JPS62148566A - 導電性樹脂ペ−スト - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、銀粉、テトラカルボン酸ジ無水物類とジアミ
ン類とを原料とするポリイミド樹脂、シランカップリン
グ剤、溶剤よりなる導電性樹脂ペーストでＩＣ，ＬＳＩ
等の半導体素子を基板に接着する導電性樹脂ペーストに
関するものである。

史に詳しくは、ＩＣ等の大型ベレットを銅フレームに接
着し、ＩＣ等の組立工程の加熱処理時における大型ベレ
ットと銅フレームとの熱膨張率の差によるベレットクラ
ックやベレットの反シによるＩＣ等の特性不良を防ぐ、
応力緩和特性に優れた導電性樹脂ペーストに関するもの
である。

〔従来技術〕

エレクトロニクス業界の最近の著しい発展により、トラ
ンジスター、ＩＣ，ＬＳＩ、超ＬＳＩと進化してきてお
り、これら半導体素子に於ける回路の集積度が急激に増
大すると共に大量生産が可能となり、これらを用いた半
導体製品の普及に伴なって、その量産に於ける作業性の
向上並びにコストダウンが重要な問題となってきた。従
来は半導体素子をリードフレームなどの基板導体にＡｕ
−５ｉ共晶法によシ接合し、次いでハーメチックシール
によって封止して半導体製品とするのが普通であった。

しかし量産時の作業性、コストの面よシ、樹脂封止法が
開発され、現在では、−膜化されている。これに伴いマ
ウント工程に於けるＡｕ−５ｉ共晶法の改良としてハン
ダ材料や導電性樹脂ペーストによる方法が取上げられる
ようになった。しかし、ハンダ法では信頼性が低いこと
、素子の電極の汚染を起こし易いこと等が欠点とされ、
高熱伝導性を要スるノζワードランシスター、ズワーＩ
Ｃの素子に使用が限られている。これに対しマウント用
樹脂はハンダ法に較べ、作業性に於いても、信頼性等に
於いても優れておシ、その需要が急激に増大している。

更に最近、ＩＣ等の集積度の高密度化により、チップが
大型化してきて２す、一方従来用いられてきたリードフ
レームである４２合金フレームが高価なことより、コス
トダウンの目的から銅フレームが用いられる様になって
きた。ここでＩＣ等の４レツトの大きさが約４〜５閣角
より大きくなるとＩＣ等の組立工程での加熱により、ぜ
レットの熱膨張率と銅フレームの熱膨張率との差から、
マウント法としてＡｕ−５ｉ共晶法を用いるとベレット
のクラックや反シによる特性不良が問題となってきてい
る。即ち、これはベレットの材料であるシリコン等の熱
膨張率が８　Ｘ　１０−’　　１／℃であるのに対し４
２合金フレー１、では８　Ｘ　１０−’　１／℃である
が銅フレームでは２　Ｘ　１０−５１／Ｃと大きくなる
為である。これに対し、マウント法としてマウント用樹
脂を用いることが考えられるが、エポキシ樹脂では熱硬
化性ゲ（脂である為、弾性率が大きく、ベレットと銅フ
レームとの歪を吸収するに至らない。

一方、熱可πＪタイプの月？リイミド樹脂を用いるとエ
ピキシ樹脂よりは、弾性率が小さい為、若干の改良はさ
れ反）も小さくなるが、まだ満足できるものではない。

このことからベレットと銅フレームの歪を吸収する様な
応力緩和特性に優れた導電性樹脂ペーストが強く要望さ
れていた。

〔発明の目的〕

本発明者らはＩＣ等の大型ベレットと銅フレームとの組
合せでもペレットクラックやベレットの反りによるＩＣ
等の特性不良が起きない導電性樹脂に一ストを得んとし
て、鋭意研究した結果、コリイミド樹脂の構造の中に特
定のシロキサン構造を有する樹脂を用いた導電性樹脂ペ
ーストが、その・硬化物の弾性率が小さく、大型ベレッ
トと銅フレームとの熱膨張率との差による歪を吸収し、
応力緩和に優れていることが判り、本発明を完成するに
至ったものである。

その目的とするところは、マウント用樹脂としての電気
的特性や機械的特性、不純物濃度等の緒特性を満足し、
しかも、応力緩和特性に優れた導電性樹脂ペーストを提
供するにある。

〔発明の構成〕

本発明は、銀粉囚、ポリイミド樹脂［Ｆ］）、シランカ
ップリング剤（Ｃ）、溶剤（Ｄ）よりなる導電性樹脂ペ
ーストであり、ポリイミド樹脂（Ｂ）が、ピロメリット
酸ジ無水物９９〜１モルチおよび一般式％式％ 無水物１〜９９モルチとからなるテトラカルボン酸ジ無
水物と一般式 ％式％ ９５．００モルチおよび一般式 （ｎ＝０〜５０で、Ｘ３、Ｘ４はそれぞれ脂肪族・脂環
式・芳香族系の炭化水素基）で表わされるジアミノシロ
キサン０．０１〜５．００モルチとからなるジアミン類
とを反応重合して得られたものであることを特徴とする
導電性樹脂ペーストである。

