JPH09263739A - 接着剤及びこれを用いた電子部品 - Google Patents

接着剤及びこれを用いた電子部品

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JPH09263739A
JPH09263739A JP7797596A JP7797596A JPH09263739A JP H09263739 A JPH09263739 A JP H09263739A JP 7797596 A JP7797596 A JP 7797596A JP 7797596 A JP7797596 A JP 7797596A JP H09263739 A JPH09263739 A JP H09263739A
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JP
Japan
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adhesive
aluminum nitride
semiconductor chip
resin
electronic component
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JP7797596A
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Yoichi Oya
洋一 大矢
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐ヒートサイクル性、耐リフロー性及び熱伝
導性を良好とする。 【解決手段】 ダイボンド剤4として、樹脂中に少なく
とも図示しない硬化剤と、充填剤として窒化アルミニウ
ムを含有させたものを用意し、基板1の図示しない配線
回路パターンが形成される一主面1a側に、上記ダイボ
ンド剤4を用いて半導体チップ2を接着するとともに、
上記半導体チップ2と配線回路パターン間をワイヤ3に
より電気的に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ベアチッ
プを基板に直接搭載してワイヤボンディングで接続す
る、いわゆるチップ・オン・ボードに使用される接着剤
及びこれを用いた電子部品に関する。詳しくは、充填剤
を窒化アルミニウムとすることにより、耐ヒートサイク
ル性、耐リフロー性及び熱伝導性を高めた接着剤及びこ
れを用いた電子部品に係わるものである。
【0002】
【従来の技術】各種プリント配線板においては、表面実
装技術の急速な発展により、高密度実装が進められてい
る。そこで、半導体IC等のICパッケージの小型化等
が進められているものの、現在以上の高密度実装化は難
しい。これに対し、近年においては、半導体チップ等の
ICチップをICパッケージから出して直接基板に実装
する、いわゆるベア・チップ実装が検討されている。
【0003】そして、上記のベア・チップ実装を行う方
法としては、例えば、ベアチップを基板に直接搭載して
ワイヤボンディングで接続する、いわゆるチップ・オン
・ボード(以下、COBと称する。)が挙げられる。
【0004】このCOBによりベア・チップ実装を行
い、電子部品を製造するには、先ず、基板の配線回路パ
ターン上の所定の位置に、ベア・チップである半導体チ
ップをダイボンド剤と称される接着剤により接着固定す
る。そして、半導体チップの電極と配線回路パターン中
の電極間をワイヤボンディングにより接続して半導体チ
ップと配線回路パターンを電気的に接続する。続いて、
上記半導体チップとワイヤボンディングのワイヤを保護
するために、これらをチップコート樹脂と称される樹脂
により封止して実装を完了し、電子部品を完成する。
【0005】このようなダイボンド剤と称される接着剤
としては、エポキシ系の樹脂を主剤とし、これに少なく
ともイミダゾール系の硬化剤、SiO2 またはZnO,
銀等の充填剤、希釈剤を分散させたものが主流である。
すなわち、このような接着剤においては、充填剤の種類
により熱伝導性の強さ、導電性の有無等を調整すること
が可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようなベア・チッ
プ実装の行われた電子部品においても、耐ヒートサイク
ル性及び耐リフロー性は重要な特性であり、これらの特
性を確保することが望まれている。
【0007】上記耐ヒートサイクル性には、ダイボンド
剤自体の耐ヒートサイクル性が大きく影響する。すなわ
ち、半導体チップとダイボンド剤の熱膨張係数があまり
にも異なると、ダイボンド剤は応力を受け易くなり、耐
ヒートサイクル性を確保することが難しい。そこで、上
