DE60102457T2

DE60102457T2 - Paste zum Befestigen eines Halbleiterchips und Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE60102457T2
Application number: DE60102457T
Authority: DE
Inventors: Nobuki Tanaka; Hikaru Okubo; Ryuichi Murayama; Kazuto Onami; Tomohiro Kagimoto
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2001-04-09
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2021-04-10
Also published as: EP1274808A1; DE60102457D1; KR100804889B1; KR20040029940A; CN1422315A; WO2001077243B1; MY127199A; US20030146521A1; TWI282811B; CN1232601C; US6861013B2; WO2001077243A1; EP1274808B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohchip-Befestigungspaste, die hinsichtlich Lötbruchbeständigkeit hervorragend ist und zum Bonden von Halbleiterchips verwendet wird, sowie eine Halbleitervorrichtung, die hinsichtlich Verlässlichkeit hervorragend ist und unter Verwendung einer solchen Rohchip-Befestigungspaste hergestellt wird.
STAND DER TECHNIK
In den letzten Jahren hat die Produktionsmenge von Halbleitervorrichtungen eine stetige Zunahme gezeigt und eine Verminderung der Produktionskosten davon wurde eine wichtige Aufgabe. Zum Bonden von Halbleiterchips auf einen Führungsrahmen gibt es ein Verfahren, das als ein Adhäsionsmittel ein anorganisches Material wie ein eutektisches Gold-Silicium-Material oder dergleichen verwendet. Dieses Verfahren ist teuer und kann zu einem Bruch von Halbleiterchips aufgrund thermischer Beanspruchung führen. Daher wurde ein Verfahren, das eine Rohchip-Befestigungspaste (ein pastenähnliches Adhäsionsmittel) verwendet, das durch Dispergieren eines Füllstoffs in einem organischen Material oder dergleichen erhalten wird, etabliert.
Mittlerweile ist hinsichtlich der Verlässlichkeit von Halbleitervorrichtungen eine Lötbruchbeständigkeit besonders wichtig. Eine Rohchip-Befestigungspaste, die fähig ist, eine Halbleitervorrichtung mit zufrieden stellender Lötbruchbeständigkeit zu ergeben, muss einen geringen Elastizitätsmodul für eine Relaxation des Unterschieds hinsichtlich des Längenausdehnungskoeffizienten zwischen Halbleiterchips und Führungsrahmen aufweisen.
In den letzten Jahren wurde die Anforderung für eine Lötbruchbeständigkeit streng. Da Lötmittel bleifrei wurde, veränderten sich die Aufschmelz-Weichlötungsbedingungen von 240°C auf 260°C. Um diese Temperaturerhöhung von 20°C zu erreichen, wurde ein geringerer Elastizitätsmodul notwendig. Für einen geringeren Elastizitätsmodul waren Rohchip-Befestigungspasten, die eine Substanz mit niedriger Spannung (z.B. einen Gummi) verwenden, bekannt. Jedoch sind sie außerstande, die neueste Anforderung hinsichtlich Lötbruchbeständigkeit zu erfüllen, und eine verbesserte Rohchip-Befestigungspaste wird benötigt.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung beabsichtigt die Bereitstellung einer Rohchip-Befestigungspaste, die hinsichtlich Lötbruchbeständigkeit hervorragend ist und zum Bonden von Halbleiterchips verwendet wird, und einer Halbleitervorrichtung, die hinsichtlich Verlässlichkeit hervorragend ist und unter Verwendung einer solchen Rohchip-Befestigungspaste hergestellt wird.
Erfindungsgemäß wird eine Rohchip-Befestigungspaste bereitgestellt, umfassend als wesentliche Bestandteile:

(A) einen Kohlenwasserstoff mit einem Molekulargewicht-Zahlenmittel von 500 bis 5000 und mindestens einer Doppelbindung in dem Molekül oder sein Derivat,
(B) ein reaktives Verdünnungsmittel,
(C) einen Radikal-Polymerisationskatalysator und
(D) einen Füllstoff.

