JP2003268078A - 絶縁性ペースト - Google Patents

絶縁性ペースト

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JP2003268078A
JP2003268078A JP2002069402A JP2002069402A JP2003268078A JP 2003268078 A JP2003268078 A JP 2003268078A JP 2002069402 A JP2002069402 A JP 2002069402A JP 2002069402 A JP2002069402 A JP 2002069402A JP 2003268078 A JP2003268078 A JP 2003268078A
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epoxy resin
insulating
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Shinichiro Sano
慎一朗 佐野
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Kyocera Chemical Corp
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Kyocera Chemical Corp
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    • HELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性および金メッキ面との熱時接着性に優
れ、かつブリードが発生しない絶縁性ペーストを提供す
る。 【解決手段】 少なくとも有機バインダー、溶剤・モノ
マーまたはこれらの混合物および絶縁性粉末からなる絶
縁性ペーストにおいて、分子内にアミノ基を1個以上含
み、かつ官能基として分子内にカルボキシル基を含む長
鎖化合物を、樹脂固形分に対し0.1〜5重量%の割合
に含有させることを特徴とする絶縁性ペーストである。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、特に化合物半導体
チップをマウントする半導体装置のアッセンブリーや各
種部品類の接着等に使用するもので、耐熱性および金メ
ッキ面との熱時接着性に優れ、かつブリードが発生しな
い絶縁性ペーストに関するものである。 【0002】 【従来の技術】一般に絶縁性ペーストは、エポキシ樹脂
等の熱硬化性樹脂結合剤(バインダー)と絶縁性粉末と
から構成され、各種電子部品の接着、コーティング等に
適用されている。熱硬化性樹脂である結合剤は、硬化剤
により熱硬化して有機溶剤に不溶となり、また、耐熱
性、耐湿性、耐候性等が付与される。 【0003】また、半導体装置において、金属薄板(リ
ードフレーム)上の所定部分にLED、IC、LSI等
の化合物半導体チップを接続する工程は、素子の長期信
頼性に影響を与える重要な工程の一つである。従来から
この接続方法として、低融点の合金(半田)を用いてろ
う付けする方法、樹脂ペースト(導電性または絶縁性接
着剤)を使用する方法等がある。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかし、半田を使用す
る方法は、一部実用化されているが、半田や半田ボール
が飛散して電極等に付着し、腐食断線の原因となる可能
性が指摘されている。一方、樹脂ペーストを使用する方
法では、導電性ペーストの場合は、通常銀粉末を配合し
たエポキシ樹脂が用いられ、一部実用化されてきた。し
かし、信頼性の面で、シリコンチップと金メッキ面にお
けるAu−Siの共晶合金を生成させる共晶法に比較し
て満足すべきものが得られなかった。 【0005】これら樹脂ペーストを使用する場合は、半
田法に比べて耐熱性に優れる等の長所を有しているがそ
の反面、樹脂やその硬化剤が半導体素子接着用として作
られたものでないため、アルミニウム電極の腐食を促進
し、断線不良の原因となる場合が多く、素子の信頼性は
Au−Si共晶法に劣っていた。 【0006】さらに、近年の電子機器の軽薄短小化に伴
い、各種電子部品には、低消費電力化、低電圧作動の要
求が強くなり、半導体チップや各種電子部品の素子には
電気的な接合信頼性を向上させるため、電極等の接合面
に金メッキを施す場合が多くなった。しかし、金メッキ
の表面は、化学的に不活性で表面活性基を殆どもってい
ないため、エポキシ樹脂の水素結合が形成されず、他の
金属面とくらべて接着強度が極めて低い。また、これら
樹脂ペーストは、金メッキ表面において、ブリードが発
生しやすく、接合信頼性を低下させる。これらの理由に
より、アッセンブリ工程や実装工程中の熱履歴によるチ
ップ剥離が問題となっており、物理的・電気的な接合信
頼性の向上、量産性の向上を目指して、金メッキ面との
熱時接着力が強く、かつブリードが発生しない絶縁性ペ
