JPS62218413A

JPS62218413A - 半導体ペレット搭載用ペースト

Info

Publication number: JPS62218413A
Application number: JP5940786A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Inaba; 稲葉　洋志; Teru Okunoyama; 奥野山　輝
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1986-03-19
Filing date: 1986-03-19
Publication date: 1987-09-25
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: JPH064814B2

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】［発明の技術分野］本発明は、半導体装置の組立て（アッセンブリ）などに
使用されるペーストに関し、更に詳しくは、半導体ペレ
ットの大型化とアッセンブリ工程の短縮化に対応するよ
うに改良したもので、配線の腐食断線がなく接着性に優
れた高速硬化のペーストに関する。

［発明の技術的背景とその問題点］半導体装置の組立てで、金属薄板（リードフレーム）上
の所定部分にＩＣ，ＬＳＩ等の半導体ペレットをマウン
トし電気的に接続する工程は、素子の長期信頼性に影響
を与える重要な工程の１つである。　従来よりこの接続
方法としては、半導体ペレットのシリコン面をリードフ
レーム上の金メツキ面に加熱圧着するというＡＬＩ−８
ｉの共晶法が主流であった。　しかし、近年の貴金属、
特に金の高騰を契機として、樹脂モールド型半導体装置
では、ＡＵ−３ｉ共晶法から、半田を使用する方法、導
電性ペーストを使用する方法等に急速に移行しつつある
。

しかし、半田を使用する方法は、一部実用化されている
が、半田や半田ボールが飛散して電極等に付着し、腐食
断線の原因となる可能性が指摘されている。　一方、導
電性ペーストを使用する方法では通常銀粉末を配合した
エポキシ樹脂が用いられ、約１０年程前から一部実用化
されていたが、信頼性の面でＡｕ−８ｔの共晶合金を生
成させる共晶法に比較して満足すべきものが得られなか
った。　導電性ペーストを使用する場合は、半田法に比
べて耐熱性に優れる等の長所を有しているが、その反面
、樹脂やその硬化剤が半導体素子接着用としてつくられ
たものでないために、アルミニウム電極の腐食を促進し
、断線不良の原因となる場合が多く、素子の信頼性はＡ
Ｕ−８ｉ共晶法に比べて劣っていた。　また、この方法
は、生産性向上に大きく寄与できるという利点を有して
いるが、ＭＯ８ＩＣの場合は、サブ電極を半導体ペレッ
ト上のポンディングパッドより引き出すために、ペレッ
ト裏面とフレームとの導通は必要でないにもかかわらず
高価な銀ペーストが使用されており、コスト高となる欠
点があった。

［発明の目的１本発明は、上記の欠点を解消するためになされたもので
、その目的は半導体ペレットの大型化、アッセンブリ工
程の短縮化に対応するとともに、配線の腐食断線がなく
、接着性や耐加水分解性に優れ、ボイドの発生がなく高
速硬化性で、かつコスト低減に寄与できるペーストを提
供しようとするものである。

［発明の概要］本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重
ねた結果、銀粉末を使用しないで熱伝導性のよい充填剤
を使用することによって上記目的を達成でき特性の優れ
た、コスト低減に寄与できるペーストが得られることを
見いだし本発明を完成したものである。　即ち、本発明
は、（Ａ）ポリバラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂
からなる変性樹脂、（Ｂ）エポキシシラン（Ｃ）熱伝導性充填剤を含むことを特徴とするペーストである。

本発明に用いる（Ａ＞変性樹脂は、ポリパラヒドロキシ
スチレンとエポキシシランとを反応させて得られるもの
で、その成分の１つであるポリパラヒドロキシスチレン
は次式で示される樹脂である。

このような樹脂としては、例えばマルゼンレジンＭ（丸
善石油社製、商品名）がある。　この樹脂は、分子量が
３０００〜８０００で、水酸基当量が１２０のものであ
る。　また、変性樹脂の他の成分であるエポキシ樹脂と
しては、例えば次のようなビスフェノール類のジエポキ
シドがある。　エピコート８２７，８２８，８３４．１
００１．１００２゜１００４．１００７．１００９　（
シェル化学社製、商品名＞、ＤＥＲ３３０，３３１，３
３２゜３３４．３３５，３３６，３３７，６６０゜６６
１．６６２，６６７．６６８．６６９　（ダウケミカル
社製、商品名）、アラルダイトＧＹ２５０．２６０，２
８０．６０７１，６０８４゜６０９７．６０９９　（チ
バガイギー社製、商品名）、ＥＰＩ−ＲＥＺ５１０．５
１０１　ＬＪｏｎｅｓｏ　ａｂｎｅｙ社製、商品名）、
エピクロン８１ｏ。

