JP6675155B2 - 半導体用ダイアタッチペースト及び半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子を金属フレームなどの支持部材上に接着、固定する際に用いられる半導体用ダイアタッチペースト及びそれを用いて得られる半導体装置に関する。

従来、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体素子は、リードフレームと称する金属片にマウントしＡｕ／Ｓｉ共晶法或いはダイアタッチペーストと称する接着剤を用いて固定した後、リードフレームのリード部と半導体素子上の電極とを細線ワイヤ（ボンディングワイヤ）により接続し、次いでこれらをパッケージに収納して半導体製品とすることが一般的であった。また、ダイアタッチペーストには、目的に応じて要求される性能を発現させるために、１種又は数種の添加剤がその用途に応じて使用されている。

ここで、ダイアタッチペーストのチキソトロピック性が低いと、基板表面状態によってはペースト中に含まれる樹脂成分が基板に滲み出す、いわゆるブリードアウトと呼ばれる現象が生じる。この問題を解消しようと、チキソトロピック性を十分に発現させるために、添加剤としてシリコーンゴム微粉末又はシリカ粒子を添加し、ブリードアウトの発生の抑制や作業性を改善する技術が知られている（特許文献１〜２参照）。

また、熱硬化性樹脂においては、特定量のセルロース樹脂を含有させることによって、揺変性に優れ、良好な塗布適性を有し、導電性ペースト中の樹脂とともに導電性フィラーが基板に滲み出す、いわゆるブリードアウトを抑制する技術が知られている（特許文献３参照）。

また、分子中に憐原子を含む有機チタン化合物を添加することで、樹脂と充填材の親和性を向上させることにより、基板へのブリードアウトを抑制する技術も知られている（特許文献４参照）。

また、チキソトロピック性付与を目的として、脂肪酸アマイドワックスやベントナイトを添加剤として用いることが知られている（特許文献５参照）、

また、ブリードアウトの抑制に関するものではないが、導電性ペーストにおける導電性粉末の分散性を高めることを目的として、導電性ペースト中に高分子系イオン性分散剤を添加剤として用いることが知られている（特許文献６参照）。

特開平５−３３５３５３号公報 特開平７−１０２２２５号公報 特開２０１２−８４４４０号公報 特開２００８−２８３１９９号公報 国際公開第２００５／１０８４９３号 特開２０１０−１３５１８０号公報

しかしながら、上記したような添加剤は粉体として添加される場合が多いため、添加される樹脂への分散が非常に重要な要素となる。分散不良を起こした場合には、十分な効果が得られなかったり、外観不良を起こしたり、等の不具合が生じるおそれがある。

本発明は、樹脂組成物のチキソトロピック性を向上させるため熱硬化性樹脂に添加剤を添加する場合であっても、優れた分散性を示し、ブリードアウトを抑制して垂れや滲みを防ぎ、また優れた保存安定性と作業性を有するダイアタッチペーストを提供すること、及び、そのようなダイアタッチペーストを用いた信頼性の高い半導体装置を提供すること、を目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定の添加剤を含むエポキシ樹脂を主成分とするダイアタッチペーストが、上記の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の半導体用ダイアタッチペーストは、（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）硬化剤と、（Ｃ）硬化促進剤と、（Ｄ）ポリカルボン酸を主骨格とする高分子イオン性分散剤と、（Ｅ）球状充填材と、を必須成分として含有することを特徴とする。

また、本発明の半導体装置は、半導体素子が支持部材上に固定された半導体装置であって、前記半導体素子と前記支持部材とが、上記半導体用ダイアタッチペーストを介して固定されてなることを特徴とする。

本発明の半導体用ダイアタッチペーストは、作業性、保存安定性に優れ、接着性が良好なダイアタッチペーストであり、半導体接着用途に好適である。
本発明の半導体装置によれば、上記の特性を有する半導体用ダイアタッチペーストを用いて半導体素子を支持基板上に接着しており、耐半田リフロー性が高く、信頼性の高い半導体装置が得られる。

本発明の一実施形態である半導体装置を示す断面図である。

以下、本発明の半導体用ダイアタッチペースト及びその製造方法、並びに半導体装置について詳細に説明する。

本発明の半導体ダイアタッチペーストは、上記した通り、（Ａ）成分〜（Ｅ）成分を必須成分として含有するものである。まず、これら必須成分について説明する。

本発明の半導体ダイアタッチペーストに用いられる（Ａ）エポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する公知のエポキシ樹脂であれば、特に限定されるものではない。すなわち、接着性を発現するエポキシ樹脂であれば制限されずに使用できる。

