JPS63193972A - Electrically conductive paste - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体装置のアッセンブリ一工程などに使用
される導電性ペーストに関し、特に近時の半導体ベレッ
ト大形化に対応するように改良したもので、大形ベレッ
トのマウントにおいて熱時の剥離強度に優れ、また配線
等の腐食断線を起すことの少ない導電性ペーストに関す
る。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a conductive paste used in one step of assembling a semiconductor device, etc., and is particularly applicable to the recent increase in the size of semiconductor pellets. The present invention relates to a conductive paste that has been improved to mount large pellets, has excellent peeling strength when heated, and is less likely to cause corrosion and disconnection of wiring, etc.
（従来の技術）
半導体装置のアッセンブリーで、リードフレーム上の所
定部分にＩＣ，ＬＳＩ等の半導体ベレットをマウントし
、リードフレームとベレットとを電気的にも接続する工
程は、半導体装置の長期信頼性に影響を与える重要な工
程の１つである。(Prior art) In the assembly of semiconductor devices, the process of mounting semiconductor pellets such as ICs and LSIs on predetermined portions of lead frames and electrically connecting the lead frames and pellets is a process that is important for long-term reliability of semiconductor devices. It is one of the important processes that affect
従来、この接続方法としては、半導体ベレットのシリコ
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Ａｕ−５ｉの共晶法が主流であった。 ところが近
年の貴金属、特に金の高騰を契機として、樹脂封止型半
導体装置では、Ａｕ −８ｉ共品法から半田を使用する
方法や導電性べ一ストを使用する方法に急速に移行して
きた。Conventionally, the mainstream connection method has been the Au-5i eutectic method, in which the silicon surface of a semiconductor pellet is heat-pressed to the gold-plated surface of a lead frame. However, with the rise in the price of precious metals, particularly gold, in recent years, resin-sealed semiconductor devices have rapidly shifted from the Au-8i method to methods using solder or conductive paste.
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、その
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−３ｉの共晶合
金を生成させる共晶法に比較して、＠足すべきものが得
られなかった。 すなわち、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
着用として作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△ｕ−３ｉ共品法に比べて劣っていた。However, although some methods using solder have been put into practical use, it has been pointed out that the solder and solder balls may scatter and adhere to electrodes, etc., causing corrosion and disconnection. On the other hand, in the method of using conductive paste, an epoxy resin mixed with silver powder is usually used, and it has been partially put into practical use for about 10 years, but in terms of reliability, eutectic alloy of Au-3i Compared to the eutectic method, which produces In other words, when using a conductive paste, it has advantages such as superior heat resistance compared to the soldering method, but on the other hand, the resin and its curing agent are not made for bonding semiconductor elements. In addition, it often accelerates corrosion of the aluminum electrode and causes disconnection.
The reliability of the device was inferior to that of the Δu-3i method.
またこの方法は、導電性ペーストの作業性を良くする
目的で溶剤を使用しているために、リードフレームを直
接ヒータブロック等にのせる高速硬化や大形ベレットの
マウントにおいては、ボイドが発生して、ボンディング
不良や接続不良、あるいは熱時の剥離強度が弱くなる等
の問題があり、その結果、半導体装置の信頼性を悪くす
るという欠点があった。Additionally, since this method uses a solvent to improve the workability of the conductive paste, voids may occur when the lead frame is directly placed on a heater block, etc. for high-speed curing or when mounting a large pellet. However, there are problems such as poor bonding, poor connection, and weakened peel strength when heated, resulting in a drawback that the reliability of the semiconductor device is deteriorated.
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、高速硬
化やベレットの大形化においてもボイドの発生がなく、
熱時のハクリ強度に優れ、電極配線の腐食断線や接続不
良がなく、信頼性の高い半導体装置が得られる導電性ペ
ーストを提供しようとするものである。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in view of the above circumstances, and eliminates the generation of voids even when curing at high speed or increasing the size of the pellet.
It is an object of the present invention to provide a conductive paste that has excellent peeling strength when heated, is free from corrosion and disconnection of electrode wiring, and has no connection defects, and can provide a highly reliable semiconductor device.
