JPH02269172A - ダイ取付用接着剤組成物 - Google Patents

ダイ取付用接着剤組成物

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JPH02269172A
JPH02269172A JP63056477A JP5647788A JPH02269172A JP H02269172 A JPH02269172 A JP H02269172A JP 63056477 A JP63056477 A JP 63056477A JP 5647788 A JP5647788 A JP 5647788A JP H02269172 A JPH02269172 A JP H02269172A
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solvent
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サラ・トリツグ・ジヨスリン
Christine M Rosell
クリステイーヌ・メアリー・ローセル
Jerome D Smith
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EI Du Pont de Nemours and Co
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は集積回路装置を基板に付着するための改良され
た粘着（ａｄｈｅｓｉｖｅ）組成物に関する。
発明の背景 歴史的に軍事的および他の高信頼性装置は、セラミック
部品に気密にパッケージされてきた。プラスチックパッ
ケージに銀充填された有機重合体を使用したときに典型
的に経験されるエントラップされおよび放出される湿気
および他のガスを避けるために、・金−シリコン残品接
着方法が集積回路（ＩＣ）をヘッダ（セラミック基板）
に接着するために使用されてきた。
金−共晶の代わりを開発する第１の理由は、より低コス
トな処理、より迅速な処理、より大きいチップが設計さ
れたときのＩＣに対するより小さな応力伝達、および改
良された熱伝達の必要性である。
これらのニーズに合致するために、現在認識されている
最も適当な方法は、処理後に有機材料を含有しない、金
属充填されたガラス系である。プラスチックパッケージ
に代表的に使用されるエポキシ系における工業的受容性
（１ｎｄｕｓｔｒｙＢｃｃｅｐｔａｎｃｅ　）の理由か
ら、銀がよりぬきの金属である。銀は必要な性質を有し
、適当な薄片サイズおよび純度で得ることができる。
銀−ガラス母体は金−シリコン−共晶系よりもボイドの
ない接着層を提供する。したがって、金の熱伝導性が銀
−ガラスのそれよりも大きいけれども、母体中にボイド
がないことがよりよい熱伝達を与える。
ＩＣが大きくなるにしたがって、パッケージとの不適合
な膨張熱係数（ＴＣＥ）に誘発される応力によるクラブ
キングを受けやすくなる。銀−ガラス母体は金−ガラス
層よりもＩＣに対して少ない応力を伝達する。
発明の概要 その第１の見地において、本発明は集積回路を無機誘電
基体に接着する（　ｂｏｎｄ）ための組成物であって、 ８．２９８にで少なくとも０．２Ｗｃｍ’　Ｋ−１の熱
伝導性を有する金属および／又は金属含有化合物の微細
分割粒子、および ｂ、（１）３００−４００℃のＤＴＡ軟化点を有し、（
２）４００℃のピーク温度で測定したとき金との接触角
度が６０″以下であり、（３）アルカリ金属およびハロ
ゲンイオンを実質的に含まず、ａに対するｂの体積比が
０．７５乃至５．０である無定形ガラスフリットの微細
分割粒子、Ｃ９長鎖カルボン酸、長鎖カルボン酸のアル
キルエステル、およびこれらの混合物、から選択された
０、２−２重量％の界面活性剤、 ｄ、ａ、ｂ、およびＣが分散される有機媒体であって、 （１）アクリル系重合体、 （２）該アクリル系重合体を溶解する溶媒であって本質
的に（ａ）エチレングリコールモノブチルエーテルアセ
テート、アジピン酸ジメチルおよびこれらの混合物から
選択された６０−１００重量％の第１溶媒、および（ｂ
）グリコールモノエーテル、テルピネオール、２，２．
４−トリメチル−１，２−ペンタンジオールモノイソブ
チレート、トリデシルアセテート、およびこれらの混合
物から選択された４０−０重量％の第２溶媒、からなる
溶媒、の溶液を包含する有機媒体、の混合物を包含し、
全組成物は０．５−５重量％のアクリル系重合体を含有
している組成物に向けられている。
第２の見地において、本発明は、有機媒体の揮発および
ガラスフリットの液相又は粘性焼結のために焼成された
上記の組成物によって接着された半導体チップを有する
セラミック基板を備えた電子組立て体に向けられている
。
本発明の両方の見地の好ましい態様において、無定形（
ａｍｏｒｐｈｏｕｓ　）ガラスフリットは結晶ガラスす
なわち焼成プロセスの間に結晶相を形成するガラスであ
る。特に、ガラスは３５０−５００℃で焼成されたとき
に結晶相を形成すべきである。
結晶相はそれが分散された母体ガラス（残りのガラス）
と同じまたは異なる組成であることができる。
先行技術 Ｕ、　Ｓ、　３．４９７．７７４．　Ｈｏｒｎｂｅｒｇ
ｅｒら該文献は、半導体チップを導電層で被覆された基
板に接着ディングするための金属充填されたガラスペー
ストの使用に向けられている。
Ｕ、Ｓ、４，４０１，７６７、　　４，４３６゜７８５
