JP2002305212A - Mounting paste for semiconductor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、エポキシ樹脂を主
成分とする熱硬化性の接着剤に関するものであり、半導
体チップなどマウント用の導電性接着剤として好適なも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermosetting adhesive containing an epoxy resin as a main component, and is suitable as a conductive adhesive for mounting semiconductor chips and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体チップ等の電子部品をアルミナ基
板や有機基板などの回路基板上の所定箇所に搭載するた
め、様々なエポキシ樹脂系の絶縁性および導電性ペース
トが提案されている。これらマウント用の接着剤には、
低応力や耐熱性などで優れた特性が求められている。2. Description of the Related Art Various epoxy resin-based insulating and conductive pastes have been proposed for mounting electronic components such as semiconductor chips at predetermined locations on a circuit board such as an alumina substrate or an organic substrate. These mounting adhesives include:
Excellent characteristics such as low stress and heat resistance are required.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】現在、６ｍｍ角以上の
大型半導体チップは、ＱＦＰなどのパッケージ形態で製
品化され、使用される基板には銅フレームが使用されて
いる。しかし、銅とシリコンチップのもつ線膨張係数の
差が、チップ搭載硬化後の反りを生じさせ、この反り
が、チップクラック等の問題を起こしている。また、パ
ッケージの信頼性を向上させるためには、パッケージ全
体の応力を小さくすることが重要である。At present, large semiconductor chips of 6 mm square or more are commercialized in the form of a package such as a QFP, and a copper frame is used as a substrate to be used. However, the difference in the coefficient of linear expansion between the copper and silicon chips causes warpage after the chip mounting and curing, and this warp causes problems such as chip cracks. Further, in order to improve the reliability of the package, it is important to reduce the stress of the entire package.
【０００４】そしてまた、Ｃｕフレームのように熱によ
る酸化被膜を作りやすいものは、モールド樹脂との濡れ
性が悪くなり、吸湿リフローの信頼性が低くなる傾向に
ある。そこで、酸化被膜を作りにくいような低温でチッ
プをマウントして硬化させれば、酸化被膜の少ない状態
でモールドを行うことができ、信頼性の向上につながる
と考えられている。[0004] Further, a material such as a Cu frame, which easily forms an oxide film by heat, tends to have poor wettability with a mold resin and to have low reliability of moisture absorption reflow. Therefore, it is considered that if the chip is mounted and cured at a low temperature at which it is difficult to form an oxide film, the molding can be performed with a small amount of the oxide film, leading to an improvement in reliability.
【０００５】従来の電子デバイス用接着剤では、主剤の
熱硬化性樹脂にビスフェノールＡタイプおよびビスフェ
ノールＦタイプのエポキシ樹脂が用いられており、ま
た、潜在性や可使時間を長くするため、イミダゾール系
の硬化剤を用いられている。しかし、上記の組合せで作
成される従来接着剤は、弾性率が高く硬いため、先に述
べた膨張係数の差から生じる応力を緩和することができ
ない。In conventional adhesives for electronic devices, bisphenol A type and bisphenol F type epoxy resins are used as a thermosetting resin as a main component, and imidazole-based epoxy resins are used in order to increase the potential and the pot life. Is used. However, the conventional adhesives made with the above combinations have high elasticity and are hard, so that the stress generated due to the difference in expansion coefficient described above cannot be reduced.
【０００６】応力を緩和する目的としてエラストマーを
導入することが知られているが、一般的なエラストマー
を用いると、応力を緩和することはできてもビスフェノ
ールタイプのエポキシ樹脂が従来もっていた耐熱性や耐
湿性の低下を招いていた。[0006] It is known to introduce an elastomer for the purpose of relieving stress. However, when a general elastomer is used, bisphenol-type epoxy resin can relieve stress even if it can reduce stress. This resulted in a decrease in moisture resistance.
【０００７】本発明の目的は、上記の問題点を解決する
ために、従来エポキシ樹脂がもっていた特性を生かしつ
つ低応力性を有し、さらに低温硬化が可能な半導体用マ
ウントペーストを提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor mount paste which has low stress while utilizing the properties of an epoxy resin and which can be cured at a low temperature, in order to solve the above problems. It is.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、主材の熱硬化性
樹脂として特定の二成分を用いた熱硬化性接着剤が、高
い耐熱性と低応力性をもつことを見いだし、本発明を完
成したものである。Means for Solving the Problems The present inventor has conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, a thermosetting adhesive using specific two components as a thermosetting resin as a main material has been developed. The inventors have found that they have high heat resistance and low stress, and have completed the present invention.
