JPH051265A - 導電性接着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半田溶融温度での急激な熱ストレスを受けて
もＩＣと基板が剥離することが少ない半田耐熱性導電性
接着剤を提供する。 【構成】 特定のエポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）お
よび導電性フィラー（Ｃ）からなる導電性接着剤であっ
て、前記エポキシ樹脂（Ａ）が下記一般式（Ｉ）で表さ
れるエポキシ樹脂（ａ）を含有する。 【化１】 （式中、Ｒは水素原子、低級アルキル基または低級アル
ケニル基を示す。） 【効果】 加熱硬化させると高温での剥離強度が高いた
め、ＩＣ実装時の半田溶融温度でもＩＣと基板の剥離が
少ない。そのため表面実装用の導電性接着剤として有用
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱硬化させた場合に
高温時の剥離強度が高く、半田溶融温度にも耐える半導
体集積回路（ＩＣ）接着用の導電性接着剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の軽薄短小化や高機能化
が進むにつれ、ＩＣの厚みが薄くなりしかも大面積化し
ている。また、実装ボードへのＩＣやＬＳＩの装着も高
密度化が要求されている。そのため、実装方法も従来の
挿入型から表面実装型へと推移している。表面実装方法
としては赤外線リフロー法、ベーパーフェイズリフロー
法、ハンダディッピング法等のパッケージ全体加熱方式
が多く採用されつつある。このため、実装時の半田溶融
温度での熱ストレスによってＩＣを覆っている封止材に
クラックが入ることが多かった。しかし、最近封止材の
改良が進み本質的に封止材が原因のクラックは減少した
が、ＩＣと基板の接着部分の剥離がひきがねとなって封
止材のクラックへと伝播することが多くなった。そのた
めＩＣの品質や信頼性の大きな問題となっている。

【０００３】従来から、ＩＣを基板に装着する方法とし
て導電性接着剤が用いられてきた。導電性接着剤の配合
成分としては、エポキシ樹脂と銀粉末に、ペーストとし
ての作業性を保持させる目的で溶剤を添加した溶剤型導
電性接着剤が用いられてきた（特開昭５６−１４７３１
０号公報、特開平１−１６５６５４号公報）。このよう
な溶剤型導電性接着剤を用いて、大型のＩＣを基板に装
着し、封止材で封止後上記の表面実装方法を適用した場
合、高温時、特に半田溶融温度での急激な熱ストレスに
耐えきれず、ＩＣが基板から剥離して封止材のクラック
の原因となった。高温でＩＣと基板が剥離しやすい原因
として、溶剤を含む導電性接着剤を用いた場合、加熱硬
化時に溶剤が接着面から揮発することによりボイドが生
成するためと指摘されている。ボイドを極力少なくする
方法として、無溶剤型の導電性接着剤が提案されてい
る。それらの例として、ビニルシクロヘキセンジオキサ
イドを用いたもの（特開昭５９−１４２２７０号公
報）、メチルグリシジルエーテルパラターシャリブチル
フェノールを用いたもの（特開昭５９−１４７０６８号
公報）等が挙げられる。また、分子の両末端にエポキシ
基を有し、中央部がシリコーンの次式（ＩＩ）で表され
るシリコーンエポキシを用いることが提案されている
（特公昭６３−５３２３４号公報）。

【０００４】

【化２】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５９−１４２２７０号公報および特開昭５９−１４７０
６８号公報において、溶剤に代えて添加されているこれ
らの化合物はいずれも比較的沸点が低い反応性希釈剤で
あり、緩やかな加熱硬化法によりボイドを減らすことは
可能であるが、１分子中に存在するエポキシ基が１ケの
ため、硬化後の力学的物性が不満足で結果として高温の
接着力が低くなる欠点があった。また、特公昭６３−５
３２３４号公報におけるシリコーンエポキシを用いた無
溶剤型導電性接着剤はボイド抑制には効果が認められる
ことや、硬化物の力学的物性が良好なことでは比較的満
足できるが、分子中にシリコーンユニットを含むため高
温の接着力向上には限界があり、より高性能の無溶剤型
導電性接着剤としては満足できないという問題があっ
た。

