JPH107763A - 導電性樹脂ペースト - Google Patents

導電性樹脂ペースト

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JPH107763A
JPH107763A JP16728096A JP16728096A JPH107763A JP H107763 A JPH107763 A JP H107763A JP 16728096 A JP16728096 A JP 16728096A JP 16728096 A JP16728096 A JP 16728096A JP H107763 A JPH107763 A JP H107763A
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JP
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JP16728096A
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English (en)
Inventor
Yutaka Matsuda
豊 松田
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Publication date
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペースト硬化時に発生するガスが極めて少な
く、基材、チップ表面等の汚染が少なく、耐半田クラッ
ク性に優れたダイボンディング用樹脂ペーストを提供す
ること。 【解決手段】 (A)銀粉、(B)式(1)で示される
ビスフェノールF型エポキシ化合物(b1)と式(2)
で示されるエポキシ化合物(b2)において、(b1)
+(b2)の合計量中に、式(1)のn=0の化合物を
90〜98重量%、式(2)の化合物を2〜10重量%
含むエポキシ化合物、(C)硬化剤、(D)イオン捕捉
剤、(E)モノエポキシ化合物及び/又は溶剤からなる
ことを特徴とする導電性樹脂ペースト。 【化1】 【化2】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、IC、LSI等の
半導体素子を基板等に接着する樹脂ペーストに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年のエレクトロニクス産業の著しい発
展に伴い、トランジスタ、IC、LSI、超LSIと半
導体素子における回路の集積度は急激に増大している。
このため、半導体素子の大きさも、従来長辺が数mm程
度だったものが10数mmと飛躍的に増大している。
又、リードフレームは従来の42アロイから、熱伝導性
も良く安価である銅材が主流となりつつある。一方、半
導体製品の実装は表面実装法になり、しかも高密度実装
化のため半導体製品自体の大きさは小さく、且つ薄くな
ってきている。このような半導体製品の動向に従い、半
導体製品の構成材料に対する要求性能も変化してきてお
り、半導体素子と金属フレームを接合するダイボンディ
ング用樹脂ペーストに対しても、従来要求されていた接
合の信頼性のみならず、大型チップと銅フレームの熱膨
張率の差に基づく熱応力を吸収緩和する応力緩和特性、
更に薄型パッケージでの表面実装に基づく耐半田クラッ
ク特性が要求され始めている。
【0003】この様な耐半田クラック性のダイボンディ
ング用樹脂ペーストの条件としては、低応力性、低吸水
性、低汚染性の様な項目があげられる。これらの項目の
うち、低応力性、低吸水性に関しては樹脂、硬化剤、添
加剤等広汎にわたる研究開発がなされており実用化され
ている。一方、汚染性に関しては、一般にダイボンディ
ング用樹脂ペーストは、樹脂と無機充填材から構成され
ているが、塗布作業性を考慮するためにペーストの粘度
が限定される。樹脂は元来粘稠な液体、又は固形である
ため、ペースト化するには希釈剤を加え低粘度化する必
要がある。その希釈剤としては、例えば、モノエポキ
シ、脂肪族ポリエポキシ等の反応性希釈剤、又は溶剤で
代表される非反応性希釈剤がある。反応性希釈剤の場合
においては、ペーストの硬化中にアウトガスとして一部
が揮散し、基板、チップ表面等を汚染し易く、更に封止
樹脂組成物で封止したときの封止樹脂と基板やチップ表
面との密着性が悪くなり、封止樹脂組成物やペーストに
採用されている低応力性が生かされず、ストレスがかか
った時の界面剥離やパッケージクラックが起きやすくな
