JPH02244506A - Electroconductive paste - Google Patents

Electroconductive paste

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JPH02244506A
JPH02244506A JP1065285A JP6528589A JPH02244506A JP H02244506 A JPH02244506 A JP H02244506A JP 1065285 A JP1065285 A JP 1065285A JP 6528589 A JP6528589 A JP 6528589A JP H02244506 A JPH02244506 A JP H02244506A
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Teru Okunoyama
奥野山 輝
Hiroshi Inaba
稲葉 洋志
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Abstract

PURPOSE:To obtain conductive paste with high adhesiveness by forming it from epoxy compound, hardening agent, epoxy resin benzophenon series imido group, and conductive powder. CONSTITUTION:Novolac epoxy resin having a mean epoxy group of no less than three and a molecular weight of no less than 500 is used to epoxy compound, and th adhesion strength at 350 deg.C is enhanced to a great extent. Commercially available novolac epoxy resin may be used solely or in a mixture. It may be diluted with monofunctional epoxy compound with low viscosity. A hardening agent employed may be usually used imidasol type or phenol type compound. Epoxy resin having benzophenon series imido group shall have both epoxy group and benzophenon group in one compound and contains 5-80wt.% of the total amount of resin components. Conductive powder used shall be of Ag, Cu, etc., having a mean particle dia. of 10mum or less, and its mix proportion with resin components preferably be 30/70 through 10/90. The viscosity is adjusted with organic solvent, and a hardening catalyst, etc., may be added.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、半導体装置のアッセンブリ等に使用する導電
性ペーストであって、半導体チップの大型化とア・yセ
ンブリ工程の短縮化に対応できるように接着性を高めた
導電性ペーストに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention is a conductive paste used in the assembly of semiconductor devices, etc. This invention relates to a conductive paste with improved adhesiveness to accommodate shortening.

(従来の技術) 半導体装置の製造において、金属薄板(リードフレーム
)上の所定部分にic、LSI等の半導体チップを接続
する工程は、半導体素子の長期信頼性に影響を与える重
要な工程の1つである。
(Prior Art) In the manufacture of semiconductor devices, the process of connecting semiconductor chips such as ICs and LSIs to predetermined portions on a thin metal plate (lead frame) is one of the important processes that affects the long-term reliability of semiconductor devices. It is one.

従来からこの接続方法としては、半導体チップのシリコ
ン面をリードフレーム上の金メツキ面に加圧圧着すると
いうAl1−3i共晶法が主流であった。 近年、貴金
属、特に金の高騰を契機として、樹脂封止型の半導体装
置では、Au−8i共晶法から、半田を使用する方法、
導電性ペーストを使用する方法等に急速に移行しつつあ
る。 しかし、半田を使用する方法は、一部実用化され
ているが、半田や半田ボールが飛散して電極等に付着し
、腐食断線の原因となることが指摘されている。
Conventionally, the mainstream connection method has been the Al1-3i eutectic method in which the silicon surface of the semiconductor chip is pressure-bonded to the gold-plated surface of the lead frame. In recent years, with the rise in the price of precious metals, especially gold, resin-encapsulated semiconductor devices have changed from the Au-8i eutectic method to methods using solder.
There is a rapid shift to methods using conductive paste. However, although some methods using solder have been put into practical use, it has been pointed out that the solder and solder balls scatter and adhere to electrodes and the like, causing corrosion and disconnection.

方、導電性ペーストを使用する方法は、銀粉末等を配合
したエポキシ樹脂が約10年前から実用化され、半田法
に比べて耐熱性に優れる等の長所を有している。
On the other hand, the method using conductive paste, which uses epoxy resin mixed with silver powder, etc., has been put into practical use for about 10 years, and has advantages such as superior heat resistance compared to the soldering method.

