JP2017160348A - Thermally conductive adhesive, adhesive for dispensing, adhesive for screen printing, and semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermally conductive adhesive which prevents occurrence of coarse grains, and is particularly suitable for dispensing and screen printing.SOLUTION: There is provided a thermally conductive adhesive which contains (A) thermosetting resin powder, (B) a thermally conductive filler, (C) at least one coupling agent selected from the group consisting of (c1) silane coupling agent powder and (c2) a liquid sulfide silane coupling agent, and (D) a paraffin-based solvent, where average particle sizes of the (A) component, the (B) component and the (c1) component are 50 μm or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、熱伝導性接着剤、ディスペンス用接着剤、スクリーン印刷用接着剤、および半導体装置に関する。   The present invention relates to a thermally conductive adhesive, an adhesive for dispensing, an adhesive for screen printing, and a semiconductor device.

近年、配線微細化に伴う半導体パッケージの発熱量の増大、MOSFETやIBGTなどのパワーICやパワーモジュールの鉛フリーはんだ化に伴い、半導体素子を基板に接合する材料として、はんだに替わる熱伝導性の接着剤が求められている。   In recent years, with the increase in heat generation of semiconductor packages due to miniaturization of wiring, and lead-free soldering of power ICs and power modules such as MOSFETs and IBGTs, as a material for joining semiconductor elements to substrates, thermal conductivity instead of solder There is a need for adhesives.

従来の熱伝導性接着剤は、加熱による硬化収縮の応力により、基板等に反りが発生する、という問題があった。この問題を解消するため、熱伝導性接着剤に、柔軟性の高い樹脂を配合する技術が検討されている。   Conventional heat conductive adhesives have a problem that warpage occurs in a substrate or the like due to the stress of curing shrinkage due to heating. In order to solve this problem, a technique in which a highly flexible resin is blended with a heat conductive adhesive has been studied.

一方、熱伝導性接着剤には、耐湿性が要求されており、その試験項目の一つとして、耐PCT(Pressure Cooker Test、プレッシャークッカーテスト)性がある。本発明者らは、この耐PCT性を改善するためには、シランカップリング剤の添加が有効である、と考えている。   On the other hand, the heat conductive adhesive is required to have moisture resistance, and one of the test items is PCT (Pressure Cooker Test) pressure resistance. The present inventors consider that the addition of a silane coupling agent is effective for improving the PCT resistance.

上記の問題の解決を目的として、以下が提案されている。   In order to solve the above problems, the following has been proposed.

まず、所定の比率の(A)有機ポリマー樹脂、(B)無機充填剤、(C)易除去性液体からなり、(A)と(B)が特定粒度の粒子で、(A)の(C)への溶解度が20%以下である接着剤ペースト(特許文献1)が提案されているが、この接着剤ペーストは、(A)成分の主成分に、熱可塑性ポリマーを使用しているので、用途が限定されており、かつ、シランカップリング剤について、考慮していない。   First, it comprises (A) an organic polymer resin, (B) an inorganic filler, and (C) an easily removable liquid in a predetermined ratio, and (A) and (B) are particles of a specific particle size. Although an adhesive paste (Patent Document 1) having a solubility in 20) or less in the composition is proposed, since this adhesive paste uses a thermoplastic polymer as a main component of the component (A), Applications are limited and no consideration is given to silane coupling agents.

また、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、所定のシランカップリング剤(液状)、所定量の無機質充填剤を含むエポキシ樹脂組成物(特許文献2)、所定の2個のビニル結合を有する化合物を含む重合体、充填剤、所定の硫黄を含有するシランカップリング剤を含む樹脂組成物(特許文献3)、エポキシ樹脂、フェノール系硬化剤、所定量の銀被覆銅粉、イミダゾール系硬化促進剤、シランカップリング剤、及び希釈剤を必須成分とするダイアタッチペースト(特許文献4)も提案されている。   In addition, an epoxy resin, a phenol resin, a predetermined silane coupling agent (liquid), an epoxy resin composition including a predetermined amount of an inorganic filler (Patent Document 2), and a polymer including a predetermined compound having two vinyl bonds , A filler, a resin composition containing a silane coupling agent containing a predetermined sulfur (Patent Document 3), an epoxy resin, a phenol-based curing agent, a predetermined amount of silver-coated copper powder, an imidazole-based curing accelerator, and a silane coupling A die attach paste (Patent Document 4) containing an agent and a diluent as essential components has also been proposed.

