[发明专利]用于连接半导体芯片的粘合组合物

说明书

本发明涉及用于将半导体芯片连接到引线框上的小片连接粘合组合物，特别涉及具有优异的模数特性、结合力、粘合强度和使用性能的小片连接粘合组合物，这种粘合剂能够应用于尺寸范围很宽的半导体芯片。

一般情况下，半导体封装包括引线框/基片，其中半导体芯片通过粘合剂连接到引线框底盘上。图1示出了一薄的方形扁平封装(TQFP)1，这是一种表面安装的半导体，其中半导体芯片2利用粘合层6安装于引线框3的半导体芯片底盘3a上。安装半导体芯片2上的焊盘(没有标出数字)和内引线3b通过导线4连接。半导体芯片2和导线4由模制包封树脂化合物5保护不受外界影响，例如外引线3C焊接于电路板上，这外引线3C用作外连接端。

在以上描述中，小片连接粘合剂组合物用于将半导体芯片2连接到引线框3的底盘3a上。这里，这种粘合组合物在固化后必须具有特别的物理和化学特性，并要具有足够好的使用性能。连接芯片用的粘合组合物所必须的物理特性包括低热膨胀系数、高粘合强度、高导热和导电性、及耐久性，而所需的化学特性包括高耐化学性和低杂质含量。关于粘合组合物的使用性能，必需具有合适的粘度和固化速率。

满足上述要求及一般使用的连接小片的粘合组合物包括环氧类树脂，其可以具有以下取代基：含胺化合物的固化剂；稀释剂，例如环氧化物或丁基甲醇乙酸酯；粘合促进剂，例如硅烷或双氰胺；触变剂，例如胶态硅酸镁；及其它添加剂，例如硅树脂。这里，根据所需要的特性、及用途等，可以将该粘合组合物改性，以满足变化的要求。

具体说，Ag薄片一般用作填料，使连接小片粘合组合物具有优异的导热和/或导电性。由于在有机树脂系统中的良好分散性，银的优点是容易控制在分散和芯片定位时所需的该组合物的触变性。然而，银不能使半导体芯片与引线框的芯片底盘间具有足够粘合强度，因而降低了封装的可靠性。例如，会在半导体芯片和芯片底盘间的界面发生剥离和/或封装中的龟裂会发展。

在模数高的“硬”改性的小片连接用的组合物的情况下尤其如此。相反，这些问题在“软”改性组合物中不会发生。然而，在利用连接机器进行半导体芯片安装工艺后的引线连接方法(一种240℃的高温方法)时，会产生微小的振动，损害引线连接，这是“软”组合物所不能避免的。

更具体说，在粘合机器的毛细管压焊到半导体芯片表面的外缘时，半导体芯片下的粘合层受毛细管负荷的压力发生微小的变形。在毛细管从半导体芯片上脱开时，发生阻尼振动，损害导线连接中或半导体芯片安装的倾斜。因此，由于不能吸收微小的振动，所以“软”改性粘合组合物不适用于封装小半导体芯片。

与“硬”改性粘合组合物一样，模数介于“硬”和“软”粘合组合之间的“中间”改性粘合组合物，不能提供足够的粘合强度。所以仍存在着界面剥离和/或龟裂的问题。

本发明致力于解决上述问题。

本发明的目的是提供一种“中间”粘合组合物，具有高的模数，所以不会发生因导线焊合引起连接的缺陷。

本发明的另一目的是提供一种用于粘合半导体芯片的小片连接粘合组合物，它的基本粘合强度可防止界面剥离和/或龟裂的发生。

本发明再一目的是提供一种小片连接的粘合组合物，该组合物可用于各种尺寸的半导体芯片，并具有高的使用性能。

为实现上述目的，本发明提供一种用于粘合半导体芯片的小片连接粘合组合物。该粘合组合物包括粘合树脂成分、固化剂、稀释剂、固化促进剂、和触变剂以及无机填料成分。树脂成分约为10-50wt％，无机填料成分约为50-90wt％，包括铜成分和银成分。铜成分选自CuO、Cu₂O和它们的混合物，其量约占所说无机填料成分总重的0.1-50wt％，银成分含量约占所说无机填料成分的总重的50-99.0wt％。

本发明的一个特征是铜成分约占所说无机填料成分总重的5-25wt％。

本发明另一特征是树脂成分占20-40wt％，无机填料成分占60-80wt％。

本发明再一特征是该组合物0℃的模数为2-4×10⁹Pa，在25-150℃间的模数逐渐减小，在150℃以上减小到7×10⁷-3×10⁹Pa。

本发明又一特征是该组合物的粘度在25℃时为8000-20000cps。

本发明还一特征是该组合物形成在半导体芯片和引线框底盘之间形成一个粘合层，固化后其粘合强度为100-170Kgf/cm²。

以下说明书、所附权利要求书及附图，可以更好地理解本发明的这些特征和其它特征、方面及优点，其中：