説明

樹脂組成物及び樹脂組成物を使用して作製した半導体装置

【課題】 吸湿下でもNi−Pdリードフレームへの良好な密着性を示す樹脂組成物及び該樹脂組成物を半導体用ダイアタッチ材料とすることにより耐半田クラック性等の信頼性に優れた半導体装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、半導体素子を接着する樹脂組成物であって、銀粉(A)、グリシジル基を有する化合物(B)、同一芳香族環に少なくとも2つの水酸基を有する化合物(C)を必須成分とすることを特徴とする樹脂組成物および該樹脂組成物を用いた半導体装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂組成物及び該樹脂組成物を使用して作製した半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
環境対応の一環として半導体製品からの鉛撤廃が進められている中、半導体製品の外装めっきからの脱鉛化の目的でリードフレームのめっきをNi−Pdに変更する場合が増えてきている。ここでNi−Pdめっきは表面のPd層の安定性を向上する目的で薄く金めっき(金フラッシュ)が行われるが、Ni−Pdめっきそのものの平滑性および表面の金の存在のため通常の銀めっき銅フレーム等と比較すると接着力が低下する。また基板実装時に使用する半田も鉛フリー半田が使用されるため、錫−鉛半田の場合よりリフロー温度を高くする必要がある。接着力の低下およびリフロー温度の高温化に基づくストレスの増加のため、リフロー中に半導体製品中に剥離ひいてはクラックが発生しやすくなるため半導体製品の構成材料はより高いリフロー耐性を有する必要がある。
そこで従来より使用されているダイアタッチペースト(例えば、特許文献1参照)よりもNi−Pdめっきフレームへの密着性に優れる、特に吸湿下においてもNi−Pdめっきフレームへの密着性に優れる材料が望まれているが、満足なものはなかった。
【特許文献1】特開2000−273326号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は、吸湿下においてもNi−Pdめっきフレームへの良好な密着性を示す樹脂組成物及び本発明を半導体用ダイアタッチ材料として使用した特に耐半田クラック性等の信頼性に優れた半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
このような目的は、下記[1]〜[5]に記載の本発明により達成される。
[1] 半導体素子を接着する樹脂組成物であって、(A)銀粉、(B)グリシジル基を有する化合物、(C)同一芳香族環に少なくとも2つの水酸基を有する化合物を必須成分とすることを特徴とする樹脂組成物。
[2] 化合物(C)がカテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、ピロガロール、ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシ安息香酸から選ばれる少なくとも1種である第[1]項記載の樹脂組成物。
[3] 化合物(C)が化合物(B)に対して1〜20重量%含まれる第[1]又は[2]項記載の樹脂組成物。
[4] 化合物(B)の一部として、ポリアルキレンオキサイドユニットを骨格に有しかつグリシジル基を有する化合物を含む第[1]、[2]又は[3]項記載の樹脂組成物。
[5] 第[1]〜[4]項のいずれかに記載の樹脂組成物をダイアタッチ材料として用いて製作されることを特徴とする半導体装置。
【発明の効果】
【0005】
本発明の樹脂組成物は、吸湿下においてもNi−Pdめっきフレームと良好な接着力を示すことができるので、本発明をダイアタッチ材料として使用することでこれまでにない高信頼性の半導体装置の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
本発明は、銀粉、グリシジル基を有する化合物、同一芳香族環に少なくとも2つの水酸基を有する化合物を必須成分とする樹脂組成物であり、同一芳香族環に少なくとも2つの水酸基を有する化合物を用いることにより、吸湿下においてもNi−Pdめっきフレームと良好な接着力を示すことができるものである。
以下、本発明について詳細に説明する。
【0007】
