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JPH11302620A - ダイボンディング用フィルム状接着剤 - Google Patents

ダイボンディング用フィルム状接着剤

Info

Publication number
JPH11302620A
JPH11302620A JP10113245A JP11324598A JPH11302620A JP H11302620 A JPH11302620 A JP H11302620A JP 10113245 A JP10113245 A JP 10113245A JP 11324598 A JP11324598 A JP 11324598A JP H11302620 A JPH11302620 A JP H11302620A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
solid
film
cyanate ester
chemical formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10113245A
Other languages
English (en)
Inventor
Masamitsu Akitaya
政実 秋田谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority to JP10113245A priority Critical patent/JPH11302620A/ja
Publication of JPH11302620A publication Critical patent/JPH11302620A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/156—Material
    • H01L2924/157—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2924/15738—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950 C and less than 1550 C
    • H01L2924/15747—Copper [Cu] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Die Bonding (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Adhesive Tapes (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な樹脂を組み合わせることにより、熱硬
化、熱可塑性樹脂のそれぞれの長所を利用して、様々な
要求特性に容易に対応し、低コストで信頼性の高いフィ
ルムを提供する。 【解決手段】 (a)化学式(1) で示される繰り返し単位
を有するポリサルホン樹脂、化学式(2) で示される繰り
返し単位を有するポリエーテルサルホン樹脂、または化
学式(3) で示される繰り返し単位を有するポリアリレー
ト樹脂、並びに(b)固形状エポキシ樹脂及び／または固
形若しくは半固形状シアネートエステル樹脂を成分と
し、各成分の重量比が(a):(b)=１：0.4〜１であるフィ
ルム状接着剤。 【化１】 【化２】 【化３】

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、従来より安価で、
耐半田クラック性に優れる、半導体部品用途のフィルム
状接着剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】エレクトロニクス分野では様々の接着剤
が用いられており、その要求特性の性能は年々厳しいも
のになっている。その中において、ダイボンディング用
接着剤は一般にペースト状、フィルム状に大別される。
フィルム状接着剤の特徴としては、ペースト状接着剤と
比較して、１）取り扱いやすい、２）膜厚の正確なコン
トロールが可能、３）揮発成分がきわめて少なく、ボイ
ドの発生が少ないこと、４）ペースト状接着剤に比べ、
信頼性に優れている、ことが挙げられる。しかし、フィ
ルム状接着剤を用いるためには、新たにダイボンディン
グ用途の整備を導入する必要があり、さらに、フィルム
状接着剤自体の単価が高く、依然として、コストメリッ
