JP4752109B2 - 樹脂ペースト組成物及びこれを用いた半導体装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子をリードフレーム、ガラスエポキシ配線板等に接着するのに好適な樹脂ペースト組成物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、半導体のダイボンディング材としては、Ａｕ−Ｓｉ共晶、半田、樹脂ペースト組成物等が知られているが、作業性及びコストの点から樹脂ペースト組成物が広く使用されている。
【０００３】
従来のエポキシ樹脂系ペーストでは、加熱硬化の際にペーストに含まれる溶剤や反応性希釈剤が揮発して、ペースト硬化物中にボイドと呼ばれる空隙が発生する。その結果、接着強度のばらつきが大きくなり、また半導体素子の傾きが生じ、結果としてワイヤーボンド時に不良となる確率が高いという欠点があった。
さらに半導体装置の実装方式は高密度実装の点から、従来のピン挿入方式から表面実装方式へと移行しているが、基板への実装には基板全体を赤外線等で加熱するリフローソルダリングが用いられ、パッケージが２００℃以上の高温に加熱されるため、パッケージ内部、特に接着剤層中又は封止材中に含まれる水分の急激な気化・膨張によりパッケージクラックが発生し、半導体装置の信頼性が低下するという問題があった。この問題は４２アロイリードフレームよりも銅リードフレームにおいて特に深刻である。その理由としては、銅リードフレームに対して接着剤の接着力が低いことと、銅リードフレームのほうが４２アロイリードフレームよりも線膨張係数が大きいためにＳｉチップとの線膨張係数の差が大きくなり、チップクラックやチップ反りが発生するということがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、樹脂ペースト組成物のボイドを低減し、且つ接着層の厚み（ボンドライン厚み）を一定にすることにより、接着強度のばらつきや半導体素子の傾きを低減でき、その結果ワイヤーボンド時の不良を低減することができる樹脂ペースト組成物を提供することを目的とする。更に、本発明は、樹脂ペースト組成物の銅リードフレームに対するピール強度を向上させ、かつ樹脂ペースト組成物を低応力化することによりチップクラックやチップ反りの発生を抑制することで半田リフロー時のリフロークラックの発生を低減させることができる樹脂ペースト組成物及びこれを用いた生産性が高く、高信頼性の半導体装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（Ａ）アクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物、（Ｂ）ラジカル開始剤、（Ｃ）エポキシ樹脂、（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤、（Ｅ）平均粒径１０μｍ未満の充填材、（Ｆ）平均粒径（Ｒ）が１０〜５０μｍで且つ粒子の９０％体積以上が０．５Ｒ〜１．５Ｒμｍの範囲内の粒径を有する球状銀粉を均一分散させてなる樹脂ペースト組成物に関する。
また、本発明は、この樹脂ペースト組成物を用いて半導体素子を支持部材に接着した後、封止してなる半導体装置に関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる（Ａ）成分のアクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物は、１分子中に１個以上のアクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する化合物であり、例えば、下記の一般式（Ｉ）〜（Ｘ）で表される化合物が使用できる。
（１）一般式（Ｉ）
【０００７】
【化１】

〔式中、Ｒ^１は水素又はメチル基を表し、Ｒ^２は炭素数１〜１００、好ましくは炭素数１〜３６の２価の脂肪族又は環状構造を持つ脂肪族炭化水素基を表す。〕で示される化合物。
【０００８】
一般式（Ｉ）で示される化合物としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、アミルアクリレート、イソアミルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、イソデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、トリデシルアクリレート、ヘキサデシルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソステアリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、トリシクロ［５．２．１．０^２，６］デシルアクリレート、２−（トリシクロ）［５．２．１．０^２，６］デカ−３−エン−８又は９−イルオキシエチルアクリレート等のアクリレート化合物、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、ヘキサデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、イソステアリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、トリシクロ［５．２．１．０^２，６］デシルメタクリレート、２−（トリシクロ）［５．２．１．０^{２ ，６}］デカ−３−エン−８又は９−イルオキシエチルメタクリレート等のメタクリレート化合物がある。
（２）一般式（ＩＩ）
【０００９】
【化２】

〔式中、Ｒ^１及びＲ^２はそれぞれ前記のものを表す。〕
で示される化合物。
【００１０】
一般式（ＩＩ）で示される化合物としては、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、ダイマージオールモノアクリレート等のアクリレート化合物、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ダイマージオールモノメタクリレート等のメタクリレート化合物等がある。
（３）一般式（ＩＩＩ）
【００１１】
【化３】