、および４，４５９，１６６、ＤＩｅｔｚ　　らこれら
の３つの特許は導体チップをセラミック基板に接着する
ための銀充填されたガラスペーストに向けられている。
該ペーストは、（ａ）２５乃至９５％の表面積的０．２
乃至１．０ｍ２／ｇｍおよびタップ密度的２．２乃至２
．８ｇｍ／ｃｃの銀粉、（ｂ）７５乃至５％の軟化点３
２５と４２５℃の間、熱膨脹係数約１３ｐｐｍ／Ｃ以下
、表面積的０．３乃至０．６ｍ２／ｇｍの範囲、そして
タップ密度的２．８乃至３．６ｇｍ／ｃｃの範囲の実質
的にナトリウムを含有しない高鉛、ホウケイ酸塩、およ
び（Ｃ）上記ペースト中の約７５乃至８５％の範囲のパ
ーセントの固体を確立するに充分な量の適当な液体有機
ビヒクルからなる。
Ｕ、Ｓ、３，７５９，７２７．および３，７８７゜２１
８、　Ｄ　１ｅｔｚら これらの特許はセラミック基板のための接着剤としての
ジルコン粒子含有のホウ酸鉛亜鉛ガラスの使用に向けら
れている。
Ｕ、Ｓ、３，９６３，５０５．および４，００２゜７９
９　、　Ｄ　ｕｓｅｓｎｉｌら 該特許は、鉛ホウ素ガラス又はＺ　ｎ　Ｏ／　Ｐ　ｂ　
０モル比が０．５以下である鉛亜鉛ホウ素ガラスである
封止ガラス組成物、および、非不活性ＺｎＯ含有材料例
えばケイ酸またはクロム酸亜鉛に向けられている。
日本特許出願５７−１３２９３９．Ｔａｔｅｓ　　らこ
の特許はその最も広い見地において、銀金属の微細分割
粒子、低融点ガラスフリット、およびテルピネオール中
のメチルメタクリレートの溶液である有機媒体を包含す
るダイ付着粘着物を開示する。開示されたフリットは、
軟化点３２５−４２５℃およびＴＣＥ１３ｐｐｍ／Ｃ以
下の高鉛（９５−９６重量％）ホウケイ酸塩ガラスだけ
である。
発明の説明 Ａ、金属および／又は金属被覆化合物 広い種類の金属および／又は金属被覆化合物が、充分な
熱伝導性、２９８にで少なくとも０．２Ｗｃｍ’　Ｋ−
’好ましくは少なくとも０．４Ｗｃｍ−１Ｋ−１を有す
る限り本発明の組成物において使用することができる。
この熱伝導の程度は、焼成された組成物が半導体チップ
から充分熱を伝達可能であるためにこの成分に要求され
る。
適当な熱伝導金属は銀、金、パラジウム、白金、ニッケ
ル、およびパラジウムおよび銀の合金を含む。金および
銀が好ましい伝導金属で、その中で薄片（ｆｌａｋｅ）
の形態の銀が好ましい。
適当な熱伝導性金属含有材料は、アルミナ、ベリリア、
窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ケイ化モリブデン、酸
化モリブデン、および酸化ルテニウム例えばＲｕＯ２、
およびルテニウム含有パイロクロアを含む。
本発明の熱的伝導性金属又は金属含有成分の粒子サイズ
は狭く臨界的ではないけれども、これらの粒子サイズは
０．５−２０ミクロンの範囲であることが好ましい。特
に好ましい粒子サイズは０．５−１２ミクロンである。
本発明での使用のために好ましい伝導材料である銀の場
合、これから製造される組成物のレオロジーが改良され
るので、薄片の形態が好ましい。特に分散がより安定で
ある。代表的な好ましい薄片銀形態は次の粒子サイズ分
布１を有する。
９０％直径８−１０ミクロン以下 ５０％直径３．５−４．５ミクロン以下１０％直径１−
１．２ミクロン以下 （１）サイズ分布はＭ　１ｃｒｏｔｒａｃ■粒子サイズ
アナライザ（Ｌｅｅｄｓ　　＆　　Ｎｏｒｔｈｒｕｐ　
Ｃｏ、　、　　Ｓ　ｔ。
Ｐｅｔｅｒｓｂｕｒｇ　、　　Ｆ　Ｌ　　製造）を使用
してイソプロパツール又は水分散で測定される。
シリコン半導体装置は、可動イオン種から生じる腐蝕お
よび物理的変化を受けやすいので、金属および金属含有
化合物、およびガラスフリットの両者は実質的に抽出可
能（ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ　）イオン性物質例えばＮ
ａ”　　Ｋ”　　ＮＨ４”、およびハライドイオンを含
有してはならない。したがって、金属／金属含有化色物
もガラスフリットも重量で１５ｐｐｍ好ましくは１０ｐ
ｐｍ以上のそのような抽出可能イオン性物質ン性種るべ
きでない。フリットおよび金属又は金属含有化合物から
のそのようなイオン性抽出物は２０ｐｐｍ好ましくは１
０ｐｐｍを越えるべきでない。
後にＣの項で説明するように、本発明のペーストの金属
又は金属含有成分は界面活性剤の被覆を有することがで
きる。商業的に入手可能な薄片の銀粒子は一般にそのよ
うな界面活性剤で被覆されており、その場合有機媒体に
界面活性剤を添加する必要はない。
Ｂ、ガラスフリット 本発明で使用することができるガラスフリットは′結晶
（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｉｎｇ　　（失透））又は非結
晶（ｎｏｎｃｒｙｓｔａｌ　Ｉｌｚｉｎｇ　（透明）で
あることができる無定形（ａ■ｏｒｐｈｏｕｓ　）ガラ
スである。しかし３５０−５００℃での焼成の間に結晶
相を形成するガラスフリットが好ましい。加えて、上記
のように、ガラスが実質的に抽出可能イオン例えばノ１
ライド、アンモニウム、およびアルカリ金属イオンを含
有しないことも重要である。
本発明での使用のために好ましいガラスはホウ酸亜鉛鉛
又はホウケイ酸亜鉛鉛ガラス例えば下記の表で示される
（重量％表示）組成物である。
ガラス分散物　Ａ　　　　ＢＣＤ ＺｎＯ１０，４１０，４７１７，４ ＰｂＯ７８，５７８，５８２７０，３ Ｂ２０３　　１１．１　　７．１　　７　　１２．３Ｓ