(発明が解決しようとする課題) 導電性ペーストを使用する方法は、その反面、使用され
る樹脂や硬化剤が半導体チップの接着用として作られた
ものでないため、ペースト中に含まれる不純物等によっ
てアルミニウム電極の腐食を促進し、断線不良の原因と
なることが多く、素子の信頼性はAu−3i共晶法に比
較してなお劣っていた。、 また、近年、I C/LS
 IやLED等の半導体チップの大型化やCu素材等各
種のフレームの出現に伴い、チップの接着力の成子が問
題となっており、高接着力の導電性ベースl−の開発が
要望されていた。
(Problems to be Solved by the Invention) On the other hand, the method using conductive paste has the disadvantage that the resin and curing agent used are not made for bonding semiconductor chips, so impurities contained in the paste may cause This often promoted corrosion of the aluminum electrode and caused disconnection defects, and the reliability of the device was still inferior to that of the Au-3i eutectic method. , In addition, in recent years, IC/LS
With the increase in the size of semiconductor chips such as I and LEDs and the appearance of various frames such as Cu materials, the adhesive strength of chips has become a problem, and there is a demand for the development of conductive base l- with high adhesive strength. Ta.

本発明は、上記の事情・欠点に鑑みてなされたもので、
接着性を高めて、半導体チップの大型化やアッセンブリ
工程の短縮化、あるいはCu素材フレームの使用に対応
する導電性ベース]・を提供することを目的としている
The present invention was made in view of the above circumstances and drawbacks, and
The purpose is to provide a conductive base with improved adhesiveness that is compatible with larger semiconductor chips, shorter assembly processes, and the use of Cu material frames.

[発明の構成] (課趙を解決するための手段) 本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意研究を
重ねた結果、特定の組成のペーストを用いることによっ
て、上記目的が達成されることを見いだし、本発明を完
成したものである。 すなわち、本発明は、 (、A )エポキシ化合物、 (B)硬化剤、 (C)ベンゾフェノン系イミド基を有するエポキシ樹脂
及び (D)導電性粉末 を必須成分とすることを特徴とする導電性ペーストであ
る。
[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have found that the above object can be achieved by using a paste with a specific composition. The present invention has been completed by discovering that the present invention is possible. That is, the present invention provides a conductive paste comprising (A) an epoxy compound, (B) a curing agent, (C) an epoxy resin having a benzophenone imide group, and (D) a conductive powder. It is.

以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明に効果的に使用し得る(A)エポキシ化合物とし
ては、工業的に生産されているもののなかで、次のよう
なものがある。 例えばエピコート827,828,8
31i、1001,1002゜1007.1009 (
シェル化学社、商品名)、DER330,331,33
2,334,335゜336.337,660 (ダウ
・ケミカル社製、商品名)、アラルダイトGY250,
260゜28O,607m、6084.6097609
9 (チバガイギー社製、商品名)、EPI−REZ5
10 5101(JONE  DABNEY社製、商品
名)、エビクロン810゜1000.1010.301
0 (大日本インキ化学社製、商品名)、旭電化社製E
Pシリーズ等が挙げられる。 さらに、エポキシ化合物
としては、平均エボ虞シ基数3以上であって分子量50
0以上のものが望ましい、 例えば、かかる条件を満た
すノボラックエポキシ樹脂を使用することにより、熱時
(350″C)の接着強度を更に向上させることができ
る。 ノボラックエポキシ樹脂とし7ては、例えばアラ
ルダイトEPN−1138,1139゜ECN1273
,1280.1299 (チバカイギー社製、商品名)
、DEN431,438 (ダウ・ケミカル社製、商品
名)、エピコート152゜154(シェル化学社製、商
品名)、ERR−0100、ERRB−0447,ER
LB0488 (ユニオン・カーバイド社製、商品名)
、日本火薬社製EOCNシリーズ等が挙げられる。
Among the industrially produced epoxy compounds (A) that can be effectively used in the present invention, there are the following. For example, Epicote 827, 828, 8
31i, 1001, 1002゜1007.1009 (
Shell Chemical Co., Ltd., trade name), DER330, 331, 33
2,334,335°336.337,660 (manufactured by Dow Chemical Company, trade name), Araldite GY250,
260°28O, 607m, 6084.6097609
9 (manufactured by Ciba Geigy, product name), EPI-REZ5
10 5101 (manufactured by JONE DABNEY, product name), Ebikuron 810°1000.1010.301
0 (manufactured by Dainippon Ink Chemical Co., Ltd., trade name), E manufactured by Asahi Denka Co., Ltd.
Examples include the P series. Furthermore, the epoxy compound has an average number of erodible groups of 3 or more and a molecular weight of 50.
For example, by using a novolac epoxy resin that satisfies these conditions, the adhesive strength at high temperatures (350"C) can be further improved. Examples of novolac epoxy resins include Araldite, for example. EPN-1138, 1139゜ECN1273
, 1280.1299 (manufactured by Ciba Kaigy Co., Ltd., product name)
, DEN431,438 (manufactured by Dow Chemical Company, trade name), Epicote 152°154 (manufactured by Shell Chemical Company, trade name), ERR-0100, ERRB-0447, ER
LB0488 (manufactured by Union Carbide, product name)
, the EOCN series manufactured by Nippon Kapaku Co., Ltd., and the like.

