JPS6183250A - 電子部品用導電性ペ−スト組成物 - Google Patents

電子部品用導電性ペ−スト組成物

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JPS6183250A
JPS6183250A JP59205254A JP20525484A JPS6183250A JP S6183250 A JPS6183250 A JP S6183250A JP 59205254 A JP59205254 A JP 59205254A JP 20525484 A JP20525484 A JP 20525484A JP S6183250 A JPS6183250 A JP S6183250A
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conductive paste
diamine
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JP59205254A
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Kazumasa Igarashi
一雅 五十嵐
Naoki Inoue
直樹 井上
Katsuhiko Yamaguchi
勝彦 山口
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、導電性接着剤、電極材等として用いられる
電子部品用導電性ペースト組成物に関するものである。
〔背景技術〕
最近、半導体装置の組立てにおいて、半導体素子を、セ
ラミック基板やアルミニウム基板に形成された導体層上
あるいはステムやリードフレーム等からなる基板上に接
着固定するための接着剤、いわゆるグイボンディング用
接着剤として、ポリイミド系樹脂をバインダーとするポ
リイミド系銀ペーストが用いられるようになってきた。
このポリイミド系銀ペーストは、従来がらこの種の接着
剤として用いられているエポキシ樹脂をバインダーとす
るlエポキシ樹脂銀ペーストに比べて、耐熱性、耐湿性
に優れた銀ペースト硬化体接着剤層を形成できる。
しかしながら、このポリイミド系銀ペーストを用いた場
合には、接着剤層の厚みを5〜20μm以下としなけれ
ば上記接着固定に必要な充分な接着力が得られず、この
ため接着剤層の厚膜化が困難であるという欠点があった
。これは、この銀ペーストが、ポリイミド前駆体として
ポリアミド酸を用いており、このポリアミド酸が厚膜形
成能に欠けるため、ポリイミド系銀ペーストから形成さ
れる銀ペースト硬化体は、その厚みが上記範囲を超えた
厚膜部分でポリイミド系樹脂の一部が粒子状に樹脂化し
て粉化状を呈し、バインダーとしての機能を果たさなく
なるのである。すなわち、銀ペースト硬化体の厚膜部分
の強度が低下するため、接着剤層全体の凝結力が低下す
るのである。このような問題は、ダイボンディング用接
着剤のみならず、チップ部品の端面外部電極材、水晶発
振子の水晶振動子固定兼電極用接着剤等に用いる場合に
同様にも生じていた。
このようなポリイミド系銀ペーストの厚膜形成性を改善
することができれば、この銀ペーストを用いて形成され
る接着剤層の厚膜化が可能なだけでなく、その優れた耐
熱性や耐湿性を生がして導電性樹脂として用途を拡大す
ることができる。
〔発明の目的〕
この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、厚
膜形成能を有する電子部品用導電性ペースト組成物の提
供をその目的とする。
〔発明の開示〕
上記の目的を達成するため、この発明の電子部品用導電
性ペースト組成物は、ポリイミド系樹脂の前駆体を主成
分とし、有機溶媒と導電性充填剤とを含むペースト組成
物であって、上記ポリイミド樹脂の前駆体を、下記のA
成分99〜80モル%とB成分1〜20モル%からなる
ジアミノ化合物と、芳香族テトラカルボン酸エステルと
を不活性溶媒中に等モルもしくは略等モル溶解し加熱し
 ・て反応させることにより得られるイミド環含有低分
子量重合体で構成するものである。
A : (al下記の一般式(1)で表される芳香族4
核体ジアミン (bl上記(a)およびB成分以外の分子内にケイ素原
子を含まないジアミン からなるジアミン。
ただし、ta+と(b)の相互のモル比は100:0〜
70 : 30である。
B:下記の一般式(2)で表されるジアミノシロキサン すなわち、この発明は、有機溶媒に対する親和性をもつ
前記一般式(1)の芳香族4核体ジアミンと、半導体素
子表面に対する接着性の高い上記一般式(2)のジアミ
ノシロキサンとを併用し、これらジアミンと、ジアミン
に対して鋭敏に反応する芳香族テトラカルボン酸二無水
物ではなくそれよりもやや反応性の低いエステルとを不
活性溶媒中に溶解し加熱処理を施すことにより、ポリア
ミド酸よりも著しく厚膜形成能に冨み、かつ低分子量体
であって溶解性のよい分子量200000以下の、イミ
ド環を含む重合体(縮合部分が全てイミド化したポリイ
ミド、一部未閉環部分を残し残余がイミド化したポリイ
ミド−ポリアミド酸構造のポリマーもしくはオリゴマー
)を生成させ、これをポリイミド前駆体として用いるこ
とにより、導電性ペースト組成物硬化体層の厚膜化を可
能にするものである。また、上記イミド環含有低分子量
重合体は、上記のように、ポリアミド酸に比べて分子量
が低く、イミド環を有しているにもかかわらず溶解性に
富むため、導電性ペースト組成物中の濃度を、ポリアミ
ド酸を使用する従来のものに比べて高濃度に設定するこ
とができる。したがって、従来のような、ポリアミド酸
の濃度不足に起因するペーストのチクソトロピー性(揺
変性)不足から生じる操業性の悪化等の現象の発生を防
止しうるという付随的効果も得られるようになる。
この発明は、このように、イミド環含有低分子量重合体
を用いる点が特徴である。このようなイミド環含有低分
子量重合体は、上記式(11で表される芳香族4核体ジ
アミン(A成分)99〜80モル%と上記式(2)で表
されるジアミノシロキサン(B成分)1〜20モル%と
からなるジアミノ化合物と、芳香族テトラカルボン酸エ
ステルとを不活性溶媒中に等モルもしくは略等モル溶解
