JP2000080147A

JP2000080147A - 半導体用樹脂ペースト

Info

Publication number: JP2000080147A
Application number: JP25015098A
Authority: JP
Inventors: Shingo Ito; 慎吾伊藤
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2000-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】熱時接着強度を低下させないで、硬化物の低
弾性率化を計ることにより、ＩＣ等の大型チップと銅フ
レーム等の組合せでもチップクラックや反りによるＩＣ
等の特性不良が起こらず、速硬化でかつボイドの発生の
ない樹脂ペーストを提供する。【解決手段】液状エポキシ樹脂、フェノール硬化剤、
潜在性硬化剤、第３級アミンの塩である硬化促進剤、及
び無機フィラーからなる半導体用樹脂ペースト。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はIC、LSI等の半導体
素子を金属フレーム等に接着する樹脂ペーストに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】エレクトロニクス業界の最近の著しい発
展により、トランジスター、IC、LSI、超LSIと進化して
きており、これら半導体素子に於ける回路の集積度が急
激に増大すると共に大量生産が可能となり、これらを用
いた半導体製品の普及に伴って、その量産に於ける作業
性の向上並びにコストダウンが重要な問題となってき
た。従来は半導体素子を金属フレームなどの導体にAu-S
i共晶法により接合し、次いでハーメチックシールによ
って封止して、半導体製品とするのが普通であった。し
かし量産時の作業性、コストの面より、樹脂封止法が開
発され、現在は一般化されている。これに伴い、マウン
ト工程に於けるAu-Si共晶法の改良としてハンダ材料や
樹脂ペースト即ちマウント用樹脂による方法が取り上げ
られるようになった。

【０００３】しかし、ハンダ法では信頼性が低いこと、
素子の電極の汚染を起こし易いこと等が欠点とされ、高
熱伝導性を要するパワートランジスター、パワーICの素
子に使用が限られている。これに対しマウント用樹脂は
ハンダ法に較べ、作業性に於いても信頼性等に於いても
優れており、その需要が急激に増大している。

【０００４】更に近年、IC等の集積度の高密度化によ
り、チップが大型化してきており、一方従来用いられて
きたりードフレームである42合金フレームが高価なこと
より、コストダウンの目的から銅フレームが用いられる
ようになってきた。ここでIC等のチップの大きさが約4
〜5mm角より大きくなると、IC等の組立工程での加熱に
より、マウント法としてAu-Si共晶法を用いると、チッ
プの熱膨張率と銅フレームの熱膨張率との差からチップ
のクラックや反りによる特性不良が問題となってきてい
る。

【０００５】即ちこれは、チップの材料であるシリコン
等の熱膨張率が3×10^-6/℃であるのに対し、42合金フレ
ームでは8×10^-6/℃であるが、銅フレームでは20×I0^-6
/℃と大きくなる為である。これに対し、マウント法と
してマウント用樹脂を用いることが考えられるが、従来
のエポキシ樹脂系ペーストでは、熱硬化性樹脂で三次元
硬化する為、弾性率が高く、チップと銅フレームとの歪
を吸収するには至らなかった。

【０００６】また、硬化時に架橋密度を小さくするよう
なエポキシ樹脂、例えばエポキシモノマーを多量に含む
ものを使用すれば弾性率を低くできるが、接着強度が低
下するという欠点があった。更に通常のエポキシ樹脂は
粘度が高く、これに無機フィラーを配合すると粘度が高
くなりすぎ、ディスペンス時の糸ひきが発生し作業性が
悪くなる。作業性を改良するために多量の溶剤を添加す
るとボイドが発生するという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱時
接着強度を低下させないで、硬化物の低弾性率化を計る
ことにより、ＩＣ等の大型チップと銅フレーム等の組合
せでもチップクラックや反りによるＩＣ等の特性不良が
起こらず、速硬化でかつボイドの発生のない樹脂ペース
トを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は（Ａ）一般式
（１）で示されるエポキシ樹脂（ａ１）とエポキシ基を
有する反応性希釈剤（ａ２）とからなり、その重量比
（ａ１）：（ａ２）が５０：５０〜９０：１０である液
状エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール硬化剤、（Ｃ）潜在
性硬化剤、（Ｄ）第３級アミン又はその塩である硬化促
進剤及び（Ｅ）無機フィラーを必須成分とし、成分
（Ａ）１００重量部に対し、成分（Ｂ）が１０〜３０重
量部、成分（Ｃ）が０．５〜５重量部であり、かつ成分
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の合計１００重量部に対し、成分
（Ｄ）が０．１〜１０重量部である半導体用樹脂ペース
トである。

