JPH11189765A

JPH11189765A - 絶縁性接着剤

Info

Publication number: JPH11189765A
Application number: JP36937497A
Authority: JP
Inventors: Ayako Fujii; 綾子藤井
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】接着層の膜厚を最適な厚さで一定にすること
ができ、かつ、半導体チップなどでの接着層で応力緩和
が達成できる絶縁性接着剤を提供する。【解決手段】（Ａ）（ａ）熱硬化性樹脂、（ｂ）硬化
剤、（ｃ）絶縁性粉末からなる熱硬化性樹脂組成物およ
び（Ｂ）上記熱硬化性樹脂組成物の硬化加熱条件で溶融
せず、接着剤硬化後の膜厚を実質的に規定する粒子径を
有する硬質プラスチック微粒子を必須成分とし、（Ｂ）
硬質プラスチック微粒子を（Ａ）熱硬化性樹脂組成物 1
00重量部に対して0.01〜1 重量部の割合に配合すること
を特徴とする絶縁性接着剤である。特に、（Ｂ）硬質プ
ラスチック微粒子のプラスチックが、ジビニルベンゼン
を含むモノマーを重合させたビニル系重合体であるもの
が好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のアッ
センブリや各種部品類の接着等に使用するもので、接着
層を常にある一定の膜厚に維持するための絶縁性接着剤
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置において、金属薄板（リード
フレームなど）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、素子の長期信頼性に影響を与
える重要な工程の一つである。近年、この接続方法とし
て、低融点の合金（半田）を用いてろう付けをする方法
の代わりに、作業性やコスト的に有利な導電性接着剤や
絶縁性接着剤を使用する方法が主流になってきている。

【０００３】最近のＩＣ／ＬＳＩ素子の高密度大型化、
４２アロイフレームから熱伝導性がよく低コストのＣｕ
フレームへの移行、ＢＧＡ用途で主として使用されてい
るプラスチック基板やポリイミドテープへの接着を背景
に、接着層での応力緩和が重要となっている。

【０００４】従来の絶縁性接着剤を用いてＩＣ／ＬＳＩ
素子をＣｕフレームに接着する場合、素子とＣｕフレー
ムとの熱膨張率の差から生じる応力により、チップクラ
ックが発生し、素子の信頼性が低下するという問題があ
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の絶縁性接着剤を
用いて素子を接着する場合、接着時の加重により接着剤
が広がり、接着層は限りなく薄くなってしまい、これが
薄くなればなるほど、素子とフレームの間に生じる応力
は大きく、チップクラックの発生率は高くなる。しかし
ながら、材料、装置の面からも接着層の膜厚を制御する
ことは非常に難しい。

【０００６】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、絶縁性接着剤の特性および半導体装置の設計上、
接着層を最適な膜厚に維持するための絶縁性接着剤を提
供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、接着層が厚くな
るほど、素子とフレームとの間に生じる応力が小さくな
るといった絶縁性接着剤の特性に着目し、後述する組成
の絶縁性接着剤を用いることによって、上記の目的を達
成できることを見いだし、本発明を完成したものであ
る。

【０００８】即ち、本発明は、（Ａ）熱硬化性樹脂組成
物および（Ｂ）上記熱硬化性樹脂組成物の硬化加熱条件
で溶融せず、接着剤硬化後の膜厚を実質的に規定する粒
子径を有する硬質プラスチック微粒子を必須成分とし、
（Ｂ）硬質プラスチック微粒子を（Ａ）熱硬化性樹脂組
成物 100重量部に対して0.01〜1 重量部の割合に配合す
ることを特徴とする絶縁性接着剤である。そして、特
に、（Ａ）熱硬化性樹脂組成物が（ａ）熱硬化性樹脂、
（ｂ）硬化剤および（ｃ）最大粒子径が硬質プラスチッ
ク微粒子の最大粒子径を超えない絶縁性粉末からなり、
また、（Ｂ）硬質プラスチック微粒子のプラスチック
が、ジビニルベンゼンを含むモノマーを重合させたビニ
ル系重合体であるものが好適である。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１０】本発明の絶縁性接着剤は、（Ａ）（ａ）熱
硬化性樹脂、（ｂ）硬化剤、（ｃ）絶縁性粉末からなる
熱硬化性樹脂組成物と（Ｂ）硬質プラスチック微粒子を
必須成分とするものである。これらの各成分について説
明する。

【００１１】本発明に用いる（Ａ）熱硬化性樹脂の成分
である（ａ）熱硬化性樹脂としては、例えば、尿素樹
脂、メラミン樹脂、メラミン−ホルマリン樹脂、フェノ
ール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ア
ルキド樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリウ
レタン樹脂、シリコーン樹脂、α−オレフィン無水マレ
イン酸樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げ
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。

