JP2007231195A - High temperature curable polyorganosiloxane composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、硬化性ポリオルガノシロキサン組成物に関し、詳細には、半導体装置のエポキシ樹脂封止工程において硬化し、ボイドの無い接着層を形成することが可能な硬化性組成物に関する。 The present invention relates to a curable polyorganosiloxane composition, and more particularly to a curable composition that can be cured in an epoxy resin sealing process of a semiconductor device to form an adhesive layer without voids.
半導体装置は、通常、ウェハダイシング用のダイシングマウントに大径のシリコンウエハをダイシングテープに粘着させて固定する工程、固定された前記シリコンウエハを切断して、半導体チップに加工するダイシング工程、シリコンチップを前記ダイシングテープより剥離して分離する工程、および硬化性の液状接着剤(通常、ダイボンド剤と称される)等を用いて、前記半導体チップをリードフレームに接着固定する工程、即ち、ダイボンド工程を経て製造される。 A semiconductor device usually includes a step of adhering and fixing a large-diameter silicon wafer to a dicing mount for wafer dicing, a dicing step of cutting the fixed silicon wafer into a semiconductor chip, and a silicon chip A step of separating and separating from the dicing tape, and a step of adhering and fixing the semiconductor chip to the lead frame using a curable liquid adhesive (usually referred to as a die bond agent). It is manufactured through.
最近、工程の簡略化を図るため、また、液状接着剤を使用した際の液状成分による半導体部品の汚染等の問題を回避するために、シリコンウエハ粘着固定用のダイシングテープの機能と、半導体チップをリードフレームに接着固定するダイボンド剤としての機能とを兼ね備えた、ダイシング・ダイボンド用接着シートが使用されている。 Recently, in order to simplify the process and to avoid problems such as contamination of semiconductor parts due to liquid components when using liquid adhesive, the function of the dicing tape for silicon wafer adhesive fixing and the semiconductor chip A dicing / die bonding adhesive sheet having a function as a die bonding agent for adhering and fixing to a lead frame is used.
ダイシング・ダイボンド用接着シートとして、特開平9−67558号にポリイミド系樹脂を含む接着剤組成物が提案されているが(特許文献1)、ポリイミド系樹脂はTgが高く、高弾性率であるため、半導体部品と接着基材間の熱的な応力を緩和することが不十分であり、クラックを生じる等、半導体部品の信頼性を低下する原因となっていた。 As an adhesive sheet for dicing and die bonding, an adhesive composition containing a polyimide resin is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-67558 (Patent Document 1), but the polyimide resin has a high Tg and a high elastic modulus. In addition, it is insufficient to relieve the thermal stress between the semiconductor component and the adhesive base material, causing cracks and the like, leading to a decrease in the reliability of the semiconductor component.
より低いTgと弾性率を備え、粘着性と熱硬化性との双方の性能を示すシリコーン系接着剤も知られている(特許文献2〜4)。これらは、空気中の水分・湿気により架橋硬化する室温硬化性のものであり、所望の大きな接着力を得るまでに数日から数週間の長期間を有し、前述の半導体装置の製造に用いられるダイシング用感圧性接着剤としても、またダイボンド用感圧性接着剤としても、生産性の点で問題がある。
半導体基板は表面上に配線パターン等による所謂ギャップを有し、平坦ではない。このような基板に、シリコンチップを接着する際、接着剤がギャップ間を埋めて、ギャップ内の空気を追い出すことができないと、接着剤硬化物中にボイドとして残ることになり、これが、半田リフロー工程で爆発する場合がある。上記従来の組成物、特にポリイミド系樹脂、を用いた場合には、該ギャップを埋めるために、高い加重を加える必要があった。しかし、半導体パッケージの小型化の目的から、ウエハが100μm前後と薄くなり、高加重をかけて圧着した際に、チップが破壊される場合がある。そこで、本発明は、ギャップフィル性能に優れ、高圧を負荷せずともボイドの無い硬化物を与える組成物を提供することを目的とする。 The semiconductor substrate has a so-called gap due to a wiring pattern or the like on the surface and is not flat. When bonding the silicon chip to such a substrate, if the adhesive fills the gap and the air in the gap cannot be expelled, it will remain as a void in the cured adhesive, which is the solder reflow May explode in the process. In the case of using the above conventional composition, particularly a polyimide resin, it is necessary to apply a high load in order to fill the gap. However, for the purpose of reducing the size of the semiconductor package, the wafer may be as thin as about 100 μm, and the chip may be destroyed when the wafer is pressed under a high load. Then, an object of this invention is to provide the composition which is excellent in gap fill performance and gives the hardened | cured material which does not have a void even if high pressure is not loaded.
