JPH04239141A - 半導体装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐湿性、耐加水分解性
、接着性に優れた絶縁性ペーストで半導体チップを接着
した、信頼性の高い半導体装置に関する。

【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ッキ面に加圧圧着するという
Ａｕ　−Ｓｉ　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　−Ｓｉ　共晶法から半田を使用する方法
、樹脂接着剤を使用する方法等に急速に移行しつつある
。

【０００３】しかしながら、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、樹脂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　−Ｓｉ　共晶法に比較して満
足すべきものが得られなかった。樹脂接着剤を使用する
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　−Ｓｉ　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
化と一方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の反り
、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、半導体チップの大型化に対応
して耐湿性、耐加水分解性、接着性に優れた絶縁性ペー
ストによりチップを接着し、ボイドの発生や断線不良が
なく、反りの少ない信頼性の高い半導体装置を提供する
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、後述する絶縁
性ペーストを用いることによって、耐湿性、耐加水分解
性、接着性に優れるとともにチップクラックや反りの少
ない、信頼性の高い半導体装置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を用いて、半導
体チップとリードフレームとを接着してなることを特徴
とする半導体装置である。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】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ボリブ
タジエ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）、ユーロック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、ポリブタジエン系
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（ＮＣ
Ｏ）と多価アルコール化合物の水酸基（ＯＨ）の比（Ｎ
ＣＯ／ＯＨ）が１．０〜　１．２当量の範囲であること
が望ましい。この比が　１．０当量未満又は　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。

【００１０】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。

【００１１】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、炭化ほう素、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。またこれらの絶縁性粉
末は、いずれも平均粒径１０μｍ　以下であることが好
ましい。平均粒径が１０μｍ　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。

【００１２】本発明に用いる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、ブチルカルビトールアセテート
、イソホロン等が挙げられる。

【００１３】本発明の半導体装置を製造するには、まず
それに用いる絶縁性ペーストを、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、
ディ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、ワイヤボンディングを行い、樹
脂封止して樹脂封止型などの半導体装置が製造される。

【００１４】

【作用】本発明の半導体装置は、ウレタンポリマーまた
はウレタンオリゴマー、多価アルコール化合物、撥水剤
、および絶縁性粉末を用いた絶縁性ペーストを接着剤と
して使用したことによって、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４
　×１２ｍｍという大型の半導体チップであって、ワイ
ヤボンディングにおける２８０　℃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。

【００１６】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。その絶縁性ペーストを用いて、
　２００μｍ　厚のリードフレーム（銅系）上に　４×
１２ｍｍのシリコンチップを、１７０　℃，９０分間の
接着条件で接着し、２８０　℃という加熱条件の下でワ
イヤボンディングをした後、常法により樹脂封止をして
半導体装置を製造した。

【００１７】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、接着条件を１８０　℃，６０分間とした以外は、
実施例と同じにして半導体装置を製造した。

【００１８】実施例１〜３および比較例の半導体装置に
ついて、接着強度、チップの反り、加水分解性、耐湿性
（バイアスＰＣＴ、ＰＣＴ）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。

【００１９】試験方法を説明すると、接着強度は、　２
００μｍ　厚のリードフレーム（銅系）上に　４×１２
ｍｍのシリコンチップをそれぞれの接着条件で接着し、
３５０　℃においてプッシュプルゲージを用いて測定し
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。加水
分解性は、半導体チップ接着条件で硬化させた後、　１
００メッシュに粉砕して、　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。耐湿性は、温度　１２１℃，圧力　２
気圧の水蒸気中における耐湿試験（ＰＣＴ）及び温度　
１２０℃，圧力　２気圧の水蒸気中に、印加電圧直流１
５Ｖを通電して耐湿試験（バイアス−ＰＣＴ）を行い評
価した。耐湿性の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示した。 なお、不良評価方法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不良と判定した。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【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、本発明の半導体装置は、特定の絶縁性ペース
トの使用によって、半導体チップの大形化、苛酷なプロ
セス条件の処理の下でも、耐湿性、耐加水分解性、接着
性に優れ、ボイドの発生や断線不良がなく、反りが少な
い信頼性の高いもので、半導体チップの大型化などに十
分対応できるものである。

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を用いて、半導体チップとリード
   フレームとを接着してなることを特徴とする半導体装置
   。