Die Komponente (A), d.h. der Kohlenwasserstoff mit einem Molekulargewicht-Zahlenmittel von 500 bis 5000 und mindestens einer Doppelbindung in dem Molekül oder sein Derivat, ist eine Kombination einer Verbindung, die durch eine Reaktion zwischen einem maleinisierten Polybutadien und einem (Meth)acrylsäure/aliphatischen Dialkoholester erhalten wird, und eines epoxidierten Polybutadiens, oder ist ein Polybutadien mit einer Acrylsäure- oder Methacrylsäuregruppe an den zwei terminalen Enden oder ist eine Kombination aus einem Acryl- oder Methacrylgruppen-enthaltenden Polybutadien, das bei Raumtemperatur flüssig ist, und einem epoxidierten Polybutadien. Das reaktive Verdünnungsmittel (B) wird vorzugsweise aus einer Verbindung mit mindestens einer Acrylsäure- oder Methacrylsäuregruppe in dem Molekül, einem (Meth)acrylsäure-Monomer mit mindestens einem Fluoratom in dem Molekül und Diallylphthalat ausgewählt. Ein Teil des Füllstoffs (D) ist vorzugsweise mindestens ein Metallelement, ausgewählt aus Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer und Zink. Die Rohchip-Befestigungspaste kann ferner (E) ein Silan-Kopplungsmittel, das der nachstehenden allgemeinen Formel (1):
entspricht, umfassen, worin R₁ eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist, R₂ eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist, a eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, m eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und n eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist. Die Rohchip-Befestigungspaste kann ferner (F) ein hydriertes Polybutadien mit einem Molekulargewicht-Zahlenmittel von 500 bis 4000 umfassen. Die Rohchip-Befestigungspaste kann ferner (G) einen Aushärtungsbeschleuniger umfassen, der eine Verbindung mit mindestens einer primären Aminogruppe in dem Molekül und einem Schmelzpunkt von 100 bis 230°C ist.
Erfindungsgemäß wird auch eine Halbleitervorrichtung bereitgestellt, die unter Verwendung der vorstehenden bevorzugten Rohchip-Befestigungspaste hergestellt wird.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Feststellung der Erfinder kann ein Kohlenwasserstoff mit einem Molekulargewicht-Zahlenmittel von 500 bis 5000 und mindestens einer Doppelbindung in dem Molekül oder sein Derivat, d.h. die Komponente (A) der erfindungsgemäßen Rohchip-Befestigungspaste, eine Rohchip-Befestigungspaste ergeben, die, wenn sie ausgehärtet wird, ein gehärtetes Material wird, das Flexibilität und ein gutes Adhäsionsvermögen über einen großen Temperaturbereich zeigt. Beispielsweise in dem Fall eines gehärteten Materials mit hoher Verhängungszahl und keiner Flexibilität kann eine hohe Kohäsionskraft erhalten werden, aber es ist schwierig, eine hohe Adhäsionskraft bei der Zwischenphase mit einem Führungsrahmen oder einem Rohchip zu erhalten. Wenn das Molekulargewicht-Zahlenmittel der Komponente (A) weniger als 500 beträgt, ist es schwierig, der sich ergebenden Rohchip-Befestigungspaste zu ermöglichen, ein gehärtetes Ma terial mit ausreichendem Abstand zwischen den Vernetzungsstellen zu ergeben, und kein ausreichendes Adhäsionsvermögen wird erhalten. Indessen weist, wenn das Molekulargewicht-Zahlenmittel mehr als 5000 beträgt, die Komponente (A) eine hohe Viskosität auf und es ist unmöglich, die Komponente (A) in einer Menge zu verwenden, die erforderlich ist, um ein ausreichendes Adhäsionsvermögen zu erhalten. Daher sind solche Molekulargewicht-Zahlenmittel der Komponente (A) nicht bevorzugt.
Die erfindungsgemäß verwendete Komponente (A) umfasst z.B. Gummis des Dien-Typs wie Butylgummi, Isoprengummi, flüssiges Polybutadien und dergleichen und Derivate davon. Die Derivate umfassen acrylisch-modifiziertes Polybutadien, Epoxy-modifiziertes Polybutadien, usw. Diese Gummis und Derivate können einzeln oder in einem Gemisch verwendet werden.