し加熱しく9) て反応させることにより得られる。
上記芳香族4核体ジアミンとして好適なものは、2.2
−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロ
パンがあげられる。それ以外の好ましい代表例として、
2,2−ビス〔3−メチル−4−(4−アミノフェノキ
シ)フェニル〕プロパン、2.2−ビス〔3−クロロ−
4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、1
.1−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕
エタン、1,1−ビス〔3−メチル−4−(4−アミノ
フェノキシ)フェニルコメタン、1,1−ビス〔3−ク
ロロ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン
、1.1−ビス〔3,5−ジメチル−4−(4−アミノ
フェノキシ)フェニル〕エタン、ビス(4−(4−アミ
ノフェノキシ)フェニルコメタン、ビス〔3−メチル−
4−(4−アミノフェノキシ)フェニルコメタン、ビス
〔3−クロロ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル
〕エタン、ビス〔3,5−ジメチル−4−(4−アミノ
フェノキシ)フェニルコメタン等かあげられる。
なお、上記一般式(1)で表される芳香族4核体ジアミ
ンのうちの30モル%までは、従来の分子内にケイ素原
子を含まないジアミンをA成分の一部として用いること
ができる。それ以上の使用は、得られるイミド環含有低
分子量重合体の厚膜形成能が損なわれるようになるので
止める必要がある。このような従来のジアミンを例示す
ると、メタフェニレンジアミン、バラフェニレンジアミ
ン等の1核体ジアミン、4,4” −ジアミノジフェニ
ルメタン、4,4゛ −ジアミノジフェニルエーテル、
2.2’ −ビス(4−アミノフェニル)プロパン、3
,3゛ −ジアミノジフェニルスルホン、4.4゛−ジ
アミノジフェニルスルホン、4.4゛ −ジアミノジフ
ェニルスルフィド、ベンジジン、ベンジジン−3,3+
 −ジスルホン酸、ベンジジン−3−モノスルホン酸、
ベンジジン−3−モノカルボン酸、3.3゛ −ジメト
キシベンジジン等の2抗体ジアミン、4−4”−ジアミ
ノ−p−ターフェニル、1.4−ビス(m−アミノフェ
ノキシ)ベンゼン、1.4−ビス(p−アミノフェノキ
シ)ベンゼン、1,4−ビス(m−アミノスルホニル)
ベンゼン、1,4−ビス(p−アミノフェニルスルホニ
ル)ベンゼン、1,4−ビス(m−アミノフェニルチオ
エーテル)ベンゼン、1.4−ビス(p−アミノフェニ
ルチオエーテル)ベンゼン等の3核体ジアミン、4.4
゛ −ジアミノジフェニルエーテル−3−カルボンアミ
ド、3.4′ −ジアミノジフェニルエーテル−4−カ
ルボンアミド、3,4゛ −ジアミノジフェニルエーテ
ル−3゛ −カルボンアミド、3,3゛ −ジアミノジ
フェニルエーテル−4−カルボンアミド等のジアミノカ
ルボンアミド化合物、4.4° −(4−アミノフェノ
キシ)ジフェニルスルホン、4゜4’  =(3−アミ
ノフェノキシ)ジフェニルスルホン、4.4’−(4−
アミノフェノキシ)ジフェニルスルフィド、4.4’ 
 −(4−アミノフェノキシ)ビフェニル等の一般式(
1)に含まれない4核体ジアミンやヘキサメチレンジア
ミン、ヘプタメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン、1
.4−ジアミノシクロヘキサノン、イソホロンジアミン
、4.4’  −ジアミノジシクロヘキシルメタン等の
脂環族ジアミンがあげられる。
上記一般式(2)で表されるジアミノシロキサン(B成
分)は、導電性ペースト組成物硬化体の電子部品(例え
ば半導体素子)に対する密着性を向上させるため、密着
性向上剤として用いられる。しかしながら、多量に使用
すると生成ペースト組成物硬化体の耐熱性等が損なわれ
るようになるため、その使用量は、ジアミノ化合物全体
の1〜20モル%に設定する必要がある。好ましいのは
1〜4モル%である。すなわち、ジアミノシロキサンの
使用量が20モル%を超えると、生成ポリイミド皮膜の
耐熱性および耐湿性が低下し、逆に1モル%未満になる
と、半導体素子に対する密着性に劣るようになるからで
ある。このようなジアミノシロキサンの代表例はつぎの
とおりである。
CH,CH3 H2N −G−CH2→3− S i −0−S i 
−(1−CH2→、−NHzC1h  CL cni  CH3 C6bs  C6Hs CH,CH3 C6H5QC■3  C6)Is この発明は、このようなA成分、B成分からなるジアミ
ノ化合物と反応させる酸類として、芳香族テトラカルボ
ン酸エステルを用いる。このような芳香族テトラカルボ
ン酸エステルとしては、通常、分子量200〜700程
度のものが用いられる。この種のエステルは、例えば、
芳香族テトラカルボン酸二無水物と、炭素数4以下の一
価アルコールとを反応させてつくられる。このようなア
ルコールを例示すると、メタノール、エタノール、n−
プロパツール、5ec−プロパツール、n−ブタノール
、5ec−ブタノール、tert−ブタノールがあげら
れる。これらのアルコールのなかでも、メタノール、エ
タノール、n−プロパツール、5ec−ブタノールを用
いることが好ましく、最も好ましいのはメタノール、エ
タノールである。上記−価アルコールと反応させる芳香
族テトラカルボン酸二無水物の代表的なものを例示する
と、ピロメリット酸二無水物、3,3”、4.4” −
ベンゾフェノンテトラカルポン酸二無水物、3.3’ 
、4.4’  −ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
、2,3.3’ 、4’ −ビフェニルテトラカルボン
酸二無水物、2,3,6.7−ナフタレンテトラカルボ
ン酸二無水物、1.2゜5.6−ナフタレンテトラカル
ボン酸二無水物、1.4,5.8−ナフタレンテトラカ
ルボン酸二無水物、2,2” −ビス(3,4−ジカル
ボキシフェニル)プロパンニ無水物、ビス(3,4−ジ
カルボキシフェニル)スルホンニ無水物、3,4.9.