記のようなCOBにおいては、ダイボンド剤として、エ
ポキシ系樹脂に充填剤としてSiO2 を分散させたもの
を使用するようにして、ダイボンド剤の熱膨張係数をS
iよりなる半導体チップに近いものとしてダイボンド剤
の耐ヒートサイクル性を確保し、電子部品の耐ヒートサ
イクル性も確保するようにしている。なお、このような
ダイボンド剤においては、作業性やレベリング性の観点
から、SiO2 の含有量を樹脂重量に対して30重量%
〜40重量%程度としている場合が多い。
【0008】一方、耐リフロー性にも、ダイボンド剤の
耐リフロー性が大きく影響する。すなわち、ダイボンド
剤の吸湿性が高いと、ダイボンド剤内部に水分が蓄積さ
れ、リフローの際の急激な加熱によって上記水分が膨張
し、クラック等が発生してしまい、ダイボンド剤の耐リ
フロー性を確保することが難しい。そこで、上記COB
において使用されるダイボンド剤においては、エポキシ
系樹脂に充填剤としてSiO2 を分散させることにより
ダイボンド剤の吸湿性を抑え、ダイボンド剤の耐リフロ
ー性を確保し、電子部品の耐リフロー性も確保するよう
にしている。
【0009】ところで、最近では、COBにより実装さ
れる半導体チップの大型化が進んでいる。また、基板に
例えばVLSIといった比較的大型の半導体チップのベ
ア・チップ実装をおこない、基板の単一平面に半導体チ
ップより導出される端子が形成される、ボールグリッド
アレイ(以下、BGAと称する。)やチップサイズパッ
ケージ(以下、CSPと称する。)といったエリアアレ
イパッケージの使用が進められている。
【0010】このように、半導体チップが大型化される
と、ダイボンド剤の塗布面積が大きくなり、応力の偏り
が生じ易く、半導体チップとダイボンド剤の熱膨張係数
の差の耐ヒートサイクル性への影響が顕著となることか
ら、ダイボンド剤においては、Siよりなる半導体チッ
プにより近い熱膨張係数を有することが望まれている。
【0011】一方、BGA,CSPがリフローによるは
んだ付けされることを考慮すれば、半導体チップが大型
化されると、ダイボンド剤の塗布面積が大きくなり、水
分を蓄積し易く、ダイボンド剤の吸湿性の耐リフロー性
への影響が顕著となることは明白であり、ダイボンド剤
においては、より低い吸湿性を有することが望まれてい
る。
【0012】しかしながら、これまで使用してきたダイ
ボンド剤においては、これらの要求を満足することが困
難である。
【0013】そこで本発明は、従来の実情に鑑みて提案
されたものであり、Siよりなる半導体チップに近い熱
膨張係数を有し、吸湿率が低く、耐ヒートサイクル性及
び耐リフロー性の高い接着剤及びこれを用いた電子部品
を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明の接着剤は、樹脂中に少なくとも硬化剤と、
充填剤として窒化アルミニウムを分散させたことを特徴
とするものである。
【0015】なお、上記本発明の接着剤においては、窒
化アルミニウムが樹脂重量に対して30重量%〜80重
量%の割合で含有されていることが好ましい。
【0016】窒化アルミニウムの含有量が30重量%よ
りも少ないと、窒化アルミニウムにより熱膨張係数を規
制する或いは吸湿性を抑える効果が低く、80重量%よ
りも多いと接着剤としての機能が損なわれ、好ましくな
い。
【0017】また、本発明の電子部品は、基板の配線回
路パターン形成面上に半導体チップを上記本発明の接着
剤により接着するとともに、上記半導体チップと配線回
路パターン間を電気的に接続したことを特徴とするもの
である。
【0018】本発明の接着剤においては、樹脂中に少な
くとも硬化剤と、充填剤として窒化アルミニウムを分散
させており、窒化アルミニウムの熱膨張係数が半導体チ
ップを形成するSiに近いことから、接着剤の熱膨張係
数と半導体チップの熱膨張係数が近くなり、耐ヒートサ
イクル性が良好となる。
【0019】また、窒化アルミニウムが無機材料である
ことから、接着剤の吸湿率が抑えられ、耐リフロー性が
良好となる。
【0020】さらに本発明の電子部品においては、上記
のような接着剤を使用していることから、耐ヒートサイ
クル性及び耐リフロー性が良好となる。なお、接着剤中
の窒化アルミニウムが熱伝導性に優れることから、接着
剤の熱伝導性が良好となり、電子部品の熱抵抗が良好と
なる。また、この接着剤は絶縁性に優れるという特徴も
有する。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明す
る。なおここでは、COBにより製造される電子部品に
本発明を適用した例について説明する。
【0022】本例の電子部品は、図1に示されるよう
