JP3259501B2 - 導電性樹脂ペースト組成物及び半導体装置 - Google Patents

導電性樹脂ペースト組成物及び半導体装置

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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、耐ブリード性に優れる
導電性樹脂ペースト組成物及び半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体のダイボンディング材とし
ては、Au−Si共晶、半田、導電性樹脂ペースト組成
物などが知られているが、作業性及び低コスト化の点か
ら、導電性樹脂ペースト組成物が広く使用されるように
なってきた。さらに、近年の半導体産業の進歩に伴い、
高スループット、高生産性を実現するため短時間で硬化
できることが、導電性樹脂ペースト組成物に要求される
ようになってきた。一方、半導体用基板である金属フレ
ームも低コスト化の面からめっき工程などが変わり、め
っきの表面状態が大きく変化してきている。このため、
導電性樹脂ペースト組成物を使用すると、ブリードアウ
トと呼ばれる、樹脂成分の金属フレームめっき面上への
にじみ出し現象が生じ、半導体装置の信頼性を劣化させ
る原因となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題点を解消し、短時間の硬化が可能であり、か
つ金属フレームめっき面へのブリードアウトの少ない、
耐ブリード性に優れた導電性樹脂ペースト組成物および
該組成物を用いた半導体装置を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、エポキシ樹脂
系の導電性樹脂ペースト組成物に対してフッ化エチレン
樹脂を配合したものが、上記目的に合致するものである
ことを見出し、完成したものである。すなわち、本発明
は、(a)エポキシ樹脂、(b)硬化剤、(c)導電性
フィラー及び(d)フッ化エチレン樹脂を含有し、
(d)フッ化エチレン樹脂を導電性樹脂ペースト組成物
に対して0.1〜3重量%とした導電性樹脂ペースト組
成物に関するものである。また、本発明は、半導体素子
と基板とを上記導電性樹脂ペースト組成物で接着した
後、封止してなる半導体装置に関する。
【0005】次に、本発明の導電性樹脂ペースト組成物
について詳細に説明する。本発明の導電性樹脂ペースト
組成物は、上記のように(a)〜(d)成分を含有する
ものである。(a)成分であるエポキシ樹脂は、特に制
限はないが、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する
化合物であることが硬化性の点から好ましい。このよう
なエポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラッ
ク型エポキシ樹脂〔N−730S(大日本インキ化学社
製)、Quatrex−2010(ダウ・ケミカル社製)〕、
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂〔YDCN−70
2(東都化成社製)、EOCN−100(日本化薬社
製)〕、ビスフェノールA型エポキシ樹脂〔AER−X
8501(旭化成工業社製)、YL−980(油化シェ
ルエポキシ社製)〕、ビスフェノールF型エポキシ樹脂
〔YDF−170(東都化成社製)〕、ビスフェノール
AD型エポキシ樹脂〔R−1710(三井石油化学社
製)〕、多官能エポキシ樹脂〔EPPN−501(日本
化薬社製)、TACTIX−742(ダウ・ケミカル社
製)、VG−3101(三井石油化学工業社製)、10
32S(油化シェルエポキシ社製)〕、ナフタレン骨格
を有するエポキシ樹脂〔HP−4032(大日本インキ
化学社製)〕、脂環式エポキシ樹脂〔EHPE−315
0(ダイセル化学工業社製)〕、アミン型エポキシ樹脂
〔ELM−100(住友化学社製)、YH−434L
(東都化成社製)〕などが挙げられる。また、これらの
エポキシ樹脂を適宜組み合わせて用いてもよい。
【0006】また、(b)成分である硬化剤としては、
特に制限はないが、例えば、フェノール樹脂〔H−1
(明和化成社製)〕、フェノールアラルキル樹脂〔XL
−225(三井東圧化学社製)〕、特殊フェノール樹脂
〔PP−700−300(日本石油化学社製)〕、ジシ
アンジアミド(試薬)、二塩酸ジヒドラジド〔ADH、
PDH、SDH(日本ヒドラジン工業社製)〕、イミダ
ゾール類〔キュアゾール(四国化成社製)〕などが挙げ
られる。
【0007】さらに、これらの硬化剤に必要に応じて硬
