JPH03145143A - 半導体用導電性樹脂ペースト - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、銀粉、エポキシ樹脂、硬化剤よりなる導電性
樹脂ペーストで、ＩＣ５ＬＳＩ等の半導体素子を金属フ
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。更に詳しくは、ＩＣ等の大型チップを銅フレーム
に接着し、ＩＣ等の組立工程の加熱処理時における大型
チップと銅フレームの熱膨張率の差によるチップのクラ
ンクやものである。

〔従来の技術〕

エレクトロニクス業界の最近の著しい発展により、トラ
ンジスター　ＩＣ，ＬＳＩ、超ＬＳＩと進化してきてお
り、これら半導体素子に於ける回路の集積度が急激に増
大すると共に大量生産が可能となり、これらを用いた半
導体製品の普及に伴って、その量産に於ける作業性の向
上並びにコストダウンが重要な問題となってきた。従来
は半導体素子を金属−フレームなどの導体にＡｕ−３ｔ
共晶法により接合し、次いでハーメチックシールによっ
て封止して、半導体製品とするのが普通であった。しか
し量産時の作業性、コストの面より、樹脂封止法が開発
され、現在は、−膜化されている。これに伴い、マウン
ト工程に於けるＡｕ−３１共晶法の改良としてハンダ材
料や導電性樹脂ペースト即ちマウント用樹脂による方法
が取り上げられるようになった。

しかし、ハンダ法では信頼性が低いこと、素子の電極の
汚染を起、こし易いこと等が欠点とされ、高熱伝導性を
要するパワートランジスター、パワーＩＣの素子に使用
が限られている。これに対しマウント用樹脂はハンダ法
に較べ、作業性に於いても信頼性等に於いても優れてお
り、その需要が急激に増大している。

更に最近、ＩＣ等の集積度の高密度化により、チップが
大型化してきており、一方従来用いられてきたリードフ
レームである４２合金フレームが高価なことより、コス
トダウンの目的から銅フレームが用いられるようになっ
てきた。ここでＩＣ等のチップの大きさが約４〜５１１
Ｉｍ角より大きくなると、ＩＣ等の積立工程での加熱よ
り、マウント法としてＡｕ−３ｔ共晶法を用いると、チ
ップの熱膨張率と銅フレームの熱膨張率との差からチッ
プのクラックや反りによる特性不良が問題となってきて
いる。

即ちこれは、チップの材料であるシリコン等の熱膨張率
が３Ｘ１０−’／’Ｃであるのに対し、４２合金フレー
ムでは８Ｘ１０−’／”Ｃであるが、銅フレームでは２
０ｘｌＯ−’／’ｃ、と太き（なる為である。これに対
し、マウント法としてマウント用樹脂を用いることが考
えられるが、従来のエポキシ樹脂系ペーストでは、熱硬
化性樹脂で三次元硬化する為、弾性率が大きく、チップ
と銅フレームとの歪を吸収するに至らなかった。一方、
線状高分子タイプのボリイ亀ド樹脂系では、エポキシ樹
脂に較べ弾性率が小さく、チップの反りは改良される。

しかし、ポリイミド樹脂をマウント用樹脂として用いる
には、作業性の点から、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、
Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムア逅ド等の多量の極性溶剤に溶
解して、粘度を低くしなければならない、この時の溶剤
量は、マウント樹脂中の３０重量％以上にもなり、チッ
プと金属フレームとの接着に用いた場合、硬化加熱時の
溶剤の抜は跡として硬化物中にボイドが生威し、接着強
度低下、電気伝導及び熱伝導不良の原因となり、信頼性
面から好ましくない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記のような従来技術の欠点を改良し、ＩＣ
等の大型５チツプと銅フレームとの組合せでもチップク
ランクやチップの反りによるＩＣ等の特性不良が起こら
ない導電性樹脂ペーストを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は銀粉（Ａ）、ビスフェノールＦ及び潜在性アミ
ン化合物（Ｂ）、常温で液状で、加水分解性塩素　含有
率が５００ｐｐｍ以下であるエポキシ樹脂（Ｃ）を必須
成分とし銀粉（Ａ）を６０〜８０重量％含有することを
特徴とする半導体用導電性樹脂ペーストである。

〔作　用〕

本発明の導電性ペーストの特徴は、硬化物の弾性率が小
さく、チップと銅フレームとの熱膨張率の差による歪み
を吸収し応力緩和に優れているところにある。

本発明に用いる銀粉としては、ハロゲンイオン、アルカ
リ金属イオン等のイオン性不純物の含量は好ましくは１
０ｐｐｍ以下であることが望ましい。

また粒径としてはフレーク状、樹枝状や球状等のものが
用いられる。また比較的粗い銀粉と細かい銀粉とを混合
して用いることもでき、形状についても各種のものを適
宜混合してもよい。

また、本発明においては、硬化剤としてビスフェノール
Ｆ及び潜在性アミン化合物を併用することを特徴として
いるが、ビスフェノールＦは、エポキシ基と反応する水
酸基を１分子に２個有するいわゆる２官能性硬化剤であ
るため、例えばフェノールノボラックのような多官能性
硬化剤と比較して硬化物の架橋密度が低く、低弾性率で
ある硬化物が得られ、導電性樹脂ペーストに用いると非
常に応力緩和性に優れたペーストが得られることを見い
出し本発明に至ったものである。