〔式中、Ｒ^１は前記のものを表し、Ｒ^３は水素、メチル基又はフェノキシメチル基を表し、Ｒ^４は水素、炭素数１〜６のアルキル基、フェニル基又はベンゾイル基を表し、ｎは１〜５０の整数を表す。〕
で示される化合物。
【００１２】
一般式（ＩＩＩ）で示される化合物としては、ジエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリプロピレングリコールアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、２−エトキシエチルアクリレート、２−ブトキシエチルアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、２−ベンゾイルオキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート等のアクリレート化合物、ジエチレングリコールメタクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリプロピレングリコールメタクリレート、２−メトキシエチルメタクリレート、２−エトキシエチルメタクリレート、２−ブトキシエチルメタクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、２−フェノキシエチルメタクリレート、フェノキシジエチレングリコールメタクリレート、フェノキシポリエチレングリコールメタクリレート、２−ベンゾイルオキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルメタクリレート等のメタクリレート化合物がある。
（４）一般式（ＩＶ）
【００１３】
【化４】

〔式中、Ｒ^１は前記のものを表し、Ｒ^５はフェニル基、ニトリル基、−Ｓｉ（ＯＲ^６）_３（Ｒ^６は炭素数１〜６のアルキル基を表す）又は下記の式の基
【００１４】
【化５】

（Ｒ^７、Ｒ^８及びＲ^９はそれぞれ独立に水素又は炭素数１〜６のアルキル基を表し、Ｒ^１０は水素又は炭素数１〜６のアルキル基又はフェニル基を表す）を表し、ｍは０、１、２又は３の数を表す。〕
で示される化合物。
【００１５】
一般式（ＩＶ）で示される化合物としては、ベンジルアクリレート、２−シアノエチルアクリレート、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、グリシジルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、テトラヒドロピラニルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、１，２，２，６，６−ペンタメチルピペリジニルアクリレート、２，２，６，６−テトラメチルピペリジニルアクリレート、アクリロキシエチルホスフェート、アクリロキシエチルフェニルアシッドホスフェート、β−アクリロイルオキシエチルハイドロジェンフタレート、β−アクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート等のアクリレート化合物、ベンジルメタクリレート、２−シアノエチルメタクリレート、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、グリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、テトラヒドロピラニルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、１，２，２，６，６−ペンタメチルピペリジニルメタクリレート、２，２，６，６−テトラメチルピペリジニルメタクリレート、メタクリロキシエチルホスフェート、メタクリロキシエチルフェニルアシッドホスフェート等のメタクリレート、β−メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンフタレート、β−メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート等のメタクリレート化合物がある。
（５）一般式（Ｖ）
【００１６】
【化６】

〔式中、Ｒ^１及びＲ^２はそれぞれ前記のものを表す。〕
で示される化合物。
【００１７】
一般式（Ｖ）で示される化合物としては、エチレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、１，３−ブタンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ダイマージオールジアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート等のジアクリレート化合物、エチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、１，９−ノナンジオールジメタクリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ダイマージオールジメタクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジメタクリレート等のジメタクリレート化合物がある。
（６）一般式（ＶＩ）
【００１８】
【化７】

〔式中、Ｒ^１、Ｒ^３及びｎはそれぞれ前記のものを表し、ただしＲ^３が水素又はメチル基であるとき、ｎは１ではない。〕
で示される化合物。
【００１９】
一般式（ＶＩ）で示される化合物としては、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート等のジアクリレート化合物、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート等のジメタクリレート化合物がある。
（７）一般式（ＶＩＩ）
【００２０】
【化８】

〔式中、Ｒ^１は前記のものを表し、Ｒ^１１及びＲ^１２はそれぞれ独立に水素又はメチル基を表す。〕
で示される化合物。
【００２１】
一般式（ＶＩＩ）で示される化合物としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ又はビスフェノールＡＤ１モルとグリシジルアクリレート２モルとの反応物、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ又はビスフェノールＡＤ１モルとグリシジルメタクリレート２モルとの反応物等がある。
（８）一般式（ＶＩＩＩ）
【００２２】
【化９】

〔式中、Ｒ^１、Ｒ^１１及びＲ^１２はそれぞれ前記のものを表しＲ^１３及びＲ^１４はそれぞれ独立に水素又はメチル基を表し、ｐ及びｑはそれぞれ独立に１〜２０の整数を表す。〕
で示される化合物。
【００２３】
一般式（ＶＩＩＩ）で示される化合物としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ又はビスフェノールＡＤのポリエチレンオキサイド付加物のジアクリレート、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ又はビスフェノールＡＤのポリプロピレンオキサイド付加物のジアクリレート、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ又はビスフェノールＡＤのポリエチレンオキサイド付加物のジメタクリレート、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ又はビスフェノールＡＤのポリプロピレンオキサイド付加物のジメタクリレート等がある。
（９）一般式（ＩＸ）
【００２４】
【化１０】

