KR101311681B1 - 접속 재료 및 반도체 장치 - Google Patents

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가오루 곤노
아야꼬 다이라
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히타치가세이가부시끼가이샤
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    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
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    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
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    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/325—Material
    • H01L2224/32505—Material outside the bonding interface, e.g. in the bulk of the layer connector
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    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45139—Silver (Ag) as principal constituent
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    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
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    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
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    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
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    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83192—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
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    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8338—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/83399—Material
    • H01L2224/834—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/83438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/83439—Silver [Ag] as principal constituent
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Abstract

본 발명은 가중하지 않고 200 ℃ 이하의 경화 온도에서 접합했을 경우에도 높은 열 전도율을 갖고, 경화체를 260 ℃에서 가열했을 경우에도 충분한 접착 강도를 갖는 접속 재료, 및 이것을 이용한 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 하여, X선 광전자 분광법으로 측정되는 산소의 상태 비율이 15％ 미만인 금속 입자를 함유하는 접속 재료, 특히 그의 표면의 산화막을 제거하는 처리 및 표면 보호재에 의한 표면 처리를 실시한 금속 입자를 함유하는 접속 재료를 제공한다.

Description

접속 재료 및 반도체 장치{CONNECTING MATERIAL AND SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 열전도성 및 접착성이 우수한 접속 재료, 및 이것을 이용한 반도체 장치에 관한 것이다. 또한 상세하게는 IC, LSI, 발광 다이오드(LED) 등의 반도체 소자를 리드 프레임, 세라믹 배선판, 유리 에폭시 배선판, 폴리이미드 배선판 등의 기판에 접착하는데 바람직한 접속 재료, 및 이것을 이용한 반도체 장치에 관한 것이다.
반도체 장치를 제조할 때, 반도체 소자와 리드 프레임(지지 부재)를 접착시키는 방법에서는 에폭시계 수지, 폴리이미드계 수지 등의 수지에 은분 등의 충전제를 분산시켜 페이스트상(예를 들면, 은페이스트)로 하여, 이것을 접착제로서 사용하는 방법이 있다.
이 방법에 따르면, 디스펜서나 인쇄기, 스탬핑 머신 등을 이용하여, 페이스트상 접착제를 리드 프레임의 다이 패드에 도포한 후, 반도체 소자를 다이 본딩하고, 가열 경화에 의해 접착시켜 반도체 장치로 한다.
이 반도체 장치는 또한, 밀봉재에 의해서 외부가 밀봉되어 반도체 패키지된 후, 배선 기판 상에 납땜되어 실장된다. 최근의 실장은 고밀도 및 고효율이 요구되기 때문에, 땜납 실장은 반도체 장치의 리드 프레임을 기판에 직접 납땜하는 표면 실장법이 주류이다.
이 표면 실장에는 기판 전체를 적외선 등으로 가열하는 리플로우 솔더링이 이용되고, 패키지는 200 ℃ 이상의 고온으로 가열된다. 이 때, 패키지의 내부, 특히 접착제층 중에 수분이 존재하면, 이 수분이 기화하여 다이 패드와 밀봉재의 사이에 돌아 들어가서, 패키지에 균열(리플로우 균열)이 발생한다.
이 리플로우 균열은 반도체 장치의 신뢰성을 현저히 저하시키기 때문에, 심각한 문제ㆍ기술 과제로 되어 있고, 반도체 소자와 반도체 지지 부재와의 접착에 많이 이용되고 있는 접착제에는 고온시의 접착 강도를 비롯한 신뢰성이 요구되어 왔다.
또한, 최근 반도체 소자의 고속화, 고집적화가 진행됨에 따라, 종래부터 요구되어 온 접착 강도 등의 신뢰성에 더하여, 반도체 장치의 동작 안정성을 확보하기 위해서 고방열 특성이 요구되도록 되었다. 즉, 상기 기술 과제를 해결하기 위해서는 방열 부재(리드 프레임)과 반도체 소자를 접합하는 접착제에 이용되는 높은 접착 강도와 고열전도성을 겸비하는 접속 재료가 요구되고 있었다.
또한, 종래의 금속 입자끼리의 접촉에 의한 도전성 접착제보다도 높은 방열성을 달성하는 수단의 하나로서, 소결성이 우수한 평균 입경 0.1 μm 이하의 금속 나노 입자를 이용하는 것이나, 200 ℃ 이상의 고온에서 금속 미립자를 소결시키는 것과 같은 도전성 접착제가 제안되어 있다. 상기한 바와 같은 종래 기술은, 예를 들면 특허 문헌 1 내지 5에 기재되어 있다.
종래, 접착제의 고열전도성을 확보하는 방법으로서, 열전도율이 높은 은 입자를 고충전하는 방법이 취해지고 있었다. 또한, 저융점 금속을 이용하여, 금속 결합으로 열전도 패스의 형성 및 피착체와 메탈라이즈시킴으로써, 고열전도화 및 실온에서의 강도의 확보를 도모한 예도 있다. 또한, 금속 나노 입자를 이용한 도전성 접착제의 검토도 진행되고 있다.
일본 특허 공개 제2006-073811호 공보 일본 특허 공개 제2006-302834호 공보 일본 특허 공개 제2005-093996호 공보 일본 특허 공개 (평)11-066953호 공보 일본 특허 공개 제2006-083377호 공보
그러나, 종래의 열전도율이 높은 은 입자를 고충전하는 방법에서는, 최근의 파워 IC, LED에서 필요로 하는 20 W/mㆍK 이상의 열전도율을 확보하기 위해서 은 입자 충전량이 95 중량부 이상으로 매우 다량의 은 입자가 필요하다.
은 입자 충전량이 많아진 경우, 점도가 상승함으로써 디스펜스시에 실처럼 늘어남 등이 발생하여, 작업성을 확보할 수 없게 되는 것이 문제가 되며, 작업성 확보를 위해 용제를 다량으로 첨가한 경우, 공극 발생 또는 잔존 용매에 의한 접착 강도의 저하가 문제가 된다.
또한, 저융점 금속을 이용하여 금속 결합으로 열전도 패스의 형성 및 피착체와 메탈라이즈시키는 방법에서는, 파워 IC 또는 LED 등의 PKG를 기판에 실장하는 경우, 리플로우로 내에서 260 ℃로 노출되지만, 그의 열 이력에 의해 접합부가 재용융하여 접속 신뢰성이 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있다.
또한, 금속 나노 입자를 이용한 방법에서는 접합부의 재용융의 문제를 피할 수 있지만, 나노 크기의 금속 입자를 제작하기 위해서 많은 비용이 들어가는 것이나, 금속 나노 입자의 분산 안정성을 얻기 위해서 표면 보호재가 다량으로 필요하게 되어, 금속 나노 입자를 소결하기 위해서 200 ℃ 이상의 고온이나 가중하지 않으면 안된다고 하는 것이 문제로 되어 있다.
그래서 본 발명은 가중하지 않고 200 ℃ 이하의 경화 온도에서 접합한 경우에도 높은 열전도율을 갖고, 경화체를 260 ℃에서 가열한 경우에도 충분한 접착 강도를 갖는 접속 재료, 및 이것을 이용한 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 사정에 감안하여, 본 발명은 X선 광전자 분광법으로 측정되는 산소의 상태 비율이 15％ 미만인 금속 입자를 함유하는 접속 재료를 제공한다. 이러한 접속 재료에 따르면, 가중하지 않고 200 ℃ 이하의 경화 온도에서 접합한 경우에도 높은 열전도율을 갖고, 경화체를 260 ℃에서 가열한 경우에도 충분한 접착 강도를 갖는다.
상기 금속 입자는 그의 표면의 산화막을 제거하는 처리 및 표면 보호재에 의한 표면 처리를 실시한 금속 입자인 것이 바람직하다.
상기 금속 입자의 평균 입경은 0.1 μm 이상 50 μm 이하인 것이 바람직하고, 또한 200 ℃ 이하에서 소결된 금속 입자인 것이 바람직하다.
본 발명의 접속 재료는 휘발성 성분 또는 결합제 성분을 더 함유하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 결합제 (A), 충전재 (B) 및 첨가제 (C)를 포함하는 접속 재료이며, 충전재 (B)와 첨가제 (C)를 접속 재료에서의 중량비와 동일 중량비로 혼합하여 가열 성형한 성형체의 열전도율이 40 W/mK 이상이 되는 접속 재료를 제공한다. 이러한 접속 재료에 따르면, 작업성이 우수한 점도를 갖고, 접착 강도를 유지하면서, 열전도율의 향상을 도모하는 것이 가능하다.
또한, 상기 「가열 성형」이란, 소정의 크기로 성형한 후에 180 ℃에서 1시간 가열 처리하는 것을 말하며, 또한 상기 「열 전도율」이란, 실시예에 기재된 방법에 의해 측정되는 것을 말한다.
상기 첨가제 (C)의 함유량은 결합제 (A) 100 중량부에 대하여 1 내지 100 중량부인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 접속 재료를 통해 반도체 소자와 반도체 소자 탑재용 지지 부재가 접착된 구조를 갖는 반도체 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 가중하지 않고 200 ℃ 이하의 경화 온도에서 접합한 경우에도 높은 열전도율을 갖고, 경화체를 260 ℃에서 가열한 경우에도 충분한 접착 강도를 갖는 접속 재료, 및 이것을 이용한 반도체 장치를 제공할 수 있다. 이러한 접속 재료는 도전성 접속 재료, 도전성 접착제 또는 다이 본딩재로서 바람직하게 이용된다.