に、一主面1a側に図示しない配線回路パターンが形成
された基板1と半導体チップ2により主に構成されるも
のであり、基板1の一主面1a側にベア・チップである
半導体チップ2が直接搭載され、この半導体チップ2と
図示しない配線回路パターン間が金等よりなるワイヤ3
によりワイヤボンディングされて接続されてなるもので
ある。
【0023】そして、本例の電子部品においては、上記
半導体チップ2をダイボンド剤と称される接着剤4(以
下、ダイボンド剤4と称する。)により基板1に接着固
定しており、このダイボンド剤4として図2に示すよう
にエポキシ系樹脂等の樹脂5中に少なくとも図示しない
硬化剤と、充填剤として窒化アルミニウム6を含有させ
た接着剤を使用している。なお、上記窒化アルミニウム
は樹脂5の重量に対して30重量%〜80重量%の割合
で含有されている。
【0024】さらに、本例の電子部品においては、半導
体チップ2とワイヤ3を保護するために、これらをチッ
プコート樹脂7により封止している。
【0025】本例の電子部品においては、上述のよう
に、ダイボンド剤4として、樹脂5中に少なくとも硬化
剤と、充填剤として窒化アルミニウム6を分散させた接
着剤を使用している。このとき、上記ダイボンド剤4に
含有される窒化アルミニウム6の熱膨張係数が半導体チ
ップ2を形成するSiに近いことから、ダイボンド剤4
の熱膨張係数と半導体チップ2の熱膨張係数が近くな
る。従って、ダイボンド剤4の耐ヒートサイクル性が良
好となるとともに、本例の電子部品の耐ヒートサイクル
性も良好となる。
【0026】さらに、ダイボンド剤4中の窒化アルミニ
ウム6が熱伝導性に優れることから、ダイボンド剤4の
熱伝導性も良好となり、本例の電子部品の熱抵抗は良好
となる。なお、ダイボンド剤を形成する樹脂5と窒化ア
ルミニウム6の絶縁性が良好であることから、ダイボン
ド剤4の絶縁性も良好となる。
【0027】また、ダイボンド剤4中の窒化アルミニウ
ム6が無機材料であることから、ダイボンド剤4の吸湿
率が抑えられ、ダイボンド剤4の耐リフロー性が良好と
なるとともに、本例の電子部品の耐リフロー性も良好と
なる。
【0028】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について実験
結果に基づいて説明する。すなわち、ダイボンド剤とし
て本発明を適用した接着剤と、従来の接着剤を用意し、
これらを用いてそれぞれ前述のような構成の電子部品を
製造し、各電子部品の熱抵抗、耐ヒートサイクル性、耐
リフロー性を調査した。
【0029】本発明を適用した接着剤としては、エポキ
シ系樹脂中にイミダゾール系の硬化剤、窒化アルミニウ
ムを40重量%の割合で分散含有させたものを用意し、
従来の接着剤としては、窒化アルミニウムの代わりにS
iO2 を含有させたものを用意し、これらを用いて電子
部品をそれぞれ製造した。なお、この際、使用した基
板、半導体チップ、ワイヤ、チップコート樹脂として同
種のものを使用していることは言うまでもない。
【0030】先ず、熱抵抗を調査した。すなわち、各電
子部品が電気的に耐えられる電力を調査したところ、本
発明を適用した接着剤を使用した電子部品においては5
W、従来の接着剤を使用した電子部品においては1Wの
結果が得られた。
【0031】すなわち、この結果から、本発明を適用し
た接着剤を使用した電子部品においては従来の接着剤を
使用した電子部品と比較して熱抵抗が大幅に向上してい
ることが確認された。これは、本発明を適用した接着剤
中の窒化アルミニウムの熱伝導率が100〜280(W
/mK)であるのに対して、従来の接着剤中のSiO2
の熱伝導率は3(W/mK)であり、窒化アルミニウム
の方が熱伝導性に優れるためである。なお、電子部品を
形成するSiの熱伝導率は60〜490(W/mK)で
ある。
【0032】さらに、耐ヒートサイクル性の調査を行っ
た。すなわち、−40℃×30分〜150℃×30分の
ヒートサイクルをかけ、O/Sチェック等の電気特性や
クラック等の外観の不都合が起きるまでのサイクル数を
調査して評価した。その結果、本発明を適用した接着剤
を使用した電子部品においては、2000サイクル以上
という結果を得、従来の接着剤を使用した電子部品にお
いては500サイクルという結果を得た。
【0033】すなわち、この結果から、本発明を適用し
た接着剤を使用した電子部品においては、従来の接着剤
を使用した電子部品と比較して耐ヒートサイクル性が大
幅に向上していることが確認された。これは、半導体チ
ップを形成するSiの熱膨張係数が4.2(ppm/
℃)であるのに対し、本発明を適用した接着剤中の窒化
アルミニウムの熱膨張係数が4.5(ppm/℃)であ
り、従来の接着剤中のSiO2 の熱膨張係数が10(p
