JPH10223660A - 化合物半導体装置 - Google Patents

化合物半導体装置

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JPH10223660A
JPH10223660A JP3332197A JP3332197A JPH10223660A JP H10223660 A JPH10223660 A JP H10223660A JP 3332197 A JP3332197 A JP 3332197A JP 3332197 A JP3332197 A JP 3332197A JP H10223660 A JPH10223660 A JP H10223660A
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JP
Japan
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compound semiconductor
resin
semiconductor device
lead frame
dicyclopentadienyl
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Pending
Application number
JP3332197A
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English (en)
Inventor
Noriko Nagaoka
紀子 長岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Chemical Corp
Original Assignee
Toshiba Chemical Corp
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Publication date
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Publication of JPH10223660A publication Critical patent/JPH10223660A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性、耐湿性および金メッキ面との熱時接
着性に優れ、アッセンブリ工程において信頼性の高い化
合物半導体装置を提供するものである。 【解決手段】 (A)(a)ジシクロペンタジエニル骨
格を持つエポキシ樹脂、(b)ジシクロペンタジエニル
骨格を持つフェノール樹脂からなる変性樹脂、(B)溶
剤、モノマー又はこれらの混合物および(C)絶縁性粉
末を必須成分とする絶縁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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体チッ
プのマウントに耐熱性、耐湿性および金メッキ面との熱
時接着性に優れた絶縁性ペーストを用いたものであっ
て、半導体装置のアッセンブリ工程の高信頼性化に対応
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等の化
合物半導体チップを接続する工程は、素子の長期信頼性
に影響を与える重要な工程の一つである。従来からこの
接続方法として、低融点の合金(半田)を用いてろう付
けをする方法、樹脂ペースト(導電性または絶縁性接着
剤)を使用する方法等がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、半田を使用す
る方法は、一部で実用化されている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、樹脂ペーストを使用する方
法では、導電性ペーストの場合は通常銀粉末を配合した
エポキシ樹脂が、また、絶縁性ペーストの場合はシリカ
粉末等を配合したエポキシ樹脂が用いられ、約15年程前
から一部実用化されてきたが、信頼性の面でシリコンチ
ップにおける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。
【0004】これら樹脂ペーストを使用する方法は、半
田法に比べて耐熱性に優れる等の長所を有している反
面、樹脂やその硬化剤が半導体素子接着用としてつくら
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、素子の信頼性はシリ
コンチップにおけるAu−Si共晶法に劣っていた。
【0005】さらに近年、電子機器の軽薄短小化にとも
ない、各種電子部品には低消費電力化、低電圧作動の要
求が強くなり、半導体チップには電気的な接合信頼性を
向上させるため、電極等の接合面に金メッキを施す場合
が多くなった。しかし、金メッキ表面は、化学的に不活
性で表面活性基をほとんど持っていないため、エポキシ
樹脂との水素結合が形成されず、他の金属面と比べて接
着強度が極めて低い。したがって、アツセンブリ工程や
実装工程中の熱履歴によるチップ剥離が問題となってお
り、物理的、電気的な接合信頼性の向上、量産性の向上
を目指して、金メッキ面との熱時接着力の強い絶縁性ペ
ーストを使用した半導体装置の開発が強く要望されてい
た。
【0006】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、耐熱性、耐湿性および金メッキ面との熱時接着性
に優れ、アッセンブリ工程において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。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、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