特表平9−501197号公報Japanese National Patent Publication No. 9-501197 特開2013−232527号公報JP2013-232527A 特開2011−052043号公報JP 2011-052043 A 特開2000−103940号公報JP 2000-103940 A

しかしながら、これら単独、またはこれらを組み合わせて、高接着力の接着剤を作製しようとしても、熱伝導性接着剤中に粗粒が発生してしまい、特にディスペンス、スクリーン印刷等での作業性、品質が低下してしまう、という問題がある。具体的には、熱伝導性接着剤中に粗粒が発生すると、ディスペンスでは、ニードル(内径:400〜500μm程度)が詰まる、ディスペンス後に熱伝導性接着剤が濡れ広がらない、スクリーン印刷では、スクリーンの目詰まり、通常の塗布厚(50〜100μm程度)にできない、塗布量が安定しない、という問題が起きてしまう。   However, even if these are used alone or in combination to produce an adhesive with high adhesive strength, coarse particles are generated in the thermally conductive adhesive, and in particular, workability and quality in dispensing, screen printing, etc. There is a problem that will be reduced. Specifically, when coarse particles are generated in the heat conductive adhesive, the needle (inner diameter: about 400 to 500 μm) is clogged in the dispense, and the heat conductive adhesive does not spread out after dispensing. Clogging, normal coating thickness (about 50-100 μm) cannot be achieved, and the coating amount is not stable.

そこで、本発明は、粗粒を発生させず、特にディスペンス用、スクリーン印刷用に好適な熱伝導性接着剤を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat conductive adhesive that does not generate coarse particles and is particularly suitable for dispensing and screen printing.

本発明は、以下の構成を有することによって上記問題を解決した熱伝導性接着剤、ディスペンス用接着剤、スクリーン印刷用接着剤、および半導体装置に関する。
〔1〕(A)熱硬化性樹脂粉末、
(B)熱伝導性フィラー、
(C)(c1)シランカップリング剤粉末および(c2)液状のスルフィド系シランカップリング剤からなる群より選択される少なくとも1種のカップリング剤、ならびに
(D)パラフィン系溶剤
を含み、(A)成分、(B)成分、および(c1)成分の平均粒子径が、50μm以下であることを特徴とする、熱伝導性接着剤。
〔2〕(c1)成分が、イミダゾールシランを含む、上記〔1〕記載の熱伝導性接着剤。
〔3〕さらに、(E)熱可塑性樹脂粉末を含む、上記〔1〕または〔2〕記載の熱伝導性接着剤。
〔4〕(B)成分が、銀粉である、上記〔1〕〜〔3〕のいずれか記載の熱伝導性接着剤。
〔5〕上記〔1〕〜〔4〕のいずれか記載の熱伝導性接着剤を用いる、ディスペンス用接着剤またはスクリーン印刷用接着剤。
〔6〕上記〔1〕〜〔4〕のいずれか記載の熱伝導性接着剤の硬化物、または上記〔5〕記載のディスペンス用接着剤もしくはスクリーン印刷用接着剤の硬化物を有する、半導体装置。
The present invention relates to a thermally conductive adhesive, an adhesive for dispensing, an adhesive for screen printing, and a semiconductor device that have solved the above problems by having the following configuration.
[1] (A) thermosetting resin powder,
(B) a thermally conductive filler,
(C) containing (c1) silane coupling agent powder and (c2) at least one coupling agent selected from the group consisting of liquid sulfide silane coupling agents, and (D) paraffinic solvents, ) Component, (B) component, and (c1) component have an average particle size of 50 μm or less, a heat conductive adhesive.
[2] The heat conductive adhesive according to [1], wherein the component (c1) contains imidazole silane.
[3] The heat conductive adhesive according to [1] or [2], further comprising (E) a thermoplastic resin powder.
[4] The heat conductive adhesive according to any one of [1] to [3], wherein the component (B) is silver powder.
[5] An adhesive for dispensing or an adhesive for screen printing using the heat conductive adhesive according to any one of the above [1] to [4].
[6] A semiconductor device having a cured product of the thermally conductive adhesive according to any one of [1] to [4] or a cured product of the adhesive for dispensing or the adhesive for screen printing according to [5]. .

本発明〔1〕によれば、粗粒を発生させず、特にディスペンス用、スクリーン印刷用に好適な熱伝導性接着剤を提供することができる。   According to the present invention [1], it is possible to provide a heat conductive adhesive which does not generate coarse particles and is particularly suitable for dispensing and screen printing.

本発明〔5〕によれば、粗粒を発生させない、ディスペンス用接着剤またはスクリーン印刷用接着剤を提供することができる。   According to the present invention [5], it is possible to provide an adhesive for dispensing or an adhesive for screen printing that does not generate coarse particles.

本発明〔6〕によれば、粗粒を発生させない、熱伝導性接着剤、またはディスペンス用接着剤もしくはスクリーン印刷用接着剤により製造された高信頼性の半導体装置を得ることができる。   According to the present invention [6], it is possible to obtain a highly reliable semiconductor device manufactured with a heat conductive adhesive, a dispensing adhesive or a screen printing adhesive that does not generate coarse particles.

本発明の熱伝導性接着剤(以下、熱伝導性接着剤という)は、
(A)熱硬化性樹脂粉末、
(B)熱伝導性フィラー、
(C)(c1)シランカップリング剤粉末および(c2)液状のスルフィド系シランカップリング剤からなる群より選択される少なくとも1種のカップリング剤、ならびに
(D)パラフィン系溶剤
を含み、(A)成分、(B)成分、および(c1)成分の平均粒子径が、50μm以下であることを特徴とする。
The heat conductive adhesive of the present invention (hereinafter referred to as a heat conductive adhesive)
(A) thermosetting resin powder,
(B) a thermally conductive filler,
(C) containing (c1) silane coupling agent powder and (c2) at least one coupling agent selected from the group consisting of liquid sulfide silane coupling agents, and (D) paraffinic solvents, ) Component, (B) component, and (c1) component have an average particle size of 50 μm or less.

