(57)【要約】      （修正有）【課題】熱伝導性と耐温度サイクル性のバランスに優れたダイアタッチ層を実現するペースト剤、および、ダイアタッチペーストを熱処理して得られるダイアタッチ層を介して基材上に搭載された半導体素子を備える半導体装置を提供する。【解決手段】ダイアタッチペーストは、熱処理によりシンタリングを起こして粒子連結構造を形成する金属粒子と、エラストマーと、を含む。半導体装置１００は、基材３０と、ダイアタッチペーストを熱処理して得られるダイアタッチ層１０を介して基材３０上に搭載された半導体素子２０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理によりシンタリングを起こして粒子連結構造を形成する金属粒子と、
エラストマーと、
を含むダイアタッチペースト。
【請求項２】
請求項１に記載のダイアタッチペーストにおいて、
前記エラストマーは、アクリル系エラストマーまたはポリブタジエン系エラストマーであるダイアタッチペースト。
【請求項３】
請求項１または２に記載のダイアタッチペーストにおいて、
前記エラストマーの軟化点は、３５０℃以下であるダイアタッチペースト。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか一項に記載のダイアタッチペーストにおいて、
前記金属粒子は、ＡｇまたはＣｕを主成分とするダイアタッチペースト。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか一項に記載のダイアタッチペーストにおいて、
前記ダイアタッチペーストを２００℃の条件で加熱することにより前記金属粒子にシンタリングを生じさせて得られるシート硬化体は、シート厚み方向における熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるダイアタッチペースト。
【請求項６】
基材と、
請求項１〜５いずれか一項に記載のダイアタッチペーストを熱処理して得られるダイアタッチ層を介して前記基材上に搭載された半導体素子と、
を備える半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイアタッチペーストおよび半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気回路や外部電極の形成等において、金属粒子を含有する導電性ペーストが用いられる場合がある。このようなペーストに関する技術としては、たとえば特許文献１〜３に記載のものが挙げられる。これらはいずれも、銀等の金属粒子を焼結させることにより導電性を有する焼結体を形成するというものである。
【０００３】
特許文献１には、ＢＥＴ法により測定される比表面積から算出される粒子径が１．１０μｍ〜２．６０μｍであり、炭素含有量が０．１１〜０．２２質量％である焼結型導電性ペースト用銀粉が記載されている。特許文献２に記載の技術は、金属粒子と液状フラックスとからなるペースト状物に関するものである。特許文献３に記載の技術は、球状銀粒子と揮発性分散媒とからなるペースト状物に関するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４７９０号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３１６６９号公報
【特許文献３】国際公開第２００６／１２６６１４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、金属粒子を含有するペーストを、基材上に素子を接着するためのダイアタッチペーストとして用いることを検討した。しかしながら、この場合、熱伝導性と耐温度サイクル性のバランスに優れたダイアタッチ層を実現することが困難となる場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、
熱処理によりシンタリングを起こして粒子連結構造を形成する金属粒子と、
エラストマーと、
を含むダイアタッチペーストが提供される。
【０００７】
また、本発明によれば、
基材と、
上記ダイアタッチペーストを熱処理して得られるダイアタッチ層を介して前記基材上に搭載された半導体素子と、
