JP2501258B2 - 絶縁樹脂ペ―スト - Google Patents

絶縁樹脂ペ―スト

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JP2501258B2
JP2501258B2 JP22001891A JP22001891A JP2501258B2 JP 2501258 B2 JP2501258 B2 JP 2501258B2 JP 22001891 A JP22001891 A JP 22001891A JP 22001891 A JP22001891 A JP 22001891A JP 2501258 B2 JP2501258 B2 JP 2501258B2
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光 大久保
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はIC,LSI等の半導体
素子を金属フレーム等に接着する絶縁樹脂ペーストに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年のエレクトロニクス業界の著しい発
展により、トランジスター,IC,LSI,超LSIと
急速に進化してきており、これら半導体素子に於ける回
路の集積度が急激に増大するとともに、半導体製品の普
及に伴い、大量生産の必要にせまられてきた。このた
め、量産における作業性の向上ならびにコストダウンは
重要な課題である。
【0003】従来は、半導体素子を金属フレームなどの
導体にAu−Si共晶法により接合し、次いでハーメチ
ックシールによって封止して半導体製品とするのが普通
であった。しかし量産時の作業性、コストの面より樹脂
封止法が開発され、現在は一般化されている。これに伴
い、マウント工程に於けるAu−Si共晶法の改良とし
てハンダ材料あるいは導電性樹脂ペーストや絶縁ペース
トといったマウント用樹脂による方法が取り上げられる
ようになった。
【0004】しかし、ハンダ法では、信頼性が低いこ
と、素子の電極を汚染し易いこと等が欠点とされ、高熱
伝導性を要求するパワートランジスタ、パワーICの素
子の接合に使用が限られている。これに対し、マウント
用樹脂はハンダ法に比べ、作業性に於いても、信頼性に
於いても優れており、その需要が急激に増大している。
中でもフィラーとしてシリカ粉末を用いた絶縁樹脂ペー
ストは貴金属を全く用いていないため安価であり、特に
絶縁性を要する用途での需要が増大している。
【0005】更に最近IC等の集積度の高密度化によ
り、チップが大型化してきているとともに、従来より用
いられてきた42合金のリードフレームが高価なためコ
ストダウンの目的から銅フレームが用いられるようにな
ってきた。
【0006】ここで、IC等のチップの大きさが4〜5
mm角より大きくなるとマウント法として、Au−Si共
晶法を用いた場合には組立工程での加熱により、チップ
と銅フレームの熱膨張率の差に基づくチップのクラック
や反りが発生し、このことに起因する特性不良が問題と
なっている。
【0007】即ちこれは、チップの材料であるシリコン
等の熱膨張率が3×10-6-1であるのに対し、42合
金フレームのそれは8×10-6-1であるが銅フレーム
では、20×10-6-1と大きくなるので接合後の冷却
時における熱収縮の差が42合金フレームを用いる場合
に比べ、銅フレームを用いる場合でははるかに大きくな
る為である。
【0008】これに対し、マウント法として樹脂ペース
トを用いることが考えられるが、従来のエポキシ樹脂ペ
ーストでは熱硬化性樹脂で三次元硬化する為、弾性率が
高く、チップと銅フレームとの熱膨張率の差に基づく歪
みを吸収するに至らなかった。一方、線状高分子タイプ
のポリイミド樹脂ペーストでは、エポキシ樹脂ペースト
に比べ硬化物の弾性率が低く、チップの反りは改良され
る。しかしポリイミド樹脂をマウント用樹脂として用い
る場合には作業性の点からN−メチル−2−ピロリド
ン、N,N−ジメチルホルムアミド等の多量の極性溶剤
に溶解して粘度を低くしなければならない。この時の溶
剤量はマウント樹脂ペースト中の30重量%以上にもな
り、チップと金属フレームとの接着に用いた場合、硬化
加熱時の溶剤の抜け跡として硬化物中にボイドが生成
し、接着強度及び熱伝導率の低下の原因になり、信頼性
の面から好ましくない。
【0009】また、絶縁樹脂ペーストにおいて含有シリ
カフィラー量を少なくすると低弾性率化は図れるが、よ
り低弾性率の絶縁樹脂ペーストが要求されているととも
に、シリカフィラー中に超微粒子シリカ粉末を併用しな
いとペーストの揺変度が低いためディスペンス塗布時に
