JPH08165410A - 導電性樹脂ペースト組成物および半導体装置 - Google Patents

導電性樹脂ペースト組成物および半導体装置

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JPH08165410A
JPH08165410A JP31107294A JP31107294A JPH08165410A JP H08165410 A JPH08165410 A JP H08165410A JP 31107294 A JP31107294 A JP 31107294A JP 31107294 A JP31107294 A JP 31107294A JP H08165410 A JPH08165410 A JP H08165410A
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JP
Japan
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paste composition
conductive resin
resin paste
electrically conductive
trade name
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JP31107294A
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Masao Kawasumi
雅夫 川澄
Mitsuo Yamazaki
充夫 山崎
Moritoshi Yoshida
守利 吉田
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接着剤層中のボイドと呼ばれる空隙を低減す
ることができる導電性樹脂ペースト組成物およびこの組
成物を用いた半導体装置を提供する。 【構成】 (a)エポキシ樹脂、(b)硬化剤、(c)
導電性フィラーおよび(d)ホウ酸アルミニウムを含有
し、該(d)ホウ酸アルミニウムを導電性樹脂ペースト
組成物に対して0.1%〜5重量%とした導電性樹脂ペ
ースト組成物および半導体素子と基板とをこの導電性樹
脂ペースト組成物で接着した後、封止してなる半導体装
置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は導電性樹脂ペースト組成
物、さらに詳しくはIC、LSI等の半導体素子をリー
ドフレーム、セラミック配線板、ガラスエポキシ配線板
等の基板に接着するのに好適な導電性樹脂ペースト組成
物およびこれを用いた半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体のダイボンディング材とし
ては、Au−Si共晶、半田、導電性樹脂ペースト組成
物などが知られているが、作業性および低コスト化の点
から、導電性樹脂ペースト組成物が広く使用されてい
る。また半田実装は、高密度、高効率実装の点から、半
導体装置のリードを基板に直接半田付けする面付け実装
法が主流となっているが、半田実装には、基板全体を赤
外線などで加熱するリフローソルダリングが用いられ、
パッケージは200℃以上の高温に加熱されるため、パ
ッケージ内部、特に接着剤層中のボイドと呼ばれる空隙
または封止剤中に含まれる水分が気化し、ダイパットと
封止材との間に回り込み、パッケージにクラック(リフ
ロークラック)が生じ、半導体装置の信頼性が低下する
という欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題点を解消し、接着剤層中のボイドと呼ばれる
空隙を低減することができる導電性樹脂ペースト組成物
およびこの組成物を用いた半導体装置を提供するもので
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、導電性樹
脂ペースト組成物に特定量のホウ酸アルミニウムを配合
したものが、上記目的に合致するものであることを見出
し、本発明を完成するに至ったものである。すなわち、
本発明は、(a)エポキシ樹脂、(b)硬化剤、(c)
導電性フィラーおよび(d)ホウ酸アルミニウムを含有
し、該(d)ホウ酸アルミニウムの配合量を導電性樹脂
ペースト組成物に対して0.1〜5重量%とした導電性
樹脂ペースト組成物および半導体素子と基板とをこの導
電性樹脂ペースト組成物で接着した後、封止してなる半
導体装置に関する。
【0005】次に、本発明の導電性樹脂ペースト組成物
について詳細に説明する。本発明に用いられる(a)成
分であるエポキシ樹脂には特に制限はないが、1分子中
に2個以上のエポキシ基を有する化合物であることが硬
化性の点から好ましい。このようなエポキシ樹脂として
は、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂〔N
−730S(大日本インキ化学社製商品名)、 Quatrex
−2010(ダウ・ケミカル社製商品名)〕、クレゾー
ルノボラック型エポキシ樹脂〔YDCN−702(東都
化成社製商品名)、EOCN−100(日本化薬社製商
品名商品名)〕、ビスフェノールA型エポキシ樹脂〔A
ER−X8501(旭化成工業社製商品名)、YL−9
80(油化シャルエポキシ社製商品名)〕、ビスフェノ
ールF型エポキシ樹脂〔YDF−170(東都化成社製