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
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、ウレイド基を有するシラン系カップリング剤
を添加配合した導電性ペーストを用いることによって、
ペレットの熱時剥離強度に優れ、電極配線の腐食断線等
がなく、信頼性の高い半導体装置が得られることを児い
だし、本発明を完成させたものである。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) As a result of intensive research aimed at achieving the above object, the present inventors have developed a conductive material containing a silane coupling agent having a ureido group. By using paste,
The present invention has been completed by discovering that a highly reliable semiconductor device can be obtained that has excellent peel strength of pellets under heat, is free from corrosion and disconnection of electrode wiring, and is highly reliable.
即ち、本発明は、
熱硬化性樹脂と導電性フィラーとを含む導電性ペースト
において、熱硬化性樹脂と導電性フィラーとの合計ｆｆ
ｉ １００ｆｆｉｆＪ部に対して、ウレイド基を有する
シラン系カップリング剤０．５〜２０重量部を添加配合
することを特徴とする導電性ペーストである。 そして
熱硬化性樹脂としては、アルキッド系樹脂、エポキシ系
樹脂、イミド系樹脂、フェノール系樹脂であり、また、
ウレイド基を有するシラン系カップリング剤としては、
γ−ウレイドエヂルトリメトキシシラン又はγ−ウレイ
ドプロピルトリメトキシシランであることが好ましい導
電性ペーストである。That is, the present invention provides a conductive paste containing a thermosetting resin and a conductive filler, in which the total ff of the thermosetting resin and the conductive filler is
This conductive paste is characterized in that 0.5 to 20 parts by weight of a silane coupling agent having a ureido group is added to 100ffifJ parts of i. Thermosetting resins include alkyd resins, epoxy resins, imide resins, and phenolic resins.
As a silane coupling agent having a ureido group,
The conductive paste is preferably γ-ureidoedyltrimethoxysilane or γ-ureidopropyltrimethoxysilane.
本発明でバインダーとして用いる熱硬化性樹脂としては
、熱硬化性樹脂であればよく、例えばアルキッド系樹脂
、エポキシ系樹脂、イミド系樹脂、フェノール系樹脂等
が挙げられ、これらは単独もしくは２種以上混合して使
用することができる。The thermosetting resin used as a binder in the present invention may be any thermosetting resin, and examples thereof include alkyd resins, epoxy resins, imide resins, phenolic resins, etc., and these may be used alone or in combination of two or more. Can be used in combination.
これらはバインダーとして要求される特性に応じて適宜
選択され、例えば耐熱性が要求されるものにはイミド系
樹脂等が用いられる。 一般にはこれらの熱硬化性樹脂
の中でエポキシ系樹脂が好んで使用される。These are appropriately selected depending on the properties required as a binder. For example, imide resins are used for those requiring heat resistance. Generally, epoxy resins are preferably used among these thermosetting resins.
本発明に用いる導電性フィラーとしては、銀粉末、銅粉
末、ニッケル粉末等の金属粉末が挙げられ、これらは単
独もしくは２種以上混合して使用される。 また、２１
Ｉ性フイラーであれば特に制限はなく、表面に金属メッ
キ層を有するものでもよく、更に導電性フィラーの形状
についても特に限定はない。 これらの導電性フィラー
の中でも球状のものが好んで用いられ、粒径が５０μｍ
以下のものが好ましい。 その理由は粒径が５０μｍを
超えると導電性が不安定となり好ましくないからである
。 導電性フィラーは、バインダーとなる熱硬化性樹脂
と混合されるが、その配合割合は、熱硬化性樹脂１０〜
３０重量部に対して、７０〜９０重吊部で重量、好まし
くは熱硬化性樹脂１３〜２５重量部に対して、導電性フ
ィラー７５〜８５重量部である。Examples of the conductive filler used in the present invention include metal powders such as silver powder, copper powder, and nickel powder, and these may be used alone or in a mixture of two or more. Also, 21
There are no particular limitations on the filler as long as it is an I-type filler, and it may have a metal plating layer on its surface. Furthermore, there is no particular limitation on the shape of the conductive filler. Among these conductive fillers, spherical ones are preferably used, and the particle size is 50 μm.
The following are preferred. The reason for this is that if the particle size exceeds 50 μm, the conductivity becomes unstable, which is not preferable. The conductive filler is mixed with a thermosetting resin as a binder, and the blending ratio is 10 to 10% of the thermosetting resin.
The conductive filler is preferably 75 to 85 parts by weight relative to 30 parts by weight and 70 to 90 parts by weight, preferably 13 to 25 parts by weight of the thermosetting resin.
