JPH108007A - 接着剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リードフレームフィンガーの先端部のような
微細な部分への印刷が可能であり、またリードフレーム
とチップをマウントし接着した時、回路に悪影響を与え
る恐れのない、特に電子部品用として有用な接着剤組成
物を提供する。 【解決手段】 有機溶剤可溶性樹脂、無機フィラーおよ
び有機溶剤難溶性の樹脂フィラーを含有することを特徴
とするペースト状の接着剤組成物であり、特に樹脂フィ
ラーが、ガラス転移温度２００℃以上３５０℃以下の有
機溶剤難溶性のポリイミド粉であるペースト状の接着剤
組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマスク印刷方式で、
例えばリードフレームフィンガーの先端部のような微細
な部分に接着層を形成するのに好適である接着剤の組成
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、リードフレームに半導体素子を固
定するのに用いられている接着剤フィルムは、金型で打
ち抜いて使用されているため、バリが発生し信頼性を低
下させる問題がある。また実際に接着に関与する部分以
外のインナーリード間にも接着フィルムが張られるた
め、接着フィルムがむだであるだけでなく、接着フィル
ムの体積が大きくなるため吸湿量が増し、パッケージク
ラックが発生しやすくなる。また、ポリイミド樹脂は、
高い耐熱性を有する等特性に優れ薄膜成形材料として知
られている。ポリイミド自体は低粘度であるため、印刷
適性に欠け、その流動性が高いことからダレを生じてし
まい、微細部への印刷は不向きであった。接着剤樹脂と
フィラーを混練し、均一に分散させることで粘度を高
め、インクを作成する。それは印刷性に優れ、耐湿性及
び耐熱性を向上させており、線膨張率をリードフレーム
に近づけることにより、応力を低減させる。

【０００３】しかしながら、上記接着剤ペーストにおい
て、無機フィラーに平均粒径の大きいシリカやアルミナ
などの高弾性の物を使用した場合、リードフレームとチ
ップをマウントし接着した時、接着剤ペーストに含まれ
る無機フィラーがチップのポリイミドコートを傷つけて
いまい、回路に悪影響を与える可能性がある。また印刷
後、メタルマスクの洗浄においてそれらが版を研磨し、
劣化させる恐れがある。さらに、上記接着剤ペースト
は、接着剤層厚が小さく、ある程度の厚みを出すために
は、何層にも繰り返し印刷することを要し、精度的にも
困難である。またそれらは、抜け性、形状、接着層厚及
び接着力を十分に満足するものではなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、例えばリー
ドフレームフィンガーの先端部のような微細な部分への
印刷が可能であり、またリードフレームとチップをマウ
ントし接着した時、回路に悪影響を与える恐れのない、
特に電子部品用として有用な接着剤組成物を提供するこ
とを目的としてなされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）有機溶
剤可溶性樹脂、無機フィラーおよび有機溶剤難溶性の樹
脂フィラーを含有することを特徴とするペースト状の接
着剤組成物、（２）溶剤に対する固形分の比率（重量
比）が０．３以上３以下であり、温度２５℃ズリ速度
０．１ｒｐｍで測定した粘度が、９５０Pa・S以上１５
００Pa・S以下であることを特徴とする第（１）項記載
の接着剤組成物、（３）有機溶剤可溶性樹脂が、ガラス
転移温度が１００℃以上２５０℃以下、温度２５℃ズリ
速度２０ｒｐｍで測定した粘度が、０．５Pa・S以上２
０Pa・S以下の有機溶剤可溶性のポリイミド樹脂からな
る有機溶剤可溶性樹脂であることを特徴とする第（１）
項記載の接着剤組成物、（４）ポリイミド樹脂が、式
（１）で表されるシリコンジアミンを全ジアミンに対し
て２モル％以上、５０モル％以下含むポリイミド樹脂で
ある第（３）記載の接着剤組成物、