Die Komponente (A) ist eine Kombination einer Verbindung, die durch eine Reaktion zwischen einem maleinisierten Polybutadien und einem (Meth)acrylsäure/aliphatischen Dialkoholester erhalten wird, und eines epoxidierten Polybutadiens oder ein Polybutadien mit einer Acrylsäure- oder Methacrylsäuregruppe an den zwei terminalen Enden oder eine Kombination eines Acryl- oder Methacrylgruppen-enthaltenden Polybutadiens, das bei Raumtemperatur flüssig ist, und eines epoxidierten Polybutadiens.
Das Molekulargewicht-Zahlenmittel der Komponente (A), auf das erfindungsgemäß Bezug genommen wird, ist ein Polystyrol-reduzierter Wert eines Werts, der durch Gelpermeationschromatographie erhalten wird.
Erfindungsgemäß wird das reaktive Verdünnungsmittel (B) für die Viskositätsanpassung, verbesserte Verarbeitbarkeit und verbesserte Aushärtbarkeit einer Rohchip-Befestigungspaste verwendet, da eine Verwendung der Komponente (A) allein und keiner Verwendung der Komponente (B) eine Rohchip-Befestigungspaste mit hoher Viskosität und geringer Verarbeitbarkeit ergibt. Bevorzugt als Komponente (B) sind Verbindungen mit mindestens einer Acrylsäure- oder Methacrylsäuregruppe in dem Molekül wie ein alicyclischer (Meth)acrylsäureester, aliphatischer (Meth)acrylsäureester, aromatischer (Meth)acrylsäureester und dergleichen. Spezifische Beispiele sind 1,6-Hexandioldimethacrylat, 1,9-Nonandioldimethacrylat, Phenoxydiethylenglykolacrylat, Laurylacrylat, Stearylacrylat und Phenoxyethylmethacrylat. Jedoch ist die Komponente (B) nicht dar auf beschränkt. Es werden auch vorzugsweise (Meth)acrylsäure-Monomere mit mindestens einem Fluoratom in dem Molekül und Diallylphthalat verwendet. Diese Verbindungen können einzeln oder in einem Gemisch verwendet werden.
Die Menge der Komponente (A), die erfindungsgemäß verwendet wird, beträgt vorzugsweise 10 bis 90 Gew.-% in der Gesamtmenge der Komponente (A) und der Komponente (B). Wenn die Menge der Komponente (A) weniger als 10 Gew.-% beträgt, weist die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste ein geringes Adhäsionsvermögen auf. Wenn die Menge mehr als 90 Gew.-% beträgt, weist die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste eine hohe Viskosität auf und es tritt ein Problem hinsichtlich der Verarbeitbarkeit auf. Daher sind solche Mengen nicht bevorzugt.
Der erfindungsgemäß verwendete Radikal-Polymerisationskatalysator (C) ist nicht entscheidend, sofern er ein Katalysator ist, der herkömmlich in Radikal-Polymerisationen verwendet wird. Jedoch ist er vorzugsweise ein Radikal-Polymerisationskatalysator, der eine Zersetzungstemperatur von 40 bis 140°C aufweist, wenn er einem Schnellaufheiztest unterzogen wird, wobei 1 g einer Probe auf einer elektrischen Heizplatte gegeben wird und die Temperatur der Probe bei 4°C/min erhöht wird, um die Ausgangszersetzungstemperatur zu messen. Wenn die Zersetzungstemperatur weniger als 40°C beträgt, weist die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste schlechtere Lagerungsfähigkeit bei Raumtemperatur auf. Wenn die Zersetzungstemperatur mehr als 140°C beträgt, benötigt die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste eine extrem lange Aushärtungszeit.
Als spezifische Beispiele des Katalysators, der die vorstehende Zersetzungstemperatur erfüllt, können 1,1-Bis(tert-butylperoxy)-2-methylcyclohexan, tert-Butylperoxyneodecanoat und Dicumylperoxid angeführt werden. Diese Verbindungen können einzeln oder in einem Gemisch von zwei oder mehreren Arten für eine gesteuerte Aushärtbarkeit verwendet werden. Es ist möglich, ferner einen Polymerisationsinhibitor für eine verbesserte Lagerungsfähigkeit einer Rohchip-Befestigungspaste zuzugeben.
Die Menge des verwendeten Radikal-Polymerisationskatalysators (C) beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Summe der Komponente (A) und der Komponente (B). Wenn die Menge mehr als 10 Gewichtsteile beträgt, zeigt die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste eine große Viskosi tätsänderung mit der Zeit und weist ein Problem hinsichtlich der Verarbeitbarkeit auf. Wenn die Menge weniger als 0,1 Gewichtsteile beträgt, weist die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste eine signifikant verminderte Aushärtbarkeit auf. Daher sind solche Mengen nicht bevorzugt.