１０００．１０１０．３０１０　（大日本インキ化学工
業社製、商品名）や加電化社製ＥＰシリーズがある。　
さらにエポキシ樹脂として、平均エポキシ基数３以上の
、例えばノボラック・エポキシ樹脂を使用することによ
り、熱時（３５０℃）の接着強度を更に向上させること
ができる。　これらのノボラック・エポキシ樹脂として
は、分子量５００以上のものが適している。　このよう
なノボラック・エポキシ樹脂としては、例えば次のよう
なものがある。　アラルダイトＥＰＮ１１３８゜１１３
９、ＥＣＮ１２７３，１２８０．１２９９（チバガイギ
ー社製、商品名）、ＤＥＮ４３１゜４３８（ダウケミカ
ル社製、商品名）、エピコート１５２．１５４（シェル
化学社製、商品名）、ＥＲＲ−０１００，ＥＲＲＢ−０
４４７、ＥＲＬＢ−０４８８（ユニオンカーバイド社製
、商品名）、日本化薬社製ＥＯＣＮシリーズ等がある。

本発明に用いる（Ｂ）エポキシシランとしては、例えば
β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメト
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−グリシドキシプロビルメチルジェトキシシラ
ン等が挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して用
いる。

ポリバラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂か−〇− らなる（Ａ＞変性樹脂と、（Ｂ）エポキシシランとの配
合割合は、当量付近であることが望ましい。

配合割合が当量付近を大きくはずれると、いずれかが硬
化時に未反応となり、熱時の接着強度や加熱減量が多く
なり好ましくない。　本発明に用いる（Ａ＞ポリパラヒ
ドロキシスチレンとエポキシ樹脂とからなる変性樹脂と
（Ｂ）エポキシシランを配合する場合は、（Ａ）（Ｂ）
成分を加えて溶解混合させるが、（Ａ）変性樹脂のポリ
パラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂とは単に溶解混
合してもよいし、必要に応じて加熱反応により相互に部
分的な結合をさせたものでもよい。　またこれらの変性
樹脂の共通の溶剤に溶解することにより作業粘度を改善
することもできる。　そしてまた必要であれば硬化触媒
を使用することもできる。

ここで用いる粘度調整用の溶剤類としては、ジオキサン
、ヘキサノン、ベンゼン、トルエン、ソルベントナフサ
、工業用ガソリン、酢酸セロソルブ、エチルセロソルブ
、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルピトールア
セテート、ジメチルホルムアミド、ジメチルア廿ドアミ
ド、Ｎ−メチルピロリドン等が挙げられ、これらは単独
又は２種以上混合して使用する。

本発明に用いる（Ｃ）熱伝導性充填剤としては、アルカ
リ金属イオン、ハロゲンイオン等のイオン性不純物を含
まないことが必要である。　このために、イオン性不純
物を含まない充填剤を選定する。　水・溶剤あるいはイ
オン交換剤等で洗浄してイオン性不純物を取り除く。　
またこの充填剤の熱伝導度は１０　ｋ／Ｗ　Ｉｎ−’　
Ｋ−”　（０℃）以上であることが望ましく、好ましく
は２０　ｋ／Ｗ　ｍ−１Ｋ　−’以上が良い。　このよ
うな充填剤としては、例えば銅、アルミニウム、マグネ
シウム、鉄、錫等の金属粉末、黒鉛等の結晶性炭素類、
カーボランダム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、窒化アルミ
ニウム、窒化チタン等の非酸化物のセラミック粉末、ベ
リラム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、シリコ
ン等の酸化物等が挙げられ、これらは単独又は２種以上
の混合系として用いる。

変性樹脂とエポキシシランとの合計からなる樹脂と充填
剤の配合割合は、合剖樹脂／充填剤＝１０／９０〜４０
／　６０の範囲であることが望ましい。　好ましくは１
５／８５〜３０／　７０の範囲内がよい。　充填剤が９
０部を超えるとペーストの粘度が高くなり作業性に劣り
、また６０部未満ではボンディング温度に耐える強度が
得られず好ましくない。

