JPH03134907A

JPH03134907A - 導電性ペースト

Info

Publication number: JPH03134907A
Application number: JP27350489A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Inaba; 稲葉　洋志; Teru Okunoyama; 奥野山　輝
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1991-06-07
Anticipated expiration: 2009-11-14
Also published as: JPH0690883B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、半導体チップの大型化とアッセンブリ工程の
短縮化に対応した導電性ペーストに関するものであって
、接着性、耐加水分解性に優れ、ボイドの発生がなく、
高速硬化できるという利点を有する。

〈従来の技術）金属薄板（リードフレーム）上の所定部分にＩＣ，ＬＳ
Ｉ等の半導体チップを接続する工程は、集積回路の長期
信顆性に影響を与える重要な工程の１つである。　従来
より、この接続方法としては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熱圧着するというＡｕ−
３ｉの共晶法が主流であった。

しかし、近年の貴金属、特に金の高騰を契機として、樹
脂封止型半導体装置では、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。

（発明が解決しようとする課題）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
線の原因となる可能性が指摘されている。　一方、導電
性ペーストを使用する方法では、通常、銀粉末を配合し
たエポキシ樹脂が用いられ、約１０年程前から一部実用
化されてきたが、信頼性の面でＡＵ−８ｉの共晶合金を
生成させる共晶法に比較して満足すべきものが得られな
かった。　導電性ペーストを使用する場合は、半田法に
比べて耐熱性に優れる等の長所を有しているが、その反
面、樹脂やその硬化剤が半導体素子接着用として作られ
たものではないために、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場合が多く、素子の信頼性はＡ
ｕ−８ｉ共晶法に劣っていた。　さらに近年、ＩＣ，Ｌ
ＳＩ、ＬＥＤ等の半導体チップの大型化に伴い、チップ
のクラックの発生や接着力の低下が問題となり、またア
ッセンブリー工程の短縮化が要求され、高速硬化できる
導電性ペーストの開発が強く要望されていた。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、半導体
チップの大型化、アッセンブリー工程の短縮化に対応す
るもとともに、配線の腐食断線がなく、接着性、耐加水
分解性、高速硬化性に優れ、ボイドの発生もなく信頼性
の高い導電性ペーストを提供しようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重
ねた結果、後述するペーストが接着性、耐加水分解性、
高速硬化性に優れ、ボイドの発生の少ない高信頼性の導
電性ペーストであることを見いだし、本発明を完成した
ものである。

すなわち、本発明は、（Ａ＞ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂から
なる変性樹脂、（Ｂ）ノルボネン環を有する樹脂、（Ｃ）ウレイド基を有するシラン系カップリング剤及び
、（Ｄ＞導電性粉末、を必須成分としてなることを特徴とする導電性ペースト
である。

本発明に用いる（Ａ）ポリパラヒドロキシスチレンとエ
ポキシ樹脂とからなる変性樹脂としてはポリパラヒドロ
キシスチレンとエポキシ樹脂とを混合又は反応させて得
られるものである。　ここで用いるポリパラヒドロキシ
スチレンとしては、次式で示される樹脂であり、例えばマルカリン力−Ｍ（丸首石油化学社製、商品名）
等が挙げられる。　この樹脂は、分子量が３０００〜８
０００で水酸基当量がほぼ１２０のものである。　また
エポキシ樹脂としては、工業生産されており、かつ本発
明に効果的に使用し得るものとして、例えば次のような
ビスフェノール類のジエボキシドがある。　エピコート
８２７，８２８゜８３４．１００１，１００２，１００
７゜１００９　（シェル化学社製、商品名）、ＤＥＲ３
３０，３３１，３３２，３３４，３３５３３６，３３７
，６６０（ダウケミカル社製商品名）、アラルダイトＧ
Ｙ２５０，２６０，２８０゜６０７１．６０８４，６０
９７．６０９９　（チバガイギー社製、商品名）、ＥＰ
Ｉ−ＲＥＺ５１０゜５１０１　（ＪＯＮＥ、ＤＡＢＮＥ
Ｙ社製、商品名）、エピクロン８１０，１０００，１０
１０゜３０１０（大日本インキ化学社製、商品名）、Ｅ
Ｐシリーズ（旭電化社製、商品名）等がある。