10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,
4−ジカルボキシフェニル)エーテルニ無水物、2,2
° −(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパンニ無
水物、1,1°−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル
)エタンニ無水物、ベンゼン−1,2,3,4−テトラ
カルボン酸二無水物、2,3,6.7−アントラセンテ
トラカルボン酸二無水物、1,2,7.8−フェナント
レンテトラカルボン酸二無水物があげられる。
エステル化は、芳香族テトラカルボン酸二無水物に対し
て過剰量のアルコールを反応容器に加え、アルコールの
沸点で加熱還流し、無水物基1個に対してアルコールを
少なくとも1個以上反応させた構造の芳香族テトラカル
ボン酸ジエステル以上の多エステルとし、反応終了後に
過剰のアルコ−ルを留去することにより行うことができ
る。
上記芳香族テトラカルボン酸エステルのうち、特に好適
なものは、3.3’ 、4.4’  −ビフェニルテト
ラカルボン酸ジメチルエステルおよび3.3’ 、4,
4° −ビフェニルテトラカルボン酸ジエヂルエステル
である。これら好適なエステルは、通常は酸無水物基を
有していない。そして、これらの芳香族テトラカルボン
酸エステルを用いた場合、最も厚膜のペースト組成物硬
化体が形成でき、しかも、形成された上記硬化体は、ポ
リアミド酸を経由して得られる同一構造のペースト組成
物硬化体と同等の特性を備えている。もちろん、上記の
エステル以外の他の二無水物エステルを使用する場合で
も厚膜形成ができるが、加熱条件をより緩和して行う等
の手段をとることが好ましい。
つぎに、この発明の電子部品用導電性ペースト組成物の
製造の一例について具体的に説明する。
すなわち1式(1)で表される芳香族4核体ジアミンを
中心とするA成分99〜20モル%および式(2)で表
されるジアミノシロキサンからなるB成分1〜20モル
%の組成のジアミノ化合物と、芳香族テトラカルボン酸
エステルとを等モルもしくは略等モル不活性溶媒中に、
室温または70℃以下の温度で溶解し、均一透明溶液に
したのち、80〜200℃に加熱し、脱アルコール反応
により重縮合を進める。その結果、分子量200000
以下の、イミド環を含む重合体が生成し、これが生成す
るに従って上記不活性溶媒に溶解して、イミド環含有低
分子量重合体溶液となる。このようにして得られた溶液
は、イミド環含有重合体が低分子量であり、しかもその
重合体中に、溶媒親和性の高い芳香族4核体ジアミンが
導入されているため、ポリイミド形成成分である上記重
合体を高濃度で溶解しろる。この溶液中のポリイミド形
成成分濃度である固形分濃度(上記重合体濃度)は、使
用する用途によって種々変わり得るが、目安としては溶
液粘度を100cps  (25±0.1℃において)
に調整したときの固形分濃度が20重量%以上になるよ
うにすることが好ましい。
なお、上記不活性溶媒溶液に対する加熱処理は、上記の
ように80〜200℃の温度で行うことが好ましい。加
熱を上記温度条件で行うことにより、分子量が2100
〜200000の低分子量の、イミド環を含む重合体が
得られるようになる。ここで、上記分子量は、ポリスチ
レンを基準物質とし、展開溶媒としてテトラヒドロフラ
ンを用いるゲルパーミェーションクロマトグラフィーに
より求めた重量平均分子量を示している。また、芳香族
テトラカルボン酸エステルのエステル基の種類によって
は、まれに脱アルコール化反応の反応速度が速くなり、
イミド環を含む重合体の分子量が200000にとどま
らずそれ以上に高分子量化し、不活性溶媒に不溶化する
ことも起こりうる。そのような場合には、反応を低温で
行う等により対処することができる。他方、溶液中に未
反応モノマーが残存することがあるが、これもペースト
組成物を電子部品に塗布し200〜350℃に加熱して
上記重合体をポリイミド化する際に、その重合体(ポリ
マーとオリゴマー)と反応しポリイミドの一部となるた
め、特別に除去する必要はない。
また、芳香族テトラカルボン酸エステルおよびジアミノ
化合物を溶解する上記不活性溶媒とは、上記エステルお
よびジアミノ化合物と反応せず、しかも生成イミド環含
有低分子量重合体を溶解しうる有機溶剤のことである。
そのような不活性溶媒の一例として、N−メチル−2−
ピロリドン、N、N’−ジメチルホルムアミド、N、N
” −ジメチルアセトアミド、N、N” −ジメチルス
ルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド等の高極性塩
基性溶媒があげられる。もちろん、これ以外の溶媒、例
えばテトラヒドロフラン、アセトフェノン、シクロヘキ
サノン、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジ
オキサンも用いることができる。また、これらの溶媒と
、トルエン、キシレン、ベンゾニトリル、ベンゼン、フ
ェノールのような汎用溶媒を併用することもできる。し
かし、その使用量は、生成重合体の溶解度を低下させな
い範囲に抑制する必要がある。
つぎに、上記のようにして得られた溶液中に、導電性充
填剤および有機溶媒ならびに必要に応じてその他の添加
剤(例えば界面活性剤、シランカップリング剤等)を加
え、混練してペースト状にする。その結果、目的とする
電子部品用導電性ペースト組成物が得られる。
このペースト化の際に用いられる上記有機溶媒としては
、上記イミド環含有低分子量重合体の合成時に使用しう
