JPH0613690B2 - Conductive adhesive - 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、高速接着による接着性、耐湿信頼性、耐加水
分解性に優れた導電性接着剤に関する。Detailed Description of the Invention [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a conductive adhesive having excellent adhesion by high-speed adhesion, moisture resistance reliability, and hydrolysis resistance.

（従来の技術） 金属薄板（リードフレーム）上の所定部分にＩＣ、ＬＳ
Ｉ等の半導体チップを接続する工程は、素子の長期信頼
性に影響を与える重要な工程の一つである。従来から、
この接続方法としては、チップ裏面のＳｉ面をリードフ
レーム上に設けたＡｕメッキ面に加熱圧着し、Ａｕ−Ｓ
ｉの共晶をつくる共晶法が主流であった。しかし、近年
の貴金属、特にＡｕの高騰を契機として、樹脂封止した
半導体素子では、Ａｕ−Ｓｉ共晶法から、ハンダを使用
する方法、導電性接着剤を使用する方法等に急速に移行
しつつある。(Prior Art) IC, LS on a predetermined portion on a thin metal plate (lead frame)
The process of connecting a semiconductor chip such as I is one of the important processes that affect the long-term reliability of the device. Traditionally,
As this connection method, the Si surface on the back surface of the chip is thermocompression bonded to the Au-plated surface provided on the lead frame, and Au-S
The eutectic method of forming a eutectic of i was the mainstream. However, with the recent rise in prices of precious metals, especially Au, resin-sealed semiconductor elements have rapidly changed from a Au-Si eutectic method to a method using solder or a method using a conductive adhesive. It's starting.

（発明が解決しようとする問題点） しかし、ハンダを使用する方法は、一部実用化されてい
るがハンダやハンダ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可能性が指摘されている。一方導
電性接着剤を使用する方法では通常Ａｇ粉末を配合した
エポキシ樹脂が用いられて、約10年程前から一部実用化
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ではなかっ
た。すなわち、導電性接着剤を使用する場合は、ハンダ
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、樹脂やその硬化剤がＡｌ電極の腐食を促進し断
線不良の原因となる場合が多く素子の信頼性はＡｕ−Ｓ
ｉ共晶法に比べて劣っており、またその接着時間もハン
ダ法や共晶法に比較して長時間を必要とする欠点があっ
た。本発明は、従来の欠点を解消するためになされたも
ので接着性、耐加水分解性に優れ、耐湿信頼性を大巾に
向上させると共に、製造価格も接着速度の向上により低
減できる導電性接着剤を提供することを目的としてい
る。(Problems to be solved by the invention) However, although the method using solder has been partially put into practical use, solder or solder balls scatter and adhere to electrodes,
It has been pointed out that it may cause corrosion breakage. On the other hand, in the method using a conductive adhesive, an epoxy resin mixed with Ag powder is usually used, and it has been partially put into practical use for about 10 years, but in terms of reliability, an Au-Si eutectic alloy is used. Was not satisfactory as compared with the eutectic method for producing. That is, when a conductive adhesive is used, it has advantages such as excellent heat resistance as compared with the solder method, but on the other hand, the resin or the curing agent thereof promotes corrosion of the Al electrode and causes disconnection failure. In many cases, the reliability of the element is Au-S.
It is inferior to the i-eutectic method and has a drawback that the bonding time is longer than that of the solder method or the eutectic method. The present invention has been made in order to solve the conventional drawbacks, and is excellent in adhesiveness and hydrolysis resistance, greatly improving the moisture resistance reliability, and at the same time, the manufacturing cost can be reduced by improving the adhesion speed. The purpose is to provide a drug.