導電性フィラーが７０重傷部未満では充分な導電性が１
ｒＪられず、また９０重旧都を超えると導電性べ−スト
の粘度が極めて高くなり、作業性が悪くなるので好まし
くない。If the conductive filler is less than 70% in the serious injury area, sufficient conductivity will be achieved.
If the viscosity of the conductive base exceeds 90, the viscosity of the conductive base becomes extremely high and workability deteriorates, which is not preferable.
本発明に用いるウレイド基を有するシラン系カップリン
グ剤としては、ウレイド基を有するシラン系のカップリ
ング剤であれば広く包含され使用することができる。
具体的には、例えばγ−ウレイドエチルトリメトキシシ
ラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン等が挙
げられ、これらは１種又は２種以上混合して使用される
。 ウレイド基を有するシラン系カップリング剤の配合
割合は、熱硬化性樹脂と導電性フィラーの混合物１００
重値部に対して、０．５〜２０ｆｆｌ Ｎ合金合するこ
とが望ましく、より好ましくは１〜１０ｆｉ ｆｉ部で
ある。 配合割合が０．５重量部未満では、充分なボイ
ド抑制効果および熱時剥離強度が得られず、また２０重
置部を超えると導電性ペーストの硬化性を悪化させ、ボ
イド等の発生の原因となるので好ましくない。As the silane coupling agent having a ureido group used in the present invention, a wide range of silane coupling agents having a ureido group can be used.
Specifically, examples thereof include γ-ureidoethyltrimethoxysilane, γ-ureidopropyltrimethoxysilane, and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. The blending ratio of the ureido group-containing silane coupling agent is 100% of the mixture of thermosetting resin and conductive filler.
It is desirable to combine 0.5 to 20 ffl N alloy parts, more preferably 1 to 10 ffl parts, with respect to the heavy part. If the blending ratio is less than 0.5 parts by weight, sufficient void suppression effect and hot peel strength cannot be obtained, and if it exceeds 20 parts by weight, the curing properties of the conductive paste will deteriorate and cause voids etc. This is not desirable.
本発明の導電性ペーストは、以上の各成分、すなわち、
熱硬化性樹脂、導電性フィラーおよびウレイド基を有す
るシラン系カップリング剤を含むが、本発明の主旨に反
しない限度において、必要に応じて他の成分を添加配合
することができる。The conductive paste of the present invention contains each of the above components, namely:
Although it contains a thermosetting resin, a conductive filler, and a silane coupling agent having a ureido group, other components may be added and blended as necessary within the scope of the gist of the present invention.
本発明の導電性ペーストは上記の各成分を配合し、３本
ロール等により均一に混線して容易に製造することがで
きる。 そして、この導電性ペーストを所定の場所にデ
ィスペンサー、スクリーン印刷、ビン転写法等によって
塗布した後、数秒から数十時間後、各種半導体ペレット
を載せ加熱硬化させて使用する。 導電性ペーストは、
種々の硬化条件で硬化させることが可能であるが１５０
〜２００℃で１時間オーブン硬化もしくは２５０℃以上
で数十秒のヒータブロック硬化が好ましい。The conductive paste of the present invention can be easily manufactured by blending the above-mentioned components and uniformly mixing them using a three-roll roll or the like. Then, after applying this conductive paste to a predetermined location using a dispenser, screen printing, bottle transfer method, etc., various semiconductor pellets are placed on it after several seconds to several tens of hours, and the paste is heated and cured for use. The conductive paste is
Although it is possible to cure under various curing conditions,
Oven curing at ~200°C for 1 hour or heater block curing at 250°C or higher for several tens of seconds is preferred.
（作用）
ウレイド基を有するシラン系カップリング剤を添加配合
することによって導電性ペーストとり−ドフレーム等の
金１１材との密着性が大変良くなり、特に大形チップに
おける熱時剥離強度が大巾に改善される。(Function) By adding and blending a silane coupling agent having a ureido group, the adhesion to gold-11 materials such as conductive paste-filled frames is greatly improved, and the peel strength during heating is particularly high for large chips. It will be greatly improved.
（実施例）
次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、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。(Examples) Next, the present invention will be specifically explained by examples, but the present invention is not limited by these examples.
