JPS6049636A - チップのマウント方法 - 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】 本発明は半導体素子のチップをリードフレーム上にマウ
ントする方法に関するものである。

従来、チップのマウント方法としてはペースト状の導電
性接着剤をリードフレーム上にディスペンサー、スタン
ピング、スクリーン印刷などによシ所要量を所定の位置
に塗布し、次いでチップをその上に塔載し、熱盤上また
はオーブン中で加熱硬化させることによシチップをマウ
ントする方法がとられていた。これに対しチップに分割
する前にシリコーンウェハーに導電ペーストを塗布し、
適宜加熱して半硬化させた後、チップに分割しこれをリ
ードフレーム上に圧着し加熱硬化させることにより、チ
ップをマウントする別法が提案されている。後者の方法
は明らかに前者の方法に比し、工数の節減、レジンの立
上りによるチップ汚染の防止などの面ではすぐれたよい
方法である。しかしペースト状樹脂を加熱して半硬化さ
せる条件の調整が困難であるのが欠点である。即ち半硬
化が不十分であると樹脂の塗布面がタックフリーになら
ないし、半硬化が進みすぎると加熱しても樹脂の塗布面
が十分に粘着せず、所謂再活性化が十分でなく、チップ
マウントの接着力が著しく低下するのでいずれも望まし
くない。

本発明者らはこれらの点について種々検討した結果、塗
布後単に溶剤を揮発させるだけでタックフリーの樹脂塗
布面が直ちに得られるように、用いる熱硬化性樹脂組成
物として可溶可融性の固形樹脂を用いるとよいことを見
出し本発明をなすに至った。即ち本発明の方法に於いて
は樹脂塗布面をタックフリーにするのに全く半硬化の工
程を必要としないものである。

本発明は可溶可融性の固形エポキシ樹脂組成物、銀粉及
び溶剤よりなる導電性接着剤を用いることを特長とする
ものであり、該導電性接着剤を分割前のシリコーンウニ
・・−に塗布した後、溶剤を揮発させ粘着性がなく々る
まで乾燥し、次いでチップに分割し、更に得られた個々
のチップの樹脂塗布面を加熱したリードフレーム上に圧
着させ、硬化させることによるチップのマウント方法で
ある。

本発明のチップマウント方法の特長は、塗布面の乾燥は
単に溶剤の揮発のみで十分であり、樹脂の反応の調整を
要する半硬化は全く必要としないことであり、従って半
硬化条件の詳細な検討は全く必要でなく、再活性が容易
でしかもタックフリーな樹脂塗布面が容易に得られるこ
とである。しかも樹脂塗布面の厚さの調整が容易で均一
な厚さのものが得やすいこと、従って樹脂層がはみ出し
てチップ汚染をおこすおそれがないことなどの特長がお
る。このように本発明のチップのマウント方法は数々の
利点があり、半導体部品製造工業に於いて極めて有用な
ものである。

また本発明のチップマウント用の導電ペーストに於いて
はクロルイオン、アルカリ金属イオン等のイオン性不純
物は勿論のこと、プレッシャークツカーテストの際加水
分解されて出て来る加水分解性のクロル基を可及的に含
まないことが、半導体部品の信頼性向上、特に耐湿通電
テストによる性能劣化のないことのためには必須条件で
ある。

従りて用いるエポキシ樹脂組成物としては、クロルイオ
ン、アルカリ金属イオンなどのイオン性不純物がそれぞ
れ１０　ｐｐｍ以下であること、加水分解性り０．Ａ／
基が５００ｐｐｍ、好ましくは３００　ｐｐｍ以下であ
ることが好ましい。本発明の用途のためにはその高度信
頼性は上記の含有不純物量に比例して劣化していくこと
が知られているので、用いるエポキシ樹脂組成物として
高純度のものを用いることが望ましい。

本発明に用いる銀粉としては、ハロゲンイオン、アルカ
リイオン等のイオン性不純物の含有量がそれぞれ１０　
ｐｐｍ以下であり、粒径は０．１乃至５０μの範囲であ
り、要すればやや粗なフレーク状または樹枝状のものと
やや細い粒状のものとが適宜混合したものである。

まだ銀粉製造に際しては適宜滑剤として金属石鹸などを
添加してもよいが、その場合には熱水洗滌などによシ除
去することが好ましい。また洗滌は銀粒子表面の汚染の
除去、活性化にも効果があるが、粒度分布をかなシ変化
させることがあるので注意を要する。