【０００９】

【化１】

【００１０】本発明に用いる液状エポキシ樹脂（Ａ）は
一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（ａ１）とエポキ
シ基を有する反応性希釈剤（ａ２）との重量比が５０：
５０〜９０：１０である液状エポキシ樹脂であり、一般
式（１）で示されるエポキシ樹脂は分子量により各種の
ものがあるが、分子量が小さく常温で液状のものが、配
合するときの作業性及び配合後の粘度の点から好まし
い。

【００１１】一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（ａ
１）と混合するエポキシ基を有する反応性希釈剤（ａ
２）にはｎ−ブチルグリシジルエーテル、バーサティッ
ク酸グリシジルエステル、スチレンオサイド、エチルヘ
キシルグリシジルエーテル、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、ブチルフェニルグリ
シジルエーテル等があり、これらの内の１種類あるいは
複数種と併用可能である。

【００１２】一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（ａ
１）とエポキシ基を有する反応性希釈剤（ａ２）との重
量比は５０：５０〜９０：１０であることが好ましい。
反応性希釈剤の重量比が５０を越えると接着強度が弱
く、１０未満では樹脂ペーストとしたときに粘度が高く
なり作業性が低下する。

【００１３】本発明においては他のエポキシ樹脂を混合
して用いてもよい。上記液状エポキシ樹脂と混合する場
合の他のエポキシ樹脂としては，例えばビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＦ、フェノールノボラック、クレゾ
ールノボラック類とエピクロルヒドリンとの反応により
得られるポリグリシジルエーテル、ブタンジオールジグ
リシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジ
ルエーテル等の脂肪族エポキシ、ジグリシジルヒダント
イン等の複素環式エポキシ、ビニルシクロヘキセンジオ
キサイド、ジシクロペンタジエンジオキサイド、アリサ
イクリックジエポキシーアジペイトのような脂環式エポ
キシがあり、これらの内の１種類あるいは複数種と併用
可能である。

【００１４】本発明に用いるフェノール硬化剤（Ｂ）は
エポキシ樹脂の硬化剤として用いられる。本発明に用い
るフェノール硬化剤はエポキシ基と反応して架橋にあず
かる活性水素基を分子当り２個以上有するフェノール化
合物であることが望ましい。このようなフェノール化合
物の例としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノール
Ｆ、ビスフェノールＳ、テトラメチルビスフェノール
Ａ、テトラメチルビスフェノールＦ、テトラメチルビス
フェノールＳ、ジヒドロキシジフェニルエーテル、ジヒ
ドロキシベンゾフェノン、o-ヒドロキシフェノール、m-
ヒドロキシフェノール、p-ヒドロキシフェノール、ビフ
ェノール、テトラメチルビフェノール、エチリデンビス
フェノール、メチルエチリデンビス(メチルフェノー
ル)、シク口へキシリデンビスフェノール、またフェノ
ール、クレゾール、キシレノール等の1価フェノール類
とホルムアルデヒドとを稀薄水溶液中強酸性下で反応さ
せることによって得られるフェノールノボラック樹脂、
1価フェノール類とアクロレイン、グリオキザール等の
多官能アルデヒド類との酸性下の初期縮合物や、レゾル
シン、カテコール、ハイドロキノン等の多価フェノール
類とホルムアルデヒドとの酸性下の初期縮合物などであ
り、これらは単独でも混合して用いてもよい。

【００１５】フェノール硬化剤（Ｂ）の配合量は液状エ
ポキシ樹脂（Ａ）に対し１０〜３０重量％使用するのが
接着性及び低応力性の点から好ましい。

【００１６】本発明に用いる潜在性硬化剤（Ｃ）はエポ
キシ樹脂の硬化剤として用いられ、例えばアジピン酸ジ
ヒドラジド、ドデカン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジ
ヒドラジド、P-オキシ安息香酸ジヒドラジド等のカルボ
ン酸ジヒドラジドやジシアンジアミドである。潜在性硬
化剤を用いるとフェノール硬化剤単独で硬化した場合に
比べ著しく熱時接着強度が高くなる。又潜在性硬化剤は
フェノール硬化剤よりも当量が小さいため、併用するこ
とにより粘度がそれ程高くなく、又潜在性であるため保
存性にも優れたペーストを得ることができる。潜在性硬
化剤（Ｃ）の配合量は液状エポキシ樹脂（Ａ）に対し、
0.5〜5重量％使用するのが好ましい。0.5重量％未満で
は熱時接着強度が弱く、5重量％を越えると低応力性が
低下するので好ましくない。