を備える半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱伝導性と耐温度サイクル性のバランスに優れたダイアタッチ層が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す半導体装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る半導体装置１００を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体装置１００は、基材３０と、ダイアタッチペーストを熱処理して得られるダイアタッチ層１０を介して基材３０上に搭載された半導体素子２０と、を備えている。当該ダイアタッチペーストは、熱処理によりシンタリングを起こして粒子連結構造を形成する金属粒子と、エラストマーと、を含んでいる。
【００１２】
本発明者は、ダイアタッチペースト中に含まれる金属粒子にシンタリングを生じさせることで、これにより得られるダイアタッチ層の熱伝導性を向上させることを検討した。しかしながら、ダイアタッチペースト中に含まれるバインダにより、金属粒子のシンタリングが妨げられるおそれがあった。この場合、ダイアタッチペーストを加熱して得られるダイアタッチ層について、優れた熱伝導性を得ることは困難となる。一方で、バインダを含まないダイアタッチ層においては、耐温度サイクル性の向上が困難となることが懸念される。したがって、熱伝導性と耐温度サイクル性のバランスに優れたダイアタッチ層を得ることが可能なダイアタッチペーストの実現が求められていた。
【００１３】
鋭意検討の結果、本発明者は、ダイアタッチペースト中のバインダとしてエラストマーを含むことにより、金属粒子のシンタリングが妨げられることを抑制しつつ、シンタリング後には優れた耐温度サイクル性を得ることが可能なダイアタッチペーストを実現することができることを新たに知見した。したがって、本実施形態によれば、熱伝導性と耐温度サイクル性のバランスに優れたダイアタッチ層を実現することが可能となる。
【００１４】
以下、本実施形態に係るダイアタッチペーストの構成、および半導体装置１００の構成について詳細に説明する。
【００１５】
まず、ダイアタッチペーストの構成について説明する。
ダイアタッチペーストは、金属粒子（Ａ）と、エラストマー（Ｂ）と、を含んでいる。本実施形態に係るダイアタッチペーストは、たとえば半導体素子を他の構造体に接着するためのダイアタッチ層を形成するために用いられる。他の構造体としては、とくに限定されないが、たとえば配線基板またはリードフレーム等の基材や、他の半導体素子、放熱板、磁気シールド等が挙げられる。なお、前記構造体は、本発明のダイアタッチペーストが接触する部分に銀等の本発明のペーストとシンタリング時に接着を促進する塗膜を備えていることが好ましい。
【００１６】
（金属粒子（Ａ））
ダイアタッチペーストに含まれる金属粒子（Ａ）は、熱処理によりシンタリングを起こして粒子連結構造を形成する。すなわち、ダイアタッチペーストを加熱して得られるダイアタッチ層１０において、金属粒子（Ａ）同士は互いに融着して存在することとなる。これにより、ダイアタッチペーストを加熱して得られるダイアタッチ層１０について、その熱伝導性や、基材３０や半導体素子２０への密着性を向上させることができる。
【００１７】
金属粒子（Ａ）としては、たとえば大気中など酸素が一定濃度である雰囲気下においては１００℃以上３５０℃以下、好ましくは１５０℃以上２５０℃以下の温度、不活性ガス中など酸素濃度が１００ｐｐｍ以下のような低酸素雰囲気下においては１５０℃以上３５０℃、好ましくは２００℃以上３００℃以下の温度（以下、これらを焼結温度とも呼ぶ）においてシンタリングを起こし、粒子連結構造を形成するものであることが好ましい。焼結温度を上記上限値以下とすることにより、ダイアタッチペーストを加熱して金属粒子（Ａ）をシンタリングさせる際に、半導体素子２０等にダメージが生じることを抑制できる。また、焼結温度を上記下限値以上とすることにより、エラストマー（Ｂ）の流動性を十分に高くして、金属粒子（Ａ）の焼結性を向上させることができる。
【００１８】