【化１】 （式中、Ｒ１,Ｒ２：二価の、炭素数１〜４の脂肪族基
又は芳香族基 Ｒ３,Ｒ４,Ｒ５,Ｒ６：一価の脂肪族基又は芳香族基 ｋ：１〜２０の整数） （５）無機フィラーの主成分が平均粒径０．００５〜
０．１μｍの球状シリカであり、樹脂フィラーの主成分
が平均粒径１〜３０μｍのポリイミド粉である第（１）
〜（４）項記載の接着剤組成物、（６）樹脂フィラー
が、ガラス転移温度２００℃以上３５０℃以下の有機溶
剤難溶性のポリイミド粉である第（１）〜（５）項記載
の接着剤組成物、（７）ポリイミド樹脂１００重量部に
対して平均粒径０．００５〜０．１μｍの球状シリカを
２〜２０重量部、平均粒径１〜３０μｍのポリイミド粉
を５〜５０重量部配合してなる第（５）項記載の接着剤
組成物、を提供するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明で用いる有機溶剤可溶性樹
脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれも用
いることが出来るが、半導体素子との接着が短時間の熱
圧着で行え、後熱硬化の必要もないことから、熱可塑性
樹脂であるポリイミド樹脂を使用することが好ましい。
本発明の接着剤組成物は、溶剤に対する固形分の比率が
０．３以上３以下であることが好ましい。溶剤に対する
固形分の比率が０．３未満であると、接着剤層厚を大き
くできず、好ましくない。また、溶剤に対する固形分の
比率が３を越えると粘度が上がりすぎて印刷性が悪くな
るため、好ましくない。本発明の接着剤組成物の２５℃
ズリ速度０．１ｒｐｍで測定した粘度は９５０Pa・S以
上１５００Pa・S以下であることが好ましい。粘度がこ
の下限を下回るとダレが生じ、印刷性が悪くなり、上限
をこえると、糸引き、表面平滑性の問題が出てくる。本
発明で用いる有機溶剤可溶性樹脂は、ガラス転移温度が
１００℃から２５０℃、粘度がズリ速度２０ｒｐｍで
０．５〜２０Pa・Sの範囲である溶剤可溶性のポリイミ
ド樹脂であることが好ましい。ガラス転移温度が１００
℃以下であると、ワイヤーボンディングを行うときにか
かる熱のため接着層が緩くなり、チップの安定性が悪く
なる。また、ガラス転移温度が２５０℃以上になると、
熱圧着によりチップとリードフレームを接着しているた
め流動性が悪くなることで接着力が小さくなる可能性が
ある。また、粘度がズリ速度２０ｒｐｍで０．５Pa・S
未満であると、ペースト作製時にフィラーを多く混入し
なければならず、接着力低下につながるため好ましくな
い。粘度がズリ速度２０ｒｐｍで２０Pa・Sを越えるも
のは合成が難しいく、扱いにくい点で作業性が悪いこと
から、あまり好ましくない。

【０００７】本発明で用いるポリイミド樹脂は、主たる
アミン成分及び酸成分として２，２−ビス［４−（４−
アミノフェノキシ）フェニル］プロパン（ＢＡＰＰ）、
２，５−ジメチル−Ｐ−フェニレンジアミン（２５ＤＰ
Ｘ）、１，３−ビス（アミノプロピル）テトラメチルジ
シロキサン（ＡＰＤＳ）、１，３−ビス（３−アミノフ
ェノン）ベンゼン（ＡＰＢ）、３，３´，４，４´−ビ
フェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、３，
３´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物（ＢＴＤＡ）、４，４´−オキシジフタル酸二無水
物（ＯＤＰＡ）、フタル酸二無水物（ＰＡ）を挙げるこ
とができる。本発明で用いるポリイミド樹脂は、式
（１）で示されるシリコンジアミンを全ジアミンに対し
て２モル％以上、５０モル％以下含むポリイミド樹脂で
あることが好ましい。シリコンジアミン量が２モル％未
満であると、Ｔｇが低くなり、Ｗ/Ｂ性に問題が生じ、
５０％以上になると、高温でチップとリードフレームの
熱圧着を行わなければならず、またゲル化が起こりやす
くなり、保存性がよくないと言う問題点を生ずる。

