JPH1161075A

JPH1161075A - 半導体用樹脂ペースト

Info

Publication number: JPH1161075A
Application number: JP9221595A
Authority: JP
Inventors: Shingo Ito; 慎吾伊藤
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1997-08-18
Filing date: 1997-08-18
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【構成】液状エポキシ樹脂、フェノール硬化剤、潜在
性硬化剤、エポキシ変性アルコキシシランカップリング
剤、有機ボレート塩、及び無機フィラーからなる半導体
用樹脂ペースト。【効果】ＩＣ製造において一般的なインライン硬化方
式（ホットプレート硬化、ＨＰ硬化）、バッチ方式（オ
ーブン硬化）両方で硬化が可能で、充分な接着力、低応
力性を有し、ポットライフの長く、特性、生産性に優れ
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IC、LSI等の半導体
素子を金属フレーム等に接着する樹脂ペーストに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子を金属フレームに接着させる
工程、いわゆるダイボンディングエ程において、樹脂ぺ
一ストを用いる方法では半導体素子を金属フレームにマ
ウント後硬化する必要がある。従来はオーブンによるバ
ッチ方式での硬化が主流であった。ところが近年半導体
素子を金属フレームにマウントするダイボンダーの横に
硬化炉を接続させ、ダイボンディング、硬化、ワイヤー
ボンディングの工程を同一ライン上で一括して行え、生
産性の向上が図れるインライン方式が採用され、今後さ
らに増加する傾向にある。

【０００３】一方、このインライン方式は硬化装置が従
来のオーブンに比べ非常に高価であリ、同一工場内でイ
ンライン方式とオーブンによるバッチ方式が混在する場
合が多い。このような場合インライン方式用、バッチ方
式用と硬化方式毎に半導体素子接着用樹脂ぺ一ストを使
い分けるのは在庫管理や作業者にとって非常に困難との
ことからどちらの方式でも硬化が可能な半導体素子接着
用樹脂ペーストを求められている。

【０００４】インライン方式では従来のバッチ方式に比
べ硬化時間の制約があり、例えば硬化時間が従来のバッ
チ方式では１５０〜２００℃で６０〜１２０分であった
が、インライン方式では１５０〜２００℃で１５〜１２
０秒でなければならない。これらの硬化条件の相違はエ
ポキシ樹脂を用いた半導体素子接着用樹脂ぺ一ストに用
いる硬化剤の反応性に起因する。主に短時間で硬化する
インライン硬化用の半導体素子接着用樹脂ぺ一ストの場
合、オーブン硬化時の接着強度等の性能がインライン硬
化時に比べ非常に劣る。逆にオーブン硬化用の半導体素
子接着用樹脂ペーストでは、インライン方式の制約され
る硬化時間内では硬化が終了しない。

【０００５】そのためオーブン硬化とインライン硬化の
併用は非常に困難な間題であった。更に、インライン硬
化の場合、温度が急激に上昇するため、樹脂ぺ一スト内
に気抱が発生し、半導体素子の傾きや接着強度の低下と
いった間題が発生した。又、硬化性を速くするための弊
害として、常温でも反応が進行し易く、可使時間（ポッ
トライフ）が短くなるといった間題もあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はＩＣ製造にお
いて一般的なインライン硬化方式（ホットプレート硬
化、ＨＰ硬化）、バッチ方式（オーブン硬化）両方で硬
化が可能で、充分な接着力、低応力性を有し、ポットラ
イフの長い樹脂ペーストを提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は（Ａ）一般式
（１）で示される液状エポキシ樹脂とエポキシ基を有す
る反応性希釈剤の重量比が７０：３０〜１００：０であ
る液状エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール硬化剤、（Ｃ）
潜在性硬化剤、（Ｄ）一般式（２）で示されるシラン化
合物、（Ｅ）有機ボレート塩及び（Ｆ）無機フィラーを
必須成分とし、成分（Ａ）１００重量部に対し、成分
（Ｂ）が２０〜６０重量部、成分（Ｃ）が０．５〜５重
量部であり、かつ成分（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の合計１００
重量部に対し、成分（Ｄ）が２０〜６０重量部、成分
（Ｅ）が０．５〜１０重量部である半導体用樹脂ペース
トである。