即ち、本発明は下記のものである。
(A)下記(i)と(ii)とを、(i)の(ii)に対する質量比30/70〜70/30で縮合反応に付して得られる混合物、
(i)下記式(1)で示される分子中に少なくとも1個のアルケニル基を有する分子鎖末端に水酸基を有するオルガノポリシロキサン、
That is, the present invention is as follows.
(A) A mixture obtained by subjecting (i) and (ii) below to a condensation reaction at a mass ratio of (i) to (ii) of 30/70 to 70/30,
(I) an organopolysiloxane having a hydroxyl group at the end of a molecular chain having at least one alkenyl group in the molecule represented by the following formula (1);
(R1は、互いに独立に、炭素原子数1〜10の置換もしくは非置換の一価炭化水素基であり、mは30%トルエン溶液での粘度が、1,000〜100,000mPa・sとなるような数である)、
(ii)(R2 3SiO1/2)単位と(SiO2)単位を、(R2 3SiO1/2)単位の(SiO2)単位に対するモル比0.5〜1.5で含み、但しR2は炭素原子数1〜10の置換もしくは非置換の一価炭化水素基である、オルガノポリシロキサンレジン、
及び
(B)ジアシルパーオキサイド及びジアルキルパーオキサイドから選ばれる少なくとも1種の有機過酸化物、
を含み、温度130〜250℃で硬化することを特徴とする組成物。
(R 1 is, independently of each other, a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and m is a viscosity in a 30% toluene solution of 1,000 to 100,000 mPa · s. ),
(Ii) comprising (R 2 3 SiO 1/2 ) units and (SiO 2 ) units in a molar ratio of (R 2 3 SiO 1/2 ) units to (SiO 2 ) units of 0.5 to 1.5, Where R 2 is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, an organopolysiloxane resin,
And (B) at least one organic peroxide selected from diacyl peroxide and dialkyl peroxide,
And a composition that is cured at a temperature of 130 to 250 ° C.
上記本発明の組成物は、シリコンチップを基板に圧着する際には柔軟な状態であり、さらに、封止成型温度、例えば170℃、でも、完全には硬化されていない状態であるので、封止成型圧力を利用して、トラップされた空気を抜くことができ、ボイドの発生を抑えることができる。 The composition of the present invention is in a flexible state when the silicon chip is pressure-bonded to the substrate, and is not completely cured even at a sealing molding temperature, for example, 170 ° C. The trapped air can be extracted by using the stationary pressure, and the generation of voids can be suppressed.
本発明の組成物において(A)成分は、前記(i)のオルガノポリシロキサン成分と(ii)のオルガノシロキサンレジン成分を縮合反応に付した反応混合物である。
(i)成分は、下記式(1)で示される分子中に少なくとも1個のアルケニル基を有する分子鎖末端に水酸基を有するオルガノポリシロキサンである。
In the composition of the present invention, the component (A) is a reaction mixture obtained by subjecting the organopolysiloxane component (i) and the organosiloxane resin component (ii) to a condensation reaction.
The component (i) is an organopolysiloxane having a hydroxyl group at the end of a molecular chain having at least one alkenyl group in the molecule represented by the following formula (1).
R1は、互いに独立に、炭素原子数1〜10の置換もしくは非置換の一価炭化水素基であり、mは30%トルエン溶液での粘度が、1,000〜100,000mPa・sとなるような数である。上記R1としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、tert-ブチル基、ヘキシル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などのアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基;3,3,3-トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換炭化水素基、及びシアノ置換炭化水素等が挙げられる。これらの中で特に好ましくはメチル基、エチル基、ビニル基、プロピル基等である。
R 1 is independently a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and m has a viscosity in a 30% toluene solution of 1,000 to 100,000 mPa · s. It is a number like this. Examples of R 1 include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, tert-butyl, and hexyl; vinyl, allyl, propenyl, isopropenyl, butenyl, and the like. Alkenyl group; cycloalkyl group such as cyclohexyl group; aryl group such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group; aralkyl group such as benzyl group, phenylethyl group; 3,3,3-trifluoropropyl group, etc. Examples include halogen-substituted hydrocarbon groups and cyano-substituted hydrocarbons. Among these, a methyl group, an ethyl group, a vinyl group, a propyl group and the like are particularly preferable.
この(i)成分は、回転粘度計による測定法で、30質量%トルエン溶液の25℃における粘度が、1,000〜100,000mPa・s以下、好ましくは5,000〜75,000mPa・sである。前記溶液粘度が高すぎるジオルガノポリシロキサンでは、組成物が高粘度になりすぎて、製造時の撹拌、混合等の作業が困難となり、また、フィルム状に塗布することが困難となる場合がある。 This component (i) is measured by a rotational viscometer, and the viscosity of a 30% by weight toluene solution at 25 ° C. is 1,000 to 100,000 mPa · s or less, preferably 5,000 to 75,000 mPa · s. is there. In the case of the diorganopolysiloxane having a too high solution viscosity, the composition becomes too high in viscosity, making it difficult to perform operations such as stirring and mixing during production, and it may be difficult to apply in a film form. .
