(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を含む有機接着材料の合計量を１００（重量部）とするとき、
（ａ）重合可能なエチレン性炭素−炭素二重結合を有する化合物：３０〜８０重量部、
（ｂ）反応性エラストマ：５〜６０重量部、及び
（ｃ）熱で硬化して樹脂を生成しうる反応性化合物：５〜３０重量部、
を含む有機接着材料を含んでなるペースト状の接着剤組成物。
【請求項２】
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を含む有機接着材料１００重量部に対し、
更に充填剤１０〜１０００重量部を含んでなる、請求項１の接着剤組成物。
【請求項３】
充填剤が銀粉である、請求項２の接着剤組成物。
【請求項４】
熱で硬化しうる反応性化合物が、シアナート基をもつ化合物、トリアリルイソシアヌレート及びトリアリルシアヌレートから選ばれる１種又は２種以上の化合物である、請求項１〜請求項３のいずれかの接着剤組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着剤組成物に関し、更に詳しくは、半導体素子のボンディング用として好適に使用される、無溶剤型の信頼性の高い接着剤組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置を製造する際、半導体素子とリードフレーム（支持部材）とを接着させる従来の接合方法の一つは、金−シリコン共晶体等の無機材料を接着剤として用いる方法である。しかし、この方法はコストが高く、３５０〜４００℃の高い熱処理が必要であり、また、用いる接着剤の硬さに基づく熱応力で半導体チップの破壊が起こる問題があるので、現在ではほとんど使われていない。
最近の主流の接合方法は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等の樹脂に銀粉等の充填剤を分散させてペースト状（例えば、銀ペースト）として、これを接着剤として用いる方法である。この方法では、ディスペンサーやスタンピングマシン等を用いて、ペースト状接着剤をリードフレームのダイパッドに塗布した後、半導体素子をダイボンディングし、加熱硬化させて接着させて半導体装置とする。
この半導体装置は、更に、封止材によって外部が封止されて半導体パッケージとされた後、配線基板上に半田付けされて実装される。実装は、高密度及び高効率が要求されるので、半田実装は半導体装置のリードフレームを基板に直接半田付けする面付け実装法が主である。半田実装では、基板全体を赤外線等で加熱するリフローソルダリングが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
赤外線等で加熱するリフローソルダリングでは、半導体パッケージは２００℃以上の高温に加熱される。そのため、半導体パッケージの内部、特に接着剤層中または封止材中に含まれている水分が急激に気化してダイパッドと封止材の間に回り込み、半導体パッケージにクラック（リフロークラック）が生じ、半導体装置の信頼性を低下させる問題がある。
本発明の目的は、前記の従来技術の問題を解決し、リフロークラックを発生させない接着剤組成物、特にダイボンディング用の接着剤組成物を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記（１）〜（４）の接着剤組成物を提供する。
（１）次の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を含む有機接着材料の合計量を１００（重量部）とするとき、
（ａ）重合可能なエチレン性炭素−炭素二重結合を有する化合物：３０〜８０重量部、
（ｂ）反応性エラストマ：５〜６０重量部、及び
（ｃ）熱で硬化して樹脂を生成しうる反応性化合物：５〜３０重量部、
を含む有機接着材料を含んでなる接着剤組成物。
（２）（ａ）重合可能なエチレン性炭素−炭素二重結合を有する化合物：３０〜８０重量部、
（ｂ）反応性エラストマ：５〜６０重量部、及び
（ｃ）熱で硬化して樹脂を生成しうる反応性化合物：５〜３０重量部、
を含む有機接着材料１００重量部に対し、更に充填剤１０〜１０００重量部を含んでなる、上記（１）の接着剤組成物。
【０００５】
（３）充填剤が銀粉である、上記（２）の接着剤組成物。
（４）熱で硬化しうる反応性化合物が、シアナート基をもつ化合物、トリアリルイソシアヌレート及びトリアリルシアヌレートから選ばれる１種又は２種以上の化合物である、上記（１）〜（３）のいずれかの接着剤組成物。