ｉ０２　　　　　　　４．０　　４ 結晶化　　　あり　　なし　　なし　　ありホウ酸鉛お
よびホウケイ酸鉛ガラスもまた、それらがＤＴＡ軟化点
、金工での湿潤性、およびハロゲンおよびアルカリ金属
イオンを含有しないことに関する上記の基準に合うなら
ば本発明において使用することができる。
ガラスフリット粒子は表面積０．５−２．５ｍ　２　／
　ｇを有することが好ましく、特に表面積が０．６−１
．２ｍ２／ｇの範囲にあることが好ましい。したがって
、表面積として示される粒子の形状は本発明におけるガ
ラスの使用に対して重要である一方、粒子が適用の方法
に適し粘着層に意図される厚さよりも小さい限り、ガラ
ス粒子の大きさはそれほど重要ではない。
少量の５％までのＳｉ０．２がガラス成分内に使用する
ことができるが、ガラスはＳｉＯ２を全く含まないこと
が好ましい。結晶可能ガラスの場合、それらが実質的量
すなわち約２又は３％以上のＳｉＯ□を含有しないこと
が重要である。
本発明のガラスは、従来のガラス製造技術で、所望の成
分を所望の割合で混合し溶融温度まで加熱することによ
り製造される。当該技術で既知のように、加熱はピーク
温度までおよび溶融体が完全に液体かつ均一になる時間
実施する。この仕事において、成分はポリエチレンジャ
ー内で予め激しく振ることにより混合され、そして所望
の温度で白金または高純度アルミするつぼ内で溶融する
。
溶融物は８００−１０００℃のピーク温度で０゜５乃至
１時間加熱され、冷たい脱イオン水に注がれる。クエン
チの間の水の最高温度は水−溶融体の体積割合を大きく
することによって低く保つ。
水からの分離の後、粗フリットは空気中乾燥または水を
メタノールまたはアセトンで置換することにより、残留
水を除く。
粗フリットは４−１６時間高純度アルミナ容器内で高純
度アルミナまたはジルコニアボール、おヨヒ非水（ｎｏ
ｎａｑｕｅｏｕｓ）溶媒たとえばイソプロパツールを使
用してボールミルされる。該材１４により拾い上げられ
る残留アルミナまたはジルコニアは存在したとしてもＸ
線回折で測定されるような観察可能な限界にない。粉砕
したフリットスラリーをミルから取出した後、大きい粒
子は該スラリーを１００メツシユスクリーン（ＵＳ規格
）を通してふるうことにより除去する。そして溶媒が該
フリット粉体を１００−１６０”Ｃの乾燥器で乾燥され
ることにより除去される。
粗フリットの粉砕の他の好ましい方法は流動床ジェット
ミルの使用によるものである。その方法ではガラス粒子
は相互に衝突され、サイズ低減がなされる。粉砕された
粒子はサイクロンセパレータで集められる。
本発明において使用されるガラスフリットのために好ま
しい粒子サイズ分布は次の通りである。
０．５≦ｄｌＯ≦　１．３ミクロン ２．０≦ｄＳＯ≦　５．０ミクロン ４．０≦ｄ９０≦１０．０ミクロン （トリデシルフォスフェート含有イソプロピルアルコー
ル中に分散させたフリットでＭ　１ｅｒｏｔｒａｅ［Ｆ
］粒子サイズ分析器でｎノ定される） ガラスフリットのための上記粒子サイズ分布は、分散可
能性（ｄｌｓｐｅｒｓａｂｉｂｌｌｔｙ　）および焼結
性質の良好なバランスを与えることができることに関し
て効果的であることが見出された。
ガラスフリットがダイ（ｄｉｅ）付着粘着物のためのバ
インダとして使用される場合、フリットの重要な性質は
、焼成温度で軟化および焼結し、および熱的伝導性相（
例えば銀）、シリコンダイ（これは化学的デポジットさ
れたメタライゼーションの薄い層を有するまたは有しな
いことができる）、またはセラミックパッケージとの良
好な接着を発現することである。加えて、ガラスはアタ
ッチメントの誤りを避けるため適当な凝集（ｃｏｈｅｓ
ｉｏｎ）を示さなければならない。前駆非結晶（ガラス
質）材料と同様の組成を有する単一結晶相、または前駆
ガラス質材料のそれから異なる組成を有する多結晶相を
与えるガラスの失透がガラスの凝集強度を高めることが
でき、そうする中でシリコングイとセラミックパッケー
ジとの間の接着の強度を改善することができる。本発明
において効果的であるために、使用する焼成サイクルに
より、ガラスは３００と４００℃の間で軟化するべきで
あり、３５０と５００℃との間で再結晶することができ
る。
シリコン半導体装置はダイ付着組成物中の可動イオン性
不純物（すなわちナトリウム、カリウム、アンモニウム
、およびハライドイオン）に影響されやすいので、使用
するガラスは実質的にこれらの不純物を含有してはなら
ない。
接着剤が何かの理由で存在しないところでのシリコング
イとセラミックパッケージとの間の空隙の形成は不十分
な接着および熱伝導性をもたらす。
したがってガラスの軟化点は本発明の有機媒体の本質的
全てが燃焼する温度以上の温度であるべきである。
Ｃ１界面活性剤 本発明のペースト組成物が適当な分散安定性を有するた
めに、それらは、少なくとも０．２重量％（全固体を基
礎として）の長鎖脂肪酸およびアルコール、アミンまた
はそのような脂肪酸のアルキルエステルから選択される
脂肪酸ベースの界面活性剤を含有することが好ましい。
種々の界面活性剤の混合物も同様に使用することができ
る。
適当な脂肪酸はｃ、０　””Ｃ３０の脂肪酸例えばオレ
イン酸、ステアリン酸、パルチミン酸、リノール酸、リ
ルン酸、ラウリル酸、大豆脂肪酸、およびココナツ脂肪
酸である。その長い炭化水素鎖中に１２−１８の炭素原
子を有する脂肪酸が好ましい。