(i)オルガノポリシロキサンの好適な例としては、下記式(2)で表されるものが挙げられる。 (I) As a suitable example of organopolysiloxane, what is represented by following formula (2) is mentioned.
(ii)オルガノポリシロキサンレジンは、(R2 3SiO1/2)単位と(SiO2)単位を、(R2 3SiO1/2)単位の(SiO2)単位に対するモル比が0.5〜1.5、好ましくは0.6〜1.0で含むレジン、即ち、室温で固体状の樹脂、である。該モル比が、0.6未満のレジンでは、粘着力、タック性の十分な組成物を得ることが困難であり、一方、1.7を超えるレジンでも同様である。 (Ii) organopolysiloxane resin is, (R 2 3 SiO 1/2) units and the (SiO 2) units, the molar ratio of (R 2 3 SiO 1/2) units (SiO 2) units 0.5 Resin containing at ˜1.5, preferably 0.6 to 1.0, ie, a resin that is solid at room temperature. When the resin has a molar ratio of less than 0.6, it is difficult to obtain a composition having sufficient adhesive strength and tackiness, and the same applies to resins having a molar ratio of more than 1.7.
R2は、互いに独立に、炭素原子数1〜10、好ましくは1〜6の置換もしくは非置換の一価炭化水素基である。R2としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基等のアリール基、ビニル基、アリル基、ヘキセニル基のアルケニル基等が挙げられ、これらの中でも、メチル基が好ましい。 R 2 is independently a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms. Examples of R 2 include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group, a cycloalkyl group such as a cyclohexyl group, an aryl group such as a phenyl group, an alkenyl group such as a vinyl group, an allyl group, and a hexenyl group. Among these, a methyl group is preferable.
この(ii)オルガノポリシロキサンレジンは、ケイ素原子に結合した水酸基(シラノール基)を有してよく、その場合、オルガノポリシロキサンレジン100gに対して水酸基の含有量は0.02〜0.1モル/100g、好ましくは0.02〜0.05mol/100g程度である。水酸基の含有量が前記上限値を超えると、本組成物の熱硬化性が低下することがある。更に、この(ii)成分は、本発明の目的及び効果を損ねない範囲において、式:R2SiO3/2で表される3官能性単位、及び/又は式:R2 2SiOで表される2官能性単位(前記各式中、R2は前記と同じである)を、本発明の目的を損なわない範囲で有していてもよい。 This (ii) organopolysiloxane resin may have a hydroxyl group (silanol group) bonded to a silicon atom. In this case, the hydroxyl group content is 0.02 to 0.1 mol per 100 g of the organopolysiloxane resin. / 100 g, preferably about 0.02 to 0.05 mol / 100 g. When the hydroxyl group content exceeds the upper limit, the thermosetting property of the composition may be lowered. Further, the component (ii) is represented by a trifunctional unit represented by the formula: R 2 SiO 3/2 and / or a formula: R 2 2 SiO, as long as the object and effect of the present invention are not impaired. that bifunctional units (in each of the formulas above, R 2 is same as that defined above), and may have a range that does not impair the object of the present invention.
この(ii)オルガノポリシロキサンレジンの好適な例としては、下記平均組成式(3)で示されるオルガノポリシロキサンレジンがあげられる。 Preferable examples of this (ii) organopolysiloxane resin include organopolysiloxane resins represented by the following average composition formula (3).
上記(i)成分と(ii)成分との使用割合は、(i)成分/(ii)成分の質量比が、30〜70/70〜30、好ましくは40/60〜60/40の範囲の割合である。 The proportion of the component (i) and component (ii) used is such that the mass ratio of component (i) / component (ii) is 30 to 70/70 to 30, preferably 40/60 to 60/40. It is a ratio.
本発明の組成物は、上記(i)成分と(ii)成分とを縮合反応混合物として含む。縮合反応は、両成分が可溶なトルエン等の溶剤中に両成分を溶解して混合し、アンモニア等の塩基性触媒もしくはアルカリ性触媒を用いて、室温〜還流温度の条件下で行う。反応後に、縮合反応で生成した水を、トルエン等と共沸させて除去する。 The composition of this invention contains the said (i) component and (ii) component as a condensation reaction mixture. The condensation reaction is performed by dissolving both components in a solvent such as toluene in which both components are soluble and mixing them, and using a basic catalyst such as ammonia or an alkaline catalyst at room temperature to reflux temperature. After the reaction, water produced by the condensation reaction is removed by azeotropic distillation with toluene or the like.
