JPH02260546A

JPH02260546A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH02260546A
Application number: JP8129189A
Authority: JP
Inventors: Teru Okunoyama; 奥野山　輝; Hiroshi Inaba; 稲葉　洋志
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1990-10-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、ウレタン樹脂組成物を用いて、半導体チップ
とリードフレームを接着固定した半導体装置に関し、耐
湿性、耐加水分解性、接着性に優れるとともに半導体チ
ップの反りが少ないもので、特に大型チップの接着に好
適である。

（従来の技術）半導体装置の製造において、金属薄板（リードフレーム
）上の所定部分にＩＣ，ＬＳＩ等の半導体チップを接続
する工程は、半導体素子の長期信頼性に影響を与える重
要な工程の１つである。

従来からこの接続方法として半導体チップのシリコン面
をリードフレーム上の金メツキ面に加圧圧着するという
ＡＩＪ−ｓ＋共晶法が主流であった。

近年、貴金属、特に金の高騰を契機として、樹脂封止型
半導体装置では、Ａｕ−８ｉ共晶法から、半田を使用す
る方法、接着剤を使用する方法等に急速に移行しつつあ
る。　しかし、半田を使用する方法は、一部実用化され
ているが半田や半田ボールが飛散して電極等に付着し、
腐食断線の原因となることが指摘されている。　一方、
接着剤を使用する方法では、通常、シリカ粉末等を配合
したエポキシ樹脂が用いられ、約１０年前から一部実用
化されてきたが、信頼性面でＡｕ−３ｉ共晶法に比較し
て満足すべきものが得られなかった。

（発明が解決しようとする課題）接着剤を使用する場合は、半田法に比べて耐熱性に優れ
る等の長所を有しているが、その反面、使用される樹脂
や硬化剤が半導体素子の接着用として作られたものでな
いため、ボイドの発生や、耐湿性、耐加水分解性に劣り
、アルミニウム電極の腐食を促進し、断線不良の原因と
なることが多く、素子の信頼性はＡｕ−３ｉ共晶法に比
較して劣っていた。　また、最近、ＩＣ／ＬＳＩやＬＥ
Ｄ等の半導体チップの大型化に伴い、接着力の低下やチ
ップクラックが発生し、問題となっていた。

本発明は、上記の事情・欠点に鑑みてなされたもので、
半導体チップの大型化に対応して耐湿性、耐加水分解性
、接着性に優れるとともに半導体チップの反りが少ない
、信頼性の高い半導体装置を提供しようとするものであ
る。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意研究を
重ねた結果、特定の樹脂組成物を用いることによって、
目的が達成されることを見いだし、本発明を完成したも
のである。

すなわち、本発明は、（Ａ）ウレタンプレポリマー及び／又はウレタンオリゴ
マー、（Ｂ）多価アルコール化合物及び（Ｃ）絶縁性粉末を必須成分とする樹脂組成物を用いて、半導体チップと
リードフレームとを接着固定してなることを特徴とする
半導体装置である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明に用いる（Ａ）成分としては、ウレタンを形成す
るプレポリマーおよびオリゴマーのすべてのものが使用
できる。　これらの中でも末端活性イソシアネート基を
、活性水素化合物でブロック化したブロックイソシアネ
ートプレポリマーが好適である。　その代表的なものと
しては、末端活性イソシアネートを有するポリエステル
又はポリブタジェンを、アセト酢酸エステルオキシム、
フェノール等のブロッキング剤でブロック化したもので
ある。　具体的な化合物としては、デスモジュールＡＰ
ステーブル（バイエル社製、商品名）、ニーロックＱ−
９０６２＜出光石油化学社製、商品名）等が挙げられ、
単独又は２種以上混合して使用することができる。　こ
れらのブロック化されたウレタンのプレポリマーおよび
オリゴマーは室温で安定であるが１２０℃以上に加熱す
るとブロック化がはずれる性質をもっているものである
。

本発明に用いる（Ｂ）多価アルコール化合物としては、
可撓性、柔軟性を考慮して長鎖状のアルキル基を有する
ものや、ポリエステル系、ポリブタジェン系およびシリ
コーン系の多価アルコール類が使用できる。　具体的な
化合物としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピ
レングリコール（三洋化成社製）　、Ｒ−４５ＨＴ　（
出光石油化学社製、商品名）、アルコール変性シリコー
ンＢＹシリーズ（トーレ・シリコーン社製、商品名）等
が挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して使用さ
れる。

これらの多価アルコール化合物の水酸基は、前述したウ
レタン形成化合物から解離したイソシアネート基と反応
する。　ウレタンプレポリマー・オリゴマーと多価アル
コール化合物の配合割合は、解離イソシアネート基（Ｎ
ＧＯ）と多価アルコール化合物の水酸基（ＯＨ）の比（
ＮＧＯｌｏＨ）が１，０〜１．２当量の範囲内であるこ
とが望ましい。

この配合割合が１．０当量未満または１．２当量を超え
ると所定の特性が得られない、　このインシアネート基
と水酸基との反応系を促進する触媒として、−１的にジ
アルキルチンジラウレート等が使用される。

