半导体元件粘接用树脂糊剂组合物及半导体装置制造方法
【专利摘要】本发明为含有具有(甲基)丙烯酰氧基的化合物、聚合引发剂、增柔剂、胺化合物与铝粉的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物。
【专利说明】半导体元件粘接用树脂糊剂组合物及半导体装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及适宜用于将1C、LSI等半导体元件，与引线框架、玻璃环氧布线板等支持构件粘接的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物，及使用其的半导体装置。
【背景技术】
[0002]以往作为半导体的芯片接合材已知有Au-Si共晶、焊料、树脂糊剂组合物等，由操作性及成本的观点，树脂糊剂组合物则得到广泛使用。
[0003]一般而言，半导体装置通过将半导体芯片等元件用芯片接合材粘接于引线框架而制造。半导体装置的安装方式也从高密度安装的观点出发，由以往的插针方式转移至表面安装方式，但在对基板的安装中则由于使用以红外线等加热基板整体的回流焊接，且封装被加热至200°C以上的高温，故会有因所吸湿的水分的急剧膨胀而导致糊剂层的剥离的问题。
[0004]因此，对芯片接合糊剂而言，要求在Si芯片与引线框架之间的高粘接强度。另外，对于用来将半导体芯片等元件粘接于引线框架等所使用的树脂糊剂组合物而言，作为导电性填料，可考虑使用例如金粉、银粉、铜粉等金属粉，但现在还是主要运用使用银粉的树脂糊剂组合物，其理由在于:不像金粉那样稀少高价，也不如铜粉那样容易被氧化且保存稳定性差，并且涂布操作性或机械特性优异及树脂糊剂组合物所要求的诸特性都优异等(参照专利文献I等)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献1:日本特开2002-179769号公报
【发明内容】
[0007]所欲解决的技术问题
[0008]然而，由于银粉自身也同为贵金属且稀少高价的材料，所以作为芯片接合材料，还是希望开发出使用更容易取得的其他填料材料的芯片接合材。现在现状是，使用了代替银粉的材料，却无法得到具有与仅使用银粉时相同程度的特性的树脂糊剂组合物。
[0009]例如，根据本发明人等的知识见解，在将专利文献I中记载的树脂糊剂组合物中的银粉的一部分取代为铝粉时，无法得到充分的芯片剪切强度(die shearstrength) 0
[0010]本发明的目的在于，提供即使使用铝粉作为导电性填料，仍具有优异芯片剪切强度及保存稳定性的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物。另外，本发明的目的还在于提供使用该半导体元件粘接用树脂糊剂组合物而制造的半导体装置。
[0011]解决课题的手段
[0012]本发明的一实施方式涉及含有具有(甲基)丙烯酰氧基的化合物、聚合引发剂、增柔剂、胺化合物与铝粉的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物。
[0013]本实施方式中，半导体元件粘接用树脂糊剂组合物通过使其组成成为上述的特定组成，从而即使使用铝粉作为导电性填料，仍可具有优异的芯片剪切强度及保存稳定性。[0014]本实施方式中，半导体元件粘接用树脂糊剂组合物优选实质上不含有芳香族系环氧树脂。
[0015]将专利文献I记载的树脂糊剂组合物中的银粉的一部分取代为铝粉时，无法取得充分的导电性(足够低的体积电阻率)。然而，本实施方式的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物中实质上不含有芳香族系环氧树脂，且通过作成具有上述特定的组成的组合物，从而即使使用铝粉作为导电性填料，也可实现优良导电性。
[0016]本实施方式中，上述增柔剂优选为橡胶成分。
[0017]另外，本实施方式中，上述胺化合物优选为双氰胺或咪唑化合物。
[0018]另外，本实施方式中，上述铝粉的形状优选为粒状，而上述铝粉的平均粒径优选为2 ?10 μ m0
[0019]另外，本实施方式的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物中还可含有银粉。本实施方式的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物由于含有铝粉作为导电性填料，因此，即使不大量使用稀少高价的银粉，仍可得到足够的粘接强度、保存稳定性等诸特性。
[0020]另外，本实施方式的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物中，上述银粉的形状优选为薄片状，上述银粉的平均粒径优选为I?5 μ m。
[0021]另外，本实施方式中，上述铝粉的含量C1相对于述银粉的含量C2的比C1 / C2，以质量比计,可设成2 / 8?8 / 2。
[0022]另外，本实施方式中，上述具有(甲基)丙烯酰氧基的化合物优选为(甲基)丙烯酸酯化合物。
.[0023]本发明的其他实施方式涉及一种半导体装置，其具备支持部件、半导体元件以及粘接层，所述粘接层配置于所述支持部件与所述半导体元件之间而将所述支持部件和所述半导体元件粘接，上述粘接层含有上述半导体元件粘接用树脂糊剂组合物的固化物。