[도 1] 표면의 산화막이 적은 금속 입자에 표면 보호재에 의한 표면 처리가 실시된 금속 입자의 모식도이다.
[도 2] 도 1에서 나타낸 금속 입자의 표면 보호재가 이탈하여, 금속 입자끼리가 소결한 상태를 나타내는 모식도이다.
[도 3] 표면의 산화막이 많은 금속 입자에 표면 보호재에 의한 표면 처리가 실시된 금속 입자의 모식도이다.
[도 4] 도 3에서 나타낸 금속 입자의 표면 보호재는 이탈하지만, 금속 입자끼리가 소결할 수 없는 상태를 나타내는 모식도이다.
[도 5] 산화막이 많은 금속 입자에 대해서, 표면의 산화막을 제거하는 처리 및 표면 보호재에 의한 표면 처리를 실시한 금속 입자의 모식도이다.
[도 6] 도 5에서 나타낸 금속 입자의 표면 보호재가 이탈하여, 금속 입자끼리가 소결한 상태를 나타내는 모식도이다.
[도 7] 본 발명의 반도체 장치의 일례를 나타내는 모식 단면도이다.
[도 8] 본 발명의 반도체 장치의 다른 예를 나타내는 모식 단면도이다.
본 발명의 접속 재료는 X선 광전자 분광법으로 측정되는 산소의 상태 비율이 15％ 미만인 금속 입자를 함유하는 것이다.
상기 금속 입자에 있어서는 산소의 상태 비율이 10％ 미만인 것이 바람직하고, 5％ 미만인 것이 보다 바람직하다.
X선 광전자 분광법의 분석 장치로서는, 예를 들면 서피스 사이언스 인스트러먼트(Surface Science Instrument)사의 S-Probe ESCA Model 2803을 사용할 수 있고, 조사 X선에는 AlKα선을 사용할 수 있다. 「상태 비율」이란, 측정 샘플 중의 특정 원소의 농도로서, 원소의 강도로부터 장치 부속의 상대 감도 계수를 이용하여 산출한 값으로 표시된다. 또한, X선 광전자 분광법으로 측정되는 금속 입자의 산소의 상태 비율은 금속 입자 표면 상의 산화막의 양의 지표가 된다.
상기 금속 입자로서는 각종 공지의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 금, 백금, 은, 구리, 니켈, 팔라듐, 철, 알루미늄 등의 도전성의 분체 등을 들 수 있고, 또한 이들 금속 입자는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 특히, 은 및 구리가 가격, 전기 전도성 및 열전도성 등의 면에서 바람직하다.
상기 금속 입자는 평균 입경이 0.1 μm 이상 50 μm 이하인 것이 바람직하다. 0.1 μm 미만의 입자로서는 제조상의 비용이 커지는 경향이 있고, 50 μm를 초과하는 입자는 입자 사이의 공극이 크고, 열전도율이 저하되는 경향이 있다.
상기 금속 입자는 그의 표면의 산화막을 제거하는 처리 및 표면 보호재에 의한 표면 처리를 실시한 금속 입자인 것이 바람직하다.
이러한 금속 입자를 이용함으로써, 상기 본 발명의 효과가 얻어지는 이유는 반드시 분명하지 않지만, 본 발명자들의 고찰을 도 1 내지 6의 모식도에 기초하여 설명한다.
우선, 표면의 산화막이 적은 금속 입자에 표면 보호재에 의한 표면 처리를 실시한 경우에는, 도 1에 나타낸 바와 같은 상태로 되어 있는 것으로 생각된다. 즉, 벌크 금속 (3) 상에 간신히 남은 산화막 (2)가 존재함과 동시에, 산화막 (2)를 피하도록 하여, 표면 보호재 (1)이 벌크 금속 (3)을 덮고 있는 상태로 되어 있다고 생각된다.
이 경우에는 200 ℃ 이하에서 가열함으로써, 도 2에 나타낸 바와 같이 표면 보호재 (1)이 이탈하여, 활성인 벌크 금속 (3)의 표면이 노출되기 때문에, 이 활성 표면이 다른 금속 입자의 활성 표면과 접촉함으로써 소결이 촉진되어, 금속 입자끼리의 금속 결합의 패스가 형성된다. 이러한 금속 입자를 함유하는 접속 재료는 200 ℃ 이하에서 가열한 경우에도 높은 열전도율을 갖는 것이라고 생각된다.
한편, 도 3에 나타내는 바와 같은 산화막 (2)가 많은 금속 입자의 경우에는, 200 ℃ 이하에서 가열하면, 도 4에 나타낸 바와 같이 표면 보호재 (1)은 이탈하지만, 금속 입자의 표면이 넓게 산화막 (2)에 의해 덮어져 있기 때문에, 금속 입자끼리의 소결이 발생하기 어렵다고 생각된다.
이것에 대하여, 산화막 (2)가 많은 금속 입자를 이용한 경우에도 표면의 산화막 (2)를 제거하는 처리 및 표면 보호재에 의한 표면 처리를 실시한 경우에는, 도 5에 나타낸 바와 같이 산화막 (2)가 존재하지 않고, 벌크 금속 (3)의 표면 전체가 표면 보호재 (4)로 덮힌 상태의 금속 입자가 얻어진다.
이 경우에는, 도 1에 나타낸 금속 입자와 동일하게 200 ℃ 이하에서 가열함으로써 표면 보호재 (4)가 이탈 분리하여, 활성인 벌크 금속 (3)의 표면이 노출하기 때문에, 이 활성 표면이 다른 금속 입자의 활성 표면과 접촉함으로써 소결이 촉진되어, 금속 입자끼리의 금속 결합의 패스가 형성된다. 이 때, 도 1의 금속 입자와 비교하여 활성인 벌크 금속 (3)의 표면이 노출하고 있는 면적이 넓기 때문에, 소결은 보다 촉진되는 것이라고 생각되고, 또한 높은 열전도율이 얻어지는 것으로 생각된다.
또한, 본 발명자들은 금속 입자의 산화막의 양을 감소 또는 완전히 제거하여, 금속 입자의 재산화 또한 응집을 방지하는 금속 입자 표면 처리법도 확립하였다. 이하에 그의 수법을 나타낸다.
우선, 표면 보호재를 용해, 분산시킨 산성 용액 중에 금속 입자를 첨가하고, 교반하면서 산화막을 제거하면서 표면 보호를 행한다.
다음으로, 용액을 여과하여 금속 입자를 취출한 후, 금속 입자 표면에 물리적으로 흡착한 표면 보호재나 산 성분을 용매로 세정하였다. 그 후, 금속 입자를 감압 건조시킴으로써 여분의 용매를 제거하여, 건조 상태의 표면 처리된 금속 입자를 얻는다.
또한, 산화막 제거의 공정에서는 표면 보호재를 포함하지 않는 산성 용액 중에서 산화막 처리를 행한 경우 금속 입자끼리가 응집하여, 산화막 처리 전의 입자와 동등한 평균 입경을 갖는 분체상의 금속 입자가 얻어지지 않는 우려가 있다. 금속 입자의 응집을 막기 위해서 산성 용액 중에 표면 보호재를 첨가하여, 산화막 제거와 표면 처리를 동시에 행하는 것이 바람직하다.
산성 용액에 제한은 없지만, 산으로서 황산, 질산, 염산, 아세트산, 인산 등을 사용할 수 있다. 산의 희석 용매도 제한은 없지만, 산과의 상용성이 양호하고, 표면 보호재의 용해성, 분산성이 우수한 용매가 바람직하다.
산성 용액의 산의 농도는, 산화막을 제거하기 위해서, 산성 용액 전체를 100 중량부로 했을 때, 1 중량부 이상이 바람직하고, 산화막이 두꺼운 금속 입자를 포함하는 경우에는 5 중량부 이상이 보다 바람직하다.
또한, 산의 농도가 지나치게 진하면 금속이 다량으로 용액에 녹아 버리기 때문에, 50 중량부 이하가 바람직하고, 입자끼리 응집을 막기 위해서는 40 중량부 이하가 보다 바람직하다.
표면 보호재는 금속 표면으로의 흡착이 양호한 말단 관능기를 갖는 화합물이 바람직하다. 예를 들면, 히드록실기, 카르복실기, 아미노기, 티올기, 디술피드기를 갖는 화합물을 들 수 있고, 티올기를 갖는 화합물이 바람직하다. 이들 표면 보호재를 이용함으로써 재산화나 입자의 응집을 방지할 수 있다.
또한, 금속 입자의 재산화나 여분의 유기물의 흡착 오염을 추가로 고도로 방지하기 위해서, 화합물의 주 골격은 보호재가 조밀하게 충전되는 것과 같은 직쇄 알칸 골격을 갖는 것이 바람직하다.
알칸 골격은 탄소쇄끼리의 분자간 힘에 의해서 조밀하게 충전되도록 탄소수는 4개 이상이 보다 바람직하다.
