JP2798565B2 - 半導体用導電性樹脂ペースト - Google Patents
半導体用導電性樹脂ペーストInfo
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- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
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Description
【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に接着する導電性樹脂ペーストに
関するものである。
素子を金属フレーム等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。
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。
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
きたリ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。
り、チップが大型化してきており、一方従来用いられて
きたリ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２０×１０-6／℃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導電ペーストでは、
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至らなかった。
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２０×１０-6／℃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導電ペーストでは、
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、機械強度が弱
くな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、これに銀粉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、反応性希釈剤
を添加して粘度を低くし、糸ひきを少なくすると硬化時
にボイドが発生する。このように作業性を改良すると、
硬化時にボイドが発生し、硬化時のボイドの発生を防ぐ
には溶剤、反応性希釈剤の添加を少くしなければなら
ず、作業性を改良できないという欠点があった。
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、機械強度が弱
くな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、これに銀粉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、反応性希釈剤
を添加して粘度を低くし、糸ひきを少なくすると硬化時
にボイドが発生する。このように作業性を改良すると、
硬化時にボイドが発生し、硬化時のボイドの発生を防ぐ
には溶剤、反応性希釈剤の添加を少くしなければなら
ず、作業性を改良できないという欠点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、機械
強度を損わないで、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、ディスペンス時糸ひきがなく作業性が良好で、かつ
ボイドの発生のない導電性樹脂ペーストを提供すること
にある。
強度を損わないで、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、ディスペンス時糸ひきがなく作業性が良好で、かつ
ボイドの発生のない導電性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）下記式
（１）で示されるフェノールノボラック型エポキシ樹
脂、（Ｂ）ビスフェノールＦ及び潜在性アミン化合物、
（Ｃ）銀粉を必須成分とする半導体用導電性樹脂ペース
トである。
（１）で示されるフェノールノボラック型エポキシ樹
脂、（Ｂ）ビスフェノールＦ及び潜在性アミン化合物、
（Ｃ）銀粉を必須成分とする半導体用導電性樹脂ペース
トである。
【０００９】
【化２】 （ｎ＝０又は１、ｎ＝０の量がＡ、ｎ＝１の量がＢで、
Ａ／Ｂが２以上）
Ａ／Ｂが２以上）
【００１０】本発明の式（１）で示されるエポキシ樹脂
はフェノールノボラック型のエポキシ樹脂で、ｎの値が
０及び１の混合物で、Ａ／Ｂが２以上のものである。こ
のエポキシ樹脂を用いるとディスペンス時の糸ひきを少
くするための粘度調整用の溶剤、反応性希釈剤の添加は
必要ないか、あるいは必要としても少量でよく、硬化時
のボイドの発生はない。このエポキシ樹脂中に多量のモ
ノマーを含有しているものを用いると、架橋密度が低
く、硬化しにくいものとなり、そのため硬化物の弾性率
は低くなるが機械的強度は小さくなる。またＡ／Ｂが２
未満、あるいはｎ＝２以上のものを含むエポキシ樹脂を
用いると架橋密度が高くなり、硬化が進みすぎて硬化物
の弾性率が高くなりすぎて低弾性率特性が得られない。
また樹脂が高粘度になるため、銀粉を配合後の粘度調節
に多量の溶剤、反応性希釈剤が必要となり、ボイド発生
の原因となり、接着強度が弱くなる。
はフェノールノボラック型のエポキシ樹脂で、ｎの値が
０及び１の混合物で、Ａ／Ｂが２以上のものである。こ
のエポキシ樹脂を用いるとディスペンス時の糸ひきを少
くするための粘度調整用の溶剤、反応性希釈剤の添加は
必要ないか、あるいは必要としても少量でよく、硬化時
のボイドの発生はない。このエポキシ樹脂中に多量のモ
ノマーを含有しているものを用いると、架橋密度が低
く、硬化しにくいものとなり、そのため硬化物の弾性率
は低くなるが機械的強度は小さくなる。またＡ／Ｂが２
未満、あるいはｎ＝２以上のものを含むエポキシ樹脂を
用いると架橋密度が高くなり、硬化が進みすぎて硬化物
の弾性率が高くなりすぎて低弾性率特性が得られない。
また樹脂が高粘度になるため、銀粉を配合後の粘度調節
