JPH10147764A - ダイアタッチペースト及び半導体装置 - Google Patents

ダイアタッチペースト及び半導体装置

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JPH10147764A
JPH10147764A JP30930196A JP30930196A JPH10147764A JP H10147764 A JPH10147764 A JP H10147764A JP 30930196 A JP30930196 A JP 30930196A JP 30930196 A JP30930196 A JP 30930196A JP H10147764 A JPH10147764 A JP H10147764A
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JP
Japan
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curing agent
die attach
epoxy
epoxy resin
attach paste
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Application number
JP30930196A
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English (en)
Inventor
Toshiro Takeda
敏郎 竹田
Yuji Sakamoto
有史 坂本
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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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  • Power Engineering (AREA)
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  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業性、硬化性、相溶性及びワイヤーボンデ
ィング性に優れたダイアタッチペースト及びこれを用い
た高信頼性の半導体装置を提供する。 【解決手段】 (A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、
(C)無機フィラー及び(D)硬化促進剤を含むダイア
タッチペーストにおいて(B)硬化剤がシアネート樹脂
とエポキシ基を有するジメチルシロキサン化合物との反
応生成物であるダイアタッチペースト、及びこのダイア
タッチペーストを用いて半導体素子を基板に接着してな
る半導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、IC及びLSI等
の半導体素子をリードフレーム等の基板に接着するため
のダイアタッチペースト及びこれを用いた半導体装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年半導体素子とリードフレームとの接
着には、ダイボンディング用ダイアタッチペーストが主
に使用されている。しかしながら、半導体素子の用途拡
大に伴う封止形態の多様化のため、半導体素子とリード
フレーム材との線膨張係数のミスマッチによる熱応力の
問題が顕在化してきた。この問題を解決するために、カ
ルボン酸末端ポリブタジエン変性エポキシ樹脂を用いる
方法(特開昭62−199669号公報)、エポキシ化
ポリブタジエンを用いる方法(特開昭63−16101
5号公報)、エポキシ基を有するジメチルシロキサン化
合物を用いる方法(特開平07−161740号公報)
等が行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
各方法においてはカルボン酸末端ポリブタジエン変性エ
ポキシ樹脂の分子量が大きいために粘度が高くなりダイ
アタッチペーストの塗布作業性が低下する。エポキシ化
ポリブタジエンの硬化性が遅いため短時間硬化が難しく
生産性が低下する。ジメチルシロキサン化合物とエポキ
シ樹脂との相溶性が悪く保管中に分離が起こったりグリ
シジルエーテル基の反応性が充分でなく硬化中に揮発し
てチップ上を汚染してワイヤーボンディング性を低下さ
せる等の不具合があった。本発明は上記した欠点のな
い、作業性、硬化性、相溶性に優れたダイアタッチペー
スト及びこれを用いた高信頼性の半導体装置を提供する
ものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)エポキ
シ樹脂、(B)硬化剤、(C)無機フィラー及び(D)
硬化促進剤を含むダイアタッチペーストにおいて(B)
硬化剤がシアネート樹脂とエポキシ基を有するジメチル
シロキサン化合物との反応生成物であるダイアタッチペ
ーストである。また、エポキシ基を有するジメチルシロ
キサン化合物が下記一般式(1)で示される前記のダイ
アタッチペーストである。
【0005】
【化1】