この（Ａ）エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、多官能型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、グリシジル変性ポリブタジエン樹脂、グリシジル変性トリアジン樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂、可とう性エポキシ樹脂、メタクリル変性エポキシ樹脂、アクリル変性エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、などが挙げられる。この（Ａ）エポキシ樹脂は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

この（Ａ）エポキシ樹脂は、常温で液状であることが好ましいが、常温で固体のものであってもよい。エポキシ樹脂が固体の場合は、他の液状エポキシ樹脂又は反応性希釈剤や溶剤により希釈し、液状にして用いることができる。

なお、上記（Ａ）エポキシ樹脂は、樹脂中に可とう性エポキシ樹脂を２〜４５質量％含有することが好ましく、可とう性エポキシ樹脂としては、特にエポキシ当量が２００〜２０００の範囲の可とう性エポキシ樹脂であることが好ましいものとして挙げられる。

可とう性エポキシ樹脂を上記（Ａ）エポキシ樹脂中に２〜４５質量％含むことにより、作業性の良好な半導体用ダイアタッチペーストが得られる。可とう性エポキシ樹脂が２質量％未満では接着強度が劣るおそれがあり、可とう性エポキシ樹脂が４５質量％より多いとディスペンス性が劣るおそれがある。

この可とう性エポキシ樹脂の具体例としては、ポリエチレングリコールのジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールのジグリシジルエーテル、炭素数２〜９（好ましくは２〜４）のアルキレン基を含むポリオキシアルキレングリコールやポリテトラメチレンエーテルグリコールなどを含む長鎖ポリオールのポリグリシジルエーテル、グリシジル（メタ）アクリレートとエチレン、酢酸ビニル若しくは（メタ）アクリル酸エステルなどのラジカル重合性モノマーとの共重合体、共役ジエン化合物の（共）重合体若しくはその部分水添物の（共）重合体における不飽和炭素結合をエポキシ化したもの、エポキシ基を有するポリエステル樹脂、ウレタン結合やポリカプロラクトン結合を導入したウレタン変性エポキシやポリカプロラクトン変性エポキシ樹脂、ダイマー酸若しくはその誘導体の分子内にエポキシ基を導入したダイマー酸変性エポキシ樹脂、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、末端にカルボキシル基を有するブタジエン・アクリロニトリル共重合ゴム（ＣＴＢＮ）、ポリブタジエン、アクリルゴム等のゴム成分の分子内にエポキシ基を導入したゴム変性エポキシ樹脂、などが挙げられる。

より具体的な例としては、下記一般式（１）

（式中、ｎは繰り返し単位数を表し、１〜１０の整数である。Ａは（ＣＨ_２）_ｒのアルキレン基であって、ｒは繰り返し単位数を表し、１〜２０の整数である。ＢはＣＨ_２及びＣ（ＣＨ_３）_２から選ばれる有機基である。）で示されるエポキシ樹脂が挙げられる。

この具体例としては、三菱化学株式社製のＹＬ７１７５−５００（商品名；エポキシ当量 ４８７）、ＹＬ７１５０−１０００（商品名；エポキシ当量 １０００）や、ビスフェノールＡ型変性エポキシ樹脂であるＤＩＣ株式会社製のＥＰ−４００３Ｓ（商品名；エポキシ当量 ４１２）、ＥＰ−４０００Ｓ（商品名；エポキシ当量 ２６０）などが挙げられる。

また、本発明においては、応力緩和性や密着性などをさらに改善する目的で、（Ａ）成分以外の樹脂成分を配合してもよい。併用可能な樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、キシレン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は１種を単独でエポキシ樹脂と混合使用してもよく、２種以上を併用して混合使用してもよい。

このようにエポキシ樹脂以外の他の樹脂を併用する場合、エポキシ樹脂１００質量部に対して、他の樹脂を５０質量部まで混合することができる。

本発明の半導体用ダイアタッチペーストで用いられる（Ｂ）硬化剤は、エポキシ樹脂用の硬化剤であり、公知の硬化剤であれば特に制限されずに使用できる。

この（Ｂ）成分の硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミド、フェノール樹脂、アミン化合物、潜在性アミン化合物、カチオン化合物、酸無水物、特殊エポキシ硬化剤などが挙げられる。この（Ｂ）硬化剤は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上の複数種を併用してもよい。硬化性、接着性の観点から、ジシアンジアミド、フェノール樹脂がより好ましく、ジシアンジアミドとフェノール樹脂を併用することがさらに好ましい。

この（Ｂ）成分の含有量は、特に制限されるものではないが、（Ａ）成分であるエポキシ樹脂の合計１００質量部に対して、ジシアンジアミドでは０．１〜１０質量部の範囲が好ましく、また、フェノール樹脂では（Ａ）成分であるエポキシ樹脂の合計１００質量部に対して、５〜１００質量部が好ましい。