るという欠点があった。又、半田クラック性とは関係な
いが、反応性希釈剤は、揮発し易く一般に作業環境に難
点がある。このため硬化時に排気を十分にしなければな
らない等の問題があり、環境面で好ましくない。一方、
非反応性希釈剤を用いる場合は、基板、チップへの汚染
は殆どないが、ペースト層にボイドが発生し易い、ペー
スト厚みが一定しない等の問題があった。更に、樹脂ペ
ーストに添加する希釈剤、溶剤を極力少なくするため
に、例えば、ペーストに用いる樹脂の一成分であるエポ
キシ樹脂の純度を高くし、即ち1核体の量を多くする手
段がある。この様に1核体の多いエポキシ樹脂を用いた
ペーストは低粘度となり、可能な限り希釈剤、溶剤の添
加量を減少できるが、1核体の量を多くすべく純度を高
くし過ぎると、保存中に1核体が析出して実用上問題が
生じるおそれがある。又、液状エポキシ樹脂、液状の硬
化剤、銀粉及びその他の成分の組み合わせがあるが、一
般にリードフレームにペーストを塗布する時に糸引き不
良が発生し易く、実際の作業に適用するには問題があっ
た。従って希釈剤、又は溶剤を添加しないか、或いは極
く少量の希釈剤及び/又は溶剤のみを添加する低汚染性
で、且つ耐半田クラック性に優れたペーストの開発が望
まれていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、低汚染性及
び耐半田クラック性に優れたダイボンディング用樹脂ペ
ーストを提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)銀粉、
(B)式(1)で示されるビスフェノールF型エポキシ
化合物(b1)と式(2)で示されるエポキシ化合物
(b2)において、(b1)+(b2)の合計量中に、
式(1)のn=0の化合物を90〜98重量%、式
(2)の化合物を2〜10重量%含むエポキシ化合物、
(C)硬化剤、(D)イオン捕捉剤、(E)モノエポキ
シ化合物及び/又は溶剤からなることを特徴とする導電
性樹脂ペーストである。
【化3】
【0006】
【化4】 式(1)のn=0の化合物が90重量%未満だと、エポ
キシ化合物の分子量が大きくなり、これを用いたペース
トの粘度が高くなるので、作業性を良くするためには、
モノエポキシ化合物及び/又は溶剤を多量に添加する必
要がある。これにより、ペースト硬化時に発生するガス
が、基板、チップ表面等を汚染し、耐半田クラック性に
悪影響を及ぼすので好ましくない。又、98重量%を越
えると、1核体の結晶化が起こり、作業性を著しく低下
させるので好ましくない。式(2)のエポキシ化合物が
2重量%未満だと、前述したように1核体の結晶化が起
こり、又、10重量%を越えると、式(2)から抽出さ
れる塩素量が著しく多くなり、半導体素子表面のアルミ
配線腐食を引き起こす原因となり、好ましくない。本発
明のエポキシ化合物は、導電性樹脂ペーストの用途にと
っては、好ましくない塩素を含むエポキシ化合物を2〜
10重量%含ませることにより、結晶化を防止しペース
トの低粘度化を計るものであり、塩素を含むエポキシ化
合物の悪影響を防止するため、イオン捕捉剤を添加する
ものである。本発明においては、必要によって低汚染
性、耐半田クラック性、作業性を損なわない範囲で、低
分子量の他のエポキシ化合物を添加しても良い。全樹脂
ペースト中のエポキシ樹脂量は15〜40重量%が好ま
しい。
【0007】本発明に用いる銀粉は、電子電気部品に使
用するためハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等のイ
オン性不純物量が10ppm以下であることが望まし
い。又、形状としてはフレーク状、樹枝状或いは球状の
ものを単独或いは混合して用いることができる。更に粒
径に関しては通常平均粒径が2〜10μm、最大粒径は
50μm以下程度のものが好ましく、比較的細かい銀粉
と粗い銀粉を混合して用いるのが好ましい。ペーストの
硬化物の導電性及びペーストの塗布作業性を考慮する
と、全樹脂ペースト中の銀粉の量は、60〜85重量%
が好ましい。60重量%未満だとペーストの硬化物の導
電性が低下し、85重量%を越えるとペーストの粘度が
高くなり過ぎ、塗布作業性が悪化するので好ましくな
い。
【0008】本発明で用いる硬化剤としては、フェノー
ルノボラック樹脂類、1,8−ジアザビシクロ〔5,
4,0〕ウンデセン−7のフェノール塩、ポリアミド、
芳香族或いは脂肪族ポリアミン、ジシアンジアミド、ジ
ヒドラジド類、マレオニトリル誘導体等の潜在性アミン
