JPS6134085A - フイルム状接合部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体装置における支持部材に半導体素子を
接合するのに適したフィルム状接合部材に関する。

（従来技術） 半導体装置の製造工程の中で、ＩＣ，ＬＳＴなどの半導
体素子と支持部材の接合（以後ダイボンディングと言う
）には、接合部材として金を用いた金−シリコーンの共
晶法るるいはハンダを用いたハンダ法、樹脂接着剤を用
いた接着剤法が用いられているのは周知である。

接合部材として金が用いられている理由は、耐腐食性に
優れていること及びシリコーンと共晶合金を作るため接
着強度に優れていることが挙げられるが、高価格な金會
用いることはコストアンプにつながる。一方、接合部材
にハンダを用いるハンダ法は、コストは安いので一部実
用化されているが、蒸発したハンダやハンダボールが飛
散して電極などに付着し、腐食断線の原因となる可能性
がるる。これに比べて、有機材料からなる接合部材が近
年急速に実用化されてきていて、コスト面。

作業性の面からグイボンディングの主流となシつつめる
（特公５０−１９４３６号公報、特開昭５７−１０４，
２３４号公報、特開昭５７−１２８，９３３号公報等参
照）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の有機接合部材では接合時の樹脂の
収縮が大きいために、半導体素子にストレスを与えて素
子自体を反らせてしまい、これに伴って半導体素子上の
回路に亀裂が生じるなど素子の信頼性を著しく低下させ
てしまう。また、見かけ上、欠点がなくても、封止後の
熱り歴によって同様の問題がおこる。これは大型の素子
になるほど顕著になシ、また。熱膨張係数の大きな銅系
の支持部材を使うと顕著になる。本発明は、このような
問題点を解決するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、新規な接合部
材を提供するものである。

すなわち１本発明は樹脂連続相と樹脂分散相から構成さ
れるフィルムからなるフィルム状接合部材に関する。

本発明の接合部材は、樹脂連続相内に該樹脂と相溶性の
ない樹脂が分散された樹脂の二相構造。

いわゆる海（連続相）−島（分散相）構造を有する。分
散されている樹脂は４球状、フ１／−り状等の任意の形
状で樹脂マトリックス（樹脂連続相）内に分散している
。

樹脂連続相を形成する樹脂と樹脂分散相を形成する樹脂
は、互に非相溶性であればよいが、各々次に示すものが
好ましい。

樹脂連続相を形成する樹脂としては、熱分解温度が３５
０℃以上の耐熱性のものが好ましく、熱可塑性樹脂でも
熱硬化性樹脂でもよい。また、°加熱によって可塑化及
び硬化反応しないものでもよい。

上記熱可塑性樹脂としては、ガラス転移点が１６０℃以
上であるものが好ましい。

以上の条件を満足する場合、封止工程で樹脂の劣化に伴
う半導体素子のはがれや腐食が起こりにくい。

樹脂連続相を形成する樹脂としては、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ
イミド、ポリエーテルイミド、ポリアミトイＳド、ポリ
エーテルエ・−チルケトン。

シリコーン樹脂、ポリスリボン、ポリフェニルサルファ
イド、ポリエーテルスルホン、ボリアミド。

ポリエーテルアミド、ポリカーボネート等があり。

一種で又は二種以上併用して使用される。

これらのうち、好ましい熱可塑性樹脂についてさらに詳
述すると次のとおシである。

総括的には、下記一般式（り又は一般式（１）で表わさ
れる繰シ返えし単位を有する樹脂である。

一般式（１） 一般式（ｎ） ここに、上記一般式（１）中、Ｘは結合１　０　１Ｓ または−Ｃ−でめり、Ｒ４および几６はＨ、ＣＨｓ　。

ＣｘＨｓ　、　Ｃ３Ｈ？　、　ＣＦｓ　’Ｉ、たはＣＣ
Ｉ！ｓで口）、ＹＬｓおよびＲ６は同一でも相異ってい
てもよい。また。

Ｒ１，＆　、　ＲｓおよびＲ４は、　Ｈ、ＣＨｓ　、　
　ＣｚＨｓ　。

Ｃ５Ｈｔ　ｍ　　０ＣＨｓ　＊　　０ＣｚＨＩＩ＋　　
０Ｃ３Ｈ７＋　Ｂ　ｒまたはＣＩ！でｓｂ、　Ｒ１１Ｒ
２１Ｒｓ＞よびＲ４は同一でも相異ってもよい。更に上
記繰シ返えし単位は適宜の組み合わせで結合してもよい
。