ペーストのたれや糸引きが発生し非常に作業性が悪化す
る。
【0010】さらに使用する超微粒子シリカ粉末が何ら
表面処理を施されない通常のシリカ粉末だと表面のシラ
ノール基が樹脂ペースト中の樹脂成分と徐々に水素結合
を取りはじめ粘度及び揺変度の低下が起こり、作業性の
低下につながっていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は揺変度が高く
ディスペンサー塗布時の作業性に優れ、かつその経時変
化がなく、IC等の大型チップと銅フレームとの組合せ
でもチップクラックやチップの反りによるIC等の特性
不良が起こらない絶縁樹脂ペーストを提供するものであ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明はシリカフィラー
(A)と常温で液状のエポキシ樹脂(B)、ビスフェノ
ールF(C)及び潜在性アミン化合物(D)を必須成分
とし、該成分中にシリカフィラー(A)が10〜30重
量%でシリカフィラー中の10〜50重量%が一次粒子
の平均粒径が2〜50nmでかつ表面のシラノール基の5
0%以上と下記式(1)で示される有機珪素ハロゲン化
合物あるいはアルコール類と反応させた疎水性の超微粒
子シリカ粉末である絶縁樹脂ペーストである。
【0013】Si(R)m(X)n (1) m+n=4 (R:メチル、エチル、ブチル、オクチル、X:Cl、B
r、OCH3、OH)
【0014】本発明に用いるエポキシ樹脂は常温で液状
のものに限定してあるが、常温で液状のものでないとシ
リカフィラー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、硬化物の接着強度、熱伝導率
を低下させてしまう。
【0015】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A、ビスフェノールF、フェノール
ノボラック類とエピクロルヒドリンとの反応で得られる
ポリ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サイド、ジシクロペンタジエンジオ
キサイド、アリサイクリックジエポキシ−アジペイトの
ような脂環式エポキシ、更にはn−ブチルグリシジルエ
ーテル、バ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、ブチルフェニルグリシジルエーテ
ルのような通常のエポキシ樹脂の希釈剤として用いられ
るものがある。
【0016】また硬化剤としてはビスフェノールFとジ
シアンジアミド、アジピン酸ヒドラジド等の潜在型アミ
ン化合物の併用が好ましく、ビスフェノールFは絶縁樹
脂ペースト中に2〜30重量%含まれることが好まし
い。2重量%より少ないと配合量が少なすぎて接着強度
が不足し、30重量%より多いとエポキシ基に対してフ
ェノール性水酸基が過剰になるため硬化物中に未反応の
フェノール性水酸基が残るため好ましくない。
【0017】本発明に用いるシリカフィラーは平均粒径
が1μm以上、20μm以下のシリカ粉末及び一次粒子
の平均粒子径が2〜50nmの疎水性超微粒子シリカ粉末
からなり、全シリカフィラー中の疎水性超微粒子シリカ
粉末は10〜50重量%である。さらにシリカフィラー
と常温で液状のエポキシ樹脂、成分中の2液体量が50
%以上のフェノールノボラック樹脂及び潜在性アミン化
合物からなる絶縁樹脂組成物中に10〜30重量%のシ
リカフィラーを含有する。
【0018】絶縁樹脂ペースト中の全シリカフィラー量
が10重量%より少ないとマウント後の接着強度が不足
し、30重量%より多いと硬化物の弾性率が上がるため
チップの反りが大きくなり目的とする応力緩和特性が望
めない。またシリカフィラー中の超微粒子シリカ粉末が
10重量%より少ないとペーストの揺変度が小さすぎる
ため、ペーストのたれや糸引きが生じ塗布作業性が悪く
なる。また50重量%より多いと樹脂ペーストの粘度が
高くなり過ぎる為実用的でない。
【0019】更に使用する超微粒子シリカ粉末が何ら表
面処理を施されていない。通常のシリカ粉末だと表面の
シラノール基が樹脂ペースト中の樹脂成分と徐々に水素
結合を取りはじめ、粘度及び揺変度の低下がおこり塗布
作業性が低下してしまうので好ましくない。また、必要
に応じて硬化促進剤、可撓性付与剤、顔料、染料、消泡
剤等の添加剤を用いることもできる。本発明の製造方法
は例えば各成分を予備混合し、三本ロールを用いて混練
しペーストを得て真空下脱泡することなどがある。
【0020】
【実施例】以下実施例で本発明を具体的に説明する。配
合割合は重量部で示す。
【0021】実施例1〜5 平均粒径が3μmのシリカ粉末(以下シリカ粉末)と一