る不活性溶媒として列挙したものを用いることができる
。したがって、上記重合体の合成時に用いたと同様の不
活性溶媒をそのまま使用できる。有機溶媒の量は、有機
溶媒が、上記重合体と有機溶媒の合計量の10〜90重
量%を占めるよう設定するのが通常である。好ましいの
は30〜70重量%である。
上記導電性充填剤としては、Au、Ag、Pd、Pt、
Mn、Cu、Ni、Aj!、Sn、Fe。
Go、Cr等の金属粉ないしこれらの合金粉、またはR
u0z r Cr 02 + ZnO,Sn 02 +
 Fez C1+ +  Inz 03 +  PdO
,T120z 、Ir 03 、  P h O,S 
bz○3rB120a、Cd0等の酸化物粉が単独でも
しくは併せて用いられる。また、これらと、カーボン、
グラファイト、カーボンブラックとの併用もできる。し
かし、好ましくはAg粉、AgとPdの混合粉である。
さらに好適にはAg粉である。これらの導電性充填剤は
その製法により種々の形状のものがあり、樹状粉、鱗片
状粉、球状粉、多孔質粉、針状粉等があげられるが樹状
粉、鱗片状粉のものを用いるのが好ましい。これら導電
性充填剤の粒子径は、一般に100メツシユフリーパス
、好適には325メツシユフリーパスであるのが望まし
い。導電性充填剤の使用量は、通常、上記充填剤が組成
物全体の固形分の60〜95重量%を占めるように設定
される。好ましいのは70〜90重量%である。
上記ペースト状化のための混練には、三本ロール、ボー
ルミル等の分散機が用いられるが、高粘度ペーストを分
散でき、しかも回収効率のよい三本ロールを用いること
が好ましい。この混線に際し、半導体素子や外部支持体
等の被着体とペースト硬化体との界面の密着性を向上さ
せる目的で必要に応じてシランカップリング剤やポリシ
ロキサン等の各種の任意成分を配合しても差し支えない
。さらに導電性ペースト組成物の揺変性を一層向上させ
るために、界面活性剤で代表される添加剤を必要に応じ
て配合してもよい。
なお、上記の製造例は、イミド環含有低分子量重合体溶
液に、導電性充填剤を加え、さらに有機溶媒を添加し混
練して目的とするペースト組成物を製造しているが、イ
ミド環含有低分子量重合体溶液に導電性充填剤のみを添
加してペースト組成物を製造してもよく、また上記溶液
から水中への再沈によってイミド環含有低分子量重合体
を分離して乾燥し、有機溶媒に再溶解してペースト組成
物を製造してもよい。
このようにして得られる導電性ペースト組成物は、これ
を電子部品に塗工し乾燥して有機溶媒を除去したのち、
高温に加熱処理すると、ポリイミド前駆体であるイミド
環含有低分子量重合体がポリイミド化して硬化し、硬化
体(ポリイミド系樹脂)中に導電性充填剤が分散結着さ
れた構造の導重層を形成する。この導電層はその厚みが
51程度以下であれば強度が低下せず、半導体素子とリ
ードフレームとを接着するための接着剤層等として充分
な接着力(プッシュプルゲージにより測定される接着カ
ニ200〜300 kg/ c+J、グイボンディング
用接着剤として充分な接着力)を示す。
なお、上記導電性ペースト組成物は、イミド環含有低分
子量重合体を高濃度に含有しチクソトロピー性が高くな
っているため、操業性にも優れている。すなわち、従来
の導電性ペースト組成物は、分子量の大なポリアミド酸
を用いていてその濃度を高めることができないため、相
対的に溶媒量が多くなり、それによってチクソトロピー
性が小さくなっていた。チクソトロピー性が小さいこと
は、シリンジを用いたディスペンス法で、リードフレー
ム上に連続的にペースト組成物を塗布した場合、塗布量
がばらつくこと、および“たれ”のため、塗布部分以外
のリードフレームにもペーストが滴下し、汚染してしま
うこと、等の問題を生しる。しかしながら、この発明の
導電性ペースト組成物は、上記のようにチクソトロピー
性が高いため、シリンジによるディスペンス塗布法での
作業性に優れるものである。また、このようにディスペ
ンス塗布法に優れるので、同時にチクソトロピー性を要
求されるスクリーン印刷法による塗布法が用いられる各
種分野で使用できる。
この発明の導電性ペースト組成物は、上記のような優れ
た特性を有するうえに、導電機能、耐熱性、耐湿性およ
び強度(接着力)に優れたペースト硬化体層を形成でき
るため、電子部品用としてこれら特性が要求される各種
の用途に極めて有用である。すなわち、この導電性ペー
スト組成物は、ハイブリットICやモノリシックICの
グイポンディング用接着剤、あるいは従来低融点ガラス
フリット銀ペースト等無機系銀ペーストしか使用できな
かったチップコンデンサーやチップ抵抗器等のチップ部
品の分野における電極材として、あるいは水晶振動子固
定用導電性接着剤兼電極材、液晶表示セル電極材等に広
く用いられる。
このような使用例を第1図ないし第8図に示す。
すなわち、第1図はハイブリットICの平面図であり、
第2図はその■−■断面図である。これらの図において
、1は金属外囲器、2a、  2b。
2c、2d、2eはリードビンである。3はアルミニウ
ム、アルミナまたはガラスエポキシ等からなる基板であ
り、この基板3上に導体層4a、4b、4c、4d、4
e、4f、4g、4h、4i、4j、4に、41が設け
られている。これらの導体層は、銀、金、銀−パラジウ
ム等を導電フィラーとし、有機ポリマーおよび低融点ガ
ラスをバインダーとするペースト状物を基板上に塗工し
、溶媒を除去したのち700〜1200°C程度で焼成
することにより設けられる。上記導体層4Cには、半導
体素子5が、この発明の導電性ペースト組成物を用いて
形成されたペースト硬化体層6によって強固に接着固定