本発明に用いる（Ｃ）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不純物イオンを含まない
ことが必要である。　このため、必要があればイオン交
換水あるいはイオン交換樹脂等で洗浄して不純物を取り
除く、　このようなものとしてはカーボランダム、炭化
はう素、窒化はう素、窒化アルミニウム、窒化チタンな
どの非酸化物のセラミック粉末、ベリラム、マグネシウ
ム、アルミニウム、チタン、シリコンなどの酸化物粉末
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
平均粒径で１０μｌ以下であることが好ましい、　平均
粒径が１０μｍを超えると、樹脂組成物の性状がペース
ト状にならず塗布性能が低下して好ましくない、　　（
Ｃ）絶縁性粉末と、（Ａ）ウレタン形成化合物および（
Ｂ）多価アルコール化合物の樹脂成分との配合割合は、
重量比で６０／　４Ｇ〜９０／１Ｇであることが望まし
い、　絶縁性粉末が６０重量部未満であると満足なペー
スト性状が得られず、また９０重量部を超えると作業性
や密着性が低下し好ましくないからである。

本発明に用いる樹脂組成物の粘度調整のため、必要に応
じて有機溶剤を使用することができる。

その有機溶剤としては、ジオキサン、ヘキサン、酢酸上
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、ブチルカルピトールアセテー
ト、イソホロン等が挙げられ、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。

本発明に使用する樹脂組成物の製造方法は、常法に従い
各原料成分を十分混合した後、さらに例えば三本ロール
による混練処理をし、その後減圧脱泡して製造すること
ができる。　こうして製造した樹脂組成物は、シリンジ
に充填し、デイスペンサーを用いてリードフレーム上に
吐出し、リードフレームと半導体チップを加熱して接着
固定する。　次いでワイヤーボンディングを行い、その
後樹脂で封止して樹脂封止型半導体装置を製造する。　
この半導体装置は２８０℃で加熱しても、大型チップの
反り変形が極めて少なく、優れた接着力を有するもので
ある。

（実施例）次に本発明を実施例によって説明するが、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、　実施例
及び比較例において１部」とは特に説明のない限り「重
量部Ｊを意味する。

実施例　１〜３第１表の実施例１〜３に示した各成分を三本ロールによ
り３回混練して一液性の絶縁性接着剤を製造した。

比較例市販のエポキシ樹脂ベースの溶剤型半導体用接着剤を入
手して比較例とした。

実施例１〜３および比較例の樹脂組成物を用い、第１表
に示した半導体チップ接着条件により、半導体チップと
リードフレームとを接着固定して、半導体装置を製造し
た。　これらの半導体装置について接着強度、加水分解
イオン、耐湿性、半導体チップの反りの試験を行った。

　その結果を第１表に示したがいずれも本発明の顕著な
効果が認められた。

本発明の半導体装置の接着強度の試験は、２００μｍ厚
のリードフレーム上に４ｘ１２ｍｍのシリコンチップを
接着し、３５０℃における接着強度を１ツシユプルゲー
ジを用いて測定した。　加水分解性イオンの試験は、半
導体チップの接着条件で硬化させた後、１００メツシユ
に粉砕して、１８０℃で２時間加熱抽出を行い、抽出さ
れたＣ１イオンの藍をイオンクロマトグラフィーで測定
した。　耐湿性試験は、温度１２１℃、圧力２気圧の水
蒸気中における耐湿試験ｃ　ｐ　ｃ　’ｒ　＞と、温度
１２０℃、圧力２気圧の水蒸気中で印加電圧直流１５Ｖ
を通電する耐湿試験（バイアス−ＰＣＴ）とを、各半導
体装置について行って評価した。　耐湿性試験に供した
半導体装置は各々６０個で、時間の経過に伴う不良発生
数を第１表に示した。　なお、不良発生数は、半導体装
置を構成するアルミニウム電極の腐食によるオープン又
はリーク電流が許容値の５００％以上への上昇をもって
判定した。　反り試験は、硬化後のチップ表面を表面粗
さ計で測定し、チップ中央部と端部との距離の差で示し
た。

〔発明の効果］以上の説明および第１表から明らかなように、本発明の
半導体装置は、半導体チップとリードフレームとの接着
に特定の樹脂組成物を用いたことによって、優れた耐湿
性、耐加水分解性を示し、その結果アルミニウム電極の
腐食による断線不良等が起こらず、ボイドの発生もなく
半導体チップの反りが少なく、また接着性、特に熱時の
接着性に優れたもので、信頼性の高い製品を得ることが
できる。

特許出願人　東芝ケミカル株式会社

Claims

【特許請求の範囲】１（Ａ）ウレタンプレポリマー及び／又はウレタンオリ
ゴマー、（Ｂ）多価アルコール化合物及び（Ｃ）絶縁性粉末を必須成分とする樹脂組成物を、用いて、半導体チップ
とリードフレームとを接着固定してなることを特徴とす
る半導体装置。