JPS63159422A - 半導体用絶縁樹脂ペ−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〕 本発明は半導体素子をリードフレームあるいはセラミッ
ク基板等ヘダイボンディングする場合に用いられる絶縁
樹脂ペーストに関するものである。更に詳しくは高温、
短時間で硬化させても、気泡の発生が極めて少ない樹脂
接合法に用いる絶縁樹脂ペーストに関するものである。

〔従来技術〕

従来、半導体素子をリードフレーム等ヘダイボンデイン
グする方法としては金とシリコンとの共晶を形成するこ
とにより結合する金−シリコン共晶法、また半田ペース
トを用いて接合する半田接合法が主に用いられてきた。

金−シリコン共晶法は金を用いるためコストが非常に高
いとか、あるいは作業温度が４００〜４５０℃と高く半
導体素子や部品の劣化をもたらす欠点があった。一方半
田接合法は比較的低コストではあるが耐熱性が劣るとか
、あるいは半田ボール飛散による半導体素子が劣化する
という欠点があった。

この様な中にあって、最近樹脂中に銀粉末、シリカ粉末
等無機質粉末を分散させた導電性あるいは絶縁体のペー
ストを用いる樹脂結合法が用いられる様になってきた。

この樹脂結合法は大巾なコストダウンが可能であり、特
に絶縁樹脂ペーストとして特にシリカ粉末を用いたもの
は負金属を全く用いないため安価であり、又その特性に
おいても非常に優れている。

しかしながら、これらの樹脂接合法に用いる従来の絶縁
樹脂ペーストは硬化時に気泡が発生し易いという欠点が
ある。これはシリカ粉末等の無機質粉末を樹脂に分散さ
せ、ペースト状にする必要があるために、樹脂は大量の
溶剤を含むがあるいは常温で液状のものを用いる必要が
あり、これ等がこれらの絶縁ペーストが硬化する時に一
部気化し、気泡を発生させたり、あるいは樹脂と無機質
粉末を混練する時空気を抱き込み、気泡となる。

これ等の気泡が硬化時にスムーズに恢けないと、硬化物
に気泡が残存し半導体素子とリードフレームとの密着強
度を著しく低下させるとかあるいは気泡が抜ける際の力
で半導体チップが傾き、傾いたまま接合され、後工程で
の金線ワイヤボンディングで自動ボンダーでの位置認識
が出来ないという重大欠点を生じてしまう。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記の様な従来技術の欠点を改良し、半
導体素子が傾くことなくリードフレーム等外部支持電極
に強固に接合される絶縁樹脂ペーストを提供することに
ある。

ペーストが硬化する際に発生する気泡は充填剤の表面に
存在するものであり、これは液状樹脂組成物に無機充填
剤を配合した場合、充填剤表面が、液状樹脂組成物にど
うしても充分にぬれないためであり、液状樹脂組成物に
無機充填剤を配合する場合には避けられない問題である
。

本発明者等は気泡の発生源である充填剤配合但を極力少
なくすることに注目し、鋭意検討を重ねた結果、超微粒
子シリカ粉末を併用すれば無機充填剤を著しく減少させ
ることができ、超微粒子シリカ粉末そのものは気泡の発
生源にならないこと、硬化剤としてフェノールノボラッ
クと潜在性アミン化合物を用いると熱時接着強度が著し
く増加することを見い出し目的を達成するに到った。

〔発明の構成〕

本発明は（Ａ）最大粒径が５０μｍ以下で平均粒径２〜
５μ而のシリカ粉末と、平均粒径が０．００５〜０．０
２μｍの超微粒子シリカ粉末との混合物であって、平均
粒径２〜５μｍのシリカ粉末６０〜８５重日％含むシリ
カ充填剤、（８）フェノールノボラック、（Ｃ）潜在性
アミン化合物、（Ｄ）常温で液状で加水分解性塩素含有
量が５００　ｐｐｍ以上であるエポキシ樹脂、よりなる
組成物でシリカ充填絶縁ペーストの硬化時に発生する気
泡は充填剤の表面に存在すると考えられるが、従って充
填剤量を少なくすれば気泡は少なくすることができる。

ところが通常充填剤の量を減少させるとペーストの粘度
、揺変度が小さくなり、ディスペンサーからのペースト
のだれや、あるいはブリード等を起こし実用上不都合を
生じる。又耐熱性も低下し、高温時で高い接着強度が要
求されるワイヤボンディングの工程でチップが剥がれる
不都合も生じる。