金属粒子（Ａ）は、たとえばＣｕまたはＡｇを主成分とする。これにより、金属粒子（Ａ）の焼結性を向上させ、ダイアタッチペーストの熱伝導性を効果的に向上させることが可能となる。金属粒子（Ａ）は、上記材料の他にも、たとえばシンタリングを促進する、あるいは低コスト化等の目的で銀、銅以外の金属成分を含むことが可能である。
【００１９】
金属粒子（Ａ）は、たとえば炭素を含有することができる。金属粒子（Ａ）に含まれる炭素は、金属粒子（Ａ）にシンタリングが生じる際の焼結助剤として機能する。このため、金属粒子（Ａ）の焼結性を向上させることが可能となる。ここで、金属粒子（Ａ）が炭素を含有するとは、金属粒子（Ａ）の内部に含有される場合や、金属粒子（Ａ）の表面に物理的または化学的に吸着されている場合を含む。
金属粒子（Ａ）が炭素を含有する場合の一例として、金属粒子（Ａ）に炭素を含む滑剤を付着させる態様が挙げられる。このような滑剤としては、たとえば高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、高級脂肪酸アミド、および高級脂肪酸エステルが挙げられる。滑剤の含有量は、金属粒子（Ａ）全体に対してたとえば０．０１質量％以上５質量％以下であることが好ましい。これにより、炭素を焼結助剤として効果的に機能させつつ、熱伝導性の低下を抑制することが可能となる。
【００２０】
金属粒子（Ａ）の平均粒径（Ｄ５０）は、たとえば１μｍ以上１０μｍ以下である。金属粒子（Ａ）の平均粒径が上記下限値以上であることにより、比表面積の過度な増大を抑制し、接触熱抵抗による熱伝導性の低下を抑えることが可能となる。また、金属粒子（Ａ）の平均粒径が上記上限値以下であることにより、金属粒子（Ａ）間における焼結性を向上させることが可能となる。金属粒子（Ａ）の平均粒径（Ｄ５０）は、たとえば市販のレーザー式粒度分布計（たとえば、（株）島津製作所製、ＳＡＬＤ−７０００等）を用いて測定することができる。
【００２１】
（エラストマー（Ｂ））
ダイアタッチペーストは、エラストマー（Ｂ）を含む。
エラストマー（Ｂ）は、たとえば有機バインダとして機能し、ダイアタッチペーストの塗布作業性を向上させる。また、バインダとしてエラストマー（Ｂ）を含むことにより、ダイアタッチペーストを加熱して金属粒子（Ａ）にシンタリングを生じさせる際に、バインダによりシンタリングが妨げられることを抑制することができる。このため、金属粒子（Ａ）の焼結性を向上させることができる。これにより、ダイアタッチペーストを加熱して得られるダイアタッチ層１０について、その熱伝導性を向上させることができる。また、ダイアタッチ層１０の導電性の向上に寄与することもできる。さらには、エラストマー（Ｂ）をバインダとして含むことにより、耐温度サイクル性の向上を図ることも可能である。したがって、熱伝導性と、導電性と、耐温度サイクル性と、のバランスに優れたダイアタッチ層の実現が可能となる。
【００２２】
エラストマー（Ｂ）としては、たとえば金属粒子（Ａ）にシンタリングを生じさせる際に高い流動性を示す一方で、ダイアタッチ層を用いた半導体装置の使用環境下においては液ダレが生じない程度に低流動となるものを使用することができる。これにより、ダイアタッチペーストを加熱して得られるダイアタッチ層１０について、熱伝導性や耐温度サイクル性、機械的強度のさらなる向上を図ることができる。また、基材３０や半導体素子２０に対するダイアタッチ層１０の密着性を向上させることも可能となる。
【００２３】
このようなエラストマー（Ｂ）としては、とくに限定されないが、たとえばアクリル系エラストマー、ポリブタジエン系エラストマー、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリイソプレン系エラストマーが挙げられる。なお、半導体装置の使用環境下において低流動となる理由は、明らかではないが、金属粒子（Ａ）がシンタリングした後、エラストマー（Ｂ）が加熱によって架橋または疑似架橋することにより硬化することが要因の一つであると推定される。これらの中でも、溶剤への可溶性、基材への塗布作業性、金属粒子（Ａ）の焼結性の観点からアクリル系エラストマー、またはポリブタジエン系エラストマーを用いることが好ましい。
【００２４】