本発明に於ける銀粉の混合割合としては、組成５− 物に対して７０〜９５重量％であることが望ましい。こ
れより少ないと沈降分離し易くなること、導電性が低く
なるとと々どで望ましくなく、それ以上用いても導電性
がさほど向上しないのにコストが著しく増大する上に接
着力などの低下をおこすので望ましくない。

本発明に用いるエポキシ樹脂組成物としては、可溶可融
性の固形であり、軟化点は６０℃以上であることが必要
である。液状または固形でも軟化点６０℃以下の場合に
はいずれも溶剤を揮発させただけではタックフリーの塗
布面を与え離いので好ましくない。上記要件を充たすた
めにはエポキシ樹脂が液状であっても硬化剤がやや高い
軟化点の固形であること、または硬化剤が液状であって
もエポキシ樹脂がやや高軟化点の固形であることなどに
よシ両者を配合した組成物として反応を併なわないで粘
着性のない固形となるものであればよい。しかし、本発
明の目的のためにはエポキシ樹脂、硬化剤共に軟化点６
０℃以上の固形のものであることが更に好ましい。更に
、本発明のエボ６− キシ樹脂組成物に於いては、硬化促進剤を含んでいるこ
とが硬化特性を適宜調整する上で好ましいのであるが、
硬化促進剤の使用量は少ないので、液状のものを使用し
ても固形の樹脂組成物の軟化点を大幅に低下させるおそ
れはない。なお、従来の導電性接着剤に於いては溶剤を
用いないか寸たは可及的に少なく用い、しかも可及的低
粘度であることが要望されていたので、上記エポキシ樹
脂組成としては液状のものが用いられて来たのである。

また本発明に用いるエポキシ樹脂は、加水分解性ハロゲ
ン基含有量が６００　ｐｐｍ以下、好ましくは３００　
ｐｐｍ以下であることが望ましい。そのために予めアル
カリ洗滌などの精製を行ってハロゲン含有量の減少をは
かったものであることが好ましい。またクロルイオン、
アルカリ金属イオンなどのイオン性不純物が１０　ｐｐ
ｍ以下であるととが望ましい。これらの条件を充たさ々
いて上記の不純物を多く含むものを用いると耐湿通電テ
ストなどの信頼性に於いて著しい劣化をきたすので好ま
しくない。更に本発明に用いるエポキシ樹脂は分子当り
平均２．５ケ以−ヒのエポキシ基を含有するものである
ことが望ましい。これよ多官能性が低すと硬化性が劣化
し、硬化物の耐熱性が著しく低下するので好ましくない
。

本発明に用いるエポキシ樹脂としては上記の要件を充た
すものであればいずれも同様に用いることが出来る。代
表的なものとしては次のようである。フロログルシシー
ルドリグリシジールエーテル、トリヒドロキシビフェニ
ルのトリグリシシールエーテル、テトラヒドロキシビス
フェノールＦのテトラグリシシールエーテル、テトラヒ
ドロキシベンゾフェノンのテトラグリシシールエーテル
、テトラフェノールのテトラグリシシールエーテル、エ
ポキシ化ノボラック、エポキシ化ポリビニルフェノール
、トリグリシシールイソシアヌレート、トリグリシシー
ルＳ−１リアジン、テトラグリシジールビロメリット酸
エステル、トリグリシシールトリメリット酸エステルな
どの３またはそれ以上の多官能のもの及びジグリシジー
ルレゾルシン、ジグリシジールビスフェノールＡ１ジグ
リシジールビスフェノールＦ１ジグリシジールビスフェ
ノ−／ｌ、５１ジヒドロキシベンゾフエノンのジグリシ
ジールエーテル、ジグリシジールオキシ安息香酸、ジグ
リシジールフタル酸類、ジグリシジールヒダントインな
どの２官能のものであり、官能性が２．５以上となるよ
うにとれらを適宜配合して用いることが耐熱性向上のた
めには望ましい。また特殊なタイプとしてアリル化ポリ
フェノールまだはメタアリル化ポリフェノールの過酸に
よるエポキシ化物のようにグリシシールエーテル基と核
置換のグリシシール基とを有しているものも上記の条件
を充たしているならば同様に用いることが出来る。

とれらの中、固形で軟化点６０’Ｃ以上のエポキシ化ノ
ボラック、特にオルソクレゾールノボラック系のものが
好ましい。

本発明に用いる硬化剤はエポキシ基と反応して架橋にあ
ずかる活性水素基を分子当り２．５ケ以上有する多官能
性のものであることが好ましい。このような活性水素を
有する化合物としては、多価９− フェノール類が特に好寸しい。多価フェノール類として
はフェノール類とホルマリンなどのアルデヒド類との縮
合物であシ、フリーフェノール類は５重量係以下、好ま
しくはＩＭ量係以下のものであることが望ましい。寸だ
フェノール類としては特にオルソクレゾールを用いたも
のが軟化点が高く、しかも溶融粘度の低いものが得やす
いので特に好ましい。