これらのエポキシ化合物は単独又は2種以上混合して使
用する。 さらに上記のエポキシ化合物を単官能の低粘
度エポキシ化合物で希釈してもよい。
These epoxy compounds may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, the above epoxy compound may be diluted with a monofunctional low viscosity epoxy compound.

本発明に用いる(B)硬化剤としては、通常のエポキシ
樹脂の硬化剤となるものはすべて使用することができる
。 これらの硬化剤として、例えばイミダゾール系化合
物、フェノール系化合物、ポリアミン系酸無水物等が挙
げられ、単独又は2種以]−混合して使用される。
As the curing agent (B) used in the present invention, any curing agent that can be used as a curing agent for ordinary epoxy resins can be used. Examples of these curing agents include imidazole compounds, phenol compounds, and polyamine acid anhydrides, which may be used alone or in combination of two or more.

本発明に用いる(C)ベンゾフェノン系イミド基を有す
るエポキシ樹脂は、−化合物中にエボz3i−シ基とベ
ンゾフェノン基とを有するものであり、例えば次の構造
式のものが使用できる。
The epoxy resin (C) having a benzophenone imide group used in the present invention has an evoz3i- group and a benzophenone group in the - compound, and for example, one having the following structural formula can be used.

これらのベンゾフェノン系イミド基を有するエポキシ樹
脂は、単独又は2種以上混合して使用することができる
。 ベンゾフェノン系イミド基を有するエポキシ樹脂の
配合割合は、導電性粉末を除く樹脂成分の合計量[(A
) 十(B)モ(C)]に対して5〜80重量%含有す
ることが望ましい。
These epoxy resins having a benzophenone imide group can be used alone or in a mixture of two or more. The blending ratio of the epoxy resin having benzophenone imide groups is based on the total amount of resin components excluding the conductive powder [(A
) The content is desirably 5 to 80% by weight based on 10 (B) and (C)].

配合量が5重量%未満の場合は、接着強度の向上に効果
がなく、また、80重量%を超えると反応性に劣る傾向
があり好ましくない。
If the amount is less than 5% by weight, it is not effective in improving adhesive strength, and if it exceeds 80% by weight, the reactivity tends to be poor, which is not preferable.

本発明に用いる(D>導電性粉末としては、銀粉末、銅
粉末、ニッケル粉末、表面に金属層を有する無機物又は
有機物粉末等が挙げられ、これらは単独又は2種以上混
合して使用することができる。 これらの導電性粉末は
、いずれも平均粒径が10μm以下であることが好まし
い、 平均粒径が10μmを超えると高密度の充填が不
可能となって、ペースト状にならずまた塗布性能が低下
するからである。 樹脂成分である結合剤と導電性粉末
の配合割合は重蓋比で30/ 70〜10/90である
ことが望ましい、 導電性粉末が70重量部未満である
と十分な導電性が得られず、また90重量部を超えると
作業性や密着性が低下して好ましくない。
Examples of conductive powders used in the present invention (D>) include silver powder, copper powder, nickel powder, and inorganic or organic powders having a metal layer on the surface. It is preferable that these conductive powders have an average particle size of 10 μm or less. If the average particle size exceeds 10 μm, it will be impossible to fill the powder with high density, and it will not form into a paste or will not be coated properly. This is because performance deteriorates.The blending ratio of the binder, which is a resin component, and the conductive powder is preferably 30/70 to 10/90 in terms of heavy lid ratio.If the conductive powder is less than 70 parts by weight, Sufficient conductivity cannot be obtained, and if it exceeds 90 parts by weight, workability and adhesion deteriorate, which is not preferable.

