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JP3506185B2 - 接着剤及び半導体装置 - Google Patents

接着剤及び半導体装置

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JP3506185B2
JP3506185B2 JP02866794A JP2866794A JP3506185B2 JP 3506185 B2 JP3506185 B2 JP 3506185B2 JP 02866794 A JP02866794 A JP 02866794A JP 2866794 A JP2866794 A JP 2866794A JP 3506185 B2 JP3506185 B2 JP 3506185B2
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manufactured
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信雄 市村
潤 竹田津
晃 景山
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日立化成工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は接着剤及び半導体装置に
関し、さらに詳しくはリフローソルダリング時にリフロ
ークラックの無い高信頼性の半導体装置を得ることがで
きる接着剤及びこれを用いた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置を製造する際の半導体
素子とリードフレーム（支持部材）の接合方法として、
（１）金−シリコン共晶体等の無機材料を接着剤として
用いる方法、（２）エポキシ樹脂系、ポリイミド樹脂系
等の有機材料等に銀粉等を分散させてペースト状態と
し、これを接着剤として用いる方法などがある。しかし
ながら、前者の方法ではコストが高く、３５０℃〜４０
０℃程度の高い熱処理が必要であり、また接着剤が硬
く、熱応力によってチップの破壊が起こるため、最近で
は銀粉を含んだ銀ペーストを用いる後者の方法が主流と
なっている。この方法は、一般に銀ペーストをディスペ
ンサーやスタンピングマシンを用いてリードフレームの
ダイパッドに塗布した後、半導体素子をダイボンディン
グし、加熱硬化させて接着するものである。加熱硬化の
方法としては、オーブン中で硬化させるバッチ方式と、
加熱されたプレート上で硬化させるインライン方式とが
ある。さらにこの半導体装置は、外部を封止材により封
止後、基板上に半田付けされ実装される。現在、高密
度、高効率の実装のため、半田実装は半導体装置のリー
ドを基板に直接半田付けする面付け実装法が主流となっ
ている。半田実装には、基板全体を赤外線などで加熱す
るリフローソルダリングが用いられ、パッケージは２０
０℃以上の高温に加熱される。このため、パッケージ内
部、特に接着層中または封止材中に含まれる水分が気化
してダイパッドと封止材の間に回り込み、パッケージに
クラック（リフロークラック）が生じ、半導体装置の信
頼性が低下する欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の従来
技術の欠点を除去し、リフロークラックの無い接着剤及
びこれを用いた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、半導体素子を
支持部材に接合するための接着剤であって、（１）エポ
キシ基を有するポリブタジエン化合物、（２）硬化剤、
（３）アクリル基又はメタクリル基を有する有機化合
物、（４）遊離ラジカル重合開始剤及び（５）エポキシ
基を２個以上有するエポキシ樹脂（但し（１）成分を除
く）を含有してなる接着剤。ならびにこの接着剤を用い
て半導体素子を支持部材に接着してなる半導体装置に関
する。
【０００５】本発明に用いられるエポキシ基を有するポ
リブタジエン化合物は既に公知の化合物であり、例えば
エポキシ化ポリブタジエンＢＦ−１０００（アデカアー
ガス化学社製）、Ｒ−１５ＥＰＩ、Ｒ−４５ＥＰＩ、末
端エポキシ化ポリブタジエンＲ−１５ＥＰＴ、Ｒ−４５
ＥＰＴ（いずれも出光化学社製）、ＥＰ−１０５４（日
