连接材料和半导体装置的制造方法_4

文档序号:9245615阅读:来源:国知局
酯、1,1-双(叔丁基过氧化)环己烷、1,1-双(叔丁基过氧化)环十二烷、二叔丁基过氧 化异邻苯二甲酸醋、叔丁基过氧化苯甲酸醋、二异丙苯基过氧化物、叔丁基异丙苯基过氧化 物、2, 5-二甲基-2, 5-二(叔丁基过氧化)己烷、2, 5-二甲基-2, 5-二(叔丁基过氧化) 己炔、异丙基苯氢化过氧化物等。
[0150] 自由基引发剂的配合量,相对于100重量份的具有能够聚合的乙烯性碳-碳双键 的化合物的总量,优选为0. 1~10重量份,特别优选为0. 5~5重量份。
[0151] 上述粘合剂成分,可以使用1种成分或者可以根据需要使用2种以上的成分。当 把连接材料全体作为100重量份的时,粘合剂成分的含有量优选为3~30重量份。
[0152] 作为增韧剂的例子,可以举出:液态聚丁二烯(宇部兴产社制"CTBN-1300X31"、 "CTBN-1300X9")等丙烯腈丁二烯共聚物,优选为在分子内具有选自环氧基、羧基、氨基以 及乙烯基中的至少1种以上的官能团的物质。
[0153] 丙烯腈丁二烯共聚物可以先与上述的环氧树脂以环氧树脂:丙烯腈丁二烯共聚物 =10 :90~90 :10(重量份)的比例,在80°C~120°C反应20分钟~6小时左右的时间。 在反应时根据需要可以使用:乙二醇单丁醚(butylcellosolve)、卡必醇、乙二醇单丁醚醋 酸酯、卡必醇醋酸酯、乙二醇二乙醚、a-萜品醇等沸点比较高的有机溶剂。
[0154] 作为丙烯腈丁二烯共聚物的数均分子量,优选为500~10000。如果分子量小于 5〇〇,则具有芯片翘曲的降低效果劣化的倾向;如果分子量超过1〇〇〇〇,则具有连接材料的 粘度上升、操作性劣化的倾向。数均分子量是用蒸气压渗透法测定的值,或者是通过凝胶渗 透色谱利用标准聚苯乙烯的标准曲线所测定(以下称作GPC法)的值。
[0155] 另外,作为环氧化聚丁二烯,优选环氧当量为100~500 (g/eq)的环氧化聚丁二 烯。在环氧当量小于100的情况下,具有粘度增大、连接材料的操作性下降的倾向;如果超 过500,则存在热时的粘接强度下降的倾向。另外,环氧当量通过高氯酸法求得。作为环氧 化聚丁二烯,可以使用在分子内具有羟基的物质。
[0156] 作为环氧化聚丁二烯的数均分子量,优选为500~10000。如果分子量小于500, 则具有芯片翘曲的降低效果劣化的倾向;如果分子量超过10000,则具有连接材料的粘度 上升、操作性劣化的倾向。数均分子量是通过GPC法所测定的值。
[0157] 增韧剂具有的效果:对因粘接半导体元件和引线框而产生的应力进行缓和。通常, 当把有机高分子化合物以及其前驱体的总量作为100重量份时,添加〇~500重量份增韧 剂。
[0158] 在本发明的连接材料中,根据需要可以进一步适当添加:氧化钙、氧化镁等吸湿 剂,硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝偶联剂、铝酸锆偶联剂等粘接力提高剂,非离子系表面活 性剂、氟系表面活性剂等润湿性提高剂,硅油等消泡剂,无机离子交换体等离子捕捉剂,阻 聚剂等。
[0159] 此处,作为硅烷偶联剂,例如,可举出乙烯基三(0-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基 三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、(3, 4-环 氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、y-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、y-环氧丙氧基丙基甲 基二乙氧基硅烷、N-苯基-y-氨基丙基三甲氧基硅烷、y-巯基丙基三甲氧基硅烷、六甲基 