本発明の半導体用ダイアタッチペーストで用いられる（Ｃ）硬化促進剤は、エポキシ樹脂の硬化促進剤として使用されているものであれば特に制限されず、公知の硬化促進剤が使用できる。

この（Ｃ）硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール系硬化促進剤、アミン系硬化促進剤、トリフェニルホスフィン系硬化促進剤、ジアザビシクロ系硬化促進剤、ウレア系硬化促進剤、ボレート塩系硬化促進剤、ポリアミド系硬化促進剤などが挙げられる。この（Ｃ）硬化促進剤は、１種を単独で用いても、２種以上の複数種を併用してもよい。硬化性、接着性の観点から、イミダゾール系硬化促進剤と、アミン系硬化促進剤が好ましく、イミダゾール系硬化促進剤であることがより好ましい。

イミダゾール系硬化促進剤の具体例としては、例えば、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−イソプロピルイミダゾール、２−ｎ−プロピルイミダゾール、２−ウンデシル−１Ｈ−イミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール（２Ｅ４ＭＺ）、２−フェニル−４−メチルイミダゾール（２Ｐ４ＭＺ）、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシ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などが挙げられる。

また、アミン系硬化促進剤の具体例としては、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミンなどの脂肪族アミン類；ピペリジン、ピペラジン、メンタンジアミン、イソホロンジアミン、１，８−ジアザビシクロ（４．５．０）ウンデセン−７などの脂環式及び複素環式アミン類；ｏ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ｍ−キシレンジアミン、ピリジン、ピコリン等の芳香族アミン類；エポキシ化合物付加ポリアミン、マイケル付加ポリアミン、マンニッヒ付加ポリアミン、チオ尿素付加ポリアミン、ケトン封鎖ポリアミン等の変性ポリアミン類；ジシアンジアミド；グアニジン；有機酸ヒドラジド；ジアミノマレオニトリル；アミンイミド；三フッ化ホウ素−ピペリジン錯体；三フッ化ホウ素−モノエチルアミン錯体などが挙げられる。

硬化性の観点から、イミダゾール系硬化促進剤の２−エチル−４−メチルイミダゾール（２Ｅ４ＭＺ）、２−フェニル−４−メチルイミダゾール（２Ｐ４ＭＺ）、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール（２ＰＨＺ）、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール（２Ｐ４ＭＨＺ）がより好ましい。

この（Ｃ）成分の含有量は、特に制限されるものではないが、（Ａ）成分であるエポキシ樹脂の合計１００質量部に対して、０．５〜２．０質量部が好ましい。

本発明の半導体ダイアタッチペーストで用いられる（Ｄ）ポリカルボン酸を主骨格とする高分子イオン性分散剤は、炭化水素鎖又は該炭化水素鎖に酸素が介在したエーテル結合（−Ｏ−）を有するものを主鎖とし、２以上のカルボキシル基を有する化合物である。また、その質量平均分子量は５００以上である。

また、（Ｄ）高分子イオン性分散剤は、その質量平均分子量が５００〜１００００の範囲にあると、ディスペンス性などの作業性が良好となるため好ましく、１０００〜３０００の範囲がより好ましい。

また、（Ｄ）高分子イオン性分散剤は、カルボキシル基を多数有することにより分散媒中で水素原子が解離してマイナスイオンとなりアニオン性を示す。この（Ｄ）高分子イオン性分散剤は、その酸価が１０〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇが好ましい。酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満であると分散性に劣り十分なチキソトロピック性が得られないおそれがあり、３００ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると保存安定性に劣るおそれがある。

この（Ｄ）高分子イオン性分散剤は、ダイアタッチペースト中に含有する充填材の表面に吸着され架橋構造を形成することで、ダイアタッチペーストに対して十分なチキソトロピック性を付与するものである。したがって、支持部材である基板表面にダイアタッチペーストを塗布しても垂れや滲みの発生を効果的に抑制できる。そして、充填材の沈降が防止でき分散安定性が向上するといった効果も得られる。

すなわち、上記分散剤を含有することにより、充填材の分散性が良好となり、ダイアタッチペーストの作業性、保存安定性（ポットライフ）、耐ブリード性が向上する。

この（Ｄ）高分子イオン性分散剤としては、例えば、アロンＡ−６３３０（東亜合成株式会社製、商品名）、Ｈｙｐｅｒｍｅｒ ＫＤ−４、Ｈｙｐｅｒｍｅｒ ＫＤ−８、Ｈｙｐｅｒｍｅｒ ＫＤ−９（以上、クローダジャパン株式会社製、商品名）、等を挙げることができる。

