JPH07278273A - 化合物半導体装置 - Google Patents

化合物半導体装置

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JPH07278273A
JPH07278273A JP9067194A JP9067194A JPH07278273A JP H07278273 A JPH07278273 A JP H07278273A JP 9067194 A JP9067194 A JP 9067194A JP 9067194 A JP9067194 A JP 9067194A JP H07278273 A JPH07278273 A JP H07278273A
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JP
Japan
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compound semiconductor
resin
conductive paste
semiconductor device
lead frame
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Pending
Application number
JP9067194A
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English (en)
Inventor
Hironori Shizuhata
弘憲 賤機
Ayako Kashiwazaki
綾子 柏崎
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Kyocera Chemical Corp
Original Assignee
Toshiba Chemical Corp
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Publication date
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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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  • Epoxy Resins (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
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  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 (A)(a )エポキシ樹脂、(b )フェノー
ル樹脂系硬化剤、(c )次に例示するようなスルホニウ
ム塩からなる変性樹脂、 (B)導電性粉末および(C)溶剤、モノマーまたはこ
れらの混合物を必須成分とする導電性ペーストを用い
て、化合物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化合物半導体装置である。 【効果】 本発明の化合物半導体装置は、接着強度、耐
湿性に優れ、反りが少なく、アルミニウム電極の腐食に
よる断線不良等がなく信頼性の高いものである。また、
本発明に用いる導電性ペーストは低温硬化、高速硬化が
可能であるため、アッセンブリ工程の短縮化および省エ
ネルギー化に対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体チップの
マウントに耐湿性、接着性、低温硬化性、速硬化性等に
優れた導電性ペーストを用いたものであって、アッセン
ブリー工程の短縮化に対応した化合物半導体装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体装置において、金属薄板(リード
フレーム)上の所定部分にLED、IC、LSI等の半
導体チップを接着する導電性接着剤層は、素子の長期信
頼性に影響を与える重要な構成の一つである。従来から
この接着方法として、半導体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圧圧着するというAu −
Si 共晶法が主流であった。しかし、近年の貴金属、特
に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、導電性ペース
ト(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可能性が指摘されている。一
方、導電性ペースト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15年程前から実用
化されてきたが、信頼性の面でAu −Si の共晶合金を
生成させる共晶法に比較して満足すべきものが得られな
かった。導電性ペーストを使用する場合は、半田法に比
べて耐熱性に優れる等の長所を有しているがその反面、
樹脂やその硬化剤が半導体素子接着用として作られたも
のでないため、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、素子の信頼性はAu −Si
共晶法に劣っていた。さらに近年、小型の半導体チップ
の信頼性上、接着力の低下によるチップ剥離が問題とな
っている。このため、アッセンブリ工程の短縮化、量産
性の向上を目指して、高速硬化で接着力の強い導電性ペ
ーストやチップの反りや銅合金フレームの表面酸化防止
のために低温硬化可能な導電性ペーストを使用した化合
物半導体装置の開発が強く要望されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたもので、接着性、耐湿性、耐熱性に優
れ、低温硬化、高速硬化ができ、アッセンブリ工程の短
縮化に対応できる信頼性の高い化合物半導体装置を提供
しようとするものである。
【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、後述する組成
の導電性ペーストを用いることによって、上記の目的を
達成できることを見いだし、本発明を完成したものであ
る。
【0006】即ち、本発明は、 (A)(a )エポキシ樹脂 (b )フェノール樹脂系硬化剤 (c )次の一般式(1)又は(2)で示されるスルホニ
ウム塩
【0007】
【化2】 からなる変性樹脂、 (B)導電性粉末および (C)溶剤、モノマーまたはこれらの混合物 を必須成分とする導電性ペーストを用いて、化合物半導