(B)ジアシルパーオキサイド及びジアルキルパーオキサイドから選ばれる少なくとも1種の有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ビス(3−メチルベンゾイル)パーオキサイド、ビス(4−メチルベンゾイル)パーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、p−クロロベンゾイルパーオキサイド等の、ジアシルパーオキサイド及びジクミルパーオキサイド、ビス(t−ブチル)パーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルクミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド、およびこれらの混合物が挙げられる。1分間半減期における分解温度が、160℃以上、好ましくは170℃以上である、ジクミルパーオキサイド、ビス(t−ブチル)パーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルクミルパーオキサイド等が、半導体チップを封止するエポキシ樹脂の熱硬化時に、組成物も硬化するように調整し易いので好ましい。該有機過酸化物の配合量は、上記(i)および(ii)成分中のアルケニル基量に依存して調整されるが、典型的には、(i)と(ii)の合計量100質量部に対して、0.1〜10質量部、より典型的には0.5〜5質量部である。 (B) As at least one organic peroxide selected from diacyl peroxide and dialkyl peroxide, for example, benzoyl peroxide, bis (3-methylbenzoyl) peroxide, bis (4-methylbenzoyl) peroxide, Diacyl peroxide and dicumyl peroxide, bis (t-butyl) peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-), such as 2,4-dichlorobenzoyl peroxide and p-chlorobenzoyl peroxide Butylperoxy) hexane, dialkyl peroxides such as t-butylcumyl peroxide, and mixtures thereof. Dicumyl peroxide, bis (t-butyl) peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butyl) having a decomposition temperature of 160 ° C. or higher, preferably 170 ° C. or higher, with a half-life of 1 minute. Peroxy) hexane, t-butylcumyl peroxide, and the like are preferable because they can be easily adjusted so that the composition is cured when the epoxy resin for sealing the semiconductor chip is thermally cured. The blending amount of the organic peroxide is adjusted depending on the amount of alkenyl group in the components (i) and (ii), but typically, the total amount of (i) and (ii) is 100 mass. 0.1 to 10 parts by mass, more typically 0.5 to 5 parts by mass with respect to parts.
本発明の組成物は、130〜250℃で硬化する。該硬化温度は、例えば図1に示すように、DSCで測定することができ、但し同図において、横軸は温度(℃)である。同図に示すように、通常、発熱ピーク幅は広いので、該発熱の開始から終了までが、実質的に上記温度範囲に観測されればよい。該温度範囲であれば、通常のエポキシ樹脂による封止温度、120〜250℃、で半硬化状態であり、基板と組成物層との間に空気がトラップされた場合であっても、該空気が抜け易い。上記温度範囲内の、所望の硬化温度に調節するために、(B)有機過酸化物の分解を遅延させるための(C)硬化遅延剤を添加することができる。該硬化遅延剤としてはα-メチルスチレンダイマー及びその誘導体、n−ブチルメルカプタン、t−ブチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン等のメルカプタン類が挙げられる。臭気の点から、α-メチルスチレンダイマーを用いることが好ましい。該硬化遅延剤の配合量は、有機過酸化物及び所望の硬化温度に依存して、適宜調整するが、典型的には0.01〜5質量部であり、より好ましくは0.1〜1質量部である。 The composition of the present invention cures at 130-250 ° C. The curing temperature can be measured by DSC, for example, as shown in FIG. 1, where the horizontal axis is temperature (° C.). As shown in the figure, since the exothermic peak width is usually wide, it is sufficient that the start to the end of the exotherm is substantially observed in the above temperature range. If it is within this temperature range, it is in a semi-cured state at a normal epoxy resin sealing temperature of 120 to 250 ° C., and even if air is trapped between the substrate and the composition layer, the air Is easy to come off. In order to adjust to the desired curing temperature within the above temperature range, (C) a curing retarder for delaying the decomposition of the organic peroxide can be added. Examples of the curing retarder include mercaptans such as α-methylstyrene dimer and derivatives thereof, n-butyl mercaptan, t-butyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan and the like. From the viewpoint of odor, it is preferable to use α-methylstyrene dimer. Although the compounding quantity of this hardening retarder is suitably adjusted depending on an organic peroxide and desired hardening temperature, it is typically 0.01-5 mass parts, More preferably, it is 0.1-1 Part by mass.
本発明の組成物を、フィルム上に塗布する場合には、有機溶剤で希釈して塗布し易い粘度にする。該有機溶剤をとしては、例えば、トルエン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン等を挙げられる。有機溶剤の使用量は、所望の粘度に応じて調整すればよいが、上記(A)、(B)成分、および場合により用いる(C)の全量100質量部に対して、典型的には20〜400質量部、より典型的には30〜300質量部程度である。 When the composition of the present invention is applied on a film, it is diluted with an organic solvent so that the viscosity is easy to apply. Examples of the organic solvent include toluene, xylene, hexane, heptane, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, and the like. The amount of the organic solvent used may be adjusted according to the desired viscosity, but typically 20 parts per 100 parts by weight of the total amount of the components (A) and (B) and optionally used (C). About 400 parts by mass, more typically about 30-300 parts by mass.