本発明では通常電子材料用として市販されている銀粉(A)を使用する。このような銀粉としては、還元粉、アトマイズ粉等が入手可能で、好ましい粒径としては平均粒径が1〜30μmである。これ以下では樹脂組成物の粘度が高くなりすぎ、これ以上ではディスペンス時にノズル詰まりの原因となりうるからであり、電子材料用以外の銀粉ではイオン性不純物の量が多い場合があるので注意が必要である。形状はフレーク状、球状等特に限定されないが、好ましくはフレーク状のものを使用し、通常樹脂組成物中70〜90重量%含まれる。銀粉の割合がこれより少ない場合には導電性が悪化し、これより多い場合には樹脂組成物の粘度が高くなりすぎるためである。
【0008】
グリシジル基を有する化合物(B)としては、イオン性不純物の含有量が少なく、室温で液状のエポキシ化合物が好ましい。このような化合物としてはビスフェノールA、ビスフェノールFといったビスフェノール類をグリシジルエーテル化したもの、フェノールノボラック、クレゾールノボラックといったフェノール類をグリシジルエーテル化したもの、アミノフェノールのエポキシ化物などが挙げられるがこれに限定されるものではない。また液状化、低粘度化の目的で脂肪族グリシジルエーテル類、水素添加により脂肪族環にしたグリシジルエーテル類、脂環式エポキシ化合物、1官能エポキシ化合物等を使用することも可能である。
本発明では特に低応力性が必要な場合には、化合物(B)の一部として骨格にポリアルキレンオキサイドユニットを有するエポキシ化合物も使用可能である。例えば、両末端にビニルエーテル基を有するポリアルキレンオキサイドに2倍モル以上のビスフェノールAをマイケル付加させた後、残存する水酸基をグリシジルエーテル化した化合物などが挙げられる。
【0009】
本発明では硬化剤として、同一芳香族環に少なくとも2つの水酸基を有する化合物(C)を使用する。このような化合物を使用するのは、良好な接着性を得るためで特に難接着性のNi−Pdめっきフレームへの接着力の向上に効果的である。このような化合物(C)としてはカテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、ピロガロール、ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシ安息香酸などが挙げられこれらを単独であるいは併用して使用することが可能である。より好ましくはジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシ安息香酸である。これらの化合物(C)はグリシジル基を有する化合物(B)に対して1〜20重量%含まれる。これより少ないと目的とする接着力向上効果が十分でなく、これより多い場合には樹脂組成物の粘度が高くなりすぎるためである。
【0010】
本発明では上記以外のエポキシ樹脂硬化剤を使用することが可能である。例えば、フェノール系化合物、有機酸無水物、アミン化合物、イミダゾール類などが挙げられる。またリン系、アミン系等の反応触媒を使用することも可能である。
本発明の樹脂組成物には、必要によりカップリング剤、消泡剤、界面活性剤等の添加剤を用いることができる。
本発明の樹脂組成物は、例えば各成分を予備混合した後、3本ロールを用いて混練した後真空下脱泡することにより製造することができる。
【0011】
本発明の樹脂組成物を用いて半導体装置を製作する方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、市販のダイボンダーを用いて、リードフレームの所定の部位に樹脂組成物をディスペンス塗布した後、チップをマウントし、加熱硬化する。その後、ワイヤーボンディングして、エポキシ樹脂を用いてトランスファー成形することによって半導体装置を製作する。またはフリップチップ接合後アンダーフィル材で封止したフリップチップBGAなどのチップ裏面に樹脂組成物をディスペンスしヒートスプレッダー、リッドといった放熱部品を搭載し加熱硬化するなどである。
【実施例】
【0012】
[実施例1〜2]
銀粉(A)としては平均粒径8μm、最大粒径30μmのフレーク状銀粉(以下銀粉)を、化合物(B)としてはビスフェノールAとエピクロルヒドリンとの反応により得られるジグリシジルビスフェノールA(エポキシ当量180、室温で液体、以下化合物B1)、化合物(C)としては、2,3−ジヒドロキシナフタレン(融点163℃、以下化合物C1)を使用した。クレジルグリシジルエーテル(エポキシ当量185、以下CGE)、キュアゾール2MZ−A(四国化成工業(株)製、融点248〜258℃、以下2MZ−A)、グリシジル基を有するシランカップリング剤(信越化学工業(株)製、KBM−403E、以下エポキシシラン)を表1のように配合し、3本ロールを用いて混練し、脱泡することで樹脂組成物を得た。配合割合は重量部である。