従って通常は半導体用絶縁ペーストの充填剤の配合」は
少なくとも４０重ｍｍ以上である。

本発明に用いられるシリカ充填剤は超微粒子の粒径がｏ
、ｏｏｓ〜０．０２μｍのシリカを併用することを特徴
としているが、この様な超微粒子シリカは液状樹脂組成
物に配合しても、その表面には硬化時にチップを傾かせ
るほどの大きい気泡は存在せず、不都合を生じさせる気
泡の発生源とはならないことを見い出した。しかも受口
添加だけで粘度、揺変度が著しく大きくなるため、絶縁
ペースト中の充填剤量を少なくしてもディスペンサーか
らのペーストのだれや、あるいはブリードを起こさない
。また本発明に用いられるシリカ充填剤は最大粒径５０
μｍ以下で平均粒、径２〜５μｍのシリカ粉末を６０〜
８５重量％含むが、６０重量％より少ないと耐熱性や熱
伝導性が低下する。また超微粒子シリカが多くなり過ぎ
粘度、揺変度が著しく高くなり、ディスペンサーで塗布
時ペーストが糸状に高くひき、チップのマウントができ
なくなる。

また平均粒径２〜５μｍの配合量８５重量％より多くな
ると超微粒子シリカ粉末の含有量が少な過ぎて本願発明
の効果が充分に出ない。また本発明に用いるシリカ粉末
の粒径を５０μ而以上と限定したが、これは粒径がこれ
より大きいとディスペンサーでペーストを塗布する時細
いニードル（口径０．２ｓ以下）ではニードルの出口付
近にシリカ粉末粒子が徐々に滞積し、やがては出口をふ
さいでしまい、長時間連続使用できなくなるためである
。

また、本発明においては、硬化剤としてフェノールノボ
ラックと潜在性アミン化合物を併用することを特徴とし
ている。

絶縁ペーストにおいてシリカ充填剤の含有量が少ないと
耐熱性が低下するため、通常は４０重量％以上含む。し
かし、本発明においては熱安定性の良いベンゼン環を多
く含み耐熱性の優れたフェノールノボラックを硬化剤と
することによりシリカ充填剤含有量が３０重量％以下で
も耐熱性の優れた絶縁ペーストを得るに到った。

ただし、フェノールノボラックは固形のため、単独使用
の場合には、ペーストの粘度が著しく上り、実用には適
さない。また、これを改良する目的で溶剤を添加すると
硬化時にボイドが発生する。

フェノールノボラックより当量の小さい潜在性アミン化
合物を併用することにより、粘度がそれほど高くなく耐
熱性の優れた絶縁ペーストを得ることができた。

本発明に用いるフェノールノボラックはフェノールとホ
ルムアルデヒドとを反応させることによ潜在性アミン化
合物としては、アジピン酸ヒドラジド、ドデカン酸ジヒ
ドラジド、イソフタル酸ヒドラジド、ｐ−オキシ安臭香
酸ジヒドラジド等のカルボン酸ヒドラジドやジシアンジ
アミドである。

本発明に用いるエポキシ樹脂は常温で液状のものである
のに限定しているが、常温で液状のものでないと銀粉と
の混練において溶剤を必要とする。

溶剤は気泡発生の原因となり、高温短時間の速硬化性を
要求される用途には使用できない。

また、エポキシ樹脂に含まれる加水分解性塩素量を５０
０１）Ｉ）ｍ以下に限定しているが、この様なエポキシ
樹脂を用いることによ、り絶縁ペーストから抽出（プレ
ッシャクツ力）される塩素の母を大巾に低減することが
できる。抽出された塩素は半導体素子表面のアルミ配線
腐食をひきおこす原因となるため、抽出量が少なければ
それだけ信頼性が高くなる。

ン３０ｄに完全に溶解させ、これに１Ｎ−ＫＯＨ液（エ
タノール溶液）５ｍを加え、３０分間煮沸還流する。こ
れに８０％アセトン水１００ｄ加え、ざらにｃｏｎｃ、
　ＨＮＯ３２ｍ加えて、０．０１ＮＡＣＩＮＯ３水溶液
で電位差滴定を行なう。