【0006】(式中R1 ,R2 は炭素数1〜5の2価の
脂肪族基、又は炭素数6以上の芳香族環を含む2価の有
機基を示し、互いに同じであっても異なっていてもよ
い) さらにこれらのダイアタッチペーストを用いて半導体素
子を基板に接着してなる半導体装置である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明に用いるエポキシ基を有す
るジメチルシロキサン化合物は一般式(1)で示される
ものであれば特に限定されるものではないが、例を挙げ
ると、1,3−ビス(3−グリシドキシプロピル)−
1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、商品名と
しては例えばTSL−9906(東芝シリコーン(株)
社製)である。
【0008】本発明に用いる式(1)のエポキシ樹脂は
低弾性率,低吸水率の特徴を有するものの単独では硬化
剤との反応が遅く沸点が比較的低いので200℃程度の
硬化温度では揮発してしまう欠点を有している。この揮
発成分が半導体チップの表面に再付着して後工程のワイ
ヤーボンディングプロセスにおいて接着不良の原因とな
る。そこで予め分子内にシアン酸エステル基を有するシ
アネート樹脂と反応させ、高分子量化しておくと揮発分
を1%以下にまで押えることが可能となる。さらにこの
反応生成物をエポキシ樹脂の硬化剤として用いると熱応
力低減効果のみならず、その優れたエポキシとの反応性
から短時間硬化が可能となり生産性の向上に寄与するこ
とができるものである。特に昨今の半導体業界では歩留
り向上のためにppmオーダーのワイヤーボンディング
不良が問題となるが、1%以下の式(1)の化合物はシ
アネート樹脂との反応性が高いので硬化中に全て反応し
揮発分をゼロにしワイヤーボンディング不良率をppm
以下にすることができるものである。
【0009】式(1)のエポキシ樹脂とシアネート樹脂
の反応例としては式(1)のエポキシ樹脂とシアネート
樹脂とを混合し、必要により溶媒を加えて反応させる。
エポキシ樹脂とシアネート樹脂との反応を促進するため
に、必要により触媒を添加してもよい。触媒の例として
はステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ナフテン
酸コバルト、ナフテン酸亜鉛、アセチルアセトナート亜
鉛、アセチルアセトナートコバルト、アセチルアセトナ
ート銅などの金属触媒化合物を挙げることができる。さ
らにフェノール類の添加が助触媒として働くので好まし
い。反応生成物をエポキシ樹脂の硬化剤として用いるた
めには、生成物中にはシアネート基(−OCN)を残存
させる必要があり、式(1)のエポキシ樹脂のエポキシ
基に対してシアネート樹脂のシアネート基が過剰となる
条件で反応させ、末端或いは分子中にシアネート基を残
存させることが重要である。
【0010】本発明に用いられるシアネート樹脂は特に
限定されるものではないが芳香族環を骨格に含むことが
耐熱性の点から好ましい。その例を挙げると3,3’,
5,5’−テトラメチル−4,4’−ジシアネートジフ
ェニルメタン、2,2−ビス(4−シアネートフェニ
ル)プロパン、2,2−ビス(4−シアネートフェニ
ル)エタン等の化合物とこれらを適当な金属触媒の存在
下で加熱し、シアン酸エステルを3量化してトリアジン
環を一部形成したプレポリマー等がある。本発明のシア
ネート樹脂は式(1)のエポキシ樹脂との反応性に富
み、その反応生成物を本ペースト組成物中に配合するこ
とにより(A)の反応生成物中に残存する未反応物を1
%以下にすることが可能となり、後工程のワイヤーボン
ディング性を向上させる効果を有する。未反応のエポキ
シ樹脂(A)が1%を超える量残存するとワイヤーボン
ディング性を低下させるので好ましくない。
【0011】本発明で用いる無機フィラーとしては、炭
酸カルシウム、シリカ、アルミナ等の絶縁フィラー、銀
粉、金粉、ニッケル粉、銅粉等の導電性フィラーが挙げ
られ、用途によりこれらを複数混合してもよい。更に、
ニードル詰りを防止するため、これらの粒径は50μm
以下のものが好ましい。本発明においてはエポキシ樹脂
の硬化剤としてシアネート樹脂と式(1)のエポキシ化
合物との反応生成物を用いるが、この反応速度を調整す
るために前述した金属触媒やフェノール類を硬化促進剤
として含むことが好ましい。本発明によると式(1)で
示されるジシロキサン骨格を有するエポキシ樹脂をシア
ネート樹脂と予め反応させ、これを硬化剤として用いる
ことにより、ダイアタッチペーストとして適度な粘度の
樹脂が得られ、硬化時に樹脂成分のブリード、アウトガ
スによるチップやその周囲の汚染も極めて少なくするこ
とができる。
【0012】本発明の硬化剤を用いたダイアタッチペー
ストはシロキサン骨格導入により低応力性、接着性に優
れ、低吸水性、低汚染性であるため、ワイヤーボンディ
ング性も良好である。従って本ペーストを用いて半導体
素子をボンディングすることにより、半導体装置の信頼
性を大幅に向上させることができるものである。単に式
(1)のエポキシ樹脂を単独、又は式(1)のエポキシ
樹脂と他のエポキシ樹脂を混合したダイアタッチペース
トでは硬化時にアウトガスやブリードが発生して半導体