本発明の導電性ペーストは、粘度調整のため、必要に応
じて有機溶剤を使用することができる。
For the conductive paste of the present invention, an organic solvent can be used as necessary to adjust the viscosity.

その溶剤類としては、メチルセロソルブ、エチルセロソ
ルブ、ブチルセロソルブおよびそれらのアセテート、ジ
エチレングリコールジエチルエーテル等が挙げられる。
Examples of the solvents include methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve and their acetates, diethylene glycol diethyl ether, and the like.

本発明の導電性ペーストは、エポキシ化合物、硬化剤、
ベンゾフェノン系イミド基を有するエポキシ樹脂、及び
導電性粉末を必須成分とするが、必要に応じて消泡剤、
カップリング剤、硬化触媒、その他の添加剤を添加配合
することができる。
The conductive paste of the present invention contains an epoxy compound, a hardening agent,
The essential ingredients are an epoxy resin having a benzophenone imide group and a conductive powder, but if necessary, an antifoaming agent,
Coupling agents, curing catalysts, and other additives may be added and blended.

導電性ペーストの製造方法は、常法に従い上述した各成
分を配合して十分混合した後、更に例えば三本ロールに
より混練処理し、その後減圧脱泡して製造することがで
きる。 こうして製造される導電性ペーストは、半導体
チップの接着や半導体部品の接合等に使用することがで
きる。
The conductive paste can be manufactured by blending and thoroughly mixing the above-mentioned components according to a conventional method, and then kneading the mixture using, for example, three rolls, followed by degassing under reduced pressure. The conductive paste produced in this way can be used for bonding semiconductor chips, joining semiconductor parts, and the like.

(実施例) 次に本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれ
らの実施例によって限定されるものではない、 以下の
実施01及び比較例においてr部jとは特に説明のない
限り「重量部」を意味する。
(Example) Next, the present invention will be explained by Examples, but the present invention is not limited by these Examples. In the following Example 01 and Comparative Examples, r part j is " Parts by weight.

実施例 l エポキシ化合物EP4400 (地竜化社製、商品名)
7.6部、パラヒドロキシスチレンのマルカリン力−M
(丸首石油化学社製、商品名)5.6部、ベンゾフェノ
ン系イミド基を有するエポキシ樹脂062部、γ−グリ
シドキシプロビルトリメトキシシラン10.4部、およ
びジエチレングリコールジエチルエーテル4.0部を1
00°Cで1時間溶解反応を行い、粘稠な褐色の樹脂組
成物を得た。 この樹脂組成物2768部に、触媒とし
て2 P HZ −CN(四国化成工業社製、商品名)
  0.006部と、銀粉末70部とを混合して、導電
性ペースト<A)を製造した。
Example l Epoxy compound EP4400 (manufactured by Jiryuka Co., Ltd., trade name)
7.6 parts, marcarinic power of parahydroxystyrene - M
(manufactured by Marukubi Petrochemical Co., Ltd., trade name) 5.6 parts, 062 parts of an epoxy resin having a benzophenone imide group, 10.4 parts of γ-glycidoxyprobyltrimethoxysilane, and 4.0 parts of diethylene glycol diethyl ether. 1
A dissolution reaction was carried out at 00°C for 1 hour to obtain a viscous brown resin composition. To 2768 parts of this resin composition, 2P HZ-CN (manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name) was added as a catalyst.
0.006 part and 70 parts of silver powder were mixed to produce conductive paste <A).