絶縁性ぺ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。
【0008】即ち、本発明は、 (A)(a)ジシクロペンタジエニル骨格を持つエポキ
シ樹脂、(b)ジシクロペンタジエニル骨格を持つフェ
ノール樹脂からなる変性樹脂、 (B)溶剤、モノマー又はこれらの混合物および (C)絶縁性粉末を必須成分とする絶縁性ペーストを用
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。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。
【0010】本発明に用いる絶縁性ペーストは、(a)
ジシクロペンタジエニル骨格を持つエポキシ樹脂、
(b)ジシクロペンタジエニル骨格を持つフェノール樹
脂からなる変性樹脂、(B)溶剤、モノマー又はこれら
の混合物および(C)絶縁性粉末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。
【0011】本発明に用いる絶縁性ペーストの(A)変
性樹脂の成分である(a)ジシクロペンタジエニル骨格
を持つエポキシ樹脂は、次の一般式化1に示されるもの
であり、
【0012】
【化1】 (但し、式中n は0 又は1 以上の整数を表す)その具体
的な銘柄として例えばEXA7200(大日本インキ化
学工業社製、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。さらに、他に
硬化可能なエポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ
樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル
型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂等と混合して使用
できる。この場合、本発明は、熱時接着強度を向上させ
ることを目的とするため、平均エポキシ基数3 以上のエ
ポキシ樹脂を使用することが望ましい。
【0013】本発明に用いる絶縁性ペーストの(A)変
性樹脂の成分である(b)ジシクロペンタジエニル骨格
を持つフェノール樹脂は、次の一般式化2に示されるも
のであり、
【0014】
【化2】 (但し、式中RはCm 2m+1を、m 、n は0 又は1 以上
の整数を表す) その具体的な銘柄として例えば、DPP−600M(日
本石油化学社製、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。
【0015】上述した(a)ジシクロペンタジエニル骨
格を持つエポキシ樹脂と、(b)ジシクロペンタジエニ
ル骨格を持つフェノール樹脂とは、後述する(B)溶
剤、モノマーまたはこれらの混合物に単に溶解混合して
もよいし、必要であれば加熱反応をコントロールして相
互に部分的に結合させたものでもよい。この反応には、
必要に応じて硬化触媒を使用する。また、他のエポキシ
樹脂を混合する場合には、((a)ジシクロペンタジエ
ニル骨格を持つエポキシ樹脂+(b)ジシクロペンタジ
エニル骨格を持つフェノール樹脂)の配合量は、変性樹
脂の固形分に対して40重量%以上含有するように配合す
ることが望ましい。配合量が40重量%未満では、金メッ
キ面との熱時接着性向上に効果がない。
【0016】本発明に用いる絶縁性ペーストの(C)の
溶剤またはモノマーは、前述した(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
せるものである。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、ジアセトンアルコール、N−メ
チルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセ
トアミド、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、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。
【0017】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
ールグリシジルエーテル、(ポリ)プロピレングリコー
ルグリシジルエーテル、ブタンジオールグリシジルエー
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、溶剤とモノマーを混合して使用するこ
ともできる。溶剤を使用する場合は、硬化温度や硬化時
間ならびに作業条件に合わせ、適当な沸点の溶剤を選ぶ
必要がある。
【0018】本発明に用いる絶縁性ペーストの(C)絶
縁性粉末としては、例えばカーボランダム、炭化ホウ
素、窒化アルミニウム、窒化チタン等の非酸化物、セラ
ミック粉末、ベリリウム、マグネシウム、アルミニウ
ム、チタン、シリコン等の酸化物粉末(具体例は、結晶
シリカ、溶融シリカ、微粉シリカ、タルク)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。これらの絶縁性粉末の配合量は、特に制限されな
い。また、絶縁性粉末は、いずれも平均粒径10μm以下
であることが望ましい。平均粒径が10μmを超えると、
組成物の性状がペースト状にならず、塗布性能が低下し
て好ましくない。
【0019】本発明に用いる絶縁性ペーストは、上述し
た各成分である変性樹脂、絶縁性粉末および溶剤又はモ
ノマーを必須成分とするが、本発明の目的に反しない限