上記樹脂の具体例としては次の如きものが挙げられる。

上記に於て。商品例として他に、アスト、レル３６ｏ（
カーポランダム社製、ポリアリーレンスルホン）、エコ
ノール（カーボランダム社ａ、ポリアリーレンエステル
）も包含される。

樹脂分散相を形成する樹脂としては９本発明の効果を奏
するために弾性を有するものが好ましく。

このために、熱可塑性樹脂が好ましい。

このような樹脂としては、不飽和重合性単量体の重合体
、ポリアミド、ポリエステル、シリコーンゴム、ポリウ
レタン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフ
ェニレンサルファイド等かラシ、これらは一種で又は二
種以上併用して使用される。

上記不飽和重合性単量体としては、エチレン。

プロピレン等のオレフィン、ブタジェン、イソプレン等
のジオレフィン、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピ
ル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル
等のアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタク
リル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブ
チル、メタクリル酸２−エチルヘキシル等のメタクリル
酸エステル、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルト
ルエン、ｔ−ブチルスチレン等のスチレン系単量体。

アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビ
ニルなどがロシ、これらの重合体としては。

単独重合体でも共重合体でもよく、また、架橋されてい
てもよい。また、スチレン系単量体、シアン化ビニル等
の単独重合体が比較的小さい弾性を有するものは、他の
不飽和単量体（例えば、オレフィン、ジオレフィン、ア
クリル酸エステル等）と共重合させたものを使用するの
が好ましい。

上記接合部材には、充填剤及び／又は密着性改善剤が含
まれていてもよい。

充填剤としては導電性または絶縁性の粉末状充填剤が例
示されるが、半導体素子から発生する熱を特は支持部材
に放散させる必要がある場合には。

充填剤として銀粉、グラファイトやカーボンブランク等
の炭素粉末、又は炭素粉末と銀粉末との混合物を使用す
ることにより接合部材の熱伝導率を向上させることがで
きる。更には接着力の向上。

揺変性の付与等を目的として、必要に応じてシリカ、金
属酸化物１石英ガラス粉末を使用することも可能である
。これらの使用量は適宜決定されるが、樹脂に対して０
〜１０重量％が好ましく、場合によ９３０重量％まで含
有することができる。

密着性改善剤としては、シラン系、アルミ系。

チタン系等の各種カンプリング剤がロシ、これらは１分
散相樹脂に予め２分散又は付着させておくのが好ましい
。これらの使用量は樹脂の総量に対して０〜０．３重量
％が好ましい。

本発明に係る接合部材は次のようにして製造できる。

連続相を形成する樹脂を溶剤に溶解し、これに分散相を
形成する樹脂を添加し、フェノを得る。

ここで９分散相を形成する樹脂は、連続相を形成する樹
脂と非相溶性のものでるり、また上記溶剤に溶解しない
ものが使用される。分散相を形成する樹脂は１球状、フ
レーク状等の固体小片で、平均粒径が乾燥状態で０．１
〜５０μＩｎのものが好ましく、平均粒径は１〜３０μ
ｒｎであるのが特に好ましい。

上記溶剤としては、プチルセロンルブ、Ｎ−メチルピロ
リドン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド
、ジメチルアセトアミド、シクロヘキサノン等がるる。

また、上記した充填剤を上記接合用フェノに添加しても
よい。

なお、ここで、熱硬化性樹脂を連続相とする場合には、
適宜硬化剤が添加される。硬化剤としては、エポキシ樹
脂に対して酸無水物、アミン等がアシ、硬化性ポリウレ
タンとしては、主剤のアクリルポリオール、ポリエステ
ルポリオールに対して硬化剤のポリイソシアネートが共
存させられる。

次いで、このようにして得られたフェノを、ガラス板等
適当な基板に成膜し、乾燥して溶剤を除去し、フィルム
とし、これを適当な大きさに切断して、接合用フィルム
片を得る。この時、熱硬化性樹脂を使用した時は、該樹
脂は、完全に硬化させず、最大限半硬化状態とされる。

