JPH04218524A - 導電性樹脂ペーストおよび半導体装置の製造法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導電性樹脂ペースト、さ
らに詳しくは半導体素子を支持部材に接合させるのに好
適な導電性樹脂ペーストおよびこれを用いた半導体装置
の製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子をリードフレーム等の
支持部材に接合させる方法として、（１）Ａｕ−Ｓｉ共
晶法、（２）半田法、（３）樹脂ペースト法などが知ら
れている。しかし、（１）の方法では金を用いるため、
コスト高となり、また作業温度も約４００℃と高い欠点
がある。（２）の方法は（１）に較べると割安であるが
、半導体素子裏面に金の薄膜を設ける必要があり、金の
薄膜形成にコストがかかる等の欠点がある。（３）の方
法は、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂のベースレジ
ンに銀粉をフィラーとして混合させた樹脂ペーストを用
いるものであり、上記（１）および（２）の方法より安
価な方法であり、また２００℃以下の温度で使用できる
等の利点があるため、現在ではこの樹脂ペースト法が主
流となってきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
樹脂ペーストは、１５０〜２００℃のオーブンで１〜２
時間加熱して硬化する必要があるため、半導体組立工程
のインライン化による合理化がしにくい欠点があった。 また１分以内での硬化を可能にした場合には、シェルフ
ライフが短く、接着強度、特に２００〜３５０℃に加熱
したときの熱時接着強度が低く、またボイドの発生が多
い等の問題があった。

【０００４】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、２００〜３５０℃で加熱したときの接着強度お
よび作業性に優れた導電性樹脂ペーストおよびこれを用
いた半導体装置の製造法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂およびエピ・ビス型エポ
キシ樹脂からなる混合エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
ノボラック樹脂および／またはフェノールアラルキル樹
脂、（Ｃ）有機ボレート塩、（Ｄ）グリシジル基を１個
有するシラン化合物を少なくとも１成分として含む希釈
剤ならびに（Ｅ）導電性金属粉を含有してなる導電性樹
脂ペーストおよびこれを用いた半導体装置の製造法に関
する。

【０００６】本発明に用いられる混合エポキシ樹脂（Ａ
）は、フェノールノボラック型エポキシ樹脂とエピ・ビ
ス型エポキシ樹脂の混合物であり、これらの混合割合は
、耐熱性および接着強度の点から、重量比（フェノール
ノボラック型エポキシ樹脂／エピ・ビス型エポキシ樹脂
）で２０／８０〜９５／５の範囲が好ましい。

【０００７】フェノールノボラック型エポキシ樹脂は、
フェノールノボラック樹脂またはクレゾールノボラック
樹脂のグリシジルエーテルであり、例えばダウケミカル
社製商品名ＤＥＮ−４３８、東都化成社製商品名ＹＤＣ
Ｎ−７０１、７０２などが挙げられる。

【０００８】エピ・ビス型エポキシ樹脂は、ビスフェノ
ールＡ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＦ、ビス
フェノールＳ、アルキル化ビスフェノールＡまたはハロ
ゲン化ビスフェノールＡとエピクロロヒドリンとの縮合
物であり、例えば油化シェルエポキシ社製商品名ＥＰ−
８２８、ＥＰ−１００１、ＥＰ−１００４、東都化成社
製商品名ＹＤＦ−１７０、ＹＤＢ−３４０、三井石油化
学社製商品名Ｒ−７１０などが挙げられる。

【０００９】本発明に用いられるフェノールノボラック
樹脂（Ｂ）はエポキシ樹脂の主硬化剤として用いられ、
例えば明和化成社製商品名Ｈ−１、日立化成社製商品名
Ｈｐ−６０７Ｎなどが挙げられる。本発明に用いられる
フェノールアラルキル樹脂は、α、α′−ジメトキシ−
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−２２５、アルブライトアン
ドウィルソン社製商品名ＸＹＬＯＫ−２２５などが挙げ
られる。フェノールノボラック樹脂および／またはフェ
ノールアラルキル樹脂（Ｂ）の配合量は、硬化性および
硬化物特性の点から、混合エポキシ樹脂（Ａ）のエポキ
シ基１当量に対してフェノールノボラック樹脂および／
またはフェノールアラルキル樹脂（Ｂ）の水酸基が０．
６〜１．５当量の範囲となるように用いるのが好ましい
。

【００１０】本発明で用いられる有機ボレート塩（Ｃ）
は硬化促進剤として用いられ、例えばテトラフェニルホ
スホニウム・テトラフェニルボレート塩（北興化学社製
）、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン
−７・テトラフェニルボレート塩（サンアプロ社製）、
２−エチル−４−メチルイミダゾール・テトラフェニル
ボレート塩（北興化学社製）が挙げられる。有機ボレー
ト塩（Ｃ）の配合量は、硬化性および保存安定性の点か
ら、混合エポキシ樹脂（Ａ）とフェノールノボラック樹
脂および／またはフェノールアラルキル樹脂（Ｂ）の総
量１００重量部に対して０．１〜３０重量部とするのが
好ましい。

