JPH0969531A - 半導体パッケージ用ダイアタッチ接着剤組成物 - Google Patents

半導体パッケージ用ダイアタッチ接着剤組成物

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度サイクル下で安定した電気伝導度を維持
し、半導体チップとリードフレームのパッド間に十分な
結合力が得られ、パッケージクラック及び層間剥離を防
止し得る半導体パッケージ用ダイアタッチ接着剤組成物
を提供する。 【構成】 半導体パッケージ用ダイアタッチ接着剤組成
物は、半導体パッケージ製造時にリードフレーム上に半
導体チップを接着するためものであって、接着樹脂組成
物と無機充填材とを含む。無機充填材は、接着剤組成物
中の含有量が０．１〜９０重量％であり、ＣｕＯ、Ｃｕ
2 Ｏ又はこれらの混合物から選択される銅酸化物からな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイアタッチ接着剤組
成物剤に関し、さらに詳しくは、リードフレーム上に半
導体チップを搭載する際に用いられるダイアタッチ接着
剤組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にパワートランジスターのようなデ
バイスでは、半導体チップとリードフレームとの間に良
好な電気的接触が要求され、また加えて良好な電気伝導
度が要求される。このためのダイアタッチ接着剤ペース
トとして、例えばエポキシ系のモノマーからなるベース
樹脂、アミン系の硬化剤、エポキシ樹脂又はブチルカル
ビトルアセテート等の希釈剤、シラン又はジシアンジア
ミド等の接着促進剤、コロイド状マグネシウムシリケー
ト等のチキソトロピー剤、少量の添加剤（例えば、ｓ
ｉ）等を含有する接着樹脂組成物に、電気電導性及び熱
電導性を向上させるための無機充填剤としての６０〜８
０重量％の銀を含有させたものが使用されてきた。
【０００３】このような接着剤組成物中に多量に含有さ
れる無機充填剤としてのフレーク状の銀は、有機樹脂系
内での分散性が良好であるので、分散時又はダイプレー
スメント時に要求されるチキソトロピー性の調節が容易
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の銀含有接着剤ペ
ーストの場合、温度が周期的に変化する環境下では、銀
固有の流動性のために安定な電気伝導度を維持し得なく
なる。このため、半導体チップとリードフレームのパッ
ド間の結合力が低下し、パッケージクラックや層間剥離
を起こし、パッケージ信頼度が低下する。
【０００５】より詳しく説明すると、銀フレークは、図
３のグラフに示すように、温度サイクル６５℃／１５０
℃下では銀固有の流動性のために電気抵抗が激しく変動
し、安定な電気伝導度を維持することができない。ま
た、銅材のリードフレーム（Ｌ／Ｆ）を使用する場合、
リードフレームパドル（搭載板）とエポキシモルディン
グコンパウンド（以下、ＥＭＣという）の熱膨張係数
（ＣＴＥ）には殆ど差がないので、モールド硬化（ＰＭ
Ｃ）後、大部分のストレスは熱膨張係数の差が激しいシ
リコンチップと搭載板との間に集中し（下記表１参
照）、ストレスが半導体チップと搭載板間の界面での接
着力よりも強い場合には層間剥離を引き起こす。層間剥
離が起こった部位には大気中の水分が浸透し、さらに凝
縮した後、赤外線リフロー又は気相半だ付け中に急に気
化しながらパプコーン(Pop Corn)現象を起こし、パッケ
ージ信頼度に悪影響を及ぼすパッケージクラックを誘発
する。
【０００６】ここで、図１に通常の半導体集積回路パッ
ケージの積層構造を示す。図に示すように、リードフレ
ーム３上にダイアタッチ接着剤１を介してチップ２が搭
載されている。そしてこれらがＥＭＣ５によりモールド
されている。このような構造において、一般に、銀が含
有された接着剤フィレット４とＥＭＣ５の境界面では強
力な接着力が維持されない。これはフィレット４の表面
に分散されている銀がＥＭＣ５のエポキシ環と化学結合
を形成することができないためである。従って、良好な
接着が行われず、モールド硬化後のマージナル層間剥離
が発生しやすい。
【０００７】又、このようなフィレットは、チップにお
いて剪断応力が最も高いコーナーとエッジに位置するの
で、熱膨張係数の不一致による層間剥離がより発生しや
すくなる。このような層間剥離部分では、製品の保管中