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重
ねた結果、後述する導電性接着剤が、従来のものに比べ
て接着性、耐加水分解性、耐湿信頼性、硬化速度に優れ
ていることを見いだし、本発明を完成したものである。
すなわち、本発明は、 （Ａ）ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂とか
らなる変性樹脂 （Ｂ）ウレイド基を有するシラン系カップリング剤およ
び （Ｃ）導電性粉末 を必須成分とすることを特徴とする導電性接着剤であ
る。[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) The inventors of the present invention have conducted earnest studies to achieve the above-mentioned object, and as a result, the conductive adhesive described later has a higher adhesiveness than the conventional adhesive. The present invention has been completed by finding out that it has excellent properties, hydrolysis resistance, moisture resistance reliability, and curing speed.
That is, the present invention is characterized in that (A) a modified resin composed of polyparahydroxystyrene and an epoxy resin, (B) a silane coupling agent having a ureido group, and (C) a conductive powder are essential components. It is a conductive adhesive.

本発明に用いる（Ａ）ポリパラヒドロキシスチレンとエ
ポキシ樹脂とからなる変性樹脂としては、ポリパラヒド
ロキシスチレンとエポキシ樹脂を単に溶解混合もしくは
加熱反応させたものである。The modified resin comprising (A) polyparahydroxystyrene and an epoxy resin used in the present invention is obtained by simply dissolving and mixing polyparahydroxystyrene and an epoxy resin, or reacting them by heating.

ここで用いるポリパラヒドロキシスチレンは次式の構造
式で示されるものである。The polyparahydroxystyrene used here is represented by the following structural formula.

このような樹脂としては、例えば丸善石油化学社製のマ
ルゼンレジンＭ（商品名）等が挙げられる。これは分子
量3000〜8000のもので水酸基当量が約120のものであ
る。また、本発明に用いるエポキシ樹脂のうち、工業生
産されており、かつ本発明に効果的に使用し得るものと
しては、例えば次のようなビスフェノール類のジエポキ
シドがある。 Examples of such a resin include Marzen Resin M (trade name) manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd. It has a molecular weight of 3000-8000 and a hydroxyl equivalent of about 120. Among the epoxy resins used in the present invention, those industrially produced and which can be effectively used in the present invention include, for example, the following bisphenol diepoxides.

シェル化学社製のエピコート８２７，８２８，８３４，
１００１，１００２，１００４，１００７，１００９、
ダウケミカル社製のＤＥＲ３３０，３３１，３３２，３
３４，３３５，３３６，３３７，６６０，６６１，６６
２，６６７，６６８，６６９、チバガイギー社製のアラ
ルダイトＧＹ２５０，２６０，２８０，６０７１，６０
８４，６０９７，６０９９、ＪＯＮＥＳ ＤＡＢＮＥＹ
社製のＥＰＩ−ＲＥＺ５１０，５１０１、大日本インキ
化学工業社製のエピクロン８１０，１０００，１０１
０，３０１０（いずれも商品名）。Shell Chemical Co., Ltd. Epicoat 827,828,834,
1001, 1002, 1004, 1007, 1009,
DER330,331,332,3 made by Dow Chemical Company
34, 335, 336, 337, 660, 661, 66
2,667,668,669, Araldite GY250, 260, 280, 6071, 60 manufactured by Ciba Geigy
84, 6097, 6099, JONES DABNY
EPI-REZ510,5101, manufactured by Eplon Co., Ltd., Epiclon 810,1000,101 manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.
0,3010 (both are trade names).

さらに本発明において、エポキシ樹脂として平均エポキ
シ基数３以上の、例えばノボラック・エポキシ樹脂を使
用することにより、熱時（ 350℃）の接着強度を更に向
上させることが可能である。使用するノボラック・エポ
キシ樹脂としては、分子量 500以上のものが適してい
る。このようなノボラック・エポキシ樹脂で工業生産さ
れているものとしては、例えば次のようなものがある。Further, in the present invention, by using, for example, a novolac epoxy resin having an average number of epoxy groups of 3 or more as the epoxy resin, it is possible to further improve the adhesive strength during heating (350 ° C.). Suitable novolak epoxy resins with a molecular weight of 500 or more are suitable. Examples of industrially manufactured novolac epoxy resins include the following.