【００１２】絶縁性接着剤が半導体装置のアッセンブリ
に用いられる場合には、（ａ）熱硬化性樹脂としてエポ
キシ樹脂を用いることがよい。エポキシ樹脂としては、
1 分子中に2 個以上のエポキシ基を有するものであれば
特に制限はなく、例えば、ビスフェノールＡグリシジル
エーテル、ビスフェノールＦグリシジルエーテル、フェ
ノールノボラック型エポキシ、フロログリシノールトリ
グリシジルエーテル、テトラグリシジルジアミノフェニ
ルメタン、トリグリシジルメタアミノフェノール、1,5-
ナフタレンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ナフタ
レンジオールジグリシジルエーテル、 4,4′−ビス（2,
3-エポキシプロポキシ）ビフェニル、レゾルシングリシ
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、2,2′−ジアリルビスフェノールＡグリシジル
エーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、フタル酸
ジグリシジルエステル、トリス（4-ヒドロキシフェニ
ル）メタントリグリシジルエーテル、1,3-ビス［3-（o-
2,3-エポキシプロポキシフェニル）プロピル］1,1,3,3-
テトラメチルジシロキサン、1,3-ビス［3-（2,3-エポキ
シプロポキシ）プロピル］1,1,3,3-テトラメチルジシロ
キサン等が挙げられ、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。

【００１３】本発明に用いる（ａ）熱硬化性樹脂に対し
ては必要な（ｂ）硬化剤が用いられる。（ｂ）硬化剤と
しては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノール
Ｆ、 4,4′−ジヒドロキシビフェニル、 2,2′−ジアリ
ルビスフェノールＡ、ハイドロキノン、フェノール系化
合物、 4,4′−ジアミノジフェニルスルフォン、 4,4′
−メチレンビス（2-エチルアニリン）、 4,4′−ジアミ
ノジフェニルメタン等のアミン系化合物、無水フタル
酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無
水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸
等の酸無水物、ジシアンジアミド、ジアミノマレオニト
リル及びその誘導体、アミンイミド化合物、ポリアミ
ン、エポキシとイミダゾールからなる付加反応物、アジ
ピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド等のヒ
ドラジド化合物が挙げられる。

【００１４】また、本発明においては、硬化促進剤のう
ち、硬化剤としての作用を有するものも（ｂ）硬化剤と
して包含する。例えば、2-メチルイミダゾール、2-エチ
ル−4-メチルイミダゾール、2-フェニル−4-メチルイミ
ダゾール、2-フェニル−4-メチル−5-ヒドロキシメチル
イミダゾール等のイミダゾール化合物またはこれらのヒ
ドロキシ安息香酸などの酸付加塩、Ｎ，Ｎ′−ジメチル
ピペラジン、2,4,6-トリス（ジメチルアミノメチル）フ
ェノール、4-ジメチルアミノピリジン等のアミン化合物
またはこれらのヒドロキシ安息香酸などの酸付加塩が挙
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。

【００１５】本発明に用いる（Ａ）熱硬化性樹脂組成物
の成分である（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を含まないことが望
ましい。このため、必要であれば、イオン交換水あるい
はイオン交換樹脂等で洗浄し、不純物を取り除くことが
できる。具体的な絶縁性粉末としては、例えばカーボラ
ンダム、炭化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化チタン等
の非酸化物粉末、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、これらは単独または混合して使用する
ことができる。これらの絶縁性粉末は、いずれも平均粒
径10μｍ以下であることが望ましい。また、絶縁性粉末
の最大粒子径が、後述する硬質プラスチック微粒子の最
大粒子径より小さいことが必須である。なお、絶縁性粉
末の最大粒子径が、硬質プラスチック微粒子の平均粒子
径より小さいことが好ましく、また、硬質プラスチック
微粒子の最小粒子径より小さいことがより好ましい。

【００１６】本発明に用いられる樹脂組成物は、上述し
た熱硬化性樹脂、硬化剤および絶縁性粉末を主成分とす
るが、本発明の目的に反しない限り、また、必要に応じ
て、希釈剤、消泡剤、カップリング剤その他の添加剤を
配合することができる。

【００１７】本発明に用いる（Ｂ）硬質プラスチック微
粒子は、使用する（Ａ）熱硬化性樹脂組成物の硬化加熱
条件で溶融しないプラスチックの微粒子であって、絶縁
性接着剤を加重硬化させたときの膜厚を実質的に規定す
ることができるものである。例えば、ジビニルベンゼン
を含むモノマーを重合させたビニル系重合体の微粒子を
挙げることができるが、かかるジビニルベンゼン系重合
体に限定されない。ジビニルベンゼン系重合体は、絶縁
性接着剤を150 〜200 ℃、35kg／cm²以上の条件で加重
硬化させた場合にも微粒子の最大粒子径とほぼ同じ寸法
に接着剤膜厚を制御することができる。そのような硬質
プラスチック微粒子は、無機質充填剤よりもはるかに均
一な粒子径分布、すなわち20，30μｍの平均粒子径で標
準偏差1μｍ以下のものが得られる。硬質プラスチック
微粒子の平均粒子径および粒子径分布は、硬質プラスチ
ック微粒子を添加した絶縁性接着剤の用途、使用目的、
使用半導体装置の設計等の面から、それらに適した平均
粒子径および粒子径分布を選ぶことができる。