適当なアルキルエステルは１−８の炭素原子を有するも
の好ましくは２−６の炭素原子を有するものである。
組成物中に少量（固体を基礎として０．２重量％と等し
いかそれ以上）の界面活性剤を有することが、適当な分
散安定性を得るために重要である。
したがってこれに関して、より多量が使用できる。
しかし焼成中の有機媒体の燃焼を容易にするために、約
３重量％以下の使用、より好ましくは２重量％以下の界
面活性剤の使用が好ましい。いずれにしても界面活性剤
および有機媒体の量は最小にすべきである。
界面活性剤は金属または金属含有化合物上の被覆として
または有機媒体中で組成物中に分散されることができる
。界面活性剤が金属（薄片銀のような）または金属含有
化合物の表面に被覆された場合、いくらか少量の界面活
性剤が等しい活性で使用されることができる。
種々の見地の粒子金属の製造および使用における界面活
性剤の一使用は、Ｈｕｌｌ　ら米国特許第２．００２，
８９１号、Ｄ　ａｌｇａ、米国特許第３．７６８，９９
４号、Ｂ　ｏｏｚら米国特許第４．１１５．１０７号、
Ｄ　ｅｆ’ｌ’ｅｙｅｓら米国特許第４．１８６，２４
４号、およびＴ　ｙｒａｎ米国特許第４．２７３，５８
３号および４，３３１，７１４号、および英国第１．１
９．１，２０４号（Ｓ　ｈｏｖａＡｌｕｍｉｎｉｕｍ　
　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｃｏ　、　、　　Ｌｔｄ）に開示され
ている。
Ｄ、有機媒体 本発明における使用のための有機媒体は、エチレングリ
コールモノブチルエーテルアセテート、アジピン酸ジメ
チル、およびこれらの混合物から選択された第１溶媒中
に溶解された比較的低燃焼温度を有するアクリル系重合
体を包含する。
アクリル系重合体は、低温燃焼特徴を有するので一般に
本発明での使用に適当である。しかし好ましいアクリル
系重合体はメタクリル系重合体例えばｎ−ブチルメタク
リレートとイソブチルメタクリレートの共重合体、およ
び例えばＵ　５ａｌａ米国特許第４，５３６，５３５に
開示されたメタクリレート重合体である。それらはＣ２
−８アルキルメタクリレート、Ｃ１ｃ、アルキルアクリ
レートおよび０−５％のエチレン性不飽和カルボン酸の
共重合体である。Ｕｓａｌａの特許は参考として付しで
ある。
非常に厳格なレオロジカルおよび接着性が本発明の組成
物により満たされなければならないので、重合体系バイ
ンダおよび溶媒組成物の両者は注意して選択されなけれ
ばならない。特に、有機媒体の第１溶媒成分は、エチレ
ングリコールモノブチルエーテルアセテートおよびアジ
ピン酸ジメチルのみが良好なレオロジーおよび焼成接着
性を有することが見出されたという点で独自的および驚
異的に臨界的であることが見出された。非類似溶媒がこ
れらの性質を与えないだけでなく、グリコールベースの
溶媒の場合類似の溶媒例えばセロソルブおよびセロソル
ブアセテートであってもそれだけではＩＣ装置付着での
、使用のための適当なレオロジーおよび接着性を与えな
い。
上記の第１溶媒はそれだけで使用することが好ましいが
、４０重量％まで（全溶媒重量を基礎として）ある種の
第２溶媒を、組成物のレオロジカル性を顕著に低下する
ことなく使用することが可能である。適当な第２溶媒は
グリコールモノエテル、テルピネオール、２．．２．４
−　トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブ
チレート、トリデシルアセテートおよびこれらの混合物
を含むことが見出された。
ＩＣチップが所定の位置に置かれるまで延長された時間
粘着性が残ることが要求される多くの適用のために、グ
リコールエーテルアセテートより揮発性の小さいアジピ
ン酸ジメチルの使用が好ましい。
Ｅ、処方 本発明の粘着組成物は、ペーストコンシステンシを有す
る金属または金属含有粒子の濃厚分散物である。これら
の分散物は“シアシンニング（ｓｈｅａｒ　−ｔｈｉｎ
ｎｉｎｇ）　”　、すなわちそれらの上のずれ応力が降
伏応力以下である限り、それらはコンシステンシにおい
て非流体（ｎｏｎ　−ｒｌｕｉｄ　）　オヨヒゲル状で
ある。したがって該組成物は測定可能な降伏点を有する
。
適用工程の異なるシア／時間条件：保存、充填、施与、
引張り、パターン保持、およびダイ付着の間の流れ挙動
を決定するために、粘着物の粘弾性レスポンスが定常（
５ｔｅａｄｙ）および振動（ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｙ　
）シアの下で測定された。定常シアの結果は、低シア限
界での降伏応力を伴って該粘着物が４０年のシア速度で
（ｏｖｅｒ　ｒｏｕｒｄｅｃａｄｅｓ　ｏｒｓｈｅａｒ
　ｒａｔｅ　）力の法則のレスポンスに従うことを示し
た。時間効果は制御されたシア履歴下でのチクソトロピ
ック　ループ　δ―１定によりまたはペースト粘度の破
壊および確立をモニターすることにより特徴づけられる
。全ての場合、粘着物は粘度の速やかな回復を示した。
高いシアの後の速やかな構造確立は、低粘度、連続均相
での粒子対粒子の相互作用によって促進される。粘着物
の特徴である力の法則のシアシンニングレスポンスは、
安定な分散物を維持することにおいて重要な低シア速度
での高粘度と高速適用装置からの再現可能ペースト施与
に要求される高シア速度での低粘度を結合する。ペース
トのシアシンニング性はまた施与後の引張りの間の一系