【０００６】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
で、半田加熱時の急激な熱ストレスを受けてもＩＣと基
板が剥離することが少ない導電性接着剤を提供すること
を目的としたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定のエポキシ樹
脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、および導電性フィラー（Ｃ）
を用いることによって、半田溶融温度での急激な熱スト
レスに耐えうるＩＣ接着用導電性接着剤が得られること
を見出し本発明に至った。

【０００８】すなわち、本発明はエポキシ樹脂（Ａ）、
硬化剤（Ｂ）、導電性フィラー（Ｃ）を必須成分として
含有してなる導電性接着剤であって、前記エポキシ樹脂
（Ａ）が下記一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂
（ａ）

【０００９】

【化３】

【００１０】（式中、Ｒは水素原子、低級アルキル基ま
たは低級アルケニル基を示す。）を必須成分として含有
する導電性接着剤である。

【００１１】本発明で使用するエポキシ樹脂（Ａ）は前
記式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂（ａ）を必須成分と
して含有する必要がある。エポキシ樹脂（ａ）の具体例
としては、例えば１，４−ジヒドロキシメチルベンゼン
ジグリシジルエーテル、１，３−ジヒドロキシメチルベ
ンゼンジグリシジルエーテル、１，２−ジヒドロキシメ
チルベンゼンジグリシジルエーテル、３−メチル−１，
４−ジヒドロキシメチルベンゼンジグリシジルエーテ
ル、３−ブチル−１，４−ジヒドロキシメチルベンゼン
ジグリシジルエーテル、３−アリル−１，４−ジヒドロ
キシメチルベンゼンジグリシジルエーテルなどが挙げら
れる。なかでも、１，４−ジヒドロキシメチルベンゼン
ジグリシジルエーテル、１，３−ジヒドロキシメチルベ
ンゼンジグリシジルエーテル、１，２−ジヒドロキシメ
チルベンゼンジグリシジルエーテルが特に好ましく用い
られる。最も好ましい化合物は下記式（ＩＩＩ）で表さ
れる化合物である。

【００１２】

【化４】

【００１３】これらのエポキシ樹脂は任意の方法で製造
することができるが、例えば、１，４−ジヒドロキシメ
チルベンゼンとエピクロルヒドリンとの反応により製造
される。

【００１４】エポキシ樹脂（Ａ）中に含有されるエポキ
シ樹脂（ａ）の割合に関しては特に制限はないが、より
十分な効果を発揮させるためにはエポキシ樹脂（ａ）を
エポキシ樹脂（Ａ）中に通常５０重量％以上、好ましく
は６０重量％以上含有せしめる必要がある。

【００１５】また、本発明におけるエポキシ樹脂（Ａ）
はエポキシ樹脂（ａ）をエポキシ樹脂（Ａ）中に５０重
量％以上含有していれば残りは特に制限されず、１分子
中に１個以上のエポキシ基を有する化合物、例えばフェ
ニルグリシジルエーテル、ビスフェノールＡジグリシジ
ルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、
１，５−ナフタレンジオールジグリシジルエーテル、
３，３´，５，５´−テトラメチル−４，４´−ビフェ
ノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコール
ジグリシジルエーテル、トリフェニルメタントリグリシ
ジルエーテル、フロログルシノールトリグリシジルエー
テル、テトラフェニルエタンテトラグリシジルエーテ
ル、ジフェニルメタンテトラグリシジルエーテル、フェ
ノールノボラックポリグリシジルエーテル、クレゾール
ノボラックポリグリシジルエーテル、テトラグリシジル
ジアミノジフェニルメタンなどが挙げられる。

