JPS62199611A - 導電性組成物 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、感光性の導電エポキシ重合体組成物に関し、
支持基板と半導体の間の柔軟な導電性接合（ボンド）を
提供するものである１本発明のエポキシ組成物は、特定
の導電性粒子と、エポキシ重合体成分と反応する可塑剤
を含む。

Ｂ、従来技術およびその問題点 集積回路モジュールを準備する際、珪素または多結晶質
珪素のチップのような集積回路半導体チップは、必要と
される回路を含む基板に付着または接合される。現在、
半導体チップは様々なはんだ組成物を用いて基板に接合
されている。

はんだを使う場合の大きな懸念の１つは、熱サイクルお
よび大気中の汚染物質のために、はんだによる接合が割
れる傾向にあることである。チップと接合を大気から密
封するシール被覆により。

割れの問題は最小限になった。しかしながら、熱サイク
ル（つまり、温度変化による熱膨張と熱収縮）から来る
疲労による割れは、依然としである程度起こっている。

はんだによる接合は堅く、該接合中で生じる膨張・収縮
量は、熱サイクルによりチップまたは基板に生じる膨張
・収縮量と異なる。さらに、半導体と支持基板の間の膨
張・収縮度の違いのため、熱サイクルによってはんだに
よる接合に応力が生じる。

本発明は、従来のはんだに代わって、半導体と基板を接
合する導電性組成物の提供を目的とする。

Ｄ０問題点を解決するための手段 本発明の導電性組成物は、 （ａ）約１５〜６５重量％の感光性エポキシ重合体成分
と、 （ｂ）約１〜１５重量％の可塑剤と、 （ｃ）約２５〜８０重量％の導電性粒子とを含む。

上記（ａ）、　（ｂ）、（ｃ）の量は５組成物中の（ａ
）、　（ｂ）、（ｃ）の合計量に基づく、使用される可
塑剤は、エポキシ重合体成分と反応する。導電性粒子は
、プラチナ、パラジウム、金、またはこれらの混合物、
合金のグループから選ばれる導電性の外表面を持つ。ま
た、導電性粒子の形は球状である。

Ｄ、実施例 本発明により用いられる導電性接合組成物は、半導体と
基板の間の柔軟な導電性の接合を形成する。該組成物の
柔軟性の観点では、熱サイクルによる半導体と基板の間
の接合の割れは、完全にはなくならないものの、大幅に
減少する。該組成物は、半導体と基板の間で生じる膨張
・収縮の不整合に備えるので、前記割れおよび障害はな
くなる。

さらに１本発明による特定の組成物は、自身を保護する
シールを現実に形成するとともに、化学的に不活性なの
で、現在はんだによる接合を用いる場合のようにチップ
接合領域をシールしたり被覆したりする必要がなくなる
。これは重要なことである。なぜならチップ接合領域が
広がるにつれ。

密度とパターンにより、該領域の全部を完全に被覆する
ことは極めて難しくなるからである。

本発明で用いる感光性エポキシ重合体成分は、エチレン
列（ｅｔｈｙｌｅｎｉｃａｌｌｙ）不飽和族、例えば、
モノエチレン列不飽和酸とエポキシの反応生成物を含む
。モノエチレン列不飽和カルボン酸は、α、βエチレン
列（ｅｔｈｙｌｅｎｉｃ）不飽和カルボン酸であり、よ
く知られている。そのような酸の例は、アクリル酸、メ
タクリル酸およびクロトン酸である。

カルボン酸と事前に反応させたエポキシ重合体は、エポ
キシ重合体の一種であり得る。例えば、ビスフェノール
・八−エビクロルヒドリン・エポキシ重合体のようなビ
スフェノール・Ａ−ジグリシジル・エーテルが好ましい
、エポキシドは、次のような一般式を持つ。

ＣＨ。

これは、一般に約３　Ｘ　１０”〜約１０×１０４の範
囲に渡る分子量に応じて、液体または固体となり得る。

上記式のｎは、一般に約０゜２〜約１００の範囲で変化
するが、約０．２〜約２５の範囲が好ましく、さらに上
限を約１０とするのが最も好ましい。

他に用い得るエポキシ重合体は、エポキシド化されたノ
ボラックであり１次のような式で表わされる。

このエポキシ重合体は、分子量に応じて液体。

半固体または固体となり得る。ｎが１．５〜３゜５であ
るエポキシ重合体は、商業的に入手可能であり、かつ一
般に適している。望むならば、異なる分子量を持つエポ
キシ重合体の混合物、または異なるタイプのエポキシ重
合体の混合物を用いることができる。