また、本発明組成物の硬化物の接着強度を向上させるため、接着助剤を添加してもよい。該接着助剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のシラン化合物、およびこれらの混合物を挙げることができる。接着助剤の配合量は、上記(i)、(ii)成分の種類等によって異なるが、上記(A)〜(C)成分の全量100質量部に対して、典型的には、0.2〜20質量部、より典型的には1〜10質量部程度である。 Moreover, in order to improve the adhesive strength of the hardened | cured material of this invention composition, you may add an adhesion aid. Examples of the adhesion assistant include vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, acryloxypropyltrimethoxysilane, acryloxypropylmethyldimethoxysilane, acryloxypropyltriethoxysilane, and methacryloxypropyltrimethoxy. Mention may be made of silane compounds such as silane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, methacryloxypropyltriethoxysilane, glycidoxypropyltrimethoxysilane, glycidoxypropyltriethoxysilane, and mixtures thereof. The compounding amount of the adhesion assistant varies depending on the types of the above components (i) and (ii), but is typically 0.2 to 20 with respect to 100 parts by mass of the total amount of the components (A) to (C). It is about 1 to 10 parts by mass, more typically about 1 to 10 parts by mass.
その他、本発明の目的を損なわない量で、シリカ微粉末、アルミナ微粉末、酸化チタン、カーボンブラック、導電性粒子等の充填剤;無機系または有機系の顔料、染料等の着色剤;塗れ向上剤等の添加剤を適宜配合してもよい。 Other fillers such as silica fine powder, alumina fine powder, titanium oxide, carbon black, and conductive particles in amounts that do not impair the object of the present invention; colorants such as inorganic or organic pigments and dyes; You may mix | blend additives, such as an agent, suitably.
本発明の組成物は、(A)の縮合物、(B)及びその他の添加剤をミキサー等により混合し調製することができる。 The composition of the present invention can be prepared by mixing the condensate (A), (B) and other additives with a mixer or the like.
本発明の組成物を、フィルム基材上に施与して、粘着性及び接着性フィルムとすることができる。フィルム基材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、紙、金属箔等が挙げられる。これらのフィルム基材表面を、離型剤で処理してもよい。本発明の組成物は、該フィルム基材上に直接施与するか、あるいは溶剤に溶解した状態で塗布して乾燥し、層を形成する。層の厚さには、制限は無く、目的に応じ選択することができる。通常0.01〜0.2mmである。 The composition of the present invention can be applied onto a film substrate to form a tacky and adhesive film. Examples of the film substrate include polyethylene, polypropylene, polyester, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, polytetrafluoroethylene, paper, and metal foil. You may process these film base-material surfaces with a mold release agent. The composition of the present invention is applied directly on the film substrate or applied in a solvent and dried to form a layer. The thickness of the layer is not limited and can be selected according to the purpose. Usually 0.01 to 0.2 mm.
組成物を溶剤で希釈して施与した場合には、溶媒を乾燥する。乾燥条件は、組成物が硬化しない温度で行う。目的とする膜厚にもよるが、通常、室温で2時間以上、40〜120℃で1〜20分である。より高温で、また加熱時間が長いと、シリコーン組成物が硬化し始め、本発明の目的が達成できない場合がある。 If the composition is applied diluted with a solvent, the solvent is dried. Drying conditions are performed at a temperature at which the composition does not cure. Although it depends on the target film thickness, it is usually 2 hours or more at room temperature and 1 to 20 minutes at 40 to 120 ° C. If the temperature is higher and the heating time is longer, the silicone composition starts to cure, and the object of the present invention may not be achieved.
