JPH10237157A - 液状樹脂組成物および該液状樹脂組成物を使用して作製した半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機基板を使用するパッケージにおいて被着
面がソルダーマスクの場合でも、半導体素子と基板の密
着性が良好で、耐リフロー性、耐温度サイクル性に優れ
る高信頼性の液状樹脂組成物を提供し、ひいては本発明
の液状樹脂組成物を使用することで高信頼性のパッケー
ジを提供する。 【解決手段】 フィラー（Ａ）、常温で液状のエポキシ
樹脂（Ｂ）、硬化剤（Ｃ）を必須成分とし、常温で液状
のエポキシ樹脂（Ｂ）のうち少なくとも５ｗｔ％が加水
分解性塩素量が１０００ｐｐｍ以下である下記式（１）
で示される化合物であることを特徴とする液状樹脂組成
物及びこれを使用して作製した半導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＩＣ、ＬＳＩ等の半
導体素子を金属フレーム、有機基板等に接着する液状樹
脂組成物及びこれを使用して作製した半導体装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のエレクトロニクス産業の著しい発
展に伴い、トランジスタ，ＩＣ、ＬＳＩ、超ＬＳＩと半
導体素子における回路の集積度は急激に増大している。
このため、半導体素子の大きさも、従来長辺が数ｍｍ程
度だったものが１０数ｍｍと飛躍的に増大し、半導体素
子の高速化のため外部と電気的に接合するピンの数も２
００ピンを越えるようになってきている。このような動
向の中、ＱＦＰに代表される従来型のパッケージではピ
ン間隔が狭くなり実装時の位置精度の要求が一段と求め
られるようになってきている。そこでＢＧＡに代表され
る面実装タイプのパッケージの開発が急がれているが、
種々のＢＧＡタイプのなかでも、半導体素子を有機基板
に直接接着するタイプのパッケージが主流となりつつあ
る。このパッケージの場合、被着面は金めっき、ソルダ
ーマスク、銅箔、エッチングした有機基板表面の可能性
があるが、接着信頼性の点からソルダーマスクの面積が
増大する方向にある。

【０００３】ここで従来のダイアタッチペーストを使用
した場合、ソルダーマスクとの密着性はあまり良くなく
吸湿した後のパッケージを加熱処理するとダイアタッチ
ペーストとソルダーマスクの界面で剥離が生じ、パッケ
ージクラックの原因となっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は有機基板を使
用するパッケージにおいて被着面がソルダーマスクの場
合でも、半導体素子と基板の密着性が良好で、耐リフロ
ー性、耐温度サイクル性に優れる高信頼性の液状樹脂組
成物を提供し、ひいては本発明の液状樹脂組成物を使用
することで高信頼性のパッケージを提供するものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明はフィラー
（Ａ）、常温で液状のエポキシ樹脂（Ｂ）、硬化剤
（Ｃ）を必須成分とし、常温で液状のエポキシ樹脂
（Ｂ）のうち少なくとも５ｗｔ％が加水分解性塩素量が
１０００ｐｐｍ以下である下記式（１）で示される化合
物であることを特徴とする液状樹脂組成物及びこれを使
用して作製した半導体装置で、この液状樹脂組成物は、
従来より用いられている４２アロイ、銅フレームではも
ちろんのことソルダーマスクを有する有機基板との組み
合わせでも良好な密着性を示すため、耐リフローおよび
耐温度サイクルクラック性に優れるものである。

【０００６】

【化１】 （式中、Ｒ：−Ｈ あるいは アルキル基 Ｇ：グリシジル基）

【０００７】本発明に用いるフィラーは用いる分野が半
導体用途のためハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等
のイオン性不純物量が１０ｐｐｍ以下であることが望ま
しい。また要求特性により銀、金、銅、ニッケルなどの
金属フィラー、シリカ、窒化アルミ、窒化ボロンなどの
無機フィラーを単独あるいは併用して使用可能である。
形状としてはフレーク状、樹脂状、不定形あるいは球状
のものを単独あるいは混合して用いることができる。さ
らに粒径に関しては通常平均粒径が２〜１０μｍ、最大
粒径は５０μｍ程度のものが好ましく、比較的細かいフ
ィラーと粗いフィラーを混合して用いてもよい。