チバガイギー社製のアラルダイトＥＰＮ１１３８，１１
３９，ＥＣＮ１２７３，１２８０，１２９９、ダウケミ
カル社製のＤＥＮ４３１，４３８，シェル化学社製のエ
ピコート１５２，１５４、ユニオンカーバイド社製のＥ
ＲＲ−０１００，ＥＲＲＢ−０４４７，ＥＲＬＢ−０４
８８、日本化薬社製のＥＯＣＮシリーズ（いずれも商品
名）。Ciba Geigy's Araldite EPN1138,11
39, ECN1273, 1280, 1299, DEN431, 438 manufactured by Dow Chemical Co., Epicoat 152, 154 manufactured by Shell Chemical Co., E manufactured by Union Carbide Co.
RR-0100, ERRB-0447, ERRB-04
88, EOCN series manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. (both are trade names).

ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂の配合割合
は当量付近で配合される。配合割合が当量付近を大きく
ずれると、いずれかが硬化時に未反応となって、熱時の
接着強度や加熱減量が多くなり好ましくない。The mixing ratio of polyparahydroxystyrene and epoxy resin is about the equivalent. If the compounding ratio deviates greatly from the equivalent, one of them becomes unreacted at the time of curing, and the adhesive strength at heating and the loss on heating increase, which is not preferable.

本発明で使用する変性樹脂は、ポリパラヒドロキシスチ
レンとエポキシ樹脂を単に溶解混合させても良いし、必
要であれば加熱反応により相互に部分的な結合をさせた
もので良く、これらの変性樹脂の共通の溶剤に溶解して
作業粘度を改善することができる。また、必要であれば
硬化触媒を使用しても良い。The modified resin used in the present invention may be obtained by simply dissolving and mixing polyparahydroxystyrene and an epoxy resin, and if necessary, those partially bonded to each other by heating reaction. It can be dissolved in a common solvent to improve the working viscosity. A curing catalyst may be used if necessary.

ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂とを単に溶
解混合する場合は、溶剤に同時に添加し溶解させるよう
にしてもよいが、最初に後者を溶剤に溶解させた後、前
者を溶解混合させることが望ましい。ここで用いる溶剤
類としては、ジオキサン、ヘキサノン、ベンゼン、トル
エン、ソルベントナフサ、工業用ガソリン、酢酸セロソ
ルブ、エチルセロソルブ、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、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等
がある。これらの溶剤は単独又は２種以上の組合せで使
用される。When the polyparahydroxystyrene and the epoxy resin are simply dissolved and mixed, the polyparahydroxystyrene and the epoxy resin may be simultaneously added and dissolved in a solvent, but it is desirable that the latter is first dissolved in the solvent and then the former is dissolved and mixed. The solvents used here include dioxane, hexanone, benzene, toluene, solvent naphtha, industrial gasoline, cellosolve acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve acetate, butyl carbitol acetate, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, etc. . These solvents are used alone or in combination of two or more.

本発明に用いる（Ｂ）ウレイド基を有するシラン系カッ
プリング剤としては、γ−ウレイドエチルトリメトキシ
シラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン等が
あり、その最適配合量は、導電性粉末 100重量部に対し
て0.05〜５重量部であり、好ましくは0.1〜２重量部で
ある。その配合量が0.05重量部未満では十分な高速硬化
性が得られず、また５重量部を超えると接着剤硬化時の
発泡が著しく多くなる傾向があり好ましくない。Examples of the (B) ureido group-containing silane coupling agent used in the present invention include γ-ureidoethyltrimethoxysilane, γ-ureidopropyltrimethoxysilane, and the like. The optimum compounding amount thereof is 100 parts by weight of conductive powder. To 0.05 to 5 parts by weight, preferably 0.1 to 2 parts by weight. If the content is less than 0.05 parts by weight, sufficient rapid curing property cannot be obtained, and if it exceeds 5 parts by weight, foaming tends to increase remarkably when the adhesive is cured, which is not preferable.