形成”を防ぐ。
粒子間相互作用は低シア速度での三次元、固体状構造の
形成を促進し、長期分散安定性を提供する。高いシアに
対して中位で（ｕｎｄｅｒ　ａｉｏｄｅｒａｔｅｔｏ　
ｈｉｇｈ　５ｈｅａｒ）分散物は適用のために速やかに
ジアジンしく５ｈｅａｒ　ｔｈｌｎｓ　）ディスペンス
する（ｄｉｓｐｅｎｓｅｓ　）液体になる。施与後、ペ
ースト構造は粘着物パターンの形状を残して速やかに回
復する。
要約において、粘着性組成物のレオロジカル性は高速自
動適用装置での使用のための最適な特別の性質を提供す
る。ペーストの降伏応力は長期分散安定性を提供する。
シアに従った降伏応力の速やかな回復は施与された粘着
パターンの高解像をもたらし、施与装置からのペースト
漏れを防止する。ペーストの強くシアシンニングなレス
ポンスは、施与の間の良好な流れを提供し、“糸“形成
を防止し、ダイか置かれたときの粘着物の滑らかなスク
ィーズ流れを可能にする。
Ｆ、基板 本発明の組成物は、速やかに酸化物を形成する事実上任
意の無機表面を接着するために使用するこことができる
。しかし本発明の組成物は特にシリコン集積回路チップ
を基板例えばアルミナ、ベリリアおよび窒化アルミニウ
ムに付着するのに効果的である。基板またはＩＣチップ
は場合により熱的伝導性金属例えば金の薄い層でメタラ
イズされることができる。
試験方法 １、基板付着強度 この重要な性質は、Ｍｌｌ　　５ｐｅｃ８８３に従って
決定され、張力（ｔｅｎｓｉｌｅ　ｆ’ｏｒｃｅ）に付
されたときの素子付着系の強度を決定するために意図さ
れる。この試験はエポキシ被覆されたスタッドをマウン
トされたダイ表面に付着することを含み、該複合体はキ
ュアされる。エポキシ樹脂のキュアの後、複合体は特定
された最小張力の２倍の垂直引張り力に付される。この
値はダイ付着面積の直接因子（ｄｉｒｅｃｔ　ｆｕｎｃ
ｔｌｏｎ、）である。
２、体積抵抗 見本が１’　ｘ３’　　（２，５Ｘ７．６ｃｍ）ガラス
スライド上に製造される。ガイドジグが２つの透明なテ
ープのストリップをそれらの縁をスライドの長い縁に平
行にして０．２５４ｃｍ離して位置するために使用され
る。スライドはメタノールで洗浄され空気乾燥される。
粘着物の滴がテープストリップの間のギャップの一端に
位置される。
粘着物はスライドに対しである角度を保たれた単一縁カ
ミソリ刃を使用して該ギャップにスクイージされる。テ
ープは除去され試料は焼成される。
抵抗は、針（ｐｒｏｂｅｓ）を２．５４ｃｍ離すために
設計されたプラスチック装置の単一点針（ｓｉｎｇｌｅ
　ｐｏｉｎｔ　　ｐｒｏｂｅｓ）を使用して装置（Ｇｅ
ｎ　　Ｒａｄ　　Ｄｉｇｉｂｒｌｄｇｅ　　１６５７　
　ＲＬＣメーター）で測定される。厚さ（ｃｍ）が光切
断顕微鏡（ｌｉｇｈｔ　ｓｅｅ口ｏｎ　ｍ１ｃｒｏｓｃ
ｏｐｅ）で測定される。体積抵抗は次の関係により与え
られる。
体積抵抗（Ω、ｃｍ）− （抵抗×厚さＸ幅）／（長さ） ３、接触角度 重力下滑らか固体表面上に位置された液体滴により仮定
される平衡形状は３つの表面張力　液体−気体界面での
γ（ＬＶ）、液体一固体界面でのγ（ＳＬ）；および固
体−気体界面でのγ（ＳＶ）の機械的力平衡によって決
定される。接触角度は滴の体積とは独立の理論にあり結
晶化がない、または気体と試験液との間の相互作用は、
温度および平衡にある固体、液体、および気体のそれぞ
れの性質にのみ依存する。接触角度測定は、固体表面の
湿潤可能性を特徴づける正確な方法である。
液体が広がって固体表面を“湿潤する（νｅｔ　）″傾
向は接触角度が減少するとき増加するからである。
４、熱インピーダンス 本発明の組成物・で製造されたパッケージの熱インピー
ダンス（ｔｈｅｒｍａｌ　　Ｌｍｐｅｄａｎｃｅ）　　
（熱伝導性の逆数）はＭｉｌ　　５ｐｅｃ　３８５１０
．　ＡｐｐｅｎｄｉｘＣに従って熱チップを使用して測
定された。
例 例１−３　粘着 ３つの試験が、本発明組成物の優れた粘着性質を例示す
るために行われた。この試験に使用された粘着物の組成
は以下の通りであった。
成　　　　　分　　　　　　　　　　　　　重量％表面
処理された薄片銀１　　　　　　６つガラスフリットＡ
　　　　　　　　　　１８５０１５０　　ｎ−ブチルメ
タクリ　　　ル−ト／イソブチルメタクリレ ート　共重合体 ブチルセロソルブアセテート１２ （１）　Ｍｅｔｚ　１５、Ｄ　ｅｇｕｓｓａ　　Ｍ　ｅ
ｔｚＭｅｔａｌｌｕｒｇｌｃａｌ　　Ｃｏｒｐ　、　、
　　Ｓ、　　Ｐｔａｌｎｆ’１ｅｌｄ　。
ＮＪの登録商標 処方 以下の例において、粘着組成物は、銀粒子、ガラスフリ
ット、アクリル系重合体バインダ溶液、および付加の溶
媒をプラスチック容器に計り、それらを均一コンシステ
ンシが得られるように混合することにより処方された。
１０パーセントの付加溶媒（もとの溶媒を基礎として）
が組成物に添加され混合され、モして２ミルフイードギ
ヤツプおよび２ミル（５，ｌＸｌ０−３）エプロンギャ
ップを使用してｌＸ５０ｐｓｉ　　（３，５ｋｇ／Ｃｍ
２）および３Ｘ１００ｐｓ　ｉ　　（７，０ｋｇ／Ｃｍ
２）でロールミルされた。
例１において、約６ミルのペースト（上記の組成物）が
１１７Ｘ１６９開目を通して裸のセラミックデュアルイ
ンラインパッケージ （ＣＥＲＤ　Ｉ　Ｐ）担体に刷り込まれた。１１７×１
６９ミルの金でうらうちされた（　ｇｏｌｄ　−ｂａｃ
ｋｅｄ）シリコンダイ（ｄｉｅ　）が手でペースト上に
軽い圧力をかけて位置され、ペーストは平らに広げられ