【００１７】本発明に用いる硬化促進剤（Ｄ）は第3級
アミン又はその塩であり、ジメチルベンジルアミン、ト
リス(ジメチルアミノメチル)フェノール、脂環式超塩基
類、イミタゾール類の群より選ばれた少くとも1種の第3
級アミンとフェノール類又は塩基酸類との塩であること
が望ましい。脂環式超塩基とはトリメチレンジアミン、
1,8ージアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン-7、ドデカヒド
ロ−1,4,7,9ｂテトラアザフェナレンなどである。イミ
ダゾール類とは2-及び/または4-の位置にメチル、エチ
ル、プロピルまたはよりＣ１７までの長鎖のアルキル
基、フェニル基などの置換基を導入したものである。こ
れらの第3級アミン類と塩を形成するものとしては、フ
タル酸(o,m,p)、テトラヒドロフタル酸、エンドメチレ
ンテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、トリ
メリット酸、アジピン酸、コハク酸、マレイン酸、イタ
コン酸などの塩基酸、またはレゾルシン、ピロガロー
ル、ハイドロキノン、フェノール、ビスフェノールＡ、
ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、低分子ノボラッ
クなどのフェノール類である。これらの第3級アミン又
はその塩である硬化促進剤（Ｄ）は液状エポキシ樹脂
（Ａ）、フェノール硬化剤（Ｂ）、潜在性硬化剤（Ｃ）
の総量に対して０．１〜１０重量％使用することが望ま
しい。これより少いと、促進硬化が不十分であり、これ
より多くしても硬化がさほど促進されないのに保存性が
低下するおそれがあるので何れも望ましくない。

【００１８】本発明に用いる無機フィラー（Ｅ）として
は銀粉、シリカフィラー等がある。銀粉は導電性を付与
するために用いられ、ハロゲンイオン、アルカリ金属イ
オン等のイオン性不純物の含有量は10ppm以下であるこ
とが好ましい。又銀粉の形状としてはフレーク状、樹脂
状や球状等が用いられる。必要とするペーストの粘度に
より、使用する銀粉の粒径は異なるが、通常平均粒径は
2〜10μｍ、最大粒径は50μｍ程度のものが好ましい。
又比較的粗い銀粉と細かい銀粉とを混合して用いること
もでき、形状についても各種のものを適宜混合してもよ
い。

【００１９】本発明に用いるシリカフィラーは平均粒径
1〜20μmで最大粒径50μｍ以下のものである。平均粒径
が１μm以下だと粘度が高くなり、20μｍ以上だと塗布
又は硬化時に樹脂分が流出するのでブリードが発生する
ため好ましくない。最大粒径が50μm以上だとディスペ
ンサーでペーストを塗布するときに、ニードルの出口を
塞ぎ長時間の連続使用ができない。又比較的粗いシリカ
フィラーと細かいシリカフィラーとを混合して用いるこ
ともでき、形状についても各種のものを適宜混合しても
よい。又、必要とされる特性を付与するために銀粉、シ
リカフィラー以外の無機フィラーを使用してもよい。

【００２０】本発明における樹脂ペーストには、必要に
より用途に応じた特性を損なわない範囲内で、シランカ
ップリング剤、チタネートカップリング剤、顔料、染
料、消泡剤、界面活性剤、溶剤等の添加剤を用いること
ができる。本発明の製造法としては、例えば各成分を予
備混合して三本ロール等を用いて、ペーストを得て、真
空下脱抱すること等がある。

【００２１】

【実施例】本発明を実施例で具体的に説明する．各成分
の配合割合は重量部とする．

【００２２】実施例１〜８、比較例１〜１０表1に示した組成の各成分と無機フィラーを配合し、三
本ロールで混練して樹脂ペーストを得た。この樹脂ペー
ストを真空チャンバーにて2mmHgで30分間脱泡した後、
以下の方法により各種の性能を評価した。評価結果を表
1に示す。