Es ist bevorzugt, in der erfindungsgemäßen Rohchip-Befestigungspaste ein Silan-Kopplungsmittel (E) der allgemeinen Formel (1) zu verwenden, da die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste ein bemerkenswert verbessertes Adhäsionsvermögen zeigen kann. In der allgemeinen Formel (1) ist R₁ eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, R₂ ist eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, a ist eine ganze Zahl von 1 bis 3, die die Anzahl der Kohlenstoffatome der Alkoxygruppe(n) bestimmt und die Reaktivität zwischen dem Silan-Kopplungsmittel und dem Harz oder Füllstoff steuern kann, m ist eine ganze Zahl von 1 bis 5, wobei 3 hinsichtlich einer Erhältlichkeit eines solchen Silan-Kopplungsmittels bevorzugt ist, und n ist eine ganze Zahl von 1 bis 10, wobei 2 oder 4 hinsichtlich einer Erhältlichkeit eines solchen Silan-Kopplungsmittels bevorzugt ist. Spezifische Beispiele des Silan-Kopplungsmittels (E) sind nachstehend gezeigt. Jedoch ist das Silan-Kopplungsmittel (E) nicht darauf beschränkt.
Die Menge der verwendeten Komponente (E) beträgt vorzugsweise 0,01 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Summe der Komponente (A) und der Komponente (B). Wenn die Menge weniger als 0,01 Gewichtsteile beträgt, wird keine ausreichende Verbesserung hinsichtlich des Adhäsionsvermögens erhal ten. Eine Menge von mehr als 10 Gewichtsteilen führt zu einer verminderten Aushärtungsgeschwindigkeit. Daher sind solche Mengen nicht bevorzugt.
Als erfindungsgemäß verwendeter Füllstoff (D) können z.B. elektrisch leitende Füllstoffe wie Silberpulver, Goldpulver, Nickelpulver, Kupferpulver und dergleichen und isolierende Füllstoffe wie Aluminiumnitrid, Calciumcarbonat, Silica, Tonerde und dergleichen angeführt werden. Ein bevorzugter leitender Füllstoff ist Silberpulver und ein bevorzugter isolierender Füllstoff ist Silica.
Die Menge des verwendeten Füllstoffs ist nicht entscheidend, beträgt jedoch vorzugsweise 20 bis 95 Gew.-% der gesamten Rohchip-Befestigungspaste. Wenn die Menge weniger als 20 Gew.-% beträgt, neigt die erhaltene Haftfestigkeit dazu, gering zu sein. Wenn die Menge mehr als 95 Gew.-% beträgt, weist die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste eine hohe Viskosität auf und neigt dazu, eine geringe Verarbeitbarkeit zu zeigen. Daher sind solche Mengen nicht bevorzugt.
Das Silberpulver wird für eine Verleihung elektrischer Leitfähigkeit verwendet und enthält ionische Verunreinigungen (z.B. Halogenionen und Alkalimetallionen) in einer Menge von vorzugsweise nicht mehr als 10 ppm. Das Silberpulver wird in Form von Flocken, Verästelungen (tree branch), Kugeln oder dergleichen verwendet. Der Partikeldurchmesser des Silberpulvers ist unterschiedlich, abhängig von der benötigten Viskosität der zu erhaltenden Rohchip-Befestigungspaste. Jedoch beträgt ein bevorzugter durchschnittlicher Partikeldurchmesser im Allgemeinen 2 bis 10 μm und ein bevorzugter maximaler Partikeldurchmesser beträgt im Allgemeinen 50 μm oder weniger. Wenn der durchschnittliche Partikeldurchmesser weniger als 2 μm beträgt, weist die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste eine hohe Viskosität auf. Wenn der durchschnittliche Partikeldurchmesser mehr als 10 μm beträgt, führt die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste zu einem Ausschwitzen während eines Beschichtens oder Aushärtens. Daher sind solche durchschnittlichen Partikeldurchmesser nicht bevorzugt. Wenn der maximale Partikeldurchmesser mehr als 50 μm beträgt, findet ein Verstopfen einer Nadel statt, wenn die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste unter Verwendung eines Spenders aufgetragen wird. Daher ist ein solcher maximaler Partikeldurchmesser nicht bevorzugt. Es ist möglich, ein Gemisch eines relativ groben Silberpulvers und eines feinen Silberpulvers zu verwenden. Es ist auch möglich, ein Gemisch von Silberpulvern mit verschiedener Formen zu verwenden.