또한, 200 ℃ 이하의 낮은 온도에서 금속 입자가 소결하기 위해서, 표면 보호재의 금속 표면에서의 이탈 온도가 200 ℃보다 낮은 탄소수 18개 이하가 보다 바람직하다.
티올기를 갖고, 주 골격이 직쇄 알칸 골격인 화합물로서는, 예를 들면 1 내지 18 탄소 원자를 포함하는 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, 펜틸, 헥실, 도데실머캅탄, 스테아릴머캅탄과 같은 머캅탄 또는 시클로알킬머캅탄은 5 내지 7 탄소 원자를 포함하는 시클로펜틸, 시클로헥실 또는 시클로헵틸머캅탄과 같은 머캅탄 등을 들 수 있다.
산성 용액 중의 표면 보호재의 농도는, 산성 용액 전체를 100 중량부로 했을 때, 금속 입자끼리의 응집을 막기 위해서 0.0001 중량부 이상이 바람직하고, 표면 보호재의 금속 입자로의 지나친 물리 흡착을 막기 위해서 0.1 중량부 이하가 바람직하다.
상기 금속 입자의 접속 재료 중의 비율은, 접속 재료 전체를 100 중량부로 했을 때, 열전도율 향상을 위해 80 중량부 이상이 바람직하고, 고온 땜납과 동등 이상의 열전도율을 달성하기 위해서는 87 중량부 이상이 보다 바람직하다.
또한, 접속 재료를 페이스트상으로 하기 위해서는 금속 입자의 비율은, 접속 재료 전체를 100 중량부로 했을 때, 99 중량부 이하가 바람직하고, 디스펜서나 인쇄기에서의 작업성 향상을 위해 95 중량부 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 이용되는 휘발성 성분으로서는, 금속 입자와의 혼합물에 소정의 열이력을 가했을 때 금속 입자가 소결하는 것이면 특별히 제한은 없다.
휘발성 성분의 일례로서, 에틸렌글리콜부틸에테르, 에틸렌글리콜페닐에테르, 디에틸렌글리콜메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 디에틸렌글리콜부틸에테르, 디에틸렌글리콜이소부틸에테르, 디에틸렌글리콜헥실에테르, 트리에틸렌글리콜메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 디에틸렌글리콜부틸메틸에테르, 디에틸렌글리콜이소프로필메틸에테르, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜부틸메틸에테르, 에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜부틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜프로필에테르, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 디프로필렌글리콜에틸에테르, 디프로필렌글리콜프로필에테르, 디프로필렌글리콜부틸에테르, 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 트리프로필렌글리콜메틸에테르, 트리프로필렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 락트산에틸, 락트산부틸, γ-부티로락톤, α-테르피네올, 이소포론, p-시멘, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 아니솔, 디메틸술폭시드, 헥사메틸포스포릴아미드, m-크레졸, o-클로로페놀, 셀로솔브아세테이트, N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸포름아미드, 술포란, 테트라히드로푸란, 디옥산, 모노글라임, 디글라임, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메틸에틸케톤, 메틸셀로솔브, 셀로솔브아세테이트, 시클로헥사논 등을 들 수 있다.
상술한 휘발성 성분은 1종 또는 필요에 따라서 2종 이상의 성분을 혼합하여 사용할 수 있다. 휘발성 성분의 함유량은, 열전도성 향상을 위해, 접속 재료 전체를 100 중량부로 했을 때, 20 중량부 이하가 바람직하다.
본 발명에 이용되는 결합제 성분(결합제 (A))는 유기 고분자 화합물 또는 그의 전구체를 포함하고, 필요에 따라서 반응성 희석제, 경화제, 경화성을 향상시키기 위한 경화 촉진제, 응력 완화를 위한 가요제, 작업성 향상을 위한 희석제, 접착력 향상제, 습윤성 향상제, 소포제 및 저점도화를 위한 반응성 희석제 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명의 접속 재료는 여기에 열거한 것 이외의 성분을 포함하고 있더라도 지장은 없다.
상기 유기 고분자 화합물 또는 그의 전구체로서는 특별히 제한은 없고, 예를 들면 열경화성 수지 또는 그의 전구체가 바람직하다. 이러한 수지로서는, 예를 들면 에폭시 수지, 아크릴 수지, 말레이미드 수지, 시아네이트 수지 또는 그의 전구체 등을 들 수 있다.
이들 중에서, 아크릴 수지, 말레이미드 수지 등의 중합 가능한 에틸렌성 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 화합물 또는 에폭시 수지가 내열성, 접착성이 우수하고, 적절하게 용제를 사용함으로써 액상으로 할 수 있기 때문에 작업성이 우수한 점에서 바람직하다. 상기 수지는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 열경화성 수지로서 에폭시 수지를 사용하는 경우, 경화제, 경화 촉진제를 병용하는 것이 바람직하다. 상기 에폭시 수지로서는 1 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 화합물이 바람직하고, 예를 들면 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 AD 등과 에피클로로히드린으로부터 유도되는 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
이러한 화합물로서는 1 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 화합물이면 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 비스페놀 A형 에폭시 수지[AER-X8501(아사히 가세이 고교(주), 상품명), R-301(유카 쉘 에폭시(주), 상품명), YL-980(유카 쉘 에폭시(주), 상품명)], 비스페놀 F형 에폭시 수지[YDF-170(도토 가세이(주), 상품명)], 비스페놀 AD형 에폭시 수지[R-1710(미쓰이 세끼유 가가꾸 고교(주), 상품명)], 페놀 노볼락형 에폭시 수지[N-730S(다이닛본 잉크 가가꾸 고교(주), 상품명), 쿼트렉스(Quatrex)-2010(다우ㆍ케미컬사, 상품명)], 크레졸 노볼락형 에폭시 수지[YDCN-702S(도토 가세이(주), 상품명), EOCN-100(닛본 가야꾸(주), 상품명)], 다관능 에폭시 수지[EPPN-501(닛본 가야꾸(주), 상품명), TACTIX-742(다우ㆍ케미컬사, 상품명), VG-3010(미쓰이 세끼유 가가꾸 고교(주), 상품명), 1032S(유카 쉘 에폭시(주), 상품명)], 나프탈렌 골격을 갖는 에폭시 수지[HP-4032(다이닛본 잉크 가가꾸 고교(주), 상품명)], 지환식 에폭시 수지[EHPE-3150, CEL-3000(다이셀 가가꾸 고교(주), 상품명), DME-100(신닛본 케미컬(주), 상품명)], 지방족 에폭시 수지[W-100(신닛본 케미컬(주), 상품명)], 아민형 에폭시 수지[ELM-100(스미토모 가가꾸 고교(주), 상품명), YH-434L(도토 가세이(주), 상품명), TETRAD-X, TETRAC-C(미쓰비시 가스 가가꾸(주), 상품명)], 레조르신형 에폭시 수지[데나콜 EX-201(나가세 가세이 고교(주), 상품명)], 네오펜틸글리콜형 에폭시 수지[데나콜 EX-211(나가세 가세이 고교(주), 상품명)], 헥산디올글리콜형 에폭시 수지[데나콜 EX-212(나가세 가세이 고교(주), 상품명)], 에틸렌ㆍ프로필렌글리콜형 에폭시 수지[데나콜 EX-810, 811, 850, 851, 821, 830, 832, 841, 861(나가세 가세이 고교(주), 상품명)], 하기 화학식 (I)로 표시되는 에폭시 수지[E-XL-24, E-XL-3L(미쓰이 도아쓰 가가꾸(주), 상품명)] 등을 들 수 있다. 또한 이들 에폭시 수지를 적절하게 조합하여 이용할 수도 있다.
Figure 112010078078331-pct00001
(화학식 중, a는 0 내지 5의 정수를 나타냄)
또한, 에폭시 수지로서, 1 분자 중에 에폭시기를 1개만 갖는 에폭시 화합물(반응성 희석제)를 포함할 수도 있다. 이러한 에폭시 화합물은 본 발명의 접속 재료의 특성을 저해하지 않는 범위에서 사용되지만, 에폭시 수지 전량에 대하여 0 내지 30 중량％의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 에폭시 화합물의 시판품으로서는 PGE(닛본 가야꾸(주), 상품명), PP-101(도토 가세이(주), 상품명), ED-502, 509, 509S(아사히 덴카 고교(주), 상품명), YED-122(유카 쉘 에폭시(주), 상품명), KBM-403(신에쯔 가가꾸 고교(주), 상품명), TSL-8350, TSL-8355, TSL-9905(도시바 실리콘(주), 상품명) 등을 들 수 있다.
또한, 에폭시 수지 경화제로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 페놀 노볼락 수지[H-1(메이와 가세이(주), 상품명), VR-9300(미쓰이 도아쓰 가가꾸(주), 상품명)], 페놀아르알킬 수지[XL-225(미쓰이 도아쓰 가가꾸(주), 상품명)], 알릴화 페놀 노볼락 수지[AL-VR-9300(미쓰이 도아쓰 가가꾸(주), 상품명)], 하기 화학식 (II)로 표시되는 특수 페놀 수지[PP-700-300(니혼 세끼유 가가꾸(주), 상품명)], 비스페놀 F, A, AD, 알릴화비스페놀 F, A, AD, 디시안디아미드, 하기 화학식 (III)으로 표시되는 이염기산 디히드라지드[ADH, PDH, SDH(모두 니혼 히드라진 고교(주), 상품명)], 에폭시 수지와 아민 화합물의 반응물을 포함하는 마이크로 캡슐형 경화제[노바큐어(아사히 가세이 고교(주), 상품명)] 등을 들 수 있다. 또한 이들 경화제를 적절하게 조합하여 이용할 수도 있다.
