(57)【要約】【課題】本発明の絶縁性ペーストは、半導体チップをリードフレーム上などに搭載して、密着性が高く、また、吸湿処理後の密着力低下が少ないものであり、これを用いることにより半導体装置の吸湿リフロー時の耐クラック性が向上し、信頼性の高い半導体装置を提供するものである。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）５−（メタクリロイルオキシ）メチル−１，３−オキサチオラン−２−チオンなどの、５員環ジチオカーボナート基を含有する化合物、（Ｃ）４，４′−ジアミノジフェニルメタンなどの、アミン化合物および（Ｄ）絶縁性粉末を必須成分としてなることを特徴とする絶縁性ペーストである。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）５員環ジチオカーボナート基を含有する化合物、
（Ｃ）アミン化合物および
（Ｄ）絶縁性粉末
を必須成分としてなることを特徴とする絶縁性ペースト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁性ペースト、さらに詳しくは半導体素子をその支持部材に接合させるのに好適な絶縁性ペーストに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置などにおいて、金属薄板（リードフレーム）上の所定部分にＬＥＤ、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップを搭載する工程は、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。従来からこの搭載方法として、Ａｕ−Ｓｉ共晶法、低融点の合金（半田）を用いてろう付けする方法があるが、導電性ペーストや絶縁性ペーストを使用する方法は、他の方法に比較して安価な方法であり、低温で処理できる利点もあるため、現在の主流になつている。特に絶縁性ペーストは、銀等の高価な貴金属を含有している導電性ペーストより安価であり、またマウント接着層に絶縁性能をもたせることができ需要が拡大してきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のペーストでは、素子の長期信頼性をなくす原因として、チップ−基板間の絶縁性ペーストの界面を発生源とするモールド樹脂の剥離やクラックが問題となっている。これらは、絶縁性ペーストの基板からの剥離がきっかけとなってできると考えられる。このクラックは、吸湿した半導体装置の実装時の半田リフロー時に起こるのであるが、昨今の鉛フリー半田の出現により、リフロー温度が高くなってきており、クラックがより起こりやすい状況となつている。
【０００４】
本発明の目的は、上記の事情に鑑みてなされたもので、半導体素子の耐熱信頼性向上に寄与でき、吸湿後の密着力低下の少ない絶縁性ペースト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ペーストを用いることにとって、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）エポキシ樹脂、
（Ｂ）５員環ジチオカーボナート基を含有する化合物、
（Ｃ）アミン化合物および
（Ｄ）絶縁性粉末
を必須成分としてなることを特徴とする絶縁性ペーストである。
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂としては、１分子内に２個以上のエポキシ基を有するものであれば特に種類に制限はない。例えば、ビスフェノールＡグリシジルエーテル、ビスフェノールＦグリシジルエーテル、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、フロログリシノールトリグリシジルエーテル、テトラグリシジルアミノフェニルメタン、トリグリシジルメタアミノフェノール、１，５−ナフタレンジオールジグリシジルエーテル、１，６−ナフタレンジオールジグリシジルエーテル、４，４′−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）ビフェニル、レゾルシングリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、２，２′−ジアリルビスフェノールＡグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジルエステル、トリス（４−ヒドロキシフェニル）メタントリグリシジルエーテル、１，３−［３−（ｏ−２，３−エポキシプロポキシフェニル）プロピル］１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３−ビス［３−（２，３−エポキシプロポキシフェニル）プロピル］１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン等が挙げられ、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。
【０００９】
本発明に用いる（Ｂ）５員環ジチオカーボナート基を含有する化合物としては、次の一般式に示されるものである。
【００１０】
【化１】
2004047191.tif 000002
（但し、Ｒは有機基であり、ｎは１〜３の整数を表す）
上記した（Ｂ）の化合物の配合割合は、（Ａ）エポキシ樹脂１００重量部に対して５〜８０重量部であることが好ましい。配合量が、５重量部未満では密着性、特に耐湿後の密着性が悪く、８０重量部を超えると保存安定性が悪くなり、いずれも好ましくない。
【００１１】
本発明において、エポキシ樹脂の硬化剤として用いる（Ｃ）アミン化合物は、４，４′−ジアミノジフェニルスルフォン、４，４′−メチレンビス（２−エチルアニリン）、４，４′−ジアミノジフェニルメタン等の芳香族アミン化合物のほかポリアミン化合物、アミンイミド化合物を使用することができる。（Ｃ）アミン化合物の配合割合は、（Ａ）エポキシ樹脂１００重量部に対して１〜２００重量部であることが好ましい。配合量が、１重量部未満ではペーストの硬化性が悪く、２００重量部を超えると保存安定性が悪くなり、いずれも好ましくない。
【００１２】
本発明に用いる（Ｄ）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イオン性不純物を極力含まないのが望ましい。具体的な絶縁性粉末としては、カーボンランダム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化チタン等の非酸化物セラミック粉末、ベリリウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、シリコン等の酸化物粉末等が挙げられ、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。これらの絶縁性粉末は、いずれも平均粒径１０μｍ以下であることが望ましい。絶縁性粉末の配合割合は、上記エポキシ樹脂組成物（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）の総量１００重量部に対して３０〜３００重量部とするのが好ましい。配合量が、３０重量部未満であると塗布作業性が悪く、３００重量部を超えると粘度が高くなり塗布作業性や密着性が低下する。
