JP2983816B2 - 導電性樹脂ペースト - Google Patents
導電性樹脂ペーストInfo
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- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/321—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by conductive adhesives
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Description
体素子を絶縁基板や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。
板や金属フレームに接着する場合は、ディスペンサーや
スタンピングで一定量を塗布し、その上に半導体素子を
載せ一定荷重を掛けスクライブした後硬化させていた。
しかし、この方法であると塗布厚みが一定せず、半導体
素子の面積が大きく、かつ塗布厚みが薄い場合は、半導
体素子と基板の熱膨張率が異なることにより半導体素子
の歪みが大きくなり、逆に半導体素子の面積が小さく、
かつ塗布厚みが厚い場合は、充分な接着強度が得られな
いという問題があった。そこで、ペースト厚みを一定に
するため樹脂ペースト中にスペーサーを添加する技術が
提案され、特開昭60−189229号公報、特開平2
−173073号公報、特開平4−152642号公報
で開示されている。しかし、これらのスペーサーの粒径
は100〜120μm(特開平2−173073号公
報)や50〜300μm(特開平4−152642号公
報)と大きいものであったり、用いるスペーサーの粒径
が20〜40μmでもシリカやガラスビーズ等の無機フ
ィラーに関するものである。スペーサーの粒径が大きく
なるとペースト層が厚くなり硬化時半導体素子の歪みは
小さくなるが、接着強度が弱くなるという問題があっ
た。又、スペーサーとしてシリカなどの無機フィラーを
使用すると、硬化時無機フィラーが剛直なためペースト
が硬化収縮した場合に、半導体素子や基板との界面で剥
離し導電性が低下したり、温度サイクル試験を行った場
合ペースト硬化物との熱膨張率が一致せず樹脂との界面
で剥離し、その結果信頼性が低下するという問題があっ
た。
題を解決するため種々の検討の結果なされたもので、そ
の目的とするところは半導体素子との導電性や信頼性を
低下させることなく、塗布厚みが一定となる導電性樹脂
ペーストを提供するものである。
径が20〜50μmで、その粒度分布が平均粒径の±5
μmで、かつアスペクト比0.7〜1.0である球形有
機高分子フィラー、(B)最大粒径が該球形有機高分子
フィラーの平均粒径より小さい銀粉、(C)エポキシ樹
脂及び(D)硬化剤を必須成分とし、その重量配合比が (A)/(B)+(C)+(D)=0.3/100〜2
/100で 、かつ(B)/(B)+(C)+(D)=
65/100〜85/100である導電性樹脂ペースト
である。
は、平均粒径が20〜50μmで、粒度分布が平均粒径
の±5μmで、かつアスペクト比0.7〜1.0なら
ば、高分子の種類について特に限定はされない。これら
の例としてポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレ
ン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニ
トリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネ
ート、ポリメチルメタアクリレート等の各種アクリレー
ト、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリ塩化
ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリジビニルベンゼン、
フッ素樹脂、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレ
ンサルファイド、ポリメチルペンテン、尿素樹脂、メラ
ミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾグア
ナミン樹脂、ポリアセタール樹脂、キシレン樹脂、フラ
ン樹脂、ポリイソシアネート樹脂、フェノキシ樹脂、シ
リコーン樹脂等があり、これらを適宜変性しても良く、
又単独でも混合して用いてもよい。これらの中で熱硬化
性樹脂を用いる場合は、半導体素子を搭載する際に、約
100gの荷重をかけた場合に、該樹脂の直径が20%
以下の変形ならば、どのような硬化度のものでも支障は
ない。更に、導電性をよくするため球形有機高分子フィ
ラーの表面をAg、Cu、Au、Pt、Ni、Al、S
n、Zn等の導電性金属やその酸化物、合金等で被覆し
てもよい。表面を被覆された球形有機高分子フィラーの
平均粒径、粒度分布、アスペクト比は当然上記の範囲内
に入るものである。
〜50μmで、粒度分布は平均粒径の±5μmである。
平均粒径が20μm未満であると硬化後の半導体素子に
かかる歪みを吸収するのに充分なペースト厚みが確保で
きず、50μmを越えると接着強度が低下し好ましくな
い。又、その粒度分布が平均粒径の±5μmから外れる
と、ペーストの厚みにバラツキが発生し、目的とするペ
ースト厚みが得られなかったり半導体素子の傾きが発生
し好ましくない。更に、有機高分子フィラーの形状は球
形でアスペクト比が0.7〜1.0であり、表面に突起
や凹凸があっても上記の条件を満たしていればよい。こ
れよりアスペクト比が小さいとペースト厚みが一定にな
らないため好ましくない。球形有機高分子フィラーの配
合割合は、銀粉とエポキシ樹脂の合計100重量部に対
して0.3〜2重量部とする必要がある。配合量が0.