【００１６】本発明において、エポキシ樹脂（Ａ）の配
合量は通常３〜４０重量％、好ましくは５〜３５重量％
である。

【００１７】本発明における硬化剤（Ｂ）はエポキシ樹
脂（Ａ）と反応して硬化させる通常のエポキシ樹脂の硬
化剤であれば特に制限がなく、例えば、ビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＦ、４，４´−ジヒドロキシビフェ
ニル、３，３´，５，５´−テトラメチル−４，４´−
ジヒドロキシビフェニル、２，２´，３，３´，５，５
´−ヘキサメチル−４，４´−ジヒドロキシビフェニ
ル、９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレ
ン、３，３´−ジアリルビスフェノールＡ、ハイドロキ
ノン、フロログルシノール、１，２，４−トリヒドロキ
シベンゼン、サリチル酸、フェノールノボラック樹脂、
クレゾールノボラック樹脂のごときフェノール化合物、
４，４´−ジアミノジフェニルエーテル、４，４´−ジ
アミノジフェニルスルフォン、３，３´−ジアミノジフ
ェニルスルフォン，４，４´−ジアミノジフェニルメタ
ン、ジシアンジアミド、１，６−ジアミノナフタレン、
４，４´−ジアミノベンゾフェノン、２−ビニル−４，
６−ジアミノトリアジン、メタフェニレンジアミン、ビ
ス−アニリンフルオレン、ビス−ジアミノフェニルフル
オレン、ジアミノフェナントレン、ジアミノピリミジ
ン、ジアミノアントラキノン、ジアミノ安息香酸、トリ
アミノピリミジンなどのアミン化合物、アジピン酸ヒド
ラジド、イソフタル酸ヒドラジド、エイコサン二酸ジヒ
ドラジド、７，１１−オクタデカジエン−１，１８−ジ
カルボヒドラジド、１，３−ビス（ヒドラジノカルボエ
チル）−５−イソプロピルヒダントインなどのヒドラジ
ド化合物、エポキシとイミダゾ−ルからなる付加反応生
成物などが挙げられる。

【００１８】また、本発明においては、従来公知の硬化
促進剤のうち硬化剤としての作用を有するものも本発明
の硬化剤（Ｂ）として包含する。それらの具体例として
は、例えば２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−
メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダ
ゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメ
チルイミダゾールなどのイミダゾール化合物またはこれ
らのヒドロキシ安息香酸またはジヒドロキシ安息香酸な
どの酸付加塩、Ｎ，Ｎ−ジメチルピペラジン、２，４，
６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、１，
８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、４
−ジメチルアミノピリジンなどのアミン化合物またはこ
れらのヒドロキシ安息香酸またはジヒドロキシ安息香酸
などの酸付加塩などが挙げられる。

【００１９】本発明において、上記硬化剤（Ｂ）は必要
に応じて１種類または２種類以上を併用して用いること
が可能である。また、これらの硬化剤のうちで、特に高
温の接着強度を高めるためには１分子中に１級アミノ基
を２個以上有するアミン化合物（ｂ）を用いることが好
ましい。アミン化合物（ｂ）の好ましい具体例として
は、例えば、４，４´−ジアミノジフェニルエーテル、
４，４´ジアミノジフェニルスルフォン、３，３´−ジ
アミノジフェニルスルフォン，４，４´−ジアミノジフ
ェニルメタン、ジシアンジアミド、１，６−ジアミノナ
フタレン、４，４´−ジアミノベンゾフェノン、２−ビ
ニル−４，６−ジアミノトリアジン、メタフェニレンジ
アミン、ビス−アニリンフルオレン、ビス−ジアミノフ
ェニルフルオレンなどが挙げられる。