本曹達社製）などが挙げられる。エポキシ基を有するポ
リブタジエン化合物は組み合わせて用いてもよい。
【０００６】本発明に用いられる硬化剤には、特に制限
はないが、例えばフェノールノボラック樹脂Ｈ−１（明
和化成工業社製）、フェノールアラルキル樹脂ＸＬ−２
２５（三井東圧化学社製）、ジシアンジアミドＳＰ−１
０（日本カーバイド社製）、二塩酸ジヒドラジドＡＤ
Ｈ、ＰＤＨ、ＳＤＨ（四国化成工業社製）、マイクロカ
プセル型硬化剤ノバキュア（旭化成工業社製）などが挙
げられる。
【０００７】本発明に用いられるアクリル基又はメタク
リル基を有する有機化合物も既に公知の化合物であり、
例えば脂環式アクリレートＦＡ−５１３Ａ、脂環式メタ
クリレートＦＡ−５１３Ｍ（日立化成工業社製）、脂環
式ジアクリレートＲ−６８４（日本化薬社製）、脂肪族
ジアクリレートＨＤＤＡ（日本化薬社製）、脂肪族ジメ
タクリレートＮＰＧ、１．３ＢＧ、４Ｇ、１０Ｇ（新中
村化学社製）、芳香族ジメタクリレートＢＰＥ−１０
０、ＢＰＥ−２００、ＢＰＥ−５００、ＢＰＥ−１３０
０（新中村化学社製）などが挙げられる。これらのアク
リル基又はメタクリル基を有する有機化合物は組み合わ
せて用いてもよい。
【０００８】本発明の遊離ラジカル重合開始剤には、特
に制限はないが、例えばパークミルＤ、ナイパーＤ（い
ずれも日本油脂社製）などが挙げられる。
【０００９】本発明においては、耐リフロークラック性
の点からエポキシ基を有するポリブタジエン化合物のエ
ポキシ基１当量に対して、硬化剤を０．５〜１．５当量
とすることが好ましく、また、当該ポリブタジエン化合
物１００重量部に対してアクリル基又はメタクリル基を
有する有機化合物を５０〜２００重量部および遊離ラジ
カル重合開始剤を０．１〜１０重量部の範囲で用いるこ
とが好ましい。
【００１０】本発明はさらにエポキシ基を２個以上有す
るエポキシ樹脂を上記のポリブタジエン化合物１００重
量部に対して、好ましくは５００重量部以下として併用
する。例えばビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビ
スフェノールＡＤなどとエピクロロヒドリンとから誘導
されるビスフェノール型エポキシ樹脂、例えばＡＥＲ−
Ｘ８５０１ （旭化成工業社製）、ＹＤＦ−１７０（東
都化成工業社製）、Ｒ−７１０（三井石油化学社製）、
ノボラック型エポキシ樹脂Ｎ−７３０Ｓ（大日本インキ
社製）、フェノールノボラック型エポキシ樹脂Ｑｕａｔ
ｒｅｘ−２０１０（ダウ・ケミカル社製）、クレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂ＹＤＣＮ−７０２Ｓ（東都化
成工業社製）、ＥＯＣＮ−１００（日本化薬社製）、ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂Ｒ−３０１、ＹＬ−９８
０（油化シェルエポキシ社製）、多官能エポキシ樹脂Ｅ
ＰＰＮ−５０１（日本化薬社製）、ＴＡＣＴＩＸ−７４
２（ダウ・ケミカル社製）、ＶＧ−３１０１（三井石油
化学社製）、１０３２Ｓ（油化シェルエポキシ社製）、
ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂ＨＰ−４０３２
（大日本インキ社製）、脂環式エポキシ樹脂ＥＨＰＥ−
３１５０（ダイセル化学社製）などが挙げられる。これ
らのエポキシ樹脂を適宜組み合わせて用いてもよい。さ
らに必要に応じて、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、パラターシャリブチルフェニ
ルグリシジルエーテル、パラセカンダリフェニルグリシ
ジルエーテル、アミン型エポキシ樹脂ＥＬＭ−１００
（住友化学社製）、ＥＤ−５０２、５０３（旭電化社
製）、ＹＥＤ−１２２（油化シェルエポキシ社製）、Ｋ
ＢＭ−４０３、ＬＳ−７９７０（信越化学社製）、ＴＳ
Ｌ−８３５０、８３５５、９９０５（東芝シリコーン社
製）などの１分子中に１〜２個のエポキシ基を有する反
応性希釈剤などを用いてもよい。反応性希釈剤は、接着
剤に対して、通常１５重量％以下の量で用いられる。
【００１１】本発明に必要に応じて用いられる充填剤と
しては、シリカ粉、アルミナ粉、銀粉等が用いられ、粒
径、形状等に制限はないが、銀粉が好ましく、フレーク
