JPH10130616A - 半導体用接着剤 - Google Patents

半導体用接着剤

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JPH10130616A
JPH10130616A JP28944996A JP28944996A JPH10130616A JP H10130616 A JPH10130616 A JP H10130616A JP 28944996 A JP28944996 A JP 28944996A JP 28944996 A JP28944996 A JP 28944996A JP H10130616 A JPH10130616 A JP H10130616A
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JP
Japan
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adhesive
particle size
filler
polyimide resin
resin
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JP28944996A
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English (en)
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Yoshitaka Okugawa
良隆 奥川
Yoichi Shimada
洋一 島田
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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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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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性の良い熱可塑性の接着剤を使用して、
従来の銀ペーストの生産ラインが使用でき、しかもワイ
ヤーボンディングも可能な半導体用接着剤を提供する。 【解決手段】 熱可塑性ポリイミド樹脂からなる接着剤
樹脂溶液に、粒径が3μm以上30μm以下であり、か
つ粒径の最大値と最小値の差が2μm以下の分布を有す
るフィラー粒子を、5重量%以上70重量%以下含有し
てなる半導体用接着剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子をリー
ドフレームに固定するために使用される接着剤に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子をリードフレームのダイパッ
ドに固定して組み立てられる半導体装置では、ダイパッ
ド上に接着剤をディスペンスなどで塗布した後、半導体
素子を搭載している。使用される接着剤は、エポキシ樹
脂などの熱硬化性樹脂に銀粒子を添加した、銀ペースト
が多く用いられており、上記半導体素子を搭載した後、
バッチ式オーブン中で加熱を行い、接着剤樹脂を硬化さ
せている。また、近年、フィルム状の接着剤を使用し
て、金型等で打ち抜き、ダイパッド上に熱圧着などで貼
り付けた後、半導体素子を搭載する方法も行われてい
る。この場合、使用される接着剤は、熱硬化性樹脂の
他、熱可塑性樹脂も使用されており、特に、熱可塑性樹
脂は、硬化させる為の加熱工程が不要で、短時間の熱圧
着によって組立が出来るため生産性が良く、近年注目を
集めている。
【0003】しかしながら、上記銀ペーストを使用した
方法では、接着剤樹脂の硬化に時間がかかり、また、硬
化中にガスが発生してリードフレームや半導体素子を汚
染する等の問題点があった。また、上記フィルム状接着
剤を使用する方法では、あらかじめリードフレームのダ
イパッドにフィルムを貼り付ける為の金型を含む貼り付
け装置が必要となり、従来の銀ペーストの設備では使用
できない。さらに、金型で打ち抜いて使用されるため、
使用歩留まりが悪く、打ち抜きの際にバリなどが発生し
て半導体装置中で異物となり、信頼性を低下させる問題
がある。また、熱可塑性の接着剤を使用した場合、短時
間の熱圧着で組立が出来るが、熱可塑性樹脂は加熱によ
って可逆的に軟化するため、その後のワイヤーボンディ
ングの工程で加熱した際にも接着剤樹脂が軟化する為、
圧力が充分にかからず、ワイヤーボンディング出来ない
という問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、生産性の良い熱可塑性の接
着剤を使用して、従来の銀ペーストの生産ラインが使用
でき、しかもワイヤーボンディングも可能な半導体用接