トの高いペースト状接着剤を使用しているのが現状であ
る。
【０００３】フィルム状接着剤の材料としては熱硬化性
樹脂、熱可塑性樹脂又はこれらの併用系が挙げられる。
しかし、熱硬化性樹脂の場合、保存性、硬化時のアウト
ガス成分がダイボンディング後の後工程のトラブルの原
因となっており、そのために、熱可塑性樹脂がその主流
となっている。
【０００４】ところが、熱可塑性樹脂の場合は常態での
接着強度の強い材料もあるが、特に熱時の接着強度が弱
く、また、熱時の弾性率の低下に伴う、ワイヤーボンデ
ィングの不良が発生する。さらに、熱可塑性フィルム状
接着剤の構成成分は、その用途に合成された、熱可塑性
イミド等の高価な原料が主であり、また、パッケージ毎
の要求特性に対して、それぞれ合成して特性を出す必要
があること、さらには、ペースト状接着剤と違い、製造
工程が多いことから、製造価格が高くなってしまうとい
った欠点を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の材料
とされているものよりも安価な樹脂を組み合わせること
により、熱硬化、熱可塑性樹脂のそれぞれの長所を利用
して、様々な要求特性に容易に対応し、低コストで信頼
性の高いフィルムを提供することができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
(a)化学式(1) で示される繰り返し単位を有するポリサ
ルホン樹脂、化学式(2) で示される繰り返し単位を有す
るポリエーテルサルホン樹脂、または化学式(3) で示さ
れる繰り返し単位を有するポリアリレート樹脂、並びに
(b)固形状エポキシ樹脂及び／または固形若しくは半固
形状シアネートエステル樹脂を成分とし、各成分の重量
比が(a):(b)=１：0.4〜１であるフィルム状接着剤であ
り、
【０００７】
【化１】
【０００８】
【化２】
【０００９】
【化３】
【００１０】(a)化学式(1) で示される繰り返し単位を
有するポリサルホン樹脂、化学式(2)で示される繰り返
し単位を有するポリエーテルサルホン樹脂、または化学
式(3)で示される繰り返し単位を有するポリアリレート
樹脂、(b)固形状エポキシ樹脂及び／または固形若しく
は半固形状シアネートエステル樹脂、並びに(c)粒子径
が25μｍ以下である、シリカ、銀、ニッケル及び窒化ケ
イ素からなる群より選ばれた少なくとも1種の粒子を成
分とし、各成分の重量比が((a)+(b)):(c)=1:0.2〜1.3で
あるフィルム状接着剤であり、(b)固形状エポキシ樹脂
のエポキシ当量が250以上であり、固形状若しくは半固
形状シアネートエステル樹脂が、化学式（４）又は
（５）で示されるシアネートエステルおよび／又はそれ
らのオリゴマーである前記のフィルム状接着剤である。
【００１１】
【化４】
【化５】
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明に用いられる(a)化学式(1)
で示される繰り返し単位を有するポリサルホン樹脂、
化学式(2) で示される繰り返し単位を有するポリエーテ
ルサルホン樹脂、または化学式(3) で示される繰り返し
単位を有するポリアリレート樹脂からなる熱可塑性樹脂
は熱変形温度が高く、要求されている圧着温度にて圧着
しても、目標の接着性を得ることのできない。
【００１３】本発明では、前記の熱可塑性樹脂に、熱圧
着時において、高流動で、高接着性を有する固形状エポ
キシ樹脂及び／または固形若しくは半固形状シアネート
エステル樹脂からなる熱硬化性樹脂を添加することで、
任意に熱的性質を調整し、様々な圧着条件に対応するこ
とを可能とする。また、固形状エポキシ樹脂及び／また
は固形若しくは半固形状シアネートエステル樹脂からな
る熱硬化性樹脂を添加することで、熱可塑性樹脂単独で
は得ることにできなかった接着性を付与することがで
き、熱可塑性樹脂特有の熱時の接着強度の低下、弾性率
の低下を抑え、マウントの後工程にあたるワイヤーボン
ディング性を高めることができる。
【００１４】また、ワイヤーボンディング性は、フィラ
ーの添加によっても高めることが出来、同時にフィルム
の切り裂き性が高まり、テーピング時のフィルムの作業
性（カット性）を高めることが出来る。また、伝熱性の
高いフィラーにすることにより、近年問題になっている
パッケージの熱放散性を高めることが出来る。
【００１５】本発明に用いられる熱可塑性樹脂は、コー
ティング法でフィルムを作成させるために、揮発性の溶