【０００８】本発明で用いる無機フィラーは好ましくは
シリカであり、樹脂フィラーは好ましくはポリイミド粉
であり、その形状は、球状で真球に近いものほど望まし
い。本発明で用いるフィラーは、平均粒径０．００５〜
０．１μｍの球状シリカの無機フィラーと、平均粒径１
〜３０μｍのポリイミド粉の樹脂フィラーとの異なる粒
径の少なくとも２種類以上のフィラーを配合して得られ
るフィラーであることが好ましい。無機フィラーのシリ
カだけを使用した場合、粒径の大きいフィラーだけを用
いると、接着層の厚みは出せるが、チップとリードフレ
ームとの接着力が低下してしまう。そこで、粒径の大き
なフィラーの配合量を減らして、より増粘性の高い粒径
の小さいフィラーを用いることで、高接着力が保たれ
る。しかし、平均粒径の大きい無機フィラーのシリカの
ような高弾性の物を使用した場合、リードフレームとチ
ップをマウントし接着した時、接着剤ペーストに含まれ
る無機フィラーがチップのポリイミドコートを傷つけて
しまい、回路に悪影響を与える可能性がある。また印刷
後、メタルマスクの洗浄においてそれらが版を研磨し、
劣化させる恐れがある。そこで無機フィラーの一部の代
わりに樹脂フィラー好ましくはポリイミド粉を使用すれ
ば、前記の欠点を克服することができる。本発明で用い
る樹脂フィラーは、ガラス転移温度２００℃以上３５０
℃以下の有機溶剤難溶性のポリイミド粉であることが特
に好ましい。また、本発明のペースト状の接着剤組成物
は、ポリイミド樹脂１００重量部に対して平均粒径０．
００５〜０．１μｍの球状シリカが２〜２０重量部及び
平均粒径１〜３０μｍのポリイミド粉が５〜５０重量部
の範囲にあってメタル印刷できる状態であることが好ま
しい。平均粒径０．００５〜０．１μｍの球状シリカを
この配合以上にすると、ペーストの糸引きが生じ、以下
だと印刷の寸法安定性が悪くなる。平均粒径１〜３０μ
ｍのポリイミド粉をこの配合以上にすると接着力が低下
してしまい、以下だと接着層の厚みがでない。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００１０】「合成例１」乾燥窒素ガス導入管、冷却
器、温度計、攪拌機を備えた四つ口フラスコに、脱水精
製したＮＭＰ１２８１．９９２ｇ入れ、窒素ガスを流し
ながら１０分間激しくかき混ぜる。次に２，２−ビス
［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン
（ＢＡＰＰ）２０９．３６２ｇ、２，５−ジメチル−Ｐ
−フェニレンジアミン（２５ＤＰＸ）２３．１５３ｇ、
１，３−ビス（アミノプロピル）テトラメチルジシロキ
サン（ＡＰＤＳ）４２．２４８ｇ、を投入し、系を６０
℃に加熱し、均一になるまでかき混ぜる。その後、系を
氷水浴で５℃に冷却し、３，３´，４，４´−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）１７１．５６
０ｇ、３，３´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）８０．５２５ｇを粉末状の
まま１５分間かけて添加し、３時間攪拌を続けた。この
間フラスコは５℃に保った。その後、窒素ガス導入管と
冷却管を外し、キシレンを満たしたディーン・スターク
管をフラスコに装着し、系にトルエン１４２．４４４ｇ
を添加した。油浴に代えて系を１７５℃に加熱し発生す
る水を系外に除いた。２．５時間加熱したところ、系か
らの水の発生は認められなくなった。冷却後この反応溶
液を大量のメタノール中に溶解させ、ポリイミド樹脂Ａ
を得た。このポリイミド樹脂（ＰＩ−１）は、ガラス転
移温度が２１５℃、温度２５℃ズリ速度２０ｒｐｍで測
定した粘度が、３．０Pa・Sであった。