また、エラストマー（Ｂ）としては、たとえば官能基を有するものを用いることも可能である。エラストマー（Ｂ）は、架橋に寄与する第１官能基として、たとえば無水マレイン酸基、マレイミド基、（メタ）アクリル基、エポキシ基、およびアリル基から選択される一種または二種以上を有することができる。また、エラストマー（Ｂ）は、金属粒子（Ａ）のシンタリングを促進させる第２官能基として、水酸基、カルボキシル基、またはアミノ基等の活性水素基を含むものから選択される一種または二種以上を有することができる。本実施形態においては、エラストマー（Ｂ）が、第１官能基と第２官能基のいずれか一方、または双方を含むことが好ましい態様の例として挙げられる。このようなエラストマー（Ｂ）としては、たとえば無水マレイン酸変性ポリブタジエン等に例示される無水マレイン酸変性エラストマーが挙げられる。
【００２５】
アクリル系エラストマーは、１種または２種以上のアクリル系モノマーをモノマー成分として用いたアクリル系重合体である。アクリル系モノマーとしては、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステルが好ましく、たとえば（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸ヘキシルが挙げられる。
また、アクリル系エラストマーが共重合体である場合、（メタ）アクリル酸アルキルエステルと共重合可能な単量体成分がモノマー成分として用いられていてもよい。このような単量体成分としては、官能基含有モノマーが好ましく用いられ、たとえばメタクリル酸、もしくはアクリル酸等のカルボキシル含有モノマー、またはアクリルニトリル等のシアノ基含有モノマーが挙げられる。
なお、アクリル系エラストマーの具体例としては、テイサンレジンＳＧ−２８０（ナガセケムテックス（株）製）、およびＡＲＵＦＯＮ  ＵＧ−４０３５（東亞合成（株）製）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２６】
ポリブタジエン系エラストマーは、ブタジエン化合物をモノマー成分として用いた単独重合体または共重合体である。本実施形態では、塗布作業性等を向上させる観点からは、官能基を有しているポリブタジエン系エラストマーを用いることがより好ましい。官能基としては、ビニル基、エポキシ基、カルボキシ基、水酸基、またはマレイン酸基などが挙げられる。本実施形態においては、たとえばマレイン酸基を官能基として有するポリブタジエン系エラストマーを使用することができる。
【００２７】
エラストマー（Ｂ）の軟化点は、たとえば３５０℃以下であることが好ましく、２００℃以下であることがとくに好ましい。軟化点を上記上限値以下とすることにより、金属粒子（Ａ）を焼結させる際にエラストマー（Ｂ）を十分に高い流動性を示すものとすることができる。このため、金属粒子（Ａ）の焼結性をさらに向上させることができる。なお、エラストマー（Ｂ）の軟化点の下限値は、とくに限定されないが、たとえば−５０℃とすることができる。
【００２８】
ダイアタッチペースト中におけるエラストマー（Ｂ）の含有量は、たとえば金属粒子（Ａ）全体１００重量部に対して０．１重量部以上２０重量部以下であることが好ましく、０．２重量部以上１０重量部以下であることがより好ましい。エラストマー（Ｂ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、金属粒子（Ａ）の焼結性を高め、熱伝導性をさらに向上させることができる。また、エラストマー（Ｂ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、ダイアタッチペーストの塗布作業性や、ダイアタッチ層１０の耐温度サイクル性および機械的強度を良好なものとすることが可能となる。
【００２９】
（その他の成分（Ｃ））
ダイアタッチペーストは、たとえば上述の成分以外の他の成分を含むことができる。他の成分としては、たとえばクエン酸やマロン酸等に例示される有機脂肪酸、脂肪族もしくは芳香族のアルコール、フェノール類、フェノール樹脂、およびアミンが挙げられる。ダイアタッチペーストは、これらのうちの一種または二種以上を含むことができる。
【００３０】
（溶剤（Ｄ））