〔式中、Ｒ^１は前記のものを表し、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７及びＲ^１８はそれぞれ独立に水素又はメチル基を表し、ｘは１〜２０の整数を表す。〕
で示される化合物。
【００２５】
一般式（ＩＸ）で示される化合物としては、ビス（アクリロキシプロピル）ポリジメチルシロキサン、ビス（アクリロキシプロピル）メチルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマー、ビス（メタクリロキシプロピル）ポリジメチルシロキサン、ビス（メタクリロキシプロピル）メチルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマー等がある。
（１０）一般式（Ｘ）
【００２６】
【化１１】

〔式中、Ｒ^１は前記のものを表し、ｒ、ｓ、ｔ及びｕはそれぞれ独立に繰り返し数の平均値を示す０以上の数であり、ｒ＋ｔは０．１以上、好ましくは０．３〜５であり、ｓ＋ｕは１以上、好ましくは１〜１００である。〕
で示される化合物。
【００２７】
一般式（Ｘ）で示される化合物としては、無水マレイン酸を付加させたポリブタジエンと、２−ヒドロキシエチルアクリレート又は２−ヒドロキシエチルメタクリレートとを反応させて得られる反応物及びその水素添加物があり、例えばＭＭ−１０００−８０、ＭＡＣ−１０００−８０（共に、日本石油化学（株）商品名）等がある。
【００２８】
（Ａ）成分のアクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物としては、上記の化合物を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２９】
本発明に用いられる（Ｂ）成分のラジカル開始剤としては特に制限はないが、ボイド等の点から過酸化物が好ましく、また樹脂ペースト組成物の硬化性及び粘度安定性の点から、急速加熱試験での過酸化物の分解温度が７０〜１７０℃のものが好ましい。
【００３０】
ラジカル開始剤の具体例としては、１，１，３，３−テトラメチルパーオキシ２−エチルヘキサノエート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロドデカン、ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソフタレート、ｔ−ブチルパーベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン、クメンハイドロパーオキサイド等がある。
【００３１】
（Ｂ）成分のラジカル開始剤の配合量は、（Ａ）成分の総量１００重量部に対して０．１〜１０重量部が好ましく、０．５〜５重量部が特に好ましい。この配合割合が０．１重量部未満であると、硬化性が低下する傾向があり、１０重量部を超えると、揮発分が多くなり、硬化物中にボイドと呼ばれる空隙が生じ易くなる傾向がある。
【００３２】
本発明に用いられる（Ｃ）成分のエポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する化合物であれば特に制限はないが、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂［ＡＥＲ−Ｘ８５０１（旭化成工業（株）、商品名）、Ｒ−３０１（油化シェルエポキシ（株）、商品名）、ＹＬ−９８０（油化シェルエポキシ（株）、商品名）］、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂［ＹＤＦ−１７０（東都化成（株）、商品名）］、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂［Ｒ−１７１０（三井化学工業（株）、商品名）］、フェノールノボラック型エポキシ樹脂［Ｎ−７３０Ｓ（大日本インキ化学工業（株）、商品名）、Ｑｕａｔｒｅｘ−２０１０（ダウ・ケミカル社、商品名）］、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂［ＹＤＣＮ−７０２Ｓ（東都化成（株）、商品名）、ＥＯＣＮ−１００（日本化薬（株）、商品名）］、多官能エポキシ樹脂［ＥＰＰＮ−５０１（日本化薬（株）、商品名）、ＴＡＣＴＩＸ−７４２（ダウ・ケミカル社、商品名）、ＶＧ−３０１０（三井化学（株）、商品名）、１０３２Ｓ（油化シェルエポキシ（株）、商品名）］、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂［ＨＰ−４０３２（大日本インキ化学工業（株）、商品名）］、脂環式エポキシ樹脂［ＣＥＬー３０００（ダイセル化学工業（株）、商品名）］、エポキシ化ポリブタジエン［ＰＢ−３６００（ダイセル化学工業（株）商品名）、Ｅ−１０００−６．５（日本石油化学（株）、商品名）］、アミン型エポキシ樹脂［ＥＬＭ−１００（住友化学工業（株）、商品名）、ＹＨ−４３４Ｌ（東都化成（株）、商品名）］、レゾルシン型エポキシ樹脂［デナコールＥＸ−２０１（ナガセ化成工業（株）、商品名）］、ネオペンチルグリコール型エポキシ樹脂［デナコールＥＸ−２１１（ナガセ化成工業（株）、商品名）］、ヘキサンディネルグリコール型エポキシ樹脂［デナコールＥＸ−２１２（ナガセ化成工業（株）、商品名）］、エチレン・プロピレングリコール型エポキシ樹脂［デナコールＥＸ−８１０、８１１、８５０、８５１、８２１、８３０、８３２、８４１、８６１（ナガセ化成工業（株）、商品名）］、下記一般式（ＸＩ）で表されるエポキシ樹脂［Ｅ−ＸＬ−２４、Ｅ−ＸＬ−３Ｌ（三井化学（株）、商品名）］
【００３３】
【化１２】