媒に溶解することが出来、エポキシ、シアネートエステ
ル樹脂と混合する際に析出しないこと、圧着温度により
熱変形温度が低いこと、フィルム形成能の高いことが挙
げられる。さらに、ワイヤーボンディング時等の後工程
において、熱分解によって、アウトガスを発生させない
ために、耐熱性を有することが挙げられる。例えば、圧
着温度２５０℃の場合、熱変形温度が、１５０℃から２
１０℃までの熱変形温度(荷重：18.6kg/cm2,JIS:K6871
に準拠)を有し、揮発性の溶剤に可溶で、耐熱性の高い
樹脂が必要不可欠である。それらを満たすものとして、
ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリア
リレート樹脂が挙げられる。
【００１６】本発明では、エポキシ樹脂及び／またはシ
アネートエステル樹脂からなる熱硬化性樹脂を添加する
ことにより、フィルム接着剤に接着性及び圧着時のフィ
ルムのフロー特性を賦与することができる。また、キャ
スト法によってフィルムを作成するためには揮発性の溶
媒に溶解することが必要であり、フィルム作成後フィル
ム自身はタック性がないことが必要であるため、本発明
で用いるエポキシ樹脂は室温で固形であり、シアネート
エステル樹脂は、室温で半固形または固形であることが
必要である。
【００１７】また、マウント時、ワイヤーボンディング
時等、各工程時にかかる熱によって、蒸発し、リードフ
レーム等を汚染することがないことが重要である。これ
らを満たすものとしては、エポキシ当量２５０以上のビ
スフェノールＡ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
等が挙げられ、シアネートエステル樹脂としては、化学
式（４）又は化学式（５）で示されるような、結晶性を
有するモノマー、及び／または、これらのオリゴマーが
好ましく用いられる。
【００１８】
【化４】
【００１９】
【化５】
【００２０】本発明で用いる(b)固形状エポキシ樹脂及
び／または固形若しくは半固形状シアネートエステル樹
脂成分の、成分(a)に対する添加比率は、以下の理由か
ら、重量比が(a):(b)=１：0.4〜１であることが好まし
い。成分(b)の成分(a)に対する添加比率は、圧着時のフ
ィルムのフロー、熱時の接着強度によって決定され、成
分(b)の成分(a)に対する添加比率が0.4よりも少量であ
ると、熱圧着時にフィルムがフローしないことと、接着
性の高い樹脂が不足することにより、接着性の低下を起
こす。逆に、成分(b)の成分(a)に対する添加比率が１を
こえると、圧着時のフローは良くなるが、可塑成分の添
加量が低下することで、フィルムの可とう性が低下し、
フィルム自体が脆くなり、作業性の低下をもたらす。
【００２１】また、これらエポキシ樹脂およびシアネー
トエステル樹脂に用いられる硬化剤、触媒は、フェノー
ルノボラック、アミン系硬化剤、コバルト等の金属錯体
が挙げられ、コーティング法によってフィルムを作成す
るために、乾燥工程中において硬化反応が終了しない潜
在性が必要であり、また、硬化中において、アウトガス
を発生し、モールド樹脂とリードフレーム、チップ等の
密着性を落とさないことが挙げられる。これらの条件を
満たすものであれば、特に限定されるものではない。本
発明に用いる成分（ｃ）の粒子（フィラー）は、熱時の
弾性率の低下を抑え、ワイヤーボンディング性を高める
こと、それと同時に、フィルムの切り裂き性を高め、テ
ーピィング時における作業性（切り抜き性）を向上させ
ることが目的である。また、シリカ、銀、ニッケル、窒
化ケイ素、及び窒化アルミ等の伝熱性の高いフィラーを
用いることによってパッケージの放熱性を高めることが
出来る。いずれのフィラーにおいても、最大粒径がフィ
ルムの厚みを越えないことが最低条件である。
【００２２】本発明に用いる成分（ｃ）の、成分(a)及
び成分(b)に対する添加比率は、((a)+(b)):(c)=1:0.2〜
1.3であることが好ましい。成分(a)と成分(b)の合計に
対する成分の（ｃ）の添加比率が0.2よりも少ないと、
ワイヤーボンディング性を高めるほどの効果が出ないた
め好ましくない。逆に、成分(a)と成分(b)の合計に対す
る成分の（ｃ）の添加比率が1.3を超えると、フィルム
の可とう性が低下し、フィルムが脆くなる。それによっ
て、フィルムの作業性の低下を起す。さらに、圧着時の
フロー不足による、接着性の低下が生じるため好ましく
ない。