二硅氮烷、N,0-(双三甲基甲硅烷基)乙酰胺、N-甲基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、4, 5-二 氢化咪唑基丙基三乙氧基硅烷、Y-巯基丙基三乙氧基硅烷、Y-巯基丙基甲基二甲氧基硅 烷、3-氰基丙基三甲氧基硅烷、甲基三(甲基丙烯酰氧基乙氧基)硅烷、甲基三(环氧丙氧 基)硅烷、2-乙基己基-2-乙基己基磷酸酯、y-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯 基三乙酰氧基硅烷、y-苯胺基丙基三甲氧基硅烷、y-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、y-甲 基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-三甲基甲硅烷基乙酰胺、二甲基三甲基甲硅烷基 胺、二乙基三甲基甲硅烷基胺、三甲基甲硅烷基咪唑、三甲基甲硅烷基异氰酸酯、二甲基甲 硅烷基二异氰酸酯、甲基甲硅烷基三异氰酸酯、乙烯基甲硅烷基三异氰酸酯、苯基甲硅烷基 三异氰酸酯、四异氰酸酯硅烷、乙氧基硅烷三异氰酸酯等。
[0160] 作为上述的钛酸酯偶联剂,例如,可以举出:异丙基三异十八酰基钛酸酯、异丙基 三辛酰基钛酸酯、异丙基二甲基丙烯酰基异十八酰基钛酸酯、异丙基三(十二烷基)苯磺 酰基钛酸酯、异丙基异十八酰基二丙烯酰基钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酯)钛酸酯、异 丙基三异丙苯基苯基钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酯)钛酸酯、四异丙基双(二辛基 亚磷酸酯)钛酸酯、四辛基双(二-十三烷基磷酸酯)钛酸酯、四(2, 2-二烯丙基氧基甲 基-1-丁基)双(二-十三烷基亚磷酸酯)钛酸酯、四(2, 2-二苯基氧基甲基-1-丁基) 双(二-十三烷基)亚磷酸酯钛酸酯、二异丙苯基苯基氧基乙酸酯钛酸酯、双(二辛基焦磷 酸酯)氧基乙酸酯钛酸酯、二异十八酰基亚乙基钛酸酯、双(二辛基焦磷酸酯)亚乙基钛酸 酯、二异丙氧基双(2,4-乙酰丙酮化物)钛(IV)、二异丙基双三乙醇氨基钛酸酯、乳酸钛酸 醋(titaniumlactate)、乙酰乙酸醋钛酸醋、二异丙氧基双(乙酰丙酮基)钛、二正丁氧基 双(三乙醇胺根合)钛、二羟基双(乳酸酯)钛、钛异丙氧基亚辛基乙醇酸酯、钛十八酸酯 (f夕二々Aステアレ一卜)、三正丁氧基钛单十八酸酯、钛乳酸乙酯、氨化三乙醇钛等。
[0161] 作为阻聚剂,可以举出例如:醌类、氢醌、硝基_亚硝基化合物、胺类、多氧化合物、 对叔丁基苯二酚、苦味酸、二硫代苄基二硫醚等含硫化合物,氯化铜、二苯基苦基苯肼、三 对硝基苯基甲基(卜y-P-二卜口 7王二;Py于少)、三苯基绿腙肼、N- (3-N-氧基苯胺 基-1,3-二甲基亚丁基)苯胺氧化物等,但是并不限于这些。
[0162] 在本发明的连接材料中,根据需要可以进一步添加渗漏抑制剂。作为渗漏抑制剂, 具有例如:全氟辛酸、辛酸酰胺、油酸等脂肪酸、全氟辛基乙基丙烯酸酯、有机硅等。
[0163] 作为上述填料(B),可以使用各种公知的填料,例如,金、铂、银、铜、镍、钯、铁、铝等 导电性的粉体。另外,这些填料可以单独使用或者组合使用二种以上。其中,从价格、导电 性以及导热性等方面考虑,优选银和铜。
[0164] 作为上述添加剂(C),可以使用上述的挥发性成分、表面保护剂。
[0165] 在制造上述连接材料时,将金属粒子、挥发性成分、粘合剂以及根据需要添加的稀 释剂等合在一起或者分开来,适当地组合搅拌器、研磨机、三辊、行星搅拌器等分散、溶解装 置并根据需要进行加热,对上述材料进行混合、溶解、解粒混炼或者分散,从而形成均匀的 糊状即可。