に多量の溶剤、反応性希釈剤が必要となり、ボイド発生
の原因となり、接着強度が弱くなる。
【００１１】また、本発明に用いる硬化剤としてのビス
フェノールＦは、エポキシ基と反応する水酸基を１分子
に２個有するいわゆる２官能性硬化剤であるため、例え
ばフェノールノボラックのような多官能性硬化剤と比較
して硬化物の架橋密度が低く、低弾性率である硬化物が
得られ、導電性樹脂ペーストに用いると非常に応力緩和
性に優れたペーストが得られる。また、ビスフェノール
Ｆは固型であり、単独使用ではペーストの粘度が著しく
高くなり実用に適さない。ビスフェノールＦより当量の
小さい潜在性アミン化合物を併用することにより、配合
物の粘度を低く押さえられ、更に潜在性であるため保存
性にも優れた実用に供せられるペーストを得ることがで
きる。潜在性アミン化合物としては、アジピン酸ヒドラ
ジド、ドデカン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ヒドラジ
ド、Ｐ−オキシ安息香酸ジヒドラジド等のカルボン酸ヒ
ドラジドやジシアンジアミドである。
フェノールＦは、エポキシ基と反応する水酸基を１分子
に２個有するいわゆる２官能性硬化剤であるため、例え
ばフェノールノボラックのような多官能性硬化剤と比較
して硬化物の架橋密度が低く、低弾性率である硬化物が
得られ、導電性樹脂ペーストに用いると非常に応力緩和
性に優れたペーストが得られる。また、ビスフェノール
Ｆは固型であり、単独使用ではペーストの粘度が著しく
高くなり実用に適さない。ビスフェノールＦより当量の
小さい潜在性アミン化合物を併用することにより、配合
物の粘度を低く押さえられ、更に潜在性であるため保存
性にも優れた実用に供せられるペーストを得ることがで
きる。潜在性アミン化合物としては、アジピン酸ヒドラ
ジド、ドデカン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ヒドラジ
ド、Ｐ−オキシ安息香酸ジヒドラジド等のカルボン酸ヒ
ドラジドやジシアンジアミドである。
【００１２】本発明に用いる銀粉はハロゲンイオン、ア
ルカリ金属イオン等イオン性不純物の含量が１０ＰＰＭ
以下であることが望ましい。また形状としてはフレーク
状、樹枝状や球状等のものを用いる。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。また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。更に必要により使用する溶剤とし
てはブチルセロソブルアセテート、エチルセロソブルア
セテート、ブチルカルビトールアセテート等があり、反
応希釈剤としては脂環式エポキシ化合物、ポリオレフィ
ンエポキシ類、グリシジルアミン類、グリシジルエーテ
ル類、グリシジルエステル類等がある。
ルカリ金属イオン等イオン性不純物の含量が１０ＰＰＭ
以下であることが望ましい。また形状としてはフレーク
状、樹枝状や球状等のものを用いる。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。また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。更に必要により使用する溶剤とし
てはブチルセロソブルアセテート、エチルセロソブルア
セテート、ブチルカルビトールアセテート等があり、反
応希釈剤としては脂環式エポキシ化合物、ポリオレフィ
ンエポキシ類、グリシジルアミン類、グリシジルエーテ
ル類、グリシジルエステル類等がある。
【００１３】また第３級アミン塩、イミダゾール類等の
硬化促進剤、エポキシ基を有するポリブタジエン化合
物、アミノ基、アルコール基、エポキシ基等を有するジ
メチルシロキサン化合物等の可撓性付与剤を必要により
用いてもよい。更に、必要により用途に応じた特性を損
わない範囲で、顔料、染料、消泡剤等の添加剤を用いる
ことができる。本発明の製造方法としては例えば各成分
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などがある。
硬化促進剤、エポキシ基を有するポリブタジエン化合
物、アミノ基、アルコール基、エポキシ基等を有するジ
メチルシロキサン化合物等の可撓性付与剤を必要により
用いてもよい。更に、必要により用途に応じた特性を損
わない範囲で、顔料、染料、消泡剤等の添加剤を用いる
ことができる。本発明の製造方法としては例えば各成分
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などがある。
【００１４】
【実施例】以下実施例を用いて本発明を具体的に説明す
る。なお、配合割合は重量部である。 実施例１〜４、比較例１〜５ 式（１）のフェノールノボラック型エポキシ樹脂のｎ＝
０の量Ａとｎ＝１の量Ｂの比Ａ／Ｂの値が表１に示され
るものと、ビスフェノールＦ及び潜在性アミン化合物と
反応希釈剤としてｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテ
ル、フェニルグリシジルエーテル、溶剤としてブチルセ
ロソルブアセテート、銀粉として粒径が０．１〜５０μ
ｍで平均粒径３μｍのフレーク状のものを表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。
る。なお、配合割合は重量部である。 実施例１〜４、比較例１〜５ 式（１）のフェノールノボラック型エポキシ樹脂のｎ＝
０の量Ａとｎ＝１の量Ｂの比Ａ／Ｂの値が表１に示され
るものと、ビスフェノールＦ及び潜在性アミン化合物と
反応希釈剤としてｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテ
ル、フェニルグリシジルエーテル、溶剤としてブチルセ
ロソルブアセテート、銀粉として粒径が０．１〜５０μ
ｍで平均粒径３μｍのフレーク状のものを表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。
【００１５】評価方法 糸ひき性 サンプル中に直径３mm¢のピンを深さ５mmまで沈めて、
それを３００mm／分の速度で引き上げペーストが切れた
時の高さを測定した。 ボイド リードフレーム上に銀ペーストを塗布し、サイズ７×１
