JPH09194813A - 導電性樹脂ペースト組成物及び半導体装置 - Google Patents

導電性樹脂ペースト組成物及び半導体装置

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JPH09194813A
JPH09194813A JP921396A JP921396A JPH09194813A JP H09194813 A JPH09194813 A JP H09194813A JP 921396 A JP921396 A JP 921396A JP 921396 A JP921396 A JP 921396A JP H09194813 A JPH09194813 A JP H09194813A
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JP
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epoxy resin
paste composition
conductive
conductive resin
resin
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JP921396A
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Masao Kawasumi
雅夫 川澄
Mitsuo Yamazaki
充夫 山崎
Kazuhiko Yamada
和彦 山田
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Hitachi Chemical Co Ltd
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    • 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

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電性樹脂ペースト組成物を用いたダイボン
ディングにおいて、引き剥がし強度を改善し、かつ、水
分吸着の少ない接着剤層を形成できる導電性樹脂ペース
ト組成物。 【解決手段】(A)構造式が化1の(I)で表される成
分を10重量%以上含むエポキシ樹脂、(B)硬化剤及
び(C)導電性フィラーを含む導電性樹脂ペースト組成
物。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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
組成物及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、はんだ、導電性樹脂ペースト組
成物などが知られているが、作業性及び低コスト化の点
から、導電性樹脂ペースト組成物が広く使用されるよう
になっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、導電性樹脂ペ
ースト組成物を用いた場合、引き剥がし強度がAu−S
i共晶やはんだに比べて劣るという問題があった。ま
た、はんだ実装は、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はんだ付けする面付け実装
法が主流となっているが、はんだ実装には、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、パッケージが200℃以上の高温に加熱されるた
め、パッケージ内部、特に接着剤層中または封止材中に
含まれる水分が気化してダイパッドと封止材の間に回り
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欠点があった。本発
明は、導電性樹脂ペースト組成物を用いたダイボンディ
ングにおいて、引き剥がし強度を改善し、かつ、水分吸
着の少ない接着剤層を形成できる導電性樹脂ペースト組
成物を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
について鋭意検討し、エポキシ樹脂系の導電性樹脂ペー
スト組成物において、エポキシ樹脂として、構造式が、
化2の(I)で表されるエポキシ樹脂を配合することに
より、上記課題が解決できることを見出し、本発明に到
達した。すなわち、本発明は、(A)構造式が化2の
(I)で表される成分を10重量%以上含むエポキシ樹
脂、(B)硬化剤及び(C)導電性フィラーを含む導電
性樹脂ペースト組成物である。
【化2】 この導電性樹脂ペースト組成物により半導体素子と基板
とを接着した後、封止して半導体装置とする。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の導電性樹脂ペースト組成
物をペーストとするため、通常有機溶剤又は反応性希釈
剤を用いる。有機溶剤又は反応性希釈剤の量は、
(A)、(B)、(C)の各成分及びこれを含むペース
ト全体にたいして、1〜30重量%の範囲で使用するこ
とが好ましい。構造式が化2の(I)で表されるエポキ
シ樹脂としては、nが0又は1のエポキシ樹脂を用いる
のが好ましい。nが2〜5の場合には、固形樹脂となる
ため、有機溶剤又は反応性希釈剤の必要量が増え、ペー
ストの耐熱性が低下する。構造式が化2の(I)で表さ
れるエポキシ樹脂としては、三井東圧化学株式会社の商
品名で、EXL−23、EXL−24が挙げられる。構
造式が化2の(I)で表されるエポキシ樹脂のほかに、
他のエポキシ樹脂を併用してもよい。併用するエポキシ
樹脂としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有す
るエポキシ樹脂が好ましい。このようなエポキシ樹脂と
しては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフ
ェノールAD型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、ナ