〔式中、ｖは０〜５の整数を表す。〕
などが挙げられる。なかでも、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキシ化ポリブタジエン、ノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。
これらのエポキシ樹脂は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３４】
（Ｃ）成分のエポキシ樹脂としては、分子量又は数平均分子量が１６０〜３０００のものが好ましい。数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより標準ポリスチレンの検量線を利用して測定（以下、ＧＰＣ法という）した値である。また、エポキシ当量が８０〜１０００であることが好ましく、１００〜５００であることがより好ましい。
また、（Ｃ）成分のエポキシ樹脂は（Ａ）成分の総量１００重量部に対して１〜１００重量部使用するのが好ましく、５〜３０重量部使用することがより好ましい。この配合量が１重量部未満であるか又は１００重量部を超えると接着強度が低下する傾向がある。
【００３５】
また、エポキシ樹脂として、１分子中に１個のエポキシ基を有する化合物［単官能エポキシ化合物（反応性希釈剤）］を含んでいてもよい。このような単官能エポキシ化合物の市販品としては、ＰＧＥ（日本化薬（株）、商品名、フェニルグリシジルエーテル）、ＰＰ−１０１（東都化成（株）、商品名、アルキルフェノールモノグリシジルエーテル）、ＥＤ−５０２（旭電化工業（株）、商品名、脂肪族モノグリシジルエーテル）、ＥＤ−５０９（旭電化工業（株）、商品名、アルキルフェノールモノグリシジルエーテル）、ＹＥＤ−１２２（油化シェルエポキシ（株）、商品名、アルキルフェノールモノグリシジルエーテル）、ＫＢＭ−４０３（信越化学工業（株）、商品名、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）、ＴＳＬ−８３５０、ＴＳＬ−８３５５、ＴＳＬ−９９０５（東芝シリコーン（株）、商品名、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、１−（３−グリシドキシプロピル）−１，１，３，３，３−ペンタメチルジシロキサン）などが挙げられる。単官能エポキシ化合物は、本発明の樹脂ペースト組成物の特性を阻害しない範囲で使用されるが、エポキシ樹脂全量１００重量部に対して１０重量部以下で使用されることが好ましく、１〜５重量部で使用されることが好ましい。
【００３６】
本発明に（Ｄ）成分として用いられるエポキシ樹脂硬化剤としては、特に制限はないが、ジシアンジアミド、下記一般式（ＸＩＩ）
【００３７】
【化１３】