【００１３】
また、本発明において、例えばペーストの粘度を調整するための溶剤やエポキシ基の開環重合に対する反応性を備えた希釈剤、消泡剤、カップリング剤およびその他各種の添加剤を必要に応じて配合することができる。ここで用いる溶剤としては、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、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジアセトンアルコール、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等が挙げられ、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。
【００１４】
さらに希釈剤モノマーとしては、ｎ−ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、スチレンオキサイド、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、ｐ−ｓｅｃ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート、ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、ジグリシジルエーテル、（ポリ）エチレングリコールジグリシジルエーテル、（ポリ）プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールグリシジルエーテル等が挙げられ、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。
【００１５】
また、カップリング剤としては、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランやγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
【００１６】
本発明の絶縁性ペーストは、上述した各成分を十分混合した後、更に例えばディスパース、ニーダー、三本ロールミル等による混練処理を行い、その後減圧脱泡して製造することができる。こうして製造した絶縁性ペーストは、各種半導体素子・電子部品の接着、コーティング等に使用することができる。この絶縁性ペーストを半導体装置の製造に用いる場合には、絶縁性ペーストをシリンジ等に充填した後、ディスペンサを用いて金属薄板や樹脂基板上に吐出し、絶縁性ペーストを介して半導体素子を金属薄板や樹脂基板上にマウントし、加熱によりペーストを硬化させる。なお、本発明に関わる絶縁性ペーストを硬化するにあたっては、通常、１２０℃〜２００℃で１時間から２時間の加熱により実施される。
【００１７】
【作用】
本発明の絶縁性ペーストは、エポキシ樹脂組成の構成成分中に、５員環ジチオカーボナート基を有する化合物とアミン化合物を導入したことにより、吸湿後の密着力低下を少なくすることができたものである。
【００１８】
【発明の実施形態】
次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、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。
【００１９】
実施例１
エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂のＥＰ−８２８（油化シェルエポキシ社製、商品名）２５部、５員環ジチオカーボナート基を有する化合物として５−（メタクリロイルオキシ）メチル−１，３−オキサチオラン−２−チオン１０部、アミン化合物として４，４′−ジアミノジフェニルメタン８部、希釈剤としてブチルセロソルブアセテート１５部を混合溶解し、絶縁性粉末としてシリカ粉６０部を混合し、さらに三本ロールで混練処理を行い、減圧脱泡して絶縁性ペーストを製造した。
【００２０】
実施例２
エポキシ樹脂としてエピビス型エポキシ樹脂のＥＰ−１００１（油化シェルエポキシ社製、商品名）１０部およびビスフェノールＡ型エポキシ樹脂のＥＰ−８２８（油化シェルエポキシ社製、商品名）１０部、５員環ジチオカーボナート基を有する化合物として５−（メタクリロイルオキシ）メチル−１，３−オキサチオラン−２−チオン８部、アミン化合物として４，４′−メチレンビス（２−エチルアニリン）５部、希釈剤としてブチルセロソルブアセテート２５部を混合溶解し、絶縁性粉末としてシリカ粉５０部を混合し、さらに三本ロールで混練処理を行い、減圧脱泡して絶縁性ペーストを製造した。
【００２１】
比較例１
エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂のＥＰ−８２８（油化シェルエポキシ社製、商品名）２０部、アミン化合物として４，４′−ジアミノジフェニルメタン８部、希釈剤としてブチルセロソルブアセテート１０部を混合溶解し、絶縁性粉末としてシリカ粉４０部を混合し、さらに三本ロールで混練処理を行い、減圧脱泡して絶縁性ペーストを製造した。
【００２２】
実施例１〜２および比較例１で得た絶縁性ペーストを用いて、半導体チップとリードフレームとを接着硬化させた後の接着強度と、さらにその接着硬化物を吸湿処理した後の接着強度を測定した。また、ペーストの保存安定性について、製造直後の粘度と、２５℃で３日間放置した後の粘度を測定した。さらに、耐リフロー性評価として、半導体チップをリードフレームに接着硬化させたものをモールド樹脂で封止し半導体装置を作成し、所定の吸湿条件で処理した後、半田リフロー処理を行い、半導体装置（パッケージ）のクラック、剥離観察を行った。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られた。
【００２３】
【表１】
2004047191.tif 000003
＊１：ＥＨＤ粘度計（東京計器製）を用いて２５℃における粘度を測定、
＊２：銀メッキ銅フレームに、２ｍｍ×２ｍｍ半導体チップを１５０℃×１ｈの硬化条件で接着硬化させ、室温でプッシュプルゲージにて剪断剥離強度を測定して初期値とした。また、吸湿条件は、８５℃／８５％ＲＨ，１６８ｈとした。
【００２４】
＊３：パッケージタイプはＱＦＰ１４４ｐｉｎ、チップサイズ８×８ｍｍの半導体チップを銀メッキ銅リードフレームに絶縁性ペーストで接着硬化し、ビフェニル系モールド樹脂にて封止した。パッケージの吸湿条件は８５℃／８５％ＲＨ，１６８ｈ、２６０℃で３回リフロー処理をした。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明および表１から明らかなように、本発明の絶縁性ペーストは、従来のペーストと比べ、密着性が高く、また、吸湿処理後の密着性低下が少ないこと、が確認された。このことは、半導体装置の吸湿リフロー時の耐クラック性向上に有効であり、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。