なかでも、下記一般式（２）

（式中、ｐ及びｍは繰り返し単位数を表し、ｐは１〜２０、ｍは１〜５の整数である。
Ｒ^１は置換基を有してもよい炭素数１〜１０のアルキル基を含む１価の有機基である。）で表されるものが好ましく、具体的には、Ｈｙｐｅｒｍｅｒ ＫＤ−４、Ｈｙｐｅｒｍｅｒ ＫＤ−８、Ｈｙｐｅｒｍｅｒ ＫＤ−９（以上、クローダジャパン社製、商品名）を挙げることができる。

上記（Ｄ）高分子イオン性分散剤の含有量は、ダイアタッチペースト１００質量％中に、０．０１〜１０質量％であることが好ましい。含有量が０．０１質量％より少ないと保存安定性が低下するおそれがあり、１０質量％より多いと粘度が高くなり、ディスペンス性などの作業性が低下するおそれがある。

本発明の半導体用ダイアタッチペーストで用いられる（Ｅ）球状充填材は、ダイアタッチペーストに用いられる公知の球状充填材であればよく、特に限定されるものではない。この（Ｅ）球状充填材としては、導電性のものでも非導電性のものでもよく、その用途に応じて選択される。

この（Ｅ）球状充填材としては、導電性のものとしては、球状銀粉、球状銅粉、球状アルミニウム粉等の球状金属粉、球状銀被覆銅粉、球状銀被覆無機粒子等の球状銀被覆粉が挙げられ、また、非導電性のものとして、球状シリカ粉、球状アルミナ粉、球状チタニア粉等の金属酸化物粉が挙げられる。なかでも、導電性充填材としては球状銀粉や球状銀被覆粉が好ましく、非導電性充填材としては球状シリカ粉や球状アルミナ粉が好ましく用いられる。

この（Ｅ）球状充填材は、その平均粒径が１〜３０μｍであることが好ましい。この平均粒径が１μｍより小さいと、樹脂組成物の粘度が高くなり、作業性が低下するおそれがある。一方、この平均粒径が３０μｍより大きいとディスペンス時に、シリンジ先端でノズル詰まりを起こすおそれがある。なお、ここで平均粒径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による体積基準の粒度分布において、５０％積算値Ｄ_５０である。

また、本明細書において（Ｅ）球状充填材の球状とは、（粒子の最大長径／最大長径に直交する幅）で定義されるアスペクト比が、１．０〜１．２の範囲のものである。

アスペクト比がこの範囲にある球状粒子を用いることで、含有量を多くした場合においても、粘度が高くなりにくく、作業性に悪影響を与えない。さらに、フレーク状粒子や不定形状粒子に比較して保存安定性に優れた樹脂組成物が得られる。アスペクト比が１．２より大きいと、充填率が低下して、目的とする機能を発揮できないおそれがある。

また、本発明において、（Ｅ）球状充填材として、球状銀被覆粉を用いることが好ましい。球状銀被覆粉を用いることにより、球状銀粉を単独で用いるよりも半導体用ダイアタッチペーストの比重を小さくできる。単位使用体積あたりの半導体用ダイアタッチペーストの塗布質量を減少させることができるとともに、銀使用量が減少するため半導体装置の製造コストを低減する効果がある。

ここで、（Ｅ）球状充填材の比重は２．０〜５．０であることが好ましい。比重がこの範囲にあると、沈降を抑制し分散性に優れるダイアタッチペーストが得られる。

この（Ｅ）球状充填材の製造方法は、その使用する素材に応じて、公知の球状粒子の製造方法を適用すればよい。例えば、金属粉であれば、噴霧媒体にガスを用いた噴霧法や溶湯を高速で回転する円盤上に落下させる遠心噴霧法、金属粉末および金属酸化物の粉末をプラズマ等の高温領域中にて溶融球状化させた後に凝固させる方法等が挙げられる。また、金属酸化物粉であれば、火炎による溶射球状化法、ゾルゲル法等により製造できる。

なお、球状銀被覆粉等は、上記のように得られた球状のシリカ粉、アルミナ粉等の無機粒子や耐熱性樹脂粒子の表面に、蒸着法、スパッタ法、電気メッキ法、置換メッキ法、無電解メッキ法などを用いて、銀による被覆処理を行うことで得ることができる。さらに、アスペクト比が上記範囲にある球状粒子を核とすることで、フレーク状や不定形状と比較して粒子表面に均一に銀を被覆することができるため、被覆銀の剥落やクラック等の問題が発生しにくいという効果がある。