エポキシ重合体に対するモノエチレン列不飽和酸の相対
的な量は、化学量的に該重合体のエポキシド官能性の約
２５〜約１００％と反応し、好ましくは約２５〜約７５
％と反応するような量である。

事前反応による生成物は、次の反応式で形成される付加
生成物であると信じられている。

−ＣＯＯＨ＋　ＣＨ２−ＣＨ−→−ＣＯＯ−ＣＨ２−Ｃ
Ｈ−このような物質はよく知られており、商業的に入手
可能である。例えば、そのような物質の１つが、マスタ
ーボンド社の商品名ＵＶ−１５として入手可能である。

これは、分子量が約１６０００〜約２００００であり、
エポキシ価が１００グラム当りの当片で約０．４８〜約
０．５２であってエポキシド当りでは約１９２〜約２０
８の重量であるエピクロルヒドリン−ビスフェノールＡ
のアダクツである。

本発明の組成物は、重量％で約１５〜約６５％。

好ましくは約３５〜約４５％の感光性エポキシ重合体成
分を含む。これらのパーセンテージは、組成物中の感光
性エポキシ重合体成分、反応性可塑剤および導電性粒子
の合計に基づく。

さらに、該組成物は、エポキシ重合体成分と反応する可
塑剤を含む。適当な可塑剤は、グリシジル・エーテル、
グリシジル・エステル、ジオール・ジグリシジル・エー
テル、ジオール・ジグリシジル・エステル、オレフィン
・オキシド、ポリアルキレン・ゲルコールまたはポリオ
キシアルキレン・グリコールを含む。望むならば、可塑
剤の混合物を用いることができる。

ポリアルキレン・グリコールまたはポリオキシアルキレ
ン・グリコールは、次の式によって表現できる。

＋１Ｏ−Ｒ−０−［−Ｒ−０−１−−Ｒ−０）１ここで
、Ｒは２価の飽和脂肪族炭化水素部（璽ｏｉｅｔｙ）、
でありエチレン、プロピレン、ブチレンおよびこれらの
混合物よりなるグループから選択される。これらのグル
ープは、直鎖であってもよいし、枝分れした鎖であって
もよい。

特定のグリコールの例には、ポリエチレン・グリコール
、ポリプロピレン・グリコール、ポリオキシエチレンオ
キシプロピレンおよびポリブチレン・グリコールが含ま
れる。好ましいグリコールは、ポリエチレン・グリコー
ルであって、約７０００〜１００００の分子量を持つも
のである。これはチバ・ガイギー社の商品名ポリグリコ
ールＤＹ−０４０として入手可能である。

グリシジル・エーテルとグリシジル・エステルの例は、
アリル・グリシジル・エーテルおよびアルキル、アリル
・グリシジル・エーテルおよびブチル・グリシジル・エ
ーテルのようなグリシジル・エーテル、クレシル・グリ
シジル・エーテル、グリシジル・メタクリレートおよび
フェニル・グリシジル・エーテルである。オレフィン・
オキシドの特定のものが、スチレン・オキシドである。

反応性可塑剤の使用景は、約１〜約１５重量％であり、
約１〜約１０重量％であることが好ましい。これらのパ
ーセンテージは、組成物中の感光性エポキシ重合体成分
、反応性可塑剤、および導電性粒子の合計に基づく。

さらに１本発明の組成物は、導電性粒子を含まなければ
ならない。該粒子の外表面は導電性であらねばならず、
プラチナ、パラジウム、金、およびこれらの混合物また
はこれらの合金のグループから選ばれなければならない
。

さらに、該粒子の形は球状であらねばならない。

他の従来の葉状、薄片のような形ではなくて１球状の粒
子であることは１本発明が必要な導電率をもたらすのに
成功するためのクリティカルな要素である。

さらに、導電性粒子の少なくとも外表面は、プラチナ、
パラジウム、金、これらの混合物またはこれらの合金か
らなるものであらねばならない。

本発明の好適な局面では、使用する粒子が全部望む金属
からなり、かつ中空の極小球体である。しかしながら、
望むならば、外被覆がプラチナ、パラジウムまたは金に
よって与えられる粒子の使用が可能である。さらに、中
空であるのが好ましいけれども、粒子は固体であっても
よい。粒子の直径は、約０．０００２５４〜約０．００
２０３２Ｃ１１（約０．０００１〜約ｏ、ｏｏｏｓイン
チ）であり、約０．０００７６２〜約０．０Ｏ１２７ａ
ｍ（約０．０００３〜約０．０００５インチ）であるこ
とが好ましい。典型的な球状粒子は、ＳＥＬ−ＲＥＸ社
から入手できる金の微小球体である。