フタレン骨格を有するエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹
脂、アミン型エポキシ樹脂、レゾルシン型エポキシ樹
脂、ネオペンチルグリコール型エポキシ樹脂、ヘキサン
ディネルグリコール型エポキシ樹脂、エチレン・プロピ
レングリコール型エポキシ樹脂などが挙げられる。これ
らのエポキシ樹脂の市販品を例示すると、フェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂としては、大日本インキ化学工
業株式会社の商品名N−730S、ダウケミカル社の商
品名Quatrex−2010、クレゾールノボラック
型エポキシ樹脂としては、東都化成株式会社の商品名Y
DCN−702、日本化薬株式会社の商品名EOCN−
100、ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、旭
化成工業株式会社の商品名AER−X8501、油化シ
ェルエポキシ株式会社の商品名YL−980、ビスフェ
ノールF型エポキシ樹脂としては、東都化成株式会社の
商品名YDF−170、ビスフェノールAD型エポキシ
樹脂としては、三井石油化学工業株式会社の商品名R−
1710、多官能エポキシ樹脂としては、日本化薬株式
会社の商品名EPPN−501、ダウケミカル社の商品
名TACTIX−742、三井石油化学工業株式会社の
商品名VG−3101、油化シェルエポキシ株式会社の
商品名1032S、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹
脂としては、大日本インキ化学工業株式会社の商品名H
P−4032、脂環式エポキシ樹脂としては、ダイセル
化学工業株式会社の商品名PE−3150、アミン型エ
ポキシ樹脂としては、住友化学工業株式会社の商品名E
LM−100、東都化成株式会社の商品名YH−434
l、レゾルシン型エポキシ樹脂としては、ナガセ化成工
業株式会社の商品名デナコールEX−201、ネオペン
チルグリコール型エポキシ樹脂としては、ナガセ化成工
業株式会社の商品名デナコールEX−211、ヘキサン
ディネルグリコール型エポキシ樹脂としては、ナガセ化
成工業株式会社の商品名デナコールEX−212、エチ
レン・プロピレングリコール型エポキシ樹脂としては、
ナガセ化成工業株式会社の商品名デナコールEX−81
0、811、850、851、821、830、83
2、841、861が挙げられる。これらのエポキシ樹
脂を適宜組合わせて用いてもよい。構造式が化2の
(I)で表されるエポキシ樹脂と併用するエポキシ樹脂
は、全エポキシ樹脂のうち、0〜90重量%とするのが
好ましく、0〜50重量%とするのがより好ましい。併
用するエポキシ樹脂の配合割合が、90重量%より多く
なると、引き剥がし強度を向上させる効果及び接着剤層
への水分吸着低減させる効果が小さくなる。導電性樹脂
ペースト組成物中のエポキシ樹脂は、1.0〜90重量
%、より好ましくは5〜50重量%となるように配合す
る。
【0006】本発明に用いられる硬化剤(B)には、特
に制限はないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、
フェノールアラルキル樹脂、特殊フェノール樹脂、ジシ
アンジアミド、二塩酸ジヒドラジド等が挙げられる。こ
れらの市販品を例示すると、フェノールノボラック樹脂
としては、明和化成株式会社の商品名H−1、フェノー
ルアラルキル樹脂としては、三井東圧化学株式会社の商
品名XL−225、特殊フェノール樹脂としては、日本
石油化学株式会社の商品名PP−700−300、、二
塩酸ジヒドラジドとしては、日本ヒドラジン工業株式会
社の商品名ADH、PDH、SDH等が挙げられる。こ
れらの中で、接着剤層への水分吸着低減させる効果のあ
るフェノールノボラック樹脂とフェノールアラルキル樹
脂が好ましい。硬化剤(B)の配合量は、エポキシ樹脂
100重量部に対して0.01〜90重量部が好まし
く、0.1〜50重量部がより好ましい。
【0007】さらに、本発明の導電性樹脂ペースト組成
物には必要に応じて硬化促進剤を添加する。硬化促進剤
としては、有機ボロン塩、三級アミン類及びその塩、イ
ミダゾール類等が挙げられる。これらの市販品を例示す
ると、有機ボロン塩としては、北興化学工業株式会社の
商品名EMZ・K、TPPK、三級アミン類及びその塩
としては、サンアプロ株式会社の商品名DBU、U−C
AT102、106、830、840、5002、イミ
ダゾール類としては、四国化成株式会社の用品名キュア
ゾール、2P4MHZ、C17Z、2PZ−OK等が挙
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30.0重量%以下の量とされる。
硬化剤及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、複数種の硬化剤及び及び硬化促進剤を適
宜組合わせて用いてもよい。
【0008】本発明に用いられる導電性フィラー(C)
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合
わせて用いることもできる。導電性フィラー(C)の配
合量は、導電性樹脂ペースト組成物に対して5.0〜9
5.0重量%が好ましく、20.0〜80.0重量%が
より好ましい。
【0009】本発明になる導電性樹脂ペースト組成物に
は、ペースト組成物の作成時の作業性及び使用時の塗布
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、ブ
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
テル又はα−テルピネオールなどの比較的沸点の高い有
機溶剤、若しくは、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。1分子中に1〜2個
のエポキシ基を有する反応性希釈剤の市販品を例示する
と、日本化薬株式会社の商品名PGE、東都化成株式会