（式中、Ｒ^１９はｍ−フェニレン基、ｐ−フェニレン基等の２価の芳香族基、炭素数２〜１２の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す）
で表される二塩基酸ジヒドラジド［ＡＤＨ、ＰＤＨ、ＳＤＨ（いずれも日本ヒドラジン工業（株）、商品名）］、エポキシ樹脂とアミン化合物の反応物からなるマイクロカプセル型硬化剤［ノバキュア（旭化成工業（株）、商品名）］等が挙げられる。また、これらのエポキシ樹脂硬化剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
（Ｄ）成分のエポキシ樹脂硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して０．１〜５０重量部が好ましく、１〜２０重量部がより好ましい。エポキシ樹脂硬化剤の配合量が０．１重量部未満であると硬化性に劣る傾向があり、５０重量部を超えると樹脂組成物の安定性が悪くなる傾向がある。
【００３８】
さらに、本発明の樹脂ペースト組成物には必要に応じて硬化促進剤を添加することができる。硬化促進剤としては、有機ボロン塩化合物［ＥＭＺ・Ｋ、ＴＰＰＫ（北興化学工業（株）製、商品名）等］、三級アミン類又はその塩［ＤＢＵ、Ｕ−ＣＡＴ１０２、１０６、８３０、８４０、５００２（いずれもサンアプロ社商品名）等］、イミダゾール類［キュアゾール、２Ｐ４ＭＨＺ、Ｃ１７Ｚ、２ＰＺ−ＯＫ（いずれも四国化成（株）商品名）等］などが挙げられる。硬化促進剤の配合量は、通常、エポキシ樹脂に対して２０重量部以下の量とされることが好ましい。
必要に応じて添加される硬化促進剤は、１種単独で用いてもよく、複数種の硬化促進剤を適宜組み合わせて用いてもよい。
【００３９】
本発明に用いられる（Ｅ）成分の充填材としては、平均粒径が１０μｍ未満であれば特に制限はなく、各種のものが用いられるが、例えば金、銀、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、ステンレス、酸化ケイ素、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、ホウ酸アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素等の粉体が挙げられる。この充填材の平均粒径が１０μｍ以上であると、ペーストの均一性、各種物性が低下する。好ましい平均粒径は０．５〜７μｍであり、０．８〜５μｍであることがより好ましい。形状としては、鱗片状、球状、塊状、樹枝状、板状等が挙げられるが、鱗片状、球状が好ましい。
（Ｅ）成分の充填材の配合量は特に限定しないが、樹脂ペースト組成物総量に対して２０〜８５重量％が好ましく、４０〜８２重量％がより好ましい。この配合量が２０重量％未満であると、熱時の接着強度が低下する傾向があり、８５重量％を超えると、粘度が増大し、作製時の作業性及び使用時の塗布作業性が低下する傾向がある。
【００４０】
本発明に用いられる（Ｆ）成分の球状銀粉は、平均粒径が１０〜５０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍ、より好ましくは１０〜２５μｍ、特に好ましくは１２〜２０μｍのものである。平均粒径が１０μｍ未満ではボンドライン厚みを一定に保つのが難しく、５０μｍを超えると、樹脂ペースト組成物の使用時の塗布作業性が低下する傾向がある。また、（Ｆ）成分の球状銀粉は、その粒子の９０体積％以上、好ましくは９３体積％以上が、平均粒径（Ｒ）に対して０．５Ｒ〜１．５Ｒμｍの範囲内の粒径を有するものである。粒径の範囲が上記条件からはずれると、ボンドライン厚みを一定に保つのが難しくなる。
（Ｆ）成分の球状銀粉の配合量としては、樹脂ペースト組成物総量に対して好ましくは０．５〜２０重量％、より好ましくは０．８〜１５重量％、さらに好ましくは１〜１２重量％である。この配合量が０．５重量％未満ではボンドライン厚みを一定に保つのが難しくなり、２０重量％を超えると樹脂ペースト組成物中の樹脂分と（Ｆ）成分の球状銀粉とが分離し、沈降が起こりやすくなる傾向がある。
【００４１】
本発明の樹脂ペースト組成物には可とう化材を添加することができる。
本発明に用いられる可とう化材としては、各種の液状ゴムや熱可塑性樹脂が用いられるが、例えばポリブタジエン、マレイン化ポリブタジエン、アクリロニトリルブタジエンゴム、カルボキシ末端アクリロニトリルブタジエンゴム、アミノ末端アクリロニトリルブタジエンゴム、ビニル末端アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム等の液状ゴム、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸メチル、ε−カプロラクトン変性ポリエステル、フェノキシ樹脂、ポリイミド等の熱可塑性樹脂などが挙げられる。
【００４２】
液状ゴムとしては、数平均分子量が５００〜１０，０００のものが好ましく、１，０００〜５，０００のものがより好ましい。分子量が小さすぎると可とう化効果に劣る傾向があり、分子量が大きすぎると樹脂ペースト組成物の粘度が上昇し作業性に劣る傾向がある。数平均分子量は蒸気圧浸透法で測定した値又はＧＰＣ法により測定した値である。熱可塑性樹脂としては、数平均分子量が１０，０００〜３００，０００のものが好ましく、２０，０００〜２００，０００のものがより好ましい。分子量が小さすぎると可とう化効果に劣る傾向があり、分子量が大きすぎると、樹脂ペースト組成物の粘度が上昇し作業性に劣る傾向がある。
また可とう化材の配合量としては、（Ａ）成分１００重量部に対して１０〜１００重量部使用することが好ましく、３０〜８０重量部使用することがより好ましい。この配合量が１０重量部未満であると可とう化効果に劣り、１００重量部を超えると、粘度が増大し、樹脂ペースト組成物の作業性が低下する傾向がある。
【００４３】
本発明の樹脂ペースト組成物にはカップリング剤を添加することができる。