【０００６】
本発明で使用される、（ａ）重合可能なエチレン性炭素−炭素二重結合を有する化合物、（ｂ）反応性エラストマ、及び（ｃ）熱で硬化して樹脂を生成しうる反応性化合物の、各々の量は、前記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を含む有機接着材料の合計量を１００（重量部）とするとき、（ａ）は３０〜８０重量部、（ｂ）は５〜６０重量部、（ｃ）は５〜３０重量部であり、更に好ましくは、（ａ）は４０〜７０重量部、（ｂ）は２０〜４０重量部、（ｃ）は５〜２０重量部、である。
（ａ）の量が３０重量部未満又は８０重量部を超え、（ｂ）の量が５重量部未満又は６０重量部を超え、あるいは、（ｃ）の量が５重量部未満又は３０重量部を超えると、半田リフロー時にクラックが発生しやすくなり、信頼性の低下を招く。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に使用される重合可能なエチレン性炭素−炭素二重結合を有する化合物（ａ）としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸トリデシル、アクリル酸フェノキシエチルアクリル酸アリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸ブトキシエチル、アクリル酸ブチルアミノエチル、アクリル酸カプロラクトン、アクリル酸クロロヒドロキシプロピル、アクリル酸シアノエチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ジシクロペンタニル、アクリル酸ジシクロペンテニル、アクリル酸ジシクロペンテニロキシエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸エチルカルビトール、アクリル酸グリシジル、アクリル酸グリセロール、アクリル酸ヘプタデカフルオロデシル、アクリル酸イソボニル、アクリル酸モルホリン、アクリル酸ノニルフェノキシポリエチレングリコール、アクリル酸ノニルフェノキシポリプロピレングリコール、アクリル酸フェノキシヒドロキシエチル、アクリル酸フェノキシヒドロキシプロピル、アクリル酸トリフルオロエチルなどのアクリル酸系モノマー、
【０００８】
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ターシャリブチル、メタクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸イソデシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸エチレングリコール、メタクリル酸トリエチレングリコール、メタクリル酸テトラエチレングリコールメタクリル酸アリル、メタクリル酸ブトキシエチル、メタクリル酸ブチルアミノエチル、メタクリル酸カプロラクトン、メタクリル酸クロロヒドロキシプロピル、メタクリル酸シアノエチル、メタクリル酸ジシクロペンタニル、メタクリル酸ジシクロペンテニル、メタクリル酸ジシクロペンテニロキシエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸エチルカルビトール、メタクリル酸グリセロール、メタクリル酸ヘプタデカフルオロデシル、メタクリル酸イソボニル、メタクリル酸モルホリン、メタクリル酸ノニルフェノキシポリエチレングリコール、メタクリル酸ノニルフェノキシポリプロピレングリコール、メタクリル酸フェノキシヒドロキシエチル、メタクリル酸フェノキシヒドロキシプロピル、メタクリル酸トリフルオロエチル、などのメタクリル酸系モノマー、
【０００９】
スチレン、ビニルトルエン、ビニルピリジン、ビニルアセテート、ビニルカプロラクタム、ビニルピロリドンなどのビニル系モノマーなどがあり、これら２種類以上を混合して用いてもよい。
【００１０】