、ダイとセラミック担体の間の空間を全体的に満たした
。完了された部品はボックス炉で以下の計画に従って加
熱された。１８０℃まで毎分５℃、４３５°Ｃまで毎分
２０℃、４３５℃のピーク温度で１０分間の保持。部品
はその後炉から出され、室温で放冷された。粘着接着の
最終厚さは３．５から４．２ミルの範囲であった。２５
の部品の粘着が５ＥＢＡＳＴＩＡＮ　　Ｉ　　（Ｔｈｅ
　　ＱｕａｄＧ　ｒｏｕｐ、　　Ｓ　ａｎｔａ　　Ｂ　
ａｒｂａｒａ　　ＣＡ　）スタッド引張り粘着テスター
を使用してＭ　ｉ　ｌ　　５ｐｅｃ　８８３に従って試
験された。平均スタッド粘着値は４５００ｐｓ　ｉ、低
い値３１００ｐｓ　ｉおよび高い値５６００ｐｓｉであ
った。このダイサイズの最小の許容できるスタッド引張
り粘着は３８０ｐｓｉである。
例２において、部品はに＆Ｓ自動ダイ接着装置から施与
されたペーストを使用して製造された。
部品は赤外ベルト炉内で１８０℃まで毎分５℃の加熱傾
斜で乾燥され、そしてベルト炉で４１５℃まで毎分５０
℃傾斜、ピーク温度で１０分間、焼成された。部品はベ
ルト炉で４３５℃まで毎分５０℃の傾斜で再び焼成され
、４３９℃のピーク温度に１０分間保持された。部品は
Ｘ線写真で観察され、ボイドの形跡はなかった。最終粘
着接着の厚さは３．５乃至４．０ミル（８９−１０２ミ
クロン）であった。平均スタッド引張り粘着値は５００
０ｐｓｉであった。
例３において、部品はより大きい２５０ミル×２５０ミ
ルの金うらうちされたシリコンダイを使用して製造され
た。１５ｍｇのペーストが施与されダイはＬ　ａｕｒｌ
ｅｒシリンジダイ接着を使用して位置された。部品の処
理は例Ｉと同様であった。
５ＥＢＡＳＴＩＡＮ　　Ｉ　Ｉ　Ｉ　（Ｔｈｅ　　Ｑｕ
ａｄＧ　ｒｏｕｐ、　　Ｓ　ａｎｔａ　　Ｂ　ａｒｂａ
ｒａ、　　ＣＡ　）のスタッド引張りテスターを使用し
て試験した８つの部品の粘着値は平均３０　１ｂｓ、低
い値２１　１ｂｓ。
高い値４０　１ｂｓであうた。このダイサイズのミニマ
ムミリタリ−仕様（ＭｌｎｌｍｕＩＩＭｉｌｉｔａｒｙ
ｓｐｃｃｌＮｃａＮｏｎ　）は７　１ｂｓである。
例４および５　熱抵抗（ｔｈｅｒｍａｌ　　ｒｅｓｉｓ
ｔａｎｃｅ　）高温耐久性および良好な熱消散が高パワ
ーＩＣ装置をセラミックパッケージに付着するために使
用される粘着物に要求される。ＩＣ装置の作用温度は電
気的悪効果を避けるために１５０℃以下に維持しなけれ
ばならない。ダイとパッケージとの間の界面は熱抵抗値
に顕著な影響を有する。ダイ付着のための金−シリコン
共晶接着プロセスは、制御が困難で界面でボイドを受け
る。銀充填されたガラス粘着物の１つの効果は、ガラス
による界面の湿潤による界面でのボイドがないことであ
る。
パッケージの熱インピーダンスはＭｉｌＳ　ｐｅｃ　　
３８５１０　　Ａ　ｐｐｅｎｄｉｘ　　Ｃに従って熱チ
ップ（ｔｈｅｒｍａｌ　ｃｈｉｐｓ　）を使用して測定
された。
６０ミル×６０ミルの熱ダイ（ｔｈｅｒｍａｌ　ｄｉｅ
ｓ）はペースト（好ましくは上記の組成物）を使用して
マウントされ、例１（粘着試験）と同様にキュアされた
。４つの銀充填されたガラス粘着物の試料で測定された
熱抵抗は標準偏差０．４０（例４）でワット当り平均値
１７．７℃であった。金−シリコン共晶接着で製造され
た８つの試料から得られた試験結果はワット当り平均１
４．６℃で標準偏差０．９５（例５）であった。
例６−１４ 例７−１４において異なる溶媒を使用した以外は例１−
３と同様の組成を有する９種のペースト組成物を製造し
、該ペーストは施与（ｄｉｓｐｅｎｓｅ）レオロジーに
関して評価された。“施与”レオロジーの語によって表
わされるのは、ペースト組成物が内径１．３７−０．２
５ｍｍを有するシリンジアプリケータの小さい穴から表
面に施与されるときに出会う低い流れおよび高いシア条
件に対して重要なレオロジー性である。スパチュラがペ
ーストの塊の中に浸され、ペースト表面から引張られ、
スパチュラ上のペーストおよびペースト塊の表面の挙動
が観察される。レオロジーは次の基準で定性的に評価さ
れる。
良い　　ふわふわ（ｆ’１ｕｆｆ’ｙ）コンシステンシ
、糸なし、スパチュラからのペーストの滴下なし、移動
（ｒｅｍｏｖａｌ　）の点において短い尾のみ。
中位　　重いコンシステンシ、はとんどが糸を形成する
。スパチュラからのペーストの滴下なし、しかし移動の
点において実質的な尾がある。
不十分　　スパチュラからまま粉（ＩｕｌＩｐｙ）コン
シスステンシ滴下およびペースト表面の間に実質的な糸
（非常に長い）がある。ペーストはゴム状になる傾向が
ある。
以下の表に見られるように、ブチルセロソルブアセテー
ト又はアジピン酸ジメチルを溶媒として使用した組成物
のみが良好な施与レオロジカル特性を有する。
第１表 溶媒の施与レオロジーへの影響 溶媒組成　　　　　　　　　　施与レオロジーブチルセ
ロソルブアセテート！　　　　　良いカルピトールアセ
テート２　　　　　　不十分ジブチルカルピトール３　
　　　　　　不十分ドワノール　ＥＰｈ４　　　　　　
　　　中位２−エチルヘキサノール　　　　　　　不十
分テルピネオール　　　　　　　　　　　不十分エチル
−３−エトキシプロピオネート　不十分テキサノール５
　　　　　　　　　　　中位ジメチルアジペート　　　
　　　　　　良いトリデシルアセテート　　　　　　　
　中位ブチルカルピトール６　　　　　　　　中位ブチ
ルカルピトールアセテート７　　　不十分エチレングリ