に大気中の水分が容易に浸透して半導体チップ壁面に沿
ってパッケージ表面に外部クラックを発生させるか、又
はリードフレーム搭載板に沿ってパッケージクラックを
引き起こす。
【０００８】
【表１】
【０００９】本発明が解決しようとする課題は、温度サ
イクル下で安定な電気伝導度を維持し、かつ半導体チッ
プとリードフレームのパッド間に十分な結合力が得ら
れ、パッケージクラック及び層間剥離を防止し得る半導
体パッケージ用ダイアタッチ接着剤組成物を提供するこ
とである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明者は、多様にかつ深く研究を重ねた結果、ダ
イアタッチ接着剤組成物中に、無機充填材としてイオン
転移(ion migration)傾向の高い銀を少量包含させる
か、又は全く包含させず、その代わりに化学的に安定し
た銅酸化物を主に包含させると、温度サイクル−６５℃
／１５０℃の条件下でも安定した電気伝導度を得ること
ができ、接着力が向上して層間剥離によるパッケージク
ラックを抑制することができるという事実を発見した。
【００１１】従って、前記発見に基づいて提供される本
発明の接着剤組成物は、半導体パッケージ製造時にリー
ドフレーム上に半導体チップを接着するためのダイアタ
ッチ接着剤組成物であって、接着樹脂組成物と無機充填
材とを含む。無機充填剤はＣｕＯ、Ｃｕ2 Ｏ又はこれら
の混合物から選択される銅酸化物からなり、接着剤組成
物中に０．１〜９０重量％含有されている。
【００１２】無機充填材としてさらに銀を接着剤組成物
中に１０重量％以下含んでいてもよい。前記銅酸化物
は、前記接着剤組成物中の含有量が５０〜８０重量％で
あることが好ましい。本発明の接着剤組成物において、
電気電導性及び熱伝導性無機充填材として含有される銅
酸化物は、イオン転移傾向の高い銀に比べて化学的によ
り安定した物質で、温度サイクル条件下でも接着剤に安
定した電気伝導度が維持される。本接着剤組成物に望ま
しい銅酸化物はＣｕＯ、Ｃｕ2 Ｏ又はこれらの混合物で
あり、より望ましくはＣｕＯである。本接着剤組成物中
の銅酸化物の望ましい含量量は０．１〜９０重量％、よ
り望ましくは５０〜８０重量％である。
【００１３】本発明に係る接着剤組成物中には、選択的
な無機充填材として１０重量％以下の銀を含有させるこ
ともできる。このように少量の銀を添加する場合、既存
の銀含有ダイアタッチ接着剤に匹敵する電気伝導度と熱
伝導度を得ることができる。前記接着樹脂組成物として
は、当分野によく知られているものが使用される。その
代表的な組成成分としては、エポキシ系のモノマーから
なるベース樹脂；アゾ化合物のようなアミン系統の硬化
剤；エポキシ樹脂又はブチルカルビトルアセテートのよ
うな希釈剤；コロイド状マグネシウムシリケート、ＣＡ
Ｂ−Ｏ−ＳＩＬ発煙シリカ、アルミニウムモノステアレ
ート、アルミニウムジステアレート、アルミヨウムトリ
ステアレート、アルミニウムナフタレート、アミン変成
モンモリロナイト等のようなチキソトロピー剤；シラン
（ＳｉＨ4 ）又はジシアンジアミドのような接着促進
剤；シリコンのような無機添加剤等である。
【００１４】本発明の銅酸化物含有接着剤組成物は、最
近その使用が日毎に増加している鍍金されていない銅材
リードフレームや、リードフレーム搭載板縁部にダウン
ボンド可能な幅にリング鍍金技法(ring-plating techni
c)で銀を鍍金した銅材リードフレームに適用する時に特
に望ましい。その理由は、銅酸化物は銀に比べて鍍金さ
れていない銅材搭載板に対して良好な相溶性を示し、こ
れにより接着力が強化されるので、層間剥離に起因する
クラックを効果的に防止することができるためである。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する
が、後述する実施例は本発明を例示するためのものであ
り、本発明を制限しようとするものではない。実施例１〜４及び比較例１ 下記表２に記載したような組成の半導体パッケージ用ダ
イアタッチ接着剤組成物を準備した。表２において、有
機成分の組成は、ベース樹脂（エポキシモノマー）が７
０重量部と、アミン、エポキシ樹脂、シラン、コロイド
状マグネシウムシリケート、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ発煙シ