ーストの開発が強く要望されていた。 【0007】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、耐熱性および金メッキ面との熱時接着性に優れ、
かつブリードが発生しない絶縁性ペーストを提供しよう
とするものである。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、後述する組成の
絶縁性ペーストを用いることにとって、上記の目的を達
成できることを見いだし、本発明を完成したものであ
る。 【0009】即ち、本発明は、(A)エポキシ樹脂、
(B)絶縁性粉末、(C)下記一般式に示すカルボキシ
ルアミン化合物および 【化2】Cn 2n+1−R−NH−COOH (但し、式中、nは1または1以上の整数を、RはC6
4 又はC6 3 OHをそれぞれ表す) (D)反応性モノマー若しくは溶剤又はそれらの混合物
を必須成分とし、(C)のカルボキシルアミン化合物が
組成物全体に対して0.1〜5重量%の割合に含有され
てなることを特徴とする絶縁性ペーストである。 【0010】以下、本発明を詳細に説明する。 【0011】本発明に用いる(A)エポキシ樹脂として
は、特に種類に制限はなく、ビスフェノールA型エポキ
シ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック
型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、
多官能エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独又は2
種以上混合して使用することができる。この場合、本発
明は熱時接着強度を向上させることを目的とするため、
平均エポキシ基数3以上のエポキシ樹脂を使用すること
が望ましい。 【0012】これらの樹脂は、ペースト製造前に、あら
かじめ(D)溶剤やモノマーで溶解混合させておくこと
が望ましい。ここで用いる溶剤としては、これらの樹脂
を溶解することができるものであり、例えば、ジオキサ
ン、ヘキサン、トルエン、メチルセロソルブ、シクロヘ
キサノン、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテ
ート、ブチルカルビトールアセテート、ジエチレングリ
コールジメチルエーテル、ジアセトンアルコール、N−
メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルア
セトアミド、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−
2−イミダゾリジノン等が挙げられ、これらは単独又は
2種以上混合して使用することができる。また、モノマ
ーとしては、n−ブチルグリシジルエーテル、アリルグ
リシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエー
テル、スチレンオキサイド、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、p−sec−ブチル
フェニルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレー
ト、t−ブチルフェニルグリシジルエーテル、ジグリシ
ジルエーテル、(ポリ)エチレングリコールジグリシジ
ルエーテル、(ポリ)プロピレングリコールジグリシジ
ルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ト
リメチロールプロパントリグリシジルエーテル、1,6
−ヘキサンジオールグリシジルエーテル等が挙げられ、
これらは単独又は2種以上混合して使用することができ
る。また、溶剤とモノマーとを混合して使用することも
できる。溶剤を使用する場合、硬化温度や硬化時間等の
条件に合わせ、沸点をよく検討して溶剤を選択する必要
がある。 【0013】本発明に用いる(B)絶縁性粉末として
は、例えば、カーボンランダム、炭化ホウ素、窒化アル
ミニウム、窒化チタン等の非酸化物、セラッミ粉末、ベ
リリウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、シリ
コン等の酸化物粉末(具体例は、結晶シリカ、溶融シリ
カ、微粉シリカ)等が挙げられ、これらは単独又は2種
以上混合して使用することができる。絶縁性粉末の配合
割合は、特に制限されるものではない。また、絶縁性粉
末は、いずれも平均粒径が10μm以下であることが望
ましい。平均粒径が10μmを超えると組成物の性状が
ペースト状にならず、塗布性能が低下して好ましくな
い。 【0014】本発明に用いる化2で示される(C)カル
ボキシルアミン化合物(アミノ基、カルボキシル基を含
む長鎖化合物)としては、例えば、フローテックス90
08(シュベックマン社製商品名、n=17,R=C6
4 ),W004(デフラ社製商品名、n=11,R=
6 3 OH)等が挙げられ、これらは単独又は2種以
上混合して使用することができ、金メッキ上での熱時接
着力増加剤およびブリード制御剤として作用する。 【0015】その配合割合は、樹脂固形分に対して0.