社の商品名PP−101、旭電化工業株式会社の商品名
ED−502、503、509、油化シェルエポキシ株
式会社の商品名YED−122、信越化学工業株式会社
の商品名KBM−403、LS−7970、東芝シリコ
ーン株式会社の商品名TSL−8350、TSL−83
55、TSL−9905等が挙げられる。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。
【0010】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)
導電性フィラーを、必要に応じて用いられる希釈剤及び
各種添加剤とともに、一括または分割して撹拌器、らい
かい器、3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わせ、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。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、封止することにより半導体装置と
する。本発明の導電性樹脂ペースト組成物を用いた半導
体素子をリードフレーム等の基板への接着は、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、スタンピング法等により塗布した後、半
導体素子を圧着し、その後オーブン、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。
【0011】
【実施例】次に、実施例により本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
施例及び比較例でエポキシ樹脂の硬化剤は、以下のよう
にして調製したフェノール樹脂を用いた。 フェノール樹脂溶液の調製 水酸基当量106のフェノールノボラック樹脂(明和化
成株式会社の商品名H−1を用いた)2重量部及び希釈
剤としてエポキシ当量が230のアルキルフェニルグリ
シジルエーテル(東都化成株式会社の商品名PP−10
1を用いた)3重量部を、100℃に加熱し、1時間撹
拌を続け、均一なフェノール樹脂溶液を得た。
【0012】実施例1〜3並びに比較例 エポキシ樹脂、フェノール樹脂溶液、硬化促進剤(イミ
ダゾール類、四国化成株式会社の商品名2P4MHZを
用いた)、希釈剤(前記フェノール樹脂溶液の調製で用
いたPP−101)及び導電性フィラーとして銀粉(徳
力化学研究所の商品名TCG−1を用いた)を、表1に
示す配合割合(単位:重量部)で混合し、3本ロールを
用いて混練した後、6.7hPa以下に減圧して10分
間脱泡処理して導電性樹脂ペースト組成物を得た。
【0013】
【表1】
【0014】得られた導電性樹脂ペースト組成物につい
て、粘度、接着強度、ピール強度及び吸水率を調べた。
その結果を表2に示す。
【0015】試験方法は次の通りである。 (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)を測定する。 (2)接着強さ:導電性樹脂ペースト組成物を銀めっき
付銅フレーム上に約200μg塗布し、この上に2mm
×2mmのSiチップ(厚さ約0.4mm)を圧着し、
さらに200℃に設定したヒートブロック上に載せ、6
0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
(kg/チップ)を測定する。 (3)ピール強度:導電性樹脂ペースト組成物を42ア
ロイ上に約3.2mg塗布し、この上に8mm×8mm
のSiチップ(厚さ0.4mm)を圧着し、さらに20
0℃に設定したヒートブロック上に載せ、60秒加熱し
た。これを自動接着力装置(自社製)を用い、240℃
における引き剥がし強さ(kg/チップ)を測定する。 (4)吸水率:導電性樹脂ペースト組成物をフッ素樹脂
板の上に約0.1mmの厚さで塗布し、180℃に設定
したオーブンに1時間入れ硬化させる。これをフッ素樹
脂板から剥がし、3cm×3cmの大きさに切り出し試
料を作成する。試料を120℃で16時間保持して乾燥
し(前処理)、重量(W1)を測定する。重量測定後8
5℃85%の恒温恒湿槽に48時間入れ重量(W2)を
測定する。そして、(W2)を(W1)で除して吸水率
(100分率)を求める。
【0016】
【表2】
【0017】表2の結果から、本発明の導電性樹脂ペー
スト組成物によって接着した半導体素子は、ピール強度
が大であり、吸水率も低いことが確認された。一方、前
記化2に示す構造式のエポキシ樹脂を用いていない比較
例の導電性樹脂ペースト組成物によって接着した半導体
素子は、ピール強度が小さく、吸水率も高いことがわか
る。
【0018】
【発明の効果】本発明の導電性樹脂ペースト組成物によ
れば、金属フレーム、セラミックス基板、有機基板など
へのIC、LSI等の半導体素子を強固に接着でき、ま
たはんだリフロー時のペースト層の剥離を抑えることが
できるため、リフロークラックの発生を低減し、半導体
装置としての信頼性を向上させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 H01B 1/20 H01B 1/20 A H01L 21/52 H01L 21/52 E H05K 1/09 H05K 1/09 D

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)構造式が化1の(I)で表される
    成分を10重量%以上含むエポキシ樹脂、(B)硬化剤
    及び(C)導電性フィラーを含む導電性樹脂ペースト組
    成物。 【化1】
  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。
JP921396A 1996-01-23 1996-01-23 導電性樹脂ペースト組成物及び半導体装置 Pending JPH09194813A (ja)

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