さらにエポキシ樹脂として、平均エポキシ基数３以上の
例えばノボラックエポキシ樹脂を使用することにより、
熱時（３５０℃）の接着強度を更に向上させることがで
きる。　これらのノボラックエポキシ樹脂としては、分
子量５００以上のものが適している。　このようなノボ
ラックエポキシ樹脂で工業生産されているものとしては
、例えば次のようなものがある。　アラルタイトＥＰＮ
１１３８．１１３９．ＥＣＮ１２７３，１２８０１２９
９　（チバカイギー社製、商品名）、ＤＥＮ４３１．４
３８　（ダウケミカル社製、商品名）、エピコート１５
２，１５４　（シェル化学社製、商品名＞、ＥＲＲ−０
１００，ＢＲＲＢ−０４４７ＥＲＬＢ−０４８８＜ユニ
オンカーバイド社製、商品名）、ＥＯＣＮシリーズ（日
本火薬社製、商品名）等がある。　これらのエポキシ樹
脂は単独又は２種以上混合して使用することができる。

ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂とは、それ
らを単に溶解混合しても良いし、また、必要Ｑこより加
熱反応させて相互に部分的な結合をさせたものでもよく
、これらの成分樹脂の共通の溶剤に溶解することにより
作業粘度を改善することができる。　また反応に必要で
あれば硬化触媒を使用してもよい。

本発明に用いる（Ｂ）ノルボネン環を有する樹脂として
は石油樹脂等があり、石油の０５〜Ｃ９留分から得られ
る汎用の樹脂である。　市販されているものとしては、
例えば七ロキサイド４０００　（ダイセル社製、商品名
）、タツキロール１０００　（住友化学社製、商品名）
、クレイトン１５００，１０００．１３００　（日本ゼ
オン社製、商品名）が挙げられ、これらは単独又は２種
以上混合して使用される。　ノルボネン環を有する樹脂
の配合割合は、全樹脂分に対して１０〜３０重量％配合
することが望ましい。　配合量が１０重量％未満では、
接着強度の向上に効果がなく、また、３０重量％を超え
ると反応性が劣る傾向があり好ましくない。

ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂およびノル
ボネン環を有する樹脂を単に溶剤に溶解混合する場合は
、同時に添加し溶解させるようにしても良いが、最初に
ポリパラヒドロキシスチレンを溶剤に溶解させ、次にエ
ポキシ樹脂およびノルボネン環を有する樹脂を溶解混合
させることが好ましい。　ここで用いる溶剤類としては
、ジオキサン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、ソルベ
ントナフサ、工業用ガソリン、酢酸セロソルブ。

エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルセロソル
ブアセテート、ブチルカルピトールアセテート、ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルアセトアミド　Ｎ−メチルピ
ロリドン等が挙げられ、これらは単独又は２種以上混合
して使用する。

本発明に用いる＜Ｃ＞ウレイド基を有するシラン系カッ
プリング剤は本発明の導電性ペーストに特に高速硬化性
を付与させるカップリング剤である。　この（Ｃ）ウレ
イド基を有するシラン系カップリング剤としては、γ−
ウレイドエチルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロ
ピルトリメトキシシラン等があり、単独又は２種以上混
合して使用する。　ウレイド基を有するシラン系カップ
リング剤の配合割合は、導電性粉末１００重量部に対し
て０．０１〜５重量部配合することが好ましい。

より好ましくは０．０５〜１．０重量部を配合する。

配合量が０．０１重量部未未満は十分な高速硬化性が得
られず、また５重量部を超えると導電性ペーストのボイ
ドが多くなり好ましくない。

本発明に用いる＜Ｄ＞導電性粉末としては、銀粉末、表
面に銀層を有する金属粉末等がげられる。

本発明に用いる導電性ペーストは、ポリパラヒドロキシ
スチレンとエポキシ樹脂からなる変性樹脂、ノルボネン
環を有する樹脂、ウレイド基を有するシラン系カップリ
ング剤を必須の成分とするが、本発明の目的に反しない
範囲において、必要に応じてその他の添加剤を添加配合
することができる。　この導電性ペーストの製造方法は
、常法に従い上述した変性樹脂、ノルボネン環を有する
樹脂、ウレイド基を有するシラン系カップリング剤、導
電性粉末およびその他の成分を加えて十分混合した後、
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。　こうして製造された導電性ペース
トをシリンジに充填し、デイスペンサーを用いてリード
フレーム上に吐出させ、半導体チップの高速接合用等と
して使用する。