さらに、保護フィルムとして、組成物層の上面にフィルム基材をラミネートすることが好ましい。保護フィルムを使用する時には、該保護フィルムを剥がし、露出された組成物層を基材に圧着し、この状態で目的の工程を達成した後、次いでもう一方のフィルム基材を剥がし、他の基材に圧着、加熱接着させる。本発明のフィルムをダイシング−ダイボンド用フィルムとして使用する場合には、該フィルムの保護フィルム基材を剥がし、ウエハに圧着、固定し、この状態でダイシング(切断分離)する。次に、ピックアップ工程で、シリコーン接着剤の付着した半導体チップを、基材フィルムから剥離して取り出し、リードフレームなどの基材に圧着、加熱接着させる。このときの圧着温度としては、180℃以下、特に160℃以下であることが好ましい。圧着温度が上記温度を超えるとシリコンチップに反りが生じ、チップの割れ、電気的接続不良等の原因となり好ましくない。また、圧着温度が上記温度を超えると組成物の硬化が進むためギャップフィル、即ち、基板上の配線間のギャップ等を組成物で埋めること、が完全に行えずボイドの原因となり信頼性が低下し、さらに、十分な樹脂の硬化に伴い接着力が低下するため、エポキシ樹脂で封止する際に成型圧力によってチップの位置ずれを起こし易くなる。圧着の際の圧力は0.01〜0.5MPa、特に0.01〜0.3MPaで1〜10秒程度加圧することが好ましい。加える圧力が0.01MPa未満であると、シリコンチップを十分に固定することができない。また、0.5MPaを超えると、シリコンチップを破壊する恐れがある。 Furthermore, it is preferable to laminate a film base material on the upper surface of the composition layer as a protective film. When using a protective film, the protective film is peeled off, and the exposed composition layer is pressure-bonded to the substrate. After the target step is achieved in this state, the other film substrate is then peeled off and another substrate is removed. Crimp and heat bond to the material. When the film of the present invention is used as a film for dicing-die bonding, the protective film substrate of the film is peeled off, pressure bonded and fixed to the wafer, and dicing (cutting separation) is performed in this state. Next, in the pick-up process, the semiconductor chip to which the silicone adhesive is attached is peeled off from the base film and taken out, and is pressure-bonded to a base such as a lead frame and thermally bonded. At this time, the pressure bonding temperature is preferably 180 ° C. or lower, particularly 160 ° C. or lower. When the pressure bonding temperature exceeds the above temperature, the silicon chip is warped, which is not preferable because it causes chip cracking, poor electrical connection, and the like. In addition, since the curing of the composition proceeds when the crimping temperature exceeds the above temperature, gap fill, that is, the gap between wirings on the substrate cannot be completely filled with the composition, resulting in voids and reduced reliability. In addition, since the adhesive force decreases with sufficient curing of the resin, the chip is liable to be displaced due to molding pressure when sealing with an epoxy resin. The pressure at the time of pressure bonding is preferably 0.01 to 0.5 MPa, and particularly preferably 0.01 to 0.3 MPa for about 1 to 10 seconds. If the applied pressure is less than 0.01 MPa, the silicon chip cannot be sufficiently fixed. Further, if it exceeds 0.5 MPa, the silicon chip may be destroyed.
本発明の組成物は、フィルム上に塗布しない場合には、リードフレームなどの基材に目的の厚さになるように直接施与するか、あるいは溶剤に溶解した状態で塗布して乾燥し、該施与された組成物上に、被接着体を圧着して固定し、加熱して組成物を硬化して使用する。 When the composition of the present invention is not coated on a film, it is directly applied to a substrate such as a lead frame so as to have a desired thickness, or is coated and dried in a state dissolved in a solvent, The adherend is fixed on the applied composition by pressure bonding, and the composition is heated to cure and used.
組成物の硬化は、上述のとおり、130〜250℃、好ましくは150〜220℃、より好ましくは160〜200℃であり、上記温度範囲での硬化時間は、15〜120分、好ましくは30〜60分間である。この温度範囲であれば、仮に基板と素子の間に気泡が残っていたとしても、封止成型圧力で該気泡を抜くことができる。 As described above, the curing of the composition is 130 to 250 ° C., preferably 150 to 220 ° C., more preferably 160 to 200 ° C., and the curing time in the above temperature range is 15 to 120 minutes, preferably 30 to 60 minutes. Within this temperature range, even if bubbles remain between the substrate and the element, the bubbles can be extracted with a sealing molding pressure.
本発明の組成物を施与する基材としては、上記リードフレームに限定されず、Fe、Al、Cr、Ni、Si、Cu、Ag、Au等の金属、ガラス、窒化ケイ素、炭化ケイ素等の無機物やセラミックス、また、エポキシ、ベークライト、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、シリコーン樹脂等の有機物などがであってよい。 The base material to which the composition of the present invention is applied is not limited to the above lead frame, but may be a metal such as Fe, Al, Cr, Ni, Si, Cu, Ag, Au, glass, silicon nitride, silicon carbide, etc. It may be an inorganic substance, ceramics, or an organic substance such as epoxy, bakelite, polyimide, polyamide, polyester, or silicone resin.