まだ硬化剤としてジシアンジアミドの微粉末を用いても
よい。何れの硬化剤を用いる場合にも、硬化促進剤とし
て、第３級アミンの有機酸またはフェノールの塩を用い
ることが好ましい。これらの硬化剤、硬化促進剤はいず
れもクロルイオン、アルカリ金属イオンなどのイオン性
不純物はそれぞれ１０　ｐｐｍ以下であるととが好まし
い。

本発明に用いる溶剤としては、沸点１２０℃乃至１５０
℃の非芳香族系のものが好ましく、セロソルブ類、カル
ピトール頻々とのようにグリコール類の低級アルキルモ
ノエーテル、ジエーテル、エーテルアセテートなどであ
る。芳香族系のもの１０− はリード線などの汚染をおこすおそれがあるので好まし
くない。またこれよシ沸点が低いと使用中過度に揮発し
易くて粘度、流動性が変動し易くなるので好ましくない
。逆に高いと硬化工程で完全に揮発しないで残存し硬化
物の物性を劣化させるので好ましくない。また本発明に
用いる溶剤はクロルイオン、ナトリウムイオンなどのイ
オン性不純物の含有量が１０　ｐｐｍ以下であることが
好ましい。更にエポキシ樹脂のように加水分解性ハロゲ
ン基を不純物として本質的に含まないものを溶剤として
選ぶことが好ましい。用いる溶剤の量は所望の流動性が
得られ、所望の厚さの塗布が容易となるように適宜調整
することが出来る。

本発明においては要すれば脱泡剤を適宜用いてもよい。

脱泡剤としては、シリコーン系、弗素系その他のものの
いずれでもほぼ同様に用られる。

但し芳香族系の低沸点の溶剤に含まれていないことが好
ましい。また、接点不良の原因にならないようにシリコ
ーン系のものは用いない方がよい。

イオン性不純物の試験方法は次のようである。

クロルイオンは、試料１５Ｓ＋をトルエン３０ｍＱに溶
かし、純水１００ｍ１！と２時間振盪復水層を遠心分離
し検液とする。次に検液１５ｃｃをホールピペットで採
取し、これに鉄メヨウバン６重量％の水溶液４．ｍＱ、
チオシアン酸水銀０．３重量％のエタノール溶液２ｍｅ
を加え、２５ｍＣになるまで純水で稀釈する。得られた
検液は分光光度用で４６０ｎｍの波長に於ける吸光度を
測定し、ブランクテストとの対比に於いて予め作成した
検量線を用いて不純物として含まれるクロルイオンの濃
度をめる。

ナトリウムイオンは、上記検液をフレームレス原子吸光
分析装置を用いて３３０．２ｎｍの波長の吸光度より、
ブランクテストとの対比において、予め作成した検量線
を用いて不純物として含まれるナトリウムイオン濃度を
める。

エポキシ樹脂の加水分解性クロル基の定量法は、樹脂１
０ｆをジオキサン３Ｑｍｕに溶かし、更に０．ＩＮＫＯ
Ｈ−ｘタノール溶液５０ｍｃと共に３０分間加熱還流さ
せ、次に生成したクロルイオンの量を００１ＮＡｇＮＯ
３でめ加水分解性塩素量とする。

プレッシャークツカーテストによる熱分解性クロルイオ
ンの測定法は次のようである。導電ペーストを２００℃
、３０分で硬化させ、次に硬化物を粉砕する。得られた
粉末試料２グを分解ルツボ中で、エタノール３ｍＣを加
えて十分浸漬させる。

次に純水４０ｍＱを加えた後、完全に密封し１２５℃、
２０時間処理する。処理後要すれば遠心分離し上澄液を
検液とする。

検液中のイオン性不純物の測定法は上記の通シである。

本発明の導電ペーストの製造方法は次のようである。

先ず所定量のエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、溶剤
をそれぞれ秤取し混練し均一溶液または分散液とする。

この場合混練には通常の攪拌槽、捕潰器、インクミルの
ような三本ロールなどを単独または適宜組合せて用いて
もよい。

次に所定量の銀粉を秤取し、上記樹脂溶液と混練し完全
に均一なペースト状にする。この場合にも攪拌槽、抽潰
器、三本ロールなどを適宜用いる。

１３− 得られたペースト状樹脂組成物を真空チャンバー中で脱
泡する。この場合樹脂組成物の液体の層が厚いと十分に
脱泡出来なくなるので１００ｍｍ、好ましくは５０ｍｍ
以下の薄い層に拡げてから真空脱泡することが好ましい
。