コール　　　　　　　　　不十分プロピレンカルボネー
ト　　　　　　　不十分（１）Ｂｕｔｙｌ　　Ｃｅ１ｌ
ｏｓｏｌｖｅＡｅｅｔａｔｅ：　　ＵｎｉｏｎＣａｒｂ
ｉｄｅ　　Ｃｏｍｐａｎｙ、　Ｎｅｗ　　Ｙｏｒｋ　、
　ＮＹのエチレングリコールモノエチルエーテルアセテ
ートの登録商標 （２）　Ｃａｒｂｉｔｏｌ　Ａ　ｅｅｔａｔｅ　：　　
Ｕ　ｎｊｏｎ　　ＣａｒｂｉｄｅＣｏｍｐａｎｙ、　Ｎ
　ｅｖ　　Ｙ　ｏｒｋ　、　Ｎ　Ｙのジエチレングリコ
ールモノエチルエーテルアセテートの登録商標（３）　
Ｄｌｂｕｔｙｌ　　Ｃａｒｂｌｔｏｌ　　：　　Ｕｎｉ
ｏｎ　　Ｃａｒｂｉｄｅ　　Ｃｏｌ！１ｐａｎｙ、　　
Ｎｅｖ　　Ｙｏｒｋ　、　ＮＹのジエチレングリコール
ジブチルエーテルの登録商標（４）Ｄｏｗａｎｏｌ　　
　　ＥＰｈ：　　　　Ｄｏｖ　　　ＣｈｅｍｌｃａＩＣ
ｏｍｐａｎｙ、　Ｍ　Ｉｄｌａｎｄ　　Ｍ　Ｉのグリコ
ールモノエーテルの登録商標 （５）　　Ｔ　ｅｘａｎｏｌ　　：　　　　Ｅ　　ａｓ
ｔｍａｎ　　　ＣｈｅｍｌｃａｌＰ　ｒｏｄｕｃｔｓ　
、　、１　ｎｃ、　、　Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ、　Ｎ　Ｙ
の２．２゜４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール
モノイソブチレートの登録商標 （６）　Ｂｕｔｙｌ　　Ｃａｒｂｌｔｏｌ　　：　　Ｕ
ｎｉｏｎ　　ＣａｒｂｉｄｅＣｏｍｐａｎｙ、　Ｎｅｗ
　　Ｙｏｒｋ　、　ＮＹのジエチレングリコールモノブ
チルエルチルの登録商標 （７）　Ｂ　ｕｔｙｌ　　Ｃａｒｂｉｔｏｌ　Ａ　ｃｅ
ｔａｔｅ　；　　Ｕ　ｎ１ｏｎＣａｒｂ１ｄｅ　　Ｃｏ
ｍｐａｎｙ、　　Ｎｅｗ　　Ｙｏｒｋ　、　　ＮＹのジ
エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートの登
録商標 例１５−１８ 異なった粒子を使用した以外は例１と同様の組成を有す
るさらに４種の組成物を製造した。以下の第２表に見ら
れるように、界面活性剤処理された銀粒子だけが満足で
きる分散安定性を有する。
処理されない銀粉体（Ｑ　１００）および処理されない
銀被覆されたニッケル薄片は安定な分散を形成しないで
あまりに速く定まり（ｓｅｔｔｌｅ　ｏｕｔ）評価でき
なかった。
第２表 Ｍｅｔｚ　　１５１ Ｍ　ｅｔｚ　　２６２ Ｑ　１００ 銀被覆された ニッケル （１）５０％ 薄片　　　　　　良い 薄片　　　　　　中位 粉　　　　不十分一定まる４ 薄片　　　不十分一定まる４ ３−４．５ミクロン粒子、Ｍｅｔｚ １５、　Ｄ　ｅｇｕｓｓａ　　　Ｍｅｔｚ　　Ｍｅｔａ
ｌｌｕｒｇｌｃａｌ　　　ＣＯｒｐ　　。
Ｓ　、　　Ｐ　１ａｉｎＮｅｌｄ　、　Ｎ　Ｊの登録商
標、（２）　　５０％　７．５−９ミクロン粒子、Ｍｅ
ｔｚ　　２６、　Ｄｅｇｕｓｓａ　　Ｍｅｔｚ　　Ｍｅ
ｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＣｏｒｐ　、　、　　Ｓ、　　
Ｐ　１ａｉｎｆｉｅｌｄ　、　Ｎ　Ｊの登録商標（３）
１０ミクロン （４）定まる（ｓｅｔｔｌｅｄ　）　　：　　電気的性
質は試験できなりかった。
分散安定性は次の基準に従って室温で定性的に評価した
。
良い　　６月で定まらない。
中位　　１月でいくらか定まる。
不十分　　−晩装置で定まる。
例１９−３３ さらに１５の試験を行った。この中では、例１の粉末ガ
ラスフリットを、金および他の適当な材料上に位置し、
種々の条件で焼結して、ガラスフリットの湿潤特性を観
察した。
例１９ 粉末にしたフリット（イソプロパツール中で表面積的１
ｍ２／ｇｍまで砕いたもの）を金被覆されたシリコンダ
イ（基板）に散らした。基板は、ガラスの軟化点よりも
よく上まで部品を加熱することができる熱い場所に置か
れた。ガラスの軟化および基板上の湿潤可能性（ｗｅｔ
ｔａｂｉｌｉｔｙ　）をビデオカメラを使用してモニタ
ーした。該場所に入れた熱電対は、温度を時間の関数と
してモニターし、ストリッ・ブチヤードレコーダへの読
み出しをした。雰囲気の特別な制御はしなかった。基板
は速やかに１５０℃／分の速度で４００℃まで加熱され
、４００℃に５分間保持された。基板上の溶融ガラスの
接触角度は３０″以下と測定された（１つの値９°のよ
うに低い） 例２０ 基板がボックス炉に位置され３５０℃に５分間保持され
た以外は例１９と同様の粉末にしたフリットおよび基板
を使用した。３０″以下の接触角度が観察された。
例２１ ピーク温度が４００℃から４２５℃に上げられた以外は
同様の粉末にしたガラスフリット、基板、および加熱速
度で、例１９と同じように接触角度を測定した。この場
合観察された接触角度は６００から７９°であった。こ
れはガラスが４２５℃で結晶化したときガラス粘度の速
やかな増加が生じた結果、不完全な基板の湿潤をもたら
したものと考えられる。
例２２ 例１の同様の容積（ｂｕｌｋ）組成の縁（ｏｎ　　ｅｄ
ｇｅ）約０．５ｃｍのガラス片がモルタルおよび乳棒を
使用してくだかれ、粉末が製造された。粉末にされたガ
ラスは滑らかな金被覆されたシリコンダイに例１９のよ
うに位置され、より遅い加熱速度５０℃／分で４１５℃
のピーク温度まで加熱された。観察された接触角度は４
０乃至６５度の範囲であった。試料は室温に冷却され、
５０℃／分で４３５℃まで再び加熱され５分間保持され
た。
度結晶化が生じれば接触角度の変化は生じなかった。
