JP3209959B2 - ダイアタッチペースト - Google Patents
ダイアタッチペーストInfo
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/30—Die-attach connectors
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- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Description
の接着性及び速硬化性に優れた半導体接着用ペーストに
関するものである。
一歩をたどっており、これに伴う製造コスト削減は重要
な課題となっている。半導体パッケージ組立にはダイア
タッチペーストで半導体(ICチップ)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、及び低温硬化が生産上のポイントである。硬化の過
程はバッチ式オーブン法、インライン(熱盤等)で硬化
させる方法に大別されるが、コスト削減という観点から
インラインで硬化させる方法が広まりつつある。インラ
インで用いられるいわゆる速硬化性ペーストを用いた場
合の通常のダイマウント(チップ接着)工程は、150
℃から200℃で30秒から60秒の間で行われる。し
かし今後は更に低温、短時間硬化可能なペーストの開発
が望まれている。
は、特に大チップにおける耐半田クラック性が重要であ
り、半田接着時に高温にさらされた場合でもダイアタッ
チペースト層の剥離から生じるパッケージのクラックを
阻止するためにも、ダイアタッチペーストには特に低応
力性、吸湿処理後の接着性が要求される。
ポキシ樹脂を中心に、シアネート樹脂、ビスマレイミド
樹脂等が知られているが、例えば30秒以内に硬化が可
能であり且つ耐半田クラック性に適した特性を維持する
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。またその他の樹脂としてはアクリレ
ート樹脂が候補としてあげられるが、硬化収縮等の問題
があり接着性に乏しく実用に適するものは見いだされて
いなかった。
ば42アロイや銅等の金属が主流となっているが、最近
ではコンピューターの高性能化のため、BGA(ボール
グリッドアレイ)パッケージがさかんに用いられるよう
になってきた。そのため、チップ(半導体)とソルダー
レジスト(有機基板)との接着性がかなり重視されるよ
うになってきている。150℃〜200℃で60〜12
0分間かけて硬化させるペーストは既にエポキシ樹脂を
用いて商品化されているが、今後は生産性向上のため、
15分以内の硬化が求められるようになってきたため、
新しい材料の開発が必要となっている。
レート樹脂の欠点を改良し、低応力性、様々なフレーム
に対する接着性及び速硬化性に優れたダイアタッチペー
ストを提供するものである。
なアクリレート樹脂の欠点を改良すべく検討を行った結
果、ウレタンアクリレート又はメタクリレート樹脂、特
定のカップリング剤、重合開始剤の組み合わせが優れた
接着性、低応力性、耐半田クラック性を維持し、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であ
ることを見出した。しかし、耐半田クラック性に関して
はより吸湿処理条件の厳しいレベル(より高温・高湿
下)では半田リフロー後にダイアタッチ層の剥離に伴う
クラックが生じることが解った。そこで,疎水性の成分
Bを添加する事により接着力が強化され、吸湿処理後の
吸水率及び接着力の低下が少なく、より厳しい条件での
吸湿処理後でも充分な耐半田クラック性を有するダイア
タッチペーストを得ることに成功した。更にこのペース
トが有機基板に対して短時間(15分以内)で硬化させ
た場合も優れた接着力が得られることを見いだし本願発
明を完成させるに至ったものである。
成分とし、それぞれの重量比が[a]〜[f]で表され
るダイアタッチペーストである。 (A)ヒドロキシアルキルアクリル酸又はメタクリル
酸、ポリアルキレングリコール及びジイソシアネートを
反応させて得られるウレタンジアクリレートまたはメタ
クリレート、(B)末端にビニル基を有するブタジエン
及びアクリロニトリルの共重合体、(C)一般式(1
a)で示されるモノアクリレート又は一般式(1b)で
示されるモノメタクリレート、
数10以上の置換基)
有アクリレート又は一般式(3)で示されるリン酸基含
有メタクリレート、
3)
3)
シシラン、(F)有機過酸化物又はアゾ化合物、及び
(G)銀粉。 [a] 1≦ A/B≦25 [b] 0.3≦(A+B)/C≦6.0 [c] 0.001≦(D+E)/(A+B+C)≦
0.05 [d] 0.1≦ D/E ≦10 [e] 0.001≦ F/(A+B+C)≦0.05 [f] 0.60≦ G/(A+B+C+D+E+F+
G)≦0.85
リレートは常法により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、ジイソシアネートの反応に
より合成される。
は2−ヒドロキシエチルアクリレート又はメタクリレー
ト、2−ヒドロキシプロピルアクリレート又はメタクリ
レートがある。ポリアルキレングリコールの例としては
ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール、
ポリブチレングリコール、等がある。又、ジイソシアネ