以上のようにして得られた導電ペーストは一１５℃また
はそれ以下の温度で貯蔵し輸送することが必要である。

これよ少高い温度では貯蔵寿命が著しく低下するので好
ましくない。

本発明の導電ペーストは従来品に比し次のような特長を
有している。

■高純度であること、即ちイオン性不純物は勿論のこと
、加水分解性クロル基の量が極めて少ない。その結果プ
レッシャークツカーテストに於けるイオン性不純物の溶
出量は少なく、実用上の信頼性は極めて高いものである
。

■作業性がすぐれていること、即ちチップに分割前のシ
リコンウェハーに塗布後浴剤を揮発させると直ちにタッ
クフリーの塗布面を与える。しかもこの塗布面は室温数
ケ月保存しても安定であシ、１４− １２０℃乃至２００℃に加熱すると溶融して粘着しゃす
い粘稠液状を呈し活性化が容易である。しかもオーブン
中２００℃、４０分；１８０℃、６０分；１５０℃、１
２０分以内に、熱盤上３５０℃、３０秒以内に、いずれ
も硬化可能である。

■その他の特性はいずれも従来品とほぼ同等である。

本発明の導電ペーストを用いたチップマウント方法は次
のようである。

チップに分割する前のシリコーンウエノ・−の接合ずべ
き面に本発明の導電ペーストを一面に均一の厚さに塗布
する。塗布はロールコータ−、スピンナー、スクリーン
印刷様々どにより自動的に精度よく行うことが出来る。

次にこのようにして得られた塗布膜より溶剤を揮発させ
ることによシタツクフリーとなるようにする。用いる溶
剤の沸点、種類、量などによシ乾燥条件は多少異るが乾
燥した風まだは熱風を当てること力どによシ速やかに乾
燥させるこ゛とが出来る。この場合、本発明の樹脂組成
物に於いては、この開始んど反応の進行は々く樹脂の性
状は殆んど変化しないにも拘らず、本来固形の樹脂組成
物を用いているので溶剤の揮発のみで再活性が容易であ
り、かつ所望のタックフリー性を有する樹脂塗布膜が容
易に、安定して、直ちに得られることが大きな特長の１
つである。

即ち、この間所謂半硬化させることによυ樹脂塗布膜の
タックフリー化をはかることは不要である。

一般に熱硬化性樹脂に於いて、Ａ状態の液状の樹脂を半
硬化させて再活性可能なり状態となし、更に高温に加熱
して不溶不融化して硬化させＣ状態となすことはよく行
われるととである。しかし、このような半硬化に基〈従
来品は、その調整は極めて困難でアシ、やや不十分であ
るとタックフリー性が不十分となり、やや行き過ぎると
タックフリー性は十分であっても再活性が不十分となり
、安定した接着性が得られ難くなるおそれがあるのが大
きな欠点であった。

本発明に於いては工程上のこの点を大幅な改善をはから
うとするものである。

本発明の塗膜乾燥の条件は室温でも十分であり、適宜温
度を上げて促進してもよい。

このようにしてシリコーンウェハー−の面にタックフリ
ーな樹脂塗布膜を形成せしめた後、所定の大きさのチッ
プに分割する。分割されたチップは予め１２０℃乃至１
８０℃に加熱したリードフレーム上の所定の位置に圧着
することによシ、チップの樹脂塗布面を再活性化させ粘
着させる。更に２００℃乃至３５０℃に加熱して硬化さ
せ接着させる。この際再活性化が安定してすぐれている
ので、接着性も極めて安定してすぐれている。

以上のように本発明のチップマウント方法は作業性が特
に安定してすぐれていること、及び得られた半導体部品
の信頼性が極めて高いことが従来法に比し大きな特長で
ある。