実施例 １〜４
第１表に示した各成分を３本ロールによって３回混練し
て導電性ペーストを製造した。 こうして得られた導電
性ペーストを硬化させ、ボイドの発生、導電性および熱
時剥離強度を試験したので、その結果を第１表に示した
。 いずれも本発明は極めて優れた熱時剥離強度を示し
、本発明の効果が確認できた。Examples 1 to 4 Each component shown in Table 1 was kneaded three times using three rolls to produce a conductive paste. The conductive paste thus obtained was cured and tested for void generation, conductivity, and hot peel strength.The results are shown in Table 1. In both cases, the present invention exhibited extremely excellent peel strength under heat, and the effects of the present invention were confirmed.
比較例
実施例１において、ウレイド基を有するシラン系カップ
リング剤を除いた以外すべて同一にして導電性ペースト
を製造した。 この導電性ペーストについて、実施例と
同様な試験を行ったので、その結果を第１表に示した。Comparative Example A conductive paste was prepared in the same manner as in Example 1 except for the ureido group-containing silane coupling agent. This conductive paste was tested in the same manner as in the Examples, and the results are shown in Table 1.
第１表
＊ ： １２．３ｘ ４．４ｍｍ口のｔＣペレットを銅
フレーム上にマウントし、ｉｓｏ℃×９０分間加熱硬化
したものをプッシュプルゲージで水平に押した時の剪断
強度を測［発明の効果］
以上の説明および第１表から明らかなように、本発明の
Ｑ Ｂ性ペーストはボイドの発生がなく台底と強固に密
着し、特に熱時の剥離強度に優れ、腐食断線や接続不良
がなく、半導体ペレットの大形化にも対応できるもので
あり、これを使用することによって信頼性の高い半導体
装置をつくることができる。Table 1 *: 12.3 x 4.4 mm opening tC pellets were mounted on a copper frame, heated and cured at ISO°C for 90 minutes, and the shear strength was measured when the pellets were pressed horizontally with a push-pull gauge. [Effects] As is clear from the above explanation and Table 1, the QB paste of the present invention firmly adheres to the base without forming voids, has excellent peeling strength especially under heat, and is free from corrosion, disconnection, and poor connection. It is possible to cope with the increase in the size of semiconductor pellets, and by using this, highly reliable semiconductor devices can be manufactured.
Claims (1)
ストにおいて、熱硬化性樹脂と導電性フィラーとの合計
量１００重量部に対して、ウレイド基を有するシラン系
カップリング剤０．５〜２０重量部を添加配合すること
を特徴とする導電性ペースト。 ２ 熱硬化性樹脂が、アルキッド系樹脂、エポキシ系樹
脂、イミド系樹脂及びフェノール系樹脂のうちの １種
又は２種以上の樹脂である特許請求の範囲第１項記載の
導電性ペースト。 ３ ウレイド基を有するシラン系カップリング剤が、γ
−ウレイドエチルトリメトキシシラン又はγ−ウレイド
プロピルトリメトキシシランである特許請求の範囲第１
項又は第２項記載の導電性ペースト。[Claims] 1. In a conductive paste containing a thermosetting resin and a conductive filler, a silane coupling having a ureido group is added to 100 parts by weight of the total amount of the thermosetting resin and the conductive filler. A conductive paste characterized in that 0.5 to 20 parts by weight of an agent are added and blended. 2. The conductive paste according to claim 1, wherein the thermosetting resin is one or more resins selected from alkyd resins, epoxy resins, imide resins, and phenol resins. 3 The silane coupling agent having a ureido group is
-Ureidoethyltrimethoxysilane or γ-ureidopropyltrimethoxysilane Claim 1
The conductive paste according to item 1 or 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62026367A JPH0784569B2 (en) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | Conductive paste |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63193972A true JPS63193972A (en) | 1988-08-11 |
| JPH0784569B2 JPH0784569B2 (en) | 1995-09-13 |
Family
ID=12191528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62026367A Expired - Fee Related JPH0784569B2 (en) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | Conductive paste |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0784569B2 (en) |
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| JPS59179651A (en) * | 1983-03-31 | 1984-10-12 | Nitto Electric Ind Co Ltd | Heat-resistant, electrically conductive paste composition |
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1987
- 1987-02-09 JP JP62026367A patent/JPH0784569B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0784569B2 (en) | 1995-09-13 |
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