Die Silica als ein isolierender Füllstoff weist vorzugsweise einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1 bis 20 μm und einen maximalen Partikeldurchmesser von 50 μm oder weniger auf. Wenn der durchschnittliche Partikeldurchmesser weniger als 1 μm beträgt, weist die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste eine hohe Viskosität auf. Wenn der durchschnittliche Partikeldurchmesser mehr als 20 μm beträgt, führt die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste zu einem Ausschwitzen während eines Beschichtens oder Aushärtens. Daher sind solche durchschnittlichen Partikeldurchmesser nicht bevorzugt. Wenn der maximale Partikeldurchmesser mehr als 50 μm beträgt, findet ein Verstopfen einer Nadel statt, wenn die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste unter Verwendung eines Spenders aufgetragen wird. Daher ist ein solcher maximaler Partikeldurchmesser nicht bevorzugt. Es ist möglich, ein Gemisch von relativ grober Silica und feiner Silica zu verwenden. Es ist auch möglich, ein Gemisch von Silica mit verschiedenen Formen zu verwenden.
Vorzugsweise ist als Teil des Füllstoffs mindestens eine Art von Metallelement, das aus Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer und Zink ausgewählt wird, in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, basierend auf der Rohchip-Befestigungspaste, enthalten. Dies ist so, da Metallelemente wie Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink und dergleichen die Harzreaktion der erfindungsgemäßen Rohchip-Befestigungspaste fördern und der Paste ermöglichen können, eine gute Aushärtbarkeit aufzuweisen. Wenn die Menge des verwendeten Metallelements weniger als 0,01 Gew.-% beträgt, wird keine beabsichtigte Wirkung hinsichtlich einer Aushärtungsbeschleunigung erhalten. Wenn die Menge mehr als 10 Gew.-% beträgt, zeigt die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste eine zu große Veränderung bei Raumtemperatur mit der Zeit. Daher sind solche Mengen nicht bevorzugt. Die vorstehenden Metallelemente können als einzelne Partikel oder in Form einer Legierung verwendet werden.
Zu der erfindungsgemäßen Rohchip-Befestigungspaste können, wie erforderlich, Additive wie ein anderes Kopplungsmittel, Antischaummittel, Tensid, Elastomer, Aushärtungsbeschleuniger und dergleichen gegeben werden.
Als das Elastomer kann vorzugsweise ein hydriertes Polybutadien mit einem Molekulargewicht-Zahlenmittel von 500 bis 4000 verwendet werden. Es wurde festgestellt, dass eine Zugabe dieses Elastomers zu einer signifikanten Abnahme des Elastizitätsmoduls führt. Wenn das Molekulargewicht-Zahlenmittel des Elastomers weniger als 500 beträgt, wird keine ausreichende Reduktion des Elastizitätsmoduls erhalten. Wenn das Molekulargewicht-Zahlenmittel mehr als 4000 beträgt, kann die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste eine erhöhte Viskosität und ein vermindertes Adhäsionsvermögen aufweisen. Daher sind solche Molekulargewicht-Zahlenmittel nicht bevorzugt.
Spezifische Beispiele des Elastomers sind ein hydriertes Polybutadien (BI-2000, ein Produkt von Nippon Soda Co., Ltd.) und ein acrylisch-modifiziertes hydriertes Polybutadien (TEAI-1000, ein Produkt von Nippon Soda Co., Ltd.).
Die Menge des verwendeten hydrierten Polybutadiens beträgt vorzugsweise 1 bis 20 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Summe der Komponente (A) und der Komponente (B). Wenn die Menge weniger als 1 Gewichtsteil beträgt, wird keine ausreichende Verminderung des Elastizitätsmoduls erhalten. Eine Menge von mehr als 20 Gewichtsteilen führt zu einer verminderten Verarbeitbarkeit und Aushärtbarkeit. Daher sind solche Mengen nicht bevorzugt.