[0166]图7是表示使用本发明的连接材料所制造的半导体装置的一例的截面示意图。图 7所示的半导体装置包括:3个引线框(放热体)12 &、1213、12(:;在引线框12&上经由本发明 的连接材料来连接的芯片(发热体)11;将这些铸型的铸型树脂15。芯片11通过2根导线 14分别连接在引线框12b、12c上。
[0167]图8是表示使用本发明的连接材料所制造的半导体装置的另外一例的截面示意 图。图7所示的半导体装置,包括:基板16 ;以包裹基板的形式形成2个引线框17 ;在引线 框17上隔着本发明的连接材料而连接的LED芯片18 ;对这些进行封固的透光性树脂19。 LED芯片18通过导线14连接到引线框17。
[0168] 本发明的半导体装置,通过使用本发明的连接材料把半导体元件连接在支撑部件 上而得到。把半导体元件连接在支撑部件上之后,根据需要进行引线键合工序、封固工序。
[0169] 作为支撑部件,可以举出例如:42合金引线框、铜引线框、钯PPF引线框等引线框, 玻璃环氧树脂基板(玻璃纤维增强环氧树脂形成的基板)、BT基板(氰酸酯单体及其低聚 物和双马来酰亚胺形成的BT树脂使用基板)等有机基板。
[0170] 在使用本发明的连接材料把半导体元件粘接在引线框等支撑部件上时,可以如下 施行:首先,通过分散法、网印法、压印法等在支撑部件上涂布连接材料后,压合半导体元 件,其后,使用烘箱或者微量恒温仪等加热装置来加热固化。加热固化通常在100~200°C、 加热5秒~10小时的时间来进行。进一步地,经过引线键合工序之后,通过使用通常的方 法来进行封固,可以得到成品的半导体装置。
[0171] 实施例
[0172] 下面,通过实施例详细地说明本发明,但是本发明不受其限制。实施例以及参考例 中使用的材料是按照如下方式制作的或者购得的。
[0173](1)环氧树脂溶液:把7. 5重量份的YDF_170(东都化成(株)、商品名、双酚F型 环氧树脂、环氧当量=170)和7. 5份重量份的YL-980(油化壳牌环氧(株)、商品名、双酚 A型环氧树脂、环氧当量=185)加热到80°C,连续搅拌1小时,得到均匀的环氧树脂溶液。
[0174](2)固化促进剂:1. 1重量份的2PZCNS_PW(四国化成工业(株)、商品名、咪唑);
[0175](3)挥发性成分:二丙二醇甲基醚乙酸酯(以下称作DMPA)(大赛璐化学(株))、 甲苯(关东化学(株))、丁内酯(三协化学(株))
[0176] (4)金属粒子:K-0082P(METAL0R、商品名、银粉、平均粒径1.6ym,氧状态比率 4% )、AgF10S(德力化学研宄所(株)、商品名、银粉、平均粒径10ym、氧状态比率15% )
[0177] 另外,按照下面的顺序,对AgFlOS实施氧化膜除去以及表面处理,制作出表面处 理Ag粉。
[0178] 用80重量份的乙醇(关东化学(株))稀释28重量份的盐酸(关东化学(株)), 制备成酸性溶液。在该酸性溶液中添加〇. 29重量份的作为表面保护材料的十八硫醇(东 京化学工业(株)),制备表面处理液。
[0179] 把AgFlOS添加到该表面处理液中,在保持于40°C的状态下搅拌1小时,进行氧化 膜除去以及表面处理。之后,通过过滤除去表面处理液,添加40°C的乙醇、洗涤表面处理Ag 粉。
[0180] 进一步,通过过滤去除乙醇洗涤液,该洗涤和过滤的工序重复10次左右,除去物 理吸附在表面处理Ag粉表面上的十八硫醇以及盐酸。
[0181] 最后,通过减压干燥洗涤后的表面处理Ag粉,除去乙醇,得到干燥状态的表面处 理Ag粉。确认得到的表面处理Ag粉的氧的状态比率为0 %,氧化膜完全被除去。
[0182] 把材料⑴和⑵用研磨机混炼10分钟,得到粘合剂成分。
[0183] 接下来,按照如表1所示的配合比例,加入材料(3)和(4),用研磨机混炼15分钟, 得到连接材料。
[0184] 用下述的
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