フィルムの厚さは、１〜１００μｍが好ましい。

本発明のフィルム状接合部材を用いて、半導体装置にお
ける支持部材に半導体素子を接合するには２次のような
方法がおる。

は）上記フィルム状接合部材を支持部材に載せ。

この上に半導体素子を載置して加熱処理をする。

（２）支持部拐に、上記フィルム状接合部材を熱圧着し
て、支持部材上に接合部材層を形成し、これに半導体素
子を載置して、熱処理する。

（３）半導体素子の接合面に、フィルム状接合部材を熱
圧着して、半導体素子の接合面上に接合部材を形成し、
これを支持部材に載置して熱処理する。

なお、フィルム状接合部材は、リポ／状のものを適宜の
大きさに切断しながら接合工程に供給するようにしても
よい。

このような処理の後、適宜に封止工程が施こされる。封
止方法としては、樹脂封止、ガラス封止。

セラミンク封止等がろる。

このようにして得られた半導体装置の一例を第１図に示
す。第１図は、樹脂封止型半導体装置の一例を示す断面
図でアシ、支持部材（リードフレーム）１に、接合部材
２を介して半導体素子３が接合されてお）、半導体素子
３と外部引出し線４はワイヤ５によってワイヤボンディ
ングされている。全体がエポキシ樹脂６で封止されてい
る。

上記支持部材としては、金属支持体（リードフレーム）
、ガラスエポキシ基板、セラミック基板等半導体装置の
基板として知られているものが使用できるが、特に、金
属支持体、なかでも銅リードフレームを用いた時に１本
発明に係る接合部材を使用することによる効果が顕著で
ある。

（作用） 本発明に係るフィルム状接合部材は、樹脂連続相と樹脂
分散相から構成されているため、接合時における該部材
の硬化収縮が小さく、従って、該フィルム状接合部材を
使用して支持部材に接合された半導体素子にそりがなく
、半導体素子の信頼性を低下させることがない。この効
果を得るために、樹脂連続相に対して樹脂分散相が２〜
５０重量％の割合で存在するのが好ましく、特に１０〜
３０重量係存在するのが好ましい。

（実施例） 比較例１ ポリエーテルスルホン（ＶＩＣＴＲＥＸ　　１．Ｃ，Ｉ
社製）１０重量部、銀粉末（平均粒子径１．２μｍ）１
０重量部及びＮ−メチルピロリドン１００重量部を均一
に混合した。この組成物をガラス板の上に塗布し、８０
℃９１時間、２００°Ｃ３時間で溶媒を加熱除去して、
厚さ３０μｍのフィルムを得た。

実施例１ ポリエーテルスルホン（ＶＩＣＴＲＥＸ　　１．Ｃ，Ｉ
社製）１０重量部、銀粉末（平均粒子径１．２μｍ）１
０重量部、ポリエチレンの球状粒子（平均粒子径５μ）
１重量部及びＮ−メチルピロリドン１００重量部を均一
に混合した。この組成物をガラス板の上に塗布し、８０
°Ｃ，１時間、２００℃、３時間で溶媒を加熱除去して
、厚さ３０μｍのフィルムを得た。

実施例２ ポリｘ−チルスルホｙ（ＶＩＣＴＲＥＸ　　１．Ｃ，Ｉ
社製）１０重量部、銀粉末（平均粒子径１．２μｍ）１
０重量部、６−ナイロンの７レ一ク状粒子（平均粒子径
１０μ）１重量部及びＮ−メチルピロリドン１００重量
部を均一に混合した。この組成物をガラス板の上に塗布
し、８０℃、１時間、２００℃、３時間で溶媒を加熱除
去して、厚さ３０μｍの接合用フィルムを得た。

応用例１〜８ 比較例１及び実施例１〜２で得られたフィルムを５ｍｍ
角に切断し、これを支持部材上に載せ。

３５０℃で１０秒間熱溶着させた後、半導体素子（シリ
コーンチップ５ｍｍ角）を載置して、荷重１００　ｇｗ
／ｃｍ”をかけて４００℃で５秒間加熱処理して接合し
九。得られた半導体素子が接合された支持部材を用いて
、ベレットの支持部材へ接着強度及びそシを調べた。こ
の結果を表１に示す。