【０００９】即ち、本発明は、（Ａ）ビスフェノール型
エポキシ樹脂、（Ｂ）イソシアネート当量が１０００以
上であるウレタンプレポリマー、（Ｃ）硬化剤として、
ヒドラジッドおよびジシアンジアミド、並びに（Ｄ）銀
粉を必須成分とし、ペースト全体に対して、［（Ａ）＋
（Ｂ）］の樹脂成分が１０〜４０重量％、（Ｃ）硬化剤
のヒドラジッドが１〜１０重量％、（Ｃ）硬化剤のジシ
アンジアミドが１〜１０重量％、（Ｄ）銀粉が２０〜７
５重量％の割合に、それぞれ配合されてなることを特徴
とする半導体用マウントペーストである。That is, the present invention provides (A) a bisphenol-type epoxy resin, (B) a urethane prepolymer having an isocyanate equivalent of 1000 or more, and (C) a curing agent.
Hydrazide, dicyandiamide, and (D) silver powder are essential components, and [(A) +
(B)] is 10 to 40% by weight, (C) 1 to 10% by weight of hydrazide as a hardener, (C) 1 to 10% by weight of dicyandiamide as a hardener, and (D) 20 to 7% of silver powder.
It is a mount paste for a semiconductor characterized by being blended in a proportion of 5% by weight.
【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.
【００１１】本発明に用いる熱硬化性樹脂成分として
は、（Ｂ）イソシアネート（ＮＣＯ）当量が１０００以
上であるウレタンプレポリマーおよび（Ａ）ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂の混合物である。（Ｂ）のウレタン
プレポリマーは、液状であることが好ましい。ウレタン
プレポリマーの基本骨格については、特に限定はなく、
ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジ
イソシアネート等が挙げられる。また、（Ａ）ビスフェ
ノール型のエポキシ樹脂も、液状であることが好まし
く、重合度も１か０であるものがよい。その基本骨格に
ついては、ビスフェノールＡタイプ、ビスフェノールＦ
タイプ、ビスフェノールＡＤタイプなどが挙げられる。
（Ａ）ビスフェノール型エポキシ樹脂と（Ｂ）のウレタ
ンプレポリマーの配合割合［（Ａ）：（Ｂ）］は、マウ
ントペースト用途では重量比率で１０：２．５〜１０：
５が好ましい。この配合割合より（Ａ）ビスフェノール
型エポキシ樹脂が過多になれば応力緩和性が下がり、
（Ｂ）のウレタンプレポリマーが過多になれば耐熱性等
が下がる。従ってこの範囲がよい。また、［（Ａ）＋
（Ｂ）］の熱硬化性樹脂成分の配合割合は、ペースト組
成物全体に対して１０〜４０重量％が好ましい。The thermosetting resin component used in the present invention is a mixture of (B) a urethane prepolymer having an isocyanate (NCO) equivalent of 1000 or more and (A) a bisphenol type epoxy resin. The urethane prepolymer (B) is preferably in a liquid state. There is no particular limitation on the basic skeleton of the urethane prepolymer,
Examples include diphenylmethane diisocyanate and hexamethylene diisocyanate. The bisphenol-type epoxy resin (A) is also preferably in a liquid state, and the degree of polymerization is preferably 1 or 0. The basic skeleton is bisphenol A type, bisphenol F
And bisphenol AD type.
(A) The mixing ratio of the bisphenol-type epoxy resin and the urethane prepolymer (B) [(A) :( B)] is 10: 2.5 to 10:
5 is preferred. If the amount of the bisphenol-type epoxy resin (A) is excessive from this mixing ratio, the stress relaxation property decreases,
If the urethane prepolymer (B) is excessive, heat resistance and the like will be reduced. Therefore, this range is good. Also, [(A) +
The mixing ratio of the thermosetting resin component (B)] is preferably from 10 to 40% by weight based on the whole paste composition.