状、樹枝状、球形、不定形等の銀粉が使用可能である。
例えば、シルベストＴＣＧ−１（徳力化学研究所製）、
シルフレークＡｇｃ−Ａ（福田金属箔粉工業社製）など
が挙げられる。充填剤は通常接着剤に対して５０〜８５
重量％の範囲で用いられる。
【００１２】さらに、本発明になる接着剤は、硬化性を
向上させるために硬化促進剤を含有することができ、そ
の例としては有機ボロン塩ＥＭＺ・Ｋ、ＴＰＰ・Ｋ（北
興化学社製）、三級アミン類およびその塩ＤＢＵ、Ｕ−
ＣＡＴ１０２、１０６、８３０、３４０、５００２（サ
ンアプロ社製）、キュアゾールＣ11Ｚ−ＣＮＳ、Ｃ
11Ｚ、２Ｐ４ＭＨＺ、２ＰＨＺなどのイミダゾール類
（四国化成工業社製）などが挙げられる。これらの硬化
促進剤は単独で用いてもよく、数種類の硬化促進剤を適
宜組み合わせてもよく、使用量は通常用いられる量とさ
れる。
【００１３】また本発明になる接着剤はその使用時の塗
布作業性をより良好にするため、必要に応じて有機溶
剤、例えば、ブチルセロソルブ、カルビトール、酢酸ブ
チルセロソルブ、酢酸カルビトール、エチレングリコー
ルジエチルエーテル、α−テルピネオール等の比較的沸
点の高い有機溶剤を含有することができる。有機溶剤の
使用量は通常接着剤の２０重量％以内の量とされる。
【００１４】本発明になる接着剤は、更に必要に応じて
ＫＢＭ−５７３（信越化学社製）などのシランカップリ
ング剤、チタンカップリング剤などの接着力向上剤、ア
ニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤などの濡れ性
向上剤、シリコーン油などの消泡剤等を適宜添加するこ
とができる。
【００１５】本発明になる接着剤は、例えば前記のエポ
キシ基を有するポリブタジエン化合物、前記の硬化剤、
前記のアクリル基又はメタクリル基を有する有機化合物
及び必要に応じて前記のエポキシ樹脂、前記の反応性希
釈剤、前記の溶剤とをフラスコ内で溶解させ、これに遊
離ラジカル重合開始剤を加えて製造される。溶解は必要
により６０〜８０℃に加熱して行うことができる。さら
に、必要により充填剤、硬化促進剤、シランカップリン
グ剤などの添加剤が混合される。充填剤を混合する装置
としては、例えば三本ロール、プラネタリミキサ、らい
かい機、ボールミルなどが挙げられる。本発明になる接
着剤は、半導体素子をリードフレームなどの支持部材に
接着させる際に用いられる半導体素子用接着剤として用
いることが好ましい。
【００１６】本発明になる接着剤を用いた半導体装置
は、以下の製造工程を経て製造される。すなわち、リー
ドフレームなどの支持部材に本発明の接着剤を注射筒を
用いたディスペンス法、スタンピング法、スクリーン印
刷などにより塗布した後、半導体素子を圧着し、その後
熱風循環式乾燥器、ヒートブロックなどの加熱装置を用
いて加熱硬化して半導体素子を支持部材に接合し、その
後通常のワイヤボンディング工程、封止工程を経て半導
体装置とされる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 実施例１ ＹＤＣＮ−７０２Ｓ（クレゾールノボラック樹脂、東都
化成工業社製商品名）３０重量部にＲ−１５ＥＰＴ（エ
ポキシ化ポリブタジエン、出光化学社製商品名）２０重
量部、フェノール樹脂Ｈ−１（フェノールノボラック樹
脂、明和化成工業社製商品名）１０重量部及び酢酸ブチ
ルセロソルブ２０重量部を加え、８０℃に加熱して１時
間撹拌しワニスを得た。その後２３℃〜２５℃まで冷却
し、Ｒ−６８４（脂環式ジアクリレート、日本化薬社製
商品名）、パークミルＤ（ラジカル重合開始剤、日本油
脂社製商品名）、キュアゾール２Ｐ４ＭＨＺ（イミダゾ
ール、四国化成工業社製商品名）、銀粉ＴＣＧ−１（徳
力化学研究所製商品名）を表１に示す配合比（重量部、
以下同じ）でらいかい機により混合し接着剤を得た。こ
の接着剤を用い、下記の半田リフロークラック試験を行
った。試験結果を表１に示す。
【００１８】実施例２ エピコート１００１（ビスＡ型エポキシ樹脂、油化シェ
ルエポキシ社製商品名）３０重量部にＲ−１５ＥＰＴ
（エポキシ化ポリブタジエン、出光化学社製商品名）１
８重量部、フェノール樹脂Ｈ−１（フェノールノボラッ
ク樹脂、明和化成工業社製商品名）６重量部及び酢酸ブ
チルセロソルブ２０重量部を加え、８０℃に加熱して１