商品名)〕、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂〔R−
1710(三井石油化学社製商品名)〕、多官能エポキ
シ樹脂〔EPPN−501(日本化薬社製商品名)、T
ACTIX−742(ダウ・ケミカル社製商品名)、V
G−3101(三井石油化学工業社製商品名)、103
2S(油化シェルエポキシ社製商品名)〕、ナフタレン
骨格を有するエポキシ樹脂〔HP−4032(大日本イ
ンキ化学社製商品名)〕、脂環式エポキシ樹脂〔EHP
E−3150(ダイセル化学工業社製商品名)〕、アミ
ン型エポキシ樹脂〔ELM−100(住友化学社製商品
名)、YH−434L(東都化成社製商品名)〕などが
挙げられる。また、これらのエポキシ樹脂を適宜組み合
わせて用いてもよい。(a)成分の配合量は導電性樹脂
ペースト組成物に対して1.0〜90.0重量%が好ま
しい。
【0006】本発明に用いられる(b)成分である硬化
剤としては特に制限はないが、例えば、フェノール樹脂
〔H−1(明和化成社製商品名)〕、フェノールアラル
キル樹脂〔XL−225(三井東圧化学社製商品
名)〕、特殊フェノール樹脂〔PP−700−300
(日本石油化学社製商品名)〕、ジシアンジアミド(試
薬)、二塩酸ジヒドラジド〔ADH、PDH、SDH
(日本ヒドラジン工業社製商品名)〕、イミダゾール類
〔キュアゾール(四国化成社製商品名)〕などが挙げら
れる。(b)成分の配合量は導電性樹脂ペースト組成物
に対して0.01〜20.0重量%が好ましい。
【0007】本発明においては必要に応じて硬化促進剤
を添加することができる。このような硬化促進剤として
は、有機ボロン塩〔EMZ・K、TPPK(北興化学社
製商品名)〕、三級アミン類およびその塩〔DBU、U
−CAT102、106、830、840、5002
(サンアプロ社製商品名)〕、イミダゾール類〔キュア
ゾール2P4MHZ、C17Z、2PZ−OK(四国化
成社製商品名)〕などが挙げられる。硬化促進剤の配合
量は、通常導電性樹脂ペースト組成物に対して0.01
〜20.0重量%の範囲である。これら硬化剤および必
要に応じて添加される硬化促進剤は、単独で用いてもよ
く、複数種の硬化剤および硬化促進剤を適宜組み合わせ
て用いてもよい。
【0008】本発明に用いられる(c)成分である導電
性フィラーとしては特に制限はなく、各種のものが用い
られるが、例えば、金、銀、銅、ニッケル、鉄、アルミ
ニウム、ステンレス等の粉体が挙げられる。これらのう
ち、導電性に優れ、イオン性不純物の少ない銀が好まし
い。これら導電性金属粉体の形状としては、フレーク
状、樹枝状、球状、不定形などがあり、これら種々の形
状のものを組み合わせて用いることもできる。(c)成
分の配合量は導電性樹脂ペースト組成物に対して5.0
〜95.0重量%が好ましい。
【0009】本発明に用いられる(d)成分であるホウ
酸アルミニウムは、導電性樹脂ペースト組成物が硬化す
る際に惹起するボイドと呼ばれる空隙が形成されるのを
抑制する効果がある。ホウ酸アルミニウムとしては、導
電性樹脂ペースト組成物中への分散性の点から、粒径が
10μm以下の粉体であるのが好ましい。このようなホ
ウ酸アルミニウムとしては、アルボライトPF03、Y
S3(四国化成社製商品名)が挙げられる。ホウ酸アル
ミニウムの添加量は、ボイドと呼ばれる空隙形成の抑制
効果の点から、導電性樹脂ペースト組成物に対して0.
1〜5重量%、好ましくは0.5〜5重量%の範囲とさ
れる。ホウ酸アルミニウムの配合量が0.1重量%より
少ないと、ボイド抑制効果が少なく、5重量%を超える
と導電性樹脂ペースト組成物の接着性が低下し、充分な
接着強さが得られない。
【0010】本発明になる導電性樹脂ペースト組成物
は、ペースト組成物作成時の作業性および使用時の塗布
作業性をより良好ならしめるため、必要に応じて希釈剤
を添加することができる。これらの希釈剤としては、プ
チルセロソルブ、カルビトール、酢酸ブチルセロソル
ブ、酢酸カルビトール、エチレングリコールジエチルエ
ーテル、α−テルピネオールなどの比較的沸点の高い有
機溶剤、PGE(日本化薬社製商品名)、PP−101
(東都化成社製商品名)、ED−502、503、50
9(旭電化社製商品名)、YED−122(油化シェル
エポキシ社製商品名)、KBM−403、LS−797
0(信越化学工業社製商品名)、TSL−8350、T
SL−8355、TSL−9905(東芝シリコーン社
製商品名)などの1分子中に1〜2個のエポキシ基を有
する反応性希釈剤が挙げられる。
【0011】本発明になる導電性樹脂ペースト組成物に
は、さらに必要に応じてシランカップリング剤、チタン
カップリング剤等の接着力向上剤、ノニオン系界面活性
剤、フッ素系界面活性剤等の濡れ向上剤、シリコーン油
等の消泡剤、無機イオン交換体等のイオントラップ剤な
どを適宜添加することができる。本発明の導電性樹脂ペ
ースト組成物を製造するには、(a)エポキシ樹脂、
(b)硬化剤、(c)導電性フィラーおよび(d)ホウ
酸アルミニウムを、必要に応じて添加される希釈剤およ
び各種添加剤とともに一括または分割して攪拌器、らい
かい器、三本ロール、プラネタリーミキサー等の分散・
溶解装置を適宜組合せ、必要に応じて加熱して混合、溶
解、解粒混練または分散して均一なペースト状とすれば
よい。
【0012】本発明においては、さらに、上記のように
して製造した導電性樹脂ペースト組成物を用いて半導体