【００２０】本発明のエポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤
（Ｂ）の配合比は、エポキシ基１モルに対する硬化剤
（Ｂ）の活性水素モル数の比が０．６〜１．４にするの
が好ましい。但し、硬化剤（Ｂ）のうち、分子中に２級
や３級アミノ基を有する強塩基性のアミン化合物は触媒
量の添加でエポキシ樹脂（Ａ）を重合させる能力を有す
るため、エポキシ樹脂（Ａ）１００重量部に対して硬化
剤（Ｂ）が０．１〜１０重量部の配合が好ましい。強塩
基性のアミン化合物としては、例えば、イミダゾール類
や２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノ
ール等が挙げられる。

【００２１】本発明の導電性接着剤には必要に応じて他
の一般に用いられる公知の硬化促進剤を添加してもよ
い。

【００２２】硬化促進剤の例としては先に述べた硬化剤
として包含することができる化合物の他に、トリフェニ
ルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、ビス
（ジフェニルホスフィノ）メタン、トリス（２，６−ジ
メトキシフェニル）ホスフィンなどのホスフィン化合
物、アルミニウムアセチルアセトナート、コバルトアセ
チルアセトナートなどの金属アセチルアセトナート類が
挙げられる。

【００２３】硬化促進剤の好ましい配合量はエポキシ樹
脂（Ａ）１００重量部に対して０．１〜１０重量部であ
る。

【００２４】本発明で使用する導電性フィラー（Ｃ）と
しては銀、金、銅、ニッケルなどの導電性金属、アルミ
ナ、ガラスなどの無機絶縁体またはポリエチレン、ポリ
スチレンなどの有機高分子化合物などの表面を導電性物
質でコートしたもの、カーボン、グラファイトなどが挙
げられる。これらの導電性フィラー（Ｃ）の形状は任意
であり、必要に応じて例えば粉状、球状、フレーク状、
繊維状などから選んで用いる。導電性フィラー（Ｃ）の
添加量は、通常、エポキシ樹脂（Ａ）１００重量部に対
して２０〜３０００重量部であるが、３０〜２０００重
量部の範囲が好ましい。

【００２５】本発明の導電性接着剤は無溶剤型で使用可
能であるが、必要に応じて無溶剤としての特性を損なわ
ない範囲の希釈剤（粘度調整剤）が添加される。また、
必要に応じて充填剤、ゴム成分、着色剤、顔料および難
燃剤などが添加される。

【００２６】希釈剤の具体例としては、トルエン、キシ
レン類、エチルベンゼン、ジエチルベンゼンなどの芳香
族炭化水素、エチレングリコールモノエチルエーテル、
エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリ
コールジブチルエーテル、エチレングリコールモノエチ
ルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチル
エーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチル
エーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、
ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレング
リコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジ
ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシエル
エーテルなどのエーテル類、メチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトンなどのケトン類、γ−ブチロラクト
ン、４−バレロラクトンなどのラクトン類、ジアセトン
アルコール、ベンジルアルコール、テルピネオールなど
のアルコール類、酢酸エチル、炭酸プロピレンなどが挙
げられる。

【００２７】充填剤の具体例としては前記導電性フィラ
ー（Ｃ）の他に、酸化アルミニウム、酸化マグネシウ
ム、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネ
シウム、シリカ、石英、カオリン、マイカ、アスベス
ト、三酸化アンチモンなどが挙げられる。

【００２８】ゴム成分の具体例としてはシリコーンゴ
ム、カルボキシル基含有ブタジエンニトリルゴムまたは
そのエポキシ樹脂変性物、スチレンーブタジエンブロッ
ク共重合体、スチレンーイソプレン共重合体、天然ゴム
などが挙げられる。

【００２９】着色剤や顔料および難燃剤の例としては、
二酸化チタン、カーボンブラック、鉄黒、モリブデン
赤、紺青、カドミウム黄、トリフェニルホスファイト、
デカブロモジフェニルエーテル、ヘキサブロモベンゼン
などが挙げられる。

【００３０】本発明の導電性接着剤の混合方法として
は、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、その他の添加
剤を所定量計量後、３本ロールなどで混練して、次ぎに
導電性フィラー（Ｃ）を添加し、３本ロールやニーダー
などを用いて混練する方法がとられる。

