(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）一般式（１）で示されるイソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジアクリレート又はトリアクリレート、（Ｂ）一般式（２）で示されるモノアクリレート及び／又はモノメタクリレート、（Ｃ）一般式（４）で示されるリン酸基含有メタクリレート、（Ｄ）脂環式エポキシ基を有するアルコキシシラン、（Ｅ）有機過酸化物及び／又はアゾ化合物、（Ｆ）無機フィラー、（Ｇ）ポリカルボジイミド樹脂からなるダイアタッチペーストであって、前記（Ａ）一般式（１）で示されるイソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジアクリレート又はトリアクリレートと前記（Ｂ）一般式（２）で示されるモノアクリレート及び／又はモノメタクリレートとの重量比が８０／２０から２０／８０であり、前記（Ｅ）有機過酸化物及び／又はアゾ化合物の添加量が成分（Ａ）＋成分（Ｂ）の総量に対して０．１から５重量％であることを特徴とするダイアタッチペースト。
【化１】
0003871828.tif 000010
【化２】
0003871828.tif 000011
【化３】
0003871828.tif 000012
【請求項２】
請求項１記載のダイアタッチペーストを用いて製作した半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着性、速硬化性及び信頼性に優れた半導体接着用ペーストに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年半導体パッケージの生産量は増加の一歩をたどっており、これに伴い製造コストの削減は重要な課題となっている。半導体パッケージ組立の中でダイアタッチペーストで半導体とリードフレームを接着する工程が有るが、この工程に関しては時間短縮及び低温硬化がキーポイントになっている。硬化の過程はバッチ式オーブン法、インラインで硬化させる方法に大別されるが、インラインで用いられる速硬化性ペーストを用いた通常のダイマウントは、１５０℃から２００℃で３０秒から６０秒の間で行われる。しかし、より低温、短時間硬化可能なペーストの開発が望まれている。
【０００３】
一方、パッケージとしての信頼性は、特に耐半田クラック性が重要であるが、ダイアタッチペーストとしてはさらにシリコンチップとリードフレームとの線膨張の差を緩和するために低応力性が重要である。
ダイアタッチペーストのベースレジンはエポキシ樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂系等が知られているが、例えば３０秒以内に硬化が可能であり、それぞれの用途に適した特性（接着性、低応力性等）を維持する材料は全く見いだされていなかった。又、特性を満足したとしても常温での粘度上昇が激しすぎ、使用に適さない材料しかなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のダイアタッチペーストの特性を維持し、且つ非常に短時間でも硬化が可能なダイアタッチペーストを見いだすべく鋭意検討した結果完成させるに至ったものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（Ａ）一般式（１）で示されるイソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジアクリレート又はトリアクリレート、（Ｂ）一般式（２）で示されるモノアクリレート及び／又はモノメタクリレート、（Ｃ）一般式（４）で示されるリン酸基含有メタクリレート、（Ｄ）脂環式エポキシ基を有するアルコキシシラン、（Ｅ）有機過酸化物及び／又はアゾ化合物、（Ｆ）無機フィラー、（Ｇ）ポリカルボジイミド樹脂からなるダイアタッチペーストであって、前記（Ａ）一般式（１）で示されるイソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジアクリレート又はトリアクリレートと該（Ｂ）一般式（２）で示されるモノアクリレート及び／又はモノメタクリレートとの重量比が８０／２０から２０／８０であり、前記（Ｅ）有機過酸化物及び／又はアゾ化合物の添加量が成分（Ａ）＋成分（Ｂ）の総量に対して０．１から５重量％である。
【０００６】
【化１】
0003871828.tif 000002
【化２】
0003871828.tif 000003
【化３】
0003871828.tif 000004
【０００７】
【発明の実施の形態】
更に好ましい形態としては、該（Ａ）一般式（１）で示されるイソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジアクリレート又はトリアクリレートと該（Ｂ）一般式（２）で示されるモノアクリレート及び／又はモノメタクリレートとの重量比が８０／２０から２０／８０であるダイアタッチペーストである。
また、上記のダイアタッチペーストを用いて製作した半導体装置である。
【０００８】
本発明に用いられるアクリレート樹脂は一般式（１）で示されるイソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジアクリレート又はトリアクリレートと一般式（２）で示されるモノアクリレート及び／又はモノメタクリレートの重量比が８０／２０〜２０／８０である事が好ましい。８０／２０より高いとペースト粘度が高すぎ塗布作業性が著しく悪くなる。一方、２０／８０より小さいと接着性、耐熱性が悪くなる。