【０００８】また本発明に用いるエポキシ樹脂は常温で
液状の物に限定しているが、常温で液状の物でないとフ
ィラーとの混練において溶剤を必要とする。溶剤は気泡
の原因となり硬化物の接着強度、熱伝導率を低下させて
しまうので好ましくない。ここで常温で液状のエポキシ
樹脂とは例えば常温で固形のものでも常温で液状のエポ
キシ樹脂と混合することで常温で安定して液状を示す物
を含む。

【０００９】本発明に用いるエポキシ樹脂としては加水
分解性塩素量が１０００ｐｐｍ以下である式（１）で示
される化合物をエポキシ樹脂に対して少なくとも５ｗｔ
％含まれる。式（１）で示される化合物を含め一般にグ
リシジルアミンタイプのエポキシ樹脂は、特にカーボン
コンポジット、構造用接着剤などの用途で使用されてい
るが市販の物は加水分解性塩素量が例えば１〜５ｐｐｍ
と多く半導体用途での使用は困難である。また精製技術
の向上に伴い加水分解性塩素量の少ない樹脂も出現して
いるが、式（１）で示される化合物の加水分解性塩素量
が１０００ｐｐｍを越える場合には、得られた液状樹脂
組成物の含有塩素量が多くなりすぎ半導体製品の信頼性
の悪化につながるので使用できない。

【００１０】またエポキシ樹脂に対する割合が５ｗｔ％
以下の場合には、期待する密着性向上の効果が現れな
い。式（１）で示される化合物のみをエポキシ樹脂とし
て使用しても差し支えないが、他のエポキシ樹脂との併
用も可能である。併用可能なエポキシ樹脂は、例えば、
ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェノールノボ
ラック、クレゾールノボラック類とエピクロルヒドリン
との反応により得られるポリグリシジルエーテル、１、
６ージヒドロキシナフタレンジグリシジルエーテル、ブ
タンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリ
コールジグリシジルエーテル等の脂肪族エポキシ、ジグ
リシジルヒダントイン等の複素環式エポキシ、ビニルシ
クロヘキセンジオキサイド、ジシクロペンタジエンジオ
キサイド、アリサイクリックジエポキシーアジペイトの
ような脂環式エポキシ、さらにはｎ−ブチルグリシジル
エーテル、バーサティック酸グリシジルエステル、スチ
レンオサイド、エチルヘキシルグリシジルエーテル、フ
ェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテ
ル、ブチルフェニルグリシジルエーテル等のような通常
のエポキシ樹脂の希釈剤として用いられるものがあり、
これらは単独でも混合して用いても差し支えない。

【００１１】本発明で使用される硬化剤についてはイオ
ン性不純物が極めて少ないことが好ましい点を除きフェ
ノール系化合物、有機酸無水物、アミン化合物などの使
用が可能であり構造については特に限定されない。また
必要に応じ、３級アミン、イミダゾール類、トリフェニ
ルホスフィン、テトラフェニルホスフィンテトラフェニ
ルボレート等といった硬化促進剤として知られている化
合物を添加することもでき、さらに可とう性付与剤、消
泡剤、カップリング剤等を用いることもできる。

【００１２】本発明の製造方法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、混練後真空下脱
泡し樹脂ペーストを得るなどがある。以下実施例を用い
て本発明を具体的に説明する。配合割合は重量部で示
す。