【００１１】本発明で用いられる希釈剤（Ｄ）は、その
１成分としてグリシジル基を１個有するシラン化合物を
含む。このシラン化合物としては、例えばγ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン（信越化学製　　ＫＢ
Ｍ−４０３）、γ−グリシドキシプロピルメチルジメト
キシシラン（東芝シリコーン製　　ＴＳＬ−８３５５）
、γ−グリシドキシプロピルペンタメチルジシロキサン
（東芝シリコーン製　　ＴＳＬ−９９０５）、γ−グリ
シドキシプロピルメチルジエトキシシラン（チッソ製）
、γ−グリシドキシプロピルジメチルエトキシシラン（
チッソ製）、（γ−グリシドキシプロピル）−ビス−（
トリメチルシロキシ）メチルシラン（チッソ製）などが
挙げられ、その含有量は、接着強度の点から、希釈剤（
Ｄ）の総量に対して２０〜１００重量％とするのが好ま
しい。

【００１２】シラン化合物以外の希釈剤としては、例え
ばエチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、セロソルブア
セテート、ブチルセロソルブアセテート、エチルカルビ
トール、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビ
トール、ブチルカルビトールアセテート、α−テルピネ
オールなどの沸点が１００℃以上の有機溶剤、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、ｐ
−（ｔ−ブチル）フェニルグリシジルエーテル、ｐ−（
ｓｅｃ−ブチル）フェニルグリシジルエーテル、ブタン
ジオールジグリシジルエーテルなどの１分子中にエポキ
シ基を１〜２個有する反応性希釈剤等が用いられる。

【００１３】希釈剤（Ｄ）は、導電性樹脂ペーストの粘
度を調整し、作業性を改善するために用いられるが、上
記シラン化合物の使用によりカップリング効果を付与す
るとともに２００〜３５０℃における導電性樹脂ペース
ト硬化物の熱時接着強さを向上することができる。これ
らの希釈剤の配合量は、作業性および導電性樹脂ペース
トの安定性の点から、混合エポキシ樹脂（Ａ）とフェノ
ールノボラック樹脂および／またはフェノールアラルキ
ル樹脂（Ｂ）の総量１００重量部に対して５〜８００重
量部とするのが好ましい。

【００１４】本発明に用いられる導電性金属粉（Ｅ）は
、導電性樹脂ペーストに導電性を付与するものであり、
銀、金、銅、ニッケル、鉄、ステンレスなどの導電性粉
体が用いられる。例えば、銀粉としては徳力化学社製商
品名ＴＣＧ−１、金粉としては徳力化学社製商品名ＴＡ
−１、銅粉としては福田金属箔粉社製商品名ＣＥ−１１
５、ニッケル粉としてはインコ社製商品名Ｔｙｐｅ−１
２３、鉄粉としては福田金属箔粉社製商品名Ｆｅ−Ｓ−
１００、ステンレス粉としては福田金属箔粉社製商品名
ＳＵＳ３０４Ｌがある。これらのうち耐酸化性および導
電性の点から銀が好ましい。該導電性金属粉（Ｅ）の配
合量は、混合エポキシ樹脂（Ａ）およびフェノールノボ
ラック樹脂および／またはフェノールアラルキル樹脂（
Ｂ）の総量１００重量部に対して１００〜１０００重量
部の範囲が好ましい。

【００１５】本発明になる導電性樹脂ペーストには、シ
ランカップリング剤、チタンカップリング剤等の接着力
向上剤、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤な
どの濡れ向上剤、シリコーン油などの消泡剤を適宜加え
ることができる。

【００１６】本発明になる導電性樹脂ペーストは、例え
ば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、エピ・ビス
型エポキシ樹脂およびフェノールノボラック樹脂および
／またはフェノールアラルキル樹脂の所定量を一括また
は分割して希釈剤の所定量と混合し、必要に応じて加熱
しながら混合、撹拌して溶解させ、得られたワニスの所
定量と硬化促進剤、希釈剤、導電性金属粉および必要に
応じて添加されるカップリング剤等の添加剤を一括また
は分割して加え、撹拌器、らいかい器、３本ロール、ボ
ールミルなどの分散機を適宜組合わせて混練または溶解
して作製することができる。

【００１７】本発明になる導電性樹脂ペーストを用いて
半導体素子を支持部材に接合させて半導体装置とされる
。例えば、本発明になる導電性樹脂ペーストを支持部材
に塗布し、この上に半導体素子を置いて圧着し加熱して
このペーストを硬化させて半導体素子を支持部材に接合
させて半導体装置とする。