【００１８】本発明の絶縁性接着剤に添加される硬質プ
ラスチック微粒子の量は、通常、熱硬化性樹脂組成物10
0 重量部に対して0.01〜1 重量部とする。

【００１９】本発明の絶縁性接着剤は、常法に従い上述
した各成分を十分混合した後、更にディスパース、ニー
ダ、三本ロールミル等による混練処理を行い、その後、
減圧脱泡して製造することができる。

【００２０】

【作用】本発明の絶縁性接着剤は、特に、熱硬化性樹
脂、硬化剤、絶縁性粉末を必須成分とする樹脂組成物
に、ジビニルベンゼンを主成分とし、均一な粒子径分布
をもつ硬質プラスチック微粒子を分散することにより、
目的を達成することができたものである。これを用いる
ことによって、絶縁性接着剤層の膜厚を、特性および半
導体装置の設計上の面から最適な膜厚に維持し、絶縁性
接着剤層での応力緩和を行い、信頼性の高い半導体装置
を製造することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】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よって限定されるもの
ではない。以下の実施例および比較例において「部」と
は特に説明のない限り「重量部」を意味する。

【００２２】実施例１エポキシ樹脂のＹＬ−９８０（油化シェルエポキシ社
製、商品名）20部、ジシアンジアミド1 部、絶縁性粉末
50部、硬化促進剤、粘度希釈剤、その他を混合し、さら
に三本ロールミルにより混練処理を行い、絶縁性樹脂組
成物（Ａ）を製造した。

【００２３】得られた絶縁性樹脂組成物（Ａ）100 部
に、平均粒子径20μｍ、標準偏差0.8の硬質プラスチッ
ク微粒子0.1 部をディスパースにより分散して絶縁性接
着剤を得た。

【００２４】実施例２実施例１で得た絶縁性樹脂組成物（Ａ）100 部に、平均
粒子径20μｍ、標準偏差0.8 の硬質プラスチック微粒子
0.5 部をディスパースにより分散して絶縁性接着剤を得
た。

【００２５】実施例３実施例１で得た絶縁性樹脂組成物（Ａ）100 部に、平均
粒子径30μｍ、標準偏差0.9 の硬質プラスチック微粒子
0.5 部をディスパースにより分散して絶縁性接着剤を得
た。

【００２６】比較例実施例１で得た絶縁性樹脂組成物（Ａ）をそのまま用い
て絶縁性接着剤とした。

【００２７】実施例１〜２および比較例で製造した絶縁
性接着剤について、接着剤層の膜厚、半導体チップの反
り、接着強度の試験を行った。その結果を表１に示した
が、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。

【００２８】

【表１】＊1 ：銀メッキしたリードフレーム（銅系）上に 4×12ｍｍのシリコン素子を接着し、所定の条件で硬化した後、マイクロメーターにて接着層の膜厚を測定した。＊2 ：銀メッキしたリードフレーム（銅系）上に 4×12ｍｍのシリコン素子を接着し、所定の条件で硬化した後、チツ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を測定した。＊2 ：銀メッキしたリードフレーム（銅系）上に2.0 ×2.0 ｍｍのシリコン素子を接着し、所定の条件で硬化した後、250 ℃の温度でテンションゲージを用いて測定した。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明および表１から明らかなよう
に、本発明の絶縁性接着剤は、接着層の膜厚を最適な厚
さで一定にすることができ、かつ、接着層での応力緩和
を達成したものである。また、硬質プラスチック微粒子
を分散させても接着強度に変化がないことから、信頼性
の高い半導体装置を提供することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）熱硬化性樹脂組成物および（Ｂ）
上記熱硬化性樹脂組成物の硬化加熱条件で溶融せず、接
着剤硬化後の膜厚を実質的に規定する粒子径を有する硬
質プラスチック微粒子を必須成分とし、（Ｂ）硬質プラ
スチック微粒子を（Ａ）熱硬化性樹脂組成物 100重量部
に対して0.01〜1 重量部の割合に配合することを特徴と
する絶縁性接着剤。
【請求項２】（Ａ）熱硬化性樹脂組成物が、（ａ）熱
硬化性樹脂、（ｂ）硬化剤および（ｃ）最大粒子径が硬
質プラスチック微粒子の最大粒子径を超えない絶縁性粉
末からなる請求項１記載の絶縁性接着剤。
【請求項３】（Ｂ）硬質プラスチック微粒子のプラス
チックが、ジビニルベンゼンを含むモノマーを重合させ
たビニル系重合体である請求項１又は２記載の絶縁性接
着剤。