【００１１】「合成例２〜３」合成例１と同様の方法
で、表１に示した組成内容によりポリイミド樹脂（ＰＩ
−２，ＰＩ−３）を合成した。得られたポリイミド樹脂
ＰＩ−１、ＰＩ−２及びＰＩ−３の物性を表１に示し
た。

【００１２】

【表１】

【００１３】「合成例４」冷却器、温度計、撹拌機を備
えた四口フラスコに脱水精製したＮＭＰ９５０ｇを入れ
攪拌する。次に４，４’−メチレンビス（フェニルイソ
シアネート）２３．０ｇ（０．０９２モル）と３，
３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
２７ｇ（０．０９２モル）を粉末状のまま添加し油浴で
系を加熱した。液温１１０℃で液がクリーム色に濁り粉
体の析出が認められた。その後液温を１３０℃に保ち５
時間加熱を続けた。冷却後この反応溶液をブフナーロー
トと濾紙を用い吸引濾過し溶剤を取り除いた後トルエン
で洗浄、乾燥し、樹脂フィラーであるポリイミド粉（Ｊ
Ｆ−１）を得た。得られたポリイミド粉は球状で、平均
粒径は４μｍであった。

【００１４】「実施例１」平均粒径０．０３μｍの球状
シリカであるアエロジルＮＡＸ５０（日本アエロジル株
式会社製）を１２０℃で１時間乾燥させシリカに吸着し
ている水分を除去した。その後、湿度２０％以上、４０
％未満、温度２５℃に管理された場所にて、ポリイミド
樹脂Ａ１００重量部に対して、アエロジルＮＡＸ５０を
１０重量部およびポリイミド粉１５重量部を混合、攪拌
した後ロールによって混練を行いフィラーを均一に分散
させ、ペースト状の接着剤組成物を得た。得られたペー
スト状の接着剤組成物をメタルマスク印刷により、４２
アロイプレート上に塗布し、８０℃〜２５０℃まで段階
をおって加熱することで、接着剤層を得た。それに半導
体素子を４００℃、１秒間圧着させた後、プッシュプル
ゲージを用いて、室温で剪断接着力を測定した。接着厚
はマイクロゲージで測定し、形状、抜け性及びフローは
表面測定顕微鏡で測定した。評価の基準は、表２の下記
のようにして行い、表２にその評価結果を示した。

【００１５】

【表２】

【００１６】「実施例２〜３」実施例１と同様にして、
表２に示した割合でポリイミド樹脂、アエロジルＮＡＸ
５０およびポリイミド粉を混合、攪拌した後ロールによ
って混練を行いフィラーを均一に分散させ、ペースト状
の接着剤組成物を得た。得られたペースト状の接着剤組
成物を実施例１と同様にして接着剤層を得た。接着力、
接着厚、形状、抜け性及びフローについて測定した結果
を、表２に示した。

【００１７】「比較例１〜４」実施例１と同様にして、
表２に示した割合でポリイミド樹脂と、アエロジルＮＡ
Ｘ５０又はポリイミド粉を混合、攪拌した後ロールによ
って混練を行いフィラーを均一に分散させ、ペースト状
の接着剤組成物を得た。得られたペースト状の接着剤組
成物を実施例１と同様にして接着剤層を得た。接着力、
接着厚、形状、抜け性及びフローについて測定した結果
を、表３に示した。

【００１８】

【表３】

【００１９】「比較例５〜７」平均粒径４〜１２μｍの
シリカであるＦＢー３０２Ｘ（電気化学工業株式会社
製）を１２０℃で１時間乾燥させシリカに吸着している
水分を除去した。その後、湿度２０％以上、４０％未
満、温度２５℃に管理された場所にて、ポリイミド樹脂
Ｂ１００重量部に対して、アエロジルＮＡＸ５０および
ＦＢ−３０２Ｘを表２に示した割合で混合、攪拌した後
ロールによって混練を行いフィラーを均一に分散させ、
ペースト状の接着剤組成物を得た。得られたペースト状
の接着剤組成物を実施例１と同様にして接着剤層を得
た。接着力、接着厚、形状、抜け性及びフローについて
測定した結果を、表４に示した。