着剤を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の半導体用接着剤では、熱可塑性のポリイ
ミド樹脂接着剤に、特定のフィラーを添加する事を特徴
とする。すなわち本発明は、熱可塑性ポリイミド樹脂か
らなる接着剤樹脂溶液に、粒径が3μm以上30μm以
下であり、かつ粒径の最大値と最小値の差が2μm以下
の分布を有するフィラー粒子を、5重量%以上70重量
%以下含有してなる半導体用接着剤である。熱可塑性ポ
リイミド樹脂としては、溶剤に可溶なものでも、不溶な
ものでも使用できるが、溶剤可溶性のものがリードフレ
ームへの塗布が容易であり、取り扱いに優れている。特
に、シリコーン変性ポリイミド樹脂が、様々な溶剤に溶
かすことが出来るため好適に用いられる。
【0006】溶剤可溶性のポリイミド樹脂の場合に用い
られる溶剤としては、N−メチルー2ーピロリドン、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチル
スルホキシド、ピリジン、ジメチルスルホン、メチルセ
ロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチ
ロラクトン、ジエチレングリコールモノメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジグライ
ム、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等が使用でき
る。短時間で乾燥するためには、低沸点の溶剤を使用す
ることが好ましい。
【0007】熱可塑性のポリイミド樹脂接着剤に添加す
るフィラーとしては、3から30μmの間の特定粒径を
もち粒径が均一にそろったフィラー粒子が使用される。
このようなフィラー粒子としては、シリカ、アルミナ等
のセラミック系の他、ポリマー粒子、酸化チタン、ニッ
ケル、炭素粒子等も使用できる。とくにシリカが、粒径
がそろったものが入手しやすく、弾性率も高いので本発
明の目的に好適である。また、ポリマー粒子も粒径のコ
ントロールされたものが得られるので、好ましい。
【0008】フィラー粒子は、ワイヤーボンディング時
に加熱によって接着剤が軟化して、ワイヤーボンディン
グの圧力によって、半導体素子が動いてしまい、ワイヤ
ーボンディングできない問題点を解決するために添加さ
れる。即ち、粒径のそろったフィラー粒子によってリー
ドフレームと半導体素子の裏面の間隔が一定に保たれ、
しかもフィラー粒子は軟化しないため、強固なスペーサ
ーとして働いて半導体素子を支持するので、接着剤樹脂
が軟化しても、ワイヤーボンディングの圧力を受けるこ
とが出来る。
【0009】フィラー粒子の粒径は、接着剤層の厚みに
よって決まる。通常接着剤層の厚みは3μmから30μ
m程度であり、3μmよりも薄いと接着力が充分に得ら
れず、30μmよりも厚いと、半導体パッケージの厚み
が厚くなってしまうため好ましくない。従って、フィラ
ー粒子の粒径も、3μmから30μmの間で接着剤層の
厚みにあわせたものが使用される。フィラー粒子は、上
記のようにワイヤーボンディング時にスペーサーとして
働くので、粒径は出来るだけ均一な方が好ましく、また
接着剤層の厚みよりも大きい粒径のものは除かれている
ことが必要である。 使用されるフィラー粒子の粒径の
最大値と最小値の差は2μm以下の分布を有することが
必要であり、フィラー粒子の粒径の分布が2μmより広
いとスペーサーとしての効果が充分でなく、接着剤層の
厚みよりも大きなものが含まれていると接着を阻害して
しまう。そこで、フィラー粒径は塗布する接着剤の厚み
よりも3%から20%小さなものを選択し、半導体素子
を熱圧着する際に、フィラーが半導体素子の裏面に接触
する厚みまで、接着剤層を押しつぶす方法が行われる。
フィラー粒径が接着剤層より20%以上小さいと、半導
体素子の熱圧着時の圧力では、接着剤層が十分につぶれ
ず、フィラーがスペーサーとしての効果を発揮出来な
い。3%よりも大きい、すなわち接着剤層厚みの97%
以上の大きさの場合、粒径分布があるため接着剤厚みよ
りも大きなものが混入する可能性が高くなる。
【0010】フィラーの添加量は、接着剤樹脂の5から
70重量%が好ましい。5重量%よりも少ないと、スペ
ーサーとしての効果が充分でなく、70重量%よりも多
いと接着剤の性能を阻害し、接着力が低下してしまう。
フィラーを添加した熱可塑性ポリイミド樹脂接着剤を半
導体用リードフレームに塗布する方法としては、次のよ
うな方法が使用される。溶剤可溶性の熱可塑性ポリイミ
ド樹脂を接着剤に使用した場合には、通常銀ペーストを
塗布するのに用いられているディスペンサーによる塗布
の他、スクリーン印刷やステンシル印刷などの印刷によ
る方法も使用できる。熱可塑性ポリイミド樹脂が溶剤可
溶でないものを使用する場合には、樹脂を軟化温度以上
に加熱し、流動性がある状態で、リードフレーム上に塗
布する。
【0011】図1は本発明の半導体用接着剤を使用して
組み立てた半導体装置の断面図である。図において1は
半導体素子、2はリードフレームであり、半導体素子1