化合物、イミダゾール等がある。又、必要により、トリ
フェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテト
ラフェニルボレート等の硬化促進剤を添加してもよい。
これらの硬化剤は、全樹脂ペースト中に、0.01〜2
重量%含むものが好ましい。
【0009】本発明に用いるイオン捕捉剤は、燐酸、有
機酸アニオン、ハロゲンアニオン、アルカリ金属カチオ
ン、アルカリ土類金属カチオン等を捕捉することにより
イオン性不純物を減少させるものであり、アルミニウム
の腐食反応を防止するものである。イオン捕捉剤として
は、例えば、BiOX(OH)Y(NO3Z〔ここで、
X=0.9〜1.1、Y=0.6〜0.8、Z=0.2
〜0.4〕、Mg4.3Al2(OH)12.6CO3・3.5
2O、Sb25・2H2O、SbSiVBiWX(O
H)Y(NO3Z・nH2O〔ここで、V=0.1〜
0.3、W=1.5〜1.9、X=4.1〜4.5、Y
=1.2〜1.6、Z=0.2〜0.3、n=1〜2〕
等が挙げられ、これらの内ではBiOX(OH)Y(NO
3Z(HSiO 3)、Sb25・2H2Oが陰イオンを選
択的に捕捉するためより好ましく、これらは単独でも混
合して用いてもよい。又これらのものは市場より容易に
入手できる。このイオン捕捉剤は、全樹脂ペースト中に
0.1〜5.0重量%含むものが好ましい。0.1重量
%未満だと、イオン性不純物を減少させる効果が得られ
ず、一方、5.0重量%を越えると、エポキシ樹脂の硬
化性に悪影響を及ぼすおそれがある。
【0010】本発明で用いるモノエポキシ化合物として
は、例えば、n−ブチルグリシジルエーテル、バーサテ
ィック酸グリシジルエステル、スチレンオキサイド、エ
チルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジル
エーテル、クレジルグリシジルエーテル、ブチルフェニ
ルグリシジルエーテル等が挙げられ、これらはの通常エ
ポキシ化合物の反応性希釈剤として用いられるものであ
る。これらは単独でも混合して用いても差し支えない。
【0011】本発明に用いる溶剤は、接着剤として塗布
する際に容易に揮散せず、且つBステージ化の時に、ほ
ぼ完全に揮散してしまうことが好ましい。溶剤の沸点
は、125〜250℃のものが上記特性を満足するもの
として好ましい。例えば、エステル類、ケトン類、グリ
コールエーテル類、グリコールエーテルエステル類、ラ
クトン類、芳香族類、脂肪族類等が挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。更にモノエポキシ化合物
と溶剤は混合して用いてもよい。これらのモノエポキシ
化合物及び/又は溶剤の合計量は、全樹脂ペーストの5
重量%未満が好ましい。この合計量が5重量%を越える
と耐半田クラック性の低下、又は硬化時のボイド発生等
に悪影響を及ぼすおそれがある。本発明においては、必
要に応じて可撓性付与剤、消泡剤、カップリング剤等を
用いることもできる。本発明の製造方法には、例えば各
成分を予備混合した後、三本ロールを用いて混練し、混
練後真空下脱泡し銀ペーストを得る等がある。
【0012】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明
する。なお配合割合は、重量部である。 実施例1〜5 ・平均粒径3μmのフレーク状銀粉(a成分)。 ・ビスフェノールFとエピクロルヒドリンとの反応によ
り得られる前記式(1)のn=0のエポキシ化合物(b
1成分)と前記式(2)に示すエポキシ化合物(b2成
分)の混合物である液状エポキシ化合物 ・硬化剤として1,8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕
ウンデセン−7のフェノール塩(c成分) ・イオン捕捉剤としてBiO(OH)(NO3)(HS
iO3)とSb25・2H2Oの重量割合が7:3のもの
(d成分) ・粘度調整用としてフェニルグリシジルエーテル(e1
成分)又はブチルセルソルブアセテート(e2成分) を表1に示す割合で配合し、三本ロールで充分に混練、
脱泡後、導電性樹脂ペーストを得て、各種性能を評価し
た。評価結果を表1に示す。
【0013】比較例1〜3 表2に示す割合で配合し、実施例と同様にして導電性樹
脂ペーストを得て、実施例と同様にして各種性能を評価
した。評価結果を表2に示す。
【0014】評価方法 粘 度 :25℃でE型粘度計を用いて回転数2.5