【００１２】本発明に用いる（Ｃ）硬化剤としては、ヒ
ドラジッドおよびジシアンジアミドの２種類を併用する
ことが必須である。ヒドラジッドとしては、例えば、
１，３−ビス（ヒドラジノエチル）イソプロピルヒダン
トイン、７，１１−オクタデカジエン−１，１８−カル
ボヒドラジド、ビスフェノールＡエーテルジカルボン酸
ヒドラジド等が挙げられる。As the curing agent (C) used in the present invention, it is essential to use two kinds of hydrazide and dicyandiamide in combination. As hydrazide, for example,
Examples thereof include 1,3-bis (hydrazinoethyl) isopropylhydantoin, 7,11-octadecadien-1,18-carbohydrazide, bisphenol A ether dicarboxylic acid hydrazide, and the like.
【００１３】また、ヒドラジッドと併用されるジシアン
ジアミドとしては、各種粒径のものが使用可能である。
ジシアンジアミドの具体的銘柄としては、ＤＩＣＹ−７
（油化シェルエポキシ社製、商品名）がある。ヒドラジ
ッド系の触媒を用いることにより、エポキシとウレタン
とがランダムなネットワークを形成させることになっ
て、低温キュアが可能となり、さらにジシアンジアミド
との併用により、耐熱性を向上させることができる。As the dicyandiamide used in combination with hydrazide, those having various particle sizes can be used.
Specific brands of dicyandiamide include DICY-7
(Trade name, manufactured by Yuka Shell Epoxy). By using a hydrazide-based catalyst, a random network is formed between epoxy and urethane, low-temperature curing becomes possible, and heat resistance can be improved when used in combination with dicyandiamide.
【００１４】上記のヒドラジッドの配合割合は、ペース
ト組成物全体に対して１〜１０重量％、またジシアンジ
アミドの配合割合も、ペースト組成物全体に対して１〜
１０重量％であることが好ましい。The compounding ratio of the above hydrazide is 1 to 10% by weight based on the whole paste composition, and the compounding ratio of dicyandiamide is also 1 to 10% by weight based on the whole paste composition.
Preferably it is 10% by weight.
【００１５】本発明に用いる（Ｄ）銀粉としては、形状
等に制限なく使用することができる。銀粉の配合割合
は、樹脂組成物に対して２０〜７５重量％であることが
好ましい。The silver powder (D) used in the present invention can be used without any limitation in shape and the like. The mixing ratio of the silver powder is preferably 20 to 75% by weight based on the resin composition.
【００１６】本発明の半導体用マウントペーストにかか
る製造方法は、常法により上述した各成分、即ち、ビス
フェノール型エポキシ樹脂、ウレタンプレポリマー、ヒ
ドラジッド、ジシアンジアミド、銀粉、その他成分を加
え、十分に攪拌して容易に製造することができる。In the production method according to the present invention, the above-mentioned components, that is, bisphenol-type epoxy resin, urethane prepolymer, hydrazide, dicyandiamide, silver powder, and other components are added by a conventional method, and the mixture is sufficiently stirred. And can be easily manufactured.
【００１７】[0017]
【作用】本発明において、熱硬化性樹脂の主材樹脂とし
て、上記した特定の２種類［（Ｂ）ウレタンプレポリマ
ーおよび（Ａ）ビスフェノール型エポキシ樹脂の混合
物］を用い、変性アミン硬化剤（ヒドラジッドおよびジ
シアンジアミド）を用いることにより、低応力性を有
し、耐熱信頼性のが高いマウント用ペーストを得ること
ができる。In the present invention, the above-mentioned specific two kinds (a mixture of (B) urethane prepolymer and (A) bisphenol type epoxy resin) are used as the main resin of the thermosetting resin, and a modified amine curing agent (hydrazide) is used. And dicyandiamide), it is possible to obtain a mounting paste having low stress and high heat resistance.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】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。以下の実施例および比較例にお
いて、「部」とあるのは「重量部」を意味する。Next, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following Examples and Comparative Examples, “parts” means “parts by weight”.
【００１９】実施例１ ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂としてＹＬ−９８３Ｕ
（油化シェルエポキシ社製、商品名）１２．５部、イソ
シアネート当量１０００以上のウレタンプレポリマーと
してＱＲ９２７６（旭電化社製商品名、イソシアネート
当量１６２０）６．２部、硬化剤にはビスフェノールＡ
エーテルジカルボン酸ヒドラジド０．３部およびジシア
ンジアミド０．５部、鱗片状銀粉７３部、および反応希
釈剤としてｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル（以
後ＴＧＥと略す）７．５部を混合して熱硬化性接着剤を
得た。この接着剤について接着強度を測定し、またチッ
プの反り量を評価して結果を表１に示した。Example 1 As a bisphenol F type epoxy resin, YL-983U was used.