とインナーリード2は本発明の接着剤3で接着固定され
ている。接着剤層中のフィラー粒子4は、リードフレー
ムと半導体素子の両方に接している。
【0012】上記の半導体用接着剤によれば、熱可塑性
のポリイミド樹脂を使用するため生産性に優れ、しかも
ワイヤーボンディング時の加熱でも半導体素子がフィラ
ー粒子によって支持されるため、ワイヤーボンディング
が可能となる。
【0013】
【実施例】
[実施例1]溶媒可溶性のシリコーン変性ポリイミド樹
脂を熱可塑性のポリイミド接着剤として使用し、シクロ
ヘキサノンを溶媒に使用して、熱可塑性ポリイミド接着
剤溶液を得た。これに、粒径8μmの球状シリカフィラ
ーを60重量%添加し、半導体用接着剤を得た。この接
着剤をディスペンサーによって42合金製リードフレー
ム上に塗布し、150℃で10秒、続いて250℃で1
0秒乾燥し、9μmの接着剤層を形成した。この接着剤
層に半導体素子の裏面を250℃1秒で熱圧着した。次
に、240℃の温度で、2000mNの圧力条件でワイ
ヤーボンディングをおこなったところ、200ピンすべ
て良好にワイヤーボンディングすることができた。
【0014】[実施例2]溶媒可溶性のシリコーン変性
ポリイミド樹脂を熱可塑性のポリイミド接着剤として使
用し、N−メチル−2−ピロリドンを溶媒に使用して、
熱可塑性ポリイミド接着剤溶液を得た。これに、粒径2
0μmの球状ポリマー粒子を20重量%添加し、半導体
用接着剤を得た。この接着剤をステンシル印刷法によっ
て42合金製リードフレーム上に塗布し、150℃で1
0秒、続いて280℃で15秒乾燥し、23μmの接着
剤層を形成した。この接着剤層に半導体素子の裏面を3
00℃1秒で熱圧着した。次に、240℃の温度で、2
000mNの圧力条件でワイヤーボンディングをおこな
ったところ、200ピンすべて良好にワイヤーボンディ
ングすることができた。
【0015】[比較例1]溶媒可溶性のシリコーン変性
ポリイミド樹脂を熱可塑性のポリイミド接着剤として使
用し、N−メチル−2−ピロリドンを溶媒に使用して、
熱可塑性ポリイミド接着剤溶液を得た。この接着剤をデ
ィスペンサーによって42合金製リードフレーム上に塗
布し、150℃で10秒、続いて280℃で15秒乾燥
し、20μmの接着剤層を形成した。この接着剤層に半
導体素子の裏面を300℃1秒で熱圧着した。次に、2
40℃の温度で、2000mNの圧力条件でワイヤーボ
ンディングをおこなったところ、200ピンの内35ピ
ンしかワイヤーボンディングすることができなかった。
【0016】[比較例2]溶剤可溶性の熱可塑性ポリイ
ミド樹脂を接着剤として使用し、N−メチル−2−ピロ
リドンを溶媒に使用して、熱可塑性ポリイミド接着剤溶
液を得た。これに粒径が10〜40μmの分布をもつシ
リカフィラーを40重量%添加して、半導体用接着剤を
得た。この接着剤をステンシル印刷法によって42合金
製リードフレーム上に塗布し、150℃で10秒、続い
て280℃で15秒乾燥し、30μmの接着剤層を形成
した。こうして得られた接着剤層には、粒径が30μm
より大きなフィラーが表面に露出しており、その部分の
厚みが30μmよりも厚かった。この接着剤層に半導体
素子の裏面を300℃1秒で熱圧着したが、半導体素子
の接着力が弱く、ワイヤーボンディングを行う前に半導
体素子が脱離してしまった。
【0017】
【発明の効果】本発明の半導体用接着剤によれば、熱可
塑性のポリイミド樹脂を使用するため生産性に優れ、し
かもワイヤーボンディング時の加熱でも半導体素子がフ
ィラー粒子によって支持されるため、安定したワイヤー
ボンディングが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体装置
【図2】 従来例
【符号の説明】
1:半導体素子 2:リードフレーム 3:接着剤層 4:フィラー粒子 5:ボンディングワイヤー 6:接着剤層(銀ペースト) 7:ボンディングワイヤー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性ポリイミド樹脂からなる接着剤
    樹脂溶液に、粒径が3μm以上30μm以下であり、か
    つ粒径の最大値と最小値の差が2μm以下の分布を有す
    るフィラー粒子を、5重量%以上70重量%以下含有し
    てなる半導体用接着剤。
  2. 【請求項2】 熱可塑性ポリイミド樹脂が、溶剤可溶な
    シリコーン変性ポリイミド樹脂である、請求項1記載の
    半導体用接着剤。
  3. 【請求項3】 フィラー粒子が、球状シリカである、請
    求項1記載の半導体用接着剤。
  4. 【請求項4】 フィラー粒子が、球状ポリマーである、
    請求項1記載の半導体用接着剤。
JP28944996A 1996-10-31 1996-10-31 半導体用接着剤 Pending JPH10130616A (ja)

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