[0024]本实施方式的半导体装置中，由于支持构件与半导体元件通过上述半导体元件粘接用树脂糊剂组合物而得以粘接，故即使使用平价的铝粉，仍会具有充分的可靠性。
[0025]发明效果
[0026]根据本发明，可提供即使使用铝粉作为导电性填料，仍具有优异芯片剪切强度及保存稳定性的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物。另外，根据本发明，可提供使用该半导体元件粘接用树脂糊剂组合物来制造的半导体装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1中，(a)是展示VA-2000电子显微镜照片的图，(b)是展示N0.800F电子显微镜照片的图，(c)是展示N0.500M电子显微镜照片的图。
[0028]图2中(a)是展示实施例1中取得的树脂糊剂组合物中的铝粉及银粉的混合粉的电子显微镜照片的图，(b)是展示在参考例I中取得的树脂糊剂组合物中的银粉的电子显微镜照片的图。
[0029]图3是展示测量体积电阻率所使用的试验样品的制作方法的示意图。
【具体实施方式】
[0030]以下对本发明的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物的适宜实施方式进行说明。需要说明的是，本说明书中，“(甲基)丙烯酸(酰)”是指丙烯酸(酰)或甲基丙烯酸(酰)。即，“具有(甲基)丙烯酰氧基”是指具有丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。
[0031]本实施方式的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物(以下，简单称为“树脂糊剂组合物”)含有:具有(甲基)丙烯酰氧基的化合物(以下，根据情况而称为“(A)成分”)、聚合引发剂(以下，根据情况而称为“(B)成分”)、增柔剂(以下，根据情况而称为“(C)成分”)、胺化合物(以下，根据情况而称为“(D)成分”)、及铝粉(以下，根据情况而称为“(E)成分”)。树脂糊剂组合物因含有上述特定的成分，因而具有优异芯片剪切强度及保存稳定性。
[0032]树脂糊剂组合物优选实质上不含有芳香族系环氧树脂。以往的树脂糊剂中，若使用铝粉作为导电性填料，则会有体积电阻率急剧地上升而导致无法得到充分导电性的情况，但含有上述特定的成分且实质上不含有芳香族系环氧树脂的树脂糊剂组合物，具有优异导电性。
[0033]在此，“实质上不含有芳香族系环氧树脂”是指在未观测到体积电阻率急剧上升的程度下，也可微量地存在芳香族系环氧树脂。具体而言，芳香族系环氧树脂的含量以树脂糊剂组合物的总量为基准在0.1质量％以下即可，优选为0.05质量％以下。另外，更优选不含有芳香族系环氧树脂。
[0034](A)成分为使铝粉、银粉等分散的也可称为基质(matrix)的成分，其在I分子中具有I个以上(甲基)丙烯酰氧基。(A)成分优选含有选自由丙烯酸酯化合物及甲基丙烯酸酯化合物所组成的组中的至少一种。通过使用选自由丙烯酸酯化合物及甲基丙烯酸酯化合物所组成的组中的至少一种与铝粉的组合，从而树脂糊剂组合物不仅进一步提升导电性、保存稳定性及芯片剪切强度，并且还进一步提升涂布操作性及机械特性，成为更加适合的芯片接合用的粘接组合物。
[0035]作为(A)成分，例如可举出:在I分子中具有I个(甲基)丙烯酰氧基的化合物(以下，根据情况也称为“ (A-1)成分”)，在I分子中具有2个(甲基)丙烯酰氧基的化合物(以下，根据情况也称为 “(A-2)成分”)，在I分子中具有3个以上(甲基)丙烯酰氧基的化合物(以下，根据情况也称为“(A-3)成分”)。
[0036]作为(A-1)成分的具有I个丙烯酰氧基的化合物，例如可举出如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸异硬脂酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片基酯、丙烯酸三环[5.2.1.02’6]癸基酯、丙烯酸2-(三环)[5.2.1.02，6]癸-3-烯-8-基氧基乙基酯、丙烯酸2-(三环)[5.2.1.02’6]癸-3-烯-9-基氧基乙基酯、丙烯酸2-羟基乙基酯、丙烯酸2-羟基丙基酯、二聚醇单丙烯酸酯、二乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯、聚丙二醇丙烯酸酯、丙烯酸2-甲氧基乙基酯、丙烯酸2-乙氧基乙基酯、丙烯酸2-丁氧基乙基酯、甲氧基二乙二醇丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基二乙二醇丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、2-苯甲酰氧基乙基丙烯酸酯、2-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯、丙烯酸苄基酯、丙烯酸2-氰基乙基酯、Y -丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油基丙烯酸酯、丙烯酸四氢糠基酯、丙烯酸二环戊烯基氧基乙基酯、丙烯酸二环戊基酯、丙烯酸二环戊烯基酯、丙烯酸四氢吡喃基酯、丙烯酸二甲氨基乙基酯、丙烯酸二乙氨基乙基酯、丙烯酸1，2，2，6，6-五甲基哌啶基酯、丙烯酸2，2，6，6_四甲基哌啶基酯、丙烯酰氧基乙基磷酸酯、丙烯酰氧基乙基磷酸单苯酯、β-丙烯酰氧基乙基氢化邻苯二甲酸酯、β-丙烯酰氧基乙基氢化琥珀酸酯。