本発明に用いるエポキシ樹脂としては、例えばビスフェ
ノールＡ１ビスフエノールＦ１フエノールノボラツクと
エピクロルヒドリンとの反応で得られるジグリシジルエ
ーテルで常温で液状のものビニルシクロヘキセンジオキ
シド、ジシクロペンタジェンジオキシド、アリサイクリ
ックジェポキシ−アジベイトの様な脂環式エポキシ、更
にはｎ−ブチルグリシジルエーテル、パーサティック酸
グリシジルエステル、スチレンオキサイド、フェニルグ
リシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、ジシ
クロペンタジェンジオキシドのような通常エポキシ樹脂
の希釈剤として用いられるものがある。

更に、上記エポキシ樹脂のうち沸点が２５０℃以上のも
のは非常に有用である。なぎならこれ等用いた樹脂ペー
ストは、樹脂の揮発性が少ないため、連続使用しても粘
度の変化が少ないためである。

本発明において絶縁樹脂ペースト中のシリカ充填配合口
を５〜３０重量％に限定しているが５重量％より少ない
と超微粒子シリカを配合しであるとはいえ、粘度、揺変
度が小さくなり、ディスペンサーからのペーストのだれ
や、あるいはブリード等を起こしてしまう。一方３０重
量％より多いとシリカ充填剤の表面に存在する気泡が多
くなり、本発明の効果がなくなってしまう。

更に本発明においては必要により硬化促進剤、顔料、染
料、消泡剤等を添加して用いることもできる。

〔発明の効果〕

以上述べた様に本発明による半導体用絶縁樹脂ペースト
は硬化時気泡の発生が極めて少ないため、従来、半導体
素子と外部電極との接合におい上させることができる。

また含有加水分解性塩素量も極めて少ないことから半導
体素子表面のアルミ配線の腐食は起こりにくく信頼性を
向上させることができる。

（実施例１〜実施例４） 篩別により調整した最大粒径が５０μ而以下で、平均粒
径が３μｍのシリカ粉末〈以下シリカＡ）と平均粒径０
．０１μｍの超微粒子シリカ粉末（以下シリカＢ）と、
ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの反応により
得られるジグリシジルエーテル（加水分解性塩素含有量
３８０１）Ｉ）ｍ、エポキシ当１１８０で常温で液状、
以下エポキシ樹脂Ａ）とフェノールノボラック及び潜在
性アミン化合物としてアジピン酸ヒドラジドとを第１表
の割合で配合し三本ロールで混練し、絶縁樹脂ペースト
を得た。

この絶縁樹脂ペーストを真空チャンバーにて２ａｎＨｏ
で３０分間脱泡した後、リードフレーム上にディスペン
サーで塗布し、３Ｘ３ｓ角の大きざの半導体素子をマウ
ントした。しかる後３００℃の熱盤上で６０秒間のせて
硬化させ、半導体素子の傾き、剥がれ数及び気泡の発生
状況を調べ、更に３００℃の熱盤上で半導体素子をテン
ションゲージではじき、熱時の接着強度を測定した。次
に、リードフレーム上にペーストを塗布し、３０分間放
置してブリードの状態を調べた。また２００℃のオーブ
ン中でペーストを硬化させ硬化物の体積抵抗率及びプレ
ッシャークッ力処理（１２５℃、２０時間）により抽出
された塩素量を測定した。

結果を第１表に示す。

〔比較例１〜比較例３） 第１表に示す配合割合で実施例と全く同様にして絶縁樹
脂ペーストを得た。評価結果を第１表に示す。

〔比較例４〕 エポキシ樹脂として、ビスフェノールＡとエピクロルヒ
ドリンとの反応により得られるジグリシジルエーテル（
加水分解性塩素含有量９５０ｐｐｍ　１エポキシ当量１
８０で常温で液状、以下エポキシ樹脂Ｂ）を用いる以外
は実施例１と全く同様の絶縁ペーストを得た。評価結果
を第１表に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ａ）最大粒径が５０μ以下で平均粒径２〜５μｍのシ
   リカ粉末と、平均粒径が０．００５〜０．０２μｍの超
   微粒子シリカ粉末との混合物であつて、平均粒径２〜５
   μｍのシリカ粉末を６０〜８５重量％含むシリカ充填剤
   、 （Ｂ）フェノールノボラック、 （Ｃ）潜在性アミン化合物、 （Ｄ）常温で液状で加水分解性塩素含有量が５００ｐｐ
   ｍ以下であるエポキシ樹脂、 よりなる組成物で、シリカ充填剤配合量が５〜３０重量
   ％を含有することを特徴とする半導体用絶縁樹脂ペース
   ト。