JPH03215583A - 導電性接着剤および半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は導電性接着剤、詳しくは速硬化性、耐湿信頼性
および耐加水分解性に優れた導電性接着剤およびこれを
用いた半導体装置に関する。

〔従来の技術］ 従来、樹脂封止型半導体装置の組立において、リードフ
レームにＩＣ，ＬＳＩを接合する工程の低コスト化を目
的として半日またはエポキシ系導電性ペーストが使用さ
れている。しかし、近年、ＬＳＩの大型化に対応し、さ
らに高性能の導電性接着剤が望まれている。

また導電性接着剤には、特公昭６３−４７０１号公報に
示されているように、通常、銀（Ａｇ）粉末を配合した
エポキシ樹脂が用いられており、該エポキシ樹脂（ビス
フェノールＡ型またはノボラック型）の硬化剤としてノ
ボラックフェノール樹脂が用いられ、また硬化促進剤と
してイミダゾール類が用いられているため、耐湿信軌性
および耐加水分解性には優れている。しかし、上記接着
剤の硬化の際には１５０〜１８０゜Ｃの熱風環式のオー
ブンで１〜２時間が必要であるため、生産性向上による
低コスト化を図るために、速硬化型の導電性接着剤が要
求されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、耐湿
信転性および耐加水分解性を維持しつつ、速硬化が可能
な導電性接着剤およびこれを用いた半導体装置を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は、（ａ）ノボラック型エポキシ樹脂、（ｂ）フ
ェノールアラルキル樹脂および／またはノボラック型フ
ェノール樹脂、（ｃ）　（ａ）に対して３０〜５００重
量％のグリシジル基含有シラン系カンプリング削、（ｄ
）有機ボレート塩および（ｅＪ　ＳＭ粉末を含有してな
る導電性接着剤およびこの接着剤で半導体素子をリード
フレームに接合した半導体装置に関する。

本発明に用いられるノボラック型エポキシ樹脂としては
、例えばダウケミカル社製商品名ＤＥＮ４３１、ＤＥＮ
−４　３　８、Ｑｕａｔｒｅｘ２０１０、チハガイギー
社製商品名ＥＰＮ−１１３８、ＥＰＮ−１１３９、ＥＣ
Ｎ−１２７３、ＥＣＮ工２８０、ＥＣＮ−１２９９、シ
ェル化学社製商品名エピコートｌ５２、エピコート１５
４等の市販品が挙げられる。このノポラック型エポキシ
樹脂は、キシレン、トルエン等の芳香族系溶剤または後
述するシランカップリング剖に溶解して用いるのが好ま
しい。また該樹脂のエポキシ当量は１００〜３００を有
するものが好ましく、特に好ましいのは１６０〜２２０
を有するものである。

本発明に用いられるフェノールアラルキル樹脂は、α，
α１−ジメトキシーＰ−キシレンとフェノールモノマを
フリーデルクラフツ触媒で重縮合させて得られる樹脂で
あり、上記ノボラソク型エポキシ樹脂の硬化剤として用
いられる。この市販品としては三井東圧化学社製商品名
ＸＬ−２　２　５、アルブライトアンドウィルソン社製
商品名ＸＹＬＯＫ−２　２　５などが挙げられる。

本発明に用いられるノボラック型フェノール樹脂は、フ
ェノール類とアルデヒド類を酸性触媒下で反応させた縮
合物であって、未反応のフェノール類が可及的に含まれ
ない物が用いられる。例えば、石炭酸とホルムアルデヒ
ドとを希薄水溶液中弱酸性下で反応させて得られる低分
子のノボラック樹脂が用いられる。

フェノールアラルキル樹脂とノボラックフェノール樹脂
はいずれかを用いても両者を用いても良いが、これらの
合計の使用量は、ノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ
基１個に対しフェノール性ＯＨＯ数が０．６〜１．５個
になることが好ましく、特に０．　８〜１．２個の範囲
が、硬化物の特性上好ましい。