以下、本発明について調製例、実施例及び比較例を示して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、下記において「部」及び「%」は、それぞれ質量部、質量%を意味する。
[実施例1]
(A)(i)成分として分子鎖両末端が水酸基で封鎖された生ゴム状のジメチルポリシロキサンであって、その30%トルエン溶液の25℃における粘度が42,000mPa・sであり、かつ100g当り0.002モルのビニル基を有するジメチルポリシロキサン50部と、(ii)成分として(CH3)SiO1/2単位0.75モルとSiO2単位1モルの割合からなり、かつ0.02mol/100gの水酸基を含むメチルポリシロキサンレジン50部とを、トルエン100部に溶解した。得られた溶液に、28%のアンモニア水を0.5部添加し、室温で16時間撹拌して縮合反応させた。次いで、120〜130℃に加熱し、共沸脱水によりトルエンと共に縮合水を除去させて、反応混合物を得た。
上記で得られた反応混合物100部に、再びトルエン100部を加えて、溶解させた。このトルエン溶液を100部、接着助剤として下記構造式(4)で表される化合物8部及び(B)成分としてジクミルパーオキサイド4部を加え混合した。組成物を厚さ50ミクロンのフッ素系の離型剤で表面処理されたPETフィルムに塗工し、100℃で5分間乾燥し、厚さ0.025mmの層を形成した。また、乾燥後の組成物の硬化温度を、DSCで測定したところ(空気下、10℃/分、対照アルミパン)、150〜200℃で硬化した。
Hereinafter, although a preparation example, an Example, and a comparative example are shown and demonstrated about this invention, this invention is not limited to these. In the following, “parts” and “%” mean mass parts and mass%, respectively.
[Example 1]
(A) Raw rubber-like dimethylpolysiloxane having both ends of the molecular chain blocked with hydroxyl groups as component (i), the viscosity of which is 30% toluene solution at 25 ° C. is 42,000 mPa · s, and per 100 g 50 parts of dimethylpolysiloxane having 0.002 mol of vinyl group, and (ii) a ratio of 0.75 mol of (CH 3 ) SiO 1/2 units and 1 mol of SiO 2 units as component, and 0.02 mol / 50 parts of methylpolysiloxane resin containing 100 g of hydroxyl group was dissolved in 100 parts of toluene. To the obtained solution, 0.5 part of 28% aqueous ammonia was added and stirred at room temperature for 16 hours to cause a condensation reaction. Subsequently, it heated at 120-130 degreeC, condensed water was removed with toluene by azeotropic dehydration, and the reaction mixture was obtained.
To 100 parts of the reaction mixture obtained above, 100 parts of toluene was again added and dissolved. 100 parts of this toluene solution, 8 parts of a compound represented by the following structural formula (4) as an adhesion assistant, and 4 parts of dicumyl peroxide as a component (B) were added and mixed. The composition was applied to a PET film surface-treated with a fluorine-based release agent having a thickness of 50 microns and dried at 100 ° C. for 5 minutes to form a 0.025 mm thick layer. Moreover, when the curing temperature of the composition after drying was measured by DSC (in air, 10 ° C./min, control aluminum pan), it was cured at 150 to 200 ° C.
[実施例2]
(C)成分としてα-メチルスチレンダイマー1部をさらに加え混合したことを除き、実施例1と同様にして、厚さ0.025mmの層を形成した。
[Example 2]
A layer having a thickness of 0.025 mm was formed in the same manner as in Example 1 except that 1 part of α-methylstyrene dimer was further added and mixed as component (C).
[参考例1]
組成物を、150℃で5分間乾燥したことを除き、実施例1と同様に厚さ0.025mmの層を形成した。
[Reference Example 1]
A layer having a thickness of 0.025 mm was formed in the same manner as in Example 1 except that the composition was dried at 150 ° C. for 5 minutes.
[参考例2]
(B)成分としてp-メンタンハイドロパーオキサイド4部を用いたことを除き、実施例1と同様にして、厚さ0.025mmの層を形成した。
[Reference Example 2]
A layer having a thickness of 0.025 mm was formed in the same manner as in Example 1 except that 4 parts of p-menthane hydroperoxide was used as the component (B).
[参考例3]
成分(i)90部と、成分(ii)を10部反応させたことを除き、実施例1と同様にして、厚さ0.025mmの層を形成した。
[Reference Example 3]
A layer having a thickness of 0.025 mm was formed in the same manner as in Example 1 except that 90 parts of component (i) and 10 parts of component (ii) were reacted.
[評価方法]
得られた各シートを用いて、下記方法で、半導体装置を作成し、ギャップフィル性、耐半田リフロー性を調べた。結果を表1に示す。
[Evaluation methods]
Using each of the obtained sheets, a semiconductor device was prepared by the following method, and the gap fill property and the solder reflow resistance were examined. The results are shown in Table 1.