本発明のペーストは、変性樹脂、エポキシシラン、熱伝
導性充填剤を含むが、必要に応じて消泡剤、カップリン
グ剤その他の添加剤を加えることも可能である。　また
ペーストは常法に従い上述した変性樹脂、エポキシシラ
ンおよび熱伝導性充填剤を十分混合した後、更に、例え
ば三本ロールによる混線処理し、その後減圧脱泡して製
造される。　こうして製造されたペーストは半導体ペレ
ットとリードフレームとの接着用として使用される。

［発明の実施例］次に本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれ
らの実施例によって限定されるものではない。　実施例
および比較例において「部」とは−〇− 特に説明のない限り「重量部」を意味する。

実施例　１エポキシ樹脂のＥＰ４４００　（加電化社製、商品名）
７．６部、パラヒドロキシスチレンのマルゼンレジンＭ
（丸善石油化学社製、商品名）５．６部、エポキシシラ
ンのβ−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリ
メトキシシラン１０．４部、およびジエチレングリコー
ルジエチルエーテル４．０部を、１００℃、１時間溶解
反応を行い黄色の粘稠な樹脂を得た。　この樹脂２１．
８部に触媒として２ＰＨ２−ＣＮ　（四国化成社製、商
品名）　　０．００６部とアルミナ粉末７０部とを加え
て十分混合してペースト（Ａ）を製造した。

実施例　２エポキシ樹脂のＥＰ４４００　（前出）７．６部、パラ
ヒドロキシスチレンのマルゼンレジンＭ（前出）５．６
部、エポキシシランのγ−グリシドキシプロピルメチル
ジェトキシシラン１０．４部、およびジエチレングリコ
ールジエチルエーテル４．０部を、１００℃で１時間溶
解反応を行い黄色の粘稠な樹脂を得た。　この樹脂２７
．８部に触媒として２　Ｐ　ＨＺ−ＣＮ　（前出）のｏ
、ｏｏｅ部とアルミナ粉末７０部を加えて十分混合して
ペースト（Ｂ）を製造した。

実施例　３エポキシ樹脂のＥＰ４．４００（前出）７．６部、バラ
ヒドロキシスチレンのマルゼンレジンＭ（前出）５．６
部、エポキシシランのγ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン１０．４部、およびジエチレングリコール
ジエチルエーテル４．０部を、１００℃で１時間溶解反
応を行い、黄色の粘稠な樹脂を得た。　この樹脂２７．
８部に触媒として２　Ｐ　Ｈ２−ＣＮ　（前出）　　０
．００６部とアルミナ粉末７０部とを加えて十分混合し
てペースト（Ｃ）を製造した。

比較例市販のエポキシ樹脂ベースの溶剤型半導体用導電性ペー
スト（Ｄ）を入手した。

実施例１〜３のペースト（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および
比較例の導電性ペースト（Ｄ）を用いて半導体ペレット
とリードフレームとを接着硬化した。

これらについて接着強度、ボイドの有無、加水分解性Ｃ
１イオンの試験を行った。　その結果を第１表に示した
が本発明の顕著な効果が確認された。

接着強度試験は、銀メッキを施したリードフレーム（４
２７０イ）上に４部４ｍｍのシリコン素子を接着し、２
５℃および３５０℃における温度での強度をプッシュプ
ルゲージを用いて測定した。　また加水分解性Ｃ１イオ
ンの試験は、各ペーストを第１表に示した接着条件で硬
化させた後、１００メツシユに粉砕して１８０℃×２時
間加熱抽出を行ったＣ１イオンの量を測定した。

第１表［発明の効果］本発明のペーストは、飛散溶剤が少ないためにボイドの
発生がなく、接着性、特に熱時の接着性に優れ、耐加水
分解性も優れており、配線金属の腐食による断線等の不
良や水分によるリーク電流の不良などもなく、また高速
硬化するペーストである。　このペーストを使用すれば
信頼性の高い大型ペレットの半導体装置を製造すること
ができ、かつアッセンブリ工程も大幅に短縮でき、また
高価な銀粉末を使用していないため、ＭＯＳ、ＩＣのコ
スト低減をはかることが可能となり、■業上大変有益な
ものである。

Claims

【特許請求の範囲】１　（Ａ）ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂
からなる変性樹脂（Ｂ）エポキシシラン（Ｃ）熱伝導性充填剤を含むことを特徴とするペースト。