本発明に用いられるグリシジル基含有シラン系カップリ
ング剤としては、信越化学社製商品名ＫＢＭ−４０３、
Ｔ−グリシドキシブ口ビルメチルジメトキシシラン（東
芝シリコーン社製ＴＳＬ８３５５）、γ−グリシドキシ
プロビルーペンタメトキシジシロキサン（東芝シリコー
ン社製ＴＳＬ−９９０５）、ｒ−グリシドキシブ口ピル
メチルジエトキシシラン（チッソ社製）、Ｔ−グリシド
キシプロピルジメチルエトキシシラン（チ・ノソ社製）
、（Ｔ−グリシドキシプ口ピル）一ビス（トリメチルシ
ロキシ）メチルシラン（チッソ社製）などが挙げられる
。

この使用量はノボラックエポキシ樹脂に対して３０〜５
００重量％とされ、３０重量％より少なければ溶液粘度
が高《なり、またフェノールアラルキル樹脂に対しては
相溶性が悪くなり、逆に５００重量％を超えると硬化物
の接着性、耐熱性が低下する。

本発明に用いられる有機ボレート塩としては、例えばテ
トラフエニルホスホニウムテトラフエニルボレート（北
興化学社製）、２−エチル−４メチルイミダゾールテト
ラフエニルポレート（北興化学社製）、１．８−ジアザ
ビシク口（５，４．０）ウンデセン−７のフエニルポレ
ート塩（サンアプ口社製商品名Ｕ−ＣＡＴ５　０　０　
２）等が挙げられる。これらは単独使用でも２種以上の
併用でもよく、使用量は、接着剤の硬化性および粘度安
定性の点から、上記フェノールアラルキル樹脂および／
またはノボラツク型フェノール樹脂に対して０．　５〜
３０重量％が好ましく、特に１〜２０重量％が好ましい
。

本発明に用いられる銀粉末としては、徳力化学社製商品
名ＴＣＧ−１、ＴＣＧ−７−６、Ｅ−２０、Ｔ（１，Ｉ
ＩＮ、福田金属箔粉社製商品名Ａｇｃ−Ａなどのフレー
ク状粉末が好ましく用いられる。該粉末の平均粒径は１
〜３μｍ程度のものが好ましい。また必要に応じてフレ
ーク状粉末と球状粉末を併用することもできる。該球状
粉末として、徳力化学社製商品名Ｈ−１、福田金属箔粉
社製商品名Ａｇｃ−Ｇなどが用いられる。

該銀粉末の固形分（上記の（ａ）、（ｂ）、（ｄ）およ
び（ｅ））中に占める割合は、導電性と粘度の点から好
ましくは６５〜８５重量％、より好ましくは７０〜８０
重量％の範囲とされる。

本発明の接着剤は上記成分を混合して得られるが、ノボ
ラック型エポキシ樹脂およびフェノールアラルキル樹脂
の使用により硬化性が向上し、また有機ボレート塩の使
用によりさらに硬化性が向」ニし、速硬化が可能となる
。さらに上記のシランカップリング剤の使用により、速
硬化でしかも高接着力を保持する接着剤が得られる。

本発明の接着剤は、２−ブトキシエタノール、酢酸２−
ブトキシエチルエステル等の溶剤を必要Ｃこ応して含ん
でもよい。

本発明の導電性接着剤を用いてＩＣ，ＬＳＩ等の半導体
素子をリードフレームに接合し、これを通常の方法で樹
脂封止することにより、耐湿信軌性に優れ、かつ生産性
に優れた半導体装置が得られる。

（実施例〕 以下、本発明を実施例により詳しく説明する。

なお、例中、部とあるのは断らない限り重量部を意味す
る。

実施例１ ２ノボランク型エポキシ樹脂としてＤＥＮ−４３８、４
．８部をＫＢＭ−４　０　３、２．０部に加え、１００
゜Ｃで３０分間加熱して溶解した。またフェノールアラ
ルキル樹脂としてＸＬ−２　２　５、６．５部を２−ブ
トキシエタノール１４．０部に加え、ｌ００゜Ｃで３０
分間加熱して溶解し、ＸＬ−２　２　５溶液を得た。こ
れらを室温で混合した後、テトラフェニルホスホニウム
テトラフエニルポレートを０．２部および銀粉末として
ＴＣＧ−　１を４０．０部加えて混合し、導電性接着剤
を調整した。