本発明に用いる銀粉としては、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が１０ｐｐｍ以下であ
ることが望ましい。また粒径としては０１１〜５０μｍ
のものが用いられ、形状としては、フレーク状、樹枝状
や球状等のものが用いられる。

また比較的粗い銀粉と細かい銀粉とを混合して用いるこ
ともでき、形状についても各種のものを適宜混合しても
よい。

本発明に用いるポリイミド樹脂の原料においてテトラカ
ルボン酸ジ無水物の構成として、ピロメリット酸ジ無水
物は、樹脂として硬化した時、環構造を３個連ねたもの
となシ熱安定性が著しく良いが剛直性がある。

また、一般式 ％式％ 無水物は、Ｘｌにより可撓性の優れたものであるが、硬
化物の耐熱性はピロメリット酸ジ無水物を原料とした場
合に較べ低下する。この為ピロメリット酸ジ無水物の割
合が９９モルチ以上になると＋６１Ｊイミド樹脂の剛直
性が増し応力緩和特性が低下しＩＣ等の接着に用いた時
イレットの歪が大きくなる。

また１モルチ以下になるとポリイミド樹脂の特徴である
耐熱性が低下してくる。

一方ジアミン類の一般式 ％式％ り可撓性の優れたものであるが、一般式（ｎ＝０〜５０
で、ｘ３、ｘ４はそれぞれ脂肪族・脂環式・芳香族系の
炭化水素基）を加えるとシロキサン結合によシ更に可撓
性がすぐれ応力緩和に優れたものになりこれを含まない
ポリイミド樹脂に較べ従来のマウント用樹脂では得られ
なかった応力緩和特性が得られ、イレットの歪を著しく
小さくすることができた。この様な効果は、ジアミン類
のうちのジアミノシロキサンの割合が０．０１モルチ以
下では、得られることができない。またＳ、ＯＯモルチ
以上になると、マウント用樹脂として重要な特性である
接着力が低下してくると共に耐湿性が劣ってきて、ＩＣ
等の信頼性に悪影響を及ぼすようになる。

また、ジアミノシロキサンの構造でｎが５０を超えると
ゴム状となり、マウント用樹脂として必要なぜ一スト状
態にならず、作業性が劣る。

本発明に用いられるシランカップリング剤としては、γ
−グリシドオキシプロビルトリメトキシシラン、γ−ア
ミノプロピルトリエトキシシラン、ｎ−トリメトキシシ
リルプロピルエチレンジアミン等の各種のものが用いら
れ、マウント用樹脂の接着力向上に寄与する。この時成
分銀粉（Ａ）、ａＦ　ＩＪイミド樹脂（Ｂ）、シランカ
ッシリング剤（Ｃ）を重量割合で１００部とした場合、
シランカップリング剤の配合割合は０．０５〜１０．０
０部が好ましく、０．０５部以下では接着力向上の効果
がなく、１０．００部以上になるとシランカップリング
剤によりポリイミド樹脂の硬化が進み、導電性樹脂ペー
ストの保存性を低下させる。

また、本発明で用いられる溶剤としては、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、クレゾール、トルエン、キ
シレン、石油エーテル、ソルベントナフサ等のＮ　ＩＪ
イミド樹脂を溶解させうる単独の溶剤又は二種以上、適
宜組合せた混合溶剤が用いられる。

本発明における導電性樹脂ペーストの組成割合として銀
粉囚とポリイミド樹脂０３）の重量割合は銀粉囚／ポリ
イミド側脂（Ｂ）　＝　９０　／　１０〜６０　／　４
０が好ましく、これより銀粉（Ａ）の割合が多くなって
も電気伝導性の向上が添加量の割く得られずコスト的に
も割高となる。一方、この割合範囲よシ銀粉囚の蓋が少
なくなると、導電性樹脂ペーストの重要な特性である４
電性が低下する。

また、銀粉囚とポリイミド樹脂（Ｂ）と溶剤（Ｃ）との
重量割合としては、銀粉囚十寸？リイミド樹脂（Ｂ）／
溶剤（Ｃ）　＝　７０　／　３０〜３０　／　７０が好
ましく、この割合より溶剤（Ｃ）が多くなると導電性樹
脂ペーストを硬化した時の固形分が少なくなシマラント
用樹脂として重要な特性である接着力が低下する。また
との割合範囲より溶剤（Ｃ）が少なくなると導電性樹脂
ペーストの粘度が高くなり、作業性が劣る。

本発明に用いられるコリイミド樹脂の合成は、有機極性
溶媒中での加熱反応による一般的なポリイミド樹脂生成
法により行なうことができる。

甘た導電性樹脂ペーストの製造工程は次の通シで８る。

銀粉（５）、；ｊ？コリイミド樹脂）と溶剤（Ｂ）との
樹脂溶液、シランカッシリング剤（Ｃ）を秤量し、浴４
り（Ｂ）を必要に応じて適宜添〃目し、攪拌機、揺潰器
、乳鉢、三本ロール、ニーダ−等を単独又は適宜組合せ
て均一のペースト状にする。