導電性粒子の量は約２５〜約８５重址％であり。

約３５〜約６０重量％であることが好ましい。これらの
パーセンテージは、組成物中の感光性エポキシ重合体成
分、反応性可塑剤および導電性粒子の合計に基づいてい
る。

本発明の好ましい局面では、感光性でないエポキシ重合
体がさらに使われる。そのようなエポキシ重合体がカル
ボン酸と反応して感光性エポキシ成分を与えるのに用い
たのと同じタイプのエポキシであることは、必須ではな
いけれども好ましいことである。好ましいエポキシは、
ビスフェノール・Ａ−エピクロルヒドリンから得られる
。１例として、チバ・ガイギー社から入手できる商品名
アラライト（Ａｒａｌｉｔｅ）　６０１０を取り上げる
と。

その平均分子址は約３５０〜約４００であって、エポキ
シ当量では約１８５〜約２００である。そして、その粘
性は、２５℃で約１ｏｏｏｏ〜約１６０００センチポア
ズである。

非感光性エポキシを使う場合、無水硬化剤およびエポキ
シの硬化促進剤を含むことが望ましい。

２重量部の非感光性エポキシ成分に対して約１重量部の
無水物を使うことが望ましい。

適当な酸無水物の硬化剤の例は、無水テトラヒドロフタ
ル酸、無水ピロメリト酸、および無水ナデイツク・メチ
ル・フタール酸である。

適当な促進剤の例は、ポリアミン、第一、第二。

および第三アミン、ポリアミド、ＢＦ、のようなルイス
酸触媒、およびこれらの錯体である。

非感光性エポキシ樹脂を含む組成物は、一般に。

約１５〜約３５重麓％、好ましくは約２０〜約３０重量
％の感光性エポキシ成分と、約１〜約４重量％の反応性
可塑剤と、約２５〜約４５重量％、好ましくは約３０〜
約４０重景％の導電性粒子と、約２０〜約４５重量％、
好ましくは約２０〜約３０重量％の非感光性エポキシ成
分と、約１０〜約２５重址％、好ましくは約１０〜約１
５重景％の無水物と、約０．１〜約３重量％の促進剤と
からなる。これらのパーセンテージは、組成物中の感光
性エポキシ重合体、可塑剤、導電性粒子、非感光性エポ
キシ重合体、無水物、および促進剤の合計に基づいてい
る。

さらに、光反応開始剤または増感剤を組成物に含めるこ
とができる。そのような物質は、従来数多く知られてい
る。適当な光反応開始剤の例としては、アントラキノン
と、アルキル置換もしくはハロ置換アントラキノン（２
−ｔｅｒｔ−２−ブチルアントラキノン、１−クロルア
ントラキノン、ｐ−クロルアントラキノン、２−メチル
アントラキノン、２−エチルアントラキノン、およびオ
クタメチルアントラキノンを含む）と、その他の置換ア
ントラキノン、または、置換されていない多核キノン（
１，４−ナフトキノン、９．１０−フエナントラキノン
、１，２−ベンゾアントラキノン、・２．３−ベンゾア
ントラキノン、２−メチル−１゜４−ナフトキノン、２
．３−ジクロルナフトキノン、１，４−ジメチルアント
ラキノン、２．３−ジメチルアントラキノン、２フエニ
ルアントラキノン、２，３−ジフェニルアントラキノン
、３−クロル−２メチルアントラキノン、レチンキノン
、７．８，９．１０−テトラヒドロナフタセンキノン、
およびｌ、２，３．４−テトラヒドロベンゾアントラセ
ン−７，１２−ジオンを含む）を挙げることができる。

他の光増感剤は、四塩化炭素、ブロモホルム、および三
臭化炭素、そしてベンゾトリアゾール、そしてベンゾイ
ン、クロルアニル、ベンジル、ジアセチル、５−ニトロ
サリチルアルデヒド、および２，４−ジニトロトルエン
のような、ハロゲン・タイプの増感剤を含む。

望むならば、光反応開始剤の混合物を使うことができる
。

光反応開始剤を使う場合、その量は組成物に紫外線に対
する感光性を与えるのに十分な址である。

一般に、約０．１〜約１０％、好ましくは約０゜１〜約
５％の量である。

本発明に従って接合される半導体は、好ましくは珪素ま
たは多結晶質珪素からなる。しかしながら、従来知られ
ている■−■族混合半導体およびＩｆ−ＶＩ族混合半導
体のような他の半導体も使用できる。

半導体が接合される基板は、セラミック基板が好ましい
。セラミックは、土類の原料を加熱して得られる生成物
または物質である。好ましいセラミック基板は、酸化珪
素および珪酸アルミニウムや酸化アルミニウムのような
珪酸塩を含む。セラミック基板は比較的堅いので、熱サ
イクルにより従来生じていた半導体と基板の間の接合の
割れの問題に寄与する。