【００２０】

【表４】

【００２１】実施例１及び比較例７についてチップマウ
ント後、チップをリードフレームから剥がし、チップの
ポリイミドコート面を顕微鏡で観察した。その影響度を
５段階で評価を行った結果を、表５に示した。

【００２２】

【表５】

【００２３】表２〜表４の結果から、フィラーとして無
機フィラー単体では接着剤組成物の接着力は十分である
が、糸引き、接着層厚が問題である。一方、フィラーと
して樹脂フィラーのみ用いた場合、抜け性、形状、接着
層厚は良であるが接着力が出ない。本発明では無機フィ
ラーと樹脂フィラーを有機溶剤可溶性樹脂に混合するこ
とで、その抜け性、形状及び接着層厚は維持され、接着
力は改善された。また、ポリイミドコート刺さりも無機
フィラーとして特に平均粒径０．００５〜０．１μｍの
球状シリカを選定することでより改善された。

【００２４】

【発明の効果】本発明では、異なる粒子径の無機フィラ
ーと樹脂フィラーを用いることで、それぞれ単体で用い
た場合の糸引き、接着剤層の山方形状を抑制し、かつ接
着力を維持することが出来、粒径の大きいフィラーをシ
リカからポリイミドに代えても、特性を維持し、回路に
悪影響を与えることのない接着剤組成物を提供すること
が出来る。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機溶剤可溶性樹脂、無機フィラーおよ
   び有機溶剤難溶性の樹脂フィラーを含有することを特徴
   とするペースト状の接着剤組成物。
2. 【請求項２】 接着剤組成物において、溶剤に対する固
   形分の比率（重量比）が０．３以上３以下であり、温度
   ２５℃ズリ速度０．１ｒｐｍで測定した粘度が、９５０
   Pa・S以上１５００Pa・S以下であることを特徴とする請
   求項１記載の接着剤組成物。
3. 【請求項３】 有機溶剤可溶性樹脂が、ガラス転移温度
   が１００℃以上２５０℃以下、温度２５℃ズリ速度２０
   ｒｐｍで測定した粘度が、０．５Pa・S以上２０Pa・S以
   下の有機溶剤可溶性のポリイミド樹脂からなる有機溶剤
   可溶性樹脂であることを特徴とする請求項１記載の接着
   剤組成物。
4. 【請求項４】 ポリイミド樹脂が、式（１）で表される
   シリコンジアミンを全ジアミンに対して２モル％以上、
   ５０モル％以下含むポリイミド樹脂である請求項３記載
   の接着剤組成物。 【化１】 （式中、Ｒ１,Ｒ２：二価の、炭素数１〜４の脂肪族基
   又は芳香族基 Ｒ３,Ｒ４,Ｒ５,Ｒ６：一価の脂肪族基又は芳香族基 ｋ：１〜２０の整数）
5. 【請求項５】 無機フィラーの主成分が平均粒径０．０
   ０５〜０．１μｍの球状シリカであり、樹脂フィラーの
   主成分が平均粒径１〜３０μｍのポリイミド粉である請
   求項１、２、３、又は４記載の接着剤組成物。
6. 【請求項６】 樹脂フィラーが、ガラス転移温度２００
   ℃以上３５０℃以下の有機溶剤難溶性のポリイミド粉で
   ある請求項１、２、３、４、又は５記載の接着剤組成
   物。
7. 【請求項７】 ポリイミド樹脂１００重量部に対して平
   均粒径０．００５〜０．１μｍの球状シリカを２〜２０
   重量部、平均粒径１〜３０μｍのポリイミド粉を５〜５
   ０重量部配合してなる請求項５記載の接着剤組成物。