本発明に用いられるカップリング剤としては特に制限はなく、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコネート系カップリング剤、ジルコアルミネート系カップリング剤等の各種のものが用いられる。
【００４４】
カップリング剤の具体例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニル−トリス（２−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリ（メタクリロキシエトキシ）シラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−（４，５−ジヒドロイミダゾリル）プロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、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エトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジイソプロペノキシシラン、メチルトリグリシドキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、トリメチルシリルイソシアネート、ジメチルシリルイソシアネート、フェニルシリルトリイソシアネート、テトライソシアネートシラン、メチルシリルトリイソシアネート、ビニルシリルトリイソシアネート、エトキシシラントリイソシアネート等のシランカップリング剤、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジ−トリデシル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピル（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル・アミノエチル）チタネート、ジクミルフェニルオキシアセテートチタネート、ジイソステアロイルエチレンチタネート等のチタネート系カップリング剤、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピオネート等のアルミニウム系カップリング剤、テトラプロピルジルコネート、テトラブチルジルコネート、テトラ（トリエタノールアミン）ジルコネート、テトライソプロピルジルコネート、ジルコニウムアセチルアセトネートアセチルアセトンジルコニウムブチレート、ステアリン酸ジルコニウムブチレート等のジルコネート系カップリング剤等がある。
【００４５】
カップリング剤の配合量は、（Ａ）成分の総量１００重量部に対して０．１〜１０重量部が好ましく、０．５〜５重量部が特に好ましい。この配合割合が０．１重量部未満であると、接着強度の向上効果に劣り、１０重量部を超えると、揮発分が多くなり、硬化物中にボイドが生じ易くなる傾向がある。
【００４６】
本発明になる樹脂ペースト組成物には、さらに必要に応じて酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の吸湿剤、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、高級脂肪酸等の濡れ向上剤、シリコーン油等の消泡剤、無機イオン交換体等のイオントラップ剤等、粘度調整のための溶剤を単独又は数種類を組み合わせて、適宜添加することができる。なお、溶剤を添加する場合、ボイドの点から３重量％以下とすることが好ましい。
【００４７】
本発明になる樹脂ペースト組成物を製造するには、（Ａ）アクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物、（Ｂ）ラジカル開始剤、（Ｃ）エポキシ樹脂、（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤、（Ｅ）平均粒径１０μｍ未満の充填材及び（Ｆ）平均粒径（Ｒ）が１０〜５０μｍで且つ粒子の９０体積％以上が０．５Ｒ〜１．５Ｒμｍの範囲の粒径を有する球状銀粉を、必要に応じて用いられる各種添加剤とともに、一括又は分割して撹拌器、ライカイ器、３本ロール、プラネタリーミキサー等の分散・溶解装置を適宜組み合わせた装置に投入し、必要に応じて加熱して混合、溶解、解粒混練又は分散して均一なペースト状とすれば良い。
【００４８】
本発明においては、さらに上記のようにして製造した樹脂ペースト組成物を用いて半導体素子を支持部材に接着した後、封止することにより半導体装置とすることができる。
【００４９】
支持部材としては、例えば、４２アロイリードフレーム、銅リードフレーム等のリードフレーム、ガラスエポキシ基板（ガラス繊維強化エポキシ樹脂からなる基板）、ＢＴ基板（シアネートモノマー及びそのオリゴマーとビスマレイミドからなるＢＴレジン使用基板）等の有機基板が挙げられる。
【００５０】
本発明の樹脂ペースト組成物を用いて半導体素子をリードフレーム等の支持部材に接着させるには、まず支持部材上に樹脂ペースト組成物をディスペンス法、スクリーン印刷法、スタンピング法等により塗布した後、半導体素子を圧着し、その後オーブン又はヒートブロック等の加熱装置を用いて加熱硬化することにより行うことができる。さらに、ワイヤボンド工程を経た後、通常の方法により封止することにより完成された半導体装置とすることができる。
【００５１】
上記加熱硬化は、低温での長時間硬化の場合や、高温での速硬化の場合により異なるが、通常、温度１００〜３００℃、好ましくは１３０〜２２０℃で、５秒〜３時間、好ましくは１５秒〜１時間行うことが好ましい。
【００５２】
【実施例】
次に、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれによって制限されるものではない。
【００５３】
比較例で用いたエポキシ樹脂、硬化剤は以下のようにして作製したものを用いた。
（１）エポキシ樹脂の調製