【０００８】

【化１】

【０００９】

【化２】（ここでＲ₁:エポキシ基を有する脂肪族又は芳香族官能
基、Ｒ₂:アルコキシ基、Ｒ₃:アルキル基又はアルコキシ
基）

【００１０】本発明に用いる液状エポキシ樹脂（Ａ）は
一般式（１）で示される液状エポキシ樹脂とエポキシ基
を有する反応性希釈剤の重量比が７０：３０〜１００：
０である液状エポキシ樹脂で、一般式（１）で示される
液状エポキシ樹脂は分子量により各種のものがあるが、
分子量が小さく常温で液状のものが、配合するときの作
業性及び配合後の粘度の点から好ましい。

【００１１】一般式（１）で示される液状エポキシ樹脂
と混合するエポキシ基を有する反応性希釈剤にはｎ−ブ
チルグリシジルエーテル、バーサティック酸グリシジル
エステル、スチレンオサイド、エチルヘキシルグリシジ
ルエーテル、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、ブチルフェニルグリシジルエーテル
等があり、これらの内の１種類あるいは複数種と併用可
能である。

【００１２】式（１）で示される液状エポキシ樹脂とエ
ポキシ基を有する反応性希釈剤の重量比は７０：３０〜
１００：０が接着性の点から好ましい。

【００１３】本発明は他のエポキシ樹脂を混合しても良
い。上記液状エポキシ樹脂と混合する場合の他のエポキ
シ樹脂としては，例えばビスフェノールＡ、ビスフェノ
ールＦ、フェノールノボラック、クレゾールノボラック
類とエピクロルヒドリンとの反応により得られるポリグ
リシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテ
ル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル等の
脂肪族エポキシ、ジグリシジルヒダントイン等の複素環
式エポキシ、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、ジシ
クロペンタジエンジオキサイド、アリサイクリックジエ
ポキシーアジペイトのような脂環式エポキシがあり、こ
れらの内の１種類あるいは複数種と併用可能である。

【００１４】本発明に用いるフェノール硬化剤（Ｂ）は
エポキシ樹脂の硬化剤として用いられる。本発明に用い
るフェノール硬化剤はエポキシ基と反応して架橋にあず
かる活性水素基を分子当り２個以上有することが望まし
い。このようなフェノール化合物の例としては、ビスフ
ェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、テ
トラメチルビスフェノールＡ、テトラメチルビスフェノ
ールＦ、テトラメチルビスフェノールＳ、ジヒドロキシ
ジフェニルエーテル、ジヒドロキシベンゾフェノン、o-
ヒドロキシフェノール、m-ヒドロキシフェノール、p-ヒ
ドロキシフェノール、ビフェノール、テトラメチルビフ
ェノール、エチリデンビスフェノール、メチルエチリデ
ンビス(メチルフェノール)、シク口へキシリデンビスフ
ェノール、またフェノール、クレゾール、キシレノール
等の1価フェノール類とホルムアルデヒドとを稀薄水溶
液中強酸性下で反応させることによって得られるフェノ
ールノボラック樹脂、1価フェノール類とアクロレイ
ン、グリオキザール等の多官能アルデヒド類との酸性下
の初期縮合物や、レゾルシン、カテコール、ハイドロキ
ノン等の多価フェノール類とホルムアルデヒドとの酸性
下の初期縮合物などであり、これらは単独でも混合して
用いてもよい。

【００１５】フェノール硬化剤（Ｂ）の配合量は液状エ
ポキシ樹脂（Ａ）に対し20〜60重量%使用するのが接着
性及び低応力性の点から好ましい。

【００１６】本発明に用いる潜在性硬化剤(C)はエポキ
シ樹脂の硬化剤として用いられ、例えばアジピン酸ジヒ
ドラジド、ドデカン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒ
ドラジド、P-オキシ安息香酸ジヒドラジド等のカルボン
酸ジヒドラジドやジシアンジアミドである。潜在性硬化
剤を用いるとフェノール硬化剤単独で硬化した場合に比
べ著しく熱時接着強度が高くなる。又潜在性硬化剤はフ
ェノール硬化剤よりも当量が小さいため、併用すること
により粘度がそれ程高くなく、又潜在性であるため保存
性にも優れたペーストを得ることができる。潜在性硬化
剤(C)の配合量は液状エポキシ樹脂（Ａ）に対し、0.5〜
5重量％使用するのが好ましい。0.5重量％未満では熱時
接着強度が弱く、5重量％を越えると低応力性が低下す
る。