周辺を汚染してしまうという欠点がある。本発明の樹脂
組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び無機
フィラー、必要に応じて顔料、汚染、消泡剤、シランカ
ップリング剤、チタネートカップリング剤、溶剤等の添
加剤を予備混合し、三本ロール、らいかい機等を用いて
混練し、ペーストを得て真空脱泡することにより製造す
ることができる。
【0013】
【実施例】
<硬化剤の製造例1>式(2)のエポキシ樹脂(エポキ
シ当量181)100g、旭チバ(株)製シアネート樹
脂L−10 200gに触媒として10%ノニルフェノ
ール溶液の銅アセチルアセトナートを100ppm添加
し150℃で3時間反応させた。この反応生成物を示差
熱重量分析装置(以下TGAという)で分析したところ
250℃までの昇温で加熱減量は0.1%であった。こ
の生成物を硬化剤(I)とする。
【0014】
【化2】
【0015】<硬化剤の製造例2>式(2)のエポキシ
樹脂(エポキシ当量181)100g、旭チバ(株)製
シアネート樹脂M−30 200gに触媒として10%
ノニルフェノール溶液のコバルトアセチルアセトナート
を150ppm添加し150℃で5時間反応させた。こ
の反応生成物をTGAで分析したところ250℃までの
昇温で加熱減量は0.2%であった。この生成物を硬化
剤(II)とする。以下本発明を実施例で具体的に説明す
る。
【0016】[実施例1]エポキシ樹脂としてビスフェ
ノールF型エポキシ樹脂(エポキシ当量170)(以下
BPFEという)70g、希釈剤のモノエポキシとして
t−ブチルフェニルグリシジルエーテル(以下TGEと
いう)30g、硬化剤として硬化剤(I)200g、1
0%ノニルフェノール溶液のアセチルアセトナート亜鉛
(以下Zn(AcAc)という)300ppm、平均粒
径3μmのフレーク状銀粉900gを配合し三本ロール
で混練してダイアタッチペーストを調整した。このダイ
アタッチペーストを用いて銀メッキ付銅フレームに2×
2mm角のシリコンチップを200℃、60分間で硬化
接着させ、300℃における熱時接着力をプッシュプル
ゲージで測定した。同様に15×6×0.3mm(厚
さ)のシリコンチップを厚さ50μmの銀メッキ付銅フ
レームに200℃、60分間で硬化接着させ、低応力性
の尺度としてチップの長手方向を表面粗さ計を用いて上
下方向の変位の最大値を求めた。又ダイアタッチペース
ト硬化物(200℃、60分で硬化)の弾性率及び85
℃、85%RH下での飽和吸水率を測定した。更にブリ
ード性を調べた。ワイヤーボンディング性を調べるため
に表面にAl蒸着したシリコンウェハーから8×8mm
のダミーチップをダイシングし銀メッキ付銅フレームに
このペーストを用いて200℃、60分間で硬化接着
し、25μmのAuワイヤーで250℃、2.5mse
c、荷重60g、超音波パワー0.75Wの条件で1チ
ップあたり100回のワイヤーボンディングを実施し
た。チップ数n=10とし合計1000個のAuワイヤ
ーをプッシュプルゲージを用いて剥離荷重を測定して1
g以下を不良と判断した。上記の結果を表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】[実施例2〜6及び比較例1〜4]表1に
示した配合例に従ってペーストを調整した以外は全て実
施例1と同様に行ない、各種特性を測定して結果を表1
及び表2に示した。
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の効果】表1及び表2に示したように実施例では
いずれも低応力性、接着性、低吸水性に優れており、か
つワイヤーボンディング性に優れ、しかも硬化時にブリ
ードがないことが判る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/52 H01L 21/52 E

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、
    (C)無機フィラー及び(D)硬化促進剤を含むダイア
    タッチペーストにおいて(B)硬化剤がシアネート樹脂
    とエポキシ基を有するジメチルシロキサン化合物との反
    応生成物であるダイアタッチペースト。
  2. 【請求項2】 エポキシ基を有するジメチルシロキサン
    化合物が下記一般式(1)で示される請求項1記載のダ
    イアタッチペースト。 【化1】 (式中R1 ,R2 は炭素数1〜5の2価の脂肪族基、又
    は炭素数6以上の芳香族環を含む2価の有機基を示し、
    互いに同じであっても異なっていてもよい)
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のダイアタッチペー
    ストを用いて半導体素子を基板に接着してなる半導体装
    置。
JP30930196A 1996-11-20 1996-11-20 ダイアタッチペースト及び半導体装置 Pending JPH10147764A (ja)

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Effective date: 20040326