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
特徴とする化合物半導体装置である。
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。
【0009】本発明に用いる導電性ペーストは、(a )
エポキシ樹脂、(b )フェノール樹脂系硬化剤、(c )
前記一般式化2の(1)又は(2)で示されるスルホニ
ウム塩からなる(A)変性樹脂、(B)導電性粉末、
(C)溶剤、モノマーまたはこれらの混合物を必須成分
としてなるものである。これらの各成分について説明す
る。
【0010】(A)変性樹脂の成分である(a )エポキ
シ樹脂としては、例えばエピコート827,828,8
34,1001,1002,1007,1009(シェ
ル化学社製、商品名)、DER380,331,33
2,334,335,336,337,383,660
(ダウ・ケミカル社製、商品名)、アラルダイトGY2
50,260,280,6071,6084,609
7,6099(チバガイギー社製、商品名)、EPI−
REZ510,5101(JONE DABNEY社
製、商品名)、エピクロン810,1000,101
0,3010(大日本インキ化学工業社製、商品名)、
旭電化社製EPシリーズ等が挙げられる。さらに、平均
エポキシ基数 3以上、例えばノボラックエポキシ樹脂を
使用することにより熱時(350 ℃)の接着強度を更に向
上させることができる。これらのノボラックエポキシ樹
脂としては、分子量 500以上のものが望ましい。ノボラ
ックエポキシ樹脂としては、例えば、アラルダイトEP
N1138,1139、ECN1273,1280,1
299(チバガイギー社製、商品名)、DEN431,
438(ダウ・ケミカル社製、商品名)、エピコート1
52,154(シェル化学社製、商品名)、ERR−0
100、ERRB−0447、ERLB−0488(ユ
ニオンカーバイド社製、商品名)、EOCNシリーズ
(日本化薬社製、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。
【0011】また、変性樹脂の他の成分の(b )フェノ
ール樹脂系硬化剤としては、例えば、XL225L(住
友化学社製、商品名)、レジンM(丸善石油社製、商品
名)、VH4170(大日本インキ化学工業社製、商品
名)、BRG555〜559、CKM−908,94
1,1282,1634,2103,2400,243
2,5254、OTS467,CKS359Z(昭和高
分子社製、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。フェノール樹脂
系硬化剤は、ペースト硬化物や塗膜の耐熱性、常温接着
強度、熱時接着強度および密着性を向上させるものであ
る。
【0012】また、変性樹脂の他の成分の(c )スルホ
ニウム塩としては、前記一般式化2の(1)又は(2)
で示されるものを使用する。スルホニウム塩の具体的な
化合物としては、例えば、
【0013】
【化3】
【0014】
【化4】
【0015】
【化5】 等が挙げられ、これらは単独または混合して使用するこ
とができる。このスルホニウム塩は、エポキシ樹脂に対
してカチオン重合触媒として作用する。スルホニウム塩
の配合割合は、エポキシ樹脂 100重量部に対して 0.5〜
20重量部配合することが望ましい。配合量が 0.5重量部
未満では、低温硬化性に効果なく硬化速度も低下し実用
的ではなくなる。また、20重量部を超えるとペースト硬
化物中に残留するルイス酸のため、高湿条件下で電気特
性が劣化したり、リードフレームやアルミ配線を腐食
(電食)したりして信頼性に欠け好ましくない。
【0016】上述した各成分であるエポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂系硬化剤、スルホニウム塩を溶剤又はモノマ
ーで溶解混合させるか、又は加熱反応させて部分的に結
合させて変性樹脂とする。
【0017】本発明に用いる(B)導電性粉末として
は、例えば銀粉末、銅粉末、ニッケル粉末、カーボン、
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。
【0018】本発明に用いる(C)溶剤、モノマーまた
はこれらの混合物としては、(A)の変性樹脂を溶解す
るものであり、ペーストの作業粘度を調節、改善させる
もので溶剤、モノマー或いはこれらの混合物が使用され
る。具体的な溶剤としては、ジオキサン、ヘキサン、ト
ルエン、メチルセロソルブ、シクロヘキサノン、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、ジエチレングリコールジメチルエ
ーテル、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリド
ン、ジアセトンアルコール、ジメチルアセトアミド、γ
−ブチロラクトン、1,3-ジメチル-2−イミダゾリジノン
等が挙げられる。
【0019】また、モノマーとしては、n-ブチルグリシ
ジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、2-エチルヘ
キシルグリシジルエーテル、スチレンオキサイド、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、p-sec-ブチルフェニルグリシジルエーテル、グリシ
ジルメタクリレート、t-ブチルフェニルグリシジルエー
テル、ジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコール
ジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグ
リシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテ
ル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、
1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル等が挙げら
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、溶剤とモノマーとを混合して使用するこ
ともできる。低温、速硬化を目的としているため溶剤を
使用する場合は、硬化温度や硬化時間等の条件に合わ
せ、沸点の低い溶剤を選択する必要がある。
【0020】本発明に用いる導電性ペーストは、上述し