Figure 112010078078331-pct00002
(화학식 중, R1은 메틸기, 에틸기 등의 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, R2는 수소 또는 메틸기, 에틸기 등의 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, b는 2 내지 4의 정수를 나타냄)
Figure 112010078078331-pct00003
(화학식 중, R3은 m-페닐렌기, p-페닐렌기 등의 2가의 방향족 탄화수소기, 탄소수 2 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기를 나타냄)
에폭시 수지 경화제의 배합량은 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 90 중량부로 하는 것이 바람직하고, 0.1 내지 50 중량부로 하는 것이 보다 바람직하다. 에폭시 수지 경화제의 배합량이 0.01 중량부 미만이면 경화성이 저하되는 경향이 있고, 90 중량부를 초과하면 점도가 상승하여 작업성이 저하되는 경향이 있다.
본 발명의 접속 재료에는 필요에 따라서 경화 촉진제를 첨가할 수 있다. 경화 촉진제로서는 유기 보론염 화합물[EMZㆍK, TPPK(홋꼬 가가꾸 고교(주), 상품명)], 3급 아민류 또는 그의 염[DBU, U-CAT102, 106, 830, 840, 5002(산아프로사, 상품명)], 이미다졸류[큐어졸, 2P4MHZ, C17Z, 2PZ-OK(시코쿠 가세이(주), 상품명)] 등을 들 수 있다.
에폭시 수지 경화제 및 필요에 따라서 첨가되는 경화 촉진제는 각각 단독으로 이용할 수도 있고, 또한 복수종의 에폭시 수지 경화제 및 경화 촉진제를 적절하게 조합하여 이용할 수도 있다. 경화 촉진제의 배합량은 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 20 중량부 이하가 바람직하다.
본 발명에 이용되는 중합 가능한 에틸렌성 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 화합물로서는 아크릴산에스테르 화합물 또는 메타크릴산에스테르 화합물 등을 들 수 있고, 1 분자 중에 1개 이상의 아크릴기 또는 메타크릴기를 갖는 화합물이고, 바람직하게는 하기의 화학식 (IV) 내지 (XIII)으로 표시되는 화합물이 사용된다.
화학식 (IV)로 표시되는 화합물.
Figure 112010078078331-pct00004
(화학식 중, R4는 수소 또는 메틸기를 나타내고, R5는 탄소수 1 내지 100, 바람직하게는 탄소수 1 내지 36의 2가의 지방족 또는 환상 구조를 갖는 지방족 탄화수소기를 나타냄)
화학식 (IV)로 표시되는 화합물로서는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 아밀아크릴레이트, 이소아밀아크릴레이트, 헥실아크릴레이트, 헵틸아크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 노닐아크릴레이트, 데실아크릴레이트, 이소데실아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 트리데실아크릴레이트, 헥사데실아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 이소스테아릴아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 트리시클로[5.2.1.02,6]데실아크릴레이트 등의 아크릴레이트 화합물, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 아밀메타크릴레이트, 이소아밀메타크릴레이트, 헥실메타크릴레이트, 헵틸메타크릴레이트, 옥틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 노닐메타크릴레이트, 데실메타크릴레이트, 이소데실메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 트리데실메타크릴레이트, 헥사데실메타크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트, 이소스테아릴메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 이소보르닐메타크릴레이트, 트리시클로[5.2.1.02,6]데실메타크릴레이트 등의 메타크릴레이트 화합물을 들 수 있다.
화학식 (V)로 표시되는 화합물.
Figure 112010078078331-pct00005
(화학식 중, R4 및 R5는 화학식 (IV)에 있어서의 것과 동일한 것을 나타냄)
화학식 (V)로 표시되는 화합물로서는 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트 등이 있다.
화학식 (VI)으로 표시되는 화합물.
Figure 112010078078331-pct00006
(화학식 중, R4는 화학식 (IV)에 있어서의 것과 동일한 것을 나타내고, R6은 수소, 메틸기 또는 페녹시메틸기를 나타내고, R7은 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 디시클로펜테닐기, 페닐기 또는 벤조일기를 나타내고, b는 1 내지 50의 정수를 나타냄)
화학식 (VI)으로 표시되는 화합물로서는 디에틸렌글리콜아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜아크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 2-에톡시에틸아크릴레이트, 2-부톡시에틸아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸아크릴레이트, 2-페녹시에틸아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 2-벤조일옥시에틸아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트 등의 아크릴레이트 화합물, 디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜메타크릴레이트, 2-메톡시에틸메타크릴레이트, 2-에톡시에틸메타크릴레이트, 2-부톡시에틸메타크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸메타크릴레이트, 2-페녹시에틸메타크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 2-벤조일옥시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필메타크릴레이트 등의 메타크릴레이트 화합물 등을 들 수 있다.
화학식 (VII)로 표시되는 화합물.
Figure 112010078078331-pct00007
[화학식 중, R4는 화학식 (IV)에 있어서의 것과 동일한 것을 나타내고, R8은 페닐기, 니트릴기, -Si(OR9)3(R9는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타냄),
Figure 112010078078331-pct00008
(R10, R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, R13은 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 페닐기를 나타냄)을 나타내고, c는 0, 1, 2 또는 3의 수를 나타냄]
상기 화학식 (VII) 및 (VII')으로 표시되는 화합물로서는 벤질아크릴레이트, 2-시아노에틸아크릴레이트, γ-아크릴로일옥시프로필트리메톡시실란, 글리시딜아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 테트라히드로피라닐아크릴레이트, 디메틸아미노에틸아크릴레이트, 디에틸아미노에틸아크릴레이트, 1,2,2,6,6,-펜타메틸피페리디닐아크릴레이트, 2,2,6,6,-테트라메틸피페리디닐아크릴레이트, 아크릴로일옥시에틸포스페이트, 아크릴로일옥시에틸페닐아시드포스페이트, β-아크릴로일옥시에틸하이드로젠프탈레이트, β-아크릴로일옥시에틸하이드로젠숙시네이트 등의 아크릴레이트 화합물, 벤질메타크릴레이트, 2-시아노에틸메타크릴레이트, γ-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란, 글리시딜메타크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴메타크릴레이트, 테트라히드로피라닐메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 디에틸아미노에틸메타크릴레이트, 1,2,2,6,6,-펜타메틸피페리디닐메타크릴레이트, 2,2,6,6,-테트라메틸피페리디닐메타크릴레이트, 메타크릴로일옥시에틸포스페이트, 메타크릴로일옥시에틸페닐아시드포스페이트 등의 메타크릴레이트, β-메타크릴로일옥시에틸하이드로젠프탈레이트, β-메타크릴로일옥시에틸하이드로젠숙시네이트 등의 메타크릴레이트 화합물 등이 있다.
화학식 (VIII)로 표시되는 화합물.
Figure 112010078078331-pct00009
(화학식 중, R4 및 R5는 화학식 (IV)에 있어서의 것과 동일한 것을 나타냄)
화학식 (VIII)로 표시되는 화합물로서는 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 1,9-노난디올디아크릴레이트, 1,3-부탄디올디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 이량체 디올디아크릴레이트 등의 디아크릴레이트 화합물, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 1,9-노난디올디메타크릴레이트, 1,3-부탄디올디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜디메타크릴레이트, 이량체 디올디메타크릴레이트 등의 디메타크릴레이트 화합물이 있다.
화학식 (IX)로 표시되는 화합물.
Figure 112010078078331-pct00010
(화학식 중, R4는 화학식 (IV)에 있어서의 것과 동일한 것을 나타내고, R6, b는 화학식 (VI)에 있어서의 것과 동일한 것을 나타냄)
화학식 (IX)로 표시되는 화합물로서는 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디아크릴레이트 등의 디아크릴레이트 화합물, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디메타크릴레이트 등의 디메타크릴레이트 화합물 등이 있다.
화학식 (X)으로 표시되는 화합물.
Figure 112010078078331-pct00011
(화학식 중, R4는 화학식 (IV)에 있어서의 것과 동일한 것을 나타내고, R14 및 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기를 나타냄)
화학식 (X)으로 표시되는 화합물로서는 비스페놀 A, 비스페놀 F 또는 비스페놀 AD 1몰과 글리시딜아크릴레이트 2몰과의 반응물, 비스페놀 A, 비스페놀 F 또는 비스페놀 AD 1몰과 글리시딜메타크릴레이트 2몰과의 반응물 등이 있다.
화학식 (XI)로 표시되는 화합물.