本発明に従って準備される品は、まず、本発明の導電性
組成物で、半導体と基板のうちの半導体が接合される領
域の両方を被覆することによって良好に得られる。

続いて、該組成物は、約３０〜約１２０分間室温ないし
約７５℃の温度の下に置かれて５部分的に硬化される。

続いて、回路との接触の形成を望む領域において、選択
的に、該組成物は紫外線にさらされる。

約１〜約２０分間、約３００〜約４００ミリミクロンの
紫外線にさらすのが好ましい。この結果。

さらされた領域で、組成物の部分的重合が起こる。

次に、被覆のうちの紫外線にさらされなかった部分をは
ぎ取り、または除去し、その結果、望む領域と望む回路
との接触が残るようにするため、被覆をメチル・クロロ
ホルムのような有機溶剤と接触させる。

次に、被覆は再び紫外線にさらされる。今度の紫外線は
、約１８０〜約２５０ミリミクロンであり、被覆組成物
を活性化させて流動化させるためのものである。そして
、基板と半導体は組成物を間にして互いに接触する状態
に置かれる。この結果、半導体と支持基板の間の接合が
形成される。

そして、被覆は完全に重合され、柔軟な導電性接合を形
成する。

以下の非制限的かつ典型的な表示は１本発明をさらに説
明するためのものである。

組成物は、約２５．８重量％の商品名ＵＶ−１５（感光
性エポキシ成分）と、約２重量％の商品名ポリオールＢ
ＡＳＥ７Ｖ　（反応性可塑剤）と、約３５重量％の５Ｅ
Ｌ−ＲＥＸ社製の金の微小球体と、約２５重量％の商品
名アラルダイト６０１０（エポキシ成分と、約１２重量
％の無水メゾイック・メチル・フタール酸（商品名ガイ
ギー９０６）と、約０．２重量％のベンジル・ジメチル
アミン（商品名ＤＹＯ６２）からなる。このうち。

（Ａ）感光性エポキシ成分、（Ｂ）反応性可塑剤、（Ｃ
）導電性外表面を持つ球状の導電性粒子の王者の割合を
、この王者だけの合計重量に基づく重量％に換算すると
、（Ａ）が約４１．１％、（Ｂ）が約３．２％、（Ｃ）
が約５５．７％である。なお。

本発明における（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の、王者の合計
重量に基づく重量％は、（Ａ）が約１５〜６５％、（Ｂ
）が約１〜１５％、（Ｃ）が約２５〜８０％である。（
Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の割合がこの範囲外にあると１組
成物の性質が良好なものではなくなり、その結果、半導
体を基板に接合するための商業的なシステムに好ましく
ない影響を及ぼす。

珪素の半導体チップと、セラミック基板の該チップが接
合される領域の両方が、上記（Ａ）、（Ｂ）。

（Ｃ）の、王者の合計重量に基づく重量％が、（’Ａ　
）は約４１．１％、（Ｂ）は約３．２％、（Ｃ）は約５
５．７％である組成物によって被覆される。

該組成物は、約５０℃で約６０分間硬化される。

続いて１組成物が残って回路との接触の形成を望む領域
において、選択的に、該組成物は、約１０分間、約３０
０〜約４００ミリミクロンの紫外線にさらされる０次に
、該組成物をメチル・クロロホルムと接触させて、被覆
のうちのさらされていない部分を取去する。

次に、該被覆は、約１８０〜約２５０ミリミクロンの紫
外線にさらされる。すると、組成物は活性化されて流動
化する。この結果、基板と半導体は組成物を間にして互
いに接触する状態に置かれる。そして、被覆は完全に重
合され、柔軟な導電性接合を形成する。

Ｅ０発明の効果 本発明によれば、半導体と基板の間の接合の。

熱サイクルによる割れがなくなるという優れた効果が得
られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ａ）α、βエチレン列不飽和カルボン酸とエポキシ重
   合体の反応生成物である感光性エポキシ重合体成分と、 （Ｂ）前記エポキシ重合体成分と反応する可塑剤と、（
   Ｃ）プラチナ、パラジウム、金、およびこれらの混合物
   またはこれらの合金のグループから選ばれた導電性外表
   面を持ち、形が球状である導電性粒子とを含み、 前記（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の合計重量に基づく前
   記（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の重量％は、（Ａ）が約
   １５〜約６５％、（Ｂ）が約１〜約１５％、（Ｃ）が約
   ２５〜約８０％である ことを特徴とする導電性組成物。