【００１３】実施例 実施例１〜４ 粒径１〜３０μｍで平均粒径３μｍのフレーク状銀粉
（以下銀粉）とビスフェノール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、常温で液体、以下ビスＡエポキ
シ）、クレジルグリシジルエーテル（エポキシ当量１８
５）、４−（ジグリシジルアミノ）フェニルグリシジル
エーテル（分子蒸留品：エポキシ当量１０３、加水分解
性塩素量５４０ｐｐｍ、２５℃での粘度６．８ポイズ
以下エポキシＢ）、フェノールノボラック（水酸基当量
１０４、軟化点８０〜９０℃）、ジシアンジアミド、ジ
アザビシクロウンデセンを第１表に示す割合で配合し、
３本ロールで混練して液状樹脂組成物を得た。

【００１４】この液状樹脂組成物を真空チャンバーにて
２ｍｍＨｇで３０分間脱泡した後以下の方法により各種
性能を評価した。 粘度：Ｅ型粘度計（３°コーン）を用い２５℃、２．５
ｒｐｍでの値を測定し粘度とした。 接着強度(１)：６×６ｍｍのシリコンチップを液状樹脂
組成物を用いて銅フレームにマウントし１５０℃オーブ
ン中６０分間硬化した。硬化後自動マウント強度測定装
置（ＤＡＧＥ ＢＴ−１００）を用い２４０℃での熱時
ダイシェア強度を測定した。また硬化後のサンプルを８
５℃８５％７２時間吸水処理し２４０℃での熱時ダイシ
ェア強度を測定した。 接着強度(２)：６×６ｍｍのシリコンチップを液状樹脂
組成物を用いて有機基板（ソルダーマスク：太陽インキ
ＰＳＲ−４０００ＡＵＳ５／ＣＡ−４０ＡＵＳ２）にマ
ウントし１５０℃オーブン中６０分間硬化した。硬化後
接着強度（１）と同様に接着強度を測定した。イオン 性不純物：２００℃６０分硬化した後粉砕した試料
２ｇおよび純水４０ｍｌを抽出釜にいれ１２５℃２０時
間抽出した上澄みを検液としイオンクロマトグラフによ
り塩素量およびナトリウム量の測定を行った。

【００１５】実施例５ 用いるフィラーとして市販の破砕シリカ（平均粒径３μ
ｍ、最大粒径１６μｍ以下シリカ）を使用した他は実施
例１〜４と同様にして液状樹脂組成物を作製し評価し
た。

【００１６】比較例１〜４ 第２表に示す配合割合で実施例と全く同様にして導電性
樹脂ペーストを作製した。なお比較例３、４では使用す
るエポキシ樹脂として４−（ジグリシジルアミノ）フェ
ニルグリシジルエーテル（エポキシ当量１０４、加水分
解性塩素量１８００ｐｐｍ、２５℃での粘度１９ポイズ
以下エポキシＣ）を使用した。評価結果を第１表及び
第２表に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【発明の効果】本発明の液状樹脂組成物は銅、４２合金
等の金属フレームはもとより、ソルダーマスクを被覆し
た有機基板との密着性に優れるためＢＧＡなどのパッケ
ージに使用しても半田処理時にクラックが発生しないま
た温度サイクル処理においてもクラックが発生しない従
来になかった高信頼性の半導体素子接着用の導電性樹脂
ペーストである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 竜一 東京都品川区東品川２丁目５番８号 住友 ベークライト株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）フィラー、（Ｂ）常温で液状のエ
   ポキシ樹脂、（Ｃ）硬化剤を必須成分とし、常温で液状
   のエポキシ樹脂（Ｂ）のうち少なくとも５ｗｔ％が加水
   分解性塩素量が１０００ｐｐｍ以下である下記式（１）
   で示される化合物であることを特徴とする液状樹脂組成
   物およびこの液状樹脂組成物を使用して作製した半導体
   装置。 【化１】 （式中、Ｒ：−Ｈ あるいは アルキル基 Ｇ：グリシジル基）
2. 【請求項２】 請求項１記載の液状樹脂組成物を使用し
   て作製した半導体装置。