JP4064025B2 - 樹脂組成物およびこれを使用して作製した半導体装置。 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子を金属フレーム等に接着する樹脂組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のエレクトロニクス産業の著しい発展に伴い、トランジスタ，ＩＣ、ＬＳＩ、超ＬＳＩと半導体素子における回路の集積度は急激に増大している。このため、半導体素子の大きさも、従来長辺が数ｍｍ程度だったものが１０数ｍｍと飛躍的に増大し、半導体素子の高速化のため外部と電気的に接合するピンの数も２００ピンを越えるようになってきている。また半導体製品の高集積化の目的で半導体パッケージの厚みも薄くなり結果として半導体素子自体の厚みもより薄くなる傾向にある。
【０００３】
このような動向の中、半導体素子をリードフレームあるいは有機基板に接着するダイアタッチ材についても従来にもまして高性能が求められ、特に温度サイクル試験における熱ストレスに対する耐性の向上が求められるようになってきている。
【０００４】
従来のダイアタッチ材では半導体素子およびリードフレーム等の被着体との熱膨張係数の差が大きく、熱ストレスに対する耐性が乏しく良好な温度サイクル性を示すダイアタッチ材は存在しなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、大型チップの場合にも良好な耐温度サイクル性を示す高信頼性の樹脂組成物を提供し、ひいては本発明の樹脂組成物を使用することで高信頼性のパッケージを提供する物である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は有機バインダー（Ａ）およびフィラー（Ｂ）からなる半導体素子をリードフレーム又は有機基板に接着するダイアタッチ用の液状樹脂組成物で、（Ａ）有機バインダーが、エポキシ系、アクリル系の熱硬化性樹脂、ポリイミド樹脂のいずれかを含むものであり、フィラー（Ｂ）の一部あるいは全部がアスペクト比２以上でかつ長さ方向の線熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下であり、樹脂組成物中１重量％以上５０重量％以下含まれ、かつ、炭素繊維、ガラスファイバー、芳香族ポリアミドのフィラーから選ばれるものである液状樹脂組成物である。更に好ましい態様としては、上記フィラーは、芳香族ポリアミドである液状樹脂組成物である。
また、上記の液状樹脂組成物をダイアタッチ材として用いて製作した半導体装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる有機バインダー（Ａ）は、用いる分野が半導体用途であるためハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等のイオン性不純物が１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。また樹脂組成物を液状にする場合には常温で液状の有機バインダーが望ましい。ここで使用可能な有機バインダーとしては、一般に使用されるエポキシ系、アクリル系等の熱硬化性樹脂、溶剤可溶のポリイミド樹脂等の熱可塑性樹脂等が上げられるが特に限定されない。
【０００８】
本発明に用いるフィラー（Ｂ）は、用いる分野が半導体用途のためハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等のイオン性不純物量が１０ｐｐｍ以下であることが望ましい。
ここでアスペクト比２以上でかつ長さ方向の線熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下であるフィラーの使用が必要であるが、これはダイボンディング工程において半導体素子をマウントするときに樹脂組成物が広がり、この時、フィラーが半導体素子裏面に対し平行に配向し、Ｘ−Ｙ方向の熱膨張係数を制御するのがねらいである。アスペクト比が２より小さいと十分に配向しない場合が有るからである。
また長さ方向の線熱膨張係数は、１０ｐｐｍ／℃以下がダイアタッチ材のＸ−Ｙ方向の熱膨張率制御の点で好ましいが、０ｐｐｍ／℃以下であればなおさら好ましい。
【０００９】
アスペクト比２以上でかつ長さ方向の線熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下であるフィラーは、樹脂組成物中に１重量％以上５０重量％以下含まれる。１重量％未満では目的とする効果が現れず、５０重量％を越えて配合すると被着体に対する塗れ性が悪化し接着力の低下をもたらすためである。使用できるフィラーの材質としては、ＰＡＮ系、ピッチ系の炭素繊維で短繊維のもの、ガラスファイバーで短繊維のものなどがあるが、好ましくは芳香族ポリアミドのフィラーである。芳香族ポリアミドのフィラーとしては、それぞれｍ−、あるいはｐ−のフタル酸とジアミノベンゼンの重縮合物等があり、これらを単独又は複数用いることができる。芳香族ポリアミドのフィラーは、無機繊維に比較し比重が樹脂に近い、また樹脂との密着性に優れるという理由で好ましい。
【００１０】
さらに要求特性により銀、金、銅、ニッケルなどの金属フィラー、シリカ、窒化アルミ、窒化ボロンなどの無機フィラーあるいは焼成フェノール粒子、ポリイミド粒子等の有機フィラーを併用してもよい。
【００１１】