化促進剤を添加することができる。このような硬化促進
剤としては、有機ボロン塩〔EMZ・K、TPPK(北
興化学社製)〕、三級アミン類及びその塩〔DBU、U
−CAT102、106、830、840、5002
(サンアプロ社製)〕、イミダゾール類〔キュアゾール
2P4MHZ、C17Z、2PZ−OK(四国化成社
製)〕などが挙げられる。これら硬化剤及び必要に応じ
て添加される硬化促進剤は、単独で用いてもよく、複数
種の硬化剤及び硬化促進剤を適宜組み合わせて用いても
よい。
【0008】さらに、(c)成分である導電性フィラー
としては、特に制限はなく、各種のものが用いられる
が、例えば、金、銀、銅、ニッケル、鉄、アルミニウ
ム、ステンレス等の粉体が挙げられる。これらのうち、
導電性に優れ、イオン性不純物の少ない銀が好ましい。
これら導電性金属粉体の形状としては、フレーク状、樹
枝状、球状、不定形などがあり、これら種々の形状のも
のを組み合わせて用いることもできる。
【0009】本発明の導電性樹脂ペースト組成物は、さ
らに(d)成分としてフッ化エチレン樹脂を含有する。
このフッ化エチレン樹脂は、導電性樹脂ペースト組成物
が硬化する際に惹起するブリードアウト現象を抑制する
のに効果がある。本発明に使用するフッ化エチレン樹脂
は、導電性樹脂ペースト組成物中への分散性の点から、
粒径が10μm以下の粉体であるのが好ましい。このよ
うなフッ化エチレン樹脂としては、TLP10F−I、
MP1100、MP1200(三井・デュポンフロロケ
ミカル社製)が挙げられる。
【0010】これらのフッ化エチレン樹脂の添加量は、
ブリードアウト抑制効果の点から、導電性樹脂ペースト
組成物に対して0.1〜3重量%の範囲とされる。フッ
化エチレン樹脂が0.1重量%より少ないと、ブリード
アウト抑制効果が少なく、3重量%より多いと導電性樹
脂ペースト組成物の接着性が低下し、充分な接着強さが
得られない。
【0011】本発明になる導電性樹脂ペースト組成物
は、ペースト組成物作成時の作業性及び使用時の塗布作
業性をより良好ならしめるため、必要に応じて希釈剤を
添加することができる。これらの希釈剤としては、ブチ
ルセロソルブ、カルビトール、酢酸ブチルセロソルブ、
酢酸カルビトール、エチレングリコールジエチルエーテ
ル、α−テルピネオールなどの比較的沸点の高い有機溶
剤、PGE(日本化薬社製)、PP−101(東都化成
社製)、ED−502、503、509(旭電化社
製)、YED−122(油化シェルエポキシ社製)、K
BM−403、LS−7970(信越化学工業社製)、
TSL−8350、TSL−8355、TSL−990
5(東芝シリコーン社製)などの1分子中に1〜2個の
エポキシ基を有する反応性希釈剤が挙げられる。
【0012】本発明になる導電性樹脂ペースト組成物に
は、さらに必要に応じてシランカップリング剤、チタン
カップリング剤等の接着力向上剤、ノニオン系界面活性
剤、フッ素系界面活性剤等の濡れ向上剤、シリコーン油
等の消泡剤、無機イオン交換体等のイオントラップ剤な
どを適宜添加することができる。
【0013】本発明の導電性樹脂ペースト組成物を製造
するには、(a)エポキシ樹脂、(b)硬化剤、(c)
導電性フィラー及び(d)フッ化エチレン樹脂を必要に
応じて添加される希釈剤及び各種添加剤とともに、一括
または分割して攪拌器、らいかい器、三本ロール、プラ
ネタリーミキサー等の分散・溶解装置を適宜組合せ、必
要に応じて加熱して、混合、溶解、解粒混練又は分散し
て均一なペースト状とすればよい。
【0014】本発明においては、さらに、上記のように
して製造した導電性樹脂ペースト組成物を用いて、半導
体素子と基板とを接着した後、封止してなる半導体装置
とすることができる。すなわち、本発明の導電性樹脂ペ
ースト組成物を用いて半導体素子をリードフレーム等の
基板に接着させるには、まず、基板上に導電性樹脂ペー
スト組成物をディスペンス法、スクリーン印刷法、スタ
ンピング法などにより塗布した後、半導体素子を圧着
し、その後オーブン又はヒートブロックなどの加熱装置
を用いて加熱硬化することにより行うことができる。さ
らに、ワイヤボンド工程を経たのち、通常の方法により
封止することにより完成された半導体装置とすることが
できる。
【0015】
【実施例】次に、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれによって制限されるものではない。
【0016】実施例1〜3 YDF−170(東都化成社製、商品名、ビスフェノー
ルF型エポキシ樹脂、エポキシ当量=170)10重量
部及びYL−980(油化シェルエポキシ社製、商品