(A)成分の熱硬化性樹脂粉末は、一般的な作業温度である25℃で固体であり、硬化前に35〜150℃の融点または軟化点を有し、且つ50〜200℃に硬化の反応開始温度を有し、硬化後に接着剤の寸法安定性および耐熱性をもたらす。(D)成分に実質的に溶解しない、具体的には、(D)成分への溶解度が10質量%以下のものが好ましい。(A)成分の熱硬化性樹脂粉末は、少なくとも熱硬化性樹脂と、硬化剤および/または硬化促進剤とを含む。   The thermosetting resin powder of component (A) is solid at 25 ° C. which is a general working temperature, has a melting point or softening point of 35 to 150 ° C. before curing, and cures to 50 to 200 ° C. Has an onset reaction temperature and provides dimensional stability and heat resistance of the adhesive after curing. (D) It does not melt | dissolve in a component substantially, Specifically, the solubility to (D) component is 10 mass% or less. The thermosetting resin powder of the component (A) contains at least a thermosetting resin and a curing agent and / or a curing accelerator.

(A)成分の熱硬化性樹脂粉末に使用される熱硬化性樹脂は、融点または軟化点が90〜130℃の反応基を有するポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、ユリア樹脂等が、挙げられ、単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。また、これらの熱硬化性樹脂は、可とう性や耐熱性の観点から、ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂が好ましい。   The thermosetting resin used for the thermosetting resin powder of component (A) is a polyester resin, epoxy resin, acrylic resin, bismaleimide resin, phenol resin having a reactive group having a melting point or softening point of 90 to 130 ° C., A melamine resin, a xylene resin, a urea resin, etc. are mentioned, You may use independently and may use 2 or more types together. Further, these thermosetting resins are preferably polyester resins and epoxy resins from the viewpoints of flexibility and heat resistance.

これらの熱硬化性樹脂と併用される硬化剤や硬化促進剤としては、ブロックイソシアネ−ト、ウレトジオン樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート(TGIC)、β−ヒドロキシアルキルアミド類、ジシアンジアミド類、芳香族アミン類、ポリアミン類、酸無水物類、二塩基酸類、イミダゾール類、有機錫化合物、第三アミン類、ルイス酸錯体等が、挙げられる。   Curing agents and curing accelerators used in combination with these thermosetting resins include block isocyanate, uretdione resin, triglycidyl isocyanurate (TGIC), β-hydroxyalkylamides, dicyandiamides, aromatic amines. , Polyamines, acid anhydrides, dibasic acids, imidazoles, organotin compounds, tertiary amines, Lewis acid complexes, and the like.

また、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じ、熱硬化性樹脂粉末には、レベルリング剤、消泡剤、ブロッッキング防止剤、酸化防止剤などの添加剤等が、添加される。   In addition, an additive such as a leveling agent, an antifoaming agent, a blocking inhibitor, and an antioxidant is added to the thermosetting resin powder as necessary within the range not impairing the object of the present invention.

熱硬化性樹脂粉末は、これらの原料をミキサーで乾式予備混合し、ニーダーや熱ロール等で熱溶融混練して混合、その後、冷却し、この混合物を機械的粉砕機やジェットミルなどで粉砕し、篩い機等の分級機で分級して製造される。   The thermosetting resin powder is prepared by dry premixing these raw materials with a mixer, mixing by hot melt kneading with a kneader or hot roll, etc., then cooling, and crushing the mixture with a mechanical pulverizer or jet mill. It is produced by classification with a classifier such as a sieving machine.

このような熱硬化性樹脂粉末としては、粉体塗料やトナーに使用されている熱硬化性樹脂粉末があり、例えば、巴川製紙所社製P01CW06P、P01CW035;Akzo−nobel社製Clear polyester 156C102、Clear polyester156C105−A等が、挙げられる。   Examples of such thermosetting resin powders include thermosetting resin powders used in powder coatings and toners, such as P01CW06P and P01CW035 manufactured by Yodogawa Paper Company; Clear polymer 156C102 manufactured by Akzo-nobel, Clear polyester 156C105-A and the like.

(B)成分の熱伝導性フィラーとは、熱伝導率が、5W/m・K以上のものをいう。(B)成分としては、(D)成分に実質的に溶解しない、具体的には、(D)成分への溶解度が10質量%以下のものであれば、特に限定する必要はなく、(B)成分としては、銀、銅、金、パラジウム、白金、ビスマス、錫、ビスマス−錫合金、インジウム錫酸化物、銀被覆銅、銀被覆アルミニウム、金属被覆ガラス球、MgO、Al、AlN、BN、ダイヤモンド、ZnO、SiC、およびこれらの混合物のフィラーが挙げられ、熱伝導率が、427W/m・Kである銀が好ましい。 (B) The heat conductive filler of a component means a thing with a heat conductivity of 5 W / m * K or more. The component (B) does not need to be particularly limited as long as it does not substantially dissolve in the component (D), specifically, the solubility in the component (D) is 10% by mass or less. ) Components include silver, copper, gold, palladium, platinum, bismuth, tin, bismuth-tin alloy, indium tin oxide, silver-coated copper, silver-coated aluminum, metal-coated glass sphere, MgO, Al 2 O 3 , AlN , BN, diamond, ZnO, SiC, and a mixture thereof, and silver having a thermal conductivity of 427 W / m · K is preferable.