なお、応用例２〜３で別に得られた半導体素子が接合さ
れた支持部材をエポキシ樹脂で封止して第１図に示すよ
うな半導体装置としたが、半導体素子に異常はなく、ヒ
ートサイクル試験しても異常はなかった。

表１試験結果 ＊１）接着強度試験 半導体素子が接合された支持部材を水平に２００℃又は
２５０℃に保たれたヒートブロック上に固定し、プッシ
ュプルゲージのロンドが支持部材上を水平に移動するよ
う圧して、半導体素子の側面を押圧し、ペレットがはが
れた時のブツシュグルゲージの目盛シを読んだ。

＊２）顕微鏡に多重干渉装置を対物レンズ側に取シ付け
て、ベレット表面にできた干渉し′まの最初の間隔を測
定し。

（ただし、λは波長、Ｘは干渉しまの間隔である）で求
めたものでろる。

（発明の効果） 本発明に係るフィルム状接合部材を使用して支持部材に
接合された半導体素子は、そりがなく。

半導体素子表面の回路に亀裂を生じるようなことがなく
、半導体装置として信頼性が高いものを得ることができ
る。　　　　　。

【図面の簡単な説明】

第１図は、樹脂封止型半導体装置の一例を示す断面図で
ある。 符号の説明 １・・・支持部材　　　　　２・・・接合部材　３３・
・・半導体素子　　　　４・・・外部引出し線５・・・
ワイヤ　　　　　　６・・・エポキシ樹脂第１７　　　
１・屈曲 ２１椿合僻廿 ３：生得４（シ ４：’ｙ）ｊＩｖ弓すし刑綻 引つイヤ ６：ｌどキシオ敏脂

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、樹脂連続相と樹脂分散相から構成されるフィルムか
   らなるフィルム状接合部材。 ２、樹脂連続相の樹脂が、熱分解開始温度が３５０℃以
   上の樹脂である特許請求の範囲第１項記載のフィルム状
   接合部材。 ３、樹脂連続相の樹脂が、エポキシ樹脂、フェノール樹
   脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド、ポ
   リエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエ
   ーテルケトン、シリコーン樹脂、ポリスルホン、ポリフ
   ェニルサルファイド、ポリエーテルスルン、ポリアミド
   、ポリエーテルアミド及びポリカーボネートからなる群
   から選ばれた少なくとも一種の樹脂である特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載のフィルム状接合部材。 ４、樹脂連続相の樹脂がガラス転移点１６０℃以上の熱
   可塑性樹脂である特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   のフィルム状接合部材。 ５、樹脂連続相の樹脂が芳香族ポリエーテルアミド、ポ
   リカーボネート、芳香族ポリエステル、ポリスルホン、
   ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、
   ポリエーテルイミド及びポリエーテルエーテルケトンか
   らなる群から選ばれた少なくとも一種の樹脂である特許
   請求の範囲第４項記載のフィルム状接合部材。 ６、樹脂分散相の樹脂が、樹脂連続相の樹脂と非相溶性
   であり、かつ弾性に富む樹脂である特許請求の範囲第１
   項記載のフィルム状接合部材。 ７、樹脂分散相の樹脂が、熱可塑性樹脂である特許請求
   の範囲第６項記載のフィルム状接合部材。 ８、樹脂分散相の樹脂が、不飽和重合性単量体の重合体
   、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、シリコー
   ンゴム、ポリスルホン、ポリフェニレンサルファイド及
   びポリエーテルスルホンからなる群から選ばれた少なく
   とも一種の樹脂である特許請求の範囲第７項記載のフィ
   ルム状接合部材。 ９、不飽和重合性単量体の重合体が、オレフィン、ジオ
   レフィン、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステ
   ルからなる群から選ばれた少なくとも一種の単量体の重
   合体及び共重合体並びに該単量体とスチレン系単量体又
   はシアン化ビニルの共重合体からなる群から選ばれた少
   なくとも一種の重合体である特許請求の範囲第８項記載
   のフィルム状接合部材。