[実施例3]
使用する化合物(C)として2,5−ジヒドロキシ安息香酸(ゲンチジン酸:融点206℃、以下化合物C2)を使用する以外は実施例1と同様に樹脂組成物を作製した。
[実施例4]
使用する化合物(B)として骨格にポリアルキレンオキサイドを有するエポキシ化合物(大日本インキ工業(株)製、EXA―4850−1000、エポキシ当量347、以下化合物B2)を使用した以外は実施例1と同様に樹脂組成物を作製した。
【0013】
[比較例1]
表1に示す割合で配合し実施例1と同様に樹脂組成物を得た。
【0014】
[比較例2]
フェノールノボラック樹脂(水酸基当量104、軟化点85℃、以下PN)を使用し実施例1と同様に樹脂組成物を作製した。
得られた樹脂組成物(ダイアタッチペースト)を以下の方法により評価した。評価結果を表1に示す。
【0015】
評価方法
・接着強度:樹脂組成物を用いて、6×6mmのシリコンチップを金フラッシュしたNi−Pdフレームにマウントし、150℃オーブン中15分硬化した。硬化後ならびに吸湿(85℃、85%、72時間)処理後に自動接着力測定装置を用い260℃での熱時ダイシェア強度を測定した。260℃熱時ダイシェア強度が40N/チップ以上の場合を合格とした。接着強度の単位はN/チップ。
・耐リフロー性:表1に示す樹脂組成物を用い、下記の基板(リードフレーム)とシリコンチップを150℃15分間硬化し接着した。ダイボンドしたリードフレームを封止材料(スミコンEME−7026、住友ベークライト(株)製)を用い封止し半導体装置(パッケージ)とし、60℃、相対湿度60%、192時間吸湿処理した後、IRリフロー処理(260℃、10秒、3回リフロー)を行なった。処理後のパッケージを超音波探傷装置(透過型)により剥離の程度を測定した。ダイアタッチ部の剥離面積が10%未満の場合を合格とした。剥離面積の単位は%。
パッケージ:QFP(14×20×2.0mm)
リードフレーム:金フラッシュしたNi−Pdフレーム
チップサイズ:6×6mm
樹脂組成物硬化条件:オーブン中150℃、15分
【0016】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0017】
本発明の樹脂組成物は、Ni−Pdめっきフレームと良好な接着力を示すので、本発明をダイアタッチ材料として使用することでこれまでにない高信頼性の半導体装置の提供が可能となる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体素子を接着する樹脂組成物であって、(A)銀粉、(B)グリシジル基を有する化合物、(C)同一芳香族環に少なくとも2つの水酸基を有する化合物を必須成分とすることを特徴とする樹脂組成物。
【請求項2】
化合物(C)がカテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、ピロガロール、ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシ安息香酸から選ばれる少なくとも1種である請求項1記載の樹脂組成物。
【請求項3】
化合物(C)が化合物(B)に対して1〜20重量%含まれる請求項1又は2記載の樹脂組成物。
【請求項4】
化合物(B)の一部として、ポリアルキレンオキサイドユニットを骨格に有しかつグリシジル基を有する化合物を含む請求項1、2又は3記載の樹脂組成物。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物をダイアタッチ材料として用いて製作されることを特徴とする半導体装置。

【公開番号】特開2006−193625(P2006−193625A)
【公開日】平成18年7月27日(2006.7.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−6999(P2005−6999)
【出願日】平成17年1月14日(2005.1.14)
【出願人】(000002141)住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Fターム(参考)】