さらに、(B)成分として、タップ密度:5〜7g/cm、BET比表面積:0.07〜1.0m/gのものを含むと、熱伝導性接着剤中に(B)成分を高充填しても低粘度のペースト状の接着剤にすることができ、(B)成分の高充填化により熱伝導性接着剤のさらなる高熱伝導化を図ることができる。また、(B)成分の形状は、リン片状であると、低抵抗化の観点から、より好ましい。(B)成分は、単独でも2種以上を併用してもよい。 Furthermore, as (B) component, when the thing of tap density: 5-7g / cm < 3 > and BET specific surface area: 0.07-1.0m < 2 > / g is included, (B) component is contained in a heat conductive adhesive. Even if the filling is high, a low-viscosity paste-like adhesive can be obtained, and the heat-conducting adhesive can be further increased in thermal conductivity by increasing the amount of the component (B). Further, the shape of the component (B) is more preferably a flake shape from the viewpoint of reducing resistance. (B) A component may be individual or may use 2 or more types together.

(C)成分であるカップリング剤は、(D)成分に実質的に溶解しない、具体的には、(D)成分への溶解度が10質量%以下のものが好ましい。従来の熱伝導性接着剤では、液状のシランカップリング剤を使用していたが、液状のシランカップリング剤が熱硬化性樹脂粉末を溶かしたり膨潤させたりしていたため、熱伝導性接着剤中の熱硬化性樹脂粉末が反応してゲル化したり、熱硬化性樹脂粉末や熱伝導性フィラーが凝集して粗粒が発生するという問題があった。   The coupling agent as component (C) is preferably substantially insoluble in component (D), specifically, has a solubility in component (D) of 10% by mass or less. In conventional heat conductive adhesives, liquid silane coupling agents were used. However, liquid silane coupling agents dissolved or swelled thermosetting resin powder. There was a problem that the thermosetting resin powder reacted to gel, or the thermosetting resin powder or the heat conductive filler aggregated to generate coarse particles.

(c1)成分のシランカップリング剤粉末状とは、(D)成分に溶解しにくい固形のシランカップリング剤、または融点が50℃以上の樹脂と液状のシランカップリング剤の混合物を粉末状に粉砕したものをいう。(c1)成分のシランカップリン剤の市販品としては、JX日鉱日石金属株式会社製N−(2−ヒドロキシプロピル−トリメトキシシリルエーテル)−イミダゾールとノボラック樹脂の混合物(商品名:イミダゾールシランSP−10)や、King Industries社製[3−(2,3−epoxypropoxy)propyl]triethoxysilaneと樹脂の混合物(商品名:Deolink Epoxy TE等が、挙げられる。   (C1) Component silane coupling agent powder is a solid silane coupling agent that is difficult to dissolve in component (D), or a mixture of a resin having a melting point of 50 ° C. or higher and a liquid silane coupling agent in powder form. This is crushed. As a commercial product of the silane coupling agent of component (c1), a mixture of N- (2-hydroxypropyl-trimethoxysilyl ether) -imidazole and novolak resin manufactured by JX Nippon Mining & Metals Co., Ltd. (trade name: Imidazolesilane SP -10) and a mixture of [3- (2,3-epoxypropoxy) propyl] trioxysilane and resin (trade name: Deoline Epoxy TE) manufactured by King Industries.

(c2)成分である液状のスルフィド系シランカップリング剤は、液体であるが、S原子が、(B)熱伝導性フィラー表面に作用するので、熱硬化性樹脂粉末を溶かしにくく、粗粒を発生させにくい、と考えられる。このスルフィド系シランカップリング剤は、式(2)で表される3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシランであると、より好ましい。(C)成分は、単独でも2種以上を併用してもよい。   The liquid sulfide-based silane coupling agent as component (c2) is a liquid, but since S atoms act on the surface of (B) the thermally conductive filler, it is difficult to dissolve the thermosetting resin powder, It is thought that it is hard to generate. This sulfide-based silane coupling agent is more preferably 3-octanoylthio-1-propyltriethoxysilane represented by the formula (2). (C) A component may be individual or may use 2 or more types together.

Figure 2017160348
Figure 2017160348

(D)成分であるパラフィン系溶剤は、(A)、(B)、(c1)成分を実質的に溶解せずに、熱伝導性接着剤に適度な粘性を付与することができる。パラフィン系溶剤は、ノルマルパラフィンであると好ましく、炭素数14〜16のノルマルパラフィンの混合物であると、より好ましい。(D)成分は、単独でも2種以上を併用してもよい。   The paraffinic solvent as the component (D) can impart an appropriate viscosity to the thermally conductive adhesive without substantially dissolving the components (A), (B), and (c1). The paraffinic solvent is preferably normal paraffin, more preferably a mixture of normal paraffins having 14 to 16 carbon atoms. (D) A component may be individual or may use 2 or more types together.