【００２３】本発明のフィルム状接着剤には、前記必須
成分のほかに、必要に応じて、顔料、カップリング剤、
レベリング剤、消泡剤等の添加物を用いても差し支えな
い。
【００２４】
【実施例】［実施例１］ポリサルホン樹脂（Amoco Poly
mer社製、UDEL P-1700）６０ｇを、シクロヘキサノン１
４０ｇ中に攪拌しながら溶解させ、ポリサルホン樹脂溶
液（Ａ）を得た。次に、シアネートエステル樹脂（旭チ
バ社製、B-30）７５ｇを、メチルエチルケトン（以下、
ＭＥＫと略す）２５ｇに攪拌しながら溶解した後、１重
量％のコバルト( )アセチルアセトナート（以下、Co
（ ）AcAcと略す）のノニルフェノール溶液を0.75ｇ(1
phr)添加してシアネートエステル樹脂溶液（Ｂ）を得
た。ポリサルホン樹脂溶液（Ａ）１３３．３ｇとシアネ
ートエステル樹脂溶液（Ｂ）２６．７ｇ（乾燥後ポリサ
ルホン樹脂４０ｇ、シアネートエステル樹脂２０ｇ）に
なるように配合して、ワニス（Ｃ）を得た。次に、ワニ
ス（Ｃ）をテフロンシート上にキャストし、１００℃１
０分、１６０℃１０分にて乾燥し、厚さ２５μｍフィル
ムを作成した。
【００２５】それらフィルムを用いて、6mm角のチップ
を銅のリードフレームに250℃1秒にてマウントを行っ
た。これらチップのダイシェア強度は、常態で20kg以
上、熱時（250℃10秒）で2.5kgであり、よって、圧着不
良も見られず、ボールシェア強度は50gfであり、ワイヤ
ーボンディング性も良好であった。揮発成分量が0.2%で
あることから、ワイヤーボンディング中のアウトガスも
見られなかった。これらの評価結果をまとめて表１に示
した。
【００２６】
【表１】
【００２７】 ポリサルホン樹脂（Amoco Polymer社製、UDEL P-1700） ポリエーテルサルホン樹脂（Amoco Polymer社製、RADEL
A-300） ポリアリレート樹脂（ユニチカ株式会社製、U-100） 固形エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ株式会社製、Ep
-1007） シアネートエステル樹脂（旭チバ社製、B-30）（＝化学
式（４）のモノマー及びこのオリゴマーからなるシアネ
ートエステル樹脂） 液状エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ株式会社製、Ep
-828） 銀粉（福田金属箔粉工業社製、Ag-GS） シリカ（日本電気化学社製、FB-74） ダイシェア強度(Chip Size:6x6mm,L/F:Cu,熱時:250℃10
秒) 揮発性分量(５℃/minで30〜300℃まで昇温させた時の加
熱減量)
【００２８】なお、各評価は次に示す評価方法により行
った。ダイシェア強度：6x6mmのシリコンチップをフィ
ルムを用いて、銅のリードフレームに250℃１秒にてマ
ウントし、マウント強度測定装置（Daze社製、万能型ボ
ンドテスター2400）を用いて、25℃、250℃/10sでの熱
時ダイシェア強度を測定した。 チップ脱落率：ダイシェア強度評価と同様条件で、チッ
プを１００個マウントした際のチップの脱落した個数。 ボールシェア強度：ダイシェア強度評価と同様にマウン
トし、その後、ワイヤー径30μm、250℃、荷重60g,20ms
でワイヤーボンディングした後、マウント強度測定装置
を用いて、25℃でボールシェア強度を測定した。 揮発成分量：５℃／分の昇温速度で、３０℃から３００
℃まで昇温させた時の加熱減量率（％）を示す。
【００２９】［実施例２］実施例１のポリサルホン樹脂
６０ｇをポリエーテルサルホン樹脂（Amoco Polymer社
製、RADEL A-300）６０ｇに替えることにより、実施例
１のポリサルホン樹脂溶液（Ａ）に替えてポリエーテル
サルホン樹脂溶液（Ｄ）を用いた以外は、実施例1と同
様にしてフィルムを作成した。実施例１と同様にして評
価した結果を、表１に示した。
【００３０】［実施例３］実施例１のポリサルホン樹脂
６０ｇをポリアリレート樹脂（ユニチカ株式会社製、U-
100）６０ｇに替えることにより、実施例１のポリサル
ホン樹脂溶液（Ａ）に替えてポリアルレート樹脂溶液
（Ｅ）を用いた以外は、実施例1と同様にしてフィルム
を作成した。実施例１と同様にして評価した結果を、表
１に示した。
【００３１】［実施例４］実施例１と同様な方法でポリ
サルホン樹脂溶液（Ａ）とシアネートエステル樹脂溶液
（Ｂ）とを得た。得られたポリサルホン樹脂溶液（Ａ）
