点２０５℃、平均粒子径２０
μｍ） Ｃ−２ ：マイクロカプセル化イミダゾール系硬化促進
剤（ノバキュアＨＸ−３２９１ＨＰ、旭化成工業（株）
製） Ｅ−３ ：多官能ポリフェノール型エポキシ樹脂（ＲＥ
−５５０Ｓ、日本化薬（株）製、多官能性、エポキシ当
量１３９、粘度（２５℃）１４０Ｐ） Ｅ−４ ：脂環式エポキシ樹脂（セロキサイド２０２
１、ダイセル化学工業（株）製、２官能性、エポキシ当
量１３２、粘度（２５℃）２．５Ｐ） Ｆ−１ ：銀粉（導電性充填剤、鱗片状、平均粒子径２
μｍ） Ｆ−２ ：酸化ケイ素（絶縁性無機充填剤、球状、平均
粒子径１５μｍ） ＤＩＣＹ：ジシアンジアミド（充填剤、日本カーバイト
（株）製）

【００７１】

【表１】

【００７２】

【表２】 表２に示された結果から、実施例１〜１８でえられた半
導体装置は、形成された硬化物にボイドの発生がまった
くなく、該硬化物の熱時のダイシェア接着強度が大き
く、また同時にその弾性率が良であり、耐ヒートサイク
ル試験で剥離、クラック断線についてすべて良であり、
耐熱衝撃性にすぐれたものであることがわかる。

【００７３】

【発明の効果】本発明の半導体装置には、半導体チップ
とリードフレームとの接着に、低粘度でポットライフが
長く、無溶剤の低応力接着剤樹脂組成物が用いられてい
るので、接着部の硬化時にアウトガスやボイドを発生す
ることがなく、たとえば１８０℃以下の低温で短時間に
硬化させることができ、えられた半導体装置は耐熱衝撃
性にすぐれるとともに、半導体素子を製造する際のダイ
ボンド工程のインライン化が可能となり、すぐれた生産
性と該ダイボンド工程に用いられる装置の小型化が達成
できるだけではなく、該樹脂組成物を用いて形成された
接着部の硬化物が低弾性であることから、半導体チップ
にかかる応力が小さくすぐれた信頼性を確保することが
できる。

フロントページの続き (72)発明者 鐘ケ江 裕三 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １分子中にヒドロキシフェニル基を２個
   有し、数平均分子量が５００〜４０００の変性シリコー
   ンオイルとエポキシ樹脂との反応物からなる可撓化剤な
   らびにマイクロカプセル化イミダゾール誘導体および／
   または融点が７０℃以上の固形イミダゾール誘導体から
   なる硬化剤を配合してなる低応力接着剤樹脂組成物を介
   して、半導体チップとリードフレームとが接着されてな
   る半導体装置。
2. 【請求項２】 １分子中にヒドロキシフェニル基を２個
   有し、数平均分子量が５００〜４０００の変性シリコー
   ンオイルとエポキシ樹脂との反応物からなる可撓化剤、
   マイクロカプセル化イミダゾール誘導体および／または
   融点が７０℃以上の固形イミダゾール誘導体からなる硬
   化剤ならびにエポキシ樹脂を配合してなる低応力接着剤
   樹脂組成物を介して、半導体チップとリードフレームと
   が接着されてなる半導体装置。
3. 【請求項３】 １分子中にヒドロキシフェニル基を２個
   有し、数平均分子量が５００〜４０００の変性シリコー
   ンオイルとエポキシ樹脂との反応物からなる可撓化剤な
   らびにマイクロカプセル化イミダゾール誘導体および／
   または融点が７０℃以上の固形イミダゾール誘導体から
   なる硬化剤、さらに金、銀、銅、ニッケルおよびそれか
   らなる合金から選ばれた金属の微粉末または導電性カー
   ボンブラックの微粉末からなる導電性充填剤を配合して
   なる低応力接着剤樹脂組成物を介して、半導体チップと
   リードフレームとが接着されてなる半導体装置。
4. 【請求項４】 １分子中にヒドロキシフェニル基を２個
   有し、数平均分子量が５００〜４０００の変性シリコー
   ンオイルとエポキシ樹脂との反応物からなる可撓化剤、
   マイクロカプセル化イミダゾール誘導体および／または
   融点が７０℃以上の固形イミダゾール誘導体からなる硬
   化剤ならびにエポキシ樹脂、さらに金、銀、銅、ニッケ
   ルおよびそれからなる合金から選ばれた金属の微粉末ま
   たは導電性カーボンブラックの微粉末からなる導電性充
   填剤を配合してなる低応力接着剤樹脂組成物を介して、
   半導体チップとリードフレームとが接着されてなる半導
   体装置。
5. 【請求項５】 １分子中にヒドロキシフェニル基を２個
   有し、数平均分子量が５００〜４０００の変性シリコー
   ンオイルとエポキシ樹脂との反応物からなる可撓化剤な
   らびにマイクロカプセル化イミダゾール誘導体および／
   または融点が７０℃以上の固形イミダゾール誘導体から
   なる硬化剤、さらに絶縁性無機充填剤として酸化アルミ
   ニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素および酸化チタ
   ンから選ばれた酸化物または炭化ホウ素、チッ化ホウ素
   およびチッ化アルミニウムから選ばれた非酸化物を配合
   してなる低応力接着剤樹脂組成物を介して、半導体チッ
   プとリードフレームとが接着されてなる半導体装置。
6. 【請求項６】 １分子中にヒドロキシフェニル基を２個
   有し、数平均分子量が５００〜４０００の変性シリコー
   ンオイルとエポキシ樹脂との反応物からなる可撓化剤、
   マイクロカプセル化イミダゾール誘導体および／または
   融点が７０℃以上の固形イミダゾール誘導体からなる硬
   化剤ならびにエポキシ樹脂、さらに絶縁性無機充填剤と
   して酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素
   および酸化チタンから選ばれた酸化物または炭化ホウ
   素、チッ化ホウ素およびチッ化アルミニウムから選ばれ
   た非酸化物を配合してなる低応力接着剤樹脂組成物を介
   して、半導体チップとリードフレームとが接着されてな
   る半導体装置。