JPH09260408A

JPH09260408A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH09260408A
Application number: JP8876596A
Authority: JP
Inventors: Osamu Matsuda; 理松田
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1996-03-18
Filing date: 1996-03-18
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】接着強度に優れ、半導体チップの反りが少な
く、またボイドやチップクラックの発生もなく、半導体
チップの大型化と表面実装に対応した信頼性の高い半導
体装置の製造方法を提供するものである。【解決手段】（Ａ）熱可融性樹脂、（Ｂ）絶縁性粉末
および（Ｃ）溶剤を必須成分とする絶縁性接着剤を、リ
ードフレーム上のベッド又はリード部分にスクリーンで
塗布乾燥した後、半導体チップとリードフレームとを接
着固定してなることを特徴とする半導体装置の製造方法
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップの反
りが少なく、ボイド等の発生のない、半導体チップの大
型化に対応した半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】リードフレーム上の所定部分にＩＣ、Ｌ
ＳＩ等の半導体チップを接続する工程は、素子の長期信
頼性に影響を与える重要な工程の一つである。従来から
この接続方法として、半導体チップのシリコン面をリー
ドフレーム上の金メッキ面に、加圧圧着するというＡｕ
−Ｓｉ共晶法が主流であった。しかし、近年の貴金属、
特に金の高騰を契機として樹脂封止型半導体装置ではＡ
ｕ−Ｓｉ共晶法から、半田を使用する方法や、ディスペ
ンサーによりペースト状の接着剤を使用する方法等に急
速に移行してきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、半田を使用す
る方法は、半田や半田ボールが飛散して電極等に付着
し、腐蝕断線の原因になることが指摘されている。接着
剤を使用する方法では、近年のＩＣ、ＬＳＩ等の半導体
チップの大型化に伴う反り問題に対応するため、低応力
化の目的で樹脂中にゴム成分やその他の熱可塑性樹脂を
導入する方法が取られているが、ゴム成分がペースト中
に存在するとディスペンサー等による滴下塗布におい
て、作業性が著しく悪化する欠点があった。また、その
他の熱可塑性樹脂を導入する方法は、エポキシ樹脂等の
熱硬化性樹脂との相溶性が悪く、熱可塑性樹脂を含む接
着剤の多くは使用時においてペースト状を保持させるた
めに、溶剤や反応性液状物に希釈されている。特に、熱
可塑性樹脂は希釈効率が一般的に悪く、大量の希釈溶剤
等を必要とする。そのために、硬化時に接着剤層にボイ
ドが発生し、さらにチップクラックの発生や接着力の低
下を引き起こし、素子の信頼性を低下させる欠点があっ
た。このためチップの反り及びボイドの発生がなく、チ
ップの大型化に対応した半導体装置の開発が強く要望さ
れていた。

【０００４】本発明は、上記の欠点を解消するためにな
されたもので、接着強度に優れ、半導体チップの反りが
少なく、また、ボイドやチップクラックの発生がなく、
半導体チップの大型化と表面実装に対応した、信頼性の
高い半導体装置の製造方法を提供しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、後述する組成の
絶縁性接着剤を塗布乾燥させ、その接着剤層に半導体チ
ップをマウントすることによって、上記の目的を達成で
きることを見いだし、本発明を完成したものである。

【０００６】即ち、本発明は、（Ａ）熱可融性樹脂、
（Ｂ）絶縁性粉末および（Ｃ）溶剤を必須成分とする絶
縁性接着剤を、リードフレームのベッド上にスクリーン
印刷により塗布乾燥した後、半導体チップとリードフレ
ームとを接着固定することを特徴とする半導体装置であ
る。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】本発明に用いる絶縁性接着剤は、（Ａ）熱
可融性樹脂、（Ｂ）絶縁性粉末および（Ｃ）溶剤を必須
成分とするものであり、これらの各成分について説明す
る。（Ａ）熱可融性樹脂は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹
脂のなかから選ばれ、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェ
ノール樹脂、レゾルシノール樹脂、エポキシ樹脂、酢酸
ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、アクリル樹
脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ウレタン樹脂、ビニル
ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、α−オレフィン無水マ
レイン酸樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポ
リイミド樹脂等が挙げられ、樹脂の分子量等に制限され
るものではなく、広く使用することができる。これらの
熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂はそれぞれ単独又は 2
種以上混合して使用することができる。

【０００９】（Ｂ）絶縁性粉末としては、アルカリ金属
イオン、ハロゲンイオン等の不純物の含有がごく少量で
あることが望ましく、そのため、必要であればイオン交
換水或いはイオン交換樹脂で洗浄し、不純物を取り除い
たものであることが好ましい。具体的な絶縁性粉末とし
ては、結晶性シリカ、溶融性シリカ、微細シリカ、タル
ク、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、ベントナイ
ト等の絶縁性粉末が挙げられ、これらは単独又は 2種以
上混合して使用することができる。また、バインダーと
なる熱可融性樹脂と絶縁性粉末との配合割合は、重量比
で80：20〜20：80の範囲であることが望ましい。絶縁性
粉末が20重量部未満では十分な接着強度が得られず、80
重量部を超えると作業性や密着性が低下し好ましくな
い。

