JP2716635B2 - 導電性樹脂ペースト - Google Patents

導電性樹脂ペースト

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はIC、LSI等の半導体
素子を金属フレーム等の基板に接着する導電性樹脂ペー
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−Si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
てハンダ材料や導電性樹脂ペースト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。これに対し導電性樹脂ペー
ストはハンダ法に較べ、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。又
導電性樹脂ペーストによるダイボンディング法ではチッ
プマウント後の硬化が必要であり、従来はオーブンでバ
ッチごとに硬化を行っていた。ところが近年生産ライン
内に硬化炉を設け、ダイボンディング、硬化、ワイヤー
ボンディングの各作業を同一工程上でライン化し、生産
性の向上が図れるインライン硬化方式が注目を集めてい
る。この方式では、数十秒以内に硬化することが必要で
あり、導電性樹脂ペースト中の硬化剤は短時間で良好な
硬化物が得られるアミン系の物質が主に用いられてき
た。しかし、ポットライフを長くすると高温での接着強
度が劣り、高温での接着強度を高くしょうとするとポッ
トライフが短くなるという相反する問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、速硬化性
で、かつポットライフが長く、硬化後の高温接着強度に
優れた導電性樹脂ペーストを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)銀粉、
(B)常温で液状のエポキシ樹脂及び(C)下記式
(1)で示される1分子中に2個のイミダゾール環を有
するビス・イミダゾール化合物を必須成分とし、導電性
樹脂ペースト中に(A)銀粉を60〜85重量%、
(C)ビス・イミダゾール化合物を0.01〜10重量
%含有することを特徴とする導電性樹脂ペーストでり、
速硬化性でかつポットライフが長く、硬化後の高温接着
強度に優れたものである。
【0006】
【化2】 (ここでR1、R2は水素原子、メチル基及びエチル基か
ら選ばれる同一または異なるもの、R3、R4は水素原
子、メチル基、エチル基、プロピル基及びフェニル基か
ら選ばれる同一または異なるもの)
【0007】本発明に用いる式(1)で示されるビス・
イミダゾール化合物は1分子中に2個のイミダゾール環
を有している硬化剤である。通常のイミダゾールは1分
子中に1個のイミダゾール環しかないため2個以上のエ
ポキシ基と反応しにくく、ビス・イミダゾール化合物と
比較して高架橋密度の硬化物は得られにくいことによ
り、高温での接着強度が低い。又通常のイミダゾールは
エポキシ樹脂に溶解しやすく、常温でも反応が進行する
ため、長いポットライフを得ることは困難である。これ
に対し式(1)のビス・イミダゾール化合物は、1分子
中に2個のイミダゾール環を有しているので、1分子で
2個以上のエポキシ基と反応し易く、短時間で高分子量
化し、架橋密度の高い硬化物を得ることができることか
ら高温で充分な接着強度を得ることができ、硬化速度も
速い。又エポキシ樹脂に溶解しにくいため長いポットラ
イフを得ることができる。
【0008】式(1)中のR1、R2は水素原子、メチル
基及びエチル基から選ばれる同一または異なるもので、
3、R4は水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基
及びフェニル基から選ばれる同一または異なるものであ
る。ビス・イミダゾール化合物の例としは、ビス−2−
エチル−4−メチルイミダゾール、ビス−2フェニル−
4−メチルイミダゾール等が挙げられ、これらは単独、
又混合して用いてもよい。ビス・イミダゾール化合物は
銀粉、常温で液状のエポキシ樹脂及びビス・イミダゾー
ルの総量に対し、0.01〜10重量%含有することが
好ましい。0.01重量%未満だとポットライフが短
く、高温で充分な接着強度が得られない。10重量%を
越えると長いポットライフを得ることが困難である。又
ビス・イミダゾール化合物は他の硬化剤と併用してもよ
い。併用する硬化剤としては一般に活性水素を分子内に
有する化合物であり、ノボラック型フェノール樹脂やジ
シアンジアミド等のアミン系硬化剤等であり、特に限定
されるものではない。
【0009】本発明に用いる銀粉は使用される分野が半
導体関連であり、銀粉に含まれるナトリウム、塩素イオ
ン等のイオン性不純物はLSI等の信頼性から、プレッ
シャークッカー125℃、20時間の熱水抽出で20p
pm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、球状等が用いられる。目標とする
ペースト粘度により、使用する銀粉の粒径は異なるが、
通常平均粒径は2〜10μmで、ペースト塗布時のニー
ドル詰まりを防止するため最大粒径は50μm以下が好
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。銀粉の配合量は、導電性樹脂ペースト中に