ＹＤＦー１７０（東都化成（株）製、商品名、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキシ当量＝１７０）７．５重量部及びＹＬ−９８０（油化シェルエポキシ（株）製、商品名、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量＝１８５）７．５重量部を８０℃に加熱し、１時間撹拌を続け、均一なエポキシ樹脂溶液を得た。
（２）硬化剤の調製
Ｈ−１（明和化成（株）製、商品名、フェノールノボラック樹脂、ＯＨ当量＝１０６）１．０重量部及び希釈剤としてＰＰ−１０１（東都化成（株）製、商品名、アルキルフェニルグリシジルエーテル、エポキシ当量＝２３０）２．０重量部を１００℃に加熱し、１時間撹拌を続け、均一なフェノール樹脂溶液を得た。
【００５４】
比較例及び実施例で用いた化合物を以下に例示する。
（１）硬化促進剤
２Ｐ４ＭＨＺ（四国化成（株）製のイミダゾール類の商品名）
（２）希釈剤
ＰＰ−１０１（東都化成（株）製アルキルフェニルグリシジルエーテルの商品名、エポキシ当量＝２３０）
（３）アクリル酸エステル化合物及びメタクリル酸エステル化合物
Ｒ−５５１（日本化薬（株）製ジアクリレートの商品名、ビスフェノールＡポリエチレングリコールジアクリレート、一般式（ＶＩＩＩ）、Ｒ^１＝Ｈ、Ｒ^１１＝ＣＨ_３、Ｒ^１２＝ＣＨ_３、Ｒ^１３＝Ｈ、Ｒ^１４＝Ｈ、ｐ＋ｑ＝約４）、
ラウリルアクリレート（一般式（Ｉ）、Ｒ^１＝Ｈ、Ｒ^２＝−Ｃ_１２Ｈ_２４−）
（４）ラジカル開始剤
ジクミルパーオキサイド
（５）エポキシ樹脂
ＹＤＦ−１７０（東都化成（株）製、商品名、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキシ当量＝１７０、分子量＝３４０）
Ｅ−１０００−６．５（日本石油化学（株）製エポキシ化ポリブタジエンの商品名、エポキシ当量＝２４６、数平均分子量＝約１，０００）
（６）エポキシ樹脂硬化剤
ジシアンジアミド
（７）可とう化材
ＣＴＢＮ１３００×３１（宇部興産（株）製カルボキシ末端アクリロニトリルポリブタジエン共重合体の商品名）
（８）カップリング剤
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
（９）充填材
ＴＣＧ−１（徳力化学研究所社製の銀粉の商品名、形状：鱗片状、平均粒径＝２μｍ）
ＡＧＦ−２０Ｓ（徳力化学研究所社製の球状銀粉の商品名、平均粒径（Ｒ）＝２０μｍ、０．５Ｒ〜１．５Ｒの範囲内の粒径を有する粒子の割合＝９３体積％）
【００５５】
表１に示す配合割合で、各材料を混合し、３本ロールを用いて混練した後、６６６．６１Ｐａ（５トル（Ｔｏｒｒ））以下で１０分間脱泡処理を行い、樹脂ペースト組成物を得た。
この樹脂ペースト組成物の特性（粘度、接着強度、ボンドライン厚み、ピール強度、チップ反り、耐リフロー性）を下記に示す方法で調べた。その結果を表１に示す。
【００５６】
（１）粘度：ＥＨＤ型回転粘度計（東京計器社製）を用いて２５℃における粘度（Ｐａ・ｓ）を測定した。
（２）ダイシェア強度：樹脂ペースト組成物をＡｇめっき付き銅リードフレーム上に約０．２ｍｇ塗布し、この上に２ｍｍ×２ｍｍのＳｉチップ（厚さ約０．４ｍｍ）を圧着し、さらにオーブンで１５０℃まで３０分で昇温し１５０℃で１時間硬化させた。これを自動接着力試験装置（ＢＴ１００、Ｄａｇｅ社製）を用い、室温の剪断接着強度（Ｎ／チップ）を測定した。なおダイシェア強度の測定は２０個の試験片について行った。
（３）ボンドライン厚み：樹脂ペースト組成物をあらかじめマイクロメータで厚みを測っておいた銅リードフレーム上に約０．２ｍｇを塗布し、この上にあらかじめマイクロメータで厚みを測っておいた２ｍｍ×２ｍｍのＳｉチップを圧着し、さらにオーブンで１５０℃まで３０分で昇温し１５０℃で１時間硬化させた。硬化後にマイクロメータで厚みを測定し、この値からあらかじめ測っておいたリードフレームとチップの厚みを減じた値をボンドライン厚みとした。なおボンドライン厚みの測定は２０個の試験片について行った。
（４）ボイド：樹脂ペースト組成物を銅リードフレーム上に約４．０ｍｇを塗布し、この上に８ｍｍ×１０ｍｍのＳｉチップ（厚さ０．４ｍｍ）を圧着し、さらにオーブンで１５０℃まで３０分で昇温し１５０℃で１時間硬化させた。これを、走査型超音波顕微鏡を用い観察し、硬化後の樹脂ペースト組成物中に含まれるチップと基材の間の水平方向の断面のボイドの占有面積を求めた。
（５）ピール強度：樹脂ペースト組成物を銅リードフレーム上に約３．２ｍｇを塗布し、この上に８ｍｍ×８ｍｍのＳｉチップ（厚さ０．４ｍｍ）を圧着し、さらにオーブンで１０５℃まで３０分で昇温し１５０℃で１時間硬化させた。これを自動接着力装置（日立化成工業（株）製、内製）を用い、２４０℃における引き剥がし強さ（Ｎ／チップ）を測定した。
（６）チップ反り：樹脂ペースト組成物を銅リードフレーム上に約３．２ｍｇを塗布し、この上に５ｍｍ×１３ｍｍのＳｉチップ（厚さ０．４ｍｍ）を圧着し、さらにオーブンで１５０℃まで３０分で昇温し１５０℃で１時間硬化させた。これを表面粗さ計（ｓｌｏａｎ社製、Ｄｅｋｔｕｋ ３０３０）を用い、チップ反り（μｍ）を測定した。
（７）耐リフロー性：実施例及び比較例により得た樹脂ペースト組成物を用い、下記リードフレームとＳｉ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（株）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高湿槽中で９６時間吸湿させた。その後２４０℃／１０秒のリフロー条件で半田リフローを行い、パッケージの内部クラックの発生数を走査型超音波顕微鏡で観察した。７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：４．９ｍｍ×９．５ｍｍ
パッケージサイズ：８ｍｍ×１８ｍｍ×２．７ｍｍ
支持部材：銅リードフレーム
硬化条件：１５０℃まで３０分で昇温、１５０℃で１時間硬化
【００５７】
【表１】