rpmでの粘度を測定した。 体積抵抗率:スライドガラス上にペーストを幅4mm、
厚さ30μmに塗布し、160℃のオーブン中で120
分間硬化した後硬化物の体積抵抗率を測定した。 接着強度 :ペーストを用いて、2×2mmのシリコン
チップを銅フレームにマウントし、160℃のオーブン
中で120分間硬化した。硬化後プッシュプルゲージを
用い250℃での熱時ダイシェア強度(吸水前)を測定
した。又硬化後のサンプルを85℃、相対湿度85%、
72時間吸水処理し240℃での熱時ダイシェア強度
(吸水後)を測定した。 吸 水 率:テフロンシート上にペーストを50×50
×0.1mmになるように塗布し200℃のオーブン中
で60分間硬化した後、85℃、相対湿度85%、72
時間吸水処理を行ない、処理前後の重量変化より吸水率
を算出した。 ボ イ ド:リードフレームに10mm×10mmのガ
ラスチップをマウントし硬化後、外観でボイドをチェッ
クした。被着面積の15%以下のボイドならば良好、1
5%を越えるものを不良とした。 保 存 性:ペーストを−15℃の冷凍庫に2週間保存
した後解凍を行ない、ペーストが結晶化しているものを
不良とした。 耐パッケージクラック性:スミコンEME−7320
(住友ベークライト(株)・製)の封止材料を用い、下
記の条件で成形したパッケージを85℃、相対湿度85
%、168時間吸水処理した後、IRリフロー(240
℃、10秒)にかけ、断面観察により内部クラックの数
を測定し耐パッケージクラック性の指標とした。 パッケージ :80pQFP(14×20×2mm厚さ) チップサイズ :7.5×7.5mm(アルミ配線のみ) リードフレーム :42アロイ 成 形 :175℃、2分間 ポストモールドキュア :175℃、4時間 全パッケージ数 :12 半田耐湿性試験:封止したテスト用素子を85℃、相対
湿度85%の環境下で72時間処理し、その後260℃
の半田槽に10秒間浸漬後プレッシャークッカー試験で
(125℃、相対湿度100%)を行い、回路のオープ
ン不良(50%不良時間)を測定した。
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【発明の効果】本発明は、反応性希釈剤、溶剤の含有量
が極めて少ないため、硬化時のアウトガスによる基材の
汚染が殆どなく、且つ硬化物層にボイドの発生もなく、
耐半田クラック性及び半田耐湿性に優れるものである。
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 // H01L 21/52 H01L 21/52 E

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)銀粉、(B)式(1)で示される
    ビスフェノールF型エポキシ化合物(b1)と式(2)
    で示されるエポキシ化合物(b2)において、(b1)
    +(b2)の合計量中に、式(1)のn=0の化合物を
    90〜98重量%、式(2)の化合物を2〜10重量%
    含むエポキシ化合物、(C)硬化剤、(D)イオン捕捉
    剤、(E)モノエポキシ化合物及び/又は溶剤からなる
    ことを特徴とする導電性樹脂ペースト。 【化1】 【化2】
JP16728096A 1996-06-27 1996-06-27 導電性樹脂ペースト Pending JPH107763A (ja)

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WO1999060070A1 (fr) * 1998-05-19 1999-11-25 Sony Chemicals Corp. Adhesif et materiau de circuit mettant en application cet adhesif
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US8017661B2 (en) 2006-11-20 2011-09-13 Toagosei Co., Ltd. Inorganic anion exchanger composed of bismuth compound and resin composition for electronic component encapsulation using the same

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