また、このときラジカル開始剤として、メチルエチルケトンパーオキサイド、メチルイソブチルパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、プロピオニルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、クロロベンゾイルパーオキサイド、ジクロロベンゾイルパーオキサイド、アセチルシクロヘキシルパーオキサイド、ブチルヒドロパーオキサイド、キュメンヒドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、メンタンヒドロパーオキサイド、ジメチルヘキサンジヒドロパーオキサイド、ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジメチルジブチルパーオキシヘキサン、ジメチルジブチルパーオキシヘキシン、ビスブチルパーオキシトリメチルシクロヘキサン、ビスーｔ−ブチルパーオキシブタン、ブチルパーオキシアセテート、ブチルパーオキシイソブチレート、ブチルパーオキシオクトエート、ジブチルパーオキシフタレート、ジブチルパーオキシイソフタレート、ジエチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネートなどの有機過酸化物やアゾイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリルなどのアゾ化合物を使用してもよい。
【００１１】
本発明に使用される反応性エラストマ（ｂ）としては、アクリロニトリルとブタジエンとの共重合体で末端がエポキシ基、ビニル基、カルボキシル基又はアミノ基をもつ共重合体、又はブタジエン重合体で末端がエポキシ基、ビニル基、カルボキシル基又はアミノ基をもつ重合体等がある。本発明で使用される熱で硬化して樹脂を生成しうる反応性化合物（ｃ）としてシアナート基を有する化合物を用いた場合には、反応性エラストマ（ｂ）としてはアクリロニトリルとブタジエンとの共重合体で末端がエポキシ基又はビニル基を有するものが好ましく用いられる。また、反応性エラストマは２種類以上を混合して用いてもよい。
【００１２】
本発明に使用される熱で硬化して樹脂を生成しうる反応性化合物（ｃ）としては、熱により橋かけ反応を起こす反応性化合物が用いられる。このような化合物としては、シアナート基を有する化合物、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、ジアリルフタレート、トリアクリルホルマール、ビスマレイミド基を有する化合物（ビスマレイミド系樹脂）、メラミン（メラミン系樹脂）、エポキシ基を有する化合物（エポキシ系樹脂）、フェノール−ホルマリン（フェノール系樹脂）などがある。これらのうち、シアナート基を有する化合物、トリアリルイソシアヌレート又はトリアリルシアヌレートが好ましく用いられる。また、これらは２種類以上を用いてもよい。なお、上記反応性化合物（ｃ）は、モノマの状態、一部ポリマ化が進んだ状態、又はその混合物などがありうるが、いずれであってもよい。
【００１３】
ここで、シアナート基を有する化合物としては、例えば、
１，３−ビス（４−シアナートフェニル−１−（１−メチルエチリデン））ベンゼン、
１，１’−ビス（４−シアナートフェニル）エタン、
ビス（４−シアナート−３，５−ジメチルフェニル）メタン、
シアネーテッド  フェノール−ジシクロペンタジエン  アダクト、
シアネーテッド  ノボラック、
ビス（４−シアナートフェニル）チオエーテル、
ビス（４−シアナートフェニル）エーテル、
レゾルシノール  ジシアナート、
１，１，１−トリス（４−シアナートフェニル）エタン、
２−フェニル−２−（４−シアナートフェニル）イソプロピリデンなどがある。
【００１４】
また、ビスマレイミド基を有する化合物としては、例えば、４，４’−ビスマレイミドジフェニルメタン、４，４’−ビスマレイミドジフェニルエーテル、２，２−ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕プロパン、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕エーテル等がある。
【００１５】
硬化のために、硬化剤、硬化促進剤などの触媒を適宜、使用することができる。例えば、シアナート基を有する化合物を使用する場合には、コバルト、亜鉛、銅などの金属塩や金属錯体を触媒とし、アルキルフェノール、ビスフェノール化合物、フェノールノボラックなどのフェノール化合物を助触媒として使用することができる。また、エポキシ基を有する化合物（エポキシ系樹脂）を使用する場合には、フェノールノボラック樹脂、ジアミン、酸無水物、ジシアンジアミド、イミダゾールなどの硬化剤、第３級アミン、イミダゾールなどの硬化促進剤を使用することができる。
【００１６】