Figure 112010078078331-pct00012
(화학식 중, R4는 화학식 (IV)에 있어서의 것과 동일한 것을 나타내고, R14 및 R15는 화학식 (X)에 있어서의 것과 동일한 것을 나타내고, R16 및 R17은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기를 나타내고, d 및 e는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수를 나타냄)
화학식 (XI)로 표시되는 화합물로서는 비스페놀 A, 비스페놀 F 또는 비스페놀 AD의 폴리에틸렌옥시드 부가물의 디아크릴레이트, 비스페놀 A, 비스페놀 F 또는 비스페놀 AD의 폴리프로필렌옥시드 부가물의 디아크릴레이트, 비스페놀 A, 비스페놀 F 또는 비스페놀 AD의 폴리에틸렌옥시드 부가물의 디메타크릴레이트, 비스페놀 A, 비스페놀 F 또는 비스페놀 AD의 폴리프로필렌옥시드 부가물의 디메타크릴레이트 등이 있다.
화학식 (XII)로 표시되는 화합물.
Figure 112010078078331-pct00013
(화학식 중, R4는 화학식 (IV)에 있어서의 것과 동일한 것을 나타내고, R18, R19, R20 및 R21은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기를 나타내고, f는 1 내지 20의 정수를 나타냄)
화학식 (XII)로 표시되는 화합물로서는 비스(아크릴로일옥시프로필)폴리디메틸실록산, 비스(아크릴로일옥시프로필)메틸실록산-디메틸실록산 공중합체, 비스(메타크릴로일옥시프로필)폴리디메틸실록산, 비스(메타크릴로일옥시프로필)메틸실록산-디메틸실록산 공중합체 등이 있다.
화학식 (XIII)으로 표시되는 화합물.
Figure 112010078078331-pct00014
(화학식 중, R4는 화학식 (IV)에 있어서의 것과 동일한 것을 나타내고, g, h, i, j 및 k는 각각 독립적으로 1 이상, 바람직하게는 1 내지 10의 수를 나타냄)
화학식 (XIII)으로 표시되는 화합물로서는 무수 말레산을 부가시킨 폴리부타디엔과 분자 내에 수산기를 갖는 아크릴산에스테르 화합물 또는 메타크릴산에스테르 화합물을 반응시켜 얻어지는 반응물 및 그의 수소 첨가물이 있고, 1 분자 중에 1개 이상의 아크릴기 또는 메타크릴기를 갖는 화합물이면 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 MM-1000-80, MAC-1000-80(모두, 니혼 세끼유 가가꾸(주) 상품명) 등이 있다.
중합 가능한 에틸렌성 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 화합물은 상기한 화합물을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 열경화성 수지로서 에틸렌성 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 화합물을 이용하는 경우, 경화제 촉매로서 라디칼 개시제를 병용하는 것이 바람직하다. 라디칼 개시제로서는 특별히 제한은 없지만, 공극 등의 점에서 과산화물이 바람직하고, 또한 접속 재료의 경화성 및 점도 안정성의 점에서 과산화물의 분해 온도가 70 내지 170 ℃의 것이 바람직하다.
라디칼 개시제의 구체예로서는 1,1,3,3-테트라메틸퍼옥시2-에틸헥사노에이트, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로도데칸, 디- t-부틸퍼옥시이소프탈레이트, t-부틸퍼벤조에이트, 디쿠밀퍼옥시드, t-부틸쿠밀퍼옥시드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥신, 쿠멘하이드로퍼옥시드 등을 들 수 있다.
라디칼 개시제의 배합량은 중합 가능한 에틸렌성 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 화합물의 총량 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부가 바람직하고, 0.5 내지 5 중량부가 특히 바람직하다.
상술한 결합제 성분은 1종 또는 필요에 따라서 2종 이상의 성분을 혼합하여 사용할 수 있다. 결합제 성분의 함유량은, 접속 재료 전체를 100 중량부로 했을 때, 3 내지 30 중량부가 바람직하다.
가요제의 예로서는 액상 폴리부타디엔(우베 고산사 제조 「CTBN-1300×31」, 「CTBN-1300×9」 등의 아크릴로니트릴부타디엔 공중합체를 들 수 있고, 분자 내에 에폭시기, 카르복실기, 아미노기 및 비닐기로부터 선택되는 1종 이상 이상의 관능기를 갖고 있는 것이 바람직하다.
아크릴로니트릴부타디엔 공중합체는 미리 상술한 에폭시 수지와, 에폭시 수지:아크릴로니트릴부타디엔 공중합체=10:90 내지 90:10(중량부)의 비율로, 80 ℃ 내지 120 ℃에서 20분 내지 6시간 정도 반응시켜 놓을 수 있다. 반응시에는 필요에 따라서, 부틸셀로솔브, 카르비톨, 아세트산부틸셀로솔브, 아세트산카르비톨, 에틸렌글리콜디에틸에테르, α-테르피네올 등의 비교적 비점이 높은 유기 용제를 사용할 수 있다.
아크릴로니트릴부타디엔 공중합체의 수 평균 분자량으로서는 500 내지 10000의 것이 바람직하다. 분자량이 500 미만이면 칩 휘어짐의 감소 효과가 떨어지는 경향이 있고, 분자량이 10000을 초과하면 접속 재료의 점도가 상승하여 작업성이 떨어지는 경향이 있다. 수 평균 분자량은 증기압 침투법으로 측정한 값 또는 겔 투과 크로마토그래피에 의해 표준 폴리스티렌의 검량선을 이용하여 측정(이하, GPC법이라고 함)한 값이다.
또한, 에폭시화폴리부타디엔으로서는 에폭시 당량이 100 내지 500(g/eq)의 것이 바람직하다. 에폭시 당량이 100 미만이면 점도가 증대하여, 접속 재료의 작업성이 저하되는 경향이 있고, 500을 초과하면 열시의 접착 강도가 저하되는 경향이 있다. 또한, 에폭시 당량은 과염소산법에 의해 구한 것이다. 에폭시화폴리부타디엔으로서 분자 내에 수산기를 갖는 것을 사용할 수도 있다.
에폭시화폴리부타디엔의 수 평균 분자량으로서는 500 내지 10000의 것이 바람직하다. 분자량이 500 미만이면 칩 휘어짐의 감소 효과가 떨어지는 경향이 있고, 분자량이 10000을 초과하면 접속 재료의 점도가 상승하여 작업성이 떨어지는 경향이 있다. 수 평균 분자량은 GPC법에 의해 측정한 값이다.
가요제는 반도체 소자와 리드 프레임을 접착함으로써 발생하는 응력을 완화하는 효과가 있다. 가요제는, 통상 유기 고분자 화합물 및 그의 전구체의 총량을 100 중량부로 할 때, 0 내지 500 중량부 첨가된다.
본 발명의 접속 재료에는, 필요에 따라서 추가로 산화칼슘, 산화마그네슘 등의 흡습제, 실란 커플링제, 티타네이트 커플링제, 알루미늄 커플링제, 지르코알루미네이트 커플링제 등의 접착력 향상제, 비이온계 계면활성제, 불소계 계면활성제 등의 습윤 향상제, 실리콘유 등의 소포제, 무기 이온 교환체 등의 이온 트랩제, 중합 금지제 등을 적절하게 첨가할 수 있다.
여기서, 실란 커플링제로서는, 예를 들면 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, 헥사메틸디실라잔, N,O-(비스트리메틸실릴)아세트아미드, N-메틸-3-아미노프로필트리메톡시실란, 4,5-디히드로이미다졸프로필트리에톡시실란, γ-머캅토프로필트리에톡시실란, γ-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-시아노프로필트리메톡시실란, 메틸트리(메타크릴로일옥시에톡시)실란, 메틸트리(글리시딜옥시)실란, 2-에틸헥실-2-에틸헥실포스포네이트, γ-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, γ-아닐리노프로필트리메톡시실란, γ-머캅토프로필메틸디메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, N-트리메틸실릴아세트아미드, 디메틸트리메틸실릴아민, 디에틸트리메틸실릴아민, 트리메틸실릴이미다졸, 트리메틸실릴이소시아네이트, 디메틸실릴디이소시아네이트, 메틸실릴트리이소시아네이트, 비닐실릴트리이소시아네이트, 페닐실릴트리이소시아네이트, 테트라이소시아네이트실란, 에톡시실란트리이소시아네이트 등을 들 수 있다.
상기 티타네이트 커플링제로서는, 예를 들면 이소프로필트리이소스테아로일티타네이트, 이소프로필트리옥타노일티타네이트, 이소프로필디메타크릴이소스테아로일티타네이트, 이소프로필트리도데실벤젠술포닐티타네이트, 이소프로필이소스테아로일디아크릴티타네이트, 이소프로필트리(디옥틸포스페이트)티타네이트, 이소프로필트리쿠밀페닐티타네이트, 이소프로필트리스(디옥틸피로포스페이트)티타네이트, 테트라이소프로필비스(디옥틸포스파이트)티타네이트, 테트라옥틸비스(디트리데실포스파이트)티타네이트, 테트라(2,2-디알릴옥시메틸-1-부틸)비스(디트리데실)포스파이트티타네이트, 디쿠밀페닐옥시아세테이트티타네이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)옥시아세테이트티타네이트, 디이소스테아로일에틸렌티타네이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)에틸렌티타네이트, 디이소프로폭시비스(2,4-펜타디오네이트)티타늄(IV), 디이소프로필비스트리에탄올아미노티타네이트, 티타늄락테이트, 아세토아세틱에스테르티타네이트, 디-i-프로폭시비스(아세틸아세토네이토)티탄, 디-n-부톡시비스(트리에탄올아미나토)티탄, 디히드록시비스(락테이토)티탄, 티타늄-i-프로폭시옥틸렌글리코레이트, 티타늄스테아레이트, 트리-n-부톡시티탄모노스테아레이트, 티탄락테이트에틸에스테르, 티탄트리에탄올아미네이트 등을 들 수 있다.