また、熱伝導性接着剤は、(A)成分、(B)成分、および(c1)成分の平均粒子径が、50μm以下であり、50μm以下であれば、ディスペンス用接着剤またはスクリーン印刷用接着剤として、好適である。ここで、平均子粒径は、レーザー回折法によって測定した体積基準のメジアン径である。   Moreover, as for the heat conductive adhesive, the average particle diameter of the component (A), the component (B), and the component (c1) is 50 μm or less, and if it is 50 μm or less, the adhesive for dispensing or the adhesive for screen printing is used. It is suitable as an agent. Here, the average particle diameter is a volume-based median diameter measured by a laser diffraction method.

(A)成分は、熱伝導性接着剤100質量部に対して、1〜10質量部が好ましい。1質量部未満では、熱伝導性接着剤の接着性が悪くなり易くなり、10質量部を超えると、粘度が高くなり作業性が悪くなり易くなる。   (A) As for a component, 1-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of heat conductive adhesives. If it is less than 1 part by mass, the adhesiveness of the heat conductive adhesive tends to deteriorate, and if it exceeds 10 parts by mass, the viscosity increases and the workability tends to deteriorate.

(B)成分は、熱伝導性接着剤100質量部に対して、75〜90質量部が好ましい。75質量部未満では、熱伝導性接着剤の熱伝導率が低くなり易くなり、90質量部を超えると、熱伝導性接着剤の粘度が高くなり、作業性が悪くなり易くなる。   (B) As for a component, 75-90 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of heat conductive adhesives. If it is less than 75 parts by mass, the thermal conductivity of the heat conductive adhesive tends to be low, and if it exceeds 90 parts by mass, the viscosity of the heat conductive adhesive tends to be high and workability tends to be poor.

(C)成分は、熱伝導性接着剤の耐PCT特性、接着性の観点から、熱伝導性接着剤100質量部に対して、0.05〜2質量部が好ましい。0.05質量部未満では、熱伝導性接着剤の接着性、硬化後の熱伝導性接着剤の耐PCT特性が悪くなり易くなり、2質量部を超えると、熱伝導率が低くなり易く、また、体積抵抗率が高くなり易くなる。   (C) As for a component, 0.05-2 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of heat conductive adhesives from a PCT characteristic of a heat conductive adhesive, and an adhesive viewpoint. If it is less than 0.05 parts by mass, the adhesiveness of the heat conductive adhesive, the PCT resistance of the heat conductive adhesive after curing tends to be poor, and if it exceeds 2 parts by mass, the thermal conductivity tends to be low, Also, the volume resistivity tends to be high.

(D)成分は、熱伝導性接着剤の粘性の観点から、熱伝導性接着剤100質量部に対して、5〜15質量部が好ましい。   (D) As for a component, 5-15 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of heat conductive adhesives from a viscous viewpoint of a heat conductive adhesive.

熱伝導性接着剤は、さらに、(E)熱可塑性樹脂粉末を含むと、熱伝導性接着剤を低弾性にしてチップ反りを低減する観点から、好ましい。(E)成分としては、ポリエステル粉末、ポリアミド粉末、ポリウレタン粉末、シリコーン粉末が挙げられる。市販品のポリエステル粉末としては、Schaetti (Shanghai) Hotmelt Adhesive社ポリエステルパウダー(品名:Schaetti Fix 376/0−80)等が挙げられる。   It is preferable that the heat conductive adhesive further includes (E) a thermoplastic resin powder from the viewpoint of reducing the warpage of the chip by reducing the elasticity of the heat conductive adhesive. Examples of the component (E) include polyester powder, polyamide powder, polyurethane powder, and silicone powder. Examples of the commercially available polyester powder include Schaetti (Shanghai) Hotmelt Adhesive polyester powder (product name: Schaetti Fix 376 / 0-80).

(E)成分は、硬化後の熱伝導性接着剤を低弾性にする観点から、熱伝導性接着剤100質量部に対して、1〜10質量部が好ましい。   (E) As for a component, 1-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of heat conductive adhesives from a viewpoint of making the heat conductive adhesive after hardening low elasticity.

熱伝導性接着剤には、本発明の目的を損なわない範囲で、更に必要に応じ、銀レジネート、酸化防止剤、レベリング剤、イオントラップ剤、その他の添加剤等を配合することができる。   In the heat conductive adhesive, a silver resinate, an antioxidant, a leveling agent, an ion trapping agent, other additives, and the like can be further blended as necessary without departing from the object of the present invention.