【００３１】

【実施例】つぎに実施例を示し本発明を具体的に説明す
るが、これらの実施例は本発明を限定するものでない。

【００３２】実施例１〜９、比較例１〜２ 表１に示した配合物を各々表２に示した組成比で加え、
３本ロールミキサーで混練して導電性接着剤を調製し
た。

【００３３】本発明の効果を説明するために、比較とし
て溶剤添加型導電性接着剤と無溶剤型導電性接着剤をそ
れぞれ比較例１と比較例２に示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】これらの組成物についてＪＩＳ Ｋ−６８
５４に準じた方法により高温でのＴ形剥離強度を調べ
た。また、体積抵抗値を以下の方法で測定した。

【００３６】（Ｔ形剥離強度測定） 試験片；厚さ０．２５ｍｍの４２アロイ金属を用いた。 導電性接着剤の硬化条件；上記試験片に表２のそれぞれ
の配合組成からなる導電性接着剤を塗布して、続いてオ
ーブンで接着剤を硬化させた(180℃ 1hr) 。 加熱処理；さらにオーブンで１８０℃で５ｈｒ加熱処理
をおこなった。 加湿処理；続いて恒温恒湿条件下（８５℃，相対湿度８
５％）で２４ｈｒ放置した。 Ｔ形剥離強度の測定；２４０℃に昇温してから９０ｓｅ
ｃ後、剥離強度を測定した（引っ張り速度；１分間に６
０ｍｍ）。

【００３７】（体積抵抗値測定） 試験片；１０ｍｍ（幅）×５０ｍｍ（長さ）×０．１ｍ
ｍ（厚さ）の導電性接着剤を加熱硬化（１８０℃、１ｈ
ｒ）させ、抵抗値を測定して体積抵抗値を算出した。

【００３８】つぎに、各々の導電性接着剤を用いて８ｍ
ｍ角のシリコンチップを４４ｐｉｎＱＦＰのリードフレ
ームに取り付け、表３に示す組成からなる封止材で封止
した後２０ｈｒ加湿（８５℃、相対湿度８５％）して次
ぎに赤外線リフロー加熱（２４０℃，１０ｓｅｃ）し
た。各々の導電性接着剤について１６ケのデバイスを用
い、クラック入りデバイスの数をデバイス断面の観察に
より調べた。

【００３９】得られたＴ形剥離強度と体積抵抗値の結果
およびクラック入りデバイス数を表２に示した。

【００４０】

【表２】

【００４１】

【表３】

【００４２】表２の結果から、本発明の導電性接着剤を
用いた場合、高温での剥離強度が高い。また、体積抵抗
値も特に問題ないレベルである。

【００４３】また、表２の結果から、本発明の導電性接
着剤を用いた場合、比較の導電性接着剤よりクラック入
りデバイスの数が少ない。すなわち半田処理による不良
率が少なく、半田耐熱性に優れている。

【００４４】

【発明の効果】本発明の導電性接着剤は特定のエポキシ
樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、導電性フィラー（Ｃ）を配
合して得られ、その硬化物は高温での剥離強度が高いた
め半田溶融温度でもＩＣチップと基板の剥離が少ない。
結果として封止材部分のクラックの引き金になることが
ない。すなわち、半田耐熱性が優れている。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、導電
   性フィラー（Ｃ）を必須成分として含有してなる導電性
   接着剤であって、前記エポキシ樹脂（Ａ）が下記一般式
   （Ｉ）で表されるエポキシ樹脂（ａ） 【化１】 （式中、Ｒは水素原子、低級アルキル基または低級アル
   ケニル基を示す。）を必須成分として含有する導電性接
   着剤。
2. 【請求項２】硬化剤（Ｂ）が１分子中に１級アミノ基を
   ２個以上有するアミン化合物（ｂ）である請求項１記載
   の導電性接着剤。