た変性樹脂、導電性粉末および溶剤、モノマーまたはこ
れらの混合物を必須成分とするが本発明の目的に反しな
い限り、また、必要に応じて消泡剤、カップリング剤、
その他の添加剤を配合することができる。この導電性ペ
ーストは、常法に従い上述した各成分を十分混合した
後、更に例えば三本ロール等による混練処理を行い、そ
の後減圧脱泡して製造することができる。
【0021】こうして製造した導電性ペーストは、シリ
ンジに充填され、ディスペンサーを用いてリード基体、
すなわちリードフレーム上に吐出し、半導体チップを低
温硬化または高速硬化により接合した後、ワイヤボンデ
ィングを行い樹脂封止材で封止して樹脂封止型の化合物
半導体装置を製造することができる。
【0022】
【作用】本発明の化合物半導体装置は、低温硬化、高速
硬化ができ、かつ貯蔵安定性に優れた導電性ペーストを
用いることによって、従来の半導体装置に比較して製造
工程時のハンドリング性に優れており、硬化時のリード
フレームの酸化がなくチップの反りも少ない。また、接
着力も半導体チップとリードフレームとの接着に必要な
強度を有しており、吸湿が少なく、耐湿性、特に半導体
装置の信頼性を示すバイアスPCT、PCT等において
優れている。
【0023】
【実施例】次に本発明を実施例によって説明するが、本
発明はこれらの実施例よって限定されるものではない。
以下の実施例および比較例において「部」とは特に説明
のない限り「重量部」を意味する。
【0024】実施例1 エポキシ樹脂のエピコート1004(油化シェルエポキ
シ社製、商品名) 100部、フェノール樹脂系硬化剤のレ
ジンM(丸善石油社製、商品名)13部を、メチルセロソ
ルブ 113部中で 100℃,1 時間溶解反応を行い、粘稠な
樹脂を得た。この樹脂30部に前記化3のスルホニウム塩
0.20 部、添加剤 0.020部および銀粉末60部を混合し、
さらに三本ロールで混練して導電性ペースト(A)を製
造した。
【0025】実施例2 エポキシ樹脂のエピコート1001(油化シェルエポキ
シ社製、商品名) 100部、フェノール樹脂系硬化剤のV
H4170(大日本インキ化学工業社製、商品名)24.8
部を、ジエチレングリコールジメチルエーテル 300部と
トルエン75部の混合溶剤中で、100 ℃,1 時間溶解反応
を行い、粘稠な樹脂を得た。この樹脂36.9部に前記化4
のスルホニウム塩 0.25 部、添加剤 0.12 部および銀粉
末60部を混合し、さらに三本ロールで混練して導電性ペ
ースト(B)を製造した。
【0026】実施例3 エポキシ樹脂のYL−980(油化シェルエポキシ社
製、商品名) 100部、フェノール樹脂系硬化剤のCKS
3592(昭和高分子社製、商品名)81.5部を、アリル
グリシジルエーテル90.8部中で 100℃, 1時間溶解反応
を行い、粘稠な樹脂を得た。この樹脂25.8部に前記化5
のスルホニウム塩 0.09 部、添加剤 0.05部および銀粉
末61部を混合し、さらに三本ロールで混練して導電性ペ
ースト(C)を製造した。
【0027】比較例 市販のエポキシ樹脂ベースの溶剤型半導体用導電性ペー
スト(D)を入手した。
【0028】実施例1〜3および比較例で得た導電性ペ
ースト(A)、(B)、(C)および(D)を用いて、
200 μm 厚さのリードフレーム(銅系)上に 4×12mmの
シリコンチップを接着固定して半導体装置を製造した。
これらの半導体装置について、接着強度、チップの反
り、耐湿性バイアスPCTおよびPCTの試験を行っ
た。その結果を表1に示したが、いずれも本発明が優れ
ており、本発明の顕著な効果が認められた。
【0029】
【表1】 *1 :200 μm 厚さのリードフレーム(銅系)上に 4×
12mmのシリコンチップを接着し上記所定条件で硬化後、
350 ℃でプッシュプルゲージを用いて測定した。 *2 :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を測定した。 *3 :温度121 ℃,圧力 2気圧の水蒸気中における耐湿
試験(PCT)および温度121 ℃,圧力 2気圧の水蒸気
中、印加電圧 1.5Vを通電して、耐湿試験(バイアスP
CT)を各半導体装置について評価した。耐湿試験に供
した半導体装置は、各々60個で時間の経過に伴う不良発
生数を示した。不良判定の方法は、半導体装置を構成す
るアルミニウム電極の腐食によるオープン、またはリー
ク電流が許容値の 500%以上への上昇をもって不良とし
た。
【0030】
【発明の効果】以上の説明および表1から明らかなよう
に、本発明の化合物半導体装置は、接着強度、耐湿性に
優れ、反りが少なく、アルミニウム電極の腐食による断
線不良等がなく信頼性の高いものである。また、本発明
に用いる導電性ペーストは低温硬化、高速硬化が可能で
あるため、アッセンブリ工程の短縮化および省エネルギ
ー化に対応したものである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/52 E

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)(a )エポキシ樹脂 (b )フェノール樹脂系硬化剤 (c )次の一般式(1)又は(2)で示されるスルホニ
    ウム塩 【化1】 からなる変性樹脂、 (B)導電性粉末および (C)溶剤、モノマーまたはこれらの混合物 を必須成分とする導電性ペーストを用いて、化合物半導
    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
    特徴とする化合物半導体装置。
JP9067194A 1994-04-05 1994-04-05 化合物半導体装置 Pending JPH07278273A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07278274A (ja) * 1994-04-08 1995-10-24 Toshiba Chem Corp 導電性ペースト
US7358408B2 (en) 2003-05-16 2008-04-15 Az Electronic Materials Usa Corp. Photoactive compounds

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07278274A (ja) * 1994-04-08 1995-10-24 Toshiba Chem Corp 導電性ペースト
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