熱伝導性接着剤は、例えば、(A)成分〜(D)成分およびその他添加剤等を同時にまたは別々に、撹拌、溶融、混合、分散させることにより得ることができる。これらの混合、撹拌、分散等の装置としては、特に限定されるものではないが、撹拌、3本ロールミル、プラネタリーミキサー、遊星式ミキサー等を使用することができる。また、これら装置を適宜組み合わせて使用してもよい。   The heat conductive adhesive can be obtained, for example, by stirring, melting, mixing, and dispersing the components (A) to (D) and other additives simultaneously or separately. The mixing, stirring, and dispersing devices are not particularly limited, and a stirring, three roll mill, planetary mixer, planetary mixer, and the like can be used. Moreover, you may use combining these apparatuses suitably.

熱伝導性接着剤は、温度:25℃での粘度が7〜30Pa・sであると、ディスペンス作業性、スクリーン印刷性の観点から好ましい。ここで、粘度は、E型粘度計(3°コーン)を用い、5rpm、25℃で測定する。また、熱伝導性接着剤を室温で24時間保管した後の粘度は、7〜30Pa・sであると、ディスペンス作業性、スクリーン印刷性の観点から好ましい。   The heat conductive adhesive preferably has a viscosity at a temperature of 25 ° C. of 7 to 30 Pa · s from the viewpoint of dispensing workability and screen printability. Here, the viscosity is measured at 5 rpm and 25 ° C. using an E-type viscometer (3 ° cone). Moreover, the viscosity after storing a heat conductive adhesive at room temperature for 24 hours is preferable from a viewpoint of dispensing workability | operativity and screen printing property as 7-30 Pa.s.

熱伝導性接着剤は、ディスペンサー、スクリーン印刷等で、基板の導電部やダイアタッチ部(ダイ取り付け部)、半導体素子の電極部等の電子部品の所望の位置に形成・塗布される。熱伝導性接着剤の硬化は、150〜200℃が好ましい。   The thermally conductive adhesive is formed and applied to a desired position of an electronic component such as a conductive portion of a substrate, a die attach portion (die attachment portion), or an electrode portion of a semiconductor element by a dispenser, screen printing, or the like. As for hardening of a heat conductive adhesive, 150-200 degreeC is preferable.

本発明のディスペンス用接着剤またはスクリーン印刷用接着剤は、上述の熱伝導性接着剤を用いる。   The above-mentioned thermally conductive adhesive is used for the dispensing adhesive or the screen printing adhesive of the present invention.

また、本発明の半導体装置は、上述の熱伝導性接着剤の硬化物、または上述のディスペンス用接着剤もしくはスクリーン印刷用接着剤の硬化物を有する。   In addition, the semiconductor device of the present invention has a cured product of the above-described thermally conductive adhesive, or a cured product of the above-described dispensing adhesive or screen printing adhesive.

本発明の半導体装置は、粗粒を発生させない、熱伝導性接着剤、またはディスペンス用接着剤もしくはスクリーン印刷用接着剤により、表面実装部品、金属板、半導体チップ等が接合されているので、高信頼性である。   In the semiconductor device of the present invention, surface mount components, metal plates, semiconductor chips, etc. are bonded by a heat conductive adhesive, a dispensing adhesive, or a screen printing adhesive that does not generate coarse particles. Reliability.

本発明について、実施例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の実施例において、部、%はことわりのない限り、質量部、質量%を示す。   The present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In the following examples, parts and% indicate parts by mass and mass% unless otherwise specified.

〔実施例1〜5、比較例1〜4〕
〔評価用サンプルの作製〕
熱硬化性樹脂粉末は、ジェットミルで粉砕した後、#325サイズのメッシュのふるいを通過したものを使用した。シランカップリング剤粉末は、乳鉢と乳棒で粉砕後、#500サイズのメッシュのふるいを通過したものを使用した。同様に、熱可塑性樹脂粉末や、液状エポキシ樹脂の硬化促進剤イミダゾール2P4MZは、#325サイズのメッシュのふるいを通過したものを使用した。
[Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 4]
[Preparation of sample for evaluation]
The thermosetting resin powder used was pulverized by a jet mill and then passed through a # 325 mesh screen. The silane coupling agent powder was used after being crushed with a mortar and pestle and then passing through a # 500 size mesh sieve. Similarly, the thermoplastic resin powder and the liquid epoxy resin curing accelerator imidazole 2P4MZ used those that passed through a # 325 mesh screen.

実施例・比較例では、表1に示す配合量で、銀粉以外の各成分を、自転・公転式の攪拌機(シンキー社製あわとり練太郎)で1分間攪拌混合し、更にこの溶液に銀粉を添加して自公転式攪拌機で30秒分散させて、その後、減圧脱泡してペースト状の熱伝導性接着剤を作製した。各剤について特性を測定した。結果を表1に示す。   In Examples / Comparative Examples, the components shown in Table 1 were mixed with each component other than silver powder for 1 minute with a rotating / revolving stirrer (Shinky Awatori Nertaro), and silver powder was added to this solution. It was added and dispersed for 30 seconds with a self-revolving stirrer, and then degassed under reduced pressure to prepare a paste-like thermally conductive adhesive. The properties were measured for each agent. The results are shown in Table 1.