【００１７】本発明で用いられるシラン化合物(D)は一
般式(２)で示されるもので、希釈剤としての作用及び接
着性を付与するために用いられる。

【００１８】RIはエポキシ基を有する脂肪族又は芳香族
官能基であるが、これはペーストの樹脂成分にエポキシ
樹脂を使用しているために、エポキシ基以外の例えばビ
ニル基、アミノ基、メルカプト基等であると相溶性や保
存性に悪影響を与えるが、エポキシ基であれば、これら
に悪影響を与えない。R2はアルコキシ基であることによ
りペースト硬化後に充分な接着力が得られ、アルコキシ
基以外では充分な接着力が得られない。R3はアルキル基
又はアルコキシ基であればよく、アルコキシ基であれば
より強い接着力が得られる。このようなシラン化合物と
しては、例えばγ−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシ
ラン、8-(3,4-エポキシシク口へキシル)エチルメトキシ
シラン等がある。シラン化合物(D)の配合量は液状エポ
キシ樹脂(A)、フェノール硬化剤(B)、潜在性硬化剤(C)
の総量に対し10〜60重量%とするのが好ましい。10重量%
未満では充分な接着強度が得られず、60重量%を越える
と低応力性が低下する。

【００１９】本発明に用いる有機ボレート塩(E)は硬化
促進剤として用いられ、イミダゾール類、第3級アミン
類、ホスホニウム類とテトラフェニルボレートとの塩と
して得られるものである。テトラフェニルボレートとの
塩にしないものを硬化促進剤に用いると保存性が極めて
悪く実用性がない。有機ボレート塩を用いた場合は硬化
性を損なわずに保存性にも極めて優れた樹脂ペーストが
得られる。有機ボレート塩としては、例えば1,8-ジアザ
ビシク口(5,4,0)ウンデセン-7・テトラフエニルボレー
ト塩、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボ
レート塩等が挙げられる。有機ボレート塩(D)の配合量
は液状エポキシ樹脂(A)、フェノール硬化剤(B)、潜在性
硬化剤(C)の総量に対し、0.5〜10重量%使用するのが好
ましい。0.5重量%未満では充分な硬化性が得られず、10
重量%を越えると保存性が低下する。

【００２０】本発明に用いる無機フィラー（Ｆ）として
は銀粉、シリカフィラー等がある。銀粉は導電性を付与
するために用いられ、ハロゲンイオン、アルカリ金属イ
オン等のイオン性不純物の含有量は10ppm以下であるこ
とが好ましい。又銀粉の形状としてはフレーク状、樹脂
状や球状等が用いられる。必要とするペーストの粘度に
より、使用する銀粉の粒径は異なるが、通常平均粒径は
2〜10μｍ、最大粒径は50μｍ程度のものが好ましい。
又比較的粗い銀粉と細かい銀粉とを混合して用いること
もでき、形状についても各種のものを適宜混合してもよ
い。

【００２１】本発明に用いるシリカフィラーは平均粒径
1〜20μmで最大粒径50μｍ以下のものである。平均粒径
が１μm以下だと粘度が高くなり、20μｍ以上だと塗布
又は硬化時に樹脂分が流出するのでブリードが発生する
ため好ましくない。最大粒径が50μm以上だとディスペ
ンサーでペーストを塗布するときに、ニードルの出口を
塞ぎ長時間の連続使用ができない。又比較的粗いシリカ
フィラーと細かいシリカフィラーとを混合して用いるこ
ともでき、形状についても各種のものを適宜混合しても
よい。又、必要とされる特性を付与するために本発明以
外の無機フィラーを使用してもよい。

【００２２】本発明における樹脂ペーストには、必要に
より用途に応じた特性を損なわない範囲内で、顔料、染
料、消泡剤、界面活性剤、溶剤等の添加剤を用いること
ができる。本発明の製造法としては、例えば各成分を予
備混合して三本ロール等を用いて、ペーストを得て、真
空下脱抱すること等がある。

【００２３】

【実施例】本発明を実施例で具体的に説明する．各成分
の配合割合は重量部とする．実施例１〜８、比較例１〜１１表1に示した組成の各成分と無機フィラーを配合し、三
本ロールで混練して樹脂ペーストを得た。この樹脂ペー
ストを真空チャンバーにて2mmHgで30分間脱泡した後、
以下の方法により各種の性能を評価した。評価結果を表
1に示す。

【００２４】用いる原料成分・一般式（１）で示される液状エポキシ樹脂（エポキシ
Ａ）：粘度3000mPa・s、エポキシ当量170

【００２５】

【化１】

【００２６】・ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＢＰＡ）：粘度9000mPa・s、エポキシ当量185 ・ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ＢＰＦ）：粘度5000mPa・s、エポキシ当量170 ・反応性希釈剤：フェニルグリシジルエーテル・フェノール硬化剤（Ｂ）：ビスフェノールＦフェノールノボラック樹脂（ＰＮ、数平均分子量６００、水酸基当量１０４）・潜在性硬化剤（Ｃ）：ジシアンジアミド（ＤＤＡ）・シラン化合物（Ｄ）：γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（γ−ＧＰＴＭＳ）・有機ボレート塩（Ｅ）：テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート塩（ＴＰＰＫ）・無機フィラー（Ｆ）：銀粉：粒径が0.1〜50μmで平均粒径3μmのフレーク状シリカフィラー：平均粒径5μｍで最大粒径20μｍのシリカフィラー