されている。この接着は、導体層4C上に、前記の導電
性ペースト組成物を所定量設け、さらに半導体素子5を
その上に載置し前記組成物を加熱硬化させることによっ
て行われる。7a、7bは他の導体層4b、4dと電気
的に接続するためのボンディングワイヤ、8a。
8b、8cは抵抗、コンデンサー、ダイオード等のチッ
プ部品である。9は基板1を載せた放熱板であり、この
放熱板9上に、導体層4aとワイヤ11によって電気的
に接続されたアース用の導体層10が設けられている。
11′はエポキシ樹脂等からなる封止樹脂、12はリー
ドピン2a〜2C外部突出部を封止するためのエポキシ
樹脂製の樹脂封止部である。
第3図は封止樹脂層を省略したモノリシックICの平面
図であり、第4図はそのn−n断面図である。これらの
図において、13はリードフレームであり、このリード
フレーム13上に半導体素子14が、この発明の導電性
ペースト組成物を用いて形成されたペースト硬化体層1
5によって強固に接着固定されている。この接着は、前
記のハイブリッドICにおける導電層と半導体素子との
接着と同様の方法で行われる。16a、16bは他のリ
ードフレーム14a、14bにボンディングワイヤ17
a、17bによって電気的に接着さく27) れた電極、18はトランスファー成形等により上記の各
部品を一体に封止したエポキシ樹脂製の封止樹脂層であ
る。
第5図はチップコンデンサーの断面図である。
図において、19はBaTi0. 、 TiO□等を主
成分とするセラミック誘電体、20は内部電極で、有機
ポリマーおよび低融点ガラスをバインダーとする導電性
ペースト組成物の焼結により形成された無機系銀、金、
銀−パラジウム等のペースト硬化体で構成されている。
21a、21bはこれらの内部電極を並列接続するよう
に設けられた外部電極で、この発明の導電性ペースト組
成物硬化体により構成されている。このチップコンデン
サーは、BaTiO3,TiO□等を主成分とするセラ
ミック材料を薄膜シート状にしたものに、前記無機系銀
、金、銀−パラジウム等の導電性ペースト組成物を印刷
し、この薄膜シートを数層から数十層に重ねて700〜
1200℃程度の温度で焼結し、ついでこの発明の導電
性ペースト組成物を硬化させ外部電極21a、21bと
することによりつくられる。なお、外部電極21a、2
1bは、チップコンデンサーのハンダ付けの際に、導電
性充填剤としての銀がハンダへ溶出することを防止する
ため、Ni等のメッキ層を設ける場合もある。
第6図はチップ抵抗器の断面図である。アルミナ基板2
2上に酸化ルテニウム、カーボン等の厚膜からなる抵抗
素子23が設けられている。24はこの発明の導電性ペ
ースト組成物の加熱硬化(イミド化)により形成された
ペースト硬化体であり、ハンダ付は性を良くするため錫
を主体として設けられたハンダメッキ層26およびニッ
ケル層24゛ とともに、外部電極25を構成している
このニッケル層24゛ は、外部電極25をハンダ付け
する際に、ペースト組成物24がら導電性充填剤として
の銀が溶出するのを防止するために設けられたものであ
る。27はガラスからなる保護膜である。
第7図は水晶発振子の切欠側面図である。水晶板28の
両面に銀−金薄膜29a、29bが設けられている。第
8図はこの薄膜29a、29bが設けられた水晶板28
の平面図である。29゛ a、29’  bはこの発明
の導電性ペースト組成物の加熱硬化(イミド化)により
形成されたペースト硬化体であり、水晶板28とリード
フレーム31a、31bとを接着する機能を有するとと
もに、前記の銀−金薄膜2’9a、29bとともに電極
30a、30bを構成している。32は金属製ケースで
ある。
〔発明の効果〕 以上のように、この発明の電子部品用導電性ペースト組
成物は、ポリイミド系樹脂の前駆体として、従来のポリ
アミド酸に比べて著しく優れた厚膜形成能を有するイミ
ド環含有低分子量重合体を用いているため、導電性ペー
スト組成物硬化体層の厚膜化を実現しうるようになる。
すなわち、従来のポリイミド系銀ペースト硬化体層の厚
みは高々5〜20μmであるところ、この発明のペース
ト組成物によれば、それをはるかに超える厚膜の硬化体
層を、樹脂の粉化現象等を生じることなく形成しうるの
である。しかも、形成された硬化体層の緒特性は、ポリ
アミド酸から形成されたもののそれと何ら変わらない。
そのうえ、上記イミド環含有低分子量重合体は、低分子
量であるうえ、その分子中に溶媒親和性に富む芳香族4
核体ジアミンが導入されていて極めて溶解性に富んでい
るため、ペースト組成物中に高濃度で含有させることが
できそのチクソトロピー性を高めることができる。した
がって、従来のような、ポリアミド酸の濃度不足に起因
する、ペーストのチクソトロピー性不足から生じる操業
性の悪化等の現象の発生を防止しうるという付随的効果
も得られるようになる。
つぎに、実施例について説明する。
なお、以下の実施例において、溶液粘度、固形分濃度お
よび揺変度はつぎのようにして測定した。
(1)溶液粘度 E型回転粘度計で、25±0.1℃で測定した。
(2)固形分濃度 ここ\に、Wl :シャーレの重量(g)W2 :試料
とシャーレの重量(g) Wz:150℃で60分さらに200 ℃で60分乾燥した後の試料と シャーレの重量(g) (3)揺変度 稲麦性を示す尺度として、揺変度(チクソトロピックイ
ンデックス)をつぎの式により定義した。
η′ 揺変度−□ η ただし、η” ;東京計器■製BH型回転粘度計で、ロ
ーター階7を用い、2rp mで計った25℃での粘度(ボイ ズ) η ;同じ<2Orpmでの粘度(ポイズ) 〔実施例1〕 攪拌装置、冷却管および温度計を付したフラスコ中に、