〔評価方法〕
《粘度》
作製して1時間以内の熱伝導性接着剤の初期粘度を、トキメック社製E型粘度計(3°コーン)を用い、25℃での5rpmで測定した。また、室温で24時間保管した後の粘度(24時間室温保管後粘度)を、同様にして測定した。粘度上昇率を、〔(24時間室温保管後粘度)/(初期粘度)×100〕から求めた。表1に、これらの結果を示す。粘度は、5〜30Pa・sが好ましい。粘度上昇率は、25%以下が好ましい。結果を表1に示す。
〔Evaluation method〕
"viscosity"
The initial viscosity of the thermally conductive adhesive produced within 1 hour was measured at 5 rpm at 25 ° C. using an E-type viscometer (3 ° cone) manufactured by Tokimec. Further, the viscosity after storage at room temperature for 24 hours (viscosity after storage for 24 hours at room temperature) was measured in the same manner. The rate of increase in viscosity was determined from [(viscosity after storage for 24 hours at room temperature) / (initial viscosity) × 100]. Table 1 shows these results. The viscosity is preferably 5 to 30 Pa · s. The rate of increase in viscosity is preferably 25% or less. The results are shown in Table 1.

《最大粒度》
JIS K5600−2−5に規定される0から100μmのゲージとスクレーパーとからなるグラインドゲージ((株)安田精機製作所社製グラインドゲージ)のゲージの溝に、作製したペーストを置き、スクレーパーで溝を押し付けながら深さ100μmから0μmに向かってひき動かして溝のペースト面に現れた線の開始位置のゲージの深さの値を測定した。最大粒度は、50μm以下が好ましい。結果を表1に示す。
《Maximum grain size》
Place the prepared paste in the groove of a grind gauge (grind gauge manufactured by Yasuda Seiki Seisakusyo Co., Ltd.) consisting of a 0 to 100 μm gauge and a scraper as defined in JIS K5600-2-5, and cut the groove with a scraper. While pressing, the gauge was moved from a depth of 100 μm to 0 μm, and the depth value of the gauge at the start position of the line appearing on the paste surface of the groove was measured. The maximum particle size is preferably 50 μm or less. The results are shown in Table 1.

《熱伝導率》
熱伝導性接着剤を、室温から200℃まで30分で昇温し、200℃のオーブン中に15分間保持して、硬化させて、フィルム状の硬化物を作製し、NETZSCH社製LFA447 Nanoflash装置を用い、レーザフラッシュ法で熱伝導率(W/m・K)を測定した。表1に、結果を示す。熱伝導率は、25W/m・K以上が好ましい。結果を表1に示す。
"Thermal conductivity"
The thermally conductive adhesive is heated from room temperature to 200 ° C. in 30 minutes, held in an oven at 200 ° C. for 15 minutes and cured to produce a film-like cured product, and LFA447 Nanoflash device manufactured by NETZSCH The thermal conductivity (W / m · K) was measured by a laser flash method. Table 1 shows the results. The thermal conductivity is preferably 25 W / m · K or more. The results are shown in Table 1.

《体積抵抗率》
スライドガラス上に、作製した熱伝導性接着剤を、長さ:75mm、幅:5mm、厚さ:100μmで塗布し、室温から200℃まで30分で昇温し、200℃のオーブン中に15分間保持して硬化させた後、硬化物の体積抵抗率を4端子法で測定した。表1に、結果を示す。体積抵抗率は、40μΩ・cm以下が好ましい。結果を表1に示す。
《Volume resistivity》
The prepared thermally conductive adhesive was applied on a slide glass at a length of 75 mm, a width of 5 mm, and a thickness of 100 μm, and the temperature was raised from room temperature to 200 ° C. in 30 minutes. After being kept for a minute and cured, the volume resistivity of the cured product was measured by the 4-terminal method. Table 1 shows the results. The volume resistivity is preferably 40 μΩ · cm or less. The results are shown in Table 1.

《ダイシェア強度》
5mm×5mmのシリコンチップを、作製した熱伝導性接着剤を用いて、銀メッキ銅リードフレーム上にマウントし、室温(25℃)から200℃まで30分で昇温し、200℃のオーブン中に15分間保持して硬化させて、試験片を作製した(n=12)。その後、この試験片を2つのグループ(n=6)に分けた。第1グループである初期のダイシェア強度グループは、硬化直後にダイシェア強度を測定した。第2グループであるPCT後のダイシェア強度グループは、硬化後、121℃、2atmの条件のPCTオーブンに20時間曝した後、ダイシェア強度を測定した。両グループともダイシェア強度は、Dage社製のダイシェアテスターを用いて、室温(25℃)で測定した値である。また、ダイシェア強度の保持率は、次のように計算した。
ダイシェア強度の保持率(%)={〔(PCT後のダイシェア強度)/(初期のダイシェア強度)〕×100}
結果を表1に示す。
《Die shear strength》
A silicon chip of 5 mm x 5 mm was mounted on a silver-plated copper lead frame using the produced heat conductive adhesive, heated from room temperature (25 ° C) to 200 ° C in 30 minutes, and in a 200 ° C oven And was cured for 15 minutes to prepare a test piece (n = 12). Thereafter, the test pieces were divided into two groups (n = 6). The initial die shear strength group, the first group, measured the die shear strength immediately after curing. The die shear strength group after PCT, which is the second group, was measured for die shear strength after being cured and exposed to a PCT oven at 121 ° C. and 2 atm for 20 hours. In both groups, the die shear strength is a value measured at room temperature (25 ° C.) using a Dage shear tester. Further, the die shear strength retention rate was calculated as follows.
Die shear strength retention (%) = {[(die shear strength after PCT) / (initial die shear strength)] × 100}
The results are shown in Table 1.