次粒子の平均粒径が約12nmでかつ表面のシラノール基
の約70%をジメチルジクロロシランで処理した疎水性
の超微粒子シリカ粉末(以下疎水シリカA)及びビスフ
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(エポキシ当量180で常温で
液状、以下エポキシ樹脂)とビスフェノールF(OH当
量101、以下BPF)、ジシアンジアミド(以下DI
CY)、希釈剤のクレジルグリシジルエーテルを表1に
示す割合で配合し、三本ロールで混練して絶縁樹脂ペー
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2mmHg、30分間脱泡した後、以下の方法により各
性態を評価した。評価結果を表1に示す。 粘度:E型粘度計を用い25℃、2.5rpm での値を粘
度とした。 揺変度:次式に従い0.5rpm と2.5rpm での粘度の
比をもって揺変度とした。 揺変度=(0.5
rpm での粘度)/(2.5rpm での粘度) マウント強度:銀めっきした銅フレームにペーストを塗
布し2×2mmのシリコンチップをマウント後200℃、
1時間硬化し、300℃の熱板上でテンションゲージを
用いて接着強度を測定した。 ペーストのたれ:内径1.0mmのニードルをつけたシリン
ジにペーストを5ml入れ、ニードルを下にして試験管立
てに垂直に置き、30分後ニードルの先端にたれたペー
ストの重量を測定した。 糸引き性:絶縁樹脂ペーストの中へ直径1mmφのピンを
深さ5mmまで沈めて、300mm/分の速度で引き上げペ
ーストが切れた時の高さを測定した。 チップ歪:銅フレーム上に絶縁ペーストを塗布しシリコ
ンチップ(サイズ6×15×0.3mmt)を、マウントして
200℃、1時間オーブン中で硬化した。これを表面粗
さ計にてチップの両端を結ぶ線上から垂直にチップの反
りの頂上までの高さを測定した。
【0022】実施例6 使用する超微粒子シリカ粉末として一次粒子の粒径が約
12nmでかつ表面をオクチルトリメトキシシランで処理
した疎水性の超微粒子シリカ粉末(以下疎水シリカB)
を用いた他は実施例1〜5と同様にして絶縁樹脂ペース
トを作製し、評価した。その評価結果を表1に示す。
【0023】比較例1〜6 表2に示す割合で実施例1と同様にして絶縁樹脂ペース
トを得た。比較例5ではビスフェノールFのかわりにフ
ェノールノボラック樹脂(OH当量104、以下PN)
を用いた。また比較例6では一次粒子の平均粒径が約1
2nmで表面処理を施していない親水性の超微粒子シリカ
粉末(以下親水シリカ)を用いた、その評価結果を表2
に示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【発明の効果】本発明の絶縁樹脂ペーストは、揺変度が
高く塗布作業性が良好でかつその経時変化がなく、また
硬化物の弾性率が低く、銅、42合金等の金属フレー
ム、セラミック基板、ガラス−エポキシ等の有機基板へ
のIC等の半導体素子の接着に用いることができる。特
に銅フレーム上への大型チップの接着に適しており銅フ
レームとシリコンチップの熱膨張率の差に基づくIC等
の特性不良を防ぐことができ、従来になかった応力緩和
特性に優れたマウント用絶縁樹脂ペーストである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリカフィラー(A)、常温で液状のエ
    ポキシ樹脂(B)、ビスフェノールF(C)及び潜在性
    アミン化合物(D)を必須成分とし、該成分中にシリカ
    フィラー(A)が10〜30重量%でシリカフィラー中
    の10〜50重量%が一次粒子の平均粒径が2〜50nm
    でかつ表面のシラノール基の50%以上と下記式(1)
    で示される有機珪素ハロゲン化合物あるいはアルコール
    類と反応させた疎水性の超微粒子シリカ粉末であること
    を特徴とする絶縁樹脂ペースト。 Si(R)m(X)n (1) m+n=4 (R:メチル、エチル、ブチル、オクチル、X:Cl、B
    r、OCH3、OH)
JP22001891A 1991-08-30 1991-08-30 絶縁樹脂ペ―スト Expired - Lifetime JP2501258B2 (ja)

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KR102359684B1 (ko) * 2014-11-12 2022-02-07 쓰리본드 화인 케미칼 가부시키가이샤 에폭시 수지조성물

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