12.5 parts (trade name, manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), 6.2 parts of QR9276 (trade name, manufactured by Asahi Denka Co., 1620 isocyanate equivalent) as a urethane prepolymer having an isocyanate equivalent of 1,000 or more, and bisphenol A as a curing agent
0.3 part of ether dicarboxylic acid hydrazide and 0.5 part of dicyandiamide, 73 parts of flaky silver powder, and 7.5 parts of t-butylphenyl glycidyl ether (hereinafter abbreviated as TGE) as a reaction diluent are mixed to form a thermosetting adhesive. Agent was obtained. The adhesive strength of this adhesive was measured, and the amount of warpage of the chip was evaluated. The results are shown in Table 1.
【００２０】比較例１ ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂としてＹＬ−９８３Ｕ
（油化シェルエポキシ社製、商品名）１８．７部、硬化
剤にはビスフェノールＡエーテルジカルボン酸ヒドラジ
ド０．３部とジシアンジアミド０．５部および鱗片状銀
粉を７３部、および反応希釈剤としてＴＧＥ７．５部を
混合して熱硬化性接着剤を得た。実施例と同様の方法で
接着強度およびチップの反り量を評価測定して、結果を
表１に示した。Comparative Example 1 YL-983U as a bisphenol F type epoxy resin
18.7 parts (manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), 0.3 parts of bisphenol A ether dicarboxylic acid hydrazide, 0.5 part of dicyandiamide and 73 parts of flaky silver powder as curing agents, and TGE7 as a reaction diluent .5 parts to obtain a thermosetting adhesive. The adhesive strength and the amount of warpage of the chip were evaluated and measured in the same manner as in the examples, and the results are shown in Table 1.
【００２１】比較例２ イソシアネート当量１０００以上のウレタンプレポリマ
ーとしてＱＲ９２７６（旭電化社製商品名、イソシアネ
ート当量１６２０）１８．７部、硬化剤にはビスフェノ
ールＡエーテルジカルボン酸ヒドラジド０．３部とジシ
アンジアミド０．５部、鱗片状銀粉を７３部、および反
応希釈剤としてＴＧＥを７．５部を混合して熱硬化性接
着剤を得た。この接着剤について実施例と同様の方法で
接着強度およびチップの反り量を評価して結果を表１に
示した。Comparative Example 2 As a urethane prepolymer having an isocyanate equivalent of 1000 or more, 18.7 parts of QR9276 (trade name, manufactured by Asahi Denka Co., Ltd., isocyanate equivalent: 1620), 0.3 parts of bisphenol A ether dicarboxylic acid hydrazide and dicyandiamide 0 as curing agents were used. A thermosetting adhesive was obtained by mixing 0.5 part, 73 parts of flaky silver powder, and 7.5 parts of TGE as a reaction diluent. The adhesive strength and the amount of warpage of the chip were evaluated for this adhesive in the same manner as in the example, and the results are shown in Table 1.
【００２２】比較例３ ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂としてＹＬ−９８３Ｕ
（油化シェルエポキシ社製、商品名）１２．５部、イソ
シアネート当量１０００未満のウレタンプレポリマーと
してコロネートＨＸ（日本ポリウレタン工業社製商品
名、イソシアネート当量３３２．６）６．２部、硬化剤
にはビスフェノールＡエーテルジカルボン酸ヒドラジド
０．３部とジシアンジアミド０．５部、鱗片状銀粉７３
部、および反応希釈剤としてＴＧＥ７．５部を混合して
熱硬化性接着剤を得た。実施例と同様の方法で接着強度
およびチップの反り量を評価測定して、結果を表１に示
した。Comparative Example 3 YL-983U as a bisphenol F type epoxy resin
12.5 parts (manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), 6.2 parts of Coronate HX (trade name, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., isocyanate equivalent: 332.6) as a urethane prepolymer having an isocyanate equivalent of less than 1000, and a curing agent Are bisphenol A ether dicarboxylic acid hydrazide 0.3 part and dicyandiamide 0.5 part, flaky silver powder 73
And 7.5 parts of TGE as a reaction diluent were mixed to obtain a thermosetting adhesive. The adhesive strength and the amount of warpage of the chip were evaluated and measured in the same manner as in the examples, and the results are shown in Table 1.