1〜5重量%であることが望ましい。配合量が0.1重
量%未満では、ブリード抑制剤として作用しなくなる。
また、5重量%を超えると、エポキシ樹脂の硬化性が低
下するので好ましくない。 【0016】本発明の絶縁性ペーストは、上述したエポ
キシ樹脂、絶縁性粉末、カルボキシル化合物および溶
剤,モノマーを必須成分とするが、本発明の目的に反し
ない限り、また必要に応じて、硬化触媒、消泡剤、カッ
プリング剤、その他の添加剤を配合することができる。
この絶縁性ペーストは、常法に従い上述した各成分を十
分混合した後、更に例えばディスパース、ニーダー、三
本ロールミル等による混練処理を行い、その後減圧脱泡
して製造することができる。こうして製造した絶縁性ペ
ーストは、各種半導体素子・電子部品の接着、コーティ
ング等に使用することができる。 【0017】 【作用】本発明の絶縁性ペーストは、エポキシ樹脂、絶
縁性粉末、カルボキシル化合物(アミノ基,カルボキシ
ル基を含む長鎖化合物)および溶剤,モノマーを用いる
ことによって目的を達成したものである。特に、添加剤
として、分子内にアミノ基,カルボキシル基を含む長鎖
化合物を導入することにって、耐熱性および金メッキと
の熱時密着性に優れ、かつブリードが発生しない絶縁性
ペーストを作ることができる。 【0018】 【発明の実施形態】次に本発明を実施例によって具体的
に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定さ
れるものではない。以下の実施例および比較例において
「部」とは特に説明のない限り「重量部」を意味する。 【0019】実施例1 クレゾールノボラック型エポキシ樹脂のEOCN103
S(大日本インキ化学工業社製、商品名)80部、ビス
フェノールA型エポキシ樹脂のエピコート#1004
(油化シェルエポキシ社製、商品名)20部、および硬
化剤としてフェノール樹脂BRG558(昭和高分子社
製、商品名)40部を、ブチルセロソルブアセテート1
40部中で85℃,1時間溶解反応を行い、粘稠な樹脂
を得た。この樹脂28部に、硬化触媒としてイミダゾー
ルの2−エチル−4−メチルイミダゾール0.2部、球
状の溶融シリカ粉末(平均粒径6μm)28部、および
フローテックス9008(シュベックマン社製、商品
名)1部を混合し、さらに三本ロールで混練処理を行
い、減圧脱泡して絶縁性ペーストを製造した。 【0020】実施例2 ビスフェノールF型エポキシ樹脂のYL983U(油化
シェルエポキシ社製、商品名)5.5部、脂環式エポキ
シ樹脂のセロキサイドの2021P(ダイセル化学工業
社製、商品名)7部、同樹脂のGT302(ダイセル化
学工業社製、商品名)2部、エポキシ樹脂希釈剤のPG
207S(日本化薬社製、商品名)3.5部、カチオン
系触媒のSI−80L(三新化学社製、商品名)0.3
部、W004(デフラ社製、商品名)0.7部、球状の
溶融シリカ粉末(平均粒径6μm)18部、およびフロ
ーテックス9008(シュベックマン社製、商品名)
0.5部を混合し、さらに三本ロールで混練処理を行
い、減圧脱泡して絶縁性ペーストを製造した。 【0021】比較例1 実施例1の配合において、フローテックス9008(シ
ュベックマン社製、商品名)を配合せずに他はすべて実
施例1と同様にして絶縁性ペーストを製造した。 【0022】実施例1〜2および比較例1で得た絶縁性
ペーストについて、接着強度(常温、熱時)、ブリード
発生率を評価した。その結果を表1に示したが、いずれ
も本発明が優れており、本発明の顕著な効果が認られ
た。 【0023】 【表1】 *1:2mm×2mmチップ(高さ300μm)を、リ
ードフレーム(銅系、ベッド面は銀メッキ)上に、絶縁
性ペーストを用いて接着し、上記所定条件で硬化した。
硬化後、テンションゲージを用いて剪断方向の接着強度
を測定した。熱時接着強度は250℃のヒートブロック
上で測定した。 【0024】*2:電子部品用セラミックパッケージに
金メッキを施したものへ絶縁性ペーストを塗布し、上記
所定条件で硬化してブリードの有無を観察した、n=2
00。 【0025】 【発明の効果】以上の説明および表1から明らかなよう
に、本発明の絶縁性ペーストは、耐熱性、金メッキ面と
の密着性に優れており、かつブリードが発生しない。ま
た、異なる硬化系に対してであっても同様な作用を発揮
する。この絶縁性ペーストを使用することによって、半
導体素子・電子部品の物理的、電気的な接合信頼性の向
上、量産性の向上に対応でき、工業上大変有益なもので
ある。
フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 CD001 CD011 CD051 CD061 DE076 DE096 DE136 DE146 DF016 DJ006 DJ016 DK006 DM006 EA017 EA057 ED027 ED037 EE037 EH057 EL067 EL107 EP017 EU027 EU107 FD126 GJ01 GJ02 HA05 4J036 AA01 AD08 AF06 AG03 AG13 AJ24 DC01 DC04 DC15 FA02 FA03 FB07 FB08 JA05 KA01 5F047 BA34 BA54 BB11 5G305 AA07 AA11 AB24 AB34 BA09 CA15 CB13 CB16 CC02 CC04 CC05 CD01 CD08 CD12

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、(B)絶縁性粉
    末、(C)下記一般式に示すカルボキシルアミン化合物
    および 【化1】Cn 2n+1−R−NH−COOH (但し、式中、nは1または1以上の整数を、RはC6
    4 又はC6 3 OHをそれぞれ表す) (D)反応性モノマー若しくは溶剤又はそれらの混合物
    を必須成分とし、(C)のカルボキシルアミン化合物が
    組成物全体に対して0.1〜5重量%の割合に含有され
    てなることを特徴とする絶縁性ペースト。
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