時間撹拌しワニスを得た。その後２３℃〜２５℃まで冷
却し、Ｒ−６８４（脂環式ジアクリレート、日本化薬社
製商品名）、パークミルＤ（ラジカル重合開始剤、日本
油脂社製商品名）、キュアゾール２Ｐ４ＭＨＺ（イミダ
ゾール、四国化成工業社製商品名）、銀粉ＴＣＧ−１
（徳力化学研究所製商品名）を表１に示す配合比でらい
かい機により混合し接着剤を得た。この接着剤を用い、
下記の半田リフロークラック試験を行った。試験結果を
表１に示す。
【００１９】実施例３ ＹＤＣＮ−７０２Ｓ（クレゾールノボラック型エポキシ
樹脂、東都化成工業社製商品名）３０重量部にＲ−４５
ＥＰＴ（エポキシ化ポリブタジエン、出光化学社製商品
名）１０重量部、フェノール樹脂Ｈ−１（フェノールノ
ボラック樹脂、明和化成工業社製商品名）１０重量部及
び酢酸ブチルセロソルブ１５重量部を加え、８０℃に加
熱して１時間撹拌しワニスを得た。その後２３℃〜２５
℃まで冷却し、ＦＡ−５１３Ａ（脂環式アクリレート、
日立化成工業社製商品名）、パークミルＤ （ラジカル
重合開始剤、日本油脂社製商品名）、キュアゾール２Ｐ
４ＭＨＺ（イミダゾール、四国化成工業社製商品名）、
銀粉ＴＣＧ−１（徳力化学研究所製商品名）を表１に示
す配合比でらいかい機により混合し接着剤を得た。この
接着剤を用い、下記の半田リフロークラック試験を行っ
た。試験結果を表１に示す。
【００２０】比較例１ Ｒ−４５ＥＰＴ（エポキシ化ポリブタジエン、出光化学
社製商品名）３０重量部、フェノール樹脂Ｈ−１（フェ
ノールノボラック樹脂、明和化成工業社製商品名）５重
量部及び酢酸ブチルセロサルブ１３重量部を加え、８０
℃に加熱して１時間撹拌しワニスを得た。その後２３℃
〜２５℃まで冷却し、Ｒ−６８４（脂環式ジアクリレー
ト、日本化薬社製商品名）、パークミルＤ（ラジカル重
合開始剤、日本油脂社製商品名）、キュアゾール２Ｐ４
ＭＨＺ（イミダゾール、四国化成工業社製商品名）、銀
粉ＴＣＧ−１（徳力化学研究所製商品名）を表１に示す
配合比でらいかい機により混合し接着剤を得た。この接
着剤を用い、下記の半田リフロークラック試験を行っ
た。試験結果を表１に示す。
【００２１】比較例２ ＹＤＣＮ−７０２Ｓ（クレゾールノボラック型エポキシ
樹脂、東都化成工業社製商品名）３０重量部及び酢酸ブ
チルセロソルブ１３重量部、及びフェノール樹脂Ｈ−１
（フェノールノボラック樹脂、明和化成工業社製商品
名）６重量部を加え、８０℃に加熱して１時間撹拌して
ワニスを得た。その後２３℃〜２５℃まで冷却し、キュ
アゾール２Ｐ４ＭＨＺ（イミダゾール、四国化成工業社
製商品名）銀粉ＴＣＧ−１（徳力化学研究所製商品名）
を表１に示す配合比（重量部、以下同じ）でらいかい機
により混合し接着剤を得た。この接着剤を用い、下記の
半田リフロークラック試験を行った。試験結果を表１に
示す。
【００２２】比較例３ エピコート１００１（ビスＡ型エポキシ樹脂、油化シェ
ルエポキシ社製商品名）３０重量部、フェノール樹脂Ｈ
−１（フェノールノボラック樹脂、明和化成工業社製商
品名）５重量部及び酢酸ブチルセロソルブ１３重量部を
加え、８０℃に加熱して１時間撹拌してワニスを得た。
その後２３℃〜２５℃まで冷却し、キュアゾール２Ｐ４
ＭＨＺ（イミダゾール、四国化成工業社製商品名）銀粉
ＴＣＧ−１（徳力化学研究所製商品名）を表１に示す配
合比（重量部、以下同じ）でらいかい機により混合し接
着剤を得た。この接着剤を用い、下記の半田リフローク
ラック試験を行った。試験結果を表１に示す。
【００２３】半田リフロークラック試験方法 実施例及び比較例により得た接着剤を用い、下記リード
フレームとシリコンチップを、下記の硬化条件により硬
化し接着した。その後日立化成工業製エポキシ封止材
（商品名ＣＥＬ−４６２０）により封止し、半田リフロ
ー試験用パッケージを得た。そのパッケージを温度及び
湿度がそれぞれ８５℃、８５％の条件に設定された恒温
恒湿槽中で４８時間吸湿させた。その後２１５℃／９０
秒のリフロー条件で半田リフローを行い、パッケージの
外部クラックの発生数を顕微鏡（倍率：１５倍）で観察
した。５個のサンプルについてクラックの発生したサン
プル数を示す。 チップサイズ：８mm×１０mm パッケージ：ＱＦＰ、１４mm×２０mm×２mm フレーム：４２アロイ 硬化条件：１８０℃まで３０分で昇温、１８０℃で６時