【０００９】
一般式（１）で示されるアクリレート樹脂は粘度が高いため反応性希釈剤として（メタ）アクリル基を一つ含むモノ（メタ）アクリレートを添加する。
更に本発明に使用されるモノ（メタ）アクリレートは式（２）で示され、さらには置換基Ｒ2が脂環族及び／又は芳香族基を含み、置換基Ｒ2中の全炭素数が１０個以上であることが重要である。
この条件を満たす事により希釈剤としての効果だけでなく、嵩高い置換基を有するため硬化中の収縮を押さえることができ、界面の接着信頼性を高めることができる。脂環族、芳香族基を含まず炭素数が１０個以上の置換基の場合は硬化収縮に関しては低減できるが脂肪族炭化水素の特性により接着性が低下してしまうので好ましくない。
【００１０】
モノ（メタ）アクリレートの例としては、
【化５】
0003871828.tif 000005
等が挙げられ、これらの内の１種類あるいは複数種と併用可能である。
【００１１】
また、本発明においては他のアクリレート樹脂を混合して用いてもよい。上記アクリレート樹脂と混合する場合の他のアクリレート樹脂としては、例えばヒドロキシアルキルアクリル酸、ポリアルキレングリコールおよびジイソシアネートの反応により得られるウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等がある。
【００１２】
次に、成分（Ｃ）と成分（Ｄ）の総添加量は成分（Ａ）及び成分（Ｂ）の総重量に対して、０．００１≦（Ｃ＋Ｄ）／（Ａ＋Ｂ）≦０．１であることが好ましい。０．００１を下回ると接着性に効果を示さず、０．１より多いと硬化中のボイドにより接着性が低下する。
【００１３】
本発明において成分（Ｃ）と成分（Ｄ）は必須成分であり、一方が欠けても本発明を具現することはできない。その構成比は０．１≦Ｃ／Ｄ≦１０であることが好ましい。０．１を下回るとアルコキシシランの濃度が低くなり、接着界面への効果が低下する。また、１０を越えるとリン酸基濃度が高くなり必要以上に接着界面に作用し接着性を低下させてしまう。
【００１４】
次に、重合開始剤の例としては、有機過酸化物やアゾ化合物等がある。有機過酸化物は、急速加熱試験（資料１ｇを電熱板の上にのせ、４℃／分で昇温したときの分解開始温度）における分解温度が４０℃から１４０℃であることが好ましい。分解温度が４０℃に満たない場合は、常温における保存性が悪くなり、１４０℃を越えると硬化時間が極端に長くなるためである。
【００１５】
本発明で用いられる有機過酸化物の例としては、キュミルパーオキシネオデカネート、ｔ−ブチルパーオキシネオデカネート、１−シクロヘキシル−１−メチルエチルパーオキシネオデカネート、１，１，３，３−テトラメチルパーオキシネオデカネート、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘキサネート、ビス（４−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシ３，５，５−トリメチルヘキサネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサネート等がある。
アゾ化合物の例としては、２，２’−アゾビスイソブチルニトリル、１，１’−アゾビス（１−アセトキシ−１−フェニルエタン）等がある。
【００１６】
これら有機過酸化物、アゾ化合物は単独あるいは硬化性をコントロールするため２種類以上を混合して用いることもできる。さらに、樹脂の保存性を向上するために各種重合禁止剤を予め添加しておくことも可能である。
【００１７】
これら有機過酸化物、アゾ化合物の添加量は、成分（Ａ）＋成分（Ｂ）の総重量に対して、０．１重量％から５重量％であることが好ましい。５重量％より多いとペーストのライフ（粘度経時変化）が大きく作業性に問題が生じる。０．１重量％より少ないと硬化性が著しく低下するので好ましくない。
【００１８】
本発明に用いる無機フィラーとしては、銀粉、金粉、ニッケル粉、銅粉等の導電性フィラー、窒化アルミニウム、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ等の絶縁フィラーが挙げられる。
【００１９】
銀粉は導電性を付与するために用いられ、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の含有量は１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。また、銀粉の形状としては、フレーク状、樹枝状、球状等が用いられる。必要とするペーストの粘度により、使用する銀粉の粒径は異なるが、通常平均粒径は２〜１０μｍ、最大粒径は５０μｍ程度のものが好ましい。また、比較的粗い銀粉と細かい銀粉とを混合して用いることもでき、形状についても各種のものを便宜混合してもよい。
【００２０】
次に、絶縁フィラーの一つであるシリカフィラーは平均粒径１〜２０μｍで最大粒径５０μｍ以下のものが好ましい。平均粒径が１μｍ未満だと粘度が高くなり、２０μｍを越えると塗布または硬化時に樹脂分が流出するのでブリードが発生するため好ましくない。また、最大粒径が５０μｍを越えるとディスペンサーでペーストを塗布するときに、ニードル詰まりを起こすため好ましくない。更に、比較的粗いシリカフィラーと細かいシリカフィラーを混合して用いることもでき、形状についても各種のものを便宜混合してもよい。