3,3”、  4. 4’ −ビフェニルテトラカルボ
ン酸二無水物29.4g(0,1モル)とメタノール1
60g(5モル)を加え、64〜65℃で6時間、反応
系が透明となるまで加熱還流した。その後過剰のメタノ
ールを留去し、さらに減圧下でメタノール残分を完全に
留去した。得られたエステル化物は、酸価が311であ
り、IRスペクトルから3.3’ 、4.4’  −ビ
フェニルテトラカルボン酸ジメチルエステルであること
が確認された。つぎに、このようにして得られた3、3
’ 、4.4’  −ビフェニルテトラカルボン酸ジメ
チルエステル35.8g(0,1モル)と、2,2−ビ
ス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン
39.57g (0,0965モル)とビス(3−アミ
ノプロピル)テトラメチルジシロキサン0.87g(0
,0035モル)とをN−メチル−2−ピロリドン69
.8 g中に加え、40℃で2時間攪拌して透明溶液と
し、引き続いて80℃で20時間攪拌を続は透明粘稠溶
液とした。このようにして得られた重合体溶液は、固形
分濃度が50.3%であり、溶液粘度が4000cps
であった。
つぎに、上記の重合体溶液を水中に投じ、生成再沈ポリ
マーを減圧乾燥したのち赤外吸収スペクトル測定をした
ところ、第9図に示すように、1780cm−’および
1720cm−’にイミド基にもとづ< >C=Oの特
性吸収帯が現れていた。この結果から上記ポリマーは、
イミド環を含む重合体であることが確認された。つぎに
、上記重合体溶液100g (固形分50.3g)に、
325メツシユフリーパスの鱗片状銀粉(最大粒径32
μm、平均粒径5.1.c+m)を201.2g、さら
にN−メチル−2−ピロリドン12.0 gを加え、よ
く混合した後、三本ロールで混練して分散し、目的とす
る電子部品用導電性銀ペースト組成物を得た。得られた
銀ペースト組成物の揺変度を測定したところ、3.80
であり、チクソトロピー性が高いことがわかった。なお
、2Qrpmでの粘度は890ボイズであった。つぎに
これを5ccシリンジに5g充填し、5 kg / c
tAの空気圧で、リードフレームのダイボンデイングプ
レート上に、ディスペンサーを用いて、連続塗布したと
ころ、吐出量のばらつきが少なく、定量塗布が可能であ
り、しかも、“たれ”が無く、塗布作業性に優れている
ことがわかった。塗布後、半導体素子を接着し、120
 ℃で30分間、200℃で30分間、乾燥硬化した。
そして、半導体素子と、リードフレームとの接着力を調
べたところ、35kg/cIlであり、アセンブリ一工
程での組立に支障の無い接着力を示した。
〔実施例2〕 実施例1と同様な反応容器に3.3’ 、4.4° −
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.4g(0,
1モル)とn−プロパツール300g(5モル)を加え
、97℃で4時間、反応系が透明となるまで加熱還流し
た。その後過剰のn−プロパツールを留去し、3.3’
 、4.4’ へビフェニルテトラカルボン酸ジn−プ
ロピルエステルを合成した。ついで、得られた3、3’
 、4.4’  −ビフェニルテトラカルボン酸ジn−
プロピルエステル41.4gに、2,2−ビスC4−<
、4−アミノフエノキシ)フェニル〕プロパン38.9
5g(0、095モル)とビス(3−アミノプロピル)
テトラメチルジシロキサン1.24 g (0,005
モル)とN−メチル−2−ピロリドン81.6gとを加
え、60℃で2時間攪拌したのち、105°Cで2時間
、さらに150℃で1時間攪拌し、目的とする重合体溶
液をつくった。得られた溶液の固形分濃度は50.5%
、溶液粘度は4900cpsであった。
つぎに、上記のようにして得られた重合体溶液を水中に
投入し、生成再沈ポリマーを減圧乾燥したのち赤外吸収
スペクトル測定をしたところ、第10図に示すように、
1780cm−’および172Qcm−’にイミド基に
もとづ(>C=Qの特性吸収帯が現れていた。これより
、上記ポリマーは、イミド環を含む重合体であることが
確認された。
つぎに、得られた重合体溶液100g (固形分50.
5g)に、325メツシユフリーパスの鱗片状銀粉(最
大粒径32μm、平均粒径3.3μm)を252.5 
g加え、三本ロールで混線分散し、揺変度4.55.2
Orpmでの粘度1100ボイズの導電性ペースト組成
物を得た。このペースト組成物について、実施例1と同
様にして、ディスペンス法で塗布作業性を調べたところ
、塗布作業性に優れていた。そして、実施例1と同様に
して半導体素子を接着し、100°Cで30分間、25
0℃で10分間乾燥硬化させた後の半導体素子とリード
フレームとの接着力は、155 kg/cJ、350℃
で31kg/cnlであり、充分な接着力を示した。
〔実施例3〕 3.3’ 、4.4’  −ビフェニルテトラカルボン
酸二無水物に代えて、3.3”、4.4’ −ベンゾフ
ェノンテトラカルポン酸二無水物を同モル使用した。そ
れ以外は実施例1と同様にして固形分濃度50.0%、
溶液粘度1800cpsの重合体溶液をつくった。
つぎに、上記のようにして得られた重合体溶液を水中に
投入し、生成再沈ポリマーを減圧乾燥したのち赤外吸収
スペクトル測定をしたところ、第11図に示すように、
1780 cm−、’および1720cm−1にイミド
基にもとづく〉C−〇の特性吸収帯が現れていた。これ
より、上記ポリマーは、イミド環を含む重合体であるこ
とが確認された。
つぎに、得られた重合体溶液100g (固形分50.