Als Aushärtungsbeschleuniger (G) ist eine Verbindung mit mindestens einer primären Aminogruppe in dem Molekül und einem Schmelzpunkt von 100 bis 230°C bevorzugt. Eine Zugabe dieser Verbindung beschleunigt die Aushärtungsreaktion der erfindungsgemäßen Rohchip-Befestigungspaste, da die Aminogruppe die Zersetzungsreaktion eines Radikalstarters beschleunigt. Weiterhin erhöht die Zugabe die Kohäsionskraft des gehärteten Materials der erfindungsgemäßen Rohchip-Befestigungspaste, wenn die Carbonylgruppe in der Paste vorhanden ist, da sich die Aminogruppe mit der Carbonylgruppe umsetzt.
Ein Schmelzpunkt von weniger als 100°C ist nicht bevorzugt, da sich die vorstehende Reaktion während der Herstellung oder der Lagerung der erfindungsgemäßen Rohchip-Befestigungspaste fortsetzt und zu einer Erhöhung der Viskosität führt. Ein Schmelzpunkt von mehr als 230°C ist auch nicht bevorzugt, da der Aushärtungsbeschleuniger (G) mit hoher Wahrscheinlichkeit als ein Feststoff sogar während der Aushärtung der erfindungsgemäßen Rohchip-Befestigungspaste verbleibt und keine beabsichtigte Wirkung erhalten wird. Als spezifische Beispiele des Aushärtungsbeschleunigers (G) können Dicyandiamid, Isophthalsäuredihydrazid, Adipinsäuredihydrazid, Sebacinsäuredihydrazid, Kohlenstoffdihydrazid und Dodecandisäuredihydrazid angeführt werden. Diese Verbindun gen können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren Arten verwendet werden.
Die Menge des verwendeten Aushärtungsbeschleunigers beträgt 0,3 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Summe der Komponente (A) und der Komponente (B). Wenn die Menge weniger als 0,3 Gewichtsteile beträgt, kann die beabsichtigte Wirkung nicht zufrieden stellend erhalten werden. Wenn die Menge mehr als 10 Gewichtsteile beträgt, enthält die sich ergebende Rohchip-Befestigungspaste einen zu großen Feststoffgehalt, und eine verminderte Verarbeitbarkeit wird erhalten. Daher sind solche Mengen nicht bevorzugt.
Die erfindungsgemäße Rohchip-Befestigungspaste wird z.B. dadurch hergestellt, dass einzelne Materialien vorgemischt werden, das Vorgemisch unter Verwendung einer Drei-Walzen-Mühle oder dergleichen verknetet wird und das geknetete Material einer Entgasung unter vermindertem Druck unterzogen wird.
Um eine Halbleitervorrichtung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Rohchip-Befestigungspaste herzustellen, kann ein bekanntes Verfahren verwendet werden.
BESTE ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend durch Beispiele und Vergleichsbeispiele spezifisch veranschaulicht.
Beispiele 1–15 und Vergleichsbeispiele 1–3
In den Beispielen wurden die nachstehenden Komponenten in den in Tabelle 1 gezeigten Anteilen gemischt. Jedes der sich ergebenden Gemische wurde unter Verwendung einer Drei-Walzen-Mühle geknetet und jedes geknetete Material wurde entgast, um verschiedene Rohchip-Befestigungspasten zu erhalten. Die Leistung jeder Rohchip-Befestigungspaste wurde gemäß den nachstehenden Verfahren bewertet. Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 1 gezeigt.
Komponente (A)

Acrylsäure-modifiziertes Polybutadien (Molekulargewicht-Zahlenmittel: etwa 1000, MM-1000-80, ein Produkt von Nippon Petrochemical Co., Ltd.),
Epoxy-modifiziertes Polybutadien (Molekulargewicht-Zahlenmittel: etwa 1000, E-1000-8, ein Produkt von Nippon Petrochemical Co., Ltd.),
Polybutadien mit (Meth)acrylsäuregruppen an den zwei terminalen Enden (Molekulargewicht-Zahlenmittel: etwa 3000, BAC-45, ein Produkt von Osaka Organic Chemical Ind. Ltd.)