60〜85重量%含有することが好ましい。銀粉量が6
0重量%未満だと硬化物の電気伝導性が低下し、85重
量%を越えると導電性樹脂ペーストの粘度が高くなり過
ぎ、塗布作業性が悪化するので、実用的でない。
【0010】本発明に用いるエポキシ樹脂は常温で液状
のものに限定しているが、常温で液状のものでないと銀
粉との混練において、多量の溶剤を必要とする。溶剤は
気泡発生の原因となり、硬化物の接着強度を低下させて
しまう。本発明に用いる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
ラック等とエピクロルヒドリンとの反応で得られるポリ
グリシジルエーテルで常温で液状のもの、ビニルシクロ
ヘキセンジオキシド、ジシクロペンタジエンジオキシ
ド、アイサリックジエポキシ−アジペイトのような脂環
式エポキシ、更にはn−ブチルグリシジルエ−テル、バ
ーサティック酸グリシジルエステル、スチレンオキサイ
ド、フェニ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、クレジルグリシジルエーテル、ジシク
ロペンタジエンエポキシドのような通常エポキシ樹脂の
希釈剤として用いられるものがある。これらは単独でも
混合して用いてもよい。
【0011】更に本発明の樹脂組成物には必要に応じて
硬化促進剤、顔料、消泡剤等の添加剤を用いることがで
きる。本発明の製造方法は、例えば各成分を予備混合
し、三本ロールを用いて混練し、ペーストを得て真空下
脱泡すること等である。
【0012】以下本発明を実施例で具体的に説明する。
【実施例】
実施例1〜5 粒径1〜30μmで平均粒径3μmのフレーク状銀粉と
ビスフェノールAとエピクロルヒドリンとの反応により
得られるジグリシジルエーテル(常温で液状、エポキシ
当量180、以下エポキシ樹脂)、希釈剤としてクレジ
ルグリシジルエーテル(以下CGE)、硬化剤としては
ビス−2−エチル−4−メチルイミダゾール(以下ビス
−2E4MZ)、ノボラック型フェノール樹脂、2−エ
チル−4−メチルイミダゾール(以下2E4MZ)を表
1に示す割合で配合し、三本ロールで混練して導電性樹
脂ペーストを得た。この導電性樹脂ペーストを真空チャ
ンバーにて2mmHgで30分間脱泡後、以下に示す方
法により各種性能を評価した。評価結果を表1に示す。 実施例6 使用する硬化剤としてビス−2−フェニル−4−メチル
イミダゾール(以下ビス−2P4MZ)を用いた他は、
実施例1〜5と同様にして導電性樹脂ペースト作製し評
価した。。
【0013】評価方法 粘度:E型粘度計(3度コーン)を用い、25℃、2.
5rpmで測定。 体積抵抗率:スライドガラス上にペーストを幅4mm、
厚さ30μmに塗布し、200℃熱板上で60秒硬化し
た後、硬化物の体積抵抗率を測定。 熱時接着強度:銀メッキした銅フレームにペーストを塗
布し、2×2mmのシリコンチップをマウントした後、
200℃熱板上で60秒間硬化した。これを350℃の
熱板上でテンションゲージにより接着強度を測定。
【0014】比較例1〜5 表1に示す配合割合で実施例と同様に導電性樹脂ペース
トを得た。このペーストを実施例と同様にして各種性能
を評価した。評価結果を表1に示す。比較例1で銀粉が
60重量%以下であると導電性が劣る。比較例2で銀粉
が85重量%以上だと導電性は優れているが、高粘度に
なり、塗布作業性が悪くなる。比較例3の様に通常のイ
ミダゾールでは3日後の粘度が高くなる共に、高温での
接着強度が極端に低い。比較例4、5のようにフェノー
ルノボラックと2E4MZとの併用では高温での接着強
度は良好な結果を示すが、3日後の粘度は著しく増加す
る。
【0015】
【表1】
【0016】
【発明の効果】本発明の導電性樹脂ペーストは、銅、4
2アロイ等の金属フレーム、セラミック基板、ガラスエ
ポキシ等の有機基板へのIC等の半導体素子の接着に用
いることができ、従来非常に困難であった長いポットラ
イフと速硬化性が両立でき、かつ高温での接着性に優
れ、従来になかった速硬化、かつ高接合信頼性の導電性
樹脂ペーストである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−184282(JP,A) 特開 平5−175253(JP,A) 特開 平5−171073(JP,A) 特開 平3−166284(JP,A) 特開 平1−123855(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)銀粉、(B)常温で液状のエポキシ
    樹脂及び(C)下記式(1)で示される1分子中に2個
    のイミダゾール環を有するビス・イミダゾール化合物を
    必須成分とし、導電性樹脂ペースト中に(A)銀粉を6
    0〜85重量%、(C)ビス・イミダゾール化合物を
    0.01〜10重量%含有することを特徴とする導電性
    樹脂ペースト。 【化1】 (ここでR1、R2は水素原子、メチル基及びエチル基か
    ら選ばれる同一または異なるもの、R3、R4は水素原
    子、メチル基、エチル基、プロピル基及びフェニル基か
    ら選ばれる同一または異なるもの)
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