（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
実施例及び比較例において「部」とは特に説明のない限
り「重量部」を意味する。

実施例　１エポキシ樹脂エピコー）１００１　（シェル化学社製、
商品名）　３７．５部、ポリパラヒドロキシスチレンの
マルカリン力−Ｍ（丸首石油社製、商品名）１０部、お
よびノルボネン環を有する樹脂のフィントン１３００　
（日本ゼオン社製、商品名）１０部を、ジエチレングリ
コールジエチルエーテル１０３部中で１００℃、１時間
溶解反応を行い、粘稠な樹脂を得た。　この樹脂２２部
に、触媒としてＢＦ３の７０ミン錯体１．０部と、γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン０．０３部と、銀粉末５７部とを混合して
導電性ペースト（Ｉ＞を製造した。

実施例　２エポキシ樹脂エピコート８２８（シェル化学社製、商品
名）　１５．８部、ポリパラヒドロキシスチレンのマル
カリン力−Ｍ（前出）１０部、およびノルボネン環を有
する樹脂のタツキロール１０００（住友化学工業社製、
商品名）１０部を、ブチルセロソルブアセテート５６部
中で１００℃、１時間溶解反応を行い、粘稠な樹脂を得
た。　この樹脂２２部に、触媒としてＢＦ３のアミン錯
体１．０部と、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシ
シラン０．０３部と、銀粉末５７部とを混合して導電性
ペースト（ＩＦ）を製造した。

実施例　３エポキシ樹脂ＥＯＣＮ１０３Ｓ（日本火薬社製、商品名
）６６部、パラしドロキシスチレンのマルカリン力−Ｍ
（前出）３４部、およびノルボネン環を有する樹脂のフ
ィントン１７００　（日本ゼオン社１製、商品名）６部を、ブチルカルピトールアセテート１
１７部中で１００℃、１時間溶解反応を行い、粘稠な樹
脂を得た。　この樹脂２２部に、触媒としてＢＦ３のア
ミン錯体１．０部と、γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン０，０３部と、銀粉末５７部とを混合して
導電性ペースト（ＩＩＩ）を製造した。

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（ＩＶ）を入手した。

実施例１〜３及び比較例で得た導電性ペースト＜Ｉ）、
　　（ＩＩ）、　　（Ｉ［）および＜ＩＶ）を用いて、
４Ｘ４１１１という大型の半導体チップとリードフレー
ムとを、１７０℃続けて３００°Ｃの温度でそれぞれ第
１表に示した所定秒間という接着条件で、接着硬化させ
半導体装置を製造した。　得られた半導体装置について
、接着強度、ボイドの有無、加水分解性の試験を行った
のでその結果を第１表に示したが、本発明の顕著な効果
が確認された。　それぞれの試験は次のようにして行っ
た。

２接着強度は、厚さ２００μｍの銀メツキを施したリード
フレーム（４２７０イ）上に４ｘ４ｎｎのシリコンチッ
プを接着し、常温と　３５０°Ｃの温度でプッシュプル
ゲージを用いて測定した。　加水分解性は、導電性ペー
ストを、半導体チップ接着条件と同じ条件で硬化させた
後、１００メツシユに粉砕して、１８０℃で２時間、加
熱抽出を行い、そのＣ１イオン及びＮａイオンの量をイ
オンクロマトグラフィーで測定した。

第１表（単位）３４［発明の効果］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
電性ペーストは、接着性、耐加水分解性、高速硬化性に
優れ、配線の腐食やボイドの発生もなく、信顆性の高い
ものである。　この導電性ペーストを使用することによ
って半導体チップの大型化、アッセンブリー工程の短縮
化に対応できるものである。

Claims

【特許請求の範囲】１（Ａ）ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂か
らなる変性樹脂、（Ｂ）ノルボネン環を有する樹脂、（Ｃ）ウレイド基を有するシラン系カップリング剤及び、（Ｄ）導電性粉末、を必須成分としてなることを特徴とする導電性ペースト
。