Komponente (B)

Laurylacrylat (NK Ester LA, ein Produkt von Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.),
Trifluorethylmethacrylat (Light Ester M-3F, ein Produkt von Kyoeisha Chemical Co., Ltd.),
Diallyl-o-phthalat (Daiso Dap Monomer, ein Produkt von Daiso Co., Ltd.)

Komponente (C)
Dicumylperoxid (Zersetzungstemperatur im Schnellaufheiztest: 126°C, Percumyl D, ein Produkt von Nippon Oils and Fats Co., Ltd.)
Komponente (E)
Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfan (A-1289, ein Produkt von Nippon Unicar Company Limited)
Füllstoff (D)

Flockiges Silberpulver (durchschnittlicher Partikeldurchmesser: 3 μm, maximaler Partikeldurchmesser: 20 μm),
Gemahlene Silica (durchschnittlicher Partikeldurchmesser: 3 μm, maximaler Partikeldurchmesser: 16 μm),
Kupferpulver (durchschnittlicher Partikeldurchmesser: 1 um)

Elastomer
Hydriertes Polybutadien (BI-2000, ein Produkt von Nippon Soda Co., Ltd.)
Aushärtungsbeschleuniger (G)
Dicyandiamid (Reagenz, Schmelzpunkt: 209,5°C)
Kopplungsmittel
Alkoxysilan (KBM-403E, ein Produkt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
In den Vergleichsbeispielen wurde ein Teil der in den Beispielen verwendeten Komponenten oder dies zusammen mit den nachstehenden Materialien als Mischmaterialien verwendet.
Ein Vermischen erfolgte in den in Tabelle 2 gezeigten Verhältnissen und sodann erfolgten ein Kneten und Entgasen in der gleichen Weise wie in den Beispielen, um Rohchip-Befestigungspasten zu erhalten. Die Leistung jeder Rohchip-Befestigungspaste wurde gemäß den nachstehenden Verfahren ermittelt und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Diglycidylbisphenol A-artiges Epoxidharz, erhalten durch Umsetzen von Bisphenol A und Epichlorhydrin (Epoxy-Äquivalent: 180, flüssig bei Raumtemperatur, nachstehend als Bis-A-Epoxy abgekürzt), Cresylglycidylether (Epoxy-Äquivalent: 185, nachstehend als CGE abgekürzt),
Phenolisches Novolak-Harz (Hydroxyl-Äquivalent: 104, Erweichungspunkt: 85°C, nachstehend als PN abgekürzt), 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol (Curezole 2PHZ, ein Produkt von Shikoku Chemicals Corporation)

Bewertung der Leistungen
(1) Viskosität
Gemessen bei 2,5 UpM bei 25°C unter Verwendung eines E-Typ-Viskosimeters (3°-Konus).
(2) Elastizitätsmodul
Ein Teststück von 10 × 150 × 0,1 mm wurde hergestellt (Aushärtungsbedingungen: 175°C und 30 Minuten). Das Teststück wurde einem Zugversuch unterworfen, um eine Last-Verschiebungs-Kurve (Testlänge: 100 mm, Testgeschwindigkeit: 1 mm/min, Testtemperatur: 25°C) zu messen, und ein Elastizitätsmodul wurde aus der Anfangssteigung der Kurve bestimmt.
(3) Haftfestigkeit
Ein 6 × 6 mm-Siliciumchip wurde unter Verwendung einer erhaltenen Paste auf einem Kupferrahmen befestigt. Das sich ergebende Material wurde auf eine heiße Platte von 200°C für 30 Sekunden und 60 Sekunden gegeben, um zum Aushärten der Paste zu führen. Sodann wurde die Scherfestigkeit des heißen Rohchips bei 260°C unter Verwendung eines automatischen Haftfestigkeitsmeßgeräts gemessen.