（Ｅ）球状充填材は、本発明のダイアタッチペースト中に３０〜９０質量％含有することが好ましい。（Ｅ）成分の含有量が３０質量％未満であると、ペースト粘度が低下し、ディスペンス時の液だれ等により作業性が低下するおそれがあり、９０質量％を超えると、ペーストの粘度が高くなりやすく、作業性が不十分となるおそれがある。

本発明の半導体用ダイアタッチペーストは、上記のように（Ｄ）ポリカルボン酸を主骨格とする高分子イオン性分散剤と（Ｅ）球状充填材とを組み合わせて用いることにより、チキソトロピック性が良好でブリードの発生を抑制した樹脂組成物となるものである。

本発明においては、さらに（Ｆ）カップリング剤を含有してもよい。ここで用いられるカップリング剤としては、充填材の表面を改質する公知のカップリング剤であれば、特に限定されずに用いることができる。

この（Ｆ）カップリング剤としては、例えば、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、β−（３，４−エポキシシクロへキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコネート系カップリング剤、ジルコアルミネート系カップリング剤などが挙げられる。

なかでも、下記一般式（３）

（式中、Ｒ^２及びＲ^３はそれぞれ独立に炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｄは置換基を有してもよい炭素数３〜１２の２価の炭化水素基又は該炭化水素基の主鎖において酸素原子が挿入されたエーテル結合を有する有機基であり、ｑは１〜３の整数である。）で表されるエポキシ基を含有するエポキシシランカップリング剤が好ましく用いられる。

ここで、Ｒ^２及びＲ^３としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等が挙げられ、両者は互いに同一でも異なってもよい。Ｒ^２としては、メチル基又はエチル基が好ましい。Ｒ^３としては、メチル基が好ましい。

Ｄの２価の有機基としては、炭化水素基又は該炭化水素基の主鎖中に酸素が介在したエーテル結合（−Ｏ−）を有する有機基等が挙げられる。このＤの２価の有機基としては、炭素数が３〜１２であることが好ましい。炭素数が３以上の場合、ダイアタッチペーストの接着性、特に、高温での接着性、吸湿後の高温での接着性が良好になる。また、炭素数が１２以下の場合、ダイアタッチペーストの粘度が低くなり、分散性が良好になる。この炭素数は、５〜１２がより好ましく、７〜１２がさらに好ましい。

このＤの炭化水素基としては上記した炭素数３〜１２のアルキレン基が好ましく、エーテル結合を有する有機基としては、−Ｃ_６Ｈ_１２−Ｏ−ＣＨ_２−、−Ｃ_８Ｈ_１６−Ｏ−ＣＨ_２−、−Ｃ_１０Ｈ_２０−Ｏ−ＣＨ_２−等が好ましい。なお、Ｄの２価の炭化水素基は、水素原子の１個又はそれ以上が、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子等で置換されていてもよい。ｑとしては、２又は３が好ましく、３がより好ましい。

（Ｆ）成分であるカップリング剤の含有量は、半導体用ダイアタッチペースト中に、０．０１〜５質量％の範囲が好ましく、０．０５〜４質量％の範囲がより好ましい。０．０１質量％未満では、接着性を向上させる効果が得られず、５質量％を超えるとペースト塗布時にブリード現象が生じるおそれがあるため好ましくない。

さらに、本発明の半導体用ダイアタッチペーストには、作業性を改善する目的で、希釈剤を含有させることができる。希釈剤としては溶剤類に加え、（メタ）アクリレート化合物を使用することができる。

溶剤としては、例えば、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ｎ−ブチルグリシジルエーテル、ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、スチレンオキシド、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、ジオキサン、ヘキサン、メチルセロソルブ、シクロヘキサン、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、ブチルカルビトールアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジアセトンアルコール、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、及び１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンなどが挙げられる。

（メタ）アクリレート化合物としては例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アグリセリンモノ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンモノ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールモノ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ（メタ）アクリレートなどの水酸基を有する（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、３−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、などが挙げられる。これらは１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。

この希釈剤は、半導体用ダイアタッチペースト中に、１〜２０質量％添加し、２５℃における粘度を５〜２００Ｐａ・ｓの範囲とすることが好ましい。

このダイアタッチペーストは、上記した（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）ポリカルボン酸を主骨格とする高分子イオン性分散剤、（Ｅ）球状充填材、及び、必要に応じて配合される（Ｆ）シランカップリング剤や希釈剤、その他の成分を、高速混合機などを用いて均一に混合した後、ディスパース、ニーダ、三本ロールなどにより混練し、次いで、脱泡することにより、容易に調製することができる。