【００２１】
本発明に用いられる成分Ｇのポリカルボジイミド樹脂はイソシアネートの脱炭酸反応によって得られる樹脂である。アクリル樹脂に配合することにより、硬化物のガラス転移温度が上がり、耐熱性を向上させることが出来る。また、ポリカルボジイミド樹脂中に含まれる極性基の働きで接着性も向上させることが出来る。添加量は成分（Ａ）＋（Ｂ）の総重量に対して、１重量％から３０重量％であることが好ましい。１重量％より少ないと耐熱性及び接着性向上の効果が乏しく、３０重量％より多いと硬化速度を低下させたり、粘度が高くなりすぎて作業性を低下させるので好ましくない。
【００２２】
本発明における樹脂ペーストは必要により消泡剤、界面活性剤、エラストマー等の添加剤を用いることができる。
【００２３】
本発明のペーストの製造方法としては、例えば予備混合して三本ロール等を用いてペーストを得て真空下脱泡する。
本発明のダイアタッチペーストを用いて半導体素子をリードフレーム等に接着して半導体装置を製作することができ、これらの半導体装置は従来の特性を維持しているため信頼性が高くかつ生産性も高いため優れた半導体装置を得ることができる。半導体装置の製造方法は従来の公知の方法を用いることができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明を実施例で具体的に説明する。
＜実施例１〜８＞
一般式（１）で示されるイソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジアクリレート（東亞合成（株）・製、Ｍ−２１５）、下記の構造式で示されるモノアクリレート、カップリング剤としてリン酸基含有メタクリレート（日本化薬（株）・製、ＰＭ−２１）及び脂環式エポキシアルコキシシラン（信越化学工業（株）・製、ＫＢＭ３０３）、重合開始剤として下記の有機過酸化物１、２及びアゾ化合物、ポリカルボジイミド樹脂（日清紡（株）・製、カルボジライト１０Ｍ−ＳＰ）、更に無機フィラーとして平均粒径３μｍ、最大粒径２０μｍのフレーク状銀粉、又は平均粒径５μｍ、最大粒径２０μｍのシリカフィラーを表１のように配合し、３本ロールを用いて混錬し、脱泡後ペーストを得た。
得られたペーストを以下の方法により評価した。
【００２５】
＜評価方法＞
・粘度：２５℃でＥ型粘度計を用いて回転数２．５ｒｐｍでの粘度を測定した。・保存性：２５℃の恒温槽で７２時間静置後の粘度を測定した。粘度の上昇が初期の粘度の１０％以下なら良好、１０％を越えると不良とした。
・接着強度：ペーストを用いて、２×２ｍｍのシリコンチップを銅フレームにマウントし、１８０℃のオーブン中で１５分硬化した。硬化後プッシュプルゲージを用い２５０℃での熱時ダイシェア強度を測定した。
・ボイド：リードフレームに１０ｍｍ×１０ｍｍのガラスチップをマウントし、硬化後外観を目視でボイドをチェックした。被着面積の１５％以下のボイドならば良好、１５％を越えるものを不良とした。
・ＷＢ処理時の剥離：リードフレームに６ｍｍ×１５ｍｍのチップをマウントし、硬化後２５０℃にてワイヤーボンディング処理を行ない、ペレットの接着状態を観察した。剥離が無ければ良好、剥離が観察されれば不良とした。
・反り：低応力性の評価として反りを測定した。厚み２００ミクロンの銅フレームに６ｍｍ×１５ｍｍ×０．３ｍｍのシリコンチップをペーストを用いて１７５℃１５秒でペースト厚みが２０μｍになるよう接着し、表面粗さ計を用いて、長手方向のチップの変位を測定しその高低差により反り量を測定した。
・耐パッケージクラック性：スミコンＥＭＥ−７３２０（住友ベークライト（株）製）の封止材料を用い、下記の条件で成形したパッケージを８５℃、相対湿度８５％、１６８時間吸水処理した後、ＩＲリフロー（２４０℃、１０秒）にかけ、断面観察により内部クラックの数を測定し、耐パッケージクラック性の指標とした。
パッケージ：８０ｐＱＦＰ（１４×２０×２ｍｍ厚さ）
チップサイズ：７．５×７．５ｍｍ（アルミ配線のみ）
リードフレーム：Ｃｕ
成形：１７５℃、２分間
ポストモールドキュア：１７５℃、４時間
全パッケージ数：１２
【００２６】
＜比較例１〜９＞
表２に示した組成の各成分を配合し、実施例１と同様にペーストを得て、同様の評価を行った。
【００２７】
評価結果を表１及び表２に示す。
【表１】
0003871828.tif 000006
【００２８】
【表２】
0003871828.tif 000007
【００２９】
【化１】
0003871828.tif 000008
【００３０】
【化６】
0003871828.tif 000009
【００３１】
有機過酸化物１：日本油脂(株)・製、キュミルパーオキシネオデカネート（急速加熱試験における分解温度：６５℃）
有機過酸化物２：日本油脂(株)・製、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート（急速加熱試験における分解温度：１０８℃）
アゾ化合物：和光純薬工業(株)・製、２，２’−アゾイソブチルニトリル
【００３２】
【発明の効果】
本発明のダイアタッチペーストは、限定された構造のイソシアヌルエチレンオキサイド変性ジアクリレート又はトリアクリレートと嵩高い置換基を有するモノアクリレートの組み合わせにより速硬化性及び接着性に優れ、更にポリカルボジイミド樹脂を添加することにより耐熱性及び接着性が向上し、その結果優れた耐半田クラック性が発現されたペーストである。また、本発明のダイアタッチペーストを用いて製作された半導体装置は、従来の特性を維持しながら生産性の高い半導体装置である。