3重量部未満だとペースト厚みを調整できず、2重量部
を越えると接着強度の低下、ディスペンス時のニードル
詰まり、ペースト粘度の上昇といった弊害を生じる。
サーとなる球形有機高分子フィラーの平均粒径より小さ
いこと必要である。スペーサーの平均粒径より大きな粒
径の銀粉を含有していると、ペースト厚みが厚くなった
り、半導体素子の傾きが発生したり、ペースト塗布時に
ディスペンサーのニードル詰まりが発生するため好まし
くない。また、銀粉の形状はフレーク状、樹枝状、球状
等が用いられる。これらは、ペーストに必要とされる粘
度によって異なるが、通常平均粒径が2〜10μmのも
のが用いられる。必要により形状や粒径の異なる2種以
上のものを適宜混合して用いてもよい。銀粉の配合割合
は、銀粉とエポキシ樹脂の合計100重量部中に65〜
85重量部含有することが必要である。銀粉の量が65
重量部未満だと硬化物の電気導電性が低下し、85重量
部を越えるとペーストの粘度が高くなり過ぎ、塗布作業
性が悪化し実用的でない。
れないが、エポキシ樹脂は常温で液状のものか固形でも
希釈剤に溶解し液状にしたものが好ましい。これは常温
で液状のものでないと樹脂ペーストの作業性の調整のた
め多量の溶剤を必要とするためである。多量の溶剤は硬
化時のボイド発生原因となり、接着強度、導電性、熱伝
導率を低下させてしまうので好ましくない。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類等とエピク
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、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シド、ジシクロペンタジエ
ンジオキシド、アリサクリックジエポキシ−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
レンオキサイド、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といった通常
の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。
しては、ペーストのシェルフライフを損なわないもので
あれば、特に限定されない。例えば、ヘキサヒドロフタ
ール酸無水物、メチルヒドロフタール酸無水物、ナジッ
ク酸無水物等の酸無水物、ノボラック型フェノール樹脂
等のポリフェノール類、及びジアミノジフェニルメタ
ン、ジアミノジフェニルスルホン、イミダゾール、ジシ
アンジアミド等のアミン系化合物等が挙げられる。
触媒の例としてはトリフェニルフォスフィン、トリブチ
ルフォスフィン等の有機フォスフィン類、これらの有機
ボレート塩、1,8−ジアザビシクロウンデセン等のジ
アザ化合物等が挙げられる。更に可撓性付与剤、消泡
剤、カップリング剤等の添加剤を用いても差し支えな
い。本発明の製造方法は、銀粉、エポキシ樹脂、硬化剤
を予備混合した後、三本ロールを用いて混練し、球状有
機高分子フィラーを添加撹拌後、真空下脱泡し導電性樹
脂ペーストを得ることができる。
る。なお組成物の配合割合は重量部である。 実施例1〜10 エポキシ樹脂として、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ビ
スフェノールA(エポキシ当量180)70重量部、ク
レジルグリシジルエーテル(エポキシ当量185)30
重量部、硬化剤として2−フェニル−4−メチル−5−
ヒドロキシメチルイミダゾール5重量部の割合で配合し
たもの(以下樹脂成分という)と、表1に示す銀粉を、
表1に示す割合で配合し、三本ロールで混練後、表1に
示す球形有機高分子フィラー(以下スペーサーという)
を添加撹拌し真空チャンバーにて、2mmHgで30分
間脱泡して導電性樹脂ペーストを得た。この得られた導
電性樹脂ペーストを以下の方法で各種性能を評価した。
評価結果を表1に示す。
ン)を用い、25℃、2.5rmpにおける粘度を測定
した。 体積抵抗率:スライドガラス上にスペーサー添加前のペ
ーストを巾4mm、厚さ30μmに塗布し、120℃オ
ーブン中で60分硬化した後、硬化物の体積抵抗率を測
定した。 接着強度:2×2mmのシリコンチップを導電性樹脂ペ
ーストを用いて銅フレーム上にマウントし、120℃の
オーブン中で60分硬化した。硬化後プッシュプルゲー
ジを用い300℃での熱時接着強度を測定した。 チップ反り:6×15mmのシリコンチップを導電性樹
脂ペーストを用いて銅フレーム上にマウントし、120
℃オーブン中で60分硬化した。硬化後、接触式表面粗
さ計を用いチップの反りを測定した。 T/C(温度サイクル試験)後接続抵抗変化:接続抵抗
評価用の半導体素子を基板上にマウントし硬化後、T/
C試験機により−40℃/30分後85℃/30分処理
を行い、再び−40℃で処理する工程を1000サイク
ル行う。この前後での接続抵抗を測定した。
脂ペーストを得た。評価結果を表2に示す。
することが可能になり、半導体素子への応力を緩和し接
着強度と導電性に優れ、極めて信頼性の高い半導体製品
または電子部品を得ることのできる導電性樹脂ペースト
である。
Claims (1)
- 【請求項1】 (A)平均粒径が20〜50μmで、そ
の粒度分布が平均粒径の±5μmで、かつアスペクト比
0.7〜1.0である球形有機高分子フィラー、(B)
最大粒径が該球形有機高分子フィラーの平均粒径より小
さい銀粉、(C)エポキシ樹脂及び(D)硬化剤を必須
成分とし、その重量配合比が (A)/(B)+(C)+(D)=0.3/100〜2
/100で、かつ(B)/(B)+(C)+(D)=6
5/100〜85/100であることを特徴とする導電
性樹脂ペースト。
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