本発明の半導体用ダイアタッチペーストは、常温における保存安定性に優れ、ディスペンス時の糸引きや液ダレが少なく、支持部材に対する滲み出しも少ないため作業性にも優れている。また、半導体素子と銅フレームの組み合わせにおいても、優れた接着強度を有する。

本発明の半導体装置は、上記半導体用ダイアタッチペーストを用いて公知の方法により製造できる。例えば、本発明の半導体用ダイアタッチペーストを介して半導体素子をその支持部材であるリードフレーム等にマウントし、ダイアタッチペーストを２００℃、２分間の条件で加熱硬化させた後、リードフレームのリード部と半導体素子上の電極とをワイヤボンディングにより接続し、次いで、これらを封止樹脂により封止して製造することができる。

ボンディングワイヤとしては、例えば、銅、金、アルミニウム、金合金、アルミニウム−シリコン等からなるワイヤが例示される。また、導電性ペーストを硬化させる際の温度は、通常、１００〜２３０℃であり、好ましくは１００〜２００℃であり、銅製リードフレームを使用している場合は１９０℃以下が特に好ましく、加熱時間は０．５〜２時間程度が好ましい。

図１は、このようにして得られた半導体装置の一例を示したものである。この半導体装置は、銅フレームやＰＰＦ（パラジウム プリプレナティング リードフレーム）等のリードフレーム１と半導体素子２とが、本発明の半導体用ダイアタッチペーストの硬化物である接着剤層３を介して接着、固定されている。また、半導体素子２上の電極４とリードフレーム１のリード部５とがボンディングワイヤ６により接続されており、さらに、これらが封止樹脂７により封止されている。なお、接着剤層３の厚さとしては、１０〜３０μｍ程度が好ましい。

なお、上記では半導体素子の支持部材としてリードフレームを例示しているが、半導体素子を固定する対象となるものであれば限定されず、例えば、回路基板や放熱部材等に適用することもできる。
本発明の半導体装置は、耐半田リフロー性が良好で、信頼性の高いものとなる。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜実施例１〜２、参考例１〜８、比較例１〜４＞
表１及び表２に示す配合割合で各成分を十分に混合し、三本ロールで混練して半導体用ダイアタッチペーストを調製した。この半導体用ダイアタッチペーストを真空ポンプにて脱泡した後、各種の性能を評価した。用いた各成分は次の通りである。

（Ａ）エポキシ樹脂
・エポキシ樹脂１：可とう性エポキシ樹脂（ＹＬ７１７５−５００、三菱化学株式会社製；エポキシ当量 ４８７）
・エポキシ樹脂２：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＥＰ８２８、三菱化学株式会社製；エポキシ当量 １８５）
・エポキシ樹脂３：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ＹＬ９８３Ｕ、三菱化学株式会社製；エポキシ当量 １７０）

（Ｂ）硬化剤
・硬化剤１：ビスフェノールＦ（本州化学工業株式会社製）
・硬化剤２：ジシアジアミド（ＤＩＣＹ）
（Ｃ）硬化促進剤
・硬化促進剤：２−エチル−４−メチルイミダゾール（２Ｅ４ＭＺ、四国化成工業株式会社製）

（Ｄ）ポリカルボン酸を主骨格とする高分子イオン性分散剤
・高分子イオン性分散剤１：Ｈｙｐｅｒｍｅｒ ＫＤ−４（クローダジャパン株式会社製、商品名；質量平均分子量 １７００、酸価 ３３ｍｇＫＯＨ／ｇ）
・高分子イオン性分散剤２：Ｈｙｐｅｒｍｅｒ ＫＤ−８（クローダジャパン株式会社製、商品名；質量平均分子量 １７００、酸価 ３３ｍｇＫＯＨ／ｇ）
・高分子イオン性分散剤３：Ｈｙｐｅｒｍｅｒ ＫＤ−９（クローダジャパン株式会社製、商品名；質量平均分子量 ７６０、酸価 ７４ｍｇＫＯＨ／ｇ）
その他の分散剤

（その他の分散剤、添加剤）
・添加剤４：ヒュームドシリカ（日本アエロジル製、商品名：Ｒ９７２）
・分散剤５：ポリエステル変性ポリジメチルシロキサン（ビックケミー・ジャパン株式会社製、商品名：ＢＹＫ−３１０、）
・分散剤６：Ｈｙｐｅｒｍｅｒ ＫＤ−２（クローダジャパン株式会社製、商品名；ポリアミン主骨格高分子イオン分散剤、質量平均分子量 ２０００、塩基当量 １７２５ｍｅｑ／ｋｇ）