名、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量=
185)10重量部を80℃に加熱し、1時間攪拌を続
け、均一なエポキシ樹脂溶液を得た。他方、H−1(明
和化成社製、商品名、フェノールノボラック樹脂、OH
当量=106)1重量部及びPP−101(東都化成社
製、商品名、アルキルフェニルグリシジルエーテル、エ
ポキシ当量=230)2重量部を100℃に加熱し、1
時間攪拌を続け、均一なフェノール樹脂溶液を得た。こ
うして得たエポキシ樹脂溶液及びフェノール樹脂溶液
に、PP−101を2重量部、2P4MHZ(四国化成
社製、商品名、イミダゾール類)、TCG−I(徳力化
学研究所製、商品名、銀粉)、TLP10F−I(三井
・デュポンフロロケミカル社製、商品名、4−フッ化エ
チレン樹脂)を表1に示す配合となるように配合(配合
の単位は重量部)し、三本ロールを用いて混練した後、
5トル(Torr)以下で10分間脱泡処理を行い、導電性
樹脂ペースト組成物を得た。この導電性樹脂ペースト組
成物の特性を調べた結果、表1に示すように、ブリード
アウトの発生が抑制されることが観察された。
【0017】実施例4 実施例1と同様にして、15重量部のYDF−170に
Quatrex−2010(ダウ・ケミカル社製、商品名、フ
ェノールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量=1
80)5重量部を加え、100℃に加熱して1時間攪拌
し、エポキシ樹脂溶液を得た。表1に示す配合となるよ
うに各材料を配合(配合の単位は重量部)し、実施例1
と同様にして導電性樹脂ペースト組成物を作成し、特性
を調べた。表1に示すように実施例1と同様に、ブリー
ドアウトの発生が抑制されることが観察された。
【0018】比較例1及び2実施例1におけるフッ化エ
チレン樹脂を添加しないもの及び添加量を多くした ものについて、表1に示す配合(配合の単位は重量部)
の導電性樹脂ペースト組成物を実施例1と同様にして作
成し、特性を調べた。表1に示すように、フッ化エチレ
ン樹脂を添加しない比較例1では、ブリードアウトの発
生が大きく、フッ化エチレン樹脂の添加量を多くする
と、ブリードアウトの発生が抑制されるが、接着性が低
下し、充分な接着強さが得られなくなる。
【0019】なお、上記実施例及び比較例において、特
性の評価は下記の方法で行った。 粘度 EHD型回転粘度計(東京計器社製)を用いて、25℃
における粘度(Pa・s)を測定した。 接着強さ 導電性樹脂ペースト組成物をAgめっき付銅フレーム上
に約200μg塗布し、この上に2×2mmのSiチップ
(厚さ約0.4mm)を圧着し、さらに200℃に設定し
たヒートブロック上に載せ、60秒加熱した。これを自
動接着力試験器(Dege製、マイクロテスター)を用い、
室温における剪断接着強さ(kg/チップ)を測定した。 ブリードアウト 導電性樹脂ペースト組成物をAgめっき付銅フレーム上
に200〜400μg塗布し、200℃に設定したヒー
トブロック上に載せ、60秒加熱した。これについて光
学顕微鏡を用いて、導電性樹脂ペースト組成物硬化物か
らのAgめっき面へのにじみ幅を観察測定した。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明の導電性樹脂ペースト組成物は、
金属フレーム、セラミックス基板、有機基板などへのI
C、LSI等の半導体素子の接着に用いることができ、
特に、金属フレームめっき面へのブリードアウトによる
IC等の信頼性不良を防ぐことができ、しかも、硬化性
に優れるため、短時間硬化が可能となる。したがって、
本発明の導電性樹脂ペースト組成物を用いて基板を接着
し、封止することにより、ブリードアウトが少なく、信
頼性の高い半導体装置が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/52 H01L 21/58 C08L 63/00 H01B 1/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)エポキシ樹脂、(b)硬化剤、
    (c)導電性フィラー及び(d)フッ化エチレン樹脂を
    含有し、(d)フッ化エチレン樹脂を導電性樹脂ペース
    ト組成物に対して0.1〜3重量%とした導電性樹脂ペ
    ースト組成物。
  2. 【請求項2】 半導体素子と基板とを請求項1記載の導
    電性樹脂ペースト組成物で接着した後、封止してなる半
    導体装置。
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