ートの例としてはヘキサメチレンジイソシアネート、イ
ソフォロンジイソシアネート、トルエンジイソシアネー
ト及びその水素添加物等がある。
エン及びアクリロニトリルの共重合体の例としては、例
えばVTBN(宇部興産(株)・製)が挙げられる。成分
Aと成分Bの配合比は1≦A/B≦25であることが必
要である。1を下回ると初期接着性が劣り、25より高
いと耐湿接着性が低下する。
ではペースト化しても塗布作業性が悪く実用に適さな
い。そこで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(1a)
又は(1b)で示され、さらには置換基R1が脂環族、
及び/又は芳香族基を含み置換基R1中の全炭素数が1
0個以上であることが必須である。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。モノ(メタ)アク
リレートの例としては、一般式(1a)又は(1b)の
R1が、
加する事ができる。成分Aと成分Bに対する成分Cの割
合は0.3≦(A+B)/C≦6.0であることが好ま
しい。0.3を下回ると架橋密度極端に低下し、熱時接
着力が低下する。一方、6.0を上回ると粘度が高す
ぎ、塗布作業性が悪くなり好ましくない。更に、構成成
分A〜Fに対する成分Bの配合比は0.01≦B/(A
+B+C+D+E+F)であることが好ましい。0.0
1を下回ると耐湿接着性が損なわれるためである。
シシランとは例えば、信越化学工業(株)・製、KBM−
303等が知られている。成分Dと成分Eの総添加量は
成分A〜Cの総重量に対して0.001≦(D+E)/
(A+B+C)≦0.05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、0.05より
多いと成分Dと成分Eの反応に伴い粘度が著しく上昇す
るとともに接着性がかえって低下する。
であり一方がかけても本発明を具現する事はできない。
その構成比は0.1≦D/E≦10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。
混合することにより、脂環式エポキシが重合し、側鎖に
アルコキシシランがあるオリゴマーが生成し、界面への
接着が強固になると推定される。
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
ルブ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り、アゾ化合
物の例としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリ
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。
は単独あるいは硬化性を制御するため2種類以上を混合
して用いることもできる。更に、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。
の添加量としては0.001≦F/(A+B+C)≦
0.05であることがることが好ましい。0.001よ
り少ないと硬化速度が遅くなり、0.05より多いと接
着強度が低下したり、ペーストのポットライフが悪くな
り好ましくない。
しく、さらには平均粒径としては、0.5μm〜15μ
mが好ましい。平均粒径が0.5μmより小さいと製品
粘度が高くなり、ロール等の混練が不可能となり、また
平均粒径が15μmより大きいとディスペンサー等を用
いたペースト塗布時のノズル詰まり、または接着剤層の
厚みが制御しにくく好ましくない。添加量としては、全
ペーストに対し60重量%から85重量%の範囲である
ことが好ましい。60%に満たない場合、体積抵抗率が
高くなり、85%を超えるとペースト粘度が高くなり、
塗布作業性において好ましくない。
前述の重合禁止剤、消泡剤、界面活性剤、溶剤、チキソ
調整剤等の添加剤を用いることができる。以下本発明を
実施例で具体的に説明する。
一粘稠溶液とした後に25℃恒温器中にて3日間静置す
る。得られた溶液(ワニスという)25重量部に対し
て、銀粉(デグサ社製、SF−65)65重量部及び銀
粉((株)徳力化学研究所・製、TCG−1)10重量部
を混合し、再度3本ロールにて分散混練する。続いて真
空下脱泡処理をして銀ペーストを得た。
度計を用いて2.5rpmでの値を測定した。更に42
アロイ製フレームに得られた銀ペーストを塗布後6mm
角のチップをマウントし、熱盤上(175℃、40秒)
にて硬化させた。接着強度は常温(25℃)及び熱時
(250℃)にて自動せん断強度測定装置(DAGE社製,BT
-100)を用いて測定した。更に、全く同様な方法で、有
機基板に対する接着性も測定した。有機基板としてビス
マレイミド−トリアジン(BT)レジン製基板上にソル
ダーレジスト(太陽インキ社・製、PSR−4000/
CA−40)を形成したものを用いた。ペーストの硬化
はオーブン中(170℃15分)にて行った。
板の双方にて、ワイヤーボンディング温度(約250
℃)又は硬化後85℃、85%RH処理後の熱時強度に
おいても十分な接着強度が得られることが確認され、超
音波探傷機を用いてもチップの剥離は全く観測されなか
った(表1に示す)。
mX15mmのチップをマウント後硬化し、250℃に
てワイヤーボンディングを行いチップの剥離の有無を観
察した。
厚み200μmの銅フレームに6mmX15mmX0.