半導体装置の作成
厚み150μmのシリコンウエハの裏面に、各シートの組成物層側を貼付し、10mm×10mmの大きさにダイシングした。これを該層と共にピックアップし、ピックアップされた組成物層付きのシリコンチップを、ソルダーレジストインキが塗布された15μmの凸部を有する基板の上に表1に示す温度、圧力、時間でダイアタッチし、超音波索傷装置(SONIX社製 QUANTAM350)でシリコンチップと基盤間のボイドの有無を確認した。次いで、ワイヤーボンディングを行い、封止剤(信越化学工業株式会社製、商品名KMC2520VA)で、モールドし(成型条件:温度175℃、約75MPa、90秒)、180℃で3時間加熱硬化を行い、接着フィルム及び封止樹脂の硬化を行った。
Preparation of Semiconductor Device The composition layer side of each sheet was pasted on the back surface of a silicon wafer having a thickness of 150 μm and diced to a size of 10 mm × 10 mm. This was picked up together with this layer, and the silicon chip with the composition layer thus picked up was die-attached at a temperature, pressure and time shown in Table 1 on a substrate having 15 μm convex portions coated with solder resist ink. The presence or absence of voids between the silicon chip and the substrate was confirmed using an ultrasonic laceration device (QUANTAM350 manufactured by SONIX). Next, wire bonding is performed, molding is performed with a sealant (trade name KMC2520VA, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (molding conditions: temperature 175 ° C., about 75 MPa, 90 seconds), and heat curing is performed at 180 ° C. for 3 hours. The adhesive film and the sealing resin were cured.
ギャップフィル性
得られた装置について、上記同様に超音波索傷装置で内部のボイドの有無を確認した。
About the apparatus by which the gap fill property was obtained, the presence or absence of an internal void was confirmed with the ultrasonic wound apparatus similarly to the above.
耐半田リフロー性
得られた装置を、85℃、60%Rh、168hrの条件で、恒温恒湿層中で吸湿させた後に、IRリフロー炉(温度260℃、10秒間)を3回通過させた後に超音波索傷装置で、半導体装置内部にクラック、ボイド等が発生していないか観察した。
Solder reflow resistance The obtained device was absorbed in a constant temperature and humidity layer under the conditions of 85 ° C., 60% Rh, 168 hr, and then passed through an IR reflow furnace (temperature 260 ° C., 10 seconds) three times. Later, it was observed whether cracks, voids, or the like were generated inside the semiconductor device with an ultrasonic flaw detector.
参考例1は、実施例1と使用した組成物は同じであるが、乾燥温度が高すぎて、硬化が進んだ結果、モールド後にボイドが残った。参考例2で使用のp-メンタンハイドロパーオキサイドはジアシルパーオキサイドでもジアルキルパーオキサイドでもない。参考例2の組成物は、硬化が進まず、十分に接着しなかったため、封止工程後にもボイドが残った。参考例3で使用の組成物は、成分(i)と成分(ii)の比が、本発明の範囲外であり、やはりボイドが残った。これらに対して、実施例1及び2で作成した半導体装置は、いずれもボイドが無く、リフロー工程でクラックの発生もなかった。 In Reference Example 1, the composition used was the same as in Example 1, but the drying temperature was too high and curing progressed. As a result, voids remained after molding. The p-menthane hydroperoxide used in Reference Example 2 is neither a diacyl peroxide nor a dialkyl peroxide. Since the composition of Reference Example 2 did not progress and did not adhere sufficiently, voids remained after the sealing step. In the composition used in Reference Example 3, the ratio of component (i) to component (ii) was outside the scope of the present invention, and voids remained. On the other hand, none of the semiconductor devices produced in Examples 1 and 2 had voids, and no cracks were generated in the reflow process.
本発明の組成物は、薄いシリコンウエハを用いた半導体装置の製造に好適に使用され、ボイドの無い、信頼性の高い半導体装置を与えることができる。 The composition of the present invention is suitably used for the production of a semiconductor device using a thin silicon wafer, and can provide a highly reliable semiconductor device free from voids.
Claims (10)
(i)下記式(1)で示される分子中に少なくとも1個のアルケニル基を有する分子鎖末端に水酸基を有するオルガノポリシロキサン、
(ii)(R2 3SiO1/2)単位と(SiO2)単位を、(R2 3SiO1/2)単位の(SiO2)単位に対するモル比0.5〜1.5で有し、但しR2は炭素原子数1〜10の置換もしくは非置換の一価炭化水素基である、オルガノポリシロキサンレジン、
及び
(B)ジアシルパーオキサイド及びジアルキルパーオキサイドから選ばれる少なくとも1種の有機過酸化物、
を含み、温度130〜250℃で硬化することを特徴とする組成物。 (A) A mixture obtained by subjecting (i) and (ii) below to a condensation reaction at a mass ratio of (i) to (ii) of 30/70 to 70/30,
(I) an organopolysiloxane having a hydroxyl group at the end of a molecular chain having at least one alkenyl group in the molecule represented by the following formula (1);
(Ii) having (R 2 3 SiO 1/2 ) units and (SiO 2 ) units at a molar ratio of (R 2 3 SiO 1/2 ) units to (SiO 2 ) units of 0.5 to 1.5. Wherein R 2 is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, an organopolysiloxane resin,
And (B) at least one organic peroxide selected from diacyl peroxide and dialkyl peroxide,
And a composition that is cured at a temperature of 130 to 250 ° C.
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