（Ｅ）球状充填材
・充填材１：球状銀被覆シリカ（東洋アルミニウム株式会社製、商品名：ＲＤ１０−１２０４）（Ｄ_１０＝２．６μｍ、Ｄ_５０＝４．３μｍ、Ｄ_９０＝６．９μｍ、比重 ２．８８、銀含有率 ３０質量％）
・充填材２：球状銀被覆銅粉（福田金属箔粉工業株式会社製、商品名：銀コートＣｕ−ＨＷＱ）（平均粒径 ４．３４μｍ、銀含有率 ２０質量％）
・充填材３：球状溶融シリカ（株式会社龍森製、商品名：ＳＯ−Ｅ５；平均粒径 １．５μｍ）
・充填材４：球状アルミナ（昭和電工株式会社製、商品名：ＣＢ−Ｐ０５；平均粒径 ４．０μｍ）

（Ｆ）シランカップリング剤
・シランカップリング剤：グリシドキシオクチルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、商品名：ＫＢＭ−４８０３）

その他成分
・反応性希釈剤：ブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ、和光純薬工業株式会社製）

各例における諸特性は、以下に示す方法に従って求めた。
＜ダイアタッチペーストの特性＞
１．粘度
東機産業株式会社製のＥ型粘度計（３°コーン）を用い、２５℃、０．５ｒｐｍの条件で測定した。

２．チキソトロピック性（チキソ性）
東機産業株式会社製のＥ型粘度計（３°コーン）を用い、２５℃、２．５ｒｐｍの条件で粘度を測定し、（１）の結果と合わせ、異なる回転数で測定した粘度の比（０．５ｒｐｍ粘度／２．５ｒｐｍ粘度）をチキソトロピック性として算出した。また、チキソトロピック性は、次の基準で判定した。
○：３．５以上７．０以下
×：３．５未満又は７．０超

３．常温ライフ
調製後、１日冷凍（−２０℃）保管した半導体用ダイアタッチペーストを解凍して測定した粘度と、常温で７２時間保管した後の粘度と、を基に常温粘度変化率を算出した。それぞれの粘度は、Ｅ型粘度計（３°コーン）を用いて、２５℃、０．５ｒｐｍの条件で測定した。また、常温粘度変化率は、（常温保管粘度／冷凍保管粘度）で算出し、次の基準で判定した。
○：常温粘度変化率±１０％未満
△：常温粘度変化率±１０〜２０％
×：常温粘度変化率±２０％超

４．放置ブリード
半導体用ダイアタッチペーストを銅フレーム上に塗布し、温度２５℃、湿度３５％ＲＨの条件下で２４時間放置したときにブリードが発生していないときを○、発生しているときを×として判定した。

５．ディスペンス性
シリンジに半導体用ダイアタッチペーストを１０ｇ充填し、武蔵エンジニアリング株式会社製のショットマスターを用い、温度２５℃、湿度３５％ＲＨ、ニードル径φ＝０．３ｍｍ、吐出圧７．８５Ｎ（０．８ｋｇｆ）、ギャップ１００μｍの条件で、シリコンウェハー基板上に対するディスペンス試験を行った。光学顕微鏡を用いて３００ショット後の糸引きによる角倒れ及びシリンジ詰まり又は液ダレによる吐出なしを吐出不良とし、吐出不良数を測定した。ディスペンス性は下記に示す式より算出した。
ディスペンス性［％］＝（３００−吐出不良数）／３００×１００
また、得られたディスペンス性について、以下の基準により判定した。
○：９５％以上
△：９０％以上９５％未満
×：９０％未満

６．引張接着強度
半導体用ダイアタッチペーストを銅フレーム上に２０μｍ厚に塗布し、その上に４ｍｍ×４ｍｍのシリコンチップをマウントし、１２０℃で１時間及び１７５℃で１時間硬化した。硬化後、シリコンチップ上に２液型の速乾エポキシ接着剤（Ｊ−Ｂ ＷＥＬＤ社製）を用いて６角ナットをマウントし、１２０℃で硬化した。その後、引張接着強度測定装置を用いて、２６０℃での熱時及び吸湿後の熱時引張接着強度を測定した（吸湿条件は８５℃、８５％ＲＨで、２４時間及び１６８時間）。

７．耐半田リフロー性
４ｍｍ×４ｍｍのシリコンチップを得られたダイアタッチペーストを用いて銅フレームにマウントし、２００℃で２分間加熱硬化させた。これを、京セラケミカル株式会社製のエポキシ樹脂封止材（商品名：ＫＥ−Ｇ３０００Ｄ（Ｋ））を用い、下記の条件で成形したパッケージを８５℃、相対湿度６０％で１６８時間の吸湿処理を施した後、ＩＲリフロー処理（２６０℃で１０秒間）を行った。このＩＲリフロー処理後、パッケージの外部クラック（パッケージ表面のクラック）の発生の有無を顕微鏡（倍率：１５倍）で観察し、その発生数を調べた。また、パッケージの内部クラックの発生数を超音波顕微鏡で調べた。５個のサンプルについてクラックの発生したサンプル数を示した。