3mmのシリコンチップをペーストを用いて175℃、
40秒でペースト厚が20μmになるように接着し、接
触式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値を測定した。
20(住友ベークライト ・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X3回)にかけ、断面観察により内部クラッ
クの数を測定し耐半田クラック性の指標とした。
2mm) チップサイズ:7.5x7.5mm(アルミ配線のみ) リードフレーム:42アロイ 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 総合評価:ダイアタッチペーストとして使用できるもの
を○、使用不可能なものを×として評価した。
同一の方法にて銀ペーストを得、その特性を評価した。
結果は表1及び表2に示してあるとおりである。
ト、ポリブチレングリコール、イソフォロンジイソシア
ネートを反応させて得られるウレタンジアクリレート
(東亞合成(株)・製、M−1600) ウレタンアクリレート2:ヒドロキシエチルアクリレー
ト、ポリプロピレングリコール、イソフォロンジイソシ
アネートを反応させて得られるウレタンジアクリレート
(新中村化学工業(株)・製、UA−160PG) 変性ポリブタジエン:末端にビニル基を有するブタジエ
ン及びアクリロニトリルの共重合体(宇部興産(株)・
製、VTBN(1300X33))
=1,C=2 成分E:脂環式エポキシ基含有アルコキシシラン(信越
化学工業(株)・製、KBM−303) 重合開始剤1:キュミルパーオキシネオデカネート(日
本油脂(株)・製、パークミルND) 重合開始剤2:和光純薬工業(株)・製、2,2’−アゾ
ビスイソブチロニトリル 銀粉1:デグサ社製、SF−65(平均粒径:11μ
m) 銀粉2:(株)徳力化学研究所・製、TCG−1(平均粒
径:2μm)
リレート又はメタクリレートとウレタンアクリレート又
はメタクリレート、リン酸基を含むアクリレート又はメ
タクリレート、脂環式エポキシ基を含むアルコキシシラ
ンの組み合わせにより初期接着力、低応力性を発現さ
せ、更に変性ポリブタジエンを適当量配合することによ
り、初期接着、低応力性を維持し且つ耐湿接着性が優れ
結果として耐半田クラック性がより優れる事が明らかに
なった。
Claims (2)
- 【請求項1】 下記(A)〜(G)を必須成分とし、そ
れぞれの重量比が[a]〜[f]で表されるダイアタッ
チペースト。 (A)ヒドロキシアルキルアクリル酸又はメタクリル
酸、ポリアルキレングリコール及びジイソシアネートを
反応させて得られるウレタンジアクリレートまたはメタ
クリレート、(B)末端にビニル基を有するブタジエン
及びアクリロニトリルの共重合体、(C)一般式(1
a)で示されるモノアクリレート又は一般式(1b)で
示されるモノメタクリレート、 【化1】 (式中、R1:脂環族、及び/又は芳香族基を含み、炭素
数10以上の置換基) (D)一般式(2)で示されるリン酸基含有アクリレー
ト又は一般式(3)で示されるリン酸基含有メタクリレ
ート、 【化2】 (式(2)中、a:0又は1、b:1又は2、c:1又は2、b+c=
3) 【化3】 (式(3)中、a:0又は1、b:1又は2、c:1又は2、b+c=
3)(E)脂環式エポキシ基を有するアルコキシシラ
ン、(F)有機過酸化物又はアゾ化合物、及び(G)銀
粉。 [a] 1≦ A/B≦25 [b] 0.3≦(A+B)/C≦6.0 [c] 0.001≦(D+E)/(A+B+C)≦
0.05 [d] 0.1≦ D/E ≦10 [e] 0.001≦ F/(A+B+C)≦0.05 [f] 0.60≦ G/(A+B+C+D+E+F+
G)≦0.85 - 【請求項2】成分Gの平均粒径が0.5〜15μmであ
る請求項1記載のダイアタッチペースト。
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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1998
- 1998-03-17 JP JP06634098A patent/JP3209959B2/ja not_active Expired - Fee Related
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