間硬化
【００２４】
【表１】
【００２５】表１により、比較例ではパッケージに外部
クラックが発生し、半導体装置の信頼性低下につながる
が、本発明の接着剤によれば、パッケージの外部クラッ
クの発生が抑制され、信頼性の高いパッケージが得られ
ることが示される。
【００２６】
【発明の効果】本発明になる接着剤は、半導体装置のダ
イボンディング剤として使用した場合に、半田リフロー
時のペースト層の剥離を抑えることができ、リフローク
ラックの発生を低減し、半導体装置としての信頼性を向
上させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０９Ｊ 9/02 Ｃ０９Ｊ 9/02 (56)参考文献 特開 昭61−28520（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−31818（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−67361（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−501783（ＪＰ，Ａ) 橋本邦之編著，プラスチック材料講座 ［１］エポキシ樹脂，日刊工業新聞社, 1969年 ５月30日，28−30 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C09J 4/00 - 201/10 H01L 21/52 C08L 63/00 - 101/16 C08G 59/00 - 59/72

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子を支持部材に接合するための
    接着剤であって、（１）エポキシ基を有するポリブタジ
    エン化合物、（２）硬化剤、（３）アクリル基又はメタ
    クリル基を有する有機化合物、（４）遊離ラジカル重合
    開始剤及び（５）エポキシ基を２個以上有するエポキシ
    樹脂（但し（１）成分を除く）を含有してなる接着剤。
  2. 【請求項２】 （５）成分が、ビスフェノール型エポキ
    シ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラ
    ック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ
    樹脂、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂及び脂環式
    エポキシ樹脂から選択されるものである請求項１記載の
    接着剤。
  3. 【請求項３】 さらに充填剤を含有する請求項１又は２
    記載の接着剤。
  4. 【請求項４】 充填剤が銀粉である請求項１、２又は３
    記載の接着剤。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の接着剤
    を用いて半導体素子を支持部材に接着してなる半導体装
    置。
JP02866794A 1994-02-28 1994-02-28 接着剤及び半導体装置 Expired - Lifetime JP3506185B2 (ja)

Priority Applications (1)

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JP02866794A JP3506185B2 (ja) 1994-02-28 1994-02-28 接着剤及び半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02866794A JP3506185B2 (ja) 1994-02-28 1994-02-28 接着剤及び半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07238268A JPH07238268A (ja) 1995-09-12
JP3506185B2 true JP3506185B2 (ja) 2004-03-15

Family

ID=12254872

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