本発明に用いる（Ｃ）導電性粉末としては、例えばＡｇ
等が使用される。また、必要であれば消泡剤、その他の
添加剤を添加することもできる。Examples of the (C) conductive powder used in the present invention include Ag
Etc. are used. Further, if necessary, a defoaming agent and other additives can be added.

本発明の半導体素子は、常法に従い上述した変性樹脂、
ウレイドシラン系カップリング剤および導電性粉末を十
分に混合した後、更に例えば三本ロールによる混練処理
を施し、容易に導電性接着剤をつくることができる。こ
うして得られた導電性接着剤は半導体チップとボンディ
ングワイヤーとの接合等電子部品用接着剤として用いる
ことができる。The semiconductor element of the present invention is a modified resin described above according to a conventional method,
After the ureidosilane-based coupling agent and the conductive powder are sufficiently mixed, a kneading process using, for example, a three-roll mill is further performed to easily prepare the conductive adhesive. The conductive adhesive thus obtained can be used as an adhesive for electronic components such as joining a semiconductor chip and a bonding wire.

（作用） 変性樹脂とウレイド基を有するシラン系カップリング剤
を用いることによって樹脂とワイヤーとの接着性が向上
し、かつ高速硬化ができる。(Function) By using the modified resin and the silane coupling agent having an ureido group, the adhesiveness between the resin and the wire is improved, and high-speed curing is possible.

（実施例） 以下、本実施例によって本発明を具体的に説明する。以
下の実施例および比較例において「部」とは特に説明の
ない限り「重量部」を意味する。(Examples) Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples. In the following examples and comparative examples, "parts" means "parts by weight" unless otherwise specified.

実施例 １ エピコート１００１（シェル化学社製、商品名）の３
７．５部とマルゼンレジンＭ（丸善石油化学社製、商品
名）10部とをブチルカルビトールアセテート103部で 10
0℃，１時間溶解反応を行い粘稠な褐色変性樹脂を得
た。この変性樹脂22部に、γ−ウレイドエチルトリメト
キシシラン0.23部、触媒として三弗化ホウ素のアミン錯
体 1.0部、および銀粉末57部を混合して導電性接着剤
（Ａ）とした。Example 1 3 of Epicoat 1001 (trade name, manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.)
7.5 parts and 10 parts of Marzene Resin M (trade name, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd.) were added to 10 parts of butyl carbitol acetate 10 3 parts.
A dissolution reaction was performed at 0 ° C. for 1 hour to obtain a viscous brown modified resin. 22 parts of this modified resin was mixed with 0.23 part of γ-ureidoethyltrimethoxysilane, 1.0 part of an amine complex of boron trifluoride as a catalyst, and 57 parts of silver powder to prepare a conductive adhesive (A).

実施例 ２ エピコート８２８（シェル化学社製、商品名）15.8部と
マルゼンレジンＭ（丸善石油化学社製、商品名）10部と
をブチルセロソルブアセテート56部で 100℃，１時間溶
解反応を行い粘稠な褐色の変性樹脂を得た。この変性樹
脂22部と銀粉末57部を混合して導電性接着剤（Ｂ）とし
た。Example 2 15.8 parts of Epicoat 828 (manufactured by Shell Chemical Co., Ltd., trade name) and 10 parts of Marzen Resin M (manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd.) are dissolved in 56 parts of butyl cellosolve acetate at 100 ° C. for 1 hour to give a viscous material. A very brown modified resin was obtained. 22 parts of this modified resin and 57 parts of silver powder were mixed to prepare a conductive adhesive (B).