중합 금지제로서는, 예를 들면 퀴논류, 히드로퀴논, 니트로ㆍ니트로소 화합물, 아민류, 폴리옥시 화합물, p-tert-부틸카테콜, 피크르산, 디티오벤조일디술피드 등의 황 함유 화합물, 염화제2구리, 디페닐피크릴히드라질, 트리-p-니트로페닐메틸, 트리페닐페르다질, N-(3-N-옥시아닐리노-1,3-디메틸부틸리덴)아닐린옥시드 등을 들 수 있지만, 이들로 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 접속 재료에는, 필요에 따라서 추가로 블리딩 억제제를 첨가할 수 있다. 블리딩 억제제로서는, 예를 들면 퍼플루오로옥탄산, 옥탄산아미드, 올레산 등의 지방산, 퍼플루오로옥틸에틸아크릴레이트, 실리콘 등이 있다.
상기 충전재 (B)로서는 각종 공지된 것, 예를 들면 금, 백금, 은, 구리, 니켈, 팔라듐, 철, 알루미늄 등의 도전성의 분체를 사용할 수 있다. 또한, 이들 충전재는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 특히, 은 및 구리가 가격, 전기 전도성 및 열전도성 등의 면에서 바람직하다.
상기 첨가제 (C)로서는 상술한 휘발성 성분이나 표면 보호제를 사용할 수 있다.
상기 접속 재료를 제조하기 위해서는 금속 입자, 휘발성 성분 및 결합제를 필요에 따라서 첨가되는 희석제 등과 함께, 일괄 또는 분할하여 교반기, 분쇄기, 3축 롤, 플라네터리 믹서 등의 분산ㆍ용해 장치를 적절하게 조합, 필요에 따라서 가열하여 혼합, 용해, 해립 혼련 또는 분산하여 균일한 페이스트상으로 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 접속 재료를 이용하여 제조되는 반도체 장치의 일례를 나타내는 모식 단면도이다. 도 7에 나타내는 반도체 장치는 3개의 리드 프레임(방열체) (12a, 12b, 12c)와, 리드 프레임 (12a) 상에 본 발명의 접속 재료를 통해 접속된 칩(발열체) (11)과, 이들을 몰드하는 몰드 레진 (15)를 포함한다. 칩 (11)은 2개의 와이어 (14)를 통해 리드 프레임 (12b, 12c)에 각각 접속되어 있다.
도 8은 본 발명의 접속 재료를 이용하여 제조되는 반도체 장치의 다른 예를 나타내는 모식 단면도이다. 도 7에 나타내는 반도체 장치는 기판 (16)과, 기판을 둘러싸도록 형성된 2개의 리드 프레임 (17)과, 리드 프레임 (17) 상에 본 발명의 접속 재료를 통해 접속된 LED칩 (18)과, 이들을 밀봉하는 투광성 수지 (19)를 포함한다. LED칩 (18)은 와이어 (14)를 통해 리드 프레임 (17)에 접속되어 있다.
본 발명의 반도체 장치는 본 발명의 접속 재료를 이용하여 반도체 소자를 지지 부재에 접착함으로써 얻어진다. 반도체 소자를 지지 부재에 접착한 후, 필요에 따라 와이어 본드 공정, 밀봉 공정을 행한다.
지지 부재로서는, 예를 들면 42 얼로이 리드 프레임, 구리 리드 프레임, 팔라듐 PPF 리드 프레임 등의 리드 프레임, 유리 에폭시 기판(유리 섬유 강화 에폭시 수지를 포함하는 기판), BT 기판(시아네이트 단량체 및 그의 올리고머와 비스말레이미드를 포함하는 BT 레진 사용 기판) 등의 유기 기판을 들 수 있다.
본 발명의 접속 재료를 이용하여 반도체 소자를 리드 프레임 등의 지지 부재에 접착시키기 위해서는, 우선 지지 부재 상에 접속 재료를 디스펜스법, 스크린 인쇄법, 스탬핑법 등에 의해 도포한 후, 반도체 소자를 압착하고, 그 후 오븐 또는 히트 블록 등의 가열 장치를 이용하여 가열 경화함으로써 행할 수 있다. 가열 경화는, 통상 100 내지 200 ℃에서, 5초 내지 10시간 가열함으로써 행해진다. 또한, 와이어 본드 공정을 거친 후, 통상의 방법에 의해 밀봉함으로써 완성된 반도체 장치로 할 수 있다.
<실시예>
이하, 실시예에 의해 본 발명을 상세히 설명하지만, 본 발명은 이것에 의해서 제한되는 것은 아니다. 실시예 및 참고예에서 이용한 재료는 이하와 같이 하여 제작한 것 또는 입수한 것이다.
(1) 에폭시 수지 용액: YDF-170(도토 가세이(주), 상품명, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 에폭시 당량=170) 7.5 중량부 및 YL-980(유카 쉘 에폭시(주), 상품명, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 에폭시 당량=185) 7.5 중량부를 80 ℃로 가열하고, 1시간 교반을 계속하여, 균일한 에폭시 수지 용액을 얻었다.
(2) 경화 촉진제: 2PZCNS-PW(시코쿠 가세이 고교(주), 상품명, 이미다졸) 1.1 중량부,
(3) 휘발성 성분: 디프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(이하, DMPA라고 함)(다이셀 가가꾸(주)), 톨루엔(간토 가가꾸(주)), γ-부티로락톤(산쿄 가가꾸(주))
(4) 금속 입자: K-0082P(METALOR, 상품명, 은분, 평균 입경 1.6 μm, 산소 상태 비율 4％), AgF10S(도꾸료꾸 가가꾸 겐큐쇼(주), 상품명, 은분, 평균 입경 10 μm, 산소 상태 비율 15％)
또한, 이하의 절차로 AgF10S의 산화막 제거 및 표면 처리를 실시한 표면 처리 Ag분을 제작하였다.
염산(간토 가가꾸(주)) 28 중량부를 에탄올(간토 가가꾸(주)) 80 중량부로 희석하여, 산성 용액을 조정하였다. 이 산성 용액에 표면 보호재로서 스테아릴머캅탄(도쿄 가세이 고교(주)) 0.29 중량부를 첨가하여 표면 처리액을 제조하였다.
이 표면 처리액에 AgF10S를 첨가하고, 40 ℃로 유지한 채로 1시간 교반하여 산화막 제거 및 표면 처리를 행하였다. 그 후, 여과에 의해서 표면 처리액을 제거하고, 40 ℃의 에탄올을 가하여 표면 처리 Ag분을 세정하였다.
이어서, 에탄올의 세정액을 여과에 의해서 제거하고, 그의 세정, 여과의 공정을 10회 정도 반복하여, 표면 처리 Ag분 표면 상에 물리적으로 흡착되어 있는 스테아릴머캅탄 및 염산을 제거하였다.
마지막으로 세정 후의 표면 처리 Ag분을 감압 건조시킴으로써 에탄올을 제거하고, 건조 상태의 표면 처리 Ag분을 얻었다. 얻어진 표면 처리 Ag분의 산소의 상태 비율은 0％이고, 산화막이 완전히 제거되어 있는 것을 확인하였다.
재료 (1) 및 (2)를 분쇄기로 10분간 혼련하여, 결합제 성분을 얻었다.
다음으로, 표 1에 나타내는 배합 비율로, 재료 (3) 및 (4)를 가하여 분쇄기로 15분간 혼련하여, 접속 재료를 얻었다.
접속 재료의 특성을 하기에 나타내는 방법으로 조사하였다. 금속 입자, 휘발성 성분 및 결합제 성분의 조성, 및 특성의 측정 결과를 표 1 및 표 2에 나타내었다.
(1) 쉬어(shear) 강도: 접속 재료를 Ag 도금 Cu 리드 프레임(랜드부: 10×5 mm) 상에 0.2 mg을 도포하고, 이 위에 2 mm×2 mm의 Ag 도금 Cu칩(두께 0.15 mm)를 접착하고, 이어서 핫 플레이트(HHP-401) 상에서 180 ℃, 1시간 가열 처리하였다.
이것을, 만능형 본드 테스터(데이지사 제조, 4000 시리즈)를 이용하여, 측정 스피드 500 μm/s, 측정 높이 100 μm로, 260 ℃에서 30초 가열한 후의 전단 강도(쉬어 강도)(MPa)를 측정하였다.
(2) 접속 재료 경화물의 열전도율: 상기 접속 재료를 180 ℃, 1시간 가열 처리하여, 10×10×1 mm의 시험편을 얻었다. 이 시험편의 열 확산율을 레이저 플래시법(넷치사 제조, LFA 447, 25 ℃)으로 측정하고, 이어서 이 열 확산율과, 시차 주사 열량 측정 장치(페르킨 엘마사 제조 Pyris1)에서 얻어진 비열 용량과 아르키메데스법으로 얻어진 비중의 곱에 의해, 25 ℃에서의 접속 재료의 경화물 열전도율(W/mㆍK)을 산출하였다.