実施例 2 エポキシ化合物エピコート828(シェル化学社製、商
品名) 20.0部、ベンゾフェノン系イミド基を有す
るエポキシ樹脂0.1部、およびジエチレングリコール
ジエチルエーテル4,0部を 100℃で1時間溶解反
応を行い、粘稠な褐色の樹脂組成物を得た。 この樹脂
組成%27.8部に、触媒として2Pf(Z−CN(前
出)  O−,006部と、銀粉末70部とを混合して
、導電性ペースト(B)を製造した。
Example 2 20.0 parts of the epoxy compound Epicote 828 (manufactured by Shell Chemical Co., Ltd., trade name), 0.1 part of an epoxy resin having a benzophenone imide group, and 4.0 parts of diethylene glycol diethyl ether were dissolved and reacted at 100°C for 1 hour. A viscous brown resin composition was obtained. A conductive paste (B) was prepared by mixing 27.8 parts of this resin composition with 006 parts of 2Pf (Z-CN (described above)) as a catalyst and 70 parts of silver powder.

実方釘f列    3 エポキシ化合物エピコート828(前出) io、。Real square nail f row 3 Epoxy compound Epicote 828 (supra) io.

部、FOCN103S(日本火薬社製、商品名)10.
0部、ベンゾフェノン系イミド基を有するエポキシ樹脂
0,1部、およびブチルセロソルブ4.0部を100℃
で1時間溶解反応を行い、粘稠な褐色の樹脂組成物を得
た。 この樹脂組成物27.8部に、触媒として2PH
2−CN (前出)  0.006部と、銀粉末70部
とを混合して、導電性ペースト(C)を製造した。
10.
0 parts, 0.1 parts of epoxy resin having a benzophenone imide group, and 4.0 parts of butyl cellosolve at 100°C.
A dissolution reaction was carried out for 1 hour to obtain a viscous brown resin composition. 2PH was added as a catalyst to 27.8 parts of this resin composition.
A conductive paste (C) was prepared by mixing 0.006 parts of 2-CN (mentioned above) and 70 parts of silver powder.

比較例 市販のエポキシ樹脂ベースの溶剤型半導体用導電性ペー
スト(D)を入手した。
Comparative Example A commercially available epoxy resin-based solvent-based conductive paste for semiconductors (D) was obtained.

実施例1〜3および比較例で製造した導電性べ−スト(
A)、(B)、(C)および(D)を用いて、半導体チ
ップを42アLフイとCuのリードフレームに接着硬化
した。 これについて接着強度試験を行ったので、その
結果を接着条件とともに第1表に示したが、本発明の接
着強度が南れており、本発明の顕著な効果を確認jるこ
とができた。
Conductive bases produced in Examples 1 to 3 and comparative examples (
Using A), (B), (C), and (D), the semiconductor chip was bonded and cured to a 42A L frame and a Cu lead frame. An adhesive strength test was conducted on this, and the results are shown in Table 1 along with the adhesive conditions. The adhesive strength of the present invention was inferior, confirming the remarkable effects of the present invention.

第1表 (単位) *1 :銀メツキを施したリードフレーム上に4111
Ix 121mのシリコンチップを接着し、それぞれの
温度でプッシュプルゲージを用いて測定した。
Table 1 (Units) *1: 4111 on a silver-plated lead frame
A silicon chip of Ix 121m was bonded and measured using a push-pull gauge at each temperature.

[発明の効果1 以上の説明および第1表から明らかなように、本発明の
導電性ベーストは、接着性、特に熱時の接着性に際立っ
て潰れており、大型チップの接着及びアッセンブリJ程
短縮化に対応でき、かつ信頼性の高い半導体装置を製造
することができる。
[Effect of the Invention 1] As is clear from the above explanation and Table 1, the conductive base of the present invention has remarkable adhesion properties, especially adhesion properties under heat, and is difficult to adhere to large chips and assemble. It is possible to manufacture a highly reliable semiconductor device that can accommodate shortening.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (A)エポキシ化合物、 (B)硬化剤、 (C)ベンゾフェノン系イミド基を有するエポキシ樹脂
及び (D)導電性粉末 を必須成分とすることを特徴とする導電性ペースト。
[Scope of Claims] 1. A conductive paste characterized by having as essential components (A) an epoxy compound, (B) a curing agent, (C) an epoxy resin having a benzophenone imide group, and (D) a conductive powder. .
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