５×０．５mmのガラスチップをマウントし、２００℃、
１時間オーブン中で硬化した。これをガラスチップの表
面から目視で観察し、ボイドの発生状況を評価した。 チップ歪 銅フレーム上に銀ペーストを塗布したシリコンチップ
（サイズ６×１２×０．３mm）をマウントして２００
℃、１時間オーブン中で硬化した。これを表面粗さ計に
てチップの両端を結ぶ線上から垂直に、チップの反りの
項上までの高さを測定した。 熱時接着強度 銅フレーム上に銀ペーストをディスペンスし２mm角のシ
リコンチップを載せ、２００℃で１時間オーブン中で硬
化させた後、３５０℃熱盤上に２０秒放置後、テンショ
ンゲージでチップをはじき、チップが破壊した強度又は
剥がれた強度を測定した。
それを３００mm／分の速度で引き上げペーストが切れた
時の高さを測定した。 ボイド リードフレーム上に銀ペーストを塗布し、サイズ７×１
５×０．５mmのガラスチップをマウントし、２００℃、
１時間オーブン中で硬化した。これをガラスチップの表
面から目視で観察し、ボイドの発生状況を評価した。 チップ歪 銅フレーム上に銀ペーストを塗布したシリコンチップ
（サイズ６×１２×０．３mm）をマウントして２００
℃、１時間オーブン中で硬化した。これを表面粗さ計に
てチップの両端を結ぶ線上から垂直に、チップの反りの
項上までの高さを測定した。 熱時接着強度 銅フレーム上に銀ペーストをディスペンスし２mm角のシ
リコンチップを載せ、２００℃で１時間オーブン中で硬
化させた後、３５０℃熱盤上に２０秒放置後、テンショ
ンゲージでチップをはじき、チップが破壊した強度又は
剥がれた強度を測定した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【発明の効果】本発明に従うとディスペンス時の作業性
が良好で、ボイドの発生がなく、硬化物の弾性率が低
く、機械強度が強く、４２合金等の金属フレーム、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る。特に銅フレー
ムへの大型チップの接着に適しており、従来になかった
応力緩和性に優れている。
が良好で、ボイドの発生がなく、硬化物の弾性率が低
く、機械強度が強く、４２合金等の金属フレーム、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る。特に銅フレー
ムへの大型チップの接着に適しており、従来になかった
応力緩和性に優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 63/04 Ｃ０８Ｌ 63/04 Ｃ０９Ｊ 9/02 Ｃ０９Ｊ 9/02 Ｈ０１Ｂ 1/20 Ｈ０１Ｂ 1/20 Ａ Ｈ０１Ｌ 21/52 Ｈ０１Ｌ 21/52 Ｅ (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C09J 163/04 C09J 9/02 C08L 63/04 C08G 59/38 C08G 59/50 C08G 59/62 H01B 1/20 H01B 21/52
Claims (1)
- 【請求項１】 下記式（１）で示されるフェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂、（Ｂ）ビスフェノールＦ及び潜
在性アミン化合物、（Ｃ）銀粉を必須成分とすることを
特徴とする半導体用導電性樹脂ペースト。 【化１】 （ｎ＝０又は１、ｎ＝０の量がＡ、ｎ＝１の量がＢで、
Ａ／Ｂが２以上）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4264917A JP2798565B2 (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 半導体用導電性樹脂ペースト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4264917A JP2798565B2 (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 半導体用導電性樹脂ペースト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06116518A JPH06116518A (ja) | 1994-04-26 |
| JP2798565B2 true JP2798565B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=17410001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4264917A Expired - Fee Related JP2798565B2 (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 半導体用導電性樹脂ペースト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2798565B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09324107A (ja) * | 1996-06-07 | 1997-12-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 導電性充填組成物 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03145143A (ja) * | 1989-10-31 | 1991-06-20 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体用導電性樹脂ペースト |
-
1992
- 1992-10-02 JP JP4264917A patent/JP2798565B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06116518A (ja) | 1994-04-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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