【００２３】用いる原料成分・一般式（１）で示されるエポキシ樹脂（エポキシ樹脂
ａ１）：粘度3000mPa・s、エポキシ当量220

【００２４】

【化１】

【００２５】・ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＢＰ
Ａ）：粘度9000mPa・s、エポキシ当量185 ・ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ＢＰＦ）：粘度50
00mPa・s、エポキシ当量170 ・反応性希釈剤（ａ２）：フェニルグリシジルエーテ
ル・フェノール硬化剤（Ｂ）：ビスフェノールＦ、・潜在性硬化剤（Ｃ）：ジシアンジアミド（ＤＤＡ）・硬化促進剤（Ｄ）：１，８−ジアザビシクロ（５，
４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵ）・無機フィラー（Ｅ）：銀粉：粒径が0.1〜50μmで平均粒径3μmのフレーク状
銀粉シリカフィラー：平均粒径5μｍで最大粒径20μｍのシ
リカフィラー

【００２６】評価方法粘度：Ｅ型粘度計（３°コーン）を用い２５
℃、２．５ｒｐｍでの値を測定し粘度とした。弾性率：テフロンシート上にペーストを幅１０ｍ
ｍ長さ約１５０ｍｍ厚さ１００μｍに塗布し、２００℃
オーブン中６０分間硬化した後、引っ張り試験機で試験
長１００ｍｍ引っ張り速度１ｍｍ／分にて測定し得られ
た応力ーひずみ曲線の初期勾配より弾性率を算出した。接着強度：２×２ｍｍのシリコンチップをペースト
を用いて銅フレームにマウントし２００℃中６０分間オ
ーブンで硬化した。硬化後マウント強度測定装置を用い
２５℃，２５０℃での熱時ダイシェア強度を測定した。反り量：６×１５×０．３ｍｍシリコンチップを
銅フレーム（２００μｍ厚さ）に導電性樹脂ペーストで
マウントし、２００℃６０分間硬化した後、チップの反
りを表面粗さ計（測定長１３ｍｍ）で測定した。ポットライフ：２５℃の恒温槽内に樹脂ペーストを放置
した時の粘度が初期粘度の１．２倍以上増粘するまでの
日数を測定した。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】実施例１〜８では熱時接着強度、低応力性
（低弾性率、低反り量）及びポットライフ長い優れたペ
ーストが得られるが、比較例１はビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂を使用したため低応力性が悪く、反り量が大
きくなりチップクラックが発生した。比較例２はビスフ
ェノールＦ型エポキシ樹脂を使用したため低応力性が悪
く、反り量が大きくなりチップクラックが発生した。比
較例３は反応性希釈剤の配合量が多いため、接着強度が
著しく低下した。比較例４は反応性希釈剤の配合量が少
ないため、粘度が著しく高くなり作業性が低下した。比
較例５はフェノール硬化剤の配合量が少ないため、接着
強度が著しく低下した。比較例６はフェノール硬化剤の
配合量が多いため、反り量が大きくなりチップクラック
が発生した。比較例７は潜在性硬化剤の配合量が少ない
ため、接着強度が著しく低下した。比較例８は潜在性硬
化剤の配合量が多いため、反り量が大きくなりチップク
ラックが発生した。比較例９は硬化促進剤の配合量が少
ないため、接着強度が著しく低下した。比較例１０は硬
化促進剤の配合量が多いため、ポットライフが著しく短
くなった。

【００３０】

【発明の効果】本発明の半導体用樹脂ペーストは、熱時
接着強度が高く、かつ応力緩和性に優れているため、IC
等の大型チップと銅フレームとの接着に適しており、IC
組立工程でのチップクラックやチップ歪みによるIC等の
特性不良を防止できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｃ０８Ｌ 63/00 ＣＦターム(参考） 4J002 CC052 CC122 CD013 CD023 CD051 CD063 DA079 DJ019 EJ037 EL036 EN079 EQ028 ET008 EU009 EU119 EU209 EV217 FD142 FD147 GJ01 GQ05 4J036 AD08 AD10 DB06 DC35 DC41 DC46 FA02 FA05 FA11 FB07 JA06 JA07 5F047 AA11 BA34 BB11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）一般式（１）で示されるエポキシ樹
脂（ａ１）とエポキシ基を有する反応性希釈剤（ａ２）
とからなり、その重量比（ａ１）：（ａ２）が５０：５
０〜９０：１０である液状エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノ
ール硬化剤、（Ｃ）潜在性硬化剤、（Ｄ）第３級アミン
又はその塩である硬化促進剤及び（Ｅ）無機フィラーを
必須成分とし、成分（Ａ）１００重量部に対し、成分
（Ｂ）が１０〜３０重量部、成分（Ｃ）が０．５〜５重
量部であり、かつ成分（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の合計１００
重量部に対し、成分（Ｄ）が０．１〜１０重量部である
半導体用樹脂ペースト。【化１】