ダイアタッチペーストは、溶剤（Ｄ）を含むことができる。これにより、ダイアタッチペーストの流動性を向上させ、作業性の向上に寄与することができる。また、金属粒子（Ａ）表面を活性化させることで、焼結性の向上を図ることもできる。溶剤（Ｄ）は、たとえばエチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、メチルメトキシブタノール、α−ターピネオール、β−ターピネオール、へキシレングリコール、ベンジルアルコール、２−フェニルエチルアルコール、イゾパルミチルアルコール、イソステアリルアルコール、ラウリルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコールもしくはグリセリン等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール（４−ヒドロキシ−４−メチル−２−ペンタノン）、２−オクタノン、イソホロン（３、５、５−トリメチル−２−シクロヘキセン−１−オン）もしくはジイソブチルケトン（２、６−ジメチル−４−ヘプタノン）等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、アセトキシエタン、酪酸メチル、ヘキサン酸メチル、オクタン酸メチル、デカン酸メチル、メチルセロソルブアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、１，２−ジアセトキシエタン、リン酸トリブチル、リン酸トリクレジルもしくはリン酸トリペンチル等のエステル類、テトラヒドロフラン、ジプロピルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、エトキシエチルエーテル、１，２−ビス（２−ジエトキシ）エタンもしくは１，２−ビス（２−メトキシエトキシ）エタン等のエーテル類、酢酸２−（２ブトキシエトキシ）エタン等のエステルエーテル類、２−(２−メトキシエトキシ)エタノール等のエーテルアルコール類、トルエン、キシレン、ｎ−パラフィン、イソパラフィン、ドデシルベンゼン、テレピン油、ケロシンもしくは軽油等の炭化水素類、アセトニトリルもしくはプロピオニトリル等のニトリル類、アセトアミドもしくはN，N−ジメチルホルムアミド等のアミド類、低分子量の揮発性シリコンオイル、または揮発性有機変成シリコンオイルである。これらの中でも、エラストマー（Ｂ）に対する溶解性の向上、ダイアタッチペーストの乾燥の抑制、シンタリングを促進させる観点からは、プロピレングリコールモノブチルエーテル等に例示されるアルコール類、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等に例示されるエステル類を用いることがとくに好ましい。
【００３１】
本実施形態において、溶剤（Ｄ）の沸点は、１００℃以上３００℃以下であることが好ましい。これにより、エラストマー（Ｂ）の優れた溶解性を実現しつつ、ダイアタッチペーストを加熱して金属粒子（Ａ）にシンタリングを生じさせる際に溶剤（Ｄ）を容易に除去することが可能となる。本実施形態においては、とくに、２００℃未満の沸点を有する溶剤と、２００℃以上の沸点を有する溶剤と、の混合物を溶剤（Ｄ）として使用することが、ダイアタッチペーストの乾燥を抑制しつつ、シンタリング後の残存溶剤量を抑制できる観点から好ましい。
【００３２】
ダイアタッチペーストの２５℃における粘度は、たとえば１Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下である。粘度を上記上限値以下とすることにより、ダイアタッチペーストを塗布して得られる塗布膜について、その膜厚の均一性を向上させることができる。また、粘度を上記下限値以上とすることにより、ダイアタッチペーストの塗布作業性を向上させることができる。なお、ダイアタッチペーストの粘度は、その成分や配合量をそれぞれ調整することにより制御することが可能である。また、ダイアタッチペーストの粘度は、たとえばＥ型粘度計３度コーンを使用して、２５℃、２．５ｒｐｍの条件下において測定することができる。
【００３３】