本発明に用いられるフィラーの形状としてはフレーク状、繊維状、樹脂状、不定形あるいは球状のものを単独あるいは混合して用いることができる。さらに粒径に関しては通常平均粒径が２〜１０μｍ、最大粒径は５０μｍ程度のものが好ましく、比較的細かいフィラーと粗いフィラーを混合して用いてもよい。
【００１２】
本発明の製造方法は例えば各成分を予備混合した後、３本ロールを用いて混練し、混練後真空下脱泡し樹脂ペーストを得るなどがある。
また、本発明の樹脂組成物をダイアタッチ材として用いて製作された半導体装置は高信頼性を有する。半導体装置を製作する方法は公知の方法を用いることができる。
【００１３】
【実施例】
以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
配合割合は重量部で示す。
＜実施例１〜３＞
パラ型アラミド繊維（トワロン：日本アラミド社製）を振動ミルにて室温３分間粉砕したものをフィラーとして使用した。（以下フィラーＡ：ＳＥＭ観察によるアスペクト比約５、線膨張係数−３．５ｐｐｍ／℃）また粒径１〜３０μｍで平均粒径３μｍのフレーク状銀粉（以下銀粉）とビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの反応により得られるジグリシジルビスフェノールＡ（エポキシ当量１８０、常温で液体、以下ビスＡエポキシ）、クレジルグリシジルエーテル（エポキシ当量１８５）、フェノールノボラック（水酸基当量１０４、軟化点８０〜９０℃）、ジシアンジアミド、ジアザビシクロウンデセンを第１表に示す割合で配合し、３本ロールで混練して液状樹脂組成物を得た。
この液状樹脂組成物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性能を評価した。
【００１４】
＜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。
・線膨張係数：４ｘ２０ｘ０．４ｍｍの試験片を作製し（硬化条件１５０℃６０分）引っ張りモードのＴＭＡで測定した。なお試験片作成時には長手方向にブレーディングし配向を促した。
（測定長：１０ｍｍ、温度範囲：−１００℃〜３００℃、昇温速度：１０℃／分）
・接着強度：９×９ｍｍのシリコンチップを樹脂組成物を用いて銅フレームにマウントし１５０℃のオーブン中６０分間で硬化した。硬化後自動マウント強度測定装置（ＤＡＧＥ ＰＣ−２４００）を用い２４０℃での熱時ダイシェア強度を測定した。また硬化後のサンプルを−６５℃〜１５０℃の温度サイクル５００サイクル処理し同様に処理後の熱時ダイシェア強度を測定した。処理による保持率を計算し８０％以上の場合を合格とした。
・イオン性不純物：２００℃６０分硬化した後粉砕した試料２ｇおよび純水４０ｍｌを抽出釜にいれ１２５℃２０時間抽出した上澄みを検液としイオンクロマトグラフにより塩素量およびナトリウム量の測定を行った。
【００１５】
＜比較例１〜２＞
第１表に示す配合割合で実施例１と全く同様にして導電性樹脂ペーストを作製した。
【００１６】
評価結果を第１表に示す。
【表１】
【００１７】
【発明の効果】
本発明の樹脂組成物は、半導体素子面方向の熱膨張係数が小さく、温度サイクル試験による熱ストレスに対する耐性に優れる従来になかった高信頼性の半導体素子接着用の樹脂組成物である。
【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組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のエレクトロニクス産業の著しい発展に伴い、トランジスタ，ＩＣ、ＬＳＩ、超ＬＳＩと半導体素子における回路の集積度は急激に増大している。このため、半導体素子の大きさも、従来長辺が数ｍｍ程度だったものが１０数ｍｍと飛躍的に増大し、半導体素子の高速化のため外部と電気的に接合するピンの数も２００ピンを越えるようになってきている。また半導体製品の高集積化の目的で半導体パッケージの厚みも薄くなり結果として半導体素子自体の厚みもより薄くなる傾向にある。
【０００３】
このような動向の中、半導体素子をリードフレームあるいは有機基板に接着するダイアタッチ材についても従来にもまして高性能が求められ、特に温度サイクル試験における熱ストレスに対する耐性の向上が求められるようになってきている。
【０００４】
従来のダイアタッチ材では半導体素子およびリードフレーム等の被着体との熱膨張係数の差が大きく、熱ストレスに対する耐性が乏しく良好な温度サイクル性を示すダイアタッチ材は存在しなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、大型チップの場合にも良好な耐温度サイクル性を示す高信頼性の樹脂組成物を提供し、ひいては本発明の樹脂組成物を使用することで高信頼性のパッケージを提供する物である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は有機バインダー（Ａ）およびフィラー（Ｂ）からなる半導体素子をリードフレーム又は有機基板に接着するダイアタッチ用の液状樹脂組成物で、（Ａ）有機バインダーが、エポキシ系、アクリル系の熱硬化性樹脂、ポリイミド樹脂のいずれかを含むものであり、フィラー（Ｂ）の一部あるいは全部がアスペクト比２以上でかつ長さ方向の線熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下であり、樹脂組成物中１重量％以上５０重量％以下含まれ、かつ、炭素繊維、ガラスファイバー、芳香族ポリアミドのフィラーから選ばれるものである液状樹脂組成物である。更に好ましい態様としては、上記フィラーは、芳香族ポリアミドである液状樹脂組成物である。