【００１０】（Ｃ）溶剤としては、ジオキサン、ヘキサ
ン、ベンゼン、トルエン、ソルベントナフサ、工業用ガ
ソリン、酢酸セロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセ
ロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビ
トールアセテート、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル
ピロリドン等が挙げられ、これらは、単独又は 2種以上
混合して使用することができる。

【００１１】本発明に用いる絶縁性接着剤は上述した熱
可融性樹脂、絶縁性粉末および溶剤を必須成分とするも
のであるが、本発明の目的に反しない限り、また、必要
に応じて他の成分、例えば、消泡剤、カップリング剤、
その他の添加剤等を添加配合することができる。

【００１２】本発明に用いる絶縁性接着剤の製造方法
は、常法に従い上述した各成分を十分混合した後、更に
例えば三本ロール等により均一に混練処理を行い、その
後、減圧脱泡して製造することができる。

【００１３】こうして製造した絶縁性接着剤をリードフ
レームのベッド部分にスクリーン印刷した後、加熱等の
方法で溶剤を除去して、厚さ 5〜100 μm 程度の接着剤
層を形成させる。この接着剤層の形成において、接着剤
層に含まれる溶剤残量が 1重量％以下であることが望ま
しい。溶剤残量が 1重量％を超えると残留溶剤の影響に
より、マウント工程においてボイドが発生し好ましくな
い。接着剤層を形成したリードフレーム上に、通常のア
ッセンブリー工程同様、各ダイシング済み半導体チップ
をマウントし、120 〜300 ℃の温度で数十秒から数分間
ヒートブロック上で加熱硬化させて使用する。また、オ
ーブンで 150〜200 ℃の温度で数分間から数時間硬化さ
せて使用することができる。その後ワイヤボンディング
を行い、さらに樹脂封止材で封止して半導体装置を製造
することができる。

【００１４】本発明の半導体装置は、特定の絶縁性接着
剤を用いてスクリーン印刷することによってその目的を
達成することができたものである。この絶縁性接着剤
は、熱可融性樹脂、絶縁性粉末および溶剤を必須成分と
し、特に溶剤残量が 1重量％以下となるように、この絶
縁性接着剤をスクリーン印刷することによって、従来の
ディスペンサー滴下法より溶剤残存率の少ない、また、
組成の自由度の高い絶縁性接着剤層が形成される。可融
性の絶縁性接着剤の組成は、熱可塑性樹脂または熱硬化
性樹脂の中から自由にその種類、配合量が選択できるの
で、大型チップの反り変形がなく、また、ボイドの発生
やチップクラックがないととも、製造工程のハンドリン
グ性がよく、半導体組立てラインの合理化が可能とな
り、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に本発明を実施例によって説明
するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるも
のではない。以下の実施例および比較例において「部」
とは特に説明のない限り「重量部」を意味する。

【００１６】実施例１熱可融性樹脂としてアクリル樹脂のＡ−１９５（大日本
インキ化学工業社製、商品名）30部、シリカ粉末50部お
よび溶剤20部を混合し、さらにディスパースにより混練
して絶縁性接着剤（Ａ）を得た。

【００１７】実施例２熱可融性樹脂としてエポキシ樹脂のエピコート１００４
（油化シェルエポキシ社製、商品名）25部をブチルセロ
ソルブアセテートの25部に溶解した。この溶液にシリカ
粉末50部を混合し、さらにディスパースにより混練して
絶縁性接着剤（Ｂ）を製造した。

【００１８】比較例市販のエポキシ樹脂ベースの溶剤型半導体用絶縁性接着
剤（Ｃ）を入手した。、実施例１〜２で製造した絶縁
性接着剤（Ａ）〜（Ｂ）を用いてリードフレーム上にス
クリーン印刷し、加熱、乾燥した。150 ℃に加熱した半
導体チップを、5 秒間加圧して接着固定して半導体装置
を製造した。また、比較例の絶縁性接着剤（Ｃ）を用い
てシリンジに充填し、ディスペンサーを用いてリードフ
レーム上に吐出し、半導体チップをマウントした後、加
熱硬化して接着固定して半導体装置を製造した。これら
の半導体装置について、接着強度、接着剤層のボイドの
有無、半導体チップの反りの試験を行った。その結果を
表１に示したが、いずれも本発明が優れており、本発明
の顕著な効果が認められた。

【００１９】

【表１】＊1 ：銀メッキしたリードフレーム（銅系、200 μm 厚）上に 4×12ｍｍの半導体チップを接着し、25℃の温度でプッシュプルゲージを用いて剪断力を測定した。＊2 ：半導体チップの裏面のボイドの有無を目視で評価した。○印…ボイドの発生なし、×印…ボイドの発生有り。＊3 ：ワイヤボンディング後の 4×12ｍｍの半導体チップの表面を表面粗さ計で測定し、半導体チップ中央部と端部との距離を測定した。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明および表１から明らかなよう
に、本発明の半導体装置の製造方法によれば、接着強度
に優れ、半導体チップの反りが少なく、またボイドやチ
ップクラックの発生がなく、半導体チップの大型化と表
面実装に対応した信頼性の高いもので、製造工程の短縮
化、合理化に寄与する有益なものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）熱可融性樹脂、（Ｂ）絶縁性粉末
および（Ｃ）溶剤を必須成分とする絶縁性接着剤を、リ
ードフレームのベッド上にスクリーン印刷により塗布乾
燥した後、半導体チップとリードフレームとを接着固定
することを特徴とする半導体装置の製造方法。