[0037]另外，作为(A-1)成分的具有I个甲基丙烯酰氧基的化合物，例如可举出甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十三酯、甲基丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸硬脂酯、甲基丙烯酸异硬脂酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片基酯、三环[5.2.1.02，6]癸基甲基丙烯酸酯，2-(三环)[5.2.1.02，6]癸_3_烯-8-基氧基乙基甲基丙烯酸酯、2-(三环)[5.2.1.02’6]癸-3-烯-9-基氧基乙基甲基丙烯酸酯、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、2-羟基丙基甲基丙烯酸酯、二聚醇单甲基丙烯酸酯、二乙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚丙二醇甲基丙烯酸酯、2-甲氧基乙基甲基丙烯酸酯、2-乙氧基乙基甲基丙烯酸酯、2- 丁氧基乙基甲基丙烯酸酯、甲氧基二乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、苯氧基二乙二醇甲基丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、2-苯甲酰氧基乙基甲基丙烯酸酯、2-羟基-3-苯氧基丙基甲基丙烯酸酯、苄基甲基丙烯酸酯、2-氰基乙基甲基丙烯酸酯、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，缩水甘油基甲基丙烯酸酯、四氢糠基甲基丙烯酸酯、二环戊烯基氧基乙基甲基丙烯酸酯、二环戊基甲基丙烯酸酯、二环戊烯基甲基丙烯酸酯、四氢吡喃基甲基丙烯酸酯、二甲氨基乙基甲基丙稀酸酷、 乙氣基乙基甲基丙稀酸酷、I，2,2,6,6-五甲基喊唳基甲基丙稀酸酷、2, 2,6,6-四甲基哌啶基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯，甲基丙烯酰氧基乙基磷酸单苯酯、甲基丙烯酰氧基乙基氢化邻苯二甲酸酯、甲基丙烯酰氧基乙基氢化琥珀酸酯。
[0038]从使用树脂糊剂组合物所制造的半导体装置中的芯片剪切强度的观点出发，作为(A-1)成分，优选下述式⑴所表示的化合物。
[0039]
【权利要求】
1.一种半导体元件粘接用树脂糊剂组合物，其含有:具有(甲基)丙烯酰氧基的化合物、聚合引发剂、增柔剂、胺化合物、以及铝粉。
2.如权利要求1所述的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物，其实质上不含有芳香族系环氧树脂。
3.如权利要求1或2所述的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物，所述增柔剂含有橡胶成分。
4.如权利要求1?3中的任一项所述的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物，所述胺化合物为双氰胺和/或咪唑化合物。
5.如权利要求1?4中的任一项所述的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物，所述铝粉的形状为粒状，所述铝粉的平均粒径为2?10 μ m。
6.如权利要求1?5中的任一项所述的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物，其还含有银粉。
7.如权利要 求6所述的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物，所述银粉的形状为薄片状，所述银粉的平均粒径为I?5 μ m。
8.如权利要求6或7所述的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物，所述铝粉的含量C1相对于所述银粉的含量C2的比C1 / C2,以质量比计,为2 / 8?8 / 2。
9.如权利要求1?8中的任一项所述的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物，所述具有(甲基)丙烯酰氧基的化合物为(甲基)丙烯酸酯化合物。
10.一种半导体装置，其具备支持部件、半导体元件以及粘接层， 所述粘接层配置于所述支持部件与所述半导体元件之间而将所述支持部件和所述半导体元件粘接， 所述粘接层含有权利要求1?9中的任一项所述的半导体元件粘接用树脂糊剂组合物的固化物。
【文档编号】C09J4/02GK103429688SQ201280013168
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年3月5日 优先权日:2011年3月14日
【发明者】井上愉加吏, 山田和彦 申请人:日立化成株式会社