以下実施例につき説明する。

実施例 固形のクレゾールノボラックのグリシシールエーテル型
エポキシ樹脂のエチルセロソルブアセテートによる５０
重爺チ溶液３０重量部、固形のクレゾール系ノボラック
のエチルセロソルブアセテ−１フー ートによる５０重量−の溶液２５重量部、トリエチレン
ジアミンのレゾルシン塩０．０２重量部よシなるエポキ
シ樹脂組成物の溶液と銀粉７８重量部とを３本ロールで
混練して銀ペーストを得る。この場合用いたエポキシ樹
脂は軟化点７０℃、エポキシ当量２０５、数平均分子量
５８０、加水分解性クロル基４００　ｐｐｍであシ、用
いたノボラックは数平均分子量は４１０１軟化点６０℃
のものである。しかも溶剤、樹脂、硬化剤、硬化促進剤
は何れもクロルイオン、ナトリウムイオンはそれぞれ５
　ｐｐｍ以下のものである。得られた銀ペーストを直径
３インチのシリコーンウェハーの裏面ニスクリーン印刷
機でコーティングする。８０℃、３０分間乾燥し、溶剤
を揮発させると、樹脂コート面はタックフリーとな゛る
。一旦タツクフリーとなった樹脂は室温数ケ月は安定で
あり、加熱により再活性化が可能である。次にスクライ
バ−を用いてこのシリコーンウェハーを２ｍ角に個芹化
しチップとする。このチップのコート面を２００℃に加
熱したリードフレーム上に約１０秒間圧着し、更＝１８
− に２００℃のオーラフ９４０分間加熱して硬化させるこ
とによりチップをリードフレームにマウントする。銀ペ
ーストの硬化物の性能は第１表に、タンクフリーの樹脂
コート面の保存性は第１図に示す通りである。

比較例 液状のビスフェノールＡのグリシシールエーテル形エポ
キシ樹脂２０重量部、ジシアンジアミド１重量部、トリ
スジメチルアミノメチルフェノールのレゾルシン塩００
２重量部よりなる樹脂組成物と銀粉７９重量部とを３本
ロールで混練して銀ペーストを得る。この場合用いたエ
ポキシ樹脂はエポキシ当量１９５、数平均分子量４００
、加水分解性クロル基８００　ｐｐｍである。得られた
銀ペーストを実施例と同様に直径３インチのシリコーン
ウェハーの裏面にスクリーン印刷機でコーティングし、
次に８０℃、３０分間加熱しだがコート表面は粘着性が
残シタツクフリーの面は得られなかった。タックフリー
の面が得られないと重ねた場合に互に粘着したり、異物
が付着したシして汚染し易いので、後の工程を行うのに
不適出である。

更に加熱条件を強くし１５０℃、１５分で樹脂は半硬化
しタックフリーのコート面が得られた。但し一旦タツク
フリーとなった樹脂は不安定であり、室温３週間の保存
で再活性化が困難となる。次にスクライバ−を用いてこ
のシリコーンウェハーを２箇角に個片化しチップとする
。このチップのコーテイング面を２００℃に加熱したリ
ードフレーム上に約１０秒押ｌ−付はペーストを溶融し
粘着させ、更に２００℃のオーラフ９４０分間加熱して
硬化させることによシチップをリードフレーム上にマウ
ントする。

銀ペーストの硬化物の性能は第１表に、半硬化状態の樹
脂コート面の保存性は第１図に示す通りである。

第１表　銀ペースト硬化物の性能 プレッシャークツカーテスト１２５℃、４８時間処理で
溶出するクロルイオン量が極めて多く、このことはＩＣ
チップ上のアルミ電極の腐食を起し易いことを意味し実
用上の信頼性を著しく低下させている。また、一旦タツ
クフリーとなった樹脂コート面の室温での安定性が悪い
こと及びこれと関連して保存期間と共にマウント強度が
急激に低下するので、室温保存可能な期間が短がい。

２１−

【図面の簡単な説明】

第１図はチップにコートし乾燥させタックフリーとした
樹脂層の２５℃の保存期間に対するチップマウント強度
／３５０℃の変化を示す。 実線は実施例、破線は比較例である。 特許出願人　住友ベークライト株式会社２２−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）可溶可融性の固形エポキシ樹脂組成物５〜
   ３０重量部、［Ｆ］）銀粉７０〜９５重量部、及び（Ｃ
   ）溶剤よ、９−＆る導電性接着剤を、分割前のシリコー
   ンウェハーに塗布した後、溶剤を揮発させ粘着性がなく
   なるまで乾燥し、次いでチップに分割し、更に得られた
   個々のチップの樹脂塗布面を加熱したリードフレーム上
   に圧着させ硬化させることを特徴とする半導体チップの
   マウント方法。
2. （２）固形エポキシ樹脂組成物はいずれも軟化点６０℃
   以上の固形エポキシ化ノボラック、固形ノボラック及び
   硬化促進剤よシなるものである特許請求の範囲第（１）
   項記載のマウント方法。
3. （３）固形エポキシ樹脂組成物は加水分解性クロル基が
   ５００　ｐｐｍ以下である特許請求の範囲第（１）項ま
   たは第（２）項記載のマウント方法。