JP2800152B2 - 導電性ペースト - Google Patents

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、半導体素子のアッセンブリー等に使用する
ウレタン系導電性ペーストに関し、半導体チップの大型
化等に対応するとともに耐加水分解性、接着性に優れた
ものである。

（従来の技術） 半導体素子（広く半導体デバイスを意味する）の製造
において、金属薄板（リードフレーム）上の所定部分に
IC,LSI等の半導体チップを接続する工程は、半導体素子
の長期信頼性に影響を与える重要な工程の１つである。
従来からこの接続方法として半導体チップのシリコン面
をリードフレーム上の金メッキ面に加圧圧着するという
Au−Si共晶法が主流であった。近年、貴金属、特に金の
高騰を契機として、樹脂封止型半導体素子では、Au−Si
共晶法から、半田を使用する方法、導電性ペースト（接
着剤）を使用する方法等に急速に移行しつつある。

（発明が解決しようとする課題） 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、腐食
断線の原因となることが指摘されている。一方、導電性
ペーストを使用する方法では、通常、銀粉末等を配合し
たエポキシ樹脂が用いられ、約10年前から一部実用化さ
れてきたが、信頼性の面でAu−Siの共晶合金を生成させ
る共晶法に比較して満足すべきものが得られなかった。
導電性ペーストを使用する方法は、半田を使用する方法
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、使用される樹脂やその硬化剤が半導体素子の接着
用として作られたものでないため、ボイドの発生や、耐
湿性、耐加水分解性に劣り、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欠点ずあった。さらに、
最近のIC/LSIやLED等の半導体チップの大型化やCu系な
ど各種フレームの出現に伴い、チップの接着力の低下や
反りが問題となってきた。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもの
で、耐加水分解性、接着性に優れ、アルミニウム電極の
腐蝕による断線不良がなく、またチップの反りを低減し
た信頼性の高い導電性ペーストを提供しようとするもの
である。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明者は、上記の目的を達成するために鋭意研究を
重ねた結果、後述の組成とすることによって、耐加水分
解性、接着性に優れた信頼性の高い導電性ペーストが得
られることを見いだし、本発明を完成したものである。

すなわち、本発明は、 （Ａ）分子内にベンゾフェノン基を有するウレタンプレ
ポリマー、 （Ｂ）多価アルコール化合物及び （Ｃ）導電性粉末 を必須成分とし、半導体チップのアッセンブリに適用す
ることを特徴とする導電性ペーストである。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明に用いる（Ａ）分子内にベンゾフェノン基を有
するウレタンプレポリマーとしては、分子内にベンゾフ
ェノン基を有しウレタンを形成するプレポリマーおよび
オリゴマーのすべてのものが使用できる。これらの中で
も末端活性イソシアネート基を活性水素化合物でブロッ
ク化したブロックイソシアネートプレポリマーが望まし
い。ベンゾフェノン基を導入することについては、末端
活性イソシアネートを有するポリエステル又はポリブタ
ジエンを、アセト酢酸エステルオキシム、フェノール等
のブロッキング剤でブロック化したものに、ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸二無水物などを加熱反応させるこ
とが挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して使用
することができる。これらのブロック化されたベンゾフ
ェノン基を含むウレタンプロポリマーおよびオリゴマー
は室温で安定であるが、120℃以上に加熱するとブロッ
ク化がはずれる性質をもっているものである。

本発明に用いる（Ｂ）多価アルコール化合物として
は、可撓性、柔軟性を考慮して長鎖のアルキル基を有す
るものや、ポリエステル系、ポリブタジエン系およびシ
リコーン系の多価アルコール類が使用できる。具体的な
化合物としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピ
レングリコール（三洋化成社製）、Ｒ−45HT（出光石油
化学社製、商品名）、アルコール変性シリコーンBYシリ
ーズ（トーレ・シリコーン社製、商品名）等が挙げら
れ、これらは単独又は２種以上混合して使用される。

これらの多価アルコール化合物の水酸基は、前述した
分子内にベンゾフェノン基を有するウレタンプレポリマ
ーから解離したイソシアネート基と反応する。該ウレタ
ンプレポリマーと多価アルコールの配合割合は、解離イ
ソシアネート基（NCO）と多価アルコール化合物の水酸
基（OH）の当量比（NCO/OH）が1.0〜1.2の範囲内である
ことが望ましい。この配合割合が1.0当量未満または1.2
当量を超えると所定の特性が得られない。このイソシア
ネート基と水酸基との反応系を促進する触媒として、一
般的にジアルキルチンジラウレート等が使用される。