本発明の導電性樹脂ペーストの使用方法としては、通常
のディスインサー等で基板に塗布でき、ＩＣ等のテノゾ
マウント後、オーブン中で２００℃〜２５０℃で１時間
〜５時間加熱することにより硬化、接着することができ
る。この時、予備加熱とし−ご溶剤を蒸発させる為、１
３０℃〜１８０℃で３０分〜２時間加熱してもよい。

〔発明の効果〕

本発明の２：４電性樹力旨ペーストは、４２合金等の金
属フレーム、セラミック基板、ガラスエポキシ等の有機
基板へのＩＣ等の半導体素子の接着に用いることができ
、特に鋼フレーム上への大型チップの接着に適しておシ
、銅フレームとシリコンチップとの熱膨張率の差による
。ＩＣ等組立工程での加熱処理時のＲレットクラック、
ぜレット歪によるＩＣ郷の特性不良を防ぐことができる
従来では得られなかった応力緩和特性に優れた導電性樹
脂ペーストである。

〔実施例〕

〈実施例１〜３〉 銀粉、ポリイミド樹脂溶液、カンプリング剤、溶剤を第
１表に示した様に配合し、三本ロールで混練し、均一な
ペーストが得られた。これを銅フレーム上ニ塗布し７朋
角シリコン被レツトヲマウントし、１時間／１５０℃＋
１時間／２５０℃で硬化させた時のにレットクラック及
びＲレット歪を調べた。尚被しット歪は、Ｒレットの両
端を結ぶ線上から垂直に反応の頂上までの高さを測定し
たものである。これらの結果と他の特性を合わせて第１
表に示した。いずれもＲレットクラックがなくぜレット
歪も１〜２μｍと小さく応力緩和特性に優れ、他の特性
もマウント用樹脂として満足するものである。

〈比較例１〜７〉 実施例１〜３と同様の方法で第１表に示す配合のペース
トを得、特性を調べた。結果を表１に示している。比較
例１．２ではテトラカルボン酸ジ無水物が一種のみの為
比較例１ではイレット歪が大きくなったり、比較例２で
は随時接着力が弱い。

比較例３ではジアミノシロキサンが含まれていない為、
Ｒレットクラックが生じている。比較例４ではジアミノ
シロキサンが多過ぎる為、随時接着力が無くなっている
。

比較例５では銀粉が少ない為、体積抵抗率が犬きくなっ
ている。比較例６は、溶剤が多過ぎて接着力が低下して
おり、比較例７は溶剤が少な過ぎて粘度が高くなってい
る。

〈比較例８〉 実施例２におけるシランカップリング剤のみを除き、他
は実施例２と同様にして被−ストを得、特性を調べた。

その結果、随時接着力が弱くなっている。

〈比較例９〉 フェノールノボラック型エデキシ樹脂とフェノールノボ
ラックの硬化剤及び硬化促進剤からなる市販品のエゴキ
シ系樹脂の導電性ペーストを用い実施例１〜３と同様に
特性を調べた。結果を第１表に示したがイレットクラッ
クが生じている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、銀粉（Ａ）、ポリイミド樹脂（Ｂ）、シランカップ
   リング剤（Ｃ）、溶剤（Ｄ）よりなる導電性樹脂ペース
   トにおいてポリイミド樹脂（Ｂ）が、ピロメリット酸ジ
   無水物９９〜１モル％および一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （Ｘ＿１は−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＳＯ＿２−、−Ｓ−、
   −ＣＨ＿２−、▲数式、化学式、表等があります▼、▲
   数式、化学式、表等があります▼で表わされるテトラカ
   ルボン酸ジ無水物１〜９９モル％とからなるテトラカル
   ボン酸ジ無水物と一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （Ｘ＿２は−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＳＯ＿２−、−Ｓ−、
   −ＣＨ＿２−、▲数式、化学式、表等があります▼、▲
   数式、化学式、表等があります▼で表わされるジアミン
   ９９．９９〜９５．００モル％および一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ｎ＝０〜５０で、Ｘ＿３、Ｘ＿４はそれぞれ脂肪族・
   脂環式・芳香族系の炭化水素基）で表わされるジアミノ
   シロキサン０．０１〜５．００モル％とからなるジアミ
   ン類とを反応させ重合して得られたものであるととを特
   徴とする導電性樹脂ペースト。 ２、銀粉（Ａ）、ポリイミド樹脂（Ｂ）、シランカップ
   リング剤（Ｃ）、溶剤（Ｄ）の重量割合が、 銀粉（Ａ）／ポリイミド樹脂（Ｂ）が９０／１０〜６０
   ／４０であり銀粉（Ａ）＋ポリイミド樹脂（Ｂ）／溶剤
   （Ｄ）が７０／３０〜３０／７０であり銀粉（Ａ）＋ポ
   リイミド樹脂（Ｂ）＋溶剤（Ｄ）／シランカップリング
   剤（Ｃ）が１００／０．０５〜１００／１０であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の導電性樹脂
   ペースト。