実施例２ ノボラソク型エポキシ樹脂としてＱｕａｔｒｅｘ２０１
０、４．８部およびＫＢＭ−４　０　３、２．０部を１
００゜Ｃで３０分間加熱し、熔解した溶液を得、これに
実施例１で用いたＸＬ−２２５溶液２０．５部を加えて
混合し、さらにテトラフェニルホスホニウムテトラフエ
ニルボレートおよび銀粉末を実施例１と同様に加えて混
合し、導電性接着剤を調整した。

実施例３ ノボランク型エポキシ樹脂としてＱｕａｔｒｅχ２０１
０、４．８部およびＫＢＭ−４　０　３、２．０部を１
００゜Ｃで３０分間加熱し、溶解した。またノボラック
型フェノール樹脂ＨＰ−６０７Ｎ　（日立化成工業社製
）３．８部を２−ブトキシエタノールｌＯ部に加え、１
００゜Ｃで３０分加熱溶解してＨＰ−６０１Ｎ溶液を得
た。これらを室温で混合した後、Ｕ−ＣＡＴ５　０　０
　２を０．０４部および銀粉としてＴＣＧ−　１を３２
．０部加えて混合し、導電性接着剤を調整した。

実施例４ 前記実施例２で得たＫＢＭ−４０３を含むＱｕａｔｒｅ
ｘ２０１０の溶液６．８部、前記実施例１で得たＸＬ−
２　２　５溶液１０．２部、上記実施例３で得たＨＰ−
６０７Ｎ溶液６．９部、２−エチル−４−メチルイミダ
ゾールテトラフエニルボレート０．１部、銀粉としてＡ
ｇｃ−Ａ３０．０部、ＡｇｃＧ５．７部を混合し、導電
性接着剤を調整した。

比較例１ エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、
硬化剤としてノボラックフェノール樹脂および硬化促進
剤としてイミダゾール類を用いた市販の導電性接着剤を
用いた。

比較例２ 実施例１のテトラフェニルホスホニウムテトラフェニル
ボレートをトリフェニルホスフィンに変えて、他は実施
例１と同様にして導電性接着剤を調整した。

〈試験例〉 実施例１〜４および比較例１〜２の導電性接着剤を用い
てＳｉチップとリードフレームを第１表に示す接着条件
で接着した。これらの接着強度および加水分解性ｃｚ−
４度の測定を行い、その結果を第１表に示した。

また実施例１，３および比較例２の接着剤３■を１０”
Ｃ／ｍｉｎで昇温した時の硬化発熱カーブ（Ｊ／ｇ）を
示差熱天秤で測定した。その結果を＊１：銀メッキした
銅フレームに２ａ１口のＳｉチップを各温度および時間
で接着し、ブソシュブルゲージを用いて室温（２３℃）
における接着強さを測定した。

＊２：導電性接着剤を１８０゜Ｃで１時間加熱硬化し、
１００メッシュに粉砕した粉末１０ｇを５０，ｄの脱イ
オン水に入れ、１２０゜Ｃで２０時間抽出し、ｃｚ−’
濃度を測定した。

実施例の接着剤は、第１図に示されるように発熱ピーク
温度が比較例より約１０゜Ｃ低く、硬化性がよく、また
第１表に示されるように加水分解性ｃｚ−’１度が少な
く、ヒートブロック上で２０秒間で硬化することにより
十分な接着強度が得られる。

〔発明の効果〕 本発明により、速硬化性であり、耐加水分解性に優れた
接着剤が得られ、耐湿信幀性に優れた半導体装置を硬化
時間を短縮して生産性を向上し、コストダウンを図って
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、 実施例および比較例で得た接着剤の 硬化発熱カーブを示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）ノボラック型エポキシ樹脂、 （ｂ）フェノールアラルキル樹脂および／またはノボラ
   ック型フェノール樹脂、 （ｃ）（ａ）に対して３０〜５００重量％のグリシジル
   基含有シラン系カップリング剤、 （ｄ）有機ボレート塩および （ｅ）銀粉末を含有してなる導電性接着剤。 ２、請求項１記載の導電性接着剤で半導体素子をリード
   フレームに接合した半導体装置。