本発明に用いる（Ｃ）導電性粉末としては、銀粉末、
銅粉末、ニッケル粉末、表面に金属層を有する粉末等が
挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して使用する
ことができる。これらの導電性粉末は、いずれも平均粒
径で10μｍ以下であることが好ましい。平均粒径が10μ
ｍを超えると、高密度の充填が不可能となり、ペースト
状にならず、また塗布性能が低下し好ましくない。

分子内にベンゾフェノン基を有するウレタンプレポリ
マーと多価アルコールからなる結合材と導電性粉末との
配合割合は、重量比で30/70〜10/90であることが望まし
い。導電性粉末が70重量部未満であると十分な導電性が
得られず、また90重量部を超えると接着性や作業性が低
下し好ましくないからである。

本発明にかるる導電性ペーストは、その粘度調整のた
め、必要に応じて有機溶剤を使用することができる。そ
の有機溶剤としては、ジオキサン、ヘキサン、酢酸セロ
ソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチル
セロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテー
ト、イソホロン等が挙げられ、これらは単独又は２種以
上混合して使用することができる。

本発明の導電性ペーストは、上述した、分子内にベン
ゾフェノン基を有するウレタンプレポリマー、多価アル
コール、及び導電性粉末を含むが、必要に応じて消泡剤
やカップリング剤、その他の添加剤を加えることができ
る。導電性ペーストの製造方法は、分子内にベンゾフェ
ノン基を有するウレタンプレポリマーと多価アルコール
とを反応させた後、導電性粉末を加えて十分混合し、さ
らに例えば三本ロールによる混練処理を行い、その後、
減圧脱泡して製造することができる。こうして製造した
導電性ペーストは、シリンジに充填し、ディスペンサー
を用いてリードフレーム上に吐出するなどして、半導体
素子のアッセンブリー等に使用される。この導電性ペー
ストを用いてアセンブリーをした半導体素子は、280℃
で加熱しても、大型チップの反り変形が極めて少なく、
また優れた接着力を有するものである。

（実施例） 次に本発明を実施例によって説明するが、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。実施例
及び比較例において「部」とは特に説明のない限り「重
量部」を意味する。

実施例 １〜３ 第１表に示した各組成を加熱反応させて、分子内にベ
ンゾフェノン基を有するウレタンプリポリマーの合成例
Ａ、Ｂ、Ｃを製造した。

第２表に示した各組成を混合し、さらに三本ロールに
より３回混練して、導電性ペーストをそれぞれ製造し
た。

比較例 市販のエポキシ樹脂ベースの溶剤型半導体用導電性ペ
ーストを入手した。

実施例１〜３および比較例の導電性ペーストを用い
て、半導体チップとリードフレームとを第２表の半導体
チップ接着条件で接続固定して半導体素子を製造した。
これらの半導体素子について接着強度、半導体チップの
反りおよび加水分解性塩素の試験を行った。その結果を
第２表に示したがいずれも本発明の顕著な効果が認めら
れた。

なお、接着強度の試験は、200μｍ厚の銅系のリード
フレーム上に４×12mmのシリコンチップを接着し、350
℃における接着強度をプッシュプルゲージを用いて測定
した。反り試験は、硬化後のチップ表面を表面粗さ計で
測定し、チップ中央部と端部との距離の差で示した。加
水分解性塩素の試験は、ペーストを半導体チップ接着条
件で硬化させた後、100メッシュに粉砕して、180℃で２
時間加熱水抽出を行い、抽出されたClイオンの量をイオ
ンクロマトグラフィーで測定した。

［発明の効果］ 以上の説明および第２表から明らかなように、本発明
の導電性ペーストは、耐加水分解性、接着性に優れ、ア
ルミニウム電極の腐蝕がなく、断線不良のない、またチ
ップの反りを低減した信頼性の高いものである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）分子内にベンゾフェノン基を有する
   ウレタンプレポリマー、 （Ｂ）多価アルコール化合物及び （Ｃ）導電性粉末 を必須成分とし、半導体チップのアッセンブリに適用す
   ることを特徴とする導電性ペースト。