また、ビスフェノールＦは固型であり、かつ工ボキシ基
と反応する水酸基の当量も大きいため、多く配合する必
要があり、単独使用ではペーストの粘度が著しくあがり
実用には通さない。ビスフェノールＦより当量の小さい
潜在性アミン化合物を併用することにより、粘度がそれ
ほど高くなく、潜在性ア旦ン化合物としては、アジピン
酸ヒドラジド、ドデカン酸ジヒドラジド、イソフタル酸
ヒドラジド、Ｐ−丈キシ安息香酸ジヒドラジド等のカル
ボン酸ヒドラジドやジシアンジアミドである。

本発明に用いるエポキシ樹脂は常温で液状のものである
のに限定しているが、常温で液状のものでないと銀粉と
の混練において溶剤を必要とする。

溶剤は気泡発生の原因となり、硬化物の導電性を著しく
低下させ使用できない。

また、エポキシ樹脂に含まれる加水分解性塩素量を５０
０ｐｐｍ以下に限定しているが、このようなエポキシ樹
脂を用いることにより絶縁ペーストから抽出（プレッシ
ャクツ力）される塩素の量を大幅に低減することができ
る。抽出された塩素は半導体素子表面のアル逅配線腐食
をひきおこす原因となるため、抽出量が少なければそれ
だけ信頼性が高くなる。

加水分解性塩素含有量の測定は以下のようにして行う。

即ち、エポキシ樹脂０．５ｇをジオキサン３０ｔｈｌに
完全に溶解させ、これにＩＮ−ＫＯＨ液（エタノール溶
液）５ｄを加え、３０分間蒸沸還流する。これに８０％
アセトン水１００ｄ加え、さらにＣｏｎｃ、　）ＩＮ（
ｈ　２　ｄ加えて、０．０１Ｎ−ＡｇＮＯｓ水溶液で電
位差適意を行う。

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Ａ１ビスフエノールＦ５フエノールノボラツクと
エピクロルヒドリンとの反応で得られるジグリシジルエ
ーテルで常温で液状のもの、ビニルシクロヘキセンジオ
キシド、ジシクロインタジエンジオキシド、アリサイク
リックジェボキシーア　ジベ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、パーサティ
ック酸グリシジルエステル、スチレンオキサイド、フェ
ニルグリシジルエーテル、タレジルグリシジルエーテル
、ジシクロインタジエンジオキシドのような通常エポキ
シ樹脂の希釈剤として用いられるものがある。

本発明において導電性樹脂ペースト中の銀粉末含有量を
６０〜８０重量％とした理由は６０重量％より少ないと
硬化物の導電性が著しく低下してしまうからである。一
方８０重量％より多いとペーストの粘度が高くなり過ぎ
て実質上使用できなくなってしまう。

〔実施例〕

実施例１〜実施例３ 粒径１〜５０μｍで平均粒径３μｍのフレーク状銀粉と
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（加水分解性塩素含有３
１３００ｐｐｍ、エポキシ当量１８０で常温で液状、以
下エポキシ樹脂Ａ）とビ性ペーストを得た。この導電性
樹脂ペーストを七真空チャンバーにて２　ｍ　Ｈｇで３
０分間脱泡した後、以下の方法により各種の性能を評価
した。

糸ひき性 導電性樹脂ペーストの中へ直径１鴫φのピンを深さ５圓
まで沈めて、それを３００閣／分の速度で引き上げペー
ストが切れた時の高さを測定した。

体積抵抗率 スライドガラス上にベニストを幅４ｍ厚さ３０μｍに塗
布し、２００　’Ｃで１時間オーブン中で硬化した後、
硬化物の体積抵抗率を測定した。

塩素量 ペーストの硬化物を微粉砕して、蒸留水中で１２５°Ｃ
２０時間処理し、抽出された塩素量を測定した。

チップ歪 銅フレーム上に銀ペーストを塗布しシリコンチップ（サ
イズ：　６Ｘ１２Ｘ０．３ａｍ）をマウントして２００
°Ｃ１時間１オーブン中で硬化した。これを表面粗さ計
にてチップの両端を結ぶ線上から垂直にチップの反りの
頂上までの高さを測定した。

比較例１〜比較例５ 第１表に示す配合割合で実施例と全く同様にして導電性
樹脂ペーストを得た。比較例３のエポキシ樹脂は、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（加水分解性塩素含有量７０
０ｐｐｍ、エポキシ当量１８０で常温で液状、以下エポ
キシ樹脂Ｂ）を用いる。評価結果を第１表に示す。

〔発明の効果〕

本発明の導電性樹脂ペーストは、銅−４２アロイ等の金
属フレーム、セラミック基板、ガラスエポキシ等の有機
基板へのＩＣ等の半導体素子の接着に用いることができ
、特に銅フレーム上への大型チップの接着に適しており
、銅フレームとシリコンチップとの熱膨張率の差による
ＩＣ等組立工程での加熱処理時のチップクラック、チッ
プ歪によりＩＣ等の特性不良を防ぐことができ、従来に
なかった応力緩和特性に優れたマウント用導電性樹脂ペ
ーストである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）銀粉 （Ｂ）ビスフェノールＦ及び潜在性アミン化合物 （Ｃ）常温で液状で、加水分解性塩素含有率が５００ｐ
   ｐｍ以下であるエポキシ樹 脂 を必須成分とし、銀粉（Ａ）を６０〜８０重量％含有す
   ることを特徴とする半導体用導電性樹脂ペースト。