り、また、必要に応じて硬化触媒、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。この絶
縁性ペーストは、常法に従い上述した各成分を十分混合
した後、更にディスパース、ニーダ、三本ロールミル等
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。こうして製造した絶縁性ペーストは、シ
リンジに充填され、ディスペンサ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。
【0020】
【作用】本発明の化合物半導体装置は、変性樹脂中にジ
シクロペンタジエニル骨格を持つエポキシ樹脂およびジ
シクロペンタジエニル骨格を持つフェノール樹脂を導入
して、耐熱性、耐湿性および金メッキとの熱時接着性に
優れた絶縁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実装時の信頼性に優れ、また、耐熱
性、耐湿性、特に半導体装置の信頼性を示すバイアスP
CT、PCT等において優れている。
【0021】
【発明の実施の形態】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。
【0022】実施例1 ジシクロペンタジエニル骨格を有するエポキシ樹脂のE
XA7200(大日本インキ化学工業社製、商品名)10
0 部に対し、硬化剤としてジシクロペンタジエニル骨格
を持つフェノール樹脂DPP−600M(日本石油化学
社製、商品名)76部を、ジエチレングリコールジエチル
エーテル176 部中で85℃,1 時間溶解反応を行い、粘稠
な樹脂を得た。この樹脂30部に硬化触媒としてイミダゾ
ールの2-エチル−4-メチルイミダゾールを0.20部、添加
剤0.02部および球状の溶融シリカ粉末(平均粒径6 μ
m)60部を混合し、さらに三本ロールにより混練処理を
行い、減圧脱泡して絶縁性ペースト(A)を製造した。
【0023】得られた絶縁性ペースト(A)を用いて、
厚さ200 μmのリードフレーム(銅系)上に 1×1 mm
のチップ(裏面 金ベタメッキ)を表1の半導体素子接
着条件で接着固定して化合物半導体装置を製造した。
【0024】実施例2 ジシクロペンタジエニル骨格を有するエポキシ樹脂のE
XA7200(大日本インキ化学工業社製、商品名)60
部、エポキシ樹脂のEOCN103S(日本化薬社製、
商品名)40部に対し、硬化剤としてジシクロペンタジエ
ニル骨格を持つフェノール樹脂DPP−600M(日本
石油化学社製、商品名)76部を、ジエチレングリコール
ジエチルエーテル80部とブチルカルビトールアセテート
20部の混合溶剤中で85℃,1 時間溶解反応を行い、粘稠
な樹脂を得た。この樹脂30部に硬化触媒としてイミダゾ
ールの2-エチル−4-メチルイミダゾールを0.15部、添加
剤0.10部および球状の溶融シリカ粉末(平均粒径4 μ
m)60部を混合し、さらに三本ロールにより混練処理を
行い、減圧脱泡して絶縁性ペースト(B)を製造した。
得られた絶縁性ペースト(B)を用い、実施例1と同
様にして化合物半導体装置を製造した。
【0025】比較例 市販のエポキシ樹脂ベースの溶剤型半導体用絶縁性ペー
スト(C)を入手し、実施例1と同様にして化合物半導
体装置を製造した。
【0026】実施例1〜2および比較例で製造した化合
物半導体装置について、接着強度、耐湿性(バイアスP
CT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。
【0027】
【表1】 *1 :200 μm 厚さのリードフレーム(銅系)上に 1×
1 mmの化合物半導体チップ(裏面 金ベタメッキ)を
接着し、上記所定条件で硬化後、300 ℃のヒートブロッ
ク上でプッシュプルゲージを用いてせん断方向の接着強
度を測定した。 *2 :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。
【0028】
【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、耐熱性、耐湿性、金
メッキ面との密着性に優れた絶縁性ペーストを用いたこ
とにより、半導体チップの物理的、電気的な接合信頼性
を向上させ、アッセンブリ工程における信頼性の高い化
合物半導体装置に対応でき、工業上大変有益なものであ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)(a)ジシクロペンタジエニル骨
    格を持つエポキシ樹脂、(b)ジシクロペンタジエニル
    骨格を持つフェノール樹脂からなる変性樹脂、(B)溶
    剤、モノマー又はこれらの混合物および(C)絶縁性粉
    末を必須成分とする絶縁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。
JP3332197A 1997-01-31 1997-01-31 化合物半導体装置 Pending JPH10223660A (ja)

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JP3332197A JPH10223660A (ja) 1997-01-31 1997-01-31 化合物半導体装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012056629A1 (ja) * 2010-10-26 2012-05-03 株式会社Adeka 樹脂組成物

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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