【００２３】[0023]
【表１】 測定方法は、接着強度については、４ｍｍ□シリコンチ
ップとＣｕ基板の間に膜厚が４０μｍとなるように接着
剤を挟み込み、１２０℃，１２０分間で硬化させた後、
２４０℃における剪断強度を測定した。チップの反り量
は、４×１２ｍｍシリコンチップとＣｕ基板の間に膜厚
が２０μｍとなるように接着剤を挟み込み、１５０℃，
１２０分間で硬化させた後、常温におけるチップの反り
量を表面粗さ計にて測定した。[Table 1] The measuring method is as follows. Regarding the adhesive strength, the adhesive is sandwiched between the 4 mm square silicon chip and the Cu substrate so that the film thickness becomes 40 μm, and after curing at 120 ° C. for 120 minutes,
The shear strength at 240 ° C. was measured. The amount of warpage of the chip was set at 150 ° C. by sandwiching an adhesive between a 4 × 12 mm silicon chip and a Cu substrate so that the film thickness became 20 μm.
After curing for 120 minutes, the amount of warpage of the chip at room temperature was measured with a surface roughness meter.
【００２４】[0024]
【発明の効果】本発明によれば、熱硬化性樹脂の主材エ
ポキシ樹脂として特定の２成分を用い、また、２種類の
硬化剤を特定量配合することにより得られるマウント用
ペーストは、低応力性および耐熱信頼性を兼ね有するこ
とが可能となった。According to the present invention, the mounting paste obtained by using the specific two components as the main epoxy resin of the thermosetting resin and blending the two types of curing agents in a specific amount is low. It has become possible to have both stress properties and heat resistance reliability.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ０９Ｊ 9/02 Ｃ０９Ｊ 9/02 163/02 163/02 175/04 175/04 Ｆターム(参考） 4J002 CD051 CK022 DA078 EQ026 ET007 FD146 FD147 GJ01 4J036 AD08 DC27 DC31 DC35 FB10 JA06 4J040 EC061 EF151 EF291 EF292 EF301 EF302 HA066 HC15 HC16 JA05 JB02 KA03 KA16 KA32 LA08 LA09 NA20 5F047 BA34 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // C09J 9/02 C09J 9/02 163/02 163/02 175/04 175/04 F-term (Reference) 4J002 CD051 CK022 DA078 EQ026 ET007 FD146 FD147 GJ01 4J036 AD08 DC27 DC31 DC35 FB10 JA06 4J040 EC061 EF151 EF291 EF292 EF301 EF302 HA066 HC15 HC16 JA05 JB02 KA03 KA16 KA32 LA08 LA09 NA20 5F047 BA34
Claims (2)
（Ｂ）イソシアネート当量が１０００以上であるウレタ
ンプレポリマー、（Ｃ）硬化剤として、ヒドラジッドお
よびジシアンジアミド、並びに（Ｄ）銀粉を必須成分と
し、ペースト全体に対して、［（Ａ）＋（Ｂ）］の樹脂
成分が１０〜４０重量％、（Ｃ）硬化剤のヒドラジッド
が１〜１０重量％、（Ｃ）硬化剤のジシアンジアミドが
１〜１０重量％、（Ｄ）銀粉が２０〜７５重量％の割合
に、それぞれ配合されてなることを特徴とする半導体用
マウントペースト。(1) a bisphenol type epoxy resin,
(B) a urethane prepolymer having an isocyanate equivalent of 1000 or more, (C) hydrazide and dicyandiamide as curing agents, and (D) silver powder as essential components, and [(A) + (B)] with respect to the entire paste. (C) 1-10% by weight of hydrazide as a curing agent, (C) 1-10% by weight of dicyandiamide as a curing agent, and (D) 20-75% by weight of silver powder. A semiconductor mount paste characterized by being blended with each other.
（Ｂ）のウレタンプレポリマーの配合割合［（Ａ）：
（Ｂ）］が、重量比率で１０：２．５〜１０：５の範囲
内である請求項１記載の半導体用マウントペースト。2. A compounding ratio of (A) a bisphenol type epoxy resin and (B) a urethane prepolymer [(A):
(B)] is a weight ratio within the range of 10: 2.5 to 10: 5, the semiconductor mount paste according to claim 1.
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