とシアネートエステル樹脂溶液（Ｂ）と銀粉を、乾燥後
ポリサルホン樹脂４０ｇ、シアネートエステル樹脂２０
ｇ、銀粉５０ｇになるように配合した後、実施例１と同
一の条件でフィルムを作成した。実施例１と同様にして
評価した結果を、表１に示した。
【００３２】［実施例５］実施例１と同様な方法でポリ
サルホン樹脂溶液（Ａ）とシアネートエステル樹脂溶液
（Ｂ）とを得た。得られたポリサルホン樹脂溶液（Ａ）
とシアネートエステル樹脂溶液（Ｂ）とシリカを、乾燥
後ポリサルホン樹脂４０ｇ、シアネートエステル樹脂２
０ｇ、銀粉５０ｇになるように配合した後、実施例１と
同一の条件でフィルムを作成した。実施例１と同様にし
て評価した結果を、表１に示した。
【００３３】［実施例６］実施例１と同様な方法でポリ
サルホン樹脂溶液（Ａ）を得た。 固形状のビスフェノ
ールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ株式会社
製、Ep-1007）をRC=30%になるようにシクロヘキサノン
に溶解させ、ジシアンジアミド(DDA,を2phr,2-フェニル
-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール(2P4MZ,四
国化成製)を0.5phr添加させ、エポキシ樹脂溶液（Ｆ）
を得た。ポリサルホン樹脂溶液（Ａ）とエポキシ樹脂溶
液（Ｆ）を、乾燥後ポリサルホン樹脂４０ｇ、エポキシ
樹脂２０ｇになるように配合して、ワニス（Ｇ）を得た
後、実施例１の乾燥条件でフィルムを作成した。実施例
１と同様にして評価した結果を、表１に示した。
【００３４】［比較例１〜７］表２の組成に従って、実
施例１と同様にフィルムを作成し、評価を行った。その
結果を表２に示した。
【００３５】
【表２】
【００３６】
【発明の効果】本発明は、従来の材料とされているもの
よりも安価な樹脂を組み合わせることにより、熱硬化、
熱可塑性樹脂のそれぞれの長所を利用して、様々な要求
特性に容易に対応し、低コストで信頼性の高いフィルム
を提供することができる。また、様々なフィラーの添加
によって、ワイヤーボンディング性は、フィルムの切り
裂き性、熱放散性等の機能を付与することが出来る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０９Ｊ 181/06 Ｃ０９Ｊ 181/06 Ｈ０１Ｌ 21/52 Ｈ０１Ｌ 21/52 Ｅ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 (a)化学式(1) で示される繰り返し単位
    を有するポリサルホン樹脂、化学式(2) で示される繰り
    返し単位を有するポリエーテルサルホン樹脂、または化
    学式(3) で示される繰り返し単位を有するポリアリレー
    ト樹脂、並びに(b)固形状エポキシ樹脂及び／または固
    形若しくは半固形状シアネートエステル樹脂を成分と
    し、各成分の重量比が(a):(b)=１：0.4〜１であるフィ
    ルム状接着剤。 【化１】 【化２】 【化３】
  2. 【請求項２】 (a)化学式(1) で示される繰り返し単位
    を有するポリサルホン樹脂、化学式(2) で示される繰り
    返し単位を有するポリエーテルサルホン樹脂、または化
    学式(3) で示される繰り返し単位を有するポリアリレー
    ト樹脂、(b)固形状エポキシ樹脂及び／または固形若し
    くは半固形状シアネートエステル樹脂、並びに(c)粒子
    径が25μｍ以下である、シリカ、銀、ニッケル及び窒化
    ケイ素からなる群より選ばれた少なくとも1種の粒子を
    成分とし、各成分の重量比が((a)+(b)):(c)=1:0.2〜1.3
    であるフィルム状接着剤。
  3. 【請求項３】 (b)固形状エポキシ樹脂のエポキシ当量
    が250以上であり、固形状若しくは半固形状シアネート
    エステル樹脂が、化学式（４）又は（５）で示されるシ
    アネートエステルおよび／又はそれらのオリゴマーであ
    る、請求項１又は2記載のフィルム状接着剤。 【化４】 【化５】
JP10113245A 1998-04-23 1998-04-23 ダイボンディング用フィルム状接着剤 Pending JPH11302620A (ja)

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