5g)に、実施例1で使用した銀粉を210g加え、三
本ロールで混線分散し、揺変度3.95.20rpmで
の粘度800ボイズの導電性ペースト組成物を得た。こ
のペースト組成物について、実施例1と同様にして、デ
ィスペンス法で塗布作業性を調べたところ、塗布作業性
に優れていた。
そして、実施例1と同様にして半導体素子を接着し、1
20℃で30分間、200°Cで30分間乾燥硬化させ
た後の半導体素子とリードフレームとの接着力は、15
8 kg/ctA、 350 ’Cで30kg/−であ
り、充分な接着力を示した。
〔実施例4〕 2.2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル
〕プロパン41.、Og (0,1モル)に化工て2,
2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プ
ロパン33.62g (0,082モル)とビス(3−
アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン4.47 
g (0,018モル)を用いた。それ以外は実施例1
と同様にして固形分濃度50.0%、溶液粘度1300
cpsの重合体溶液を得た。
つぎに、上記のようにして得られた重合体溶液を水中に
投入し、生成再沈ポリマーを減圧乾燥したのち赤外吸収
スペクトル測定をしたところ、第12図に示すように、
1780cm−’および1720σ1にイミド基にもと
づ< >C=Oの特性吸収帯が見られイミド環を含む重
合体であることが確認された。
つぎに、得られた重合体溶液100g (固形分50.
0g)に、実施例2で用いた銀粉を250g加え、三本
ロールで混線分散し、揺変度4.83.20rpmでの
粘度850ボイズの導電性ペースト組成物を得た。この
ペースト組成物について、実施例1と同様にして、ディ
スペンス法で塗布作業性を調べたところ、塗布作業性に
優れていた。そして、実施例1と同様にして半導体素子
を接着し、100℃で30分間、250℃で30分間乾
燥硬化させた後の半導体素子とリードフレームとの接着
力は、147kg/cJ、350℃で25kg/cJで
あり、充分な接着力を示した。
〔実施例5〕 実施例2で作製したこの発明の導電性ペースト組成物を
5ccシリンジに5g詰め、3 kg / cnlの空
気圧で、気密封止型水晶発振子の組立に用いる42アロ
イ製リードフレーム上にディスペンス法で滴下し、水晶
振動板を接着後、120℃で30分間、275℃で90
分間乾燥硬化し、接着固定した。そして、低融点ガラス
を用い、ガラス製容器の上下を470°C210分間の
条件で密封し、気密封止型水晶発振子を作製した。この
過程でのディスベンザ−塗布作業では、定量塗布が可能
で、しかも、シリンジ先端からの“たれ”も無く、塗布
作業性に優れていた。また、4270イ製リードフレー
ムと水晶振動板との接着力も充分で、75 cmの高さ
から竪木上へ落下したあとの導通不良もなかった。また
、低融点ガラスでの封止にも充分耐えることから、耐熱
性も充分であり、この発明の導電性ペースト組成物は半
導体素子のダイボンデイング接着剤以外の用途において
も有用であることがわかった。
〔比較例1〕 攪拌装置、冷却管、 ?IA度計右上び窒素置換装置を
付したフラスコ中に、N−メチル−2−ピロリドン19
8.3gを加え、ビス(3−アミノプロピル)テトラメ
チルジシロキサン0.87 g (0,0035モル)
と4.4゛ −ジアミノジフェニルエーテル19.3 
g (0,,0965モル)を仕込み、溶解するまで攪
拌した。つぎに3.3’ 、4,4° −ビフェニルテ
トラカルボン酸二無水物29.4g(0,1モル)を徐
々に添加した。反応系を30℃以下になるように保持し
、透明粘稠溶液になるまで攪拌した。つぎに反応系を6
0℃に8時間保ち、この加熱熟成工程後、不揮発固形分
20.0重量%、溶液粘度が420ボイズのポリイミド
前駆体の溶液を作製した。
得られたポリイミド前駆体の溶液100g (固形分2
0 g )に、325メツシユフリーパスの鱗片状銀粉
(最大粒径32μm、平均粒径5.1μm)96.6g
を加え、三本ロールで混練してポリイミド前駆体の溶液
に分散した。このペースト組成物の揺変度は1.31で
、2Orpmでの粘度は860ボイズであった。これに
ついて、実施例2と同様にして、塗布作業性を調べたと
ころ、吐出量にばらつきがあり、定量塗布は困難であっ
た。さらに、このペースト組成物は塗布作業中に、グイ
ボンディングプレート以外のリードフレーム上に滴下す
る場合があり、リードフレームを汚染することがあった
。しかも、正常に塗布された場合の半導体素子とリード
フレームとの接着力は、120℃で30分間、200℃
で60分乾燥硬化した後、95 kg/cl、  35
0℃で23 kg / cJであったが、これは実施例
1〜4のそれと比べて劣っている。
〔比較例2〕 実施例1と同様の反応器に、3.3’ 、4.4゛ −
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.4g(0,
1モル)と2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ
)フェニル〕プロパン39.57g(0,0965モル
)とビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキ
サン0.87g(0,0035モル)を加え、さらにN
−メチル−2−ピロリドン279.4 gを加え、30
℃以下(特に室温付近ないしそれに近い温度)に保ちな
がら攪拌した。
これによって重合反応は速やかに進行し、反応系の粘度
が上昇し、固形分濃度19.9%、溶液粘度が2000
000cps以上のポリアミド酸溶液をつくった。つぎ
に、これを60℃に保って加熱熟成を行い、溶液粘度を
39000cpsまで低下させることにより得られたポ
リイミド前駆体溶液100g (固形分19.9g)に
、実施例1で使用した銀粉79.6 gを加え、三本ロ
ールで混線分散して、揺変度1.39.2Orpmでの
粘度650ポイズの導電性ペースト組成物を得た。この
ものは、比較例1のものと同様、揺変性に劣るため、塗
布作業性が悪かった。しかし、これを120℃で30分
間、200℃で30分間乾燥硬化させた後の半導体素子
とリードフレームとの接着力は実施例1と同程度で優れ
ていた。
〔比較例3〕 実施例1と同様の反応器に、N−メチル−2−ピロリド
ン49.6 gを加え、さらに実施例1で得られた3、
3’ 、4.4’  −ビフェニルテトラカルボン酸ジ
メチルエステル35.8g(0,1モル)      
Iと4.4” −ジアミノジフェニルエーテル19.3
g(0,0965モル)とビス(3−アミノプロピル)
テトラメチルジシロキサン0.87 g (0,003
5モル)を加え、40℃で2時間、攪拌して完全に溶解
し、引き続いて80℃で20時間攪拌し透明粘稠溶液と
した。この重合体溶液は固形分濃度49.8%、溶液粘
度2000cpsであった。
つぎに、得られた重合体溶液100g (固形分49.