Figure 2017160348
Figure 2017160348

表1からわかるように、実施例1〜5の全てで、粘度が適性範囲で、粘度上昇率が低く、最大粒度が小さく、硬化後の熱伝導率が高く、体積抵抗率が低かった。また、ダイシェア強度の保持率(硬化物のPCT試験(121℃、2atm、20時間)後のダイシェア強度/硬化物の初期のダイシェア強度)も良好であった。さらに、(C)成分が(c1)成分のシランカップリング剤粉末状の場合、(c2)液状のスルフィド系シランカップリング剤よりダイシェア強度が高かった。これに対して、(A)成分の代わりに、液状熱硬化性樹脂を用いた比較例1は、最大粒度が大き過ぎた。(C)成分の代わりに、スルフィド系ではない液状のシランカップリング剤を用いた比較例2は、最大粒度が大き過ぎた。(D)成分の代わりに、パラフィン系ではない溶剤を用いた比較例3は、ゲル化してしまい、粘度が高すぎたため、粘度測定ができず、硬化しなかったため、熱伝導率、体積抵抗率の測定ができなかった。(C)成分を含まない比較例4は、ダイシェア強度の保持率が低かった。   As can be seen from Table 1, in all of Examples 1 to 5, the viscosity was in an appropriate range, the viscosity increase rate was low, the maximum particle size was small, the thermal conductivity after curing was high, and the volume resistivity was low. Further, the die shear strength retention rate (die shear strength after PCT test of cured product (121 ° C., 2 atm, 20 hours) / initial die shear strength of cured product) was also good. Further, when the component (C) was in the form of a silane coupling agent powder of the component (c1), the die shear strength was higher than that of the (c2) liquid sulfide silane coupling agent. On the other hand, in Comparative Example 1 using a liquid thermosetting resin instead of the component (A), the maximum particle size was too large. In Comparative Example 2 using a liquid silane coupling agent which is not a sulfide type instead of the component (C), the maximum particle size was too large. In Comparative Example 3 using a non-paraffinic solvent instead of the component (D), gelation occurred and the viscosity was too high, so that the viscosity could not be measured and was not cured. It was not possible to measure. Comparative Example 4 not containing the component (C) had a low die shear strength retention.

上記のように、本発明の熱伝導性接着剤は、粗粒を発生させず、特にディスペンス用、スクリーン印刷用に好適な熱伝導性接着剤を提供することができる。   As described above, the heat conductive adhesive of the present invention does not generate coarse particles, and can provide a heat conductive adhesive particularly suitable for dispensing and screen printing.

Claims (6)

(A)熱硬化性樹脂粉末、
(B)熱伝導性フィラー、
(C)(c1)シランカップリング剤粉末および(c2)液状のスルフィド系シランカップリング剤からなる群より選択される少なくとも1種のカップリング剤、ならびに
(D)パラフィン系溶剤
を含み、(A)成分、(B)成分、および(c1)成分の平均粒子径が、50μm以下であることを特徴とする、熱伝導性接着剤。
(A) thermosetting resin powder,
(B) a thermally conductive filler,
(C) containing (c1) silane coupling agent powder and (c2) at least one coupling agent selected from the group consisting of liquid sulfide silane coupling agents, and (D) paraffinic solvents, ) Component, (B) component, and (c1) component have an average particle size of 50 μm or less, a heat conductive adhesive.
(c1)成分が、イミダゾールシランを含む、請求項1記載の熱伝導性接着剤。   The heat conductive adhesive according to claim 1, wherein the component (c1) contains imidazole silane. さらに、(E)熱可塑性樹脂粉末を含む、請求項1または2記載の熱伝導性接着剤。   The heat conductive adhesive according to claim 1 or 2, further comprising (E) a thermoplastic resin powder. (B)成分が、銀粉である、請求項1〜3のいずれか1項記載の熱伝導性接着剤。   (B) The heat conductive adhesive of any one of Claims 1-3 whose component is silver powder. 請求項1〜4のいずれか1項記載の熱伝導性接着剤を用いる、ディスペンス用接着剤またはスクリーン印刷用接着剤。   An adhesive for dispensing or an adhesive for screen printing using the thermally conductive adhesive according to any one of claims 1 to 4. 請求項1〜4のいずれか1項記載の熱伝導性接着剤の硬化物、または請求項5記載のディスペンス用接着剤もしくはスクリーン印刷用接着剤の硬化物を有する、半導体装置。   The semiconductor device which has the hardened | cured material of the heat conductive adhesive of any one of Claims 1-4, or the hardened | cured material of the adhesive for dispensing or the adhesive for screen printing of Claim 5.
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