(4) Lötbruchbeständigkeit
Ein Kupfer-Führungsrahmen und ein Siliciumchip (6 × 6 mm) wurden unter Verwendung einer erhaltenen Rohchip-Befestigungspaste gebondet und ein Aushärten der Paste erfolgte auf einer heißen Scheibe bei 200°C für 60 Sekunden. Sodann wurde die sich ergebende Einheit mit einem einkapselnden Material (Sumikon EME-7026, ein Produkt von Sumitomo Bakelite Company Limited) eingekapselt, um eine eingekapselte Einheit herzustellen (QFP, 14 × 20 × 2,0 mm). Die eingekapselte Einheit wurde einer Feuchtigkeitsabsorptionsbehandlung für 192 Stunden in einer Atmosphäre von 60°C und 60% relativer Feuchtigkeit und sodann einer IR-Aufschmelzbehandhtng (260°C, 10 Sekunden, dreifaches Aufschmelzen) unterzogen, wonach die Anzahl der Proben mit inneren Rissen durch eine Durchschnittsbeobachtung überprüft wurde und als Maßstab einer Lötbruchbeständigkeit verwendet wurde. Die Gesamtanzahl der zum Testen verwendeten Proben betrug 8.
Tabelle 2
Wie aus Tabelle 1 und Tabelle 2 ersichtlich ist, sind die erfindungsgemäßen Rohchip-Befestigungspasten verglichen mit denen der Vergleichsbeispiele hinsichtlich Lötbruchbeständigkeit überlegen. Daher kann eine Halbleitervorrichtung mit erhöhter Verlässlichkeit unter Verwendung der erfindungsgemäßen Rohchip-Befestigungspaste hergestellt werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die erfindungsgemäße Rohchip-Befestigungspaste kann als ein Adhäsionsmittel zum Bonden eines Halbleiterchips und eines Führungsrahmens in der Halbleiterindustrie verwendet werden. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Rohchip-Befestigungspaste ist es möglich, eine Halbleitervorrichtung herzustellen, die hinsichtlich Produktivität, Kosten und Eigenschaften, usw. hervorragend ist.

Claims

Rohchip-Befestigungspaste, umfassend als wesentliche Bestandteile: (A) einen Kohlenwasserstoff mit einem Molekulargewicht-Zahlenmittel von 500 bis 5000 und mindestens einer Doppelbindung in dem Molekül oder sein Derivat, wobei der Kohlenwasserstoff oder sein Derivat aus (A1) einer Kombination einer Verbindung, die durch eine Reaktion zwischen einem maleinisierten Polybutadien und einem (Meth)acrylsäure/aliphatischen Dialkoholester erhalten wird, und einem epoxidierten Polybutadien oder (A2) einem Polybutadien mit Acryl- oder Methacrylgruppen an den zwei terminalen Enden oder (A3) einer Kombination aus einem Acryl- oder Methacrylgruppen-enthaltenden Polybutadien, das bei Raumtemperatur flüssig ist, und einem epoxidierten Polybutadien besteht, (B) ein reaktives Verdünnungsmittel, (C) einen Radikal-Polymerisationskatalysator und (D) einen Füllstoff.
Rohchip-Befestigungspaste nach Anspruch 1, wobei das reaktive Verdünnungsmittel (B) eine Verbindung mit mindestens einer Acryl- oder Methacrylgruppe in dem Molekül ist.
Rohchip-Befestigungspaste nach Anspruch 1, wobei das reaktive Verdünnungsmittel (B) ein (Meth)acrylmonomer mit mindestens einem Fluoratom in dem Molekül ist.
Rohchip-Befestigungspaste nach Anspruch 1, wobei das reaktive Verdünnungsmittel (B) Diallylphthalat ist.
Rohchip-Befestigungspaste nach Anspruch 1, wobei ein Teil des Füllstoffs (D) mindestens ein Metallelement ist, ausgewählt aus Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer und Zink.
Rohchip-Befestigungspaste nach Anspruch 1, ferner umfassend: (E) ein Silan-Kopplungsmittel, das der nachstehenden allgemeinen Formel (1) entspricht:
worin R₁ eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist, R₂ eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist, a eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, m eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und n eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist.
Rohchip-Befestigungspaste nach Anspruch 1, ferner umfassend: (F) ein hydriertes Polybutadien mit einem Molekulargewicht-Zahlenmittel von 500 bis 4000.
Rohchip-Befestigungspaste nach Anspruch 1, ferner umfassend: (G) einen Aushärtungsbeschleuniger, der eine Verbindung mit mindestens einer primären Aminogruppe in dem Molekül und einem Schmelzpunkt von 100 bis 230°C ist.
Halbleitervorrichtung, die durch eine Verwendung der Rohchip-Befestigungspaste nach Anspruch 1 hergestellt wird.