8g)に、実施例1で使用した銀粉199.2gを加え
、三本ロールで混線分散し、揺変度3.88.2Orp
mでの粘度920ポイズの導電性ペースト組成物を作製
した。この導電性ペースト組成物は、揺変性に優れるた
め、実施例1と同様に塗布作業性に優れているものの、
120°Cで30分間、200℃で60分間乾燥硬化さ
せた後の半導体素子とリードフレームとの接着力が60
kg/c+lI。
350℃で7 kg / caとかなり劣っていた。 
なお、上記実施例1〜4および比較例1〜2により得ら
れた重合体溶液を、その溶液を構成する溶媒で順次希釈
し、所定濃度における粘度(25±1℃にて測定)を測
定してグラフ化し第13図に示した。直線aは実施例1
.  bは実施例2.cは実施例3.dは実施例4のそ
れを示し、直線eは比較例1.fは比較例2.gは比較
例3のそれを示す。第13図から明らかなように、実施
例の溶液は比較例のそれと比べて著しく固形分濃度が高
く揺変性に富んだペースト組成物をつくりうろことがわ
かる。なお、比較例2は固形分濃度が高く揺変性に富ん
だペースト組成物をつくりうるものの接着力不足であり
実用には耐えないものである。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第8図はこの発明の樹脂液の使用を示すもので
、第1図はハイブリットICの平面図、第2図はそのI
=I断面図、第3図はモノリシックICの封止樹脂層を
省略した状態の平面図、第4図はその■−■断面図、第
5図はチップコンデンサーの断面図、第6図はチップ抵
抗器の断面図、第7図は水晶発振子の切欠側面図、第8
図はその水晶発振子部品の平面図、第9図〜第12図は
実施例1〜4で得られたポリイミドの赤外吸収スペクト
ル図、第13図は塗布溶液の固形分濃度−溶液粘度線図
である。 特許出願人  日東電気工業株式会社 代理人  弁理士  西 藤 征 彦 第3図 第4図 第5図 第7図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ポリイミド系樹脂の前駆体を主成分とし、有機溶
    媒と導電性充填剤とを含むペースト組成物であつて、上
    記ポリイミド系樹脂の前駆体が、下記のA成分99〜8
    0モル%とB成分1〜20モル%からなるジアミノ化合
    物と、芳香族テトラカルボン酸エステルとを不活性溶媒
    中に等モルもしくは略等モル溶解し加熱して反応させる
    ことにより得られるイミド環含有低分子量重合体である
    電子部品用導電性ペースト組成物。 A:(a)下記の一般式(1)で表される芳香族4核体
    ジアミン ▲数式、化学式、表等があります▼−−−−−−−−−
    (1) 〔式(1)中、R_1、R_2は水素、炭素数1〜4の
    アルキル基またはCF_3であり、 互いに同じであつても異なつていてもよ い。R_3、R_4、R_5、R_6は水素、ハロゲン
    または炭素数1〜4のアルキル基 であり、互いに同じであつても異なつて いてもよい。〕 (b)上記(a)およびB成分以外の分子内にケイ素原
    子を含まないジアミン からなるジアミン。 ただし、(a)と(b)の相互のモル比は100:0〜
    70:30である。 B:下記の一般式(2)で表されるジアミノシロキサン ▲数式、化学式、表等があります▼−−−−−−−−−
    −−−−(2) 〔式(2)中、R7は二価の有機基、R8は一価の有機
    基であり、nは1〜1000の整 数である。〕
  2. (2)ジアミノ化合物と芳香族テトラカルボン酸エステ
    ルを等モルもしくは略等モル溶解した不活性溶媒溶液に
    対する加熱が、80〜200℃の温度で行われる特許請
    求の範囲第1項記載の電子部品用導電性ペースト組成物
  3. (3)不活性溶媒溶液中における反応によつて生成する
    イミド環含有低分子量重合体が、その不活性溶媒中に溶
    解した状態で得られる特許請求の範囲第1項または第2
    項記載の電子部品用導電性ペースト組成物。
  4. (4)イミド環含有低分子量重合体の溶液が、溶液粘度
    を100cps(25±0.1℃)に調整したときの固
    形濃度が20重量%以上になるように設定されている特
    許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の電
    子部品用導電性ペースト組成物。
  5. (5)芳香族テトラカルボン酸エステルが、3,3’、
    4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸エステルである
    特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれかに記載の
    電子部品用導電性ペースト組成物。
  6. (6)導電性充填剤が、銀粉である特許請求の範囲第1
    項ないし第5項のいずれかに記載の電子部品用導電性ペ
    ースト組成物。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62227978A (ja) * 1986-03-28 1987-10-06 Hitachi Chem Co Ltd 樹脂ペ−スト
JPH0196246A (ja) * 1987-10-09 1989-04-14 Ube Ind Ltd 銅ペースト組成物および導電性配線体の製法
WO2017027456A1 (en) * 2015-08-12 2017-02-16 E. I. Du Pont De Nemours And Company Paste and process for forming a solderable polyimide–based polymer thick film conductor

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