Figure 112010078078331-pct00015
Figure 112010078078331-pct00016
표 1 및 표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 표면 처리 Ag분과 휘발성 성분을 포함하는 접속 재료는 70 W/mㆍK 이상의 높은 열전도율, 260 ℃에서 7 MPa 이상의 높은 쉬어 강도를 발현하는 것이 분명하다. 이것에 대하여, 참고예 1 내지 3으로부터 산소의 상태 비율이 15％ 이상의 Ag분(AgF10S)과 휘발성 성분을 포함하는 접속 재료는 180 ℃에서는 금속 입자끼리의 소결이 발생하지 않았기 때문에 열전도율 측정용의 시험편을 제작할 수 없었고, 쉬어 강도도 발현하지 않는 것이 분명하다.
또한, 참고예 4로부터 산소의 상태 비율이 15％ 이상의 Ag분(AgF10S)과 휘발성 성분 및 결합제 성분을 포함하는 접속 재료는 3 W/mㆍK 이하의 낮은 열전도율이지만, 실시예 4의 표면 처리 Ag분과 휘발성 성분 및 결합제 성분을 포함하는 접속 재료는 쉬어 강도를 유지한 채로, 20 W/mㆍK 이상의 높은 열전도율을 발현하는 것이 분명하다.
또한, 참고예 5로부터 산소의 상태 비율이 15％ 이상의 AgF10S와 결합제 성분을 포함하는 접속 재료는 2 W/mㆍK 이하의 낮은 열전도율이지만, 실시예 5의 표면 처리 AgF10S와 결합제 성분을 포함하는 접속 재료는 쉬어 강도를 유지한 채로, 20 W/mㆍK 이상의 높은 열전도율을 발현하는 것이 분명하다.
또한, 실시예 6 및 7로부터 산소의 상태 비율이 10％의 표면 처리 AgF5S와 휘발성 성분 및 결합제 성분을 포함하는 접속 재료는 참고예 6 및 7에 나타낸 산소의 상태 비율이 20％ 이상의 AgF5S와 휘발성 성분 및 결합제 성분을 포함하는 접속 재료보다도 높은 열전도율 및 쉬어 강도를 발현하는 것이 분명하다.
(실시예 8 내지 14 및 참고예 8 내지 11)
하기의 결합제 (A), 충전재 (B) 및 첨가제 (C)를 준비하였다.
결합제 (A):
결합제 (A)는 에폭시 수지 용액 (A1) 37.6 중량부, 아크릴니트릴부타디엔 공중합체 (A2) 9.2 중량부, 에폭시화폴리부타디엔 (A3) 18.4 중량부, 에폭시 수지 경화제 (A4) 1.8 중량부, 경화 촉진제 (A5) 0.8 중량부, 희석제 (A6) 18.2 중량부, 메타크릴산에스테르 화합물 (A7) 14.7 중량부 및 라디칼 개시제 (A8) 0.5 중량부를 분쇄기로 10분간 혼련함으로써 제조하였다.
에폭시 수지 용액 (A1): YDF-170(도토 가세이 가부시끼가이샤, 상품명, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 에폭시 당량=170) 7.5 중량부 및 YL-980(재팬 에폭시 레진 가부시끼가이샤, 상품명, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 에폭시 당량=185) 7.5 중량부를 80 ℃로 가열하고, 1시간 교반을 계속하여, 균일한 에폭시 수지 용액을 얻었다.
아크릴니트닐부타디엔 공중합체 (A2):
CTBNX-1300×9(우베 고산 가부시끼가이샤, 상품명, 카르복실기 말단 아크릴니트닐부타디엔 공중합체)
에폭시화 폴리부타디엔 (A3):
E-1000-8.0(니혼 세끼유 가가꾸 가부시끼가이샤, 상품명)
에폭시 수지 경화제 (A4):
디시안디아미드
경화 촉진제 (A5):
C17Z(시코쿠 가세아 가부시끼가이샤, 상품명, 이미다졸)
희석제 (A6):
PP-101(도토 가세이 가부시끼가이샤, 상품명, 알킬페닐글리시딜에테르)
메타크릴산에스테르 화합물 (A7):
에틸렌글리콜디메타크릴레이트
라디칼 개시제 (A8):
디쿠밀퍼옥시드
충전재 (B):
AgC-224(후꾸다 긴조꾸 하꾸분 가부시끼가이샤, 상품명, 은분, 평균 입경 10 μm)
SPQ05J(미쓰이 긴조꾸 고교 가부시끼가이샤, 상품명, 은분, 평균 입경 0.85 μm)
SA1507(메타로우, 상품명, 은분, 평균 입경 15 μm)
첨가제 (C):
디프로필렌글리콜메틸에테르
톨루엔
프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트
도데칸티올
준비한 결합제 (A), 충전재 (B) 및 첨가제 (C)를 표 3에 나타내는 배합 비율로 혼합하여, 분쇄기로 15분간 혼련한 후, 5 토르(Torr) 이하에서 혼련하여, 실시예 8 내지 14 및 참고예 8 내지 11의 접속 재료를 얻었다.
실시예 8 내지 14 및 참고예 8 내지 11의 접속 재료의 특성, 및 충전재 (B)와 첨가제 (C)와의 혼합물 성형체의 특성을 하기의 방법으로 측정하였다. 그의 결과를 표 3에 나타내었다.
(1) 점도: EHD형 회전 점도계(도쿄 게이키사 제조)를 이용하여, 접속 재료의 25 ℃에서의 0.5 rpm의 점도(Paㆍs)를 측정하였다.
(2) 다이 쉬어 강도(전단 강도): 접속 재료를 팔라듐 도금 리드 프레임(PPF, 랜드부: 10×8 mm) 상에 약 0.2 mg을 도포하고, 이 위에 2 mm×2 mm의 실리콘칩(두께 0.4 mm)를 압착하고, 이어서 클린 오븐(에스펙사 제조)에서 180 ℃, 1시간 가열 처리하였다. 이것을 만능형 본드 테스터(데이지사 제조, 4000 시리즈)를 이용하여, 측정 스피드 500 μm/s, 측정 높이 120 μm로 260 ℃에서 30초 가열한 후의 전단 강도(MPa)를 측정하였다.
(3) 충전재 (B)와 첨가제 (C)와의 혼합물 성형체의 열전도율: 충전재 (B)와 첨가제 (C)를 표 3에 나타내는 배합 비율로, 총 중량이 20 g이 되도록 배합하여, 유발 등으로 혼련하였다. 생성한 분체상 또는 페이스트상의 혼합물을 10×10×1 mm가 되도록 성형하여 180 ℃, 1시간 가열 처리하였다. 이 성형물의 열 확산율을 레이저 플래시법(넷치사 제조, LFA 447, 25 ℃)으로 측정하고, 이어서 이 열 확산율과, 시차 주사 열량 측정 장치(퍼킨 엘머사 제조 Pyris1)에서 얻어진 비열 용량과 아르키메데스법으로 얻어진 비중의 곱에 의해, 25 ℃에서의 충전재 (B)와 첨가제 (C)와의 혼합물 성형체의 경화물의 열전도율(W/mㆍK)을 산출하였다.
(4) 접속 재료의 경화물의 열전도율: 상기 접속 재료를 180 ℃, 1시간 가열 처리하여, 10×10×1 mm의 시험편을 얻었다. 이 시험편의 열 확산율을 레이저 플래시법(넷치사 제조, LFA 447, 25 ℃)으로 측정하고, 이어서 이 열 확산율과, 시차 주사 열량 측정 장치(페르킨 엘마사 제조 Pyris1)에서 얻어진 비열 용량과 아르키메데스법으로 얻어진 비중의 곱에 의해, 25 ℃에서의 접속 재료의 경화물 열전도율(W/mㆍK)을 산출하였다.
Figure 112010078078331-pct00017
실시예 8 내지 14의 접속 재료에 따르면, 작업성이 우수한 점도를 갖고, 접착 강도를 유지하면서, 열전도율의 향상을 도모하는 것이 가능하다. 첨가제를 함유하지 않은 참고예 8의 접속 재료는 충전재 (B)와 첨가제 (C)와의 혼합물 성형체의 열전도율이 낮고, 접속 재료의 경화체의 열전도율도 낮아진다. 첨가제를 함유하지 않은 참고예 9의 접속 재료는 접속 재료의 경화물의 열전도율은 비교적 높지만, 충전재 (B)의 함유 비율이 높기 때문에, 접속 재료의 점도가 높다. 참고예 10의 접속 재료는 첨가제를 함유하고 있지만, 충전재 (B)와 첨가제 (C)의 혼합물 성형체의 열전도율이 낮기 때문에, 접속 재료의 경화체의 열전도율이 낮아진다. 참고예 11의 접속 재료는 첨가제를 갖고 있고, 접속 재료의 경화체의 열전도율은 높지만, 충전재 (B)와 첨가제 (C)의 혼합물 성형체의 열전도율은 낮고, 접속 재료의 점도가 높다.