例２３ 基板がボックス炉内に位置され４５０℃に５分間保持さ
れた以外は例１９と同様の粉末にされたフリットおよび
基板である。観察された接触角度は９０″であった。ガ
ラス結晶化は基板の湿潤より先に生じた。
例２４−３０ 例１からの粉末にしたフリットが軽く３５０℃で１０分
間焼結され、白色のもろい小球が形成さた。この小球を
１５０℃／分で４００℃まで加熱したとき観察された接
触角度は次の基板において９０″以上であった：滑らか
な金被覆ダイ（９５＠−粘着）；Ａｌ２Ｏ３（１１５乃
至１６５°−粘着）；裸の滑らかなシリコン（１５５乃
至１７０’−非粘着）：銀被覆されたアルミナ（１３５
°−いくらか粘着）；金被覆されたアルミナ（１２９＠
乃至１３５”−粘着）：純粋な金箔（１４０乃至１４５
°−非粘着）；および純粋な銀箔（１６１乃至１６４°
−いくらか粘着）。
例３１ 例１と同様の容積組成の側（ｏｎ　　５ｉｄｅ）約０．
５ｃｍのガラス片が金被覆されたシリコン基板上に位置
され例４に示したより遅い加熱速度で加熱された。ガラ
スは約３５０℃で軟化し接触角度１１５’で球を形成し
た。４３５℃のピーク温度までの再加熱において接触角
度の変化は観察されなかった。新しい試料を４３５℃に
加熱すると１２８’の接触角度を示した。例３０および
３１はガラス結晶化より先の基板湿潤を得るための微細
分割ガラス粒子の使用の重要性を例示した。
例３２ 例１の粉末にされたフリットが純粋な滑らかなシリコン
チップ上に位置された。基板は速やかに１５０℃／分の
速度で４００℃まで加熱され４００℃に５分間保持され
た。純粋シリコン上で観察されたガラスの接触角度は３
０°乃至４６″の範囲であった。
例３３ 例１と同様の粉末にしたフリットが純粋な銀箔上に位置
された。基板は速やかに１１５℃／分の速度で４００℃
まで加熱された。純粋鍛工で観察された接触角度は７８
″乃至９０″であった。
例３４−３６ 有機媒体の溶媒組成を重量で７．５部のジメチルアジペ
ート、３部のテルピネオール（第２溶媒）、および１．
５部のブチルセロソルブアセテートの混合物とした以外
は例１−３と同様の方法でさらに３つの試験を行った。
粘着値はすべて２部Ｍｉｌ。
Ｓ　ｔｄ。
８３　Ｃ ｅｔｈｏｄ つ の要求を越えた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、集積回路を無機誘電基体に接着するための組成物で
    あって、 ａ、少なくとも０．２Ｗｃｍ＾−＾１Ｋ＾−＾１の熱伝
    導性を有する金属および／又は金属含有化合物の微細分
    割粒子、および ｂ、（１）３００−４００℃のＤＴＡ軟化点を有し、（
    ２）４００℃のピーク温度で測定したとき金との接触角
    度が６０゜以下であり、（３）アルカリ金属およびハロ
    ゲンイオンを実質的に含まず、ａに対するｂの体積比が
    ０．７５乃至５．０である無定形ガラスフリットの微細
    分割粒子、 ｃ、長鎖脂肪酸およびアルコール、アミンおよび長鎖脂
    肪酸のアルキルエステル、およびこれらの混合物、から
    選択された０．２−２重量％の界面活性剤、 ｄ、ａ、ｂ、およびｃが分散される有機媒体であって、 （１）アクリル系重合体、 （２）該アクリル系重合体を溶解する溶媒であって本質
    的に（ａ）エチレングリコールモノブチルエーテルアセ
    テート、アジピン酸ジメチルおよびこれらの混合物から
    選択された６０−１００重量％の第１溶媒、および（ｂ
    ）グリコールモノエーテル、テルピネオール、２、２、
    ４−トリメチル−１、２−ペンタンジオールモノイソブ
    チレート、トリデシルアセテート、およびこれらの混合
    物から選択された４０−０重量％の第２溶媒、からなる
    溶媒、の溶液を包含する有機媒体、の混合物を包含し、
    全組成物は０．５−５重量％のアクリル系重合体を含有
    している組成物。 ２、該フリットは３５０−５００℃での焼成で残りのガ
    ラスの母体中に分散された少なくとも１の結晶相を形成
    する結晶可能ガラスである請求項１記載の組成物。 ３、該金属は表面処理された銀である請求項１記載の組
    成物。 ４、該フリットがホウ酸鉛亜鉛ガラスである請求項１記
    載の組成物。 ５、該ホウ酸鉛亜鉛ガラスが重量で７８．５％のＰｂＯ
    、１０．４％のＺｎＯ、および１１．１％のＢ＿２Ｏ＿
    ３からなる結晶可能ガラスである請求項４記載の組成物
    。 ６、該ガラスが３５０−５００℃の間で非結晶可能であ
    り、本質的に重量で７８．５％のＰｂＯ、１０．４％の
    ＺｎＯ、７．１％のＢ＿２Ｏ＿３、および４．０％のＳ
    ｉＯ＿２からなる請求項１記載の組成物。 ７、該界面活性剤が該金属および／又は金属含有化合物
    の表面に被覆される請求項１記載の組成物。 ８、該界面活性剤が該有機媒体に溶解される請求項１記
    載の組成物。 ９、該界面活性剤が長鎖脂肪酸である請求項１記載の組
    成物。 １０、該界面活性剤がＣ＿１＿０＿−＿３＿０の脂肪酸
    である請求項９記載の組成物。 １１、該脂肪酸がステアリン酸である請求項１０記載の
    組成物。 １２、該脂肪族酸がオレイン酸である請求項１０記載の
    組成物。
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