ダイアタッチペーストを２００℃の条件で加熱することにより金属粒子（Ａ）にシンタリングを生じさせて得られるシート硬化体は、たとえばシート厚み方向における熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。これにより、ダイアタッチペーストを加熱して得られるダイアタッチ層１０の熱伝導性を十分に向上させ、優れた放熱性を有する半導体装置１００を実現することが可能となる。なお、熱伝導率の上限値は、とくに限定されないが、たとえば４００Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることができる。
【００３４】
次に、本実施形態に係る半導体装置１００の構成について説明する。
半導体装置１００は、基材３０と、ダイアタッチペーストを熱処理して得られるダイアタッチ層１０を介して基材３０上に搭載された半導体素子２０と、を備えている。半導体素子２０と基材３０は、たとえばボンディングワイヤ４０等を介して電気的に接続される。また、半導体素子２０は、たとえば封止樹脂５０により封止される。
【００３５】
図１に示す例において、基材３０は、たとえばリードフレームである。この場合、半導体素子２０は、ダイパッド３２（３０）上にダイアタッチ層１０を介して搭載されることとなる。また、半導体素子２０は、たとえばボンディングワイヤ４０を介してアウターリード３４（３０）へ電気的に接続される。リードフレームである基材３０は、たとえば４２アロイ、Ｃｕフレームにより構成される。なお、基材３０は、有機基板や、セラミック基板であってもよい。有機基板としては、たとえばエポキシ樹脂、シアネート樹脂、マレイミド樹脂等を適用した当業者公知の基板が好適である。また、基材３０は、ダイアタッチペーストとの接着性をよくするために、銀などの塗膜を備えていてもよい。
【００３６】
図２は、図１に示す半導体装置１００の変形例を示す断面図である。
本変形例に係る半導体装置１００において、基材３０は、たとえばインターポーザである。インターポーザである基材３０のうち、半導体素子２０が搭載される一面と反対側の他面には、たとえば複数の半田ボール５２が形成される。この場合、半導体装置１００は、半田ボール５２を介して他の配線基板へ接続されることとなる。
【００３７】
基材３０とダイアタッチ層１０との間のダイシェア強度は、たとえば１０Ｎ／（１．５ｍｍ×１．５ｍｍ）以上であることが好ましい。これにより、基材３０に対するダイアタッチ層１０の密着性を十分なものとすることができる。なお、ダイシェア強度は、たとえば次のようにして測定することができる。まず、１．５ｍｍ×１．５ｍｍの裏面をＡｇめっきしたシリコンチップを、Ａｇめっきした銅フレーム上にダイアタッチペーストを介してマウントする。次いで、２５℃から２３０℃まで昇温３０分、２３０℃で６０分の焼結条件によって、オーブン中にてダイアタッチペースト中の金属粒子を焼結させてダイアタッチ層を形成する。次いで、焼結後に自動接着力測定装置を用いて、２６０℃におけるダイアタッチ層と銅フレームとの間の熱時ダイシェア強度を測定する。
【００３８】
本実施形態に係る半導体装置１００は、たとえば次のように製造される。
まず、基材３０上にダイアタッチペーストを塗布する。ダイアタッチペーストを塗布する方法としては、とくに限定されないが、たとえばディスペンシング、印刷法、およびインクジェット法が挙げられる。これにより、基材３０上に塗布膜を形成する。
次に、上記塗布膜を介して、基材３０上に半導体素子２０を搭載する。
【００３９】
次に、基材３０上に塗布されたダイアタッチペーストからなる塗布膜に対し、熱処理を施す。このとき、ダイアタッチペースト中の金属粒子（Ａ）にシンタリングが生じ、金属粒子（Ａ）間には粒子連結構造が形成される。これにより、基材３０上にダイアタッチ層１０が形成されることとなる。ダイアタッチペーストに対する上記熱処理は、たとえば１００℃以上３５０℃以下、３０分以上１２０分以下の条件下において行うことが好ましい。これにより、ダイアタッチペースト中の金属粒子（Ａ）に、十分にシンタリングを生じさせることができる。また、ダイアタッチ層の厚みは２μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。
【００４０】
次に、半導体素子２０と基材３０を、ボンディングワイヤ４０を用いて電気的に接続する。次に、半導体素子２０を封止樹脂５０により封止する。