リカからなる添加剤が３０重量部である。
【００１６】
【表２】
【００１７】前記した本発明の実施例１〜４の銅酸化物
含有接着剤組成物及び比較例１の銀含有接着剤組成物を
使用して、図２に示すように、リードフレーム搭載板縁
部にダウンボンド可能な幅でリング鍍金技法で銀７を鍍
金した銅材リードフレーム６上に半導体チップを接合し
た。その結果の接合体に対し、リードフレーム搭載板と
半導体チップ間の接着強度を測定した結果、実施例１〜
４の接着剤を使用したものは比較例１の接着剤を使用し
たものに比べて接着力が強いことがわかった。これは銀
よりも銅酸化物の方が純銅に対する相溶性が優れている
ためであると推定される。
【００１８】又、温度サイクル−６５℃／１５０℃下で
５００回試験した結果、比較例１の接着剤を使用したも
のは安定した電気伝導度を維持することができず、接着
剤フィレット部分で層間剥離が現れたが、実施例１〜４
の接着剤を使用したものは温度サイクル−６５℃／１５
０℃下で５００回試験した結果、安定した電気伝導度を
維持し、層間剥離が現れなかった。
【００１９】本発明の接着剤組成物に含有される銅酸化
物が層間剥離及びパッケージクラックを防止すること
を、以下により詳細に説明する。 銅酸化物中の酸素とＥＭＣのエポキシ環とが強力な水
素結合を形成することにより、銅酸化物含有接着剤とＥ
ＭＣ間の界面で既存の銀含有接着剤より強力な接着力を
発揮する。このことにより、ダイアタッチ接着剤フィレ
ットにおける層間剥離やパッケージクラックを防止する
ことができる。
【００２０】通常モルディングコンパウンド中に存在
する接着促進剤（シラン又はシラノール）と銅酸化物と
の間に強力な化学結合（水素結合）が形成されることに
より、接着剤とモルディングコンパウンドとの間の界面
で、既存の銀含有接着剤より強力な接着力を発揮するこ
ととなり、このためパッケージクラックを防止すること
ができる。
【００２１】銀イオン自体は水分又はその他の環境条
件により容易に流動して接着剤自体の付着力又は電気的
特性を低下させやすい。これに対して、銅酸化物は物理
的、化学的に安定した状態であるので、このような問題
を未然に防止することができる。 銅酸化物は接着剤ペーストに添加された接着促進剤
（ＳｉＨ4 ）と化学結合を形成するので、接着剤自体の
接着力を増加させて層間剥離によるパッケージクラック
を抑制することができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明に係る半導体パッケージ用ダイア
タッチ接着剤組成物は、銅酸化物からなる無機充填材を
含むため、温度サイクル下で安定な電気伝導度が維持で
き、半導体チップとリードフレームパッド間の結合力も
良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】通常の半導体集積回路パッケージの積層構造を
示すための断面図。
【図２】実施例で使用した銅材リードフレームの平面
図。
【図３】温度サイクル−６５℃／１５０℃下における銀
フレークの電気抵抗変動を示すグラフ。
【符号の説明】
１ ダイアタッチ接着剤 ２ 半導体チップ ５ ＥＭＣ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体パッケージ製造時にリードフレーム
    上に半導体チップを接着するためのダイアタッチ接着剤
    組成物であって、 接着樹脂組成物と、 前記接着剤組成物中の含有量が０．１〜９０重量％であ
    り、ＣｕＯ、Ｃｕ2 Ｏ又はこれらの混合物から選択され
    る銅酸化物からなる無機充填材と、を含む半導体パッケ
    ージ用ダイアタッチ接着剤組成物。
  2. 【請求項２】前記無機充填材は、前記接着剤組成物中の
    含有量が１０重量％以下の銀をさらに含む、請求項１に
    記載の半導体パッケージ用ダイアタッチ接着剤組成物。
  3. 【請求項３】前記銅酸化物は、前記接着剤組成物中の含
    有量が５０〜８０重量％であり、請求項１に記載の半導
    体パッケージ用ダイアタッチ接着剤組成物。
JP7148910A 1994-06-16 1995-06-15 半導体パッケージ用ダイアタッチ接着剤組成物 Expired - Fee Related JP2706227B2 (ja)

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