素子と基板とを接着した後、封止して半導体装置とする
ことができる。すなわち、本発明の導電性樹脂ペースト
組成物を用いて半導体素子をリードフレーム等の基板に
接着させるには、まず、基板上に導電性樹脂ペースト組
成物をディスペンス法、スクリーン印刷法、スタンピン
グ法などにより塗布した後、半導体素子を圧着し、その
後オーブンまたはヒートブロックなどの加熱装置を用い
て加熱硬化することにより行うことができる。さらに、
ワイヤボンド工程を経たのち、通常の方法により封止す
ることにより完成された半導体装置とすることができ
る。
【0013】
【実施例】次に、実施例により発明を詳細に説明する
が、本発明はこれによって制限されるものではない。 実施例1〜2 YDF−170(東都化成社製商品名、ビスフェノール
F型エポキシ樹脂、エポキシ当量=170)10重量部
およびYL−980(油化シェルエポキシ社製商品名、
ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量=18
5)10重量部を80℃に加熱し、1時間攪拌を続け、
均一なエポキシ樹脂溶液を得た。他方、H−1(明和化
成社製商品名、フェノールノボラック樹脂、OH当量=
106)1重量部および酢酸ブチルセロソルブ(試薬)
0.67重量部を100℃に加熱し、1時間攪拌を続
け、均一なフェノール樹脂溶液を得た。
【0014】こうして得たエポキシ樹脂溶液およびフェ
ノール樹脂溶液に、酢酸ブチルセロソルブ、2P4MH
Z(四国化成社製商品名、イミダゾール類)、TCG−
1(徳力化学研究所製商品名、銀粉)およびアルボライ
トPF03(四国化成社製商品名、ホウ酸アルミニウ
ム)を最終組成物が表1に示す配合となるように配合
(配合の単位は重量部)し、三本ロールを用いて混練し
た後、5トル( Torr )以下で10分間脱泡処理を行な
い、それぞれの導電性樹脂ペースト組成物を得た。この
導電性樹脂ペースト組成物の特性を調べ、結果を表2に
示したが、実施例1、2ともにボイドの発生が抑制され
ることが観察された。
【0015】実施例3 実施例2において、アルボライトPF03をアルボライ
トYS−3(四国化成社製商品名、ホウ酸アルミニウ
ム)に変えた以外は、実施例2と同様にして導電性樹脂
ペースト組成物を作製し、その特性を調べた。結果を表
2に示したが、実施例2と同様にボイドの発生が抑制さ
れることが観察された。
【0016】比較例1および2 実施例1において、ホウ酸アルミニウムを添加しないも
のおよび添加量を10重量部と多くしたものについて、
表1に示す配合で導電性樹脂ペースト組成物を実施例1
と同様にして作製し、その特性を調べた。結果を表2に
示したが、ホウ酸アルミニウムを添加しない比較例1で
は、ボイドの発生が大きく、ホウ酸アルミニウムの添加
量を多くした比較例2では、ボイドの発生が抑制される
が、接着性が低下し、充分な接着強さが得られなかっ
た。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】なお、上記特性の評価は下記の方法で行な
った。 (1) 粘度:EHD型回転粘度計(東京計器社製)を用い
て、25℃における粘度(Pa・s)を測定した。 (2) 接着強さ:導電性樹脂ペースト組成物をAgめっき
付銅フレーム上に約200μg塗布し、この上に2×2
mmのSiチップ(厚さ約0.4mm)を圧着し、さらに2
00℃に設定したヒートブロック上に載せ、60秒加熱
した。これを自動接着力試験器(Dege製、マイクロテス
ター)を用い、室温における剪断接着強さ(kgf/チッ
プ)を測定した。 (3) ボイド:導電性樹脂ペースト組成物をAgめっき付
銅フレーム上に約1200μg塗布し、この上に5×5
mmのSiチップ(厚さ約0.4mm)を圧着し、さらに2
00℃に設定したヒートプロック上に載せ、60秒加熱
した。これを非破壊検査装置(日立メディコ社製、軟X
線装置)を用いボイド量を測定した。
【0020】
【発明の効果】本発明の導電性樹脂ペースト組成物は、
金属フレーム、セラミック基板、有機基板などへのI
C、LSI等の半導体素子の接着に用いることができ、
特にボイドと呼ばれる接着剤層の空隙を低減することで
リフロークラックの発生を低減することができる。本発
明の導電性樹脂ペースト組成物を用いて基板を接着し、
封止することにより、リフロークラックの少ない、信頼
性の高い半導体装置が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09J 163/00 JFN H01L 21/52 E 21/321

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)エポキシ樹脂、(b)硬化剤、
    (c)導電性フィラーおよび(d)ホウ酸アルミニウム
    を含有し、該(d)ホウ酸アルミニウムの配合量を導電
    性樹脂ペースト組成物に対して0.1〜5重量%とした
    導電性樹脂ペースト組成物。
  2. 【請求項2】 半導体素子と基板とを請求項1記載の導
    電性樹脂ペースト組成物で接着した後、封止してなる半
    導体装置。
JP31107294A 1994-12-15 1994-12-15 導電性樹脂ペースト組成物および半導体装置 Pending JPH08165410A (ja)

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