また、上記の液状樹脂組成物をダイアタッチ材として用いて製作した半導体装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる有機バインダー（Ａ）は、用いる分野が半導体用途であるためハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等のイオン性不純物が１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。また樹脂組成物を液状にする場合には常温で液状の有機バインダーが望ましい。ここで使用可能な有機バインダーとしては、一般に使用されるエポキシ系、アクリル系等の熱硬化性樹脂、溶剤可溶のポリイミド樹脂等の熱可塑性樹脂等が上げられるが特に限定されない。
【０００８】
本発明に用いるフィラー（Ｂ）は、用いる分野が半導体用途のためハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等のイオン性不純物量が１０ｐｐｍ以下であることが望ましい。
ここでアスペクト比２以上でかつ長さ方向の線熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下であるフィラーの使用が必要であるが、これはダイボンディング工程において半導体素子をマウントするときに樹脂組成物が広がり、この時、フィラーが半導体素子裏面に対し平行に配向し、Ｘ−Ｙ方向の熱膨張係数を制御するのがねらいである。アスペクト比が２より小さいと十分に配向しない場合が有るからである。
また長さ方向の線熱膨張係数は、１０ｐｐｍ／℃以下がダイアタッチ材のＸ−Ｙ方向の熱膨張率制御の点で好ましいが、０ｐｐｍ／℃以下であればなおさら好ましい。
【０００９】
アスペクト比２以上でかつ長さ方向の線熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下であるフィラーは、樹脂組成物中に１重量％以上５０重量％以下含まれる。１重量％未満では目的とする効果が現れず、５０重量％を越えて配合すると被着体に対する塗れ性が悪化し接着力の低下をもたらすためである。使用できるフィラーの材質としては、ＰＡＮ系、ピッチ系の炭素繊維で短繊維のもの、ガラスファイバーで短繊維のものなどがあるが、好ましくは芳香族ポリアミドのフィラーである。芳香族ポリアミドのフィラーとしては、それぞれｍ−、あるいはｐ−のフタル酸とジアミノベンゼンの重縮合物等があり、これらを単独又は複数用いることができる。芳香族ポリアミドのフィラーは、無機繊維に比較し比重が樹脂に近い、また樹脂との密着性に優れるという理由で好ましい。
【００１０】
さらに要求特性により銀、金、銅、ニッケルなどの金属フィラー、シリカ、窒化アルミ、窒化ボロンなどの無機フィラーあるいは焼成フェノール粒子、ポリイミド粒子等の有機フィラーを併用してもよい。
【００１１】
本発明に用いられるフィラーの形状としてはフレーク状、繊維状、樹脂状、不定形あるいは球状のものを単独あるいは混合して用いることができる。さらに粒径に関しては通常平均粒径が２〜１０μｍ、最大粒径は５０μｍ程度のものが好ましく、比較的細かいフィラーと粗いフィラーを混合して用いてもよい。
【００１２】
本発明の製造方法は例えば各成分を予備混合した後、３本ロールを用いて混練し、混練後真空下脱泡し樹脂ペーストを得るなどがある。
また、本発明の樹脂組成物をダイアタッチ材として用いて製作された半導体装置は高信頼性を有する。半導体装置を製作する方法は公知の方法を用いることができる。
【００１３】
【実施例】
以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
配合割合は重量部で示す。
＜実施例１〜３＞
パラ型アラミド繊維（トワロン：日本アラミド社製）を振動ミルにて室温３分間粉砕したものをフィラーとして使用した。（以下フィラーＡ：ＳＥＭ観察によるアスペクト比約５、線膨張係数−３．５ｐｐｍ／℃）また粒径１〜３０μｍで平均粒径３μｍのフレーク状銀粉（以下銀粉）とビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの反応により得られるジグリシジルビスフェノールＡ（エポキシ当量１８０、常温で液体、以下ビスＡエポキシ）、クレジルグリシジルエーテル（エポキシ当量１８５）、フェノールノボラック（水酸基当量１０４、軟化点８０〜９０℃）、ジシアンジアミド、ジアザビシクロウンデセンを第１表に示す割合で配合し、３本ロールで混練して液状樹脂組成物を得た。
この液状樹脂組成物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性能を評価した。
【００１４】
＜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。
・線膨張係数：４ｘ２０ｘ０．４ｍｍの試験片を作製し（硬化条件１５０℃６０分）引っ張りモードのＴＭＡで測定した。なお試験片作成時には長手方向にブレーディングし配向を促した。
（測定長：１０ｍｍ、温度範囲：−１００℃〜３００℃、昇温速度：１０℃／分）
