JPH04209689A - 絶縁性ペースト - Google Patents

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】

［０００１１

【産業上の利用分野］本発明は、半導体装置の組立て（
アッセンブ１月や各種部品等の絶縁接着に使用する絶縁
性ペーストに関し、特に半導体ペレットの大型化と高絶
縁性の要求に対応して改良されたものである。 ［０００２］ 【従来の技術】金属薄板（リードフレーム）上の所定部
分にＩＣ，ＬＳＩ半導体チップを接着する工程は、半導
体装置の長期信頼性に影響を与える重要な工程の一つで
ある。従来からこの接続方法として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
Ａｕ−３ｉ共晶法が主流であった。しかし、近年の貴金
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−３ｉ共晶法から半田を使用する方法、絶縁性
接着剤を使用する方法等に急速に移行しつつある。 ［０００３］Ｌかしながら、半田を使用する方法は、−
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、絶縁性接着剤を使用する方法では、通常エポ
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、信頼性の面でＡｕ−５ｉ共晶法に比較して満足
すべきものが得られなかった。絶縁性接着剤を使用する
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、樹脂や硬化剤が半導体素子用接着
剤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、近
年、ＩＣ，ＬＳＩやＬＥＤ等の半導体チップの大型化と
ワイヤボンディングなどプロセス処理条件などの高温化
に伴い、チップクラックの発生やチップ反り、接着力の
低下がおこり、問題となっていた。 ［０００４］

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたもので、高絶縁性であって耐湿性、耐
加水分解性、接着性に優れ、特に半導体チップの大型化
とプロセス条件の高温化に対応してチップの反りの少な
い高信頼性の絶縁性ペーストを提供することを目的とし
ている。 ［０００５］

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、耐湿性、耐加
水分解性、接着性に優れるとともにボイドの発生がなく
、半導体チップの大型化と高絶縁性に対応して信頼性の
高い絶縁性ペーストが得られることを見いだし、本発明
を完成したものである。 ［０００６］すなわち、本発明は、 （Ａ）ウレタンポリマーまたはウレタンオリゴマー（Ｂ
）多価アルコール化合物、 （Ｃ）撥水剤及び （Ｄ）絶縁性粉末 を必須成分とすることを特徴とする絶縁性ペーストであ
る。 ［０００７］以下、本発明の詳細な説明する。 ［０００８１本発明に用いる（Ａ）ウレタンポリマーま
たはウレタンオリゴマーとしては、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可
能であるが、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
ーが好ましく使用される。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またはポリブ
タジェンをアセト酢酸エステルオキシム、或いはフェノ
ール等のブロッキング剤でブロック化したものである。 具体的なものとしては、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、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
のブロック化されたウレタンのポリマーまたはオリゴマ
ーは室温で安定であるが１２０℃以上に加熱するとイソ
シアネート基を解離する性質をもっている。 ［０００９］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多価アルコール類が使用される。具
体的なものとしては、Ｒ−４５ＨＴ　（出光石油化学社
製、商品名）、三洋化成社製のポリエチレングリコール
、ポリプロピレングリコール、トーレシリコーン社製の
アルコール変性シリコーンＢＹシリーズ等が挙げられ、
これらは単独又は２種以上混合して使用される。これら
の多価アルコール類の水酸基は、前述したウレタンポリ
マーやオリゴマー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や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（ＮＧ
Ｏ）と多価アルコール化合物の水酸基（ＯＨ）の比（Ｎ
ＧＯｌｏＨ）が１．０〜１．２当撒の範囲であることが
望ましい。この比が１．０当撒未満又は１．２当量を超
えると所定の特性が得られず好ましくない。この反応系
を促進させる触媒としては、一般的にジアルキルチンジ
ラウレート等が使用される。 ［００１０１本発明に使用される（Ｃ）撥水剤としては
、例えばフルオロカーボン系、シリコーン系等があり具
体的には、ＫＴＬ４５０，６１０，５００Ｆ、ＫＴ４０
０（喜多村社製、商品名）、ＴＳＬ８２４１，８１８５
（東芝シリコーン社製、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することができる。 ［００１１１本発明に使用される（Ｄ）絶縁性粉末とし
ては、カーボンランダム、炭化はう素、窒化アルミニウ
ム、窒化チタン等の非酸化物のセラミック粉末、ベリリ
ウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、シリコン
等の酸化物粉末等が挙げられ、これらは単独又は２種以
上混合し使用することができる。これらの絶縁性粉末は
、アリカリ金属イオン、ハロゲンイオン等の不純物イオ
ンを含まないことが望ましい。またいずれも平均粒径旬
μｍ以下であることが好ましい。平均粒径が１０ａｍを
超えると、組成物の性状がペースト状にならず塗布性能
が低下し好ましくない。絶縁性粉末と樹脂成分［（Ａ）
＋　（Ｂ）　＋　（Ｃ）　］との配合割合は、重量比で
４０／６０〜９０／１０であることが望ましい。絶縁性
粉末が４０重量部未満では満足な絶縁性が得られず、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。 ［００１２１本発明の絶縁性ペーストは粘度調整のため
必要に応じて有機溶剤を使用することもできる。その溶
剤類としては、ジオキサン、ヘキサン、酢酸セロソルブ
、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る。 ［００１３］絶縁性ペーストの製造方法は、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。こうして製造した絶縁性ペーストはシリンジに充
填され、デイスペンサーを用いてリードフレーム上に吐
出し半導体チップを接合した後、ワイヤポンデイジグを
行い、樹脂封止して樹脂封止型の半導体装置の製造等に
使用される。 ［００１４］