本実施形態においては、たとえばこのようにして半導体装置１００が製造される。
【００４１】
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態によれば、ダイアタッチペーストは、熱処理によりシンタリングを起こして粒子連結構造を形成する金属粒子と、エラストマーと、を含む。これにより、金属粒子のシンタリングが妨げられることを抑制しつつ、シンタリング後には優れた耐温度サイクル性を得ることが可能なダイアタッチペーストを実現することができる。このため、ダイアタッチペーストを用いて形成されるダイアタッチ層について、熱伝導性と耐温度サイクル性のバランスを向上させることができる。また、ダイアタッチ層の導電性を向上させることもできる。したがって、本実施形態によれば、熱伝導性、耐温度サイクル性、および導電性のバランスに優れたダイアタッチ層を得ることが可能な、ダイアタッチペーストを実現することが可能となる。
【実施例】
【００４２】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００４３】
（実施例１）
エラストマーとしてマレイン化１，２−ポリブタジエン（Ｒｉｃｏｂｏｎｄ１７３１、Ｃｒａｙ  Ｖａｌｌｅｙ社製）を１重量部と、溶剤としてトリプロピレングリコールモノｎ−ブチルエーテル（ＢＦＴＧ、日本乳化剤社製）を５重量部、およびエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（関東化学社製）を４重量部と、金属粒子としてフレーク状の銀粒子（平均粒径３．０μｍ、滑剤量０．４質量％）を７０重量部、および球状の銀粒子（平均粒径０．８μｍ、滑剤量０．３質量％）を２０重量部と、を均一に混合して、ダイアタッチペーストを調整した。得られたダイアタッチペーストの２５℃における粘度は、８０Ｐａ・ｓであった。なお、粘度は、Ｅ型粘度計３度コーンを使用して、２５℃、２．５ｒｐｍの条件下において測定した。以下、各実施例および各比較例において同様である。
【００４４】
（実施例２）
エラストマーとしてアクリル酸エステル共重合体（テイサンレジンＳＧ−２８０、ナガセケムテックス（株）社製）を１重量部と、溶剤としてエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（関東化学社製）を２．３重量部、およびジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（ブチセノール２０アセテート  ＫＨネオケム社製）６．７重量部と、金属粒子としてフレーク状の銀粒子（平均粒径３．０ｕｍ、滑剤量０．４質量％）を７０重量部、および球状の銀粒子（平均粒径０．８μｍ、滑剤量０．３質量％）を２０重量部と、を均一に混合して、ダイアタッチペーストを調整した。得られたダイアタッチペーストの２５℃における粘度は、７６Ｐａ・ｓであった。
【００４５】
（実施例３）
エラストマーとしてアクリル酸系重合物（ＡＲＵＦＯＮ  ＵＧ−４０３５、東亞合成社製）を１重量部と、溶剤としてトリプロピレングリコールモノｎ−ブチルエーテル（ＢＦＴＧ、日本乳化剤社製）を５重量部、およびトリプロピレングリコールモノｎ−ブチルエーテル（関東化学社製）を４重量部と、金属粒子としてフレーク状の銀粒子（平均粒径３．０μｍ、滑剤量０．４質量％）を７０重量部、および球状の銀粒子（平均粒径０．８ｕｍ、滑剤量０．３質量％）を２０重量部と、を均一に混合して、ダイアタッチペーストを調整した。得られたダイアタッチペーストの２５℃における粘度は、８３Ｐａ・ｓであった。
【００４６】
（比較例１）