・接着強度：９×９ｍｍのシリコンチップを樹脂組成物を用いて銅フレームにマウントし１５０℃のオーブン中６０分間で硬化した。硬化後自動マウント強度測定装置（ＤＡＧＥ ＰＣ−２４００）を用い２４０℃での熱時ダイシェア強度を測定した。また硬化後のサンプルを−６５℃〜１５０℃の温度サイクル５００サイクル処理し同様に処理後の熱時ダイシェア強度を測定した。処理による保持率を計算し８０％以上の場合を合格とした。
・イオン性不純物：２００℃６０分硬化した後粉砕した試料２ｇおよび純水４０ｍｌを抽出釜にいれ１２５℃２０時間抽出した上澄みを検液としイオンクロマトグラフにより塩素量およびナトリウム量の測定を行った。
【００１５】
＜比較例１〜２＞
第１表に示す配合割合で実施例１と全く同様にして導電性樹脂ペーストを作製した。
【００１６】
評価結果を第１表に示す。
【表１】
【発明の効果】
本発明の樹脂組成物は、半導体素子面方向の熱膨張係数が小さく、温度サイクル試験による熱ストレスに対する耐性に優れる従来になかった高信頼性の半導体素子接着用の樹脂組成物である。
Claims (5)
- （Ａ）有機バインダーおよび（Ｂ）フィラーからなる半導体素子をリード
フレーム又は有機基板に接着するダイアタッチ用の液状樹脂組成物であって、（Ａ）有機バインダーが、エポキシ系、アクリル系の熱硬化性樹脂、ポリイミド樹脂のいずれかを含むものであり、フィラー（Ｂ）の一部あるいは全部がアスペクト比２以上でかつ長さ方向の線熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下であり、樹脂組成物中に１重量％以上５０重量％以下含まれ、かつ、炭素繊維、ガラスファイバー、芳香族ポリアミドのフィラーから選ばれるものであることを特徴とする液状樹脂組成物。 - 該（Ａ）有機バインダーが、常温で液状の有機バインダーである請求項１記載の液状樹脂組成物。
- 該（Ｂ）フィラーが芳香族ポリアミドである請求項１又は２に記載の液状樹脂組成物。
- 該フィラー（Ｂ）の一部がアスペクト比２以上でかつ長さ方向の線熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下であり、一部が金属フィラーである請求項１〜３のいずれか１項に記載の液状樹脂組成物。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載の液状樹脂組成物をダイアタッチ材と
して使用して作製したことを特徴とする半導体装置。
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|---|---|---|---|
| JP33728399A JP4064025B2 (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | 樹脂組成物およびこれを使用して作製した半導体装置。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33728399A JP4064025B2 (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | 樹脂組成物およびこれを使用して作製した半導体装置。 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001152029A JP2001152029A (ja) | 2001-06-05 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33728399A Expired - Fee Related JP4064025B2 (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | 樹脂組成物およびこれを使用して作製した半導体装置。 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4064025B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105960709A (zh) * | 2014-02-03 | 2016-09-21 | 住友电木株式会社 | 导热片和半导体装置 |
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| JP4780041B2 (ja) * | 2007-06-07 | 2011-09-28 | 住友ベークライト株式会社 | 半導体用樹脂ペースト及び半導体装置 |
| JP5332464B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2013-11-06 | 住友ベークライト株式会社 | 樹脂組成物および樹脂組成物を使用して作製した半導体装置 |
| JP6413249B2 (ja) * | 2014-02-03 | 2018-10-31 | 住友ベークライト株式会社 | 熱伝導性シートおよび半導体装置 |
| JP6508384B2 (ja) * | 2018-03-30 | 2019-05-08 | 住友ベークライト株式会社 | 熱伝導性シートおよび半導体装置 |
-
1999
- 1999-11-29 JP JP33728399A patent/JP4064025B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2001152029A (ja) | 2001-06-05 |
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