【００５８】
表１の結果から、本発明の樹脂ペースト組成物（実施例１及び２）は従来のエポキシ樹脂を用いた樹脂ペースト組成物（比較例１）に比較してボイドが占有率が小さく、ボンドライン厚みを一定にすることが可能になっている。
このことから、本発明の樹脂ペースト組成物によれば、ボイドを低減し、ボンドライン厚みを一定にすることができ、その結果、接着強度のばらつきや半導体素子の傾きを低減できることが確認された。
さらに、本発明の樹脂ペースト組成物（実施例１及び２）は従来のエポキシ樹脂を用いた樹脂ペースト組成物（比較例１）及び同一のアクリル酸エステル化合物を用いてエポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤を添加しない場合（比較例２）に比較してピール強度、チップ反りで良好な値を示し、耐リフロー性も優れていた。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の樹脂ペースト組成物は、半導体装置のダイボンディング材として使用した場合にボンドライン厚みを一定にすることができ、接着強度のばらつきやチップの傾きを低減することができる。その結果ワイヤーボンド時の不良を低減でる。
さらに銅リードフレームにおいても、チップクラックやチップ反り及び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させる。その結果、半導体装置としての信頼性を向上させることができる。

Claims (10)

1. 半導体素子を支持部材に接着するための樹脂ペースト組成物であって、（Ａ）アクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物、（Ｂ）ラジカル開始剤、（Ｃ）エポキシ樹脂、（Ｄ）エポキシ樹脂硬化剤、（Ｅ）平均粒径１０μｍ未満の充填材及び（Ｆ）平均粒径（Ｒ）が１０〜５０μｍで且つ粒子の９０体積％以上が０．５Ｒ〜１．５Ｒμｍの範囲内の粒径を有する球状銀粉を均一分散させてなり、樹脂ペースト組成物総量に対して（Ｅ）成分の充填材を２０〜８５重量％、（Ｆ）成分の球状銀粉を０．５〜２０重量％含有する樹脂ペースト組成物。
2. （Ａ）成分のアクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物１００重量部に対して（Ｃ）成分のエポキシ樹脂を１〜１００重量部含有する請求項１に記載の樹脂ペースト組成物。
3. （Ｃ）成分のエポキシ樹脂１００重量部に対して、（Ｄ）成分のエポキシ樹脂硬化剤を０．１〜５０重量部含有する請求項１又は２に記載の樹脂ペースト組成物。
4. （Ａ）成分のアクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物１００重量部に対して（Ｂ）成分のラジカル開始剤を０．１〜１０重量部含有する請求項１、２又は３に記載の樹脂ペースト組成物。
5. さらに可とう化材を添加してなる請求項１、２、３又は４に記載の樹脂ペースト組成物。
6. 可とう化材が液状ゴム又は熱可塑性樹脂である請求項５に記載の樹脂ペースト組成物。
7. （Ａ）成分のアクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物１００重量部に対して可とう化材を１０〜１００重量部含有する請求項５又は６に記載の樹脂ペースト組成物。
8. さらにカップリング剤を添加してなる請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の樹脂ペースト組成物。
9. （Ａ）成分のアクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物１００重量部に対してカップリング剤を０．１〜１０重量部含有する請求項８に記載の樹脂ペースト組成物。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の樹脂ペースト組成物を用いて半導体素子を支持部材に接着した後、封止してなる半導体装置。