【００１８】本発明になる導電性樹脂ペーストは、ＩＣ
、ＬＳＩ等の半導体素子のリードフレーム、セラミック
配線板、ガラスエポキシ配線板等の支持部材への接合、
タンタルコンデンサチップのリードフレームへの接合等
の接合材料として好適である。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。実施
例１〜９および比較例１〜４表１に示すそれぞれの組成
のＤＥＮ−４３８、ＥＰ−１００１、Ｈ−１、ＸＬ−２
２５、ＫＢＭ−４０３およびブチルセロソルブを１００
℃加熱下で溶解してワニスを調製し、このワニスとＴＣ
Ｇ−１をらいかい機で混練し、導電性樹脂ペーストを作
製し、その特性を下記の方法で測定し、その結果を表１
に示した。

【００２０】（１）導電性樹脂ペーストの粘度東京計器
社製のＥＨＤ型回転粘度計を用い、２５℃における粘度
を測定した。 （２）接着強さ 得られた導電性樹脂ペーストを銀メッキ付銅リードフレ
ーム上に塗布した後、２ｍｍ×２ｍｍのシリコンチップ
を乗せて圧着し、２５０℃に設定したヒートブロック上
に３０秒間放置して硬化させた。この硬化した試料の室
温での剪断接着強さおよび３５０℃での熱時剪断接着強
さを、プッシュプルゲージ（アイコーエンジニアリング
社製）を用いて測定した。 （３）粘度安定性 導電性樹脂ペーストを２５℃で１０日間放置したのちの
粘度を測定し、この粘度が初期の粘度の０．８〜１．２
倍の範囲内にあるものを○で示し、範囲外のものを×で
示した。また表１で使用した原料は次のとおりである。 ＤＥＮ−４３８：フェノールノボラック型エポキシ樹脂
（ダウケミカル社製商品名、エポキシ当量２００）ＥＰ
−１００１：エピ・ビス型エポキシ樹脂（油化シェルエ
ポキシ社製商品名、エポキシ当量＝４５０） ＸＬ−２２５：フェノールアラルキル樹脂（三井東圧化
学社製商品名、水酸基当量１８５）Ｈ−１：フェノール
ノボラック樹脂 （明和化成社製商品名、水酸基当量１０６）ＫＢＭ−４
０３：希釈剤 （信越化学社製商品名、γ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン）ブチルセロソルブ：希釈剤（関東化学
社製商品名、試薬特級） ＴＣＧ−１：導電性金属粉 （徳力化学社製、フレーク状銀粉） ＴＰＰ・ＴＰＢ：硬化促進剤 （テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレー
ト塩、北興化学社製） ２Ｅ４ＭＺ・ＴＰＢ：硬化促進剤 （２−エチル−４−メチルイミダゾール・テトラフエニ
ルボレート塩、北興化学社製） ＤＢＵ・ＴＰＢ：硬化促進剤 （１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−
７・テトラフェニルボレート塩、サンアプロ社製）２Ｐ
Ｚ−ＯＫ：硬化促進剤 （２−フェニルイミダゾール・イソシアヌール酸付加物
、四国化成社製商品名）

【００２１】

【表１】

【００２２】表１から、フェノールノボラック型エポキ
シ樹脂とエピ・ビス型エポキシ樹脂を併用した実施例１
〜３は、これらのエポキシ樹脂を単独で用いた比較例１
、２に比較して接着強さが高く、またグリシジル基を１
個有する化合物（ＫＢＭ−４０３）を添加しない比較例
３では、３５０℃における接着強さが低く、さらに硬化
促進剤としてイミダゾール類を用いた比較例４では、充
分な接着強さは得られるが、粘度安定性に欠けることが
示される。

【００２３】

【発明の効果】本発明の導電性樹脂ペーストによれば、
２００〜３５０℃の熱時接着強さを低下させずに短時間
でＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子を、リードフレーム、セ
ラミック配線板、ガラスエポキシ基板等への支持部材に
接合することができるため、接合工程のインライン化が
可能となり、半導体装置の大幅なコスト低減を図ること
ができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　（Ａ）フェノールノボラック型エポキ
   シ樹脂およびエピ・ビス型エポキシ樹脂からなる混合エ
   ポキシ樹脂、 （Ｂ）フェノールノボラック樹脂および／またはフェノ
   ールアラルキル樹脂、 （Ｃ）有機ボレート塩、 （Ｄ）グリシジル基を１個有するシラン化合物を少なく
   とも１成分として含む希釈剤ならびに （Ｅ）導電性金属粉を含有してなる導電性樹脂ペースト
   。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の導電性樹脂ペーストを
   用いて半導体素子を支持部材に接合させる半導体装置の
   製造法。