1,4…표면 보호재, 2…산화막, 3…벌크 금속, 11…칩, 12a, 12b, 12c…리드 프레임, 14…와이어, 15…몰드 레진, 16…기판, 17…리드 프레임, 18…칩, 19…투광성 수지.

Claims (9)

  1. X선 광전자 분광법으로 측정되는 산소의 상태 비율이 15％ 미만인 금속 입자를 함유하는 접속 재료이며, 상기 금속 입자의 평균 입경은 0.1 μm 이상 50 μm 이하인 접속 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 입자는 그의 표면의 산화막을 제거하는 처리 및 표면 보호재에 의한 표면 처리를 실시한 금속 입자인 접속 재료.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 입자는 200 ℃ 이하에서 소결된 금속 입자인 접속 재료.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 휘발성 성분 또는 결합제 성분을 더 함유하여 이루어지는 접속 재료.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항 또는 제2항에 기재된 접속 재료를 통해 반도체 소자와 반도체 소자 탑재용 지지 부재가 접착된 구조를 갖는 반도체 장치.
  9. 삭제
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5218364B2 (ja) * 2009-10-02 2013-06-26 横浜ゴム株式会社 熱伝導性組成物
DE102010044329A1 (de) * 2010-09-03 2012-03-08 Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg Kontaktierungsmittel und Verfahren zur Kontaktierung elektrischer Bauteile
CN103108929A (zh) * 2010-09-29 2013-05-15 日立化成株式会社 粘接剂组合物及使用其的半导体装置
TW201245364A (en) * 2011-01-28 2012-11-16 Hitachi Chemical Co Ltd Adhesive composition and semiconductor device using same
TWI598411B (zh) 2012-05-29 2017-09-11 巴斯夫歐洲公司 用於印刷墨水及塗層之水基聚合物組成物
CN104350814B (zh) * 2012-06-15 2017-10-13 株式会社钟化 散热结构体、便携式信息终端、电子设备及电子设备的修理方法
CN102841503B (zh) * 2012-09-18 2013-12-04 江苏科技大学 一种用于触摸屏的光刻电子银胶组合物及其制备方法
DE102012222416A1 (de) 2012-12-06 2014-06-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Komponenten unter Verwendung eines Sinterprozesses
JP2015025028A (ja) * 2013-07-24 2015-02-05 日立化成株式会社 接続材料、これを用いた接続構造体及びその製造方法
CN107709418B (zh) 2015-05-08 2021-04-27 汉高知识产权控股有限责任公司 可烧结的膜和膏及其使用方法
JP6164256B2 (ja) * 2015-07-08 2017-07-19 住友ベークライト株式会社 熱伝導性組成物、半導体装置、半導体装置の製造方法、および放熱板の接着方法
FR3041210B1 (fr) * 2015-09-15 2017-09-15 Sagem Defense Securite Procede d'assemblage par frittage d'argent sans pression
JP7081064B2 (ja) * 2016-01-19 2022-06-07 ナミックス株式会社 樹脂組成物、導電性銅ペースト、および半導体装置
TWI637470B (zh) * 2016-04-19 2018-10-01 東芝股份有限公司 半導體封裝及其之製造方法
KR102214138B1 (ko) * 2016-10-31 2021-02-09 스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤 열전도성 페이스트 및 전자 장치
JP6776973B2 (ja) * 2017-03-28 2020-10-28 日油株式会社 表面被覆銅フィラー中間体の製造方法
JP6998713B2 (ja) * 2017-09-25 2022-02-04 古河電気工業株式会社 金属微粒子含有組成物
WO2019065221A1 (ja) * 2017-09-27 2019-04-04 京セラ株式会社 ペースト組成物、半導体装置及び電気・電子部品
JP7273283B2 (ja) * 2018-09-10 2023-05-15 デクセリアルズ株式会社 接着剤組成物
CN112238223A (zh) * 2019-07-18 2021-01-19 上栗县科源冶金材料有限公司 一种用于金属粉末存放的防氧化方法
JP7469641B2 (ja) 2020-05-20 2024-04-17 日亜化学工業株式会社 発光装置の検査方法及び検査用治具
CN112080238B (zh) * 2020-09-07 2022-05-27 江苏矽时代材料科技有限公司 一种导热填充胶及其制备方法和应用
CN117321757B (zh) * 2021-05-14 2024-09-17 住友电木株式会社 含银膏
WO2022259905A1 (ja) * 2021-06-07 2022-12-15 住友ベークライト株式会社 導電性ペースト、硬化物および半導体装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003206469A (ja) 2001-11-12 2003-07-22 Hitachi Chem Co Ltd 接着剤組成物及びこれを用いた半導体装置
JP2006083377A (ja) 2004-08-18 2006-03-30 Harima Chem Inc 導電性接着剤および該導電性接着剤を利用する物品の製造方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL283747A (ko) * 1961-09-28
JPH08259842A (ja) * 1995-03-17 1996-10-08 Daiken Kagaku Kogyo Kk 被覆無機粉体およびその製造法
US5939824A (en) * 1995-05-30 1999-08-17 Canon Kabushiki Kaisha Electron emitting device having a conductive thin film formed of at least two metal elements of difference ionic characteristics
JP3336315B2 (ja) * 1997-04-08 2002-10-21 松下電器産業株式会社 導電性ペーストおよびそれを用いたプリント配線基板
JP3837858B2 (ja) 1997-08-22 2006-10-25 住友金属鉱山株式会社 導電性接着剤およびその使用方法
JP3420510B2 (ja) * 1998-09-04 2003-06-23 東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社 シリコーン系接着性シート、その製造方法、および半導体装置
JP3764349B2 (ja) * 2001-05-07 2006-04-05 ハリマ化成株式会社 金属微粒子分散液を用いたメッキ代替導電性金属皮膜の形成方法
JPWO2004005216A1 (ja) * 2002-07-09 2005-11-04 宮原　健一郎 薄膜形成用基板、薄膜基板、光導波路、発光素子、及び発光素子搭載用基板
US7108806B2 (en) * 2003-02-28 2006-09-19 National Starch And Chemical Investment Holding Corporation Conductive materials with electrical stability and good impact resistance for use in electronics devices
JP2005050764A (ja) * 2003-07-31 2005-02-24 Mitsuboshi Belting Ltd 金属薄膜
US20050056365A1 (en) 2003-09-15 2005-03-17 Albert Chan Thermal interface adhesive
JP4569109B2 (ja) * 2004-01-08 2010-10-27 住友ベークライト株式会社 金属含有ペーストおよび半導体装置
KR20070033329A (ko) * 2004-02-18 2007-03-26 버지니아 테크 인터렉추얼 프라퍼티스, 인크. 인터커넥트를 위한 나노 크기의 금속 페이스트 및 이의사용 방법
JP4293030B2 (ja) * 2004-03-26 2009-07-08 パナソニック株式会社 電子デバイス実装構造体およびその製造方法
CA2565113A1 (en) * 2004-06-10 2005-12-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Metal catalyst and method for preparation thereof
US20080261049A1 (en) * 2004-08-03 2008-10-23 Hiroki Hayashi Electroconductive Paste and Substrate Using the Same for Mounting Electronic Parts
CN1737072B (zh) * 2004-08-18 2011-06-08 播磨化成株式会社 导电粘合剂及使用该导电粘合剂制造物件的方法
JP2006073811A (ja) 2004-09-02 2006-03-16 Kyocera Chemical Corp ダイボンディングペースト
JP4415083B2 (ja) * 2004-09-24 2010-02-17 セイコーエプソン株式会社 銀微粒子の製造方法
JP4635230B2 (ja) * 2005-01-20 2011-02-23 日産自動車株式会社 接合方法及び接合構造
JP2006302834A (ja) 2005-04-25 2006-11-02 Kyocera Chemical Corp ダイボンディングペースト
KR101046197B1 (ko) * 2005-09-21 2011-07-04 니혼한다가부시끼가이샤 페이스트형 은입자 조성물, 고형상 은의 제조 방법, 고형상은, 접합 방법 및 인쇄 배선판의 제조 방법
US8652705B2 (en) * 2005-09-26 2014-02-18 W.L. Gore & Associates, Inc. Solid polymer electrolyte and process for making same
JP4894266B2 (ja) * 2006-01-06 2012-03-14 住友金属鉱山株式会社 導電粉の表面処理方法と導電粉及び導電性ペースト
DE602006001393D1 (de) * 2006-03-06 2008-07-17 Umicore Ag & Co Kg Zusammensetzung zur Befestigung von Hochleistungshalbleiter
EP1954114A1 (en) * 2006-09-30 2008-08-06 Umicore AG & Co. KG Use of an adhesive composition for die-attaching high power semiconductors
JP5085595B2 (ja) * 2008-09-08 2012-11-28 株式会社東芝 コアシェル型磁性材料、コアシェル型磁性材料の製造方法、デバイス装置、およびアンテナ装置。

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003206469A (ja) 2001-11-12 2003-07-22 Hitachi Chem Co Ltd 接着剤組成物及びこれを用いた半導体装置
JP2006083377A (ja) 2004-08-18 2006-03-30 Harima Chem Inc 導電性接着剤および該導電性接着剤を利用する物品の製造方法

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US20110101543A1 (en) 2011-05-05
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