【００２７】評価方法粘度：Ｅ型粘度計（３°コーン）を用い２５
℃、２．５ｒｐｍでの値を測定し粘度とした。弾性率：テフロンシート上にペーストを幅１０ｍ
ｍ長さ約１５０ｍｍ厚さ１００μｍに塗布し、２００℃
オーブン中６０分間硬化した後、引っ張り試験機で試験
長１００ｍｍ引っ張り速度１ｍｍ／分にて測定し得られ
た応力ーひずみ曲線の初期勾配より弾性率を算出した。接着強度：２×２ｍｍのシリコンチップをペースト
を用いて銅フレームにマウントし、２００℃中６０秒間
熱板上（ＨＰ硬化）及びオーブンを使用し２００℃６０
分（ＯＶ硬化）で硬化した。硬化後マウント強度測定装
置でを用い２５℃，２５０℃での熱時ダイシェア強度を
測定した。反り量：６×１５×０．３ｍｍシリコンチップを
銅フレーム（２００μｍ厚さ）に導電性樹脂ペーストで
マウントし、２００℃中６０秒間熱板上（ＨＰ硬化）及
びオーブンを使用し２００℃６０分（ＯＶ硬化）で硬化
した後、チップの反りを表面粗さ計（測定長１３ｍｍ）
で測定した。ポットライフ：２５℃の恒温槽内に樹脂ペーストを放置
した時の粘度が初期粘度の１．２倍以上増粘するまでの
日数を測定した。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】実施例１〜８では熱時接着強度、低応力性
（低弾性率、低反り量）及びポットライフ長い優れたペ
ーストが得られるが、比較例１はビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂を使用したため低応力性が悪く、反り量が大
きくなりチップクラックが発生する。比較例２はビスフ
ェノールＦ型エポキシ樹脂を使用したため低応力性が悪
く、反り量が大きくなりチップクラックが発生する。比
較例３は反応性希釈剤の配合量が多く、接着強度が著し
く低下する。比較例４はフェノール硬化剤の配合量が少
なく、接着強度が著しく低下する。比較例５はフェノー
ル硬化剤の配合量が多く、反り量が大きくなりチップク
ラックが発生する。比較例６は潜在性硬化剤の配合量が
少なく、接着強度が著しく低下する。比較例７は潜在性
硬化剤の配合量が多く、反り量が大きくなりチップクラ
ックが発生する。比較例８はシラン化合物の配合量が少
なく、接着強度が著しく低下する。比較例９はシラン化
合物の配合量が多く、反り量が大きくなりチップクラッ
クが発生する。比較例１０は有機ボレート塩の配合量が
少なく、接着強度が著しく低下する。比較例１１は有機
ボレート塩の配合量が多く、ポットライフが著しく短く
なる。

【００３１】

【発明の効果】本発明はＩＣ製造において一般的なイン
ライン硬化方式（ホットプレート硬化、ＨＰ硬化）、バ
ッチ方式（オーブン硬化）両方で硬化が可能で、充分な
接着力、低応力性を有し、ポットライフの長い樹脂ペー
ストを提供するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）一般式（１）で示される液状エポ
キシ樹脂とエポキシ基を有する反応性希釈剤の重量比が
７０：３０〜１００：０である液状エポキシ樹脂、
（Ｂ）フェノール硬化剤、（Ｃ）潜在性硬化剤、（Ｄ）
一般式（２）で示されるシラン化合物、（Ｅ）有機ボレ
ート塩及び（Ｆ）無機フィラーを必須成分とし、成分
（Ａ）１００重量部に対し、成分（Ｂ）が２０〜６０重
量部、成分（Ｃ）が０．５〜５重量部であり、かつ成分
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の合計１００重量部に対し、成分
（Ｄ）が２０〜６０重量部、成分（Ｅ）が０．５〜１０
重量部である半導体用樹脂ペースト。【化１】【化２】（ここでＲ₁:エポキシ基を有する脂肪族又は芳香族官能
基、Ｒ₂:アルコキシ基、Ｒ₃:アルキル基又はアルコキシ
基）