pm/℃)であり、窒化アルミニウムの熱膨張係数がS
iの熱膨張係数に非常に近く、接着剤の耐ヒートサイク
ル性が良好となるためである。
【0034】また、耐リフロー性の調査を行った。上記
耐リフロー性は、30℃,85%RHの環境下で所定日
数放置した後、リフローを行った場合において、リフロ
ー時にクラック等が発生する放置日数を調査して評価し
た。その結果、本発明を適用した接着剤を使用した電子
部品においては、14日以上という結果を得、従来の接
着剤を使用した電子部品においては5日という結果を得
た。
【0035】すなわち、この結果から、本発明を適用し
た接着剤を使用した電子部品においては、従来の接着剤
を使用した電子部品と比較して耐リフロー性が大幅に向
上していることが確認された。これは、本発明を適用し
た接着剤中の窒化アルミニウムが無機材料であることか
ら、この接着剤の吸湿率が抑えられること、またSiO
2 よりも効果が高く、接着剤の耐リフロー性が良好とな
るためである。
【0036】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の接着剤においては、樹脂中に少なくとも硬化剤と、
充填剤として窒化アルミニウムを分散させており、窒化
アルミニウムの熱膨張係数が半導体チップを形成するS
iに近いことから、接着剤の熱膨張係数と半導体チップ
の熱膨張係数が近くなり、耐ヒートサイクル性が良好と
なる。
【0037】また、窒化アルミニウムが無機材料である
ことから、接着剤の吸湿率が抑えられ、耐リフロー性が
良好となる。
【0038】さらに本発明の電子部品においては、上記
のような接着剤を使用していることから、耐ヒートサイ
クル性及び耐リフロー性が良好となる。なお、接着剤中
の窒化アルミニウムが熱伝導性に優れることから、接着
剤の熱伝導性も良好となり、電子部品の熱抵抗が良好と
なる。また、この接着剤は絶縁性にも優れている。
【0039】これら本発明の接着剤或いは電子部品の技
術は、製造工程を大幅に変更することなく、良好な特性
の電子部品の製造を可能とし、その工業的価値は非常に
高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した電子部品を示す要部拡大断面
図である。
【図2】本発明を適用した接着剤中における充填剤の分
散の様子を示す模式図である。
【符号の説明】
1 基板、2 半導体チップ、3 ワイヤ、4 ダイボ
ンド剤、5 樹脂、6窒化アルミニウム、7 チップコ
ート樹脂

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂中に少なくとも硬化剤、充填剤を分
    散させてなる接着剤において、 充填剤として窒化アルミニウムが含有されていることを
    特徴とする接着剤。
  2. 【請求項2】 窒化アルミニウムが樹脂重量に対して3
    0重量%〜80重量%の割合で含有されていることを特
    徴とする請求項1記載の接着剤。
  3. 【請求項3】 基板の配線回路パターン形成面上に半導
    体チップが接着剤により接着されるとともに、この半導
    体チップと配線回路パターン間が電気的に接続されてな
    る電子部品において、 接着剤として窒化アルミニウムを分散させた接着剤が使
    用されていることを特徴とする電子部品。
  4. 【請求項4】 接着剤中に窒化アルミニウムが接着剤中
    の樹脂重量に対して30重量%〜80重量%の割合で含
    有されていることを特徴とする請求項3記載の電子部
    品。
JP7797596A 1996-03-29 1996-03-29 接着剤及びこれを用いた電子部品 Withdrawn JPH09263739A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007254527A (ja) * 2006-03-22 2007-10-04 Toray Ind Inc 電子機器用接着剤組成物、それを用いた電子機器用接着剤シート

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007254527A (ja) * 2006-03-22 2007-10-04 Toray Ind Inc 電子機器用接着剤組成物、それを用いた電子機器用接着剤シート

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Legal Events

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Effective date: 20030603