【作用】本発明の絶縁性ペーストは、ウレタンポリマー
またはオリゴマー、多価アルコール化合物、撥水剤、お
よび絶縁性粉末を用いることによって、耐湿性、耐加水
分解性、接着性が向上してボイドの発生や断線不良がな
く、かつ半導体素子のワイヤボンディングにおける２８
０℃という苛酷な加熱条件を適用しても接着強度の劣化
がなくまたチップの反りを少なくさせることができた。 ［００１５］

【実施例】次に本発明を実施例によって具体的に説明す
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１〜３表１に示した各成分を三本ロー
ルで３回混練して絶縁性ペーストを製造した。比較例市
販のエポキシ樹脂ベースの溶剤型絶縁性ペーストを入手
した。 ［００１６］実施例１〜３および比較例の絶縁性ペース
トを用いて、半導体チップとリードフレームとを接着硬
化して半導体装置を製造した。これらについて接着強度
、加水分解性、浸水後の絶縁特性、チップの反りの試験
を行ったのでその結果を表２に示した。いずれも本発明
が優れており、本発明の顕著な効果が認められた。 ［００１７］接着強度は、２００μｍ厚のリードフレー
ム（銅系）上に４　Ｘ　１２ｍｍのシリコンチップをそ
れぞれの接着条件で接着し、３５０℃の温度でプッシュ
プルゲージを用いて測定した。加水分解性は、半導体チ
ップ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、加熱抽出を行ってクロルイオン
の量をイオンクロマトグラフィーで測定した。浸水後の
絶縁特性は、ＪＩＳ−Ｃ２１０３により測定した。チッ
プの反りは、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で示した。 ［００１８］

【表１】 ＊１　；出光石油化学社製、ポリブタジェン系フェノー
ルブロックイソシアネートプレポリマーの５０％ブチル
カルピトール溶液 ＊２：出光石油化学社製、末端水酸基化合物＊３：喜多
村社製 ＊４　：東芝シリコーン社製。 ［００１９］

【表２】　（単位） ＊　：Ｊ　ｌ５−Ｃ２１０３により測定。 ［００２０１ 【発明の効果］以上の説明および表２の結果から明らか
なように、本発明の絶縁性ペーストは、耐湿性、耐加水
分解性、接着性に優れ、ボイドの発生や反りが少なく、
半導体チップの大型化と高絶縁性に対応した信頼性の高
い電子機器を製造することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　（Ａ）ウレタンポリマーまたはウレタン
   オリゴマー、 （Ｂ）多価アルコール化合物、 （Ｃ）撥水剤及び （Ｄ）絶縁性粉末 を必須成分とすることを特徴とする絶縁性ペースト。