エポキシ樹脂としてエポキシ樹脂Ａ：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（日本化薬社製、ＲＥ−３０３Ｓ）を０．５重量部、およびエポキシ樹脂Ｂ：ｍ，ｐ−クレジルグリシジルエーテル（阪本薬品工業社製、ＣＧＥ、エポキシ当量１６５）を０．３重量部と、硬化剤として硬化剤Ａ：ビスフェノールＦ（大日本インキ化学工業社製、ＢＰＦ、水酸基当量１００）を０．１重量部、および硬化剤Ｂ：ジシアンジアミド（ＡＤＥＫＡ社製、ＤＤＡ）を０．０５重量部と、硬化触媒として２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール（四国化成工業社製、キュアゾール２Ｐ４ＭＨＺ）を０．０５重量部と、溶剤としてトリプロピレングリコールモノｎ−ブチルエーテル（ＢＦＴＧ、日本乳化剤社製）を５重量部、およびエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（関東化学社製）を４重量部と、金属粒子としてフレーク状の銀粒子（平均粒径３．０ｕｍ、滑剤量０．４質量％）を７０重量部、および球状の銀粒子（平均粒径０．８ｕｍ、滑剤量０．３質量％）を２０重量部と、を均一に混合して、ダイアタッチペーストを調整した。得られたダイアタッチペーストの２５℃における粘度は、７３Ｐａ・ｓであった。
【００４７】
（熱伝導率）
各実施例、および各比較例について、得られたダイアタッチペーストを基材上に塗布し、これを２００℃、３０分の条件下で加熱することにより金属粒子にシンタリングを生じさせ、基材上に厚さ１〜２ｍｍのシート硬化体を形成した。次いで、基材からシート硬化体を剥離した後、シート硬化体の厚み方向における熱拡散係数λを測定した。熱拡散係数λの測定は、ＬＦＡ４４７（ＮＥＴＺＳＣＨ社製）を用いたレーザーフラッシュ法により、２５℃、サンプリングタイム２〜１０μｓ、ショット数１０、ショット間の間隔６０秒の条件下にて行われた。さらに、ＤＳＣ７０２０（元エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、現日立ハイテクサイエンス）を用いたＤＳＣ法（示差走査熱量測定法）により、シート硬化体の比熱Ｃｐを測定した。また水中置換法によりシート硬化体の比重を測定した。得られた熱拡散係数λと比熱Ｃｐ、比重の値から、シート硬化体の厚み方向における熱伝導率を算出した。表１に結果を示す。
【００４８】
（ダイシェア強度）
各実施例および各比較例について、次にようにしてダイシェア強度を測定した。
まず、１．５ｍｍ×１．５ｍｍの裏面をＡｇめっきしたシリコンチップを、Ａｇめっきした銅フレーム上に、上記で得られたダイアタッチペーストを介してマウントした。次いで、２５℃から２３０℃まで昇温３０分、２３０℃で６０分の焼結条件によって、オーブン中にてダイアタッチペースト中の金属粒子を焼結させてダイアタッチ層を形成した。次いで、焼結後に自動接着力測定装置を用いて、２６０℃におけるダイアタッチ層と銅フレームとの間の熱時ダイシェア強度を測定した。表１に結果を示す。
【００４９】
（耐温度サイクル性）
各実施例および各比較例について、次にようにして耐温度サイクル性を評価した。
まず、３ｍｍ×３ｍｍ×０．３５０ｍｍの裏面をＡｇめっきしたシリコンチップを、Ａｇめっきした銅フレームに、上記で得られたダイアタッチペーストを介してマウントした。次いで、２５℃から２３０℃まで昇温３０分、２３０℃で６０分の焼結条件によって、オーブン中にてダイアタッチペースト中の金属粒子を焼結させてダイアタッチ層を形成した。焼結後、−６５℃から１５０℃の温度サイクルを１０００サイクル行った。そして、温度サイクル試験後の、チップ（裏面）と銅フレームの間の剥離の様子を超音波探傷装置（透過型）にて測定した。このとき、剥離面積が、チップの投影面積全体の１０％以下であったものを○とし、１０％超過であったものを×とした。表１に結果を示す。
【００５０】
【表１】
2015185807.tif 000003
【００５１】
いずれの実施例においても、塗布作業性に優れたダイアタッチペーストが得られた。また、各実施例により得られたダイアタッチペーストの硬化体は、良好な熱伝導率を有し、かつ温度サイクル試験において良好な結果を示した。したがって、実施例においては、熱伝導性と耐温度サイクル性のバランスに優れたダイアタッチ層が得られていることがわかる。また、表１に示す結果からは、実施例において密着性に優れたダイアタッチ層が実現されていることもわかる。
【符号の説明】
【００５２】
１００  半導体装置
１０  ダイアタッチ層
２０  半導体素子
３０  基材
３２  ダイパッド
３４  アウターリード
４０  ボンディングワイヤ
５０  封止樹脂
５２  半田ボール
【図１】
2015185807.tif 000004
【図２】
2015185807.tif 000005