本発明の接着剤組成物をダイボンディング用接着剤組成物として用いる場合には、チキソ性を発揮させるために、銀粉、シリカ粉、アルミナ粉、石英粉、カーボンブラック、マグネシア、炭化ケイ素、ステンレス、窒化ホウ素等の粒子状の無機充填剤（フィラー）、ＭＢＳ（メチルメタクリレート−ブタジエン−ストレン）樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の粒子状の有機充填剤が加えられる。充填剤の形状、粒径等は、フレーク状、球形、不定形、樹枝状等の種々のものが使用きる。充填剤は、有機接着材料１００重量部に対して１０〜１０００重量部、好ましくは１００〜４００重量部の範囲で使用する。
【００１７】
本発明の接着剤組成物には、接着力を向上させるためにシランカップリング剤やチタンカップリング剤など、あるいは塗れ性を向上させるためにアニオン系やフッ素系界面活性剤などのほか、シリコーン油等の消泡剤などを添加することもできる。
【００１８】
本発明の接着剤組成物の製造は、前記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及びその他必要な成分を混合することにより、あるいは、前記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及びその他必要な成分のうちの２以上の成分を混合し、温度５０〜１５０℃で１０分〜１０時間、予備反応させた後に残りの成分と混合することにより、あるいはまた、前記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及びその他必要な成分を混合したのち、前記の条件で予備反応させる等により行うことができる。
充填剤含有の接着剤組成物を製造する場合、混合手段としては三本ロール、プラネタリミキサ、らいかい機、ボールミルなどの混合装置が使用できる。
【００１９】
本発明の接着剤組成物は溶剤が用いられておらず、いわゆる、無溶剤型接着剤で、充填剤含有の接着剤組成物は、特にリードフレームなどの支持部材に半導体素子を接着させる場合の半導体用接着剤として好適である。
本発明の接着剤組成物を用いた半導体装置は、以下のようにして製造することができる。すなわち、本発明の充填剤含有接着剤組成物をリードフレーム等の支持部材に、注射筒を用いたディスペンス法、スタンピング法、スクリーン印刷法などにより塗布し、これに半導体素子を置き、その後、乾燥機、ヒートブロックなどの加熱装置を用いて加熱硬化させて半導体素子を支持部材に接合し、その後ワイヤーボンディング工程、封止材による封止工程を経て半導体パッケージとされる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明する。
0004055215.tif 000002
をらいかい機により混合し、接着剤を得た。
【００２１】
0004055215.tif 000003
を、ガラス反応容器中で撹拌しながら、１００℃で３時間、反応（予備反応）させた後、これをらいかい機に移し、これに、
0004055215.tif 000004
を加えて混合し、接着剤を得た。
【００２２】
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をらいかい機により混合し、接着剤を得た。
【００２３】
0004055215.tif 000006
をらいかい機により混合し、接着剤を得た。
【００２４】
0004055215.tif 000007
をらいかい機により混合し、接着剤を得た。
【００２５】
0004055215.tif 000008
をらいかい機により混合し、接着剤を得た。
【００２６】
0004055215.tif 000009
をらいかい機により混合し、接着剤を得た。
【００２７】
半田リフロークラック評価試験
実施例１〜６及び比較例１で得られた接着剤を用いて以下に示すような半田リフロークラック試験を行った。
評価試験方法：銅リードフレームとシリコンチップを上記接着剤を用いて１５０℃１時間加熱して接着した。その後封止材により封止し、半田リフロー試験用パッケージを組み立てた。そのパッケージを温度８５℃、湿度８５％に設定された恒温恒湿機中で２４時間及び４８時間吸湿させた。その後、２４０℃、９０秒のＩＲリフロー条件で試験を行い、クラックの発生数を観察した。
試験の結果、実施例１〜６の接着剤を使用したパッケージはクラックの発生が見られなかったが、比較例の接着剤を使用したサンプルは全数にクラックが発生していた。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の接着剤組成物は、溶剤が用いられていない無溶剤型である、本発明の接着剤組成物を用いれば、半導体パッケージにクラック（リフロークラック）が発生せず、半導体装置の信頼性を向上させる。