実施例 ３ ＥＯＣＮ１０３Ｓ（日本化薬社製、商品名）66部をブチ
ルカルビトールアセテート 117部の溶剤中で80℃で溶解
後、マルゼンレジンＭ（前出）34部と触媒として三弗化
ホウ素のアミン錯体を 0.6部添加し、80℃でそのまま反
応を進め約３時間反応後、粘稠で透明な変性樹脂を得
た。この変性樹脂22部、γ−ウレイドプロピルトリメト
キシシラン1.14部、銀粉末57部とをよく混合して導電性
接着剤（Ｃ）とした。Example 3 After dissolving 66 parts of EOCN103S (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) in a solvent of 117 parts of butyl carbitol acetate at 80 ° C., 34 parts of marzene resin M (described above) and boron trifluoride as a catalyst were dissolved. 0.6 part of an amine complex was added, the reaction was allowed to proceed at 80 ° C. for about 3 hours, and a viscous and transparent modified resin was obtained. 22 parts of this modified resin, 1.14 parts of γ-ureidopropyltrimethoxysilane, and 57 parts of silver powder were thoroughly mixed to prepare a conductive adhesive (C).

実施例１〜３で得られた導電性接着剤（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）と市販のエポキシ樹脂ベースの半導体用接着剤
（Ｄ）（比較例）を用いて、半導体素子とリードフレー
ムを接着硬化した。これらの接着条件、接着剤のゲル化
時間、接着強度、ボイドの有無、加水分解性ＣＩイオン
の試験を行った。その結果を第１表に示したが本発明の
顕著な効果を確認することができた。Conductive adhesives (A), (B) obtained in Examples 1 to 3,
A semiconductor element and a lead frame were adhesively cured using (C) and a commercially available epoxy resin-based adhesive (D) for semiconductors (comparative example). These adhesive conditions, gel time of the adhesive, adhesive strength, presence of voids, and hydrolyzable CI ion were tested. The results are shown in Table 1, and the remarkable effect of the present invention could be confirmed.

＊２：導電性ペーストを第１表の接着条件で硬化させた
後に 100メッシュに粉砕して 180℃×２時間加熱抽出を
行ったＣｌイオンの量。 * 2: The amount of Cl ions obtained by curing the conductive paste under the adhesion conditions shown in Table 1 and then pulverizing it to 100 mesh and heating and extracting at 180 ° C for 2 hours.

［発明の効果］ 以上の説明および第１表から明らかなように、本発明の
導電性接着剤は、ポイドの発生がなく硬化性に優れ、ダ
イボンダーにおけるヒートブロック上の高速硬化によっ
ても良好な接着性が得られ、また耐加水分解性に優れて
いるため、耐湿信頼性を大巾に向上することができる。
本発明の導電性接着剤を使用すれば、信頼性の高い半導
体装置を製造することができ、かつ、高速硬化のためア
ッセンブリー工程も大巾に短縮できコストダウンに寄与
することができる。[Effects of the Invention] As is clear from the above description and Table 1, the conductive adhesive of the present invention is excellent in curability without generation of voids, and has good adhesion even by high-speed curing on a heat block in a die bonder. Since it has excellent properties and is excellent in hydrolysis resistance, it is possible to greatly improve the moisture resistance reliability.
If the conductive adhesive of the present invention is used, a highly reliable semiconductor device can be manufactured, and the assembly process can be greatly shortened due to high-speed curing, which can contribute to cost reduction.

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｂ 1/22 Ｄ 7244−5Ｇ Continuation of front page (51) Int.Cl. ⁵ Identification number Office reference number FI technical display location H01B 1/22 D 7244-5G

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】（Ａ）ポリパラヒドロキシスチレンとエポ
キシ樹脂とからなる変性樹脂、 （Ｂ）ウレイド基を有するシラン系カップリング剤およ
び （Ｃ）導電性粉末 を必須成分とすることを特徴とする導電性接着剤。1. A (A) modified resin comprising polyparahydroxystyrene and an epoxy resin, (B) a silane coupling agent having a ureido group, and (C) a conductive powder as essential components. Conductive adhesive.