〈成形条件〉
８０ｐＱＦＰ、１４ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍ
チップサイズ：４ｍｍ×４ｍｍ（表面アルミニウム配線のみ）
リードフレーム：銅
封止材の成形：１７５℃、１分間
ポストモールドキュアー：１７５℃、６時間

以上より、本発明の半導体用ダイアタッチペーストは、常温ライフ、放置ブリード、ディスペンス性等が良好で作業性が良好である。また、その硬化物は接着強度が良好で耐リフロー性にも優れたものであることがわかった。そのため、この半導体用ダイアタッチペーストを用いて得られる半導体装置は高い信頼性を具備したものとなる。

１…リードフレーム、２…半導体素子、３…接着剤層、４…電極、５…リード部、６…ボンディングワイヤ、７…封止樹脂

Claims (7)

1. （Ａ）エポキシ樹脂と、
   （Ｂ）硬化剤と、
   （Ｃ）硬化促進剤と、
   （Ｄ）炭化水素鎖又は該炭化水素鎖に酸素が介在したエーテル結合（−Ｏ−）を有するものを主鎖とし、酸価が１０〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇのポリカルボン酸を主骨格とする高分子イオン性分散剤と、
   （Ｅ）平均粒径が１〜３０μｍの球状充填材と、
   を必須成分として含有する半導体用ダイアタッチペーストであって、
   前記（Ａ）エポキシ樹脂が、可とう性エポキシ樹脂を前記（Ａ）エポキシ樹脂中に２〜４５質量％含有し、
   前記（Ｄ）ポリカルボン酸を主骨格とする高分子イオン性分散剤を前記半導体用ダイアタッチペースト中に０．０１〜１０質量％含有し、
   前記（Ｅ）球状充填材が、非導電性の球状充填材のみからなり、前記半導体用ダイアタッチペースト中に３０〜５７．０３質量％含有することを特徴とする半導体用ダイアタッチペースト。
2. 前記（Ｄ）ポリカルボン酸を主骨格とする高分子イオン性分散剤が、下記一般式（２）で示される化合物であって、前記半導体用ダイアタッチペースト中に０．１〜１．０質量％含有することを特徴とする請求項１記載の半導体用ダイアタッチペースト。
   

   

   （式中、ｐ及びｍは繰り返し単位数を表し、ｐは１〜２０、ｍは１〜５の整数である。Ｒ^１は置換基を有してもよい炭素数１〜１０のアルキル基を含む１価の有機基である。）
3. 前記（Ａ）エポキシ樹脂中に、下記一般式（１）で示されるエポキシ樹脂を、２〜４５質量％含有することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体用ダイアタッチペースト。
   

   

   （式中、ｎは繰り返し単位数を表し、１〜１０の整数である。Ａは（ＣＨ_２）_ｒで表されるアルキレン基であって、ｒは繰り返し単位数を表し、１〜２０の整数である。ＢはＣＨ_２及びＣ（ＣＨ_３）_２から選ばれる有機基である。）
4. 前記（Ｅ）球状充填材が、球状シリカ粉、球状アルミナ粉及び球状チタニア粉から選ばれる少なくとも一種を含み、前記半導体用ダイアタッチペースト中に３０〜９０質量％含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の半導体用ダイアタッチペースト。
5. さらに、（Ｆ）前記（Ｅ）球状充填材の表面を改質するカップリング剤を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の半導体用ダイアタッチペースト。
6. 前記（Ｆ）カップリング剤が、下記一般式（３）で表されるエポキシシランカップリング剤であり、前記半導体用ダイアタッチペースト中に０．１〜５．０質量％含有することを特徴とする請求項５記載の半導体用ダイアタッチペースト。
   

   

   （式中、Ｒ^２及びＲ^３はそれぞれ独立に炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｄは置換基を有してもよい炭素数３〜１２の２価の炭化水素基又は該炭化水素基の主鎖において酸素原子が挿入されたエーテル結合を有する有機基であり、ｑは１〜３の整数である。）
7. 半導体素子が支持部材上に固定された半導体装置であって、
   前記半導体素子と前記支持部材とが、請求項１〜６のいずれか１項記載の半導体用ダイアタッチペーストを介して固定されてなることを特徴とする半導体装置。

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